JP2001287031A - 多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁さ
れた２本の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアーク
を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接方法にお
いて、２つのアークの相互間に作用する力によるアーク
の相互干渉によってアーク発生状態が不安定になる。 【解決手段】 本発明は、第１のアークのベース電流通
電期間中に、第２のアークにピーク電流ＢＩｐが通電す
るときは第１のアークに予め設定した通常値よりも大き
な値のベース電流ＡＩb2を通電し、第２のアークのベー
ス電流通電期間中に、第１のアークにピーク電流ＡＩｐ
が通電するときは第２のアークに予め設定した通常値よ
りも大きな値のベース電流ＢＩb2を通電する多電極パル
スアーク溶接制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つの溶接トーチ
から互いに電気的に絶縁された２本の溶接ワイヤと被溶
接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極
パルスアーク溶接方法において、２つのアークの相互間
に作用する力によるアークの相互干渉によってアーク発
生状態が不安定になることを抑制することができる多電
極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多電極パルスアーク溶接方法では、１つ
の溶接トーチに設けた電気的に絶縁した２つのコンタク
トチップを通して２本の溶接ワイヤを送給して、それら
の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのパルスアークを
発生させて溶接を行う。この溶接方法は、２本の溶接ワ
イヤが同時に溶融するので高溶着量を得ることができる
ので、薄板の溶接では４［ｍ／分］を超える高速溶接を
行うことができ、また、厚板の多層溶接では層数を減ら
して溶接を行うことができ、溶接作業の高効率化を図る
ことができる。しかも、本溶接方法はパルスアーク溶接
方法であるので、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。この溶接方法は、鉄鋼、ス
テンレス鋼、アルミニウム合金等の種々の金属に対して
使用することができる。しかしながら、従来技術の多電
極パルスアーク溶接方法では、後述するように、２つの
アークの相互間に作用する力によるアークの相互干渉に
よってアーク発生状態が不安定になるという解決すべき
課題がある。以下、従来技術の多電極パルスアーク溶接
制御方法及び溶接装置について説明する。

【０００３】図１は、従来技術の多電極パルスアーク溶
接装置（以下、従来溶接装置という）の構成図である。
同図に示すように、この溶接装置は、第１の溶接電源装
置ＡＰＳ、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦ、第２の溶接電
源装置ＢＰＳ、第２のワイヤ送給装置ＢＷＦ及び溶接ト
ーチ４から構成されている。溶接トーチ４には、相互に
電気的に絶縁された第１のコンタクトチップＡ４１及び
第２のコンタクトチップＢ４１が装着されており、これ
らのコンタクトチップＡ４１及びＢ４１を通して第１の
溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１が送給及び給
電されて、被溶接物２との間に第１のアークＡ３及び第
２のアークＢ３が発生する。これらの２つのアークによ
って１つの溶融池２１が形成される。

【０００４】第１の溶接電源装置ＡＰＳは、一般的なパ
ルスアーク溶接用の溶接電源装置であり、第１のワイヤ
送給装置ＡＷＦに送給制御信号Ｗｃを出力すると共に、
第１の溶接ワイヤＡ１に第１の溶接電圧ＡＶｗを供給し
て、その結果、第１の溶接電流ＡＩｗが通電する。第１
のワイヤ送給装置ＡＷＦは、上記の送給制御信号Ｗｃに
従って第1の溶接ワイヤＡ１の送給を制御する。また、
第２の溶接電源装置ＢＰＳ及び第２のワイヤ送給装置Ｂ
ＷＦについても、上記と同様であるので説明を省略す
る。

【０００５】上記の第１の溶接電源装置ＡＰＳ及び第２
の溶接電源装置ＢＰＳでは、図２で後述するように、電
圧フィードバック制御によるアーク長制御及び電流フィ
ードバック制御による電流波形制御の２つの制御が同時
に行われている。従来技術においては、これらの制御は
両電源装置間で完全に独立して行われている。

【０００６】図２は、上述した第１の溶接電源装置ＡＰ
Ｓ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの出力波形を示す電流
・電圧波形図である。同図（Ａ）は第１の溶接電流ＡＩ
ｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接電
圧ＡＶｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２の
溶接電流ＢＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は
第２の溶接電圧ＢＶｗの時間変化を示している。以下、
同図を参照して説明する。

【０００７】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間（第１のピーク
電流通電時間ＡＴｐ） 同図（Ａ）に示すように、第１のピーク電流通電時間Ａ
Ｔｐの間は第１のピーク電流ＡＩｐが通電する。通常、
この両値としては、溶接ワイヤがアーク熱によって１パ
ルス１溶滴移行するように予め設定する。また、同図
（Ｂ）に示すように、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ
の間は第１のピーク電流ＡＩｐに対応した第１のピーク
電圧ＡＶｐが第１の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加
する。

【０００８】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ２から第１のパルス周
期ＡＴｆ期間が終了する時刻ｔ３までの間は、溶滴移行
しない範囲で予め設定した第１のベース電流ＡＩｂが通
電する。この第１のパルス周期ＡＴｆの継続時間は、第
１の溶接電圧ＡＶｗの平均値と電源装置の外部から設定
される第１の電圧設定信号ＡＶｓとの誤差による周波数
変調制御又はパルス幅変調制御（電圧フィードバック制
御）によって自動的に決定される。一般的に、溶接電圧
の平均値とアーク長とは比例関係にあるので、上記の電
圧フィードバック制御は、溶接品質に重大な影響を及ぼ
すアーク長の制御を行っている。また、同図（Ｂ）に示
すように、この期間中は第１のベース電流ＡＩｂに対応
した第１のベース電圧ＡＶｂが第１の溶接ワイヤと被溶
接物との間に印加する。時刻ｔ１以前及び時刻ｔ３以後
の期間は、上記の項及び項の動作を繰り返して第１
の溶接電源装置ＡＰＳによる溶接が行われる。

【０００９】 時刻ｔ４〜ｔ５の期間（第２のピーク
電流通電時間ＢＴｐ） 同図（Ｃ）に示すように、第２のピーク電流通電時間Ｂ
Ｔｐの間は第２のピーク電流ＢＩｐが通電する。上記と
同様に、これら両値は、溶接ワイヤがアーク熱によって
１パルス１溶滴移行するように予め設定する。なお、こ
れら両値はワイヤ送給速度（溶接電流の平均値）によっ
て異なる値に設定されるので、上記の第１の溶接電流Ａ
Ｉｗの平均値と上記の第２の溶接電流ＢＩｗの平均値と
が異なれば、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐと第２の
ピーク電流通電時間ＢＴｐとは異なった値となり、第１
のピーク電流ＡＩｐと第２のピーク電流ＢＩｐとは異な
った値になる。また、同図（Ｄ）に示すように、第２の
ピーク電流通電時間ＢＴｐの間は第２のピーク電流ＢＩ
ｐに対応した第２のピーク電圧ＢＶｐが第２の溶接ワイ
ヤと被溶接物との間に印加する。

