JP2022157591A - 溶接制御方法、溶接電源、溶接システム、溶接方法及び積層造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶滴移行の規則性が乱れる現象を抑制し、スパッタを低減させる。【解決手段】第１パルス期間Ｔ１と第２パルス期間Ｔ２とを、１周期とするパルス波形の制御を行う溶接制御方法は、電圧検出手段ＶＤにより、電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、電圧偏差平均算出手段８１により、電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分である差分信号に基づいて、第２パルス期間Ｔ２内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、制御量算出手段８２により、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、第１ピーク電流値Ｉｐ１及び第２ピーク電流値Ｉｐ２のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、パルス波形を用いたガスシールドアーク溶接における溶接制御方法、溶接電源、溶接システム、溶接方法及びガスシールドアーク溶接を応用した積層造形方法に関する。

ガスシールドアーク溶接（ＧＭＡＷ：Ｇａｓ－ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）において、シールドガス中に炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガス等の電位傾度の高い成分が含まれる場合、溶滴移行の形態はグロビュラー移行をとる。グロビュラー移行は、溶融池へ移行する溶滴サイズが不規則になるため、従来、スパッタの発生を主とする溶接作業性に課題があった。なお、このＧＭＡＷの応用例として、「付加製造」（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術、より具体的には金属積層造型（ＷＡＡＭ：Ｗｉｒｅ ａｎｄ Ａｒｃ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術があり、本課題は溶接の分野だけでなく、付加製造の分野においても共通の課題となる。
なお、付加製造という用語は、広義では「積層造形」または「ラピットプロトタイピング」の用語で用いられることがあり、本発明においては、統一して「積層造形」の用語を用いる。また、本発明の溶接技術を積層造形に適用する場合は、「溶接」の用語を「溶着」、「付加製造」または「積層造形」等に適宜言い換えるとよい。例えば、溶接として扱う場合は「溶接制御方法」や「溶接電源」となるが、積層造形として扱う場合は、「積層造形制御方法」や「積層造形電源」と言い換える。

上記課題を解決するにあたり、特許文献１には、炭酸ガス単体又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスを用いた消耗電極式アーク溶接において、溶接アークを安定させ、溶滴の移行規則性を向上させて、スパッタ発生量及びヒューム発生量を大幅に低減させる技術が開示されている。
具体的に、当該技術は、相互にパルスピーク電流レベル及びパルス幅の異なるパルス波形を有する第１パルスと第２パルスとが交互に繰り返されるパルス電流を溶接電流としてアーク溶接する方法であって、第１パルスのピーク電流が３００～７００Ａ、ピーク期間が０．３～５．０ｍｓ、ベース電流が３０～２００Ａ、ベース期間が０．３～１０ｍｓであり、第２パルスのピーク電流が２００～６００Ａ、ピーク期間が１．０～１５ｍｓ、ベース電流が３０～２００Ａ、ベース期間が３．０～２０ｍｓとするものである。この方法によれば、溶接アークの安定性を向上させ、大粒スパッタ発生量及びヒューム発生量を大幅に低減できると共に、溶滴離脱時のワイヤ先端のくびれ部分の飛散による小粒スパッタ及び溶滴離脱後のワイヤに残留した融液の飛散によるスパッタを大幅に低減できるとされている。

また、特許文献２には、炭酸ガス主体のシールドガスを用いても、１周期あたり１溶滴移行が可能であり、何らかの外乱で溶滴移行の規則性が乱れても、即座に正常状態に復帰させることができる技術が開示されている。
具体的に、当該技術は、何らかの外乱で溶滴移行の規則性が乱れたときに、溶滴を離脱させる第１パルスに続いて、溶滴を整形する第２パルスとは異なる第３パルスを出力する方法であって、溶滴移行の規則性を正常状態に復帰させるまでに要する期間を従来よりも短縮するものである。この方法によれば、正常状態に復帰させるまでに要する期間に発生するスパッタ及びヒュームを低減できる結果、仮に溶滴移行の規則性が乱れたとしても、そのときの溶接の品質の低下を最小限に食い止めることができるとされている。

特開２００７－２３７２７０号公報 特開２００９－２３３７２８号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、特許文献２の段落００１７で指摘されているように、第１パルスと第２パルスとを交互に生成するように設定した波形に対し、何らかの外乱で溶滴移行の規則性が乱れると、正常状態に復活するまでの期間、スパッタ及びヒュームが発生する。また、特許文献２の技術は、溶滴移行の規則性が乱れた場合に、第１パルスと第２パルスとを交互に生成するように設定した波形に対して、溶滴移行を行わせる第３パルスを出力することで、正常状態に復帰できるようにリセットするものであるが、この第３パルスがスパッタ発生の原因となる。よって、スパッタを顕著に低減させるためには、溶滴移行の規則性が乱れる現象を抑制する必要が生じる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを交互に生成するように設定した波形に対し、溶滴移行の規則性が乱れる現象を抑制し、スパッタを低減することができる溶接制御方法、溶接電源、溶接システム、溶接方法及び積層造形方法を提供することにある。

したがって、本発明の上記目的は、溶接制御方法に係る下記［１］の構成により達成される。
［１］ ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接制御方法であって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接制御方法。

また、本発明の上記目的は、溶接電源に係る下記［２］の構成により達成される。
［２］ ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接電源であって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接電源。

また、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記［３］の構成により達成される。
［３］ 溶接ロボットと、送給装置と、溶接電源と、シールドガス供給装置と、溶接制御装置と、を少なくとも備え、ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御に用いられる溶接システムであって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記溶接電源は、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接システム。

また、本発明の上記目的は、溶接方法に係る下記［４］の構成により達成される。
［４］ ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行いながら、アーク溶接する溶接方法であって、
前記アーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記波形制御の方法として、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接方法。

