JP5822539B2 - Welding equipment - Google Patents

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Description

この発明は、溶接装置に関し、特に炭酸ガスアーク溶接を行なう溶接装置に関する。   The present invention relates to a welding apparatus, and more particularly to a welding apparatus that performs carbon dioxide arc welding.

特公平4−4074号公報(特許文献1)には、消耗電極と母材との間で短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アーク溶接方法が開示されている。この消耗電極式アーク溶接方法は、溶滴の形成過程と溶滴の母材への移行過程とを繰り返す。   Japanese Examined Patent Publication No. 4-4074 (Patent Document 1) discloses a consumable electrode type arc welding method in which a short circuit and arc generation are repeated between a consumable electrode and a base material. This consumable electrode arc welding method repeats the process of forming droplets and the process of transferring the droplets to the base material.

図16は、短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アーク溶接方法を説明するための図である。   FIG. 16 is a diagram for explaining a consumable electrode type arc welding method that repeats short-circuiting and arc generation.

図16を参照して、短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アーク溶接方法では、以下に説明する(a)〜(f)の過程が順に繰り返し実行される。(a)溶滴が溶融池と接触した短絡初期状態、(b)溶滴と溶融池との接触が確実になって溶滴が溶融池に移行している短絡中期状態、(c)溶滴が溶融池側へ移行して溶接ワイヤと溶融池との間の溶滴にくびれが生じた短絡後期状態、(d)短絡が開放されてアークが発生した状態、(e)溶接ワイヤの先端が溶融して溶滴が成長するアーク発生状態、(f)溶滴が成長し溶融池と短絡する直前のアーク発生状態。   Referring to FIG. 16, in the consumable electrode type arc welding method in which short-circuiting and arc generation are repeated, processes (a) to (f) described below are repeatedly executed in order. (A) Short-circuit initial state in which the droplet contacts the molten pool, (b) Short-circuit intermediate state in which the contact between the droplet and the molten pool is ensured and the droplet is transferred to the molten pool, (c) The droplet The short-circuit late state in which the constriction occurs in the droplet between the welding wire and the molten pool due to the transition to the molten pool side, (d) the state in which the short circuit is opened and the arc is generated, and (e) the end of the welding wire is Arc generation state in which molten droplets grow by melting, (f) Arc generation state immediately before droplets grow and short-circuit with the molten pool.

特公平4−4074号公報Japanese Patent Publication No. 4-4074

特公平4−4074号公報で示された従来の短絡移行溶接では、アークと短絡とが規則的に発生する。しかし、大きな電流(>200A)で炭酸ガスアーク溶接法によって溶接を行なう場合には、短絡を伴うグロビュール移行では、アーク反力によって溶滴がワイヤ上部にせり上がり、アーク時間が延びて周期的な短絡の発生が困難になり、アークと短絡とが不規則に発生する。   In the conventional short circuit transfer welding disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 4-4074, arcs and short circuits occur regularly. However, when welding by a carbon dioxide arc welding method with a large current (> 200A), in the globule transition accompanied by a short circuit, the droplet rises to the upper part of the wire due to the arc reaction force, and the arc time is extended to cause a periodic short circuit. Generation becomes difficult, and arcs and short circuits occur irregularly.

このように、短絡とアークとの周期が不規則に変動すると、短絡時の溶滴サイズが不定となり、ビード止端部の揃いが悪くなる。   As described above, when the cycle of the short circuit and the arc fluctuates irregularly, the droplet size at the time of the short circuit becomes indefinite and the alignment of the bead toe ends becomes worse.

また、高い電流は溶融池に対して不規則な位置に過大なアーク力を作用させるので溶融池を大きくかつ不規則に振動させ、特に溶融池を溶接方向と反対側に押し出すことでハンピングビードが発生し易くなる。   In addition, the high current causes an excessive arc force to act at irregular positions with respect to the molten pool, so that the molten pool is vibrated large and irregularly, and in particular, the pumping bead is pushed by pushing the molten pool to the side opposite to the welding direction. Is likely to occur.

特に、生産性を向上させるために溶接スピードを高速にすることが求められており、高速溶接では上記の問題の影響による溶接品質の劣化が顕著に現れてくる。なお、溶接スピードを高速にするためには、単位溶着量を稼ぐためにワイヤ送給速度を速くする必要がある。それに伴い、溶接電流が高くなるという関係がある。   In particular, in order to improve productivity, it is required to increase the welding speed, and in high-speed welding, deterioration of the welding quality due to the influence of the above-mentioned problem appears remarkably. In order to increase the welding speed, it is necessary to increase the wire feeding speed in order to increase the unit welding amount. Accordingly, there is a relationship that the welding current increases.

しかし、溶接スピードやワイヤ送給速度や溶接電流は溶接対象によって種々に選択されるので、溶接装置は上記の短絡を伴うグロビュール移行が発生する溶接スピード領域、ワイヤ送給速度領域または溶接電流領域(以下グロビュール移行領域という)以外の領域(たとえば短絡移行領域)でも使用される。したがって、溶接装置はグロビュール移行領域の内外で安定した溶接を行なうことが求められる。特に、グロビュール移行の領域に比べてワイヤ先端の溶滴サイズが小さく、溶融池も小さい短絡移行領域(軟鋼ソリッド、ワイヤ径1.2mm、概ね溶接電流100A以下)、あるいは,グロビュール移行領域中でも高い電流域では、溶接装置の制御をグロビュール移行領域の低い電流域と同様な制御を行ったのでは、溶融池やワイヤ先端の溶滴が暴れ易く、ビード外観を損ねる。   However, since the welding speed, wire feeding speed, and welding current are variously selected depending on the object to be welded, the welding apparatus can perform the welding speed region, the wire feeding speed region, or the welding current region where the globule transition accompanied by the short circuit occurs ( It is also used in regions other than the globule transition region (for example, short-circuit transition region). Therefore, the welding apparatus is required to perform stable welding inside and outside the globule transition region. In particular, compared to the globule transition region, the droplet size at the tip of the wire is small and the molten pool is also small. The short-circuit transition region (soft steel solid, wire diameter 1.2 mm, generally welding current of 100 A or less), or high electric current even in the globule transition region. In the basin, if the welding device is controlled in the same manner as the low current region in the globule transition region, the molten pool and the droplets at the tip of the wire are likely to be exposed, and the bead appearance is impaired.

この発明の目的は、グロビュール移行領域の内外で安定した溶接を行なうことができる溶接装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a welding apparatus capable of performing stable welding inside and outside the globule transition region.

この発明は、要約すると、炭酸ガスをシールドガスに使用し、短絡状態とアーク状態とを交互に繰り返す炭酸ガスアーク溶接方法によって溶接を行なう溶接装置であって、トーチと母材との間に電圧を与えるための電源回路と、電源回路の電圧を制御する制御部とを含む。制御部は、短絡期間の後に続くアーク期間の初期の第1アーク期間にハイレベル電流が出力され、アーク期間の後期の第2アーク期間に定電圧制御された溶接電圧に対応したアーク電流が出力されるように、電源回路を制御する。さらに制御部は、所定の周期で増減する波形をハイレベルベース電流に重畳してハイレベル電流が発生されるように電源回路を制御する。さらに制御部は、溶接電流の電流設定値またはトーチにワイヤを送給する速度の速度設定値が所定範囲外である場合に比べて、電流設定値または速度設定値が所定範囲内である場合には、波形の振幅を増加させる。   In summary, the present invention is a welding apparatus that uses carbon dioxide gas as a shielding gas and performs welding by a carbon dioxide arc welding method in which a short circuit state and an arc state are alternately repeated, and a voltage is applied between a torch and a base material. A power supply circuit for providing the power supply, and a control unit for controlling a voltage of the power supply circuit. The control unit outputs a high-level current during the first arc period in the initial arc period following the short-circuit period, and outputs an arc current corresponding to the welding voltage subjected to constant voltage control in the second arc period after the arc period. Control the power supply circuit. Further, the control unit controls the power supply circuit so that a high level current is generated by superimposing a waveform that increases or decreases in a predetermined cycle on the high level base current. Furthermore, the control unit determines that the current setting value or the speed setting value is within the predetermined range as compared with the case where the current setting value of the welding current or the speed setting value of the speed at which the wire is fed to the torch is outside the predetermined range. Increases the amplitude of the waveform.

好ましくは、電源回路は、制御部の制御下でトーチに対して電流を供給する供給経路のインダクタンス値が可変に制御可能に構成される。制御部は、電流設定値または速度設定値が所定範囲よりも小さい場合には、電流設定値または速度設定値が所定範囲内である場合よりも、第2アーク期間における電源回路のインダクタンス値を減少させる。   Preferably, the power supply circuit is configured such that an inductance value of a supply path for supplying a current to the torch is variably controlled under the control of the control unit. The control unit reduces the inductance value of the power supply circuit in the second arc period when the current set value or the speed set value is smaller than the predetermined range than when the current set value or the speed set value is within the predetermined range. Let

好ましくは、波形は、三角波または正弦波である。
好ましくは、制御部は、短絡期間中に溶滴のくびれを検出した場合には短絡電流を減少させるくびれ検出制御を行なう。
Preferably, the waveform is a triangular wave or a sine wave.
Preferably, when the constriction of the droplet is detected during the short circuit period, the control unit performs constriction detection control for reducing the short circuit current.

本発明によれば、短絡移行となる電流域ではハイレベルベース電流に重畳する三角波の振幅を小さくまたはゼロとし、グロビュール移行となる電流域で三角波の振幅が最大振幅となるようにする。これにより、短絡移行となる電流域においてもグロビュール移行となる電流域においても溶滴の飛散が低減し、スパッタの少ない溶接が可能となる。   According to the present invention, the amplitude of the triangular wave superimposed on the high-level base current is made small or zero in the current region where the short circuit shifts, and the triangular wave has the maximum amplitude in the current region where the globule transition occurs. Thereby, the scattering of droplets is reduced both in the current region where the short circuit is transferred and in the current region where the globule is transferred, and welding with less spatter is possible.