【００１０】 時刻ｔ５〜ｔ６の期間 同図（Ｃ）に示すように、時刻ｔ５から第２のパルス周
期ＢＴｆ期間が終了する時刻ｔ６までの間は、溶滴移行
しない範囲で予め設定した第２のベース電流ＢＩｂが通
電する。通常、この値は、ワイヤ送給速度（溶接電流の
平均値）によって異なる値に設定されるので、上記の第
１の溶接電流ＡＩｗの平均値と上記の第２の溶接電流Ｂ
Ｉｗの平均値とが異なれば、第１のベース電流ＡＩｂと
第２のベース電流ＢＩｂとは異なった値となる。上記の
第２のパルス周期ＢＴｆの継続時間は、上記の項と同
様に、第２の溶接電圧ＢＶｗの平均値と電源装置の外部
から設定される第２の電圧設定信号ＢＶｓとの誤差によ
る周波数変調制御又はパルス幅変調制御（電圧フィード
バック制御）によって自動的に決定される。また、同図
（Ｄ）に示すように、この期間中は第２のベース電流Ｂ
Ｉｂに対応した第２のベース電圧ＢＶｂが第２の溶接ワ
イヤと被溶接物との間に印加する。時刻ｔ４以前及び時
刻ｔ６以後の期間は、上記の項及び項の動作を繰り
返して第２の溶接電源装置ＢＰＳによる溶接が行われ
る。

【００１１】上記の項及び項に示す第１の溶接電源
装置ＡＰＳにおける電圧フィードバック制御及び溶接電
流の通電を制御する電流波形制御並びに上記の項及び
項に示す第２の溶接電源装置ＢＰＳにおける電圧フィ
ードバック制御及び電流波形制御は、各溶接電源装置ご
とに完全に独立して行われる。そのために、第１のピー
ク電流ＡＩｐ及び第１のベース電流ＡＩｂの通電するタ
イミングと、第２のピーク電流ＢＩｐ及び第２のベース
電流ＢＩｂが通電するタイミングとは、同図（Ａ）及び
（Ｃ）に示すように、アトランダムになる。なお、第１
のベース電圧ＡＶｂが同図（Ｂ）のイ部に示すように持
ち上がる期間は、第２のピーク電流ＢＩｐの通電期間と
一致し、同様に第２のベース電圧ＢＶｂが同図（Ｄ）の
ロ部に示すように持ち上がる期間は、第１のピーク電流
ＡＩｐの通電期間と一致する。この現象は、第１のアー
クと第２のアークとの間のアークの相互干渉によって発
生しており、この現象の詳細は図８で後述する。

【００１２】図３は、前述した従来技術の第１の溶接電
源装置ＡＰＳ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの回路構成
を示すブロック図である。以下、同図を参照して各回路
ブロックについて説明する。

【００１３】第１の溶接電源装置ＡＰＳは、一点鎖線で
囲んだ範囲内の各回路ブロックから構成されており、以
下これらの回路ブロックについて説明する。出力制御回
路ＩＮＶは、商用電源を入力として出力制御を行い、ア
ーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力
制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッ
パ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されてい
る。例えば、インバータ制御回路は、交流の商用電源を
整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある
電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周
波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアー
ク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧さ
れた交流を再び整流する２次側整流回路と、整流された
リップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構
成されており、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従って
上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートラン
ジスタのオン／オフが制御されて出力制御が行われる。

【００１４】第１の電圧検出回路ＡＶＤは、第１の溶接
ワイヤＡ１と被溶接物２との間の第１の溶接電圧ＡＶｗ
を検出して平均化した第１の電圧検出信号ＡＶｄを出力
する。第１の電圧設定回路ＡＶＳは、電源装置の外部に
設けられており、第１の電圧設定信号ＡＶｓを出力す
る。電圧誤差増幅回路ＥＶは、フィードバック信号であ
る上記第１の電圧検出信号ＡＶｄと、目標値である上記
第１の電圧設定信号ＡＶｓとの誤差を増幅して、電圧誤
差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆ変換回路ＶＦは、上
記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力としてＶ／Ｆ変換を行
い、Ｖ／Ｆ変換信号Ｖｆを出力する。ピーク電流通電時
間設定回路ＴＰは、予め設定したピーク電流通電時間設
定信号Ｔｐを出力する。モノマルチバイブレータＭＭ
は、上記のＶ／Ｆ変換信号ＶｆがＬｏｗレベルからＨｉ
ｇｈレベルに変化することをトリガとして、上記のピー
ク電流通電時間設定信号Ｔｐによって設定した時間だけ
Ｈｉｇｈレベルとなる、図２で前述した第１のパルス周
期信号ＡＴｆを出力する。

【００１５】上記の電圧誤差増幅回路ＥＶ、Ｖ／Ｆ変換
回路ＶＦ、ピーク電流通電時間設定回路ＴＰ及びモノマ
ルチバイブレータＭＭから点線で囲んだ第１の変調回路
ＡＭＣが形成される。この第１の変調回路ＡＭＣは、上
記の第１の電圧検出信号ＡＶｄと上記の第１の電圧設定
信号ＡＶｓとを入力として、それらの信号間の誤差によ
る周波数変調制御によって上記の第１のパルス周期信号
ＡＴｆを出力する。この変調方式としては、上記の周波
数変調制御の他にパルス幅変調制御も慣用技術として使
用されている。

【００１６】第１のピーク電流設定回路ＡＩＰは、予め
設定した第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する。
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、予め設定した第１
のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する。第１の切換回
路ＡＳＷは、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＨｉ
ｇｈレベルのときは、ａ側に接続されて上記の第１のピ
ーク電流設定信号ＡＩｐを第１の電流制御設定信号ＡＩ
scとして出力し、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆが
Ｌｏｗレベルのときは、ｂ側に接続されて上記の第１の
ベース電流設定信号ＡＩｂを第１の電流制御設定信号Ａ
Ｉscとして出力する。電流検出回路ＩＤは、第１の溶接
電流ＡＩｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。
電流誤差増幅回路ＥＩは、フィードバック信号である電
流検出信号Ｉｄと、目標値である第１の電流制御設定信
号ＡＩscとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを
出力する。この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って出力制御
が行われて、第１の溶接電圧ＡＶｗが印加する。

【００１７】第１の送給速度設定回路ＡＷＳは、電源装
置の外部に設けられており、第１の送給速度設定信号Ａ
Ｗｓを出力する。送給制御回路ＷＣは、第１の送給速度
設定信号ＡＷｓを入力として送給制御信号Ｗｃを出力す
る。第１のワイヤ送給装置ＡＷＦは、上記の送給制御信
号Ｗｃに従って第１の溶接ワイヤＡ１の送給を制御す
る。

【００１８】次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳ及び第２
のワイヤ送給装置ＢＷＦの回路ブロックの説明は、上記
の第１の溶接電圧ＡＶｗ及び第１の溶接電流ＡＩｗを第
２の溶接電圧ＢＶｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗに、第１
の電圧検出回路ＡＶＤ及び第１の電圧検出信号ＡＶｄを
第２の電圧検出回路ＢＶＤ及び第２の電圧検出信号ＢＶ
ｄに、第１の電圧設定回路ＡＶＳ及び第１の電圧設定信
号ＡＶｓを第２の電圧設定回路ＢＶＳ及び第２の電圧設
定信号ＢＶｓに、第１の変調回路ＡＭＣを第２の変調回
路ＢＭＣに、第１のピーク電流設定回路ＡＩＰ及び第１
のピーク電流設定信号ＡＩｐを第２のピーク電流設定回
路ＢＩＰ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに、第１
のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第１のベース電流設定
信号ＡＩｂを第２のベース電流設定回路ＢＩＢ及び第２
のベース電流設定信号ＢＩｂに、第１のパルス周期信号
ＡＴｆを第２のパルス周期信号ＢＴｆに、第１の切換回
路ＡＳＷ及び第１の電流制御設定信号ＡＩscを第２の切
換回路ＢＳＷ及び第２の電流制御設定信号ＢＩscに、そ
れぞれ読み替えることで説明は同様になるので省略す
る。結果的に、上記の第２の溶接電源装置ＢＰＳによっ
て第２の溶接電圧ＢＶｗが印加すると共に、上記の第２
のワイヤ送給装置ＢＷＦによって第２の溶接ワイヤＢ１
が送給されて、被溶接物２との間に第２のアークＢ３が
発生して第２の溶接電流ＢＩｗが通電する。

