JP5053481B2 - Arc start control method and welding power source apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正逆回転が可能なワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、続けて溶接ワイヤが被溶接物に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時に小電流値の初期電流Isを通電し、続けて後退送給によって初期アークが発生すると溶接ワイヤを定常の送給速度Wfsで再び前進送給し、同時に定常の溶接電流Iwを通電してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法が従来から知られている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について図2〜4を参照して説明する。
【0003】
図2は、溶接ワイヤの送給系統を示す模式図である。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータWMと直結した送給ロール5aによって、溶接トーチ4を通って送給される。ワイヤ送給モータWMが正回転すると溶接ワイヤ1は被溶接物2へ前進送給し、逆回転すると被溶接物2から後退送給する。溶接電源装置PSからの溶接電圧Vwは、溶接トーチ4の先端に取り付けられたコンタクトチップ4aによって溶接ワイヤに給電する。また、溶接ワイヤ1の先端と被溶接物2との間の最短距離が、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lw[mm]となる。
【0004】
図3は、前述した従来技術のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【0005】
電圧検出回路VDは、溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。短絡/アーク判別回路SAは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、溶接ワイヤ1と被溶接物2との間が接触状態のときは短絡信号を、アーク発生状態のときはアーク発生信号を、短絡/アーク判別信号Saとして出力する。遅延回路DTは、上記の短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号へ変化したことをトリガとして、予め定めた遅延時間Tdの間Highレベルとなる遅延信号Dtを出力する。
【0006】
定常の送給速度設定回路WSは、定常の送給速度設定信号Wsを出力する。送給制御回路FCは、外部から溶接開始信号Stが入力されると、溶接ワイヤ1を被溶接物2へ予め定めた初期送給速度設定値Wiに相当する初期送給速度Wfiで前進送給し、続けて上記の短絡/アーク判別信号Saが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ1を被溶接物2から予め定めた後退送給速度設定値Wrに相当する後退送給速度Wfrで後退送給し、続けて上記の遅延信号Dtの出力が終了した時点で再び溶接ワイヤ1を被溶接物2へ上記の定常の送給速度設定信号Wsに相当する定常の送給速度Wfsで前進送給する送給制御信号Fcを出力する。ワイヤ送給モータWMは、図2の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号Fcに従って溶接ワイヤ1を前進送給又は後退送給する。
【0007】
電圧設定回路VSは、溶接電源装置PSの溶接電圧Vwを設定するための電圧設定信号Vsを出力する。出力制御回路INVは、商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等によってアーク3を安定に維持するために適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。この出力制御回路INVは、外部からの溶接開始信号Stが入力された時点から上記の遅延信号Dtの出力が終了する時点まで間は予め定めた小電流値の初期電流Isを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Wsの値に対応した定常の溶接電流Iwを通電する上記の電圧設定信号Vsに対応した定電圧特性を形成する。
【0008】
図4は、図3で上述した溶接電源装置PSの各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示しており、同図(B)は送給制御信号Fcの時間変化を示しており、同図(C)は短絡/アーク判別信号Saの時間変化を示しており、同図(D)は遅延信号Dtの時間変化を示しており、同図(E)は溶接電流Iwの時間変化を示しており、同図(F)はワイヤ先端・被溶接物間距離Lwの時間変化を示しており、同図(G1)〜(G5)は各時刻における溶接ワイヤ1の送給状態を示している。以下、同図を参照して説明する。
【0009】
▲1▼ 時刻t1〜t2の期間
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号Stが外部から入力されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の初期送給速度設定値Wiとなり、同図(G1)に示すように、溶接ワイヤ1は被溶接物2へ初期送給速度Wfiで前進送給される。なお、送給制御信号Fcが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。また、同時に、図3の説明の項で前述したように、出力制御回路INVは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示していないが、無負荷電圧が溶接電圧Vwとして印加する。
次に、時刻t1〜t2の期間中は、上記の前進送給によって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは徐々に短くなる。
【0010】
▲2▼ 時刻t2〜t3の期間
時刻t2において、同図(G2)に示すように、前進送給によって溶接ワイヤ1が被溶接物2に接触すると、同図(C)に示すように、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号(Highレベル)に変化する。この短絡/アーク判別信号Saが短絡信号に変化すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは負の値の後退送給速度設定値Wrとなり、溶接ワイヤ1は被溶接物2から後退送給速度Wfrで後退送給される。同時に、同図(E)に示すように、▲1▼項で上述した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電流Isが通電する。この初期電流Isの値を50[A]程度の小電流値に設定する理由は、溶接ワイヤ1が初期電流Isによって溶融して被溶接物2に溶着しないようにするためである。
次に、時刻t2〜t3の期間中、溶接ワイヤ1は後退送給されているが、図3で前述したワイヤ送給モータWMの正逆反転の応答遅れ時間及び溶接ワイヤ1の溶接トーチ内での曲がりによる遊び分の後退送給にかかる時間によって、溶接ワイヤ1と被溶接物2とは接触状態のままである。したがって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、この期間中は0[mm]のままである。
【0011】
▲3▼ 時刻t3〜t4の期間
時刻t3において、同図(G3)に示すように、後退送給によって溶接ワイヤ1と被溶接物2とが接触しなくなると、上記の初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生する。この初期アーク3aが発生したことを判別して、同図(C)に示すように、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号(Highレベル)からアーク発生信号(Lowレベル)へと変化する。この変化をトリガとして、同図(D)に示すように、遅延信号Dtが予め定めた遅延時間Td(時刻t3〜t4)の間出力(Highレベル)される。
上記の遅延信号Dtが出力されている時刻t3〜t4の後退送給時間Tr中は、同図(G4)に示すように、上記の初期アーク発生状態3aを維持したままで後退送給を継続する。したがって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、徐々に長くなる。
【0012】
▲4▼ 時刻t4〜t5の期間
時刻t4において、同図(D)に示すように、遅延信号Dtの出力が終了すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常の送給速度設定信号Wsとなり、溶接ワイヤ1は定常の送給速度Wfsで被溶接物2へ再び前進送給される。同時に、図3の説明の項で前述したように、出力制御回路INVは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Wfsに対応した大電流の定常の溶接電流Iwを通電する。
また、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、時刻t4のときの再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwt[mm]から、上記の定常の溶接電流Iwの通電によって収束時間Tc1[s]経過後の時刻t5において定常のアーク長(定常のワイヤ先端・被溶接物間距離)Lwc[mm]へと収束する。したがって、この期間中において、同図(G4)に示す初期アーク発生状態3aから同図(G5)に示す定常のアーク発生状態3bへと移行する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のアークスタート制御方法には、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させるための下記の2つの解決すべき課題がある。
▲1▼ 第1の解決しようとする課題
図4で前述したように、後退送給速度Wfrによる後退送給の期間中(時刻t3〜t4)は、溶接ワイヤと被溶接物とを再接触させることなく、かつ、アーク切れを発生させることなく、初期アーク発生状態を安定に維持したままで後退送給を継続する必要がある。その理由は、初期アーク発生後に再接触すると溶接ワイヤと被溶接物とが溶着する可能性が大きいために、アークスタートをすることができない状態となるからである。また、この期間中にアーク切れが発生すると、再前進送給によって溶接ワイヤが被溶接物と再び接触するまでの長い時間にわたってアークが発生せず、その結果アークスタート部分のビード外観が不良となるからである。
【0014】
上記の再接触を防止するには、初期アーク発生後のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwを速やかに長くするために後退送給速度Wfrを速くする必要がある。他方、上記のアーク切れを発生させないためには、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて上記の後退送給速度Wfrの最大値が制限される。したがって、上記の後退送給速度Wfrは、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて再接触もアーク切れも生じない適正値に設定する必要がある。例えば、シールドガスの種類が炭酸ガス100[%]のときは、炭酸ガス20[%]+アルゴンガス80[%]の混合ガスのときよりもアーク切れが発生しやすいために、上記の後退送給速度Wfrを遅くする必要がある。
