JP7542373B2 - Pulse Arc Welding Power Supply - Google Patents
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Description
本発明は、ピーク期間及びベース期間中のアーク長の変動を抑制することができるパルスアーク溶接電源に関するものである。 The present invention relates to a pulse arc welding power source that can suppress variations in arc length during peak and base periods.
消耗電極式パルスアーク溶接は、鉄鋼等の溶接に広く使用されている。このパルスアーク溶接では、溶接ワイヤを送給し、ピーク期間中はピーク電流を通電し、ベース期間中はベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を1パルス周期として繰り返して溶接が行われる。また、溶接電圧の平均値が溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電流のパルス周期又はピーク期間をフィードバック制御することによってアーク長を適正値に維持している。パルスアーク溶接では、1パルス周期1溶滴移行状態となるので、溶滴移行状態が安定しているために、スパッタの発生が少なく、美しいビード外観を得ることができる。 Consumable electrode pulsed arc welding is widely used for welding steel and the like. In this type of pulsed arc welding, the welding wire is fed, a peak current is passed during the peak period, and a base current is passed during the base period, and welding is performed by repeating these welding current passes as one pulse cycle. In addition, the arc length is maintained at an appropriate value by feedback controlling the pulse cycle or peak period of the welding current so that the average value of the welding voltage is equal to the welding voltage set value. In pulsed arc welding, one droplet is transferred per pulse cycle, and the droplet transfer state is stable, so there is little spatter and a beautiful bead appearance can be obtained.
パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接においては、溶接中のアーク長を適正値に維持することが、良好な溶接品質を得るために重要である。溶接電圧の平均値は平均アーク長と比例関係にある。そこで、パルスアーク溶接では、溶接ワイヤを定速送給し、溶接電圧の平均値が予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるようにフィードバック制御することによって平均アーク長が適正値になるように制御している。しかし、瞬時的なアーク長は、大電流値のピーク電流が通電するピーク期間中は溶融が促進されて長くなり、小電流値のベース電流が通電するベース期間中は溶融が抑制されて短くなり、パルス周期中に変動している。特許文献1の発明では、ピーク期間中の送給速度をベース期間中の送給速度よりも速くしている。これにより、パルス周期中のアーク長の変動を抑制して、溶接品質の向上を図っている。 In consumable electrode arc welding, including pulse arc welding, maintaining the arc length during welding at an appropriate value is important to obtain good welding quality. The average value of the welding voltage is proportional to the average arc length. Therefore, in pulse arc welding, the welding wire is fed at a constant speed, and feedback control is performed so that the average value of the welding voltage is equal to a predetermined welding voltage setting value, thereby controlling the average arc length to an appropriate value. However, the instantaneous arc length fluctuates during the pulse period, as melting is promoted during the peak period when a peak current of a large current value flows, and melting is suppressed during the base period when a base current of a small current value flows, and the instantaneous arc length becomes longer. In the invention of Patent Document 1, the feed speed during the peak period is faster than the feed speed during the base period. This suppresses the fluctuation of the arc length during the pulse period, thereby improving the welding quality.
従来技術のパルスアーク溶接においては、溶接ワイヤの送給速度をピーク期間中はベース期間中よりも速くし、溶接電圧の平均値が溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電流を制御している。このフィードバック制御によって溶接電流のパルス周期又はピーク期間は刻々と変化する。この結果、送給速度の平均値も刻々と変動することになる。送給速度の平均値が変動すると、ビード外観が不均一となるという問題が発生する。 In conventional pulse arc welding, the welding wire feed speed is made faster during peak periods than during base periods, and the welding current is controlled so that the average value of the welding voltage is equal to the welding voltage set value. This feedback control causes the pulse period or peak period of the welding current to change from moment to moment. As a result, the average value of the feed speed also fluctuates from moment to moment. When the average value of the feed speed fluctuates, the problem of uneven bead appearance occurs.
