JPS6216743B2 - - Google Patents

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JPS6216743B2
JPS6216743B2 JP15323776A JP15323776A JPS6216743B2 JP S6216743 B2 JPS6216743 B2 JP S6216743B2 JP 15323776 A JP15323776 A JP 15323776A JP 15323776 A JP15323776 A JP 15323776A JP S6216743 B2 JPS6216743 B2 JP S6216743B2
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signal
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Hisao Goto
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、直流リアクトルを使用しないで溶接
機負荷の変化すなわち出力電圧の変化に対して溶
接機の出力電流の変化の時定数を調整可能とした
直流アーク溶接制御装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of adjusting the time constant of a change in the output current of a welding machine in response to a change in the welding machine load, that is, a change in the output voltage, without using a DC reactor. This invention relates to a DC arc welding control device.

[従来技術] 消耗電極を被溶接物の接合部に送給し、消耗電
極先端の溶接粒を被溶接物に形成された溶融池面
上に移行させることによつて接合部を溶融充填し
ながら溶接する直流アーク溶接制御装置において
は、溶接開始又は溶接中に消耗電極と被溶接物と
が短絡する。この場合、消耗電極径、材質、溶接
電流値、溶接電流通電線路の抵抗値及びリアクタ
ンス値等に応じて、適正な立上り速度を有する適
正な電流値の短絡電流を通電しなければ、円滑に
アークを発生させることができなかつたり、スパ
ツタが増加したりして作業性を害したり、溶接欠
陥を生じたりする。そのために、従来の直流アー
ク溶接方法においては、直流リアクトルを用い
て、短絡電流の立上り及び大きさを調整するよう
にしていた。これは直流リアクトルには、電流の
変化を抑制する働きがあるためである。
[Prior art] A consumable electrode is fed to the joint of the workpiece, and the weld grains at the tip of the consumable electrode are transferred onto the surface of the molten pool formed on the workpiece, thereby filling the joint with melt. In a DC arc welding control device for welding, a consumable electrode and a workpiece are short-circuited at the start of or during welding. In this case, if a short-circuit current with an appropriate current value with an appropriate rising speed is not applied depending on the consumable electrode diameter, material, welding current value, resistance value and reactance value of the welding current carrying line, etc., a smooth arc will not occur. Otherwise, the welding process may not be able to occur, or spatter may increase, impairing workability or causing welding defects. For this reason, in conventional DC arc welding methods, a DC reactor is used to adjust the rise and magnitude of the short circuit current. This is because the DC reactor has the function of suppressing changes in current.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、所望の時定数を有する直流リアクトル
を設計、製作することは必ずしも容易ではなく、
特に大きなインダクタンスの直流リアクトルを得
ることは困難であつた。また鉄心の飽和の問題も
生じ、しかも前述のように適正なリアクタンスの
値が消耗電極の抵抗値及びリアクタンス値によつ
て変化するので、種々異なる溶接の条件に適合し
た直流リアクトルを選定して短絡電流の立上り及
び大きさを適正に制御することは実際上極めて困
難であつた。
[Problems to be solved by the invention] However, it is not always easy to design and manufacture a DC reactor with a desired time constant.
It has been difficult to obtain a DC reactor with particularly large inductance. In addition, the problem of saturation of the iron core occurs, and as mentioned above, the appropriate reactance value changes depending on the resistance value and reactance value of the consumable electrode, so select a DC reactor that is suitable for various welding conditions and short circuit. In practice, it has been extremely difficult to properly control the rise and magnitude of the current.

