JP2985552B2

JP2985552B2 - 消耗電極式パルスアーク溶接装置

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Publication number: JP2985552B2
Application number: JP5006219A
Authority: JP
Inventors: 仁志松井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH06210450A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消耗電極式パルスアーク
溶接装置に係り、特に条件の異なる複数箇所の溶接を行
うのに適したパルスアーク式溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、消耗電極と被溶接物との間に
アーク放電を形成し、そのアーク電流を所定周期のパル
ス電流とベース電流とを重畳させた電流値に制御してア
ーク溶接を行う消耗電極式パルスアーク溶接装置が知ら
れている。

【０００３】このようなパルスアーク溶接装置において
消耗電極と被溶接物との間にパルス電流が流通する際に
は、電流によって発生する磁界と電流との相互作用によ
って、電流通路を絞り込む方向に強い電磁力が発生する
いわゆる電磁ピンチ力が発生する。そして、この電磁ピ
ンチ力がアーク放電の熱によって溶融した消耗電極の先
端部に作用すると、溶融部が絞り込まれて溶滴化し、被
溶接物側に溶滴として移行することになる。

【０００４】従って、この消耗電極式パルスアーク溶接
装置において、アーク電流のピーク電流Ｉｐ及びパルス
時間幅Ｔｐ、ベース電流Ｉｂ及びベース時間幅Ｔｂを適
当に設定すれば、パルス電流毎に消耗電極が溶滴として
被溶接物に移行させることができ、外観の美麗な溶接が
実現することが可能となる。

【０００５】ところで、このような溶接装置において
は、消耗電極の送給量とその消耗量とは平衡状態にある
必要がある。例えば、消耗電極の送給量が消耗量に勝る
場合、徐々にアーク放電の長さ（以下、アーク長と称
す）が短くなり、遂には両者が短絡してスパッタを引き
起こし、また消耗電極の送給量が不足している場合は、
アーク長が伸びるに伴って所望のアーク電流が得られな
くなり、十分な溶け込みの得られない溶接となる場合が
あるからである。

【０００６】このため、一般に消耗電極式パルスアーク
溶接装置には、消耗電極の送給量と消耗量とを平衡状態
に保つ機構が装備されている。このような機構として
は、アーク溶接を行う際にアーク電圧を監視し、アーク
電圧が一定の値となるようにアーク放電の平均電流Ｉav
をフィードバック制御する機構が知られている。アーク
電圧が消耗電極の先端と被溶接物との間の距離に応じた
値となり、また消耗電極の消耗量がアーク放電の平均電
流Ｉavに応じた値となることに着目したものである。

【０００７】ここで、従来の消耗電極式パルスアーク溶
接装置においては、溶接開始時における条件設定で、ベ
ース電流値Ｉｂは所望のアーク長において安定したアー
ク放電を維持し得る値に、またパルス電流値Ｉｐはパル
ス毎に一溶滴の移行が安定して実現される値にそれぞれ
設定する構成である。

【０００８】このため、消耗電極の消耗量制御のためア
ーク放電の平均電流Ｉavを増減する方法としては、一般
にパルス時間Ｔｐ若しくはベース時間Ｔｂ又はこれら両
者を変更して、単位時間当たりにパルス電流の占める割
合、すなわちパルス電流のデューティー比を変更する方
法が採用されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、消耗電極式
パルスアーク溶接装置で溶接を行う場合、被溶接物には
アーク電流の電磁圧力が加わることが知られている。こ
の電磁圧力はアーク力と呼ばれ、アークが消耗電極から
被溶接物に近づくにつれて大径となるに従ってピンチ力
が小さくなることにより、アーク電流内に消耗電極側か
ら被溶接物へ向けて圧力勾配が生じることに起因するも
のである。

【００１０】従って、板厚の薄い被溶接物（薄板）の溶
接を行う場合は、薄板が裏側まで溶けて穴が明いてしま
うのを防止するためアーク力を小さく抑える必要があ
り、上記従来の消耗電極式パルスアーク溶接装置により
薄板の溶接を行う場合は、厚板を溶接する場合に比べて
ピーク電流値Ｉｐを小さく設定するか、パルス電流のデ
ューティー比を低下させる必要があった。