そこで、本発明では、溶接ワイヤの送給速度をピーク期間中はベース期間中よりも速くし、溶接電圧の平均値が溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電流を制御するパルスアーク溶接において、送給速度の平均値の変動を抑制して良好なビード外観を得ることができるパルスアーク溶接電源を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a pulse arc welding power supply that can suppress fluctuations in the average feed speed and obtain a good bead appearance in pulse arc welding, in which the welding wire feed speed is made faster during peak periods than during base periods, and the welding current is controlled so that the average value of the welding voltage is equal to the welding voltage set value.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを送給する送給モータと、
前記送給モータの送給速度を制御する送給制御部と、
ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流の通電を1パルス周期として溶接電流を出力する電力制御部と、
溶接電圧の平均値が予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるように前記溶接電流の前記パルス周期又は前記ピーク期間を制御する電圧フィードバック制御部と、
を備えたパルスアーク溶接電源において、
前記送給制御部は、ピーク期間送給速度設定値及びベース期間送給速度設定値から形成される送給速度設定値を設定し、前記ピーク期間送給速度設定値は前記ベース期間送給速度設定値よりも速い値に設定し、前記送給速度が前記送給速度設定値と等しくなるように制御し、平均送給速度の検出値が予め定めた平均送給速度設定値と等しくなるように前記ピーク期間送給速度設定値及び/又は前記ベース期間送給速度設定値を可変速制御する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接電源である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 comprises:
a feed motor that feeds the welding wire;
A feed control unit that controls a feed speed of the feed motor;
a power control unit that outputs a welding current with a peak current during a peak period and a base current during a base period as one pulse period;
a voltage feedback control unit that controls the pulse period or the peak period of the welding current so that an average value of the welding voltage becomes equal to a predetermined welding voltage set value;
In a pulse arc welding power source comprising:
the feed control unit sets a feed rate set value formed from a peak period feed rate set value and a base period feed rate set value, sets the peak period feed rate set value to a value faster than the base period feed rate set value, controls the feed rate to be equal to the feed rate set value, and variably controls the peak period feed rate set value and/or the base period feed rate set value so that a detected value of an average feed rate is equal to a predetermined average feed rate set value.
The present invention relates to a pulse arc welding power source.
請求項2の発明は、前記溶接電流は立上り期間及び立下り期間をさらに備えており、
前記送給速度設定値は、前記立上り期間中は前記ベース期間送給速度設定値から前記ピーク期間送給速度設定値へと加速され、前記立下り期間中は前記ピーク期間送給速度設定値から前記ベース期間送給速度設定値へと減速される、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源である。
In the present invention, the welding current further has a rise period and a fall period,
the feed rate set point is accelerated from the base period feed rate set point to the peak period feed rate set point during the rise period, and decelerated from the peak period feed rate set point to the base period feed rate set point during the fall period;
2. A pulse arc welding power supply according to claim 1 .
本発明のパルスアーク溶接電源によれば、溶接ワイヤの送給速度をピーク期間中はベース期間中よりも速くし、溶接電圧の平均値が溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電流を制御するパルスアーク溶接において、送給速度の平均値の変動を抑制して良好なビード外観を得ることができる。 According to the pulse arc welding power supply of the present invention, in pulse arc welding in which the welding wire feed speed is made faster during peak periods than during base periods and the welding current is controlled so that the average value of the welding voltage is equal to the welding voltage set value, it is possible to suppress fluctuations in the average value of the feed speed and obtain a good bead appearance.
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。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接装置のブロック図である。溶接装置は、主に破線で囲まれた溶接電源PS、ロボット制御装置RC、ロボット(図示は省略)等から構成されている。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 Figure 1 is a block diagram of a pulse arc welding device according to an embodiment of the present invention. The welding device is mainly composed of a welding power source PS, a robot control device RC, a robot (not shown), etc., all of which are enclosed by dashed lines. Each block will be explained below with reference to the figure.
溶接電源PSは、以下の各ブロックから構成されている。 The welding power source PS consists of the following blocks:
電力制御回路MCは、3相200V等の交流商用電源(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、溶接に適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。この電力制御回路MCは、図示は省略するが、交流商用電源を整流する1次整流回路、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、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランス、降圧された高周波交流を整流する2次整流回路を備えている。 The power control circuit MC receives an AC commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V, performs output control such as inverter control according to a drive signal Dv described below, and outputs a welding voltage Vw and welding current Iw suitable for welding. Although not shown, the power control circuit MC includes a primary rectifier circuit that rectifies the AC commercial power supply, a capacitor that smoothes the rectified DC, an inverter circuit that converts the smoothed DC into high-frequency AC according to the drive signal Dv, an inverter transformer that steps down the high-frequency AC to a voltage value suitable for welding, and a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency AC.
リアクトルWLは、上記の電力制御回路MCの+側出力と溶接トーチ4との間に挿入されており、電力制御回路MCの出力を平滑する。 The reactor WL is inserted between the positive output of the power control circuit MC and the welding torch 4, and smoothes the output of the power control circuit MC.