そこで、本発明者は、先に特願昭51―130098号
(特開昭53―55447号公報参照)において、出力電
圧Ea(jω)の変化に対する出力電流Ia(j
ω)の変化の遅れを直流リアクトルを使用するこ
となく、電圧フイードバツク回路の時定数を変化
させることによつて実現することを提案した。し
かし、先に提案した発明の制御装置においては、
出力電圧の変化が小さい場合に等価インダクタン
スの値を大きくすることができなかつた。また、
実際のインダクタンスは電流の変化に比例した逆
起電力を発生し電流の変化を抑制しようとする性
質があるのに対して先に提案した発明においては
電圧フイードバツク量が零の場合、例えば完全な
定電流特性にした場合には、たとえ電流値が変化
しても等価インダクタンス効果を生じさせること
ができなかつた。
Therefore, in Japanese Patent Application No. 51-130098 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-55447), the inventor of the present invention previously proposed a method for determining the output current Ia (jω) with respect to the change in the output voltage Ea (jω).
We proposed that the delay in the change in ω) be realized by changing the time constant of the voltage feedback circuit without using a DC reactor. However, in the control device of the invention proposed earlier,
It was not possible to increase the value of equivalent inductance when the change in output voltage was small. Also,
Actual inductance has the property of generating a back electromotive force proportional to the change in current and suppressing the change in current, but in the invention proposed earlier, when the amount of voltage feedback is zero, for example, it is completely constant. When using current characteristics, it was not possible to produce an equivalent inductance effect even if the current value changed.

本発明の目的は、先に提案した直流アーク溶接
制御装置よりも、更に実際のインダクタンスに近
いインダクタンス効果を得ることができるように
した直流アーク溶接制御装置を提案することにあ
る。
An object of the present invention is to propose a DC arc welding control device that can obtain an inductance effect closer to the actual inductance than the previously proposed DC arc welding control device.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記問題点を解消するため、出力電
流を設定する出力設定回路6と、出力電流を検出
する出力電流検出回路41と、出力電流検出回路
41の出力信号Eiを微分する微分回路46と、
出力設定回路6の出力信号Erと出力電流検出回
路41の出力信号Eiに対応した信号eiと微分回路
46の出力信号edとを入力として(Er―ei―
ed)なる制御信号Eeを得る演算回路32を含む
増幅回路30とを設けて、増幅回路30の出力に
より溶接機の出力電流を制御するようにした。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an output setting circuit 6 for setting the output current, an output current detection circuit 41 for detecting the output current, and an output current detection circuit 41 for detecting the output current. a differentiating circuit 46 for differentiating the output signal Ei of
The output signal Er of the output setting circuit 6, the signal ei corresponding to the output signal Ei of the output current detection circuit 41, and the output signal ed of the differentiating circuit 46 are input (Er-ei-
ed) is provided, and the output current of the welding machine is controlled by the output of the amplifier circuit 30.

[実施例] 以下、本発明の制御装置を図面を参照して詳細
に説明する。第1図は従来のインダクタンスLを
含む直流アーク溶接制御装置における溶接電流通
電回路の等価回路を示したものである。同図にお
いて、E0は無負荷出力電圧、Eaは略一定値のア
ーク電圧、Rは等価回路の抵抗値、Lは等価回路
のインダクタンス値であつて、直流リアクトルの
インダクタンスのほかに、溶接変圧器及び溶接ケ
ーブルのインダクタンスをも含んでいる。
[Example] Hereinafter, a control device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an equivalent circuit of a welding current supply circuit in a conventional DC arc welding control device including an inductance L. In the figure, E 0 is the no-load output voltage, Ea is the arc voltage with a substantially constant value, R is the resistance value of the equivalent circuit, and L is the inductance value of the equivalent circuit. It also includes the inductance of the welding cable and welding cable.

同図の回路に流れる電流をIaとすれば、 E0−Ea=RIa+L(dIa/dt) ……(1) が成立する。 If the current flowing through the circuit shown in the figure is Ia, E 0 −Ea=RIa+L(dIa/dt) (1) holds true.