【００１９】上述したように、第１の溶接電源装置ＡＰ
Ｓ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳにおいて、電圧フィー
ドバック制御を行う電圧誤差増幅回路ＥＶ及び電流フィ
ードバック制御を行う電流誤差増幅回路ＥＩは、両電源
装置間では独立しているために、図２で前述したよう
に、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとの
通電タイミングはアトランダムになる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の多
電極パルスアーク溶接方法では、２つのアークの相互間
に作用する力によってアークの形状が変形するアークの
相互干渉に起因して、アーク長が変動してアーク発生状
態が不安定になる現象が生じる。以下、まずこのアーク
の相互干渉の発生原因について説明し、続いてアークの
相互干渉によって発生する従来技術の問題点について説
明する。

【００２１】図４は、単独で発生しているアーク３に作
用する力を説明するためのアーク発生部模式図である。
同図（Ａ）は、発生しているアーク３の形状が溶接ワイ
ヤ１の送給方向（以下、送給方向という）ａ−ｂを中心
線として対称形状である場合であり、同図（Ｂ）は、発
生しているアーク３の形状が送給方向ａ−ｂを中心線と
して対称形状でない場合である。同図（Ａ）に示すよう
に、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にアーク３が発生
しており、溶接電流Ｉｗが通電している。この溶接電流
Ｉｗは、溶接電源装置の図示していないプラス端子から
溶接ワイヤ１→アーク３→被溶接物２と順次に通電した
後にマイナス端子へと戻る。溶接ワイヤ１を通電する電
流によって同図（Ａ）に示すような磁界が形成される。
しかしこの場合は、アーク３の形状が対称形状であるの
で、この磁界によってアーク３に力は作用しない。一
方、アーク３を通電する電流により形成された磁界によ
って、同図（Ａ）に示すようにアーク３を収縮させる力
（以下、アークによる収縮力という）ＦＸが作用する。
したがって、対称形状のアークには、アークによる収縮
力のみが作用する。

【００２２】次に、同図（Ｂ）においては、溶接ワイヤ
１と被溶接物２との間に、後述する図８（Ｂ）の第２の
アークＢ３のように非対称形状のアーク３がａ−ｃ方向
に発生して溶接電流Ｉｗが通電している。この溶接ワイ
ヤ１を通電する電流によって、図示するような磁界が形
成される。この場合には同図（Ａ）とは異なり、アーク
３の形状が対称形状でないので、この磁界によってアー
ク３には力（以下、磁界による力という）ＦＹが作用す
る。一方、アーク３を通電する電流により形成される磁
界によって、同図（Ｂ）に示すようにアーク３にはアー
クによる収縮力ＦＸが作用する。上記の磁界による力Ｆ
Ｙはアーク３を送給方向ａ−ｂに引き戻すように作用
し、かつ、上記のアークによる収縮力ＦＸはアークの形
状を維持するように作用するので、アークは同図（Ａ）
に示すような対称形状に戻り、その形状を保持する性質
（アークの硬直性）を有する。また、上記の磁界による
力ＦＹ及びアークによる収縮力ＦＸの力の大きさは、磁
界を形成する電流値の大きさに比例する。

【００２３】次に、従来技術の多電極パルスアーク溶接
方法における２つのアーク相互間に作用する力について
図５〜図８を参照して説明する。図５は、前述した図２
と同様に、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法の電
流・電圧波形図であり、同図（Ａ）は第１の溶接電流Ａ
Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接
電圧ＡＶｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２
の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）
は第２の溶接電圧ＢＶｗの時間変化を示している。前述
したように、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流Ｂ
Ｉｗとはアトランダムに通電しているために、それぞれ
のピーク電流とベース電流との通電の組み合わせは下記
の４通りとなる。

【００２４】すなわち、同図の時刻ｔ１においては、第
１の溶接電流ＡＩｗとして第１のピーク電流ＡＩｐが通
電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のピーク
電流ＢＩｐが通電している。この状態でのアークの相互
干渉については図６で後述する。次に、時刻ｔ２におい
ては、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のベース電流Ａ
Ｉｂが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２
のベース電流ＢＩｂが通電している。この状態でのアー
クの相互干渉については図７で後述する。

【００２５】さらに、時刻ｔ３においては、第１の溶接
電流ＡＩｗとして第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、か
つ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のベース電流ＢＩ
ｂが通電している。また、時刻ｔ４においては、上記と
は逆に、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のベース電流
ＡＩｂが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第
２のピーク電流ＢＩｐが通電している。これらの状態で
のアークの相互干渉については図８で後述する。

【００２６】図６は、２つのアークに通電する第１及び
第２の溶接電流が共にピーク電流である前述した図５の
時刻ｔ１におけるアーク発生部の模式図である。以下、
同図を参照して、この状態でのアークの相互干渉につい
て説明する。同図に示すように、第１の溶接ワイヤＡ１
には第１のピーク電流ＡＩｐが通電して、前述した図４
（Ａ）のときと同様に第１のアークＡ３が対称形状で発
生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１には第２のピ
ーク電流ＢＩｐが通電して、上記と同様に第２のアーク
Ｂ３が対称形状で発生している。

【００２７】この状態では、前述した図４（Ａ）のとき
と同様に、第１のアークＡ３には、第１の溶接ワイヤＡ
１を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによる磁界による
力は作用せず、第１のアークＡ３を通電する第１のピー
ク電流ＡＩｐによるアークによる収縮力ＡＦＸ１のみが
作用する。また、第１のアークＡ３の周囲には第２の溶
接ワイヤＢ１を通電する第２のピーク電流ＢＩｐによっ
て磁界が形成されており、この磁界に対しては第１のア
ークＡ３は対称形状ではないために、第１のアークＡ３
には、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ１に加えて磁界
による力ＡＦＺ１が作用する。通常、２つのアークを通
電する電流値が略等しいときは、アーク形状を維持する
力であるアークによる収縮力ＡＦＸ１が、アーク形状を
変形させる力である磁界による力ＡＦＺ１よりも大きい
ので、第１のアークＡ３の形状は変化しない。同様に、
第２のアークＢ３の形状も変化しない。

【００２８】上述したように時刻ｔ１の状態では、自己
のアークによる収縮力（ＡＦＸ１及びＢＦＸ１）が他方
のアークからの干渉である磁界による力（ＡＦＺ１及び
ＢＦＺ１）よりも大きいので、アークの形状は変化しな
い。すなわち、２つのアークに略等しい値の電流が通電
しているときは、アークの相互干渉によるアーク発生状
態への影響はほとんどない。

【００２９】図７は、２つのアークに通電する第１及び
第２の溶接電流が共にベース電流である前述した図５の
時刻ｔ２におけるアーク発生部の模式図である。同図に
示す状態は、上述した図６において２つのアークを通電
する電流がピーク電流からベース電流に代わっただけで
あり、その動作は同様である。すなわち、自己のアーク
による収縮力（ＡＦＸ２及びＢＦＸ２）が他方のアーク
からの干渉である磁界による力（ＡＦＺ２及びＢＦＺ
２）よりも大きいので、アークの形状は変化しない。し
たがって、図６のときと同様に、２つのアークに略等し
い値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉に
よるアーク発生状態への影響はほとんどない。