送給モータWMは、後述する送給制御信号Fcによって回転駆動される。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内を通って送給速度Fwで送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。送給モータWM及び溶接トーチ4は、ロボットに搭載されている。溶接トーチ4内の給電チップ(図示は省略)と母材2との間に溶接電圧Vwが印加され、溶接電流Iwが通電する。
The feed motor WM is driven to rotate by a feed control signal Fc, which will be described later. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 at a feed speed Fw by the rotation of the feed roll 5 connected to the feed motor WM, and an arc 3 is generated between the
溶接電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwを検出して、溶接電圧検出信号Vdを出力する。溶接電圧平均化回路VAVは、この溶接電圧検出信号Vdを平均化(ローパスフィルタを通す)して、溶接電圧平均値信号Vavを出力する。溶接電圧設定回路VRは、予め定めた溶接電圧設定信号Vrを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、上記の溶接電圧設定信号Vr(+)と上記の溶接電圧平均値信号Vav(-)との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。 The welding voltage detection circuit VD detects the above welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd. The welding voltage averaging circuit VAV averages this welding voltage detection signal Vd (passes it through a low-pass filter) and outputs a welding voltage average value signal Vav. The welding voltage setting circuit VR outputs a predetermined welding voltage setting signal Vr. The voltage error amplifier circuit EV amplifies the error between the above welding voltage setting signal Vr (+) and the above welding voltage average value signal Vav (-) and outputs a voltage error amplifier signal Ev.
電圧フィードバック制御回路VF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に基づいて電圧/周波数変換を行い、パルス周期ごとに短時間Highレベルとなるパルス周期信号Tfを出力する。 The voltage feedback control circuit VF receives the voltage error amplified signal Ev, performs voltage/frequency conversion based on the voltage error amplified signal Ev, and outputs a pulse period signal Tf that is at a high level for a short period of time every pulse period.
立上り期間設定回路TURは、予め定めた立上り期間設定信号Turを出力する。ピーク期間設定回路TPRは、予め定めたピーク期間設定信号Tprを出力する。立下り期間設定回路TKRは、予め定めた立下り期間設定信号Tkrを出力する。 The rising period setting circuit TUR outputs a predetermined rising period setting signal Tur. The peak period setting circuit TPR outputs a predetermined peak period setting signal Tpr. The falling period setting circuit TKR outputs a predetermined falling period setting signal Tkr.
ピーク電流設定回路IPRは、予め定めたピーク電流設定信号Iprを出力する。ベース電流設定回路IBRは、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。 The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr.
溶接電流設定回路IRは、上記のパルス周期信号Tf、上記の立上り期間設定信号Tur、上記のピーク期間設定信号Tpr、上記の立下り設定信号Tkr、上記のピーク電流設定信号Ipr及び上記のベース電流設定信号Ibrを入力として、パルス周期信号Tfが短時間Highレベルに変化するごとに、以下の処理を行ない、溶接電流設定信号Ir及びタイマ信号Tmを出力する。
1)立上り期間設定信号Turによって定まる立上り期間Tu中はタイマ信号Tm=1を出力し、ベース電流設定信号Ibrの値からピーク電流設定信号Iprの値へと直線状に上昇する溶接電流設定信号Irを出力する。
2)続けて、ピーク期間設定信号Tprによって定まるピーク期間Tp中はタイマ信号Tm=2を出力し、ピーク電流設定信号Iprを溶接電流設定信号Irとして出力する。
3)続けて、立下り期間設定信号Tkrによって定まる立下り期間Tk中はタイマ信号Tm=3を出力し、ピーク電流設定信号Iprの値からベース電流設定信号Ibrの値へと直線状に下降する溶接電流設定信号Irを出力する。
4)続けて、パルス周期信号Tfが再び短時間Highレベルになるまでのベース期間Tb中はタイマ信号Tm=4を出力し、ベース電流設定信号Ibrを溶接電流設定信号Irとして出力する。
The welding current setting circuit IR receives as inputs the pulse period signal Tf, the rise period setting signal Tur, the peak period setting signal Tpr, the fall setting signal Tkr, the peak current setting signal Ipr and the base current setting signal Ibr, and performs the following processing each time the pulse period signal Tf changes to a High level for a short period of time, to output a welding current setting signal Ir and a timer signal Tm.
1) During the rise period Tu determined by the rise period setting signal Tur, a timer signal Tm=1 is output, and a welding current setting signal Ir that increases linearly from the value of the base current setting signal Ibr to the value of the peak current setting signal Ipr is output.
2) Subsequently, during the peak period Tp determined by the peak period setting signal Tpr, a timer signal Tm=2 is output, and the peak current setting signal Ipr is output as the welding current setting signal Ir.
