JP7309671B2 - Welding power source, welding system, control method and program for welding power source - Google Patents
Welding power source, welding system, control method and program for welding power source Download PDFInfo
- Publication number
- JP7309671B2 JP7309671B2 JP2020137245A JP2020137245A JP7309671B2 JP 7309671 B2 JP7309671 B2 JP 7309671B2 JP 2020137245 A JP2020137245 A JP 2020137245A JP 2020137245 A JP2020137245 A JP 2020137245A JP 7309671 B2 JP7309671 B2 JP 7309671B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- current
- welding
- period
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Description
本発明は、溶接電源、溶接システム、溶接電源の制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a welding power source, a welding system, a welding power source control method, and a program.
消耗電極としてのワイヤに溶接電流を供給する溶接電源において、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給される場合に、母材の表面との距離が周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させる制御手段を有し、制御手段は、ワイヤの先端が逆送給される期間内に、溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御する溶接電源は、知られている（例えば、特許文献１参照）。 In a welding power source that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode, the tip of the wire is fed toward the base metal while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period. In this case, it has a control means for changing the welding current according to the position of the tip of the wire whose distance from the surface of the base material periodically varies, and the control means controls the welding current during the period in which the tip of the wire is reversely fed. , a welding power source that is controlled to provide a low-current period in which the welding current is reduced below a predetermined current value (see, for example, Patent Document 1).
ワイヤの先端が正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給される際におけるワイヤの先端が逆送給される期間内に低電流期間を設けて、溶滴離脱によるスパッタの飛散を低減させる技術がある。このような技術において、正弦波形状で変化するワイヤの送給速度に従ってワイヤを送給する構成を採用したのでは、ワイヤの先端が逆送給される期間、つまり低電流期間に溶滴が離脱する可能性を高くすることには限界がある。すなわち、スパッタを飛散しにくくすることには限界がある。 Low current during the reverse feeding period of the wire tip as it is fed towards the base material with periodic switching between forward feeding and reverse feeding periods There is a technique of setting a period to reduce the scattering of spatter due to droplet detachment. In such a technique, if the wire is fed in accordance with the wire feeding speed that changes in a sinusoidal shape, the droplet will detach during the period in which the tip of the wire is reversely fed, that is, during the low current period. There are limits to increasing the likelihood of That is, there is a limit to making the spatter less likely to scatter.
本発明の目的は、ワイヤの先端が正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給される際におけるワイヤの先端が逆送給される期間内に低電流期間を設ける技術において、正弦波形状で変化するワイヤの送給速度に従ってワイヤを送給する構成を採用した場合に比較して、スパッタを飛散しにくくすることにある。 It is an object of the present invention to prevent the tip of the wire from being reversely fed when the wire is fed toward the base material while periodically switching between the forward feeding period and the reverse feeding period. In the technique of providing a low-current period within a period, spatters are less likely to scatter than in the case of adopting a configuration in which the wire is fed in accordance with the wire feeding speed that varies in a sinusoidal shape.
かかる目的のもと、本発明は、消耗電極としてのワイヤに溶接電流を供給し、ワイヤを溶融池に短絡させることなくオープンアーク状態で溶滴を離脱させる溶接電源であって、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるようにワイヤの送給を制御する送給制御手段と、母材の表面との距離が周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させる電流制御手段とを備え、送給制御手段は、ワイヤの先端が母材に最も近付いた位置である最近点から母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、ワイヤの先端が最遠点から最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、電流制御手段は、ワイヤの先端が逆送給される期間内に、溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御する溶接電源を提供する。 Based on such an object, the present invention provides a welding power source that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode to detach droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool, wherein the tip of the wire is , a feed control means for controlling the feeding of the wire so that the wire is fed toward the base material while periodically switching between the forward feeding period and the reverse feeding period, and the surface of the base material and current control means for changing the welding current according to the position of the tip of the wire whose distance varies periodically, and the feed control means changes the position from the closest point where the tip of the wire comes closest to the base material. The time required to reach the farthest point, which is the farthest position from the base material, is controlled to be shorter than the time required for the tip of the wire to reach the closest point from the farthest point, and the current control means controls the tip of the wire. To provide a welding power source that controls to provide a low current period in which a welding current is lowered below a predetermined current value within a period in which a welding current is reversely fed.
送給制御手段は、ワイヤの先端が逆送給される期間におけるワイヤの最大の送給速度を、ワイヤの先端が正送給される期間におけるワイヤの最大の送給速度よりも大きくするように制御する、ものであってよい。 The feed control means makes the maximum wire feed speed during the period in which the tip of the wire is reversely fed higher than the maximum feed speed of the wire in the period in which the tip of the wire is forwardly fed. It can be something that controls.
電流制御手段は、周期的に変動するワイヤの先端位置が、最近点及び最遠点で規定される波高の１／２の位置よりも母材側に位置する場合に、低電流期間を開始するように制御する、ものであってよい。その場合、電流制御手段は、低電流期間が、ワイヤの先端が正送給される期間から逆送給される期間に切り替わる時点におけるワイヤの先端位置から、逆送給に切り替わったワイヤの送給速度の指令値が最大になる時点におけるワイヤの先端位置までの範囲内で開始されるように制御する、ものであってよい。また、電流制御手段は、低電流期間が、逆送給に切り替わったワイヤの送給速度の指令値が最大になった時点におけるワイヤの先端位置から、ワイヤの先端が逆送給される期間から正送給される期間に切り替わる時点におけるワイヤの先端位置までの範囲内で終了されるように制御する、ものであってよい。 The current control means starts the low current period when the tip position of the wire, which periodically fluctuates, is positioned closer to the base metal than the half of the wave height defined by the nearest point and the farthest point. It may be something that controls In this case, the current control means controls the feeding of the wire switched to the reverse feed from the wire tip position at the time when the low current period is switched from the forward feed period to the reverse feed period. It may be controlled to start within the range up to the tip position of the wire at the time when the speed command value is maximized. In addition, the current control means determines that the low current period is from the position of the tip of the wire at the time when the command value of the wire feeding speed when switched to reverse feeding reaches the maximum, to the period during which the tip of the wire is fed in reverse. It may be controlled so that it ends within the range up to the tip position of the wire at the time of switching to the normal feeding period.
また、本発明は、消耗電極としてのワイヤに溶接電流を供給してアーク溶接し、ワイヤを溶融池に短絡させることなくオープンアーク状態で溶滴を離脱させる溶接システムであって、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるようにワイヤの送給を制御する送給制御手段と、母材の表面との距離が周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させる電流制御手段とを備え、送給制御手段は、ワイヤの先端が母材に最も近付いた位置である最近点から母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、ワイヤの先端が最遠点から最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、電流制御手段は、ワイヤの先端が逆送給される期間内に、溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御する溶接システムも提供する。 Further, the present invention is a welding system that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode to perform arc welding and detach droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool, wherein the tip of the wire is , a feed control means for controlling the feeding of the wire so that the wire is fed toward the base material while periodically switching between the forward feeding period and the reverse feeding period, and the surface of the base material and current control means for changing the welding current according to the position of the tip of the wire whose distance varies periodically, and the feed control means changes the position from the closest point where the tip of the wire comes closest to the base material. The time required to reach the farthest point, which is the farthest position from the base material, is controlled to be shorter than the time required for the tip of the wire to reach the closest point from the farthest point, and the current control means controls the tip of the wire. Also provided is a welding system that controls to provide a low current period in which the welding current is reduced below a predetermined current value within the period in which the welding current is reverse fed.
さらに、本発明は、消耗電極としてのワイヤに溶接電流を供給し、ワイヤを溶融池に短絡させることなくオープンアーク状態で溶滴を離脱させる溶接電源の制御方法であって、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるようにワイヤの送給を制御するステップと、母材の表面との距離が周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させるステップとを含み、送給を制御するステップでは、ワイヤの先端が母材に最も近付いた位置である最近点から母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、ワイヤの先端が最遠点から最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、溶接電流を変化させるステップでは、ワイヤの先端が逆送給される期間内に、溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御する溶接電源の制御方法も提供する。 Further, the present invention is a control method for a welding power source that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode and detaches a droplet in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool, wherein the tip of the wire is A step of controlling feeding of the wire so that the wire is fed toward the base material while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period, and a distance between the surface of the base material and the changing the welding current according to the position of the tip of the wire that periodically fluctuates; In the step of controlling the time to reach the farthest point, which is the farthest position, to be shorter than the time it takes for the tip of the wire to reach the farthest point from the farthest point, and changing the welding current, Also provided is a control method for a welding power source that performs control so as to provide a low current period in which the welding current is reduced below a predetermined current value within a period of reverse feeding.
さらにまた、本発明は、消耗電極としてのワイヤに溶接電流を供給してアーク溶接し、ワイヤを溶融池に短絡させることなくオープンアーク状態で溶滴を離脱させる溶接システムのコンピュータに、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるようにワイヤの送給を制御する機能と、母材の表面との距離が周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させる機能とを実現させ、送給を制御する機能は、ワイヤの先端が母材に最も近付いた位置である最近点から母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、ワイヤの先端が最遠点から最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、溶接電流を変化させる機能は、ワイヤの先端が逆送給される期間内に、溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御するプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention provides a computer of a welding system that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode for arc welding and detaches droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool. However, the function of controlling the feeding of the wire so that it is fed toward the base material while periodically switching between the forward feeding period and the reverse feeding period, and the surface of the base material The function of changing the welding current according to the position of the tip of the wire, whose distance varies periodically, is realized, and the function of controlling the feed is the position where the tip of the wire is closest to the base material. The function to change the welding current by controlling the time required to reach the farthest point, which is the farthest position from the material, to be shorter than the time required for the tip of the wire to reach the farthest point from the farthest point is the wire Also provided is a program for controlling so as to provide a low current period in which the welding current is lowered below a predetermined current value within the period in which the tip of the welding wire is reversely fed.
本発明によれば、ワイヤの先端が正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給される際におけるワイヤの先端が逆送給される期間内に低電流期間を設ける技術において、正弦波形状で変化するワイヤの送給速度に従ってワイヤを送給する構成を採用した場合に比較して、スパッタが飛散しにくくなる。 According to the present invention, the tip of the wire is reversely fed when the wire is fed toward the base material while periodically switching between the forward feeding period and the reverse feeding period. In the technique of providing a low-current period within the period, spatters are less likely to scatter than in the case of adopting a configuration in which the wire is fed in accordance with the wire feeding speed that changes in a sinusoidal shape.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
＜本実施の形態が解決しようとする課題＞
本実施の形態が解決しようとする課題は２つある。
<Problems to be solved by the present embodiment>
There are two problems to be solved by this embodiment.