【００３０】図８は、第１のアークＡ３に第１のピーク
電流ＡＩｐが通電し、第２のアークＢ３に第２のベース
電流ＢＩｂが通電する前述した図５の時刻ｔ３における
アーク発生部の模式図であり、同図（Ａ）は時刻ｔ３の
時点でのアーク発生状態を示しており、同図（Ｂ）は時
刻ｔ３直後のアーク発生状態を示している。以下、同図
を参照して、この状態でのアークの相互干渉について説
明する。

【００３１】 同図（Ａ）に示すように、第１の溶接
ワイヤＡ１には第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、前述
した図４（Ａ）のときと同様に、第１のアークＡ３が対
称形状で発生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１に
は第２のベース電流ＢＩｂが通電し、前述した図４
（Ａ）のときと同様に、第２のアークＢ３が対称形状で
発生している。

【００３２】この状態では、第１のアークＡ３には、第
１のアークＡ３を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによ
るアークによる収縮力ＡＦＸ１が作用する。さらに、第
１のアークＡ３には、他方の第２の溶接ワイヤＢ１を通
電する第２のベース電流ＢＩｂによる磁界による力ＡＦ
Ｚ２が作用する。ここで、第１のピーク電流ＡＩｐの値
は第２のベース電流ＢＩｂの値に比べてかなり大きな値
であるので、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ１が上記
の磁界による力ＡＦＺ２よりも大きくなり、その結果、
第１のアークＡ３の形状は変化しない。

【００３３】他方、第２のアークＢ３には、第２のアー
クＢ３を通電する第２のベース電流ＢＩｂによるアーク
による収縮力ＢＦＸ２が作用する。さらに、第２のアー
クＢ３には、他方の第１の溶接ワイヤＡ１を通電する第
１のピーク電流ＡＩｐによる磁界による力ＢＦＺ１が作
用する。ここで、第２のベース電流ＢＩｂの値は第１の
ピーク電流ＡＩｐの値に比べてかなり小さい値であるの
で、上記のアークによる収縮力ＢＦＸ２は上記の磁界に
よる力ＢＦＺ１よりも小さくなり、その結果、第２のア
ークＢ３の形状は次の項で説明する同図（Ｂ）のよう
に変形する。

【００３４】 同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３直
後においても、第１のアークＡ３の形状は上記項と同
様に変化しない。他方、第２のアークＢ３は上記項の
動作によって第１のアークＡ３方向に吸引されるため
に、同図（Ｂ）に示すようにアークの陰極点がｂ点から
ｃ点に移動して、アークの形状も非対称形状に大きく変
形する。この変形した第２のアークＢ３の状態は、図４
（Ｂ）で前述した状態と同じであるので、第２のアーク
Ｂ３には、上記項で説明した力に加えて第２の溶接ワ
イヤＢ１を通電する第２のベース電流ＢＩｂによる磁界
による力ＢＦＹ２が新たに作用する。その結果、ＢＦＺ
１＝ＢＦＸ２＋ＢＦＹ２となり第２のアークＢ３に作用
する力の均衡が保たれることになるので、第２のアーク
Ｂ３は同図（Ｂ）に示す形状を保持することになる。

【００３５】また、第２のアークＢ３が同図（Ｂ）に示
すように変形してアーク長がａ−ｂからａ−ｃに変化す
るために、アーク長は変形前よりも長くなる。アーク長
が長くなると、アーク長に比例する溶接電圧値が大きく
なるので、図５（Ｄ）の時刻ｔ３に示すように、第２の
溶接電圧ＢＶｗの値は、通常の値よりも持ち上がって大
きな値となる。

【００３６】上述したように、自己のアークを通電する
電流値よりも、他方のアークを通電する電流値が大きい
ときは、自己のアークは他方のアークの干渉によって吸
引されて、その形状が変形すると共にアーク長も長くな
る。特に、パルスアーク溶接では、一般的にピーク電流
値は４００〜６００［Ａ］程度に設定し、ベース電流値
は３０〜６０［Ａ］程度に設定するために、その電流差
はかなり大きくなり、その結果、上記のアークの相互干
渉は強くなり、アークの変形も大きくなる。

【００３７】 上記項及び項の場合とは逆に、第
1のアークＡ３に第１のベース電流ＡＩｂが通電し、第
２のアークＢ３に第２のピーク電流ＢＩｐが通電する前
述した図５の時刻ｔ４においては、第２のアークＢ３の
形状は変化しないが、他方、第１のアークＡ３は第２の
アークＢ３からの干渉によって吸引されて、そのアーク
の形状は変形してアーク長は長くなる。そのために、図
５（Ｂ）の時刻ｔ４に示すように、第２の溶接電圧ＢＶ
ｗは持ち上がり通常値よりも大きな値となる。

【００３８】上述したように、２つのアークに略等しい
値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉の影
響は少ないが、通電する電流値の差が大きいときには、
アークの相互干渉によって通電する電流値の小さな方の
アークは大きく影響されて、その形状が大きく変形す
る。この後者の状態が発生すると、以下に説明するよう
に、アーク発生状態が不安定になり、溶接品質が不良と
なる。すなわち、前述した図５の時刻ｔ３では第２のア
ークＢ３の形状が、また時刻ｔ４では第１のアークＡ３
の形状が、上述したアークの相互干渉によって変形して
アーク長も長くなるために、溶滴移行が１パルス１溶滴
移行の安定状態から外れて不安定になり、その結果、ス
パッタの大量発生、ビード外観の悪化、溶け込み不良等
が生じて溶接品質が著しく悪化する。さらに、図５の時
刻ｔ５に示すように、上述したアークの相互干渉によっ
てアーク長が長くなり過ぎるとアークを維持することが
できなくなり、ついにはアーク切れが発生する。溶接中
にアーク切れが頻繁に発生すると、溶け込み不良、ビー
ド外観の悪化等の溶接欠陥が生じる。

【００３９】そこで、本発明は、多電極パルスアーク溶
接方法において、２つのアークの相互干渉によって生じ
るアーク発生状態の不安定を抑制することができ、常に
良好な溶接品質を得ることができる多電極パルスアーク
溶接制御方法及び溶接装置を提供する。

【００４０】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１の発明
は、図９に示すように、１つの溶接トーチ４から互いに
電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶
接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給
し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１の
ピーク電流ＡＩｐの通電と第１のベース電流ＡＩｂの通
電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の
溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電流ＢＩ
ｐの通電と第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期と
する通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上
記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのア
ークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスア
ーク溶接制御方法において、上記第１の溶接ワイヤＡ１
に上記第１のベース電流ＡＩｂが通電する期間中に、上
記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク電流ＢＩｐ
が通電するときは上記第１の溶接ワイヤＡ１に予め設定
した通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2を
通電し、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク
電流ＢＩｐが通電しないときは上記第１の溶接ワイヤＡ
１に予め設定した通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通
電し、かつ、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のベ
ース電流ＢＩｂが通電する期間中に、上記第1の溶接ワ
イヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通電するとき
は上記第２の溶接ワイヤＢ１に予め設定した通常値より
も大きな値の第２のベース電流ＢＩb2を通電し、上記第
１の溶接ワイヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通
電しないときは上記第２の溶接ワイヤＢ１に予め設定し
た通常値の第２のベース電流ＢＩb1を通電する多電極パ
ルスアーク溶接制御方法である。

