JP2015020204A - 溶接電源のくびれ検出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】くびれ検出制御を行なう複数の溶接電源を同時に使用する場合において、くびれ検出感度Ｖｔｎの自動設定制御がハンチングすることを防止する。
【解決手段】溶接電源は溶滴のくびれの形成状態がくびれ検出基準値Ｖｔｎに達したことを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流Ｉｗ１を減少させてアークを再発生させ、くびれ検出時点からアーク再発生時点までのくびれ検出時間に基づいてくびれ検出基準値Ｖｔｎを自動設定制御する溶接電源のくびれ検出制御方法において、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているとき（Ｃｄ＝Ｈレベル）は通電していないときよりも、自動設定制御のゲイン（Δｄ、Δｕ）を小さくする。これにより、他の溶接電源からの溶接電流が通電する場合には、自動設定制御のゲインが小さくなるので、ハンチングを防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、他の溶接電源と同時に使用して共通のワークに各々アークを発生させて溶接する溶接電源であって、この溶接電源は溶滴のくびれの形成状態がくびれ検出基準値に達したことを判別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、上記の判別時点からアーク再発生時点までのくびれ検出時間に基づいてくびれ検出基準値を自動設定制御する溶接電源のくびれ検出制御方法に関するものである。

特許文献１及び２の発明では、溶接ワイヤとワークとの間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接において、短絡状態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ワイヤとワークとの間の電圧値又は抵抗値の変化がくびれ検出基準値に達したことによって検出し、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急減させて小電流値の状態でアークが再発生するように出力制御（くびれ検出制御）している。このようにすると、アーク再発生時の電流値を小さくすることができるので、スパッタ発生量を低減することができる。

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。

図４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。

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５に設置されている。

第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子と第１溶接トーチ４１内の第１給電チップ６１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５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給電チップ６１とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第１給電チップ６１に電圧検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に電圧検出線を接続することは難しいために、治具５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給電チップ６１と治具５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。

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。

第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子と第２溶接トーチ４２内の第２給電チップ６２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５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給電チップ６２とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第２給電チップ６２に電圧検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に電圧検出線を接続することは難しいために、治具５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給電チップ６２と治具５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。

第１溶接電流Ｉw1は、第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子→第１給電チップ６１→第１溶接ワイヤ１１→ワーク２→治具５→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給電チップ６２→第２溶接ワイヤ１２→ワーク２→治具５→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５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５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。

上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、下式のように表すことができる。
Ｖd1＝Ｖw1＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ …（１１）式
Ｖd2＝Ｖw2＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ …（１２）式
したがって、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電圧Ｖw1に合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧が重畳した値となる。第２溶接電圧検出信号Ｖd2についても同様である。

図５は、図４の溶接装置において、第１溶接電流Ｉw1は通電し、第２溶接電流Ｉw2は通電していないときの波形図である。同図（Ａ）は第１溶接電流Ｉw1の波形を示し、同図（Ｂ）は第１溶接電圧検出信号Ｖd1の波形を示し、同図（Ｃ）は第２溶接電流Ｉw2の波形を示し、同図（Ｄ）は第２溶接電圧検出信号Ｖd2の波形を示す。同図では、第１溶接電源ＰＳ１による溶接が行なわれているために第１溶接電流Ｉw1は通電しており、第２溶接電源ＰＳ２による溶接は行なわれていないために第２溶接電流Ｉw2は通電していない。したがって、同図（Ｃ）に示す第２溶接電流Ｉw2は０Ａのままであり、同図（Ｄ）に示す第２溶接電圧検出信号Ｖd2は０Ｖのままである。この場合には、くびれ検出制御は誤動作することなく正常に動作している。以下、同図を参照して説明する。

（１）時刻ｔ１の第１溶接ワイヤ１１の短絡発生から時刻ｔ２のくびれ検出時点までの動作
時刻ｔ１において第１溶接ワイヤ１１がワーク２と接触すると短絡状態になり、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ１においてアーク期間の溶接電流から減少し、時刻ｔ１〜ｔ１１の予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は予め定めた短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２〜ｔ２の期間中は予め定めたピーク値となる。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1がピーク値となる時刻ｔ１２あたりから上昇する。これは、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。時刻ｔ１２からの期間がくびれを検出する期間となる。このくびれを検出する期間においては、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値で略一定値である。かつ、同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は通電していない。この結果、上述した（１１）式において、Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ≒０となり、無視することができる。したがって、、Ｖd1＝Ｖw1となるので、溶滴のくびれの形成状態を誤動作することなく、正常に検出することができる。上記の初期期間は１ms程度に設定され、上記の初期電流値は５０Ａ程度に設定され、上記の短絡時傾斜は１００〜３００Ａ／ms程度に設定され、上記のピーク値は３００〜４００Ａ程度に設定される。

（２）時刻ｔ２のくびれ検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までのくびれ検出時間Ｔｎ中の動作
時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1が急上昇して初期期間中の電圧値からの電圧上昇値ΔＶが予め定めたくびれ検出基準値Ｖtnと等しくなったことによって、くびれの形成状態が基準状態に達したことを検出する。くびれを検出すると、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値から予め定めた低レベル電流値Ｉｌへと急減し、時刻ｔ３のアーク再発生まではその値を維持する。この電流急減速度は、３０００Ａ／ms程度と非常に早い値である。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1が低レベル電流値Ｉｌになるので時刻ｔ２から一旦減少した後に急上昇する。上記の低レベル電流値Ｉｌは３０Ａ程度に設定される。時刻ｔ２のくびれ検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までの期間をくびれ検出時間Ｔｎと呼ぶことにする。