【００１１】しかし、上記従来の装置においては、アー
ク放電のピーク電流値Ｉｐは上記したように溶接開始前
に設定される構成である。また、アーク放電はその特性
として、アーク電流が低く設定されるほど放電が不安定
となることが知られている。

【００１２】このため、上記従来の装置においてアーク
電流を比較的低く設定した場合は、放電に不安定化に伴
ってアーク放電の長さ（以下、アーク長と称す）が不安
定化し、アンダカットやハンピング等の溶接ビード外観
不良やスパッタ等の不良が発生し易い状況となる。

【００１３】このような理由から、従来の装置において
板厚の厚い箇所と板厚の薄い箇所が混在する被溶接物の
溶接を行う場合は、アーク電流を比較的高く設定し、パ
ルス電流のデューティ比を変化させることによりアーク
力を調整する方法が広く用いられていた。

【００１４】ところが、このように板厚の薄い箇所にお
いてパルス電流のデューティ比を低下させて溶接を行う
場合は、アーク放電の平均電流Ｉavが所望の値を維持で
きずに、適切な量の溶滴が被溶接物側に移行できなくな
り、溶融部の肉厚不足による継ぎ手強度の低下を招くと
いう弊害を有していた。

【００１５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、適切な継ぎ手強度を確保するために要求される平
均電流に基づいて、一つのパルス電流により一つの溶滴
を移行させ得る最小限のピーク電流値Ｉｐとパルス時間
Ｔｐとの組み合わせを算出して、上記の課題を解決し得
る消耗電極式パルスアーク溶接装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する消耗電極式パルスアーク溶接装置の原理図を示
す。

【００１７】消耗電極Ｍ１と被溶接物Ｍ２との間には、
電源Ｍ３から所望波形の電流が供給される。アーク電流
波形設定手段Ｍ４は、ピーク電流パルス時間幅算出手段
Ｍ５により算出されたアーク電流のピーク電流及びパル
ス時間幅に基づいて、電源Ｍ３に供給すべきアーク電流
の波形を設定する。

【００１８】ピーク電流パルス時間幅算出手段Ｍ５は、
被溶接物Ｍ２の適切な継ぎ手強度を確保すべく平均電流
設定手段Ｍ６により設定された平均電流を実現し、かつ
アーク放電の一パルス毎に一の溶滴を消耗電極Ｍ１から
被溶接物Ｍ２へ移行させ得る必要最小限の前記ピーク電
流値Ｉｐと前記パルス時間Ｔｐとの組み合わせを算出す
る。

【００１９】

【作用】本発明に係る消耗電極式パルスアーク溶接装置
において、平均電流設定手段Ｍ６は、被溶接物Ｍ２の溶
接箇所毎に、良好な外観と適切な継ぎ手強度を確保し得
るアーク放電の平均電流をピーク電流パルス時間幅算出
手段Ｍ５に指示する。ピーク電流パルス時間幅算出手段
Ｍ５は、被溶接物Ｍ２の溶接箇所毎に指示された平均電
流に基づいて、一パルス毎に一の溶滴を移行させ得る必
要最小限のピーク電流とパルス時間とを算出する。

【００２０】従って、消耗電極Ｍ１と被溶接物Ｍ２との
間には常に、溶接箇所毎に要求される平均電流に対応し
た適切なパルス電流を伴うアーク放電が形成され、被溶
接物Ｍ２の板厚等が変化した場合も良好な外観と適切な
継ぎ手強度を有する溶接が実行される。

【００２１】

【実施例】図２は、本発明に係る消耗電極式パルスアー
ク溶接装置の一実施例の構成を表すブロック図を示す。
同図中、符号１は一次側入力の整流回路を示す。この整
流回路１の出力端子は平滑回路２に接続され、次いで、
インバータ回路３に接続される。インバータ回路３は、
後述の電流波形指令部２１の出力信号に基づいて、所望
の電流を発生する回路である。

【００２２】また、インバータ回路３の出力端子は高周
波トランス４と接続されている。トランス４は整流回路
５に接続され、整流回路５の出力端子のうち正極は、リ
アクトル６を有するパワーケーブル８を介してコンタク
トチップ１０に、また整流回路５の負極はシャント７を
有するパワーケーブル９を介して被溶接物１１に接続さ
れている。