また、本発明の上記目的は、積層造形方法に係る下記［５］の構成により達成される。
［５］ ガスシールドアーク溶接を応用した積層造形において溶接電流の波形制御を行いながら、積層造形を行う積層造形方法であって、
前記ガスシールドアーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記波形制御の方法として、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする積層造形方法。

本発明によれば、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを交互に生成するように設定した波形に対し、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れる現象を抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

図１は、本実施形態に係る溶接システムの一構成例を示す概略図である。 図２Ａは、基準パルス波形を示すグラフである。 図２Ｂは、基準パルス波形における各設定値の説明図である。 図３は、溶接電源のブロック図である。 図４は、図３に示すブロック図の要部拡大図である。 図５における上側のグラフは、第２パルス期間Ｔ２における電圧検出信号Ｖｏと電圧設定信号Ｖｓとを比較して示すグラフである。また、図５における下側のグラフは、第２パルス期間Ｔ２における電圧検出信号Ｖｏと電圧設定信号Ｖとの差分を積算して示すグラフである。 図６は、第１ピーク電流値Ｉｐ１の立下り部の変化の一例を示すグラフである。 図７は、離脱検出信号が検出されない場合、第１ベース期間Ｔｂ１中に、あらかじめ定めた固定波形制御を追加する状態を示すグラフである。 図８は、固定波形制御中に離脱検出信号が検出されない場合、次のパルス期間の第２ピーク電流値Ｉｐ２として、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆに対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ１を減算した電流値を適用した状態を示すグラフである。 図９は、第１パルス期間Ｔ１中に短絡信号を検出した場合及び第２パルス期間Ｔ２中にアーク不安定を検出した場合における、それぞれの制御方法の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は溶接ロボットを用いた場合の一例であり、本発明に係る溶接制御方法は本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、台車を用いた自動溶接装置に本発明の溶接制御方法を適用してもよいし、可搬型の小型溶接ロボットに本発明の溶接制御方法を適用してもよい。また、本実施形態では、パルス波形を用いたガスシールドアーク溶接方法を用いている。
さらに本実施形態においては、本発明に係る溶接制御方法を適用したガスシールドアーク溶接方法について説明するが、本発明に係る溶接制御方法は、ガスシールドアーク溶接を応用した積層造形方法についても同様に適用可能である。

＜アーク溶接システムの概要＞
まず、本実施形態の溶接制御方法で用いられるアーク溶接システムの概要について説明する。図１は、本実施形態に係るアーク溶接システムの構成例を示す概略図である。アーク溶接システム１０は、溶接ロボット２０、溶接電源３０、制御装置４０、コントローラ５０、不図示の送給装置及び不図示のシールドガス供給装置を備えている。

溶接電源３０は、不図示のプラスのパワーケーブルを介して、消耗式電極である溶接ワイヤ２２に通電できるように溶接ロボット２０に接続され、不図示のマイナスのパワーケーブルを介して、被溶接物（以降、「ワーク」とも称する。）Ｗと接続されている。図１に示す接続状態は、逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合、溶接電源３０における極性を逆にすればよい。

また、溶接電源３０と、溶接ワイヤ２２を送給するための送給装置とは、不図示の信号線によって接続され、溶接ワイヤ２２の送り速度を制御することができる。

溶接ロボット２０は、エンドエフェクタとして、溶接トーチ２１を備えている。溶接トーチ２１は、溶接ワイヤ２２に通電させる通電機構、すなわち不図示のコンタクトチップを有している。溶接ワイヤ２２は、コンタクトチップからの通電により、その先端からアークを発生し、その熱で溶接の対象であるワークＷを溶接する。

さらに、溶接トーチ２１は、シールドガスを噴出する機構である不図示のシールドガスノズルを備える。シールドガスは、本実施形態で用いる波形の特性上、グロビュール移行の形態をとるガス組成にすればよい。具体的には、電位傾度の高い、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスが含まれることが好ましい。また、汎用性の観点から炭酸ガス単体で用いる場合がより好ましく、アルゴンガス（以降、「Ａｒ」とも称する。）との混合ガスの場合は、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスが含まれ、Ａｒ以外のガスが、合計で５～５０％に混合した系がより好ましい。シールドガスは、シールドガス供給装置から供給される。

本実施形態で使用する溶接ワイヤ２２は、フラックスを含まないソリッドワイヤとフラックスを含むフラックス入りワイヤのどちらでもよい。溶接ワイヤ２２の材質も問わず、例えば、軟鋼でもよいし、ステンレス、アルミニウム、チタンでもよく、ワイヤ表面に銅等のめっきがあってもよい。さらに、溶接ワイヤ２２の径も特に問わない。本実施形態の場合、好ましくは径の上限を１．６ｍｍとし、径の下限を０．８ｍｍとする。

また、本実施形態におけるワークＷは特に問わず、継手形状、溶接姿勢や開先形状なども特に問わない。

制御装置４０は、主に溶接ロボット２０の動作を制御する。制御装置４０は、あらかじめ溶接ロボット２０の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接条件、ウィービング動作等を定めた教示データを保持し、溶接ロボット２０に対してこれらを指示して溶接ロボット２０の動作を制御する。また、制御装置４０は、教示データに従い、溶接作業中の溶接電流、アーク電圧、送給速度等の溶接条件を溶接電源３０に与える。

コントローラ５０は、制御装置４０に接続され、溶接ロボット２０を動作させるためのプログラム作成又は表示、教示データの入力等を行い、制御装置４０へ与える。また、溶接ロボット２０のマニュアル操作を行う機能も有する。なお、コントローラ５０と制御装置４０の接続は、有線であるか無線であるかを特に問わない。