１つ目の課題は、スパッタが飛散しやすいという点である。
特許文献１の技術は、短絡を伴わない炭酸ガス溶接（オープンアーク溶接）において、ワイヤ送給速度及び溶接電流を適切に制御し、低電流期間にて溶滴（溶融金属）を離脱させて溶接母材に移行させるものである。
ここで重要なのは、溶滴が離脱しやすい状態で溶接ワイヤを引き戻すことで、積極的に溶滴を離脱させることである。溶滴の離脱のしやすさは、溶滴のサイズ（重量）、表面張力、アーク反力等の影響を受ける。例えば、溶滴サイズが大きいほど離脱しやすくなり、溶滴サイズが小さいほど離脱しにくくなる。
ロボットを使った自動溶接機では、安定した溶接結果を得るためにアーク長を一定に保つ「アーク長の自己保持機能」を利用している。「アーク長の自己保持機能」とは、溶接電源に「定電圧特性」を持たせ、アーク長が長くなると溶接電流を少し下げて（溶接ワイヤの溶融を遅らせて）アーク長を短くする方向に動作させ、アーク長が短くなると逆に溶接電流を上げて（溶接ワイヤの溶融を早めて）アーク長を長くする方向に動作させる機能のことである。特許文献１では、溶接中に何らかの外的要因でアーク長が長くなり溶接電流が下がった場合、溶滴成長期間での溶滴成長が遅れて溶滴サイズが小さくなり、溶滴が離脱させたい電流抑制期間に離脱しないことがある。溶滴が電流非抑制期間に離脱すると、スパッタが飛散しやすいという問題がある。
The first problem is that spatters tend to scatter.
In the technique of Patent Document 1, in carbon dioxide gas welding (open arc welding) that does not involve a short circuit, the wire feeding speed and welding current are appropriately controlled, and the droplets (molten metal) are separated during the low current period to perform welding. It is to be transferred to the base material.
What is important here is to positively separate the droplets by pulling back the welding wire in a state where the droplets are likely to separate. The easiness of droplet detachment is affected by droplet size (weight), surface tension, arc reaction force, and the like. For example, the larger the droplet size, the easier it is to separate, and the smaller the droplet size, the more difficult it is to separate.
Automatic welding machines that use robots use an "arc length self-holding function" that keeps the arc length constant in order to obtain stable welding results. The "arc length self-holding function" means that the welding power source has "constant voltage characteristics", and when the arc length increases, the welding current is slightly lowered (delaying the melting of the welding wire) to shorten the arc length. When the arc length is shortened, the welding current is increased (accelerates the melting of the welding wire) to increase the arc length. In Patent Document 1, when the arc length is lengthened and the welding current is lowered due to some external factor during welding, the droplet growth is delayed during the droplet growth period and the droplet size becomes smaller. It may not be released during the current suppression period. There is a problem that the spatter tends to scatter when the droplet is detached during the current non-suppression period.
２つ目の課題は、コンタクトチップが摩耗しやすいという点である。
アーク溶接では、溶接トーチ先端に取り付けた「コンタクトチップ」と呼ばれる銅合金製の給電部品にて、溶接電流を溶接ワイヤに供給する。コンタクトチップと溶接ワイヤとの接触部では大電流の通過によるジュール熱が発生し、コンタクトチップが軟化しやすい。軟化したコンタクトチップは、溶接ワイヤがその表面に接触しながら動くと、溶接ワイヤによって徐々に削り取られて摩耗していく。コンタクトチップのワイヤ給電部が摩耗すると溶接ワイヤへの給電が不安定となり、所定の溶接電流が流せなくなって溶着量が変化するとともに、コンタクトチップと溶接ワイヤとが溶着するなどの問題が生じる。コンタクトチップは、溶接電流が大きいほど摩耗しやすく、またワイヤ送給速度が大きいほど摩耗しやすい。
特許文献１では、溶接電流のピーク期間とワイヤ送給速度のピーク期間とが重なっており、大電流で軟化したコンタクトチップに高速に溶接ワイヤを通すことになるため、コンタクトチップが摩耗しやすいという問題がある。
The second problem is that the contact tip is easily worn.
In arc welding, a welding current is supplied to the welding wire by a copper alloy power supply component called a "contact tip" attached to the tip of the welding torch. Joule heat is generated at the contact portion between the contact tip and the welding wire due to the passage of a large current, and the contact tip tends to soften. The softened contact tip is gradually scraped off and worn away by the welding wire when the welding wire moves in contact with the surface. When the wire feeder portion of the contact tip wears, the power supply to the welding wire becomes unstable, and a predetermined welding current cannot flow, resulting in a change in the amount of welding, and problems such as welding between the contact tip and the welding wire. The higher the welding current, the more likely the contact tip will wear, and the higher the wire feed speed, the more likely it will wear.
In Patent Document 1, the peak period of the welding current and the peak period of the wire feed speed overlap, and the welding wire is passed through the contact tip softened by the large current at high speed, so the contact tip is easily worn. There's a problem.
そこで、本実施の形態では、ワイヤを溶融池に短絡させることなくオープンアーク状態で溶滴を離脱させる際に、スパッタを飛散しにくくし、かつ、コンタクトチップを摩耗しにくくする。以下、このような実施の形態について詳細に説明する。 Therefore, in the present embodiment, when the droplet is separated in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool, the spatter is less likely to scatter and the contact tip is less likely to be worn. Such an embodiment will be described in detail below.
＜システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るアーク溶接システム１０の構成例を示す図である。
アーク溶接システム１０は、溶接ロボット１２０と、ロボットコントローラ１６０と、溶接電源１５０と、送給装置１３０と、シールドガス供給装置１４０とを備えている。
溶接電源１５０は、プラスのパワーケーブルを介して溶接電極に接続され、マイナスのパワーケーブルを介して被溶接物（以下「母材」又は「ワーク」ともいう）２００と接続されている。この接続は、逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合、溶接電源１５０は、プラスのパワーケーブルを介して母材２００に接続され、マイナスのパワーケーブルを介して溶接電極に接続される。
また、溶接電源１５０と消耗式電極（以下「溶接ワイヤ」ともいう）１００の送給装置１３０とも信号線によって接続され、溶接ワイヤの送り速度を制御することができる。
<Overall system configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an arc welding system 10 according to this embodiment.
The arc welding system 10 includes a welding robot 120 , a robot controller 160 , a welding power source 150 , a feeder 130 and a shield gas supply device 140 .
Welding power source 150 is connected to a welding electrode via a positive power cable, and to a workpiece (hereinafter also referred to as "base material" or "workpiece") 200 via a negative power cable. This connection is for reverse polarity welding, and for positive polarity welding, the welding power supply 150 is connected to the base material 200 via a positive power cable, and the welding electrode is connected via a negative power cable. connected to
In addition, welding power source 150 and consumable electrode (hereinafter also referred to as “welding wire”) 100 feeding device 130 are connected by a signal line, and the feeding speed of the welding wire can be controlled.
溶接ロボット１２０は、エンドエフェクタとして、溶接トーチ１１０を備えている。溶接トーチ１１０は、溶接ワイヤ１００に通電させる通電機構（コンタクトチップ）を有している。溶接ワイヤ１００は、コンタクトチップからの通電により、先端からアークを発生し、その熱で溶接の対象である母材２００を溶接する。
さらに、溶接トーチ１１０は、シールドガスノズル（シールドガスを噴出する機構）を備える。シールドガスは、炭酸ガス、アルゴン＋炭酸ガス（ＣＯ２）等の混合ガスのどちらでもよい。なお、炭酸ガスがより好ましく、混合ガスの場合はＡｒに１０～３０％の炭酸ガスを混合した系が好ましい。シールドガスは、シールドガス供給装置１４０から供給される。
本実施の形態で使用する溶接ワイヤ１００は、フラックスを含まないソリッドワイヤとフラックスを含むフラックス入りワイヤのどちらでもよい。溶接ワイヤ１００の材質も問わない。例えば材質は、軟鋼でも良いし、ステンレス、アルミニウム、チタンでも良い。さらに、溶接ワイヤ１００の径も特に問わない。本実施の形態の場合、好ましくは、径の上限を１．６ｍｍ、下限を０．８ｍｍとする。
Welding robot 120 includes welding torch 110 as an end effector. Welding torch 110 has an energizing mechanism (contact tip) that energizes welding wire 100 . Welding wire 100 generates an arc from the tip by energization from the contact tip, and welds base material 200 to be welded with the heat generated.
Furthermore, welding torch 110 includes a shield gas nozzle (mechanism for ejecting shield gas). The shielding gas may be carbon dioxide or a mixed gas such as argon+carbon dioxide (CO2). Carbon dioxide gas is more preferable, and in the case of a mixed gas, a system in which Ar is mixed with 10 to 30% carbon dioxide gas is preferable. Shield gas is supplied from a shield gas supply device 140 .
The welding wire 100 used in this embodiment may be either a solid wire containing no flux or a flux-cored wire containing flux. The welding wire 100 may be made of any material. For example, the material may be mild steel, stainless steel, aluminum, or titanium. Furthermore, the diameter of welding wire 100 is not particularly limited. In this embodiment, the upper limit of the diameter is preferably 1.6 mm and the lower limit is 0.8 mm.
ロボットコントローラ１６０は、溶接ロボット１２０の動作を制御する。ロボットコントローラ１６０は、予め溶接ロボット１２０の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接条件、ウィービング動作等を定めたティーチングデータを保持し、溶接ロボット１２０に対してこれらを指示して溶接ロボット１２０の動作を制御する。また、ロボットコントローラ１６０は、ティーチングデータに従い、溶接作業中の電源を制御する指令を溶接電源１５０に与える。
ここでのアーク溶接システム１０は、溶接システムの一例である。また、溶接電源１５０は、溶接電流を変化させる制御手段の一例でもある。
Robot controller 160 controls the operation of welding robot 120 . The robot controller 160 holds teaching data in which the operation pattern of the welding robot 120, the welding start position, the welding end position, the welding conditions, the weaving operation, etc. are defined in advance, and instructs the welding robot 120 to operate the welding robot 120. controls the behavior of Robot controller 160 also gives welding power supply 150 commands to control the power supply during welding in accordance with the teaching data.
Arc welding system 10 herein is an example of a welding system. Welding power supply 150 is also an example of control means for changing the welding current.
＜溶接電源の構成＞
図２は、溶接電源１５０の制御系部分の構成例を説明する図である。
溶接電源１５０の制御系部分は、例えばコンピュータによるプログラムの実行を通じて実行される。
溶接電源１５０の制御系部分には、電流設定部３６が含まれる。本実施の形態における電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００に流れる溶接電流を規定する各種の電流値を設定する機能と、溶接電流の電流値が抑制される期間が開始される時間と終了する時間を設定する機能（電流抑制期間設定部３６Ａ）と、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報を求めるワイヤ先端位置変換部３６Ｂとを有する。
本実施の形態の場合、パルス電流であって、電流設定部３６は、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、溶滴離脱用の定常電流Ｉａを設定する。本実施の形態の場合、溶接電流は、基本的に、ピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂの２値で制御される。このため、電流値が抑制される期間が開始される時間ｔ１は、ベース電流Ｉｂが開始する時間（ベース電流開始時間）を表し、電流値が抑制される期間が終了する時間ｔ２はベース電流Ｉｂが終了する時間（ベース電流終了時間）を表す。
<Configuration of welding power source>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a control system portion of welding power source 150. As shown in FIG.
