JP2003285163A - パルスアーク溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピーク期間Ｔps中のピーク電流Ｉpsの通電と
ベース期間中のベース電流Ｉbsの通電とを繰り返す消耗
電極式パルスアーク溶接において、アークの集中性、広
がり等のアーク特性を調整するためにピーク立上り期間
Ｔus及びピーク立下り期間Ｔdsを調整すると、１パルス
１溶滴移行しない不安定な溶接状態になる場合がある。 【解決手段】 アーク特性の微調整のためにピーク立上
り期間及びピーク立下り期間が微調整（ΔＴｕ、ΔＴ
ｄ）されると、これに応動してピーク立上り期間及びピ
ーク期間及びピーク立下り期間中の溶接電流Ｉｗの時間
積分値がアーク特性の調整によらず常に所定値になるよ
うにピーク期間を修正して溶接電流Ｉｗを通電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アークの集中性、
広がり等のアーク特性を調整するためにピーク立上り期
間及びピーク立下り期間を微調整したときに、ピーク期
間を修正して溶接電流の通電を制御するパルスアーク溶
接制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、消耗電極式パルスアーク溶接の
電流・電圧波形図であり、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
を示す。以下、同図を参照して説明する。

【０００３】同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２
のピーク立上り期間Ｔｕ中は、ベース電流Ｉｂからピー
ク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電し、続いて時刻
ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐ中は、上記のピーク電流Ｉ
ｐが通電し、続いて時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間
Ｔｄ中は、上記のピーク電流Ｉｐから上記のベース電流
Ｉｂへと下降する遷移電流が通電し、続いて時刻ｔ４〜
ｔ５のベース期間Ｔｂ中は、上記のベース電流Ｉｂが通
電する。これらの溶接電流の通電に対応して、同図
（Ｂ）に示すように、上記のピーク立上り期間Ｔｕ中
は、ベース電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐへと上昇する遷
移電圧が印加し、続いて上記のピーク期間Ｔｐ中は、上
記のピーク電圧Ｖｐが印加し、続いて上記のピーク立下
り期間Ｔｄ中は、上記のピーク電圧Ｖｐから上記のベー
ス電圧Ｖｂへと下降する遷移電圧が印加し、続いて上記
のベース期間Ｔｂ中は、上記のベース電圧Ｖｂが印加す
る。上記の時刻ｔ１〜ｔ５の期間をパルス周期Ｔｆとし
て繰り返して溶接が行われる。ところで、溶接中のアー
ク長を適正値に維持するために、同図（Ｂ）に示すよう
に、溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた電圧設定値Ｖｓ
と略等しくなるように、上記のパルス周期がフィードバ
ック制御される。したがって、パルス周期Ｔｆ以外の波
形パラメータ（Ｔｕ、Ｔｐ、Ｔｄ、Ｉｐ、Ｉｂ）は予め
設定される。

【０００４】同図（Ａ）において、時刻ｔ１〜ｔ４の期
間（以下、ユニットパルス期間という）中の溶接電流Ｉ
ｗの時間積分値（以下、ユニットパルス電流積分値とい
う）Ｓｉ［A・ms］は、次式で表わすことができる。 Ｓｉ＝∫Ｉｗ・ｄｔ＝（Ｉｐ−Ｉｂ）・（1/2・Ｔｕ＋1/2・Ｔｄ＋Ｔｐ）＋ Ｉｂ・（Ｔｕ＋Ｔｄ＋Ｔｐ） （１）式 パルスアーク溶接では、良好な溶接を行うためにはユニ
ットパルス期間中に１回の溶滴移行が行われるいわゆる
１パルス１溶滴移行の状態になるように、上記のユニッ
トパルス電流積分値Ｓｉを適正値に設定する必要があ
る。すなわち、溶接ワイヤの材質、直径、シールドガス
の種類等が決まると、１パルス１溶滴移行するために上
記のユニットパルス電流積分値Ｓｉの範囲が定まる。直
径１．２mmのアルミニウム−シリコン合金ワイヤでは、
例えば、上記のユニットパルス電流積分値Ｓｉが５５０
±１００A・ms程度の範囲内にあるときに１パルス１溶滴
移行の状態になり、直径１．２mmの軟鋼ワイヤでは、ユ
ニットパルス電流積分値Ｓｉ１が１０００±２００A・ms
程度の範囲内にあるときに１パルス１溶滴移行の状態に
なる。ユニットパルス電流積分値Ｓｉが上記の下限値よ
りも小さくなると、溶滴移行は多パルス１溶滴移行の状
態となり、逆に上記の上限値よりも大きくなると、溶滴
移行は１パルス多溶滴移行の状態となり、どちらの場合
も移行する溶滴のサイズがバラツクことになりスパッタ
が多く発生しビード外観も悪くなる。

