JP5557249B2 - Feed control method for arc welding with short circuit - Google Patents

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Description

本発明は、アーク期間中は溶接ワイヤを母材へ前進送給し、短絡期間中は溶接ワイヤを母材から離れる方向に後退送給する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法に関するものである。   The present invention relates to a feed control method for arc welding involving a short circuit in which a welding wire is fed forward to a base material during an arc period, and the welding wire is moved backward in a direction away from the base material during a short circuit period. .

短絡を伴うアーク溶接方法としては、炭酸ガスアーク溶接方法、マグ溶接方法、ミグ溶接方法等がある。また、溶滴移行形態としては、短絡移行形態、短絡を伴うグロビュール移行形態、短絡を伴うスプレー移行形態等がある。これらの溶接方法では、溶接ワイヤは一定の送給速度で前進送給されると共に、アーク期間と短絡期間とを繰り返して溶接が行われる。アーク期間中に溶接ワイヤ先端に溶滴が形成され、短絡期間中に溶滴が移行する。短絡を伴うアーク溶接方法において、スパッタ発生量を減少させることは、良好な溶接品質を得るために重要である。一般的なアーク溶接方法では、短絡期間中に溶滴を移行させるために、大きな値の溶接電流を通電している。この結果、溶滴移行が終了してアークが再発生した時点における電流値が大きいために、多くのスパッタが発生することになる。これを改善するために、特許文献1、2等に開示された従来技術が使用されている。これらの従来技術では、アーク期間中は溶接ワイヤを前進送給し、短絡期間中は溶接ワイヤを後退送給している。以下、この従来技術について説明する。   Examples of the arc welding method with short circuit include a carbon dioxide arc welding method, a mag welding method, and a MIG welding method. Moreover, as a droplet transfer form, there exist a short circuit transfer form, a globule transfer form with a short circuit, a spray transfer form with a short circuit, etc. In these welding methods, the welding wire is fed forward at a constant feeding speed, and welding is performed by repeating the arc period and the short-circuit period. A droplet is formed at the tip of the welding wire during the arc period, and the droplet moves during the short circuit period. In the arc welding method with short circuit, it is important to reduce the amount of spatter generated in order to obtain good welding quality. In a general arc welding method, a large welding current is applied in order to transfer droplets during a short circuit period. As a result, since the current value at the time when the droplet transfer is finished and the arc is regenerated, a large amount of spatter is generated. In order to improve this, the conventional techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are used. In these prior arts, the welding wire is fed forward during the arc period, and the welding wire is fed backward during the short circuit period. Hereinafter, this prior art will be described.

図6は、従来技術における短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法を示す出力波形図である。同図(A)は溶接電圧Vwを示し、同図(B)は溶接電流Iwを示し、同図(C)は送給速度設定信号Frを示し、同図(D)は溶接ワイヤ先端の実際の送給速度Fsを示す送給速度設定信号Fr及び送給速度Fsは、正の値のときは前進送給を示し、負の値のときは後退送給を示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 6 is an output waveform diagram showing a feed control method for arc welding with a short circuit in the prior art. (A) shows the welding voltage Vw, (B) shows the welding current Iw, (C) shows the feed speed setting signal Fr, and (D) shows the actual welding wire tip. When the feed speed setting signal Fr and the feed speed Fs indicating the feed speed Fs are positive values, they indicate forward feed, and when they are negative values, they indicate reverse feed. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻t1〜t2の期間が第n−1回目のアーク期間Ta(n-1)であり、時刻t2〜t3の期間が第n−1回目の短絡期間Ts(n-1)であり、時刻t3〜t4の期間が第n回目のアーク期間Ta(n)であり、時刻t4〜t5の期間が第n回目の短絡期間Ts(n)である。   In the figure, the period from time t1 to t2 is the (n-1) th arc period Ta (n-1), and the period from time t2 to t3 is the n-1th short-circuit period Ts (n-1). Yes, the period from time t3 to t4 is the nth arc period Ta (n), and the period from time t4 to t5 is the nth short circuit period Ts (n).

時刻t1〜t2のアーク期間Ta(n-1)中は、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frの値は予め定めた正の値の前進送給速度設定値Ffrとなり、同図(D)に示すように、送給速度Fsは前進送給速度Ffsとなる。同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数十Vのアーク電圧値となる。同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、溶接電源が定電圧制御されているので、前進送給速度Ffsとアーク負荷とによって定まる電流値となる。したがって、この溶接電流Iwはアーク負荷の変動に伴い変動する波形となる。このアーク期間Ta(n-1)中において、溶接ワイヤの先端が溶融して溶滴が形成される。   During the arc period Ta (n-1) from time t1 to t2, the value of the feed speed setting signal Fr becomes a predetermined positive forward feed speed setting value Ffr as shown in FIG. As shown in FIG. 4D, the feeding speed Fs becomes the forward feeding speed Ffs. As shown in FIG. 3A, the welding voltage Vw has an arc voltage value of several tens of volts. As shown in FIG. 5B, the welding current Iw is a current value determined by the forward feed speed Ffs and the arc load because the welding power source is controlled at a constant voltage. Therefore, the welding current Iw has a waveform that varies with the variation of the arc load. During this arc period Ta (n-1), the tip of the welding wire melts to form droplets.