The control system portion of welding power source 150 is executed through execution of a program by a computer, for example.
A control system portion of welding power source 150 includes current setting unit 36 . The current setting unit 36 in the present embodiment has a function of setting various current values that define the welding current flowing through the welding wire 100, and the start and end times of the period in which the current value of the welding current is suppressed. (current suppression period setting unit 36A) and a wire tip position conversion unit 36B that obtains information on the tip position of welding wire 100 .
In the case of the present embodiment, the pulse current is used, and the current setting unit 36 sets the peak current Ip, the base current Ib, and the steady-state current Ia for droplet detachment. In the case of this embodiment, the welding current is basically controlled by two values of the peak current Ip and the base current Ib. Therefore, the time t1 at which the period during which the current value is suppressed represents the time at which the base current Ib starts (base current start time), and the time t2 at which the period during which the current value is suppressed represents the base current Ib represents the time when (base current end time) ends.
溶接電源１５０の電源主回路は、交流電源（ここでは三相交流電源）１と、１次側整流器２と、平滑コンデンサ３と、スイッチング素子４と、トランス５と、２次側整流器６と、リアクトル７とで構成される。
交流電源１から入力された交流電力は、１次側整流器２により全波整流され、さらに平滑コンデンサ３により平滑されて直流電力に変換される。次に、直流電力は、スイッチング素子４によるインバータ制御により高周波の交流電力に変換された後、トランス５を介して２次側電力に変換される。トランス５の交流出力は、２次側整流器６によって全波整流され、さらにリアクトル７により平滑される。リアクトル７の出力電流は、電源主回路からの出力として溶接チップ８に与えられ、消耗電極としての溶接ワイヤ１００に通電される。
A power supply main circuit of the welding power supply 150 includes an AC power supply (here, a three-phase AC power supply) 1, a primary side rectifier 2, a smoothing capacitor 3, a switching element 4, a transformer 5, a secondary side rectifier 6, It is composed of a reactor 7.
AC power input from an AC power supply 1 is full-wave rectified by a primary rectifier 2, smoothed by a smoothing capacitor 3, and converted to DC power. Next, the DC power is converted into high-frequency AC power by inverter control by the switching element 4 and then converted into secondary power through the transformer 5 . The AC output of the transformer 5 is full-wave rectified by the secondary rectifier 6 and smoothed by the reactor 7 . The output current of the reactor 7 is applied to the welding tip 8 as an output from the power supply main circuit, and energizes the welding wire 100 as a consumable electrode.
溶接ワイヤ１００は、送給モータ２４によって送給され、母材２００との間にアーク９を発生させる。本実施の形態の場合、送給モータ２４は、溶接ワイヤ１００の先端を平均速度よりも速い速度で母材２００に送り出す正送給期間と、溶接ワイヤ１００の先端を平均速度よりも遅い速度で母材２００に送り出す逆送給期間とが周期的に切り替わるように、溶接ワイヤ１００を送給する。逆送給期間における溶接ワイヤ１００の先端は、母材２００から遠ざかる方向に移動する。
送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給は、送給駆動部２３からの制御信号Ｆｃによって制御される。送給速度の平均値は、ほぼ溶融速度と同じである。本実施の形態の場合、送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給も溶接電源１５０により制御される。
Welding wire 100 is fed by feeding motor 24 to generate arc 9 between base material 200 and welding wire 100 . In the case of the present embodiment, the feed motor 24 has a positive feed period in which the tip of the welding wire 100 is fed to the base material 200 at a speed higher than the average speed, and a period in which the tip of the welding wire 100 is fed at a speed lower than the average speed. Welding wire 100 is fed such that the reverse feed period for feeding to base material 200 is periodically switched. The tip of welding wire 100 during the reverse feeding period moves away from base material 200 .
Feeding of welding wire 100 by feed motor 24 is controlled by control signal Fc from feed drive unit 23 . The average feed rate is approximately the same as the melt rate. In the case of the present embodiment, welding power source 150 also controls feeding of welding wire 100 by feeding motor 24 .
電流設定部３６には、溶接チップ８と母材２００との間に加える電圧の目標値（電圧設定信号Ｖｒ）が電圧設定部３４から与えられる。
ここでの電圧設定信号Ｖｒは、電圧比較部３５にも与えられ、電圧検出部３２によって検出された電圧検出信号Ｖｏと比較される。電圧検出信号Ｖｏは、実測値である。
電圧比較部３５は、電圧設定信号Ｖｒと電圧検出信号Ｖｏとの差分を増幅し、電圧誤差増幅信号Ｖａとして電流設定部３６に出力する。
電流設定部３６は、アーク９の長さ（すなわちアーク長）が一定になるように溶接電流を制御する。換言すると、電流設定部３６は、溶接電流の制御を通じて定電圧制御を実行する。
Current setting unit 36 is supplied with a target value of voltage (voltage setting signal Vr) to be applied between welding tip 8 and base material 200 from voltage setting unit 34 .
The voltage setting signal Vr here is also given to the voltage comparing section 35 and compared with the voltage detection signal Vo detected by the voltage detecting section 32 . The voltage detection signal Vo is an actual measurement value.
The voltage comparison section 35 amplifies the difference between the voltage setting signal Vr and the voltage detection signal Vo, and outputs it to the current setting section 36 as a voltage error amplification signal Va.
The current setting unit 36 controls the welding current so that the length of the arc 9 (that is, arc length) is constant. In other words, the current setting unit 36 performs constant voltage control through control of the welding current.
電流設定部３６は、電圧設定信号Ｖｒと電圧誤差増幅信号Ｖａとに基づいて、ピーク電流Ｉｐの値、ベース電流Ｉｂの値、ピーク電流Ｉｐを与える期間、又は、ピーク電流Ｉｐの値、ベース電流Ｉｂの値の大きさを再設定し、再設定された期間又は値の大きさに応じた電流設定信号Ｉｒを電流誤差増幅部３７に出力する。
本実施の形態の場合、ピーク電流Ｉｐを与える期間は、ベース電流Ｉｂを与えられる期間以外の期間である。換言すると、ピーク電流Ｉｐを与える期間は、電流が抑制されていない期間（電流非抑制期間）である。このピーク電流Ｉｐを与える期間は、第１の期間の一例である。
一方、ベース電流Ｉｂを与える期間を電流抑制期間ともいう。電流抑制期間は低電流期間の一例であるとともに、第２の期間の一例でもある。
電流誤差増幅部３７は、目標値として与えられた電流設定信号Ｉｒと電流検出部３１で検出された電流検出信号Ｉｏとの差分を増幅し、電流誤差増幅信号Ｅｄとしてインバータ駆動部３０に出力する。
インバータ駆動部３０は、電流誤差増幅信号Ｅｄによってスイッチング素子４の駆動信号Ｅｃを補正する。
Based on the voltage setting signal Vr and the voltage error amplification signal Va, the current setting unit 36 sets the value of the peak current Ip, the value of the base current Ib, the period during which the peak current Ip is applied, or the value of the peak current Ip, the base current The magnitude of the value of Ib is reset, and the current setting signal Ir corresponding to the reset period or magnitude of the value is output to the current error amplifying section 37 .
In the case of the present embodiment, the period during which the peak current Ip is applied is a period other than the period during which the base current Ib is applied. In other words, the period during which the peak current Ip is applied is the period during which the current is not suppressed (current non-suppression period). The period during which the peak current Ip is applied is an example of the first period.
On the other hand, the period during which the base current Ib is applied is also called a current suppression period. The current suppression period is an example of the low current period and also an example of the second period.
The current error amplifying section 37 amplifies the difference between the current setting signal Ir given as the target value and the current detection signal Io detected by the current detecting section 31, and outputs it to the inverter driving section 30 as a current error amplified signal Ed. .
The inverter drive section 30 corrects the drive signal Ec for the switching element 4 with the current error amplification signal Ed.
電流設定部３６には、送給される溶接ワイヤ１００の平均送給速度Ｆａｖｅも与えられる。平均送給速度Ｆａｖｅは、平均送給速度設定部２０が不図示の記憶部に記憶されているティーチングデータに基づいて出力する。
電流設定部３６は、与えられた平均送給速度Ｆａｖｅに基づいて、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、定常電流Ｉａ、ベース電流Ｉｂが開始する時間ｔ１、ベース電流Ｉｂが終了する時間ｔ２の値を決定する。
本実施の形態では、図２の通り、平均送給速度Ｆａｖｅを電流設定部３６に入力しているが、電流設定部３６に入力される信号は平均送給速度Ｆａｖｅに関連する値を設定値として、平均送給速度Ｆａｖｅに置き換えて用いても良い。例えば、不図示の記憶部に平均送給速度と、その平均送給速度に対して最適な溶接が可能となる平均電流値のデータベースが記憶されている場合、平均電流値を設定値として、平均送給速度Ｆａｖｅに置き換えて用いても良い。
平均送給速度Ｆａｖｅは、振幅送給速度設定部２１と送給速度指令設定部２２にも与えられる。
ここでの振幅送給速度設定部２１は、入力された平均送給速度Ｆａｖｅに基づいて、基本的送給条件としての振幅Ｗｆ及び周期Ｔｆの値を決定する。振幅Ｗｆは平均送給速度Ｆａｖｅに対する変化幅であり、周期Ｔｆは繰り返し単位である振幅変化の時間である。
The average feeding speed Fave of the welding wire 100 to be fed is also given to the current setting unit 36 . The average feeding speed Fave is output by the average feeding speed setting unit 20 based on teaching data stored in a storage unit (not shown).
Based on the given average feeding speed Fave, the current setting unit 36 sets values of the peak current Ip, the base current Ib, the steady-state current Ia, the time t1 when the base current Ib starts, and the time t2 when the base current Ib ends. decide.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the average feeding speed Fave is input to the current setting unit 36. The signal input to the current setting unit 36 is set to a value related to the average feeding speed Fave. , may be used in place of the average feeding speed Fave. For example, if a storage unit (not shown) stores an average feed speed and a database of average current values that enable optimum welding with respect to the average feed speed, the average current value is set as a set value. It may be used in place of the feeding speed Fave.
The average feeding speed Fave is also given to the amplitude feeding speed setting section 21 and the feeding speed command setting section 22 .
The amplitude feeding speed setting unit 21 here determines the values of the amplitude Wf and the period Tf as basic feeding conditions based on the input average feeding speed Fave. The amplitude Wf is the width of change with respect to the average feeding speed Fave, and the period Tf is the time of amplitude change, which is the repetition unit.