【0015】
しかしながら、図4で前述したように、従来技術では後退送給を行う遅延時間Tdは一定値であるために、上述した理由によって後退送給速度Wfrの設定が変化すると、結果として再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtが変化することになる。この変化によって上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtと定常のアーク長Lwcとの差が大きくなると、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Tc1が長くなるために、アークスタート部分のビード外観が悪くなるという課題がある。
【0016】
▲2▼ 第2の解決しようとする課題
前述した図4(F)に示す定常のアーク長Lwcは、シールドガスの種類、定常の送給速度Wfs、被溶接物の板厚等に応じて、電圧設定信号Vsによって適正値に設定される。したがって、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Tc1を短くしてアークスタート部分のビード外観を良好にするためには、上記の定常のアーク長Lwcとの差が小さくなるようにシールドガスの種類、定常の送給速度Wfs、被溶接物の板厚等に応じて再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtを適正値に制御する必要がある。
【0017】
しかしながら、従来技術では、上記▲1▼項の理由によって後退送給速度Wfrが適正値に定まると遅延時間Tdは一定値であるために、結果的に再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtは一定値となり、任意の値に制御することはできない。したがって、従来技術では、定常のアーク長Lwcの設定が変化しても再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtをそれに応じて制御することができないために、両値の差が大きくなり収束時間Tc1が長くかかりアークスタート部分のビード外観が悪くなることを防止することができないという課題がある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、前記溶接ワイヤが前記被溶接物に接触した時点で予め定めた前記溶接ワイヤを溶融しない小電流値の初期電流を溶接電源装置から通電すると共に前記溶接ワイヤを前記被溶接物から後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、ワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した時点で前記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び前記被溶接物へ前進送給すると共に前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記後退送給によって前記ワイヤ先端・被溶接物間距離が前記後退距離設定値に達したことを、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ後退距離が前記後退距離設定値に達したことによって判別する、消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
【0019】
請求項2の発明は、溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、前記溶接ワイヤが前記被溶接物に接触した時点で予め定めた前記溶接ワイヤを溶融しない小電流値の初期電流を溶接電源装置から通電すると共に前記溶接ワイヤを前記被溶接物から後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、ワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した時点で前記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び前記被溶接物へ前進送給すると共に前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記後退送給によって前記ワイヤ先端・被溶接物間距離が前記後退距離設定値に達したことを、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の時間が前記後退距離設定値及び前記後退送給の送給速度設定値に対応して定まる後退送給時間設定値に達したことによって判別する、消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
【0022】
請求項3の発明は、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給又は被溶接物から後退送給するワイヤ送給モータと、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間が接触状態のときは短絡信号をアーク発生状態のときはアーク発生信号を短絡/アーク判別信号として出力する短絡/アーク判別回路と、ワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定信号の値と等しいときに距離一致信号を出力する距離判別回路と、溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前記被溶接物へ前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記溶接ワイヤを前記被溶接物から後退送給し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び前記被溶接物へ前進送給する後退距離送給制御回路と、前記溶接開始信号が入力された時点から前記距離一致信号が出力される時点までの間は予め定めた前記溶接ワイヤを溶融しない小電流値の初期電流を通電する定電流特性又は垂下特性を形成しそれ以降は前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を通電する定電圧特性を形成する出力制御回路とから構成されて、
前記溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記初期電流を通電すると共に前記溶接ワイヤを後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給すると共に前記定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記距離判別回路が、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ後退距離が前記後退距離設定信号の値に達したときに前記距離一致信号を出力する送給速度積分回路である、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置である。
【0023】
請求項4の発明は、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給又は被溶接物から後退送給するワイヤ送給モータと、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間が接触状態のときは短絡信号をアーク発生状態のときはアーク発生信号を短絡/アーク判別信号として出力する短絡/アーク判別回路と、ワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定信号の値と等しいときに距離一致信号を出力する距離判別回路と、溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前記被溶接物へ前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記溶接ワイヤを前記被溶接物から後退送給し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び前記被溶接物へ前進送給する後退距離送給制御回路と、前記溶接開始信号が入力された時点から前記距離一致信号が出力される時点までの間は予め定めた前記溶接ワイヤを溶融しない小電流値の初期電流を通電する定電流特性又は垂下特性を形成しそれ以降は前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を通電する定電圧特性を形成する出力制御回路とから構成されて、
前記溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記初期電流を通電すると共に前記溶接ワイヤを後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給すると共に前記定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記距離判別回路が、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の時間が前記後退距離設定信号及び前記後退送給の送給速度設定値に対応して定まる後退送給時間設定信号の値に達したときに前記距離一致信号を出力する後退送給タイマ回路である、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置である。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例は、図1(図6と同一の図)に示すように、
溶接開始信号Stが入力されると溶接ワイヤ1を被溶接物2へ前進送給し、
上記溶接ワイヤ1が上記被溶接物2に接触した時点で予め定めた小電流値の初期電流Isを溶接電源装置PSから通電すると共に上記溶接ワイヤ1を上記被溶接物2から後退送給し、
上記後退送給によって上記溶接ワイヤ1が上記被溶接物2と離れると上記初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生してその初期アーク発生状態3aを維持したままで上記後退送給を継続し、
ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが予め定めた後退距離設定値Lsに達した時点で上記溶接ワイヤ1を予め定めた定常の送給速度Wfsで再び上記被溶接物2へ前進送給すると共に上記定常の送給速度Wfsに対応した定常の溶接電流Iwを通電することによって上記初期アーク発生状態3aから定常のアーク発生状態3bへと円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
【0027】
【実施例】
[実施例1]
