JP4867390B2 - Consumable electrode arc welding apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ワイヤの先端で、短絡状態とアーク状態を繰り返す消耗電極式アーク溶接装置および方法に関する。 The present invention relates to a consumable electrode type arc welding apparatus and method that repeats a short circuit state and an arc state at the tip of a welding wire.
従来の短絡移行式アーク溶接においては、アーク発生期間を検出して制御する方法があった。例えば特許文献1では、各アーク発生期間の長さを検出し、検出したアーク発生期間の長さに比例してアーク発生期間における溶接電源の出力電圧を低減し、各アーク発生期間における溶接電流を増減させている。
また、短絡移行式アーク溶接において、電流の遮断機構を有するアーク溶接機を用いるものとして、下記の特許文献2〜4等がある。
In conventional short-circuit transfer type arc welding, there is a method of detecting and controlling the arc generation period. For example, in Patent Document 1, the length of each arc generation period is detected, the output voltage of the welding power source in the arc generation period is reduced in proportion to the detected length of the arc generation period, and the welding current in each arc generation period is calculated. Increase or decrease.
In addition, in short-circuit transfer type arc welding, there are the following
しかしながら、従来の消耗電極式アーク溶接電源では、溶接時に発生する溶接のスパッタ(高温のため溶けて液状化した金属微粒子)を十分に低減することはできない。
溶接のスパッタは、消耗電極の先端が空中に飛散する時に出る場合が多い。このため、消耗電極の先端の溶けた部分を溶融プールの中に十分に移行させることができればスパッタの発生を抑えることができる。
従来のアーク溶接方法で、電流遮断機構を有した溶接電源は、消耗電極の先端が溶融プールに接触した瞬間に電流を下げることで、消耗電極先端の溶融プールへの移行を促進させるのに有効である。しかしながら、消耗電極の先端の溶けた部分の量は、溶接状態により変化するため、従来のアーク溶接方法のように、一定期間の電流遮断時間では、消耗電極の先端の溶けた部分を溶融プールの中に十分に移行させることはできない。電流遮断時間が短いと溶融プールへの移行が十分にできずにスパッタとなる。電流遮断時間が長いとアーク発生期間に溶けていない消耗電極の先端が溶融プールに突っ込み、溶融プールの状態が不安定となり同じくスパッタ発生の要因となる。
一方、アークの発生期間を測定することは、溶接状態を知る一つの手段である。従来のアーク溶接方法では、アーク発生期間が長くなるとアーク電流を下げる制御を行っている。この制御は、短絡の発生を定期的に行わせることには効果があるが、消耗電極の先端が溶融プールに移行できずに発生するスパッタを抑制する効果はない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、アーク期間中に形成された消耗電極先端の溶けた部分を溶融プールの中に十分に移行させることで、空中に飛散するスパッタを抑制する消耗電極式アーク溶接装置および方法を提供することを目的とする。
However, the conventional consumable electrode type arc welding power source cannot sufficiently reduce welding spatter (metal fine particles melted and liquefied due to high temperature) generated during welding.
Spattering of welding often occurs when the tip of the consumable electrode is scattered in the air. For this reason, if the melted portion of the tip of the consumable electrode can be sufficiently transferred into the molten pool, the occurrence of sputtering can be suppressed.
A welding power source with a current interruption mechanism in the conventional arc welding method is effective in promoting the transition of the consumable electrode tip to the molten pool by reducing the current at the moment when the tip of the consumable electrode contacts the molten pool. It is. However, since the amount of the melted portion at the tip of the consumable electrode varies depending on the welding state, the melted portion at the tip of the consumable electrode is removed from the molten pool at a current interruption time of a certain period as in the conventional arc welding method. It cannot be fully migrated into. If the current interruption time is short, the transition to the molten pool is not sufficient and sputtering occurs. If the current interruption time is long, the tip of the consumable electrode that is not melted during the arc generation period rushes into the molten pool, the state of the molten pool becomes unstable, and also causes spattering.
On the other hand, measuring the arc generation period is one means of knowing the welding state. In the conventional arc welding method, control is performed to reduce the arc current as the arc generation period becomes longer. This control is effective in causing the short circuit to occur periodically, but does not have the effect of suppressing the spatter that occurs because the tip of the consumable electrode cannot move to the molten pool.
The present invention has been made in view of such problems, and by sufficiently transferring the melted portion of the tip of the consumable electrode formed during the arc period into the molten pool, spatter scattered in the air can be obtained. It is an object of the present invention to provide a consumable electrode arc welding apparatus and method for suppressing the same.