【００２３】コンタクトチップ１０には、その中心軸に
沿って、ワイヤリール１２から供給されるワイヤ１３が
挿入されている。このワイヤ１３は溶接トーチ１０内で
パワーケーブル８と電気的に導通しており、パワーケー
ブル８を介して必要な電力の供給を受けている。

【００２４】またワイヤ１３は本実施例装置でアーク溶
接を行う際の消耗電極に相当し、１対のローラからなる
ワイヤ供給ローラ１４により所定の速度で送給される。
尚、ワイヤ供給ローラ１４には、モータ制御部１５の出
力端子が接続されており、ワイヤ１３の送給速度は、モ
ータ制御部１５の指令値により定められる。

【００２５】以上の構成は、公知の消耗電極式パルスア
ーク溶接装置において広く用いられている構成である。
以下、簡単にその動作について説明する。

【００２６】本実施例の消耗電極式パルスアーク溶接装
置の一次側に供給された３相交流は、整流回路１で整流
され、次いで平滑回路２で平滑された後直流電源として
インバータ回路３に供給される。インバータ回路３は、
後述の電流波形指令部２１から供給される駆動信号に基
づいて所望の周期の信号を出力する。そして、インバー
タ回路３から出力された電流は高周波トランス４で変圧
され、整流回路５で整流されることにより直流のベース
電流と所望のパルス電流とが重畳した状態となり、ワイ
ヤ１３及びワーク１１に供給される。

【００２７】従って、ワイヤ１３と被溶接物１１との間
には、所望周期でパルス電流が繰り返されるアーク放電
が形成される。ところで、本実施例装置においてワイヤ
１３と被溶接物１１との間に上記のアーク放電が形成さ
れると、ワイヤ１３の先端部はアーク放電の熱により加
熱されて溶融状態となる。そして、その溶融が進行する
と共にアーク電流のピンチ力が作用してワイヤ１３先端
部が溶滴化し、被溶接物１１上に移行する。モータ制御
回路１５は、ワイヤ供給モータ１４を所定の速度で回転
させて、この溶滴移行によるワイヤ１３の消耗分の補給
を行う。

【００２８】尚、本実施例装置においては、ワイヤ１３
と被溶接物１１との間に形成されるアーク放電の電流・
電圧値はフィードバック制御されており、これにより安
定したアーク長の維持を可能ならしめている。以下、本
実施例装置のフィードバック系について説明する。

【００２９】図３中、符号１６は電圧検出器を示す。電
圧検出器１６はパワーケーブル８，９間の電位差を検出
して、その検出値を電圧比較器１７に供給している。電
圧比較器１７には、上記の電圧検出器１６の他、パワー
ケーブル８，９間に発生すべき所定の電圧値を設定する
平均電圧設定部１８の出力端子が接続されている。

【００３０】尚、パワーケーブル８，９間に発生すべき
電圧の設定に際して、平均電圧設定部１８を用いている
のは、ワイヤ１３の溶滴移行前後では必ずアーク長が変
動し、電圧検出器１６で検出される実測電圧値が厳密に
は一定の値とならないため、実測電圧値と設定電圧値と
は平均電圧で比較する必要があるからである。

【００３１】ここでパワーケーブル８，９間に発生する
電位差は、ワイヤ１３の先端と被溶接物１１との間に生
じるアーク電圧であり、その値はワイヤ１３の先端と被
溶接物１１との間隔に応じた値を示す。従って、この電
位差を一定に保持することができれば、アーク長をほぼ
一定の長さに保持できることになる。

【００３２】そこで、電圧比較器１７における実測電圧
値と設定電圧値との比較結果を、ベース電流を流すべき
時間（ベース時間幅Ｔｂ）を演算するベース時間幅設定
部１９に供給し、実測電圧値が設定電圧値付近に維持さ
れるようにベース時間幅Ｔｂを設定する構成としてい
る。

【００３３】また、パワーケーブル９のシャント７に
は、電流検出器２０が接続されている。この電流検出器
２０は、ワイヤ１３から被溶接物１１へ放電されている
電流、すなわちアーク電流を検出しており、その検出値
を電流波形指令部２１に出力する。