第2図は直流リアクトルを使用しないで溶接機
負荷の変化に対して溶接機の出力電流の変化が設
定した時定数にしたがつて追従するようにした本
発明の直流アーク溶接制御装置の一実施例を示し
たものである。同図において、1は電源、2は電
源1から電力の供給を受ける溶接変圧器、30は
溶接変圧器の2次側に接続された整流・増幅器3
1と演算回路を構成する演算素子32とから成る
増幅回路である。整流・増幅器31は整流器31
aと増幅器31bとがサイリスタを用いて一体に
構成される場合や、別々に構成したシリコン整流
器とトランジスタ増幅器とを組合せて構成される
場合等がある。40は、電流フイードバツク回路
であつて、この回路は出力電流検出回路41と、
出力電流検出回路41の出力信号Eiを入力とし
て任意に設定可能な係数aを乗じた信号ei=aEi
を出力する検出器出力増幅回路42と、出力電流
検出回路41の出力信号Eiを入力として任意に
設定可能な係数bを乗じた微分波形信号ed=b
(dEi/dt)を出力する微分回路43とから構成さ
れる。また50は溶接電極51、アーク52及び
被溶接物53から成る溶接機負荷であり、6は溶
接機の出力電流を設定する所定の出力設定信号
Erを発生する出力設定回路である。
Figure 2 shows an implementation of the DC arc welding control device of the present invention in which changes in the output current of the welding machine follow changes in the welding machine load according to a set time constant without using a DC reactor. This is an example. In the figure, 1 is a power source, 2 is a welding transformer that receives power from the power source 1, and 30 is a rectifier/amplifier 3 connected to the secondary side of the welding transformer.
1 and an arithmetic element 32 constituting an arithmetic circuit. Rectifier/amplifier 31 is rectifier 31
A and the amplifier 31b may be integrally constructed using a thyristor, or may be constructed by combining a silicon rectifier and a transistor amplifier that are separately constructed. 40 is a current feedback circuit, and this circuit includes an output current detection circuit 41;
Signal ei = aEi obtained by multiplying the output signal Ei of the output current detection circuit 41 by an arbitrarily settable coefficient a.
A differential waveform signal ed=b is obtained by multiplying the output signal Ei of the detector output amplifier circuit 42 and the output current detection circuit 41 by an arbitrarily settable coefficient b.
The differential circuit 43 outputs (dEi/dt). Further, 50 is a welding machine load consisting of a welding electrode 51, an arc 52, and a workpiece 53, and 6 is a predetermined output setting signal for setting the output current of the welding machine.
This is an output setting circuit that generates Er.

第2図において、演算素子32の出力電圧を
Eeとすれば、 Ee=Er−ei−ed =Er−aEi−b(dEi/dt) ……(2) また出力電流IaはEeに比例するので、定数をK1
とすれば、 Ia=K1 Ee =K1[Er−aEi−b(dEi/dt)] ……(3) さらに出力電流検出回路41を抵抗値rの分流器
とすれば、 Ei=rIa ……(4) dEi/dt=r(dIa/dt) ……(5) となる。これら(4)式及び(5)式を(3)式に代入する
と、 Ia=K1[Er−arIa−br(dIa/dt) となり、これを整理すると、 K1br(dIa/dt)+(1+K1ar)Ia =K1Er ……(6) となる。ここでk1ar≫1とすれば、(1+K1ar)
Ia≒K1arIaとなるので、(6)式は下記の(7)式のよう
に変形できる。
In FIG. 2, the output voltage of the arithmetic element 32 is
If Ee, Ee=Er−ei−ed =Er−aEi−b(dEi/dt) ……(2) Also, since the output current Ia is proportional to Ee, the constant is K 1
Then, Ia=K 1 Ee = K 1 [Er−aEi−b(dEi/dt)] ...(3) Furthermore, if the output current detection circuit 41 is a shunt with a resistance value r, Ei=rIa ... ...(4) dEi/dt=r(dIa/dt) ...(5) Substituting these equations (4) and (5) into equation (3), we get Ia=K 1 [Er−arIa−br(dIa/dt), and rearranging this, we get K 1 br(dIa/dt)+ (1+K 1 ar) Ia = K 1 Er ...(6). Here, if k 1 ar≫1, then (1+K 1 ar)
Since Ia≒K 1 arIa, equation (6) can be transformed into equation (7) below.

br(dIa/dt)+arIa=Er ……(7) (7)式においてbr=L、ar=R、Er=E0−Eaとお
くと、 (7)式は、 L(dIa/dt)+RIa=E0−Ea ……(8) となる。この(8)式は、従来のインダクタンスを使
用した直流アーク溶接制御装置の等価回路から成
立した(1)式と同じ式になり、本発明のインダクタ
ンスを使用しない直流アーク溶接制御装置におい
ても、従来のインダクタンスを使用した直流アー
ク溶接制御装置と同様の効果が得られることを示
している。
br (dIa / dt) + arIa = Er ... (7) If we set br = L, ar = R, Er = E 0 - Ea in equation (7), then equation (7) becomes L (dIa / dt) + RIa =E 0 −Ea ...(8). This equation (8) is the same as equation (1) established from the equivalent circuit of the conventional DC arc welding control device using an inductance, and even in the DC arc welding control device of the present invention that does not use an inductance. This shows that the same effect as a DC arc welding control device using an inductance can be obtained.

