JPH01205875A - Method and device for controlling consumable electrode arc welding - Google Patents

Method and device for controlling consumable electrode arc welding

Info

Publication number
JPH01205875A
JPH01205875A JP2778788A JP2778788A JPH01205875A JP H01205875 A JPH01205875 A JP H01205875A JP 2778788 A JP2778788 A JP 2778788A JP 2778788 A JP2778788 A JP 2778788A JP H01205875 A JPH01205875 A JP H01205875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
constriction
arc
welding
consumable electrode
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.)
Pending
Application number
JP2778788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokuji Maruyama
徳治 丸山
Masashi Okada
雅志 岡田
Masahiro Honma
正浩 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2778788A priority Critical patent/JPH01205875A/en
Publication of JPH01205875A publication Critical patent/JPH01205875A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

PURPOSE:To surely control the occurrence of spatters by controlling to reduce a welding current up to a prescribed value in the course till the arc regeneration from detecting a constriction and detecting the time till the arc is generated from detecting the constriction to determine the detection reference of the constriction. CONSTITUTION:When a construction phenomenon (d) of a globule is changed by the change of device setting conditions and others, the change is detected as the time till the arc regeneration (f) from detecting the constriction. When the detection time becomes longer than the proper time, while the reference to detect the constriction of the next globule is determined in the direction where a point of time to detect the construction comes close to a point of time of the arc regeneration, when the detection time becomes shorter than the proper time, the above-mentioned reference is determined in the direction where the point of time to detect the constriction is separated from the point of time of the arc generation. By this method, the time till the arc is regenerated from detecting the constriction is made to the proper time and thrusting into base metal of a consumable electrode and the occurrence of spatters are controlled surely. Welding work is stabled most and the spatters are reduced by setting the above-mentioned proper time at 100-300musec.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、短絡移行を含む消耗電極式アーク溶接を制御
するための方法およびその装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for controlling consumable electrode arc welding including short-circuit transitions.

[従来の技術] 溶接ワイヤと母材との間で短絡とアーク発生とを繰り返
しつつ溶接を行なう消耗電極式アーク溶接において、溶
滴の一般的な溶滴の形成・移行過程は、第8図(、)〜
(f)に示すようになっている。
[Prior art] In consumable electrode arc welding, in which welding is performed while repeatedly shorting and generating an arc between the welding wire and the base metal, the general process of droplet formation and transfer is shown in Figure 8. (,) ~
It is as shown in (f).

なお、第8図において、11は溶接ワイヤ、12は母材
、13は溶滴であり、 (a)は短絡直前のアーク発生状態 (b)は溶滴が溶融池に接触した短絡初期状態(c)は
溶滴と溶融池との接触が確実となり溶滴が移行している
短絡中期状態 (d)は溶滴が溶融池側に移行し溶接ワイヤと溶滴との
間にくびれを生じた短絡後期状態(e)は短絡が破れ溶
接アークが発生した瞬間(f)は溶接ワイヤが溶融し溶
滴が成長するアーク発生状態 を〃、シ、(a)〜(f)の過程が繰り返し行なわれる
In Fig. 8, 11 is the welding wire, 12 is the base material, and 13 is the droplet. (a) shows the arc generation state immediately before the short circuit (b) shows the initial state of the short circuit when the droplet is in contact with the molten pool ( In c), the contact between the droplet and the molten pool is ensured and the droplet is moving; in the short-circuit intermediate state (d), the droplet is moving toward the molten pool, creating a constriction between the welding wire and the droplet. The late short circuit state (e) is the moment when the short circuit is broken and a welding arc is generated (f) is the arc generation state where the welding wire melts and a droplet grows, and the processes of (a) to (f) are repeated. It will be done.

このような過程において、スパッタは、短絡が破れ、溶
接アークが再発生する瞬間、つまり第7図(e)に多量
発生することが明らかになっている。
In such a process, it has been revealed that a large amount of spatter is generated at the moment when the short circuit is broken and the welding arc is generated again, that is, at the moment shown in FIG. 7(e).

このスパッタ発生による利用者からの苦情により、第7
図(e)に示す過程でのスパッタの発生を抑制しようと
する方法等が実用化されている。
Due to complaints from users due to this spatter, the 7th
A method for suppressing the occurrence of spatter during the process shown in FIG. 3(e) has been put into practical use.

即ち、溶滴13が母材12に短絡している間に溶接電流
を所定の短絡電流とし、ピンチ効果で短絡した溶滴13
が第7図(d)に示すようにくびれ始める前兆を、抵抗
の増加による電圧の増加分ΔVを検知し、この値が予め
設定されている基準電圧値を超えた時点で、溶接電流を
再アーク可能な最低限の再アーク初期電流まで減少させ
、くびれた溶滴13の溶融池への移行を緩和させるよう
にしている。
That is, while the droplet 13 is short-circuited to the base metal 12, the welding current is set to a predetermined short-circuit current, and the droplet 13 short-circuited due to the pinch effect.
As shown in Figure 7(d), the welding current is restarted by detecting the increase in voltage ΔV due to the increase in resistance, and when this value exceeds the preset reference voltage value, the welding current starts to constrict as shown in Figure 7(d). The re-arc initial current is reduced to the minimum possible for arcing, and the transfer of the constricted droplet 13 to the molten pool is alleviated.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の従来技術では、溶滴13のくびれ
を検知して溶接電流を再アーク初期電流まで減少させる
ために、出力制御しても溶接電流減衰経路のインピーダ
ンスが少なく、実質的に所望の溶接電流の低減を行なえ
ない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional technology, in order to detect the constriction of the droplet 13 and reduce the welding current to the re-arc initial current, even if the output is controlled, the impedance of the welding current attenuation path Therefore, the desired welding current cannot be reduced substantially.

この点を改善した特開昭59−206159号公報に示
された「溶接電源の制御方法および装置」では、溶接電
流の低減出力と同期して溶接電流減衰経路中に介在した
スイッチをオフさせ、そのスイッチと並列に設けたイン
ピーダンス素子にて溶接電流の減少を促進させるように
している。
In the "control method and apparatus for welding power source" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-206159, which improves this point, a switch interposed in the welding current attenuation path is turned off in synchronization with the reduced output of the welding current, An impedance element provided in parallel with the switch promotes a reduction in welding current.

しかし、実際には、使用時における半自動溶接。But in fact, semi-automatic welding in use.

自動溶接でのワイヤエクステンシ目ン、ワイヤ送給速度
、溶接速度等の装置設定上の変動や、作業者による溶接
条件の変更や、溶接姿勢により顕著に異なる溶融池の揺
動等の外乱などに起因して、また溶滴の大きさ、形状、
粘性等のバラツキにより、くびれを検知した後、溶接電
流を減少している間に、溶滴移行〔第7図(e)参照〕
が完了してしまう場合がある。このような場合には、溶
接電流を十分に減少しきれずにスパッタが発生する結果
となる。このように、スパッタの発生を確実に抑制する
には、溶接電流の減少時間を短縮するだけの従来技術で
は、解決できない課題があった。
Variations in equipment settings such as wire extension, wire feed speed, and welding speed during automatic welding, changes in welding conditions by the operator, and external disturbances such as molten pool fluctuations that vary significantly depending on the welding position. Due to the droplet size, shape,
Due to variations in viscosity, etc., droplet transfer occurred while the welding current was being reduced after the constriction was detected [see Figure 7 (e)].
may be completed. In such a case, the welding current cannot be sufficiently reduced, resulting in spatter. As described above, in order to reliably suppress the occurrence of spatter, there is a problem that cannot be solved by the conventional technology that only shortens the reduction time of the welding current.

本発明は、このような課題の解決をはかろうとするもの
で、溶滴のくびれ現象の変動に左右されることなく、ス
パッタの発生を確実に抑制できるようにした消耗電極式
アーク溶接の制御方法およびその装置を提供することを
目的とする。
The present invention aims to solve these problems, and provides control for consumable electrode type arc welding that can reliably suppress the generation of spatter without being affected by fluctuations in the constriction phenomenon of droplets. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus thereof.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の消耗電極式アーク
溶接の制御方法は、溶滴のくびれ(短絡終了の前兆)を
検知し、このくびれの検知からアーク再発生までの間に
溶接電流を所定値まで低下制御するとともに、くびれ検
知からアーク再発生までの時間を検出し、その検出時間
に応じて次の溶滴のくびれを検知する基準を決定するこ
とを特徴としている(請求項1)。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the consumable electrode arc welding control method of the present invention detects the constriction of the droplet (a sign of the end of the short circuit), and from the detection of this constriction, the arc welding In addition to controlling the welding current to drop to a predetermined value until the arc reoccurs, the time from detection of the constriction to the reoccurrence of the arc is detected, and the criteria for detecting the next constriction of the droplet is determined according to the detection time. (Claim 1).