上記問題を解決するため、請求項1記載の発明は、消耗電極式アーク溶接装置に係り、交流電流を整流して直流とする第1の整流回路と、前記第1の整流回路の出力側に接続されて前記第1の整流回路の出力を高周波交流に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力側に接続されて前記インバータ回路の出力を電圧変換して2個の2次側コイルから出力する絶縁トランスと、前記2次側第1コイルに接続されて前記絶縁トランスの出力を整流して直流とする第2の整流回路と、前記第2の整流回路の出力側とワイヤを保持する溶接トーチとの間に接続されて前記第2の整流回路の出力を平滑して溶接トーチに与える第1のリアクトルと、前記第1のリアクトルと前記溶接トーチの間に配置され、前記第1のリアクトルが出力する電流を遮断する電流遮断機構と、から構成されるアーク溶接主回路と、
前記2次側第2コイルと前記溶接トーチの間に接続されて前記絶縁トランスの出力を第3の整流回路にて整流した後に第2のリアクトルを介して前記溶接トーチに与えるアーク溶接副回路と、
入力された指令を基に前記インバータ回路と前記電流遮断機構を制御する制御回路と、を備え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記第1のリアクトルが出力する電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接装置であって、
前記制御回路は、前記電流遮断機構による電流遮断時間の長さTYを、短絡移行直前のアーク発生期間の長さTAを用いて次式により算出することを特徴としている。
TY = TA×α + β
(ここで、αはアーク期間TAの比例係数であり、正の実数である。βは定数で、実数である。)
In order to solve the above problem, an invention according to claim 1 relates to a consumable electrode type arc welding apparatus, and includes a first rectifier circuit that rectifies an alternating current into a direct current and an output side of the first rectifier circuit. an inverter circuit that converts the high frequency AC output of said first rectifier circuit is connected, the output from the secondary coil output voltage conversion to the two connected by the inverter circuit to the output side of the inverter circuit An insulation transformer, a second rectifier circuit connected to the secondary side first coil to rectify the output of the insulation transformer to make a direct current, and an output side of the second rectifier circuit and a weld that holds the wire A first reactor connected between the first torch and smoothing the output of the second rectifier circuit to give to the welding torch; the first reactor and the welding torch; and the first reactor. Output A current interrupt device for cutting off the flow, and arc welding main circuit composed of,
An arc welding sub-circuit that is connected between the secondary second coil and the welding torch and rectifies the output of the insulation transformer by a third rectifier circuit and then applies the output to the welding torch via a second reactor; ,
A control circuit for controlling the inverter circuit and the current interrupt mechanism based on an input command;
A consumable electrode type arc welding apparatus that temporarily interrupts the current output from the first reactor by the current interrupt mechanism when the tip of the wire shifts from an arc state to a short circuit state during arc welding,
The control circuit calculates the current interruption time length TY by the current interruption mechanism using the following equation using the length TA of the arc generation period immediately before the transition to the short circuit.
TY = TA x α + β
(Here, α is a proportional coefficient of the arc period TA and is a positive real number. Β is a constant and a real number.)
請求項2記載の発明は、請求項1記載の消耗電極式アーク溶接装置において、算出された前記電流遮断時間の長さTYが予め定められた最大値を越えた場合は、前記TYを前記最大値に制限し、算出された前記電流遮断時間の長さTYが0未満となった場合は、前記TYを0とすることを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の消耗電極式アーク溶接装置において、前記最大値は、前記制御回路に入力された指令溶接電流値、指令溶接電圧値、ワイヤの材質、ワイヤの径、シールドガスの種類の少なくとも1つ以上をパラメータとして決定されることを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項1記載の消耗電極式アーク溶接装置において、前記アーク期間TAの比例係数αおよび定数βは、前記制御回路に入力された指令溶接電流値、指令溶接電圧値、ワイヤの材質、ワイヤの径、シールドガスの種類の少なくとも1つ以上をパラメータとして決定されることを特徴としている。
請求項5記載の発明は、交流電流を整流して直流とする第1の整流回路と、前記第1の整流回路の出力側に接続されて前記第1の整流回路の出力を高周波交流に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力側に接続されて前記インバータ回路の出力を電圧変換して2個の2次側コイルから出力する絶縁トランスと、前記2次側第1コイルに接続されて前記絶縁トランスの出力を整流して直流とする第2の整流回路と、前記第2の整流回路の出力側とワイヤを保持する溶接トーチとの間に接続されて前記第2の整流回路の出力を平滑して溶接トーチに与える第1のリアクトルと、前記第1のリアクトルと前記溶接トーチの間に配置され、前記第1のリアクトルが出力する電流を遮断する電流遮断機構と、から構成されるアーク溶接主回路と、
前記2次側第2コイルと前記溶接トーチの間に接続されて前記絶縁トランスの出力を第3の整流回路にて整流した後に第2のリアクトルを介して前記溶接トーチに与えるアーク溶接副回路と、
入力された指令を基に前記インバータ回路と前記電流遮断機構を制御する制御回路と、を備え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記第1のリアクトルが出力する電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接装置であって、
前記制御回路は、入力された指令溶接電圧が大きくなるにつれ前記電流遮断機構による電流遮断時間を長くすることを特徴としている。
請求項6記載の発明は、交流電流を整流して直流とし、該直流を高周波交流に変換し、該高周波交流を低圧に電圧変換して、さらに整流して直流大電流とし、該直流大電流を平滑してワイヤを保持する溶接トーチに与えるとともに、前記溶接トーチに与えられる前記直流大電流を遮断する電流遮断機構を設け、