【００３４】電流波形指令部２１は、上記ベース時間幅
設定部１９で設定されたベース時間幅Ｔｂと、ピーク電
流パルス時間幅設定部２２で設定されたピーク電流Ｉｐ
及びパルス時間幅Ｔｐと、ベース電流設定部２３で設定
されたベース電流Ｉｂ₀とで定まるアーク電流波形と、
電流検出器２０から供給される実測の電流値とを比較す
る。そして、電流検出器２０で検出される実測の電流値
がベース時間幅設定部１９，ピーク電流パルス時間幅設
定部２２，ベース電流設定部２３で設定された電流に沿
うようにインバータ回路３を駆動する。

【００３５】つまり、例えばワイヤ１３の先端が被溶接
物１１に近すぎる場合は実測電圧値が設定電圧値より低
く検出され、ベース時間幅設定部１９においてベース時
間幅Ｔｂが狭められる。この結果、電流波形指令部２１
における指令電流の平均値が増加してワイヤ１３の消耗
が促進されることとなり、アーク長が伸びる方向に制御
される。また、逆にアーク長が長すぎる場合はベース時
間幅Ｔｂが広げられ、指令電流の平均値が減少し、アー
ク長が縮む方向に制御されることとなる。

【００３６】尚、ベース電流設定部２３で設定されるベ
ース電流Ｉｂ₀は、アーク放電を維持するために最低限
必要な電流として設定された値であり、ワイヤ１３の材
質やシールドガスとの関係から決定される固定値であ
る。

【００３７】ところで、ピーク電流Ｉｐ及びパルス時間
幅Ｔｐは、アーク放電が適切なピンチ力を発揮してパル
ス毎に一溶滴がワイヤ１３から被溶接物１１へ移行する
ような値に設定する必要があり、従来の装置においては
溶接開始前に適切な値に設定していた。

【００３８】一方、パルスアーク溶接装置で薄板の溶接
を行う場合は、アーク力により薄板が裏側まで溶けて穴
が明いてしまうのを防止する必要があり、厚板を溶接す
る場合に比べてピーク電流Ｉｐを小さく設定するか、パ
ルス電流のデューティー比を低下させる必要がある。こ
のため、従来の装置で厚板部と薄板部とが混在する被溶
接物１１を溶接する場合は、例えばベース時間幅Ｔｂを
広げてパルス電流のデューティ比を低下させることによ
りアーク力を低下させる方法が採られていた。

【００３９】しかし、このように薄板部において単位時
間当たりのパルス数を減少させる手段を採った場合は、
当然にアーク放電の平均電流Ｉavが低下し、ワイヤ１３
の溶融不足による肉厚不足が生じ、継ぎ手強度が低下す
ることになる。

【００４０】そこで、本実施例においては、前記した平
均電流算出手段に相当するワイヤ送給速度設定部２４で
設定された平均電流Ｉavに基づいて、平均電流Ｉavを維
持しながら適切なアーク力を実現し得るピーク電流Ｉｐ
及びパルス時間幅Ｔｐを算出するピーク電流パルス時間
幅算出部２５を設けた。

【００４１】ここで、平均電流算出手段をワイヤ送給速
度設定部２４で構成しているのは、平均電流Ｉavはワイ
ヤ１３の消費速度を決定するパラメータであり、アーク
長を一定に維持するためには、平均電流Ｉavをワイヤの
送給速度と同期させる必要があるからである。

【００４２】このピーク電流パルス時間幅算出部２５
は、前記したパルス電流算出手段に相当し、後述のよう
に必要最小限のピーク電流Ｉｐと、そのピーク電流Ｉｐ
で所望の一パルス一つの溶滴移行を確保し得るパルス時
間幅Ｔｐとを算出するブロックである。つまり、本実施
例によれば、ピーク電流Ｉｐは被溶接物１１を良好に溶
接し得る値として予め設定された平均電流Ｉavを、常に
必要最小限のピーク電流Ｉｐで、しかも一パルス一つの
溶滴移行を確保しつつ確保することができ、良好な外観
と所望の継ぎ手強度を両立した溶接を実行することがで
きる。