特許文献１におけるワイヤ送給は、平均送給速度Ｆａｖｅよりも送給速度が速い期間（正送給期間）と平均送給速度Ｆａｖｅよりも送給速度が遅い期間（逆送給期間）とが交互に現れ、かつ正送給期間の時間幅と逆送給期間の時間幅とが同じ送給方式であった。
これに対して本実施の形態では、正逆速度比率設定部３８が、周期Ｔｆに対する逆送給期間の割合であるＰＦＲ（％）を設定し、振幅送給速度設定部２１に与える。
ここで、振幅送給速度設定部２１では、振幅Ｗｆと周期Ｔｆと正逆送給比率ＰＦＲとに基づいて、正送給期間の振幅送給速度Ｆｆと逆送給期間の振幅送給速度Ｆｆとが計算される。
逆送給期間の振幅送給速度Ｆｆは次式で与えられる。ここでｔは時刻を表す。
The wire feeding in Patent Document 1 has a period (forward feeding period) in which the feeding speed is faster than the average feeding speed Fave and a period (reverse feeding period) in which the feeding speed is slower than the average feeding speed Fave. In this feeding method, they appear alternately and the time width of the normal feeding period and the time width of the reverse feeding period are the same.
On the other hand, in the present embodiment, the forward/reverse speed ratio setting unit 38 sets PFR (%), which is the ratio of the reverse feeding period to the period Tf, and gives it to the amplitude feeding speed setting unit 21 .
Here, the amplitude feeding speed setting unit 21 sets the amplitude feeding speed Ff in the forward feeding period and the amplitude feeding speed Ff in the reverse feeding period based on the amplitude Wf, the period Tf, and the forward/reverse feeding ratio PFR. is calculated.
The amplitude feeding speed Ff during the reverse feeding period is given by the following equation. Here, t represents time.
また、正送給期間の振幅送給速度Ｆｆは次式で与えられる。 Also, the amplitude feeding speed Ff in the normal feeding period is given by the following equation.
振幅送給速度設定部２１は、上記の様に正送給期間と逆送給期間とで異なる振幅送給速度Ｆｆを生成して出力する。 The amplitude feeding speed setting section 21 generates and outputs different amplitude feeding speeds Ff for the normal feeding period and the reverse feeding period as described above.
送給速度指令設定部２２は、振幅送給速度Ｆｆと平均送給速度Ｆａｖｅとに基づいて、送給速度指令信号Ｆｗを出力する。
本実施の形態の場合、送給速度指令信号Ｆｗは、次式で表される。
Ｆｗ＝Ｆｆ＋Ｆａｖｅ …式３
A feeding speed command setting unit 22 outputs a feeding speed command signal Fw based on the amplitude feeding speed Ff and the average feeding speed Fave.
In the case of this embodiment, the feeding speed command signal Fw is represented by the following equation.
Fw=Ff+Fave ... Formula 3
送給速度指令信号Ｆｗは、位相ずれ検出部２６と、送給誤差増幅部２８と、電流設定部３６とに出力される。
送給誤差増幅部２８は、目標速度である送給速度指令信号Ｆｗと送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給速度を実測した送給速度検出信号Ｆｏとの差分を増幅し、誤差分を補正した速度誤差増幅信号Ｆｄを送給駆動部２３に出力する。
送給駆動部２３は、速度誤差増幅信号Ｆｄに基づいて制御信号Ｆｃを生成し、送給モータ２４に与える。
ここでの送給速度変換部２５は、送給モータ２４の回転量などを溶接ワイヤ１００の送給速度検出信号Ｆｏに変換する。
本実施の形態における位相ずれ検出部２６は、送給速度指令信号Ｆｗと測定値である送給速度検出信号Ｆｏとを比較し、位相ずれ時間Ｔθｄを出力する。なお、位相ずれ検出部２６は、振幅送給を規定するパラメータ（周期Ｔｆ、振幅Ｗｆ、平均送給速度Ｆａｖｅ）を可変した場合における送給モータ２４の送給動作を測定して位相ずれ時間Ｔθｄを求めても良い。
The feeding speed command signal Fw is output to the phase shift detecting section 26 , the feeding error amplifying section 28 and the current setting section 36 .
A feed error amplifying section 28 amplifies the difference between the feed speed command signal Fw, which is the target speed, and the feed speed detection signal Fo obtained by actually measuring the feed speed of the welding wire 100 by the feed motor 24, and subtracts the error. The corrected speed error amplification signal Fd is output to the feeding driving section 23 .
The feed drive unit 23 generates a control signal Fc based on the speed error amplification signal Fd and gives it to the feed motor 24 .
The feeding speed converter 25 here converts the amount of rotation of the feeding motor 24 and the like into the feeding speed detection signal Fo of the welding wire 100 .
The phase shift detector 26 in the present embodiment compares the feeding speed command signal Fw with the feeding speed detection signal Fo, which is a measured value, and outputs the phase shift time Tθd. The phase shift detector 26 measures the feed operation of the feed motor 24 when the parameters (cycle Tf, amplitude Wf, average feed speed Fave) that define the amplitude feed are varied, and determines the phase shift time Tθd. You can ask for
位相ずれ時間Ｔθｄは、電流設定部３６のワイヤ先端位置変換部３６Ｂに与えられる。ワイヤ先端位置変換部３６Ｂは、送給速度指令信号Ｆｗと位相ずれ時間Ｔθｄとに基づいて、母材２００を基準面とした溶接ワイヤ１００の先端位置を算出し、算出された先端位置の情報を電流抑制期間設定部３６Ａに与える。
ここで、電流抑制期間設定部３６Ａは、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報に基づいて、又は、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報と送給速度指令信号Ｆｗとに基づいて溶接電流を抑制する期間（すなわち、電流設定信号Ｉｒをベース電流Ｉｂに制御する期間）を設定する。
ここでの電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００の送給を制御する送給制御手段、及び、溶接ワイヤ１００の先端位置に応じて溶接電流を変化させる電流制御手段の一例である。
The phase shift time Tθd is given to the wire tip position conversion section 36B of the current setting section 36 . Wire tip position conversion unit 36B calculates the tip position of welding wire 100 with base material 200 as a reference plane based on feed speed command signal Fw and phase shift time Tθd, and converts information on the calculated tip position. It is supplied to the current suppression period setting section 36A.
Here, the current suppression period setting unit 36A is configured to suppress the welding current based on the information on the tip position of the welding wire 100, or based on the information on the tip position of the welding wire 100 and the feed speed command signal Fw. (that is, the period during which the current setting signal Ir is controlled to the base current Ib) is set.
The current setting unit 36 here is an example of feed control means for controlling feeding of the welding wire 100 and current control means for changing the welding current according to the tip position of the welding wire 100 .
＜溶接電流の制御例＞
以下では、溶接電源１５０による溶接電流の制御例について説明する。
溶接電流の制御は、溶接電源１５０を構成する電流設定部３６によって実現される。前述したように、本実施の形態における電流設定部３６は、プログラムの実行を通じて制御を実現する。
本実施の形態における電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００の送給速度指令信号Ｆｗと溶接ワイヤ１００の先端位置の情報とに基づいて溶接電流の電流値の切り替えを制御する。このため、溶接電流の制御の説明に先立って、送給速度指令信号Ｆｗの時間変化と溶接ワイヤ１００の先端位置の時間変化について説明する。
<Example of welding current control>
An example of welding current control by welding power source 150 will be described below.
Control of the welding current is realized by current setting section 36 that constitutes welding power source 150 . As described above, the current setting unit 36 in this embodiment implements control through execution of a program.
Current setting unit 36 in the present embodiment controls switching of the current value of the welding current based on feed speed command signal Fw of welding wire 100 and information on the tip position of welding wire 100 . For this reason, before explaining the control of the welding current, the time change of the feed speed command signal Fw and the time change of the tip position of the welding wire 100 will be described.
図３は、送給速度指令信号Ｆｗの時間変化を説明する波形図である。横軸は時間（位相）であり、縦軸は速度である。縦軸の単位はメートル毎分または回転数である。ただし、数値は一例である。例えば溶接ワイヤ１００（図１参照）の直径を１．２ｍｍとする場合、平均送給速度Ｆａｖｅは１２～２５メートル毎分である。もっとも、後述するグロビュール移行または、スプレー移行を維持するためには、溶接ワイヤ１００の突出し長さにもよるが、送給速度を８メートル毎分以上にすることが望ましい。例えば溶接ワイヤ１００の突出し長さを２５ｍｍとする場合、溶接電流は２２５Ａ程度となる。短絡移行とグロビュール移行の臨界領域は、およそ２５０Ａである。 FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the change over time of the feeding speed command signal Fw. The horizontal axis is time (phase) and the vertical axis is velocity. The units of the vertical axis are meters per minute or revolutions. However, the numerical value is an example. For example, if the welding wire 100 (see FIG. 1) has a diameter of 1.2 mm, the average feed speed Fave is 12 to 25 meters per minute. However, in order to maintain globule transfer or spray transfer, which will be described later, it is desirable to set the feed speed to 8 meters per minute or more, although it depends on the length of protrusion of the welding wire 100 . For example, when the welding wire 100 has a projection length of 25 mm, the welding current is about 225A. The critical area for short circuit transfer and globule transfer is approximately 250A.
図３では、平均送給速度Ｆａｖｅよりも速い速度を正値で表し、平均送給速度Ｆａｖｅよりも遅い速度を負値で表している。送給速度が平均送給速度Ｆａｖｅよりも速い期間を正送給期間といい、反対に送給速度が平均送給速度Ｆａｖｅよりも遅い期間を逆送給期間という。なお、溶接ワイヤ１００（図１参照）は母材２００（図１参照）に近づくように送出される。
特許文献１では、正送給期間の時間幅と逆送給期間の時間幅とは等しく、また正送給期間の速度振幅と逆送給期間の速度振幅とは等しいため、速度波形は周期Ｔｆ、振幅Ｗｆの正弦波であった。
本実施の形態の場合、送給速度指令信号Ｆｗは、正送給期間の時間幅と逆送給期間の時間幅とが異なり、かつ正送給期間の速度振幅Ｗｆ＿ｆと逆送給期間の速度振幅Ｗｆ＿ｒとが異なる。
すなわち、送給１周期における逆送給時間の割合をＰＦＲ（％）と定義すると、正送給期間の周期及び速度振幅と、逆送給期間の周期及び速度振幅とは、次のように定義できる。
正送給期間：周期が（（１００－ＰＦＲ）×Ｔｆ＿ｆ）／５０であり、速度振幅Ｗｆ＿ｆがＰＦＲ×Ｗｆ／５０である正弦波の半波。
逆送給期間：周期がＰＦＲ×Ｔｆ／５０であり、速度振幅Ｗｆ＿ｒが（（１００－ＰＦＲ）×Ｗｆ／５０である正弦波の半波。
ここでＷｆは、ＰＦＲが５０のとき、すなわち特許文献１のように速度波形が正弦波のときの速度振幅である。
また、本実施の形態では、ＰＦＲ＜５０であるとする。これにより、速度振幅Ｗｆ＿ｆは速度振幅Ｗｆよりも小さくなり、速度振幅Ｗｆ＿ｒは速度振幅Ｗｆよりも大きくなる。
平均送給速度Ｆａｖｅは、ワイヤ溶融速度Ｆｍとみなすことができる。
In FIG. 3, speeds faster than the average feeding speed Fave are represented by positive values, and speeds slower than the average feeding speed Fave are represented by negative values. A period in which the feeding speed is faster than the average feeding speed Fave is called a normal feeding period, and a period in which the feeding speed is slower than the average feeding speed Fave is called a reverse feeding period. Welding wire 100 (see FIG. 1) is delivered so as to approach base material 200 (see FIG. 1).