【０００５】したがって、上記の波形パラメータは、ユ
ニットパルス電流積分値Ｓｉが上記の１パルス１溶滴移
行の範囲内になるように設定される。例えば、上記の直
径１．２mmのアルミニウム−シリコン合金ワイヤの場合
には、波形パラメータは以下の通りである。 Ｔｕ＝1.2ms、Ｔｄ＝0.6ms、Ｔｐ＝1.0ms、Ｉｐ＝280Ａ、Ｉｂ＝30Ａ （設 定１） このときのユニットパルス電流積分値Ｓｉ＝５５９A・ms
となり、上記の１パルス１溶滴移行の範囲の略中心値と
なる。同様に、上記の直径１．２mmの軟鋼ワイヤの場合
には、波形パラメータは以下の通りである。 Ｔｕ＝0.4ms、Ｔｄ＝1.2ms、Ｔｐ＝1.4ms、Ｉｐ＝440Ａ、Ｉｂ＝40Ａ （設 定２） このときのユニットパルス電流積分値Ｓｉは１０５６A・
msとなり、上記の１パルス１溶滴移行の範囲の略中心値
となる。

【０００６】図２は、ピーク立上り／立下り期間の時間
長さとアーク特性との関係を示す図である。同図（Ａ
１）はピーク立上り期間Ｔu1及びピーク立下り期間Ｔd1
が長い場合の溶接電流波形を示し、同図（Ａ２）はその
ときのアーク発生状態を示し、同図（Ｂ１）はピーク立
上り期間Ｔu2及びピーク立下り期間Ｔd2が短い場合の溶
接電流波形を示し、同図（Ｂ２）はそのときのアーク発
生状態を示す。アークの集中性、アークの広がり、アー
ク力の強さ等のアーク特性は、ピーク立上り期間及びピ
ーク立下り期間の時間長さによって変化することが知ら
れている。同図（Ａ１）に示すように、ピーク立上り期
間Ｔu1及びピーク立下り期間Ｔd1を長くすると、同図
（Ａ２）に示すように、溶接ワイヤ１と母材２との間の
アーク３はすそ野が広がった形状となり、アークの集中
性が弱くなり、アークの広がりは広くなり、アーク力は
弱くなり、ソフトなアーク特性になる。このために、姿
勢溶接に適しており、アンダーカットの発生を抑制する
効果もある。他方、同図（Ｂ１）に示すように、ピーク
立上り期間Ｔu2及びピーク立下り期間Ｔd2を短くする
と、同図（Ｂ２）に示すように、溶接ワイヤ１と母材２
との間のアーク３はすそ野が狭い形状となり、アークの
集中性が強くなり、アークの広がりは狭くなり、アーク
力は強くなり、ハードなアーク特性になる。このため
に、溶け込み深さを深くする効果がある。上記の効果以
外にも、アーク特性によって溶接の作業性が変化するた
めに、溶接作業者は自分の好みに合ったアーク特性に調
整する。したがって、従来技術では、継手形状、要求品
質、作業性等を考慮して、ピーク立上り期間及びピーク
立下り期間の時間長さを微調整することによってアーク
特性を微調整することができるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、アーク
特性を調整するために、ピーク期間Ｔｐは予め定めた標
準値のままで、ピーク立上り期間及びピーク立下り期間
を予め定めた標準値を中心として微調整することにな
る。このために、ピーク立上り期間及びピーク立下り期
間の微調整値によっては、上記のユニットパルス電流積
分値が１パルス１溶滴移行の範囲外になる場合が発生
し、溶滴移行状態が不安定になり溶接品質が悪くなると
いう問題がある。以下、前述した設定１の場合である直
径１．２mmのアルミニウム−シリコン合金ワイヤの場合
を例として説明する。この場合の波形パラメータの標準
値は、前述した設定１のように、Ｔu0＝1.2ms、Ｔd0＝
0.6ms、Ｔp0＝1.0ms、Ｉｐ＝280Ａ、Ｉｂ＝30Ａ、Ｓｉ
＝559A・msである。ここで、アーク特性をソフトにする
ためにピーク立上り期間Ｔｕ及びピーク立下り期間Ｔｄ
の微調整値ΔＴｕ＝ΔＴｄ＝＋0.6msとすると、ピーク
立上り期間Ｔｕ＝1.8ms及びピーク立下り期間Ｔｄ＝1.2
msへと修正される。ピーク期間Ｔｐ＝Ｔp0＝1.0msのま
まである。したがって、アーク特性微調整後のユニット
パルス電流積分値Ｓｉ＝７４５A・msとなり、前述した１
パルス１溶滴移行の範囲５５０±１００A・msの上限値を
超えることになる。この結果、溶滴移行状態が不安定に
なり、スパッタが多く発生してビード外観も悪くなる。
このビード外観の例を図３に示す。同図は、前述した設
定１の溶接ワイヤ及び波形パラメータにおいて、溶接電
流７５Ａ及び溶接電圧１８Ｖに設定してアルミニウム合
金のパルスＭＩＧ溶接を行ったときのビード外観であ
る。同図から明らかなように、母材２表面上に多くのス
パッタ２ｂが付着して、ビード２ａの外観が悪くなって
いる。