【００４１】出願時の請求項２の発明は、図９に示すよ
うに、通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2
の値が第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応して定まり、
通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値が
第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応して定まる出願時の
請求項１の多電極パルスアーク溶接制御方法である。

【００４２】出願時の請求項３の発明は、図１０及び図
１１に示すように、１つの溶接トーチ４から互いに電気
的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワ
イヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上
記第１の溶接ワイヤＡ１には第１のピーク電流ＡＩｐの
通電と第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする
通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には
第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電流ＢＩ
ｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の
溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接
物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させる溶
接であって、上記第１の溶接ワイヤＡ１と被溶接物２と
の間の溶接電圧ＡＶｗを検出して第１の電圧検出信号Ａ
Ｖｄを出力する第１の電圧検出回路ＡＶＤと、第１の電
圧設定信号ＡＶｓを出力する第１の電圧設定回路ＡＶＳ
と、上記第１の電圧検出信号ＡＶｄ及び上記第１の電圧
設定信号ＡＶｓを入力としてそれらの信号間の誤差によ
る周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第１の
パルス周期信号ＡＴｆを出力する第１の変調回路ＡＭＣ
と、第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する第１の
ピーク電流設定回路ＡＩＰと、第１のベース電流設定信
号ＡＩｂを出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢ
と、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び上記第１のピ
ーク電流設定信号ＡＩｐ及び上記第１のベース電流設定
信号ＡＩｂを入力として上記第１のパルス周期信号ＡＴ
ｆによって上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐと上記
第１のベース電流設定信号ＡＩｂとを切り換えて第１の
電流制御設定信号ＡＩscとして出力する第１の切換回路
ＡＳＷとから成り、上記第１の電流制御設定信号ＡＩsc
によって上記第１のピーク電流ＡＩｐ及び上記第１のベ
ース電流ＡＩｂの通電を制御する第１の溶接電源装置Ａ
ＰＳ並びに上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との
間の溶接電圧ＢＶｗを検出して第２の電圧検出信号ＢＶ
ｄを出力する第２の電圧検出回路ＢＶＤと、第２の電圧
設定信号ＢＶｓを出力する第２の電圧設定回路ＢＶＳ
と、上記第２の電圧検出信号ＢＶｄ及び上記第２の電圧
設定信号ＢＶｓを入力としてそれらの信号間の誤差によ
る周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第２の
パルス周期信号ＢＴｆを出力する第２の変調回路ＢＭＣ
と、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを出力する第２の
ピーク電流設定回路ＢＩＰと、第２のベース電流設定信
号ＢＩｂを出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢ
と、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び上記第２のピ
ーク電流設定信号ＢＩｐ及び上記第２のベース電流設定
信号ＢＩｂを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴ
ｆによって上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐと上記
第２のベース電流設定信号ＢＩｂとを切り換えて第２の
電流制御設定信号ＢＩscとして出力する第２の切換回路
ＢＳＷとから成り、上記第２の電流制御設定信号ＢＩsc
によって上記第２のピーク電流ＢＩｐ及び上記第２のベ
ース電流ＢＩｂの通電を制御する第２の溶接電源装置Ａ
ＰＳから構成される多電極パルスアーク溶接装置におい
て、上記第１のベース電流設定回路ＡＩＢが、上記第２
のパルス周期信号ＢＴｆを入力としてその入力信号が上
記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号で
あるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第１の
ベース電流設定信号ＡＩb2を出力し、その入力信号が上
記第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号で
あるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設定
信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢ
であり、かつ、上記第２のベース電流設定回路ＢＩＢ
が、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力としてその
入力信号が上記第1のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り
換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大き
な値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を出力し、その
入力信号が上記第1のベース電流設定信号ＡＩｂに切り
換える信号であるときは予め設定した通常値の第２のベ
ース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電流設
定回路ＢＩＢである多電極パルスアーク溶接装置であ
る。

【００４３】出願時の請求項４の発明は、図１２及び図
１３に示すように、第１のベース電流設定回路ＡＩＢ
が、第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び第２のピーク電流
設定信号ＢＩｐを入力として上記第２のパルス周期信号
ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える
信号であるときは上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐ
の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベ
ース電流設定信号ＡＩb2を出力し、上記第２のパルス周
期信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り
換える信号であるときは予め設定した通常値の第１のベ
ース電流設定信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設
定回路ＡＩＢであり、かつ、第２のベース電流設定回路
ＢＩＢが、第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び第１のピー
ク電流設定信号ＡＩｐを入力として上記第１のパルス周
期信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り
換える信号であるときは上記第１のピーク電流設定信号
ＡＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第
２のベース電流設定信号ＢＩb2を出力し上記第１のパル
ス周期信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに
切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第２
のベース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電
流設定回路ＢＩＢである出願時の請求項３の多電極パル
スアーク溶接装置である。

【００４４】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］図９は、本
発明の第１の実施の形態（以下、実施形態１という）の
多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形
図であり、同図（Ａ）は第１の溶接電流ＡＩｗの時間変
化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接電圧ＡＶｗの
時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２の溶接電流Ｂ
Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は第２の溶接
電圧ＢＶｗの時間変化を示している。同図において、前
述した図２と同様の時刻には同一符号を付しており、以
下、同図及び図２を参照して説明する。

【００４５】 第１のアークを通電する第１の溶接電
流ＡＩｗ 同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間（第１の
ピーク電流通電時間ＡＴｐ期間）中は、第１のアークに
は前述した図２のときと同様に、第１のピーク電流ＡＩ
ｐが通電する。続いて、時刻ｔ２〜ｔ３期間中（第1の
パルス周期ＡＴｆが終了する時刻まで）は、第１のアー
クには第１のベース電流ＡＩｂが通電する。このベース
電流通電期間中であって、第２のアークに第２のピーク
電流ＢＩｐが通電する時刻ｔ２〜ｔ２１期間中には、予
め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流Ａ
Ｉb2を通電し、第２のアークに第２のベース電流ＢＩｂ
が通電する時刻ｔ２１〜ｔ３期間中には、予め設定した
通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通電する。また、同
図（Ｂ）に示すように、第１の溶接電圧ＡＶｗは、上記
の第１の溶接電流ＡＩｗに対応した電圧が印加する。

【００４６】上述した第１の溶接電流ＡＩｗの通電によ
って、第１のアークの発生状態は以下のようになる。す
なわち、時刻ｔ１〜ｔ２期間中は大きな値の第１のピー
ク電流ＡＩｐが通電してアークによる収縮力が大きいの
で、この期間中の第１のアークの発生状態は、第２のア
ークに通電する電流値によらず第２のアークからの干渉
の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ２１〜ｔ３期
間中には小さな値の通常値の第１のベ−ス電流ＡＩb1が
通電してアークによる収縮力ｊは小さいが、このときの
第２のアークを通電する通常値の第２のベース電流ＢＩ
b1の値も同程度であるために、図７で前述したときと同
様に、第1のアークの発生状態は、第２のアークからの
干渉の影響はなく、良好である。

