JP2021074732A - アーク溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換える溶接において、溶接開始時の過渡溶接期間から定常溶接期間に切り換わるときの溶接状態を安定化すること。【解決手段】溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、溶接を開始する際に、定常溶接期間に収束するまでの過渡溶接期間Ｔｋ中は、送給速度Ｆｗの逆送ピーク値Ｗｒｐの絶対値及び正送ピーク値Ｗｓｐの絶対値を経時的に大きくする。過渡溶接期間Ｔｋは、溶接電流Ｉｗが通電を開始した時点ｔ２から、所定期間又は短絡期間とアーク期間との所定周期が経過した時点ｔ６までの期間とする。【選択図】図２

Description

本発明は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法に関するものである。

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。

溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行い、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接方法が使用されている。このアーク溶接方法において、溶接開始時から定常溶接期間に収束するまでの過渡溶接期間中に、定常溶接期間と同一の正逆送給制御を行うと、溶接状態が不安定になるという問題があった。特許文献１の発明では、送給速度の波形パラメータを、過渡溶接期間中は定常溶接期間中とは異なる値に設定することによって、過渡溶接期間中の溶接状態を安定化している。

国際公開ＷＯ２０１６／０３９１１３号公報

従来技術では、過渡溶接期間と定常溶接期間とで送給速度の波形パラメータが異なる値に設定されているために、過渡溶接期間が終了して定常溶接期間に切り換わった直後に溶接状態が不安定になりやすいという問題がある。

そこで、本発明では、送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える溶接において、過渡溶接期間から定常溶接期間に切り換わるときの溶接状態を安定化することができるアーク溶接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、
溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、
溶接を開始する際に、定常溶接期間に収束するまでの過渡溶接期間中は、前記送給速度の逆送ピーク値の絶対値及び正送ピーク値の絶対値を経時的に大きくする、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。

請求項２の発明は、
前記過渡溶接期間を、溶接電流が通電を開始した時点から、所定期間又は前記短絡期間と前記アーク期間との所定周期が経過した時点までの期間とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接制御方法である。

請求項３の発明は、
前記送給速度の平均値が、前記過渡溶接期間中と前記定常溶接期間中とで同一値になるように前記逆相ピーク値及び前記正送ピーク値を設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接制御方法である。

本発明によれば、送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える溶接において、過渡溶接期間から定常溶接期間に切り換わるときの溶接状態を安定化することができる。

本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を示す、図１の溶接電源における溶接開始時の各信号のタイミングチャートである。

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。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。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、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、出力電圧Ｅ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上記の駆動信号Ｄｖによって駆動されるインバータ回路、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次整流器を備えている。

リアクトルＷＬは、上記の出力を平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば２００μＨである。

送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを交互に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。

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内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加され、溶接電流Ｉｗが通電する。

出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この回路によって、溶接電源は定電圧制御される。

ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流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、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、ホットスタート電流設定信号Ｉhr（＋）と電流検出信号Ｉｄ（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この回路によって、ホットスタート電流が通電する期間（ホットスタート期間）中は溶接電源は定電流制御される。

電流通電判別回路ＣＤは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、この値がしきい値（１０Ａ程度）以上のときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルとなる電流通電判別信号Ｃｄを出力する。

電源特性切換回路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Ｈｉｇｈレベル（通電）に変化した時点から予め定めたホットスタート期間中は電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、それ以外の期間中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。

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が短絡判別値（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。

溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルとなる溶接開始信号Ｓｔを出力する。この溶接開始回路ＳＴは、溶接トーチ４の起動スイッチ、溶接工程を制御する機器、ロボット制御装置等が該当する。

駆動回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）のときは誤差増幅信号Ｅａに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記の電源主回路ＰＭ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。

過渡溶接期間タイマ回路ＳＴＫは、上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化した時点から、所定期間又は短絡期間とアーク期間との所定周期が経過した時点までの過渡溶接期間Ｔｋ中のみＨｉｇｈレベルとなる過渡溶接期間タイマ信号Ｓtkを出力する。

