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JP2015016487A - Method for detecting wire tip grain size upon weld finish and method for controlling arc start - Google Patents

Method for detecting wire tip grain size upon weld finish and method for controlling arc start Download PDF

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JP2015016487A
JP2015016487A JP2013145086A JP2013145086A JP2015016487A JP 2015016487 A JP2015016487 A JP 2015016487A JP 2013145086 A JP2013145086 A JP 2013145086A JP 2013145086 A JP2013145086 A JP 2013145086A JP 2015016487 A JP2015016487 A JP 2015016487A
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Japan
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welding
period
arc
signal
wire tip
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JP2013145086A
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Japanese (ja)
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賢人 高田
Kento Takada
賢人 高田
利昭 中俣
Toshiaki Nakamata
利昭 中俣
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Daihen Corp
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Daihen Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an arc start performance by accurately detecting a wire tip grain size upon weld finish in consumable electrode arc welding.SOLUTION: When a weld start signal St changes to Low, a feeding motor is stopped to perform an anti-stick control for switching over a weld voltage setting signal to an anti-stick voltage setting value, so that welding is finished by extinguishing an arc with a grain formed at a wire tip. An integral value is detected, for time lengths Tb or weld currents Iw over a burning period of times t54 to t7, the period from release of the last normal short circuit generated during a period of the anti-stick control of times t5 to t8 until the extinguishment of the arc, to detect a grain size at the wire tip from these values. On the basis of the detected grain size at the wire tip, a parameter upon an arc start is optimized. In this way, constantly favorable arc start performances can be obtained even when variation occurs in the grain size at the wire tip.

Description

本発明は溶接開始信号が終了信号に変化すると、送給モータに停止信号を出力すると共に溶接電圧設定信号をアンチスティック電圧設定値に切り換えるアンチスティック制御を行ってワイヤ先端に粒を形成してアークを消弧させて溶接を終了し、この溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法及びこれを用いたアークスタート制御方法に関するものである。   According to the present invention, when the welding start signal changes to the end signal, a stop signal is output to the feed motor and an anti-stick control is performed to switch the welding voltage setting signal to the anti-stick voltage setting value, thereby forming grains at the wire tip and arcing. The present invention relates to a method for detecting the wire tip particle size at the end of welding and an arc start control method using the same.

図5は、特許分権1に記載されているロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の一般的な構成図である。以下、同図を参照して各構成物について説明する。   FIG. 5 is a general configuration diagram of a consumable electrode arc welding apparatus using a robot described in Patent Right 1. Hereinafter, each component will be described with reference to FIG.

ティーチペンダントTPは、ロボット制御装置RCに接続され、ロボットRMの動作軌跡を興じすると共に、溶接条件を設定する。ロボット制御装置RCは、ロボットRMを動作制御するための動作制御信号McをロボットRMに設けられた複数のサーボモータ(図示は省略)に出力すると共に、溶接条件信号Wcを溶接電源PSに出力する。この溶接条件信号Wcには、溶接開始信号St、定常送給速度設定信号Fr及び定常溶接電圧設定信号Vrが少なくとも含まれている。ロボットRMには、送給モータWM及び溶接トーチ4が搭載されている。   The teach pendant TP is connected to the robot controller RC, and plays an operation trajectory of the robot RM and sets welding conditions. The robot controller RC outputs an operation control signal Mc for controlling the operation of the robot RM to a plurality of servo motors (not shown) provided in the robot RM, and outputs a welding condition signal Wc to the welding power source PS. . The welding condition signal Wc includes at least a welding start signal St, a steady feed speed setting signal Fr, and a steady welding voltage setting signal Vr. A feed motor WM and a welding torch 4 are mounted on the robot RM.

溶接電源PSは、上記の溶接条件信号Wcを入力として、アーク3を発生させるための溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力すると共に、上記の送給モータWMを制御するための送給制御信号Fcを出力する。溶接ワイヤ1は上記の送給モータWMによって上記の溶接トーチ4内を通って送給速度Fw(cm/min)で送給され、母材2との間にアーク3が発生する。これ以降の説明において、送給モータと記載したときは、モータ自体、減速機、送給ロール等の送給機構全体を含めた意味で使用する。   The welding power source PS receives the above welding condition signal Wc and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw for generating the arc 3, and a feed control signal Fc for controlling the feed motor WM. Is output. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 at the feeding speed Fw (cm / min) by the feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2. In the following description, when it is described as a feeding motor, it is used to include the entire feeding mechanism such as the motor itself, a speed reducer, and a feeding roll.

図6は、図5で上述した溶接装置を用いてアーク溶接を行ったときの溶接開始から終了までのシーケンス制御のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)は溶接ワイヤ1の送給速度Fwの時間変化を示し、同図(C)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(D)は溶接電圧Vwの時間変化を示す。以下、同図を参照して動作について説明する。   FIG. 6 is a timing chart of sequence control from the start to the end of welding when arc welding is performed using the welding apparatus described above with reference to FIG. FIG. 4A shows the time change of the welding start signal St, FIG. 3B shows the time change of the feeding speed Fw of the welding wire 1, and FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw. FIG. 4D shows the change over time in the welding voltage Vw. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.

[溶接開始時]
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号StがHighレベル(開始信号)になると、同図(B)に示すように、溶接ワイヤ1は1m/min程度の予め定めた遅いスローダウン送給速度Fiでの送給が開始される。同時に、溶接電源の出力も開始されるので、同図(D)に示すように、最大値である無負荷電圧値となる溶接電圧Vwが溶接ワイヤ1と母材2との間に印加する。この状態では、溶接ワイヤ1と母材2との間は離れており無負荷状態であるので、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは通電しない。
[When welding starts]
At time t1, when the welding start signal St becomes a high level (start signal) as shown in FIG. 9A, the welding wire 1 is set to a predetermined value of about 1 m / min as shown in FIG. Feeding at a slow slow-down feeding speed Fi is started. At the same time, since the output of the welding power source is also started, a welding voltage Vw having a maximum no-load voltage value is applied between the welding wire 1 and the base metal 2 as shown in FIG. In this state, the welding wire 1 and the base material 2 are separated from each other and are in a no-load state, so that the welding current Iw is not energized as shown in FIG.