【００４７】一方、時刻ｔ２〜ｔ２１期間中の第１のア
ークの発生状態は、図２で前述した従来技術では、前述
した図８（Ａ）において第１のアークと第２のアークと
を入れ替えた状態と同様である。すなわち、第１のアー
クＡ３には、第２のピーク電流ＢＩｐの通電による磁界
による力ＡＦＺ１及び通常値の第１のベース電流ＡＩｂ
の通電によるアークによる収縮力ＡＦＸ２が作用してお
り、このときＡＦＺ１＞ＡＦＸ２であるので、第１のア
ークＡ３は変形することになる。しかし、本発明では、
第1のアークＡ３には通常値よりも大きな値の第１のベ
ース電流ＡＩb2が通電するので、上記のアークによる収
縮力ＡＦＸ２は上記のときよりも大きくなる。その結
果、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるので、第1のアークＡ３
は変形しないで安定したアーク発生状態を維持する。上
記の通常値よりも大きな値の第1のベース電流ＡＩb2の
値は、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるように設定する。その
設定値の一例としては、８０〜１５０［Ａ］程度とな
る。

【００４８】 第２のアークを通電する第２の溶接電
流ＢＩｗ 図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ４〜ｔ５期間（第２の
ピーク電流通電時間ＢＴｐ期間）中は、第２のアークに
は、前述した図２のときと同様に第２のピーク電流ＢＩ
ｐが通電する。続いて、時刻ｔ５〜ｔ６期間中（第２の
パルス周期ＢＴｆが終了する時刻まで）は、第２のアー
クには、第２のベース電流ＢＩｂが通電する。このベー
ス電流通電期間中であって、第１のアークに第１のピー
ク電流ＡＩｐが通電する時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５
２〜ｔ６の期間中には、予め設定した通常値よりも大き
な値の第２のベース電流ＢＩb2を通電し、第１のアーク
に第１のベース電流ＡＩｂが通電する時刻ｔ５１１〜ｔ
５２期間中には予め設定した通常値の第２のベース電流
ＢＩb1を通電する。また、図９（Ｄ）に示すように、第
２の溶接電圧ＢＶｗは、上記の第２の溶接電流ＢＩｗに
対応した電圧が印加する。

【００４９】上述した第２の溶接電流ＢＩｗの通電によ
って、第２のアークの発生状態は以下のようになる。す
なわち、時刻ｔ４〜ｔ５期間中には、大きな値の第２の
ピーク電流ＢＩｐが通電してアークによる収縮力が大き
いので、第２のアークの発生状態は、第１のアークから
の干渉の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ５１〜
ｔ５２期間中には、小さな値の通常値の第２のベ−ス電
流ＢＩb1が通電してアークによる収縮力は小さいが、こ
のときの第１のアークを通電する通常値の第１のベース
電流ＡＩb1の値も同程度であるために、図７で前述した
ときと同様に、第２のアークの発生状態は、第１のアー
クからの干渉の影響はなく、良好である。

【００５０】一方、時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５２〜
ｔ６期間中の第２のアークの発生状態は、図２で前述し
た従来技術では、前述した図８（Ａ）の状態と同様であ
る。すなわち、第２のアークＢ３には、第１のピーク電
流ＡＩｐの通電による磁界による力ＢＦＺ１及び通常値
の第２のベース電流ＢＩｂの通電によるアークによる収
縮力ＢＦＸ２が作用しており、このときＢＦＺ１＞ＢＦ
Ｘ２であるので、第２のアークＢ３は変形することにな
る。しかし、本発明では、第２のアークＢ３には通常値
よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2が通電するの
で、上記のアークによる収縮力ＢＦＸ２は上記のときよ
りも大きくなる。その結果、ＢＦＺ１＜ＢＦＸ２となる
ので、第２のアークＢ３は変形しないで安定したアーク
発生状態を維持する。上記の通常値よりも大きな値の第
２のベース電流ＢＩb2の値は、ＢＦＺ１＜ＢＦＸ２とな
るように設定する。その設定値の一例としては、８０〜
１５０［Ａ］程度となる。

【００５１】上述したように、実施形態１の発明では、
２つのアークの発生状態は、アークによる相互干渉の影
響を受けないので、常に良好である。そのために、図９
においては、前述した図２（Ｂ）のイ部及び図２（Ｄ）
のロ部のようなアーク長の変動に伴うベース電圧の持ち
上がり現象は発生しない。また、本発明ではアークの相
互干渉を抑制した上で、２つのアークに対して独立した
電圧フィードバック制御によるアーク長制御を行うこと
ができるので、２つのアークそれぞれに対して溶接電流
設定値及び溶接電圧設定値を独立して設定することがで
き、本溶接方法の適応範囲が広くなる。

【００５２】図１０は、上述した実施形態１の多電極パ
ルスアーク溶接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。同図において、図３で前述した従来溶
接装置と同一の回路ブロックには同一の符号を付してお
り、説明は省略する。以下、点線で示す図３とは異なる
回路ブロックである第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１の
ベース電流設定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰ
Ｓの第２のベース電流設定回路ＢＩＢについて説明す
る。

【００５３】第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２
の溶接電源装置ＢＰＳの第２の変調回路ＢＭＣの出力信
号である第２のパルス周期信号ＢＴｆを入力として、そ
の入力信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに
切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、予め
設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定
信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出
力し、その入力信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号
ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるとき
は、予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号Ａ
Ｉb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力す
る。

【００５４】第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１
の溶接電源装置ＡＰＳの第１の変調回路ＡＭＣの出力信
号である第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力として、そ
の入力信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに
切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、予め
設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定
信号ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出
力し、その入力信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号
ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるとき
は、予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号Ｂ
Ｉb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力す
る。

【００５５】図１１は、上述した第１のベース電流設定
回路ＡＩＢの詳細なブロック図である。以下、同図を参
照して説明する。通常値の第1のベース電流設定回路Ａ
ＩＢ１は、通常値の第1のベース電流設定信号ＡＩb1を
出力する。通常値よりも大きな値の第1のベース電流設
定回路ＡＩＢ２は、通常値よりも大きな値の第1のベー
ス電流設定信号ＡＩb2を出力する。ベース電流切換回路
ＳＷＩＢは、第２のパルス周期信号ＢＴｆがＨｉｇｈレ
ベルのときはａ側に切り換えられて、上記の通常値より
も大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１の
ベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、第２のパルス
周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に切り換え
られて、上記の通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩ
b1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。
また、第２のベース電流設定回路ＢＩＢについても、上
記と同様の構成となる。

【００５６】［第２の実施の形態］第２の実施の形態
（以下、実施形態２という）は、前述した図９と同様の
第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗを通電
し、かつ、通常値よりも大きな値の第１のベース電流Ａ
Ｉb2の値を第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応させて設
定し、通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2
の値を第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応させて設定す
る多電極パルスアーク溶接制御方法である。

【００５７】上記の対応関係の一例を下式に示す。 ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）＝（７／２０）×ＢＩｐ−６０ （１）式 上式において、ＢＩｐ＝４００〜６００［Ａ］のとき、
対応するＡＩb2＝８０〜１５０［Ａ］となる。他方、Ｂ
Ｉb2＝ｆ（ＡＩｐ）の対応関係も、上式と同様に又は異
なった関数として定めることができる。なお、

【００５８】上述したように、通常値よりも大きな値の
ベース電流の値を、他方のアークを通電するピーク電流
の値に対応させて適正値に設定することができる。その
ために、上記の設定値が大きすぎて、その電流の通電に
よって溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定に
なることはなく、また逆に、上記の設定値が小さすぎ
て、アークの相互干渉を抑制する効果が不十分になりア
ーク発生状態が不安定になることもなく、常に良好なア
ーク発生状態を維持することができる。

【００５９】図１２は、上述した実施形態２の多電極パ
ルスアーク溶接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。同図において、前述した図３及び図１
０と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、
説明は省略する。以下、点線で示す異なる回路ブロック
である第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のベース電流設
定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のベ
ース電流設定回路ＢＩＢについて説明する。

