JP5070119B2 - Output control method of pulse arc welding - Google Patents
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Description
本発明は、消耗電極パルスアーク溶接において出力制御方法を改善することによって溶接状態の安定化を図るためのパルスアーク溶接の出力制御方法に関するものである。 The present invention relates to a pulse arc welding output control method for stabilizing a welding state by improving the output control method in consumable electrode pulse arc welding.
図5は、消耗電極パルスアーク溶接の電流・電圧波形図の一例である。同図(A)は溶接電流Iwを示し、同図(B)は溶接電圧Vwを示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 5 is an example of a current / voltage waveform diagram of consumable electrode pulse arc welding. FIG. 4A shows the welding current Iw, and FIG. 4B shows the welding voltage Vw. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
時刻t1〜t2のピーク期間Tp中は、同図(A)に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界電流値以上のピーク電流Ipが通電し、同図(B)に示すように、溶接ワイヤと母材との間にアーク長に比例したピーク電圧Vpが印加する。 During the peak period Tp from time t1 to t2, as shown in FIG. 4A, a peak current Ip greater than the critical current value is applied to transfer the droplets from the welding wire, and shown in FIG. Thus, the peak voltage Vp proportional to the arc length is applied between the welding wire and the base material.
時刻t2〜t3のベース期間Tb中は、同図(A)に示すように、溶滴を形成しないようにするために定電流値のベース電流Ibが通電し、同図(B)に示すように、ベース電圧Vbが印加する。時刻t1〜t3までの期間をパルス周期Tpbとして繰り返して溶接が行われる。 During the base period Tb from time t2 to t3, as shown in FIG. 6A, the base current Ib having a constant current value is energized to prevent the formation of droplets, as shown in FIG. In addition, a base voltage Vb is applied. The welding is performed by repeating the period from time t1 to t3 as the pulse period Tpb.
良好なパルスアーク溶接を行うためには、アーク長を適正値に維持することが重要である。アーク長を適正値に維持するために以下のような出力制御が行われる。アーク長は、同図(B)で破線で示す溶接電圧平均値Vavと略比例関係にある。このために、溶接電圧平均値Vavを検出し、この検出値が適正アーク長に相当する溶接電圧設定値と等しくなるように同図(A)の破線で示す溶接電流平均値Iavを変化させる出力制御を行う。溶接電圧平均値Vavが溶接電圧設定値よりも大きいときはアーク長が適正値よりも長いときであるので、溶接電流平均値Iavを小さくしてワイヤ溶融速度を小さくしアーク長が短くなるようにする。他方、溶接電圧平均値Vavが溶接電圧設定値よりも小さいときはアーク長が適正値よりも短いときであるので、溶接電流平均値Iavを大きくしてワイヤ溶融速度を大きくしアーク長が長くなるようにする。 In order to perform good pulse arc welding, it is important to maintain the arc length at an appropriate value. In order to maintain the arc length at an appropriate value, the following output control is performed. The arc length is substantially proportional to the welding voltage average value Vav indicated by a broken line in FIG. For this purpose, the welding voltage average value Vav is detected, and the output for changing the welding current average value Iav indicated by the broken line in FIG. 5A so that the detected value becomes equal to the welding voltage set value corresponding to the appropriate arc length. Take control. When the welding voltage average value Vav is larger than the welding voltage set value, the arc length is longer than the appropriate value. Therefore, the welding current average value Iav is decreased to reduce the wire melting rate and shorten the arc length. To do. On the other hand, when the welding voltage average value Vav is smaller than the welding voltage set value, the arc length is shorter than the appropriate value, so the welding current average value Iav is increased to increase the wire melting rate and the arc length is increased. Like that.
上記において、溶接電流平均値Iavを変化させるために、ピーク期間Tp、ベース期間Tb、ピーク電流Ip又はベース電流Ibを変化させる。特に、ピーク期間Tp及びベース期間Tbを所定値に設定し、ピーク電流Ip及び/又はベース電流Ibを変化させることによって溶接電流平均値Iavを変化させる電流値変調制御には、以下のような特徴がある。複数の溶接ワイヤを隣接させて同時にアークを発生させながら溶接を行う多電極パルスアーク溶接においては、アーク相互間の干渉による溶接状態の不安定を抑制するために、ピーク電流Ipの通電を同期させることが行われる。この同期を取るためにはピーク期間Tp及びベース期間Tbが一定値である上記の電流値変調制御である必要がある。 In the above, in order to change the welding current average value Iav, the peak period Tp, the base period Tb, the peak current Ip, or the base current Ib is changed. In particular, the current characteristic modulation control for setting the peak period Tp and the base period Tb to predetermined values and changing the peak current Ip and / or the base current Ib to change the welding current average value Iav has the following characteristics. There is. In multi-electrode pulse arc welding in which a plurality of welding wires are adjacent and welding is performed while simultaneously generating arcs, the energization of the peak current Ip is synchronized in order to suppress instability of the welding state due to interference between the arcs. Is done. In order to achieve this synchronization, it is necessary to perform the above current value modulation control in which the peak period Tp and the base period Tb are constant values.