【００４３】ところで、パルスアーク溶接装置において
は、上記したようにパルス電流毎に一溶滴がワイヤ１３
から被溶接物１１に移行するようにアーク電流波形を設
定する必要がある。このため、従来の装置においては図
３（Ａ）に示すようにパルス毎に一溶滴が移行するよう
にアーク電流波形が設定されていた。

【００４４】しかし、本実施例装置におけるピーク電流
Ｉｐは、原則として所望の平均電流Ｉavを確保し得る必
要最小限の値に設定される構成である。この場合におい
て、仮に何らの拘束もなければ、ベース時間幅Ｔｂをで
きる限り狭めてパルス時間幅Ｔｐを広げるほど、ピーク
電流Ｉｐを下げることが可能となる。ところが、ベース
時間幅Ｔｂが不当に狭められると、図３（Ｂ）に示すよ
うに溶滴の移行がベース時間幅Ｔｂ中に行われない事態
が生じる。

【００４５】そこで、本実施例装置においては図２に示
すように、確実に溶滴移行を行い得る最小ベース時間幅
Ｔｂ₀を設定する最小ベース時間幅設定部２６を設け、
ベース時間幅Ｔｂを最小ベース時間幅Ｔｂ₀に設定して
いる。このため、平均電流Ｉavの大きさに関わらず、常
に最小限ベース時間幅Ｔｂ₀が確保できることとなり、
従来の装置と異なり比較的平均電流Ｉavが大きい領域に
おいても、一パルス一溶滴を確実に維持することができ
る。

【００４６】一方、平均電流Ｉavが比較的小さい場合、
従来の装置では例えば図４（Ａ）に示すようにベース時
間幅Ｔｂを広げて単位時間当たりのパルス電流の数を減
らし、かつパルス毎に一溶滴の移行を確保している。と
ころが、本実施例装置においては上記したようにベース
時間幅Ｔｂは、最小ベース時間幅Ｔｂ₀に固定されてお
り、そのＴｂ₀に対して必要最小限のピーク電流Ｉｐが
設定される構成である。

【００４７】この場合に、なんらの拘束もないとすれ
ば、パルス時間幅Ｔｐを広くするほどピーク電流Ｉｐの
値を低く設定できることになる。しかし、パルス時間幅
Ｔｐを不当に広げてピーク電流Ｉｐを低下させた場合、
パルス電流時において溶滴を絞り取るのに十分なピンチ
力が発生せず、図４（Ｂ）に示すように一パルス一溶滴
が維持できない事態が発生する。

【００４８】そこで、本実施例装置においては、図２に
示すように、ピーク電流Ｉｐが所望のピンチ力を発揮で
きる値（臨界ピーク電流Ｉpcr ）を設定する臨界ピーク
電流Ｉpcr 設定部２７を設け、ピーク電流Ｉｐが臨界ピ
ーク電流Ｉpcr を下回ることがないようにしている。そ
して、平均電流Ｉavが所定の値より小さい領域では、ピ
ーク電流Ｉｐを臨界ピーク電流Ｉpcr に固定し、これに
対応して一パルス一つの溶滴移行となるパルス時間幅Ｔ
ｐを設定し、かつベース時間幅Ｔｂを調整することによ
り所望の平均電流Ｉavを確保することとしている。

【００４９】以下、図５〜図８を参照して、かかる構成
の消耗電極式パルスアーク溶接装置におけるピーク電流
パルス時間幅算出部２５の動作について説明する。

【００５０】図５は、ピーク電流パルス時間幅算出部２
５が、ベース時間幅設定部１９に対して、及びピーク電
流パルス時間幅設定部２２に対して適切なベース時間幅
Ｔｂ，ピーク電流Ｉｐ，パルス時間幅Ｔｐの算出値を出
力するために実行するルーチン処理のフローチャートを
示す。

【００５１】本ルーチンが起動すると、まずステップ１
０１において所望の平均電流Ｉav，最小ベース時間幅Ｔ
ｂ₀，臨界ピーク電流Ｉpcr を、それぞれワイヤ送給速
度設定部２４，最小ベース時間幅設定部２６，臨界ピー
ク電流設定部２７から読み込み、ステップ１０２へ進
む。