（３）時刻ｔ３のアーク再発生時点から時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄの終了時点までの動作
時刻ｔ３においてアークが再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値は短絡／アーク判別値Ｖta以上となる。同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ３から予め定めたアーク時傾斜で上昇し、予め定めた高レベル電流値に達するとその値を時刻ｔ４まで維持する。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、時刻ｔ３〜ｔ４の予め定めた遅延期間Ｔｄ中は高レベル電圧値の状態にある。この遅延期間Ｔｄは２ms程度に設定される。

（４）時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄ終了時点から時刻ｔ５の次の短絡発生までのアーク期間の動作
時刻ｔ４において、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は高レベル電流値から次第に減少する。同様に、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は高レベル電圧値から次第に減少する。

上述したように、他の溶接電源からの溶接電流（第２溶接電流Ｉw2）が通電していない場合には、共通通電路のインダクタンス値Ｌによって発生する電圧値が小さいために無視することができるので、くびれを正確に検出することができる。

上述したくびれ検出制御では、スパッタ発生量の抑制効果を大きくするためには、くびれの形成状態を正確に検出することが重要となる。くびれの形成状態は、シールドガスの種類、溶接ワイヤの種類、ワークの形状、溶接ワイヤの送給速度、溶接姿勢等の溶接条件によって変化する。このために、溶接条件に応じてくびれを検出する感度を適正化する必要がある。このくびれ検出の感度は、上記のくびれ検出基準値Ｖtnを増減させることによって調整することができる。すなわち、くびれ検出基準値Ｖtnを増加させると感度は低くなり、逆に減少させると感度は高くなる。くびれ検出基準値Ｖtnが大きすぎると感度が低すぎることになり、上記のくびれ検出時間Ｔｎが短くなりすぎてアーク再発生までに溶接電流を充分に減少させることができないので、スパッタ発生量の抑制効果が小さくなる。逆に、くびれ検出基準値Ｖtnが小さすぎると感度は高すぎることになり、上記のくびれ検出時間Ｔｎが長くなりすぎてアークがなかなか再発生しないために溶接状態が不安定になる。したがって、上記のくびれ検出時間Ｔｎが、５０〜１０００μｓ程度の範囲になるときが、くびれ検出基準値Ｖtnが適正値に設定されているときであると言える。

上述したくびれ検出制御を付加した溶接電源においては、シールドガスの選択信号、溶接ワイヤの選択信号及び送給速度の設定信号に応じて、くびれ検出基準値Ｖtnを切り換えて適正値になるようにしている。しかし、実際の溶接工程においては、上述した複数の溶接条件が複合化されてくびれ検出基準値Ｖtnの適正値が決まる。したがって、くびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた所定値から溶接工程に応じた適正値へと自動的に設定する機能が必要となる。以下、このくびれ検出基準値Ｖtnの自動設定制御に関する従来技術（例えば、特許文献１及び２参照）について説明する。

特許文献１の発明では、くびれ検出時間Ｔｎを短絡ごとに検出して記憶し、記憶されている現時点から過去複数の所定個数分のくびれ検出時間Ｔｎの各値が予め定めた最小値以下である個数が予め定めた最小値個数以上のときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた減少値だけ減少させ、記憶された各くびれ検出時間が予め定めた最大値以上である個数が予め定めた最大値個数以上のときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた増加値だけ増加させ、これらの処理を短絡ごとに繰り返すものである。このくびれ検出基準値Ｖtnの自動設定制御によって、くびれ検出時間Ｔｎが上記の最小値と上記の最大値との間の適正時間範囲に収まることになる。

特許文献２の発明では、短絡ごとにくびれ検出時間Ｔｎを検出し、このくびれ検出時間Ｔｎが予め定めた下限時間以下であるときはカウンタ値から１を減算し、くびれ検出時間Ｔｎが予め定めた上限時間以上であるときはカウンタ値に１を加算し、カウンタ値が予め定めた負の値であるマイナス基準値に達したときは前記くびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた減少値だけ減少させると共にカウンタ値を０にリセットし、カウンタ値が予め定めた正の値であるプラス基準値に達したときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた増加値だけ増加させると共にカウンタ値を０にリセットし、溶接中はくびれ検出基準値Ｖtnの修正を継続するものである。このくびれ検出基準値Ｖtnの自動設定制御によって、くびれ検出時間Ｔｎが上記の下限時間と上記の上限時間との間の適正時間範囲に収まることになる。

図６は、図４の溶接装置において、第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が共に通電しているときの波形図である。同図（Ａ）は第１溶接電流Ｉw1の波形を示し、同図（Ｂ）は第１溶接電圧検出信号Ｖd1の波形を示し、同図（Ｃ）は第２溶接電流Ｉw2の波形を示し、同図（Ｄ）は第２溶接電圧検出信号Ｖd2の波形を示す。同図では、第１溶接電源ＰＳ１による溶接が行なわれているために第１溶接電流Ｉw1が通電している。同時に、第２溶接電源ＰＳ２による溶接も行なわれているために第２溶接電流Ｉw2も通電している。同図は、第１溶接ワイヤ１１とワーク２とが短絡状態にある時刻ｔ１〜ｔ３の期間と、第２溶接ワイヤ１２とワーク２とが短絡状態にある時刻ｔ０〜ｔ１４の期間とが一部重なっている場合である。このような状態であるために、理由は後述するが、くびれ検出制御が誤動作している。同図は、上述した図５と対応しており、同一の動作については説明は繰り返さない。以下、同図を参照して説明する。