In Patent Document 1, the time width of the normal feeding period and the time width of the reverse feeding period are equal, and the velocity amplitude of the normal feeding period and the velocity amplitude of the reverse feeding period are equal. , was a sine wave of amplitude Wf.
In the case of the present embodiment, the feeding speed command signal Fw has different time widths in the forward feeding period and the reverse feeding period, and has a speed amplitude Wf_f in the forward feeding period and a speed amplitude Wf_f in the reverse feeding period. It is different from the amplitude Wf_r.
That is, when the ratio of the reverse feed time in one feed cycle is defined as PFR (%), the cycle and speed amplitude of the forward feed period and the cycle and speed amplitude of the reverse feed period are defined as follows. can.
Positive feed period: Half-wave of a sine wave with a period of ((100−PFR)×Tf_f)/50 and a velocity amplitude Wf_f of PFR×Wf/50.
Reverse feed period: half-wave of a sine wave with a period of PFR×Tf/50 and a velocity amplitude Wf_r of ((100−PFR)×Wf/50).
Here, Wf is the velocity amplitude when the PFR is 50, that is, when the velocity waveform is a sine wave as in Patent Document 1.
Also, in this embodiment, it is assumed that PFR<50. As a result, the speed amplitude Wf_f becomes smaller than the speed amplitude Wf, and the speed amplitude Wf_r becomes larger than the speed amplitude Wf.
The average feed rate Fave can be regarded as the wire melting rate Fm.
図４は、溶接ワイヤ１００（図１参照）の先端位置（ワイヤ先端位置）の時間変化を説明する波形図である。横軸は時間（位相）であり、縦軸は母材２００の表面（母材表面）から法線方向上方への距離（高さ）を表している。
ただし、図４では、溶接ワイヤ１００が平均送給速度Ｆａｖｅで送給される場合における距離（高さ）を基準距離とし、基準距離よりも大きい距離を正値、基準距離よりも小さい距離を負値で表している。
図４に示すように、溶接ワイヤ１００の先端位置が時間の経過とともに母材表面に近づく期間が正送給期間であり、溶接ワイヤ１００の先端位置が時間の経過とともに母材表面から遠ざかる期間が逆送給期間である。
図４は、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面に最も近づいた位置（最下点）に対応する時点をＴ０、Ｔ４で表し、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面から最も遠ざかった位置（最上点）に対応する時点をＴ２で表している。ここでの最下点は、最近点の一例であり、最上点は、最遠点の一例である。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining temporal changes in the tip position (wire tip position) of welding wire 100 (see FIG. 1). The horizontal axis represents time (phase), and the vertical axis represents the distance (height) from the surface of the base material 200 (base material surface) in the normal direction upward.
However, in FIG. 4, the distance (height) when the welding wire 100 is fed at the average feeding speed Fave is taken as the reference distance, the distance greater than the reference distance is positive, and the distance smaller than the reference distance is negative. expressed as a value.
As shown in FIG. 4, the period during which the tip position of the welding wire 100 approaches the base metal surface over time is the forward feed period, and the period during which the tip position of the welding wire 100 moves away from the base metal surface over time is the period. This is the reverse feeding period.
In FIG. 4, T0 and T4 represent the time points corresponding to the position (lowest point) where the tip position of the welding wire 100 is closest to the base metal surface, and the position where the tip position of the welding wire 100 is furthest from the base metal surface. (top point) is indicated by T2. The lowest point here is an example of the closest point, and the highest point is an example of the farthest point.
また、基準距離に対応する時点をＴ１、Ｔ３とする。Ｔ１は、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面に最も近づいた位置（最下点）から最も遠ざかる位置（最上点）に向かう中間の時点である。Ｔ３は、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面に最も遠ざかった位置から最も近づく位置に向かう中間の時点である。図４に示すように、溶接ワイヤ１００の先端位置と基準点Ｔ１、Ｔ３における位置との差分が振幅である。 Also, the time points corresponding to the reference distance are T1 and T3. T1 is an intermediate point in time when the tip position of welding wire 100 moves from the position (lowest point) closest to the base material surface to the farthest position (highest point). T3 is an intermediate point in time when the tip position of welding wire 100 moves from the farthest position to the closest position to the base metal surface. As shown in FIG. 4, the amplitude is the difference between the tip position of the welding wire 100 and the positions at the reference points T1 and T3.
図５は、本実施の形態における溶接電流の制御例を説明するフローチャートである。図５に示す制御は、電流設定部３６（図２参照）において実行される。図中の記号Ｓはステップである。
図５に示す制御は、溶接ワイヤ１００の先端位置の変化（１周期）に対応する。このため、図５においては、時間Ｔが時点Ｔ０の状態をステップ１とする。
本実施の形態における電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒの制御のために、溶接ワイヤ１００の先端位置を算出する。
平均送給速度Ｆａｖｅは、ワイヤ溶融速度Ｆｍと同等である。従って、送給速度指令信号Ｆｗとワイヤ溶融速度Ｆｍ（≒Ｆａｖｅ）の差分を積分すれば、溶接ワイヤ１００の先端位置を求めることができる。
そこで、電流設定部３６は、次式に基づいて、溶接ワイヤ１００の先端位置を設定する。
ワイヤ先端位置＝∫（Ｆｗ－Ｆａｖｅ）・ｄｔ …式４
式４で計算される先端位置の変化は、図４に対応する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of welding current control in the present embodiment. The control shown in FIG. 5 is executed in the current setting section 36 (see FIG. 2). A symbol S in the figure indicates a step.
The control shown in FIG. 5 corresponds to the tip position change (one cycle) of welding wire 100 . Therefore, in FIG. 5, step 1 is the state where time T is time T0.
Current setting unit 36 in the present embodiment calculates the tip position of welding wire 100 for controlling current setting signal Ir.
The average feed rate Fave is equivalent to the wire melting rate Fm. Therefore, the tip position of the welding wire 100 can be obtained by integrating the difference between the feed speed command signal Fw and the wire melting speed Fm (≈Fave).
Therefore, current setting unit 36 sets the tip position of welding wire 100 based on the following equation.
Wire tip position = ∫ (Fw-Fave) · dt ... Equation 4
The change in tip position calculated by Equation 4 corresponds to FIG.
ただし、溶接ワイヤ１００の送給に送給モータ２４（図２参照）を用いる場合、指令と実際の送給速度（すなわち送給速度検出信号Ｆｏ）との間に位相ずれが生じる場合がある。そこで、電流設定部３６は、位相ずれ検出部２６から与えられる位相ずれ時間Ｔθｄにより、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算される溶接ワイヤ１００の先端位置に応じて計算されるベース電流開始時間ｔ１を補正する。具体的には、次式に示すように、ベース電流開始時間ｔ１の値を再設定する。
ｔ１＝ｔ１＋Ｔθｄ …式５
同じく、電流設定部３６は、位相ずれ時間Ｔθｄにより、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算されるベース電流終了時間ｔ２を補正する。
ｔ２＝ｔ２＋Ｔθｄ …式６
ここでは、送給速度の観点からベース電流開始時間ｔ１とベース電流終了時間ｔ２を制御する場合について説明しているが、位置制御の観点でも同様である。
However, when the feed motor 24 (see FIG. 2) is used to feed the welding wire 100, a phase shift may occur between the command and the actual feed speed (that is, the feed speed detection signal Fo). Therefore, the current setting unit 36 is calculated according to the tip position of the welding wire 100 calculated from the average feed speed Fave and the feed speed command signal Fw by the phase shift time Tθd given from the phase shift detection unit 26. Correct the base current start time t1. Specifically, the value of the base current start time t1 is reset as shown in the following equation.
t1=t1+Tθd Equation 5
Similarly, the current setting unit 36 corrects the base current end time t2 calculated from the average feeding speed Fave and the feeding speed command signal Fw by using the phase shift time Tθd.
t2=t2+Tθd Equation 6
Here, the case where the base current start time t1 and the base current end time t2 are controlled from the viewpoint of the feeding speed is described, but the same is true from the viewpoint of position control.
図６は、溶接電流の電流値を指定する電流設定信号Ｉｒの制御例を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は電流検出信号Ｉｏである。図中の時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ図４の時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に対応する。ここでの時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算された溶接ワイヤ１００の先端位置から決定される。
図６に示すようにベース電流開始時間ｔ１は、溶接ワイヤ１００の先端が最下点に位置する時点Ｔ０（すなわち、正送給期間から逆送給期間に切り替わる時点）から遅れた位相を表現する。なお、図６には、ベース電流開始時間ｔ１の最大値をｔ１’で表している。
図５の説明に戻る。
溶接ワイヤ１００の先端位置が最下点（すなわち時点Ｔ０）になると、電流設定部３６は、時点Ｔ０から計測を開始した時間Ｔがベース電流開始時間ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップ２）。
ステップ２の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐを出力する（ステップ３）。
この期間は、図６における電流非抑制期間に対応する。
FIG. 6 is a diagram showing a control example of the current setting signal Ir that specifies the current value of the welding current. The horizontal axis is time, and the vertical axis is the current detection signal Io. Time points T0, T1, T2, T3, and T4 in the drawing correspond to time points T0, T1, T2, T3, and T4 in FIG. 4, respectively. The times T0, T1, T2, T3, and T4 here are determined from the tip position of the welding wire 100 calculated from the average feed speed Fave and the feed speed command signal Fw.
As shown in FIG. 6, the base current start time t1 expresses a phase delayed from the time T0 when the tip of the welding wire 100 is positioned at the lowest point (that is, the time when the forward feeding period is switched to the reverse feeding period). . In addition, in FIG. 6, the maximum value of the base current start time t1 is represented by t1'.
Returning to the description of FIG.
When the tip position of welding wire 100 reaches the lowest point (that is, time T0), current setting unit 36 determines whether or not time T at which measurement is started from time T0 is equal to or greater than base current start time t1 (step 2).
While the determination result of step 2 is negative (False), the current setting unit 36 outputs the peak current Ip as the current setting signal Ir (step 3).
This period corresponds to the current non-suppression period in FIG.
ところで、ベース電流Ｉｂに切り替わる直前のピーク電流Ｉｐの供給期間は、ピーク電流Ｉｐによる溶接ワイヤ１００の溶融が進み、その先端に形成される溶滴が大きく成長している期間である。また、溶接ワイヤ１００の先端位置は、母材表面に近づいていく期間でもある。この期間は、短絡が発生しやすく、短絡に伴うスパッタが発生しやすい期間でもある。
そこで、本実施の形態では、時間ｔ１が経過するまではピーク電流Ｉｐを与え、短絡の発生を防止又は抑制する。換言すると、短絡が生じないように、溶接電流の供給を制御する。
本実施の形態の場合、ピーク電流Ｉｐの好ましい範囲は、３００Ａ～６５０Ａである。また、ベース電流Ｉｂの好ましい範囲は、１０Ａ～２５０Ａである。
By the way, the supply period of the peak current Ip immediately before switching to the base current Ib is the period during which the welding wire 100 is melted by the peak current Ip and the droplet formed at the tip thereof grows large. The position of the tip of the welding wire 100 is also the period during which it approaches the surface of the base metal. This period is a period in which a short circuit is likely to occur, and the spatter associated with the short circuit is likely to occur.