【００５２】ステップ１０２では、読み込んだ平均電流
Ｉavを実現し得る必要最小限のピーク電流Ｉｐ及びその
Ｉｐに対応するパルス時間Ｔｐを算出する。以下、この
算出方法を詳細に説明する。

【００５３】図６は、ピーク電流パルス時間幅算出部２
５で算出すべきアーク電流波形を示している。同図にお
ける平均電流Ｉavは、以下の式で表すことができる。

【００５４】Ｉav＝ｋ・ｆ（Ｉｐ・Ｔｐ＋Ｉｂ₀・Ｔｂ₀）・・・（１）尚、式中ｋは定数、ｆはパルス周波数を示す。また、ベ
ース電流Ｉｂ₀は上記したようにアーク放電を維持する
ために必要な最小限の電流であり、本実施例装置におい
ては５０Ａとしている。また、最小ベース時間幅Ｔｂ₀
は、ワイヤ１３の材質等で決まる値であり、本実施例装
置において例えば外径１．２mmの鋼ワイヤを使用した場
合は、０．５msec程度に設定している。

【００５５】ところで、一パルス一溶滴が円滑に実行さ
れるためには、ピーク電流Ｉｐとパルス時間幅Ｔｐとの
間には、以下に示す関係が要求されることが知られてい
る。

【００５６】Ｉｐ^a・Ｔｐ＝const ・・・（２）ここで、指数ａは実験的に求められた値で、１．５〜
２．０程度の値となり、図７に、この（２）式の関係を
示す。

【００５７】一方、周波数ｆは、その定義から以下のよ
うに表すことができる。ｆ＝１／（Ｔｐ＋Ｔｂ₀）・・・（３）従って、上記（１）式、（２）式、（３）式に、ワイヤ
送給速度設定部２４から供給される平均電流Ｉavを与え
れば、ピーク電流Ｉｐ、パルス時間幅Ｔｐ及び周波数ｆ
が算出されることになる。

【００５８】図５中、ステップ１０２においてこのよう
な演算を行いピーク電流Ｉｐ及びパルス幅Ｔｐを算出し
たら、ステップ１０３へ進み算出したピーク電流Ｉｐが
臨界ピーク電流Ｉpcr 以上であるか否かを判別する。こ
こで、仮にＩｐ＜Ｉpcr であると判別された場合は、Ｉ
ｐをその値で設定すると上記したようにピンチ力不足に
より一パルス一溶滴が維持できないことになる。

【００５９】そこで、ステップ１０３においてＩｐ＜Ｉ
pcr であると判別された場合はステップ１０４へ進み、
ピーク電流Ｉｐを臨界ピーク電流Ｉpcr に設定する。そ
して、続くステップ１０５においてＩpcr に設定された
ピーク電流Ｉｐに対して上記（１）〜（３）式を満足さ
せるパルス時間幅Ｔｐ、及びベース時間幅Ｔｂ₀を算出
してステップ１０６へ進む。

【００６０】つまり、ステップ１０３でＩｐ＜Ｉpcr と
判別される程度に要求される平均電流Ｉavが小さい場合
は、ピーク電流ＩｐをＩpcr に固定すると共に、パルス
時間幅Ｔｐを、ピーク電流Ｉｐ＝Ｉpcr に対して上記図
７の関係を満たす値に固定し、ベース時間幅Ｔｂ₀を調
整することにより所望の平均電流Ｉavを確保する構成で
ある。

【００６１】一方、上記ステップ１０３においてＩｐ≧
Ｉpcr と判別された場合は、ステップ１０２において算
出されたピーク電流及びパルス時間Ｔｐを用いて一パル
ス一溶滴が実現できるため、その後何らの処理も行わず
ステップ１０６へ進む。

【００６２】そして、ステップ１０６において、算出さ
れたピーク電流Ｉｐ及びパルス時間幅Ｔｐをピーク電流
パルス時間幅設定部２２に出力し、読み込んだ最小ベー
ス時間幅Ｔｂ₀をベース時間幅設定部１９へ出力して今
回の処理を終了する。

【００６３】尚、図８は、上記図５に示すルーチン処理
において平均電流Ｉavに基づいて、ピーク電流Ｉｐ及び
パルス時間幅Ｔｐを求める関数をグラフ化したものであ
る。同図において第１象限は、上記図７に示すピーク電
流Ｉｐとパルス時間幅Ｔｐとの関係を表すグラフを示
し、また、第２象限はピーク電流Ｉｐと平均電流Ｉavと
の関係を示している。