【０００８】上述したように、従来技術では、アーク特
性を調整するために、ピーク立上り期間及びピーク立下
り期間を微調整すると、ユニットパルス電流積分値が１
パルス１溶滴移行の範囲外となる場合がよく起こり、そ
の結果溶接品質が悪くなるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明では、アーク特性を調整す
るために、ピーク立上り期間及びピーク立下り期間を微
調整しても、ユニットパルス電流積分値が常に１パルス
１溶滴移行の範囲内になるようにピーク期間を自動修正
することができるパルスアーク溶接制御方法を提供す
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図４に示
すように、溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク立上り
期間Ｔｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上
昇する遷移電流を通電し続けてピーク期間Ｔｐ中は上記
ピーク電流Ｉｐを通電し続けてピーク立下り期間Ｔｄ中
は上記ピーク電流Ｉｐから上記ベース電流Ｉｂへと下降
する遷移電流を通電し続けてベース期間Ｔｂ中は上記ベ
ース電流Ｉｂを通電しこれらの溶接電流の通電をパルス
周期Ｔｆとして繰り返して通電するパルスアーク溶接制
御方法において、アーク特性の微調整のために上記ピー
ク立上り期間及び上記ピーク立下り期間が微調整される
と、これに応動して上記ピーク立上り期間及び上記ピー
ク期間及び上記ピーク立下り期間中の溶接電流の時間積
分値Ｓｉが上記アーク特性の微調整によらず常に予め定
めた所定値と略等しくなるように上記ピーク期間を修正
して上記パルス周期Ｔｆの通電を繰り返すことを特徴と
するパルスアーク溶接制御方法である。

【００１１】第２の発明は、図４に示すように、溶接ワ
イヤを送給すると共に、ピーク立上り期間Ｔｕ中はベー
ス電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流を
通電し続けてピーク期間Ｔｐ中は上記ピーク電流Ｉｐを
通電し続けてピーク立下り期間Ｔｄ中は上記ピーク電流
Ｉｐから上記ベース電流Ｉｂへと下降する遷移電流を通
電し続けてベース期間Ｔｂ中は上記ベース電流Ｉｂを通
電しこれらの溶接電流の通電をパルス周期Ｔｆとして繰
り返して通電するパルスアーク溶接制御方法において、
アーク特性の微調整のために上記ピーク立上り期間の微
調整値ΔＴｕ及び上記ピーク立下り期間の微調整値ΔＴ
ｄが設定されると、これに応動して上記ピーク立上り期
間をＴｕ＋ΔＴｕに修正しかつ上記ピーク立下り期間を
Ｔｄ＋ΔＴｄに修正しかつ上記ピーク期間をＴｐ−
（（Ｉｐ＋Ｉｂ）／Ｉｐ）・（ΔＴｕ＋ΔＴｄ）／２に
修正して上記パルス周期Ｔｆの通電を繰り返すことを特
徴とするパルスアーク溶接制御方法である。

【００１２】第３の発明は、図５に示すように、アーク
特性の微調整のために傾斜微調整係数Ｋｓが設定される
と、これに応動してピーク立上り期間の微調整値ΔＴｕ
＝Ｋｓ・Ｔｕ及びピーク立下り期間の微調整値ΔＴｄ＝
Ｋｓ・Ｔｄを演算して設定することを特徴とする第２の
発明記載のパルスアーク溶接制御方法である。

【００１３】第４の発明は、図６に示すように、アーク
特性の微調整のために傾斜微調整値ΔＴが設定される
と、これに応動してピーク立上り期間の微調整値ΔＴｕ
＝ΔＴとして設定しかつ予め定めた重み付け係数Ｗｓに
よってピーク立下り期間の微調整値ΔＴｄ＝Ｗｓ・ΔＴ
を演算して設定することを特徴とする第２の発明記載の
パルスアーク溶接制御方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。 ［実施の形態１］本発明の実施の形態１は、アーク特性
を調整するために、ピーク立上り期間及びピーク立下り
期間を微調整すると、これに連動して上記のユニットパ
ルス電流積分値が予め定めた所定値になるようにピーク
期間を自動修正して、パルス周期の溶接電流の通電を制
御するパルスアーク溶接制御方法である。以下、ピーク
期間の修正方法について説明する。