さらに前記電圧変換された高周波交流の一部を前記直流大電流と並列に前記溶接トーチに与え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記直流大電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接方法であって、
前記電流遮断機構による電流遮断時間の長さTYを、短絡移行直前のアーク発生期間の長さTAを用いて次式により算出することを特徴としている。
TY = TA×α + β
(ここで、αはアーク期間TAの比例係数であり、正の実数である。βは定数で、実数である。)
請求項7記載の発明は、交流電流を整流して直流とし、該直流を高周波交流に変換し、該高周波交流を低圧に電圧変換して、さらに整流して直流大電流とし、該直流大電流を平滑してワイヤを保持する溶接トーチに与えるとともに、前記溶接トーチに与えられる前記直流大電流を遮断する電流遮断機構を設け、
さらに前記電圧変換された高周波交流の一部を前記直流大電流と並列に前記溶接トーチに与え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記直流大電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接方法であって、
指令溶接電圧が大きくなるにつれ前記電流遮断機構による電流遮断時間を長くすることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the consumable electrode arc welding apparatus according to the first aspect, when the calculated length TY of the current interruption time exceeds a predetermined maximum value, the TY is set to the maximum value. When the calculated current interruption time length TY is less than 0, the TY is set to 0.
According to a third aspect of the present invention, in the consumable electrode type arc welding apparatus according to the second aspect, the maximum value is a command welding current value, a command welding voltage value, a wire material, a wire diameter inputted to the control circuit. The method is characterized in that at least one of the types of shielding gas is determined as a parameter.
The invention according to
According to a fifth aspect of the present invention, a first rectifier circuit that rectifies an alternating current into a direct current, and is connected to an output side of the first rectifier circuit to convert an output of the first rectifier circuit into a high-frequency alternating current. an inverter circuit which includes an insulating transformer for outputting the secondary coil output by voltage conversion of two of the inverter circuit is connected to the output side of the inverter circuit, connected to the secondary side first coil An output of the second rectifier circuit connected between a second rectifier circuit that rectifies the output of the isolation transformer to make a direct current, and an output side of the second rectifier circuit and a welding torch holding a wire. A first reactor for smoothing and giving to the welding torch, and a current blocking mechanism arranged between the first reactor and the welding torch and blocking a current output from the first reactor. Arc welder And the road,
An arc welding sub-circuit that is connected between the secondary second coil and the welding torch and rectifies the output of the insulation transformer by a third rectifier circuit and then applies the output to the welding torch via a second reactor; ,
A control circuit for controlling the inverter circuit and the current interrupt mechanism based on an input command;
A consumable electrode type arc welding apparatus that temporarily interrupts the current output from the first reactor by the current interrupt mechanism when the tip of the wire shifts from an arc state to a short circuit state during arc welding,
The control circuit is characterized in that as the input command welding voltage increases, the current interruption time by the current interruption mechanism is lengthened.
The invention according to claim 6 rectifies an alternating current into a direct current, converts the direct current into a high frequency alternating current, converts the high frequency alternating current into a low voltage, and further rectifies the direct current into a large direct current. Is provided to a welding torch that holds the wire by smoothing, and provided with a current interruption mechanism that interrupts the DC large current given to the welding torch,
Furthermore, a part of the voltage-converted high-frequency alternating current is given to the welding torch in parallel with the direct current large current,
A consumable electrode arc welding method that temporarily interrupts the DC large current by the current interrupt mechanism when the tip of the wire transitions from an arc state to a short circuit state during arc welding,
The length TY of the current interruption time by the current interruption mechanism is calculated by the following equation using the length TA of the arc generation period immediately before the short circuit transition.