第１溶接ワイヤ１１とワーク２とが短絡状態にある時刻ｔ１〜ｔ３の期間中は、第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間も短絡状態にある。このために、同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は急激な変化をしている。

（１）時刻ｔ０の第２溶接ワイヤ１２の短絡発生から時刻ｔ１３の第２溶接ワイヤ１２のくびれ検出時点までの動作
時刻ｔ０において第２溶接ワイヤ１２がワーク２と接触すると短絡状態になり、同図（Ｄ）に示すように、第２溶接電圧検出信号Ｖd2は数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は、時刻ｔ０においてアーク期間の溶接電流から減少し、初期期間中は初期電流値となり、短絡時傾斜で上昇し、その後はピーク値となる。同図（Ｄ）に示すように、第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、初期期間中の電圧値からの電圧上昇値が時刻ｔ１３においてくびれ検出基準値に達する。これにより、くびれを検出する。くびれを検出すると、同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2はピーク値から低レベル電流値へと急減する。

他方、時刻ｔ１において第１溶接ワイヤ１１がワーク２と接触すると短絡状態になり、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ１においてアーク期間の溶接電流から減少し、時刻ｔ１〜ｔ１１の初期期間中は初期電流値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２からの期間中はピーク値となる。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1がピーク値となる時刻ｔ１２あたりから上昇する。これは、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。時刻ｔ１２からの期間がくびれを検出する期間となる。このくびれを検出する期間においては、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値で略一定値である。しかし、同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は上述したように時刻ｔ１３においてくびれが検出されたために電流は急減している。この結果、上述した（１１）式において、Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ＝ｄＩw1／ｄｔ＋ｄＩw2／ｄｔについては、ｄＩw1／ｄｔは小さな値であり、ｄＩw2／ｄｔは負の大きな値となる。このために、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、くびれの形成に伴って時刻ｔ１２から次第に上昇し、この上昇がくびれ検出基準値Ｖtnに達する前の時刻ｔ１３において第２溶接電流Ｉw2の急減に伴い逆に減少することになり、くびれの検出に失敗することになる。

（２）時刻ｔ１３のくびれの誤検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までの動作
時刻ｔ１３において、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1が減少してくびれ検出基準値Ｖtnに達しないので、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値を時刻ｔ３の第１アーク３１が再発生するまで維持する。他方、時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ１４において、第２アーク３２が発生するので、同図（Ｄ）に示すように、第２溶接電圧検出信号Ｖd2はアーク電圧値に上昇する。同図（Ｃ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は、時刻ｔ１４の低レベル電流値から高レベル電流値までアーク時傾斜で上昇する。この場合、第１溶接電源ＰＳ１のくびれ検出時間Ｔｎは、くびれの検出が行われていないために、Ｔｎ＝０となる。

（３）時刻ｔ３のアーク再発生時点から時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄの終了時点までの動作
時刻ｔ３において第１アーク３１が再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値は短絡／アーク判別値Ｖta以上となる。同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ３のピーク値からアーク時傾斜で上昇し、高レベル電流値に達するとその値を時刻ｔ４まで維持する。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、時刻ｔ３〜ｔ４の遅延期間Ｔｄ中は高レベル電圧値の状態にある。

（４）時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄ終了時点から時刻ｔ５の次の短絡発生までのアーク期間の動作
時刻ｔ４において、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は高レベル電流値から次第に減少する。同様に、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は高レベル電圧値から次第に減少する。

上述したように、互いの短絡期間が重なっている場合には、共通通電路のインダクタンス値Ｌによって発生する電圧値が大きくなるので、くびれを誤検出する可能性が高まる。同図では、第１溶接ワイヤ１１のくびれを検出する期間において、第２溶接電流Ｉw2が急減したために生じたくびれの誤検出について説明したが、短絡時傾斜で上昇している場合にも誤検出が生じるおそれがある。さらには、アーク期間中に溶融池からのガスの噴出等によってアーク長が急変し、これに伴って第２溶接電流Ｉw2が急速に変化する場合がある。このような場合にも、くびれの誤検出が生じるおそれがある。したがって、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによって生じるくびれの誤検出は、くびれ検出時間Ｔｎが適正時間範囲よりも短くなる場合と長くなる場合とのどちらの場合も発生する。

特許第４９０７８９２号公報 特開２０１２−２４０１０１号公報

共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生するような状態において、上述したくびれ検出基準値Ｖtnの自動設定制御が動作した場合には、くびれ検出基準値Ｖtnは適正値に収束せずにハンチング状態となり、溶接状態が不安定状態になる場合が生じる。

そこで、本発明では、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電しているような場合において、くびれ検出基準値の自動設定制御を動作させても、くびれ検出基準値を適正値に収束させることができる溶接電源のくびれ検出制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
他の溶接電源と同時に使用して共通のワークに各々アークを発生させて溶接する溶接電源であって、この溶接電源は溶滴のくびれの形成状態がくびれ検出基準値に達したこと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、前記検出時点から前記アーク再発生時点までのくびれ検出時間に基づいて前記くびれ検出基準値を自動設定制御する溶接電源のくびれ検出制御方法において、
前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときは通電していないときよりも、前記自動設定制御のゲインを小さくする、
ことを特徴とする溶接電源のくびれ検出制御方法である。

請求項２の発明は、前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときの前記ゲインを０に設定して前記自動設定制御の動作を禁止する、
ことを特徴とする請求項１記載の溶接電源のくびれ検出制御方法である。