実施の形態1に係る溶接装置のブロック図である。1 is a block diagram of a welding apparatus according to Embodiment 1. FIG. 図1の振幅設定回路WHおよびインダクタンス設定回路LRに記憶されている関数の一例を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of functions stored in an amplitude setting circuit WH and an inductance setting circuit LR in FIG. 1. 一般的な溶接装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a general welding apparatus. 式(5)に対応する等価回路を示した図である。It is the figure which showed the equivalent circuit corresponding to Formula (5). 実施の形態1に係る溶接装置でグロビュール移行となる電流域のうち低電流域において溶接を行なう際の溶接電圧および溶接電流を示した動作波形図である。It is the operation | movement waveform diagram which showed the welding voltage and welding current at the time of welding in a low electric current area | region among the electric current areas used as a globule transition with the welding apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 図5の点Paにおける溶接部分の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the welding part in the point Pa of FIG. 図5の点Pbにおける溶接部分の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the welding part in the point Pb of FIG. 図5の点Pcにおける溶接部分の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the welding part in the point Pc of FIG. 図5の点Pdにおける溶接部分の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the welding part in the point Pd of FIG. 実施の形態1に係る溶接装置で短絡移行となる電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a current region that causes a short circuit transition in the welding apparatus according to the first embodiment. 実施の形態1に係る溶接装置でグロビュール移行領域のうち高めの電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。It is the operation | movement waveform diagram which showed the welding current at the time of welding in a high electric current area | region among the globule transfer area | regions with the welding apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る溶接装置100Aの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of 100 A of welding apparatuses which concern on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る溶接装置で溶接を行なう際の溶接電圧および溶接電流と制御信号とを示した動作波形図である。FIG. 9 is an operation waveform diagram showing a welding voltage, a welding current, and a control signal when welding is performed by the welding apparatus according to the second embodiment. 実施の形態2に係る溶接装置で短絡移行となる電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。FIG. 10 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a current region that causes a short circuit transition in the welding apparatus according to the second embodiment. 実施の形態2に係る溶接装置でグロビュール移行領域のうち高めの電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。It is the operation | movement waveform diagram which showed the welding current at the time of welding in a high electric current area | region among the globule transfer area | regions with the welding apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アーク溶接方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the consumable electrode type arc welding method which repeats a short circuit and arc generation.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.

なお、本実施の形態で説明する溶接方法は、短絡状態とアーク状態を繰り返す溶接方法であり、パルスアーク溶接方法とは異なる。   The welding method described in the present embodiment is a welding method that repeats a short-circuit state and an arc state, and is different from the pulse arc welding method.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る溶接装置のブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram of the welding apparatus according to the first embodiment.

図1を参照して、溶接装置100は、電源回路102と、電源制御装置104と、ワイヤ送給装置106と、溶接トーチ4とを含む。   Referring to FIG. 1, welding device 100 includes a power supply circuit 102, a power supply control device 104, a wire feeding device 106, and a welding torch 4.

電源制御装置104は、電源回路102を制御して溶接トーチ4に出力される溶接電流Iwおよび溶接電圧Vwが溶接に適した値となるように制御する。   The power supply control device 104 controls the power supply circuit 102 to control the welding current Iw and the welding voltage Vw output to the welding torch 4 to values suitable for welding.

ワイヤ送給装置106は、溶接トーチ4に溶接ワイヤ1を送給する。炭酸ガスを主成分とするシールドガスが、溶接トーチ4の先端部分から放出される。溶接トーチ4の先端から突出した溶接ワイヤ1と母材2との間でアーク3が発生し、溶接ワイヤ1が溶融して母材を溶接する。ワイヤ送給装置106は、送給速度設定回路FRと、送給制御回路FCと、送給モータWMと、送給ロール5とを含む。   The wire feeding device 106 feeds the welding wire 1 to the welding torch 4. A shielding gas containing carbon dioxide as a main component is released from the tip portion of the welding torch 4. An arc 3 is generated between the welding wire 1 protruding from the tip of the welding torch 4 and the base material 2, and the welding wire 1 is melted to weld the base material. The wire feeding device 106 includes a feeding speed setting circuit FR, a feeding control circuit FC, a feeding motor WM, and a feeding roll 5.

電源回路102は、電源主回路PMと、抵抗値Rioと、リアクトルDCLと、電圧検出回路VDと、電流検出回路IDとを含む。   The power supply circuit 102 includes a power supply main circuit PM, a resistance value Rio, a reactor DCL, a voltage detection circuit VD, and a current detection circuit ID.

電源主回路PMは、3相200V等の商用電源(図示せず)を入力として、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御による出力制御を行い、出力電圧E及び溶接電流Iwを出力する。図示しないが、電源主回路PMは、例えば、商用電源を整流する1次整流器と、整流された直流を平滑するコンデンサと、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、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と、降圧された高周波交流を整流する2次整流器と、電流誤差増幅信号Eiを入力としてパルス幅変調制御を行い、この結果に基づいて上記のインバータ回路を駆動する駆動回路とを含んで構成される。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V as input, performs output control by inverter control according to a current error amplification signal Ei described later, and outputs an output voltage E and a welding current Iw. Although not shown, the power supply main circuit PM includes, for example, a primary rectifier that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high frequency alternating current, and arcs the high frequency alternating current A high-frequency transformer that steps down to a voltage value suitable for welding, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and pulse width modulation control using current error amplification signal Ei as input, and based on this result, the inverter described above And a driving circuit for driving the circuit.

リアクトルDCLは、電源主回路PMの出力を平滑する。
送給速度設定回路FRは、予め定められた送給速度設定値に相当する送給速度設定信号Frを出力する。送給制御回路FCは、送給速度設定信号Frの値に相当する送給速度で溶接ワイヤ1を送給するための送給制御信号Fcを送給モータWMに出力する。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給装置106の送給ロール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。
Reactor DCL smoothes the output of power supply main circuit PM.
The feeding speed setting circuit FR outputs a feeding speed setting signal Fr corresponding to a predetermined feeding speed setting value. The feeding control circuit FC outputs a feeding control signal Fc for feeding the welding wire 1 at a feeding speed corresponding to the value of the feeding speed setting signal Fr to the feeding motor WM. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 of the wire feeding device 106, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.

電流検出回路IDは、溶接電流Iwを検出して、溶接電流検出信号Idを出力する。電圧検出回路VDは、溶接電圧Vwを検出して、溶接電圧検出信号Vdを出力する。   The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd.

電源制御装置104は、アーク検出回路ADと、タイマー回路TMと、振幅中心電流設定回路IHCRと、周波数設定回路FHと、振幅設定回路WHと、第1溶接電流設定回路IR1と、インダクタンス設定回路LRと、出力電圧設定回路ERと、第2溶接電流設定回路IR2と、溶接電流設定切換回路SWと、電流誤差増幅回路EIとを含んで構成される。   The power supply control device 104 includes an arc detection circuit AD, a timer circuit TM, an amplitude center current setting circuit IHCR, a frequency setting circuit FH, an amplitude setting circuit WH, a first welding current setting circuit IR1, and an inductance setting circuit LR. And an output voltage setting circuit ER, a second welding current setting circuit IR2, a welding current setting switching circuit SW, and a current error amplification circuit EI.

アーク検出回路ADは、溶接電圧検出信号Vdを入力信号として受けて、溶接電圧検出信号Vdの値が閾値以上になったことによってアークの発生を判別するとハイ(High)レベルになるアーク検出信号Adを出力する。タイマー回路TMは、アーク検出信号Adを入力信号として受けて、アーク検出信号Adがハイレベルになってから予め定めた期間ハイレベルになるタイマー信号Tmを出力する。   The arc detection circuit AD receives the welding voltage detection signal Vd as an input signal, and detects the occurrence of an arc when the value of the welding voltage detection signal Vd is equal to or greater than a threshold value, so that the arc detection signal Ad becomes a high level. Is output. The timer circuit TM receives the arc detection signal Ad as an input signal, and outputs a timer signal Tm that becomes high level for a predetermined period after the arc detection signal Ad becomes high level.

振幅中心電流設定回路IHCRは、予め定めたハイレベルベース電流である振幅中心電流設定信号Ihcrを出力する。周波数設定回路FHは、予め定めた周波数設定信号Fhを出力する。振幅設定回路WHは、送給速度設定回路FRから出力された送給速度設定信号Frを入力信号として受けて、予め定めた関数に従って振幅設定信号Whを出力する。   The amplitude center current setting circuit IHCR outputs an amplitude center current setting signal Ihcr which is a predetermined high level base current. The frequency setting circuit FH outputs a predetermined frequency setting signal Fh. The amplitude setting circuit WH receives the feed speed setting signal Fr output from the feed speed setting circuit FR as an input signal, and outputs the amplitude setting signal Wh according to a predetermined function.

図2は、図1の振幅設定回路WHおよびインダクタンス設定回路LRに記憶されている関数の一例を示した図である。図2の下段に示すように、設定電流(溶接平均電流)が短絡移行となる電流域ではハイレベルベース電流に重畳する三角波の振幅をゼロとするように振幅設定信号Whが設定されている。   FIG. 2 is a diagram showing an example of functions stored in the amplitude setting circuit WH and the inductance setting circuit LR in FIG. As shown in the lower part of FIG. 2, the amplitude setting signal Wh is set so that the amplitude of the triangular wave superimposed on the high-level base current is zero in the current region where the set current (welding average current) shifts to a short circuit.

また、設定電流が150Aを超えて高くなるとともに三角波の振幅を増加させ、グロビュール移行となる電流域のうち低電流域で最大振幅IHAとなるように振幅設定信号Whが設定されている。   In addition, the amplitude setting signal Wh is set so that the set current becomes higher than 150 A and the amplitude of the triangular wave is increased so that the maximum amplitude IHA is obtained in the low current region of the current region where the globule shifts.

