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JP6516290B2 - Copy control method of forward and reverse feed arc welding - Google Patents

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JP6516290B2 JP2015097273A JP2015097273A JP6516290B2 JP 6516290 B2 JP6516290 B2 JP 6516290B2 JP 2015097273 A JP2015097273 A JP 2015097273A JP 2015097273 A JP2015097273 A JP 2015097273A JP 6516290 B2 JP6516290 B2 JP 6516290B2
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Description

本発明は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換えて溶接する正逆アーク溶接を使用し、溶接トーチを溶接線に倣わせる正逆送給アーク溶接の倣い制御方法に関するものである。   The present invention uses forward and reverse arc welding in which welding speeds are alternately switched between forward and reverse feed periods, and forward and reverse arc welding is used to make the welding torch follow the weld line. The present invention relates to a copy control method.

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。   In general consumable electrode arc welding, welding is performed by feeding a consumable welding wire at a constant speed and generating an arc between the welding wire and a base material. In consumable electrode type arc welding, a welding state often occurs in which a welding wire and a base material alternately repeat a short circuit period and an arc period.

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等参照)。   In order to further improve the welding quality, a method has been proposed in which welding is performed by periodically repeating forward and reverse feeding of a welding wire (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1の発明では、溶接電流設定値に応じた送給速度の平均値とし、溶接ワイヤの正送と逆送との周波数及び振幅を溶接電流設定値に応じた値とする。   In the invention of Patent Document 1, the average value of the feeding speed according to the welding current setting value is used, and the frequency and the amplitude of the forward feeding and the reverse feeding of the welding wire are values according to the welding current setting value.

また、従来から溶接トーチを溶接線に倣わせながら溶接する倣い制御が行われている。この倣い制御では、溶接中に溶接トーチの位置と溶接線との位置ズレ量と相関する値を算出し、算出された位置ズレ量相関値をフィードバック制御して溶接トーチの位置を溶接線に倣わせる。倣わせる方法としては、溶接トーチをウィービングし給電チップ・母材間距離を変化させ、この変化に伴う溶接電流又は溶接電圧の変化に基づいて上記の位置ズレ量相関値を算出するアークセンサが用いられている(特許文献2参照)。その他の方法としては、CCDカメラを用いて位置ズレ量相関値を算出する場合もある(特許文献3参照)。   Also, conventionally, copying control has been performed in which a welding torch is welded while following a welding line. In this copying control, during welding, a value that correlates with the positional displacement between the welding torch position and the welding wire is calculated, and the calculated positional displacement amount correlation value is feedback-controlled to copy the welding torch position onto the welding wire. Make it happen. As a method of copying, an arc sensor which weaves a welding torch to change a distance between a feeding tip and a base material and calculates the above positional deviation amount correlation value based on a change in welding current or welding voltage accompanying this change It is used (refer patent document 2). As another method, a positional deviation amount correlation value may be calculated using a CCD camera (see Patent Document 3).

特許第5201266号公報Patent No. 5201266 特許第4515018号公報Patent No. 4515018 gazette 特許第3733485号公報Patent No. 3733485 gazette

従来から、溶接電流設定値(平均送給速度)、開先形状、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、給電チップ・母材間距離、溶接電源の外部特性等の種々な溶接条件に応じて、倣い制御のフィードバック制御系のゲインを調整して、倣い制御の安定化を図っていた。これは、溶接条件が変化すると倣い制御の精度が大きく変化するために、高精度を保つためには溶接条件に応じて倣い制御のゲインを再調整する必要があるためである。また、正逆送給アーク溶接では、送給速度が100Hz程度の周波数で正送期間と逆送期間とに常に変化しているために、倣い制御のゲインが変化して溶接トーチの動きが変化すると、溶接状態の安定性が変化するという問題があった。   Conventionally, according to various welding conditions such as welding current setting value (average feed speed), groove shape, welding wire type, shield gas type, distance between feed tip and base metal, external characteristics of welding power source, etc. The gain of the feedback control system of copying control was adjusted to stabilize the copying control. This is because, if the welding conditions change, the accuracy of the copying control changes significantly, and in order to maintain high accuracy, it is necessary to readjust the gain of the copying control according to the welding conditions. Also, in forward / reverse feed arc welding, the feed speed is constantly changing between the forward feed period and the reverse feed period at a frequency of about 100 Hz, so the gain of the scanning control changes and the movement of the welding torch changes. Then, there is a problem that the stability of the welding state changes.