以下に説明する実施例1の発明は、本発明の基礎となる実施例である。実施例1の発明は、前述した再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtを、後述する後退距離設定信号Lsによって定常のアーク長Lwcに対応した適正値に設定することができる。以下、実施例1の発明について説明する。
【0028】
図5は、実施例1のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図3と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図3とは異なる回路ブロックである後退距離設定回路LS、距離判別回路LD、後退距離送給制御回路FCR及び出力制御回路INVについて、同図を参照して説明する。
【0029】
後退距離設定回路LSは、図4で前述した定常のアーク長Lwcに対応して設定される後退距離設定信号Lsを出力する。距離判別回路LDは、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが上記の後退距離設定信号Lsの値と等しいときに距離一致信号Ldを出力する。上記のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwの検出方法としては、実施例2〜4で後述する方法、前述した出力制御回路INVがインバータ制御のときはそのPWM制御のパルス幅によって、サイリスタ位相制御のときはその点弧位相角によって行う方法等がある。後退距離送給制御回路FCRは、図3のときと同様に、外部から溶接開始信号Stが入力されると、溶接ワイヤ1を被溶接物2へ予め定めた初期送給速度設定値Wiに相当する初期送給速度Wfiで前進送給し、続けて短絡/アーク判別信号Saが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ1を被溶接物2から予め定めた後退送給速度設定値Wrに相当する後退送給速度Wfrで後退送給し、続けて図3のときとは異なり上記の距離一致信号Ldが出力された時点で再び溶接ワイヤ1を被溶接物2へ定常の送給速度設定信号Wsに相当する定常の送給速度Wfsで前進送給する送給制御信号Fcを出力する。出力制御回路INVは、外部からの溶接開始信号Stが入力された時点から上記の距離一致信号Ldが出力される時点までの間は予め定めた小電流値の初期電流Isを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Wsの値に対応した定常の溶接電流Iwを通電する電圧設定信号Vsに対応した定電圧特性を形成する。
【0030】
図6は、上述した実施例1の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示しており、同図(B)は送給制御信号Fcの時間変化を示しており、同図(C)は短絡/アーク判別信号Saの時間変化を示しており、同図(D)は距離一致信号Ldの時間変化を示しており、同図(E)は溶接電流Iwの時間変化を示しており、同図(F)はワイヤ先端・被溶接物間距離Lwの時間変化を示しており、同図(G1)〜(G5)は各時刻における溶接ワイヤ1の送給状態を示している。同図における時刻t1〜t3期間の動作は、前述した図4の同一時刻のときの動作と同様であるので説明は省略する。以下、図4の時刻t4に相当する同図の時刻t41及び図4の時刻t5に相当する同図の時刻t51の動作について、同図を参照して説明する。
【0031】
時刻t41〜t51の期間
時刻t41において、同図(F)に示すように、後退送給速度Wfrでの後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが前述した後退距離設定信号Lsの値と等しくなると、同図(D)に示すように、距離一致信号Ldが出力(Highレベル)される。上記の距離一致信号Ldが出力されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは定常の送給速度設定信号Wsの値となり、溶接ワイヤ1は定常の送給速度Wfsで被溶接物2へ再び前進送給される。同時に、図5で前述した出力制御回路INVは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Wfsに対応した大電流値の定常の溶接電流Iwを通電する。
また、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、時刻t41においては上記の後退距離設定信号Lsの値に等しい再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwt[mm]となり、時刻t51においては定常のアーク長Lwc[mm]となる。このとき、前述したように、上記の後退距離設定信号Lsは定常のアーク長Lwcと略等しい値に設定されるので、上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtと上記の定常のアーク長Lwcとの差は小さくなり収束時間Tc2は図4の従来技術のときの収束時間Tc1よりも短い時間となる。したがって、同図(G4)に示す初期アーク発生状態3aから同図(G5)に示す定常のアーク発生状態3bへと短時間で円滑に移行する。
【0032】
[実施例2]
以下に説明する実施例2の発明は、請求項1及び請求項3の発明に対応している。実施例2の発明は、実施例1の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の送給速度Wfrを積分した溶接ワイヤ後退距離Lrが、上記の後退距離設定値Lsに達したことによって判別する実施例1のアークスタート制御方法である。以下、実施例2の発明について説明する。
【0033】
図7は、実施例2のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図5と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図5とは異なる回路ブロックである送給速度検出回路WD及び送給速度積分回路IWについて、同図を参照して説明する。
【0034】
送給速度検出回路WDは、送給速度Wfを検出して、送給速度検出信号Wdを出力する。この検出方法としては、ワイヤ送給モータWMにエンコーダを取り付けてエンコータの出力信号によって検出する方法、送給速度Wfに比例するワイヤ送給モータWMの電機子電圧によって検出する方法等が慣用されている。
送給速度積分回路IWは、図5で前述した距離判別回路LDと置換する回路であって、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給期間中の上記の送給速度検出信号Wdを積分した溶接ワイヤ後退距離Lrが、後退距離設定信号Lsの値に達したときに距離一致信号Ldを出力する。上記の初期アーク発生時点(短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点)からの後退送給速度Wfrの積分値は、後退送給速度Wfrの設定値に関係なく溶接ワイヤの後退距離であるワイヤ先端・被溶接物間距離Lwとなる。
また、上述した実施例2の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図6と同様であるので、説明は省略する。
【0035】
[実施例3]
以下に説明する実施例3の発明は、請求項2及び請求項4の発明に対応している。実施例3の発明は、実施例1の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後述する後退送給時間Trが上記後退距離設定信号Ls及び後退送給速度設定値Wrに対応して定まる後退送給時間設定信号Trsの値に達したことによって判別する実施例1のアークスタート制御方法である。以下、実施例3の発明について説明する。
【0036】
図8は、実施例3のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図5と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図5とは異なる回路ブロックである後退送給時間設定回路TRS及び後退送給タイマ回路TRについて、同図を参照して説明する。
【0037】
後退送給時間設定回路TRSは、後退距離設定信号Ls及び後退送給速度設定値Wrに対応して定まる後退送給時間設定信号Trsを出力する。この対応関係は、Trs[s]=Ls[mm]/Wr[mm/s]となる。
後退送給タイマ回路TRは、図5で前述した距離判別回路LDと置換する回路であって、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給時間Trが、上記の後退送給時間設定信号Trsの値に達したときに距離一致信号Ldを出力する。したがって、この距離一致信号Ldの出力時点は、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtが後退距離設定信号Lsの値と等しくなった時点である。
また、上述した実施例3の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図6と同様であるので、説明は省略する。
【0038】
[実施例4]
以下に説明する実施例4の発明は、本発明の参考の実施例である。実施例4の発明は、実施例1の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生状態での溶接電圧値Vwが、上記の後退距離設定信号Ls及び初期電流設定値Isに対応して定まる後述する後退距離電圧設定値Vrsに達したことによって判別する実施例1のアークスタート制御方法である。以下、実施例4の発明について説明する。
【0039】
図9は、実施例4のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図5と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図5とは異なる回路ブロックである後退距離電圧設定回路VRS及び電圧比較回路CMについて、同図を参照して説明する。
【0040】
後退距離電圧設定回路VRSは、後退距離設定信号Ls及び初期電流設定値Isに対応して定まる後退距離電圧設定信号Vrsを出力する。ここで、アークに通電する電流値が一定であれば、アーク長と溶接電圧値Vwとは比例関係にある。そこで、初期電流Isが通電する初期アークのアーク長(ワイヤ先端・被溶接物間距離Lw)が予め定めた後退距離設定信号Lsの値と等しいときの溶接電圧値Vwを上記の後退距離電圧設定信号Vrsの値として設定する。
電圧比較回路CMは、図5で前述した距離判別回路LDと置換する回路であって、短絡/アーク判別信号Saがアーク発生信号であるときの溶接電圧値Vwが上記の後退距離電圧設定信号Vrsの値に達したときに距離一致信号Ldを出力する。したがって、この距離一致信号Ldの出力時点は、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtが後退距離設定信号Lsの値と等しくなった時点である。
また、上述した実施例4の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図6と同様であるので、説明は省略する。
なお、初期電流Isの通電時の電源特性が垂下特性であるときには、上述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生状態での溶接電流値Iwが、上記の後退距離設定信号Lsに対応して定まる後退距離電流設定値に達したことによって判別することもできる。