時刻t2において、上記のスローダウン送給によって溶接ワイヤ1の先端が母材2に接触すると、アーク3が点弧する。アーク3が点弧すると、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは定常溶接電流値よりも大きな値の予め定めたホットスタート電流値Ihが通電する。このホットスタート電流Ihは時刻t3までの予め定めたホットスタート期間Th中通電する。また、時刻t2において、同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは無負荷電圧値よりも小さな値のホットスタート電圧値になる。時刻t2において溶接電流Iwが通電すると、同図(B)に示すように、送給速度Fwは傾斜を有して加速し、時刻t4において定常送給速度設定信号Frによって定まる値に収束する。時刻t2〜t4の期間が、予め定めた加速期間Tuとなる。上記のホットスタート電流Ihを通電する理由は、溶接ワイヤ1の先端が母材2に接触した時点から大電流値のホットスタート電流Ihを通電することで溶接ワイヤ先端を急激に溶融して瞬時的にアーク3を点弧させるためである。この瞬時アーク発生から定常アークへと円滑に移行させるためには、上記のホットスタート電流Ih、上記のホットスタート期間Th及び上記の加速期間Tuの各値が、溶接ワイヤ1の材質、直径、溶接開始前のワイヤ先端粒径等の溶接条件に応じて適正値に設定される必要がある。   At time t2, when the tip of the welding wire 1 contacts the base material 2 by the slow-down feeding, the arc 3 is ignited. When the arc 3 is ignited, the welding current Iw is energized with a predetermined hot start current value Ih larger than the steady welding current value, as shown in FIG. This hot start current Ih is energized during a predetermined hot start period Th until time t3. At time t2, the welding voltage Vw becomes a hot start voltage value smaller than the no-load voltage value as shown in FIG. When the welding current Iw is energized at time t2, as shown in FIG. 5B, the feeding speed Fw is accelerated with an inclination and converges to a value determined by the steady feeding speed setting signal Fr at time t4. The period from time t2 to t4 is a predetermined acceleration period Tu. The reason why the hot start current Ih is energized is that the tip of the welding wire 1 is brought into contact with the base material 2 and then the hot start current Ih having a large current value is energized to rapidly melt the welding wire tip and instantaneously. This is to cause the arc 3 to fire. In order to smoothly shift from the instantaneous arc generation to the steady arc, the values of the hot start current Ih, the hot start period Th, and the acceleration period Tu are determined by the material, diameter, and welding of the welding wire 1. It is necessary to set an appropriate value according to the welding conditions such as the wire tip particle size before the start.

[定常溶接期間]
時刻t4〜t5の期間が定常溶接期間となる。この期間中は、同図(B)に示すように、送給速度Fwは、定常送給速度設定信号Frによって定まる値となる。時刻t41〜t42の短絡期間中は、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは次第に増加し、同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは数Vの短絡電圧値となる。時刻t42〜t43のアーク期間中は、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは次第に減少し、同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは数十Vのアーク電圧値となる。同図では、時刻t4〜t5の定常溶接期間中に3回の短絡期間及びアーク期間を描画している。実際には、短絡は1秒間に30〜100回程度発生する。定常溶接期間中の溶接電流Iwの平均値が定常溶接電流値となり、定常送給速度設定信号Frによって設定される。また、定常溶接期間中の溶接電圧Vwの平均値が、定常溶接電圧値となり、定常溶接電圧設定信号Vrによって設定される。
[Normal welding period]
The period from time t4 to t5 is the steady welding period. During this period, as shown in FIG. 5B, the feeding speed Fw becomes a value determined by the steady feeding speed setting signal Fr. During the short-circuit period from time t41 to t42, the welding current Iw gradually increases as shown in FIG. 8C, and the welding voltage Vw becomes a short-circuit voltage value of several volts as shown in FIG. . During the arc period from the time t42 to t43, the welding current Iw gradually decreases as shown in FIG. 10C, and the welding voltage Vw has an arc voltage value of several tens of volts as shown in FIG. Become. In the figure, three short-circuit periods and arc periods are drawn during the steady welding period from time t4 to t5. Actually, the short circuit occurs about 30 to 100 times per second. The average value of the welding current Iw during the steady welding period becomes the steady welding current value, and is set by the steady feeding speed setting signal Fr. Moreover, the average value of the welding voltage Vw during the steady welding period becomes the steady welding voltage value, and is set by the steady welding voltage setting signal Vr.

[溶接終了時(アンチスティック制御期間)]
時刻t5において、同図(A)に示すように、溶接開始信号StがLowレベル(終了信号)になると、同図(B)に示すように、送給モータWMは停止制御されるが、送給速度Fwは慣性によって次第に減速して、時刻t6において停止する。同時に、時刻t5〜t8の予め定めたアンチスティック制御期間Ta中は、溶接電源PSからの出力が継続される。このアンチスティック制御期間Ta中に、時刻t51〜t52及び時刻t53〜t54の期間に2回の短絡が発生している。実際には、3〜8回程度の短絡が発生する。時刻t53〜t54の短絡が最後の短絡となる。同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは、時刻t53〜t54の最後の短絡期間中は短絡電圧値となり、時刻t54にアークが再発生すると次第に増加し、送給が停止する時刻t6よりも少し後の時刻t7においてアークを維持することができなくなりアークが消弧する。時刻t7においてアークが消弧すると、同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは無負荷電圧値に上昇し、時刻t8まで無負荷電圧が出力される。他方、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t53〜t54の最後の短絡期間中は次第に増加し、時刻t54〜t7の燃え上がり期間中は数十A程度の小電流値となり、時刻t7において0となる。
[At the end of welding (anti-stick control period)]
At time t5, when the welding start signal St becomes a low level (end signal) as shown in FIG. 9A, the feed motor WM is controlled to stop as shown in FIG. The feeding speed Fw is gradually decelerated due to inertia and stops at time t6. At the same time, the output from the welding power source PS is continued during a predetermined anti-stick control period Ta at times t5 to t8. During this anti-stick control period Ta, two short-circuits occur during the period from time t51 to t52 and from time t53 to t54. Actually, a short circuit occurs about 3 to 8 times. The short circuit from time t53 to t54 is the final short circuit. As shown in FIG. 6D, the welding voltage Vw becomes a short-circuit voltage value during the last short-circuit period from time t53 to t54, and gradually increases when the arc is regenerated at time t54, and time t6 when the feeding stops. The arc cannot be maintained at time t7 slightly later than the arc, and the arc is extinguished. When the arc is extinguished at time t7, the welding voltage Vw rises to the no-load voltage value as shown in FIG. 4D, and the no-load voltage is output until time t8. On the other hand, as shown in FIG. 5C, the welding current Iw gradually increases during the last short-circuit period from time t53 to t54, and becomes a small current value of about several tens of A during the burn-up period from time t54 to t7. And 0 at time t7.

