KR20160105770A - 아크 용접 제어 방법 - Google Patents

Abstract

평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 대응해서 기억되어 있는 정송 진폭(Ws), 역송 진폭(Wr), 정송 기간(Ts) 및 역송 기간(Tr)으로 이루어지는 송급 속도 설정 신호(Fr)의 송급 속도 패턴으로, 용접 와이어(1)의 정송과 역송을 주기적으로 반복하고, 단락 기간과 아크 기간을 발생시켜 용접을 행하는 아크 용접에 있어서, 용접 중의 송급 속도(Fw)의 평균값을 검출하고, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)와 이 송급 속도(Fw)의 평균값이 동등하게 되도록, 정송 진폭(Ws), 역송 진폭(Wr), 정송 기간(Ts) 또는 역송 기간(Tr) 중 적어도 1개를 변화시켜 송급 속도 패턴을 자동 수정함으로써, 송급 경로의 송급 저항이 변동되어도, 송급 속도(Fw)의 평균값을 항상 일정하게 유지할 수 있으므로, 용접 상태의 안정성을 향상시킨다.

Description

아크 용접 제어 방법{ARC WELDING CONTROL METHOD}

본 발명은, 평균 송급 속도 설정값에 대응해서 기억되어 있는 정송의 진폭, 역송의 진폭, 정송의 기간 및 역송의 기간으로 이루어지는 송급 속도 패턴으로 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서, 단락 기간과 아크 기간을 발생시켜 용접을 행하는 아크 용접 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 소모 전극식 아크 용접에서는, 소모 전극인 용접 와이어를 일정 속도로 송급하고, 용접 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접이 행해진다. 소모 전극식 아크 용접에서는, 용접 와이어와 모재가 단락 기간과 아크 기간을 교대로 반복하는 용접 상태로 되는 경우가 많다.

용접 품질을 더욱 향상시키기 위해, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서 용접하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이하, 이 용접 방법에 대해서 설명한다.

도 3은 송급 속도의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접 방법에 있어서의 파형도이다. 도 3의 (A)는 송급 속도 설정 신호 Fr(실선) 및 실제의 송급 속도 Fw(파선)의 파형을 나타내고, 도 3의 (B)는 용접 전류 Iw의 파형을 나타내고, 도 3의 (C)는 용접 전압 Vw의 파형을 나타내고, 도 3의 (D)는 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 파형을 나타낸다. 이하, 상기 도면을 참조하여 설명한다.

도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 송급 속도 설정 신호 Fr 및 송급 속도 Fw는, 0보다도 상측이 정송 기간이 되고, 하측이 역송 기간이 된다. 정송이란 용접 와이어를 모재에 접근하는 방향으로 송급하는 것이며, 역송이란 모재로부터 이반하는 방향으로 송급하는 것이다. 송급 속도 설정 신호 Fr은 정현파 형상으로 변화되어 있고, 정송측으로 시프트한 파형으로 되어 있다. 이 때문에, 송급 속도 설정 신호 Fr의 평균값은 플러스의 값이 되고, 용접 와이어는 평균적으로는 정송되어 있다.

도 3의 (A)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 송급 속도 설정 신호 Fr은, 시각 t1 시점에서는 0이며, 시각 t1 내지 t2의 기간은 정송 가속 기간이 되고, 시각 t2에서 정송의 최대값이 되고, 시각 t2 내지 t3의 기간은 정송 감속 기간이 되고, 시각 t3에서 0이 되고, 시각 t3 내지 t4의 기간은 역송 가속 기간이 되고, 시각 t4에서 역송의 최대값이 되고, 시각 t4 내지 t5의 기간은 역송 감속 기간이 된다. 그리고, 시각 t5 내지 t6의 기간은 다시 정송 가속 기간이 되고, 시각 t6 내지 t7의 기간은 다시 정송 감속 기간이 된다. 정송의 최대값이 정송 진폭 Ws가 되고, 역송의 최대값의 절대값이 역송 진폭 Wr이 된다. 시각 t1 내지 t3의 기간이 정송 기간 Ts가 되고, 시각 t3 내지 t5의 기간이 역송 기간 Tr이 된다. 따라서, 도 3의 (A)에 도시하는 송급 속도 설정 신호 Fr의 송급 속도 패턴은, 정송 진폭 Ws, 역송 진폭 Wr, 정송 기간 Ts 및 역송 기간 Tr의 각 파라미터로 이루어지는 정현파가 된다. 예를 들어, Ws=50m/min, Wr=40m/min, Ts=5.4㎳, Tr=4.6㎳이다. 이 경우는, 1주기는 10㎳가 되고, 단락 기간과 아크 기간이 100㎐로 반복되게 된다. 이 경우의 송급 속도의 평균값은 약 4m/min(용접 전류 평균값은 약 150A)이 된다.