【0041】
【発明の効果】
本発明では、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて後退送給速度Wfrが変化しても、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtは予め定めた後退距離設定値Lsと等しくなるように制御されるので、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行は、上記の後退送給速度Wfrが変化しても常に一定の短時間で円滑に行われ、その結果アークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
さらに、本発明では、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtが、定常のアーク長Lwcと略等しい後退距離設定値Lsと等しくなるように制御されるので、シールドガスの種類、定常の送給速度Wfs、被溶接物の板厚等に応じて電圧設定信号Vsによって適正値に設定される定常のアーク長Lwcが変化しても、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと常に短時間で円滑に移行してアークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を例示する溶接電源装置のブロック図
【図2】溶接ワイヤの送給系統を示す模式図
【図3】従来装置のブロック図
【図4】従来装置の各信号のタイミングチャート
【図5】実施例1の溶接電源装置のブロック図
【図6】実施例1のタイミングチャート
【図7】実施例2の溶接電源装置のブロック図
【図8】実施例3の溶接電源装置のブロック図
【図9】実施例4の溶接電源装置のブロック図
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ
2 被溶接物
3a 初期アーク(発生状態)
3b 定常のアーク(発生状態)
4 溶接トーチ
4a コンタクトチップ
5a ワイヤ送給装置の送給ロール
CM 電圧比較回路
DT 遅延回路
Dt 遅延信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FCR 後退距離送給制御回路
INV 出力制御回路
Is 初期電流(値/設定値)
IW 送給速度積分回路
Ld 距離一致信号
LD 距離判別回路
Lr 溶接ワイヤ後退距離
LS 後退距離設定回路
Ls 後退距離設定値(信号)
Lw ワイヤ先端・被溶接物間距離
Lwc 定常のアーク長(定常のワイヤ先端・被溶接物間距離)
Lwt 再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離
PS 溶接電源装置
SA 短絡/アーク判別回路
Sa 短絡/アーク判別信号
St 溶接開始信号
Tc 収束時間
Td 遅延時間(設定値)
TR 後退送給タイマ回路
Tr 後退送給時間
Trs 後退送給時間設定(値/信号)
TRS 後退送給時間設定回路
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vrs 後退距離電圧設定(値/信号)
VRS 後退距離電圧設定回路
VS 電圧設定回路
Vs 電圧設定信号
Vw 溶接電圧(値)
WD 送給速度検出回路
Wd 送給速度検出信号
Wf 送給速度
Wfi 初期送給速度
Wfr 後退送給速度
Wfs 定常の送給速度
Wi 初期送給速度設定値
WM ワイヤ送給モータ
Wr 後退送給速度設定値
WS 定常の送給速度設定回路
Ws 定常の送給速度設定信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding in which a welding wire is fed forward and backward to a workpiece to be arced by a wire feeding motor capable of forward and reverse rotation.
[0002]
[Prior art]
The wire feed motor is rotated forward to feed the welding wire forward to the work piece. When it is determined that the welding wire has contacted the work piece, the wire feed motor is reversely rotated to move the welding wire backward. At the same time, an initial current Is having a small current value is energized, and when an initial arc is subsequently generated by backward feeding, the welding wire is fed forward again at a steady feeding speed Wfs, and at the same time, a steady welding current Iw is energized. An arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding for arc starting is known. Hereinafter, this arc start control method of the prior art will be described with reference to FIGS.
[0003]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a welding wire feeding system. The
[0004]
FIG. 3 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the above-described conventional arc start control method. Hereinafter, each circuit block will be described with reference to FIG.
[0005]
The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit / arc discriminating circuit SA receives the voltage detection signal Vd as described above and outputs a short circuit signal when the
[0006]
The steady feeding speed setting circuit WS outputs a steady feeding speed setting signal Ws. When the welding start signal St is input from the outside, the feed control circuit FC feeds the
[0007]
The voltage setting circuit VS outputs a voltage setting signal Vs for setting the welding voltage Vw of the welding power source device PS. The output control circuit INV receives a commercial power supply and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw suitable for stably maintaining the
[0008]
FIG. 4 is a timing chart of each signal of the welding power source apparatus PS described above with reference to FIG. FIG. 4A shows the change over time of the welding start signal St, FIG. 4B shows the change over time of the feed control signal Fc, and FIG. 4C shows the short-circuit / arc discrimination signal Sa. (D) shows the time change of the delay signal Dt, (E) shows the time change of the welding current Iw, (F) shows the wire tip, The time change of the distance Lw between to-be-welded objects is shown, The same figure (G1)-(G5) has shown the supply state of the
[0009]
(1) Period from time t1 to t2
When a welding start signal St is input from the outside at time t1, as shown in FIG. 10A, the feed control signal Fc is a positive initial feed speed as shown in FIG. The set value Wi is set, and the
Next, during the period from the time t1 to the time t2, as shown in FIG. 4F, the distance Lw between the wire tip and the workpiece is gradually shortened by the above-described forward feeding.
[0010]
(2) Period from time t2 to t3
At time t2, when the
Next, during the period from the time t2 to the time t3, the
[0011]
(3) Period from time t3 to t4
At time t3, as shown in FIG. 3G3, when the
During the backward feeding time Tr from the time t3 to t4 when the delay signal Dt is output, the backward feeding is continued while maintaining the initial arc generation state 3a as shown in FIG. To do. Therefore, as shown in FIG. 5F, the distance Lw between the wire tip and the workpiece is gradually increased.