請求項３の発明は、前記ワークの溶接個所の一部期間が前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときは、前記溶接個所の全期間中の前記ゲインを小さくする、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接電源のくびれ検出制御方法である。

本発明によれば、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているときは通電していないときよりも、自動設定制御のゲインを小さくする。これにより、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生するような場合には、自動設定制御のゲインが小さくなるので、ハンチングの発生を防止することができる。このために、本発明では、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電しているような場合において、くびれ検出基準値の自動設定制御を動作させても、くびれ検出基準値を適正値に収束させることができる。

本発明の実施の形態に係る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。 図１の溶接装置を構成する第１溶接電源ＰＳ１の詳細ブロック図である。 図２の第１溶接電源ＰＳ１において、他の溶接電源からの溶接電流が通電していないときの各信号のタイミングチャートである。 従来技術において、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。 図４の溶接装置において、第１溶接電流Ｉw1は通電し、第２溶接電流Ｉw2は通電していないときの波形図である。 図４の溶接装置において、第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が共に通電しているときの波形図である。

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。

図１は、本発明の実施の形態に係る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。同図は上述した図４と対応しており、同一の構成物については同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図においては、説明を簡略化するために、第１溶接電源ＰＳ１に対してのみ本発明を実施している。したがって、第２溶接電源ＰＳ２は、従来と同様の溶接電源である。同図は、図４に、合算溶接電流検出回路ＩＧＤを追加したものである。以下、同図を参照して、この構成物について説明する。

合算溶接電流検出回路ＩＧＤは、共通通電路に通電する合算溶接電流Ｉｇを検出して、合算溶接電流検出信号Ｉgdを出力する。この合算溶接電流検出信号Ｉgdは、第１溶接電源ＰＳ１に入力される。

図２は、図１の溶接装置を構成する第１溶接電源ＰＳ１の詳細ブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

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、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1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、整流された直流を平滑するリアクトル、誤差増幅信号Ｅａを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路を備えている。

減流抵抗器Ｒは、上記の電源主回路ＰＭと第１溶接トーチ４１との間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡負荷（０．０１〜０．０３Ω程度）の１０倍以上大きな値（０．５〜３Ω程度）に設定される。このために、くびれ検出制御によって減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、溶接電源内の直流リアクトル及び外部ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電される。トランジスタＴＲは、減流抵抗器Ｒと並列に接続されて、後述する駆動信号Ｄｒに従ってオン又はオフ制御される。

第１溶接ワイヤ１１は、第１送給機ＦＤ１によって第１溶接トーチ４１内を送給されて、ワーク２との間に第１アーク３１が発生する。ワーク２は、治具５上に設置されている。第１溶接トーチ４１内の第１給電チップ（図示は省略）とワーク２の表面との間には第１溶接電圧Ｖw1が印加し、第１溶接電流Ｉw1が通電する。そして、ワーク２及び治具５等の共通通電路を合算溶接電流Ｉｇが通電する。

第１溶接電流検出回路ＩＤ１は、上記の第１溶接電流Ｉw1を検出して、第１溶接電流検出信号Ｉd1を出力する。図１で上述したように、外部に設けられた合算溶接電流検出回路ＩＧＤは、上記の合算溶接電流Ｉｇを検出して、合算溶接電流検出信号Ｉgdを出力する。図１で上述したように、外部に設けられた第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１溶接トーチ４１内の第１給電チップと治具５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溶接電圧検出回路ＶＤ１を内部に設けるようにしても良い。

短絡判別回路ＳＤは、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1を入力として、この値が予め定めた短絡／アーク判別値未満であるときは短絡状態にあると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク発生状態にあると判別してＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。

電流通電判別回路ＣＤは、上記の合算溶接電流検出信号Ｉgd及び上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1を入力として、Ｉgd−Ｉd1の減算を行い、この減算値がしきい値以上であるときはＨｉｇｈレベルとなる電流通電判別信号Ｃｄを出力する。しきい値は、１０Ａ程度に設定される。Ｉgd−Ｉd1は、第１溶接電源ＰＳ１から見て、他の溶接電源からの溶接電流の値に相当する。したがって、上記の電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルのときは、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているときであり、Ｌｏｗレベルのときは通電していないときである。同図においては、他の溶接電源からの溶接電流とは、第２溶接電流Ｉw2のことである。

カウンタ回路ＣＮは、後述するくびれ検出信号Ｎｄ及び後述するリセット信号Ｒｓを入力として、このくびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになっている時間（くびれ検出時間Ｔｎ）を計測し、このくびれ検出時間Ｔｎが予め定めた下限時間Ｌｔ以下であるときはカウンタ値から１を減算し、くびれ検出時間Ｔｎが予め定めた上限時間Ｈｔ以上であるときはカウンタ値に１を加算して、カウンタ値信号Ｃｎを出力する。また、このカウンタ回路ＣＮは、リセット信号Ｒｓが入力されるとカウンタ値を０にリセットする。カウンタ値信号Ｃｎの値がカウンタ値となる。カウンタ値は、溶接開始時に初期値０になっている。当然ながら、上限時間Ｈｔは下限時間よりも長い時間に設定される。上記の下限時間Ｌｔは、０〜２００μｓ程度の範囲で設定される。また、上限時間Ｈｔは、５００〜１５００μｓ程度の範囲に設定される。これらの設定値は、溶接条件に応じて適正値になるように実験によって決定する。