そこで、本発明では、倣い制御のゲインが変化しても、溶接状態の安定性を維持することができる正逆送給アーク溶接の倣い制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a copy control method of forward / reverse feed arc welding that can maintain the stability of the welding state even if the gain of the copy control changes.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換えて溶接する正逆アーク溶接を使用し、溶接トーチを溶接線に倣わせる正逆送給アーク溶接の倣い制御方法において、
前記送給速度の周波数及び/又は振幅を、前記倣い制御のゲインを入力とする予め定めた波形設定関数によって設定し、
前記波形設定関数は、前記倣い制御の前記ゲインが大きくなるほど、前記周波数を低くし、前記振幅を小さくする関数である、
ことを特徴とする正逆送給アーク溶接の倣い制御方法である。
In order to solve the problems described above, the invention of claim 1 is
In forward and reverse feed arc welding, where the welding torch is made to follow the welding line using forward and reverse arc welding in which welding speed is switched alternately between forward feed period and reverse feed period. ,
The frequency and / or the amplitude of the feeding speed are set by a predetermined waveform setting function having the gain of the scanning control as an input,
The waveform setting function is a function that lowers the frequency and decreases the amplitude as the gain of the scanning control increases.
It is a copy control method of forward and reverse feed arc welding characterized by

本発明によれば、倣い制御のゲインが変化しても、ゲインの変化に応じて送給速度の波形パラメータが自動的に適正化されるので、溶接状態を常に安定化することができる。   According to the present invention, even if the gain of the scanning control changes, the waveform parameter of the feed speed is automatically optimized according to the change of the gain, so the welding state can always be stabilized.

本発明の実施の形態1に係る正逆送給アーク溶接の倣い制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。It is a block diagram of the welding device for enforcing the copy control method of forward / reverse feed arc welding concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る正逆送給アーク溶接の倣い制御方法を示す、図1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 the welding apparatus of FIG. 1 which shows the copy control method of forward / reverse feed arc welding concerning Embodiment 1 of this invention.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る正逆送給アーク溶接の倣い制御方法を実施するための溶接装置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。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram of a welding apparatus for implementing a copy control method of forward / reverse feed arc welding according to a first embodiment of the present invention. Each block will be described below with reference to the figure.

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。   Power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200 V, performs output control by inverter control or the like according to a drive signal Dv described later, and outputs output voltage E. Although not shown, the power supply main circuit PM is driven by a primary rectifier that rectifies a commercial power supply, a smoothing capacitor that smoothes rectified direct current, and the above-mentioned drive signal Dv that converts smoothed direct current into high frequency alternating current. Inverter circuit, a high frequency transformer that steps down high frequency alternating current to a voltage value suitable for welding, and a secondary rectifier that rectifies reduced high frequency alternating current to direct current.

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。   The reactor WL smoothes the output voltage E described above. The inductance value of this reactor WL is, for example, 200 μH.

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。   The feed motor WM feeds the welding wire 1 at the feed speed Fw, periodically repeating forward feed and reverse feed, with a feed control signal Fc described later as an input. A fast transient response motor is used as the feed motor WM. The feed motor WM may be installed near the tip of the welding torch 4 in order to accelerate the rate of change of the feed speed Fw of the welding wire 1 and the reversal of the feed direction. Also, in some cases, a push-pull type feed system may be realized by using two feed motors WM.

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。   The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feed roll 5 coupled to the feed motor WM described above, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2. A welding voltage Vw is applied between a feed tip (not shown) in the welding torch 4 and the base material 2, and a welding current Iw is conducted.

位置ズレ量相関値算出回路DLは、溶接線と溶接トーチ4の位置との位置ズレ量と相関する値を算出して、位置ズレ量相関値信号ΔLを出力する。この位置ズレ量相関値を算出する方法は、従来技術であるアークセンサ、CCDカメラ等を使用して行われる(特許文献2、3等参照)。上記の位置ズレ量相関値信号ΔLが正の値のときは溶接トーチ4の位置が溶接線から右側に位置ズレしていることを示し、0のときは位置ズレしていないことを示し、負の値のときは左側に位置ズレしていることを示している。   The positional deviation amount correlation value calculation circuit DL calculates a value correlated with the positional deviation amount between the welding line and the position of the welding torch 4 and outputs a positional deviation amount correlation value signal ΔL. The method of calculating the positional displacement amount correlation value is performed using an arc sensor, a CCD camera or the like which is the prior art (see Patent Documents 2, 3 and the like). When the positional displacement amount correlation value signal ΔL is a positive value, it indicates that the position of the welding torch 4 is displaced to the right from the welding line, and when it is 0, it indicates that the positional displacement is not performed, and it is negative In the case of the value of, it indicates that the position is shifted to the left.