また、上記制御方法において、次の溶滴のくびれを検知
するための基準は、上記検出時間と所定の設定時間との
比較結果に基づいて決定し、特に、後述する理由により
、上記設定時間を100〜300μsecとするのが好
ましい(請求項2)。
In addition, in the above control method, the standard for detecting the next constriction of the droplet is determined based on the comparison result between the above detection time and a predetermined set time. It is preferable to set it as 100-300 microseconds (Claim 2).

一方、本発明の消耗電極式アーク溶接の制御装置は、直
流電圧を1個以上のスイッチング素子のオン/オフ動作
により出力制御して溶接電流を制御する溶接電源と、同
溶接電源から出力された溶接電流を消耗電極と母材との
間に印加して短絡からアーク発生までの状態を検知する
検知器と、同検知器からの出力と所定の基準値とを比較
して溶滴のくびれ(短絡終了の前兆)を検知する比較器
と、同比較器における上記所定の基準値を出力する出力
手段とをそなえ、上記出力手段を、上記検知器からの出
力によりアーク発生を判定して出力する判定器と、上記
比較器によるくびれ検知後に上記判定器からアーク発生
判定が出力されるまでの時間を検出する時間検出器と、
予め設定されたくびれ検知からアーク発生までの適正時
間と上記時間検出器からの検出時間との差を演算して出
力する演算器と、同演算器からの出力に応じて次の溶滴
のくびれを検知するための所定の基準値を上記比較器に
出力して設定する設定器とから構成したことを特徴とし
ている(請求項3)。
On the other hand, the control device for consumable electrode type arc welding of the present invention includes a welding power source that controls the output of DC voltage by on/off operation of one or more switching elements to control the welding current, and a control device for controlling the welding current from the welding power source. A detector applies welding current between the consumable electrode and the base metal to detect conditions from short circuit to arc generation, and the output from the detector is compared with a predetermined reference value to detect the constriction of the droplet ( A comparator that detects a sign of the end of a short circuit (a sign of the end of a short circuit), and an output means that outputs the predetermined reference value of the comparator, and the output means determines the occurrence of an arc based on the output from the detector and outputs the result. a time detector that detects the time from when the comparator detects constriction to when the determiner outputs an arc occurrence determination;
A calculator that calculates and outputs the difference between the preset appropriate time from constriction detection to arc generation and the detection time from the time detector, and determines the constriction of the next droplet according to the output from the calculator. The present invention is characterized in that it comprises a setting device that outputs and sets a predetermined reference value for detecting to the comparator (claim 3).

また、上記制御装置において、溶接電流の減衰特性を高
めるために、溶接電流減衰経路中に介挿され上記比較器
からの出力に応じてオフ状態になるスイッチ手段と、同
スイッチ手段に対して並列に接続されたコンデンサの両
端に所定の直流電圧を印加する電源回路とを設けること
ができる(請求項4)。
In addition, in the above control device, in order to improve the attenuation characteristic of the welding current, a switch means is inserted in the welding current attenuation path and turns off in accordance with the output from the comparator, and a switch means is connected in parallel to the switch means. A power supply circuit may be provided for applying a predetermined DC voltage to both ends of the capacitor connected to the capacitor (Claim 4).

さらに、溶接電流の減衰率を一定にするために、上記電
源回路に、上記コンデンサの両端に印加される電圧を所
定値に維持する調整回路をそなえるか(請求項5)、上
記コンデンサの両端に印加された電圧のうち所定値を超
えた電圧分を溶接電源1次側直流電圧に回生ずる回生回
路をそなえるとよい(請求項6)。
Furthermore, in order to keep the attenuation rate of the welding current constant, the power supply circuit may include an adjustment circuit that maintains the voltage applied across the capacitor at a predetermined value (claim 5); It is preferable to include a regeneration circuit that regenerates the voltage that exceeds a predetermined value out of the applied voltage into the primary side DC voltage of the welding power source (Claim 6).

[作   用] 上述の本発明の消耗電極式アーク溶接の制御方法では、
装置設定条件の変動、溶接条件の変更。
[Function] In the above-described control method for consumable electrode type arc welding of the present invention,
Changes in equipment setting conditions, changes in welding conditions.

溶滴の状態のバラツキなどにより溶滴のくびれ現象が変
動すると、その変動がくびれ検知からアーク再発生まで
の時間として検出される。そして、検出時間が適正時間
よりも長くなった場合には、次の溶滴のくびれを検知す
るための基準を、くびれ検知時点がアーク再発生時点に
近くなる方向に決定する一方、検出時間が適正な時間よ
りも短くなった場合には、上記基準を、くびれ検知時点
がアーク再発生時点から離れる方向に決定するようにす
る。これにより、くびれ検知からアーク再発生までの時
間が適正時間となり、消耗電極の母材への突込みやスパ
ッタの発生が確実に抑制される。
When the constriction phenomenon of a droplet changes due to variations in the condition of the droplet, the change is detected as the time from detection of constriction to arc re-occurrence. If the detection time becomes longer than the appropriate time, the standard for detecting the next droplet constriction is determined so that the constriction detection point is closer to the arc re-occurrence point, while the detection time If the time is shorter than the appropriate time, the criterion is set such that the necking detection time point moves away from the arc re-occurrence time point. As a result, the time from the detection of the constriction to the re-occurrence of the arc becomes an appropriate time, and the penetration of the consumable electrode into the base material and the occurrence of spatter are reliably suppressed.

なお、上記適正時間を100〜300μsecと設定す
ることで、最も溶接作業性が安定し且つスパッタが減少
する。
Note that by setting the appropriate time to 100 to 300 μsec, welding workability is most stable and spatter is reduced.

また、上述の本発明の消耗電極式アーク溶接の制御装置
は前記方法を実施する際に直接使用されるもので、本装
置では、検知器および比較器により溶滴のくびれが検知
されるが、このとき、くびれを検知するために比較器に
おいて設定される所定の基準値は、出力手段により適切
に設定される。
Furthermore, the control device for consumable electrode arc welding of the present invention described above is used directly when carrying out the method, and in this device, the constriction of the droplet is detected by a detector and a comparator. At this time, the predetermined reference value set in the comparator to detect the waist is appropriately set by the output means.

この出力手段による上記所定の基準値の設定方法は、前
述した方法に沿うもので、比較器2判定器および時間検
出器により、くびれ検知からアーク再発生までの時間が
検出され、演算器および設定器により、検出時間および
適正時間に基づき上記所定の基準値が決定される。
The method of setting the predetermined reference value by this output means is in accordance with the method described above, in which the comparator 2 determiner and the time detector detect the time from the detection of the constriction to the re-occurrence of the arc, and the calculation unit and the setting The predetermined reference value is determined by the device based on the detection time and the appropriate time.

さらに、比較器からの出力(溶滴のくびれ検知)に応動
してオフ状態になるスイッチ手段は、溶接電流減衰経路
中の電流を電源回路内のコンデンサへ流入させてそのエ
ネルギを吸収させるように働き、直線的で急峻な立ち下
がり傾斜を有する電流減衰特性を得られることになる。
Furthermore, the switch means that turns off in response to the output from the comparator (detection of the constriction of the droplet) is designed to cause the current in the welding current attenuation path to flow into the capacitor in the power supply circuit and absorb its energy. As a result, a current decay characteristic having a linear and steep falling slope can be obtained.

また、調整回路は、上記コンデンサの両端電圧を一定に
維持し、溶接電流の減衰率が一定になるように働く。さ
らに、回生回路は、上記コンデンサの両端電圧を一定に
維持し、溶接電流の減衰率が一定になるとともに、電流
減衰時のエネルギロスが少なくなるように働く。
Further, the adjustment circuit works to maintain the voltage across the capacitor constant and to keep the attenuation rate of the welding current constant. Further, the regeneration circuit maintains the voltage across the capacitor constant, keeps the attenuation rate of the welding current constant, and works to reduce energy loss when the current attenuates.

[発明の実施例] 以下、図面により本発明の実施例について説明する。[Embodiments of the invention] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例としての消耗電極式アーク
溶接の制御装置を示す回路図であり、1はトーチ、2は
溶接ワイヤ(消耗電極)、3は母材であり、溶接ワイヤ
2は図示しない供給装置から送給される。また、Lはリ
ナクトル、DI、D2は整流ダイオード、Elは商用交
流電源、DBIは交流電源E1からの交流電圧を直流電
圧に整流するダイオードブリッジ、C1は平滑用のコン
デンサ、SWI〜SW4はスイッチング素子、T1はト
ランスであり、これらの交流電源El、ダイオードブリ
ッジDBI、コンデンサC1,スイッチング素子5WI
−5W4およびトランスT1から溶接電源Eが構成され
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a control device for consumable electrode type arc welding as a first embodiment of the present invention, in which 1 is a torch, 2 is a welding wire (consumable electrode), 3 is a base material, and the welding wire is 2 is fed from a feeder (not shown). In addition, L is a linactor, DI and D2 are rectifier diodes, El is a commercial AC power supply, DBI is a diode bridge that rectifies the AC voltage from the AC power supply E1 to DC voltage, C1 is a smoothing capacitor, and SWI to SW4 are switching elements. , T1 is a transformer, and these AC power supply El, diode bridge DBI, capacitor C1, and switching element 5WI
-5W4 and transformer T1 constitute a welding power source E.