時刻t54に最後の短絡が解除されてアークが再発生した時点からt7にアークが消弧する時点までの燃え上がり期間中に、溶接ワイヤ1の先端がアーク3によって溶融されて燃え上がり、粒を形成する。このワイヤ先端粒径は、燃え上がり期間の長さに比例して大きくなる。時刻t5〜t7の期間中の溶接電圧Vwの平均値は、予め定めたアンチスティック電圧設定信号Varによって定まる値となる。このアンチスティック電圧設定信号Varの値は、定常溶接電圧設定信号Vrの値よりも小さな値に設定される。そして、このアンチスティック電圧設定信号Varによって上記の燃え上がり期間の長さが設定される。このために、アンチスティック電圧設定信号Varによって、溶接終了時のワイヤ先端粒径を調整することができる。したがって、溶接終了時のワイヤ先端粒径が適正サイズになるように、溶接条件に応じてアンチスティック電圧設定信号Varを設定する。ワイヤ先端粒径が適正サイズであるとは、溶接が終了した時点において、溶接ワイヤ1の先端と母材2との燃え上がり距離が3〜5mm程度の範囲で適正距離であり、かつ、ワイヤ先端粒径が溶接ワイヤ1の直径の1.2倍程度であることである。これにより、溶接終了時に溶接ワイヤ1の先端がビードと溶着することがない、さらに、ワイヤ先端粒径が適正サイズであるので、次の溶接開始時におけるアークスタート性が良好になる。ワイヤ先端粒径が大きくなると、アークスタート時にスパッタが多く発生し、かつ、時刻t2に溶接ワイヤ1の先端が母材2に接触してアーク3が点弧してから定常アーク状態になるまでにもたつくことになる。逆に、ワイヤ先端粒径が小さくなると、ワイヤ先端に絶縁物であるスラグが付着しやすくなり、時刻t2に溶接ワイヤ1の先端が母材2と接触してもアーク3が点弧しない不良アークスタートの状態になりやすい。   During the burn-up period from the time when the last short-circuit is released at time t54 and the arc is regenerated to the time when the arc is extinguished at t7, the tip of the welding wire 1 is melted and burned by the arc 3 to form grains. . The wire tip particle size increases in proportion to the length of the burn-up period. The average value of the welding voltage Vw during the period from time t5 to time t7 is a value determined by a predetermined anti-stick voltage setting signal Var. The value of the anti-stick voltage setting signal Var is set to a value smaller than the value of the steady welding voltage setting signal Vr. The length of the burn-up period is set by the anti-stick voltage setting signal Var. For this reason, the wire tip particle size at the end of welding can be adjusted by the anti-stick voltage setting signal Var. Therefore, the anti-stick voltage setting signal Var is set according to the welding conditions so that the wire tip particle size at the end of welding becomes an appropriate size. The wire tip particle size is an appropriate size when the welding is completed, the burn-up distance between the tip of the welding wire 1 and the base material 2 is an appropriate distance in the range of about 3 to 5 mm, and the wire tip particle The diameter is about 1.2 times the diameter of the welding wire 1. Thereby, the end of the welding wire 1 is not welded to the bead at the end of welding, and the wire tip particle size is an appropriate size, so that the arc start property at the start of the next welding is improved. When the wire tip particle size increases, a large amount of spatter is generated at the time of arc start, and from the time when the tip of the welding wire 1 comes into contact with the base metal 2 and the arc 3 is ignited until a steady arc state is reached. It will be frustrating. Conversely, when the wire tip particle size becomes small, slag, which is an insulator, tends to adhere to the wire tip, and even if the tip of the welding wire 1 comes into contact with the base metal 2 at time t2, the arc 3 does not start. Prone to start.

特許第5160961号公報Japanese Patent No. 5160961

上述したように、従来技術では、アンチスティック電圧設定信号Varを溶接条件に応じて適正値に設定することによって、溶接終了時のワイヤ先端粒径を適正化している。しかし、溶接条件が同一のままであっても、時々ワイヤ先端粒径が適正サイズよりも大きくなる場合がある。このようになると、次の溶接開始時におけるアークスタート性が悪くなる。   As described above, in the prior art, the wire tip particle size at the end of welding is optimized by setting the anti-stick voltage setting signal Var to an appropriate value according to the welding conditions. However, even if the welding conditions remain the same, the wire tip particle size may sometimes be larger than the appropriate size. If it becomes like this, the arc start property at the time of the next welding start will worsen.

そこで、本発明では、溶接終了時のワイヤ先端粒径のばらつきを検出し、この検出結果に基づいてアークスタート性を良好にすることができる溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法及びこれを用いたアークスタート制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, a method for detecting the wire tip particle size at the end of welding, which can detect the variation in the wire tip particle size at the end of welding and improve the arc start performance based on the detection result, and An object of the present invention is to provide an arc start control method used.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返して溶接する消耗電極アーク溶接にあって、溶接開始信号が終了信号に変化すると、送給モータに停止信号を出力すると共に溶接電圧設定信号をアンチスティック電圧設定値に切り換えるアンチスティック制御を行ってワイヤ先端に粒を形成してアークを消弧させて溶接を終了し、この溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法において、
前記短絡期間が予め定めた基準時間以上である短絡を通常短絡とし、前記基準時間未満である短絡を微小短絡として定義し、
前記アンチスティック制御の期間中に発生した最後の通常短絡が解除されてから前記アークが消弧するまでの燃え上がり期間中の前記溶接ワイヤの溶融量と相関する指標を検出し、この指標によってワイヤ先端粒径を検出する、
ことを特徴とする溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1
In consumable electrode arc welding in which a short-circuit period and an arc period are alternately and repeatedly welded between a welding wire and a base material, when the welding start signal changes to an end signal, a stop signal is output to the feed motor. In the method for detecting the wire tip particle size at the end of welding, the anti-stick control is performed to switch the welding voltage setting signal to the anti-stick voltage setting value to form a grain at the wire tip, extinguish the arc and complete the welding. ,
A short circuit in which the short circuit period is a predetermined reference time or more is defined as a normal short circuit, and a short circuit that is less than the reference time is defined as a micro short circuit,
An index that correlates with the melting amount of the welding wire during the burn-up period from the release of the last normal short-circuit occurring during the anti-stick control period until the arc extinguishes is detected. Detect particle size,
This is a method for detecting the wire tip particle size at the end of welding.

請求項2の発明は、前記指標が、前記燃え上がり期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項1記載の溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法である。
In the invention of claim 2, the index is a time length of the burn-up period.
The wire tip particle size detection method at the end of welding according to claim 1.

請求項3の発明は、前記指標が、前記燃え上がり期間中の溶接電流の積分値である、
ことを特徴とする請求項1記載の溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法である。
In the invention of claim 3, the index is an integral value of the welding current during the burn-up period.
The wire tip particle size detection method at the end of welding according to claim 1.

請求項4の発明は、前記溶接開始信号が開始信号に変化すると、前記送給モータを駆動して前記溶接ワイヤを送給し、前記母材との間に前記アークを点弧させるアークスタート制御方法において、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法によって検出されたワイヤ先端粒径に基づいて、アークスタート時のパラメータを変化させる、
ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, when the welding start signal changes to a start signal, an arc start control that drives the feeding motor to feed the welding wire and ignites the arc between the base material. In the method
Based on the wire tip particle size detected by the method according to any one of claims 1 to 3, the parameters at the time of arc start are changed.
An arc start control method characterized by the above.

請求項5の発明は、前記アークが点弧すると、送給速度を予め定めた定常送給速度まで加速すると共に、予め定めたホットスタート期間中は予め定めたホットスタート電流を通電しその後は定常の溶接電流を通電し、
前記パラメータが前記送給速度の加速期間、前記ホットスタート期間又は前記ホットスタート電流の少なくとも1つである、
ことを特徴とする請求項4記載のアークスタート制御方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, when the arc is ignited, the feeding speed is accelerated to a predetermined steady feeding speed, a predetermined hot start current is applied during a predetermined hot start period, and then the steady state is applied. The welding current of
The parameter is at least one of an acceleration period of the feed speed, the hot start period, or the hot start current;
The arc start control method according to claim 4, wherein:

本発明によれば、アンチスティック制御の期間中に発生した最後の通常短絡が解除されてからアークが消弧するまでの燃え上がり期間中の溶接ワイヤの溶融量と相関する指標を検出し、この指標によってワイヤ先端粒径を検出する。これにより、溶接終了時のワイヤ先端粒径を正確に検出することができる。そして、この指標に応じてアークスタート時のパラメータであるホットスタート電流、ホットスタート期間又は加速期間の少なくとも1つを変化させている。このために、ワイヤ先端粒径の大きさに対応してアークスタート時のパラメータが適正化されるので、次の溶接開始時におけるアークスタート性を良好にすることができる。   According to the present invention, an index that correlates with the melting amount of the welding wire during the burn-up period from the release of the last normal short circuit that occurred during the anti-stick control period until the arc is extinguished is detected. To detect the wire tip particle size. Thereby, the wire tip particle size at the end of welding can be accurately detected. In accordance with this index, at least one of a hot start current, a hot start period, or an acceleration period, which is a parameter at the time of arc start, is changed. For this reason, since the parameter at the time of arc start is optimized according to the size of the wire tip particle size, the arc start property at the start of the next welding can be improved.