TY = TA x α + β
(Here, α is a proportional coefficient of the arc period TA and is a positive real number. Β is a constant and a real number.)
The invention according to claim 7 rectifies an alternating current into a direct current, converts the direct current into a high frequency alternating current, converts the high frequency alternating current into a low voltage, and further rectifies the direct current into a large direct current. Is provided to a welding torch that holds the wire by smoothing, and provided with a current interruption mechanism that interrupts the DC large current given to the welding torch,
Furthermore, a part of the voltage-converted high-frequency alternating current is given to the welding torch in parallel with the direct current large current,
A consumable electrode arc welding method that temporarily interrupts the DC large current by the current interrupt mechanism when the tip of the wire transitions from an arc state to a short circuit state during arc welding,
As the command welding voltage increases, the current interruption time by the current interruption mechanism is lengthened.
上記の構成により、アーク期間中に形成された消耗電極先端の溶けた部分を溶融プールの中に十分に移行させることで、空中に飛散するスパッタを抑制することができ、その溶融プールへの移行は、電流遮断機構で電流を遮断している時に最もスムーズに行えるため、電流を遮断している時間を消耗電極先端の溶けた部分の量で変更させることでスパッタを抑制できるという効果がある。
また、本発明によれば、消耗電極先端の溶けた部分の量がアーク期間により変化すること、もしくは、指令電圧により変化することに着目したもので、これを制御に活用している。
また、本発明によれば、アーク期間、もしくは、指令電圧により消耗電極の溶けた部分の量を予測し、消耗電極の溶けた部分の量に見合った電流遮断時間を設定することにより、消耗電極の溶けた部分の溶融プールへの移行を十分に促進することができるので、消耗電極式アーク溶接のスパッタを抑制することができる。
With the above configuration, the melted part of the tip of the consumable electrode formed during the arc period is sufficiently transferred into the molten pool, so that spatter scattered in the air can be suppressed, and the transition to the molten pool is achieved. Since it can be performed most smoothly when the current is interrupted by the current interrupting mechanism, the sputter can be suppressed by changing the current interrupting time by the amount of the melted portion of the consumable electrode tip.
Further, according to the present invention, attention is paid to the fact that the amount of the melted portion at the tip of the consumable electrode changes depending on the arc period or changes depending on the command voltage, and this is utilized for control.
Further, according to the present invention, the amount of the melted portion of the consumable electrode is predicted based on the arc period or the command voltage, and the current interruption time corresponding to the amount of the melted portion of the consumable electrode is set, whereby the consumable electrode Since the transition of the melted portion to the molten pool can be sufficiently promoted, spattering of consumable electrode arc welding can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の消耗電極式アーク溶接装置の構成図である。
商用交流電源1の電流は第1の整流回路2にて直流に変換される。第1の整流回路2の出力はインバータ回路3で20〜200[KHz]の高周波に変換される。インバータ回路3の出力は、絶縁トランス4で溶接に適した電圧に変換され、第2の整流回路5で直流に変換された後、第1の直流リアクトル6を通り、アーク溶接部(図中の溶接トーチ7、ワーク8)の溶接トーチ7にてアーク電流となる。
そして、第2の整流回路5と溶接トーチ7との間(図1では、第1の直流リアクトル6と溶接トーチ7の間)に電流遮断機構9が設けられている。この電流遮断機構9は、制御回路17からの指示によって第1の直流リアクトル6に流れる溶接電流を遮断する働きをしている。第1の直流リアクトル6は、パルス溶接用として20[μH]以下のインダクタンスを有するものを適用している。
以上がアーク溶接主回路である。
また、本発明のアーク溶接装置では第2の整流回路5と並列なアーク溶接副回路10を有している。アーク溶接副回路10内では、絶縁トランス4の2次側の第2コイルから得られる溶接に適した電圧の交流電流が電流制御回路11を通り、第3の整流回路12で直流に変換された後、第2の直流リアクトル13を通って出力され、アーク溶接部に電流を供給している。
電流制御回路11はスイッチング半導体素子によって構成され、制御回路17からの信号でスイッチング半導体をON/OFFし、第2の直流リアクトル13に流れる電流を制御している。また、第2の直流リアクトル13には、100〜2000[μH]のインダクタンスを有するものを適用している。
図1に示したアーク溶接装置は、本実施例においては図示しない産業用ロボット等と組み合わせて使用される。その際、アーク溶接部を構成する溶接トーチ7はロボットの先端部に取り付けられ、ロボットの動作に伴って様々な位置、姿勢をとる。アーク溶接装置とロボットコントローラは互いに通信を行いながら、協調して溶接作業を行う。
FIG. 1 is a configuration diagram of a consumable electrode arc welding apparatus of the present invention.
