JP5808947B2 - Constriction detection control method for consumable electrode arc welding - Google Patents
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Description
本発明は、短絡期間中の溶滴のくびれ現象を検出して溶接電流を減少させて溶接品質を向上させるための消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法に関するものである。 The present invention relates to a constriction detection control method of consumable electrode arc welding for detecting a constriction phenomenon of a droplet during a short circuit period and reducing welding current to improve welding quality.
図5は、短絡期間Tsとアーク期間Taとを繰り返す消耗電極アーク溶接における電流・電圧波形及び溶滴移行を示す図である。同図(A)は消耗電極(以下、溶接ワイヤ1という)を通電する溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接ワイヤ1と母材2との間に印加される溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)〜(E)は溶滴1aの移行の様子を示す。以下、同図を参照して説明する。
FIG. 5 is a diagram showing current / voltage waveforms and droplet transfer in consumable electrode arc welding in which the short-circuit period Ts and the arc period Ta are repeated. FIG. 4A shows the change over time of the welding current Iw for energizing the consumable electrode (hereinafter referred to as welding wire 1), and FIG. 4B shows the welding voltage applied between the
時刻t1〜t3の短絡期間Ts中は溶接ワイヤ1先端の溶滴1aが母材2と短絡した状態にあり、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは次第に増加し、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは短絡状態にあるために数V程度の低い値となる。同図(C)に示すように、時刻t1において溶滴1aが母材2と接触して短絡状態に入る。その後、同図(D)に示すように、溶滴1aを通電する溶接電流Iwによる電磁的ピンチ力によって溶滴1a上部にくびれ1bが発生する。そしてこのくびれ1bが急速に進行して、時刻t3において同図(E)に示すように、溶滴1aは溶接ワイヤ1から溶融池2aへと移行しアーク3が再発生する。
During the short-circuit period Ts from time t1 to t3, the droplet 1a at the tip of the
上記のくびれ現象が発生すると、数百μs程度の短い時間後に短絡が開放されてアーク3が再発生する。すなわち、このくびれ現象は短絡開放の前兆現象となる。くびれ1bが発生すると、溶接電流Iwの通電路がくびれ部分で狭くなるために、くびれ部分の抵抗値が増大する。この抵抗値の増大は、くびれが進行してくびれ部分がより狭くなるほど大きくなる。したがって、短絡期間Ts中において溶接ワイヤ1と母材2との間の抵抗値の変化を検出することでくびれ現象の発生及び進行を検出することができる。この抵抗値の変化は、溶接電圧Vwを溶接電流Iwで除算することによって算出することができる。また、同図(A)に示すように、短いくびれ発生期間中の溶接電流Iwの変化は小さい。このために、抵抗値の変化に代えて溶接電圧Vwの変化によってもくびれ現象の発生を検出することができる。具体的なくびれ検出方法としては、短絡期間Ts中の抵抗値又は溶接電圧値Vwの変化率(微分値)を算出し、この微分値が予め定めたくびれ検出基準値Vtnに達したことによってくびれ検出を行う方法がある。また、他の方法として、同図(B)に示すように、短絡期間Ts中のくびれ発生前の安定した短絡電圧値Vsからの電圧上昇値ΔVを算出し、時刻t2においてこの電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値Vtnに達したことによってくびれ検出を行う方法がある。以下の説明では、くびれ検出方法が上記の電圧上昇値ΔVによる場合について説明するが、従来から種々提案されている他の方法であっても良い。時刻t3のアーク再発生の検出は、溶接電圧Vwが短絡/アーク判別基準値Vta以上になったことを判別して簡単に行うことができる。ちなみに、Vw<Vtaの期間が短絡期間Tsとなり、Vw≧Vtaの期間がアーク期間Taとなる。時刻t2〜t3のくびれ発生を検出してからアーク再発生までの時間を、以下くびれ検出時間Tnと呼ぶことにする。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、溶接電流Iwは急上昇した後になだらかに減少し、同図(B)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なる。時刻t3〜t4のアーク期間Ta中は、溶接ワイヤ1先端が溶融されて溶滴1aが形成される。以後、時刻t1〜t4の期間の動作を繰り返す。
When the above-mentioned constriction phenomenon occurs, the short circuit is released after a short time of about several hundred μs, and the
上述した短絡を伴う溶接では、時刻t3においてアーク3が再発生したときのアーク再発生時電流値Iaが大電流値であると、アーク3から溶融池2aへのアーク力が急峻に大きくなり、大量のスパッタが発生する。すなわち、アーク再発生時電流値Iaの値に略比例してスパッタ発生量が増加する。したがって、スパッタの発生を抑制するためには、このアーク再発生時電流値Iaを小さくする必要がある。このための方法として、上記のくびれ現象の発生を検出して溶接電流Iwを減少させてアーク再発生時電流値Iaを小さくするくびれ検出制御方法を付加した溶接電源が従来から種々提案されている。以下、この従来技術について説明する。
In the welding with short circuit described above, when the arc regeneration current value Ia when the
図6は、従来技術のくびれ検出制御方法を搭載した溶接装置のブロック図である。溶接電源PSは、一般的な消耗電極アーク溶接用の溶接電源である。トランジスタTRは出力に直列に挿入され、それと並列に抵抗器Rが接続されている。くびれ検出基準値設定回路VTNは、予め定めたくびれ検出基準値信号Vtnを出力する。くびれ検出回路NDは、このくびれ検出基準値信号Vtn及び溶接電圧Vwを入力として、上述したように短絡期間中の電圧上昇値ΔVがくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でHighレベルとなり、アークが再発生するとLowレベルになるくびれ検出信号Ndを出力する。したがって、このくびれ検出信号NdがHighレベルの期間が上記のくびれ検出時間Tnとなる。上述したように、短絡期間中の溶接電圧Vwの微分値がこれに対応して設定されたくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。さらに、溶接電圧Vwに加えて溶接電流Iwを入力として、溶接電圧Vwを溶接電流Iwで除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がこれに対応して設定されたくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。駆動回路DRは、このくびれ検出信号NdがLowレベルのとき(非くびれ検出時)は上記のトランジスタTRをオン状態にする駆動信号Drを出力する。したがって、上記のトランジスタTRは、上記のくびれ検出信号NdがHighレベルのとき(くびれ検出時)はオフ状態になる。 FIG. 6 is a block diagram of a welding apparatus equipped with a conventional necking detection control method. The welding power source PS is a general welding power source for consumable electrode arc welding. The transistor TR is inserted in series with the output, and a resistor R is connected in parallel therewith. The squeezing detection reference value setting circuit VTN outputs a squeezing detection reference value signal Vtn. The squeezing detection circuit ND receives the squeezing detection reference value signal Vtn and the welding voltage Vw, and becomes a high level when the voltage rise value ΔV during the short circuit reaches the value of the squeezing detection reference value signal Vtn as described above. When the arc is regenerated, a squeezing detection signal Nd that becomes a low level is output. Therefore, the squeezing detection time Tn is a period during which the squeezing detection signal Nd is at a high level. As described above, the squeezing detection signal Nd is changed to the high level when the differential value of the welding voltage Vw during the short circuit period reaches the value of the squeezing detection reference value signal Vtn set corresponding thereto. Also good. Further, the welding current Iw is input in addition to the welding voltage Vw, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the welding voltage Vw by the welding current Iw, and a differential value of this resistance value is set correspondingly. When the value of the squeezing detection reference value signal Vtn is reached, the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level. When the squeezing detection signal Nd is at a low level (when non-necking is detected), the driving circuit DR outputs a driving signal Dr that turns on the transistor TR. Therefore, the transistor TR is turned off when the squeezing detection signal Nd is at a high level (when squeezing is detected).