上記の溶接電圧平均値Vav及び溶接電流平均値Iavは、溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを検出して平滑した値であっても良い。電流値変調制御では、溶接電圧Vwの平滑値が予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるようにピーク電流Ip及び/又はベース電流Ibを変化させるために、両値が適正範囲外になる場合も出てくる。すなわち、ピーク電流Ipが大きくなり過ぎるとアーク力が強くなりビード外観が悪くなる。他方、ピーク電流Ipが小さくなり過ぎると溶滴移行が不安定になり溶接状態が不安定になる。また、ベース電流Ibが大きくなり過ぎるとベース期間Tb中に溶滴が形成されることになり、安定した溶滴移行ができなくなる。他方、ベース電流Ibが小さくなり過ぎるとアーク切れが生じやすくなる。このために、ピーク電流Ip及びベース電流Ibの各値に対して、上限値及び下限値を設け、適正範囲内で変化するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 The welding voltage average value Vav and the welding current average value Iav may be values smoothed by detecting the welding voltage Vw and the welding current Iw. In the current value modulation control, since both the peak current Ip and / or the base current Ib are changed so that the smoothing value of the welding voltage Vw becomes equal to a predetermined welding voltage setting value, both values may be out of the proper range. Come out. That is, when the peak current Ip becomes too large, the arc force becomes strong and the bead appearance is deteriorated. On the other hand, when the peak current Ip becomes too small, the droplet transfer becomes unstable and the welding state becomes unstable. If the base current Ib becomes too large, droplets are formed during the base period Tb, and stable droplet transfer cannot be performed. On the other hand, when the base current Ib becomes too small, arc breakage is likely to occur. Therefore, an upper limit value and a lower limit value are provided for each value of the peak current Ip and the base current Ib so as to change within an appropriate range (see, for example, Patent Document 1).
上述したように、従来技術の電流値変調制御では、溶接電圧Vwの平滑値が溶接電圧設定値と等しくなるようにピーク電流Ip及び/又はベース電流Ibを上限値と下限値との間で変化させている。このために、フィードバック系の過渡応答時に操作量(ピーク電流及びベース電流Ib)の変化量が制限されていることになり、過渡応答性が悪くなることがある。この過渡応答性が悪くなると、アーク長が外乱によって変化したときに適正値に戻すまでに時間がかかることになる。この結果、溶接状態が一時的に不安定になり、ビード外観も悪くなる。 As described above, in the current value modulation control of the prior art, the peak current Ip and / or the base current Ib is changed between the upper limit value and the lower limit value so that the smooth value of the welding voltage Vw becomes equal to the welding voltage setting value. I am letting. For this reason, the amount of change in the operation amount (peak current and base current Ib) is limited during the transient response of the feedback system, and the transient response may be deteriorated. If this transient response becomes worse, it takes time to return to an appropriate value when the arc length changes due to disturbance. As a result, the welding state is temporarily unstable and the bead appearance is also deteriorated.
そこで、本発明では、電流値変調制御によるアーク長制御において、過渡応答性を改善することができるパルスアーク溶接の出力制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pulse arc welding output control method capable of improving transient response in arc length control by current value modulation control.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、溶接ワイヤを所定速度で送給すると共に、予め定めたピーク期間Tp中はピーク電流設定値Iprに対応するピーク電流を通電し、予め定めたベース期間Tb中はベース電流設定値Ibrに対応するベース電流を通電し、溶接電圧の検出値が予め定めた溶接電圧設定値に等しくなるように前記ピーク電流設定値Iprを変化させるパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記ピーク電流設定値Iprが予め定めたピーク電流上限値Ipu以上であるときはピーク電流補償値Iph=((Ipr−Ipu)×Tp)/Tbを算出し、
前記ピーク電流設定値Iprが予め定めたピーク電流下限値Ipd以下であるときはピーク電流補償値Iph=((Ipr−Ipd)×Tp)/Tbを算出し、
前記ピーク電流設定値IprをIpd<Ipr<Ipuの範囲に制限してピーク電流制御設定値Ipcを算出し前記ピーク電流を制御し、
前記ベース電流設定値Ibrと前記ピーク電流補償値Iphとを加算してベース電流制御設定値Ibcを算出し、このベース電流制御設定値IbcをIbd<Ibc<Ibuの範囲に制限して前記ベース電流を制御する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法である。
In order to solve the above-described problem, the invention of
When the peak current set value Ipr is equal to or greater than a predetermined peak current upper limit value Ipu, a peak current compensation value Iph = ((Ipr−Ipu) × Tp) / Tb is calculated,
When the peak current set value Ipr is less than or equal to a predetermined peak current lower limit value Ipd, a peak current compensation value Iph = ((Ipr−Ipd) × Tp) / Tb is calculated,
The peak current set value Ipr is limited to a range of Ipd <Ipr <Ipu, the peak current control set value Ipc is calculated, and the peak current is controlled.
A base current control set value Ibc is calculated by adding the base current set value Ibr and the peak current compensation value Iph, and the base current control set value Ibc is limited to a range of Ibd <Ibc <Ibu and the base current is set. To control the
An output control method of pulse arc welding characterized by the above.