溶接電源３０は、制御装置４０からの指令により、溶接ワイヤ２２及びワークＷに電力を供給することで、溶接ワイヤ２２とワークＷとの間にアークを発生させる。また、溶接電源３０は、制御装置４０からの指令により、送給装置に溶接ワイヤ２２を送給する速度を制御するための信号を出力する。

＜基準パルス波形＞
次に、溶接電源３０から出力される溶接電流のパルス波形について説明する。本実施形態において、溶接電源３０から出力される溶接電流のパルス波形は、図２Ａに示すように、溶滴を離脱させるための第１パルス期間Ｔ１と、溶接ワイヤの先端に充分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間Ｔ２と、を交互に生成するように設定した波形（以降、「基準パルス波形」とも称する。）を基準とする。

第１パルス期間Ｔ１は、あらかじめ定めた第１ピーク電流値Ｉｐ１を有する第１ピーク期間Ｔｐ１と、あらかじめ定めた第１ベース電流値Ｉｂ１を有し、第１ピーク期間Ｔｐ１後の第１ベース期間Ｔｂ１で構成される。また、第２パルス期間Ｔ２は、あらかじめ定めた第１ピーク電流値Ｉｐ１よりも低い第２ピーク電流値Ｉｐ２を有する第２ピーク期間Ｔｐ２と、あらかじめ定めた第２ベース電流値Ｉｂ２を有し、第２ピーク期間Ｔｐ２後の第２ベース期間Ｔｂ２で構成される。
なお、第１ピーク期間Ｔｐ１及び第２ピーク期間Ｔｐ２は、それぞれ、立上り部や立下り部も含む。すなわち、第１ピーク期間Ｔｐ１及び第２ピーク期間Ｔｐ２は、それぞれ、立上り部、ピーク部及び立下り部で構成される。さらに、本実施形態において基準パルス波形の１周期は、第１パルス期間Ｔ１と第２パルス期間Ｔ２で構成される。

このようなパルス条件により溶接を実施すると、図２Ａに示すように、第２ピーク期間Ｔｐ２中では、溶滴２３，２４のように溶接ワイヤ２２の先端で成長する。第２ベース期間Ｔｂ２では電流が急激に減少するため、押上げ力が弱まり、溶滴２５は溶接ワイヤ２２の先端で垂れ下がるように整形される。次いで、第１ピーク期間Ｔｐ１に入ると、高く設定した第１ピーク電流による電磁ピンチ力の影響により、溶滴２６，２７はくびれを形成して急速に離脱する。そして、離脱後に溶接ワイヤ２２側にアークが移動する瞬間においては、第１ベース期間Ｔｂ１に電流が下がっている状態にする。これにより、溶接ワイヤ２２のくびれ部分の飛散及び離脱後の残留融液の飛散による小粒スパッタが低減する。以後、同様にして、溶滴が形成し、離脱することを繰り返す溶滴移行が行われる。

＜溶接電源の機能構成＞
続いて、本実施形態に係る溶接電源３０の機能構成について詳細に説明する。図３に示すように、溶接電源３０は、アークを発生させて溶接を行うための電力を供給する電力供給部ＰＭと、補正電流Ｉｅｒｒなどの各種補正量を算出する補正量算出回路６０と、送給速度指令、溶接電流指令、アーク電圧指令などの信号を受け取り、電流設定信号Ｉｒを出力する出力電流制御回路７０と、補正電流Ｉｅｒｒや電流設定信号Ｉｒを受け取り、電力供給部ＰＭの制御量を演算する加算回路ＡＤＤと、溶接中のアーク電圧を検出して電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段である電圧検出部ＶＤと、溶接中の溶接電流を検出して溶接電流検出信号Ｉｏを出力する電流検出部ＩＤと、パルス波形に係る設定値を補正するパルス波形補正回路８０を備える。

電力供給部ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、入力された交流電圧を、後述する制御出力電流設定信号Ｉｓｅｔと溶接電流検出信号Ｉｏとの誤差増幅信号である電流誤差増幅信号Ｅｉに従って、不図示のインバータ、インバータトランス、整流器等で出力制御を行い、溶接電流及びアーク電圧を出力する。また、出力電圧を平滑するためにリアクトルＷＬを構成する。

電流検出部ＩＤは、溶接中の溶接電流を検出して溶接電流検出信号Ｉｏを出力する。溶接電流検出信号Ｉｏは、図示しないＡ／Ｄ変換部でデジタル変換され、電流誤差増幅回路ＥＩ、出力電流制御回路７０、補正量算出回路６０及びその他制御回路などへ入力される。なお、電流誤差増幅回路ＥＩは、電流誤差増幅信号Ｅｉを電力供給部ＰＭへ入力する。電力供給部ＰＭは、この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って、インバータ、インバータトランス、整流器等で出力制御を行い、溶接電流及びアーク電圧を出力する。

電圧検出部ＶＤは、溶接中のアーク電圧を検出して電圧検出信号Ｖｏを出力する。電圧検出信号Ｖｏは、図示しないＡ／Ｄ変換部でデジタル変換され、後述するパルス波形補正回路８０、出力電流制御回路７０、補正量算出回路６０及びその他の制御回路などへ入力される。

ここで補正量算出回路６０は、各種補正量を出力する回路の総称としている。本実施形態において、補正量の算出回路の種類は特に問わず、必要に応じて備えればよい。各種補正量を出力する回路として、例えば、短絡判定回路、短絡／アーク判別回路、電子リアクトル制御回路、外部特性補正回路等が挙げられる。これら補正回路から補正電流Ｉｅｒｒを出力し、加算回路ＡＤＤに入力する。

出力電流制御回路７０は、記憶部ＤＢ及びパルス状態生成部７１を含み、出力電流制御回路７０内で生成した電流設定信号Ｉｒを加算回路ＡＤＤへ出力する。記憶部ＤＢは、初期の各種設定信号、各判定、各算出部で適用する閾値、溶接電源３０の外部特性係数、すなわち溶接電源３０の出力特性等のデータを有しており、各回路、各部に対し信号を出力する。