図7は、上記の溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)はくびれ検出信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は駆動信号Drの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 7 is a timing chart of each signal of the welding apparatus. (A) shows the time change of the welding current Iw, (B) shows the time change of the welding voltage Vw, (C) shows the time change of the squeezing detection signal Nd, (D) ) Shows the time change of the drive signal Dr. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
同図において、時刻t2〜t3のくびれ検出時間Tn以外の期間は、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdはLowレベルであるので、同図(D)に示すように、駆動信号DrはHighレベルになる。この結果、トランジスタTRはオン状態になるので、通常の消耗電極アーク溶接用の溶接装置と同一の動作となる。 In the figure, during a period other than the squeezing detection time Tn from time t2 to t3, as shown in FIG. 10C, the squeezing detection signal Nd is at the low level, and as shown in FIG. The signal Dr becomes a high level. As a result, since the transistor TR is turned on, the operation is the same as that of a welding apparatus for normal consumable electrode arc welding.
時刻t2において、同図(B)に示すように、短絡期間Ts中に溶接電圧Vwが上昇して電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値Vtn以上になったことを検出して溶滴にくびれが発生したと判別すると、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdがHighレベルになる。これに応動して、同図(D)に示すように、駆動信号DrはLowレベルになるので、トランジスタTRはオフ状態になる。この結果、抵抗器Rが溶接電流Iwの通電路に挿入される。この抵抗器Rの値は短絡負荷(数十mΩ)の10倍以上大きな値に設定されるために、同図(A)に示すように、溶接電源内の直流リアクトル及びケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電されて溶接電流Iwは急激に減少する。時刻t3において、短絡が開放されてアークが再発生すると、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwが予め定めた短絡/アーク判別基準値Vta以上になる。これを検出して、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdはLowレベルになり、同図(D)に示すように、駆動信号DrはHighレベルになる。この結果、トランジスタTRはオン状態になり、通常の消耗電極アーク溶接の制御となる。この動作によって、アーク再発生時(時刻t3)のアーク再発生時電流値Iaを小さくすることができ、スパッタの発生を抑制することができる。上記の溶接電流の減少速度が、1000〜50000A/ms程度になるように、上記の抵抗器Rの値が設定される。抵抗器Rを挿入しない通常の溶接装置の場合には、この溶接電流の減少速度は100A/ms程度である。くびれを検出したときに溶接電流Iwを急速に減少させる手段として、上記では抵抗器Rを通電路に挿入する方法を説明した。これ以外の手段として、溶接装置の出力端子間にコンデンサをスイッチング素子を解して並列に接続し、くびれを検出するとスイッチング素子をオン状態にしコンデンサから放電電流を通電して溶接電流Iwを急速に減少させる方法もある(例えば、特許文献1参照)。 At time t2, as shown in FIG. 5B, it is detected that the welding voltage Vw has increased during the short-circuit period Ts and the voltage increase value ΔV has become equal to or greater than a predetermined squeezing detection reference value Vtn. If it is determined that constriction has occurred, the constriction detection signal Nd becomes High level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4D, the drive signal Dr goes to a low level, so that the transistor TR is turned off. As a result, the resistor R is inserted into the energization path of the welding current Iw. Since the value of this resistor R is set to a value that is at least 10 times larger than the short-circuit load (several tens of mΩ), it is accumulated in the DC reactor in the welding power source and the cable reactor as shown in FIG. As a result, the welding current Iw decreases rapidly. At time t3, when the short circuit is released and the arc is regenerated, the welding voltage Vw becomes equal to or higher than a predetermined short circuit / arc discrimination reference value Vta as shown in FIG. By detecting this, the squeezing detection signal Nd becomes the Low level as shown in FIG. 5C, and the drive signal Dr becomes the High level as shown in FIG. As a result, the transistor TR is turned on, and normal consumable electrode arc welding is controlled. By this operation, the arc regeneration current value Ia at the time of arc regeneration (time t3) can be reduced, and the occurrence of sputtering can be suppressed. The value of the resistor R is set so that the decrease rate of the welding current is about 1000 to 50000 A / ms. In the case of a normal welding apparatus in which the resistor R is not inserted, the reduction rate of the welding current is about 100 A / ms. As a means for rapidly reducing the welding current Iw when the constriction is detected, the method for inserting the resistor R into the current path has been described above. As another means, a capacitor is connected between the output terminals of the welding apparatus in parallel through the switching element, and when the constriction is detected, the switching element is turned on and a discharge current is supplied from the capacitor to rapidly increase the welding current Iw. There is also a method of decreasing (see, for example, Patent Document 1).
上述したくびれ検出制御方法では、スパッタ発生量の抑制効果を大きくするためには、くびれの発生を正確に検出することが重要となる。くびれの発生及びその進行状態は、シールドガスの種類、溶接ワイヤの種類、母材の形状、溶接ワイヤの送給速度、溶接姿勢等の溶接条件によって変化する。このために、溶接条件に応じてくびれの発生を検出する感度を適正化する必要がある。このくびれ検出の感度は、上記のくびれ検出基準値Vtnを増減させることによって調整することができる。すなわち、くびれ検出基準値Vtnを増加させると感度は低くなり、逆に減少させると感度は高くなる。くびれ検出基準値Vtnが大きすぎると感度が低すぎることになり、上記のくびれ検出時間Tnが短くなりすぎてアーク再発生までに溶接電流を充分に減少させることができないので、スパッタ発生量の抑制効果が小さくなる。逆に、くびれ検出基準値Vtnが小さすぎると感度は高すぎることになり、上記のくびれ検出時間Tnが長くなりすぎてアークがなかなか再発生しないために溶接状態が不安定になる。したがって、上記のくびれ検出時間Tnが、50〜1000μs程度の範囲になるときが、くびれ検出基準値Vtnが適正値に設定されているときであると言える。 In the above-described constriction detection control method, it is important to accurately detect the occurrence of constriction in order to increase the effect of suppressing the amount of spatter generated. The occurrence of the constriction and its progress vary depending on the welding conditions such as the type of shielding gas, the type of welding wire, the shape of the base material, the feeding speed of the welding wire, and the welding posture. For this reason, it is necessary to optimize the sensitivity for detecting the occurrence of constriction according to the welding conditions. The squeezing detection sensitivity can be adjusted by increasing or decreasing the squeezing detection reference value Vtn. That is, when the squeezing detection reference value Vtn is increased, the sensitivity is lowered, and conversely, when it is decreased, the sensitivity is increased. If the squeezing detection reference value Vtn is too large, the sensitivity will be too low, and the squeezing detection time Tn will be too short, and the welding current cannot be reduced sufficiently until the arc is regenerated. The effect is reduced. Conversely, if the squeezing detection reference value Vtn is too small, the sensitivity will be too high, and the above-described squeezing detection time Tn will be too long and the arc will not reoccur, making the welding state unstable. Therefore, it can be said that the squeezing detection time Tn is in the range of about 50 to 1000 μs when the squeezing detection reference value Vtn is set to an appropriate value.