初期正送ピーク値設定回路ＷＳＩＲは、予め定めた正の値の初期正送ピーク値設定信号Ｗsirを出力する。

定常正送ピーク値設定回路ＷＳＣＲは、予め定めた正の値の定常正送ピーク値設定信号Ｗscrを出力する。ここで、Ｗsir＜Ｗscrである。

初期逆送ピーク値設定回路ＷＲＩＲは、予め定めた負の値の初期逆送ピーク値設定信号Ｗrirを出力する。

定常逆送ピーク値設定回路ＷＲＣＲは、予め定めた負の値の定常逆送ピーク値設定信号Ｗrcrを出力する。ここで、｜Ｗrir｜＜｜Ｗrcr｜である。

正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、上記の過渡溶接期間タイマ信号Ｓtk、上記の初期正送ピーク値設定信号Ｗsir及び上記の定常正送ピーク値設定信号Ｗscrを入力として、過渡溶接期間タイマ信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時点からＬｏｗレベルに変化するまでの過渡溶接期間Ｔｋ中に、初期正送ピーク値設定信号Ｗsirの値から定常正送ピーク値設定信号Ｗscrの値まで経時的に大きくなる正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。

逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、上記の過渡溶接期間タイマ信号Ｓtk、上記の初期逆送ピーク値設定信号Ｗrir及び上記の定常逆送ピーク値設定信号Ｗrcrを入力として、過渡溶接期間タイマ信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時点からＬｏｗレベルに変化するまでの過渡溶接期間Ｔｋ中に、初期逆送ピーク値設定信号Ｗrirの絶対値から定常逆送ピーク値設定信号Ｗrcrの絶対値までその絶対値が経時的に大きくなる負の値の逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。

送給速度設定回路ＦＲは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の電流通電判別信号Ｃｄ、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の正送ピーク値設定信号Ｗsr及び上記の逆送ピーク値設定信号Ｗrr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）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）に変化すると、０から予め定めたスローダウン速度に切り換えられた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。Ｆｒ＝０のときは溶接ワイヤ１の送給は停止している。
２）電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）であり、かつ、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）のときは逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる逆送ピーク値Ｗrpとなる送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
３）電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）であり、かつ、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）のときは正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正送ピーク値Ｗspとなる送給速度設定信号Ｆｒを出力する。

送給制御回路ＦＣ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の値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。

図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を示す、図１の溶接電源における溶接開始時の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｇ）は過渡溶接期間タイマ信号Ｓtkの時間変化を示す。以下、同図を参照して溶接開始時における各信号の動作について説明する。

同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、０よりも上側が正送期間となり、下側が逆送期間となる。正送とは溶接ワイヤ１を母材２に近づける方向に送給することであり、逆送とは母材２から離反する方向に送給することである。送給速度Ｆｗは、台形波状に変化しており、正送側にシフトした波形となっている。このために、送給速度Ｆｗの平均値は正の値となり、溶接ワイヤ１は平均的には正送されている。

時刻ｔ１において、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から予め定めた正の値のスローダウン速度に変化し、溶接ワイヤ１は正送される。このスローダウン速度は、１m/min程度の小さな値に設定される。同時に、時刻ｔ１において、溶接電源が起動されるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは最大出力電圧値の無負荷電圧値になる。

時刻ｔ２において、上記の正送によって溶接ワイヤ１が母材２と接触（短絡）すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、溶接電圧Ｖｗの値が予め定めた短絡判別値（１０Ｖ程度）未満になるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。同時に、時刻ｔ２において、同図（Ｃ）に示すように、予め定めたホットスタート電流値（２００〜５００Ａ程度）の溶接電流Ｉｗが通電を開始し、同図（Ｅ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、過渡溶接期間タイマ信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化し、後述するように時刻ｔ６にＬｏｗレベルに戻る。この時刻ｔ２〜ｔ６の期間が過渡溶接期間Ｔｋとなる。上記のホットスタート電流は、時刻ｔ２〜ｔ３１の予め定めたホットスタート期間中通電する。

上記の過渡溶接期間Ｔｋは、図１の過渡溶接期間タイマ回路ＳＴＫによって、電流判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化した時点から、所定期間又は短絡期間とアーク期間との所定周期が経過した時点までの期間として設定される。例えば、所定期間は１５０msであり、所定周期は１５周期である。ちなみに、短絡期間とアーク期間との１周期は、約１０msである。同図においては、時刻ｔ２〜ｔ６の過渡溶接期間Ｔｋ中に２周期が含まれる場合として描画しているが、実際には、例えば１５周期が含まれる。過渡溶接期間Ｔｋの終了時点を、短絡期間又はアーク期間の切り換わり時点と同期させても良い。このようにすると、短絡期間及びアーク期間の途中で送給速度Ｆｗが変化することを抑制することができるので、溶接状態がより安定化する。