また、設定電流がさらに高くなると300Aで三角波の振幅がゼロとなるように振幅設定信号Whが設定されている。   Further, the amplitude setting signal Wh is set so that the amplitude of the triangular wave becomes zero at 300A when the set current is further increased.

このように設定された振幅設定信号Whを、図1の振幅設定回路WHは出力する。設定電流とワイヤ送給速度とは略比例関係があり、通常は溶接装置にはワイヤ送給速度が設定される。   The amplitude setting circuit WH in FIG. 1 outputs the amplitude setting signal Wh set in this way. There is a substantially proportional relationship between the set current and the wire feed speed, and the wire feed speed is usually set in the welding apparatus.

溶接ワイヤの溶融速度Vmは、Vm=αI+βI2Rであらわされる。ここで、α,βは係数を示し、Iは溶接電流を示し、Rは溶接ワイヤがトーチ先端のコンタクトチップから突出している部分(突き出し長さ)の抵抗値を示す。溶接電流Iを増加させると溶接ワイヤの溶融速度Vmも大きくなることが分かる。良好な溶接が行なわれていれば、通常は溶接ワイヤの溶融速度Vmはワイヤ送給速度に一致する。 The melting rate Vm of the welding wire is expressed as Vm = αI + βI 2 R. Here, α and β indicate coefficients, I indicates a welding current, and R indicates a resistance value of a portion (protrusion length) where the welding wire protrudes from the contact tip at the tip of the torch. It can be seen that when the welding current I is increased, the melting rate Vm of the welding wire also increases. If good welding is performed, the welding wire melting speed Vm usually matches the wire feed speed.

したがって、図2の横軸には、設定電流とこれに対応するワイヤ送給速度が併記されている。なお、この対応に限定されるものではなく、併記した対応するワイヤ送給速度は一例であって、溶接条件(ワイヤ径など)によって対応する送給速度は種々に変化する。この場合でも、実験的にあらかじめ求めてワイヤ送給速度に対する三角波振幅の関数を設定することが可能である。   Therefore, the set current and the wire feed speed corresponding to the set current are shown on the horizontal axis of FIG. In addition, it is not limited to this correspondence, The corresponding wire feeding speed written together is an example, and corresponding feeding speed changes variously by welding conditions (wire diameter etc.). Even in this case, it is possible to set a function of the triangular wave amplitude with respect to the wire feed speed by previously obtaining it experimentally.

さらに、好ましくは、図2の上段に示すように、三角波の振幅の設定をワイヤ送給速度に応じて変化させることに加えて、定電圧制御におけるインダクタンスの値を変化させてもよい。すなわち、短絡移行となる低電流域では,定電圧制御におけるインダクタンスの値を小さくすることで短絡の回数を増加させる。これによって、溶滴の大きさが一層適切に制御される。図2の上段に示す関数が、図1のインダクタンス設定回路LRに記憶されている。   Further, preferably, as shown in the upper part of FIG. 2, in addition to changing the setting of the amplitude of the triangular wave according to the wire feed speed, the value of the inductance in the constant voltage control may be changed. That is, in the low current region where the short circuit transition occurs, the number of short circuits is increased by reducing the inductance value in constant voltage control. Thereby, the size of the droplet is controlled more appropriately. The function shown in the upper part of FIG. 2 is stored in the inductance setting circuit LR of FIG.

再び、図1を参照して、第1溶接電流設定回路IR1は、振幅中心電流設定信号Ihcr、周波数設定信号Fh及び振幅設定信号Whを入力信号として受けて、第1溶接電流設定信号Ir1を出力する。   Referring to FIG. 1 again, first welding current setting circuit IR1 receives amplitude center current setting signal Ihcr, frequency setting signal Fh and amplitude setting signal Wh as input signals, and outputs first welding current setting signal Ir1. To do.

電源制御装置104のうち、振幅中心電流設定回路IHCRと、周波数設定回路FHと、振幅設定回路WHと、第1溶接電流設定回路IR1とは、後に説明するアーク期間初期のハイレベル電流を発生するための回路である。   In the power supply control device 104, the amplitude center current setting circuit IHCR, the frequency setting circuit FH, the amplitude setting circuit WH, and the first welding current setting circuit IR1 generate a high-level current at the beginning of the arc period to be described later. It is a circuit for.

電源制御装置104のうち、インダクタンス設定回路LRと、出力電圧設定回路ERと、第2溶接電流設定回路IR2とは、後に説明するアーク期間後期においてリアクトルをワイヤ送給速度に応じて変化させながら定電圧制御を行なうための回路である。ここで、第2溶接電流設定回路IR2の説明の前に、電子リアクトル制御について説明する。   In the power supply control device 104, the inductance setting circuit LR, the output voltage setting circuit ER, and the second welding current setting circuit IR2 are determined while changing the reactor according to the wire feed speed in the latter half of the arc period to be described later. This is a circuit for performing voltage control. Here, the electronic reactor control will be described before the description of the second welding current setting circuit IR2.

図3は、一般的な溶接装置の等価回路図である。Eは定電圧源を示し、Lmは目標インダクタンス値を示し、Rioは溶接装置内外の抵抗値を示す。この抵抗値Rioは溶接電源内部の配線抵抗値及び溶接用ケーブルの抵抗値の合算値である。また、vは、負荷に印加される電圧を示し、iは負荷に流れる溶接電流を示す。図3の等価回路は下式(1)で表すことができる。   FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a general welding apparatus. E represents a constant voltage source, Lm represents a target inductance value, and Rio represents a resistance value inside and outside the welding apparatus. This resistance value Rio is a total value of the wiring resistance value inside the welding power source and the resistance value of the welding cable. Further, v represents a voltage applied to the load, and i represents a welding current flowing through the load. The equivalent circuit of FIG. 3 can be expressed by the following equation (1).

E=Rio・i+Lm・di/dt+v …(1)
上式において、抵抗値Rioは小さな値であるので、無視することができる。このために、式(1)は下記の式(2)のようになる。
E = Rio · i + Lm · di / dt + v (1)
In the above equation, the resistance value Rio is a small value and can be ignored. For this reason, Formula (1) becomes like the following Formula (2).

E=Lm・di/dt+v …(2)
式(2)を整理すると、下式(3)となる。
E = Lm · di / dt + v (2)
When formula (2) is arranged, the following formula (3) is obtained.

di/dt=(E−v)/Lm …(3)
両辺を積分すると、下式(4)となる。
di / dt = (E−v) / Lm (3)
When both sides are integrated, the following equation (4) is obtained.

i=∫((E−v)/Lm)・dt …(4)
ここで、溶接電流iを第2溶接電流設定値Ir2に置換し、出力電圧Eを出力電圧設定値Erに置換し、目標インダクタンス値Lmをインダクタンス設定値Lrに置換すると、下式(5)が得られる。
i = ∫ ((E−v) / Lm) · dt (4)
Here, when the welding current i is replaced with the second welding current set value Ir2, the output voltage E is replaced with the output voltage set value Er, and the target inductance value Lm is replaced with the inductance set value Lr, the following equation (5) is obtained. can get.

Ir2=∫((Er−v)/Lr)・dt …(5)
図4は式(5)に対応する等価回路を示した図である。図4において、溶接電圧vを検出し、定電流源CCの溶接電流iに相当する第2溶接電流設定値Ir2が、上記式(5)の演算値となるように電源回路102を制御する。
Ir2 = ∫ ((Er−v) / Lr) · dt (5)
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit corresponding to Equation (5). In FIG. 4, the welding voltage v is detected, and the power supply circuit 102 is controlled so that the second welding current set value Ir2 corresponding to the welding current i of the constant current source CC becomes the calculated value of the above equation (5).

上述した電子リアクトル制御を行なうことによって、所望のインダクタンス値Lrを電子的に形成することができる。   By performing the above-described electronic reactor control, a desired inductance value Lr can be electronically formed.

図1において、溶接電流iの通電経路には抵抗値Rio及びリアクトルDCL等による溶接装置の内外のインダクタンス値Lioが存在する。抵抗値Rioは、溶接電源の内部及び外部の配線による抵抗値である。上述したようにこの抵抗値Rioは小さいので無視することができる。インダクタンス値Lioは、溶接電源内部に設けられたリアクトル及び溶接用ケーブルの引き回しによるリアクトルの合算したインダクタンス値である。   In FIG. 1, a resistance value Rio and an inductance value Lio inside and outside the welding apparatus due to a reactor DCL and the like exist in the energization path of the welding current i. The resistance value Rio is a resistance value due to wiring inside and outside the welding power source. As described above, the resistance value Rio is small and can be ignored. The inductance value Lio is an inductance value obtained by adding up the reactor provided inside the welding power source and the reactor due to the routing of the welding cable.

インダクタンス値Lioは20〜50μH程度である。後述するインダクタンス設定信号Lrの値は、このインダクタンス値Lioを含めた目標値である。すなわち、Lr=100μHとすると、Lioが20〜50μHで変化しても、電源回路102の全体としてのインダクタンス値は100μHになるように電源回路102が制御される。   The inductance value Lio is about 20 to 50 μH. The value of the inductance setting signal Lr described later is a target value including the inductance value Lio. That is, when Lr = 100 μH, the power supply circuit 102 is controlled so that the inductance value of the power supply circuit 102 as a whole becomes 100 μH even if Lio changes from 20 to 50 μH.

出力電圧設定回路ERは、予め定めた出力電圧設定信号Erを出力する。インダクタンス設定回路LRは、送給速度設定回路FRからの送給速度設定信号Frを入力信号として受けて、予め定めた設定関数に基づいて算出した値のインダクタンス設定信号Lrを出力する。この設定関数については、図2の上段に示される。   The output voltage setting circuit ER outputs a predetermined output voltage setting signal Er. The inductance setting circuit LR receives the feed speed setting signal Fr from the feed speed setting circuit FR as an input signal, and outputs an inductance setting signal Lr having a value calculated based on a preset setting function. This setting function is shown in the upper part of FIG.