例えば、本実施形態において、記憶部ＤＢには、あらかじめ、溶接電流設定信号Ｉｓ、電圧設定信号Ｖｓ、ワイヤ送給速度設定信号Ｗｆｒ、又は波形制御の設定値や各種回路で算出するための定数などが直接入力され、又は溶接電流設定回路ＩＳ、出力電圧設定回路ＶＳ、ワイヤ送給速度設定回路ＷＦＲなどからそれぞれ入力され、格納されている。なお、本実施形態では、記憶部ＤＢを通じて各設定値を各種回路へ入力しているが、これらの設定値は直接的に各種回路へ入力してもよいし、記憶部ＤＢを出力電流制御回路７０外へ独立して備えてもよい。

また、波形制御の設定値とは、例えば、パルス波形制御を行う場合は、ピーク期間、ピーク電流、ベース期間、ベース電流、パルス周期などが挙げられ、短絡時の波形制御を行う場合においては、制御期間の設定値、傾斜の設定値等が挙げられる。
例えば、本実施形態においては、図２Ｂに示すように、第１ピーク電流基準値Ｉｐ１＿ｒｅｆ、第１ベース電流基準値Ｉｂ１＿ｒｅｆ、第１ピーク期間基準値Ｔｐ１＿ｒｅｆ、第１ベース期間基準値Ｔｂ１＿ｒｅｆ、第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆ、第２ベース電流基準値Ｉｂ２＿ｒｅｆ、第２ピーク期間基準値Ｔｐ２＿ｒｅｆ、第２ベース期間基準値Ｔｂ２＿ｒｅｆ、第１ピーク立上り期間基準値Ｔｐ１ｕ＿ｒｅｆ、第１ピーク立下り期間基準値Ｔｐ１ｄ＿ｒｅｆ、第２ピーク立上り期間基準値Ｔｐ２ｕ＿ｒｅｆ、第２ピーク立下り期間基準値Ｔｐ２ｄ＿ｒｅｆなどが、波形制御の設定値として用いられる。

出力電流制御回路７０におけるパルス状態生成部７１は、本実施形態で示すように、溶接電流をパルス波形制御する場合に用いられ、記憶部ＤＢから各種パルス波形に係る設定値を入力するとともに、後述するパルス波形補正回路８０から出力される補正信号を入力し、パルス波形の電流設定信号Ｉｒを出力する。

加算回路ＡＤＤは、補正量算出回路６０から出力される補正電流Ｉｅｒｒを入力する。加算回路ＡＤＤは、補正電流Ｉｅｒｒに、出力電流制御回路７０から出力される電流設定信号Ｉｒを加算して、電流誤差増幅回路ＥＩへ制御出力電流設定信号Ｉｓｅｔを出力する。補正電流Ｉｅｒｒは、補正量算出回路６０から出力されるものだけでなく、不図示のその他の制御回路から出力されたものについても、加算回路ＡＤＤに入力されてもよい。

＜パルス波形補正回路の機能構成＞
次に、本実施形態に係るパルス波形補正回路８０の機能構成について、図４に基づいて詳細に説明する。図４に示すように、パルス波形補正回路８０は、電圧偏差平均算出手段である電圧偏差平均算出部８１と、制御量算出手段であるパルス波形制御量算出部８２を有する。
なお、本実施形態では、第２ピーク電流Ｉｐ２を増減させるように補正することを目的としたピーク電流補正指令信号Ｉｐ２ｒｅｆ＿ｓｅｔを出力するためのプロセスを説明するが、出力するピーク電流補正指令信号として、本実施形態のように第２ピーク電流Ｉｐ２のピーク電流補正指令信号Ｉｐ２ｒｅｆ＿ｓｅｔでもよいし、又は第１ピーク電流値Ｉｐ１のピーク電流補正指令信号Ｉｐ１ｒｅｆ＿ｓｅｔでもよく、あるいはその両方を算出して出力してもよい。

電圧偏差平均算出部８１は、少なくとも電圧設定信号Ｖｓ及び電圧検出信号Ｖｏを入力し、パルス波形制御量算出部８２においてピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍを算出するために必要な電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出して、パルス波形制御量算出部８２へ出力する。

以下、電圧偏差平均算出部８１において、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅの算出過程について一例を挙げる。

（ａ）電圧偏差平均算出部８１は、電圧設定信号Ｖｓ及び電圧検出信号Ｖｏを入力し、あらかじめ定めた検出のサンプリングごとに、電圧設定信号Ｖｓと電圧検出信号Ｖｏとの差分値Ｖｅｒｒを算出する。例えば、サンプリング周期を０．０５ｍｓｅｃ（５０μｓｅｃ）とした設定した場合は、０．０５ｍｓｅｃごとに差分値Ｖｅｒｒを算出する。
（ｂ）電圧偏差平均算出部８１は、この差分値Ｖｅｒｒを、第２パルス期間Ｔ２内において、あらかじめ定めた区間におけるサンプリング数ごとの差分信号である第２パルス差分信号Ｖｅｒｒｐ２を少なくとも１つ抽出し、その第２パルス差分信号Ｖｅｒｒｐ２をサンプリング数分積算して、電圧偏差積算値Ｖｅｒｒｐ２＿ｓｕｍを算出する。具体的には、図５に示すように、例えば、第２ピーク期間Ｔｐ２の立ち上がり開始から、第２パルス期間Ｔ２内の任意の時間までの第２パルス差分信号Ｖｅｒｒｐ２をサンプリング数分積算する。
ここで、上記（ａ）や（ｂ）で述べている差分は、上述のとおり実測値としての電圧検出信号Ｖｏと基準値としての設定電圧（電圧設定信号）Ｖｓとの差であることから電圧偏差とも言え、差分信号は電圧偏差信号と言い換えてもよい。
なお、後述する電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅの精度を向上させ、より精度よく溶接制御するためには、第２ピーク期間Ｔｐ２の立ち上がりから、第２ベース期間Ｔｂ２の最後まで、すなわち第２パルス期間Ｔ２全体をサンプリングの範囲とすることが好ましい。
（ｃ）電圧偏差平均算出部８１は、算出された電圧偏差積算値Ｖｅｒｒｐ２＿ｓｕｍを、不図示の第２パルス期間サンプリングカウンタ部によってカウントされたサンプリング数（図４において「２ｎｄｃｎｔ」と称する。）で除して、平滑化された電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する。