本発明の実施の形態に係るワイヤ先端粒径の検出方法及びアークスタート制御方法の原理を説明するための溶接装置における各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal in a welding device for explaining a principle of a wire tip particle size detection method and an arc start control method concerning an embodiment of the invention. 燃え上がり期間の時間長さTb(ms)とホットスタート電流Ih(a)、ホットスタート期間Th(ms)及び加速期間Tu(ms)との関係図である。It is a relationship diagram of time length Tb (ms) of the burn-up period, hot start current Ih (a), hot start period Th (ms), and acceleration period Tu (ms). 燃え上がり期間中の溶接電流の積分値Si(A・ms)とホットスタート電流Ih(a)、ホットスタート期間Th(ms)及び加速期間Tu(ms)との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of an integration value Si (A · ms) of a welding current during a burn-up period, a hot start current Ih (a), a hot start period Th (ms), and an acceleration period Tu (ms). 本発明の実施の形態に係るワイヤ先端粒径の検出方法及びアークスタート制御方法を実施するための溶接電源PSのブロック図である。It is a block diagram of welding power supply PS for implementing the detection method and the arc start control method of the wire tip particle size which concern on embodiment of this invention. 従来技術におけるロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の一般的な構成図である。It is a general block diagram of the consumable electrode arc welding apparatus using the robot in a prior art. 図5で上述した溶接装置を用いてアーク溶接を行ったときの溶接開始から終了までのシーケンス制御のタイミングチャートである。6 is a timing chart of sequence control from the start to the end of welding when arc welding is performed using the welding apparatus described above with reference to FIG. 5.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤ先端粒径の検出方法及びアークスタート制御方法の原理を説明するための図5の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)は溶接ワイヤ1の送給速度Fwの時間変化を示し、同図(C)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(D)は溶接電圧Vwの時間変化を示す。同図は上述した図6と対応しており、時刻t54〜t8以外の期間の動作については同一であるので、説明は繰り返さない。以下、同図を参照して、時刻t54〜t8の異なる動作の期間について説明する。   FIG. 1 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 5 for explaining the principle of the wire tip particle diameter detection method and arc start control method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the time change of the welding start signal St, FIG. 3B shows the time change of the feeding speed Fw of the welding wire 1, and FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw. FIG. 4D shows the change over time in the welding voltage Vw. This figure corresponds to FIG. 6 described above, and the operation in the period other than the times t54 to t8 is the same, so the description will not be repeated. In the following, with reference to the figure, the periods of different operations from time t54 to t8 will be described.

以下の説明で使用される通常短絡及び微小短絡について定義する。通常短絡とは、短絡期間の長さが予め定めた基準時間以上の短絡のことであり、短絡期間中にワイヤ先端の溶滴が溶融池に移行する。他方、微小短絡とは、短絡期間の長さが上記の基準時間未満の短絡のことであり、ワイヤ先端の溶滴は溶融池に移行せずワイヤ先端にそのまま残留している。上記の基準時間は、0.5〜1.5ms程度の範囲で設定される。この基準時間は、溶接ワイヤ1の材質、直径、シールドガスの種類等に応じて、溶滴の移行を伴うか伴わないかのしきい値として実験によって適正値に設定される。   The normal short circuit and the micro short circuit used in the following description are defined. The normal short circuit is a short circuit in which the length of the short circuit period is equal to or longer than a predetermined reference time. On the other hand, the micro short circuit is a short circuit in which the length of the short circuit period is less than the above-mentioned reference time, and the droplets at the wire tip do not move to the molten pool but remain at the wire tip. The reference time is set in a range of about 0.5 to 1.5 ms. This reference time is set to an appropriate value by experiment as a threshold value with or without the transfer of droplets, depending on the material, diameter, type of shield gas, and the like of the welding wire 1.

同図においては、アンチスティック制御期間Ta中の時刻t53〜t54に最後の通常短絡が発生している。この最後の通常短絡とは、アンチスティック制御期間Ta中であり、かつ、アークが消弧するまでに最後に発生した通常短絡のことである。同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは、時刻t54に最後の通常短絡が解除されてアーク3が再発生するとアーク電圧値になり、時刻t55〜t56の微小短絡中は短絡電圧値となり、時刻t56に微小短絡が解除されてアーク3が再発生するとアーク電圧値となり、時刻t56から次第に増加して、時刻t7にアーク3が消弧すると無負荷電圧値に急増する。同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、この時刻t54〜t7までの燃え上がり期間中略一定の小電流値となり、時刻t7で0となる。すなわち、上述した図6では、最後の通常短絡が解除されてアーク3が再発生する時刻t54からアーク3が消弧する時刻t7までの燃え上がり期間中は微小短絡が発生していない。これに対して、同図では、時刻t54〜t7の燃え上がり期間Tb中に1回の微小短絡が発生している。微小短絡は、0〜7回程度発生する。   In the figure, the last normal short circuit occurs at times t53 to t54 during the antistick control period Ta. The last normal short circuit is a normal short circuit that occurs during the anti-stick control period Ta and occurs last until the arc is extinguished. As shown in FIG. 4D, the welding voltage Vw becomes an arc voltage value when the last normal short circuit is released at time t54 and the arc 3 is regenerated, and during the minute short circuit from time t55 to t56, the short circuit voltage value is obtained. Thus, when the short circuit is released at time t56 and the arc 3 is regenerated, the arc voltage value is gradually increased. When the arc 3 is extinguished at time t7, the arc voltage value rapidly increases to the no-load voltage value. As shown in FIG. 5C, the welding current Iw becomes a substantially constant small current value during the burn-up period from time t54 to time t7, and becomes 0 at time t7. That is, in FIG. 6 described above, the short-circuit does not occur during the burn-up period from the time t54 when the last normal short circuit is released and the arc 3 is regenerated to the time t7 when the arc 3 is extinguished. On the other hand, in the figure, one minute short circuit occurs during the burn-up period Tb from time t54 to t7. The micro short circuit occurs about 0 to 7 times.