ゲイン設定回路GRは、溶接条件に応じて適正化されたゲイン設定信号Grを出力する。ゲイン設定信号Grは正の値である。   The gain setting circuit GR outputs a gain setting signal Gr that is optimized according to the welding conditions. The gain setting signal Gr is a positive value.

シフト量算出回路DDは、上記の位置ズレ量相関値信号ΔL及び上記のゲイン設定信号Grを入力として、シフト量信号ΔD=ΔL・(−1)・Grを算出して出力する。これにより、位置ズレ量相関値信号ΔL<0の溶接トーチ4が溶接線から左側に位置ズレしているときは、シフト量信号ΔD>0となり、溶接トーチ4を右側方向にΔDの絶対値だけシフトさせることになる。逆の場合も同様である。溶接トーチ4をシフトさせる量が、ゲイン設定信号Grによって変化する。したがって、ゲイン設定信号Grによって倣い制御のフィードバック制御系のゲインを可変させている。   The shift amount calculation circuit DD receives the position shift amount correlation value signal ΔL and the gain setting signal Gr, calculates and outputs a shift amount signal ΔD = ΔL · (−1) · Gr. As a result, when the welding torch 4 of positional displacement amount correlation value signal ΔL <0 is displaced to the left from the welding line, the shift amount signal ΔD> 0, and only the absolute value of ΔD in the welding torch 4 rightward direction It will be shifted. The same is true for the opposite case. The amount by which the welding torch 4 is shifted changes according to the gain setting signal Gr. Therefore, the gain of the feedback control system of the scanning control is varied by the gain setting signal Gr.

溶接トーチ移動装置MSは、上記のシフト量信号ΔDを入力として、この信号に基づいて溶接トーチ4の位置を溶接線に直行する方向(左右方向)にシフトさせて溶接線に沿うようにする。溶接トーチ4がウィービングしているときは、ウィービング中心位置が上記の溶接トーチの位置に相当する。溶接トーチ移動装置MSは、例えばロボットである。   The welding torch moving device MS takes the above shift amount signal ΔD as an input and shifts the position of the welding torch 4 in a direction (right and left direction) perpendicular to the welding line based on this signal so as to be along the welding line. When the welding torch 4 is weaving, the weaving center position corresponds to the position of the welding torch described above. The welding torch moving device MS is, for example, a robot.

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。   The average feed speed setting circuit FAR outputs a predetermined average feed speed setting signal Far.

周波数設定回路SFRは、上記のゲイン設定信号Grを入力とする予め定めた周波数設定関数によって周波数設定信号Sfrを算出して出力する。周波数設定関数は、実験によって予め定義され、ゲイン設定信号Grの値が大きくなるほど周波数設定信号Sfrの値が小さくなる反比例関係にある関数である。   The frequency setting circuit SFR calculates and outputs a frequency setting signal Sfr according to a predetermined frequency setting function to which the above gain setting signal Gr is input. The frequency setting function is a function that is defined in advance by experiment and is in inverse proportion to the value of the frequency setting signal Sfr decreasing as the value of the gain setting signal Gr increases.

振幅設定回路WFRは、上記のゲイン設定信号Grを入力とする予め定めた振幅設定関数によって振幅設定信号Wfrを算出して出力する。振幅設定関数は、実験によって予め定義され、ゲイン設定信号Grの値が大きくなるほど振幅設定信号Wfrの値が小さくなる反比例関係にある関数である。上記の周波数設定関数及び振幅設定関数を波形設定関数と呼ぶことにする。   The amplitude setting circuit WFR calculates and outputs an amplitude setting signal Wfr according to a predetermined amplitude setting function which receives the above-mentioned gain setting signal Gr. The amplitude setting function is a function that is defined in advance by experiment and is in inverse proportion to the value of the amplitude setting signal Wfr decreasing as the value of the gain setting signal Gr increases. The above frequency setting function and amplitude setting function will be called waveform setting functions.