【００６０】第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２
の溶接電源装置ＢＰＳの第２のパルス周期信号ＢＴｆ及
び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として、上記
第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信
号ＢＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であると
きは、上記第２のピーク電流設定信号の値に対応して定
まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号
ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力
し、上記第２のパルス周期信号Ｔｆが第２のベース電流
設定信号ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であ
るときは、予め設定した通常値の第１のベース電流設定
信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出
力する。

【００６１】第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１
の溶接電源装置ＡＰＳの第１のパルス周期信号ＡＴｆ及
び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを入力として、上記
第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信
号ＡＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であると
きは、上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐの値に対応
して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設
定信号ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして
出力し、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のベー
ス電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベ
ル）であるときは、予め設定した通常値の第２のベース
電流設定信号ＢＩb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂ
として出力する。

【００６２】図１３は、上述した実施形態２における第
１のベース電流設定回路ＡＩＢの詳細なブロック図であ
る。同図において、前述した図１１と同一の回路ブロッ
クには同一符号を付しており、説明は省略する。以下、
点線で示す異なる回路ブロックである通常値よりも大き
な値の第１のベース電流設定回路ＡＩＢ２について、同
図を参照して説明する。

【００６３】通常値よりも大きな値の第1のベース電流
設定回路ＡＩＢ２は、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐ
を入力として、ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）の対応関係によっ
て定まる通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定
信号ＡＩb2を出力する。この対応関係を上記（１）式で
例示した。また、通常値よりも大きな値の第２のベース
電流設定回路ＢＩＢ２も、上記と同様の構成となる。

【００６４】図１４は、本発明の効果を示すためのアー
ク切れ回数の比較図である。図３に示す従来溶接装置及
び図１３に示す本発明（実施形態２）の溶接装置を使用
して、溶接中に発生したアーク切れ回数の比較を行っ
た。このときの主な溶接条件は以下のとおりである。す
なわち、第１の溶接電流ＡＩｗの平均値は４００［Ａ］
であり、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値は３２［Ｖ］で
あり、また、第２の溶接電流ＢＩｗの平均値は２００
［Ａ］であり、第２の溶接電圧ＢＶｗの平均値は２８
［Ｖ］である。試験方法は、溶接速度５［ｍ／分］で溶
接長が５０［cm］の溶接を１０回繰り返して行い、その
測定結果から１回の溶接当りのアーク切れ回数を計算し
て比較した。

【００６５】試験結果は、同図に示すように、従来技術
では１回の溶接当り１８回もアーク切れが発生して、ス
パッタも多く発生し不良なビード外観となった。これに
対して、本発明では、アーク切れは１回も発生しないで
良好なビード外観となった。

【００６６】図１５は、本発明の効果を示すためのスパ
ッタ発生量の比較図である。図３に示す従来溶接装置及
び図１３に示す本発明（実施形態２）の溶接装置を使用
して、溶接中に発生したスパッタ発生量の比較を行っ
た。このときの主な溶接条件は前述した図１４のときと
同様である。試験方法は、溶接速度５［ｍ／分］の溶接
を行い、その溶接中に発生した１分間当りのスパッタ発
生量を測定して比較した。試験結果は、同図に示すよう
に、従来技術では２２［ｇ／分］と大量のスパッタが発
生して不良なビード外観となった。これに対して、本発
明では９［ｇ／分］と従来技術のときの約４０［％］に
減少して、良好なビード外観となった。

【００６７】

【発明の効果】本発明は、多電極パルスアーク溶接方法
において、２つのアークの相互干渉によって発生するア
ーク形状の変形、アーク長の変動等のアーク発生状態の
不安定を抑制することができるので、常に良好な溶接品
質を得ることができる。さらに、請求項２及び４の発明
では、アークの相互干渉を抑制するための通常値よりも
大きな値のベース電流の値を、他方のアークを通電する
ピーク電流の値に対応させて定めるので、その値が大き
すぎて溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定に
なることはなく、また逆に、その値が小さすぎてアーク
の相互干渉の抑制効果が不十分になりアーク発生状態が
不安定になることもなく、常に良好なアーク発生状態を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の多電極パルスアーク溶接装置の構成
図である。

【図２】従来技術の電流・電圧波形図である。

【図３】従来技術の溶接電源装置のブロック図である。

【図４】単独で発生しているアークに作用する力を説明
するためのアーク発生部の模式図である。

【図５】従来技術の電流・電圧波形図である。

【図６】従来技術の２つのアーク共にピーク電流が通電
するときに、アークに作用する力を説明するためのアー
ク発生部の模式図である。

【図７】従来技術の２つのアーク共にベース電流が通電
するときに、アークに作用する力を説明するためのアー
ク発生部の模式図である。

【図８】従来技術の一方のアークにピーク電流、他方の
アークにベース電流が通電するときに、アークに作用す
る力を説明するためのアーク発生部の模式図である。

【図９】本発明の電流・電圧波形図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態のブロック図であ
る。

【図１１】第１の実施の形態におけるベース電流設定回
路の詳細なブロック図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態のブロック図であ
る。