請求項2の発明は、前記溶接電圧の検出値が前記溶接電圧設定値に等しくなるように前記ベース電流設定値Ibrを変化させ、
前記ベース電流設定値Ibrが予め定めたベース電流上限値Ibu以上であるときはベース電流補償値Ibh=((Ibr−Ibu)×Tb)/Tpを算出し、
前記ベース電流設定値Ibrが予め定めたベース電流下限値Ibd以下であるときはベース電流補償値Ibh=((Ibr−Ibd)×Tb)/Tpを算出し、
前記ピーク電流設定値Iprと前記ベース電流補償値Ibhとを加算してピーク電流制御設定値Ipcを算出し、このピーク電流制御設定値IpcをIpd<Ipc<Ipuの範囲に制限して前記ピーク電流を制御する、
ことを特徴とする請求項1記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。
The invention of claim 2 changes the base current set value Ibr so that the detected value of the welding voltage becomes equal to the weld voltage set value,
When the base current set value Ibr is not less than a predetermined base current upper limit value Ibu, a base current compensation value Ibh = ((Ibr−Ibu) × Tb) / Tp is calculated,
When the base current set value Ibr is less than or equal to a predetermined base current lower limit value Ibd, a base current compensation value Ibh = ((Ibr−Ibd) × Tb) / Tp is calculated,
The peak current control set value Ipc is calculated by adding the peak current set value Ipr and the base current compensation value Ibh, and the peak current control set value Ipc is limited to a range of Ipd <Ipc <Ipu to limit the peak current. To control the
The output control method for pulse arc welding according to
本発明によれば、出力制御によって変化するピーク電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をベース電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。また、出力制御によって変化するベース電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をピーク電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。このために、パルスアーク溶接の出力制御方法において過渡応答性を改善することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the present invention, when the peak current that changes due to output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the amount of change in the welding current average value is limited by shifting the protruding portion to the base current. Can be suppressed. In addition, when the base current that changes due to output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the amount of change in the welding current average value is suppressed by shifting the protruding portion to the peak current. can do. For this reason, transient response can be improved in the output control method of pulse arc welding, and good welding quality can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を示す溶接電流Iwの波形図である。同図は上述した電流値変調制御によってピーク電流Ip及びベース電流Ibがフィードバック制御されているときの第n回目のパルス周期Tpb(n)における波形図である。以下、同図を参照して説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a waveform diagram of a welding current Iw showing an output control method of pulse arc welding according to
時刻t1において第n回目のパルス周期Tpb(n)が開始される。この時点において、以下のような処理が行われる。
(1)溶接電圧平滑値(溶接電圧平均値)Vavを検出し、予め定めた溶接電圧設定値Vrとの電圧誤差ΔV=Vr−Vavを算出する。
(2)ここで、第n−1回目のパルス周期Tpb(m-1)におけるピーク電流設定値をIpr(n-1)とし、ベース電流設定値をIbr(n-1)とする。そして、第n回目のパルス周期Tpb(n)におけるピーク電流設定値Ipr(n)=Ipr(n-1)+Gp×ΔVを算出する。同様に、ベース電流設定値Ibr(n)=Ibr(n-1)+Gb×ΔVを算出する。但し、Gp及びGbは予め定めた増幅率である。
At time t1, the nth pulse cycle Tpb (n) is started. At this point, the following processing is performed.
(1) A welding voltage smoothing value (welding voltage average value) Vav is detected, and a voltage error ΔV = Vr−Vav with a predetermined welding voltage setting value Vr is calculated.
(2) Here, the peak current set value in the (n-1) th pulse period Tpb (m-1) is Ipr (n-1), and the base current set value is Ibr (n-1). Then, the peak current set value Ipr (n) = Ipr (n−1) + Gp × ΔV in the nth pulse period Tpb (n) is calculated. Similarly, the base current set value Ibr (n) = Ibr (n−1) + Gb × ΔV is calculated. However, Gp and Gb are predetermined amplification factors.
(3)ピーク電流設定値Ipr(n)が予め定めたピーク電流上限値Ipu以上であるときはピーク電流補償値Iph(n)=((Ipr(n)−Ipu)×Tp)/Tbを算出する。ここで、ピーク期間Tp及びベース期間Tbは所定値に設定されている。
(4)ピーク電流設定値Ipr(n)が予め定めたピーク電流下限値Ipd以下であるときはピーク電流補償値Iph(n)=((Ipr(n)−Ipd)×Tp)/Tbを算出する。
(5)ピーク電流設定値Ipr(n)がIpd<Ipr(n)<Ipdであるときは、ピーク電流補償値Iph=0とする。
(6)ベース電流設定値Ibr(n)が予め定めたベース電流上限値Ibu以上であるときはベース電流補償値Ibh(n)=((Ibr(n)−Ibu)×Tb)/Tpを算出する。
(7)ベース電流設定値Ibr(n)が予め定めたベース電流下限値Ibd以下であるときはベース電流補償値Ibh(n)=((Ibr(n)−Ibd)×Tb)/Tpを算出する。
(8)ベース電流設定値Ibr(n)がIbd<Ibr(n)<Ibdであるときは、ベース電流補償値Ibh=0とする。
(3) When the peak current set value Ipr (n) is greater than or equal to a predetermined peak current upper limit value Ipu, the peak current compensation value Iph (n) = ((Ipr (n) −Ipu) × Tp) / Tb is calculated. To do. Here, the peak period Tp and the base period Tb are set to predetermined values.