【００１５】ピーク立上り期間Ｔｕ、ピーク立下り期間
Ｔｄ及びピーク期間Ｔｐの標準値とは、ピーク立上り期
間の微調整値ΔＴｕ及びピーク立下り期間の微調整値Δ
Ｔｄが共に０であるアーク特性が標準値の場合の各値で
ある。標準値のピーク立上り期間をＴu0［ms］、標準値
のピーク立下り期間をＴd0［ms］、標準値のピーク期間
をＴp0［ms］、ピーク電流をＩｐ［Ａ］、ベース電流を
Ｉｂ［Ａ］、ピーク立上り期間微調整値をΔＴｕ［m
s］、ピーク立下り期間微調整値をΔＴｄ［ms］、ユニ
ットパルス電流積分値の所定値をＳｉ［［A・ms］及びピ
ーク期間の修正値をΔＴｐ［ms］とする。ピーク立上り
期間微調整値ΔＴｕ及びピーク立下り期間微調整値ΔＴ
ｄが微調整されて変化してもユニットパルス電流積分値
Ｓｉが上記の所定値になるためには、前述した（１）式
において下式が成立する。 Ｓｉ＝（Ｉｐ−Ｉｂ）・（1/2・（Ｔu0＋ΔＴｕ）＋1/2
・（Ｔd0＋ΔＴｄ）＋（Ｔp0＋ΔＴｐ））＋Ｉｂ・（Ｔ
u0＋ΔＴｕ＋Ｔd0＋ΔＴｄ＋Ｔp0＋ΔＴｐ） 上式をΔＴｐについて整理すると下式が得られる。 ΔＴｐ＝−（（Ｉｐ＋Ｉｂ）／Ｉｐ）・(ΔＴｕ＋ΔＴｄ）／２ （２）式 したがって、ピーク立上り期間及びピーク立下り期間が
微調整されたときは、これに応動した上記（２）式に基
づいてピーク期間修正値ΔＴｐを演算し、新しいピーク
期間Ｔｐ＝Ｔp0＋ΔＴｐに修正すれば、ユニットパルス
電流積分値は常に所定値Ｓｉになる。この結果、アーク
特性の微調整後においては、ピーク立上り期間Ｔｕ＝Ｔ
u0＋ΔＴｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと
上昇する遷移電流を通電し、続けてピーク期間Ｔｐ＝Ｔ
p0＋ΔＴｐ中はピーク電流Ｉｐを通電し、続けてピーク
立下り期間Ｔｄ＝Ｔd0＋ΔＴｄ中はピーク電流Ｉｐから
ベース電流Ｉｂへと下降する遷移電流を通電し、続けて
フィードバック制御によって定まるベース期間Ｔｂ中は
ベース電流Ｉｂを通電する。

【００１６】課題の欄で前述したときと同一の設定１の
波形パラメータにおいて、上述した本発明を適用すると
以下のようになる。波形パラメータは、Ｔu0＝1.2ms、
Ｔd0＝0.6ms、Ｔp0＝1.0ms、Ｉｐ＝280Ａ、Ｉｂ＝30
Ａ、Ｓｉ＝559A・msである。ここで、アーク特性をソフ
トにするためにピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝＋0.
6ms及びピーク立下り期間微調整値ΔＴｄ＝＋0.6msに設
定すると、上記（２）式によってピーク期間修正値ΔＴ
ｐ＝−（（280＋30）／280）・（0.6＋0.6）／2＝0.66m
sとなる。したがって、ピーク立上り期間Ｔｕ＝1.2＋0.
6＝1.8ms、ピーク立下り期間Ｔｄ＝0.6＋0.6＝1.2ms及
びピーク期間Ｔｐ＝1.0−0.66＝0.34msに修正される。
このときのユニットパルス電流積分値Ｓｉ＝560A・msと
なり、アーク特性の微調整によっては変化しない。この
ために、１パルス１溶滴移行する良好な溶接状態が常に
維持され、良好な溶接品質を得ることができる。

【００１７】図４は、上述した実施の形態１を実施する
ための溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を
参照して、各回路ブロックについて説明する。出力制御
回路ＩＮＶは、商用交流電源３相２００Ｖ等を入力とし
て、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従って、インバー
タ制御、サイリスタ位相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。溶
接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール５の回転に
よって、溶接トーチ４を通って送給されて、母材２との
間でアーク３が発生して、溶接が行われる。

【００１８】電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出
して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均化回
路ＶＤＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを平均化して、平
均電圧信号Ｖdaを出力する。電圧設定回路ＶＳは、予め
定めた電圧設定信号Ｖｓを出力する。電圧誤差増幅回路
ＥＶは、上記の平均電圧信号Ｖdaと上記の電圧設定信号
Ｖｓとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力
する。電圧・周波数変換回路Ｖ／Ｆは、上記の電圧誤差
増幅信号Ｅｖの値に比例した周波数に変換し、その周波
数（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。