[0012]
(4) Period from time t4 to t5
When the output of the delay signal Dt is completed at time t4 as shown in FIG. 4D, the feed control signal Fc is a positive feed speed setting signal having a positive value, as shown in FIG. The
Further, as shown in FIG. 8F, the wire tip-to-be-welded object distance Lw is calculated from the wire tip-to-be-welded object distance Lwt [mm] at the time of re-forward feeding at time t4. The current is converged to a steady arc length (steady wire tip-to-be-welded distance) Lwc [mm] at time t5 after the convergence time Tc1 [s] has elapsed by energizing the steady welding current Iw. Therefore, during this period, a transition is made from the initial arc generation state 3a shown in FIG. 4G4 to the steady arc generation state 3b shown in FIG.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional arc start control method has the following two problems to be solved for smoothly shifting from the initial arc generation state to the steady arc generation state.
(1) First problem to be solved
As described above with reference to FIG. 4, during the period of backward feeding at the backward feeding speed Wfr (time t <b> 3 to t <b> 4), the arc break is generated without recontacting the welding wire and the workpiece. Therefore, it is necessary to continue the backward feeding while maintaining the initial arc generation state stably. The reason is that if the contact is made again after the initial arc is generated, there is a high possibility that the welding wire and the workpiece are welded, and therefore, the arc cannot be started. In addition, when an arc break occurs during this period, no arc is generated for a long time until the welding wire comes into contact with the workpiece again by re-forward feeding, and as a result, the bead appearance of the arc start portion becomes poor. Because.
[0014]
In order to prevent the re-contact, it is necessary to increase the backward feed speed Wfr in order to quickly increase the distance Lw between the wire tip and the workpiece after the initial arc is generated. On the other hand, in order not to cause the arc break, the maximum value of the reverse feed speed Wfr is limited according to the type of shield gas, the diameter of the welding wire, the thickness of the workpiece, and the like. Therefore, it is necessary to set the reverse feed speed Wfr to an appropriate value that does not cause re-contact or arc breakage according to the type of shield gas, the diameter of the welding wire, the thickness of the workpiece, and the like. For example, when the type of shield gas is carbon dioxide 100 [%], arc breakage is more likely to occur than in the case of a mixed gas of carbon dioxide 20 [%] + argon gas 80 [%]. It is necessary to slow down the feeding speed Wfr.
[0015]
However, as described above with reference to FIG. 4, in the conventional technique, the delay time Td for performing the reverse feed is a constant value. Therefore, if the setting of the reverse feed speed Wfr is changed for the reason described above, the re-forward feed is consequently performed. The distance Lwt between the wire tip and the work piece at that time changes. If the difference between the wire tip-to-be-welded distance Lwt and the steady arc length Lwc at the time of re-forward feeding is increased by this change, the convergence time required for the transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state Since Tc1 becomes long, there is a problem that the bead appearance of the arc start portion is deteriorated.
[0016]
(2) Second problem to be solved
The steady arc length Lwc shown in FIG. 4 (F) described above is set to an appropriate value by the voltage setting signal Vs according to the type of shield gas, the steady feed speed Wfs, the plate thickness of the workpiece, and the like. . Therefore, in order to shorten the convergence time Tc1 required for the transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state and improve the bead appearance of the arc start portion, the difference from the above-mentioned steady arc length Lwc is small. Thus, it is necessary to control the distance Lwt between the wire tip and the workpiece during re-advance feeding to an appropriate value according to the type of shielding gas, the steady feeding speed Wfs, the thickness of the workpiece, and the like.
[0017]
However, in the prior art, the delay time Td is a constant value when the backward feed speed Wfr is determined to be an appropriate value for the reason of the above item (1). The inter-object distance Lwt is a constant value and cannot be controlled to an arbitrary value. Therefore, in the prior art, even if the setting of the steady arc length Lwc changes, the distance Lwt between the wire tip and the workpiece to be welded at the time of re-forward feeding cannot be controlled accordingly. There is a problem that it cannot be prevented that the convergence time Tc1 is increased and the bead appearance of the arc start portion is deteriorated due to the increase in the convergence time Tc1.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, when a welding start signal is input, the welding wire is forwardly fed to the workpiece, and is predetermined when the welding wire contacts the workpiece. Does not melt the welding wire An initial current having a small current value is energized from the welding power source device, and the welding wire is retracted from the workpiece, and the initial current is energized when the welding wire is separated from the workpiece by the backward feeding. While the initial arc is generated and the initial arc generation state is maintained, the backward feeding is continued, and when the distance between the wire tip and the work piece reaches a predetermined backward distance set value, the welding wire is From the initial arc generating state to the steady arc generating state by feeding forward to the workpiece again at a predetermined steady feeding speed and energizing a steady welding current corresponding to the steady feeding speed. Make a smooth transition,
The distance between the wire tip and the workpiece to be welded has reached the set value for the backward distance by the backward feeding, and the welding wire backward distance obtained by integrating the feeding speed of the backward feeding from the initial arc occurrence time is This is an arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding, which is determined by reaching the setback distance.
[0019]
According to the second aspect of the present invention, when a welding start signal is inputted, the welding wire is forwardly fed to the workpiece, and is predetermined when the welding wire contacts the workpiece. Does not melt the welding wire An initial current having a small current value is energized from the welding power source device, and the welding wire is retracted from the workpiece, and the initial current is energized when the welding wire is separated from the workpiece by the backward feeding. While the initial arc is generated and the initial arc generation state is maintained, the backward feeding is continued, and when the distance between the wire tip and the work piece reaches a predetermined backward distance set value, the welding wire is From the initial arc generating state to the steady arc generating state by feeding forward to the workpiece again at a predetermined steady feeding speed and energizing a steady welding current corresponding to the steady feeding speed. Make a smooth transition,
That the distance between the wire tip and the work piece has reached the set value for the reverse distance by the reverse feed, the time for the reverse feed from the time of the initial arc occurrence is the set value for the reverse distance and the reverse feed. This is an arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding, which is determined by reaching the set value for the reverse feed time determined in accordance with the feed speed set value.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, a wire feed motor that feeds a welding wire forward or backward from a workpiece to be welded and a short circuit when the welding wire and the workpiece are in contact with each other. When the signal is in an arc generation state, a short circuit / arc determination circuit that outputs the arc generation signal as a short circuit / arc determination signal, and a distance when the distance between the wire tip and the workpiece to be welded is equal to a predetermined receding distance setting signal value When a welding start signal is input, a distance determination circuit that outputs a coincidence signal and the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the short circuit / arc determination signal becomes a short circuit signal, the welding wire is A backward distance feed control circuit for feeding backward from the workpiece and feeding the welding wire forward again to the workpiece at a predetermined steady feeding speed when the distance coincidence signal is output; , Start welding No. is between the time entered to the point where the distance match signal is output a predetermined Does not melt the welding wire An output control circuit that forms a constant current characteristic or a drooping characteristic that energizes an initial current of a small current value and thereafter forms a constant voltage characteristic that energizes a steady welding current corresponding to the steady feeding speed. And
When the welding start signal is input, the welding wire is fed forward, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the initial current is energized, the welding wire is fed backward, and the backward movement is performed. When the welding wire is separated from the work piece by feeding, an initial arc in which the initial current flows is generated, and the backward feeding is continued while maintaining the initial arc generation state, and the distance coincidence signal is output. At that time, the welding wire is forwardly fed again at a steady feeding speed and the steady welding current is energized to smoothly transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state.