時刻t2において溶接ワイヤ先端に形成された溶滴が溶融池と接触すると、短絡状態となる。短絡状態になると、同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数Vの短絡電圧値に減少する。この溶接電圧Vwがしきい値未満になったことを判別して短絡の発生を判別する。このしきい値は、10〜15V程度に設定される。短絡の発生を判別すると、溶接電源は定電流制御に切り換えられ、同図(B)に示すように、短絡電流Isは、時刻t2〜t21の予め定めた短絡初期期間Tsi中は小電流値に維持され、時刻t21〜t23の予め定めた短絡電流増加期間Tsu中は曲線状に増加し、時刻t23からアークが発生する時刻t3までの短絡電流減少期間Tsd中は傾斜を有して減少する。同時に時刻t2において、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは、予め定めた負の値の後退送給速度設定値Frrに切り換えられる。これに応動して、同図(D)に示すように、送給速度Fsは、時刻t2〜t22の期間中に、正の値の前進送給速度Ffsから0を通って負の値の後退送給速度Frsへと変化する。すなわち、溶接ワイヤ先端の送給速度Fsは、時刻t2において短絡が発生すると前進送給速度Ffsから減速して0となり、送給方向を反転させて加速し時刻t22において後退送給速度Frsに達する。したがって、この時刻t2〜t22の期間を送給反転期間と呼ぶことにする。この送給反転期間は、送給モータに応答性の良いサーボモータ等を使用し、溶接トーチの長さを数十cm程度に短くし、送給経路の摩擦を少なくすると、2ms程度となる。同図では、送給速度Fsが後退送給速度Frsになる時刻t22が、上記の短絡電流増加期間Tsu中となる場合である。時刻t22以降は、後退送給速度Frsによる後退送給が継続される。これにより、溶接ワイヤ先端が溶融池から離れる方向に次第に移動する。そして、時刻t3において溶融池との接触状態が解消されると、アークが再発生する。上記の短絡初期期間Tsiは、溶接条件に応じて実験によって0.5〜2ms程度に設定される。上記の短絡電流増加期間Tsuは、溶接条件に応じて実験によって2〜6ms程度に設定される。短絡初期期間Tsi中の短絡電流値Isは数十A程度に設定される。短絡電流増加期間Tsu中の短絡電流Isの最大値は溶接電流平均値に近い値に設定される。短絡初期期間Tsiは、溶滴と溶融池との接触を安定した短絡状態へと導くために設けている。短絡電流Isを増加させているのは、一般的な消耗電極アーク溶接のように溶滴に電磁的ピンチ力を作用させてくびれを形成して離脱を促進するためではなく、短絡期間Ts中にもジュール熱による加熱を確保するためである。したがって、短絡電流Isの最大値は、一般的な消耗電極アーク溶接では400〜500A程度であるが、同図では150〜250A程度である。後退送給によってアークが再発生するので、各短絡期間は略一定値となる。したがって、Tsi+Tsuの加算地が短絡期間の時間長さよりも1ms程度短くなるように両値を設定する。これは、短絡電流減少期間Tsdを1ms程度確保して、時刻t3のアーク再発生時点までに短絡電流Isが小さな値まで減少できるようにするためである。短絡電流減少期間Tsd中の短絡電流Isの減少速度は、短絡負かの抵抗値、溶接電源からの通電路のインダクタンス値及び抵抗値によって決まる。この減少速度は、150A/ms程度である。したがって、時刻t23のときの短絡電流Isの最大値を200Aとし、短絡電流減少期間Tsdを上述したように1msとすると、時刻t3時点での電流値は50Aと小さな値となる。アーク再発生時の電流値が小さな値になると、スパッタの発生が削減される。例えば、数値例を挙げると、Tsi=1ms、Tsu=3ms及びTsd=1msとなり、この場合には短絡期間Ts=5msとなる。   When the droplet formed at the tip of the welding wire comes into contact with the molten pool at time t2, a short-circuit state occurs. In the short circuit state, the welding voltage Vw decreases to a short circuit voltage value of several volts as shown in FIG. It is determined that the welding voltage Vw is less than the threshold value, and occurrence of a short circuit is determined. This threshold is set to about 10-15V. When the occurrence of a short circuit is determined, the welding power source is switched to constant current control, and as shown in FIG. 5B, the short circuit current Is is set to a small current value during a predetermined short circuit initial period Tsi from time t2 to t21. It is maintained and increases in a curved line during a predetermined short-circuit current increase period Tsu of times t21 to t23, and decreases with a slope during a short-circuit current decrease period Tsd from time t23 to time t3 when an arc is generated. At the same time t2, as shown in FIG. 5C, the feed speed setting signal Fr is switched to a reverse feed speed setting value Frr having a predetermined negative value. In response to this, as shown in FIG. 4D, the feed speed Fs passes through 0 from the positive forward feed speed Ffs during the period from the time t2 to the time t22, and the negative value reverses. The feed speed changes to Frs. That is, when the short-circuit occurs at the time t2, the feeding speed Fs at the tip of the welding wire is decelerated from the forward feeding speed Ffs to 0, accelerates by reversing the feeding direction, and reaches the backward feeding speed Frs at the time t22. . Therefore, the period from time t2 to t22 is referred to as a feeding reversal period. This feed reversal period is about 2 ms when a servo motor having good responsiveness is used as the feed motor, the length of the welding torch is shortened to several tens of centimeters, and the friction of the feed path is reduced. In the figure, the time t22 at which the feed speed Fs becomes the reverse feed speed Frs is in the above-described short-circuit current increasing period Tsu. After time t22, the backward feeding at the backward feeding speed Frs is continued. As a result, the tip of the welding wire gradually moves away from the molten pool. When the contact state with the molten pool is eliminated at time t3, the arc is regenerated. The initial short-circuit period Tsi is set to about 0.5 to 2 ms by experiment according to welding conditions. Said short circuit current increase period Tsu is set to about 2-6 ms by experiment according to welding conditions. The short circuit current value Is during the short circuit initial period Tsi is set to about several tens of A. The maximum value of the short circuit current Is during the short circuit current increase period Tsu is set to a value close to the welding current average value. The short-circuit initial period Tsi is provided in order to lead the contact between the droplet and the molten pool to a stable short-circuit state. The reason why the short-circuit current Is is increased is not to promote detachment by forming a constriction by applying an electromagnetic pinch force to the droplet as in general consumable electrode arc welding, but during the short-circuit period Ts. This is also to ensure heating by Joule heat. Therefore, the maximum value of the short-circuit current Is is about 400 to 500 A in general consumable electrode arc welding, but is about 150 to 250 A in the figure. Since the arc is regenerated by the backward feeding, each short-circuit period becomes a substantially constant value. Therefore, both values are set so that the addition point of Tsi + Tsu is shorter by about 1 ms than the time length of the short-circuit period. This is because the short-circuit current reduction period Tsd is secured for about 1 ms so that the short-circuit current Is can be reduced to a small value by the time of arc re-occurrence at time t3. The decrease rate of the short circuit current Is during the short circuit current decrease period Tsd is determined by the resistance value of the short circuit negative, the inductance value of the current path from the welding power source, and the resistance value. This decrease rate is about 150 A / ms. Therefore, if the maximum value of the short-circuit current Is at time t23 is 200 A and the short-circuit current reduction period Tsd is 1 ms as described above, the current value at time t3 is as small as 50 A. When the current value at the time of arc re-generation becomes a small value, the occurrence of spatter is reduced. For example, to give numerical examples, Tsi = 1 ms, Tsu = 3 ms, and Tsd = 1 ms. In this case, the short-circuit period Ts = 5 ms.

時刻t3において、アークが再発生すると、同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数十V程度のアーク電圧値に増加する。溶接電圧Vwがしきい値以上になったことを判別してアークの再発生を判別すると、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは上記の前進送給速度設定値Ffrに切り換えられる。これに応動して、同図(D)に示すように、送給速度Fsは、時刻t3〜t31の送給反転期間中に上記の後退送給速度Frsから上記の前進送給速度Ffsへと変化する。また、時刻t3において、同図(B)に示すように、溶接電源は定電圧制御に切り換えられるので、溶接電流Iwは前進送給速度Ffsとアーク負荷とによって定まる電流値へと増加する。   When the arc is regenerated at time t3, the welding voltage Vw increases to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. When it is determined that the welding voltage Vw has become equal to or higher than the threshold value and the reoccurrence of the arc is determined, the feed speed setting signal Fr is the forward feed speed set value Ffr as shown in FIG. Can be switched to. In response to this, as shown in FIG. 4D, the feed speed Fs is changed from the reverse feed speed Frs to the forward feed speed Ffs during the feed reversal period from time t3 to t31. Change. At time t3, as shown in FIG. 5B, the welding power source is switched to constant voltage control, so that the welding current Iw increases to a current value determined by the forward feed speed Ffs and the arc load.

第n回目のアーク期間Ta(n)及び短絡期間Ts(n)についても、上記と同様である。同図に示す送給制御方法では、時刻t3のアーク再発生時の電流値が小さな値であるので、スパッタ発生量は削減される。また、短絡期間中に後退送給を行うことによって確実にアークを再発生させることができるので、溶接状態の安定性が向上する。   The same applies to the n-th arc period Ta (n) and the short-circuit period Ts (n). In the feed control method shown in the figure, since the current value at the time of arc re-occurrence at time t3 is a small value, the amount of spatter generation is reduced. Moreover, since the arc can be reliably regenerated by performing the backward feeding during the short circuit period, the stability of the welding state is improved.