送給速度設定回路FRは、上記の平均送給速度設定信号Far、上記の周波数設定信号Sfr及び上記の振幅設定信号Wfrを入力として、振幅設定信号Wfrによって定まる振幅Wf及び周波数設定信号Sfrの逆数である周期設定値によって定まる周期Tfで正負対称形状に変化する予め定めた台形波を、平均送給速度設定信号Farの値だけ正送側にシフトした波形とな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については、図2で詳述する。送給速度設定信号Frの波形は、台形波以外に正弦波、三角波であっても良い。   The feed speed setting circuit FR receives the above average feed speed setting signal Far, the above frequency setting signal Sfr and the above amplitude setting signal Wfr, and receives the amplitude Wf determined by the amplitude setting signal Wfr and the reciprocal of the frequency setting signal Sfr. Output a feed speed setting signal Fr that is a waveform obtained by shifting a predetermined trapezoidal wave that changes in a positive / negative symmetric shape with a cycle Tf determined by the cycle setting value to the positive feed side by the value of the average feed speed setting signal Do. The feed speed setting signal Fr will be described in detail with reference to FIG. The waveform of the feed speed setting signal Fr may be a sine wave or a triangular wave other than the trapezoidal wave.

送給制御回路FCは、上記の送給速度設定信号Frを入力として、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に出力する。   Feed control circuit FC receives feed speed setting signal Fr described above, and feeds control signal Fc for feeding welding wire 1 at a feed speed Fw corresponding to the value of feed speed setting signal Fr. It outputs to the above-mentioned feed motor WM.

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。   The output voltage setting circuit ER outputs a predetermined output voltage setting signal Er. The output voltage detection circuit ED detects and smoothes the output voltage E, and outputs an output voltage detection signal Ed.

電圧誤差増幅回路EV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Evを出力する。この回路によって、溶接装置は定電圧制御される。   The voltage error amplification circuit EV receives the output voltage setting signal Er and the output voltage detection signal Ed as inputs, and amplifies the error between the output voltage setting signal Er (+) and the output voltage detection signal Ed (-). , And outputs a voltage error amplified signal Ev. The welding apparatus is controlled at a constant voltage by this circuit.

駆動回路DVは、上記の電圧誤差増幅信号Evを入力として、電圧誤差増幅信号Evに基づいてPWM変調制御を行い、上記の電源主回路PM内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。   Drive circuit DV receives the above-described voltage error amplification signal Ev as input, performs PWM modulation control based on voltage error amplification signal Ev, and outputs a drive signal Dv for driving the inverter circuit in the above-described power supply main circuit PM. Do.

図2は、本発明の実施の形態1に係る正逆送給アーク溶接の倣い制御方法を示す、図1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)は送給速度Fw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の時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。   FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 1 showing a copy control method of forward / reverse feed arc welding according to the first embodiment of the present invention. The figure (A) shows the time change of feed speed Fw, the figure (B) shows the time change of welding current Iw, and the figure (C) shows the time change of welding voltage Vw. The operation of each signal will be described below with reference to FIG.

同図(A)に示す送給速度Fwは、図1の送給速度設定回路FRから出力される送給速度設定信号Frの値に制御される。送給速度設定信号Frは、振幅設定信号Wfrによって定まる振幅Wf及び周波数設定信号Sfrによって定まる周波数Sfの逆数となる周期Tf=1/Sfで正負対称形状に変化する予め定めた台形波を、平均送給速度設定信号Farの値だけ正送側にシフトした波形となる。このために、同図(A)に示すように、送給速度Fwは、平均送給速度設定信号Farによって定まる破線で示す平均送給速度Faを基準線として、上下に対称となる振幅Wf及び周期Tfで予め定めた台形波状の送給速度パターンとなる。すなわち、基準線から上側の振幅と下側の振幅とは同一値であり、基準線より上側の期間と下側の期間とは同一値となっている。   The feed speed Fw shown in FIG. 6A is controlled to the value of the feed speed setting signal Fr output from the feed speed setting circuit FR of FIG. The feed speed setting signal Fr is an average of predetermined trapezoidal waves that change in a positive-negative symmetric shape with a cycle Tf = 1 / Sf that is the reciprocal of the frequency Sf determined by the amplitude Wf and the frequency setting signal Sfr. The waveform is shifted to the positive feed side by the value of the feed speed setting signal Far. For this purpose, as shown in FIG. 6A, the feed speed Fw has an amplitude Wf which is vertically symmetrical with the average feed speed Fa indicated by a broken line determined by the average feed speed setting signal Far as a reference line. It becomes a trapezoidal wave-like feed speed pattern predetermined with a cycle Tf. That is, the amplitude above and below the reference line is the same value, and the period above and below the reference line is the same value.