The current of the commercial AC power source 1 is converted into DC by the
A current interruption mechanism 9 is provided between the
The above is the arc welding main circuit.
Further, the arc welding apparatus of the present invention has an
The
The arc welding apparatus shown in FIG. 1 is used in combination with an industrial robot or the like (not shown) in this embodiment. At that time, the welding torch 7 constituting the arc welding portion is attached to the tip portion of the robot, and takes various positions and postures as the robot moves. The arc welding apparatus and the robot controller perform welding work in cooperation while communicating with each other.
図2は、本発明のアーク溶接装置の制御回路17内のブロック図である。
上位CPU25は、ロボットコントローラ等の外部機器から、電圧指令30、電流指令31、溶接法の番号32を受け取る。
溶接法の番号とは、シールドガスの種類(CO2、MAG、MIG、等)、ワイヤの材質(鉄、ステンレス、アルミ、等)、ワイヤの径(φ1.2、φ1.0、φ0.9、等)等の条件の組合せごとに予め一意に割り当てられた番号である。
また、シールドガスの種類、ワイヤの材質、ワイヤの径等の各条件に個別に番号を割り当て、それらの番号の組合せにて溶接法を指定するようにしてもよい。
データベースメモリ26には、指定された番号に対応した様々な溶接条件が予め格納されており、上位CPU25は、指定された番号に対応する溶接条件をデータベースメモリ26から読み出し、下位のCPUであるデジタルシグナルプロセッサ18とデータのやり取りを行う。
デジタルシグナルプロセッサ18は、図1に示す電流フィードバック14、電圧フィードバック15を取り込み、溶接の短絡状態およびアーク状態を判定しながら、インバータ回路3に指令を出力し、アーク溶接電流およびアーク溶接電圧の制御を行う。さらにデジタルシグナルプロセッサ18は、電流遮断機構9を制御する。
FIG. 2 is a block diagram in the
The
Welding method numbers include the type of shielding gas (CO 2 , MAG, MIG, etc.), wire material (iron, stainless steel, aluminum, etc.), and wire diameter (φ1.2, φ1.0, φ0.9). , Etc.) is a number uniquely assigned in advance for each combination of conditions.
In addition, a number may be individually assigned to each condition such as the type of shielding gas, the material of the wire, the diameter of the wire, and the welding method may be designated by a combination of these numbers.
Various welding conditions corresponding to the designated number are stored in the
The
図3は、本発明のアーク溶接装置による時間対溶接電流の波形(a)と溶接電圧の波形(b)を示す図である。消耗電極式アーク溶接は、ワークに溶接ワイヤを送り、ワークと溶接ワイヤを短絡させ、短絡期間後、短絡を解放してアークに移行し、アーク期間TAの間、アーク溶接を行う。その後、ワークと溶接ワイヤを短絡させる短絡期間が続くが、このとき電流遮断機構9が作動して、時間TYだけ第1の直流リアクトル6からの電流を遮断させるようにしている。
本発明によると、電流遮断機構9が働いている時間、すなわち電流遮断時間TYを一定とするのではなくて、電流遮断の直前におけるアーク発生期間TAに基づいて可変とするもので、具体的には、電流遮断時間の長さTYと、短絡移行直前のアーク発生期間の長さTAとの関係を、
TY = TA×α + β ・・・・・式(1)
(αはアーク期間TAの比例係数であり、正の実数である。βは定数で、実数である。)としている。
この計算は、デジタルシグナルプロセッサ18内の演算部21が上記式の演算を行い、演算結果に基づいて電流遮断機構9を制御する。
前述のように、式(1)にて電流遮断時間TYの算出に用いるアーク期間TAは、直前のアーク期間のものを用いる。すなわち、図3において右側の電流遮断時間TYの算出には図3中のアーク期間TAを用いるが、左側の電流遮断時間TYの算出には、図3には示されない直前のアーク期間を用いる。
また、式(1)の比例係数α、定数βは、ロボットコントローラ等から指令された溶接電圧(電圧指令30)および溶接電流値(電流指令31)や、前述の溶接法の番号32(シールドガスの種類、ワイヤの材質、もしくは、ワイヤの径)によって変化する。
また、電流遮断時間TYの最大値も予め決められており、式(1)によって算出された電流遮断時間TYの値が最大値を越える場合は、電流遮断機構9への指令はその最大値に制限される。この最大値は、指令された溶接電圧(電圧指令30)および溶接電流値(電流指令31)、シールドガスの種類、ワイヤの材質、ワイヤの径によって変化する。
一方、βは負の値となる場合もあり、そうした際に式(1)によって算出されたTYの値が0未満となった場合は、TYには0が用いられる。
さらに演算部21は、電流フィードバック14の値すなわちアーク溶接電流が予め定めた値より小さい場合は、その期間をアーク期間TAから除外するような演算を行う。
前述のように、デジタルシグナルプロセッサ18は電流遮断機構9へ指令を出力することと並行してインバータ回路3にも指令を出力し、その結果、図3のような溶接電流および溶接電圧波形を実現する。
FIG. 3 is a diagram showing a waveform (a) of a welding current with respect to time and a waveform (b) of a welding voltage by the arc welding apparatus of the present invention. In the consumable electrode type arc welding, a welding wire is sent to a workpiece, the workpiece and the welding wire are short-circuited, and after the short-circuit period, the short-circuit is released to shift to the arc, and arc welding is performed during the arc period TA. Thereafter, a short-circuit period in which the workpiece and the welding wire are short-circuited continues. At this time, the current interrupting mechanism 9 operates to interrupt the current from the first DC reactor 6 for the time TY.