第2溶接電流設定回路IR2は、上記の出力電圧設定信号Er、上記の溶接電圧検出信号Vd及び上記のインダクタンス設定信号Lrを入力信号として受けて、上述した式(5)に基づいて第2溶接電流設定信号Ir2=∫((Er−Vd)/Lr)・dtの演算を行い出力する。この積分の演算は、溶接中に行なわれる。   The second welding current setting circuit IR2 receives the output voltage setting signal Er, the welding voltage detection signal Vd, and the inductance setting signal Lr as input signals, and performs the second welding based on the above equation (5). The current setting signal Ir2 = ∫ ((Er−Vd) / Lr) · dt is calculated and output. This integration calculation is performed during welding.

溶接電流設定切換回路SWは、タイマー信号Tm、第1溶接電流設定信号Ir1及び第2溶接電流設定信号Ir2を入力信号として受ける。   The welding current setting switching circuit SW receives the timer signal Tm, the first welding current setting signal Ir1, and the second welding current setting signal Ir2 as input signals.

溶接電流設定切換回路SWは、タイマー信号Tmがハイ(High)レベルのときは入力端子a側に切り換わり第1溶接電流設定信号Ir1を溶接電流設定信号Irとして出力する。   When the timer signal Tm is at a high level, the welding current setting switching circuit SW switches to the input terminal a side and outputs the first welding current setting signal Ir1 as the welding current setting signal Ir.

溶接電流設定切換回路SWは、タイマー信号Tmがロー(Low)レベルのときは入力端子b側に切り換わり第2溶接電流設定信号Ir2を溶接電流設定信号Irとして出力する。   When the timer signal Tm is at the low level, the welding current setting switching circuit SW switches to the input terminal b side and outputs the second welding current setting signal Ir2 as the welding current setting signal Ir.

電流誤差増幅回路EIは、溶接電流設定信号Irと上記の溶接電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。溶接電流設定切換回路SWが、第1溶接電流設定信号Ir1を溶接電流設定信号Irとして出力するとき、即ち、後に図5以降で示す初期の第1アーク期間Ta1では、電流誤差が電源主回路PMにフィードバックされるので、定電流制御が行なわれる。   The current error amplification circuit EI amplifies an error between the welding current setting signal Ir and the welding current detection signal Id and outputs a current error amplification signal Ei. When the welding current setting switching circuit SW outputs the first welding current setting signal Ir1 as the welding current setting signal Ir, that is, in the initial first arc period Ta1 shown in FIG. Therefore, constant current control is performed.

溶接電流設定切換回路SWが、第2溶接電流設定信号Ir2を溶接電流設定信号Irとして出力するとき、即ち、後期の第2アーク期間Ta2と短絡期間Tsとでは、電源回路102のインダクタンス値が、溶接電流設定信号Irの値になるように電子リアクトル制御され、定電圧制御が行われる。   When the welding current setting switching circuit SW outputs the second welding current setting signal Ir2 as the welding current setting signal Ir, that is, in the second arc period Ta2 and the short circuit period Ts in the latter period, the inductance value of the power supply circuit 102 is Electronic reactor control is performed so that the value of the welding current setting signal Ir is reached, and constant voltage control is performed.

この定電圧制御が行われる理由を説明する。図3に示した等価回路図において、定電圧電源の電圧E、目標インダクタンス値Lm、溶接電流iとしていた。そこで、溶接電流iを第2溶接電流設定値Ir2に、出力電圧Eを出力電圧設定値Erに及び目標インダクタンス値Lmをインダクタンス設定値Lrにそれぞれ置換したときに、上述した式(5)が導き出されている。逆にこの式(5)に基づいて第2溶接電流設定回路IR2が、第2溶接電流設定信号Ir2を流すように設定すると、電源主回路PMは定電圧電源となる。   The reason why this constant voltage control is performed will be described. In the equivalent circuit diagram shown in FIG. 3, the voltage E of the constant voltage power source, the target inductance value Lm, and the welding current i are used. Therefore, when the welding current i is replaced with the second welding current set value Ir2, the output voltage E is replaced with the output voltage set value Er, and the target inductance value Lm is replaced with the inductance set value Lr, the above-described equation (5) is derived. It is. Conversely, when the second welding current setting circuit IR2 is set to flow the second welding current setting signal Ir2 based on the equation (5), the power supply main circuit PM becomes a constant voltage power supply.

図5は、実施の形態1に係る溶接装置でグロビュール移行となる電流域の低電流域において溶接を行なう際の溶接電圧および溶接電流を示した動作波形図である。   FIG. 5 is an operation waveform diagram showing a welding voltage and a welding current when welding is performed in a low current region where the globule transition is performed in the welding apparatus according to the first embodiment.

図5を参照して、溶接は、短絡期間Tsとアーク期間とが繰り返されることにより進行する。アーク期間は、初期の第1アーク期間Ta1と、後期の第2アーク期間Ta2とに分かれる。ワイヤ送給速度の設定値Frは例えば650cm/minである。このときは、図2の下段に示す関数によって振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は最大値IHAに設定される。   Referring to FIG. 5, welding proceeds by repeating a short circuit period Ts and an arc period. The arc period is divided into an initial first arc period Ta1 and a later second arc period Ta2. The set value Fr of the wire feed speed is, for example, 650 cm / min. At this time, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to the maximum value IHA by the function shown in the lower part of FIG.

図1、図5を参照して、時刻t0〜t1の短絡期間Tsでは、溶接ワイヤ1と母材2とが接触して短絡電流が流れ溶接ワイヤ1の先端にジュール熱が発生し溶接ワイヤ1の先端部が高温となる。   Referring to FIGS. 1 and 5, in a short-circuit period Ts at times t <b> 0 to t <b> 1, the welding wire 1 and the base material 2 come into contact with each other, a short-circuit current flows, Joule heat is generated at the tip of the welding wire 1, and the welding wire 1. The tip of becomes hot.

時刻t1で溶接ワイヤ1の先端部の溶滴が移行してアークが発生すると、電源制御装置104は、溶接電圧が急上昇したことに応じてアークが発生したことを判別する。これに応じて、電源制御装置104は、制御を定電流制御に切り替え、第1アーク期間Ta1に移行する。溶接電流は、振幅中心電流Ihcを中心値とするハイレベル電流まで上昇する。その後、一定期間溶接電流としてハイレベル電流が流される。このハイレベル電流は、アーク力による溶滴のせり上がりが発生しない程度の電流値に抑制される。この第1アーク期間Ta1に流れる溶接電流をハイレベル電流と呼ぶ。   When the droplet at the tip of the welding wire 1 moves and an arc is generated at time t1, the power supply control device 104 determines that the arc has occurred in response to the rapid increase in the welding voltage. In response to this, the power supply control device 104 switches the control to the constant current control, and shifts to the first arc period Ta1. The welding current rises to a high level current centered on the amplitude center current Ihc. Thereafter, a high level current is passed as a welding current for a certain period. The high level current is suppressed to a current value that does not cause the droplet to rise due to the arc force. The welding current flowing during the first arc period Ta1 is referred to as a high level current.

良好な溶接が行なわれている場合には溶接速度は溶接ワイヤの溶融速度Vmに一致する。溶接ワイヤの溶融速度Vmは、Vm=αI+βI2Rであらわされる。ここで、α,βは係数を示し、Iは溶接電流を示し、Rは溶接ワイヤがトーチ先端のコンタクトチップから突出している部分(突き出し長さ)の抵抗値を示す。溶接電流Iを増加させると溶接ワイヤの溶融速度Vmも大きくなることが分かる。 When good welding is performed, the welding speed matches the melting speed Vm of the welding wire. The melting rate Vm of the welding wire is expressed as Vm = αI + βI 2 R. Here, α and β indicate coefficients, I indicates a welding current, and R indicates a resistance value of a portion (protrusion length) where the welding wire protrudes from the contact tip at the tip of the torch. It can be seen that when the welding current I is increased, the melting rate Vm of the welding wire also increases.

しかし、溶接電流Iを増加すると溶滴に対して働く上向きのアーク力も増加する。アーク力は溶接電流Iの2乗に比例する。その一方で、溶滴には重力も働いているので、重力とアーク力がちょうど釣り合う電流値を境に、電流値が大きければ上向きの力が働き、電流値が小さければ下向きの力が働く。溶接電流Iに交流電流を重畳させると、溶滴には上向きの力と下向きの力が交互に働くことになる。本願発明者によれば、このように電流を増減させることにより上下向きの力を交互に溶滴に働かせた方が、全体的に電流を増加させて上向きの力を連続して溶滴に働かせるよりも溶滴が安定しており、スパッタを低減させることができることが分かった。そこで、本実施の形態では、第1アーク期間に電流を増減させて、溶滴の安定的かつ段階的な成長を図っている。   However, when the welding current I is increased, the upward arc force acting on the droplet also increases. The arc force is proportional to the square of the welding current I. On the other hand, since gravity also acts on the droplet, an upward force works if the current value is large, and a downward force works if the current value is small, at the current value where the gravity and arc force are just balanced. When an alternating current is superimposed on the welding current I, an upward force and a downward force act alternately on the droplet. According to the inventor of the present application, when the current is increased or decreased in this manner, the upward and downward forces are alternately applied to the droplets to increase the overall current so that the upward force is continuously applied to the droplets. It was found that the droplets were more stable than those, and spatter could be reduced. Therefore, in the present embodiment, the current is increased or decreased during the first arc period to achieve stable and stepwise growth of the droplet.

時刻t1〜t2の第1アーク期間には、以下に説明する三角波を振幅中心電流Ihcに重畳させる。振幅中心電流Ihcは、振幅中心電流設定信号Ihcrで設定されるハイレベルベース電流に相当する。   In the first arc period from time t1 to time t2, a triangular wave described below is superimposed on the amplitude center current Ihc. The amplitude center current Ihc corresponds to a high level base current set by the amplitude center current setting signal Ihcr.