Therefore, in this embodiment, the peak current Ip is applied until the time t1 elapses to prevent or suppress the occurrence of the short circuit. In other words, the welding current supply is controlled so as not to cause a short circuit.
In this embodiment, the preferred range of peak current Ip is 300A to 650A. Also, the preferable range of the base current Ib is 10A to 250A.
なお、短絡の発生の可能性がある間は、逆送給期間が開始した後も、ピーク電流Ｉｐの供給が望まれる。この期間は、おおよそ時点Ｔ０～Ｔ１の間である。このため、ピーク電流Ｉｐが供給される期間（電流非抑制期間）の終了は、時点Ｔ０～Ｔ１の間で実行されることが望ましい。すなわち、時点Ｔ０とその近傍は、アークの力で押しのけられた溶融池の中に、囲われるようにワイヤ先端の溶滴が位置する、いわゆる「埋もれアーク」の状態になり、短絡しやすい状況になるため、ピーク電流Ｉｐが供給される期間の終了を時点Ｔ０～Ｔ１の間で実行することによって、アークによる溶融池表面の押し下げ作用や溶滴の持ち上げ作用を維持することができ、「埋もれアーク」時における短絡の発生を防止できる。
従って、望ましくは、溶接ワイヤ１００の先端が最下点に位置する時点Ｔ０よりも少し経過した時点（例えば時点Ｔ０を起点として時点Ｔ１までの９分の１から３分の２の時点）で、ベース電流Ｉｂへの切り替えが実行されるように時間ｔ１を設定することが望ましい。
It should be noted that while there is a possibility that a short circuit may occur, it is desirable to supply the peak current Ip even after the reverse feeding period has started. This period is approximately between times T0 and T1. For this reason, it is desirable that the period during which the peak current Ip is supplied (current non-suppression period) ends between times T0 and T1. That is, at time T0 and its vicinity, the molten pool displaced by the arc force surrounds the droplet at the tip of the wire. Therefore, by executing the end of the period in which the peak current Ip is supplied between time points T0 and T1, it is possible to maintain the action of pushing down the surface of the molten pool and the action of lifting the droplet by the arc. ” can prevent the occurrence of a short circuit.
Therefore, desirably, at a point in time a little past time T0 when the tip of welding wire 100 is positioned at the lowest point (for example, at a point in time from 1/9 to 2/3 from time T0 to time T1), It is desirable to set the time t1 such that the switch to the base current Ib is performed.
図５の説明に戻る。
ステップ２の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてベース電流Ｉｂの出力を開始する（ステップ４）。前述したように、ベース電流Ｉｂへの切り替えが開始した時点では、溶接ワイヤ１００の送給は、既に逆送給期間に切り替わっており、溶接ワイヤ１００の先端は、母材表面から遠ざかる方向への移動を始めている。
ピーク電流Ｉｐが大きい場合、溶接ワイヤ１００の先端から離脱する溶滴は、適用したシールドガスや電流域によって変化する移行形態によって異なるが、例えば、グロビュール移行となる場合には溶接ワイヤ１００の直径よりも大きい大粒の形状となり、スプレー移行となる場合には小粒の形状となる。
なお、シールドガスに炭酸ガスを用いた場合には、アークが緊縮して溶滴の底部（溶融池表面と対向する部分）にアーク反力が集中することから、溶滴を持ち上げる力が大きくなり、グロビュール移行となる。また、シールドガスがアルゴンガスまたはアルゴンの混合率が高いガスを用いた場合には、スプレー移行になる。
Returning to the description of FIG.
When the determination result of step 2 becomes affirmative (True), the current setting unit 36 starts outputting the base current Ib as the current setting signal Ir (step 4). As described above, when the switching to the base current Ib starts, the feeding of the welding wire 100 has already been switched to the reverse feeding period, and the tip of the welding wire 100 moves away from the base metal surface. are starting to move.
When the peak current Ip is large, the droplets detached from the tip of the welding wire 100 differ depending on the transfer mode that changes depending on the shielding gas applied and the current range. When spray transfer occurs, the particles become small particles.
When carbon dioxide gas is used as the shielding gas, the arc contracts and the arc reaction force concentrates on the bottom of the droplet (the part facing the surface of the molten pool), so the force that lifts the droplet increases. , becomes a global migration. Also, when argon gas or a gas with a high argon mixing ratio is used as the shield gas, spray transfer occurs.
溶接ワイヤ１００の先端が最下点に位置する時点Ｔ０近傍における溶滴は、溶融池近傍に位置しているのでアーク長が短くなる。また、時点Ｔ０以降は、逆送給期間に切り替わる。すなわち、溶接ワイヤ１００の先端は、引き上げられるように移動する。成長した溶滴全体には、正送給方向（母材２００（図１参照）に近づく方向）への慣性力が作用しているのに対し、溶接ワイヤ１００には逆方向（母材２００から遠ざかる方向）に移動するため、溶滴はより懸垂形状へと変化し、更に離脱が促進される。
しかも、離脱が予測される期間で溶接電流の電流値をベース電流Ｉｂに切り替えておくことで、ピーク電流Ｉｐが供給される期間よりも、アーク反力を低下させることができる。この結果、溶滴を持ち上げる力が更に弱くなり、溶滴は、一段と懸垂形状になり易い状況になる。
なお、Ｔ０～Ｔ１の期間は、前述の通り、ワイヤ先端の溶滴が溶融池に埋もれた「埋もれアーク」の状態になるため、溶滴に対し、ピンチ力等を起因としたせん断力が大きく働き、離脱がより促進される。
このように、溶接電流を抑制している期間（電流抑制期間）中に、溶滴を溶接ワイヤ１００の先端から離脱させることで、スパッタの低減が期待できる。
Since the droplet near time T0 when the tip of the welding wire 100 is positioned at the lowest point is positioned near the molten pool, the arc length is short. Moreover, after time T0, it switches to the reverse feeding period. That is, the tip of welding wire 100 moves so as to be pulled up. An inertial force acting in the forward feed direction (direction approaching the base metal 200 (see FIG. 1)) acts on the entire grown droplet, while the welding wire 100 is exerted in the opposite direction (from the base metal 200). direction), the droplet changes to a more suspended shape, further promoting detachment.
Moreover, by switching the current value of the welding current to the base current Ib during the period in which separation is expected, the arc reaction force can be reduced more than during the period in which the peak current Ip is supplied. As a result, the force for lifting the droplet becomes weaker, and the droplet is more likely to be suspended.
As described above, during the period T0 to T1, the droplets at the tip of the wire are in a state of “buried arc” in which the droplets are buried in the molten pool. working, leaving is more facilitated.
In this way, by separating the droplets from the tip of the welding wire 100 during the period in which the welding current is suppressed (current suppression period), a reduction in spatter can be expected.
図５の説明に戻る。
電流設定信号Ｉｒをベース電流Ｉｂに切り替えた電流設定部３６（図２参照）は、時間Ｔがベース電流終了時間ｔ２以上であるか否かを判定する（ステップ５）。図５では、ベース電流終了時間ｔ２の最大値をｔ２’で示している。
ステップ５の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてベース電流Ｉｂを出力する（ステップ４）。
ベース電流Ｉｂの供給が開始された後、溶接ワイヤ１００の先端は、溶滴の離脱を伴いながら最上点（先端が母材２００から最も遠ざかった位置）まで引き上げられるように移動される。
溶滴の離脱後は、溶接ワイヤ１００を溶融させて溶滴を形成するために、ベース電流Ｉｂの供給期間（電流抑制期間）を終了し、ピーク電流Ｉｐを供給する期間（電流非抑制期間）に切り替える必要がある。
Returning to the description of FIG.
The current setting unit 36 (see FIG. 2) that has switched the current setting signal Ir to the base current Ib determines whether or not the time T is equal to or longer than the base current end time t2 (step 5). In FIG. 5, the maximum value of the base current end time t2 is indicated by t2'.
While the determination result of step 5 is negative (False), the current setting unit 36 outputs the base current Ib as the current setting signal Ir (step 4).
After the supply of the base current Ib is started, the tip of the welding wire 100 is moved so as to be pulled up to the highest point (the position where the tip is farthest from the base material 200) while the droplet is separated.
After the droplet is separated, in order to melt the welding wire 100 and form a droplet, the period during which the base current Ib is supplied (current suppression period) ends, and the period during which the peak current Ip is supplied (current non-suppression period). need to switch to
従って、ベース電流Ｉｂの供給は、時点Ｔ１～Ｔ２の間に終了することが望ましい。
一方で、ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへの切り替えが早すぎると、溶滴の成長が過多になり、溶接ワイヤ１００が最下点に位置した時点で短絡が発生し易くなる、肥大化した溶滴が持ち上がりすぎる、肥大化した溶滴が離脱しにくくなる等の問題が発生する。
このため、更に望ましくは、ベース電流Ｉｂの供給期間の終了（ベース電流終了時間ｔ２）は、例えば時点Ｔ１を起点として時点Ｔ２までの３分の１から時点Ｔ２の間とする。
ステップ５の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐの出力を開始する（ステップ６）。
続いて、電流設定部３６は、時点Ｔ０から計測を開始した時間Ｔが時点Ｔ４になったか否かを判定する（ステップ７）。
ステップ７の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐを出力する（ステップ６）。
一方、ステップ７の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、電流設定部３６は、ステップ１に戻る。
以上の制御により、電流設定信号Ｉｒは、ピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂを周期的に繰り返すパルス波形となる。
Therefore, it is desirable that the supply of the base current Ib be terminated between times T1 and T2.
On the other hand, if the switching from the base current Ib to the peak current Ip is too early, the droplets grow excessively, and when the welding wire 100 reaches its lowest point, a short circuit is likely to occur, resulting in an enlarged weld. Problems such as the droplet being lifted too much and the enlarged droplet becoming difficult to separate occur.
For this reason, more preferably, the end of the supply period of the base current Ib (base current end time t2) is set, for example, between time T1 and time T2, which is one third of the time from time T1 to time T2.
When the determination result in step 5 becomes affirmative (True), the current setting unit 36 starts outputting the peak current Ip as the current setting signal Ir (step 6).
Subsequently, the current setting unit 36 determines whether or not the time T, which started measuring from time T0, has reached time T4 (step 7).
While the determination result of step 7 is negative (False), the current setting unit 36 outputs the peak current Ip as the current setting signal Ir (step 6).
On the other hand, when the determination result of step 7 becomes affirmative (True), the current setting section 36 returns to step 1 .