減少値設定回路ＤＤは、上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベルのときは予め定めた高減少値となり、Ｈｉｇｈレベルのときは予め定めた低減少値となる減少値信号Δｄを出力する。高減少値及び低減少値は負の値に設定される。高減少値の絶対値＞低減少値の絶対値である。高減少値の絶対値は、例えば後述するくびれ検出基準値の初期値Ｖtn0の１０〜３０％程度に設定される。低減少値の絶対値は、高減少値の絶対値の３０〜７０％程度に設定される。この減少値信号Δｄの値は、くびれ検出基準値の自動設定制御のゲインを決めることになる。したがって、減少値信号Δｄは、他の溶接電源からの溶接電流が通電していないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は高減少値となりゲインは大きくなり、通電しているとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は低減少値となりゲインは小さくなる。

増加値設定回路ＤＵは、上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベルのときは予め定めた高増加値となり、Ｈｉｇｈレベルのときは予め定めた低増加値となる増加値信号Δｕを出力する。高増加値及び低増加値は正の値に設定される。高増加値の絶対値＞低増加値の絶対値である。高増加値の絶対値は、例えば後述するくびれ検出基準値の初期値Ｖtn0の１０〜３０％程度に設定される。低増加値の絶対値は、高増加値の絶対値の３０〜７０％程度に設定される。この増加値信号Δｕの値は、くびれ検出基準値の自動設定制御のゲインを決めることになる。したがって、増加値信号Δｕは、他の溶接電源からの溶接電流が通電していないとき（Ｌｏｗレベルのとき）は高増加値となりゲインは大きくなり、通電しているとき（Ｈｉｇｈレベルのとき）は低増加値となりゲインは小さくなる。

カウンタ値判別回路ＣＰは、上記の減少値信号Δｄ、上記の増加値信号Δｕ及び上記のカウンタ値信号Ｃｎを入力として、カウンタ値信号Ｃｎの値が予め定めたマイナス基準値Ｌｃ以下になった時点で減少値信号Δｄを修正信号Δudとして出力すると共にリセット信号Ｒｓを出力し、カウンタ値信号Ｃｎの値が予め定めたプラス基準値以上になった時点で増加値信号Δｕを修正信号Δudとして出力すると共にリセット信号Ｒｓを出力する。上記のマイナス基準値Ｌｃは負の値に設定され、例えば−５〜−２０程度の範囲で設定される。また、上記のプラス基準値Ｈｃは正の値に設定され、例えば＋５〜＋２０程度の範囲に設定される。これらの設定値は、くびれ発生状態の変動の大きさに応じて、実験によって適正値に決定される。マイナス基準値Ｌｃとプラス基準値Ｈｃの絶対値は必ずしも同一値である必要はない。マイナス基準値Ｌｃ及びプラス基準値Ｈｃの絶対値を、上記の電流通電判別信号Ｃｄによって高低に切り換えるようにしても良い。マイナス基準値Ｌｃ及びプラス基準値Ｈｃの値は、くびれ検出基準値の自動設定制御のゲインを決めることになる。

くびれ検出基準値設定回路ＶＴＮは、上記の修正信号Δudを入力として、修正信号Δudの値に基づいて修正を行いくびれ検出基準値信号Ｖtnを出力する。Ｖtn＝Ｖtn0＋ΣΔudである。ここで、Ｖtn0は初期値である。また、Δudの加算は修正信号Δudが入力されるごとに行う。

上記の回路によるくびれ検出基準値信号Ｖtnの自動設定制御の動作を整理すると、以下のようになる。
１）短絡ごとにくびれ検出時間Ｔｎを検出する。
２）Ｔｎ≦ＬｔのときはＣｎ−１を行い、Ｌｔ＜Ｔｎ＜ＨｔのときはＣｎ＋０を行い、Ｔｎ≧ＨｔのときはＣｎ＋１を行う。ここで、Ｌｔは下限時間であり、Ｈｔは上限時間であり、Ｃｎはカウンタ値である。カウンタ値Ｃｎは溶接開始時に０にリセットされる。
３）Ｃｎ≦Ｌｃになった時点で修正信号Δud＝Δｄを出力すると共にＣｎを０にリセットする。Ｃｎ≧Ｈｃになった時点で修正信号Δud＝Δｕを出力すると共にＣｎを０にリセットする。ここで、Ｌｃはマイナス基準値であり、Ｈｃはプラス基準値であり、Δｄは減少値であり、Δｕは増加値である。
４）くびれ検出基準値Ｖtn＝Ｖtn0＋ΣΔudを行い、くびれ検出基準値Ｖtnを自動設定する。ここで、Ｖtn0は初期値である。
５）上記１）〜４）の自動設定制御を溶接中継続する。

くびれ検出回路ＮＤは、上記のくびれ検出基準値信号Ｖtn、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1を入力として、短絡期間中の第１溶接電圧検出信号Ｖd1の電圧上昇値がくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれの形成状態が基準状態に達したと判別してＨｉｇｈレベルとなり、アークが再発生して第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値が上記の短絡／アーク判別値以上になった時点でＬｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の第１溶接電圧検出信号Ｖd1の微分値がそれに対応したくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。さらに、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値を第１溶接電流検出信号Ｉd1の値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応するくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。

低レベル電流設定回路ＩＬＲは、予め定めた低レベル電流設定信号Ｉlrを出力する。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1を入力として、Ｉd1＜ＩlrのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉd1≧ＩlrのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。駆動回路ＤＲは、この電流比較信号Ｃｍ及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するとＬｏｗレベルに変化し、その後に電流比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化するとＨｉｇｈレベルに変化する駆動信号Ｄｒを上記のトランジスタＴＲのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Ｄｒはくびれが検出されるとＬｏｗレベルになり、トランジスタＴＲがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されるので、短絡負荷を通電する第１溶接電流Ｉw1は急減する。そして、急減した第１溶接電流Ｉw1の値が低レベル電流設定信号Ｉlrの値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになり、トランジスタＴＲがオン状態になるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の状態に戻る。