そして、5は図示しない回路からの所定の信号に基づい
てスイッチング素子SW1〜SW4をオン/オフするド
ライバであり、ここでは、スイッチング素子SWI、S
W4と、SW2.SW3とをそれぞれ組として交互にオ
ン/オフ駆動して、溶接電流■が設定電流値となるよう
にM御するものである。6はトーチ1と母材3との間の
アーク電圧(短絡からアーク発生までの電気的変化)を
検出して増幅するアンプを含むアーク電圧検出回路(検
知器)、7は比較器で、アーク電圧検出回路6からの検
出信号を受け、その検出信号が、短絡開始後〔第8図(
b)参照〕、後述する出力手段8により設定されるくび
れ検知レベル(所定の基準値)に達した場合に溶滴のく
びれ〔短絡終了の前兆;第8図(d)参照〕を検知した
としてHighレベル信号を出力するものである。なお
、第1図には、図示しないが、溶接ワイヤ2の溶滴が母
材3の溶融池に接触し始めた時点(短絡開始時点)を、
アーク電圧検出回路6の出力から検知する短絡検出回路
が設けられている。
5 is a driver that turns on/off the switching elements SW1 to SW4 based on a predetermined signal from a circuit not shown; here, the switching elements SWI, S
W4 and SW2. SW3 is turned on and off alternately as a set, and M is controlled so that the welding current (2) becomes the set current value. 6 is an arc voltage detection circuit (detector) including an amplifier that detects and amplifies the arc voltage (electrical change from short circuit to arc generation) between the torch 1 and the base material 3; 7 is a comparator; A detection signal is received from the voltage detection circuit 6, and the detection signal is transmitted after the short circuit starts [Fig.
b)], when the constriction detection level (predetermined reference value) set by the output means 8, which will be described later, is reached, the constriction of the droplet [a sign of the end of the short circuit; see Fig. 8 (d)] is detected. It outputs a high level signal. Although not shown in FIG. 1, the point in time when the droplets of the welding wire 2 begin to contact the molten pool of the base metal 3 (the point in time when short circuiting starts) is
A short circuit detection circuit that detects from the output of the arc voltage detection circuit 6 is provided.

また、8は比較器7におけるくびれ検知レベルを設定・
出力する出力手段で、アーク電圧検出回路6からの電圧
検出信号に基づいてアーク発生時を判定して出力するア
ーク発生判定器8aと、比較器7によるくびれ検知後に
アーク発生判定器8aからアーク発生判定が出力される
までの時間(TA)を検出する時間検出器8bと、予め
設定されたくびれ検知からアーク発生までの適正時間(
T1)と時間検出器8bからの検出時間(TA)との差
を演算して出力する偏差演算器8cと、この偏差演算器
8cからの出力に応じて次の溶滴のくびれを検知するた
めのくびれ検知レベル(所定の基準値)比較器7に出力
して設定するくびれ検知レベル設定器8dとから構成さ
れている。
In addition, 8 sets the constriction detection level in the comparator 7.
An output means for outputting an arc occurrence determiner 8a that determines when an arc occurs based on the voltage detection signal from the arc voltage detection circuit 6 and outputs the result. A time detector 8b detects the time (TA) until a judgment is output, and a preset appropriate time (TA) from constriction detection to arc occurrence.
A deviation calculator 8c calculates and outputs the difference between T1) and the detection time (TA) from the time detector 8b, and detects the constriction of the next droplet according to the output from the deviation calculator 8c. and a waist detection level setter 8d that outputs and sets the waist detection level (predetermined reference value) to the comparator 7.

さらに、SWDはダイオードD 1 (D 2)と溶接
ケーブル4との間における溶接電流供給経路(溶接電流
減衰経路)中に介挿されたスイッチング素子(スイッチ
手段)、9はこのスイッチング素子SWDをオン/オフ
制御するドライバであり、比較器7からの信号がLow
レベルからHighレベルに立ち上がると出力信号をL
owレベルにしてスイッチング素子SWDをオフ状態と
するものである。
Furthermore, SWD is a switching element (switch means) inserted in the welding current supply path (welding current attenuation path) between the diode D1 (D2) and the welding cable 4, and 9 is a switching element that turns on this switching element SWD. / off control driver, and the signal from comparator 7 is Low
When the level rises from high to high, the output signal goes low.
OW level to turn off the switching element SWD.

なお、ドライバ9は、溶接電流Iが所定の電流値まで低
下すると再びスイッチング素子SWDをオン状態とする
ように構成されている。また、ドライバ5は、ドライバ
8からのLowレベル信号を受けると、スイッチング素
子SWI〜SW4をすべてオフ状態にするようになって
いる。
Note that the driver 9 is configured to turn on the switching element SWD again when the welding current I decreases to a predetermined current value. Further, when the driver 5 receives a low level signal from the driver 8, it turns off all of the switching elements SWI to SW4.

一方、Poは定電圧電源(電源回路)で、商用交流電源
E2.トランスT2.ダイオードブリッジDB2.抵抗
R1,スイッチング素子SW5およびコンデンサC2か
ら構成されている。コンデンサC2は、逆流防止用ダイ
オードD3を介し、スイッチング素子SWDに対して並
列に接続されている。また、交流電源E2からの交流電
圧は、トランスT2を介しダイオードブリッジDB2に
よって直流電圧に整流されて、コンデンサC2に印加さ
れる。さらに、抵抗R1およびスイッチング素子SW5
は、コンデンサC2に対し並列に設けられていて、スイ
ッチング素子SW5を図示しない制御回路にてオン/オ
フ動作させることにより、コンデンサC2の両端に一定
の直流電圧V。を印加するようになっている。これらの
抵抗R1およびスイッチング素子SW5により、コンデ
ンサC2の両端に印加される電圧を所定値に維持する調
整回路が構成されている。
On the other hand, Po is a constant voltage power supply (power supply circuit), and commercial AC power supply E2. Transformer T2. Diode bridge DB2. It is composed of a resistor R1, a switching element SW5, and a capacitor C2. Capacitor C2 is connected in parallel to switching element SWD via backflow prevention diode D3. Further, the AC voltage from the AC power source E2 is rectified into a DC voltage by the diode bridge DB2 via the transformer T2, and is applied to the capacitor C2. Furthermore, resistor R1 and switching element SW5
is provided in parallel to the capacitor C2, and a constant DC voltage V is applied across the capacitor C2 by turning on/off the switching element SW5 by a control circuit (not shown). is applied. These resistor R1 and switching element SW5 constitute an adjustment circuit that maintains the voltage applied across the capacitor C2 at a predetermined value.

本発明の第1実施例としての消耗電極式アーク溶接の制
御装置は上述のごとく構成されているので、本実施例の
装置を使用することで、次のように動作し1本発明の方
法を実施することになる。
The control device for consumable electrode type arc welding according to the first embodiment of the present invention is constructed as described above, so by using the device of this embodiment, the method of the present invention can be carried out by operating as follows. It will be implemented.

まず、交流電源E1が、ダイオードブリッジDB1によ
り整流され、コンデンサC1で平滑化されて直流電源に
変換される。そして、ドライバ5によりスイッチング素
子SWI〜SW4をオン/オフ駆動することで出力制御
された高周波交流が、トランスT1を介して降圧される
。通常、スイッチング素子SWDはオン状態であるので
、ダイオードDi、D2で整流された溶接電流Iはトー
チ1→溶接ワイヤ2→母材3へ供給され、アーク電圧が
、溶接ワイヤ2と母材3との間に印加されて。
First, an AC power source E1 is rectified by a diode bridge DB1, smoothed by a capacitor C1, and converted into a DC power source. Then, the high frequency alternating current whose output is controlled by turning on/off the switching elements SWI to SW4 by the driver 5 is stepped down via the transformer T1. Normally, the switching element SWD is in the on state, so the welding current I rectified by the diodes Di and D2 is supplied to the torch 1 → welding wire 2 → base metal 3, and the arc voltage is applied between the welding wire 2 and base metal 3. being applied between.

短絡移行アーク溶接が行なわれる。Short-circuit transferred arc welding is performed.