ここで、ワイヤ先端粒径のばらつきの原因を明らかにするために、アンチスティック制御期間Ta中の短絡の発生状況とワイヤ先端粒径との関係を調査した。この結果、燃え上がり期間Tb中に微小短絡が発生しなかったときはワイヤ先端粒径は適正サイズとなり、微小短絡の発生回数が増加するのに伴いワイヤ先端粒径が略比例して大きくなることが分かった。これは、微小短絡の発生回数が多くなるほど燃え上がり期間Tbが長くなり、かつ、微小短絡では溶滴は移行しないので、ワイヤ先端の溶融量が増加してワイヤ先端粒径が大きくなるためである。従来技術では、通常短絡又は微小短絡に関わりなく最後の短絡が解除される時刻t56からアーク3が消弧する時刻t7までの期間を燃え上がり期間としていた。これに対して、本発明においては、最後の通常短絡が解除される時刻t54からアーク3が消弧する時刻t7までの期間を燃え上がり期間Tbとしている。そして、この燃え上がり期間Tb中の溶接ワイヤの溶融量と相関する指標を検出することによって、ワイヤ先端粒径を検出している。この溶接ワイヤの溶融量と相関する指標としては、燃え上がり期間Tbの時間長さ又は燃え上がり期間Tb中の溶接電流の積分値を使用する。燃え上がり期間Tbの時間長さ及び燃え上がり期間Tb中の溶接電流の積分値が大きくなるほど、ワイヤ先端の溶融量が多くなり、ワイヤ先端粒径が大きくなる。   Here, in order to clarify the cause of the variation in the wire tip particle size, the relationship between the short-circuit occurrence state during the anti-stick control period Ta and the wire tip particle size was investigated. As a result, when a micro short circuit does not occur during the burn-up period Tb, the wire tip particle size becomes an appropriate size, and the wire tip particle size increases substantially proportionally as the number of micro short circuit occurrences increases. I understood. This is because as the number of occurrences of micro short-circuit increases, the burn-up period Tb becomes longer, and the droplet does not migrate in the micro short-circuit, so the amount of melting at the wire tip increases and the wire tip particle size increases. In the prior art, the period from the time t56 when the last short circuit is released regardless of the normal short circuit or the minute short circuit to the time t7 when the arc 3 is extinguished is defined as the burn-up period. On the other hand, in the present invention, the period from the time t54 when the last normal short circuit is released to the time t7 when the arc 3 is extinguished is defined as a burn-up period Tb. The wire tip particle size is detected by detecting an index that correlates with the melting amount of the welding wire during the burn-up period Tb. As an index correlated with the melting amount of the welding wire, the time length of the burn-up period Tb or the integrated value of the welding current during the burn-up period Tb is used. As the time length of the burn-up period Tb and the integrated value of the welding current during the burn-up period Tb increase, the amount of melting at the wire tip increases and the wire tip particle size increases.

ワイヤ先端粒径が大きくなっても、次の溶接開始時におけるアークスタート性を良好にするためには、上述したように、ホットスタート電流Ih、ホットスタート期間Th又は送給速度Fwの加速期間Tuの少なくとも1つを連動させて変化させる必要がある。すなわち、上記の指標が増加するのに伴い、この3つのアークスタート時のパラメータの少なくとも1つを大きくすれば良い。   In order to improve the arc start property at the start of the next welding even when the wire tip particle size becomes large, as described above, the hot start current Ih, the hot start period Th, or the acceleration period Tu of the feed speed Fw It is necessary to change at least one of them together. That is, as the index increases, at least one of these three arc start parameters may be increased.

図2は、燃え上がり期間の時間長さTb(ms)とホットスタート電流Ih(A)、ホットスタート期間Th(ms)及び加速期間Tu(ms)との関係図の一例である。横軸は燃え上がり期間の時間長さTbを示し、50〜100msの範囲となっている。左の縦軸は、ホットスタート期間Th及び加速期間Tuを示し、0〜50msの範囲である。右の縦軸は、ホットスタート電流Ihを示しており、400〜700Aの範囲である。同図は、溶接ワイヤ1の材質が鉄鋼であり、直径が1.2mmであり、シールドガスの種類が炭酸ガス100%の場合である。   FIG. 2 is an example of a relationship diagram between the time length Tb (ms) of the burn-up period, the hot start current Ih (A), the hot start period Th (ms), and the acceleration period Tu (ms). The horizontal axis represents the time length Tb of the burn-up period, which is in the range of 50 to 100 ms. The left vertical axis indicates the hot start period Th and the acceleration period Tu, which are in the range of 0 to 50 ms. The right vertical axis indicates the hot start current Ih, which is in the range of 400 to 700A. In the figure, the material of the welding wire 1 is steel, the diameter is 1.2 mm, and the type of shielding gas is 100% carbon dioxide.

実線で示すホットスタート電流Ihは、Tb≦60の範囲では500Aとなり、Tbが大きくなるほどIhも大きくなり、Tb≧90の範囲では600Aとなる。破線で示すホットスタート期間thは、Tb≦60の範囲では5msとなり、Tbが大きくなるほどThも大きくなり、Tb≧90の範囲では10msとなる。一点鎖線で示す加速期間Tuは、Tb≦60の範囲では20msとなり、Tbが大きくなるほどTuも大きくなり、Tb≧90の範囲では40msとなる。   The hot start current Ih indicated by the solid line is 500 A in the range of Tb ≦ 60, Ih increases as Tb increases, and 600 A in the range of Tb ≧ 90. The hot start period th indicated by the broken line is 5 ms in the range of Tb ≦ 60, Th increases as Tb increases, and 10 ms in the range of Tb ≧ 90. The acceleration period Tu indicated by the alternate long and short dash line is 20 ms in the range of Tb ≦ 60, Tu increases as Tb increases, and 40 ms in the range of Tb ≧ 90.

燃え上がり期間Tb中に微小短絡が1回も発生しなかったときは、Tbは40〜60msの範囲となる。微小短絡の回数が増加するのに伴い、Tbは60〜100msの範囲となる。溶接ワイヤ1の材質、直径、シールドガスの種類等の溶接条件ごとに、同図のような関係を設定しておく。   When no micro short circuit occurs during the burn-up period Tb, Tb is in the range of 40 to 60 ms. As the number of micro shorts increases, Tb is in the range of 60 to 100 ms. The relationship as shown in the figure is set for each welding condition such as the material of the welding wire 1, the diameter, and the type of shield gas.

図3は、燃え上がり期間Tb中の溶接電流Iwの積分値Si(A・ms)とホットスタート電流Ih(A)、ホットスタート期間Th(ms)及び加速期間Tu(ms)との関係図の一例である。横軸は積分値Siを示し、1000〜2000A・msの範囲となっている。左の縦軸は、ホットスタート期間Th及び加速期間Tuを示し、0〜50msの範囲である。右の縦軸は、ホットスタート電流Ihを示しており、400〜700Aの範囲である。同図は、溶接ワイヤ1の材質が鉄鋼であり、直径が1.2mmであり、シールドガスの種類が炭酸ガス100%の場合である。   FIG. 3 is an example of a relationship diagram of the integrated value Si (A · ms) of the welding current Iw during the burn-up period Tb, the hot start current Ih (A), the hot start period Th (ms), and the acceleration period Tu (ms). It is. The horizontal axis represents the integrated value Si, which is in the range of 1000 to 2000 A · ms. The left vertical axis indicates the hot start period Th and the acceleration period Tu, which are in the range of 0 to 50 ms. The right vertical axis indicates the hot start current Ih, which is in the range of 400 to 700A. In the figure, the material of the welding wire 1 is steel, the diameter is 1.2 mm, and the type of shielding gas is 100% carbon dioxide.