(4) When the peak current set value Ipr (n) is less than or equal to a predetermined peak current lower limit value Ipd, the peak current compensation value Iph (n) = ((Ipr (n) −Ipd) × Tp) / Tb is calculated. To do.
(5) When the peak current set value Ipr (n) is Ipd <Ipr (n) <Ipd, the peak current compensation value Iph = 0.
(6) When the base current set value Ibr (n) is equal to or greater than a predetermined base current upper limit value Ibu, the base current compensation value Ibh (n) = ((Ibr (n) −Ibu) × Tb) / Tp is calculated. To do.
(7) When the base current set value Ibr (n) is less than or equal to a predetermined base current lower limit value Ibd, the base current compensation value Ibh (n) = ((Ibr (n) −Ibd) × Tb) / Tp is calculated. To do.
(8) When the base current set value Ibr (n) is Ibd <Ibr (n) <Ibd, the base current compensation value Ibh = 0.
(9)上記のピーク電流設定値Ipr(n)を以下のように修正してピーク電流制御設定値Ipc(n)を算出する。まず、Ipc(n)=Ipr(n)+Ibh(n)を算出し、この値がピーク電流上限値Ipu以上であるときはipc(n)=Ipuとし、ピーク電流下限値Ipd以下であるときはIpc(n)=Ipdとする。
(10)上記のベース電流設定値Ibr(n)を以下のように修正してベース電流制御設定値Ibc(n)を算出する。まず、Ibc(n)=Ibr(n)+Iph(n)を算出し、この値がベース電流上限値Ibu以上であるときはibc(n)=Ibuとし、ベース電流下限値Ibd以下であるときはIbc(n)=Ibdとする。
(11)上記のピーク電流制御設定値Ipc(n)に対応したピーク電流Ipを通電し、上記のベース電流制御設定値Ibc(n)に対応したベース電流Ibを通電する。
(9) The peak current set value Ipr (n) is corrected as follows to calculate the peak current control set value Ipc (n). First, Ipc (n) = Ipr (n) + Ibh (n) is calculated. When this value is equal to or higher than the peak current upper limit value Ipu, ipc (n) = Ipu is set. When it is equal to or lower than the peak current lower limit value Ipd Let Ipc (n) = Ipd.
(10) The base current set value Ibr (n) is corrected as follows to calculate the base current control set value Ibc (n). First, Ibc (n) = Ibr (n) + Iph (n) is calculated. When this value is equal to or greater than the base current upper limit value Ibu, ibc (n) = Ibu, and when it is equal to or less than the base current lower limit value Ibd Let Ibc (n) = Ibd.
(11) The peak current Ip corresponding to the peak current control set value Ipc (n) is energized, and the base current Ib corresponding to the base current control set value Ibc (n) is energized.
上記(1)〜(11)の動作を同図の波形図によって説明する。時刻t1において第n回目のパルス周期Tpb(n)が開始される。このときに上記(1)〜(10)の処理が行われて、ピーク電流設定値がIp1となり、ピーク電流制御設定値がIp2となったとする。また、ベース電流設定値がIb1となり、ベース電流制御設定値がIb2になったとする。同図ではピーク電流設定値Ip1がピーク電流上限値Ipuを超えているので、斜線で示すピーク電流上限値Ipuを超えた部分の面積は(Ip1−Ipu)×Tpで算出される。この斜線部分をベース期間Tbの斜線部分に移行させる。ピーク期間Tpの斜線部分の面積とベース期間Tbの斜線部分の面積を同一とするので、ベース期間Tbの斜線部分の高さ(ピーク電流補償値Iphとなる)は))Ip1−Ipu)×Tp)/Tbとなる。したがって、ピーク電流制御設定値Ip2=Ipuとなり、ベース電流制御設定値Ib2=Ib1+Iphとなる。同図の場合、ベース電流設定値Ib1及びベース電流制御設定値Ib2がベース電流上限値Ibu未満であるときである。 The operations (1) to (11) will be described with reference to the waveform diagrams of FIG. At time t1, the nth pulse cycle Tpb (n) is started. At this time, it is assumed that the processes (1) to (10) are performed, the peak current set value becomes Ip1, and the peak current control set value becomes Ip2. Further, it is assumed that the base current set value becomes Ib1 and the base current control set value becomes Ib2. In the figure, since the peak current set value Ip1 exceeds the peak current upper limit value Ipu, the area of the portion exceeding the peak current upper limit value Ipu indicated by hatching is calculated by (Ip1−Ipu) × Tp. This hatched portion is shifted to the hatched portion of the base period Tb. Since the area of the shaded portion of the peak period Tp and the area of the shaded portion of the base period Tb are the same, the height of the shaded part of the base period Tb (which becomes the peak current compensation value Iph) is)) Ip1-Ipu) × Tp ) / Tb. Therefore, the peak current control set value Ip2 = Ipu, and the base current control set value Ib2 = Ib1 + Iph. In the case of the figure, the base current set value Ib1 and the base current control set value Ib2 are less than the base current upper limit value Ibu.
このように、電流値変調制御によってピーク電流設定値Iprが算出され、その値が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出しているときは、はみ出した部分をベース電流設定値Ibrに移行させる。また、電流値変調制御によってベース電流設定値Ibrが算出され、その値が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出しているときは、はみ出した部分をピーク電流設定値Iprに移行させる。 As described above, the peak current set value Ipr is calculated by the current value modulation control, and when the value is outside the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the protruding portion is shifted to the base current set value Ibr. Let Further, when the base current set value Ibr is calculated by the current value modulation control and the value protrudes from an appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the protruding portion is shifted to the peak current set value Ipr.