続いて、パルス波形制御量算出部８２は、電圧偏差平均算出部８１より出力された電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを以下で詳細に説明するパルス波形制御量算出部８２へ入力し、第２ピーク電流の補正量であるピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍを算出し、該ピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍに第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆを加算することによって、第２ピーク電流のピーク電流補正指令信号Ｉｐ２ｒｅｆ＿ｓｅｔをパルス状態生成部７１へ入力する。

以下、パルス波形制御量算出部８２において、第２ピーク電流Ｉｐ２のピーク電流補正指令信号Ｉｐ２ｒｅｆ＿ｓｅｔの算出過程について一例を挙げる。

（ｄ）パルス波形制御量算出部８２は、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを入力し、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに対して、少なくとも、あらかじめ定めたゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎ及び補正係数として後述する電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅを乗算し、電流操作量Ｄｉを算出する。ゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎは、本実施形態において、記憶部ＤＢにおいてデータベース化されてあらかじめ定められ、少なくとも送給速度又は設定溶接電流ごとに設定されていると、適正なゲイン値を設定できるため好ましい。
（ｅ）算出された電流操作量Ｄｉは、周期ごとに積算される（図４の「積算ΣＤｉ」を参照）。例えば、溶接開始直後である最初の１周期目に算出された電流操作量ＤｉがＤ１のとき、ピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍはＤ１として算出され、次の周期に算出された電流操作量ＤｉがＤ２のとき、ピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍはＤ１＋Ｄ２として算出され、その次の周期に算出された電流操作量ＤｉがＤ３のとき、ピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍはＤ１＋Ｄ２＋Ｄ３として算出される。
（ｆ）算出されたピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍは、あらかじめ定めた操作量のリミッター範囲内、ここでは第２ピーク電流値Ｉｐ２の制御量範囲内であれば、第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆを加算することによって、第２ピーク電流Ｉｐ２のピーク電流補正指令信号Ｉｐ２ｒｅｆ＿ｓｅｔをパルス状態生成部７１へ入力する。

以上のように、本実施形態に係るパルス波形補正回路８０の機能に基づけば、溶滴を離脱させるための第１パルス期間Ｔ１と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間Ｔ２とを交互に生成するように設定した波形に対し、第１パルス期間Ｔ１の第１ピーク電流値Ｉｐ１及び第２パルス期間Ｔ２の第２ピーク電流値Ｉｐ２のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

なお、ピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍが、リミッター範囲を外れた場合、すなわちリミッター範囲を上回った場合又は下回った場合は、例えば、リミッターを超えた操作量の過剰分を、第１ピーク期間Ｔｐ１、第１ベース期間Ｔｂ１、第２ベース期間Ｔｂ２における別の設定値に対して、補正量を補わせてもよい。例えば、第２ベース期間Ｔｂ２におけるベース時間及びベース電流、並びに第１ベース期間Ｔｂ１におけるベース時間及びベース電流の少なくとも一つを制御するのが好ましい。また、リミッターを超えたと判定した場合において、あらかじめ定めた値を第１ピーク電流値Ｉｐ１又は第１ベース期間Ｔｂ１に対し、増減させてもよい。このように、第２ピーク電流値Ｉｐ２の制御量が、制御量の範囲を外れた場合にも、溶滴移行の規則性が乱れること抑制することができる。

ところで、本実施形態においては、補正係数として電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅを用いた例を挙げている。この電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅは、溶接電流設定信号Ｉｓと、現周期より前のピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍを加算して算出する。この電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅが、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに乗算されることによって、増減時の変化量を制御することができる。すなわち、次周期において第２ピーク電流Ｉｐ２を増加させる場合には、電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅの値が大きくなるので、次周期のパルスを大きく増加させるように働く。また、次周期において第２ピーク電流Ｉｐ２を減少させる場合には、電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅの値が小さくなるので、次周期のパルスを小さく減少させるように働く。
このように、次周期の第２ピーク電流Ｉｐ２を増加させる場合と、減少させる場合の変化量をそれぞれ変えることで、より精度よく第２パルス期間Ｔ２における溶接ワイヤ２２の溶融量を制御することができる。このように、電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅを補正係数として用いると制御の観点から好ましい。

なお、本実施形態においては上記のように制御しているが、例えば簡便な方法としてピーク電流操作量Ｄｉ＿ｓｕｍがプラスであるかマイナスであるかを判断して、あらかじめ定めた値を補正係数として電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに乗算してもよい。

また、本実施形態においては、第１ピーク期間Ｔｐ１及び第２ピーク期間Ｔｐ２のうち少なくとも一方における、立上り部Ｔｕ、及び立下り部Ｔｄの傾斜部において、その傾きを多段に変化させることによって、溶滴移行の規則性が乱れることをより効果的に抑制することができる。