上述したようなくびれ検出制御方法を付加した溶接電源においては、シールドガスの選択信号、溶接ワイヤの選択信号及び送給速度の設定信号に応じて、くびれ検出基準値Vtnを切り換えて適正値になるようにしている。しかし、実際の溶接工程においては、上述した複数の溶接条件が複合化されてくびれ検出基準値Vtnの適正値が決まる。したがって、くびれ検出基準値Vtnを初期値から溶接工程に応じた適正値へと自動的に調整する機能が必要となる。以下、この自動調整機能に関する従来技術(例えば、特許文献2及び3参照)について説明する。
In the welding power source to which the necking detection control method is added as described above, the necking detection reference value Vtn is switched to an appropriate value in accordance with the shield gas selection signal, the welding wire selection signal, and the feed speed setting signal. I am doing so. However, in the actual welding process, the plurality of welding conditions described above are combined to determine an appropriate value for the squeezing detection reference value Vtn. Therefore, a function for automatically adjusting the squeezing detection reference value Vtn from the initial value to an appropriate value according to the welding process is required. Hereinafter, conventional techniques related to the automatic adjustment function (see, for example,
特許文献2の発明では、短絡ごとにくびれ検出時間Tnを検出し、現時点から過去所定個数分のくびれ検出時間Tnを記憶し、記憶された各くびれ検出時間Tnが予め定めた下限時間以下である個数が予め定めた下限個数以上であるときはくびれ検出基準値Vtnを予め定めた減少値だけ減少させ、記憶された各くびれ検出時間Tnが予め定めた上限時間以上である個数が予め定めた上限個数以上であるときはくびれ検出基準値Vtnを予め定めた増加値だけ増加させることによってくびれ検出基準値Vtnを適正化している。これによって、各くびれ検出時間Tnが下限時間と上限時間との間の適正範囲に入ることになり、くびれ検出基準値Vtnを溶接条件に応じて適正化することができる。
In the invention of
特許文献3の発明では、短絡ごとにくびれ検出時間Tnを検出し、このくびれ検出時間Tnが予め定めた上限時間以上であるときはくびれを誤検出したと判別し、この場合にはくびれ検出基準値Vtnを増加させることによって適正化している。特許文献3の発明では、くびれ検出時間Tnが上限時間以上であるとき(感度が高すぎるとき)は、くびれ検出基準値Vtnを増加させることによって感度を低くして適正化を図っている。但し、特許文献3の発明では、くびれ検出時間Tnが短いとき(感度が低すぎるとき)には、くびれ検出基準値Vtnを適正化することができない。
In the invention of
上述した特許文献2及び3の発明を適用することによって溶接条件に応じてくびれ検出基準値を自動的に適正化することができる。ところで、送給速度が比較的低速であるとき(溶接電流平均値が約200A未満であるとき)には、溶滴移行形態は短絡移行形態になり、短絡期間とアーク期間とが規則正しく繰り返されるので、くびれの発生状態も安定している。このような状況下においては、特許文献2及び3の発明によってくびれ検出基準値を速やかに適正値に収束させることができる。
By applying the inventions of
しかし、送給速度が比較的高速(溶接電流平均値が約200A以上)になると、溶滴移行形態はグロビュール移行形態になり、短絡が不規則に発生するようになるので、くびれの発生状態も変動が大きくなる。このために、くびれ検出時間が下限時間以下である短絡が発生した次の短絡ではくびれ検出時間が上限時間以上となるような状態も生じる。このようにくびれ発生状態の変動が大きいときに、特許文献2及び3の発明を適用すると、くびれ検出基準値が大きく変動して適正値に収束しない状態になる場合が生じる。この結果、スパッタ発生量の抑制効果は小さくなり、くびれ検出制御によって溶接状態が不安定になる場合も生じる。くびれ発生状態の変動が大きい溶接条件としては、上記の場合以外にも、溶接速度が速いとき、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼であるとき、ワイヤ突出し長さが比較的長いとき等の場合がある。
However, when the feeding speed is relatively high (average welding current is about 200 A or more), the droplet transfer form becomes a globule transfer form, and short-circuiting occurs irregularly. Fluctuation increases. For this reason, a state occurs in which the squeezing detection time becomes equal to or longer than the upper limit time in the next short circuit in which the squeezing detection time is equal to or shorter than the lower limit time. When the inventions of
そこで、本発明では、くびれ発生状態の変動が大きい溶接条件においても、くびれ検出基準値を適正値に迅速に収束させることができる消耗電極アーク溶接のくびれ検出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 constriction detection control method for consumable electrode arc welding that can quickly converge the constriction detection reference value to an appropriate value even under welding conditions in which the variation of the constriction occurrence state is large. .
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
消耗電極と母材との間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接にあって、短絡状態からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれ現象を消耗電極と母材との間の電圧値又は抵抗値の変化がくびれ検出基準値に達したことによって検出し、このくびれ現象を検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させて低電流値の状態でアークが再発生するように出力制御する消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法において、
短絡ごとに前記くびれ現象検出時点からアーク再発生時点までのくびれ検出時間を検出し、このくびれ検出時間が予め定めた下限時間以下であるときはカウンタ値から1を減算し、前記くびれ検出時間が前記下限時間よりも長い時間である予め定めた上限時間以上であるときは前記カウンタ値に1を加算し、
前記カウンタ値が予め定めた負の値であるマイナス基準値に達したときは前記くびれ検出基準値を予め定めた減少値だけ減少させると共に前記カウンタ値を0にリセットし、前記カウンタ値が予め定めた正の値であるプラス基準値に達したときは前記くびれ検出基準値を予め定めた増加値だけ増加させると共に前記カウンタ値を0にリセットし、溶接中は前記くびれ検出基準値の修正を継続し、
前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間内に短絡が発生したときは、この短絡の前記くびれ検出時間に基づいて前記カウンタ値の増減を行わない、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of
In consumable electrode arc welding that repeats the arc generation state and the short circuit state between the consumable electrode and the base material, the constriction phenomenon of the droplets, which is a precursor of the arc re-occurring from the short circuit state, is detected between the consumable electrode and the base material. The change in the voltage value or resistance value during the period is detected by reaching the squeezing detection reference value, and when this squeezing phenomenon is detected, the welding current flowing to the short-circuit load is reduced and the arc is regenerated at a low current value. In the constriction detection control method of consumable electrode arc welding that controls the output to
A squeezing detection time from the time of detection of the squeezing phenomenon to the time of reoccurrence of the arc is detected for each short circuit. When this squeezing detection time is less than a predetermined lower limit time, 1 is subtracted from the counter value, and the squeezing detection time is When it is equal to or longer than a predetermined upper limit time that is longer than the lower limit time, 1 is added to the counter value,
When the counter value reaches a negative reference value that is a predetermined negative value, the squeezing detection reference value is decreased by a predetermined decrease value, and the counter value is reset to 0, so that the counter value is determined in advance. When the positive reference value, which is a positive value, is reached, the squeezing detection reference value is increased by a predetermined increase value and the counter value is reset to 0, and the squeezing detection reference value is continuously corrected during welding. And
When a short circuit occurs within a predetermined period from when the arc is regenerated after the previous short circuit is opened, the counter value is not increased or decreased based on the constriction detection time of the short circuit,
This is a constriction detection control method for consumable electrode arc welding.