特開2004−298924号公報JP 2004-298924 A 特開2007−216268号公報JP 2007-216268 A

上述した図6において、アーク期間Taの溶接電流値及び時間長さは、溶融池の不規則な運動、溶接トーチの高さ(ワイヤ突出し長さ)の変動、アーク長の変動等によって変動している。両値が変動すると、アーク期間Ta中に形成される溶滴の大きさが変動することになる。溶滴の大きさが変動すると、短絡期間Tsにおいて溶滴を移行させるのに要する時間が変動するために、短絡期間Tsの時間長さが変動することになる。短絡期間Tsの時間長さが変動すると、それに影響を受けてアーク期間Taの時間長さも変動することになる。したがって、上述した従来技術において、溶接品質をさらに向上させるためには、アーク期間に形成される溶滴の大きさの変動に対して短絡期間の変動を抑制する必要がある。   In FIG. 6 described above, the welding current value and the time length of the arc period Ta vary due to irregular movement of the weld pool, fluctuation of the height of the welding torch (wire protrusion length), fluctuation of the arc length, and the like. Yes. If both values fluctuate, the size of the droplet formed during the arc period Ta will fluctuate. When the size of the droplet varies, the time required to transfer the droplet during the short-circuit period Ts varies, so the time length of the short-circuit period Ts varies. If the time length of the short-circuit period Ts varies, the time length of the arc period Ta also varies under the influence. Therefore, in the above-described prior art, in order to further improve the welding quality, it is necessary to suppress the fluctuation of the short-circuit period with respect to the fluctuation of the size of the droplet formed during the arc period.

そこで、本発明では、アーク期間中に形成される溶滴の大きさが変動しても短絡期間の変動を抑制することができる短絡を伴うアーク溶接の送給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 feed control method for arc welding with a short circuit that can suppress the variation of the short circuit period even if the size of the droplet formed during the arc period varies. To do.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
アーク期間中は溶接ワイヤを母材へ前進送給し、短絡期間中は溶接ワイヤを母材から離れる方向に後退送給する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法において、
前記後退送給の送給速度は各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標を入力して後退送給速度算出関数によって設定され、この後退送給速度算出関数は溶接電流平均値を複数の区間に分割した区間ごとに予め設定されている、
ことを特徴とする短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。

In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1
In the feed control method of arc welding with a short circuit that feeds the welding wire forward to the base material during the arc period and reversely feeds the welding wire away from the base material during the short circuit period,
The feeding speed of the backward feeding is set by a backward feeding speed calculation function by inputting an index correlating with the size of the droplet at the start of each short-circuit period. Is preset for each section divided into a plurality of sections,
This is a feed control method for arc welding accompanied by a short circuit.

請求項2の発明は、前記指標が、直前の前記アーク期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
In the invention of claim 2, the index is a time length of the immediately preceding arc period.
The feed control method for arc welding with short circuit according to claim 1.

請求項3の発明は、前記指標が、直前の前記アーク期間における前記溶接電流の積分値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
In the invention of claim 3, the index is an integral value of the welding current in the immediately preceding arc period.
The feed control method for arc welding with short circuit according to claim 1.

請求項4の発明は、前記指標が、前記アーク期間の時間長さの移動平均値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
In the invention of claim 4, the index is a moving average value of the time length of the arc period.
The feed control method for arc welding with short circuit according to claim 1.

請求項5の発明は、前記指標が、前記アーク期間における溶接電流の積分値の移動平均値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
In the invention of claim 5, the index is a moving average value of integrated values of the welding current in the arc period.
The feed control method for arc welding with short circuit according to claim 1.

請求項6の発明は、前記短絡期間が開始した時点から予め定めた短絡初期期間が経過するまでは前記前進送給を継続する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
The invention of claim 6 continues the forward feeding until a predetermined short-circuit initial period elapses from the time when the short-circuit period starts.
The feed control method of arc welding with a short circuit according to any one of claims 1 to 5.

請求項7の発明は、前記アーク期間が開始した時点から予め定めたアーク初期期間が経過するまでは前記後退送給を継続する、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法である。
The invention according to claim 7 continues the backward feeding until a predetermined arc initial period elapses from the time when the arc period starts.
The feed control method for arc welding with a short circuit according to any one of claims 1 to 6.

本発明によれば、後退送給の送給速度を、各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標に応じて変化させる。このために、溶滴の大きさが変動しても、短絡期間の変動を抑制することができるので、溶滴移行状態が安定化し、溶接品質が向上する。上記の指標としては、直前のアーク期間の時間長さ、直前のアーク期間における溶接電流の積分値、アーク期間の時間長さの移動平均値又はアーク期間における溶接電流の積分値の移動平均値から1つを選択して使用する。   According to the present invention, the backward feeding speed is changed according to an index correlated with the droplet size at the start of each short-circuit period. For this reason, even if the size of the droplets varies, fluctuations in the short-circuit period can be suppressed, so that the droplet transfer state is stabilized and the welding quality is improved. As the above index, from the time length of the immediately preceding arc period, the integrated value of the welding current in the immediately preceding arc period, the moving average value of the time length of the arc period or the moving average value of the integrated value of the welding current in the arc period Select one to use.

本発明の実施の形態1において、指標値Hdがアーク期間Taの時間長さ又はその移動平均値であるときの後退送給速度Frsの変化を例示する図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which illustrates the change of the reverse feed speed Frs when the index value Hd is the time length of the arc period Ta, or its moving average value. 本発明の実施の形態1において、指標値Hdがアーク期間Ta中の電流積分値S又はその移動平均値であるときの後退送給速度Frsの変化を例示する図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which illustrates the change of the reverse feed speed Frs when the index value Hd is the electric current integral value S in the arc period Ta, or its moving average value. 本発明の実施の形態1に係る溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法を示す出力波形図である。It is an output waveform diagram which shows the feed control method of arc welding with the short circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来技術における短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法を示す出力波形図である。It is an output waveform diagram which shows the feed control method of arc welding with a short circuit in a prior art.

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]
実施の形態1に係る発明は、上述した図6において、後退送給速度Frsを、各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標に応じて変化させるものである。すなわち、各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと略比例する指標値を算出し、この指標値に基づいて後退送給速度Frsを変化させるものである。指標値が大きいということは溶滴の大きさが大きい場合であるので、後退送給速度Frsを速くして短絡期間Tsが長くなるのを抑制する。逆に、指標値が小さいときは溶滴の大きさが小さい場合であるので、後退送給速度Frsを遅くして短絡期間Tsが短くなるのを抑制する。
[Embodiment 1]
The invention according to Embodiment 1 changes the backward feeding speed Frs in FIG. 6 described above according to an index correlated with the size of the droplet at the start of each short-circuit period. That is, an index value that is substantially proportional to the size of the droplet at the start of each short-circuit period is calculated, and the reverse feed speed Frs is changed based on this index value. Since the index value is large when the size of the droplet is large, the backward feeding speed Frs is increased to prevent the short-circuit period Ts from increasing. Conversely, when the index value is small, the size of the droplet is small, so the backward feeding speed Frs is slowed to suppress the short circuit period Ts from being shortened.