【００１９】ピーク立上り期間微調整回路ΔＴＵは、ア
ーク特性を調整するために微調整されて、ピーク立上り
期間微調整信号ΔＴｕを出力する。ピーク立下り期間微
調整回路ΔＴＤは、アーク特性を調整するために微調整
されて、ピーク立下り期間微調整信号ΔＴｄを出力す
る。これらの回路ΔＴＵ、ΔＴＤ及び信号ΔＴｕ、ΔＴ
ｄは、溶接電源装置のフロントパネルに設けられた可変
抵抗器であってもよいし、溶接ロボットを使用する場合
にはロボット制御装置からの指令信号に対応させてもよ
い。また、同図においてこれらの回路を点線で描いてい
るのは、アーク特性の微調整のための回路であることを
示すためであり、これ以降の図においても同様である。

【００２０】ピーク立上り期間設定回路ＴＵＳは、上記
のピーク立上り期間微調整信号ΔＴｕを入力として、予
め定めたピーク立上り期間標準値Ｔu0＋ΔＴｕの演算を
行い、ピーク立上り期間設定信号Ｔusを出力する。ピー
ク立下り期間設定回路ＴＤＳは、上記のピーク立下り期
間微調整信号ΔＴｄを入力として、予め定めたピーク立
下り期間標準値Ｔd0＋ΔＴｄの演算を行い、ピーク立下
り期間設定信号Ｔdsを出力する。ピーク期間修正値演算
回路ΔＴＰは、上記のピーク立上り期間微調整信号ΔＴ
ｕ及びピーク立下り期間微調整信号ΔＴｄを入力とし
て、上記（２）式の演算を行い、ピーク期間修正信号Δ
Ｔｐを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＳは、上記の
ピーク期間修正信号ΔＴｐを入力として、予め定めたピ
ーク期間標準値Ｔp0＋ΔＴｐの演算を行い、ピーク期間
設定信号Ｔpsを出力する。

【００２１】ピーク電流設定回路ＩＰＳは、予め定めた
ピーク電流設定信号Ｉpsを出力する。ベース電流設定回
路ＩＢＳは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbsを出力
する。電流制御設定回路ＩＳＣは、上記のパルス周期信
号ＴｆがＨｉｇｈレベルに変化した時点から上記のピー
ク立上り期間設定信号Ｔusによって定まる期間中は上記
のベース電流設定信号Ｉbsから上記のピーク電流設定信
号Ｉpsへと上昇する電流制御設定信号Ｉscを出力し、続
いて上記のピーク期間設定信号Ｔpsによって定まる期間
中は上記のピーク電流設定信号Ｉpsを電流制御設定信号
Ｉscとして出力し、続いて上記のピーク立下り期間設定
信号Ｔdsによって定まる期間中は上記のピーク電流設定
信号Ｉpsから上記のベース電流設定信号Ｉbsへと下降す
る電流制御設定信号Ｉscを出力し、続いて上記のパルス
周期信号ＴｆがＬｏｗレベルであるベース期間Ｔｂ中は
上記のベース電流設定信号Ｉbsを電流制御設定信号Ｉsc
として出力する。電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗ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、上記の電流制御設定信号Ｉsc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Ｅ
ｉを出力する。上述した動作によって、上記の電流制御
設定信号Ｉscに相当する溶接電流Ｉｗが通電する。

【００２２】［実施の形態２］本発明の実施の形態２
は、上述した実施の形態１において、アーク特性の微調
整として傾斜微調整係数Ｋｓを設定し、これに応動して
ピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝Ｋｓ・Ｔu0及びピー
ク立下り期間微調整値ΔＴｄ＝Ｋｓ・Ｔd0を演算し、こ
れらの演算値を上記（２）式に入力してピーク期間修正
値ΔＴｐを演算して設定するパルスアーク溶接制御方法
である。すなわち、実施の形態１では、アーク特性を調
整するためには、ピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ及び
ピーク立下り期間微調整値ΔＴｄの２つの信号を個別に
調整する必要があり、所望のアーク特性に調整するのに
手間がかかる。これに対して、実施の形態２では、上記
の傾斜微調整係数Ｋｓのみによってアーク特性の調整を
行うことができるので、所望のアーク特性に簡単に調整
することができる。さらに、前述した波形パラメータの
設定１及び設定２からもわかるように、アルミニウム合
金ワイヤではピーク立上り期間を長くしピーク立下り期
間を短く設定する方が溶接品質がよくなり、逆に軟鋼ワ
イヤではピーク立上り期間を短くしピーク立下り期間を
長く設定した方が溶接品質がよくなる。したがって、ピ
ーク立上り期間標準値Ｔu0とピーク立下り期間標準値Ｔ
d0との時間比率Ｔu0／Ｔd0を略一定値に保ったままで微
調整をする方が溶接品質はさらによくなる。実施の形態
２では、傾斜微調整係数Ｋｓを使用することで、アーク
特性を調整しても上記の時間比率は一定となるので、ア
ーク特性を変化させても溶接品質は常に良好になる。