도 3의 (A)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 송급 속도 Fw는 실제의 송급 속도이며, 송급 속도 설정 신호 Fr보다도 지연되어 상승되고, 지연되어 하강하는 정현파가 된다. 송급 속도 Fw는, 시각 t11 시점에서는 0이며, 시각 t11 내지 t21의 기간은 정송 가속 기간이 되고, 시각 t21에서 정송의 최대값이 되고, 시각 t21 내지 t31의 기간은 정송 감속 기간이 되고, 시각 t31에서 0이 되고, 시각 t31 내지 t41의 기간은 역송 가속 기간이 되고, 시각 t41에서 역송의 최대값이 되고, 시각 t41 내지 t51의 기간은 역송 감속 기간이 된다. 그리고, 시각 t51 내지 t61의 기간은 다시 정송 가속 기간이 되고, 시각 t61 내지 t71의 기간은 다시 정송 감속 기간이 된다. 이와 같이 되는 것은, 송급 모터의 과도 특성 및 송급 경로의 송급 저항 때문이다.

도 3의 (D)에 도시하는 평균 송급 속도 설정 신호 Far은, 송급 속도 Fw의 평균값을 설정하는 신호이다. 송급 속도 Fw의 평균값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far과 동등하게 되도록 송급 속도 설정 신호 Fr의 송급 속도 패턴이 설정되어 있다. 즉, 평균 송급 속도 설정 신호 Far에 대응해서 정송 진폭 Ws, 역송 진폭 Wr, 정송 기간 Ts 및 역송 기간 Tr이 미리 기억되어 있다.

소모 전극식 아크 용접에는 정전압 제어의 용접 전원이 사용된다. 용접 와이어와 모재와의 단락은, 시각 t21의 송급 속도 Fw의 정송 최대값의 전후에서 발생하는 경우가 많다. 상기 도면에서는, 정송의 최대값 이후의 정송 감속 기간 중의 시각 t22에서 발생한 경우이다. 시각 t22에서 단락이 발생하면, 도 3의 (C)에 도시하는 바와 같이, 용접 전압 Vw는 수V의 단락 전압값에 급감하고, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 용접 전류 Iw는 점차 증가한다.

도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 송급 속도 Fw는, 시각 t31로부터는 역송 기간으로 되므로, 용접 와이어는 역송된다. 이 역송에 의해 단락이 해제되어, 시각 t32에서 아크가 재발생한다. 아크의 재발생은, 시각 t41의 송급 속도 Fw의 역송의 최대값 전후에서 발생하는 경우가 많다. 상기 도면에서는, 역송의 최대값 이전의 역송 가속 기간 중의 시각 t32에서 발생한 경우이다. 따라서, 시각 t22 내지 t32의 기간이 단락 기간이 된다.

시각 t32에서 아크가 재발생하면, 도 3의 (C)에 도시하는 바와 같이, 용접 전압 Vw는 수십V의 아크 전압값에 급증한다. 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 용접 전류 Iw는, 단락 기간 중의 최대값의 상태로부터 변화를 개시한다.

시각 t32 내지 t51의 기간 중은, 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 송급 속도 Fw는 역송 상태이므로, 용접 와이어는 상승되어 아크 길이는 점차 길어진다. 아크 길이가 길어지면, 용접 전압 Vw는 커지고, 정전압 제어되어 있으므로 용접 전류 Iw는 작아진다. 따라서, 시각 t32 내지 t51의 아크 기간 중의 역송 기간 중은, 도 3의 (C)에 도시하는 바와 같이, 용접 전압 Vw는 점차 커지고, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 용접 전류 Iw는 점차 작아진다.

그리고, 다음의 단락이, 시각 t61 내지 t71의 송급 속도 Fw의 정송 감속 기간 중의 시각 t62에 발생한다. 시각 t32 내지 t62의 기간이 아크 기간이 된다. 시각 t51 내지 t62의 기간 중은, 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 송급 속도 Fw는 정송 상태이므로, 용접 와이어는 정송되어 아크 길이는 점차 짧아진다. 아크 길이가 짧아지면, 용접 전압 Vw는 작아지고, 정전압 제어되어 있으므로 용접 전류 Iw는 커진다. 따라서, 시각 t51 내지 t62의 아크 기간 중의 정송 기간 중은, 도 3의 (C)에 도시하는 바와 같이, 용접 전압 Vw는 점차 작아지고, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 용접 전류 Iw는 점차 커진다.

상술한 바와 같이, 용접 와이어의 정송과 역송을 반복하는 용접 방법에서는, 정속 송급의 종래 기술에서는 불가능했던 단락과 아크와의 반복 주기를 원하는 값으로 설정할 수 있으므로, 스패터 발생량의 삭감, 비드 외관의 개선 등의 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

일본 특허 제5201266호 공보

상술한 바와 같이, 종래 기술에서는, 평균 송급 속도 설정 신호 Far을 설정하면, 이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값에 대응한 송급 속도 패턴의 송급 속도 설정 신호가 설정된다. 주기적으로 변화하는 송급 속도 설정 신호 Fr의 파형과 송급 속도 Fw의 파형은, 송급 모터의 과도 특성 및 송급 경로의 송급 저항의 영향에 의해 어긋남이 생긴다. 사용하는 송급 모터의 종류가 다르면 과도 특성이 다르다. 또한, 사용하는 용접 토치의 종류가 다르면 송급 경로의 송급 저항이 다르다. 나아가서는, 용접을 반복해서 행하고 있으면, 점차 송급 경로가 마모되어 송급 저항이 변화된다. 이들 송급 저항의 변화에 수반하여 송급 속도 설정 신호 Fr의 파형과 송급 속도 Fw의 파형과의 어긋남이 변화된다. 즉, 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값이 동일해도, 송급 저항이 변화되면, 송급 속도 Fw의 평균값이 변화되게 되고, 용접 전류 Iw의 평균값이 변화되게 된다. 이 결과, 용접 품질이 변동되게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접에 있어서, 송급 저항이 변화되어도, 송급 속도의 평균값을 일정하게 유지할 수 있어, 용접 품질의 안정화를 도모할 수 있는 아크 용접 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

평균 송급 속도 설정값에 대응해서 기억되어 있는 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 및 역송 기간으로 이루어지는 송급 속도 패턴으로 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서, 단락 기간과 아크 기간을 발생시켜 용접을 행하는 아크 용접 제어 방법에 있어서,

상기 용접 와이어의 평균 송급 속도를 검출하고, 상기 평균 송급 속도 설정값과 이 평균 송급 속도 검출값이 동등하게 되도록 상기 정송 진폭, 상기 역송 진폭, 상기 정송 기간 또는 상기 역송 기간 중 적어도 1개를 변화시켜 상기 송급 속도 패턴을 자동 수정하는,

것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은, 용접 종료 시에, 상기 자동 수정된 상기 송급 속도 패턴을 기억하는,

것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은, 상기 정송 진폭, 상기 역송 진폭, 상기 정송 기간 및 상기 역송 기간으로 변화 범위를 설정한

것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 송급 저항이 변화되어도, 항상 송급 속도의 평균값을 평균 송급 속도 설정값과 동등한 상태로 유지할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에서는, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접에 있어서, 송급 저항이 변화되어도, 송급 속도의 평균값을 일정하게 유지할 수 있어, 용접 품질의 안정화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 실시하기 위한 용접 전원 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 설명하기 위한 도 1의 용접 전원에 있어서의 각 신호의 타이밍차트이다.
도 3은 종래 기술에 있어서, 송급 속도의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접 방법에 있어서의 파형도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

[실시 형태 1]

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 실시하기 위한 용접 전원 블록도이다. 이하, 도 1을 참조하여 각 블록에 대해서 설명한다.

전원 주회로 PM은, 3상 200V 등의 상용 전원(도시는 생략)을 입력으로서, 후술하는 구동 신호 Dv에 따라서 인버터 제어 등에 의한 출력 제어를 행하고, 출력 전압 E를 출력한다. 이 전원 주회로 PM은, 도시는 생략하지만, 상용 전원을 정류하는 1차 정류기, 정류된 직류를 평활하게 하는 평활 콘덴서, 평활하게 된 직류를 고주파 교류로 변환하는 상기의 구동 신호 Dv에 의해 구동되는 인버터 회로, 고주파 교류를 용접에 적합한 전압값에 강압하는 고주파 변압기, 강압된 고주파 교류를 직류로 정류하는 2차 정류기를 구비하고 있다.

리액터 WL은, 상기의 출력 전압 E를 평활하게 한다. 이 리액터 WL의 인덕턴스값은, 예를 들어, 200μH이다.

송급 모터 WM은, 후술하는 송급 제어 신호 Fc를 입력으로서, 정송과 역송을 주기적으로 반복해서 용접 와이어(1)를 송급 속도 Fw로 송급한다. 송급 모터 WM은 인코더(도시는 생략)를 구비하고 있고, 이 인코더로부터 송급 속도 검출 신호 Fd가 출력된다. 송급 모터 WM에는, 과도 응답성이 빠른 모터가 사용된다. 용접 와이어(1)의 송급 속도 Fw의 변화율 및 송급 방향의 반전을 빠르게 하기 위해, 송급 모터 WM은 용접 토치(4)의 선단 근방에 설치되는 경우가 있다. 또한, 송급 모터 WM을 2개 사용해서, 푸시 풀 방식의 송급계로 하는 경우도 있다.

용접 와이어(1)는, 상기의 송급 모터 WM에 결합된 송급 롤(5)의 회전에 의해 용접 토치(4) 내를 송급되어, 모재(2)와의 사이에 아크(3)가 발생한다. 용접 토치(4) 내의 급전 칩(도시는 생략)과 모재(2) 사이에는 용접 전압 Vw가 인가하고, 용접 전류 Iw가 통전한다.

출력 전압 설정 회로 ER은, 미리 정한 출력 전압 설정 신호 Er을 출력한다. 출력 전압 검출 회로 ED는, 상기의 출력 전압 E를 검출하고 평활하게 하여, 출력 전압 검출 신호 Ed를 출력한다.

전압 오차 증폭 회로 EA는, 상기의 출력 전압 설정 신호 Er 및 상기의 출력 전압 검출 신호 Ed를 입력으로서, 출력 전압 설정 신호 Er(+)와 출력 전압 검출 신호 Ed(-)와의 오차를 증폭하여, 전압 오차 증폭 신호 Ea를 출력한다. 이 회로에 의해, 용접 전원은 정전압 제어된다.

용접 개시 회로 ST는, 토치 스위치의 온 또는 오프에 대응해서 High 레벨 또는 Low 레벨로 되는 용접 개시 신호 St를 출력한다. 이 용접 개시 신호 St가 High 레벨로 되면 용접이 개시되고, Low 레벨로 되면 정지된다.

구동 회로 DV는, 이 용접 개시 신호 St 및 상기의 전압 오차 증폭 신호 Ea를 입력으로서, 용접 개시 신호 St가 High 레벨일 때는, 전압 오차 증폭 신호 Ea에 기초하여 PWM 변조 제어를 행하고, 상기의 인버터 회로를 구동하기 위한 구동 신호 Dv를 출력한다.

평균 송급 속도 설정 회로 FAR은, 미리 정한 평균 송급 속도 설정 신호 Far을 출력한다. 평균 송급 속도 검출 회로 FAD는, 상기의 송급 속도 검출 신호 Fd를 입력으로서, 이 신호의 평균값을 산출하여, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad를 출력한다. 송급 오차 증폭 회로 EF는, 상기의 평균 송급 속도 설정 신호 Far 및 상기의 평균 송급 속도 검출 신호 Fad를 입력으로서, 평균 송급 속도 설정 신호 Far(+)와 평균 송급 속도 검출 신호 Fad(-)와의 오차를 증폭하여, 송급 오차 증폭 신호 Ef를 출력한다.

정송 진폭 설정 회로 WSR은, 상기의 평균 송급 속도 설정 신호 Far, 후술하는 정송 진폭 수정 신호 Wss 및 상기의 용접 개시 신호 St를 입력으로서, 이하의 처리를 행하고, 정송 진폭 설정 신호 Wsr을 출력한다.

1) 평균 송급 속도 설정 신호 Far에 대응해서 기억되어 있는 정송 진폭 설정 신호 Wsr을 출력한다.

2) 용접 개시 신호 St가 High 레벨(개시)로부터 Low 레벨(정지)로 변화되었을 때는, 그 시점에 있어서의 정송 진폭 수정 신호 Wss의 값을 정송 진폭 설정 신호 Wsr로 덮어써 기억한다.

정송 진폭 수정 회로 WSS는, 이 정송 진폭 설정 신호 Wsr 및 상기의 송급 오차 증폭 신호 Ef를 입력으로서, 용접 중은 Wss=Wsr+∫Efㆍdt의 연산에 의해 수정을 행하고, 정송 진폭 수정 신호 Wss로서 출력한다. 송급 오차 증폭 신호 Ef가 플러스의 값일 때는, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad의 값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값보다도 작은 경우이므로, 정송 진폭 수정 신호 Wss는 증가하도록 수정된다. 반대로, 송급 오차 증폭 신호 Ef가 마이너스의 값일 때는, 정송 진폭 수정 신호 Wss는 감소하도록 수정된다. 수정은 하한값과 상한값에 의해 설정된 변화 범위 내에서 행해진다.

역송 진폭 설정 회로 WRR은, 상기의 평균 송급 속도 설정 신호 Far, 후술하는 역송 진폭 수정 신호 Wrs 및 상기의 용접 개시 신호 St를 입력으로서, 이하의 처리를 행하고, 역송 진폭 설정 신호 Wrr을 출력한다.

1) 평균 송급 속도 설정 신호 Far에 대응해서 기억되어 있는 역송 진폭 설정 신호 Wrr을 출력한다.

2) 용접 개시 신호 St가 High 레벨(개시)로부터 Low 레벨(정지)로 변화되었을 때는, 그 시점에 있어서의 역송 진폭 수정 신호 Wrs의 값을 역송 진폭 설정 신호 Wrr로 덮어써 기억한다.

역송 진폭 수정 회로 WRS는, 이 역송 진폭 설정 신호 Wrr 및 상기의 송급 오차 증폭 신호 Ef를 입력으로서, 용접 중은 Wrs=Wrr-∫Efㆍdt의 연산에 의해 수정을 행하고, 역송 진폭 수정 신호 Wrs로서 출력한다. 송급 오차 증폭 신호 Ef가 플러스의 값일 때는, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad의 값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값보다도 작은 경우이므로, 역송 진폭 수정 신호 Wrs는 감소하도록 수정된다. 반대로, 송급 오차 증폭 신호 Ef가 마이너스의 값일 때는, 역송 진폭 수정 신호 Wrs는 증가하도록 수정된다. 수정은 하한값과 상한값에 의해 설정된 변화 범위 내에서 행해진다.

정송 기간 설정 회로 TSR은, 상기의 평균 송급 속도 설정 신호 Far, 후술하는 정송 기간 수정 신호 Tss 및 상기의 용접 개시 신호 St를 입력으로서, 이하의 처리를 행하고, 정송 기간 설정 신호 Tsr을 출력한다.

1) 평균 송급 속도 설정 신호 Far에 대응해서 기억되어 있는 정송 기간 설정 신호 Tsr을 출력한다.

2) 용접 개시 신호 St가 High 레벨(개시)로부터 Low 레벨(정지)로 변화되었을 때는, 그 시점에 있어서의 정송 기간 수정 신호 Tss의 값을 정송 기간 설정 신호 Tsr로 덮어써 기억한다.

정송 기간 수정 회로 TSS는, 이 정송 기간 설정 신호 Tsr 및 상기의 송급 오차 증폭 신호 Ef를 입력으로서, 용접 중은 Tss=Tsr+∫Efㆍdt의 연산에 의해 수정을 행하고, 정송 기간 수정 신호 Tss로서 출력한다. 송급 오차 증폭 신호 Ef가 플러스의 값일 때는, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad의 값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값보다도 작은 경우이므로, 정송 기간 수정 신호 Tss는 증가하도록 수정된다. 반대로, 송급 오차 증폭 신호 Ef가 마이너스의 값일 때는, 정송 기간 수정 신호 Tss는 감소하도록 수정된다. 수정은 하한값과 상한값에 의해 설정된 변화 범위 내에서 행해진다.

역송 기간 설정 회로 TRR은, 상기의 평균 송급 속도 설정 신호 Far, 후술하는 역송 기간 수정 신호 Trs 및 상기의 용접 개시 신호 St를 입력으로서, 이하의 처리를 행하고, 역송 기간 설정 신호 Trr을 출력한다.

1) 평균 송급 속도 설정 신호 Far에 대응해서 기억되어 있는 역송 기간 설정 신호 Trr을 출력한다.

2) 용접 개시 신호 St가 High 레벨(개시)로부터 Low 레벨(정지)로 변화되었을 때는, 그 시점에 있어서의 역송 기간 수정 신호 Trs의 값을 역송 기간 설정 신호 Trr로 덮어써 기억한다.

역송 기간 수정 회로 TRS는, 이 역송 기간 설정 신호 Trr 및 상기의 송급 오차 증폭 신호 Ef를 입력으로서, 용접 중은 Trs=Trr-∫Efㆍdt의 연산에 의해 수정을 행하고, 역송 기간 수정 신호 Trs로서 출력한다. 송급 오차 증폭 신호 Ef가 플러스의 값일 때는, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad의 값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값보다도 작은 경우이므로, 역송 기간 수정 신호 Trs는 감소하도록 수정된다. 반대로, 송급 오차 증폭 신호 Ef가 마이너스의 값일 때는, 역송 기간 수정 신호 Trs는 증가하도록 수정된다. 수정은 하한값과 상한값에 의해 설정된 변화 범위 내에서 행해진다.

송급 속도 설정 회로 FR은, 상기의 정송 진폭 수정 신호 Wss, 상기의 역송 진폭 수정 신호 Wrs, 상기의 정송 기간 수정 신호 Tss 및 상기의 역송 기간 수정 신호 Trs를 입력으로서, 이 파라미터로부터 형성되는 정현파 형상의 송급 속도 패턴인 송급 속도 설정 신호 Fr을 출력한다. 이 송급 속도 설정 신호 Fr이 0 이상일 때는 정송 기간이 되고, 0 미만일 때는 역송 기간이 된다.

송급 제어 회로 FC는, 이 송급 속도 설정 신호 Fr 및 상기의 용접 개시 신호 St를 입력으로서, 용접 개시 신호 St가 High 레벨(개시)일 때는 송급 속도 설정 신호 Fr의 값에 상당하는 송급 속도 Fw로 용접 와이어(1)를 송급하기 위한 송급 제어 신호 Fc를 상기의 송급 모터 WM에 출력하고, 용접 개시 신호 St가 Low 레벨(정지)일 때는 송급 정지 지령이 되는 송급 제어 신호 Fc를 출력한다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 설명하기 위한 도 1의 용접 전원에 있어서의 각 신호의 타이밍차트이다. 도 2의 (A)는 송급 속도 설정 신호 Fr의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (B)는 용접 전류 Iw의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (C)는 용접 전압 Vw의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (D)는 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 시간 변화를 나타낸다. 상기 도면은 상술한 도 3과 대응하고 있고, 동일한 동작에 대한 설명은 반복하지 않는다. 이하, 상기 도면을 참조하여 설명한다.

도 2의 (A)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 송급 속도 설정 신호 Fr은, 시각 t1 내지 t5의 주기에 있어서, 정송 진폭은 Ws1이 되고, 역송 진폭은 Wr1이 되고, 정송 기간은 Ts1이 되고, 역송 기간은 Tr1이 되어 있다. 여기서, 시각 t5에서, 평균 송급 속도 검출 신호 Fad의 값이 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값보다도 작은 경우로 한다. Fad<Far이므로, 도 1의 정송 진폭 수정 회로 WSS에 의해, 다음 주기(시각 t5 내지 t9)에 있어서의 정송 진폭은 Ws2로 수정되어, Ws2>Ws1이 된다.

마찬가지로, 도 1의 역송 진폭 수정 회로 WRS에 의해, 다음 주기(시각 t5 내지 t9)에 있어서의 역송 진폭은 Wr2로 수정되어, Wr2<Wr1이 된다.

마찬가지로, 도 1의 정송 기간 수정 회로 TSS에 의해, 다음 주기(시각 t5 내지 t9)에 있어서의 정송 기간은 Ts2로 수정되어, Ts2>Ts1이 된다.

마찬가지로, 도 1의 역송 기간 수정 회로 TRS에 의해, 다음 주기(시각 t5 내지 t9)에 있어서의 역송 기간은 Tr2로 수정되어, Tr2<Tr1이 된다.

상술한 바와 같이, 시각 t5 내지 t9의 송급 속도 설정 신호 Fr의 송급 속도 패턴이 수정됨으로써, 송급 속도 Fw의 평균값이 도 2의 (D)에 도시하는 평균 송급 속도 설정 신호 Far의 값과 동등해진다.

또한, 시각 t5에 있어서, Fad>Far이었던 경우는, Ws2<Ws1, Wr2>Wr1, Ts2<Ts1, Tr2>Tr1로 각각 수정되게 된다.

상기에 있어서는, 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 및 역송 기간을 모두 수정하는 경우에 대해서 설명했지만, 이들 파라미터 중 적어도 하나를 수정하도록 해도 된다. 또한, 수정을 송급 속도 설정 신호 Fr의 소정 주기마다 행하도록 해도 된다. 또한, 각 파라미터의 수정 게인을 파라미터마다 다른 값으로 해도 된다. 상기에 있어서는, 송급 속도 설정 신호 Fr이 정현파 형상으로 변화되는 경우를 예시했지만, 사다리꼴 물결 형상, 삼각 물결 형상 등으로 변화하도록 해도 된다.

상술한 실시 형태 1에 의하면, 평균 송급 속도를 검출하고, 평균 송급 속도 설정값과 이 평균 송급 속도 검출값이 동등하게 되도록, 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 또는 역송 기간 중 적어도 1개를 변화시켜, 송급 속도 패턴을 자동 수정한다. 이에 의해, 송급 저항이 변화되어도, 항상 송급 속도의 평균값을 평균 송급 속도 설정값과 동등한 상태로 유지할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접에 있어서, 송급 저항이 변화되어도, 송급 속도의 평균값을 일정하게 유지할 수 있어, 용접 품질의 안정화를 도모할 수 있다.

또한, 실시 형태 1에 의하면, 용접 종료 시에, 자동 수정된 송급 속도 패턴을 기억할 수 있다. 즉, 용접이 종료된 시점에 있어서의 최종적으로 수정된 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 및 역송 기간을 기억할 수 있다. 이에 의해, 다음의 용접에 있어서는, 수정 완료된 적정한 송급 속도 패턴으로 용접을 개시할 수 있으므로, 용접 품질의 안정화를 더욱 도모할 수 있다.