ここで、0を基準線として送給速度Fwの台形波を見ると、同図(A)に示すように、時刻t1〜t5の逆送期間は、それぞれ所定の逆送加速期間、逆送ピーク期間、逆送ピーク値及び逆送減速期間から形成され、時刻t5〜t9の正送期間は、それぞれ所定の正送加速期間、正送ピーク期間、正送ピーク値及び正送減速期間から形成される。   Here, looking at the trapezoidal wave of the feed speed Fw with 0 as a reference line, as shown in FIG. 6A, the reverse transfer period from time t1 to t5 is a predetermined reverse transfer acceleration period, reverse transfer peak, respectively. A period, a reverse feed peak value and a reverse feed deceleration period are formed, and a forward feed period of time t5 to t9 is formed of a predetermined forward feed acceleration period, a forward feed peak period, a forward feed peak value and a forward feed deceleration period, respectively. Ru.

[時刻t1〜t5の逆送期間の動作]
同図(A)に示すように、送給速度Fwは時刻t1〜t2の逆送加速期間に入り、0から上記の逆送ピーク値まで加速する。この期間中は短絡状態が継続している。
[Operation of reverse sending period from time t1 to t5]
As shown in FIG. 6A, the feed speed Fw enters the reverse feed acceleration period from time t1 to t2, and accelerates from 0 to the above-mentioned reverse feed peak value. During this period, the short circuit condition continues.

時刻t2において逆送加速期間が終了すると、同図(A)に示すように、送給速度Fwは時刻t2〜t4の逆送ピーク期間に入り、上記の逆送ピーク値になる。この期間中の時刻t3において、逆送及び溶接電流Iwの通電によるピンチ力によってアークが発生する。これに応動して、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し、同図(B)に示すように、溶接電流Iwはこれ以降のアーク期間中は次第に減少する。   When the reverse feed acceleration period ends at time t2, the feed speed Fw enters the reverse feed peak period from time t2 to t4, and becomes the above-mentioned reverse feed peak value, as shown in FIG. At time t3 during this period, an arc is generated by the pinch force by the reverse feed and the welding current Iw. In response to this, the welding voltage Vw sharply increases to an arc voltage value of several tens of volts as shown in FIG. 7C, and as shown in FIG. It will decrease gradually.

時刻t4において逆送ピーク期間が終了すると、同図(A)に示すように、時刻t4〜t5の逆送減速期間に入り、上記の逆送ピーク値から0へと減速する。この期間中は、アーク期間が継続している。   When the reverse transfer peak period ends at time t4, as shown in FIG. 7A, the reverse transfer deceleration period starts from time t4 to t5, and the reverse transfer peak value is decelerated to 0 as described above. During this period, the arcing period continues.

[時刻t5〜t9の正送期間の動作]
同図(A)に示すように、送給速度Fwは時刻t5〜t6の正送加速期間に入り、0から上記の正送ピーク値まで加速する。この期間中は、アーク期間のままである。
[Operation of forward sending period of time t5 to t9]
As shown in FIG. 6A, the feed speed Fw enters the positive feed acceleration period from time t5 to t6, and accelerates from 0 to the above-mentioned positive feed peak value. During this period, the arc period remains.

時刻t6において正送加速期間が終了すると、同図(A)に示すように、送給速度Fwは時刻t6〜t8の正送ピーク期間に入り、上記の正送ピーク値になる。この期間中の時刻t7において、正送によって短絡が発生する。これに応動して、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はこれ以降の短絡期間中は次第に増加する。   When the positive feed acceleration period ends at time t6, as shown in FIG. 6A, the feed speed Fw enters the positive feed peak period from time t6 to t8 and becomes the above-mentioned positive feed peak value. At time t7 during this period, a short circuit occurs due to forward feeding. In response to this, as shown in FIG. 6C, the welding voltage Vw sharply decreases to a short circuit voltage value of several volts, and as shown in FIG. 6B, the welding current Iw falls during the subsequent short circuit period. Will increase gradually.

時刻t8において正送ピーク期間が終了すると、同図(A)に示すように、時刻t8〜t9の正送減速期間に入り、上記の正送ピーク値から0へと減速する。この期間中は、短絡期間が継続している。   When the forward feed peak period ends at time t8, as shown in FIG. 7A, the forward feed deceleration period from time t8 to t9 is entered, and the above-mentioned forward feed peak value is decelerated to zero. During this period, the short circuit period continues.

これ以降は、上記の逆送期間及び上記の正送期間の動作を繰り返す。   After this, the operations of the above-mentioned reverse sending period and the above-mentioned forward sending period are repeated.

送給速度Fwの台形波の数値例を以下に示す。
周波数Sf=100Hz(周期Tf=10ms)、振幅Wf=60m/min、平均送給速度Fa=5m/min、半周期の各傾斜期間=1.2ms、ピーク期間=2.6ms、ピーク値=30m/minの台形波に設定すると、この台形波を平均送給速度Fa=5m/minだけ正送側にシフトした波形となる。平均溶接電流は約250Aとなる。この場合の各波形パラメータは、以下のようになる。
逆送期間=4.6ms、逆送加速期間=1.0ms、逆送ピーク期間=2.6ms、逆送ピーク値=−25m/min、逆送減速期間=1.0ms
正送期間=5.4ms、正送加速期間=1.4ms、正送ピーク期間=2.6ms、正送ピーク値=35m/min、正送減速期間=1.4ms
The numerical example of the trapezoidal wave of the feed speed Fw is shown below.
Frequency Sf = 100 Hz (period Tf = 10 ms), amplitude Wf = 60 m / min, average feed speed Fa = 5 m / min, half period of each slope period = 1.2 ms, peak period = 2.6 ms, peak value = 30 m When the trapezoidal wave is set to / min, the trapezoidal wave is shifted to the positive feed side by the average feed speed Fa = 5 m / min. The average welding current is about 250A. Each waveform parameter in this case is as follows.
Reverse transfer period = 4.6 ms, reverse transfer acceleration period = 1.0 ms, reverse transfer peak period = 2.6 ms, reverse transfer peak value = −25 m / min, reverse transfer deceleration period = 1.0 ms
Positive feed period = 5.4 ms, Positive feed acceleration period = 1.4 ms, Positive feed peak period = 2.6 ms, Positive feed peak value = 35 m / min, Positive feed deceleration period = 1.4 ms

図2(A)に示すように、送給速度Fwの波形パラメータは周波数Sf、振幅Wf等となる。溶接条件に応じて適正値に調整されるゲイン設定信号Grが変化すると、図1の周波数設定回路SFRによって周波数設定信号Sfrが算出され、図1の振幅設定回路WFRによって振幅設定信号Wfrが算出される。そして、これらの信号に基づいて送給速度Fwの周波数Sf及び振幅wfが自動設定される。このために、ゲイン設定信号Grの値が変化しても、溶接状態が安定化するように送給速度Fwの周波数Sf及び振幅Wfが自動的に適正化される。   As shown in FIG. 2A, the waveform parameters of the feed speed Fw are the frequency Sf, the amplitude Wf, and the like. When the gain setting signal Gr adjusted to an appropriate value according to the welding conditions changes, the frequency setting signal Sfr is calculated by the frequency setting circuit SFR of FIG. 1, and the amplitude setting signal Wfr is calculated by the amplitude setting circuit WFR of FIG. Ru. Then, based on these signals, the frequency Sf and the amplitude wf of the feed speed Fw are automatically set. For this reason, even if the value of the gain setting signal Gr changes, the frequency Sf and the amplitude Wf of the feed speed Fw are automatically optimized so that the welding state is stabilized.

溶接中は、図1の位置ずれ量相関値算出回路DLによって溶接トーチ4と溶接線との位置ずれ量と相関する値(位置ズレ量相関値信号ΔL)が刻々と算出される。そして、図1のシフト量算出回路DDによって、位置ズレ量相関値信号ΔL及びゲイン設定信号Grに基づいて溶接トーチ4をシフトさせるためのシフト量信号ΔDが算出される。この信号によって溶接トーチ4は溶接線に沿うように左右方向にシフトされる。この結果、倣い制御が高精度を維持したままで、溶接状態を安定に保つことができる。   During welding, a value (position shift amount correlation value signal ΔL) correlating with the position shift amount between the welding torch 4 and the weld line is calculated every time by the position shift amount correlation value calculation circuit DL of FIG. Then, the shift amount calculation circuit DD of FIG. 1 calculates the shift amount signal ΔD for shifting the welding torch 4 based on the positional shift amount correlation value signal ΔL and the gain setting signal Gr. The welding torch 4 is shifted laterally along the welding line by this signal. As a result, the welding state can be kept stable while maintaining the high accuracy of the copying control.

