特許ウォッチ

公開番号2024110454
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-16
出願番号2023014983
出願日2023-02-03
発明の名称くびれ検出制御方法
出願人株式会社ダイヘン
代理人
主分類B23K 9/073 20060101AFI20240808BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】消耗電極アーク溶接において、溶接電圧の検出信号にノイズが重畳しても、くびれの誤検出を防止して安定した溶接状態を維持すること。
【解決手段】複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、溶接電源の内の少なくとも1台は、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接電圧検出信号を用いて検出し、時刻t2にくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流Iwを減少させて時刻t3にアークを再発生させる、くびれ検出制御方法において、溶接電圧検出信号には、合算した溶接電流が通電する共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧値を含んでおり、短絡期間中の時刻t12に溶接電圧検出信号の2階微分値が0又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、時刻t12～t13の期間中はくびれの検出を禁止する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、
前記溶接電源の内の少なくとも１台は、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接電圧検出信号を用いて検出し、このくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させてアークを再発生させる、くびれ検出制御方法において、
前記溶接電圧検出信号には、合算した溶接電流が通電する共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧値を含んでおり、
前記短絡期間中に前記溶接電圧検出信号の２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、前記くびれの検出を禁止する、
ことを特徴とするくびれ検出制御方法。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記くびれの検出の禁止を、所定期間経過後に解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法。
【請求項３】
前記くびれの検出の禁止を、前記２階微分値が前記基準値以上になったことに基づいて解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡期間中にアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出して溶接電流を減少させるくびれ検出制御方法に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
溶接ワイヤとワークとの間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中は溶接電流を上昇させ、その後にアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出すると溶接電流を減少させてアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法が提案されている。このくびれ検出制御方法によって、アーク再発生時の溶接電流の値が小さくなるために、スパッタ発生量が非常に少なくなり、溶融池の振動が小さくなりビード外観が良好になる。
【０００３】
くびれの検出は、短絡期間中の溶接電圧の微小な変化に基づいて行われる。この微小な溶接電圧の変化を検出するために、アーク発生部の近傍に検出線が配線される。しかし、溶接電圧の検出信号には、溶接ケーブルのインダクタンス値及び溶接電流の変化に伴う電磁的ノイズが重畳する。このために、溶接ケーブルのインダクタンス値が大きくなり、かつ、溶接電流の変化が急峻になると、溶接電圧の検出信号に重畳するノイズも大きくなる。この結果、くびれの誤検出が発生し、溶接状態が不安定になるという問題がある。
【０００４】
ところで、複数の溶接個所を有するワークに対して、複数の溶接電源を使用して同時に溶接を行うことがある。以下、このような場合におけるくびれ検出制御について図面を参照して説明する。
【０００５】
図３は、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。２台の溶接電源は共にくびれ検出制御機能を内蔵している。以下、同図を参照して各構成物について説明する。
【０００６】
第１溶接電源ＰＳ１は、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1を出力すると共に、第１送給機ＦＤ１に第１送給制御信号Ｆc1を出力する。第１送給機ＦＤ１は、この第１送給制御信号Ｆc1を入力として、第１溶接ワイヤ１１を第１溶接トーチ４１内を通って送給する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間には第１アーク３１が発生する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間では、短絡状態とアーク状態とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第１溶接トーチ４１は、ロボット（図示は省略）に把持されている。ワーク２は治具８に設置されている。
【０００７】
第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子と第１溶接トーチ４１とは、ケーブルを介して接続されている。また、第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子と治具８とは、ケーブルを介して接続されている。第１溶接電圧Ｖw1は、第１溶接トーチ４１とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第１溶接トーチ４１に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具８に接続することになる。このために、第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１溶接トーチ４１と治具８との間の電圧を検出して、第１溶接電圧検出信号Ｖd1を出力する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電源ＰＳ１に入力される。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1を使用して第１溶接ワイヤ１１の溶滴に形成されるくびれを検出する。
【０００８】
第２溶接電源ＰＳ２は、第２溶接電圧Ｖw2及び第２溶接電流Ｉw2を出力すると共に、第２送給機ＦＤ２に第２送給制御信号Ｆc2を出力する。第２送給機ＦＤ２は、この第２送給制御信号Ｆc2を入力として、第２溶接ワイヤ１２を第２溶接トーチ４２内を通って送給する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間には第２アーク３２が発生する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間では、短絡状態とアーク状態とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第２溶接トーチ４２は、ロボット（図示は省略）に把持されている。
【０００９】
第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子と第２溶接トーチ４２とは、ケーブルを介して接続されている。また、第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子と治具８とは、ケーブルを介して接続されている。第２溶接電圧Ｖw2は、第２溶接トーチ４２とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第２溶接トーチ４２に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具８に接続することになる。このために、第２溶接電圧検出回路ＶＤ２は、第２溶接トーチ４２と治具８との間の電圧を検出して、第２溶接電圧検出信号Ｖd2を出力する。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、第２溶接電源ＰＳ２に入力される。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2を使用して第２溶接ワイヤ１２の溶滴に形成されるくびれを検出する。
【００１０】
第１溶接電流Ｉw1は、第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子→第１溶接トーチ４１→第１溶接ワイヤ１１→ワーク２→治具８→第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子経路で通電する。第２溶接電流Ｉw2は、第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子→第２溶接トーチ４２→第２溶接ワイヤ１２→ワーク２→治具８→第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子経路で通電する。したがって、ワーク２及び治具８中を第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が通電する。これら第１溶接電流Ｉw1と第２溶接電流Ｉw2を合算した電流を、以下合算溶接電流Ｉｇと呼ぶことにする。そして、この合算溶接電流Ｉｇが通電するワーク２及び治具８を共通通電路と呼ぶことにする。この共通通電路は、抵抗値及びインダクタンス値Ｌ（μＨ）を有している。一般的に抵抗値は小さな値であるので、無視することができる。このために、共通通電路は、インダクタンス値Ｌのみを有していることになる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許