この短絡移行アーク溶接における溶滴の移行過程は第8
図(a)〜(f)にて説明した通りで、溶接ワイヤ2か
らの溶滴が母材3の溶融池に接触した後〔短絡開始時;
第8図(b)参照〕、溶滴が溶融池側に移行し溶接ワイ
ヤ2と溶滴との間にくびれを生じ始める〔第8図(d)
参照〕。この時点になると、アーク電圧検出回路6によ
り検出されるトーチ1と母材3との間のアーク電圧が大
きくなる。そして、このアーク電圧が、くびれ検知レベ
ルに到達すると、比較器7において、くびれが発生した
と判断され、Highレベル信号がドライバ9へ出力さ
れる。これに伴いドライバ9が動作して、スイッチング
素子SWI〜SW4およびSWDがオフ状態に駆動制御
される。
The droplet transfer process in this short-circuit transfer arc welding is the 8th
As explained in FIGS. (a) to (f), after the droplet from the welding wire 2 contacts the molten pool of the base material 3 [at the start of short circuit;
See Figure 8(b)], the droplet moves to the molten pool side and a constriction begins to form between the welding wire 2 and the droplet [Figure 8(d)]
reference〕. At this point, the arc voltage between the torch 1 and the base material 3 detected by the arc voltage detection circuit 6 increases. When this arc voltage reaches the constriction detection level, the comparator 7 determines that constriction has occurred, and a high level signal is output to the driver 9. Accordingly, the driver 9 operates, and the switching elements SWI to SW4 and SWD are driven and controlled to be in the off state.

この結果、溶接電流Iは、溶接ワイヤ2→母材3→トラ
ンスT1→ダイオードD 1 (D 2)→ダイオード
D3→コンデンサC2→リアクトルL→トーチ1→溶接
ワイヤ2の順に流れて減衰する。この電流減衰中1本実
施例では、溶接電流がコンデンサC2に流れ込みそのエ
ネルギが吸収されて、コンデンサC2の両端電圧が多少
増加するが、図示しない制御回路によりスイッチング素
子SW5をオン/オフ駆動することで、コンデンサC2
に蓄積されたエネルギが抵抗R1により消費される。
As a result, the welding current I flows in the order of welding wire 2 → base metal 3 → transformer T1 → diode D 1 (D 2) → diode D3 → capacitor C2 → reactor L → torch 1 → welding wire 2 and is attenuated. During this current decay, in this embodiment, the welding current flows into the capacitor C2 and its energy is absorbed, and the voltage across the capacitor C2 increases somewhat, but the switching element SW5 can be turned on/off by a control circuit (not shown). So, capacitor C2
The energy stored in the resistor R1 is consumed by the resistor R1.

従って、コンデンサC2の両端電圧は、常に一定値v0
に維持される。
Therefore, the voltage across capacitor C2 is always a constant value v0
will be maintained.

ここで、スイッチング素子SWI〜SW4およびSWD
をオフ状態にした時点での溶接電流を■。とすれば、減
衰電流工は等測的に次式で表わされる。
Here, switching elements SWI to SW4 and SWD
■ The welding current when turned off. Then, the damping current factor can be expressed isometrically by the following equation.

x=t、−(v0/L)・t ただし、I o < V o / RA、I>01RA
は溶接ワイヤ2の抵抗、tは時間であり、スイッチング
素子SW5および抵抗R1からなる調整回路により、コ
ンデンサC2の両端電圧V。は一定に維持されるので、
電流の減衰率V、/Lは一定になっている。また、諸回
路定数を、l0=400A、1=50μH,Vo=40
0V−RA=20mΩとすれば、上式に基づく減衰電流
Iは、第3図に符号aで示すような減衰特性を有するこ
とになる。これによれば、直線的で急峻な立ち下がり傾
斜を有する電流減衰特性が得られることが明らかで、8
0Aまでの減衰時間が40μsecとなっている。
x=t, -(v0/L)・t However, I o < Vo / RA, I>01RA
is the resistance of the welding wire 2, t is the time, and the voltage V across the capacitor C2 is adjusted by the adjustment circuit consisting of the switching element SW5 and the resistor R1. is kept constant, so
The current attenuation rate V, /L is constant. Also, various circuit constants are l0=400A, 1=50μH, Vo=40
If 0V-RA=20 mΩ, the attenuation current I based on the above equation will have an attenuation characteristic as shown by the symbol a in FIG. According to this, it is clear that a current decay characteristic having a linear and steep falling slope can be obtained, and 8
The decay time to 0A is 40 μsec.

なお、第3図における符号すは、従来装置において、ス
イッチ手段(本実施例のスイッチング素子5WD)に対
して並列なインピーダンス素子として1Ωの抵抗を設け
た場合の電流減衰特性を示す曲線であり、曲線aとbと
を比較すると、本実施例では、400Aから8OAまで
の減衰時間が約1/2まで短時間に低減されていること
が判る。
Note that the reference numeral in FIG. 3 is a curve showing the current attenuation characteristic when a 1Ω resistor is provided as an impedance element in parallel to the switching means (switching element 5WD of this embodiment) in the conventional device. Comparing curves a and b, it can be seen that in this example, the decay time from 400A to 8OA is reduced to approximately 1/2 in a short time.

また、第4図には、スイッチング素子SWDにかかる電
圧v swoと、溶接電流が40OAから80Aまでに
減少するのに要する時間との関係が示されており、符号
Cは本実施例によるもので、符号dは従来装置(インピ
ーダンス素子として抵抗Rを設けた場合)によるものを
示している。これらの曲線c、dを比較して明らかなよ
うに、本実施例では、スイッチング素子SWDにかかる
電圧が同じであれば、約172の短時間の減衰時間とな
っている。逆に、同じ減衰時間を得るためには1本実施
例では、従来の約172の耐圧を有するスイッチング素
子SWDを用いればよいことが判る。
Furthermore, FIG. 4 shows the relationship between the voltage v swo applied to the switching element SWD and the time required for the welding current to decrease from 40 OA to 80 A, and the symbol C is according to this embodiment. , symbol d indicates a conventional device (when a resistor R is provided as an impedance element). As is clear from comparing these curves c and d, in this example, if the voltage applied to the switching element SWD is the same, the decay time is a short time of about 172. On the contrary, in order to obtain the same decay time, it is found that in this embodiment, it is sufficient to use the conventional switching element SWD having a breakdown voltage of about 172.

さらに、上記減衰率は、コンデンサC2の両端電圧v0
を調整することにより変更できるが、短絡時の溶接電流
ISPが前回短絡時の溶接電流と同じであれば、くびれ
検知後の溶接電流工を、前回の溶接電流制御時の傾き(
溶接電流の減衰率)と同じ傾きで所定の再アーク初期電
流IRAまで低下制御するようにする。
Furthermore, the above attenuation rate is the voltage v0 across the capacitor C2.
However, if the welding current ISP at the time of a short circuit is the same as the welding current at the previous short circuit, the welding current after constriction detection can be changed by adjusting the slope at the time of the previous welding current control (
The re-arc initial current IRA is controlled to decrease to a predetermined re-arc initial current IRA at the same slope as the welding current attenuation rate).

上述のようにして、溶接電流工が短絡電流(Isp)か
ら所定の電流値(再アーク初期電流I RA)まで低下
すると、ドライバ9により再びスイッチング素子SWD
はオン状態となるとともに、スイッチング素子SWI〜
SW4もドライバ5により通常の通りオン/オフ駆動さ
れる。以後は、上述した動作が繰り返される。
As described above, when the welding current decreases from the short circuit current (Isp) to a predetermined current value (re-arc initial current IRA), the driver 9 again switches the switching element SWD.
turns on, and the switching element SWI~
SW4 is also turned on/off driven by the driver 5 as usual. Thereafter, the above-described operations are repeated.

ところで、以上のような動作を繰り返してアーク溶接を
行なっている間、比較器7に設定されるくびれ検知レベ
ル(所定の基準値)は、くびれ変動に伴い出力手段8の
動作によって次のように決定・設定変更される。第2図
(a)、(b)はこれを説明するためのもので、短絡か
らアーク発生に移動する際の溶滴にくびれが生じてから
アーク発生に至る過程での溶接電圧■、溶接電流工の波
形を拡大して模式的に示したものである。
By the way, while performing arc welding by repeating the above operations, the constriction detection level (predetermined reference value) set in the comparator 7 is changed as follows by the operation of the output means 8 as the constriction changes. Determined/settings changed. Figures 2 (a) and (b) are for explaining this, and show the welding voltage ■ and welding current during the process from the formation of a constriction in the droplet to arc generation when moving from short circuit to arc generation. This is a schematic enlarged view of the waveform of the mechanical process.

第2図(a)、(b)に示すように、くびれ検知時刻t
。から再アーク発生時刻t1までの時間が適正であると
き、その適正時間をTい溶滴のくびれによる電圧の変化
分をΔV□とする。
As shown in FIGS. 2(a) and (b), the constriction detection time t
. When the time from t1 to re-arc generation time t1 is appropriate, the appropriate time is T, and the change in voltage due to the constriction of the droplet is ΔV□.