また、(7)式の一般解は定数をK2とすれば、 Ia=(Er/ar)+K2ε-(b/a)t ……(9) となる。 Moreover, the general solution to equation ( 7 ) is Ia=(Er/ar)+K 2 ε -(b/a)t ...(9), where K 2 is the constant.

時定数Tはa/bで表わされ等価インダクタン
ス効果を発揮する。この時定数Tは、係数a,b
のいずれを変化させても、変化させることができ
るが、係数aは、(9)式が示すように出力設定回路
の出力信号Erとともに溶接機出力電流Iaの定常
値を定めている。従つて、係数aを変化させて時
定数Tを変化させるよりも、係数bを変化させて
時定数Tを調整した方が定常値Er/(ar)と等
価インダクタンス効果を有する過渡値K2ε-(b/a
)tとを別個に調整することができるので望まし
い。
The time constant T is expressed as a/b and exhibits an equivalent inductance effect. This time constant T is the coefficient a, b
It can be changed by changing any of them, but as shown in equation (9), the coefficient a determines the steady value of the welding machine output current Ia together with the output signal Er of the output setting circuit. Therefore, it is better to adjust the time constant T by changing the coefficient b than to change the time constant T by changing the coefficient a.The transient value K 2 ε having an equivalent inductance effect with the steady value Er/(ar) is better if the time constant T is adjusted by changing the coefficient b. -(b/a
) and t can be adjusted separately, which is desirable.

第3図は、本発明の直流アーク溶接制御装置に
使用する微分回路43の一実施例を示したもの
で、図中AMP1及びAMP2は演算増幅器は、R1
至R4は抵抗器、C1及びC2はコンデンサである。
出力電流検出回路41の出力信号Eiを抵抗器R1
及びコンデンサC1を通じて演算増幅器AMP1に入
力すると、可変抵抗器VRに反転した微分波形出
力が得られ、さらに演算増幅器AMP2の出力端子
に正転した微分波形信号b(dEi/dt)が得られ
る。係数bは可変抵抗器VR又は抵抗器R2を調整
することによつて変化させることができる。コン
デンサC2は抵抗器R1とともに不必要な高周波ノ
イズを減少させる作用を有する。上記の実施例に
おいて抵抗器R4、演算増幅器AMP2は必ずしも必
要ではない。
FIG. 3 shows an embodiment of the differential circuit 43 used in the DC arc welding control device of the present invention, in which AMP 1 and AMP 2 are operational amplifiers, R 1 to R 4 are resistors, C 1 and C 2 are capacitors.
The output signal Ei of the output current detection circuit 41 is connected to the resistor R 1
When inputted to the operational amplifier AMP 1 through the capacitor C 1 , an inverted differential waveform output is obtained to the variable resistor VR, and a normally rotated differential waveform signal b (dEi/dt) is obtained to the output terminal of the operational amplifier AMP 2 . It will be done. The coefficient b can be varied by adjusting variable resistor VR or resistor R2 . Capacitor C 2 together with resistor R 1 has the effect of reducing unnecessary high frequency noise. In the above embodiment, the resistor R 4 and the operational amplifier AMP 2 are not necessarily required.

このように、本発明の直流アーク溶接制御装置
においては(8)式で示したように、arをRに、そし
てbrをLに等しくなるように設定することがで
き、ar=Rで定まる静特性とbr=Lで定まる動特
性とを個々に設定することができ、Lの値を直読
目盛とすることもできる。
In this way, in the DC arc welding control device of the present invention, as shown in equation (8), ar can be set equal to R and br can be set equal to L, and the static The characteristic and the dynamic characteristic determined by br=L can be set individually, and the value of L can also be used as a direct reading scale.