3) Subsequently, during the falling period Tk determined by the falling period setting signal Tkr, a timer signal Tm=3 is output, and a welding current setting signal Ir that decreases linearly from the value of the peak current setting signal Ipr to the value of the base current setting signal Ibr is output.
4) Subsequently, during the base period Tb until the pulse period signal Tf again goes high for a short time, the timer signal Tm=4 is output, and the base current setting signal Ibr is output as the welding current setting signal Ir.
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。送給速度誤差増幅回路EFは、上記の平均送給速度設定信号Far(+)と後述する平均送給速度検出信号Fad(-)との誤差を増幅して、送給速度誤差増幅信号Efを出力する。 The average feed speed setting circuit FAR outputs a predetermined average feed speed setting signal Far. The feed speed error amplifier circuit EF amplifies the error between the average feed speed setting signal Far(+) and an average feed speed detection signal Fad(-) described below, and outputs a feed speed error amplification signal Ef.
ピーク期間送給速度設定回路FPRは、上記の送給速度誤差増幅信号Efを入力として、Fpr=Fp0+∫Efの可変速制御を行い、ピーク期間送給速度設定信号Fprを出力する。Fp0は初期値であり、Fp0>Farである。ベース期間送給速度設定信号FBRは、予め定めたベース期間送給速度設定信号Fbrを出力する。Fbr<Farに設定される。これらの回路によって、ピーク期間送給速度Fpは、ベース期間送給速度Fbよりも速くなる。さらに、電圧フィードバック制御によってパルス周期が変化しても、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の値と等しくなるようにピーク期間送給速度Fpが可変速制御される。また、ピーク期間送給速度Fpを所定地として、ベース期間送給速度Fbを可変速制御しても良い。さらに、ピーク期間送給速度Fp及びベース期間送給速度Fbの両値を可変速制御しても良い。 The peak period feed rate setting circuit FPR receives the above-mentioned feed rate error amplification signal Ef as an input, performs variable speed control of Fpr = Fp0 + ∫Ef, and outputs the peak period feed rate setting signal Fpr. Fp0 is an initial value, and Fp0>Far. The base period feed rate setting signal FBR outputs a predetermined base period feed rate setting signal Fbr. It is set to Fbr<Far. These circuits make the peak period feed rate Fp faster than the base period feed rate Fb. Furthermore, even if the pulse period changes due to voltage feedback control, the peak period feed rate Fp is variably controlled so that the value of the average feed rate detection signal Fad is equal to the value of the average feed rate setting signal Far. The peak period feed rate Fp may be set to a predetermined value, and the base period feed rate Fb may be variably controlled. Furthermore, both the peak period feed rate Fp and the base period feed rate Fb may be variably controlled.
溶接電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、溶接電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の溶接電流設定信号Ir(+)と上記の溶接電流検出信号Id(-)との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。駆動回路DVは、この電流誤差増幅信号Ei及び後述するロボット制御装置RCからの起動信号Onを入力として、起動信号OnがHighレベル(溶接開始)のときは電流誤差増幅信号Eiに基いてPWM変調制御を行ない上記の電力制御回路MC内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Dvを出力し、起動信号OnがLowレベル(溶接停止)のときは駆動信号Dvを出力しない。 The welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The current error amplifier circuit EI amplifies the error between the welding current setting signal Ir(+) and the welding current detection signal Id(-) and outputs a current error amplifier signal Ei. The drive circuit DV receives the current error amplifier signal Ei and a start signal On from the robot control device RC described below as inputs, and when the start signal On is at a high level (welding starts), it performs PWM modulation control based on the current error amplifier signal Ei and outputs a drive signal Dv for driving the inverter circuit in the power control circuit MC, and does not output the drive signal Dv when the start signal On is at a low level (welding stops).
送給速度設定回路FRは、上記のピーク期間送給速度設定信号Fpr、上記のベース期間送給速度設定信号Fbr及び上記のタイマ信号Tmを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Frを出力する。
1)タイマ信号Tm=1の立上り期間Tu中は、ベース期間送給速度設定信号Fbrの値からピーク期間送給速度設定信号Fprの値へと直線状に加速する送給速度設定信号Frを出力する。
2)続けて、タイマ信号Tm=2のピーク期間Tp中は、ピーク期間送給速度設定信号Fprを送給速度設定信号Frとして出力する。
3)続けて、タイマ信号Tm=3の立下り期間Tk中は、ピーク期間送給速度設定信号Fprの値からベース期間送給速度設定信号Fbrの値へと直線状に減速する送給速度設定信号Frを出力する。
4)続けて、タイマ信号Tm=4のベース期間Tb中は、ベース期間送給速度設定信号Fbrを送給速度設定信号Frとして出力する。
The feed speed setting circuit FR receives the peak period feed speed setting signal Fpr, the base period feed speed setting signal Fbr, and the timer signal Tm, performs the following processing, and outputs a feed speed setting signal Fr.