ここで、溶接電流■を所定の再アーク初期電流IRAに
低下させてから、再アーク発生に至る時間は概ね数10
〜数100μsecであることが知見されているが、実
験の結果、500μsec以上では溶接ワイヤ2が母材
3に突き込んでしまう確率が急増する一方、30μse
c以下では溶接電流工を再アーク初期電流IRAまで低
下しないうちにアークが発生してスパッタが増加してし
まうことが分かった。特に、100〜300μsec程
度が最も溶接作業性が安定し且つスパッタが減少する領
域であることが確かめられ、この値を適正時間T工とす
ることが好ましい。
Here, the time from when the welding current ■ is reduced to the predetermined re-arc initial current IRA until the re-arc occurs is approximately several tens of tens of seconds.
However, as a result of experiments, the probability that the welding wire 2 will penetrate into the base metal 3 increases rapidly when the time is 500 μsec or more, while the
It was found that when the welding current is below c, an arc occurs and spatter increases before the welding current is lowered to the re-arc initial current IRA. In particular, it has been confirmed that about 100 to 300 μsec is the range in which welding workability is most stable and spatter is reduced, and it is preferable to set this value as the appropriate time T.

さて、くびれ検知時刻t0後にアークが発生した時刻t
2が、適正なアーク発生時刻11(=111+T1)よ
りも遅く、その時間がT2(>T、)と長くなった場合
には、相対的に溶接電流工を下げるタイミングが早すぎ
て、再アーク初期電流IRAのまま短絡が終了しないで
いる時間が長いことになる。
Now, the time t when the arc occurs after the constriction detection time t0
2 is later than the proper arc occurrence time 11 (=111+T1), and if that time becomes longer than T2 (>T,), the timing of lowering the welding current is too early, causing re-arc. This means that the short circuit remains at the initial current IRA for a long time.

従って、溶接ワイヤ2が母材3に突っ込む可能性が増加
するので、次の過程では、その検出時間T2に応じてく
びれ検知レベルをΔV□よりも高い値Δv2に修正し、
溶接電流工を下げるタイミングを遅らせる。これにより
、くびれ検知からアーク発生までの時間が適正時間T□
に戻すように操作される。
Therefore, the possibility that the welding wire 2 will penetrate into the base metal 3 increases, so in the next step, the constriction detection level is corrected to a value Δv2 higher than ΔV□ according to the detection time T2,
Delays the timing of lowering the welding current. As a result, the time from constriction detection to arc generation is the appropriate time T□
manipulated to return to .

一方、くびれ検知時刻t。後にアークが発生した時刻t
、が、適正なアーク発生時刻11(=1゜+T、)より
も早く、その時間がT、(<T、)と短く成った場合に
は、相対的に溶接電流工を下げるタイミングが遅すぎて
、溶接電流工が下がった直後にアークが発生してしまい
、今だ短絡電流による強力な電磁力の慣性でワイヤ溶融
端の強い運動が存在する。従って、スパッタが発生する
危険が増加するので、次の過程では、その検出時間T、
に応じてくびれ検知レベルをΔV工よりも低い値Δv3
に修正し、溶接電流工を下げるタイミングを早くする。
On the other hand, the constriction detection time t. The time t when the arc occurred after
, is earlier than the appropriate arc generation time 11 (=1°+T,), and if that time becomes short to T, (<T,), the timing of lowering the welding current is relatively late. Therefore, an arc occurs immediately after the welding current is lowered, and there is still strong movement of the molten end of the wire due to the inertia of the strong electromagnetic force caused by the short circuit current. Therefore, the risk of spatter generation increases, so in the next process, the detection time T,
The constriction detection level is set to a value Δv3 lower than ΔV according to
The timing for lowering the welding current has been made earlier.

これにより、くびれ検知からアーク発生までの時間が適
正時間T1に戻すように操作される。
As a result, the time from constriction detection to arc generation is operated to return to the appropriate time T1.

なお、スパッタを抑制し且つ溶接を安定して継続させる
ための再アーク初期電流IRAとしては、3O−150
A程度が望ましい。
The re-arc initial current IRA for suppressing spatter and stably continuing welding is 3O-150.
Grade A is desirable.

また、くびれ検知からアーク発生までの検出時間に応じ
てくびれ検知レベルを修正する際には、くびれ検知レベ
ルを検出時間の関数として与えこの関数に基づいて修正
してもよいし、検出時間と適正時間T□との偏差ΔTに
比例して修正してもよい(本実施例の装置の場合にはこ
れを適用しており後述する)。また、適当な不感帯を設
けておき、修正しない領域を設けるようにしてもよい。
In addition, when modifying the constriction detection level according to the detection time from constriction detection to arc generation, the constriction detection level may be given as a function of detection time and the correction may be made based on this function, or the constriction detection level may be corrected based on this function. It may be corrected in proportion to the deviation ΔT from the time T□ (this is applied to the apparatus of this embodiment and will be described later). Further, an appropriate dead zone may be provided to provide an area that is not modified.

ついで、第2図(a)、(b)により説明したような比
較器7におけるくびれ検知レベルの決定機能を有する出
力手段8の具体的な動作について説明する。
Next, the specific operation of the output means 8 having the function of determining the constriction detection level in the comparator 7 as described with reference to FIGS. 2(a) and 2(b) will be described.

出力手段8におけるアーク発生判定器8aは、アーク電
圧検出回路6からの電圧検出信号を受けて短絡であるか
アーク発生であるかを判定し、アークが発生した場合に
Highレベルの信号を出力する。そして、時間検出器
8bは、比較器7のくびれ検知信号(f(ighレベル
信号)を受けてから、アーク発生判定器8aの出力を受
けるまでの時間TAを検出して偏差演算器8cへ出力す
る。偏差演算器8cは、予め設定される前述の適正時間
T1と検出時間TAとの偏差ΔT(=TA−T工)を算
出し、くびれ検知レベル設定器8dは、偏差演算器から
のの偏差ΔTに比例した値a・ΔT(aは比例定数)を
それ以前のくびれ検知レベルΔVに加えた新しいくびれ
検知レベル(ΔV+a・ΔT)を出力し、これを比較器
7における次の過程でのくびれ検知基準として設定する
The arc occurrence determination device 8a in the output means 8 receives the voltage detection signal from the arc voltage detection circuit 6, determines whether there is a short circuit or an arc occurrence, and outputs a high level signal when an arc occurs. . Then, the time detector 8b detects the time TA from receiving the constriction detection signal (f (high level signal)) of the comparator 7 until receiving the output of the arc occurrence determiner 8a, and outputs it to the deviation calculator 8c. The deviation calculator 8c calculates the deviation ΔT (=TA-T) between the above-mentioned appropriate time T1 set in advance and the detection time TA, and the constriction detection level setter 8d calculates the deviation ΔT (=TA-T) from the deviation calculator. A new constriction detection level (ΔV+a・ΔT) is output by adding a value a・ΔT (a is a proportionality constant) proportional to the deviation ΔT to the previous constriction detection level ΔV, and this is used in the next process in the comparator 7. Set as the constriction detection standard.

今ここで、検出時間TAが適正時間T工よりも大きく、
偏差ΔTが正の値となれば、くびれ検知レベルが小さく
て溶接電流工を下げるタイミングが早すぎるので、新し
いくびれ検知レベルをΔV+a・ΔTと大きくする。逆
に、検出時間へが適正時MT、よいも小さく、偏差ΔT
が負の値となれば、くびれ検知レベルが大きくて溶接電
流工を下げるタイミングが遅すぎるので、新しいくびれ
検知レベルをΔV + a・ΔTと小さくする。
Now here, the detection time TA is greater than the appropriate time T,
If the deviation ΔT is a positive value, the welding current is lowered too early because the constriction detection level is small, so the new constriction detection level is increased to ΔV+a·ΔT. Conversely, when the detection time is appropriate MT, the deviation is small and the deviation ΔT
If becomes a negative value, the waist detection level is large and the timing of lowering the welding current is too late, so the new waist detection level is reduced to ΔV + a·ΔT.

このように変更されたくびれ検知レベルは、比較器7に
設定され、次の過程からは新たなくびれ検知レベルとア
ーク電圧検出回路6からの電圧検出信号とが比較されて
、くびれが検知される。この結果、次回の溶滴にくびれ
が生じてからアーク発生に至る過程においては、溶接電
圧Vが変更されたくびれ検知レベルになると、比較器7
がくびれ検知信号を出力する。
The constriction detection level changed in this way is set in the comparator 7, and in the next process, the new constriction detection level is compared with the voltage detection signal from the arc voltage detection circuit 6, and constriction is detected. . As a result, in the process from the next generation of constriction to the droplet to arc generation, when the welding voltage V reaches the changed constriction detection level, the comparator 7
outputs a constriction detection signal.

従って、最初のくびれ検知レベルは、ある基準レベルΔ
V□であり、以後、溶滴にくびれが生じるごとに、出力
手段8により上述した動作が繰り返されることで、検出
時間TAが適正時間T□になるようにくびれ検知レベル
が制御されることになる。
Therefore, the initial constriction detection level is a certain reference level Δ
V□, and thereafter, the output means 8 repeats the above-mentioned operation every time a constriction occurs in the droplet, thereby controlling the constriction detection level so that the detection time TA becomes the appropriate time T□. Become.