電流制御設定回路ＩＣＲは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点から予め定めた初期期間中は、予め定めた初期電流設定値を電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。
２）その後は、電流制御設定信号Ｉcrの値を、上記の初期電流設定値から予め定めた短絡時傾斜で予め定めたピーク設定値まで上昇させ、その値を維持する。
３）くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベル（くびれ検出）に変化すると、電流制御設定信号Ｉcrの値を低レベル電流設定信号Ｉlrの値に切り換えて維持する。
４）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化すると、電流制御設定信号Ｉcrを、予め定めたアーク時傾斜で予め定めた高レベル電流設定値まで上昇させ、その値を維持する。

オフディレイ回路ＴＤＳは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、この信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する時点を予め定めた遅延時間だけオフディレイさせて遅延信号Ｔdsを出力する。したがって、この遅延信号Ｔdsは、短絡期間になるとＨｉｇｈレベルとなり、アークが再発生してから遅延時間だけオフディレイしてＬｏｗレベルになる信号である。電圧設定回路ＶＲは、アーク期間中の溶接電圧を設定するための予め定めた電圧設定信号Ｖｒ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Ｉcr（＋）と上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒ（＋）と上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。制御切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記の遅延信号Ｔdsを入力として、遅延信号ＴdsがＨｉｇｈレベル（短絡開始からアークが再発生して遅延時間が経過するまでの期間）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｌｏｗレベル（アーク）のときは電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。この回路により、短絡期間＋遅延期間中は定電流制御となり、それ以外のアーク期間中は定電圧制御となる。

送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。第１送給制御回路ＦＣ１は、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この設定値に相当する送給速度で第１溶接ワイヤ１１を送給するための第１送給制御信号Ｆc1を上記の第１送給機ＦＤ１に出力する。

図３は、図２の第１溶接電源ＰＳ１において、他の溶接電源からの溶接電流が通電していないときの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は第１溶接電流Ｉw1の時間変化を示し、同図（Ｂ）は第１溶接電圧検出信号Ｖd1の時間変化を示し、同図（Ｃ）はくびれ検出信号Ｎｄの時間変化を示し、同図（Ｄ）は駆動信号Ｄｒの時間変化を示し、同図（Ｅ）は遅延信号Ｔdsの時間変化を示し、同図（Ｆ）は電流制御設定信号Ｉcrの時間変化を示し、同図（Ｇ）は第２溶接電流Ｉw2の時間変化を示し、同図（Ｈ）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示す。同図は上述した図５と対応しており、同図（Ｇ）に示す第２溶接電流Ｉw2は通電していないので０Ａである。このために、くびれの誤検出が発生していない場合である。以下、同図を参照して説明する。

同図においては、同図（Ｇ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2が通電していないので、他の溶接電源からの溶接電流が通電していないことになる。このために、同図（Ｈ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄはＬｏｗレベルのままとなる。

（１）時刻ｔ１の短絡発生から時刻ｔ２のくびれ検出時点までの動作
時刻ｔ１において第１溶接ワイヤ１１がワーク２と接触すると短絡状態になり、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1が短絡／アーク判別値Ｖta未満になったことを判別して、同図（Ｅ）に示すように、遅延信号ＴdsはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrは時刻ｔ１において予め定めた高レベル電流設定値から小さな値である予め定めた初期電流設定値に変化する。時刻ｔ１〜ｔ１１の予め定めた初期期間中は上記の初期電流設定値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は予め定めた短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２〜ｔ２の期間中は予め定めたピーク設定値となる。短絡期間中は上述したように定電流制御されているので第１溶接電流Ｉw1は電流制御設定信号Ｉcrに相当する値に制御される。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ１においてアーク期間の溶接電流から急減し、時刻ｔ１〜ｔ１１の初期期間中は初期電流値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２〜ｔ２の期間中はピーク値となる。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の期間はＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の期間はＬｏｗレベルとなる。同図（Ｄ）に示すように、駆動信号Ｄｒは、後述する時刻ｔ２〜ｔ２１の期間はＬｏｗレベルとなり、それ以外の期間はＨｉｇｈレベルとなる。したがって、同図において時刻ｔ２以前の期間中は、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルとなり、図２のトランジスタＴＲがオン状態となるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の消耗電極アーク溶接電源と同一の状態となる。

同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1がピーク値となる時刻ｔ１２あたりから上昇する。これは、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。時刻ｔ１２からの期間がくびれを検出する期間となる。このくびれを検出する期間においては、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値で略一定値であり、かつ、同図（Ｇ）に示すように、第２溶接電流Ｉw2は通電していない。この結果、上述した（１１）式において、Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ＝ｄＩw1／ｄｔ＋ｄＩw2／ｄｔに≒０となるので、共通通電路のインダクタンス値Ｌによって発生する電圧は略０となる。したがって、第１溶接電圧Ｖw1を第１溶接電圧検出信号Ｖd1によって正確に検出することができる。このために、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、くびれの形成に伴って時刻ｔ１２から次第に上昇する。