図2は、上述した本発明の実施の形態1に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 2 is a block diagram of a welding power source for implementing the pulse arc welding output control method according to the first embodiment of the present invention described above. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.
電源主回路PMは、3相200V等の商用電源(図示は省略)を入力として、後述する駆動信号Dvに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Iw及び溶接電圧Vwを出力する。この電源主回路PMは、図示は省略するが、商用電源を整流する1次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Dvに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する2次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータWMに結合された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4内を送給されて、母材2との間にアーク3が発生して溶接が行われる。
The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V as input, performs output control by inverter control according to a drive signal Dv described later, and outputs a welding current Iw and a welding voltage Vw. Although not shown, the power supply main circuit PM includes a primary rectifier that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current according to the drive signal Dv, A high-frequency transformer that steps down the high-frequency alternating current to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and a reactor that smoothes the rectified direct current. The
溶接電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwを検出して平滑し、溶接電圧検出信号Vdを出力する。溶接電圧設定回路VRは、予め定めた溶接電圧設定信号Vrを出力する。電圧誤差回路EVは、上記の溶接電圧設定信号Vrと上記の溶接電圧検出信号Vdとの電圧誤差信号ΔV=Vr−Vdを出力する。ピーク電流設定回路IPRは、前周期におけるピーク電流設定信号Ipr(n-1)及び上記の電圧誤差信号ΔVを入力として、両値を加算してピーク電流設定信号Ipr=Ipr(n-1)+Gp×ΔV(但し、Gpは予め定めた増幅率)を出力する。ベース電流設定回路IBRは、前周期におけるベース電流設定信号Ibr(n-1)及び上記の電圧誤差信号ΔVを入力として、両値を加算してベース電流設定信号Ibr=Ibr(n-1)+Gb×ΔV(但し、Gbは予め定めた増幅率)を出力する。 The welding voltage detection circuit VD detects and smoothes the welding voltage Vw, and outputs a welding voltage detection signal Vd. The welding voltage setting circuit VR outputs a predetermined welding voltage setting signal Vr. The voltage error circuit EV outputs a voltage error signal ΔV = Vr−Vd between the welding voltage setting signal Vr and the welding voltage detection signal Vd. The peak current setting circuit IPR receives the peak current setting signal Ipr (n-1) and the voltage error signal ΔV in the previous period and adds both values to obtain the peak current setting signal Ipr = Ipr (n-1) + Gp × ΔV (where Gp is a predetermined amplification factor) is output. The base current setting circuit IBR receives the base current setting signal Ibr (n-1) and the voltage error signal ΔV in the previous cycle, adds both values, and adds the base current setting signal Ibr = Ibr (n-1) + Gb X ΔV (where Gb is a predetermined amplification factor) is output.
ピーク電流補償回路IPHは、上記のピーク電流設定信号Iprを入力として、
Ipr≧IpuのときはIph=((Ipr−Ipu)×Tp/Tbを算出し、
Ipd<Ipr<IpuのときはIph=0とし、
Ipr≦IpdのときはIph=((Ipr−Ipd)×Tp/Tbを算出し、
ピーク電流補償信号Iphを出力する。ここで、Ipuは予め定めたピーク電流上限値であり、Ipdは予め定めたピーク電流下限値であり、Tpはピーク期間の長さであり、Tbはベース期間の長さである。ベース電流補償回路IBHは、上記のベース電流設定信号Ibrを入力として、
Ibr≧IbuのときはIbh=((Ibr−Ibu)×Tb/Tpを算出し、
Ibd<Ibr<IbuのときはIbh=0とし、
Ibr≦IbdのときはIbh=((Ibr−Ibd)×Tb/Tpを算出し、
ベース電流補償信号Ibhを出力する。ここで、Ibuは予め定めたベース電流上限値であり、Ibdは予め定めたベース電流下限値であり、Tpはピーク期間の長さであり、Tbはベース期間の長さである。
The peak current compensation circuit IPH receives the peak current setting signal Ipr as an input,
When Ipr ≧ Ipu, Iph = ((Ipr−Ipu) × Tp / Tb is calculated,
When Ipd <Ipr <Ipu, Iph = 0
When Ipr ≦ Ipd, Iph = ((Ipr−Ipd) × Tp / Tb is calculated,
The peak current compensation signal Iph is output. Here, Ipu is a predetermined peak current upper limit value, Ipd is a predetermined peak current lower limit value, Tp is the length of the peak period, and Tb is the length of the base period. The base current compensation circuit IBH receives the base current setting signal Ibr as an input,
When Ibr ≧ Ibu, Ibh = ((Ibr−Ibu) × Tb / Tp is calculated,
When Ibd <Ibr <Ibu, Ibh = 0
When Ibr ≦ Ibd, Ibh = ((Ibr−Ibd) × Tb / Tp is calculated,
The base current compensation signal Ibh is output. Here, Ibu is a predetermined base current upper limit value, Ibd is a predetermined base current lower limit value, Tp is the length of the peak period, and Tb is the length of the base period.