また、本発明の制御装置においては、上記実施
例に限定されることなく、電圧フイードバツク回
路を付加することもできる。また出力電流検出回
路41の出力Eiを増幅しない場合、即ち係数a
を1とする場合には、検出器出力増幅回路42を
省略することもできる。更に演算素子32と増幅
器31bとを一体に構成したり、種々の変形が可
能である。また本発明の制御装置は消耗電極式ア
ーク溶接に限らず、非消耗電極アーク溶接にも適
用できる。
Further, the control device of the present invention is not limited to the above embodiment, and a voltage feedback circuit may be added. In addition, when the output Ei of the output current detection circuit 41 is not amplified, that is, the coefficient a
In the case where is set to 1, the detector output amplification circuit 42 can be omitted. Furthermore, the arithmetic element 32 and the amplifier 31b may be integrated, or various modifications may be made. Further, the control device of the present invention is applicable not only to consumable electrode arc welding but also to non-consumable electrode arc welding.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、設計製作及び
調整が困難な直流リアクトルを使用しないで溶接
機負荷の変化に対する出力電流の変化に適正な時
定数をもたせることができるという効果に加え
て、更に出力電圧の変化が小さい場合でも大きな
等価インダクタンス値を得ることができ、また電
圧フイードバツク量が零の場合であつても実際の
インダクタンスと同様に電流変化によつて等価イ
ンダクタンス効果を発揮させることができるとい
う利点がある。更にまた、本発明によれば静的特
性と独立して動的特性を設定したり、インダクタ
ンス値を直読目盛としたりすることができる等多
くの利点が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide an appropriate time constant for changes in output current in response to changes in welding machine load without using a DC reactor that is difficult to design, manufacture, and adjust. In addition to this effect, a large equivalent inductance value can be obtained even when the change in output voltage is small, and even when the amount of voltage feedback is zero, the equivalent inductance effect can be obtained by changing the current in the same way as the actual inductance. It has the advantage of being able to demonstrate Furthermore, the present invention provides many advantages such as being able to set dynamic characteristics independently of static characteristics and using inductance values as direct reading scales.

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

第1図は従来の直流アーク溶接制御装置の出力
電流通電回路の等価回路を示す回路図、第2図は
本発明の直流アーク溶接制御装置の一実施例を示
すブロツク図、第3図は本発明の直流アーク溶接
制御装置で用いる微分回路の一例を示す接続図で
ある。 6…出力設定回路、Er…出力設定回路の出力
信号、30…増幅回路、41…出力電流検出回
路、Ei…出力電流検出回路の出力信号、43…
微分回路、ed…微分回路の出力信号、50…溶
接機負荷、Ia…溶接機の出力電流。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the output current energization circuit of a conventional DC arc welding control device, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the DC arc welding control device of the present invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of the present invention. FIG. 2 is a connection diagram showing an example of a differential circuit used in the DC arc welding control device of the invention. 6... Output setting circuit, Er... Output signal of output setting circuit, 30... Amplifying circuit, 41... Output current detection circuit, Ei... Output signal of output current detection circuit, 43...
Differential circuit, ed...output signal of the differentiating circuit, 50...welding machine load, Ia...output current of the welding machine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 出力電流をフイードバツクして出力を設定値
に制御する直流アーク溶接制御装置において、前
記出力電流を設定する出力設定回路と、前記出力
電流を検出する出力電流検出回路と、前記出力電
流検出回路の出力信号Eiを微分する微分回路
と、前記出力設定回路の出力信号Erと前記出力
電流検出回路の出力信号Eiに対応した信号eiと前
記微分回路の出力信号edとを入力として(Er―
ei―ed)なる制御信号Eeを得る演算回路を含み
該制御信号Eeにより前記出力電流を制御する増
幅回路とを具備したことを特徴とする直流アーク
溶接制御装置。
1. In a DC arc welding control device that feeds back an output current to control the output to a set value, an output setting circuit that sets the output current, an output current detection circuit that detects the output current, and an output current detection circuit that controls the output current to a set value. A differentiation circuit that differentiates the output signal Ei, and an output signal Er of the output setting circuit, a signal ei corresponding to the output signal Ei of the output current detection circuit, and an output signal ed of the differentiation circuit are input (Er-
1. A DC arc welding control device comprising: an arithmetic circuit that obtains a control signal Ee (ei-ed); and an amplifier circuit that controls the output current using the control signal Ee.
JP15323776A 1976-12-20 1976-12-20 Method of controlling dc arc welding Granted JPS5376941A (en)

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