【００２３】前述した設定１の波形パラメータに実施の
形態２を適用すると以下のようになる。波形パラメータ
は、Ｔu0＝1.2ms、Ｔd0＝0.6ms、Ｔp0＝1.0ms、Ｉｐ＝2
80Ａ、Ｉｂ＝30Ａ、Ｓｉ＝559A・msである。ここで、ア
ーク特性をソフトにするために傾斜微調整係数Ｋｓ＝0.
5が設定されると、ピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝
Ｋｓ・Ｔu0＝0.5・1.2ms＝0.6msが演算され、ピーク立
下り期間微調整値ΔＴｄ＝Ｋｓ・Ｔd0＝0.5・0.6ms＝0.
3msが演算される。そして、上記（２）式によってピー
ク期間修正値ΔＴｐ＝−（（280＋30）／280）・（0.6
＋0.3）／2＝0.50msとなる。したがって、ピーク立上り
期間Ｔｕ＝1.2＋0.6＝1.8ms、ピーク立下り期間Ｔｄ＝
0.6＋0.3＝0.9ms及びピーク期間Ｔｐ＝1.0−0.50＝0.50
msに修正される。この結果、ユニットパルス電流積分値
Ｓｉは、アーク特性の微調整によって変化しないので、
１パルス１溶滴移行する良好な溶接状態が常に維持され
る。

【００２４】図５は、上述した実施の形態２を実施する
ための溶接電源装置のブロック図である。同図におい
て、前述した図４と同一の回路ブロックには同一符号を
付してそれらの説明は省略する。以下、図４とは異なる
回路ブロックについて、同図を参照して説明する。

【００２５】傾斜微調整係数設定回路ＫＳは、アーク特
性を調整するために微調整されて、傾斜微調整係数設定
信号Ｋｓを出力する。ピーク立上り期間微調整演算回路
ＣＴＵは、上記の傾斜微調整係数設定信号Ｋｓを入力と
して、予め定めたピーク立上り期間標準値Ｔu0・Ｋｓを
演算して、ピーク立上り期間微調整信号ΔＴｕを出力す
る。ピーク立下り期間微調整演算回路ＣＴＤは、上記の
傾斜微調整係数設定信号Ｋｓを入力として、予め定めた
ピーク立下り期間標準値Ｔd0・Ｋｓを演算して、ピーク
立下り期間微調整信号ΔＴｄを出力する。

【００２６】［実施の形態３］本発明の実施の形態３
は、上述した実施の形態１において、アーク特性の微調
整として傾斜微調整値ΔＴを設定し、これに応動してピ
ーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝ΔＴとして設定し、か
つ予め定めた重み付け係数Ｗｓによってピーク立下り期
間微調整値ΔＴｄ＝Ｗｓ・ΔＴを演算して設定し、これ
らを上記（２）式に入力してピーク期間修正値ΔＴｐを
演算して設定するパルスアーク溶接制御方法である。す
なわち、実施の形態２と同様に、実施の形態３では、上
記の傾斜微調整値ΔＴのみによってアーク特性の調整を
行うことができるので、所望のアーク特性に簡単に調整
することができる。

【００２７】前述した設定１の波形パラメータに実施の
形態３を適用すると以下のようになる。波形パラメータ
は、Ｔu0＝1.2ms、Ｔd0＝0.6ms、Ｔp0＝1.0ms、Ｉｐ＝2
80Ａ、Ｉｂ＝30Ａ、Ｓｉ＝559A・msである。ここで、ア
ーク特性をソフトにするために傾斜微調整値ΔＴ＝0.6m
sが設定されると、ピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝
ΔＴ＝0.6msとなり、重み付け係数Ｗｓ＝0.5とするとピ
ーク立下り期間微調整値ΔＴｄ＝Ｗｓ・ΔＴ＝0.5・0.6
ms＝0.3msが演算される。そして、上記（２）式によっ
てピーク期間修正値ΔＴｐ＝−（（280＋30）／280）・
（0.6＋0.3）／2＝0.50msとなる。したがって、ピーク
立上り期間Ｔｕ＝1.2＋0.6＝1.8ms、ピーク立下り期間
Ｔｄ＝0.6＋0.3＝0.9ms及びピーク期間Ｔｐ＝1.0−0.50
＝0.50msに修正される。この結果、ユニットパルス電流
積分値Ｓｉは、アーク特性の微調整によって変化しない
ので、１パルス１溶滴移行する良好な溶接状態が常に維
持される。