請求項2の発明は、前記減少値を前記カウンタ値が0にリセットされた時点から前記マイナス基準値に達するまでの時間に応じて変化させ、前記増加値を前記カウンタ値が0にリセットされた時点から前記プラス基準値に達するまでの時間に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項1記載の消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。
According to a second aspect of the present invention, the decrease value is changed according to a time from when the counter value is reset to 0 until the minus reference value is reached, and the increase value is reset to 0. Change according to the time from the point in time until the positive reference value is reached,
The constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to
請求項3の発明は、前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間内に短絡が発生したときは、この短絡の前記くびれ検出時間に基づいて前記カウンタ値の増減を行わない、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。
The invention of
The constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to
本発明によれば、くびれ検出時間の傾向をカウンタ値によって判別し、その傾向が所定状態以上になったときにくびれ検出基準値を修正するようにしている。すなわち、カウンタ値がマイナス基準値以下になったときはくびれ検出時間が傾向として適正範囲よりも短い状態にあると判別して、くびれ検出基準値を減少させて感度を高めるようにしている。カウンタ値がプラス基準値以上になったときはくびれ検出時間が傾向として適正範囲よりも長い状態にあると判別して、くびれ検出基準値を増加させて感度を低くするようにしている。このようにすることによって、くびれ発生状態の変動が大きい溶接条件においても、迅速かつ安定にくびれ検出基準値を適正化することができる。このために、スパッタ発生量の抑制効果を大きくすることができ、溶接状態も安定にすることができる。 According to the present invention, the tendency of the squeezing detection time is discriminated by the counter value, and the squeezing detection reference value is corrected when the tendency becomes a predetermined state or more. That is, when the counter value is equal to or less than the negative reference value, it is determined that the squeezing detection time is in a state shorter than the appropriate range as a tendency, and the squeezing detection reference value is decreased to increase the sensitivity. When the counter value is equal to or greater than the plus reference value, it is determined that the squeezing detection time tends to be longer than the appropriate range, and the squeezing detection reference value is increased to lower the sensitivity. By doing so, it is possible to optimize the squeezing detection reference value quickly and stably even under welding conditions in which the variation of the squeezing occurrence state is large. For this reason, the effect of suppressing the amount of spatter generated can be increased, and the welding state can also be stabilized.
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]
本発明の実施の形態1に係るくびれ検出制御方法では、短絡ごとにくびれ検出時間Tnを検出し、このくびれ検出時間Tnが下限時間Lt以下であるときはカウンタ値Cnから1を減算し、上限時間Ht以上であるときはカウンタ値Cnに1を加算し、カウンタ値がマイナス基準値Lcに達したときはくびれ検出基準値Vtnを減少値Δdだけ減少させると共にカウンタ値Cnを0にリセットし、カウンタ値Cnがプラス基準値Hcに達したときはくびれ検出基準値Vtnを増加値Δuだけ増加させると共にカウンタ値Cnを0にリセットし、溶接中は上述したくびれ検出基準値Vtnの修正を継続して行う。以下、この実施の形態1について説明する。
[Embodiment 1]
In the squeezing detection control method according to
図1は、本発明の実施の形態1に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は図6と対応しており、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6に破線で示すカウンタ回路CN、カウンタ値判別回路CD、減少値設定回路DD及び増加値設定回路DUを追加し、図6のくびれ検出基準値設定回路VTNを破線で示すくびれ検出基準値設定修正回路VTNSに置換したものである。以下、これらのブロックについて同図を参照して説明する。
1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out a constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to
カウンタ回路CNは、くびれ検出信号Nd及びリセット信号Rsを入力として、このくびれ検出信号NdがHighレベルになっている時間(くびれ検出時間Tn)を計測し、このくびれ検出時間Tnが予め定めた下限時間Lt以下であるときはカウンタ値から1を減算し、くびれ検出時間Tnが予め定めた上限時間Ht以上であるときはカウンタ値に1を加算して、カウンタ値信号Cnを出力する。また、このカウンタ回路CNは、リセット信号Rsが入力されるとカウンタ値を0にリセットする。カウンタ値信号Cnの値がカウンタ値となる。カウンタ値は、溶接開始時に初期値0になっている。当然ながら、上限時間Htは下限時間よりも長い時間に設定される。上記の下限時間Ltは、0〜200μs程度の範囲で設定される。また、上限時間Htは、500〜800μs程度の範囲に設定される。これらの設定値は、溶接条件に応じて適正値になるように実験によって決定する。 The counter circuit CN receives the squeezing detection signal Nd and the reset signal Rs, measures the time during which the squeezing detection signal Nd is at a high level (squeezing detection time Tn), and the squeezing detection time Tn is a predetermined lower limit. When the time is less than the time Lt, 1 is subtracted from the counter value. When the squeezing detection time Tn is greater than or equal to a predetermined upper limit time Ht, 1 is added to the counter value, and the counter value signal Cn is output. The counter circuit CN resets the counter value to 0 when the reset signal Rs is input. The value of the counter value signal Cn becomes the counter value. The counter value has an initial value of 0 at the start of welding. Naturally, the upper limit time Ht is set to be longer than the lower limit time. The lower limit time Lt is set in a range of about 0 to 200 μs. Further, the upper limit time Ht is set in a range of about 500 to 800 μs. These set values are determined by experiments so as to be appropriate values according to the welding conditions.
減少値設定回路DDは、予め定めた減少値信号Δdを出力する。増加値設定回路DUは、予め定めた増加値信号Δuを出力する。カウンタ値判別回路CDは、この減少値信号Δd、増加値信号Δu及び上記のカウンタ値信号Cnを入力として、カウンタ値信号Cnの値が予め定めたマイナス基準値Lc以下になった時点で減少値信号Δdを修正信号Δudとして出力すると共にリセット信号Rsを出力し、カウンタ値信号Cnの値が予め定めたプラス基準値以上になった時点で増加値信号Δuを修正信号Δudとして出力すると共にリセット信号Rsを出力する。上記のマイナス基準値Lcは負の値に設定され、例えば−5〜−20程度の範囲で設定される。また、上記のプラス基準値Hcは正の値に設定され、例えば+5〜+20程度の範囲に設定される。これらの設定値は、くびれ発生状態の変動の大きさに応じて、実験によって適正値に決定される。マイナス基準値Lcとプラス基準値Hcの絶対値は必ずしも同一値である必要はない。上記の減少値信号Δdの値は負の値に設定され、その絶対値は例えばくびれ検出基準値の初期値Vtn0の10〜30%程度の範囲に設定される。上記の増加値信号Δuの値は正の値に設定され、例えばくびれ検出基準値の初期値Vtn0の10〜30%程度の範囲に設定される。これらの設定値はフィードバック系のゲインに相当するので、くびれ検出基準値Vtnの修正状態の過渡応答性及び定常安定性を考慮して、実験によって設定される。 The decrease value setting circuit DD outputs a predetermined decrease value signal Δd. The increase value setting circuit DU outputs a predetermined increase value signal Δu. The counter value discriminating circuit CD receives the decrease value signal Δd, the increase value signal Δu, and the counter value signal Cn, and when the value of the counter value signal Cn becomes equal to or less than a predetermined negative reference value Lc, The signal Δd is output as the correction signal Δud and the reset signal Rs is output. When the value of the counter value signal Cn becomes equal to or greater than a predetermined plus reference value, the increase value signal Δu is output as the correction signal Δud and the reset signal. Rs is output. The minus reference value Lc is set to a negative value, for example, in a range of about −5 to −20. The positive reference value Hc is set to a positive value, for example, in the range of about +5 to +20. These set values are determined to be appropriate values by experiments in accordance with the magnitude of variation in the constriction occurrence state. The absolute values of the minus reference value Lc and the plus reference value Hc are not necessarily the same value. The value of the decrease value signal Δd is set to a negative value, and the absolute value thereof is set to a range of about 10 to 30% of the initial value Vtn0 of the squeezing detection reference value, for example. The value of the increase value signal Δu is set to a positive value, for example, in a range of about 10 to 30% of the initial value Vtn0 of the squeezing detection reference value. Since these set values correspond to the gains of the feedback system, they are set by experiments in consideration of the transient response and steady stability in the corrected state of the squeezing detection reference value Vtn.