ピーク電流制御設定回路IPCは、上記のピーク電流設定信号Ipr及び上記のベース電流補償信号Ibhを入力として、両値を加算してピーク電流制御設定信号Ipcを算出し、このピーク電流制御設定信号IpcをIpd<Ipc<Ipuの範囲に制限して、ピーク電流制御設定信号Ipcを切換回路SWに出力する。ベース電流制御設定回路IBCは、上記のベース電流設定信号Ibr及び上記のピーク電流補償信号Iphを入力として、両値を加算してベース電流制御設定信号Ibcを算出し、このベース電流制御設定信号IbcをIbd<Ibc<Ibuの範囲に制限して、ベース電流制御設定信号Ibcを切換回路SWに出力する。 The peak current control setting circuit IPC receives the peak current setting signal Ipr and the base current compensation signal Ibh as input, calculates the peak current control setting signal Ipc by adding both values, and this peak current control setting signal Ipc. Is limited to the range of Ipd <Ipc <Ipu, and the peak current control setting signal Ipc is output to the switching circuit SW. The base current control setting circuit IBC receives the base current setting signal Ibr and the peak current compensation signal Iph as inputs, calculates the base current control setting signal Ibc by adding both values, and generates the base current control setting signal Ibc. Is limited to the range of Ibd <Ibc <Ibu, and the base current control setting signal Ibc is output to the switching circuit SW.
パルス周期タイマ回路TPBは、予め定めたピーク期間Tp中はHighレベルになり、予め定めたベース期間Tb中はLowレベルになるパルス周期信号Tpbを出力する。切換回路SWは、このパルス周期信号Tpb、上記のピーク電流制御設定信号Ipc及び上記のベース電流制御設定信号Ibcを入力として、パルス周期信号TpbがHighレベル(ピーク期間Tp)のときはピーク電流制御設定信号Ipcを溶接電流設定信号Irとして出力し、Lowレベル(ベース期間Tb)中はベース電流制御設定信号Ibcを溶接電流設定信号Irとして出力する。溶接電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、溶接電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の溶接電流設定信号Irと溶接電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。駆動回路DVは、この電流誤差増幅信号Eiを入力として、パルス幅変調制御を行い、この結果に基づいて上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Dvを出力する。上述した構成によって、図1で上述した電流値変調制御が行われる。 The pulse cycle timer circuit TPB outputs a pulse cycle signal Tpb that is at a high level during a predetermined peak period Tp and is at a low level during a predetermined base period Tb. The switching circuit SW receives the pulse period signal Tpb, the peak current control setting signal Ipc and the base current control setting signal Ibc, and controls the peak current when the pulse period signal Tpb is at a high level (peak period Tp). The setting signal Ipc is output as the welding current setting signal Ir, and the base current control setting signal Ibc is output as the welding current setting signal Ir during the low level (base period Tb). The welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the welding current setting signal Ir and the welding current detection signal Id and outputs a current error amplification signal Ei. The drive circuit DV receives the current error amplification signal Ei as input, performs pulse width modulation control, and outputs a drive signal Dv for driving the inverter circuit based on the result. With the configuration described above, the current value modulation control described above with reference to FIG. 1 is performed.
上述した実施の形態1によれば、出力制御によって変化するピーク電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をベース電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。また、出力制御によって変化するベース電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をピーク電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。このために、パルスアーク溶接の出力制御方法において過渡応答性を改善することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the first embodiment described above, when the peak current that changes due to output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the portion that protrudes shifts to the base current, thereby changing the welding current average value. Limiting the amount can be suppressed. In addition, when the base current that changes due to output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the amount of change in the welding current average value is suppressed by shifting the protruding portion to the peak current. can do. For this reason, transient response can be improved in the output control method of pulse arc welding, and good welding quality can be obtained.
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係るパルスアーク溶接の出力制御方法は、電流値変調制御によってピーク電流のみが変化する場合である。この場合は、第n回目のパルス周期Tpb(n)の開始時点における実施の形態1で上述した(1)〜(11)の処理を以下のように変更する。すなわち、上記(2)の処理を以下のように変更し、その他の処理は同一のままである。
(2)ここで、第n−1回目のパルス周期Tpb(m-1)におけるピーク電流設定値をIpr(n-1)とする。そして、第n回目のパルス周期Tpb(n)におけるピーク電流設定値Ipr(n)=Ipr(n-1)+Gp×ΔVを算出する。他方、ベース電流はフィードバック制御されていないので所定値Ibrのままであり、ベース電流設定値Ibr(n)=Ibr)となる。但し、Gpは予め定めた増幅率である。
[Embodiment 2]
The output control method of pulse arc welding according to the second embodiment of the present invention is a case where only the peak current is changed by the current value modulation control. In this case, the processes (1) to (11) described in the first embodiment at the start of the n-th pulse period Tpb (n) are changed as follows. That is, the process (2) is changed as follows, and the other processes remain the same.
(2) Here, the peak current set value in the (n-1) th pulse cycle Tpb (m-1) is Ipr (n-1). Then, the peak current set value Ipr (n) = Ipr (n−1) + Gp × ΔV in the nth pulse period Tpb (n) is calculated. On the other hand, since the base current is not feedback-controlled, it remains at the predetermined value Ibr, and becomes the base current set value Ibr (n) = Ibr). However, Gp is a predetermined amplification factor.