第n回目の短絡期間Ts(n)の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標値Hdとしては、以下の4つから1つを選択して使用する。
(1)Hd=Ts(n)
第n回目の短絡期間Ts(n)の直前のアーク期間の時間長さTa(n)を指標値Hdとする。直前のアーク期間の時間長さが長いほど溶滴の大きさは大きくなる。
(2)Hd=S(n)=∫Iw・dt
第n回目の電流積分値S(n)は、アーク期間Ta(n)中における溶接電流Iwを積分した値である。形成される溶滴の大きさは、溶接電流値Iw及びアーク期間の時間長さTa(n)と略比例関係にあるので、電流積分値S(n)は溶滴の大きさと略比例する。
(3)Hd=(Ta(n-m+1)+…+Ta(n))/m
mは正の整数であり、移動平均回数を表す。この指標値Hdは、上記(1)項のアーク期間を移動平均した値である。移動平均値を取ることによって、後退送給速度Frsの変化を円滑化している。
(4)Hd=(S(n-m+1)+…+S(n))/m
mは正の整数であり、移動平均回数を表す。この指標値Hdは、上記(2)項の電流積分値を移動平均した値である。移動平均値を取ることによって、後退送給速度Frsの変化を円滑化している。
As the index value Hd correlated with the size of the droplet at the start of the n-th short-circuit period Ts (n), one of the following four is selected and used.
(1) Hd = Ts (n)
Let the time length Ta (n) of the arc period immediately before the n-th short-circuit period Ts (n) be the index value Hd. As the time length of the immediately preceding arc period is longer, the size of the droplet increases.
(2) Hd = S (n) = ∫Iw · dt
The nth integrated current value S (n) is a value obtained by integrating the welding current Iw during the arc period Ta (n). Since the size of the droplet formed is substantially proportional to the welding current value Iw and the time length Ta (n) of the arc period, the current integrated value S (n) is substantially proportional to the size of the droplet.
(3) Hd = (Ta (n−m + 1) +... + Ta (n)) / m
m is a positive integer and represents the number of moving averages. This index value Hd is a value obtained by moving average the arc period of the above item (1). By taking the moving average value, the change in the reverse feed speed Frs is smoothed.
(4) Hd = (S (n−m + 1) +... + S (n)) / m
m is a positive integer and represents the number of moving averages. This index value Hd is a value obtained by moving and averaging the current integrated value of the above item (2). By taking the moving average value, the change in the reverse feed speed Frs is smoothed.

図1は、指標値Hdが上記(1)項及び(3)項のアーク期間Taであるときの後退送給速度Frsの変化を例示する図である。同図の横軸はアーク期間Ta(ms)を示し、縦軸は後退送給速度Frs(m/min)を示す。同図は、溶接法が炭酸ガスアーク溶接法であり、溶接ワイヤの直径が1.2mmであり、溶接電流の平均値が180Aのときである。同図に示すように、0≦Ta<5のときはFrs=20となり、5≦Ta<15のときは後退送給速度Frsは20から60へと右肩上がりに大きくなり、15≦Taのときは後退送給速度Frsは60となる。すなわち、アーク期間Taが長くなるほど後退送給速度Frsは大きくなる。同図に示す関係を第1後退送給速度算出関数と呼ぶことにする。同図において、変化パターンを曲線状、ステップ状等にしても良い。この第1後退送給速度算出関数は、溶接法、溶接ワイヤの直径、溶接電流平均値等に応じて、実験によって算出される。溶接法としては、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法等がある。溶接ワイヤの直径としては、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm等がある。溶接電流平均値としては、100A未満、100〜150A、150〜200A、200〜250A、250A以上のように複数の区間に分けて関数を設定する。   FIG. 1 is a diagram exemplifying a change in the reverse feed speed Frs when the index value Hd is the arc period Ta in the items (1) and (3). In the figure, the horizontal axis indicates the arc period Ta (ms), and the vertical axis indicates the reverse feed speed Frs (m / min). In the figure, the welding method is a carbon dioxide arc welding method, the diameter of the welding wire is 1.2 mm, and the average value of the welding current is 180A. As shown in the figure, when 0 ≦ Ta <5, Frs = 20, and when 5 ≦ Ta <15, the reverse feed speed Frs increases from 20 to 60, and 15 ≦ Ta. At this time, the reverse feed speed Frs is 60. That is, the reverse feed speed Frs increases as the arc period Ta increases. The relationship shown in the figure is referred to as a first reverse feed speed calculation function. In the figure, the change pattern may be curved, stepped, or the like. This first reverse feed speed calculation function is calculated by experiment according to the welding method, the diameter of the welding wire, the welding current average value, and the like. Examples of the welding method include a carbon dioxide arc welding method, a mag welding method, and a MIG welding method. The diameter of the welding wire includes 0.9 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, 1.6 mm, and the like. As the welding current average value, the function is set in a plurality of sections such as less than 100A, 100 to 150A, 150 to 200A, 200 to 250A, 250A or more.

図2は、指標値Hdが上記(2)項及び(4)項の電流積分値Sであるときの後退送給速度Frsの変化を例示する図である。同図の横軸は電流積分値S(ms・A)を示し、縦軸は後退送給速度Frs(m/min)を示す。同図は、溶接法が炭酸ガスアーク溶接法であり、溶接ワイヤの直径が1.2mmであり、溶接電流の平均値が180Aのときである。同図に示すように、0≦S<1250のときはFrs=20となり、1250≦S<3750のときは後退送給速度Frsは20から60へと右肩上がりに大きくなり、3750≦Sのときは後退送給速度Frsは60となる。すなわち、電流積分値Sが大きくなるほど後退送給速度Frsは大きくなる。同図に示す関係を第2後退送給速度算出関数と呼ぶことにする。同図において、変化パターンを曲線状、ステップ状等にしても良い。この第2後退送給速度算出関数は、溶接法、溶接ワイヤの直径、溶接電流平均値等に応じて、実験によって算出される。溶接法としては、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法等がある。溶接ワイヤの直径としては、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm等がある。溶接電流平均値としては、100A未満、100〜150A、150〜200A、200〜250A、250A以上のように複数の区間に分けて関数を設定する。   FIG. 2 is a diagram exemplifying a change in the reverse feed speed Frs when the index value Hd is the current integrated value S of the above items (2) and (4). In the figure, the horizontal axis represents the current integration value S (ms · A), and the vertical axis represents the reverse feed speed Frs (m / min). In the figure, the welding method is a carbon dioxide arc welding method, the diameter of the welding wire is 1.2 mm, and the average value of the welding current is 180A. As shown in the figure, when 0 ≦ S <1250, Frs = 20, and when 1250 ≦ S <3750, the reverse feed speed Frs increases from 20 to 60 and increases to 3750 ≦ S. At this time, the reverse feed speed Frs is 60. That is, the reverse feed speed Frs increases as the current integrated value S increases. The relationship shown in the figure is called a second reverse feed speed calculation function. In the figure, the change pattern may be curved, stepped, or the like. This second reverse feed speed calculation function is calculated by experiment according to the welding method, the diameter of the welding wire, the welding current average value, and the like. Examples of the welding method include a carbon dioxide arc welding method, a mag welding method, and a MIG welding method. The diameter of the welding wire includes 0.9 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, 1.6 mm, and the like. As the welding current average value, the function is set in a plurality of sections such as less than 100A, 100 to 150A, 150 to 200A, 200 to 250A, 250A or more.