くびれ検出基準値設定修正回路VTNSは、上記の修正信号Δudを入力として、修正信号Δudの値に基づいて修正を行いくびれ検出基準値信号Vtnを出力する。Vtn=Vtn0+ΣΔudである。ここで、Vtn0は初期値である。また、Δudの加算は修正信号Δudが入力されるごとに行う。 The necking detection reference value setting correction circuit VTNS receives the correction signal Δud as described above, performs correction based on the value of the correction signal Δud, and outputs a necking detection reference value signal Vtn. Vtn = Vtn0 + ΣΔud. Here, Vtn0 is an initial value. Further, Δud is added every time the correction signal Δud is input.
上記のブロックの動作を整理すると、くびれ検出基準値Vtnの修正方法は以下のようになる。
(1)短絡ごとにくびれ検出時間Tnを検出する。
(2)Tn≦LtのときはCn−1を行い、Lt<Tn<HtのときはCn+0を行い、Tn≧HtのときはCn+1を行う。ここで、Ltは下限時間であり、Htは上限時間であり、Cnはカウンタ値である。カウンタ値Cnは溶接開始時に0にリセットされる。
(3)Cn≦Lcになった時点で修正信号Δud=Δdを出力すると共にCnを0にリセットする。Cn≧Hcになった時点で修正信号Δud=Δuを出力すると共にCnを0にリセットする。ここで、Lcはマイナス基準値であり、Hcはプラス基準値であり、Δdは減少値であり、Δuは増加値である。
(4)くびれ検出基準値Vtn=Vtn0+ΣΔudを行い、くびれ検出基準値Vtnを修正する。ここで、Vtn0は初期値である。
(5)上記(1)〜(4)の修正動作を溶接中継続する。
To summarize the operation of the above block, the method for correcting the squeezing detection reference value Vtn is as follows.
(1) Constriction detection time Tn is detected for each short circuit.
(2) Cn-1 is performed when Tn ≦ Lt, Cn + 0 is performed when Lt <Tn <Ht, and Cn + 1 is performed when Tn ≧ Ht. Here, Lt is a lower limit time, Ht is an upper limit time, and Cn is a counter value. The counter value Cn is reset to 0 at the start of welding.
(3) When Cn ≦ Lc, the correction signal Δud = Δd is output and Cn is reset to 0. When Cn ≧ Hc, the correction signal Δud = Δu is output and Cn is reset to zero. Here, Lc is a negative reference value, Hc is a positive reference value, Δd is a decrease value, and Δu is an increase value.
(4) Necking detection reference value Vtn = Vtn0 + ΣΔud is performed to correct the squeezing detection reference value Vtn. Here, Vtn0 is an initial value.
(5) The correction operations (1) to (4) are continued during welding.
上述したようにくびれ発生状態の変動が大きい溶接条件においては、短絡ごとのくびれ検出時間Tnは大きく変動する。第n回目の短絡におけるくびれ検出時間Tnが下限時間Lt以下であり、第n+1回目の短絡におけるくびれ検出時間Tnが上限時間Ht以上になり、第n+2回目の短絡におけるくびれ検出時間Tnが下限時間Ltと上限時間Htとの間の適正範囲になるような場合が生じる。このようにくびれ検出時間Tnの変動が大きい場合に、上述した従来技術を適用すると、くびれ検出時間Tnの変動に対して過剰に反応してくびれ検出基準値Vtnが大きく変動することになる。このような状態になると溶接状態は不安定になっていた。 As described above, the necking detection time Tn for each short circuit varies greatly under welding conditions in which the variation of the necking occurrence state is large. The squeezing detection time Tn in the n-th short circuit is less than or equal to the lower limit time Lt, the squeezing detection time Tn in the (n + 1) th short circuit is greater than or equal to the upper limit time Ht, and the squeezing detection time Tn in the (n + 2) th short circuit is the lower limit time Lt. And an upper limit time Ht. When the above-described prior art is applied when the variation in the squeezing detection time Tn is large as described above, the squeezing detection reference value Vtn largely fluctuates due to excessive reaction to the variation in the squeezing detection time Tn. In such a state, the welding state was unstable.
これに対して、上述した実施の形態1によれば、短絡ごとのくびれ検出時間Tnに対して直接にくびれ検出基準値Vtnを修正することはない。くびれ検出時間Tnの傾向をカウンタ値Cnによって判別し、その傾向が所定状態以上になったときにくびれ検出基準値Vtnを修正するようにしている。すなわち、カウンタ値Cnがマイナス基準値Lc以下になったときはくびれ検出時間Tnが傾向として適正範囲よりも短い状態にあると判別して、くびれ検出基準値Vtnを減少させて感度を高めるようにしている。カウンタ値Cnがプラス基準値Hc以上になったときはくびれ検出時間Tnが傾向として適正範囲よりも長い状態にあると判別して、くびれ検出基準値Vtnを増加させて感度を低くするようにしている。このようにすることによって、くびれ発生状態の変動が大きい溶接条件においても、迅速かつ安定にくびれ検出基準値Vtnを適正化することができる。このために、スパッタ発生量の抑制効果を大きくすることができ、溶接状態も安定にすることができる。 In contrast, according to the first embodiment described above, the squeezing detection reference value Vtn is not directly corrected for the squeezing detection time Tn for each short circuit. The tendency of the squeezing detection time Tn is discriminated by the counter value Cn, and the squeezing detection reference value Vtn is corrected when the tendency becomes a predetermined state or more. That is, when the counter value Cn becomes equal to or less than the negative reference value Lc, it is determined that the squeezing detection time Tn tends to be shorter than the appropriate range, and the squeezing detection reference value Vtn is decreased to increase the sensitivity. ing. When the counter value Cn exceeds the plus reference value Hc, it is determined that the squeezing detection time Tn tends to be longer than the appropriate range, and the squeezing detection reference value Vtn is increased to lower the sensitivity. Yes. By doing so, it is possible to optimize the squeezing detection reference value Vtn quickly and stably even under welding conditions in which the variation of the squeezing occurrence state is large. For this reason, the effect of suppressing the amount of spatter generated can be increased, and the welding state can also be stabilized.
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係るくびれ検出制御方法では、上記の減少値Δdを上記のカウンタ値Cnが0にリセットされた時点から上記のマイナス基準値Lcに達するまでのマイナス基準値到達時間Tdに応じて変化させ、上記の増加値Δuを上記のカウンタ値Cnが0にリセットされた時点から上記のプラス基準値Hcに達するまでのプラス基準値到達時間Tuに応じて変化させる。以下、この実施の形態2について説明する。
[Embodiment 2]
In the squeezing detection control method according to the second embodiment of the present invention, the decrease value Δd is set to the negative reference value arrival time Td from when the counter value Cn is reset to 0 until the negative reference value Lc is reached. The increase value Δu is changed according to the plus reference value arrival time Tu from when the counter value Cn is reset to 0 until the plus reference value Hc is reached. Hereinafter, the second embodiment will be described.