（２）時刻ｔ２のくびれ検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までの動作
時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1が急上昇して初期期間中の電圧値からの電圧上昇値ΔＶが予め定めたくびれ検出基準値Ｖtnと等しくなったことによって、くびれの形成状態が基準状態に達したことを検出すると、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図２のトランジスタＴＲはオフ状態となり減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrは低レベル電流設定信号Ｉlrの値へと小さくなる。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値から低レベル電流値Ｉｌへと急減する。そして、時刻ｔ２１において第１溶接電流Ｉw1が低レベル電流値Ｉｌまで減少すると、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、図２のトランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、時刻ｔ３のアーク再発生までは低レベル電流値Ｉｌを維持する。したがって、トランジスタＴＲは、時刻ｔ２にくびれが検出されてから時刻ｔ２１に第１溶接電流Ｉw1が低レベル電流値Ｉｌに減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1が小さくなるので時刻ｔ２から一旦減少した後に急上昇する。

（３）時刻ｔ３のアーク再発生時点から時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄの終了時点までの動作
時刻ｔ３において第１アーク３１が再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値は短絡／アーク判別値Ｖta以上となる。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrの値は、低レベル電流設定信号Ｉlrの値から予め定めたアーク時傾斜で上昇し、上記の高レベル電流設定値に達するとその値を維持する。同図（Ｅ）に示すように、遅延信号Ｔdsは、時刻ｔ３にアークが再発生してから予め定めた遅延期間Ｔｄが経過する時刻ｔ４までＨｉｇｈレベルのままである。したがって、溶接電源は時刻ｔ４まで定電流制御されているので、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ３からアーク時傾斜で上昇し、高レベル電流値に達するとその値を時刻ｔ４まで維持する。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、時刻ｔ３〜ｔ４の遅延期間Ｔｄ中は高レベル電圧値の状態にある。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ２〜ｔ３のくびれ検出時間Ｔｎ中はＨｉｇｈレベルとなり、時刻ｔ３にアークが再発生するので、Ｌｏｗレベルに変化する。

（４）時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄ終了時点から時刻ｔ５の次の短絡発生までのアーク期間の動作
同図（Ｅ）に示すように、遅延信号ＴdsがＬｏｗレベルに変化する。この結果、溶接電源は定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は高レベル電流値から次第に減少する。同様に、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は高レベル電圧値から次第に減少する。

このように、くびれ検出制御では、時刻ｔ２にくびれを検出すると通電路に減流抵抗器を挿入することによって第１溶接電流Ｉw1を急減させて、時刻ｔ３に第１アーク３１が再発生した時点における電流値を小さな値に制御することができる。このために、スパッタ発生量を大幅に低減することができる。

同図は、他の溶接電源からの溶接電流が通電していない場合であるので、同図（Ｈ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄはＬｏｗレベルになっている。このために、図２の減少値信号Δｄは高減少値となり、増加値信号Δｕは高増加値となる。すなわち、同図の場合には、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生しない場合であるので、自動設定制御のゲインを大きくしてもハンチングすることがなく、過渡応答性及び定常安定性を良好にすることができる。

次に、図２の第１溶接電源ＰＳ１において、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているときの各信号のタイミングチャートは、図３において、時刻ｔ２〜ｔ３のくびれ検出時間Ｔｎが０となったり、長くなったりして大きく変動することになる。これは、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生するためである。他の溶接電源からの溶接電流が通電している場合には、同図（Ｈ）に示す電流通電判別信号Ｃｄは、図３とは異なりＨｉｇｈレベルとなる。このために、図２の減少値信号Δｄは低減少値となり、増加値信号Δｕは低増加値となる。すなわち、この場合には、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生するので、自動設定制御のゲインを小さくしてハンチングの発生を防止している。この結果、過渡応答性が少し遅くなるが、定常安定性は良好になる。

また、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が多く発生する溶接条件においては、自動設定制御のゲインを０に設定することによって、自動設定制御を禁止しても良い。この場合には、自動設定制御を動作させると、溶接状態が非常に不安定になり、溶接不良となるからである。自動設定制御を禁止すると、くびれ検出基準値信号Ｖtnの値が適正値から外れるおそれがあるが、この場合でも、適正値のときよりもスパッタ発生量は増加するが、溶接不良となることはない。

上述した実施の形態においては、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているかいないかの判断を、合算溶接電流Ｉｇを検出することによって行なっている。ロボット溶接において、電流通電判別信号Ｃｄを作業プログラムから生成するようにしても良い。すなわち、他の溶接電源からの溶接電流が通電する溶接区間は、作業プログラムによってロボット制御装置から第１溶接電源ＰＳ１に対してＨｉｇｈレベルの電流通電判別信号Ｃｄを入力し、他の溶接電源からの溶接電流が通電しない溶接区間はＬｏｗレベルの電流通電判別信号Ｃｄを入力するようにする。また、ワークの溶接個所の一部区間が他の溶接電源からの溶接電流が通電しているときは、溶接個所の全区間の自動設定制御のゲインを小さくしても良い。これは、溶接区間中に自動設定制御のゲインが大きい区間と小さい区間とが混在するよりも、全区間ゲインを小さくする方が溶接状態が安定する場合があるからである。