以下に、本発明の方法・装置を実際に適用して行なった
実験結果を示す。ただし、溶接ワイヤはYGWI 2(
直径1 、2+m)、シールドガスはCo2ガス(15
Q /分)、母材はS P CC(3,2t)、平均溶
接電流は165A、平均溶接電圧は20V、ワイヤ送給
速度は4.5m/分、溶接スピード7Qcpmとする。
Below, the results of experiments conducted by actually applying the method and apparatus of the present invention are shown. However, the welding wire is YGWI 2 (
Diameter 1,2+m), shielding gas is Co2 gas (15
The base material is S P CC (3,2t), the average welding current is 165A, the average welding voltage is 20V, the wire feeding speed is 4.5m/min, and the welding speed is 7Qcpm.

このような条件の溶接を20分間行なった後、シールド
ガスノズルに付着したスパッタの重量を測定した結果を
次の表1に示すが、この表1より明らかなようにスパッ
タは大幅に減少した。
After welding under these conditions for 20 minutes, the weight of spatter adhering to the shield gas nozzle was measured and the results are shown in Table 1 below. As is clear from Table 1, the amount of spatter was significantly reduced.

表  1 このように、本実施例の消耗電極式アーク溶接の制御方
法およびその装置によれば、出力手段8により、比較器
7における次回のくびれ検知レベルを、くびれ検知から
アーク再発生までの検出時間に応じて適宜設定変更でき
るようにしたので、再アーク初期電流IRAの印加時間
を制御し、溶接電流工を下げてからアーク再発生時点ま
での時間を常に適正時間T1に保つことができるととも
に、使用時の外乱による溶滴移行の変動に適応でき。
Table 1 As described above, according to the consumable electrode arc welding control method and device of the present embodiment, the output means 8 detects the next constriction detection level in the comparator 7 from constriction detection to arc re-occurrence. Since the settings can be changed as appropriate depending on the time, it is possible to control the application time of the re-arc initial current IRA, and to always maintain the time from lowering the welding current to the time when the arc re-occurs at the appropriate time T1. , can adapt to fluctuations in droplet transfer due to disturbances during use.

スパッタを常に確実に抑制することができる。Spatter can always be reliably suppressed.

また、本実施例では、くびれの発生(短絡終了の前兆)
がアーク電圧の上昇として検出されると、これに応動し
てスイッチング素子SWDがオフ状態にされ、溶接電流
減衰経路中の電流が両端電圧一定のコンデンサC2に流
れ込みエネルギが吸収されて、直線的で急峻な立ち下が
り傾斜を有する電流減衰特性(第3図参照)を得られる
ことになるので、くびれ発生後、溶接電流Tを極めて短
時間のうちに低溶接電流(再アーク初期電流I RA)
まで効果的に減衰させることが可能となり、より確実に
スパッタの発生を抑制できる。
In addition, in this example, occurrence of constriction (a sign of end of short circuit)
is detected as an increase in arc voltage, the switching element SWD is turned off in response, and the current in the welding current attenuation path flows into the capacitor C2 with a constant voltage across both ends, and the energy is absorbed, resulting in a linear Since a current decay characteristic with a steep falling slope (see Fig. 3) can be obtained, the welding current T can be reduced to a low welding current (re-arc initial current IRA) in a very short time after constriction occurs.
This makes it possible to effectively attenuate the amount of spatter, thereby making it possible to more reliably suppress the occurrence of spatter.

これにより、スパッタに起因する様々な弊害を解消でき
、その工業的価値は極めて大きい。
As a result, various adverse effects caused by sputtering can be eliminated, and its industrial value is extremely large.

なお、本実施例では、くびれを検知する手段の一例とし
て、アーク電圧(短絡電圧の変化分)を検出しくびれ検
知レベルと比較する手段を説明しているが、消耗電極の
抵抗測定や溶接電流の変化などを検出してくびれ検知レ
ベルと比較するようにしてもよく、短絡終了の前兆であ
るくびれを検知できる手段であればよい。
In this embodiment, as an example of means for detecting constriction, a method is explained in which the arc voltage (change in short circuit voltage) is compared with the constriction detection level. It is also possible to detect a change in the current value and compare it with the constriction detection level, and any means that can detect constriction, which is a sign of the end of a short circuit, may be used.

また、本実施例によれば、第4図により説明したように
、従来装置に比べ、スイッチング素子SWDの耐圧を低
くできる効果もある。
Further, according to this embodiment, as explained with reference to FIG. 4, there is an effect that the withstand voltage of the switching element SWD can be lowered compared to the conventional device.

なお、本実施例では、くびれ発生時だけでなく、短絡直
後において溶接電流を急激に低減させれば、短絡直後の
電流上昇により発生するスパッタを防止することもでき
る。また、溶接電流が所定の低溶接電流よりも低下した
場合には、スイッチング素子SWDをオン状態として溶
接電流■の立ち下がり過ぎを抑制することにより、アー
ク再生時のアーク切れを防止することができる。
In addition, in this embodiment, if the welding current is rapidly reduced not only when a constriction occurs but also immediately after a short circuit, it is possible to prevent spatter caused by the current increase immediately after a short circuit. Additionally, when the welding current falls below a predetermined low welding current, switching element SWD is turned on to suppress the welding current from falling too much, thereby preventing arc breakage during arc regeneration. .

また、本実施例では、くびれの発生が検出された場合に
、スイッチング素子SWI〜SW4およ ・びSWDの
すべてをオフ状態とした時の電流減衰特性について説明
したが、本発明の溶接電源によれば、スイッチング素子
SWDのみオフ状態とし。
In addition, in this embodiment, the current attenuation characteristic when all of the switching elements SWI to SW4 and SWD are turned off when the occurrence of constriction is detected is explained, but the welding power source of the present invention According to the method, only the switching element SWD is turned off.

スイッチング素子SWI〜SW4はすべてオフ状態にし
なくても、上述と同様の作用効果が得られる。つまり、
スイッチング素子SWDのみオフ状態とした場合には、
溶接電源の無負荷電圧をVpとすれば、減衰電流Iaは
、 I a” I o  (Vo  Vp)” t / L
で表わされ、減衰の傾斜(減衰率)は多少小さくなるが
、直線的な傾斜が得られることに変わりはなく、減衰目
標値を低電流としても素早く短時間で減衰を行なうこと
ができる。例えば、スイッチング素子SWDのみをオフ
状態とした時、溶接電流工を、400Aから8OAまで
に減衰させるために要する時間tは、Vp=70Vとす
ると、t=L(Io  Ia)/(Vo  Vp)=5
0・(400−80)/(400−70)斗48sec となる。
Even if all of the switching elements SWI to SW4 are not turned off, the same effects as described above can be obtained. In other words,
When only the switching element SWD is turned off,
If the no-load voltage of the welding power source is Vp, the attenuation current Ia is I a" I o (Vo Vp)" t / L
Although the attenuation slope (attenuation rate) becomes somewhat smaller, a linear slope is still obtained, and even if the attenuation target value is set to a low current, attenuation can be performed quickly and in a short time. For example, when only the switching element SWD is turned off, the time t required to attenuate the welding current from 400A to 8OA is given by t=L(Io Ia)/(Vo Vp), assuming Vp=70V. =5
0.(400-80)/(400-70) 48 seconds.

さらに、本実施例では、調整回路を、抵抗R1およびス
イッチング素子SW5により構成したが、これに代えて
、ツェナダイオードを用いてもよい。
Further, in this embodiment, the adjustment circuit is configured by the resistor R1 and the switching element SW5, but a Zener diode may be used instead.

次に、本発明の第2実施例としての溶接電源を説明する
と、第5図はその回路図である。なお、第5図中、既述
の符号と同一の符号は同一部分を示しているので、その
説明は省略するほか、この第5図においては、第1図に
示したアーク電圧検出回路6.比較器7.出力手段8.
ドライバ5゜9の図示は省略されている。
Next, a welding power source as a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a circuit diagram thereof. Note that in FIG. 5, the same reference numerals as those already described indicate the same parts, so the explanation thereof will be omitted. In addition, in FIG. 5, the arc voltage detection circuit 6. Comparator 7. Output means 8.
The illustration of the driver 5.9 is omitted.

第5図に示すように、第2実施例も第1実施例とほぼ同
様に構成されているが、この第2実施例における定電圧
電源POI(電源回路)には、第1実施例の定電圧電源
poにおける抵抗R1に代えて、フライホイールダイオ
ードD4.トランスT3、ダイオードD5により構成さ
れるエネルギ回生回路がそなえられている。
As shown in FIG. 5, the second embodiment has almost the same structure as the first embodiment, but the constant voltage power supply POI (power supply circuit) in the second embodiment has the same configuration as the first embodiment. Instead of the resistor R1 in the voltage source po, a flywheel diode D4. An energy regeneration circuit composed of a transformer T3 and a diode D5 is provided.