【００２８】図６は、上述した実施の形態３を実施する
ための溶接電源装置のブロック図である。同図におい
て、前述した図４と同一の回路ブロックには同一符号を
付してそれらの説明は省略する。以下、図４とは異なる
回路ブロックについて、同図を参照して説明する。

【００２９】傾斜微調整設定回路ΔＴＳは、アーク特性
を調整するために微調整されて、傾斜微調整設定信号Δ
Ｔｓを出力する。第２のピーク立上り期間微調整演算回
路ＴＵ２は、上記の傾斜微調整設定信号ΔＴｓをピーク
立上り期間微調整信号ΔＴｕとして出力する。第２のピ
ーク立下り期間微調整演算回路ＴＤ２は、上記の傾斜微
調整設定信号ΔＴｓを入力として、予め定めた重み付け
係数Ｗｓ・ΔＴｓを演算して、ピーク立下り期間微調整
信号ΔＴｄを出力する。

【００３０】［効果］以下、本発明の効果について、図
面を参照して説明する。図７は、前述した図３に対応す
る本発明によるアルミニウム合金のパルスＭＩＧ溶接の
ビード外観である。波形パラメータは、図３のときと同
様に、ピーク立上り期間標準値Ｔu0＝1.2ms、ピーク立
下り期間標準値Ｔd0＝0.6ms、ピーク期間標準値Ｔp0＝
1.0ms、ピーク電流Ｉｐ＝280Ａ、ベース電流Ｉｂ＝30
Ａ、ピーク立上り期間微調整値ΔＴｕ＝0.6ms及びピー
ク立下り期間微調整値ΔＴｄ＝0.6msである。ピーク期
間Ｔｐは、図３では上記のＩp0＝1.0msであるが、本発
明では修正されて0.34msとなる。同図から明らかなよう
に、母材２に付着するスパッタ２ｂは大幅に減少して、
良好なビード２ａの外観となっている。

【００３１】図８は、軟鋼のパルスＭＡＧ溶接事におい
て従来技術と本発明とのスパッタ発生量の比較図であ
る。溶接電流150Ａ、溶接電圧23Ｖ、シールドガス＝ア
ルゴンガス＋炭酸ガス２０％、溶接ワイヤ＝直径１．２
mmの軟鋼ワイヤ、ピーク立上り期間標準値Ｔu0＝0.4m
s、ピーク立下り期間標準値Ｔd0＝1.2ms、ピーク期間標
準値Ｔp0＝1.4ms、ピーク電流Ｉｐ＝440Ａ、ベース電流
Ｉｂ＝40Ａ、傾斜微調整係数Ｋｓ＝0.5の場合であり、
ピーク立上り期間Ｔｕ＝0.6ms及びピーク立下り期間Ｔ
ｄ＝1.8msとなる。また、ピーク期間Ｔｐは、従来技術
では上記のＴp0＝1.4msであるが、本発明では修正され
て0.96msになる。同図から明らかなように、従来技術に
比べて本発明では、スパッタ発生量が大幅に減少してい
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、アーク特性を微調整す
るためにピーク立上り期間及びピーク立下り期間を微調
整すると、これに連動してユニットパルス電流積分値が
所定値になるようにピーク期間が修正されるので、常に
１パルス１溶滴移行の状態を維持することができ、良好
な溶接品質を得ることができる。さらに、本発明の実施
の形態２又は３によれば、アーク特性を１つの信号のみ
によって微調整することができるので。所望のアーク特
性に簡単に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のパルスアーク溶接の電流・電圧波形
図