1) During the rising period Tu of the timer signal Tm=1, the feed speed setting signal Fr that linearly accelerates from the value of the base period feed speed setting signal Fbr to the value of the peak period feed speed setting signal Fpr is output.
2) Subsequently, during the peak period Tp of the timer signal Tm=2, the peak period feed speed setting signal Fpr is output as the feed speed setting signal Fr.
3) Subsequently, during the falling period Tk of the timer signal Tm=3, the feed speed setting signal Fr is output, which linearly decelerates from the value of the peak period feed speed setting signal Fpr to the value of the base period feed speed setting signal Fbr.
4) Subsequently, during the base period Tb of the timer signal Tm=4, the base period feed speed setting signal Fbr is output as the feed speed setting signal Fr.
送給制御回路FCは、上記の送給速度設定信号Fr及び後述するロボット制御装置RCからの起動信号Onを入力として、起動信号OnがHighレベル(溶接開始)のときは溶接ワイヤ1を送給速度設定信号Frの値で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、起動信号OnがLowレベルのときは送給を停止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 above-mentioned feed speed setting signal Fr and a start signal On from the robot control device RC (described later) as inputs, and when the start signal On is at a high level (welding starts), outputs a feed control signal Fc to the above-mentioned feed motor WM to feed the welding wire 1 at the value of the feed speed setting signal Fr, and when the start signal On is at a low level, outputs a feed control signal Fc to the above-mentioned feed motor WM to stop feeding.
平均送給速度検出回路FAD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の平均値を検出して、平均送給速度検出信号Fadを出力する。 The average feed speed detection circuit FAD receives the above-mentioned feed speed setting signal Fr as input, detects the average value of the feed speed setting signal Fr, and outputs the average feed speed detection signal Fad.
ロボット制御装置RCは、予め教示された作業プログラムに従ってロボット(図示は省略)を移動させると共に、溶接開始又は溶接停止を指令する起動信号Onを出力する。 The robot control device RC moves the robot (not shown) according to a pre-taught work program and outputs an activation signal On to command the start or stop of welding.
図2は、図1のパルスアーク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)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)は溶接ワイヤの送給速度Fw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。 Figure 2 is a timing chart of each signal in the pulse arc welding device of Figure 1. Figure (A) shows the change over time of the welding current Iw, Figure (B) shows the change over time of the welding voltage Vw, and Figure (C) shows the change over time of the welding wire feed speed Fw. The operation of each signal will be explained below with reference to the figure.
時刻t1~t2のパルス周期Tfにおいて、予め定めた立上り期間Tu中は、同図(A)に示すように、予め定めたベース電流Ibから予め定めたピーク電流Ipへと上昇する上昇遷移電流Iuが通電し、同図(B)に示すように、ベース電圧Vbからピーク電圧Vpへと上昇する上昇遷移電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加し、同図(C)に示すように、送給速度Fwはベース期間送給速度Fbからピーク期間送給速度Fpへと加速する。続く予め定めたピーク期間Tp中は、同図(A)に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界値以上の大電流値のピーク電流Ipが通電し、同図(B)に示すように、アーク長に比例したピーク電圧Vpが印加し、同図(C)に示すように、送給速度Fwはピーク期間送給速度Fpとなる。続く予め定めた立下り期間Tk中は、同図(A)に示すように、ピーク電流Ipからベース電流Ibへと下降する下降遷移電流Ikが通電し、同図(B)に示すように、ピーク電圧Vpからベース電圧Vbへと下降する下降遷移電圧が印加し、同図(C)に示すように、送給速度Fwはピーク期間送給速度Fpからベース期間送給速度Fbへと減速する。続くベース期間Tb中は、同図(A)に示すように、溶滴を形成しないようにするために臨界値未満の小電流値のベース電流Ibが通電し、同図(B)に示すように、アーク長に比例したベース電圧Vbが印加し、同図(C)に示すように、送給速度Fwはベース期間送給速度Fbとなる。アーク長は、ピーク期間Tp中は大電流値のピーク電流Ipが通電するので溶融が促進されて長くなり、ベース期間Tb中は小電流値のベース電流Ibが通電するので溶融が抑制されて短くなる。しかし、送給速度Fwがピーク期間中はベース期間中よりも速くなっているので、アーク長の変化幅は定速送給のときよりも小さくなり、溶接状態は安定化する。 