With the above control, the current setting signal Ir has a pulse waveform that periodically repeats the peak current Ip and the base current Ib.
＜本実施の形態の効果＞
以下、本実施の形態による効果について、特許文献１と比較しながら説明する。
以下の効果は、ラボ実験結果に基づいている。
溶接条件は、正逆送給周波数を１００Ｈｚとし、正逆振幅を４．８ｍｍとし、溶接ワイヤ１００としてΦ１．２ｍｍのソリッドワイヤ（神戸製鋼所製ＭＧ－５０Ｒ）を用い、溶接ワイヤ１００の送給速度（ワイヤ送給速度）を平均１６ｍ／ｍｉｎとし、溶接手法としてはビードオンプレートを用いた。
<Effects of this embodiment>
The effects of this embodiment will be described below in comparison with Patent Literature 1. FIG.
The following effects are based on lab experiment results.
Welding conditions are as follows: forward/reverse feeding frequency is 100 Hz, forward/reverse amplitude is 4.8 mm, Φ1.2 mm solid wire (MG-50R manufactured by Kobe Steel, Ltd.) is used as the welding wire 100, and the welding wire 100 is fed. The speed (wire feeding speed) was set to 16 m/min on average, and bead-on-plate was used as the welding technique.
図７は、特許文献１によるワイヤ送給速度、溶接電流及び溶接電圧の波形、並びに溶滴離脱タイミングを示したグラフである。ワイヤ送給速度は、細い実線で示すように、平均ワイヤ送給速度（細い破線）を中心とした正弦波として与えられる。ここでワイヤ送給速度は指令値であり、平均ワイヤ送給速度は検出値である。また、太い実線は溶接電流を示し、太い破線は溶接電圧を示す。ここで溶接電流は指令値であり、溶接電圧は検出値である。さらに、溶滴離脱タイミングは↓で示している。
図８は、本実施の形態によるワイヤ送給速度、溶接電流及び溶接電圧の波形、並びに溶滴離脱タイミングを示したグラフである。ワイヤ送給速度は、細い実線で示すように、平均ワイヤ送給速度（細い破線）を中心とし、上側（正送給側）で速度振幅が小さくなっており、下側（逆送給側）で速度振幅が大きくなっている。また正送給している時間幅の方が逆送給している時間幅よりも長い。ここでも同様にワイヤ送給速度は指令値であり、平均ワイヤ送給速度は検出値である。また、太い実線は溶接電流を示し、太い破線は溶接電圧を示す。ここでも同様に溶接電流は指令値であり、溶接電圧は検出値である。さらに、溶滴離脱タイミングは↓で示している。
FIG. 7 is a graph showing the wire feeding speed, welding current and welding voltage waveforms, and droplet detachment timing according to Patent Document 1. In FIG. The wire feed speed is given as a sine wave centered on the average wire feed speed (thin dashed line), as indicated by the thin solid line. Here, the wire feeding speed is a command value, and the average wire feeding speed is a detected value. A thick solid line indicates the welding current, and a thick dashed line indicates the welding voltage. Here, the welding current is the command value and the welding voltage is the detected value. Furthermore, the timing of droplet detachment is indicated by ↓.
FIG. 8 is a graph showing the wire feeding speed, welding current and welding voltage waveforms, and droplet detachment timing according to the present embodiment. As shown by the thin solid line, the wire feed speed is centered on the average wire feed speed (thin dashed line), the speed amplitude is smaller on the upper side (forward feeding side), and the lower side (reverse feeding side) At , the velocity amplitude is large. Also, the time width for forward feeding is longer than the time width for reverse feeding. Again, the wire feed speed is the command value and the average wire feed speed is the detected value. A thick solid line indicates the welding current, and a thick dashed line indicates the welding voltage. Also here, the welding current is the command value and the welding voltage is the detected value. Furthermore, the timing of droplet detachment is indicated by ↓.
この図７及び図８において、ワイヤ送給速度が正送給から逆送給に切り替わる（つまりワイヤ送給速度が平均ワイヤ送給速度と交わるタイミングである）時点Ｔ０から、溶滴離脱タイミングまでの時間を計測した。計測対象期間は１０秒間の溶接のうち、溶接開始３秒後からの５秒間である。
図９は、特許文献１による溶滴離脱タイミングの計測結果を示したグラフである。すなわち、ＰＦＲ＝５０の場合のグラフである。このグラフにおいて、離脱タイミングの分布は３．２ｍｓｅｃから４．８ｍｓｅｃまでほぼ一様に広がっている。
図１０は、本実施の形態による溶滴離脱タイミングの計測結果を示したグラフである。ここではＰＦＲ＝４５の場合のグラフを示している。このグラフにおいて、離脱タイミングの分布は概ね３．０ｍｓｅｃから４．０ｍｓｅｃまでに偏り、４．０ｍｓｅｃ以降に離脱するものは特許文献１に比べて減少している。
7 and 8, from time T0 when the wire feeding speed switches from normal feeding to reverse feeding (that is, the timing at which the wire feeding speed intersects the average wire feeding speed) to the droplet detachment timing. time was measured. The measurement target period is 5 seconds from 3 seconds after the start of welding in 10 seconds of welding.
FIG. 9 is a graph showing the measurement results of droplet detachment timing according to Patent Document 1. In FIG. That is, it is a graph in the case of PFR=50. In this graph, the distribution of departure timing spreads almost evenly from 3.2 msec to 4.8 msec.
FIG. 10 is a graph showing measurement results of the droplet detachment timing according to the present embodiment. Here, a graph for PFR=45 is shown. In this graph, the distribution of release timings is generally biased from 3.0 msec to 4.0 msec, and the release timing after 4.0 msec is reduced compared to Patent Document 1.
次に図１１及び図１２は、電流抑制期間開始から離脱までの時間を計測した結果を示したグラフである。図１１は特許文献１におけるグラフであり、図１２は本実施の形態におけるグラフである。
図１１から、特許文献１では、電流抑制期間よりも離脱が遅れて、電流非抑制期間に離脱しているものが多いことが分かる。
一方、図１２から、本実施の形態では、溶滴の多くが電流抑制期間に離脱しており、電流非抑制期間に離脱する割合が減少していることが分かる。
Next, FIGS. 11 and 12 are graphs showing the results of measuring the time from the start of the current suppression period to withdrawal. FIG. 11 is a graph in Patent Document 1, and FIG. 12 is a graph in this embodiment.
From FIG. 11, it can be seen that in Patent Literature 1, the disconnection is delayed from the current suppression period, and many disconnections occur during the current non-suppression period.
On the other hand, from FIG. 12, it can be seen that in the present embodiment, most of the droplets are detached during the current suppression period, and the rate of detachment during the current non-suppression period is decreasing.
このように、本実施の形態では、特許文献１の技術よりも引き戻し時のワイヤ送給速度が大きくなるので、特許文献１の技術よりも電流抑制期間で溶滴離脱する確率が高くなることが実証できた。スパッタ低減効果については、高速カメラによる観察で電流非抑制期間に溶滴が離脱するとスパッタが飛散する様子が確認できているので、本実施の形態によってスパッタは低減するものと推察される。 As described above, in the present embodiment, the wire feeding speed during retraction is higher than in the technique of Patent Document 1, so that the probability of droplet detachment during the current suppression period is higher than in the technique of Patent Document 1. I was able to prove it. As for the spatter reduction effect, observation with a high-speed camera has confirmed that spatter scatters when a droplet separates during the current non-suppression period, so it is assumed that this embodiment reduces spatter.
また、本実施の形態では、特許文献１の技術よりも送り出し時のワイヤ送給速度の最大速度が小さくなる。一般的にワイヤ送給速度が大きくなるとコンタクトチップの摩耗が増えることは知られているため、コンタクトチップの摩耗が低減するという効果も期待できる。 Further, in the present embodiment, the maximum wire feeding speed at the time of feeding is smaller than that of the technique disclosed in Patent Document 1. Since it is generally known that wear of the contact tip increases as the wire feeding speed increases, an effect of reducing wear of the contact tip can also be expected.
さらに、本実施の形態では、図１２によると、溶滴の離脱タイミングが特許文献１の技術よりも早くなっており、かつ、分布も集中している。このことから、電流抑制期間は不必要に長く確保する必要はなく、離脱タイミングの分布をみて設定すれば良いことが分かる。従って、電流抑制期間は特許文献１の技術よりも短く設定できる。
ここでワイヤ送給の周期Ｔｆは一定であるため、電流非抑制期間を長くすることが可能となる。電流非抑制期間は溶滴成長させる期間であるが、これを長くとることができるということは、電流非抑制期間の電流値を下げても、狙った溶滴成長が可能ということになる。溶接電流が大きいほどコンタクトチップの摩耗が進むことは一般的に知られているため、電流非抑制期間の電流を下げられることは、コンタクトチップの摩耗低減につながると期待できる。
Furthermore, in this embodiment, according to FIG. 12, the timing of detachment of the droplets is earlier than that of the technique of Patent Document 1, and the distribution is also concentrated. From this, it can be seen that it is not necessary to secure an unnecessarily long current suppression period, and that it can be set by looking at the distribution of detachment timings. Therefore, the current suppression period can be set shorter than the technique of Patent Document 1.
Here, since the wire feeding period Tf is constant, it is possible to lengthen the current non-suppression period. The current non-suppression period is a period for droplet growth, and if this can be lengthened, it means that even if the current value in the current non-suppression period is lowered, the targeted droplet growth is possible. Since it is generally known that contact tip wear progresses as the welding current increases, it can be expected that reducing the current during the current non-suppression period will lead to reduction in contact tip wear.
＜他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上述の実施の形態に記載の範囲に限定されない。上述の実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば前述の実施の形態の説明では、振幅送給速度設定部２１（図２参照）、送給速度指令設定部２２（図２参照）、電流設定部３６（図２参照）、正逆速度比率設定部３８（図２参照）等を溶接電源１５０（図２参照）に内蔵する場合について説明したが、これらをロボットコントローラ１６０に内蔵してもよい。その場合、ロボットコントローラ１６０では、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）に読み込んで実行することにより、これらの機能部が実現される。
<Other embodiments>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above-described embodiments. It is clear from the scope of claims that various modifications and improvements to the above embodiment are also included in the technical scope of the present invention.
For example, in the description of the above embodiment, the amplitude feeding speed setting unit 21 (see FIG. 2), the feeding speed command setting unit 22 (see FIG. 2), the current setting unit 36 (see FIG. 2), the forward/reverse speed ratio Although the case where the setting unit 38 (see FIG. 2) and the like are built in the welding power source 150 (see FIG. 2) has been described, they may be built in the robot controller 160. FIG. In this case, in the robot controller 160, for example, a CPU (Central Processing Unit) (not shown) reads a program stored in a ROM (Read Only Memory) (not shown) into a RAM (Random Access Memory) (not shown) and executes the program. , these functions are realized.