図６に、第１ピーク期間Ｔｐ１が立上り部Ｔｕ、ピーク部Ｔｐ及び立下り部Ｔｄからなる場合において、立下り部Ｔｄの傾きを多段変化させた例を示す。図６に示す立下り部Ｔｄは、その傾きが３段階に変化した例であり、傾きが指数関数的な曲線を持つ第１傾斜区間Ｔｄ１、あらかじめ定めた電流値に保持する保持区間Ｔｄｃ、及び瞬時に第１ベース電流値Ｉｂ１まで降下させる第２傾斜区間Ｔｄ２で構成されている。

第１ピーク期間Ｔｐ１の立下り部Ｔｄの傾きを図６のように多段変化させることによって、第１パルス期間Ｔ１における離脱検知のシグナルをより把握しやすくなる。離脱検知のシグナルを見逃した場合、健全な溶滴移行状態にも関わらず、溶滴移行の規則性を復帰させるための特別な制御を割り込ませると、それが原因となり、溶滴移行の規則性が乱れる可能性があることから、上記のように離脱検知のシグナルが確実に把握できれば、溶滴移行の規則性が乱れることを、より効果的に抑制することができる。なお、立下り部Ｔｄ又は立上り部Ｔｕにおける傾きの多段変化は、制御の容易性、すなわち制御効率と、多段にすることの効果の度合から見て、３段以下に設定するのが好ましい。

次に、本実施形態の溶接制御方法により、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制できたとしても、なお、溶滴移行の規則性が乱れた場合に、溶滴移行の規則性を復帰する手段について、図７を参照して説明する。図７は、第１ピーク期間Ｔｐ１における立下り部Ｔｄにおいて離脱検出信号が検出されない場合に、あらかじめ定めた固定波形制御である第３パルスを追加する状態を示すグラフである。

本実施形態において、溶滴移行の規則性が乱れたかどうかの判定は、第１パルス期間Ｔ１内の離脱検出信号の検出有無で判定するのがよい。第１パルス期間Ｔ１内で離脱検出信号が検出されない場合には、溶滴移行の規則性が乱れたと判定し、第１パルス期間Ｔ１と、第２パルス期間Ｔ２との間に、任意に設定した固定波形制御として、第３パルス期間Ｔ３を挿入する。第３パルス期間Ｔ３挿入後は、離脱検出信号が無くとも第２パルス期間Ｔ２へ移行してもよいし、離脱検出信号が検出されるまで、連続して第３パルス期間Ｔ３を挿入してもよい。なお、本実施形態の第３パルス期間Ｔ３は、第３ピーク期間Ｔｐ３と第３ベース期間Ｔｂ３からなる波形である。そして、第３パルス期間Ｔ３における第３ピーク電流Ｉｐ３は、例えば特開２００９－２３３７２８号に示すように、第２パルス期間Ｔ２における第２ピーク電流Ｉｐ２とは異なるものを採用するのがよい。

また、上記固定波形制御の期間である第３パルス期間Ｔ３内で、離脱検出信号が検出されない場合に、第２パルス期間Ｔ２へ移行する場合の他の制御方法について、図８を参照して説明する。図８は、固定波形制御を行ってもなお、離脱検出信号が検出されない場合における、次の第２ピーク期間Ｔｐ２の制御方法を説明するためのグラフである。

第３パルス期間Ｔ３内に離脱検出信号が検出されない場合に、次期間の第２ピーク期間Ｔｐ２の電流値Ｉｐ２は、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆに対し、あらかじめ定めた固定値Ｉｃ１を減算した値を適用するように制御するとよい。第３パルス期間Ｔ３内で離脱検出信号が検出されない場合、次のパルス期間、すなわち第２パルス期間Ｔ２内のアーク長が過大になる現象が発生し得るため、この制御により、より効果的に溶滴移行の安定化を図ることができ、ひいては溶滴移行の規則性が乱れるのを抑制することができる。

さらに、第１パルス期間Ｔ１中に、短絡信号を検出した場合に、アーク電圧が低下する現象が発生して溶滴移行の規則性が乱れるおそれがある。この場合の制御方法について、図９を参照して説明する。図９は、第１パルス期間Ｔ１中に短絡信号を検出した場合における制御方法の一例を示すグラフである。

第１パルス期間Ｔ１中に短絡信号を検出した場合に、次のパルス期間の第２ピーク期間Ｔｐ２の電流値Ｉｐ２を、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値Ｉｐ２＿ｒｅｆに対し、あらかじめ定めた固定値Ｉｃ２を増加した値を適用するように制御するとよい。この制御により、アーク長を長くして溶滴移行の規則性が乱れるのを、より効果的に抑制することができる。

また、第２パルス期間Ｔ２において、アーク不安定を検出した場合、次のパルス周期の溶滴移行の規則性が乱れるおそれがある。この場合の制御方法について、図９を参照して説明する。図９は、第２パルス期間Ｔ２中にアーク不安定を検出した場合における制御方法の一例を示すグラフである。図９に示すように、次のパルス周期の溶滴移行の規則性の乱れを解消するためには、次のパルス周期の第１ピーク期間Ｔｐ１の電流値Ｉｐ１は、あらかじめ定めた第１ピーク電流基準値Ｉｐ１＿ｒｅｆに対し、あらかじめ定めた固定値Ｉｃ３を増加した値を適用するように制御するとよい。なお、アーク不安定の検出は、本実施形態においてはアーク偏向の検出を意味し、第２パルス期間Ｔ２内で、あらかじめ定めた閾値を超える急峻な電圧上昇のシグナルが確認された場合にアーク偏向と判定する。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の実施形態においては、出力電流制御回路７０とパルス波形補正回路８０を独立して構成したが、１つの回路に纏めた構成としてもよい。

以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。

（１） ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接制御方法であって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接制御方法。
この構成によれば、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

（２） 前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを、前記第２パルス期間全体により算出する、（１）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅの精度が向上し、より精度よく溶接制御することができる。

（３） 前記制御量算出ステップにおいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出するにあたり、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量範囲をあらかじめ定めておき、
算出された前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量が、前記あらかじめ定めた制御量範囲を外れた場合に、前記第２ベース期間におけるベース時間及びベース電流、並びに前記第１ベース期間におけるベース時間及びベース電流値のうち少なくとも一つを制御する、（１）又は（２）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、第２ピーク電流値の制御量が、制御量の範囲を外れた場合にも、溶滴移行の規則性が乱れるのを抑制することができる。

（４） 前記制御量算出ステップにおいて、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに対して、少なくとも、あらかじめ定めたゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎ及び補正係数を乗じて、電流操作量Ｄｉを算出し、
前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を増減させるためのピーク電流制御量Ｄｉ＿ｓｕｍを、任意の過去の周期から現周期までの前記電流操作量Ｄｉの積算値として算出する、（１）～（３）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、より精度よく第２パルス期間Ｔ２における溶接ワイヤ２２の溶融量を制御することができる。

（５） 前記補正係数を電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅとし、
前記電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅは、少なくとも、あらかじめ定めた溶接電流設定信号Ｉｓ及び前記ピーク電流制御量Ｄｉ＿ｓｕｍを加算した値を含む、（４）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、より精度よく第２パルス期間Ｔ２における溶接ワイヤ２２の溶融量を制御することができる。

（６） 前記ゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎは、少なくとも、前記溶接ワイヤの送給速度又は設定溶接電流に基づいて設定される、（４）又は（５）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、溶接ワイヤの送給速度又は設定溶接電流に基づいた、適正なゲイン値を設定できる。

（７） 前記第１ピーク期間及び前記第２ピーク期間のうち少なくとも一方における、立上り部及び立下り部は、３段以下の傾きを有する、（１）～（６）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、離脱検知のシグナルをより把握しやすくなり、溶滴移行の規則性が乱れることをより効果的に抑制することができる。

（８） 前記第１ピーク期間における立下り部は、第１傾斜区間、電流一定区間及び第２傾斜区間からなる、（１）～（７）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、離脱検知のシグナルをより把握しやすくなり、溶滴移行の規則性が乱れることをより効果的に抑制することができる。

（９） 前記第１ピーク期間における前記立下り部において離脱検出信号が検出されない場合に、
前記第１ベース期間中に、あらかじめ定めた固定波形制御を追加する、（８）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、より効果的に溶滴移行の安定化を図ることができ、ひいては溶滴移行の規則性が乱れるのを抑制することができる。

（１０） 前記固定波形制御中に前記離脱検出信号が検出されない場合に、
次のパルス期間における前記第２ピーク電流値として、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ１を減算した値を適用する、（９）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、より効果的に溶滴移行の安定化を図ることができ、ひいては溶滴移行の規則性が乱れるのを抑制することができる。

（１１） 前記第１パルス期間中に短絡信号を検出した場合に、
次のパルス期間における前記第２ピーク電流値として、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ２を加算した値を適用する、（１）～（１０）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、アーク長を長くして溶滴移行の規則性が乱れることを、より効果的に抑制することができる。

（１２） 前記第２パルス期間中にアーク不安定を検出した場合に
次のパルス期間における前記第１ピーク電流値として、あらかじめ定めた第１ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ３を加算した値を適用する、（１）～（１１）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、次のパルス周期の溶滴移行の規則性が乱れることをより効果的に抑制することができる。

（１３） ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接電源であって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接電源。
この構成によれば、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

（１４） 溶接ロボットと、送給装置と、溶接電源と、シールドガス供給装置と、溶接制御装置と、を少なくとも備え、ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御に用いられる溶接システムであって、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記溶接電源は、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接システム。
この構成によれば、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

（１５） ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行いながら、アーク溶接する溶接方法であって、
前記アーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記波形制御の方法として、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接方法。
この構成によれば、ガスシールドアーク溶接において、シールドガス中に炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガスのような電位傾度の高い成分が含まれることで、溶滴移行の形態がグロビュラー移行をとったとしても、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

（１６） ガスシールドアーク溶接を応用した積層造形において溶接電流の波形制御を行いながら、積層造形を行う積層造形方法であって、
前記ガスシールドアーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
前記波形制御の方法として、
電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする積層造形方法。
この構成によれば、ガスシールドアーク溶接を応用した積層造形において、シールドガス中に炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガスのような電位傾度の高い成分が含まれることで、溶滴移行の形態がグロビュラー移行をとったとしても、第１パルス期間の第１ピーク電流値及び第２パルス期間の第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を制御することで、溶滴移行の規則性が乱れることを抑制でき、スパッタの発生をより低減させることができる。

１０ アーク溶接システム
２０ 溶接ロボット
２２ 溶接ワイヤ
２３～２７ 溶滴
３０ 溶接電源
４０ 制御装置（溶接制御装置）
８０ パルス波形補正回路
８１ 電圧偏差平均算出部（電圧偏差平均算出手段）
８２ パルス波形制御量算出部（制御量算出手段）
Ｄｉ 電流操作量
Ｄｉ＿ｓｕｍ ピーク電流操作量
Ｉｂ１ 第１ベース電流値
Ｉｂ１＿ｒｅｆ 第１ベース電流基準値
Ｉｂ２ 第２ベース電流値
Ｉｂ２＿ｒｅｆ 第２ベース電流基準値
Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３ あらかじめ定めた固定値
Ｉｃ＿ａｖｅ 電流補正係数
Ｉｐ１ 第１ピーク電流値
Ｉｐ１＿ｒｅｆ 第１ピーク電流基準値
Ｉｐ２ 第２ピーク電流値
Ｉｐ２＿ｒｅｆ 第２ピーク電流基準値
Ｐ２＿ｇａｉｎ ゲイン値
Ｔ１ 第１パルス期間
Ｔ２ 第２パルス期間
Ｔ３ 第３パルス期間（固定波形制御）
Ｔｂ１ 第１ベース期間
Ｔｂ２ 第２ベース期間
Ｔｄ 立下り部
Ｔｄ１ 第１傾斜区間
Ｔｄｃ 保持区間（電流一定区間）
Ｔｄ２ 第２傾斜区間
Ｔｐ１ 第１ピーク期間
Ｔｐ２ 第２ピーク期間
Ｔｕ 立上り部
ＶＤ 電圧検出部（電圧検出手段）
Ｖｅｒｒｐ２ 第２パルス差分信号
Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅ 電圧偏差平均値
Ｖｅｒｒｐ２＿ｓｕｍ 電圧偏差積算値
Ｖｏ 電圧検出信号
Ｖｓ 電圧設定信号（設定電圧）