このエネルギ回生回路は、電流減衰時にコンデンサC2
に蓄えられるエネルギを、スイッチング素子SW5のオ
ン/オフ動作によりコンデンサC1に回生ずるのである
。つまり、コンデンサc2の両端に印加された電圧のう
ち所定値v0を超えた電圧分を、溶接電源1次側直流電
圧に回生して、コンデンサC2の両端電圧を一定値V。
This energy regeneration circuit uses capacitor C2 at the time of current decay.
The energy stored in the capacitor C1 is regenerated into the capacitor C1 by the on/off operation of the switching element SW5. That is, the voltage applied across the capacitor c2 that exceeds the predetermined value v0 is regenerated into the primary side DC voltage of the welding power source, and the voltage across the capacitor C2 is kept at a constant value V.

に維持するのである。The goal is to maintain it.

これにより、第2実施例によっても第1実施例と同様の
作用効果が得られるほか、この第2実施例テハ、電流減
衰時のエネルギロスを抑えるコトができ、しかも同時に
電流減衰率を一定に保つことができるのである。
As a result, the second embodiment not only provides the same effects as the first embodiment, but also makes it possible to suppress energy loss during current decay, and at the same time keep the current decay rate constant. It is possible to maintain it.

なお、上述した第1および第2実施例では、いずれもフ
ルブリッジ型インバータによる単極性溶接電源の主回路
をそなえた場合について説明しているが、正逆極性切替
型の溶接電源についても各極性ごとにみればアーク現象
は同じである。従って、スイッチング素子SWDおよび
定電圧電源PO(POI)を溶接電流減衰経路中にそな
えることで、本発明は、正逆極性切替型の溶接電源にも
第 −1および第2実施例の場合と同様に適用され同様
の作用効果を得ることができる。
In addition, in the first and second embodiments described above, the case is explained in which the main circuit of a unipolar welding power source is provided with a full bridge type inverter, but the welding power source of the forward/reverse polarity switching type is also The arc phenomenon is the same in each case. Therefore, by providing the switching element SWD and the constant voltage power source PO (POI) in the welding current attenuation path, the present invention can also be applied to a forward/reverse polarity switching type welding power source as in the first and second embodiments. can be applied to obtain similar effects.

また、第6,7図にそれぞれ示すようなハーフブリッジ
型インバータおよびチョッパ型による電源においても、
本発明は、スイッチング素子SWDおよび定電圧電源P
O(POI)を溶接電流減衰経路中にそなえることで、
第1および第2実施例の場合と同様に適用され同様の作
用効果を得ることができる。ただし、第6,7図中、符
号Eは直流電源、5WIA、5WIBはスイッチング素
子、Tはトランスを示している。
Also, in the case of power supplies using half-bridge type inverters and chopper types as shown in Figs. 6 and 7, respectively,
The present invention provides a switching element SWD and a constant voltage power supply P.
By providing O (POI) in the welding current attenuation path,
It can be applied in the same manner as in the first and second embodiments, and the same effects can be obtained. However, in FIGS. 6 and 7, symbol E represents a DC power supply, 5WIA and 5WIB represent switching elements, and T represents a transformer.

前述の各実施例における定電圧電源のスイッチング素子
SWDを並列に設けたコンデンサの代わりに、ツェナダ
イオードを用いてもよい。また、逆流防止用のダイオー
ドD3の代わりに、スイッチング素子SWDの動作に同
期するスイッチング手段などを用いてもよい。
A Zener diode may be used instead of the capacitor provided in parallel with the switching element SWD of the constant voltage power supply in each of the above embodiments. Furthermore, instead of the backflow prevention diode D3, a switching means synchronized with the operation of the switching element SWD or the like may be used.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明の消耗電極式アーク溶接の
制御方法およびその装置によれば、以下に記載されるよ
うな効果を奏する。
[Effects of the Invention] As detailed above, the consumable electrode type arc welding control method and device of the present invention provide the following effects.

比較器における次回の基準の所定値(くびれ検知レベル
)をくびれ検知からアーク再発生までの検出時間に応じ
て適宜設定変更するので、溶接電流を下げてからアーク
再発生時点までの時間を常に適正時間に保持できるとと
もに、使用時の外乱による溶滴移行の変動に適応でき、
スパッタを常に確実に抑制できて、スパッタに起因する
様々な弊害が解消され、極めて大きな工業的価値が得ら
れる。
The predetermined value (constriction detection level) for the next standard in the comparator is changed as appropriate depending on the detection time from detection of constriction to arc re-occurrence, so the time from lowering the welding current to the point of arc re-occurrence is always appropriate. In addition to being able to maintain the time, it can also adapt to fluctuations in droplet transfer caused by disturbances during use.
Spatter can always be reliably suppressed, various harmful effects caused by spatter are eliminated, and extremely large industrial value can be obtained.

そして、上記訂正時間を100〜300μsecとする
ことにより、溶接作業性が極めて安定するとともに、ス
パッタが大幅に減少する。
By setting the correction time to 100 to 300 μsec, welding workability becomes extremely stable and spatter is significantly reduced.

また、くびれが検知されると、これに応動してスイッチ
手段をオフ状態にすることで、溶接電流減衰経路中の電
流が両端電圧一定のコンデンサに流れ込みエネルギが吸
収されて、直線的で急峻な立ち下がり傾斜を有する電流
減衰特性を得られるので、くびれ発生後、溶接電流を極
めて短時間のうちに再アーク初期電流まで効果的に減衰
させることが可能となり、より確実にスパッタの発生を
抑制できる。
In addition, when a constriction is detected, the switch means is turned off in response to this, so that the current in the welding current attenuation path flows into a capacitor with a constant voltage across both ends, and the energy is absorbed, resulting in a linear and steep curve. Since a current attenuation characteristic with a falling slope can be obtained, it is possible to effectively attenuate the welding current to the re-arc initial current in a very short time after constriction occurs, and the generation of spatter can be suppressed more reliably. .

そして、前述のごとく、高い電流減衰特性が得られるた
め、減衰時間を短くできて、従来装置に比べ、スイッチ
手段の耐圧を低くできるほか、スイッチング素子をすべ
てオフ状態とせずに、スイッチ手段のみをオフ状態とす
ることでも直線的で急峻な立ち下がり傾斜を有する電流
減衰特性が得られる。
As mentioned above, since high current attenuation characteristics can be obtained, the attenuation time can be shortened and the withstand voltage of the switch means can be lowered compared to conventional devices. Even in the off state, a current attenuation characteristic having a linear and steep falling slope can be obtained.

また、調整回路を設けることにより、コンデンサの両端
電圧が一定に維持され、溶接電流の減衰率を常に一定と
することができる。
Further, by providing the adjustment circuit, the voltage across the capacitor can be maintained constant, and the attenuation rate of the welding current can be kept constant at all times.