実施の形態1はゲイン設定信号Grによって周波数設定信号Sfr及び振幅設定信号Wfrを共に変化させる場合であるが、どちらか一方だけ変化させるようにしても良い。   In the first embodiment, both the frequency setting signal Sfr and the amplitude setting signal Wfr are changed by the gain setting signal Gr. However, only one of them may be changed.

上述した実施の形態1によれば、送給速度の波形パラメータ(周波数及び/又は振幅)を倣い制御のゲインを入力とする予め定めた波形設定関数によって設定する。これにより、本実施の形態では、倣い制御のゲインが変化しても、ゲインの変化に応じて送給速度の波形パラメータが自動的に適正化されるので、溶接状態を常に安定化することができる。   According to the first embodiment described above, the waveform parameter (frequency and / or amplitude) of the feeding speed is set by a predetermined waveform setting function having the gain of scanning control as an input. Thereby, in the present embodiment, even if the gain of the scanning control changes, the waveform parameter of the feed speed is automatically optimized according to the change of the gain, so the welding state can always be stabilized. it can.

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
DD シフト量算出回路
DL 位置ズレ量相関値算出回路
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
E 出力電圧
ED 出力電圧検出回路
Ed 出力電圧検出信号
ER 出力電圧設定回路
Er 出力電圧設定信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
Fa 平均送給速度
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
FR 送給速度設定回路
Fr 送給速度設定信号
Fw 送給速度
GR ゲイン設定回路
Gr ゲイン設定信号
Iw 溶接電流
MS 溶接トーチ移動装置
PM 電源主回路
Sf 周波数
SFR 周波数設定回路
Sfr 周波数設定信号
Tf 周期
Vw 溶接電圧
Wf 振幅
WFR 振幅設定回路
Wfr 振幅設定信号
WL リアクトル
WM 送給モータ
ΔD シフト量信号
ΔL 位置ズレ量相関値信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 welding wire 2 base material 3 arc 4 welding torch 5 feed roll DD shift amount calculation circuit DL position shift amount correlation value calculation circuit DV drive circuit Dv drive signal E output voltage ED output voltage detection circuit Ed output voltage detection signal ER output voltage Setting circuit Er Output voltage setting signal EV Voltage error amplifier circuit Ev Voltage error amplification signal Fa Average feed speed FAR Average feed speed setting circuit Far Average feed speed setting signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed Setting circuit Fr Feeding speed setting signal Fw Feeding speed GR Gain setting circuit Gr Gain setting signal Iw Welding current MS Welding torch moving device PM Power supply main circuit Sf Frequency SFR Frequency setting circuit Sfr Frequency setting signal Tf Period Vw Welding voltage Wf Amplitude WFR Amplitude setting circuit Wfr Amplitude setting signal WL Reactor WM Feed motor ΔD Shift amount signal Δ Positional deviation amount correlation value signal

Claims (1)

溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換えて溶接する正逆アーク溶接を使用し、溶接トーチを溶接線に倣わせる正逆送給アーク溶接の倣い制御方法において、
前記送給速度の周波数及び/又は振幅を、前記倣い制御のゲインを入力とする予め定めた波形設定関数によって設定し、
前記波形設定関数は、前記倣い制御の前記ゲインが大きくなるほど、前記周波数を低くし、前記振幅を小さくする関数である、
ことを特徴とする正逆送給アーク溶接の倣い制御方法。
In forward and reverse feed arc welding, where the welding torch is made to follow the welding line using forward and reverse arc welding in which welding speed is switched alternately between forward feed period and reverse feed period. ,
The frequency and / or the amplitude of the feeding speed are set by a predetermined waveform setting function having the gain of the scanning control as an input,
The waveform setting function is a function that lowers the frequency and decreases the amplitude as the gain of the scanning control increases.
Control method of forward and reverse feed arc welding characterized in that.
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