【図２】従来技術でのアーク特性の調整方法を示す図

【図３】従来技術のビード外観図

【図４】本発明の実施の形態１を示す溶接電源装置のブ
ロック図

【図５】本発明の実施の形態２を示す溶接電源装置のブ
ロック図

【図６】本発明の実施の形態３を示す溶接電源装置のブ
ロック図

【図７】本発明のビード外観図

【図８】本発明の効果を示すスパッタ発生量の比較図

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤ ２ 母材 ２ａ ビード ２ｂ スパッタ ３ アーク ４ 溶接トーチ ５ ワイヤ送給装置の送給ロール ＣＴＤ ピーク立下り期間微調整演算回路 ＣＴＵ ピーク立上り期間微調整演算回路 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 Ｉｂ ベース電流 ＩＢＳ ベース電流設定回路 Ｉbs ベース電流設定信号 ＩＤ 電流検出回路 Ｉｄ 電流検出信号 ＩＮＶ 出力制御回路 Ｉｐ ピーク電流 ＩＰＳ ピーク電流設定回路 Ｉps ピーク電流設定信号 ＩＳＣ 電流制御設定回路 Ｉsc 電流制御設定信号 Ｉｗ 溶接電流 ＫＳ 傾斜微調整係数設定回路 Ｋｓ 傾斜微調整係数（設定信号） Ｔｂ ベース期間 Ｔｄ ピーク立上り期間 Ｔd0 ピーク立下り期間標準値 ＴＤ２ 第２のピーク立下り期間微調整演算回路 ＴＤＳ ピーク立下り期間設定回路 Ｔds ピーク立下り期間設定信号 Ｔｆ パルス周期（信号） Ｔｐ ピーク期間 Ｔp0 ピーク期間標準値 ＴＰＳ ピーク期間設定回路 Ｔps ピーク期間設定信号 Ｔｕ ピーク立上り期間 Ｔu0 ピーク立上り期間標準値 ＴＵ２ 第２のピーク立上り期間微調整演算回路 ＴＵＳ ピーク立上り期間設定回路 Ｔus ピーク立上り期間設定信号 Ｖ／Ｆ 電圧・周波数変換回路 Ｖｂ ベース電圧 ＶＤ 電圧検出回路 Ｖｄ 電圧検出信号 ＶＤＡ 電圧平均化回路 Ｖda 平均電圧信号 Ｖｐ ピーク電圧 ＶＳ 電圧設定回路 Ｖｓ 電圧設定（値／信号） Ｖｗ 溶接電圧 Ｗｓ 重み付け係数 ΔＴＤ ピーク立下り期間微調整回路 ΔＴｄ ピーク立下り期間微調整（値／信号） ΔＴＰ ピーク期間修正値演算回路 ΔＴｐ ピーク期間修正（値／信号） ΔＴＳ 傾斜微調整設定回路 ΔＴｓ 傾斜微調整設定信号 ΔＴＵ ピーク立上り期間微調整回路 ΔＴｕ ピーク立上り期間微調整（値／信号）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク立
   上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する遷
   移電流を通電し続けてピーク期間中は前記ピーク電流を
   通電し続けてピーク立下り期間中は前記ピーク電流から
   前記ベース電流へと下降する遷移電流を通電し続けてベ
   ース期間中は前記ベース電流を通電しこれらの溶接電流
   の通電をパルス周期として繰り返して通電するパルスア
   ーク溶接制御方法において、 アーク特性の微調整のために前記ピーク立上り期間及び
   前記ピーク立下り期間が微調整されると、これに応動し
   て前記ピーク立上り期間及び前記ピーク期間及び前記ピ
   ーク立下り期間中の溶接電流の時間積分値が前記アーク
   特性の微調整によらず常に予め定めた所定値と略等しく
   なるように前記ピーク期間を修正して前記パルス周期の
   通電を繰り返すことを特徴とするパルスアーク溶接制御
   方法。
2. 【請求項２】 溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク立
   上り期間Ｔｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへ
   と上昇する遷移電流を通電し続けてピーク期間Ｔｐ中は
   前記ピーク電流Ｉｐを通電し続けてピーク立下り期間Ｔ
   ｄ中は前記ピーク電流Ｉｐから前記ベース電流Ｉｂへと
   下降する遷移電流を通電し続けてベース期間中は前記ベ
   ース電流Ｉｂを通電しこれらの溶接電流の通電をパルス
   周期として繰り返して通電するパルスアーク溶接制御方
   法において、 アーク特性の微調整のために前記ピーク立上り期間の微
   調整値ΔＴｕ及び前記ピーク立下り期間の微調整値ΔＴ
   ｄが設定されると、これに応動して前記ピーク立上り期
   間をＴｕ＋ΔＴｕに修正しかつ前記ピーク立下り期間を
   Ｔｄ＋ΔＴｄに修正しかつ前記ピーク期間をＴｐ−
   （（Ｉｐ＋Ｉｂ）／Ｉｐ）・（ΔＴｕ＋ΔＴｄ）／２に
   修正して前記パルス周期の通電を繰り返すことを特徴と
   するパルスアーク溶接制御方法。
3. 【請求項３】 アーク特性の微調整のために傾斜微調整
   係数Ｋｓが設定されると、これに応動してピーク立上り
   期間の微調整値ΔＴｕ＝Ｋｓ・Ｔｕ及びピーク立下り期
   間の微調整値ΔＴｄ＝Ｋｓ・Ｔｄを演算して設定するこ
   とを特徴とする請求項２記載のパルスアーク溶接制御方
   法。
4. 【請求項４】 アーク特性の微調整のために傾斜微調整
   値ΔＴが設定されると、これに応動してピーク立上り期
   間の微調整値ΔＴｕ＝ΔＴとして設定しかつ予め定めた
   重み付け係数Ｗｓによってピーク立下り期間の微調整値
   ΔＴｄ＝Ｗｓ・ΔＴを演算して設定することを特徴とす
   る請求項２記載のパルスアーク溶接制御方法。