Feeding that outputs the distance coincidence signal when the distance of the welding wire, which is obtained by integrating the feeding speed of the backward feeding from the time when the initial arc occurs, reaches the value of the backward distance setting signal It is a welding power supply apparatus for consumable electrode gas shield arc welding which is a speed integration circuit.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, a wire feed motor that feeds a welding wire forward or backward from a workpiece to be welded and a short circuit when the welding wire and the workpiece are in contact with each other. When the signal is in an arc generation state, a short circuit / arc determination circuit that outputs the arc generation signal as a short circuit / arc determination signal, and a distance when the distance between the wire tip and the workpiece to be welded is equal to a predetermined receding distance setting signal value When a welding start signal is input, a distance determination circuit that outputs a coincidence signal and the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the short circuit / arc determination signal becomes a short circuit signal, the welding wire is A backward distance feed control circuit for feeding backward from the workpiece and feeding the welding wire forward again to the workpiece at a predetermined steady feeding speed when the distance coincidence signal is output; , Start welding No. is between the time entered to the point where the distance match signal is output a predetermined Does not melt the welding wire An output control circuit that forms a constant current characteristic or a drooping characteristic that energizes an initial current of a small current value and thereafter forms a constant voltage characteristic that energizes a steady welding current corresponding to the steady feeding speed. And
When the welding start signal is input, the welding wire is fed forward, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the initial current is energized, the welding wire is fed backward, and the backward movement is performed. When the welding wire is separated from the work piece by feeding, an initial arc in which the initial current flows is generated, and the backward feeding is continued while maintaining the initial arc generation state, and the distance coincidence signal is output. At that time, the welding wire is forwardly fed again at a steady feeding speed and the steady welding current is energized to smoothly transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state.
The distance discriminating circuit is set to the value of the reverse feed time setting signal that is determined in accordance with the reverse distance setting signal and the reverse feed speed setting value from the initial arc occurrence time. It is a welding power supply device for consumable electrode gas shield arc welding, which is a reverse feed timer circuit that outputs the distance coincidence signal when the distance is reached.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 (the same diagram as FIG. 6),
When the welding start signal St is input, the
When the
When the
When the distance Lw between the wire tip and the workpiece reaches a predetermined setback distance Ls, the
[0027]
【Example】
[Example 1]
The invention of Example 1 described below is It is the Example used as the foundation of this invention. In the invention of the first embodiment, the distance Lwt between the wire tip and the workpiece to be welded at the time of re-advance feeding described above can be set to an appropriate value corresponding to the steady arc length Lwc by a backward distance setting signal Ls described later. . The invention of Example 1 will be described below.
[0028]
FIG. 5 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the arc start control method of the first embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, the reverse distance setting circuit LS, the distance determination circuit LD, the reverse distance feed control circuit FCR, and the output control circuit INV, which are circuit blocks different from those in FIG. 3 surrounded by a dotted line, will be described with reference to FIG.
[0029]
The receding distance setting circuit LS outputs a receding distance setting signal Ls set corresponding to the steady arc length Lwc described above with reference to FIG. The distance discrimination circuit LD outputs a distance coincidence signal Ld when the distance Lw between the wire tip and the workpiece is equal to the value of the retreat distance setting signal Ls. As a method for detecting the distance Lw between the wire tip and the workpiece, the thyristor phase control is performed by the method described later in
[0030]
FIG. 6 is a timing chart of each signal in the welding power source apparatus PS of the first embodiment described above. FIG. 4A shows the change over time of the welding start signal St, FIG. 4B shows the change over time of the feed control signal Fc, and FIG. 4C shows the short-circuit / arc discrimination signal Sa. FIG. 4D shows the time change of the distance coincidence signal Ld, FIG. 4E shows the time change of the welding current Iw, and FIG. 4F shows the wire tip. -The time change of the distance Lw between to-be-welded objects is shown, The same figure (G1)-(G5) has shown the supply state of the
[0031]
Period from time t41 to t51
At time t41, as shown in FIG. 5F, when the distance Lw between the wire tip and the workpiece is made equal to the value of the backward distance setting signal Ls by the backward feeding at the backward feeding speed Wfr, As shown in (D), the distance coincidence signal Ld is output (High level). When the distance coincidence signal Ld is output, the feed control signal Fc becomes the value of the steady feed speed setting signal Ws, and the
Further, as shown in FIG. 4F, the wire tip-to-be-welded distance Lw is equal to the value of the backward distance setting signal Ls at time t41. The distance Lwt [mm] is obtained, and the steady arc length Lwc [mm] is obtained at time t51. At this time, as described above, the backward distance setting signal Ls is set to a value substantially equal to the steady arc length Lwc. Thus, the difference from the steady arc length Lwc becomes smaller and the convergence time Tc2 is shorter than the convergence time Tc1 in the prior art of FIG. Therefore, the transition from the initial arc generation state 3a shown in (G4) to the steady arc generation state 3b shown in (G5) is smoothly performed in a short time.
[0032]
[Example 2]
The invention of Example 2 described below is Corresponding to the inventions of
[0033]
FIG. 7 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the arc start control method of the second embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, a feed speed detection circuit WD and a feed speed integration circuit IW, which are circuit blocks different from those in FIG. 5 surrounded by a dotted line, will be described with reference to FIG.
[0034]
The feed speed detection circuit WD detects the feed speed Wf and outputs a feed speed detection signal Wd. As a detection method, a method of detecting an encoder by attaching an encoder to the wire feed motor WM and detecting by an output signal of the encoder, a method of detecting by an armature voltage of the wire feed motor WM proportional to the feed speed Wf, etc. are commonly used. Yes.
The feed speed integrating circuit IW is a circuit that replaces the distance discriminating circuit LD described above with reference to FIG. 5, and during the reverse feed period from when the short circuit / arc discrimination signal Sa changes from the short circuit signal to the arc generation signal. The distance coincidence signal Ld is output when the welding wire receding distance Lr obtained by integrating the feed speed detection signal Wd reaches the value of the receding distance setting signal Ls. The integrated value of the reverse feed speed Wfr from the above initial arc occurrence time (when the short circuit / arc determination signal Sa changes from the short circuit signal to the arc generation signal) is the welding wire regardless of the set value of the reverse feed speed Wfr. The distance Lw between the wire tip and the workpiece to be welded, which is the retreat distance of.