上記の処理において、ベース電流設定値Ibr(n)=Ibr(n-1)+Gb×ΔVとしない理由は、ベース電流は電流値変調制御の対象となっていないからである。すなわち、増幅率Gb=0のときと等価である。 The reason why the base current set value Ibr (n) = Ibr (n−1) + Gb × ΔV is not set in the above process is that the base current is not a target of current value modulation control. That is, it is equivalent to the case where the amplification factor Gb = 0.
図3は、上述した本発明の実施の形態2に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図2と対応しており、同一ブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図2とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。 FIG. 3 is a block diagram of a welding power source for carrying out the pulse arc welding output control method according to the second embodiment of the present invention described above. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and their explanations are omitted. Hereinafter, blocks indicated by broken lines different from those in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
第2ベース電流設定回路IBR2は、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。これ以外の動作は同一である。 The second base current setting circuit IBR2 outputs a predetermined base current setting signal Ibr. The other operations are the same.
上述した実施の形態2によれば、出力制御によって変化するピーク電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をベース電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。このために、パルスアーク溶接の出力制御方法において過渡応答性を改善することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the second embodiment described above, when the peak current that changes due to the output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the portion that protrudes shifts to the base current, thereby changing the welding current average value. Limiting the amount can be suppressed. For this reason, transient response can be improved in the output control method of pulse arc welding, and good welding quality can be obtained.
[実施の形態3]
本発明の実施の形態3に係るパルスアーク溶接の出力制御方法は、電流値変調制御によってベース電流のみが変化する場合である。この場合は、第n回目のパルス周期Tpb(n)の開始時点における実施の形態1で上述した(1)〜(11)の処理を以下のように変更する。すなわち、上記(2)の処理を以下のように変更し、その他の処理は同一のままである。
(2)ここで、第n−1回目のパルス周期Tpb(m-1)におけるベース電流設定値をIbr(n-1)とする。ここで、ピーク電流はフィードバック制御されていないので所定値Iprとなり、第n回目のパルス周期Tpb(n)におけるピーク電流設定値Ipr(n)=Iprとなる。他方、ベース電流設定値Ibr(n)=Ibr(n-1)+Gb×ΔVを算出する。但し、Gbは予め定めた増幅率である。
[Embodiment 3]
The output control method of pulse arc welding according to the third embodiment of the present invention is a case where only the base current is changed by the current value modulation control. In this case, the processes (1) to (11) described in the first embodiment at the start of the n-th pulse period Tpb (n) are changed as follows. That is, the process (2) is changed as follows, and the other processes remain the same.
(2) Here, the base current set value in the (n-1) th pulse period Tpb (m-1) is Ibr (n-1). Here, since the peak current is not feedback-controlled, it becomes the predetermined value Ipr, and the peak current set value Ipr (n) = Ipr in the nth pulse period Tpb (n). On the other hand, the base current set value Ibr (n) = Ibr (n−1) + Gb × ΔV is calculated. However, Gb is a predetermined amplification factor.
上記の処理において、ピーク電流設定値Ibr(n)=Ipr(n-1)+Gp×ΔVとしない理由は、ピーク電流は電流値変調制御の対象となっていないからである。すなわち、増幅率Gp=0のときと等価である。 The reason why the peak current set value Ibr (n) = Ipr (n−1) + Gp × ΔV is not set in the above processing is that the peak current is not a target of current value modulation control. That is, it is equivalent to the case where the amplification factor Gp = 0.
図4は、上述した本発明の実施の形態3に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図2と対応しており、同一ブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図2とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。 FIG. 4 is a block diagram of a welding power source for carrying out the pulse arc welding output control method according to the third embodiment of the present invention described above. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and their explanations are omitted. Hereinafter, blocks indicated by broken lines different from those in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
第2ピーク電流設定回路IPR2は、予め定めたピーク電流設定信号Iprを出力する。これ以外の動作は同一である。 The second peak current setting circuit IPR2 outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The other operations are the same.
上述した実施の形態3によれば、出力制御によって変化するベース電流が上限値と下限値との間の適正範囲からはみ出すときははみ出す部分をピーク電流に移行することによって、溶接電流平均値の変化量が制限されることを抑制することができる。このために、パルスアーク溶接の出力制御方法において過渡応答性を改善することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the above-described third embodiment, when the base current that changes due to the output control protrudes from the appropriate range between the upper limit value and the lower limit value, the portion that protrudes shifts to the peak current, thereby changing the welding current average value. Limiting the amount can be suppressed. For this reason, transient response can be improved in the output control method of pulse arc welding, and good welding quality can be obtained.