三角波は、振幅中心電流Ihc(200〜400A)を中心として、2.5kHz〜5kHzの周波数、+−50〜100Aの振幅とし、第1アーク期間Ta1は、0.3ms〜3.0msとする。例えば、振幅中心電流IhcがIhc=400A、振幅がIHA=+−100A、周波数がf=4kHzで、第1アーク期間がTa1=1.0msで、重畳する三角波は4周期というように第1アーク期間の長さと重畳する波形の周期数を設定しても良い。なお、重畳させる波形は三角波に限定されるものではなく、正弦波などの他の波形でも構わない。なお、図5では3周期の三角波が重畳されているが、三角波の重畳は3周期に限定されるものではなく、適宜増減することも可能である。   The triangular wave has a frequency of 2.5 kHz to 5 kHz and an amplitude of + -50 to 100 A with the amplitude center current Ihc (200 to 400 A) as the center, and the first arc period Ta1 is set to 0.3 ms to 3.0 ms. For example, the amplitude center current Ihc is Ihc = 400A, the amplitude is IHA = + − 100A, the frequency is f = 4 kHz, the first arc period is Ta1 = 1.0 ms, and the superimposed triangular wave is 4 cycles, so that the first arc You may set the length of a period and the cycle number of the waveform to overlap. Note that the waveform to be superimposed is not limited to a triangular wave, but may be another waveform such as a sine wave. In FIG. 5, the triangular wave of three periods is superimposed, but the superposition of the triangular wave is not limited to three periods, and can be increased or decreased as appropriate.

以下、第1アーク期間Ta1における溶接部分の状態について詳細に説明する。
(期間1)三角波の0〜1/2周期
図6は、図5の点Paにおける溶接部分の状態を示した図である。点Paは、三角波の重畳が開始された点である。
Hereinafter, the state of the welded part in the first arc period Ta1 will be described in detail.
(Period 1) 0 to 1/2 period of triangular wave FIG. 6 is a diagram showing a state of a welded portion at a point Pa in FIG. Point Pa is a point where the superposition of the triangular wave is started.

図6を参照して、溶接ワイヤ1の先端と母材2との間にはアーク3が発生している。アーク3による熱により溶接ワイヤ1の先端が加熱され先端部が溶融し、溶滴6が形成される。溶接ワイヤ1は送給装置によって母材2の方向に送給される。   Referring to FIG. 6, arc 3 is generated between the tip of welding wire 1 and base material 2. The tip of the welding wire 1 is heated by the heat generated by the arc 3 to melt the tip, and a droplet 6 is formed. The welding wire 1 is fed in the direction of the base material 2 by a feeding device.

重畳した電流によってワイヤ溶融速度が増加し溶滴が大きくなり、溶滴にかかる力は1/4周期で最大となり、アーク反力によって溶滴のせり上がりが加速されようとする。しかし、1/2周期に向かって電流が減少するに伴いアーク反力も低下するので、せり上がりを防止することができる。   The superposed current increases the wire melting rate and the droplet becomes larger, and the force applied to the droplet is maximized in a quarter cycle, and the rising of the droplet tends to be accelerated by the arc reaction force. However, since the arc reaction force decreases as the current decreases toward the ½ cycle, the rising can be prevented.

図7は、図5の点Pbにおける溶接部分の状態を示した図である。点Pbは、三角波の1/2周期が経過した点である。図7に示すように、溶接ワイヤ1の先端部の溶滴6は少し成長し、少しせり上がった状態となっている。   FIG. 7 is a diagram showing the state of the welded portion at point Pb in FIG. Point Pb is a point where a half period of the triangular wave has elapsed. As shown in FIG. 7, the droplet 6 at the tip of the welding wire 1 has grown slightly and is in a slightly raised state.

(期間2)三角波の1/2〜3/4周期
この期間は、電源制御装置104によって、溶接電流が振幅中心電流Ihcよりも減少され、溶滴に対するアーク反力が更に下げられる。
(Period 2) 1/2 to 3/4 period of triangular wave During this period, the power supply control device 104 reduces the welding current to less than the amplitude center current Ihc, and further reduces the arc reaction force against the droplet.

(期間3)三角波の3/4〜1周期
三角波の3/4〜1周期では、三角波の下側ピーク値から振幅中心電流Ihcまで再び溶接電流を増加させる。
(Period 3) 3/4 to 1 period of triangular wave In 3/4 to 1 period of triangular wave, the welding current is increased again from the lower peak value of the triangular wave to the amplitude center current Ihc.

図8は、図5の点Pcにおける溶接部分の状態を示した図である。点Pcは、三角波の1周期が経過した点である。図8に示すように、アーク反力が低下したことにより、溶滴6に働く重力とアーク反力とがちょうどよいバランスとなる。これによって、溶滴6のせり上りが解消されて、溶滴6が垂れ下がった状態になる。   FIG. 8 is a diagram showing the state of the welded portion at the point Pc in FIG. Point Pc is a point where one cycle of the triangular wave has elapsed. As shown in FIG. 8, when the arc reaction force is reduced, the gravity acting on the droplet 6 and the arc reaction force are in a good balance. As a result, the rising of the droplet 6 is eliminated, and the droplet 6 is in a suspended state.

そして、(期間1)〜(期間3)で説明した三角波を3回繰り返して振幅中心電流Ihcに重畳する。これにより、アーク反力によるせり上がりを防止させつつ徐々に溶滴サイズが増加されて、所望なサイズの溶滴を形成させることになる。   Then, the triangular wave described in (Period 1) to (Period 3) is repeated three times and superimposed on the amplitude center current Ihc. Thereby, the droplet size is gradually increased while preventing the rising due to the arc reaction force, and a droplet having a desired size is formed.

なお、第1アーク期間Ta1のインダクタンス値は、三角波の重畳を容易に行なうために、次の第2アーク期間Ta2よりも小さくしている。第2アーク期間Ta2のインダクタンス値は、図2の上段に示される関数で決定されるインダクタンス設定値Lrに基づいて定められる。   Note that the inductance value of the first arc period Ta1 is made smaller than that of the next second arc period Ta2 in order to easily superimpose the triangular wave. The inductance value in the second arc period Ta2 is determined based on the inductance setting value Lr determined by the function shown in the upper part of FIG.

以下、第2アーク期間Ta2における溶接部分の状態について詳細に説明する。
再び図5を参照して、時刻t2において、第1アーク期間Ta1が終了して第2アーク期間Ta2に移行する。第2アーク期間Ta2では、電源制御装置104は、電源回路102のインダクタンス値を大きくして、アーク長制御のために制御を定電流制御から定電圧制御に切り替える。この切替は、図1では、SWを端子aから端子bに切り替えることに相当する。インダクタンスが大きいので、溶接電流波形はアーク負荷に応じて緩やかに減少する。また、溶接電圧も緩やかに減少する。
Hereinafter, the state of the welded part in the second arc period Ta2 will be described in detail.
Referring to FIG. 5 again, at time t2, first arc period Ta1 ends and transitions to second arc period Ta2. In the second arc period Ta2, the power supply control device 104 increases the inductance value of the power supply circuit 102 and switches the control from constant current control to constant voltage control for arc length control. This switching corresponds to switching the SW from the terminal a to the terminal b in FIG. Since the inductance is large, the welding current waveform gradually decreases according to the arc load. In addition, the welding voltage decreases gradually.

図9は、図5の点Pdにおける溶接部分の状態を示した図である。
第1アーク期間Ta1で形成された溶滴は、図9に示すように、せり上がることなく、第2アーク期間Ta2において少し大きくなりながら、溶融池の方へ近づいていく。せり上がりによるアーク長の変化が防止されかつ定電圧制御によってアーク長が調整され、アーク力の変化が緩やかになるので、溶融池を振動させることが少ない。さらに溶接電流が緩やかに減少するので、母材への入熱が十分行われ、ビードの止端部のなじみが良くなる。
FIG. 9 is a diagram showing the state of the welded portion at the point Pd in FIG.
As shown in FIG. 9, the droplet formed in the first arc period Ta <b> 1 approaches the molten pool while rising slightly in the second arc period Ta <b> 2 without rising. Since the change in the arc length due to the rise is prevented and the arc length is adjusted by the constant voltage control, and the change in the arc force becomes gentle, the molten pool is hardly vibrated. Further, since the welding current is gradually reduced, heat input to the base material is sufficiently performed, and the familiarity of the toe end of the bead is improved.

時刻t3において、溶滴が溶融池に接触して短絡が発生すると、溶滴が急降下する。この溶接電圧の急降下によって短絡を判別すると、溶接電流を所望の立ち上がり速度で増加させる。溶接電流の上昇によって溶滴の上部に電磁ピンチ力が働いてくびれが発生して、溶滴6が溶融池7へ移行する。   At time t3, when the droplet contacts the molten pool and a short circuit occurs, the droplet drops rapidly. When a short circuit is determined by this sudden drop in welding voltage, the welding current is increased at a desired rising speed. As the welding current rises, an electromagnetic pinch force acts on the upper part of the droplet to cause constriction, and the droplet 6 moves to the molten pool 7.

以上説明したように、実施の形態1に示した溶接方法は、低スパッタ制御を行なう炭酸ガスアーク溶接法であるが、パルスアーク溶接方法とは異なる。   As described above, the welding method shown in the first embodiment is a carbon dioxide arc welding method in which low spatter control is performed, but is different from the pulse arc welding method.

すなわち、実施の形態1に示した溶接方法は、短絡状態とアーク状態を繰り返す溶接方法である。このような溶接方法では、溶接速度を上げるため溶接電流を増加させるとグロビュール移行領域で溶接が行なわれ、短絡状態とアーク状態との繰り返しが不規則になる。   That is, the welding method shown in Embodiment 1 is a welding method that repeats a short circuit state and an arc state. In such a welding method, when the welding current is increased in order to increase the welding speed, welding is performed in the globule transition region, and the repetition of the short circuit state and the arc state becomes irregular.