According to the present invention, the time during which the current interrupting mechanism 9 is working, that is, the current interrupting time TY is not fixed, but is made variable based on the arc generation period TA immediately before the current interrupting. Is the relationship between the length TY of the current interruption time and the length TA of the arc generation period immediately before the transition to the short circuit,
TY = TA × α + β (1)
(Α is a proportional coefficient of the arc period TA and is a positive real number. Β is a constant and a real number).
In this calculation, the
As described above, the arc period TA used for calculation of the current interruption time TY in the equation (1) is the same as that of the immediately preceding arc period. That is, in FIG. 3, the arc period TA in FIG. 3 is used to calculate the right current interruption time TY, but the immediately preceding arc period not shown in FIG. 3 is used to calculate the left current interruption time TY.
Further, the proportionality coefficient α and constant β in the equation (1) are the welding voltage (voltage command 30) and welding current value (current command 31) commanded from a robot controller or the like, and the welding method number 32 (shield gas). Type, wire material, or wire diameter).
Further, the maximum value of the current interruption time TY is also determined in advance, and when the value of the current interruption time TY calculated by the equation (1) exceeds the maximum value, the command to the current interruption mechanism 9 is set to the maximum value. Limited. This maximum value varies depending on the commanded welding voltage (voltage command 30) and welding current value (current command 31), the type of shield gas, the material of the wire, and the diameter of the wire.
On the other hand, β may be a negative value, and when the value of TY calculated by Equation (1) is less than 0 at that time, 0 is used for TY.
Furthermore, when the value of the current feedback 14, that is, the arc welding current is smaller than a predetermined value, the
As described above, the
本発明の第2実施例では、図1および図2に示したアーク溶接装置において、次の式(2)に基づいて電流遮断機構9を制御する。
TBは実数であり、実数TBは電圧指令30の値から、予めデータベースメモリ26に設定された値を引いたものの関数(時間)である。
TY=TB×a+b ・・・ 式(2)
(ここで、aは比例係数であり、正の実数である。bは定数で、実数である。)
この差が0未満となった場合は、TBには0が用いられる。この処理は図2の上位CPU25とデジタルシグナルプロセッサ18が行う。式(2)から明らかなように、電圧指令30が大きい時には電流遮断時間TYは長くなり、電圧指令30が小さい時にはTYは短くなる。
また、実施例1と同様、式(2)の比例係数a、定数bは、ロボットコントローラ等から指令された溶接電圧(電圧指令30)および溶接電流値(電流指令31)、シールドガスの種類、ワイヤの材質、ワイヤの径で変化する。
また、電流遮断時間TYの最大値も予め決められており、式(2)によって算出されたTYの値が最大値を越える場合は、電流遮断機構9への指令はその最大値に制限される。この最大値は、指令された溶接電圧(電圧指令30)および溶接電流値(電流指令31)、シールドガスの種類、ワイヤの材質、ワイヤの径によって変化する。
一方、bは負の値となる場合もあり、そうした際に式(2)によって算出されたTYの値が0未満となった場合は、TYには0が用いられる。
In the second embodiment of the present invention, in the arc welding apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the current interruption mechanism 9 is controlled based on the following equation (2).