図3は、上述した本発明の実施の形態1に係る送給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、同図を参照して各回路について説明する。   FIG. 3 is a block diagram of a welding power source for carrying out the feeding control method according to Embodiment 1 of the present invention described above. Hereinafter, each circuit will be described with reference to FIG.

電源主回路PMは、3相200V等の商用交流電源(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って出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。この電源主回路PMは、図示は省略するが、商用交流電源を整流する1次整流回路、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次整流回路、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、送給モータWMに直結した送給ロール5の回転によって溶接トーチ4内を通って送給され、母材2との間にアーク3が発生する。   The power supply main circuit PM receives a commercial AC power supply (not shown) such as three-phase 200V as input and performs output control by inverter control according to a drive signal Dv described later, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw suitable for welding. To do. Although not shown, this power main circuit PM has a primary rectifier circuit that rectifies commercial AC power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, and an inverter that converts the smoothed direct current into high frequency alternating current according to the drive signal Dv. The circuit includes a high-frequency transformer that steps down the high-frequency alternating current to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and a reactor that smoothes the rectified direct current. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 directly connected to the feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.

電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。短絡判別回路SDは、この電圧検出信号Vdを入力として、その値によって短絡期間とアーク期間とを判別し、短絡期間中はHighレベルとなり、アーク期間中はLowレベルになる短絡判別信号Sdを出力する。   The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as an input, determines a short circuit period and an arc period based on the value, and outputs a short circuit determination signal Sd which is at a high level during the short circuit period and is at a low level during the arc period. To do.

指標値算出回路HDは、上記の短絡判別信号Sd及び上記の電流検出信号Idを入力として、短絡判別信号SdがHighレベルに変化するごとに上述した(1)〜(4)項に対応した指標値を算出して、指標値信号Hdとして出力する。すなわち、指標値信号Hdとしては、(1)直前のアーク期間Ta(n)、(2)直前のアーク期間中の電流積分値S(n)、(3)アーク期間の移動平均値、(4)電流積分値の移動平均値から1つを選択して算出する。   The index value calculation circuit HD receives the short-circuit determination signal Sd and the current detection signal Id as inputs, and corresponds to the above-described items (1) to (4) every time the short-circuit determination signal Sd changes to a high level. A value is calculated and output as an index value signal Hd. That is, the index value signal Hd includes (1) the arc period Ta (n) immediately before, (2) the current integrated value S (n) during the arc period immediately before, (3) the moving average value of the arc period, (4 ) Select and calculate one from the moving average value of the current integral value.

後退送給速度設定回路FRRは、上記の指標値信号Hdを入力として、指標値信号Hdに対応した予め定めた第1後退送給速度算出関数又は第2後退送給速度算出関数に基づいて算出した後退送給速度設定信号Frrを出力する。すなわち、指標値信号Hdが上記(1)項又は(3)項の指標であるときは、図1で例示したような第1後退送給速度算出関数が選択されて、後退送給速度設定信号Frrの値が算出される。また、指標値信号Hdが上記(2)項又は(4)項の指標であるときは、図2で例示したような第2後退送給速度算出関数が選択されて、後退送給速度設定信号Frrの値が算出される。前進送給速度設定回路FFRは、予め定めた前進送給速度設定信号Ffrを出力する。送給速度設定切換回路SFは、上記の短絡判別信号Sdを入力として、短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)のときはb側に切り換わり、上記の前進送給速度設定信号Ffrを送給速度設定信号Frとして出力し、Highレベル(短絡期間)のときはa側に切り換わり、上記の後退送給速度設定信号Frrを送給速度設定信号Frとして出力する。送給制御回路FCは、この送給速度設定信号Frに従って溶接ワイヤを送給するための送給制御信号Fcを送給モータWMへ出力する。したがって、上述した図6に示すように、時刻t1〜t2のアーク期間中は、送給速度設定信号Frの値は前進送給速度設定信号Ffrの値となり、送給速度Fsは前進送給速度Ffsとなる。また、時刻t2〜t3の短絡期間中は、送給速度設定信号Frの値は後退送給速度設定信号Frrの値となり、送給速度Fsは後退送給速度Frsとなる。   The reverse feed speed setting circuit FRR receives the index value signal Hd as an input and calculates based on a predetermined first reverse feed speed calculation function or second reverse feed speed calculation function corresponding to the index value signal Hd. The reverse feed speed setting signal Frr is output. That is, when the index value signal Hd is the index of the above item (1) or (3), the first reverse feed speed calculation function illustrated in FIG. 1 is selected and the reverse feed speed setting signal is selected. The value of Frr is calculated. When the index value signal Hd is the index of the above item (2) or (4), the second reverse feed speed calculation function exemplified in FIG. 2 is selected and the reverse feed speed setting signal is selected. The value of Frr is calculated. The forward feed speed setting circuit FFR outputs a predetermined forward feed speed setting signal Ffr. The feed speed setting switching circuit SF receives the short circuit determination signal Sd as described above, and switches to the b side when the short circuit determination signal Sd is at the low level (arc period), and sends the forward feed speed setting signal Ffr. It outputs as the feed speed setting signal Fr, and when it is at the High level (short circuit period), it switches to the a side and outputs the reverse feed speed setting signal Frr as the feed speed setting signal Fr. The feed control circuit FC outputs a feed control signal Fc for feeding the welding wire to the feed motor WM in accordance with the feed speed setting signal Fr. Therefore, as shown in FIG. 6 described above, during the arc period from time t1 to t2, the value of the feed speed setting signal Fr becomes the value of the forward feed speed setting signal Ffr, and the feed speed Fs is the forward feed speed. Ffs. Further, during the short-circuit period from time t2 to t3, the value of the feeding speed setting signal Fr becomes the value of the backward feeding speed setting signal Frr, and the feeding speed Fs becomes the backward feeding speed Frs.

短絡電流設定回路ISRは、上記の短絡判別信号Sdを入力として、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)になった時点から予め定めた短絡初期期間Tsi中は小電流値となり、続く予め定めた短絡電流増加期間Tsu中は曲線状に増加し、短絡電流増加期間Tsu経過後は減少するパターンの短絡電流設定信号Isrを出力する。アーク電圧設定回路VARは、アーク期間中のアーク電圧を設定するための予め定めたアーク電圧設定信号Varを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の短絡電流設定信号Isrと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、上記のアーク電圧設定信号Varと上記の電圧検出信号Vdとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。外部特性切換回路SPは、上記の短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)のときはb側に切り換わり、上記の電圧誤差増幅信号Evを誤差増幅信号Eaとして出力し、Highレベル(短絡期間)のときはa側に切り換わり、上記の電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力する。したがって、アーク期間中は定電圧制御となり、短絡期間中は定電流制御となる。駆動回路DVは、上記の誤差増幅信号Eaに従ってパルス幅変調制御を行い、インバータ回路を駆動する駆動信号Dvを出力する。   The short-circuit current setting circuit ISR takes the short-circuit determination signal Sd as an input and becomes a small current value during a predetermined short-circuit initial period Tsi from the time when the short-circuit determination signal Sd becomes High level (short-circuit period), and continues to be determined in advance. The short-circuit current setting signal Isr is output in a curved line during the short-circuit current increase period Tsu and decreases after the short-circuit current increase period Tsu has elapsed. The arc voltage setting circuit VAR outputs a predetermined arc voltage setting signal Var for setting the arc voltage during the arc period. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the short circuit current setting signal Isr and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the arc voltage setting signal Var and the voltage detection signal Vd, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The external characteristic switching circuit SP switches to the b side when the short circuit determination signal Sd is at the low level (arc period), outputs the voltage error amplification signal Ev as the error amplification signal Ea, and is at the high level (short circuit period). ), The current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea. Therefore, constant voltage control is performed during the arc period, and constant current control is performed during the short circuit period. The drive circuit DV performs pulse width modulation control according to the error amplification signal Ea, and outputs a drive signal Dv for driving the inverter circuit.