During the pulse period Tf from time t1 to t2, during the predetermined rise period Tu, as shown in FIG. 1A, an upward transition current Iu is applied that rises from a predetermined base current Ib to a predetermined peak current Ip, as shown in FIG. 1B, an upward transition voltage is applied between the welding wire and the base metal that rises from a base voltage Vb to a peak voltage Vp, as shown in FIG. 1C, the feed speed Fw accelerates from the base period feed speed Fb to the peak period feed speed Fp. During the subsequent predetermined peak period Tp, as shown in FIG. 1A, a peak current Ip of a large current value equal to or greater than the critical value is applied to transfer droplets from the welding wire, as shown in FIG. 1B, a peak voltage Vp proportional to the arc length is applied, as shown in FIG. 1C, and the feed speed Fw becomes the peak period feed speed Fp. During the subsequent predetermined fall period Tk, as shown in FIG. 1A, a falling transition current Ik is passed which falls from a peak current Ip to a base current Ib, as shown in FIG. 1B, a falling transition voltage is applied which falls from a peak voltage Vp to a base voltage Vb, as shown in FIG. 1C, the feed speed Fw is decelerated from the peak period feed speed Fp to the base period feed speed Fb. During the subsequent base period Tb, as shown in FIG. 1A, a base current Ib with a small current value less than the critical value is passed in order to prevent droplets from being formed, as shown in FIG. 1B, a base voltage Vb proportional to the arc length is applied, as shown in FIG. 1C, and the feed speed Fw becomes the base period feed speed Fb. During the peak period Tp, the peak current Ip with a large current value is passed, promoting melting and making the arc longer, and during the base period Tb, the base current Ib with a small current value is passed, suppressing melting and making the arc shorter. However, because the feed speed Fw is faster during the peak period than during the base period, the range of change in arc length is smaller than when the feed speed is constant, and the welding condition is stabilized.
本実施の形態においては、図1の溶接電圧平均値信号Vavの値が予め定めた図1の溶接電圧設定信号Vrの値と等しくなるようにパルス周期Tfがフィードバック制御(変調制御)される。このために、立上り期間Tu、ピーク期間Tp、立下り期間Tk、ピーク電流Ip及びベース電流Ibは所定値に設定され、ベース期間Tb(パルス周期Tf)は溶接電圧Vwの平均値が予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるようにフィードバック制御によって定まる。これにより、平均アーク長が適正値になるように制御される。 In this embodiment, the pulse period Tf is feedback-controlled (modulation-controlled) so that the value of the welding voltage average value signal Vav in FIG. 1 is equal to the predetermined value of the welding voltage setting signal Vr in FIG. 1. For this reason, the rise period Tu, peak period Tp, fall period Tk, peak current Ip, and base current Ib are set to predetermined values, and the base period Tb (pulse period Tf) is determined by feedback control so that the average value of the welding voltage Vw is equal to the predetermined welding voltage setting value. This controls the average arc length to an appropriate value.
立上り期間Tuは図1の立上り期間設定信号Turによって設定され、ピーク期間Tpは図1のピーク期間設定信号Tprによって設定され、立下り期間Tkは図1の立下り期間設定信号Tkrによって設定される。ピーク電流Ipは図1のピーク電流設定信号Iprによって設定され、ベース電流Ibは図1のベース電流設定信号Ibrによって設定される。ピーク期間送給速度Fpは図1のピーク期間送給速度設定信号Fprによって設定され、ベース期間送給速度Fbは図1のベース期間送給速度設定信号Fbrによって設定される。 The rise period Tu is set by the rise period setting signal Tur in FIG. 1, the peak period Tp is set by the peak period setting signal Tpr in FIG. 1, and the fall period Tk is set by the fall period setting signal Tkr in FIG. 1. The peak current Ip is set by the peak current setting signal Ipr in FIG. 1, and the base current Ib is set by the base current setting signal Ibr in FIG. 1. The peak period feed rate Fp is set by the peak period feed rate setting signal Fpr in FIG. 1, and the base period feed rate Fb is set by the base period feed rate setting signal Fbr in FIG. 1.