１０…アーク溶接システム、２３…送給駆動部、３６…電流設定部、３６Ａ…電流抑制期間設定部、３６Ｂ…ワイヤ先端位置変換部、１００…消耗式電極（溶接ワイヤ）、１１０…溶接トーチ、１２０…溶接ロボット、１３０…送給装置、１４０…シールドガス供給装置、１５０…溶接電源、１６０…ロボットコントローラ、２００…母材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Arc welding system 23... Feed drive part 36... Current setting part 36A... Current suppression period setting part 36B... Wire tip position conversion part 100... Consumable electrode (welding wire) 110... Welding torch, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120... Welding robot, 130... Feeder, 140... Shield gas supply apparatus, 150... Welding power supply, 160... Robot controller, 200... Base material
Claims (8)
前記ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるように当該ワイヤの送給を制御する送給制御手段と、
前記母材の表面との距離が周期的に変動する前記ワイヤの先端位置に応じて前記溶接電流を変化させる電流制御手段と
を備え、
前記送給制御手段は、前記ワイヤの先端が前記母材に最も近付いた位置である最近点から前記母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、前記ワイヤの先端が前記最遠点から前記最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、
前記電流制御手段は、前記ワイヤの先端が逆送給される期間内に、前記溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御することを特徴とする溶接電源。 A welding power supply that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode and detaches droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool,
Feed control means for controlling feeding of the wire so that the tip of the wire is fed toward the base material while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period. and,
current control means for changing the welding current according to the tip position of the wire whose distance from the surface of the base material varies periodically,
The feed control means determines the time from the closest point where the tip of the wire is closest to the base material to the farthest point where the tip of the wire is the farthest from the base material. controlling to be shorter than the time from the farthest point to the nearest point,
The welding power source, wherein the current control means performs control so as to provide a low current period in which the welding current is reduced below a predetermined current value within a period in which the tip of the wire is reversely fed.
前記ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるように当該ワイヤの送給を制御する送給制御手段と、
前記母材の表面との距離が周期的に変動する前記ワイヤの先端位置に応じて前記溶接電流を変化させる電流制御手段と
を備え、
前記送給制御手段は、前記ワイヤの先端が前記母材に最も近付いた位置である最近点から前記母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、前記ワイヤの先端が前記最遠点から前記最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、
前記電流制御手段は、前記ワイヤの先端が逆送給される期間内に、前記溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御することを特徴とする溶接システム。 A welding system for arc welding by supplying a welding current to a wire as a consumable electrode, and detaching droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool,
Feed control means for controlling feeding of the wire so that the tip of the wire is fed toward the base material while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period. and,
current control means for changing the welding current according to the tip position of the wire whose distance from the surface of the base material varies periodically,
The feed control means determines the time from the closest point where the tip of the wire is closest to the base material to the farthest point where the tip of the wire is the farthest from the base material. controlling to be shorter than the time from the farthest point to the nearest point,
The welding system, wherein the current control means performs control so as to provide a low current period in which the welding current is reduced below a predetermined current value within a period in which the tip of the wire is reversely fed.
前記ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるように当該ワイヤの送給を制御するステップと、
前記母材の表面との距離が周期的に変動する前記ワイヤの先端位置に応じて前記溶接電流を変化させるステップと
を含み、
前記送給を制御するステップでは、前記ワイヤの先端が前記母材に最も近付いた位置である最近点から前記母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、前記ワイヤの先端が前記最遠点から前記最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、
前記溶接電流を変化させるステップでは、前記ワイヤの先端が逆送給される期間内に、前記溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御することを特徴とする溶接電源の制御方法。 A control method for a welding power source that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode and detaches a droplet in an open arc state without short-circuiting the wire to a molten pool, comprising:
a step of controlling feeding of the wire so that the tip of the wire is fed toward the base material while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period;
changing the welding current according to the tip position of the wire whose distance from the surface of the base material varies periodically;
In the step of controlling the feeding, the time from the closest point where the tip of the wire is closest to the base material to the farthest point where it is the farthest from the base material is determined by the tip of the wire. is shorter than the time from the farthest point to the nearest point,
In the step of changing the welding current, control is performed so as to provide a low current period in which the welding current is lowered below a predetermined current value within a period in which the tip of the wire is reversely fed. Welding power source control method.
前記ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給されるように当該ワイヤの送給を制御する機能と、
前記母材の表面との距離が周期的に変動する前記ワイヤの先端位置に応じて前記溶接電流を変化させる機能と
を実現させ、
前記送給を制御する機能は、前記ワイヤの先端が前記母材に最も近付いた位置である最近点から前記母材から最も遠ざかった位置である最遠点へ至るまで時間を、前記ワイヤの先端が前記最遠点から前記最近点へ至るまでの時間よりも短くするように制御し、
前記溶接電流を変化させる機能は、前記ワイヤの先端が逆送給される期間内に、前記溶接電流を予め定めた電流値よりも低下させる低電流期間を設けるように制御することを特徴とするプログラム。 A welding system computer that supplies a welding current to a wire as a consumable electrode to perform arc welding and detach droplets in an open arc state without short-circuiting the wire to the molten pool,
A function of controlling feeding of the wire so that the tip of the wire is fed toward the base material while periodically switching between a forward feeding period and a reverse feeding period;
realizing a function of changing the welding current according to the tip position of the wire whose distance from the surface of the base material varies periodically,
The function of controlling the feeding is to determine the time from the closest point where the tip of the wire is closest to the base material to the farthest point where it is the farthest from the base material. is shorter than the time from the farthest point to the nearest point,
The function of changing the welding current is characterized in that control is performed to provide a low current period in which the welding current is lowered below a predetermined current value within a period in which the tip of the wire is reversely fed. program.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020137245A JP7309671B2 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Welding power source, welding system, control method and program for welding power source |
| CN202180028768.8A CN115397597B (en) | 2020-08-17 | 2021-07-19 | Welding power supply, welding system, control method of welding power supply, and storage medium |
| PCT/JP2021/027044 WO2022038947A1 (en) | 2020-08-17 | 2021-07-19 | Welding power supply, welding system, control method for welding power supply, and program |
| KR1020237004849A KR20230037623A (en) | 2020-08-17 | 2021-07-19 | Welding power source, welding system, welding power source control method and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020137245A JP7309671B2 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Welding power source, welding system, control method and program for welding power source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022033399A JP2022033399A (en) | 2022-03-02 |
| JP7309671B2 true JP7309671B2 (en) | 2023-07-18 |
Family
ID=80350333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020137245A Active JP7309671B2 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Welding power source, welding system, control method and program for welding power source |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7309671B2 (en) |
| KR (1) | KR20230037623A (en) |
| CN (1) | CN115397597B (en) |
| WO (1) | WO2022038947A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115745577B (en) * | 2022-10-19 | 2023-09-22 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | Preparation method of ultrathin low-temperature sintered ceramic substrate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010146844A1 (en) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | パナソニック株式会社 | Consumable electrode arc welding method and consumable electrode arc welding device |
| JP2014172066A (en) | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Panasonic Corp | Arc welding control method and arc welding device |
| JP2019155418A (en) | 2018-03-13 | 2019-09-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Arc-welding control method |
| JP2019171419A (en) | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 株式会社神戸製鋼所 | Control method and controller of gas shield arc welding |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180675A (en) * | 1984-02-28 | 1985-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Consumable electrode type pulse arc welding method |
| CN102264500B (en) * | 2009-07-10 | 2013-07-10 | 松下电器产业株式会社 | Arc welding control method and arc welding device |
| EP2402105B1 (en) * | 2009-08-28 | 2016-02-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Arc welding method and arc welding device |
| US11691212B2 (en) * | 2015-09-30 | 2023-07-04 | Daihen Corporation | Arc welding apparatus and arc welding method |
| JP6663617B2 (en) * | 2015-11-09 | 2020-03-13 | 株式会社ダイヘン | Arc welding control method |
| US20190224771A1 (en) * | 2016-09-15 | 2019-07-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co. Ltd. | Arc welding device and arc welding control method |
| WO2018131345A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 株式会社ダイヘン | Arc start control method for forward and reverse feeding arc welding |
| JP7041034B2 (en) * | 2018-09-26 | 2022-03-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Welding power supply, welding system, welding power supply control method and program |
| US10831379B2 (en) | 2018-10-30 | 2020-11-10 | Western Digital Technologies, Inc. | Method for enhancing SSD endurance by utilizing host DRAM |
-
2020
- 2020-08-17 JP JP2020137245A patent/JP7309671B2/en active Active
-
2021
- 2021-07-19 CN CN202180028768.8A patent/CN115397597B/en active Active
- 2021-07-19 KR KR1020237004849A patent/KR20230037623A/en unknown
- 2021-07-19 WO PCT/JP2021/027044 patent/WO2022038947A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010146844A1 (en) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | パナソニック株式会社 | Consumable electrode arc welding method and consumable electrode arc welding device |
| JP2014172066A (en) | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Panasonic Corp | Arc welding control method and arc welding device |
| JP2019155418A (en) | 2018-03-13 | 2019-09-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Arc-welding control method |
| JP2019171419A (en) | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 株式会社神戸製鋼所 | Control method and controller of gas shield arc welding |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115745577B (en) * | 2022-10-19 | 2023-09-22 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | Preparation method of ultrathin low-temperature sintered ceramic substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022033399A (en) | 2022-03-02 |
| KR20230037623A (en) | 2023-03-16 |
| WO2022038947A1 (en) | 2022-02-24 |
| CN115397597B (en) | 2024-03-05 |
| CN115397597A (en) | 2022-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4807479B2 (en) | Arc welding control method and arc welding apparatus | |
| JP5293884B2 (en) | Arc welding control method | |
| JP7041034B2 (en) | Welding power supply, welding system, welding power supply control method and program | |
| JP4846898B2 (en) | AC pulse arc welding control method and welding power source apparatus | |
| JP2011073022A (en) | Carbon dioxide pulsed arc welding method | |
| KR102327740B1 (en) | Control method and control device of gas shielded arc welding | |
| JP6778857B2 (en) | Arc welding control method | |
| CN111989182A (en) | Arc welding control method | |
| JP7373774B2 (en) | Arc welding control method | |
| JP7309671B2 (en) | Welding power source, welding system, control method and program for welding power source | |
| JP5622230B2 (en) | AC pulse arc welding control method | |
| JP2011088209A (en) | Carbon dioxide pulsed arc welding method | |
| JP5918021B2 (en) | AC pulse arc welding control method | |
| JP6320851B2 (en) | Arc start control method and welding apparatus for consumable electrode arc welding | |
| JP5972109B2 (en) | AC pulse arc welding control method | |
| EP1193019A2 (en) | Method and apparatus for controlling AC pulse ARC welding and welding power source apparatus | |
| JP6019380B2 (en) | Arc welding control method and arc welding apparatus | |
| JP2019188434A (en) | Control method of ac arc-welding | |
| JP7407398B2 (en) | Arc welding control method | |
| WO2023042565A1 (en) | Welding control method, welding control device, welding power supply, welding system, program, welding method, and additive manufacturing method | |
| WO2022065187A1 (en) | Welding control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221101 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230627 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230705 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7309671 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |