WO2015107974A1 - アーク溶接制御方法 - Google Patents
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Definitions
- a welding wire as a consumable electrode is fed at a constant speed, and an arc is generated between the welding wire and the base material to perform welding.
- the welding wire and the base material are often in a welding state in which a short circuit period and an arc period are alternately repeated.
- FIG. 3 is a waveform diagram in the welding method in which the feeding speed is periodically forwarded and reversed.
- FIG. 6A shows the waveforms of the feed speed setting signal Fr (solid line) and the actual feed speed Fw (broken line)
- FIG. 5B shows the waveform of the welding current Iw
- FIG. 4D shows the waveform of the average feed speed setting signal Far.
- the feed speed setting signal Fr and the feed speed Fw are a forward feed period above 0 and a reverse feed period below. Forward feeding is feeding in the direction in which the welding wire is brought closer to the base material, and reverse feeding is feeding in a direction away from the base material.
- the feed speed setting signal Fr changes in a sine wave shape and has a waveform shifted to the forward feed side. For this reason, the average value of the feed speed setting signal Fr is a positive value, and the welding wire is fed forward on average.
- the maximum value for forward feed is the forward feed amplitude Ws
- the absolute value of the maximum value for reverse feed is the reverse feed amplitude Wr.
- the period from time t1 to t3 is the normal transmission period Ts
- the period from time t3 to t5 is the reverse transmission period Tr. Therefore, the feed speed pattern of the feed speed setting signal Fr shown in FIG. 5A is a sine wave composed of the parameters of the forward feed amplitude Ws, the reverse feed amplitude Wr, the forward feed period Ts, and the reverse feed period Tr. .
- Ws 50 m / min
- Wr 40 m / min
- Ts 5.4 ms
- Tr 4.6 ms.
- one cycle is 10 ms, and the short circuit period and the arc period are repeated at 100 Hz.
- the average value of the feeding speed is about 4 m / min (the average value of the welding current is about 150 A).
- the average feed speed setting signal Far shown in FIG. 4D is a signal for setting an average value of the feed speed Fw.
- the feed speed pattern of the feed speed setting signal Fr is set so that the average value of the feed speed Fw is equal to the average feed speed setting signal Far. That is, the forward feed amplitude Ws, the reverse feed amplitude Wr, the forward feed period Ts, and the reverse feed period Tr are stored in advance corresponding to the average feed speed setting signal Far.
- a constant voltage control welding power source is used for consumable electrode arc welding. Short-circuiting between the welding wire and the base material often occurs before and after the maximum value of the feed speed Fw at time t21. In the figure, the case occurs at time t22 during the forward feed deceleration period after the maximum value of forward feed. When a short circuit occurs at time t22, the welding voltage Vw rapidly decreases to a short circuit voltage value of several V as shown in FIG. 10C, and the welding current Iw gradually increases as shown in FIG.
- the feeding speed Fw is in the reverse feed period from time t31, the welding wire is fed backward.
- the short circuit is released by this reverse feed, and the arc is regenerated at time t32.
- the reoccurrence of the arc often occurs around the maximum value of the reverse feed of the feed speed Fw at time t41.
- the case occurs at time t32 during the reverse acceleration period before the maximum reverse feed value. Therefore, the period from time t22 to t32 is a short circuit period.
- the welding voltage Vw When the arc is regenerated at time t32, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of several tens of volts as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the welding current Iw starts to change from the maximum value during the short circuit period.
- the feed speed Fw is in the reverse feed state, so that the welding wire is pulled up and the arc length is gradually increased.
- the welding voltage Vw increases and the welding current Iw decreases because constant voltage control is performed. Therefore, during the reverse feed period during the arc period from time t32 to t51, the welding voltage Vw gradually increases as shown in FIG. 3C, and the welding current Iw gradually increases as shown in FIG. Get smaller.
- a period from time t32 to t62 is an arc period.
- the welding wire is fed forward and the arc length is gradually shortened.
- the welding voltage Vw is reduced and the constant current control is performed, so that the welding current Iw is increased. Therefore, during the forward feed period during the arc period from time t51 to t62, the welding voltage Vw gradually decreases as shown in FIG. 5C, and the welding current Iw gradually increases as shown in FIG. growing.
- the feed speed setting signal of the feed speed pattern corresponding to the value of the average feed speed setting signal Far is set.
- the waveform of the feed speed setting signal Fr that periodically changes and the waveform of the feed speed Fw are shifted due to the transient characteristics of the feed motor and the influence of the feed resistance of the feed path. Different types of feed motors use different transient characteristics. Further, when the type of welding torch used is different, the feeding resistance of the feeding path is different. Furthermore, when welding is repeated, the feeding path gradually wears and the feeding resistance changes. A shift between the waveform of the feed speed setting signal Fr and the waveform of the feed speed Fw changes with the change of the feed resistance.
- An object of the present invention is to provide an arc welding control method capable of stabilization.
- the present invention provides: Periodically repeats forward and reverse feed of the welding wire with a feed rate pattern consisting of forward feed amplitude, reverse feed amplitude, forward feed period and reverse feed period stored in correspondence with the average feed speed set value
- a feed rate pattern consisting of forward feed amplitude, reverse feed amplitude, forward feed period and reverse feed period stored in correspondence with the average feed speed set value
- An average feed speed of the welding wire is detected, and the forward feed amplitude, the reverse feed amplitude, the forward feed period, or the reverse so that the average feed speed set value is equal to the average feed speed detected value.
- Automatically changing the feeding speed pattern by changing at least one of the feeding periods; It is characterized by this.
- the present invention stores the automatically corrected feed speed pattern at the end of welding. It is characterized by this.
- the present invention is characterized in that a change range is provided in the forward feed amplitude, the reverse feed amplitude, the forward feed period, and the reverse feed period.
- the average value of the feeding speed can always be maintained in a state equal to the average feeding speed set value. For this reason, in the present invention, in welding in which forward feeding and reverse feeding of the welding wire are periodically repeated, even if the feeding resistance changes, the average value of the feeding speed can be maintained constant. Quality can be stabilized.
- the feed motor WM receives a feed control signal Fc, which will be described later, and feeds the welding wire 1 at a feed speed Fw by periodically repeating forward feed and reverse feed.
- the feed motor WM includes an encoder (not shown), and a feed speed detection signal Fd is output from the encoder. A motor with fast transient response is used as the feed motor WM.
- the feeding motor WM may be installed near the tip of the welding torch 4. In some cases, two feed motors WM are used to form a push-pull feed system.
- the average feed speed setting circuit FAR outputs a predetermined average feed speed setting signal Far.
- the average feed speed detection circuit FAD receives the feed speed detection signal Fd, calculates an average value of this signal, and outputs an average feed speed detection signal Fad.
- the feed error amplifying circuit EF receives the average feed speed setting signal Far and the average feed speed detection signal Fad as inputs, and receives an average feed speed setting signal Far (+) and an average feed speed detection signal Fad ( The error with-) is amplified and a feed error amplification signal Ef is output.
- the average value of the feed speed Fw becomes the average feed speed setting signal Far shown in FIG. Is equal to the value of.
- the case where all of the forward feed amplitude, the reverse feed amplitude, the forward feed period, and the reverse feed period are corrected has been described. However, at least one of these parameters may be corrected. Further, the correction may be performed every predetermined cycle of the feed speed setting signal Fr. Also, the correction gain of each parameter may be a different value for each parameter. In the above, the case where the feed speed setting signal Fr changes in a sine wave shape is illustrated, but it may change in a trapezoidal wave shape, a triangular wave shape, or the like.
- the first embodiment it is possible to store the automatically corrected feeding speed pattern at the end of welding. That is, it is possible to store the finally corrected forward feed amplitude, reverse feed amplitude, forward feed period, and reverse feed period at the time when the welding is completed. Thereby, in the next welding, since welding can be started with a corrected appropriate feeding speed pattern, it is possible to further stabilize the welding quality.
- a change range is provided for the correction values of the forward feed amplitude, the reverse feed amplitude, the forward feed period, and the reverse feed period. That is, the change range is limited by setting an upper limit value and a lower limit value for the correction value of each parameter.
- This change range is set as a range in which the welding state is stable. Thereby, it can suppress that a welding state becomes an unstable state by correction of a parameter.
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Abstract
平均送給速度設定信号（Ｆａｒ）に対応して記憶されている正送振幅（Ｗｓ）、逆送振幅（Ｗｒ）、正送期間（Ｔｓ）及び逆送期間（Ｔｒ）から成る送給速度設定信号（Ｆｒ）の送給速度パターンで、溶接ワイヤ（１）の正送と逆送とを周期的に繰り返し、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接を行うアーク溶接において、溶接中の送給速度（Ｆｗ）の平均値を検出し、平均送給速度設定信号（Ｆａｒ）とこの送給速度（Ｆｗ）の平均値とが等しくなるように、正送振幅（Ｗｓ）、逆送振幅（Ｗｒ）、正送期間（Ｔｓ）又は逆送期間（Ｔｒ）の少なくとも１つを変化させて送給速度パターンを自動修正することで、送給経路の送給抵抗が変動しても、送給速度（Ｆｗ）の平均値を常に一定に維持することができるので、溶接状態の安定性を向上させる。
Description
本発明は、平均送給速度設定値に対応して記憶されている正送の振幅、逆送の振幅、正送の期間及び逆送の期間から成る送給速度パターンで溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法に関するものである。
一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。
溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、この溶接方法について説明する。
図３は、送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法における波形図である。同図（Ａ）は送給速度設定信号Ｆｒ（実線）及び実際の送給速度Ｆｗ（破線）の波形を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの波形を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの波形を示し、同図（Ｄ）は平均送給速度設定信号Ｆａｒの波形を示す。以下、同図を参照して説明する。
同図（Ａ）に示すように、送給速度設定信号Ｆｒ及び送給速度Ｆｗは、０よりも上側が正送期間となり、下側が逆送期間となる。正送とは溶接ワイヤを母材に近づける方向に送給することであり、逆送とは母材から離反する方向に送給することである。送給速度設定信号Ｆｒは、正弦波状に変化しており、正送側にシフトした波形となっている。このために、送給速度設定信号Ｆｒの平均値は正の値となり、溶接ワイヤは平均的には正送されている。
同図（Ａ）の実線で示すように、送給速度設定信号Ｆｒは、時刻ｔ１時点では０であり、時刻ｔ１～ｔ２の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２で正送の最大値となり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ３～ｔ４の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４で逆送の最大値となり、時刻ｔ４～ｔ５の期間は逆送減速期間となる。そして、時刻ｔ５～ｔ６の期間は再び正送加速期間となり、時刻ｔ６～ｔ７の期間は再び正送減速期間となる。正送の最大値が正送振幅Ｗｓとなり、逆送の最大値の絶対値が逆送振幅Ｗｒとなる。時刻ｔ１～ｔ３の期間が正送期間Ｔｓとなり、時刻ｔ３～ｔ５の期間が逆送期間Ｔｒとなる。したがって、同図（Ａ）に示す送給速度設定信号Ｆｒの送給速度パターンは、正送振幅Ｗｓ、逆送振幅Ｗｒ、正送期間Ｔｓ及び逆送期間Ｔｒの各パラメータから成る正弦波となる。例えば、Ｗｓ＝５０ｍ／ｍｉｎ、Ｗｒ＝４０ｍ／ｍｉｎ、Ｔｓ＝５．４ｍｓ、Ｔｒ＝４．６ｍｓである。この場合は、１周期は１０ｍｓとなり、短絡期間とアーク期間とが１００Ｈｚで繰り返されることになる。この場合の送給速度の平均値は約４ｍ／ｍｉｎ（溶接電流平均値は約１５０Ａ）となる。
同図（Ａ）の破線で示すように、送給速度Ｆｗは実際の送給速度であり、送給速度設定信号Ｆｒよりも遅れて立ち上がり、遅れて立ち下る正弦波となる。送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１１時点では０であり、時刻ｔ１１～ｔ２１の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２１で正送の最大値となり、時刻ｔ２１～ｔ３１の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３１で０となり、時刻ｔ３１～ｔ４１の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４１で逆送の最大値となり、時刻ｔ４１～ｔ５１の期間は逆送減速期間となる。そして、時刻ｔ５１～ｔ６１の期間は再び正送加速期間となり、時刻ｔ６１～ｔ７１の期間は再び正送減速期間となる。このようになるのは、送給モータの過渡特性及び送給経路の送給抵抗のためである。
同図（Ｄ）に示す平均送給速度設定信号Ｆａｒは、送給速度Ｆｗの平均値を設定する信号である。送給速度Ｆｗの平均値が平均送給速度設定信号Ｆａｒと等しくなるように送給速度設定信号Ｆｒの送給速度パターンが設定されている。すなわち、平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して正送振幅Ｗｓ、逆送振幅Ｗｒ、正送期間Ｔｓ及び逆送期間Ｔｒが予め記憶されている。
消耗電極式アーク溶接には定電圧制御の溶接電源が使用される。溶接ワイヤと母材との短絡は、時刻ｔ２１の送給速度Ｆｗの正送最大値の前後で発生することが多い。同図では、正送の最大値の後の正送減速期間中の時刻ｔ２２で発生した場合である。時刻ｔ２２において短絡が発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に増加する。
同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３１からは逆送期間になるので、溶接ワイヤは逆送される。この逆送によって短絡が解除されて、時刻ｔ３２においてアークが再発生する。アークの再発生は、時刻ｔ４１の送給速度Ｆｗの逆送の最大値の前後で発生することが多い。同図では、逆送の最大値の前の逆送加速期間中の時刻ｔ３２で発生した場合である。したがって、時刻ｔ２２～ｔ３２の期間が短絡期間となる。
時刻ｔ３２においてアークが再発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中の最大値の状態から変化を開始する。
時刻ｔ３２～ｔ５１の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送状態であるので、溶接ワイヤは引き上げられてアーク長は次第に長くなる。アーク長が長くなると、溶接電圧Ｖｗは大きくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは小さくなる。したがって、時刻ｔ３２～ｔ５１のアーク期間中の逆送期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に大きくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に小さくなる。
そして、次の短絡が、時刻ｔ６１～ｔ７１の送給速度Ｆｗの正送減速期間中の時刻ｔ６２に発生する。時刻ｔ３２～ｔ６２の期間がアーク期間となる。時刻ｔ５１～ｔ６２の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送状態であるので、溶接ワイヤは正送されてアーク長は次第に短くなる。アーク長が短くなると、溶接電圧Ｖｗは小さくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは大きくなる。したがって、時刻ｔ５１～ｔ６２のアーク期間中の正送期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に小さくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に大きくなる。
上述したように、溶接ワイヤの正送と逆送とを繰り返す溶接方法では、定速送給の従来技術では不可能であった短絡とアークとの繰り返しの周期を所望値に設定することができるので、スパッタ発生量の削減、ビード外観の改善等の溶接品質の向上を図ることができる。
上述したように、従来技術では、平均送給速度設定信号Ｆａｒを設定すると、この平均送給速度設定信号Ｆａｒの値に対応した送給速度パターンの送給速度設定信号が設定される。周期的に変化する送給速度設定信号Ｆｒの波形と送給速度Ｆｗの波形とは、送給モータの過渡特性及び送給経路の送給抵抗の影響によってずれが生じる。使用する送給モータの種類が異なると過渡特性が異なる。また、使用する溶接トーチの種類が異なると送給経路の送給抵抗が異なる。さらには、溶接を繰り返して行なっていると、次第に送給経路が磨耗して送給抵抗が変化する。これらの送給抵抗の変化に伴って送給速度設定信号Ｆｒの波形と送給速度Ｆｗの波形とのずれが変化する。すなわち、平均送給速度設定信号Ｆａｒの値が同一であっても、送給抵抗が変化すると、送給速度Ｆｗの平均値が変化することになり、溶接電流Ｉｗの平均値が変化することになる。この結果、溶接品質が変動することになる。
そこで、本発明では、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接において、送給抵抗が変化しても、送給速度の平均値を一定に維持することができ、溶接品質の安定化を図ることができるアーク溶接制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、
平均送給速度設定値に対応して記憶されている正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間から成る送給速度パターンで溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法において、
前記溶接ワイヤの平均送給速度を検出し、前記平均送給速度設定値とこの平均送給速度検出値とが等しくなるように前記正送振幅、前記逆送振幅、前記正送期間又は前記逆送期間の少なくとも１つを変化させて前記送給速度パターンを自動修正する、
ことを特徴とするものである。
平均送給速度設定値に対応して記憶されている正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間から成る送給速度パターンで溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法において、
前記溶接ワイヤの平均送給速度を検出し、前記平均送給速度設定値とこの平均送給速度検出値とが等しくなるように前記正送振幅、前記逆送振幅、前記正送期間又は前記逆送期間の少なくとも１つを変化させて前記送給速度パターンを自動修正する、
ことを特徴とするものである。
本発明は、溶接終了時に、前記自動修正された前記送給速度パターンを記憶する、
ことを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
本発明は、前記正送振幅、前記逆送振幅、前記正送期間及び前記逆送期間に変化範囲を設けた
ことを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
本発明によれば、送給抵抗が変化しても、常に送給速度の平均値を平均送給速度設定値と等しい状態に維持することができる。このために、本発明では、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接において、送給抵抗が変化しても、送給速度の平均値を一定に維持することができ、溶接品質の安定化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の駆動信号Ｄｖによって駆動されるインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流器を備えている。
リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば２００μＨである。
送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭはエンコーダ（図示は省略）を備えており、このエンコーダから送給速度検出信号Ｆｄが出力される。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。
溶接ワイヤ１は、上記の送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。
出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。
電圧誤差増幅回路ＥＡは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（－）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅａを出力する。この回路によって、溶接電源は定電圧制御される。
溶接開始回路ＳＴは、トーチスイッチのオン又はオフに対応してＨｉｇｈレベル又はＬｏｗレベルになる溶接開始信号Ｓｔを出力する。この溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると溶接が開始され、Ｌｏｗレベルになると停止される。
駆動回路ＤＶは、この溶接開始信号Ｓｔ及び上記の電圧誤差増幅信号Ｅａを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは、電圧誤差増幅信号Ｅａに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。
平均送給速度設定回路ＦＡＲは、予め定めた平均送給速度設定信号Ｆａｒを出力する。平均送給速度検出回路ＦＡＤは、上記の送給速度検出信号Ｆｄを入力として、この信号の平均値を算出して、平均送給速度検出信号Ｆａｄを出力する。送給誤差増幅回路ＥＦは、上記の平均送給速度設定信号Ｆａｒ及び上記の平均送給速度検出信号Ｆａｄを入力として、平均送給速度設定信号Ｆａｒ（＋）と平均送給速度検出信号Ｆａｄ（－）との誤差を増幅して、送給誤差増幅信号Ｅｆを出力する。
正送振幅設定回路ＷＳＲは、上記の平均送給速度設定信号Ｆａｒ、後述する正送振幅修正信号Ｗｓｓ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、以下の処理を行ない、正送振幅設定信号Ｗｓｒを出力する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている正送振幅設定信号Ｗｓｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における正送振幅修正信号Ｗｓｓの値を正送振幅設定信号Ｗｓｒに上書き記憶する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている正送振幅設定信号Ｗｓｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における正送振幅修正信号Ｗｓｓの値を正送振幅設定信号Ｗｓｒに上書き記憶する。
正送振幅修正回路ＷＳＳは、この正送振幅設定信号Ｗｓｒ及び上記の送給誤差増幅信号Ｅｆを入力として、溶接中はＷｓｓ＝Ｗｓｒ＋∫Ｅｆ・ｄｔの演算によって修正を行い、正送振幅修正信号Ｗｓｓとして出力する。送給誤差増幅信号Ｅｆが正の値のときは、平均送給速度検出信号Ｆａｄの値が平均送給速度設定信号Ｆａｒの値よりも小さい場合であるので、正送振幅修正信号Ｗｓｓは増加するように修正される。逆に、送給誤差増幅信号Ｅｆが負の値のときは、正送振幅修正信号Ｗｓｓは減少するように修正される。修正は、下限値と上限値とによって設定された変化範囲内で行なわれる。
逆送振幅設定回路ＷＲＲは、上記の平均送給速度設定信号Ｆａｒ、後述する逆送振幅修正信号Ｗｒｓ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、以下の処理を行ない、逆送振幅設定信号Ｗｒｒを出力する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている逆送振幅設定信号Ｗｒｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における逆送振幅修正信号Ｗｒｓの値を逆送振幅設定信号Ｗｒｒに上書き記憶する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている逆送振幅設定信号Ｗｒｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における逆送振幅修正信号Ｗｒｓの値を逆送振幅設定信号Ｗｒｒに上書き記憶する。
逆送振幅修正回路ＷＲＳは、この逆送振幅設定信号Ｗｒｒ及び上記の送給誤差増幅信号Ｅｆを入力として、溶接中はＷｒｓ＝Ｗｒｒ－∫Ｅｆ・ｄｔの演算によって修正を行い、逆送振幅修正信号Ｗｒｓとして出力する。送給誤差増幅信号Ｅｆが正の値のときは、平均送給速度検出信号Ｆａｄの値が平均送給速度設定信号Ｆａｒの値よりも小さい場合であるので、逆送振幅修正信号Ｗｒｓは減少するように修正される。逆に、送給誤差増幅信号Ｅｆが負の値のときは、逆送振幅修正信号Ｗｒｓは増加するように修正される。修正は、下限値と上限値とによって設定された変化範囲内で行なわれる。
正送期間設定回路ＴＳＲは、上記の平均送給速度設定信号Ｆａｒ、後述する正送期間修正信号Ｔｓｓ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、以下の処理を行ない、正送期間設定信号Ｔｓｒを出力する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている正送期間設定信号Ｔｓｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における正送期間修正信号Ｔｓｓの値を正送期間設定信号Ｔｓｒに上書き記憶する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている正送期間設定信号Ｔｓｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における正送期間修正信号Ｔｓｓの値を正送期間設定信号Ｔｓｒに上書き記憶する。
正送期間修正回路ＴＳＳは、この正送期間設定信号Ｔｓｒ及び上記の送給誤差増幅信号Ｅｆを入力として、溶接中はＴｓｓ＝Ｔｓｒ＋∫Ｅｆ・ｄｔの演算によって修正を行い、正送期間修正信号Ｔｓｓとして出力する。送給誤差増幅信号Ｅｆが正の値のときは、平均送給速度検出信号Ｆａｄの値が平均送給速度設定信号Ｆａｒの値よりも小さい場合であるので、正送期間修正信号Ｔｓｓは増加するように修正される。逆に、送給誤差増幅信号Ｅｆが負の値のときは、正送期間修正信号Ｔｓｓは減少するように修正される。修正は、下限値と上限値とによって設定された変化範囲内で行なわれる。
逆送期間設定回路ＴＲＲは、上記の平均送給速度設定信号Ｆａｒ、後述する逆送期間修正信号Ｔｒｓ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、以下の処理を行ない、逆送期間設定信号Ｔｒｒを出力する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている逆送期間設定信号Ｔｒｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における逆送期間修正信号Ｔｒｓの値を逆送期間設定信号Ｔｒｒに上書き記憶する。
１）平均送給速度設定信号Ｆａｒに対応して記憶されている逆送期間設定信号Ｔｒｒを出力する。
２）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）からＬｏｗレベル（停止）に変化したときは、その時点における逆送期間修正信号Ｔｒｓの値を逆送期間設定信号Ｔｒｒに上書き記憶する。