さらに、回生回路を設けることにより、コンデンサの両
端電圧が一定に維持され、溶接電流の減衰率を常に一定
とすることができるとともに、電流減衰時のエネルギロ
スを抑えることができる。
Furthermore, by providing a regenerative circuit, the voltage across the capacitor can be maintained constant, the attenuation rate of the welding current can always be kept constant, and energy loss during current attenuation can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例としての消耗電極式アーク
溶接の制御装置を示す回路図、第2図(a)、(b)お
よび第3,4図はいずれも上記第1実施例の動作を説明
するためのグラフ、第5図は本発明の第2実施例として
の消耗電極式アーク溶接の制御装置を示す回路図、第6
,4図はいずれも本発明が適用される消耗電極式アーク
溶接の制御装置の変形例を示す回路図であり、第8図(
a)〜(f)は消耗電極の溶滴の移行過程を示す図であ
る。 図において、2・−溶接ワイヤ(消耗電極)、3−母材
、5・−ドライバ、6−アーク電圧検出回路、7・・−
比較器、8・−出力手段、8a−・−アーク発生判定器
、8b・−・・時間検出器、8 c −偏差演算器、8
d・−・・くびれ検知レベル設定器、9−・ドライバ、
PO,POI−・一定電圧電源(電源回路)、C2・−
コンデンサ、R1−抵抗、SWI〜SW5・・−スイッ
チング素子、SWD・・−スイッチング素子(スイッチ
手段)、E・−溶接電源。 なお、図中、同一の符号は同一または相当部分を示して
いる。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所
FIG. 1 is a circuit diagram showing a control device for consumable electrode type arc welding as a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) and FIGS. 5 is a circuit diagram showing a control device for consumable electrode type arc welding as a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a graph for explaining the operation of the invention.
, 4 are circuit diagrams showing modified examples of a control device for consumable electrode type arc welding to which the present invention is applied, and FIG. 8 (
a) to (f) are diagrams showing the transfer process of droplets on the consumable electrode. In the figure, 2 - welding wire (consumable electrode), 3 - base material, 5 - driver, 6 - arc voltage detection circuit, 7 -
Comparator, 8 - Output means, 8a - Arc occurrence determination device, 8b - Time detector, 8 c - Deviation calculator, 8
d.--Constriction detection level setter, 9-.Driver,
PO, POI-・Constant voltage power supply (power supply circuit), C2・-
Capacitor, R1-resistor, SWI to SW5...-switching element, SWD...-switching element (switching means), E--welding power source. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Patent applicant: Kobe Steel, Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)消耗電極と母材との間で短絡とアーク発生とを繰
り返して溶接を行なう消耗電極式アーク溶接の制御方法
であって、短絡終了の前兆である溶滴のくびれを検知し
、このくびれの検知からアーク再発生までの間に溶接電
流を所定値まで低下制御するとともに、くびれ検知から
アーク再発生までの時間を検出し、その検出時間に応じ
て次の溶滴のくびれを検知する基準を決定することを特
徴とする消耗電極式アーク溶接の制御方法。
(1) A control method for consumable electrode arc welding, in which welding is performed by repeatedly shorting and generating an arc between the consumable electrode and the base metal, by detecting the constriction of the droplet, which is a sign of the end of the short circuit. The welding current is controlled to drop to a predetermined value between the detection of the constriction and the re-occurrence of the arc, and the time from the detection of the constriction to the re-occurrence of the arc is detected, and the constriction of the next droplet is detected according to that detection time. A control method for consumable electrode type arc welding, characterized by determining a standard.
(2)次の溶滴のくびれを検知するための基準を、上記
検出時間と所定の設定時間とを比較して決定し、上記設
定時間を100〜300μsecとしたことを特徴とす
る請求項1記載の消耗電極式アーク溶接の制御方法。
(2) A criterion for detecting the constriction of the next droplet is determined by comparing the detection time with a predetermined set time, and the set time is set to 100 to 300 μsec. The control method for consumable electrode type arc welding described.
(3)消耗電極と母材との間で短絡とアーク発生とを繰
り返して溶接を行なうべく、直流電圧を1個以上のスイ
ッチング素子のオン/オフ動作により出力制御して溶接
電流を制御する溶接電源をそなえた消耗電極式アーク溶
接の制御装置において、上記溶接電源から出力された溶
接電流を上記の消耗電極と母材との間に印加して短絡か
らアーク発生までの状態を検知する検知器と、同検知器
からの出力と所定の基準値とを比較して短絡終了の前兆
である溶滴のくびれを検知する比較器と、同比較器にお
ける上記所定の基準値を出力する出力手段とをそなえ、
上記出力手段が、上記検知器からの出力によりアーク発
生を判定して出力する判定器と、上記比較器によるくび
れ検知後に上記判定器からアーク発生判定が出力される
までの時間を検出する時間検出器と、予め設定されたく
びれ検知からアーク発生までの適正時間と上記時間検出
器からの検出時間との差を演算して出力する演算器と、
同演算器からの出力に応じて次の溶滴のくびれを検知す
るための所定の基準値を上記比較器に出力して設定する
設定器とから構成されていることを特徴とする消耗電極
式アーク溶接の制御装置。
(3) Welding in which the welding current is controlled by output-controlling the DC voltage through on/off operations of one or more switching elements in order to perform welding by repeatedly short-circuiting and arcing between the consumable electrode and the base metal. In a control device for consumable electrode arc welding equipped with a power source, a detector that applies a welding current output from the welding power source between the consumable electrode and the base material to detect conditions from short circuit to arc generation. a comparator that compares the output from the detector with a predetermined reference value to detect a constriction of the droplet that is a sign of the end of a short circuit; and an output means for outputting the predetermined reference value in the comparator. Equipped with
The output means includes a determiner that determines and outputs arc occurrence based on the output from the detector, and a time detector that detects the time from when the comparator detects the constriction to when the determiner outputs an arc occurrence determination. a calculator that calculates and outputs the difference between a preset appropriate time from constriction detection to arc generation and the detection time from the time detector;
A consumable electrode type characterized by comprising a setting device that outputs and sets a predetermined reference value to the comparator for detecting the constriction of the next droplet according to the output from the computing device. Arc welding control device.
(4)溶接電流減衰経路中に介挿され上記比較器からの
出力に応じてオフ状態になるスイッチ手段と、同スイッ
チ手段に対して並列に接続されたコンデンサの両端に所
定の直流電圧を印加する電源回路とを設けたことを特徴
とする請求項3記載の消耗電極式アーク溶接の制御装置
(4) A predetermined DC voltage is applied across a switch means inserted in the welding current attenuation path and turned off in response to the output from the comparator, and a capacitor connected in parallel to the switch means. 4. The control device for consumable electrode type arc welding according to claim 3, further comprising a power supply circuit.
(5)上記電源回路が、上記コンデンサの両端に印加さ
れる電圧を所定値に維持する調整回路を有していること
を特徴とする請求項4記載の消耗電極式アーク溶接の制
御装置。
(5) The control device for consumable electrode type arc welding according to claim 4, wherein the power supply circuit includes an adjustment circuit that maintains the voltage applied to both ends of the capacitor at a predetermined value.
(6)上記電源回路が、上記コンデンサの両端に印加さ
れた電圧のうち所定値を超えた電圧分を溶接電源1次側
直流電圧に回生する回生回路を有していることを特徴と
する請求項4記載の消耗電極式アーク溶接の制御装置。
(6) A claim characterized in that the power supply circuit has a regeneration circuit that regenerates the voltage applied to both ends of the capacitor that exceeds a predetermined value into the primary DC voltage of the welding power source. Item 4. A control device for consumable electrode type arc welding according to Item 4.
JP2778788A 1988-02-10 1988-02-10 Method and device for controlling consumable electrode arc welding Pending JPH01205875A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2778788A JPH01205875A (en) 1988-02-10 1988-02-10 Method and device for controlling consumable electrode arc welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2778788A JPH01205875A (en) 1988-02-10 1988-02-10 Method and device for controlling consumable electrode arc welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01205875A true JPH01205875A (en) 1989-08-18

Family

ID=12230687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2778788A Pending JPH01205875A (en) 1988-02-10 1988-02-10 Method and device for controlling consumable electrode arc welding

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01205875A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281219A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2007075827A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Daihen Corp Method of detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2007083268A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Arc welding system
JP2007253232A (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2008253997A (en) * 2007-03-12 2008-10-23 Daihen Corp Squeezing detection control method for consumable electrode ac arc welding
JP2009148819A (en) * 2007-11-26 2009-07-09 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2013010131A (en) * 2011-06-30 2013-01-17 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2015030033A (en) * 2013-08-07 2015-02-16 株式会社ダイヘン Welding-current control method for welding equipment
JP2015512342A (en) * 2012-04-05 2015-04-27 リンカーン グローバル,インコーポレイテッド An improved process for surface tension transfer short circuit welding

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281219A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2007075827A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Daihen Corp Method of detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2007083268A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Arc welding system
JP2007253232A (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2008253997A (en) * 2007-03-12 2008-10-23 Daihen Corp Squeezing detection control method for consumable electrode ac arc welding
JP2009148819A (en) * 2007-11-26 2009-07-09 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2013010131A (en) * 2011-06-30 2013-01-17 Daihen Corp Method for detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2015512342A (en) * 2012-04-05 2015-04-27 リンカーン グローバル,インコーポレイテッド An improved process for surface tension transfer short circuit welding
JP2015030033A (en) * 2013-08-07 2015-02-16 株式会社ダイヘン Welding-current control method for welding equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3844004B1 (en) Pulse arc welding control method and pulse arc welding apparatus
US8067714B2 (en) Squeezing detection control method for consumable electrode arc welding
US6933466B2 (en) Method and apparatus for arc welding with wire heat control
JP4965311B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode AC arc welding
JP5840921B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
EP0873810B1 (en) Consumable electrode type pulsed arc welder and controlling method for the same
JPH01205875A (en) Method and device for controlling consumable electrode arc welding
JP2007075827A (en) Method of detecting/controlling constriction in consumable electrode arc welding
JP2509546B2 (en) Welding power supply
JPH0127825B2 (en)
JP5871360B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP7396779B2 (en) Arc welding control method
US11491571B2 (en) Arc welding method
JP4211724B2 (en) Arc welding control method and arc welding apparatus
JPS6316868A (en) Low electric current welding method
KR101617419B1 (en) Method for controlling power supply for shielded metal arc welding and apparatus for the same
JPS60223661A (en) Arc welding method
JPH0557071B2 (en)
JPS60130469A (en) Method for controlling output of power source for welding
JPH08229680A (en) Output control device of consumable electrode type pulse arc welding machine
JP2978598B2 (en) Pulse arc welding method
JPH0249828B2 (en)
JP6055663B2 (en) Output control method of welding power source
JP4576904B2 (en) Arc welding equipment
KR101850804B1 (en) Power supply for shielded metal arc welding of waveform control type with built in welding database