【図１３】第２の実施の形態におけるベース電流設定回
路の詳細なブロック図である。

【図１４】本発明の効果を示すためのアーク切れ回数の
比較図である。

【図１５】本発明の効果を示すためのスパッタ発生量の
比較図である。

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤ ２ 被溶接物 ２１ 溶融池 ３ アーク ４ 溶接トーチ Ａ１ 第１の溶接ワイヤ Ａ３ 第１のアーク Ａ４１ 第１のコンタクトチップ ＡＦＺ１〜２、ＢＦＺ１〜２ 磁界による力 ＡＩＢ 第１のベース電流設定回路 ＡＩｂ 第１のベース電流（設定信号） ＡＩＢ１ 通常値の第1のベース電流設定回路 ＡＩb1 通常値の第1のベース電流（設定信号） ＡＩＢ２ 通常値よりも大きな値の第１のベース電流設
定回路 ＡＩb2 通常値よりも大きな値の第１のベース電流（設
定信号） ＡＩＰ 第１のピーク電流設定回路 ＡＩｐ 第１のピーク電流（設定信号） ＡＩsc 第１の電流制御設定信号 ＡＩｗ 第１の溶接電流 ＡＭＣ 第１の変調回路 ＡＰＳ 第１の溶接電源装置 ＡＳＷ 第１の切換回路 ＡＴｆ 第１のパルス周期（信号） ＡＴｐ 第１のピーク電流通電時間 ＡＶｂ 第１のベース電圧 ＡＶＤ 第１の電圧検出回路 ＡＶｄ 第１の電圧検出信号 ＡＶｐ 第１のピーク電圧 ＡＶＳ 第１の電圧設定回路 ＡＶｓ 第１の電圧設定信号 ＡＶｗ 第１の溶接電圧 ＡＷＦ 第１のワイヤ送給装置 ＡＷＳ 第１の送給速度設定回路 ＡＷｓ 第１の送給速度設定信号 Ｂ１ 第２の溶接ワイヤ Ｂ３ 第２のアーク Ｂ４１ 第２のコンタクトチップ ＢＩＢ 第２のベース電流設定回路 ＢＩｂ 第２のベース電流（設定信号） ＢＩＢ１ 通常値の第２のベース電流設定回路 ＢＩb1 通常値の第2のベース電流（設定信号） ＢＩＢ２ 通常値よりも大きな値の第２のベース電流設
定回路 ＢＩb2 通常値よりも大きな値の第２のベース電流（設
定信号） ＢＩＰ 第２のピーク電流設定回路 ＢＩｐ 第２のピーク電流（設定信号） ＢＩsc 第２の電流制御設定信号 ＢＩｗ 第２の溶接電流 ＢＭＣ 第２の変調回路 ＢＰＳ 第２の溶接電源装置 ＢＳＷ 第２の切換回路 ＢＴｆ 第２のパルス周期（信号） ＢＴｐ 第２のピーク電流通電時間 ＢＶｂ 第２のベース電圧 ＢＶＤ 第２の電圧検出回路 ＢＶｄ 第２の電圧検出信号 ＢＶｐ 第２のピーク電圧 ＢＶＳ 第２の電圧設定回路 ＢＶｓ 第２の電圧設定信号 ＢＶｗ 第２の溶接電圧 ＢＷＦ 第２のワイヤ送給装置 ＢＷＳ 第２の送給速度設定回路 ＢＷｓ 第２の送給速度設定信号 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 ＦＸ、ＡＦＸ１〜２、ＢＦＸ１〜２ アークによる収縮
力 ＦＹ、ＢＦＹ２ 磁界による力 ＩＤ 電流検出回路 Ｉｄ 電流検出信号 ＩＮＶ 出力制御回路 Ｉｗ 溶接電流 ＭＭ モノマルチバイブレータ ＳＷＩＢ ベース電流切換回路 ＴＰ ピーク電流通電時間設定回路 Ｔｐ ピーク電流通電時間設定信号 ＶＦ Ｖ／Ｆ変換回路 Ｖｆ Ｖ／Ｆ変換信号 ＷＣ 送給制御回路 Ｗｃ 送給制御信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの溶接トーチから互いに電気的に絶
   縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれ
   ぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワ
   イヤには予め設定した第１のピーク電流の通電と第１の
   ベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返すと共
   に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピー
   ク電流の通電と第２のベース電流の通電とを１周期とす
   る通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２
   の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生さ
   せて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法におい
   て、前記第１の溶接ワイヤに前記第１のベース電流が通
   電する期間中に、前記第２の溶接ワイヤに前記第２のピ
   ーク電流が通電するときは前記第１の溶接ワイヤに予め
   設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流を通
   電し、前記第２の溶接ワイヤに前記第２のピーク電流が
   通電しないときは前記第１の溶接ワイヤに予め設定した
   通常値の第１のベース電流を通電し、かつ、前記第２の
   溶接ワイヤに前記第２のベース電流が通電する期間中
   に、前記第1の溶接ワイヤに前記第１のピーク電流が通
   電するときは前記第２の溶接ワイヤに予め設定した通常
   値よりも大きな値の第２のベース電流を通電し、前記第
   １の溶接ワイヤに前記第１のピーク電流が通電しないと
   きは前記第２の溶接ワイヤに予め設定した通常値の第２
   のベース電流を通電する多電極パルスアーク溶接制御方
   法。
2. 【請求項２】 通常値よりも大きな値の第１のベース電
   流の値が第２のピーク電流の値に対応して定まり、通常
   値よりも大きな値の第２のベース電流の値が第１のピー
   ク電流の値に対応して定まる請求項１の多電極パルスア
   ーク溶接制御方法。
3. 【請求項３】 １つの溶接トーチから互いに電気的に絶
   縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれ
   ぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワ
   イヤには第１のピーク電流の通電と第１のベース電流の
   通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２
   の溶接ワイヤには第２のピーク電流の通電と第２のベー
   ス電流の通電とを１周期とする通電を繰り返し、前記第
   １の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物と
   の間に２つのアークを発生させる溶接であって、前記第
   １の溶接ワイヤと被溶接物との間の溶接電圧を検出して
   第１の電圧検出信号を出力する第１の電圧検出回路と、
   第１の電圧設定信号を出力する第１の電圧設定回路と、
   前記第１の電圧検出信号及び前記第１の電圧設定信号を
   入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御
   又はパルス幅変調制御によって第１のパルス周期信号を
   出力する第１の変調回路と、第１のピーク電流設定信号
   を出力する第１のピーク電流設定回路と、第１のベース
   電流設定信号を出力する第１のベース電流設定回路と、
   前記第１のパルス周期信号及び前記第１のピーク電流設
   定信号及び前記第１のベース電流設定信号を入力として
   前記第１のパルス周期信号によって前記第１のピーク電
   流設定信号と前記第１のベース電流設定信号とを切り換
   えて第１の電流制御設定信号として出力する第１の切換
   回路とから成り、前記第１の電流制御設定信号によって
   前記第１のピーク電流及び前記第１のベース電流の通電
   を制御する第１の溶接電源装置並びに前記第２の溶接ワ
   イヤと被溶接物との間の溶接電圧を検出して第２の電圧
   検出信号を出力する第２の電圧検出回路と、第２の電圧
   設定信号を出力する第２の電圧設定回路と、前記第２の
   電圧検出信号及び前記第２の電圧設定信号を入力として
   それらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス
   幅変調制御によって第２のパルス周期信号を出力する第
   ２の変調回路と、第２のピーク電流設定信号を出力する
   第２のピーク電流設定回路と、第２のベース電流設定信
   号を出力する第２のベース電流設定回路と、前記第２の
   パルス周期信号及び前記第２のピーク電流設定信号及び
   前記第２のベース電流設定信号を入力として前記第２の
   パルス周期信号によって前記第２のピーク電流設定信号
   と前記第２のベース電流設定信号とを切り換えて第２の
   電流制御設定信号として出力する第２の切換回路とから
   成り、前記第２の電流制御設定信号によって前記第２の
   ピーク電流及び前記第２のベース電流の通電を制御する
   第２の溶接電源装置から構成される多電極パルスアーク
   溶接装置において、前記第１のベース電流設定回路が、
   前記第２のパルス周期信号を入力としてその入力信号が
   前記第２のピーク電流設定信号に切り換える信号である
   ときは予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベー
   ス電流設定信号を出力し、その入力信号が前記第２のベ
   ース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設
   定した通常値の第１のベース電流設定信号を出力する第
   １のベース電流設定回路であり、かつ、前記第２のベー
   ス電流設定回路が、前記第１のパルス周期信号を入力と
   してその入力信号が前記第1のピーク電流設定信号に切
   り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大
   きな値の第２のベース電流設定信号を出力し、その入力
   信号が前記第1のベース電流設定信号に切り換える信号
   であるときは予め設定した通常値の第２のベース電流設
   定信号を出力する第２のベース電流設定回路である多電
   極パルスアーク溶接装置。
4. 【請求項４】 第１のベース電流設定回路が、第２のパ
   ルス周期信号及び第２のピーク電流設定信号を入力とし
   て前記第２のパルス周期信号が第２のピーク電流設定信
   号に切り換える信号であるときは前記第２のピーク電流
   設定信号の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の
   第１のベース電流設定信号を出力し、前記第２のパルス
   周期信号が第２のベース電流設定信号に切り換える信号
   であるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設
   定信号を出力する第１のベース電流設定回路であり、か
   つ、第２のベース電流設定回路が、第１のパルス周期信
   号及び第１のピーク電流設定信号を入力として前記第１
   のパルス周期信号が第１のピーク電流設定信号に切り換
   える信号であるときは前記第１のピーク電流設定信号の
   値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベー
   ス電流設定信号を出力し前記第１のパルス周期信号が第
   １のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは
   予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号を出力
   する第２のベース電流設定回路である請求項３の多電極
   パルスアーク溶接装置。