逆送期間修正回路ＴＲＳは、この逆送期間設定信号Ｔｒｒ及び上記の送給誤差増幅信号Ｅｆを入力として、溶接中はＴｒｓ＝Ｔｒｒ－∫Ｅｆ・ｄｔの演算によって修正を行い、逆送期間修正信号Ｔｒｓとして出力する。送給誤差増幅信号Ｅｆが正の値のときは、平均送給速度検出信号Ｆａｄの値が平均送給速度設定信号Ｆａｒの値よりも小さい場合であるので、逆送期間修正信号Ｔｒｓは減少するように修正される。逆に、送給誤差増幅信号Ｅｆが負の値のときは、逆送期間修正信号Ｔｒｓは増加するように修正される。修正は、下限値と上限値とによって設定された変化範囲内で行なわれる。
送給速度設定回路ＦＲは、上記の正送振幅修正信号Ｗｓｓ、上記の逆送振幅修正信号Ｗｒｓ、上記の正送期間修正信号Ｔｓｓ及び上記の逆送期間修正信号Ｔｒｓを入力として、これらのパラメータから形成される正弦波状の送給速度パターンである送給速度設定信号Ｆｒを出力する。この送給速度設定信号Ｆｒが０以上のときは正送期間となり、０未満のときは逆送期間となる。
送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）のときは送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（停止）のときは送給停止指令となる送給制御信号Ｆｃを出力する。
図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を説明するための図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度設定信号Ｆｒの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は平均送給速度設定信号Ｆａｒの時間変化を示す。同図は上述した図３と対応しており、同一の動作についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照して説明する。
同図（Ａ）の実線で示すように、送給速度設定信号Ｆｒは、時刻ｔ１～ｔ５の周期において、正送振幅はＷｓ１となり、逆送振幅はＷｒ１となり、正送期間はＴｓ１となり、逆送期間はＴｒ１となっている。ここで、時刻ｔ５において、平均送給速度検出信号Ｆａｄの値が平均送給速度設定信号Ｆａｒの値よりも小である場合とする。Ｆａｄ＜Ｆａｒであるので、図１の正送振幅修正回路ＷＳＳによって、次周期（時刻ｔ５～ｔ９）における正送振幅はＷｓ２に修正されて、Ｗｓ２＞Ｗｓ１となる。
同様に、図１の逆送振幅修正回路ＷＲＳによって、次周期（時刻ｔ５～ｔ９）における逆送振幅はＷｒ２に修正されて、Ｗｒ２＜Ｗｒ１となる。
同様に、図１の正送期間修正回路ＴＳＳによって、次周期（時刻ｔ５～ｔ９）における正送期間はＴｓ２に修正されて、Ｔｓ２＞Ｔｓ１となる。
同様に、図１の逆送期間修正回路ＴＲＳによって、次周期（時刻ｔ５～ｔ９）における逆送期間はＴｒ２に修正されて、Ｔｒ２＜Ｔｒ１となる。
上述したように、時刻ｔ５～ｔ９の送給速度設定信号Ｆｒの送給速度パターンが修正されることによって、送給速度Ｆｗの平均値が同図（Ｄ）に示す平均送給速度設定信号Ｆａｒの値と等しくなる。
また、時刻ｔ５において、Ｆａｄ＞Ｆａｒであった場合は、Ｗｓ２＜Ｗｓ１、Ｗｒ２＞Ｗｒ１、Ｔｓ２＜Ｔｓ１、Ｔｒ２＞Ｔｒ１にそれぞれ修正されることになる。
上記においては、正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間を全て修正する場合について説明したが、これらのパラメータの内の少なくとも１つを修正するようにしても良い。また、修正を送給速度設定信号Ｆｒの所定周期ごとに行うようにしても良い。また、各パラメータの修正ゲインをパラメータごとに異なる値としても良い。上記においては、送給速度設定信号Ｆｒが正弦波状に変化する場合を例示したが、台形波状、三角波状等に変化するようにしても良い。
上述した実施の形態１によれば、平均送給速度を検出し、平均送給速度設定値とこの平均送給速度検出値とが等しくなるように、正送振幅、逆送振幅、正送期間又は逆送期間の少なくとも１つを変化させて、送給速度パターンを自動修正する。これにより、送給抵抗が変化しても、常に送給速度の平均値を平均送給速度設定値と等しい状態に維持することができる。このために、本実施の形態では、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接において、送給抵抗が変化しても、送給速度の平均値を一定に維持することができ、溶接品質の安定化を図ることができる。
さらに、実施の形態１によれば、溶接終了時に、自動修正された送給速度パターンを記憶することができる。すなわち、溶接が終了した時点における最終的に修正された正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間を記憶することができる。これにより、次の溶接においては、修正済みの適正な送給速度パターンで溶接を開始することができるので、溶接品質の安定化をさらに図ることができる。