Moreover, since the timing chart of each signal in the welding power source device PS of the second embodiment described above is the same as that of FIG. 6 described above, the description thereof is omitted.
[0035]
[Example 3]
The invention of Example 3 described below is Corresponding to the inventions of
[0036]
FIG. 8 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the arc start control method according to the third embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, the reverse feed time setting circuit TRS and the reverse feed timer circuit TR, which are circuit blocks different from those in FIG. 5 surrounded by a dotted line, will be described with reference to FIG.
[0037]
The reverse feed time setting circuit TRS outputs a reverse feed time setting signal Trs determined corresponding to the reverse distance setting signal Ls and the reverse feed speed setting value Wr. This correspondence is Trs [s] = Ls [mm] / Wr [mm / s].
The reverse feed timer circuit TR is a circuit that replaces the distance discriminating circuit LD described above with reference to FIG. 5. The reverse feed timer circuit TR has a reverse feed time Tr from when the short-circuit / arc discrimination signal Sa changes from the short-circuit signal to the arc generation signal. The distance coincidence signal Ld is output when the value of the reverse feed time setting signal Trs is reached. Therefore, the output time point of the distance coincidence signal Ld is a time point when the distance Lwt between the wire tip and the workpiece to be welded at the time of re-forward feeding becomes equal to the value of the backward distance setting signal Ls.
Further, the timing chart of each signal in the welding power source device PS of the third embodiment described above is the same as that of FIG.
[0038]
[Example 4]
The invention of Example 4 described below is It is a reference example of the present invention . In the invention of the fourth embodiment, the fact that the distance Lw between the wire tip and the workpiece to be welded has reached the value of the backward distance setting signal Ls by the backward feeding described above in the description of the first embodiment is as follows. This is the arc start control method according to the first embodiment in which it is determined that the welding voltage value Vw has reached a later-described backward distance voltage setting value Vrs that is determined in accordance with the backward distance setting signal Ls and the initial current setting value Is. The invention of Example 4 will be described below.
[0039]
FIG. 9 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the arc start control method of the fourth embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, the receding distance voltage setting circuit VRS and the voltage comparison circuit CM, which are circuit blocks different from those in FIG. 5 surrounded by a dotted line, will be described with reference to FIG.
[0040]
The reverse distance voltage setting circuit VRS outputs a reverse distance voltage setting signal Vrs determined in accordance with the reverse distance setting signal Ls and the initial current setting value Is. Here, if the current value for energizing the arc is constant, the arc length and the welding voltage value Vw are in a proportional relationship. Accordingly, the welding voltage value Vw when the arc length of the initial arc through which the initial current Is is energized (the distance Lw between the wire tip and the workpiece) is equal to the value of the predetermined backward distance setting signal Ls is set as the backward distance voltage setting. Set as the value of signal Vrs.
The voltage comparison circuit CM is a circuit that replaces the distance determination circuit LD described above with reference to FIG. 5, and the welding voltage value Vw when the short-circuit / arc determination signal Sa is an arc generation signal is the reverse distance voltage setting signal Vrs. When this value is reached, the distance coincidence signal Ld is output. Therefore, the output time point of the distance coincidence signal Ld is a time point when the distance Lwt between the wire tip and the workpiece to be welded at the time of re-forward feeding becomes equal to the value of the backward distance setting signal Ls.
Moreover, since the timing chart of each signal in the welding power source device PS of the above-described fourth embodiment is the same as that of FIG. 6 described above, the description thereof is omitted.
When the power supply characteristic during energization of the initial current Is is a drooping characteristic, the fact that the distance Lw between the wire tip and the workpiece to be welded has reached the value of the backward distance setting signal Ls due to the backward feeding described above, It can also be determined that the welding current value Iw in the state has reached the retreat distance current set value determined in accordance with the retreat distance setting signal Ls.
[0041]
【Effect of the invention】
In the present invention, even if the backward feed speed Wfr changes according to the type of shield gas, the diameter of the welding wire, the thickness of the workpiece, the distance Lwt between the wire tip and the workpiece during re-forward feeding. Is controlled to be equal to the predetermined reverse distance set value Ls, so that the transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state is always constant even if the reverse feed speed Wfr changes. Smooth in time, so that the bead appearance at the arc start is always good.
Furthermore, in the present invention, the distance Lwt between the wire tip and the workpiece to be welded at the time of re-advance feeding is controlled so as to be equal to the receding distance setting value Ls substantially equal to the steady arc length Lwc. Even if the steady arc length Lwc set to an appropriate value by the voltage setting signal Vs changes according to the steady feeding speed Wfs, the plate thickness of the work piece, etc., the steady arc occurrence state changes from the initial arc occurrence state. The bead appearance at the arc start part is always good with a smooth transition to and from.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a welding power source device illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a welding wire feeding system.
FIG. 3 is a block diagram of a conventional apparatus.
FIG. 4 is a timing chart of each signal of a conventional device.
FIG. 5 is a block diagram of a welding power source apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a timing chart of the first embodiment.
FIG. 7 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a third embodiment.
FIG. 9 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Welding wire
2 Workpiece
3a Initial arc (occurrence state)
3b Steady arc (occurrence state)
4 Welding torch
4a Contact chip
5a Feeding roll of wire feeding device
CM voltage comparison circuit
DT delay circuit
Dt delay signal
FC feed control circuit
Fc feed control signal
FCR reverse distance feed control circuit
INV output control circuit
Is Initial current (value / setting value)
IW feed speed integration circuit
Ld Distance coincidence signal
LD distance discrimination circuit
Lr Welding wire receding distance
LS reverse distance setting circuit
Ls Backward distance setting value (signal)
Lw Distance between wire tip and workpiece
Lwc Steady arc length (steady wire tip / workpiece distance)
Lwt Distance between wire tip and work piece during re-advance feeding
PS welding power supply
SA short-circuit / arc discrimination circuit
Sa short / arc discrimination signal
St welding start signal
Tc convergence time
Td delay time (setting value)
TR reverse feed timer circuit
Tr reverse feed time
Trs Reverse feed time setting (value / signal)
TRS reverse feed time setting circuit
VD voltage detection circuit
Vd Voltage detection signal
Vrs Reverse voltage setting (value / signal)
VRS reverse distance voltage setting circuit
VS voltage setting circuit
Vs Voltage setting signal
Vw Welding voltage (value)
WD Feeding speed detection circuit
Wd Feeding speed detection signal
Wf Feeding speed
Wfi initial feed speed
Wfr Reverse feed speed
Wfs Steady feed speed
Wi initial feed speed setting value
WM wire feed motor
Wr Reverse feed speed setting value
WS Regular feed speed setting circuit
Ws Steady feed speed setting signal
Claims (4)
前記後退送給によって前記ワイヤ先端・被溶接物間距離が前記後退距離設定値に達したことを、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ後退距離が前記後退距離設定値に達したことによって判別する、消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法。When a welding start signal is input, the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the welding wire comes into contact with the workpiece, a predetermined initial current that does not melt the welding wire is welded. When the welding wire is energized from a power supply device and the welding wire is retracted from the workpiece, and the welding wire is separated from the workpiece by the backward feeding, an initial arc in which the initial current is energized is generated and the initial While the arc generation state is maintained, the backward feeding is continued, and when the distance between the wire tip and the workpiece reaches a predetermined backward distance setting value, the welding wire is set at a predetermined steady feeding speed. By moving forward again to the workpiece and applying a steady welding current corresponding to the steady feed speed, the initial arc generation state is smoothly shifted to the steady arc generation state.