実線で示すホットスタート電流Ihは、Si≦1200の範囲では500Aとなり、Siが大きくなるほどIhも大きくなり、Si≧1800の範囲では600Aとなる。破線で示すホットスタート期間Thは、Si≦1200の範囲では5msとなり、Siが大きくなるほどThも大きくなり、Si≧1800の範囲では10msとなる。一点鎖線で示す加速期間Tuは、Si≦1200の範囲では20msとなり、Siが大きくなるほどTuも大きくなり、Si≧1800の範囲では40msとなる。   The hot start current Ih indicated by the solid line is 500 A in the range of Si ≦ 1200, the Ih increases as Si increases, and 600 A in the range of Si ≧ 1800. The hot start period Th indicated by the broken line is 5 ms in the range of Si ≦ 1200, Th increases as Si increases, and 10 ms in the range of Si ≧ 1800. The acceleration period Tu indicated by the alternate long and short dash line is 20 ms in the range of Si ≦ 1200, Tu increases as Si increases, and 40 ms in the range of Si ≧ 1800.

燃え上がり期間Tb中に微小短絡が1回も発生しなかったときは、Siは800〜1200A・msの範囲となる。微小短絡の回数が増加するのに伴い、Siは1200〜2000A・msの範囲となる。溶接ワイヤ1の材質、直径、シールドガスの種類等の溶接条件ごとに、同図のような関係を設定しておく。   When no short-circuit occurs even once during the burn-up period Tb, Si is in the range of 800 to 1200 A · ms. As the number of micro shorts increases, Si is in the range of 1200 to 2000 A · ms. The relationship as shown in the figure is set for each welding condition such as the material of the welding wire 1, the diameter, and the type of shield gas.

図4は、本発明の実施の形態に係るワイヤ先端粒径の検出方法及びアークスタート制御方法を実施するための溶接電源PSのブロック図である。溶接装置全体の構成は上述した図5と同一であり、溶接電源PSが同図に示すブロック図となる。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。   FIG. 4 is a block diagram of a welding power source PS for carrying out the wire tip particle size detection method and arc start control method according to the embodiment of the present invention. The overall configuration of the welding apparatus is the same as that in FIG. 5 described above, and the welding power source PS is a block diagram shown in FIG. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

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の出力制御を行い、アーク3を発生させるための溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。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コンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Dvに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク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整流する2次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルを備える。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200 V, performs output control such as inverter control in accordance with a drive signal Dv described later, and generates a welding voltage Vw and a welding current for generating the arc 3. Iw is output. Although not shown, the power main circuit PM has a primary rectifier that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current according to the drive signal Dv, A high-frequency transformer that steps down the alternating current to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and a reactor that smoothes the rectified direct current.

溶接ワイヤ1は、送給モータWMに結合された送給ロール5によって溶接トーチ4内を通って送給され、母材2との間にアーク3が発生する。   The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by a feeding roll 5 coupled to a feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the base metal 2 and the welding wire 1.

電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。電流通電判別回路CDは、この電流検出信号Idを入力として、この値が予め定めた電流判別値以上であるときは溶接電流Iwが通電していると判別してHighレベルになる電流通電判別信号Cdを出力する。この電流判別値は、例えば10A程度に設定される。   The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The current energization determination circuit CD receives the current detection signal Id and, when this value is equal to or greater than a predetermined current determination value, determines that the welding current Iw is energized and becomes a high level current energization determination signal. Cd is output. This current discrimination value is set to about 10 A, for example.

インターフェース回路IFは、ロボット制御装置RCからの溶接条件信号Wcを入力として、この信号に含まれる溶接開始信号St、定常溶接電圧設定信号Vr及び定常送給速度設定信号Frを出力する。起動回路ONは、この溶接開始信号Stを入力として、予め定めたアンチスティック制御期間だけオフディレイして、起動信号Onを出力すると共に、アンチスティック制御期間の間Highレベルになるアンチスティック制御期間信号Taを出力する。   The interface circuit IF receives the welding condition signal Wc from the robot controller RC and outputs a welding start signal St, a steady welding voltage setting signal Vr, and a steady feeding speed setting signal Fr included in this signal. The start-up circuit ON receives this welding start signal St and outputs an start-up signal On with an off-delay for a predetermined anti-stick control period, and at the same time, an anti-stick control period signal that is at a high level during the anti-stick control period. Ta is output.

短絡判別回路sdは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、この値が短絡判別値未満のときはHighレベルとなり、以上のときはLowレベルになる短絡判別信号Sdを出力する。短絡判別値は、15V程度に設定される。指標検出回路HDは、この短絡判別信号Sd、上記のアンチスティック制御期間信号Ta、上記の電流通電判別信号Cd及び上記の電流検出信号Idを入力として、以下の処理を行ない、指標検出信号Hdを出力する。
1)アンチスティック制御期間信号TaがHighレベルである期間中に、短絡判別信号SdがHighレベルに変化すると、そのHighレベルの期間長さが予め定めた基準時間以上であるときは通常短絡が発生したと判別し、基準時間未満のときは微小短絡が発生したと判別する。
2)通常短絡の発生を判別した後に、短絡判別信号SdがLowレベルに変化したことによって通常短絡の解除を判別すると、燃え上がり期間の計時及び電流検出信号Idの積分を開始し、電流通電判別信号CdがLowレベルになると、計時及び積分を停止する。
3)アンチスティック制御期間信号TaがLowレベルに変化すると、上記の計時値を燃え上がり期間の時間長さTbとし、上記の積分値を燃え上がり期間中の溶接電流の積分値Siとする。
4)上記の燃え上がり期間の時間長さTb又は上記の燃え上がり期間中の溶接電流の積分値Siのどちらかを選択して、指標検出信号Hdとして出力する。
The short circuit determination circuit sd receives the voltage detection signal Vd as described above, and outputs a short circuit determination signal Sd that is at a high level when this value is less than the short circuit determination value, and that is at a low level when the value is above. The short circuit discrimination value is set to about 15V. The index detection circuit HD receives the short-circuit determination signal Sd, the anti-stick control period signal Ta, the current energization determination signal Cd, and the current detection signal Id as input, and performs the following processing to generate the index detection signal Hd. Output.
1) When the short circuit determination signal Sd changes to High level during the period when the anti-stick control period signal Ta is at High level, a normal short circuit occurs when the period length of the High level is equal to or longer than a predetermined reference time. If it is less than the reference time, it is determined that a micro short circuit has occurred.
2) After the occurrence of the normal short circuit is determined, if the short circuit determination signal Sd is changed to the low level and it is determined that the normal short circuit is released, timing of the burn-up period and integration of the current detection signal Id are started, and the current conduction determination signal When Cd becomes the Low level, the timing and integration are stopped.
3) When the anti-stick control period signal Ta changes to the Low level, the above measured value is set as the time length Tb of the burn-up period, and the above integrated value is set as the integrated value Si of the welding current during the burn-up period.
4) Select either the time length Tb of the burn-up period or the integration value Si of the welding current during the burn-up period, and output it as the index detection signal Hd.

ホットスタート電流設定回路IHRは、上記の指標検出信号Hdを入力として、図2又は図3で上述したように、予め定めた関数によって算出されたホットスタート電流設定信号Ihrを出力する。電流誤差増幅回路EIは、このホットスタート電流設定信号Ihrと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。   The hot start current setting circuit IHR receives the index detection signal Hd as described above and outputs the hot start current setting signal Ihr calculated by a predetermined function as described above with reference to FIG. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the hot start current setting signal Ihr and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei.