そこで、実施の形態1に示した溶接方法では、一定期間の第1アーク期間Ta1にハイレベル電流を出力し、この第1アーク期間Ta1に定電流制御を行って、交流電流、例えば、三角波、又は正弦波のように周期的に変化する一定周波数で一定振幅の低周波電流を重畳する。これによって、溶滴がアーク反力によってせり上がることを防止して、溶滴の形成を安定させることができる。   Therefore, in the welding method shown in the first embodiment, a high-level current is output in the first arc period Ta1 of a certain period, and constant current control is performed in the first arc period Ta1, so that an alternating current, for example, a triangular wave, Alternatively, a low-frequency current having a constant amplitude and a constant frequency that periodically changes, such as a sine wave, is superimposed. This prevents the droplet from rising due to the arc reaction force and stabilizes the formation of the droplet.

第1アーク期間Ta1が経過すると、第2アーク期間Ta2にアーク長制御を行なうために、溶接電源の制御を定電流制御から定電圧制御に切り替える。溶接電源のリアクトルのインダクタンス値を第1アーク期間Ta1よりも大きくして、溶接電流を緩やかに減少させる。これによって、アーク力の変化が緩やかになるため、溶融池を振動させることが少なくなる。さらに溶接電流が緩やかに減少するので、母材への入熱が十分行われ、ビードの止端部のなじみが良くなる。   When the first arc period Ta1 elapses, the control of the welding power source is switched from constant current control to constant voltage control in order to perform arc length control in the second arc period Ta2. The inductance value of the reactor of the welding power source is made larger than the first arc period Ta1, and the welding current is gradually reduced. As a result, the change in the arc force becomes gentle, so that the molten pool is less vibrated. Further, since the welding current is gradually reduced, the heat input to the base material is sufficiently performed, and the familiarity of the toe portion of the bead is improved.

なお、上述した実施の形態1において、短絡期間Tsでは、定電圧制御のままで電流を所望の値まで立ち上げたり、又は、定電流制御に切り替えて電流を所望の値まで立ち上げたりしても良い。   In the first embodiment described above, in the short-circuit period Ts, the current is raised to a desired value while maintaining constant voltage control, or the current is raised to a desired value by switching to constant current control. Also good.

図10は、実施の形態1に係る溶接装置で短絡移行となる電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。   FIG. 10 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a current region in which a short-circuit transition is performed in the welding apparatus according to the first embodiment.

図10における、短絡期間Tsと、初期の第1アーク期間Ta1と、後期の第2アーク期間Ta2の意味については、図5で説明しているのでここでは説明は繰返さない。図10では、ワイヤ送給速度の設定値Frは例えば250cm/minである。このときは、図2の下段に示す関数に基づいて、振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は振幅ゼロに設定される。このため、図5と比較して図10の波形を見ると、時刻t11〜t12の第1アーク期間Ta1では三角波が重畳されていない。   The meanings of the short-circuit period Ts, the initial first arc period Ta1, and the later second arc period Ta2 in FIG. 10 have been described with reference to FIG. 5, and therefore description thereof will not be repeated here. In FIG. 10, the set value Fr of the wire feed speed is, for example, 250 cm / min. At this time, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to zero based on the function shown in the lower part of FIG. For this reason, when the waveform of FIG. 10 is seen compared with FIG. 5, the triangular wave is not superimposed in the 1st arc period Ta1 of the time t11-t12.

このように、せり上がり力の影響が少なく液滴の移行がスムーズな短絡移行領域では、振幅中心電流Ihcに三角波を重畳すると、アーク力が強くなって、安定した短絡移行状態を形成することができず、ビード外観を損ねる。そこで、短絡移行領域では、振幅中心電流Ihcに三角波を重畳しないように溶接電流が制御される。このため、すべての設定電流またはワイヤ送給速度に対して一律に三角波をハイレベルベース電流に重畳するよりも低電流域においてなじみの良いビードを形成することができる。   As described above, in the short-circuit transition region where the influence of the rising force is small and the droplet transition is smooth, when the triangular wave is superimposed on the amplitude center current Ihc, the arc force becomes strong and a stable short-circuit transition state can be formed. It cannot be done and the bead appearance is damaged. Therefore, in the short circuit transition region, the welding current is controlled so as not to superimpose the triangular wave on the amplitude center current Ihc. For this reason, it is possible to form a bead that is more familiar in the low current region than when the triangular wave is uniformly superimposed on the high level base current for all set currents or wire feed speeds.

図11は、実施の形態1に係る溶接装置でグロビュール移行領域のうち高めの電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。   FIG. 11 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a higher current region in the globule transition region by the welding apparatus according to the first embodiment.

図11における、短絡期間Tsと、初期の第1アーク期間Ta1と、後期の第2アーク期間Ta2の意味については、図5で説明しているのでここでは説明は繰返さない。図11では、ワイヤ送給速度の設定値Frは例えば900cm/minである。なお、このワイヤ送給速度に対応する設定電流は280A程度である。グロビュール移行領域のうち高めの電流域において、溶接装置の制御をグロビュール移行領域の低い電流域と同様な制御を行ったのでは、アーク力が強くなって、溶融値がくぼんでアーク長が不安定となって溶滴移行が不安定となり、ビード外観を損ねる。そこで、グロビュール移行領域のうち高めの電流域において、図2の下段に示す関数に基づいて、振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は最大振幅IHAよりもゼロに近い値に設定される。このため、図5と比較して図11の波形を見ると、時刻t21〜t22の第1アーク期間Ta1では振幅の小さな三角波が重畳されている。この振幅IHA1は、たとえば20A程度に設定することができる。   Since the meanings of the short-circuit period Ts, the initial first arc period Ta1, and the second arc period Ta2 in FIG. 11 have been described with reference to FIG. 5, description thereof will not be repeated here. In FIG. 11, the set value Fr of the wire feeding speed is, for example, 900 cm / min. The set current corresponding to this wire feed speed is about 280A. In the high current region of the globule transition region, if the welding device is controlled in the same way as the low current region of the globule transition region, the arc force becomes strong, the melting value is depressed, and the arc length is unstable. The droplet transfer becomes unstable and the bead appearance is impaired. Therefore, in the higher current region in the globule transition region, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to a value closer to zero than the maximum amplitude IHA based on the function shown in the lower part of FIG. For this reason, when the waveform of FIG. 11 is compared with FIG. 5, the triangular wave with a small amplitude is superimposed in 1st arc period Ta1 of the time t21-t22. The amplitude IHA1 can be set to about 20A, for example.

以上説明したように、本実施の形態では、短絡移行となる電流域ではハイレベルベース電流に重畳する三角波の振幅をゼロとし,設定電流が150Aを超えて高くなるとともに三角波の振幅を増加させる。そして、グロビュール移行となる電流域で三角波の振幅が最大振幅となるようにするとともに,更に設定電流が高くなると300Aで三角波の振幅がゼロとなるようにする。これにより、短絡移行となる電流域においてもグロビュール移行となる電流域においても溶滴の飛散が低減し、スパッタの少ない溶接が可能となる。   As described above, in the present embodiment, the amplitude of the triangular wave superimposed on the high-level base current is set to zero in the current region that causes a short-circuit transition, and the amplitude of the triangular wave is increased as the set current becomes higher than 150 A. Then, the amplitude of the triangular wave becomes the maximum amplitude in the current region where the globules are shifted, and when the set current further increases, the amplitude of the triangular wave becomes zero at 300A. Thereby, the scattering of droplets is reduced both in the current region where the short circuit is transferred and in the current region where the globule is transferred, and welding with less spatter is possible.

また,短絡移行となる低電流域では,定電圧制御におけるインダクタンスの値を小さくすることで短絡の回数を増加させる。三角波の振幅の増加に応じて定電圧制御におけるインダクタンスの値を増加させることで母材への入熱を確保し,なじみの良いビードを形成することができる。   Also, in the low current region where the short circuit shifts, the number of short circuits is increased by reducing the inductance value in constant voltage control. By increasing the value of the inductance in the constant voltage control according to the increase in the amplitude of the triangular wave, it is possible to secure heat input to the base material and form a familiar bead.

[実施の形態2]
実施の形態2では、実施の形態1で説明した溶接方法に加え、アークが発生する前に溶滴のくびれを検出することによって、アークが発生する前に電流を下げてスパッタを低減させる。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, in addition to the welding method described in the first embodiment, by detecting the constriction of the droplet before the arc is generated, the current is lowered before the arc is generated to reduce spatter.

図12は、実施の形態2に係る溶接装置100Aの構成を示したブロック図である。以下の説明では、実施の形態1と異なる部分のみについて説明し、実施の形態1と同様な部分については同一の符号を付して説明は繰り返さない。   FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of welding apparatus 100A according to the second embodiment. In the following description, only parts different from the first embodiment will be described, and the same parts as those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図12を参照して、溶接装置100Aは、電源回路102Aと、電源制御装置104Aと、ワイヤ送給装置106と、溶接トーチ4とを含む。ワイヤ送給装置106の構成については実施の形態1と同様であるので説明は繰返さない。   Referring to FIG. 12, welding apparatus 100 </ b> A includes a power supply circuit 102 </ b> A, a power supply control apparatus 104 </ b> A, a wire feeding apparatus 106, and a welding torch 4. Since the configuration of wire feeder 106 is the same as that of the first embodiment, description thereof will not be repeated.