時刻t2~t3のパルス周期Tfにおいて、溶接電流Iw、溶接電圧Vw及び送給速度Fwの波形は、前周期と同一である。但し、ピーク期間送給速度Fpは、前周期よりも大きくなっている。上述したように、電圧フィードバック制御によってパルス周期Tfは刻々と変化する。これに伴い、送給速度Fwの平均値も変動することになる。これに対して、本実施の形態では、図1の平均送給速度検出信号Fadが図1の予め定めた平均送給速度設定信号Farと等しくなるように図1のピーク期間設定信号Fprが可変速制御される。この可変速制御によって、上記のピーク期間送給速度Fpが変化している。この結果、送給速度Fwの平均値は一定値となるので、ビード外観の均一性を担保することができる。 In the pulse period Tf from time t2 to t3, the waveforms of the welding current Iw, welding voltage Vw, and feed speed Fw are the same as in the previous period. However, the peak period feed speed Fp is greater than in the previous period. As described above, the pulse period Tf changes from moment to moment due to voltage feedback control. Accordingly, the average value of the feed speed Fw also fluctuates. In contrast, in this embodiment, the peak period setting signal Fpr in FIG. 1 is variably controlled so that the average feed speed detection signal Fad in FIG. 1 is equal to the predetermined average feed speed setting signal Far in FIG. 1. This variable speed control changes the peak period feed speed Fp. As a result, the average value of the feed speed Fw becomes a constant value, ensuring uniformity in the bead appearance.
上記の可変速制御において、平均送給速度検出信号Fadが平均送給速度設定信号Farと等しくなるように、ピーク期間送給速度設定信号Fpr及び/又はベース期間送給速度設定信号Fbrを変化させるようにしても良い。 In the above variable speed control, the peak period feed speed setting signal Fpr and/or the base period feed speed setting signal Fbr may be changed so that the average feed speed detection signal Fad is equal to the average feed speed setting signal Far.
上記においては、電圧フィードバック制御が、パルス周期を変化させるパルス周期変調制御について説明したが、ピーク期間を変化させるピーク期間変調制御の場合も同様である。 In the above, the voltage feedback control was described as pulse period modulation control, which changes the pulse period, but the same applies to peak period modulation control, which changes the peak period.
上述した各パラメータの数値例を以下に示す。
Tu=0.5ms、Tp=1.2ms、Tk=0.5ms、Tf≒5ms
Ip=450A、Ib=50A
Far=3.5m/min、Fb=3m/min、Fp≒4.5m/min
Numerical examples of the above-mentioned parameters are shown below.
Tu=0.5ms, Tp=1.2ms, Tk=0.5ms, Tf≒5ms
Ip=450A, Ib=50A
Far=3.5m/min, Fb=3m/min, Fp≒4.5m/min
上述した実施の形態によれば、送給制御部は、ピーク期間送給速度をベース期間送給速度よりも速くし、かつ、送給速度の平均値が一定になるようにピーク期間送給速度及び/又はベース期間送給速度を可変速制御する。これにより、本実施の形態では、ピーク期間とベース期間との瞬時的なアーク長の変化を小さくすることができ、かつ、送給速度の平均値を一定に維持することができるので、ビード外観の均一性を担保することができる。この結果、本実施の形態では、溶接ワイヤの送給速度をピーク期間中はベース期間中よりも速くし、溶接電圧の平均値が溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電流を制御するパルスアーク溶接電源において、送給速度の平均値の変動を抑制して良好なビード外観を得ることができる。 According to the above-described embodiment, the feed control unit variably controls the peak period feed rate and/or the base period feed rate so that the peak period feed rate is faster than the base period feed rate and the average feed rate is constant. This makes it possible to reduce the instantaneous change in arc length between the peak period and the base period and to maintain the average feed rate constant, ensuring uniformity in bead appearance. As a result, in this embodiment, in a pulse arc welding power source that makes the welding wire feed rate faster during the peak period than during the base period and controls the welding current so that the average welding voltage is equal to the welding voltage setting value, it is possible to suppress fluctuations in the average feed rate and obtain a good bead appearance.
さらに、本実施の形態によれば、溶接電流は立上り機関及び立下り期間をさらに備えており、送給速度は、立上り期間中はベース期間送給速度からピーク期間送給速度へと加速され、立下り期間中はピーク期間送給速度からベース期間送給速度へと減速される。これにより、本実施の形態では、溶接電流の波形に同期して送給速度が変化するので、瞬時的なアーク長の変化をさらに小さくすることができ、溶接状態をより安定化することができる。。 Furthermore, according to this embodiment, the welding current further includes a rise period and a fall period, and the feed speed is accelerated from the base period feed speed to the peak period feed speed during the rise period, and is decelerated from the peak period feed speed to the base period feed speed during the fall period. As a result, in this embodiment, the feed speed changes in synchronization with the waveform of the welding current, making it possible to further reduce instantaneous changes in the arc length and to make the welding state more stable.