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差回路
Gb 増幅率
Gp 増幅率
Iav 溶接電流平均値
Ib ベース電流
IBC ベース電流制御設定回路
Ibc ベース電流制御設定(値/信号)
Ibd ベース電流下限値
IBH ベース電流補償回路
Ibh ベース電流補償(値/信号)
IBR ベース電流設定回路
IBR2 第2ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定(値/信号)
Ibu ベース電流上限値
ID 溶接電流検出回路
Id 溶接電流検出信号
Ip ピーク電流
IPC ピーク電流制御設定回路
Ipc ピーク電流制御設定(値/信号)
Ipd ピーク電流下限値
IPH ピーク電流補償回路
Iph ピーク電流補償(値/信号)
IPR ピーク電流設定回路
IPR2 第2ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定(値/信号)
Ipu ピーク電流上限値
Ir 溶接電流設定信号
Iw 溶接電流
PM 電源主回路
SW 切換回路
Tb ベース期間
Tp ピーク期間
TPB パルス周期タイマ回路
Tpb パルス周期(信号)
Vav 溶接電圧平均値
Vb ベース電圧
VD 溶接電圧検出回路
Vd 溶接電圧検出信号
Vp ピーク電圧
VR 溶接電圧設定回路
Vr 溶接電圧設定(値/信号)
Vw 溶接電圧
WM ワイヤ送給モータ
ΔV 電圧誤差信号
DESCRIPTION OF
Ibd Base current lower limit value IBH Base current compensation circuit Ibh Base current compensation (value / signal)
IBR Base current setting circuit IBR2 Second base current setting circuit Ibr Base current setting (value / signal)
Ibu base current upper limit ID welding current detection circuit Id welding current detection signal Ip peak current IPC peak current control setting circuit Ipc peak current control setting (value / signal)
Ipd Peak current lower limit value IPH Peak current compensation circuit Iph Peak current compensation (value / signal)
IPR peak current setting circuit IPR2 second peak current setting circuit Ipr peak current setting (value / signal)
Ipu peak current upper limit value Ir welding current setting signal Iw welding current PM power main circuit SW switching circuit Tb base period Tp peak period TPB pulse period timer circuit Tpb pulse period (signal)
Vav welding voltage average value Vb base voltage VD welding voltage detection circuit Vd welding voltage detection signal Vp peak voltage VR welding voltage setting circuit Vr welding voltage setting (value / signal)
Vw Welding voltage WM Wire feed motor ΔV Voltage error signal
Claims (2)
前記ピーク電流設定値Iprが予め定めたピーク電流上限値Ipu以上であるときはピーク電流補償値Iph=((Ipr−Ipu)×Tp)/Tbを算出し、
前記ピーク電流設定値Iprが予め定めたピーク電流下限値Ipd以下であるときはピーク電流補償値Iph=((Ipr−Ipd)×Tp)/Tbを算出し、
前記ピーク電流設定値IprをIpd<Ipr<Ipuの範囲に制限してピーク電流制御設定値Ipcを算出し前記ピーク電流を制御し、
前記ベース電流設定値Ibrと前記ピーク電流補償値Iphとを加算してベース電流制御設定値Ibcを算出し、このベース電流制御設定値IbcをIbd<Ibc<Ibuの範囲に制限して前記ベース電流を制御する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法。 The welding wire is fed at a predetermined speed, and a peak current corresponding to the peak current set value Ipr is energized during a predetermined peak period Tp, and a base corresponding to the base current set value Ibr is set during a predetermined base period Tb. In the pulse arc welding output control method in which a current is applied and the peak current set value Ipr is changed so that the detected value of the welding voltage is equal to a predetermined welding voltage set value.
When the peak current set value Ipr is equal to or greater than a predetermined peak current upper limit value Ipu, a peak current compensation value Iph = ((Ipr−Ipu) × Tp) / Tb is calculated,
When the peak current set value Ipr is less than or equal to a predetermined peak current lower limit value Ipd, a peak current compensation value Iph = ((Ipr−Ipd) × Tp) / Tb is calculated,
The peak current set value Ipr is limited to a range of Ipd <Ipr <Ipu, the peak current control set value Ipc is calculated, and the peak current is controlled.
A base current control set value Ibc is calculated by adding the base current set value Ibr and the peak current compensation value Iph, and the base current control set value Ibc is limited to a range of Ibd <Ibc <Ibu and the base current is set. To control the
An output control method of pulse arc welding characterized by the above.
前記ベース電流設定値Ibrが予め定めたベース電流上限値Ibu以上であるときはベース電流補償値Ibh=((Ibr−Ibu)×Tb)/Tpを算出し、
前記ベース電流設定値Ibrが予め定めたベース電流下限値Ibd以下であるときはベース電流補償値Ibh=((Ibr−Ibd)×Tb)/Tpを算出し、
前記ピーク電流設定値Iprと前記ベース電流補償値Ibhとを加算してピーク電流制御設定値Ipcを算出し、このピーク電流制御設定値IpcをIpd<Ipc<Ipuの範囲に制限して前記ピーク電流を制御する、
ことを特徴とする請求項1記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。 Changing the base current set value Ibr so that the detected value of the welding voltage is equal to the weld voltage set value;
When the base current set value Ibr is not less than a predetermined base current upper limit value Ibu, a base current compensation value Ibh = ((Ibr−Ibu) × Tb) / Tp is calculated,
When the base current set value Ibr is less than or equal to a predetermined base current lower limit value Ibd, a base current compensation value Ibh = ((Ibr−Ibd) × Tb) / Tp is calculated,
The peak current control set value Ipc is calculated by adding the peak current set value Ipr and the base current compensation value Ibh, and the peak current control set value Ipc is limited to a range of Ipd <Ipc <Ipu to limit the peak current. To control the
The output control method of pulse arc welding according to claim 1 .
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