［時刻ｔ２〜ｔ６の過渡溶接期間Ｔｋ中の動作］
時刻ｔ２において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送のスローダウン速度から傾斜を有して負の値の逆送ピーク値Ｗrpに変化する。逆送ピーク値Ｗrpは、図１の逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって設定される。さらに、逆送ピーク値Ｗrpは、同図（Ｇ）に示す過渡溶接期間タイマ信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ２からＬｏｗレベルに変化する時刻ｔ６までの過渡溶接期間Ｔｋ中に、図１の初期逆送ピーク値設定信号Ｗrirの絶対値から図１の定常逆送ピーク値設定信号Ｗrcrの絶対値までその絶対値が経時的に大きくなるように変化する。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの０から逆送ピーク値Ｗrpまでの傾斜は、図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。この傾斜を所望値に設定しても良い。傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはホットスタート電流となっており、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値となっている。ホットスタート電流は、図１のホットスタート電流設定信号Ｉhrによって設定される。

時刻ｔ３において、上記のホットスタート電流の通電によって、アーク３が発生すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増し、これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。

時刻ｔ３において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは負の値の逆送ピーク値Ｗrpから傾斜を有して正の値の正送ピーク値Ｗspに変化する。正送ピーク値Ｗspは、図１の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって設定される。さらに、正送ピーク値Ｗspは、同図（Ｇ）に示す過渡溶接期間タイマ信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時刻ｔ２からＬｏｗレベルに変化する時刻ｔ６までの過渡溶接期間Ｔｋ中に、図１の初期正送ピーク値設定信号Ｗsirの値から図１の定常正送ピーク値設定信号Ｗscrの値までその値が経時的に大きくなるように変化する。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの逆送ピーク値Ｗrpから０までの傾斜及び０から正送ピーク値Ｗspまでの傾斜は、それぞれ図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。各傾斜を所望値に設定しても良い。各傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ３１までの予め定めたホットスタート期間まではホットスタート電流となり、その後はアーク電流となる。この溶接電流Ｉｗの通電によって、溶接ワイヤ１の先端に溶滴が形成される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値となる。

時刻ｔ４において、溶接ワイヤ１の正送によって、溶接ワイヤ１と母材２とが短絡すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。

時刻ｔ４において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは正の値の正送ピーク値Ｗspから傾斜を有して負の値の逆送ピーク値Ｗrpに変化する。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの正送ピーク値Ｗspから０までの傾斜及び０から逆送ピーク値Ｗrpまでの傾斜は、それぞれ図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。各傾斜を所望値に設定しても良い。各傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、次第に大きくなる短絡電流となる。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値となる。短絡期間中は、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によって溶滴が移行する。

時刻ｔ５において、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によって、アーク３が発生すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増し、これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。

時刻ｔ５において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは負の値の逆送ピーク値Ｗrpから傾斜を有して正の値の正送ピーク値Ｗspに変化する。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの逆送ピーク値Ｗrpから０までの傾斜及び０から正送ピーク値Ｗspまでの傾斜は、それぞれ図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。各傾斜を所望値に設定しても良い。各傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、アーク電流となる。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値となる。アーク期間中は、溶接電流Ｉｗの通電によって溶滴が形成される。

［時刻ｔ６以降の定常溶接期間中の動作］
時刻ｔ６において、過渡溶接期間Ｔｋが終了すると、同図（Ｇ）に示すように、過渡溶接期間タイマ信号ＳtkはＬｏｗレベルに変化して、定常溶接期間に入る。時刻ｔ６において、溶接ワイヤ１の正送によって、溶接ワイヤ１と母材２とが短絡すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。

時刻ｔ６において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは正の値の正送ピーク値Ｗspから傾斜を有して負の値の逆送ピーク値Ｗrpに変化する。定常溶接期間中の逆送ピーク値Ｗrpは、図１の定常逆送ピーク値設定信号Ｗrcrによって設定される。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの正送ピーク値Ｗspから０までの傾斜及び０から逆送ピーク値Ｗrpまでの傾斜は、それぞれ図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。各傾斜を所望値に設定しても良い。各傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、次第に大きくなる短絡電流となる。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値となる。短絡期間中は、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によって溶滴が移行する。

時刻ｔ７において、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によって、アーク３が発生すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増し、これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。