Claims (16)

1. ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接制御方法であって、
   前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
   前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
   前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
   電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
   前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
   前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接制御方法。
2. 前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを、前記第２パルス期間全体により算出する、請求項１に記載の溶接制御方法。
3. 前記制御量算出ステップにおいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出するにあたり、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量範囲をあらかじめ定めておき、
   算出された前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量が、前記あらかじめ定めた制御量範囲を外れた場合に、前記第２ベース期間におけるベース時間及びベース電流、並びに前記第１ベース期間におけるベース時間及びベース電流値のうち少なくとも一つを制御する、請求項１又は２に記載の溶接制御方法。
4. 前記制御量算出ステップにおいて、
   前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに対して、少なくとも、あらかじめ定めたゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎ及び補正係数を乗じて、電流操作量Ｄｉを算出し、
   前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方を増減させるためのピーク電流制御量Ｄｉ＿ｓｕｍを、任意の過去の周期から現周期までの前記電流操作量Ｄｉの積算値として算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
5. 前記補正係数を電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅとし、
   前記電流補正係数Ｉｃ＿ａｖｅは、少なくとも、あらかじめ定めた溶接電流設定信号Ｉｓ及び前記ピーク電流制御量Ｄｉ＿ｓｕｍを加算した値を含む、請求項４に記載の溶接制御方法。
6. 前記ゲイン値Ｐ２＿ｇａｉｎは、少なくとも、前記溶接ワイヤの送給速度又は設定溶接電流に基づいて設定される、請求項４又は５に記載の溶接制御方法。
7. 前記第１ピーク期間及び前記第２ピーク期間のうち少なくとも一方における、立上り部及び立下り部は、３段以下の傾きを有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
8. 前記第１ピーク期間における立下り部は、第１傾斜区間、電流一定区間及び第２傾斜区間からなる、請求項１～７のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
9. 前記第１ピーク期間における前記立下り部において離脱検出信号が検出されない場合に、
   前記第１ベース期間中に、あらかじめ定めた固定波形制御を追加する、請求項８に記載の溶接制御方法。
10. 前記固定波形制御中に前記離脱検出信号が検出されない場合に、
    次のパルス期間における前記第２ピーク電流値として、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ１を減算した値を適用する、請求項９に記載の溶接制御方法。
11. 前記第１パルス期間中に短絡信号を検出した場合に、
    次のパルス期間における前記第２ピーク電流値として、あらかじめ定めた第２ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ２を加算した値を適用する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
12. 前記第２パルス期間中にアーク不安定を検出した場合に
    次のパルス期間における前記第１ピーク電流値として、あらかじめ定めた第１ピーク電流基準値に対してあらかじめ定めた固定値Ｉｃ３を加算した値を適用する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
13. ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行う溶接電源であって、
    前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
    前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
    前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
    電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
    前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
    前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接電源。
14. 溶接ロボットと、送給装置と、溶接電源と、シールドガス供給装置と、溶接制御装置と、を少なくとも備え、ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御に用いられる溶接システムであって、
    前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
    前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
    前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
    前記溶接電源は、
    電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出手段と、
    前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出手段と、
    前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出手段と、を有することを特徴とする溶接システム。
15. ガスシールドアーク溶接において溶接電流の波形制御を行いながら、アーク溶接する溶接方法であって、
    前記アーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
    前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
    前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
    前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
    前記波形制御の方法として、
    電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
    前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
    前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする溶接方法。
16. ガスシールドアーク溶接を応用した積層造形において溶接電流の波形制御を行いながら、積層造形を行う積層造形方法であって、
    前記ガスシールドアーク溶接に用いられるシールドガスとして、炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち少なくとも一つのガスを含み、
    前記溶接電流の波形は、溶滴を離脱させるための第１パルス期間と、溶接ワイヤの先端に十分な大きさの溶滴を形成させるための第２パルス期間とを、１周期とするパルス波形であり、
    前記第１パルス期間は、あらかじめ定めた、第１ピーク電流値を有する第１ピーク期間と、前記第１ピーク期間後の第１ベース期間とから構成され、
    前記第２パルス期間は、あらかじめ定めた、前記第１ピーク電流値よりも低い第２ピーク電流値を有する第２ピーク期間と、前記第２ピーク期間後の第２ベース期間とから構成され、
    前記波形制御の方法として、
    電圧検出信号Ｖｏを出力する電圧検出ステップと、
    前記電圧検出信号Ｖｏとあらかじめ定めた設定電圧Ｖｓとの差分を差分信号とする場合に、前記差分信号に基づいて、前記第２パルス期間内においてあらかじめ定めた区間における電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅを算出する電圧偏差平均算出ステップと、
    前記電圧偏差平均値Ｖｅｒｒｐ２＿ａｖｅに基づいて、前記第１ピーク電流値及び前記第２ピーク電流値のうち少なくとも一方の制御量を算出する制御量算出ステップと、を有することを特徴とする積層造形方法。

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