図2は、実施の形態2に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は、上述した図6及び図1と対応しており、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1に破線で示す基準値到達時間計測回路TUDを追加し、図1の減少値設定回路DDを破線で示す減少値設定修正回路DDSに置換し、増加値設定回路DUを破線で示す増加値設定修正回路DUSに置換したものである。以下、これらのブロックについて同図を参照して説明する。 FIG. 2 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to the second embodiment. FIG. 6 corresponds to FIG. 6 and FIG. 1 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and descriptions thereof are omitted. In FIG. 1, a reference value arrival time measurement circuit TUD indicated by a broken line in FIG. 1 is added, the decrease value setting circuit DD in FIG. 1 is replaced with a decrease value setting correction circuit DDS indicated by a broken line, and the increase value setting circuit DU is indicated by a broken line. Is replaced with an increase value setting correction circuit DUS. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
基準値到達時間計測回路TUDは、カウンタ値信号Cnを入力として、カウンタ値信号Cnの値が0にリセットされた時点からマイナス基準値Lcに達するまでの時間を計測してマイナス基準値到達時間信号Tdとして出力し、カウンタ値信号Cnの値が0にリセットされた時点からプラス基準値Hcに達するまでの時間を計測してプラス基準値到達時間信号Tuとして出力する。 The reference value arrival time measurement circuit TUD receives the counter value signal Cn, measures the time from when the value of the counter value signal Cn is reset to 0 to reach the negative reference value Lc, and measures the negative reference value arrival time signal. It outputs as Td, measures the time from when the value of the counter value signal Cn is reset to 0 until it reaches the positive reference value Hc, and outputs it as a positive reference value arrival time signal Tu.
減少値設定修正回路DDSは、上記のマイナス基準値到達時間信号Tdを入力として、予め定めた減少値修正関数に従って算出した減少値信号Δdを出力する。増加値設定修正回路DUSは、上記のプラス基準値到達時間信号Tuを入力として、予め定めた増加値修正関数に従って算出した増加値信号Δuを出力する。上記の減少値修正関数の一例を図3に示す。 The decrease value setting correction circuit DDS receives the minus reference value arrival time signal Td as an input, and outputs a decrease value signal Δd calculated according to a predetermined decrease value correction function. The increase value setting correction circuit DUS receives the plus reference value arrival time signal Tu as an input and outputs an increase value signal Δu calculated according to a predetermined increase value correction function. An example of the decrease value correction function is shown in FIG.
図3は、マイナス基準値到達時間Tdを入力として減少値Δdを算出する減少値修正関数の一例を示す図である。同図の横軸はマイナス基準値到達時間Td(ms)を示し、縦軸は減少値Δd(V)を示す。同図に示すように、減少値Δdは、0ms≦Td<10msの範囲は一定値の−0.1Vであり、10ms≦Td<50msの範囲は右肩上がりの直線状に変化し、50ms≦Tdの範囲は一定値の−0.01Vとなる。すなわち、マイナス基準値到達時間Tdが長くなると減少値Δdの絶対値は概ね小さくなるように変化する。このようにする理由は、以下のとおりである。マイナス基準値到達時間Tdが短い場合には、くびれ検出時間Tnが下限時間Lt以下である短絡が頻発して発生している状態である。このような状態は、くびれ検出基準値Vtnが適正値よりも相当に大きいときであるので、減少値Δdの絶対値を大きくしてくびれ検出基準値Vtnを大幅に小さくするようにしている。くびれ検出基準値Vtnの修正制御系において、ゲインを大きくしていることになる。これにより、過渡応答性を高速化している。逆に、マイナス基準値到達時間Tdが長い場合には、くびれ検出時間Tnが下限時間Lt以下である短絡がときたま発生している状態である。このような状態は、くびれ検出基準値Vtnが適正値よりも少し大きいときであるので、減少値Δdの絶対値を小さくしてくびれ検出基準値Vtnを小幅に小さくするようにしている。くびれ検出基準値Vtnの修正制御系において、ゲインを小さくしていることになる。これにより、定常安定性を良好にしている。同図の変化カーブは一例であり、曲線状、直線状、階段状に変化するようにしても良い。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a decrease value correction function that calculates the decrease value Δd with the minus reference value arrival time Td as an input. In the figure, the horizontal axis represents the negative reference value arrival time Td (ms), and the vertical axis represents the decrease value Δd (V). As shown in the figure, the decrease value Δd is a constant value of −0.1 V in the range of 0 ms ≦ Td <10 ms, and the range of 10 ms ≦ Td <50 ms changes to a straight line that rises to the right. The range of Td is a constant value of -0.01V. That is, as the negative reference value arrival time Td becomes longer, the absolute value of the decrease value Δd changes so as to become substantially smaller. The reason for this is as follows. When the negative reference value arrival time Td is short, the short-circuiting in which the squeezing detection time Tn is less than or equal to the lower limit time Lt frequently occurs. Such a state is when the squeezing detection reference value Vtn is considerably larger than the appropriate value. Therefore, the absolute value of the decrease value Δd is increased so that the squeezing detection reference value Vtn is significantly reduced. In the correction control system for the squeezing detection reference value Vtn, the gain is increased. This speeds up the transient response. On the other hand, when the negative reference value arrival time Td is long, a short circuit in which the squeezing detection time Tn is less than or equal to the lower limit time Lt occurs occasionally. Such a state is when the squeezing detection reference value Vtn is slightly larger than the appropriate value. Therefore, the absolute value of the decrease value Δd is reduced to make the squeezing detection reference value Vtn small. In the correction control system for the squeezing detection reference value Vtn, the gain is reduced. Thereby, steady stability is made favorable. The change curve in the figure is an example, and may be changed to a curved line, a straight line, or a staircase.
増加値修正関数についても、上述した図3と同一である。但し、横軸はプラス基準値到達時間Tu(ms)に置換され、縦軸は増加値Δu(V)に置換される。横軸については同一であるが、縦軸の増加値Δuは正の値となる。したがって、増加値Δuは、減少値Δdとその絶対値は同一であるが、符号が異なることになる。作用効果についても、図3と同様である。もちろん、減少値Δdと増加値Δuとで絶対値の変化カーブを異なるように設定しても良い。減少値修正関数及び増加値修正関数は、くびれ発生状態の変動の大きさに応じて適正な関数に設定される。この設定は、実験によって行なう。 The increase value correction function is also the same as that in FIG. However, the horizontal axis is replaced with the plus reference value arrival time Tu (ms), and the vertical axis is replaced with the increase value Δu (V). Although the horizontal axis is the same, the increase value Δu on the vertical axis is a positive value. Therefore, the increase value Δu has the same absolute value as the decrease value Δd, but has a different sign. The effects are also the same as in FIG. Of course, the absolute value change curve may be set differently between the decrease value Δd and the increase value Δu. The decrease value correction function and the increase value correction function are set to appropriate functions according to the magnitude of the variation in the constriction occurrence state. This setting is performed by experiment.
上述した実施の形態2によれば、減少値をカウンタ値が0にリセットされた時点からマイナス基準値に達するまでの時間に応じて変化させ、増加値をカウンタ値が0にリセットされた時点からプラス基準値に達するまでの時間に応じて変化させる。これにより、実施の形態1の効果に加えて、くびれ検出基準値の修正制御系におけるゲインを可変にすることができるので、過渡応答性及び定常安定性を向上させることができる。 According to the second embodiment described above, the decrease value is changed according to the time from when the counter value is reset to 0 to the time when it reaches the negative reference value, and the increase value is determined from the time when the counter value is reset to 0. Change according to the time to reach the positive reference value. Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, the gain in the correction control system for the squeezing detection reference value can be made variable, so that the transient response and the steady stability can be improved.