時刻ｔ７において、同図（Ｅ）に示す電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）になり、かつ、同図（Ｆ）に示す短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）になるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは負の値の逆送ピーク値Ｗrpから傾斜を有して正の値の正送ピーク値Ｗspに変化する。定常溶接期間中の正送ピーク値Ｗspは、図１の定常正送ピーク値設定信号Ｗscrによって設定される。同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの逆送ピーク値Ｗrpから０までの傾斜及び０から正送ピーク値Ｗspまでの傾斜は、それぞれ図１の送給モータＷＭの過渡特性によって定まる。各傾斜を所望値に設定しても良い。各傾斜期間は、１ms程度である。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、アーク電流となる。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値となる。アーク期間中は、溶接電流Ｉｗの通電によって溶滴が形成される。そして、時刻ｔ８に再び短絡が発生する。

これ以降は、時刻ｔ６〜ｔ８の動作を繰り返すことになる。

同図における数値例を以下に示す。
初期逆送ピーク値＝−２０m/min、初期正送ピーク値＝４０m/min
定常逆送ピーク値＝−４０m/min、定常正送ピーク値＝７０m/min
送給速度の各傾斜期間＝１ms、逆送ピーク期間＝２ms、正送ピーク期間＝４ms
逆送期間＝４ms、正送期間＝６ms
短絡期間とアーク期間との１周期＝逆送期間と正送期間との１周期＝１０ms

上述した実施の形態１によれば、溶接を開始する際に、定常溶接期間に収束するまでの過渡溶接期間中は、送給速度の逆送ピーク値の絶対値及び正送ピーク値の絶対値を経時的に大きくする。これにより、逆走ピーク値及び正送ピーク値は、過渡溶接期間から定常溶接期間に切り換わるときに円滑に変化する。このために、本実施の形態では、送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える溶接において、過渡溶接期間から定常溶接期間に切り換わるときの溶接状態を安定化することができる

さらに、本実施の形態によれば、過渡溶接期間を、溶接電流が通電を開始した時点から、所定期間又は短絡期間とアーク期間との所定周期が経過した時点までの期間とする。所定期間及び所定周期を、溶接開始時のビード外観が定常溶接期間のビード外観とは異なっている期間に設定する。このようにすると、溶接開始時のビード外観が改善される。

さらに、本実施の形態によれば、送給速度の平均値が、過渡溶接期間中と定常溶接期間中とで同一値になるように逆相ピーク値及び正送ピーク値を設定する。図２において、過渡溶接期間Ｔｋ中の送給速度Ｆｗの平均値と、定常溶接期間中の送給速度Ｆｗの平均値が同一値となるように、初期逆送／正送ピーク値及び定常逆送／正送ピーク値の各パラメータを設定する。このようにすると、溶接開始時点からの送給速度の平均値が一定になるので、ビード外観、溶け込み等の溶接品質がさらに向上する。上記の同一値には、±１０％程度の差分があることも含んでいる。また、過渡溶接中の逆送期間と正送期間との周期ごとの平均値が一定になるようにすると、さらに好ましい。

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
ＣＤ 電流通電判別回路
Ｃｄ 電流通電判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＨＲ ホットスタート電流設定回路
Ｉhr ホットスタート電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＴＫ 過渡溶接期間タイマ回路
Ｓtk 過渡溶接期間タイマ信号
ＳＷ 電源特性切換回路
Ｔｋ 過渡溶接期間
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ
ＷＲＣＲ 定常逆送ピーク値設定回路
Ｗrcr 定常逆送ピーク値設定信号
ＷＲＩＲ 初期逆送ピーク値設定回路
Ｗrir 初期逆送ピーク値設定信号
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
ＷＳＣＲ 定常正送ピーク値設定回路
Ｗscr 定常正送ピーク値設定信号
ＷＳＩＲ 初期正送ピーク値設定回路
Ｗsir 初期正送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号

Claims (3)

1. 溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、
   溶接を開始する際に、定常溶接期間に収束するまでの過渡溶接期間中は、前記送給速度の逆送ピーク値の絶対値及び正送ピーク値の絶対値を経時的に大きくする、
   ことを特徴とするアーク溶接制御方法。
2. 前記過渡溶接期間を、溶接電流が通電を開始した時点から、所定期間又は前記短絡期間と前記アーク期間との所定周期が経過した時点までの期間とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接制御方法。
3. 前記送給速度の平均値が、前記過渡溶接期間中と前記定常溶接期間中とで同一値になるように前記逆相ピーク値及び前記正送ピーク値を設定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接制御方法。

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