上述した実施の形態においては、くびれ検出基準値の自動設定制御が、特許文献２と同様に、短絡ごとにくびれ検出時間Ｔｎを検出し、このくびれ検出時間Ｔｎが予め定めた下限時間Ｌｔ以下であるときはカウンタ値Ｃｎから１を減算し、くびれ検出時間Ｔｎが予め定めた上限時間Ｈｔ以上であるときはカウンタ値Ｃｎに１を加算し、カウンタ値Ｃｎが予め定めた負の値であるマイナス基準値Ｌｃに達したときは前記くびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた減少値Δｄだけ減少させると共にカウンタ値Ｃｎを０にリセットし、カウンタ値Ｃｎが予め定めた正の値であるプラス基準値Ｈｃに達したときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた増加値Δｕだけ増加させると共にカウンタ値Ｃｎを０にリセットし、溶接中はくびれ検出基準値Ｖtnの修正を継続するものである。そして、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているかいないかを判別して、上記の減少値Δｄ及び増加値Δｕの大小を切り替えることによって、自動設定制御のゲインを切り替えている。

上述した自動設定制御を、特許文献１と同様に、くびれ検出時間Ｔｎを短絡ごとに検出して記憶し、記憶されている現時点から過去複数の所定個数分のくびれ検出時間Ｔｎの各値が予め定めた最小値以下である個数が予め定めた最小値個数以上のときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた減少値だけ減少させ、記憶された各くびれ検出時間が予め定めた最大値以上である個数が予め定めた最大値個数以上のときはくびれ検出基準値Ｖtnを予め定めた増加値だけ増加させ、これらの処理を短絡ごとに繰り返すようにしても良い。そして、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているかいないかを判別して、上記の減少値及び増加値の大小を切り替えることによって、自動設定制御のゲインを切り替えるようにする。

さらに、上述した自動設定制御を、短絡ごとのくびれ検出時間Ｔｎを検出し、このくびれ検出時間Ｔｎと予め定めた目標時間との誤差増幅値を算出し、この誤差増幅値によってくびれ検出基準値Ｖtnをフィードバック制御するようにしても良い。そして、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているかいないかを判別して、上記の誤差増幅値の増幅率の大小を切り替えることによって、自動設定制御のゲインを切り替えるようにする。

上述した実施の形態によれば、他の溶接電源からの溶接電流が通電しているときは通電していないときよりも、自動設定制御のゲインを小さくする。これにより、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電することによるくびれの誤検出が発生するような場合には、自動設定制御のゲインが小さくなるので、ハンチングの発生を防止することができる。このために、本実施の形態では、共通通電路に他の溶接電源からの溶接電流が通電しているような場合において、くびれ検出基準値の自動設定制御を動作させても、くびれ検出基準値を適正値に収束させることができる。

１１ 第１溶接ワイヤ
１２ 第２溶接ワイヤ
２ ワーク
３１ 第１アーク
３２ 第２アーク
４１ 第１溶接トーチ
４２ 第２溶接トーチ
５ 治具
６１ 第１給電チップ
６２ 第２給電チップ
ＣＤ 電流通電判別回路
Ｃｄ 電流通電判別信号
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＣＮ カウンタ回路
Ｃｎ カウンタ値（信号）
ＣＰ カウンタ値判別回路
ＤＤ 減少値設定回路
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 駆動信号
ＤＵ 増加値設定回路
Ｅａ 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
ＦＣ１ 第１送給制御回路
Ｆc1 第１送給制御信号
Ｆc2 第２送給制御信号
ＦＤ１ 第１送給機
ＦＤ２ 第２送給機
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｈｃ プラス基準値
Ｈｔ 上限時間
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ１ 第１溶接電流検出回路
Ｉd1 第１溶接電流検出信号
Ｉｇ 合算溶接電流
ＩＧＤ 合算溶接電流検出回路
Ｉgd 合算溶接電流検出信号
Ｉｌ 低レベル電流値
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
Ｉw1 第１溶接電流
Ｉw2 第２溶接電流
Ｌ インダクタンス値
Ｌｃ マイナス基準値
Ｌｔ 下限時間
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ１ 第１溶接電源
ＰＳ２ 第２溶接電源
Ｒ 減流抵抗器
Ｒｓ リセット信号
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＷ 制御切換回路
Ｔｄ 遅延期間
ＴＤＳ オフディレイ回路
Ｔds 遅延信号
Ｔｎ くびれ検出時間
ＴＲ トランジスタ
ＶＤ１ 第１溶接電圧検出回路
Ｖd1 第１溶接電圧検出信号
ＶＤ２ 第２溶接電圧検出回路
Ｖd2 第２溶接電圧検出信号
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖta アーク判別値
ＶＴＮ くびれ検出基準値設定回路
Ｖtn くびれ検出基準値（信号）
Ｖtn0 初期値
Ｖw1 第１溶接電圧
Ｖw2 第２溶接電圧
Δｄ 減少値信号
Δｕ 増加値信号
Δud 修正信号
ΔＶ 電圧上昇値

Claims (3)

1. 他の溶接電源と同時に使用して共通のワークに各々アークを発生させて溶接する溶接電源であって、この溶接電源は溶滴のくびれの形成状態がくびれ検出基準値に達したこと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、前記検出時点から前記アーク再発生時点までのくびれ検出時間に基づいて前記くびれ検出基準値を自動設定制御する溶接電源のくびれ検出制御方法において、
   前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときは通電していないときよりも、前記自動設定制御のゲインを小さくする、
   ことを特徴とする溶接電源のくびれ検出制御方法。
2. 前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときの前記ゲインを０に設定して前記自動設定制御の動作を禁止する、
   ことを特徴とする請求項１記載の溶接電源のくびれ検出制御方法。
3. 前記ワークの溶接個所の一部期間が前記他の溶接電源からの前記溶接電流が通電しているときは、前記溶接個所の全期間中の前記ゲインを小さくする、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接電源のくびれ検出制御方法。

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