[実施の形態3]
本発明の実施の形態3に係るくびれ検出制御方法では、上述した実施の形態1及び2に追加して、前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間Ti内に短絡が発生したときは、この短絡のくびれ検出時間Tnに基づいてカウンタ値Cnの増減を行わないようにしたものである。以下、この実施の形態3について説明する。
[Embodiment 3]
In the constriction detection control method according to the third embodiment of the present invention, in addition to the first and second embodiments described above, a short circuit occurs within a predetermined period Ti from the time when the previous short circuit is opened and the arc is regenerated. In this case, the counter value Cn is not increased or decreased based on the short circuit squeezing detection time Tn. The third embodiment will be described below.
図4は、本発明の実施の形態3に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は図6及び図1と対応しており、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1に破線で示す短絡/アーク判別回路SA及びダブル短絡判別回路SSを追加し、図1のカウンタ回路CNを破線で示す第2カウンタ回路CN2に置換したものである。以下、これらの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 apparatus for carrying out a constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to
短絡/アーク判別回路SAは、溶接電圧Vwを入力として、この値が予め定めた短絡/アーク判別基準値Vta未満のときは短絡期間であると判別してHighレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してLowレベルになる短絡/アーク判別信号Saを出力する。この短絡/アーク判別基準値Vtaは10V程度に設定される。ダブル短絡判別回路SSは、この短絡/アーク判別信号Saを入力として、この信号がHighレベル(短絡)に変化した時点において、この信号が前回Lowレベル(アーク)に変化した時点から今回Highレベル(短絡)に変化した時点までの時間(アーク期間の長さ)を計測し、この計測した時間が所定期間Ti未満であるときはHighレベルに変化し、以上であるときはLowレベルに変化するダブル短絡判別信号Ssを出力する。すなわち、前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間Ti内に今回の短絡が発生したときは、短いアーク期間を挟んで2回の短絡(ダブル短絡)が発生したと判別して、ダブル短絡判別信号SsをHighレベルにセットする。所定期間Tiは、例えば100〜500μs程度に設定される。この値は、溶接法、溶接ワイヤの種類、送給速度等に応じて適正値になるように、実験によって設定される。 The short-circuit / arc discrimination circuit SA receives the welding voltage Vw, and when this value is less than a predetermined short-circuit / arc discrimination reference value Vta, the short-circuit / arc discrimination circuit SA determines that it is a short-circuit period and becomes a high level. The short circuit / arc determination signal Sa which becomes low level is determined and is output. This short circuit / arc discrimination reference value Vta is set to about 10V. The double short-circuit determination circuit SS receives this short-circuit / arc determination signal Sa, and when this signal changes to a high level (short-circuit), this signal changes from the previous change to a low level (arc) to the current high level ( The time (the length of the arc period) until the point of change to (short circuit) is measured, and when this measured time is less than the predetermined period Ti, it changes to the High level, and when it is more than that, it changes to the Low level. A short circuit determination signal Ss is output. That is, when the current short circuit occurs within the predetermined period Ti from the time when the previous short circuit was opened and the arc re-generated, it is determined that two short circuits (double short circuit) have occurred over a short arc period. Then, the double short-circuit determination signal Ss is set to the high level. The predetermined period Ti is set to about 100 to 500 μs, for example. This value is set by experiment so as to be an appropriate value according to the welding method, the type of welding wire, the feeding speed, and the like.
第2カウンタ回路CN2は、くびれ検出信号Nd、リセット信号Rs及び上記のダブル短絡判別信号Ssを入力として、くびれ検出信号NdがHighレベルになっている時間(くびれ検出時間Tn)を計測し、ダブル短絡判別信号SsがLowレベルであり、くびれ検出時間Tnが予め定めた下限時間Lt以下であるときはカウンタ値から1を減算し、くびれ検出時間Tnが予め定めた上限時間Ht以上であるときはカウンタ値に1を加算して、カウンタ値信号Cnを出力する。この第2カウンタ回路CN2は、リセット信号Rsが入力されるとカウンタ値を0にリセットする。カウンタ値信号Cnの値は、以下のように変化することになる。
1) Ss=LowレベルかつTn≦LtのときはCnは1だけ減算される。
2) Ss=LowレベルかつTn≧HtのときはCnは1だけ加算される。
3) Ss=LowレベルかつLt<Tn<HtのときはCnは増減されない。
4) Ss=HighレベルのときはTnの値によらずCnは増減されない。
The second counter circuit CN2 receives the squeezing detection signal Nd, the reset signal Rs, and the double short-circuit determination signal Ss as input, and measures the time (the squeezing detection time Tn) when the squeezing detection signal Nd is at the high level. When the short circuit determination signal Ss is at the Low level and the squeezing detection time Tn is equal to or less than the predetermined lower limit time Lt, 1 is subtracted from the counter value, and when the squeezing detection time Tn is equal to or greater than the predetermined upper limit time Ht. 1 is added to the counter value, and the counter value signal Cn is output. The second counter circuit CN2 resets the counter value to 0 when the reset signal Rs is input. The value of the counter value signal Cn changes as follows.
1) When Ss = Low level and Tn ≦ Lt, Cn is decremented by 1.
2) When Ss = Low level and Tn ≧ Ht, Cn is incremented by 1.
3) When Ss = Low level and Lt <Tn <Ht, Cn is not increased or decreased.
4) When Ss = High level, Cn is not increased or decreased regardless of the value of Tn.
同図は、実施の形態1の図1を基礎として実施の形態3の発明を追加したものであるが、実施の形態2の図2を基礎として実施の形態3の発明を追加する場合も同様である。上述したように、実施の形態3では、実施の形態1及び2とは異なり、ダブル短絡が発生したときは、くびれ検出時間によらずカウンタ値を増減させないようにしている。ダブル短絡とは、上述したように、前回の短絡が開放されてアークが再発生してから短い所定期間Ti内に次の短絡が発生する状態である。すなわち、短い時間の瞬時アークが発生して直ぐに再び短絡が発生する状態である。このようなダブル短絡は、溶融池の不規則な運動、溶接ワイヤの送給速度の変動、アークが再発生したときのアークの状態等の種々な要因に起因して時々発生することになる。ダブル短絡は、短い瞬時アークの後に発生するので、通常の短絡発生時とは異なり、溶接ワイヤの先端が溶融して溶滴を形成する時間がない。このために、ダブル短絡が発生したときには、溶接ワイヤの先端がほとんど溶融していない状態で溶融池と短絡することになる。このような短絡では、溶滴にくびれが形成されて溶滴が移行する通常の状態ではなく、溶接ワイヤの突出し部に溶接電流が通電してジュール熱によって発熱して溶断し、アークが再発生する状態となる。したがって、このようなダブル短絡時のくびれ検出時間Tnに基づいてカウンタ値を増減させると、くびれ検出基準値の修正制御系を不安定化することになる。これを防止するために、ダブル短絡時は、くびれ検出時間にかかわらずカウンタ値を増減させないようにしている。 This figure is the addition of the invention of the third embodiment on the basis of FIG. 1 of the first embodiment, but the same applies when the invention of the third embodiment is added on the basis of FIG. 2 of the second embodiment. It is. As described above, in the third embodiment, unlike the first and second embodiments, when a double short circuit occurs, the counter value is not increased or decreased regardless of the squeezing detection time. As described above, the double short circuit is a state in which the next short circuit occurs within a short predetermined period Ti after the previous short circuit is opened and the arc is regenerated. That is, a short circuit occurs again immediately after an instantaneous arc for a short period of time. Such double shorts sometimes occur due to various factors such as irregular movement of the weld pool, fluctuations in the feed rate of the welding wire, and the state of the arc when the arc is regenerated. Since the double short-circuit occurs after a short instantaneous arc, unlike the normal short-circuit occurrence, there is no time for the tip of the welding wire to melt and form droplets. For this reason, when a double short circuit occurs, it short-circuits with a molten pool in the state where the tip of a welding wire has hardly melted. In such a short circuit, the constriction is formed in the droplet, and the droplet does not move in the normal state. Instead, the welding current is applied to the protruding part of the welding wire and heat is generated by Joule heat, so that the arc is regenerated. It becomes a state to do. Therefore, if the counter value is increased or decreased based on the squeezing detection time Tn at the time of such a double short-circuit, the squeezing detection reference value correction control system is destabilized. In order to prevent this, the counter value is not increased or decreased during the double short circuit regardless of the squeezing detection time.