アンチスティック電圧設定回路VARは、予め定めたアンチスティック電圧設定信号Varを出力する。電圧制御設定回路VCRは、上記の定常溶接電圧設定信号Vr、このアンチスティック電圧設定信号Var及び上記のアンチスティック制御期間信号Taを入力として、アンチスティック制御期間信号TaがLowレベル(定常溶接期間)のときは上記の定常溶接電圧設定信号Vrを電圧制御設定信号Vcrとして出力し、Highレベルのときは上記のアンチスティック電圧設定信号Varを電圧制御設定信号Vcrとして出力する。電圧誤差増幅回路EVは、この電圧制御設定信号Vcrと上記の電圧検出信号Vdとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。   The anti-stick voltage setting circuit VAR outputs a predetermined anti-stick voltage setting signal Var. The voltage control setting circuit VCR receives the above-mentioned steady welding voltage setting signal Vr, the anti-stick voltage setting signal Var and the anti-stick control period signal Ta, and the anti-stick control period signal Ta is at a low level (steady welding period). In this case, the steady welding voltage setting signal Vr is output as the voltage control setting signal Vcr, and when the level is High, the anti-stick voltage setting signal Var is output as the voltage control setting signal Vcr. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage control setting signal Vcr and the voltage detection signal Vd, and outputs a voltage error amplification signal Ev.

ホットスタート期間設定回路tHRは、上記の指標検出信号Hdを入力として、図2又は図3で上述したように、予め定めた関数によって算出されたホットスタート期間設定信号thrを出力する。ホットスタート期間タイマ回路THは、このホットスタート期間設定信号tHR及び上記の電流通電判別信号Cdを入力として、電流通電判別信号CdがHighレベルに変化した時点からホットスタート期間設定信号tHRによって定まる期間だけHighレベルとなるホットスタート期間信号Thを出力する。   The hot start period setting circuit tHR receives the index detection signal Hd as described above and outputs a hot start period setting signal thr calculated by a predetermined function as described above with reference to FIG. 2 or FIG. The hot start period timer circuit TH receives the hot start period setting signal tHR and the current energization determination signal Cd as input, and only the period determined by the hot start period setting signal tHR from the time when the current energization determination signal Cd changes to the High level. A hot start period signal Th that becomes a high level is output.

外部特性切換回路SWは、上記の電流誤差増幅信号Ei、上記の電圧誤差増幅信号Ev及び上記のホットスタート期間信号Thを入力として、ホットスタート期間信号ThがHighレベルのときは電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力し、Lowレベルのときは電圧誤差増幅信号Evを誤差増幅信号Eaとして出力する。駆動回路DVは、この誤差増幅信号Ea及び上記の起動信号Onを入力として、起動信号OnがHighレベルのときは、誤差増幅信号Eaに基づいてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Dvを出力する。これにより、溶接開始信号StがHighレベルになると定電圧特性となり溶接電圧Vwの出力が開始される。溶接電流Iwが通電を開始すると、定電流特性になり、ホットスタート期間Thの間はホットスタート電流Ihが通電する。この期間が終了すると、定電圧特性になり、溶接電圧Vwは定常溶接電圧設定信号Vrによって定まる値になる。溶接開始信号StがLowレベルに変化すると、この時点からアンチスティック制御期間の間は溶接電圧Vwはアンチスティック電圧設定信号Varによって定まる値になる。   The external characteristic switching circuit SW receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, and the hot start period signal Th, and when the hot start period signal Th is at a high level, the current error amplification signal Ei. Is output as the error amplification signal Ea, and when it is at the Low level, the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea. The drive circuit DV receives the error amplification signal Ea and the activation signal On, and when the activation signal On is at a high level, performs a pulse width modulation control based on the error amplification signal Ea and outputs the drive signal Dv. . As a result, when the welding start signal St becomes high level, the constant voltage characteristic is obtained and the output of the welding voltage Vw is started. When the welding current Iw starts energization, constant current characteristics are obtained, and the hot start current Ih is energized during the hot start period Th. When this period ends, the constant voltage characteristic is obtained, and the welding voltage Vw becomes a value determined by the steady welding voltage setting signal Vr. When the welding start signal St changes to the Low level, the welding voltage Vw becomes a value determined by the antistick voltage setting signal Var from this time point to the antistick control period.

加速期間設定回路TURは、上記の指標検出信号Hdを入力として、図2又は図3で上述したように、予め定めた関数によって算出された加速期間設定信号Turを出力する。   The acceleration period setting circuit TUR receives the index detection signal Hd and outputs the acceleration period setting signal Tur calculated by a predetermined function as described above with reference to FIG. 2 or FIG.

送給速度制御設定回路FCRは、上記の溶接開始信号St、上記の電流通電判別信号Cd、上記の定常送給速度設定信号Fr及び上記の加速期間設定信号Turを入力として、溶接開始信号StがHighレベルになると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、電流通電判別信号CdがHighレベルになるとスローダウン送給速度設定値から加速期間設定信号Turによって定まる期間中は増加して定常送給速度設定信号Frによって定まる値となり、溶接開始信号StがLowレベルになると0となる送給速度制御設定信号Fcrを出力する。この回路により、図1(B)に示すように、送給速度Fwは、時刻t1〜t2の無負荷状態ではスローダウン送給速度となり、時刻t2〜t4の加速期間Tu中は傾斜を有して加速され、時刻t4〜t5の定常溶接期間中は定常送給速度となり、時刻t5からのアンチスティック制御期間Taに入ると慣性によって次第に減速して停止する。 The feed speed control setting circuit FCR receives the welding start signal St, the current energization determination signal Cd, the steady feed speed setting signal Fr, and the acceleration period setting signal Tur, and receives the welding start signal St. When the high level is reached, a predetermined slow-down feed speed setting value is obtained, and when the current energization determination signal Cd is at the high level, the slow-down feed speed setting value is increased during the period determined by the acceleration period setting signal Tur and is constantly fed. A feed speed control setting signal Fcr that becomes a value determined by the speed setting signal Fr and becomes 0 when the welding start signal St becomes a low level is output. With this circuit, as shown in FIG. 1 (B), the feeding speed Fw becomes a slow-down feeding speed in the no-load state at times t1 to t2, and has an inclination during the acceleration period Tu at times t2 to t4. , And during the steady welding period from time t4 to t5, the steady feeding speed is reached, and when entering the anti-stick control period Ta from time t5, the speed gradually decreases due to inertia and stops.

送給制御回路FCは、この送給速度制御設定信号Fcrを入力として、この値に相当する送給速度で溶接ワイヤ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に出力する。   The feed control circuit FC receives the feed speed control setting signal Fcr as an input, and feeds a feed control signal Fc for feeding the welding wire 1 at a feed speed corresponding to this value to the feed motor WM. Output.

同図は、アークスタート時のパラメータであるホットスタート電流設定信号Ihr、ホットスタート期間設定信号Thr及び加速期間設定信号Turを、指標検出信号Hdに応じて変化させる場合であるが、3つのパラメータの少なくとも1つを変化させるようにしても良い。   This figure shows a case where the hot start current setting signal Ihr, the hot start period setting signal Thr, and the acceleration period setting signal Tur, which are parameters at the time of arc start, are changed according to the index detection signal Hd. At least one of them may be changed.