TB is a real number, and the real number TB is a function (time) obtained by subtracting a value preset in the
TY = TB × a + b (2)
(Here, a is a proportional coefficient and is a positive real number. B is a constant and a real number.)
If this difference is less than 0, 0 is used for TB. This processing is performed by the
Further, as in the first embodiment, the proportionality coefficient a and the constant b in Expression (2) are the welding voltage (voltage command 30) and welding current value (current command 31) commanded from the robot controller or the like, the type of shield gas, Varies with wire material and wire diameter.
Further, the maximum value of the current interruption time TY is also determined in advance, and when the value of TY calculated by the equation (2) exceeds the maximum value, the command to the current interruption mechanism 9 is limited to the maximum value. . This maximum value varies depending on the commanded welding voltage (voltage command 30) and welding current value (current command 31), the type of shield gas, the material of the wire, and the diameter of the wire.
On the other hand, b may be a negative value. When the value of TY calculated by Equation (2) is less than 0 at that time, 0 is used for TY.
本実施例ではロボットを用いたアーク溶接を例としたが、本発明は、これに限らず消耗電極式アーク溶接に広く適用できることは明らかである。 In this embodiment, arc welding using a robot is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is obvious that the present invention can be widely applied to consumable electrode arc welding.
1 商用交流電源
2 第1の整流回路
3 インバータ回路
4 絶縁トランス
5 第2の整流回路
6 第1の直流リアクトル
7 溶接トーチ
8 ワーク
9 電流遮断機構
10 アーク溶接副回路
11 電流制御回路
12 第3の整流回路
13 第2の直流リアクトル
14 電流フィードバック
15 電圧フィードバック
17 制御回路
18 デジタルシグナルプロセッサ
19、20 A/Dコンバータ
21 演算部
22 メモリ
23 ドライバへの指令生成部
24 インバータ駆動用ドライバ
25 上位CPU
26 データベースメモリ
30 電圧指令
31 電流指令
32 溶接法の番号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial alternating
26
Claims (7)
前記2次側第2コイルと前記溶接トーチの間に接続されて前記絶縁トランスの出力を第3の整流回路にて整流した後に第2のリアクトルを介して前記溶接トーチに与えるアーク溶接副回路と、
入力された指令を基に前記インバータ回路と前記電流遮断機構を制御する制御回路と、を備え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記第1のリアクトルが出力する電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接装置であって、
前記制御回路は、前記電流遮断機構による電流遮断時間の長さTYを、短絡移行直前のアーク発生期間の長さTAを用いて次式により算出することを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。
TY = TA×α + β
(ここで、αはアーク期間TAの比例係数であり、正の実数である。βは定数で、実数である。) A first rectifier circuit that rectifies an alternating current into a direct current, an inverter circuit that is connected to an output side of the first rectifier circuit and converts the output of the first rectifier circuit into a high-frequency alternating current; and the inverter circuit and a transformer that outputs from the two secondary coils are connected to the output side by voltage conversion of the output of the inverter circuit of the rectified output of the isolation transformer is connected to the secondary side first coil And connected between the second rectifier circuit for making a direct current and the output side of the second rectifier circuit and the welding torch holding the wire to smooth the output of the second rectifier circuit and give it to the welding torch. An arc welding main circuit comprising: a first reactor; and a current interrupting mechanism that is disposed between the first reactor and the welding torch and that interrupts a current output from the first reactor;
An arc welding sub-circuit that is connected between the secondary second coil and the welding torch and rectifies the output of the insulation transformer by a third rectifier circuit and then applies the output to the welding torch via a second reactor; ,
A control circuit for controlling the inverter circuit and the current interrupt mechanism based on an input command;
A consumable electrode type arc welding apparatus that temporarily interrupts the current output from the first reactor by the current interrupt mechanism when the tip of the wire shifts from an arc state to a short circuit state during arc welding,
The consumable electrode arc welding apparatus, wherein the control circuit calculates a current interruption time length TY by the current interruption mechanism by using the following expression TA using a length TA of an arc generation period immediately before a short circuit transition.
TY = TA x α + β
(Here, α is a proportional coefficient of the arc period TA and is a positive real number. Β is a constant and a real number.)