上述した実施の形態3によれば、前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間内に短絡(ダブル短絡)が発生したときは、この短絡のくびれ検出時間に基づいてカウンタ値の増減を行わないようにしている。これにより、ダブル短絡発生に伴ってくびれ検出基準値の修正制御系が不安定になることを抑制することができる。したがって、くびれ検出基準値を迅速かつ安定して適正値に収束させることができる。 According to the above-described third embodiment, when a short circuit (double short circuit) occurs within a predetermined period from the time when the previous short circuit is opened and the arc is regenerated, the counter value is determined based on the constriction detection time of the short circuit. Do not increase or decrease. Thereby, it is possible to prevent the squeezing detection reference value correction control system from becoming unstable due to the occurrence of a double short circuit. Therefore, the squeezing detection reference value can be quickly and stably converged to an appropriate value.
1 溶接ワイヤ
1a 溶滴
1b くびれ
2 母材
2a 溶融池
3 アーク
CD カウンタ値判別回路
CN カウンタ回路
Cn カウンタ値(信号)
CN2 第2カウンタ回路
DD 減少値設定回路
DDS 減少値設定修正回路
DR 駆動回路
Dr 駆動信号
DU 増加値設定回路
DUS 増加値設定修正回路
Hc プラス基準値
Ht 上限時間
Ia アーク再発生時電流値
Iw 溶接電流
Lc マイナス基準値
Lt 下限時間
ND くびれ検出回路
Nd くびれ検出信号
PS 溶接電源
R 抵抗器
Rs リセット信号
SA 短絡/アーク判別回路
Sa 短絡/アーク判別信号
SS ダブル短絡判別回路
Ss ダブル短絡判別信号
Ta アーク期間
Td マイナス基準値到達時間(信号)
Ti 所定期間
Tn くびれ検出時間
TR トランジスタ
Ts 短絡期間
Tu プラス基準値到達時間(信号)
TUD 基準値到達時間計測回路
Vs 短絡電圧値
Vta 短絡/アーク判別基準値
VTN 検出基準値設定回路
Vtn くびれ検出基準値(信号)
Vtn0 くびれ検出基準値の初期値
VTNS 検出基準値設定修正回路
Vw 溶接電圧
Δd 減少値(信号)
Δu 増加値(信号)
Δud 修正信号
ΔV 電圧上昇値
DESCRIPTION OF
CN2 Second counter circuit DD Decrease value setting circuit DDS Decrease value setting correction circuit DR Drive circuit Dr Drive signal DU Increase value setting circuit DU Increase value setting correction circuit Hc Plus reference value Ht Upper limit time Ia Arc regeneration current value Iw Welding current Lc Negative reference value Lt Lower limit time ND Constriction detection circuit Nd Constriction detection signal PS Welding power supply R Resistor Rs Reset signal SA Short circuit / arc determination circuit Sa Short circuit / arc determination signal SS Double short circuit determination circuit Ss Double short circuit determination signal Ta Arc period Td Negative reference value arrival time (signal)
Ti Predetermined period Tn Neck detection time TR Transistor Ts Short circuit period Tu Plus reference value arrival time (signal)
TUD Reference value arrival time measurement circuit Vs Short-circuit voltage value Vta Short-circuit / arc discrimination reference value VTN Detection reference value setting circuit Vtn Neck detection reference value (signal)
Vtn0 Neck detection reference value initial value VTNS Detection reference value setting correction circuit Vw Welding voltage Δd Decrease value (signal)
Δu increase value (signal)
Δud Correction signal ΔV Voltage rise value
Claims (2)
短絡ごとに前記くびれ現象検出時点からアーク再発生時点までのくびれ検出時間を検出し、このくびれ検出時間が予め定めた下限時間以下であるときはカウンタ値から1を減算し、前記くびれ検出時間が前記下限時間よりも長い時間である予め定めた上限時間以上であるときは前記カウンタ値に1を加算し、
前記カウンタ値が予め定めた負の値であるマイナス基準値に達したときは前記くびれ検出基準値を予め定めた減少値だけ減少させると共に前記カウンタ値を0にリセットし、前記カウンタ値が予め定めた正の値であるプラス基準値に達したときは前記くびれ検出基準値を予め定めた増加値だけ増加させると共に前記カウンタ値を0にリセットし、溶接中は前記くびれ検出基準値の修正を継続し、
前回の短絡が開放されてアークが再発生した時点から所定期間内に短絡が発生したときは、この短絡の前記くびれ検出時間に基づいて前記カウンタ値の増減を行わない、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法。 In consumable electrode arc welding that repeats the arc generation state and the short circuit state between the consumable electrode and the base material, the constriction phenomenon of the droplets, which is a precursor of the arc re-occurring from the short circuit state, is detected between the consumable electrode and the base material. The change in the voltage value or resistance value during the period is detected by reaching the squeezing detection reference value, and when this squeezing phenomenon is detected, the welding current flowing to the short-circuit load is reduced and the arc is regenerated at a low current value. In the constriction detection control method of consumable electrode arc welding that controls the output to
A squeezing detection time from the time of detection of the squeezing phenomenon to the time of reoccurrence of the arc is detected for each short circuit. When this squeezing detection time is less than a predetermined lower limit time, 1 is subtracted from the counter value, and the squeezing detection time is When it is equal to or longer than a predetermined upper limit time that is longer than the lower limit time, 1 is added to the counter value,
When the counter value reaches a negative reference value that is a predetermined negative value, the squeezing detection reference value is decreased by a predetermined decrease value, and the counter value is reset to 0, so that the counter value is determined in advance. When the positive reference value, which is a positive value, is reached, the squeezing detection reference value is increased by a predetermined increase value and the counter value is reset to 0, and the squeezing detection reference value is continuously corrected during welding. And
When a short circuit occurs within a predetermined period from when the arc is regenerated after the previous short circuit is opened, the counter value is not increased or decreased based on the constriction detection time of the short circuit,
A constriction detection control method for consumable electrode arc welding.
ことを特徴とする請求項1記載の消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法。 The decrease value is changed according to the time from when the counter value is reset to 0 to the time when the minus reference value is reached, and the increase value is changed from the time when the counter value is reset to 0 to the plus reference value. Change according to the time to reach,
The constriction detection control method of consumable electrode arc welding according to claim 1.
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