上述した実施の形態1によれば、後退送給の送給速度を、各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標に応じて変化させる。このために、溶滴の大きさが変動しても、短絡期間の変動を抑制することができるので、溶滴移行状態が安定化し、溶接品質が向上する。上記の指標としては、直前のアーク期間の時間長さ、直前のアーク期間における溶接電流の積分値、アーク期間の時間長さの移動平均値又はアーク期間における溶接電流の積分値の移動平均値から1つを選択して使用する。   According to the first embodiment described above, the backward feeding speed is changed according to the index correlated with the droplet size at the start of each short-circuit period. For this reason, even if the size of the droplets varies, fluctuations in the short-circuit period can be suppressed, so that the droplet transfer state is stabilized and the welding quality is improved. As the above index, from the time length of the immediately preceding arc period, the integrated value of the welding current in the immediately preceding arc period, the moving average value of the time length of the arc period or the moving average value of the integrated value of the welding current in the arc period Select one to use.

[実施の形態2]
実施の形態2に係る発明は、上述した実施の形態1において、短絡期間Tsが開始した時点から上記の短絡初期期間Tsiが経過するまでは前進送給を継続し、アーク期間Taが開始した時点から予め定めたアーク初期期間Taiが経過するまでは後退送給を継続するものである。以下、この実施の形態2について説明する。
[Embodiment 2]
In the invention according to the second embodiment, in the above-described first embodiment, the forward feeding is continued until the short-circuit initial period Tsi elapses after the short-circuit period Ts starts, and the arc period Ta starts. Until the predetermined arc initial period Tai passes, the reverse feed is continued. Hereinafter, the second embodiment will be described.

図4は、本発明の実施の形態2に係る短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法を示す出力波形図である。同図(A)は溶接電圧Vwを示し、同図(B)は溶接電流Iwを示し、同図(C)は送給速度設定信号Frを示し、同図(D)は溶接ワイヤ先端の実際の送給速度Fsを示す。同図は上述した図6と対応しており、同一の動作については説明を省略する。同図は、図6に、アーク初期期間Taiを追加したものである。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 4 is an output waveform diagram showing a feed control method for arc welding with a short circuit according to Embodiment 2 of the present invention. (A) shows the welding voltage Vw, (B) shows the welding current Iw, (C) shows the feed speed setting signal Fr, and (D) shows the actual welding wire tip. The feeding speed Fs is shown. This figure corresponds to FIG. 6 described above, and the description of the same operation is omitted. In FIG. 6, an arc initial period Tai is added to FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻t1〜t2の期間が第n−1回目のアーク期間Ta(n-1)であり、時刻t2〜t3の期間が第n−1回目の短絡期間Ts(n-1)であり、時刻t3〜t4の期間が第n回目のアーク期間Ta(n)であり、時刻t4〜t5の期間が第n回目の短絡期間Ts(n)である。   In the figure, the period from time t1 to t2 is the (n-1) th arc period Ta (n-1), and the period from time t2 to t3 is the n-1th short-circuit period Ts (n-1). Yes, the period from time t3 to t4 is the nth arc period Ta (n), and the period from time t4 to t5 is the nth short circuit period Ts (n).

時刻t1〜t2のアーク初期期間Taiを除くアーク期間Ta(n-1)中は、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frの値は予め定めた正の値の前進送給速度設定値Ffrとなり、同図(D)に示すように、送給速度Fsは前進送給速度Ffsとなる。同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数十Vのアーク電圧値となる。同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、溶接電源が定電圧制御されているので、前進送給速度Ffsとアーク負荷とによって定まる電流値となる。したがって、この溶接電流Iwはアーク負荷の変動に伴い変動する波形となる。このアーク期間Ta(n-1)中において、溶接ワイヤの先端が溶融して溶滴が形成される。   During the arc period Ta (n-1) excluding the arc initial period Tai at times t1 and t2, the value of the feed speed setting signal Fr is a forward positive feed value determined in advance as shown in FIG. The feed speed set value Ffr is obtained, and the feed speed Fs becomes the forward feed speed Ffs as shown in FIG. As shown in FIG. 3A, the welding voltage Vw has an arc voltage value of several tens of volts. As shown in FIG. 5B, the welding current Iw is a current value determined by the forward feed speed Ffs and the arc load because the welding power source is controlled at a constant voltage. Therefore, the welding current Iw has a waveform that varies with the variation of the arc load. During this arc period Ta (n-1), the tip of the welding wire melts to form droplets.