算出された前記電流遮断時間の長さTYが0未満となった場合は、前記TYを0とすることを特徴とする請求項1記載の消耗電極式アーク溶接装置。 When the calculated length TY of the current interruption time exceeds a predetermined maximum value, the TY is limited to the maximum value,
2. The consumable electrode arc welding apparatus according to claim 1, wherein when the calculated current interruption time length TY is less than 0, the TY is set to 0. 3.
前記2次側第2コイルと前記溶接トーチの間に接続されて前記絶縁トランスの出力を第3の整流回路にて整流した後に第2のリアクトルを介して前記溶接トーチに与えるアーク溶接副回路と、
入力された指令を基に前記インバータ回路と前記電流遮断機構を制御する制御回路と、を備え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記第1のリアクトルが出力する電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接装置であって、
前記制御回路は、入力された指令溶接電圧が大きくなるにつれ前記電流遮断機構による電流遮断時間を長くすることを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。 A first rectifier circuit that rectifies an alternating current into a direct current, an inverter circuit that is connected to an output side of the first rectifier circuit and converts the output of the first rectifier circuit into a high-frequency alternating current; and the inverter circuit and a transformer that outputs from the two secondary coils are connected to the output side by voltage conversion of the output of the inverter circuit of the rectified output of the isolation transformer is connected to the secondary side first coil And connected between the second rectifier circuit for making a direct current and the output side of the second rectifier circuit and the welding torch holding the wire to smooth the output of the second rectifier circuit and give it to the welding torch. An arc welding main circuit comprising: a first reactor; and a current interrupting mechanism that is disposed between the first reactor and the welding torch and that interrupts a current output from the first reactor;
An arc welding sub-circuit that is connected between the secondary second coil and the welding torch and rectifies the output of the insulation transformer by a third rectifier circuit and then applies the output to the welding torch via a second reactor; ,
A control circuit for controlling the inverter circuit and the current interrupt mechanism based on an input command;
A consumable electrode type arc welding apparatus that temporarily interrupts the current output from the first reactor by the current interrupt mechanism when the tip of the wire shifts from an arc state to a short circuit state during arc welding,
The consumable electrode type arc welding apparatus, wherein the control circuit extends a current interruption time by the current interruption mechanism as an input command welding voltage increases.
さらに前記電圧変換された高周波交流の一部を前記直流大電流と並列に前記溶接トーチに与え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記直流大電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接方法であって、
前記電流遮断機構による電流遮断時間の長さTYを、短絡移行直前のアーク発生期間の長さTAを用いて次式により算出することを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。
TY = TA×α + β
(ここで、αはアーク期間TAの比例係数であり、正の実数である。βは定数で、実数である。) AC current is rectified to direct current, the direct current is converted to high frequency alternating current, the high frequency alternating current is converted to low voltage, and further rectified to direct current high current, the direct current large current is smoothed and the wire is held. Provided to the welding torch, and provided with a current interruption mechanism that interrupts the DC large current given to the welding torch,
Furthermore, a part of the voltage-converted high-frequency alternating current is given to the welding torch in parallel with the direct current large current,
A consumable electrode arc welding method that temporarily interrupts the DC large current by the current interrupt mechanism when the tip of the wire transitions from an arc state to a short circuit state during arc welding,
A consumable electrode type arc welding method, wherein the length TY of the current interruption time by the current interruption mechanism is calculated by the following equation using the length TA of the arc generation period immediately before the transition to the short circuit.
TY = TA x α + β
(Here, α is a proportional coefficient of the arc period TA and is a positive real number. Β is a constant and a real number.)
さらに前記電圧変換された高周波交流の一部を前記直流大電流と並列に前記溶接トーチに与え、
アーク溶接の実行中に、前記ワイヤの先端がアーク状態から短絡状態に移行した時に、前記電流遮断機構によって前記直流大電流を一時遮断する消耗電極式アーク溶接方法であって、
指令溶接電圧が大きくなるにつれ前記電流遮断機構による電流遮断時間を長くすることを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。 AC current is rectified to direct current, the direct current is converted to high frequency alternating current, the high frequency alternating current is converted to low voltage, and further rectified to direct current high current, the direct current large current is smoothed and the wire is held. Provided to the welding torch, and provided with a current interruption mechanism that interrupts the DC large current given to the welding torch,
Furthermore, a part of the voltage-converted high-frequency alternating current is given to the welding torch in parallel with the direct current large current,
A consumable electrode arc welding method that temporarily interrupts the DC large current by the current interrupt mechanism when the tip of the wire transitions from an arc state to a short circuit state during arc welding,
A consumable electrode type arc welding method characterized in that as the command welding voltage increases, the current interruption time by the current interruption mechanism is lengthened.
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