上述した実施の形態によれば、アンチスティック制御の期間中に発生した最後の通常短絡が解除されてからアークが消弧するまでの燃え上がり期間中の溶接ワイヤの溶融量と相関する指標を検出し、この指標によってワイヤ先端粒径を検出する。この指標としては、燃え上がり期間の時間長さ又は燃え上がり期間中の溶接電流の積分値を使用する。これにより、溶接終了時のワイヤ先端粒径を正確に検出することができる。そして、この指標に応じてアークスタート時のパラメータであるホットスタート電流、ホットスタート期間又は加速期間の少なくとも1つを変化させている。このために、ワイヤ先端粒径の大きさに対応してアークスタート時のパラメータが適正化されるので、次の溶接開始時におけるアークスタート性を良好にすることができる。   According to the above-described embodiment, an index that correlates with the melting amount of the welding wire during the burn-up period from the release of the last normal short circuit that occurred during the anti-stick control period until the arc is extinguished is detected. The wire tip particle size is detected by this index. As this index, the time length of the burn-up period or the integrated value of the welding current during the burn-up period is used. Thereby, the wire tip particle size at the end of welding can be accurately detected. In accordance with this index, at least one of a hot start current, a hot start period, or an acceleration period, which is a parameter at the time of arc start, is changed. For this reason, since the parameter at the time of arc start is optimized according to the size of the wire tip particle size, the arc start property at the start of the next welding can be improved.

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
CD 電流通電判別回路
Cd 電流通電判別信号
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FCR 送給速度制御設定回路
Fcr 送給速度制御設定信号
Fi スローダウン送給速度
Fr 定常送給速度設定信号
Fw 送給速度
HD 指標検出回路
Hd 指標検出信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
IF インターフェース回路
Ih ホットスタート電流
IHR ホットスタート電流設定回路
Ihr ホットスタート電流設定信号
Iw 溶接電流
Mc 動作制御信号
ON 起動回路
On 起動信号
PM 電源主回路
PS 溶接電源
RC ロボット制御装置
RM ロボット
sd 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
Si 燃え上がり期間中の溶接電流の積分値
St 溶接開始信号
SW 外部特性切換回路
Ta アンチスティック制御期間(信号)
Tb 燃え上がり期間の時間長さ
Th ホットスタート期間
tHR ホットスタート期間設定回路
thr ホットスタート期間設定信号
TP ティーチペンダント
Tu 加速期間
TUR 加速期間設定回路
Tur 加速期間設定信号
VAR アンチスティック電圧設定回路
Var アンチスティック電圧設定信号
VCR 電圧制御設定回路
Vcr 電圧制御設定信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vr 定常溶接電圧設定信号
Vw 溶接電圧
Wc 溶接条件信号
WM 送給モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll CD Current energization discrimination circuit Cd Current energization discrimination signal DV Drive circuit Dv Drive signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FCR Feed speed control setting circuit Fcr Feed speed control setting signal Fi Slow down feed speed Fr Steady feed speed setting signal Fw Feed speed HD Index detection circuit Hd index detection signal ID current detection circuit Id current detection signal IF interface circuit Ih hot start current IHR hot start current setting circuit Ihr hot start current setting signal Iw welding current Mc operation control signal ON start circuit On start signal PM power supply main circuit PS welding Power RC Robot controller RM Robot sd Short circuit Another circuit Sd short circuit determination signal Si kindling integral value St welding start signal SW external characteristic switching circuit Ta anti stick control period of the welding current during the period (signal)
Tb Time length of the burning period Th Hot start period tHR Hot start period setting circuit thr Hot start period setting signal TP Teach pendant Tu Acceleration period TUR Acceleration period setting circuit Tur Acceleration period setting signal VAR Antistick voltage setting circuit Var Antistick voltage setting Signal VCR Voltage control setting circuit Vcr Voltage control setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal Vr Steady welding voltage setting signal Vw Welding voltage Wc Welding condition signal WM Feeding motor

Claims (5)

溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返して溶接する消耗電極アーク溶接にあって、溶接開始信号が終了信号に変化すると、送給モータに停止信号を出力すると共に溶接電圧設定信号をアンチスティック電圧設定値に切り換えるアンチスティック制御を行ってワイヤ先端に粒を形成してアークを消弧させて溶接を終了し、この溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法において、
前記短絡期間が予め定めた基準時間以上である短絡を通常短絡とし、前記基準時間未満である短絡を微小短絡として定義し、
前記アンチスティック制御の期間中に発生した最後の通常短絡が解除されてから前記アークが消弧するまでの燃え上がり期間中の前記溶接ワイヤの溶融量と相関する指標を検出し、この指標によってワイヤ先端粒径を検出する、
ことを特徴とする溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法。
In consumable electrode arc welding in which a short-circuit period and an arc period are alternately and repeatedly welded between a welding wire and a base material, when the welding start signal changes to an end signal, a stop signal is output to the feed motor. In the method for detecting the wire tip particle size at the end of welding, the anti-stick control is performed to switch the welding voltage setting signal to the anti-stick voltage setting value to form a grain at the wire tip, extinguish the arc and complete the welding. ,
A short circuit in which the short circuit period is a predetermined reference time or more is defined as a normal short circuit, and a short circuit that is less than the reference time is defined as a micro short circuit,
An index that correlates with the melting amount of the welding wire during the burn-up period from the release of the last normal short-circuit occurring during the anti-stick control period until the arc extinguishes is detected. Detect particle size,
A method for detecting a wire tip particle size at the end of welding.
前記指標が、前記燃え上がり期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項1記載の溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法。
The indicator is a time length of the burn-up period;
The method for detecting the wire tip particle size at the end of welding according to claim 1.
前記指標が、前記燃え上がり期間中の溶接電流の積分値である、
ことを特徴とする請求項1記載の溶接終了時のワイヤ先端粒径の検出方法。
The indicator is an integrated value of the welding current during the burn-up period.
The method for detecting the wire tip particle size at the end of welding according to claim 1.
前記溶接開始信号が開始信号に変化すると、前記送給モータを駆動して前記溶接ワイヤを送給し、前記母材との間に前記アークを点弧させるアークスタート制御方法において、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法によって検出されたワイヤ先端粒径に基づいて、アークスタート時のパラメータを変化させる、
ことを特徴とするアークスタート制御方法。
When the welding start signal changes to a start signal, the feed motor is driven to feed the welding wire, and the arc start control method of starting the arc between the base material,
Based on the wire tip particle size detected by the method according to any one of claims 1 to 3, the parameters at the time of arc start are changed.
An arc start control method characterized by the above.
前記アークが点弧すると、送給速度を予め定めた定常送給速度まで加速すると共に、予め定めたホットスタート期間中は予め定めたホットスタート電流を通電しその後は定常の溶接電流を通電し、
前記パラメータが前記送給速度の加速期間、前記ホットスタート期間又は前記ホットスタート電流の少なくとも1つである、
ことを特徴とする請求項4記載のアークスタート制御方法。
When the arc is ignited, the feeding speed is accelerated to a predetermined steady feeding speed, a predetermined hot start current is energized during a predetermined hot start period, and then a steady welding current is energized,
The parameter is at least one of an acceleration period of the feed speed, the hot start period, or the hot start current;
The arc start control method according to claim 4, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017030047A (en) * 2015-08-06 2017-02-09 株式会社ダイヘン Welding monitoring device and welding robot system

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