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
EF 送給速度誤差増幅回路
Ef 送給速度誤差増幅信号
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
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
Fb ベース期間送給速度
FbR ベース期間送給速度設定回路
Fbr ベース期間送給速度設定信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
Fp ピーク期間送給速度
FPR ピーク期間送給速度設定回路
Fpr ピーク期間送給速度設定信号
FR 送給速度設定回路
Fr 送給速度設定信号
Fw 送給速度
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
ID 溶接電流検出回路
Id 溶接電流検出信号
Ik 下降遷移電流
Ip ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
IR 溶接電流設定回路
Ir 溶接電流設定信号
Iu 上昇遷移電流
Iw 溶接電流
MC 電力制御回路
On 起動信号
PS 溶接電源
RC ロボット制御装置
Tb ベース期間
Tf パルス周期(信号)
TKR 立下り期間設定回路
Tkr 立下り期間設定信号
Tp ピーク期間
TPR ピーク期間設定回路
Tpr ピーク期間設定信号
Tu 立上り期間
TUR 立上り期間設定回路
Tur 立上り期間設定信号
VAV 溶接電圧平均化回路
Vav 溶接電圧平均値信号
Vb ベース電圧
VD 溶接電圧検出回路
Vd 溶接電圧検出信号
VF 電圧フィードバック制御回路
Vp ピーク電圧
VR 溶接電圧設定回路
Vr 溶接電圧設定信号
Vw 溶接電圧
WL リアクトル
WM 送給モータ
1
TKR Falling period setting circuit Tkr Falling period setting signal Tp Peak period TPR Peak period setting circuit Tpr Peak period setting signal Tu Rising period TUR Rising period setting circuit Tur Rising period setting signal VAV Welding voltage averaging circuit Vav Welding voltage average value signal Vb Base voltage VD Welding voltage detection circuit Vd Welding voltage detection signal VF Voltage feedback control circuit Vp Peak voltage VR Welding voltage setting circuit Vr Welding voltage setting signal Vw Welding voltage WL Reactor WM Feeder motor
Claims (2)
前記送給モータの送給速度を制御する送給制御部と、
ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流の通電を1パルス周期として溶接電流を出力する電力制御部と、
溶接電圧の平均値が予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるように前記溶接電流の前記パルス周期又は前記ピーク期間を制御する電圧フィードバック制御部と、
を備えたパルスアーク溶接電源において、
前記送給制御部は、ピーク期間送給速度設定値及びベース期間送給速度設定値から形成される送給速度設定値を設定し、前記ピーク期間送給速度設定値は前記ベース期間送給速度設定値よりも速い値であり、前記送給速度が前記送給速度設定値と等しくなるように制御し、平均送給速度の検出値が予め定めた平均送給速度設定値と等しくなるように前記ピーク期間送給速度設定値及び/又は前記ベース期間送給速度設定値を可変速制御する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接電源。 a feed motor that feeds the welding wire;
A feed control unit that controls a feed speed of the feed motor;
a power control unit that outputs a welding current with a peak current during a peak period and a base current during a base period as one pulse period;
a voltage feedback control unit that controls the pulse period or the peak period of the welding current so that an average value of the welding voltage becomes equal to a predetermined welding voltage set value;
In a pulse arc welding power source comprising:
the feed control unit sets a feed rate set value formed from a peak period feed rate set value and a base period feed rate set value, the peak period feed rate set value is a value faster than the base period feed rate set value, controls the feed rate to be equal to the feed rate set value, and variably controls the peak period feed rate set value and/or the base period feed rate set value so that a detected value of an average feed rate is equal to a predetermined average feed rate set value.
A pulse arc welding power source comprising:
前記送給速度設定値は、前記立上り期間中は前記ベース期間送給速度設定値から前記ピーク期間送給速度設定値へと加速され、前記立下り期間中は前記ピーク期間送給速度設定値から前記ベース期間送給速度設定値へと減速される、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源。 the welding current further comprises a rise period and a fall period;
the feed rate set point is accelerated from the base period feed rate set point to the peak period feed rate set point during the rise period, and decelerated from the peak period feed rate set point to the base period feed rate set point during the fall period;
2. A pulse arc welding power supply as claimed in claim 1.
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