電源回路102Aは、図1に示した溶接装置100の構成に加えて、トランジスタTRと減流抵抗器Rとを含む。トランジスタTRは電源主回路PMの出力に抵抗値RioおよびリアクトルDCLと直列に挿入される。トランジスタTRに並列に減流抵抗器Rが接続されている。溶接装置100Aの他の部分の構成は、溶接装置100と同様であるので説明は繰り返さない。   The power supply circuit 102A includes a transistor TR and a current reducing resistor R in addition to the configuration of the welding apparatus 100 shown in FIG. Transistor TR is inserted in series with resistance value Rio and reactor DCL at the output of power supply main circuit PM. A current reducing resistor R is connected in parallel with the transistor TR. Since the structure of the other part of welding apparatus 100A is the same as that of welding apparatus 100, description thereof will not be repeated.

電源制御装置104Aは、図1に示した電源制御装置104の構成に加えて、くびれ検出回路NDと、くびれ検出基準値設定回路VTNと、駆動回路DRとを含む。電源制御装置104Aの他の部分の構成は、電源制御装置104と同様であるので説明は繰り返さない。   Power supply control device 104A includes a constriction detection circuit ND, a constriction detection reference value setting circuit VTN, and a drive circuit DR in addition to the configuration of power supply control device 104 shown in FIG. Since the configuration of other parts of power supply control device 104A is similar to that of power supply control device 104, description thereof will not be repeated.

図13は、実施の形態2に係る溶接装置で溶接を行なう際の溶接電圧および溶接電流と制御信号とを示した動作波形図である。この時のワイヤ送給速度の設定値Frは例えば650cm/minである。このときは、図2の下段に示す関数によって振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は最大値IHAに設定される。   FIG. 13 is an operation waveform diagram showing a welding voltage, a welding current, and a control signal when welding is performed by the welding apparatus according to the second embodiment. The set value Fr of the wire feeding speed at this time is, for example, 650 cm / min. At this time, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to the maximum value IHA by the function shown in the lower part of FIG.

図13の波形が、図5の実施の形態1の波形と異なる箇所は、時刻t50aにおいて、溶滴のくびれが検出されると溶接電流を減少させて、その後時刻t51において、アークが発生するようにした点である。   Where the waveform in FIG. 13 is different from the waveform in the first embodiment in FIG. 5, the welding current is decreased when the constriction of the droplet is detected at time t50a, and then an arc is generated at time t51. This is the point.

時刻t51におけるアークが発生したときの電流値の大きさにスパッタの量は比例するので、アークが発生するときに電流値を下げておくとスパッタの発生を低減させることができる。   Since the amount of spatter is proportional to the magnitude of the current value when the arc is generated at time t51, the generation of spatter can be reduced by reducing the current value when the arc is generated.

図12、図13を参照して、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と、図1で説明した溶接電圧検出信号Vd及び溶接電流検出信号Idを入力信号として受けて、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(時刻t50a)でハイレベルとなり、アークが再発生して溶接電圧検出信号Vdの値がアーク判別値Vta以上になった時点(時刻t51)でロー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がハイレベルの期間がくびれ検出期間Tnとなる。   Referring to FIGS. 12 and 13, 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, the welding voltage detection signal Vd and the welding current detection signal Id described with reference to FIG. 1 as input signals, and the voltage increase value ΔV during the short-circuit period is a squeezing detection reference. It becomes high level when the value signal Vtn is reached (time t50a) and becomes low level when the arc is regenerated and the welding voltage detection signal Vd becomes equal to or greater than the arc discrimination value Vta (time t51). The necking detection signal Nd is output. Therefore, a period in which the squeezing detection signal Nd is at a high level is a squeezing detection period Tn.

なお、短絡期間中の溶接電圧検出信号Vdの微分値がこれに対応するように設定し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をハイレベルに変化させるようにしても良い。さらに、溶接電圧検出信号Vdの値を溶接電流検出信号Idの値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するように設定し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をハイレベルに変化させるようにしても良い。くびれ検出信号Ndは、電源主回路PMに入力される。電源主回路PMは、くびれ検出期間Tnにおいては出力を停止する。   Note that the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level when the differential value of the welding voltage detection signal Vd during the short circuit period reaches the value of the squeezing detection reference value signal Vtn set so as to correspond thereto. good. Further, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the value of the welding voltage detection signal Vd by the value of the welding current detection signal Id, and the squeezing detection reference value signal set so that the differential value of the resistance value corresponds to this value. When the value Vtn is reached, the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level. The constriction detection signal Nd is input to the power supply main circuit PM. The power supply main circuit PM stops output during the constriction detection period Tn.

駆動回路DRは、このくびれ検出信号Ndがローレベルのとき(非くびれ検出時)はトランジスタTRをオン状態にする駆動信号Drを出力する。くびれ検出期間Tnにおいては駆動信号Drはローレベルであるので、トランジスタTRはオフ状態になる。この結果、減流抵抗器Rが溶接電流Iwの通電路(電源主回路PMから溶接トーチ4に至る経路)に挿入される。この減流抵抗器Rの値は、短絡負荷(0.01〜0.03Ω程度)の10倍以上大きな値(0.5〜3Ω程度)に設定される。このために、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、図13の時刻t50a〜t51に示すように、溶接電流Iwは急激に減少して小電流値となる。   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. In the constriction detection period Tn, since the drive signal Dr is at a low level, the transistor TR is turned off. As a result, the current reducing resistor R is inserted into the energization path of the welding current Iw (path from the power supply main circuit PM to the welding torch 4). The value of the current reducing resistor R is set to a value (about 0.5 to 3Ω) that is 10 times or more larger than the short-circuit load (about 0.01 to 0.03Ω). For this reason, the energy accumulated in the DC reactor in the welding power source and the reactor of the cable is suddenly discharged, and the welding current Iw decreases rapidly as shown in time t50a to t51 in FIG. Become.

時刻t51において、短絡が開放されてアークが再発生すると、溶接電圧Vwが予め定めたアーク判別値Vta以上になる。これを検出して、くびれ検出信号Ndはローレベルになり、駆動信号Drはハイレベルになる。この結果、トランジスタTRはオン状態になり、以降は図5を用いて実施の形態1で説明したアーク溶接の制御となる。以降の第1アーク期間Ta1と第2アーク期間Ta2については、図5で説明しているので説明は繰り返さない。   When the short circuit is released and the arc is regenerated at time t51, the welding voltage Vw becomes equal to or higher than a predetermined arc determination value Vta. By detecting this, the squeezing detection signal Nd becomes low level, and the drive signal Dr becomes high level. As a result, the transistor TR is turned on, and thereafter the arc welding control described in the first embodiment with reference to FIG. 5 is performed. Since the subsequent first arc period Ta1 and second arc period Ta2 have been described with reference to FIG. 5, description thereof will not be repeated.

図14は、実施の形態2に係る溶接装置で短絡移行となる電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。   FIG. 14 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a current region in which a short-circuit transition is performed in the welding apparatus according to the second embodiment.

図14における、短絡期間Tsと、初期の第1アーク期間Ta1と、後期の第2アーク期間Ta2の意味については、図5で説明しているのでここでは説明は繰返さない。図14では、ワイヤ送給速度の設定値Frは例えば250cm/minである。このときは、図2の下段に示す関数に基づいて、振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は振幅ゼロに設定される。このため、図13と比較して図14の波形を見ると、時刻t61〜t62の第1アーク期間Ta1では三角波が重畳されていない。   The meanings of the short-circuit period Ts, initial first arc period Ta1, and late second arc period Ta2 in FIG. 14 have been described with reference to FIG. 5, and therefore description thereof will not be repeated here. In FIG. 14, the set value Fr of the wire feed speed is, for example, 250 cm / min. At this time, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to zero based on the function shown in the lower part of FIG. For this reason, when the waveform of FIG. 14 is seen compared with FIG. 13, the triangular wave is not superimposed in the 1st arc period Ta1 of the time t61-t62.

このように、せり上がり力の影響が少なく液滴の移行がスムーズな短絡移行領域では、振幅中心電流Ihcに三角波を重畳しないように溶接電流が制御される。このため、すべての設定電流またはワイヤ送給速度に対して一律に三角波をハイレベルベース電流に重畳するよりも低電流域においてなじみの良いビードを形成することができる。   As described above, in the short-circuit transition region where the influence of the rising force is small and the droplet transition is smooth, the welding current is controlled so that the triangular wave is not superimposed on the amplitude center current Ihc. For this reason, it is possible to form a bead that is more familiar in the low current region than when the triangular wave is uniformly superimposed on the high level base current for all set currents or wire feed speeds.

図15は、実施の形態2に係る溶接装置でグロビュール移行領域のうち高めの電流域において溶接を行なう際の溶接電流を示した動作波形図である。   FIG. 15 is an operation waveform diagram showing a welding current when welding is performed in a higher current region in the globule transition region by the welding apparatus according to the second embodiment.

図15における、短絡期間Tsと、初期の第1アーク期間Ta1と、後期の第2アーク期間Ta2の意味については、図5で説明しているのでここでは説明は繰返さない。図15では、ワイヤ送給速度の設定値Frは例えば900cm/minである。なお、このワイヤ送給速度に対応する設定電流は280A程度である。このときは、図2の下段に示す関数に基づいて、振幅設定信号Whによって示される三角波振幅は最大振幅IHAよりもゼロに近い値に設定される。このため、図13と比較して図15の波形を見ると、時刻t71〜t72の第1アーク期間Ta1では振幅の小さな三角波が重畳されている。この振幅は、たとえば20A程度に設定することができる。   The meanings of the short-circuit period Ts, the initial first arc period Ta1, and the second arc period Ta2 in FIG. 15 have been described with reference to FIG. 5, and therefore description thereof will not be repeated here. In FIG. 15, the set value Fr of the wire feed speed is, for example, 900 cm / min. The set current corresponding to this wire feed speed is about 280A. At this time, based on the function shown in the lower part of FIG. 2, the triangular wave amplitude indicated by the amplitude setting signal Wh is set to a value closer to zero than the maximum amplitude IHA. For this reason, when the waveform of FIG. 15 is compared with FIG. 13, a triangular wave with a small amplitude is superimposed in the first arc period Ta1 at times t71 to t72. This amplitude can be set to about 20A, for example.