時刻t2において溶接ワイヤ先端に形成された溶滴が溶融池と接触すると、短絡状態となる。短絡状態になると、同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数Vの短絡電圧値に減少する。この溶接電圧Vwがしきい値未満になったことを判別して短絡の発生を判別する。短絡の発生を判別すると、溶接電源は定電流制御に切り換えられ、同図(B)に示すように、短絡電流Isは、時刻t2〜t21の予め定めた短絡初期期間Tsi中は小電流値に維持され、時刻t21〜t23の予め定めた短絡電流増加期間Tsu中は曲線状に増加し、時刻t23からアークが発生する時刻t3までの短絡電流減少期間Tsd中は傾斜を有して減少する。しかし、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは、実施の形態1とは異なり、予め定めた短絡初期期間Tsiが経過する時刻t21までは、前進送給速度設定値Ffrのままであるので、同図(D)に示すように、送給速度Fsは前進送給速度Ffsのままである。そして時刻t21において、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは、予め定めた負の値の後退送給速度設定値Frrに切り換えられる。これに応動して、同図(D)に示すように、送給速度Fsは、時刻t21〜t22の期間中に、正の値の前進送給速度Ffsから0を通って負の値の後退送給速度Frsへと変化する。すなわち、溶接ワイヤ先端の送給速度Fsは、時刻t2において短絡が発生した時点から短絡初期期間Tsiが経過するまでは前進送給速度Ffsのままであり、時刻t21において短絡初期期間Tsiが終了すると前進送給速度Ffsから減速して0となり、送給方向を反転させて加速し時刻t22において後退送給速度Frsに達する。したがって、この時刻t21〜t22の期間が送給反転期間となる。時刻t22以降は、後退送給速度Frsによる後退送給が継続される。これにより、溶接ワイヤ先端が溶融池から離れる方向に次第に移動する。そして、時刻t3において溶融池との接触状態が解消されると、アークが再発生する。上記の短絡初期期間Tsi、上記の短絡電流増加期間Tsu及び上記の短絡電流Isの変化パターンの設定方法は、図6と同様である。但し、後退送給に入るタイミングが実施の形態1とは異なり短絡初期期間Tsiが終了した時点まで遅延され、その分だけ短絡期間が長くなるので、短絡電流増加期間Tsuをその分だけ長く設定する必要がある。上記の後退送給速度設定値Frr(後退送給速度Frs)は、実施の形態1と同様に、各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標に応じて変化させる。短絡初期期間Tsi中に前進送給を継続する理由は、安定した短絡状態へとより確実に導くためである。上記の短絡初期期間Tsi中はアーク期間Ta中と同一の前進送給速度Ffsで前進送給を継続しているが、アーク期間Taとは異なる前進送給速度Ffsに独立して設定しても良い。さらに、短絡電流Isを小電流値に維持する短絡初期期間Tsiと、短絡に入っても前進送給を継続する短絡初期期間Tsiとを、独立して設定しても良い。   When the droplet formed at the tip of the welding wire comes into contact with the molten pool at time t2, a short-circuit state occurs. In the short circuit state, the welding voltage Vw decreases to a short circuit voltage value of several volts as shown in FIG. It is determined that the welding voltage Vw is less than the threshold value, and occurrence of a short circuit is determined. When the occurrence of a short circuit is determined, the welding power source is switched to constant current control, and as shown in FIG. 5B, the short circuit current Is is set to a small current value during a predetermined short circuit initial period Tsi from time t2 to t21. It is maintained and increases in a curved line during a predetermined short-circuit current increase period Tsu of times t21 to t23, and decreases with a slope during a short-circuit current decrease period Tsd from time t23 to time t3 when an arc is generated. However, as shown in FIG. 5C, the feed speed setting signal Fr is different from the first embodiment until the forward feed speed set value Ffr until time t21 when the predetermined short-circuit initial period Tsi elapses. Therefore, as shown in FIG. 4D, the feeding speed Fs remains the forward feeding speed Ffs. At time t21, as shown in FIG. 5C, the feed speed setting signal Fr is switched to a reverse feed speed set value Frr having a predetermined negative value. In response to this, as shown in FIG. 4D, the feeding speed Fs passes through 0 from the forward feed speed Ffs having a positive value during the period from the time t21 to the time t22. The feed speed changes to Frs. That is, the feed speed Fs at the tip of the welding wire remains at the forward feed speed Ffs from the time when the short circuit occurs at time t2 until the initial short circuit period Tsi elapses, and when the initial short circuit period Tsi ends at time t21. It decelerates from the forward feed speed Ffs to zero, reverses the feed direction and accelerates to reach the reverse feed speed Frs at time t22. Therefore, the period from time t21 to t22 is the feed reversal period. After time t22, the backward feeding at the backward feeding speed Frs is continued. As a result, the tip of the welding wire gradually moves away from the molten pool. When the contact state with the molten pool is eliminated at time t3, the arc is regenerated. The method of setting the change pattern of the short-circuit initial period Tsi, the short-circuit current increase period Tsu, and the short-circuit current Is is the same as that in FIG. However, unlike the first embodiment, the timing of entering the reverse feed is delayed until the end of the short-circuit initial period Tsi, and the short-circuit period becomes longer by that amount, so the short-circuit current increase period Tsu is set longer by that amount. There is a need. The reverse feed speed setting value Frr (reverse feed speed Frs) is changed according to an index correlated with the droplet size at the start time of each short-circuit period, as in the first embodiment. The reason why the forward feeding is continued during the initial short-circuit period Tsi is to more reliably lead to a stable short-circuit state. During the short-circuit initial period Tsi, the forward feed is continued at the same forward feed speed Ffs as during the arc period Ta, but even if the forward feed speed Ffs different from the arc period Ta is set independently. good. Furthermore, the short-circuit initial period Tsi for maintaining the short-circuit current Is at a small current value and the short-circuit initial period Tsi for continuing forward feeding even when the short-circuit is entered may be set independently.

時刻t3において、アークが再発生すると、同図(A)に示すように、溶接電圧Vwは数十V程度のアーク電圧値に増加する。溶接電圧Vwがしきい値以上になったことを判別してアークの再発生を判別する。アークの再発生を判別すると、同図(B)に示すように、溶接電源は定電圧制御に切り換えられるので、溶接電流Iwは増加する。他方、時刻t3から予め定めたアーク初期期間Taiが経過するまでは、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは後退送給速度設定値Frrのままであり、同図(D)に示すように、送給速度Fsは後退送給速度Frsでの後退送給を継続する。この後退送給の継続によってアーク長は次第に長くなる。そして時刻t31において、同図(C)に示すように、送給速度設定信号Frは上記の前進送給速度設定値Ffrに切り換えられる。これに応動して、同図(D)に示すように、送給速度Fsは、時刻t31〜t32の送給反転期間中に上記の後退送給速度Frsから上記の前進送給速度Ffsへと変化する。上記のアーク初期期間Taiは、アーク再発生直後に再び短絡が発生するのを防止するために、アーク長を長くする目的で設けられている。このアーク初期期間Taiは、0.5〜3ms程度に設定される。この設定値は、溶接法、溶接ワイヤの直径、溶接電流平均値等に応じて実験によって適正値に決定される。また、このアーク初期期間Tai中は定電流制御を継続して、溶接電流Iwを増加させるようにしても良い。   When the arc is regenerated at time t3, the welding voltage Vw increases to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. It is determined that the welding voltage Vw is equal to or higher than the threshold value, and the reoccurrence of the arc is determined. When the occurrence of the arc is determined, the welding power source is switched to constant voltage control as shown in FIG. On the other hand, until a predetermined arc initial period Tai passes from time t3, the feed speed setting signal Fr remains at the reverse feed speed set value Frr as shown in FIG. As shown in D), the feeding speed Fs continues the backward feeding at the backward feeding speed Frs. The arc length is gradually increased by continuing the backward feeding. At time t31, the feed speed setting signal Fr is switched to the forward feed speed setting value Ffr as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4D, the feed speed Fs is changed from the reverse feed speed Frs to the forward feed speed Ffs during the feed reversal period from time t31 to t32. Change. The arc initial period Tai is provided for the purpose of increasing the arc length in order to prevent a short circuit from occurring again immediately after the arc is regenerated. This arc initial period Tai is set to about 0.5 to 3 ms. This set value is determined to an appropriate value by experiment according to the welding method, the diameter of the welding wire, the welding current average value, and the like. Further, constant current control may be continued during the arc initial period Tai to increase the welding current Iw.

図5は、上述した本発明の実施の形態2に係る送給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。同図において、上述した図3と同一の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。同図は、図3に破線で示す後退送給期間回路TRを追加し、図3の送給速度設定切換回路SFを破線で示す第2送給速度設定切換回路SF2に置換したものである。以下、同図を参照してこれらの回路について説明する。   FIG. 5 is a block diagram of a welding power source for carrying out the feeding control method according to the second embodiment of the present invention described above. In the figure, the same blocks as those in FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 3, a reverse feed period circuit TR indicated by a broken line in FIG. 3 is added, and the feed speed setting switching circuit SF of FIG. 3 is replaced with a second feed speed setting switching circuit SF2 indicated by a broken line. Hereinafter, these circuits will be described with reference to FIG.