또한, 실시 형태 1에 의하면, 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 및 역송 기간의 수정값에 변화 범위를 설정하고 있다. 즉, 각 파라미터의 수정값에 상한값과 하한값을 설정하고, 변화 범위를 제한하고 있다. 이 변화 범위는, 용접 상태가 안정이 되는 범위로서 설정된다. 이에 의해, 파라미터의 수정에 의해 용접 상태가 불안정 상태가 되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접에 있어서, 송급 저항이 변화되어도, 송급 속도의 평균값을 일정하게 유지할 수 있어, 용접 품질의 안정화를 도모하는 것이 가능한 아크 용접 제어 방법을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명을 특정한 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 개시된 발명의 기술 사상을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

본 출원은, 2014년 1월 15일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2014-004700)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 도입된다.

1 : 용접 와이어
2 : 모재
3 : 아크
4 : 용접 토치
5 : 송급 롤
DV : 구동 회로
Dv : 구동 신호
E : 출력 전압
EA : 전압 오차 증폭 회로
Ea : 전압 오차 증폭 신호
ED : 출력 전압 검출 회로
Ed : 출력 전압 검출 신호
EF : 송급 오차 증폭 회로
Ef : 송급 오차 증폭 신호
ER : 출력 전압 설정 회로
Er : 출력 전압 설정 신호
FAD : 평균 송급 속도 검출 회로
Fad : 평균 송급 속도 검출 신호
FAR : 평균 송급 속도 설정 회로
Far : 평균 송급 속도 설정 신호
FC : 송급 제어 회로
Fc : 송급 제어 신호
Fd : 송급 속도 검출 신호
FR : 송급 속도 설정 회로
Fr : 송급 속도 설정 신호
Fw : 송급 속도
Iw : 용접 전류
PM : 전원 주회로
ST : 용접 개시 회로
St : 용접 개시 신호
Tr : 역송 기간
TRR : 역송 기간 설정 회로
Trr : 역송 기간 설정 신호
TRS : 역송 기간 수정 회로
Trs : 역송 기간 수정 신호
Ts : 정송 기간
TSR : 정송 기간 설정 회로
Tsr : 정송 기간 설정 신호
TSS : 정송 기간 수정 회로
Tss : 정송 기간 수정 신호
Vw : 용접 전압
WL : 리액터
WM : 송급 모터
Wr : 역송 진폭
WRR : 역송 진폭 설정 회로
Wrr : 역송 진폭 설정 신호
WRS : 역송 진폭 수정 회로
Wrs : 역송 진폭 수정 신호
Ws : 정송 진폭
WSR : 정송 진폭 설정 회로
Wsr : 정송 진폭 설정 신호
WSS : 정송 진폭 수정 회로
Wss : 정송 진폭 수정 신호

Claims (3)

1. 평균 송급 속도 설정값에 대응해서 기억되어 있는 정송 진폭, 역송 진폭, 정송 기간 및 역송 기간으로 이루어지는 송급 속도 패턴으로 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서, 단락 기간과 아크 기간을 발생시켜 용접을 행하는 아크 용접 제어 방법에 있어서,
   상기 용접 와이어의 평균 송급 속도를 검출하고, 상기 평균 송급 속도 설정값과 이 평균 송급 속도 검출값이 동등하게 되도록 상기 정송 진폭, 상기 역송 진폭, 상기 정송 기간 또는 상기 역송 기간 중 적어도 1개를 변화시켜 상기 송급 속도 패턴을 자동 수정하는,
   것을 특징으로 하는 아크 용접 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   용접 종료 시에, 상기 자동 수정된 상기 송급 속도 패턴을 기억하는,
   것을 특징으로 하는 아크 용접 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 정송 진폭, 상기 역송 진폭, 상기 정송 기간 및 상기 역송 기간으로 변화 범위를 설정한
   것을 특징으로 하는 아크 용접 제어 방법.

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