実施の形態2に係る溶接装置は、アーク再発生時(時刻t1)のアーク再発生時電流値を小さくすることができるので、実施の形態1で説明した溶接装置が奏する効果に加えて、アーク発生開始時のスパッタをさらに低減させることができる。   Since the welding apparatus according to the second embodiment can reduce the current value at the time of arc re-occurrence (time t1), in addition to the effect exhibited by the welding apparatus described in the first embodiment, the arc Spattering at the start of generation can be further reduced.

なお、実施の形態2では、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、減流抵抗器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スイッチング素子を介してコンデンサを並列に接続し、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を用いても良い。   In the second embodiment, as a means for rapidly reducing the welding current Iw when the constriction is detected, the method of inserting the current reducing resistor R into the energizing path has been described. As another means, a capacitor is connected in parallel between the output terminals of the welding apparatus via a 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 reduce the welding current Iw. You may use the method of making it.

最後に、再び実施の形態1および2について、図1および図12等を参照して総括する。溶接装置100は、炭酸ガスをシールドガスに使用し、短絡状態とアーク状態とを交互に繰り返す炭酸ガスアーク溶接方法によって溶接を行なう。図1に示すように、溶接装置100は、トーチ4と母材2との間に電圧を与えるための電源回路102と、電源回路102の電圧を制御する電源制御装置104とを含む。図5に示すように、電源制御装置104は、短絡期間Tsの後に続くアーク期間の初期の第1アーク期間Ta1にハイレベル電流が出力され、アーク期間の後期の第2アーク期間Ta2に定電圧制御された溶接電圧に対応したアーク電流が出力されるように、電源回路102を制御する。さらに電源制御装置104は、図5の時刻t1〜t2に示すように、所定の周期で増減する波形をハイレベルベース電流(振幅中心電流Ihc)に重畳してハイレベル電流が発生されるように電源回路102を制御する。さらに電源制御装置104は、図2の下段に示すように、溶接電流の電流設定値またはトーチ4にワイヤ1を送給する速度の速度設定値が所定範囲(範囲X2)外である場合(たとえば範囲X1,X3)に比べて、電流設定値または速度設定値が所定範囲(範囲X2)内である場合には、振幅設定信号Whで設定される波形の振幅を増加させる。   Finally, Embodiments 1 and 2 will be summarized again with reference to FIGS. The welding apparatus 100 uses carbon dioxide gas as a shielding gas and performs welding by a carbon dioxide arc welding method in which a short circuit state and an arc state are alternately repeated. As shown in FIG. 1, welding apparatus 100 includes a power supply circuit 102 for applying a voltage between torch 4 and base material 2 and a power supply control device 104 for controlling the voltage of power supply circuit 102. As shown in FIG. 5, the power supply control device 104 outputs a high level current in the first arc period Ta1 in the initial arc period following the short-circuit period Ts, and outputs a constant voltage in the second arc period Ta2 in the latter period of the arc period. The power supply circuit 102 is controlled so that an arc current corresponding to the controlled welding voltage is output. Further, as shown at times t1 to t2 in FIG. 5, the power supply control device 104 generates a high level current by superimposing a waveform that increases or decreases in a predetermined cycle on the high level base current (amplitude center current Ihc). The power supply circuit 102 is controlled. Furthermore, as shown in the lower part of FIG. 2, the power supply control device 104 has a case where the current setting value of the welding current or the speed setting value of the speed at which the wire 1 is fed to the torch 4 is out of a predetermined range (range X2) When the current set value or the speed set value is within the predetermined range (range X2) as compared with the ranges X1 and X3), the amplitude of the waveform set by the amplitude setting signal Wh is increased.

好ましくは、電源回路102は、図2の上段に示すように、電源制御装置104の制御下でトーチに対して電流を供給する供給経路のインダクタンス値Lioが可変に制御可能に構成される。電源制御装置104は、電流設定値または速度設定値が所定範囲(範囲X2)よりも小さい場合(たとえば範囲X1)には、電流設定値または速度設定値が所定範囲(範囲X2)内である場合よりも、第2アーク期間Ta2における電源回路のインダクタンス値を減少させる。   Preferably, the power supply circuit 102 is configured such that the inductance value Lio of the supply path for supplying current to the torch under control of the power supply control device 104 can be variably controlled, as shown in the upper part of FIG. When the current setting value or the speed setting value is smaller than the predetermined range (range X2) (for example, the range X1), the power supply control device 104 has a current setting value or speed setting value within the predetermined range (range X2). Rather, the inductance value of the power supply circuit in the second arc period Ta2 is reduced.

好ましくは、ハイレベルベース電流に重畳する波形は、図5等では三角波である例を示したが、正弦波などの波形でもよい。   Preferably, the waveform superimposed on the high-level base current is a triangular wave in FIG. 5 and the like, but a waveform such as a sine wave may be used.

好ましくは、実施の形態2(図12〜図15)で示したように、電源制御装置104は、短絡期間中に溶滴のくびれを検出した場合には短絡電流を減少させるくびれ検出制御を行なう。   Preferably, as shown in the second embodiment (FIGS. 12 to 15), power supply control device 104 performs constriction detection control for reducing the short-circuit current when the constriction of the droplet is detected during the short-circuit period. .

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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、6 溶滴、7 溶融池、100,100A 溶接装置、102,102A 電源回路、104,104A 電源制御装置、106 ワイヤ送給装置、AD アーク検出回路、DCL リアクトル、DR 駆動回路、EI 電流誤差増幅回路、ER 出力電圧設定回路、FC 送給制御回路、FH 周波数設定回路、FR 送給速度設定回路、ID 電流検出回路、IHCR 振幅中心電流設定回路、IR1 第1溶接電流設定回路、IR2 第2溶接電流設定回路、LR インダクタンス設定回路、ND くびれ検出回路、SW 溶接電流設定切換回路、TM タイマー回路、TR トランジスタ、VD 電圧検出回路、VTN くびれ検出基準値設定回路、WH 振幅設定回路、WM 送給モータ。   1 welding wire, 2 base metal, 3 arc, 4 welding torch, 5 feeding roll, 6 droplet, 7 molten pool, 100, 100A welding device, 102, 102A power circuit, 104, 104A power control device, 106 wire feeding Feeder, AD arc detection circuit, DCL reactor, DR drive circuit, EI current error amplification circuit, ER output voltage setting circuit, FC feed control circuit, FH frequency setting circuit, FR feed speed setting circuit, ID current detection circuit, IHCR amplitude center current setting circuit, IR1 first welding current setting circuit, IR2 second welding current setting circuit, LR inductance setting circuit, ND constriction detection circuit, SW welding current setting switching circuit, TM timer circuit, TR transistor, VD voltage detection Circuit, VTN squeezing detection reference value setting circuit, WH amplitude setting circuit, WM Feed motor.

Claims (3)

炭酸ガスをシールドガスに使用し、短絡状態とアーク状態とを交互に繰り返す炭酸ガスアーク溶接方法によって溶接を行なう溶接装置であって、
トーチと母材との間に電圧を与えるための電源回路と、
前記電源回路の電圧を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、短絡期間の後に続くアーク期間の初期の第1アーク期間にハイレベル電流が出力され、前記アーク期間の後期の第2アーク期間に定電圧制御された溶接電圧に対応したアーク電流が出力されるように、前記電源回路を制御し、
前記制御部は、所定の周期で増減する波形をハイレベルベース電流に重畳して前記ハイレベル電流が発生されるように前記電源回路を制御し、
前記制御部は、溶接電流の電流設定値または前記トーチにワイヤを送給する速度の速度設定値が所定範囲外である場合に比べて、前記電流設定値または前記速度設定値が前記所定範囲内である場合には、前記波形の振幅を増加させ、
前記電源回路は、前記制御部の制御下で前記トーチに対して電流を供給する供給経路のインダクタンス値が可変に制御可能に構成され、
前記制御部は、前記電流設定値または前記速度設定値が前記所定範囲よりも小さい場合には、前記電流設定値または前記速度設定値が前記所定範囲内である場合よりも、前記第2アーク期間における前記電源回路の前記インダクタンス値を減少させる、溶接装置。
A welding apparatus that uses carbon dioxide gas as a shielding gas and performs welding by a carbon dioxide arc welding method in which a short circuit state and an arc state are alternately repeated,
A power supply circuit for applying a voltage between the torch and the base material;
A control unit for controlling the voltage of the power supply circuit,
The control unit outputs an arc current corresponding to a welding voltage, in which a high level current is output in a first arc period in an initial period of an arc following a short circuit period, and constant voltage control is performed in a second arc period in the latter period of the arc period. Control the power supply circuit so that is output,
The control unit controls the power supply circuit so that the high level current is generated by superimposing a waveform increasing or decreasing at a predetermined cycle on a high level base current,
The control unit is configured so that the current set value or the speed set value is within the predetermined range as compared with a case where the current set value of the welding current or the speed set value of the speed at which the wire is fed to the torch is out of the predetermined range. If so, increase the amplitude of the waveform,
The power supply circuit is configured to be capable of variably controlling an inductance value of a supply path that supplies current to the torch under the control of the control unit,
When the current setting value or the speed setting value is smaller than the predetermined range, the control unit is configured to perform the second arc period when the current setting value or the speed setting value is within the predetermined range. A welding apparatus for reducing the inductance value of the power supply circuit .
前記波形は、三角波または正弦波である、請求項1に記載の溶接装置。 The welding apparatus according to claim 1, wherein the waveform is a triangular wave or a sine wave. 前記制御部は、前記短絡期間中に溶滴のくびれを検出した場合には短絡電流を減少させるくびれ検出制御を行なう、請求項1または2に記載の溶接装置。 3. The welding apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs constriction detection control for reducing a short-circuit current when a constriction of a droplet is detected during the short-circuit period.
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