後退送給期間回路TRは、短絡判別信号Sdを入力として、この短絡判別信号SdがHighレベルに変化するタイミングを予め定めた短絡初期期間Tsiだけオンディレイさせ、かつ、短絡判別信号SdがLowレベルに変化するタイミングを予め定めたアーク初期期間Taiだけオフディレイさせた後退送給期間信号Trを出力する。したがって、この後退送給期間信号Trは、図4において、時刻t21〜t31の後退送給を行う期間中Highレベルになる信号である。第2送給速度設定切換回路SF2は、上記の後退送給期間信号Trを入力として、後退送給期間信号TrがLowレベル(前進送給期間)のときはb側に切り換わり、前進送給速度設定信号Ffrを送給速度設定信号Frとして出力し、Highレベル(後退送給期間)のときはa側に切り換わり、後退送給速度設定信号Frrを送給速度設定信号Frとして出力する。   The reverse feed period circuit TR receives the short-circuit determination signal Sd as input, delays the timing at which the short-circuit determination signal Sd changes to the high level by a predetermined short-circuit initial period Tsi, and the short-circuit determination signal Sd is at the low level. The reverse feed period signal Tr is output by delaying the timing to change to OFF by a predetermined arc initial period Tai. Therefore, the backward feed period signal Tr is a signal that is at a high level during the backward feed period of time t21 to t31 in FIG. The second feed speed setting switching circuit SF2 receives the reverse feed period signal Tr described above, and switches to the b side when the reverse feed period signal Tr is at the low level (forward feed period). The speed setting signal Ffr is output as the feeding speed setting signal Fr. When the level is high (reverse feeding period), the speed is switched to the a side, and the backward feeding speed setting signal Frr is output as the feeding speed setting signal Fr.

上記においては、短絡初期期間Tsiとアーク初期期間Taiとが両方設けられる場合について説明したが、どちらか一方だけ設けるようにしても良い。また、上述したように、定電流制御する期間を短絡期間Ts+アーク初期期間Taiの期間としても良い。さらには、後退送給を継続するアーク初期期間と定電流制御を継続するアーク初期期間とをそれぞれ異なる時間長さとして設定しても良い。   In the above description, the case where both the short-circuit initial period Tsi and the arc initial period Tai are provided has been described, but only one of them may be provided. Further, as described above, the constant current control period may be a period of the short circuit period Ts + the arc initial period Tai. Further, the arc initial period for continuing the reverse feed and the arc initial period for continuing the constant current control may be set as different time lengths.

上述した実施の形態2によれば、短絡期間が開始した時点から予め定めた短絡初期期間が経過するまでは前進送給を継続し、アーク期間が開始した時点から予め定めたアーク初期期間が経過するまでは後退送給を継続する。これにより、実施の形態1の効果に加えて、短絡が発生したときに確実な短絡状態へと導くことができ、アークが再発生したときに再短絡を防止することができる。このために、溶接状態をより安定にすることができる。   According to the second embodiment described above, the forward feeding is continued until the predetermined short-circuit initial period elapses from the time when the short-circuit period starts, and the predetermined arc initial period elapses from the time when the arc period starts. Continue to move backwards until you do. Thereby, in addition to the effect of Embodiment 1, when a short circuit occurs, it can be led to a reliable short circuit state, and when the arc is regenerated, the re-short circuit can be prevented. For this reason, a welding state can be made more stable.

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
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FFR 前進送給速度設定回路
Ffr 前進送給速度設定(値/信号)
Ffs 前進送給速度
Fr 送給速度設定信号
FRR 後退送給速度設定回路
Frr 後退送給速度設定(値/信号)
Frs 後退送給速度
Fs 送給速度
HD 指標値算出回路
Hd 指標値(信号)
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Is 短絡電流値
ISR 短絡電流設定回路
Isr 短絡電流設定信号
Iw 溶接電流
PM 電源主回路
S 電流積分値
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
SF 送給速度設定切換回路
SF2 第2送給速度設定切換回路
SP 外部特性切換回路
Ta アーク期間
Tai アーク初期期間
TR 後退送給期間回路
Tr 後退送給期間信号
Ts 短絡期間
Tsd 短絡電流減少期間
Tsi 短絡初期期間
Tsu 短絡電流増加期間
VAR アーク電圧設定回路
Var アーク電圧設定信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vw 溶接電圧
WM 送給モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll DV Drive circuit Dv Drive signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FFR Forward feed speed setting circuit Ffr Forward feed speed setting (value / signal)
Ffs Forward feed speed Fr Feed speed setting signal FRR Reverse feed speed setting circuit Frr Reverse feed speed setting (value / signal)
Frs Reverse feed speed Fs Feed speed HD Index value calculation circuit Hd Index value (signal)
ID Current detection circuit Id Current detection signal Is Short-circuit current value ISR Short-circuit current setting circuit Isr Short-circuit current setting signal Iw Welding current PM Power supply main circuit S Current integration value SD Short-circuit determination circuit Sd Short-circuit determination signal SF Feeding speed setting switching circuit SF2 2 Feeding speed setting switching circuit SP External characteristic switching circuit Ta Arc period Tai Arc initial period TR Reverse feed period circuit Tr Reverse feed period signal Ts Short circuit period Tsd Short circuit current decrease period Tsi Short circuit initial period Tsu Short circuit current increase period VAR Arc Voltage setting circuit Var Arc voltage setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal Vw Welding voltage WM Feeding motor

Claims (7)

アーク期間中は溶接ワイヤを母材へ前進送給し、短絡期間中は溶接ワイヤを母材から離れる方向に後退送給する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法において、
前記後退送給の送給速度は各短絡期間の開始時点における溶滴の大きさと相関する指標を入力して後退送給速度算出関数によって設定され、この後退送給速度算出関数は溶接電流平均値を複数の区間に分割した区間ごとに予め設定されている、
ことを特徴とする短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
In the feed control method of arc welding with a short circuit that feeds the welding wire forward to the base material during the arc period and reversely feeds the welding wire away from the base material during the short circuit period,
The feeding speed of the backward feeding is set by a backward feeding speed calculation function by inputting an index correlating with the size of the droplet at the start of each short-circuit period. Is preset for each section divided into a plurality of sections,
A feed control method for arc welding accompanied by a short circuit.
前記指標が、直前の前記アーク期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
The indicator is the time length of the immediately preceding arc period;
The feed control method of arc welding with a short circuit according to claim 1.
前記指標が、直前の前記アーク期間における前記溶接電流の積分値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
The indicator is an integral value of the welding current in the immediately preceding arc period.
The feed control method of arc welding with a short circuit according to claim 1.
前記指標が、前記アーク期間の時間長さの移動平均値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
The indicator is a moving average value of the time length of the arc period.
The feed control method of arc welding with a short circuit according to claim 1.
前記指標が、前記アーク期間における溶接電流の積分値の移動平均値である、
ことを特徴とする請求項1記載の短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
The index is a moving average value of integral values of welding current in the arc period,
The feed control method of arc welding with a short circuit according to claim 1.
前記短絡期間が開始した時点から予め定めた短絡初期期間が経過するまでは前記前進送給を継続する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
Continue the forward feeding until a predetermined short-circuit initial period elapses from the time when the short-circuit period starts,
The feed control method for arc welding with short circuit according to any one of claims 1 to 5.
前記アーク期間が開始した時点から予め定めたアーク初期期間が経過するまでは前記後退送給を継続する、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載する短絡を伴うアーク溶接の送給制御方法。
Continue the reverse feed until a predetermined arc initial period elapses from the time when the arc period starts,
The feed control method for arc welding accompanied by a short circuit according to any one of claims 1 to 6.
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