The distance between the wire tip and the workpiece to be welded has reached the set value for the backward distance by the backward feeding, and the welding wire backward distance obtained by integrating the feeding speed of the backward feeding from the initial arc occurrence time is An arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding, which is determined by reaching a set back distance.
前記後退送給によって前記ワイヤ先端・被溶接物間距離が前記後退距離設定値に達したことを、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の時間が前記後退距離設定値及び前記後退送給の送給速度設定値に対応して定まる後退送給時間設定値に達したことによって判別する、消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法。When a welding start signal is input, the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the welding wire comes into contact with the workpiece, a predetermined initial current that does not melt the welding wire is welded. When the welding wire is energized from a power supply device and the welding wire is retracted from the workpiece, and the welding wire is separated from the workpiece by the backward feeding, an initial arc in which the initial current is energized is generated and the initial While the arc generation state is maintained, the backward feeding is continued, and when the distance between the wire tip and the workpiece reaches a predetermined backward distance setting value, the welding wire is set at a predetermined steady feeding speed. By moving forward again to the workpiece and applying a steady welding current corresponding to the steady feed speed, the initial arc generation state is smoothly shifted to the steady arc generation state.
That the distance between the wire tip and the work piece has reached the set value for the reverse distance by the reverse feed, the time for the reverse feed from the time of the initial arc occurrence is the set value for the reverse distance and the reverse feed. An arc start control method for consumable electrode gas shielded arc welding, which is determined by reaching a set value for the reverse feed time determined in accordance with the feed speed set value.
前記溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記初期電流を通電すると共に前記溶接ワイヤを後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給すると共に前記定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記距離判別回路が、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ後退距離が前記後退距離設定信号の値に達したときに前記距離一致信号を出力する送給速度積分回路である、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置。When the wire feed motor that feeds the welding wire forward or backward from the workpiece and the welding wire is in contact with the workpiece, the short-circuit signal is in an arc generation state. Is a short-circuit / arc discrimination circuit that outputs an arc generation signal as a short-circuit / arc discrimination signal, and a distance discrimination signal that outputs a distance coincidence signal when the distance between the wire tip and the work piece is equal to the value of a predetermined retraction distance setting signal When a circuit and a welding start signal are input, the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the welding wire is moved backward from the workpiece. When the distance coincidence signal is output, a reverse distance feed control circuit that feeds the welding wire forward again to the workpiece at a predetermined steady feed rate, and the welding start signal is input. When Constant current characteristic or the drooping characteristic to form thereafter feeding rate of the steady between energizes the initial current of a small current value which does not melt the welding wire a predetermined up to the point of output the distance match signal from And an output control circuit for forming a constant voltage characteristic for energizing a steady welding current corresponding to
When the welding start signal is input, the welding wire is fed forward, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the initial current is energized, the welding wire is fed backward, and the backward movement is performed. When the welding wire is separated from the work piece by feeding, an initial arc in which the initial current flows is generated, and the backward feeding is continued while maintaining the initial arc generation state, and the distance coincidence signal is output. At that time, the welding wire is forwardly fed again at a steady feeding speed and the steady welding current is energized to smoothly transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state.
Feeding that outputs the distance coincidence signal when the distance of the welding wire, which is obtained by integrating the feeding speed of the backward feeding from the time when the initial arc occurs, reaches the value of the backward distance setting signal A welding power supply for consumable electrode gas shield arc welding, which is a speed integration circuit.
前記溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前進送給し、前記短絡/アーク判別信号が短絡信号になった時点で前記初期電流を通電すると共に前記溶接ワイヤを後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで前記後退送給を継続し、前記距離一致信号が出力された時点で前記溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給すると共に前記定常の溶接電流を通電することによって前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させ、
前記距離判別回路が、前記初期アーク発生時点からの前記後退送給の時間が前記後退距離設定信号及び前記後退送給の送給速度設定値に対応して定まる後退送給時間設定信号の値に達したときに前記距離一致信号を出力する後退送給タイマ回路である、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置。When the wire feed motor that feeds the welding wire forward or backward from the workpiece and the welding wire is in contact with the workpiece, the short-circuit signal is in an arc generation state. Is a short-circuit / arc discrimination circuit that outputs an arc generation signal as a short-circuit / arc discrimination signal, and a distance discrimination signal that outputs a distance coincidence signal when the distance between the wire tip and the work piece is equal to the value of a predetermined retraction distance setting signal When a circuit and a welding start signal are input, the welding wire is fed forward to the workpiece, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the welding wire is moved backward from the workpiece. When the distance coincidence signal is output, a reverse distance feed control circuit that feeds the welding wire forward again to the workpiece at a predetermined steady feed rate, and the welding start signal is input. When Constant current characteristic or the drooping characteristic to form thereafter feeding rate of the steady between energizes the initial current of a small current value which does not melt the welding wire a predetermined up to the point of output the distance match signal from And an output control circuit for forming a constant voltage characteristic for energizing a steady welding current corresponding to
When the welding start signal is input, the welding wire is fed forward, and when the short circuit / arc discrimination signal becomes a short circuit signal, the initial current is energized, the welding wire is fed backward, and the backward movement is performed. When the welding wire is separated from the work piece by feeding, an initial arc in which the initial current flows is generated, and the backward feeding is continued while maintaining the initial arc generation state, and the distance coincidence signal is output. At that time, the welding wire is forwardly fed again at a steady feeding speed and the steady welding current is energized to smoothly transition from the initial arc generation state to the steady arc generation state.
The distance discriminating circuit is set to the value of the reverse feed time setting signal that is determined in accordance with the reverse distance setting signal and the reverse feed speed setting value from the initial arc occurrence time. A welding power supply device for consumable electrode gas shield arc welding, which is a reverse feed timer circuit that outputs the distance coincidence signal when the distance is reached.
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