さらに、実施の形態１によれば、正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間の修正値に変化範囲を設けている。すなわち、各パラメータの修正値に上限値と下限値を設定して、変化範囲を制限している。この変化範囲は、溶接状態が安定となる範囲として設定される。これにより、パラメータの修正によって溶接状態が不安定状態になることを抑制することができる。
本発明によれば、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接において、送給抵抗が変化しても、送給速度の平均値を一定に維持することができ、溶接品質の安定化を図ることが可能なアーク溶接制御方法を提供することができる。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１４年１月１５日出願の日本特許出願（特願２０１４－００４７００）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
本出願は、２０１４年１月１５日出願の日本特許出願（特願２０１４－００４７００）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
ＥＡ 電圧誤差増幅回路
Ｅａ 電圧誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＦ 送給誤差増幅回路
Ｅｆ 送給誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＦＡＤ 平均送給速度検出回路
Ｆａｄ 平均送給速度検出信号
ＦＡＲ 平均送給速度設定回路
Ｆａｒ 平均送給速度設定信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
Ｆｄ 送給速度検出信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔｒ 逆送期間
ＴＲＲ 逆送期間設定回路
Ｔｒｒ 逆送期間設定信号
ＴＲＳ 逆送期間修正回路
Ｔｒｓ 逆送期間修正信号
Ｔｓ 正送期間
ＴＳＲ 正送期間設定回路
Ｔｓｒ 正送期間設定信号
ＴＳＳ 正送期間修正回路
Ｔｓｓ 正送期間修正信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ
Ｗｒ 逆送振幅
ＷＲＲ 逆送振幅設定回路
Ｗｒｒ 逆送振幅設定信号
ＷＲＳ 逆送振幅修正回路
Ｗｒｓ 逆送振幅修正信号
Ｗｓ 正送振幅
ＷＳＲ 正送振幅設定回路
Ｗｓｒ 正送振幅設定信号
ＷＳＳ 正送振幅修正回路
Ｗｓｓ 正送振幅修正信号
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
ＥＡ 電圧誤差増幅回路
Ｅａ 電圧誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＦ 送給誤差増幅回路
Ｅｆ 送給誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＦＡＤ 平均送給速度検出回路
Ｆａｄ 平均送給速度検出信号
ＦＡＲ 平均送給速度設定回路
Ｆａｒ 平均送給速度設定信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
Ｆｄ 送給速度検出信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔｒ 逆送期間
ＴＲＲ 逆送期間設定回路
Ｔｒｒ 逆送期間設定信号
ＴＲＳ 逆送期間修正回路
Ｔｒｓ 逆送期間修正信号
Ｔｓ 正送期間
ＴＳＲ 正送期間設定回路
Ｔｓｒ 正送期間設定信号
ＴＳＳ 正送期間修正回路
Ｔｓｓ 正送期間修正信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ
Ｗｒ 逆送振幅
ＷＲＲ 逆送振幅設定回路
Ｗｒｒ 逆送振幅設定信号
ＷＲＳ 逆送振幅修正回路
Ｗｒｓ 逆送振幅修正信号
Ｗｓ 正送振幅
ＷＳＲ 正送振幅設定回路
Ｗｓｒ 正送振幅設定信号
ＷＳＳ 正送振幅修正回路
Ｗｓｓ 正送振幅修正信号
Claims (3)
- 平均送給速度設定値に対応して記憶されている正送振幅、逆送振幅、正送期間及び逆送期間から成る送給速度パターンで溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法において、
前記溶接ワイヤの平均送給速度を検出し、前記平均送給速度設定値とこの平均送給速度検出値とが等しくなるように前記正送振幅、前記逆送振幅、前記正送期間又は前記逆送期間の少なくとも１つを変化させて前記送給速度パターンを自動修正する、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法。 - 溶接終了時に、前記自動修正された前記送給速度パターンを記憶する、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接制御方法。 - 前記正送振幅、前記逆送振幅、前記正送期間及び前記逆送期間に変化範囲を設けた
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアーク溶接制御方法。
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