【００６４】すなわち、図８において平均電流ＩavをＩ
av₁として指令した場合、第２象限に示す関係からピー
ク電流ＩｐがＩｐ₁となることが判る。そして、第１象
限に示す関係をそのピーク電流の値Ｉｐ₁で参照する
と、一パルス一溶滴が実現されるパルス時間幅Ｔｐの値
がＴｐ₁であることが判る。また、図８は平均電流Ｉav
の指令値がＩav₀より小さい場合は、ピーク電流Ｉｐが
Ｉpcr に固定されることをも示している（第２象限に示
す関係）。

【００６５】このように本実施例装置によれば、ワイヤ
送給速度設定部２４から供給される平均電流Ｉavを表す
信号、最小ベース時間幅Ｔｂ₀及び臨界ピーク電流Ｉpc
r に基づいて、必要最小限のピーク電流Ｉｐにより常に
一パルス一溶滴を維持し得るアーク電流波形を算出する
ことができる。

【００６６】このため、被溶接物１１の板厚等が溶接途
中で変化する場合にも、その板厚変化のデータを予め設
定しておくことにより、常に最適な溶接条件を維持して
溶接を実行することが可能となり、薄板部においても良
好な外観と適切な継ぎ手強度を確保することが可能とな
る。

【００６７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、被溶接物の
溶接箇所毎に適切な溶接が実行されるべく設定された平
均電流が維持されると共に、アーク放電のピーク電流が
必要最小限の値に設定される。このため、被溶接物の板
厚が薄い箇所においては所望の平均電流を維持したまま
アーク力が適切な値に抑制され、従来の装置と異なり溶
接の外観不良や継ぎ手強度不良が発生することはない。
このように、本発明に係る消耗電極式パルスアーク溶接
装置は、条件の異なる複数箇所において安定した溶接品
質を維持できるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消耗電極式パルスアーク式溶接装
置の原理図である。

【図２】本発明に係る消耗電極式パルスアーク式溶接装
置の一実施例の構成を表すブロック図である。

【図３】本実施例装置において最小ベース時間幅Ｔｂ₀
を設定する必要性を説明するための図である。

【図４】本実施例装置において臨界ピーク電流Ｉpcr を
設定する必要性を説明するための図である。

【図５】本実施例装置のピーク電流パルス時間幅算出部
において実行される処理のフローチャートである。

【図６】パルスアーク溶接装置におけるアーク電流波形
を表す図である。

【図７】本実施例装置において一パルス一溶滴を実現し
得るピーク電流Ｉｐとパルス時間Ｔｐとの関係を表すグ
ラフである。

【図８】本実施例装置において所望の平均電流を実現
し、かつ一パルス一溶滴を実現し得る必要最小限のピー
ク電流と、パルス時間Ｔｐとを求める関数を図表化した
グラフである。

【符号の説明】

Ｍ１消耗電極Ｍ２，１１被溶接物Ｍ３電源Ｍ４アーク電流波形設定手段Ｍ５ピーク電流パルス時間幅算出手段Ｍ６平均電流設定手段１整流回路２平滑回路３インバータ回路４高周波トランス５整流回路１３ワイヤ１９ベース電流時間幅設定部２１電流波形指令部２２ピーク電流パルス時間幅設定部２３ベース電流設定部２４ワイヤ送給速度設定部２５ピーク電流パルス時間幅算出部２６最小時間幅設定部２７臨界ピーク電流設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/09 B23K 9/095 B23K 9/173

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の速度で送給される消耗電極と被溶
接物との間に所定周期のパルス電流と直流特性のベース
電流とが重畳してなるアーク放電を形成し、該アーク放
電の熱により溶融した前記消耗電極の先端部を、前記消
耗電極の送給速度と同期した消耗速度で前記被溶接物へ
溶滴として移行させることにより溶接を行う消耗電極式
パルスアーク溶接装置において、適切な継ぎ手強度が確保されるべく、被溶接物の溶接箇
所毎に設定されたアーク電流の平均電流に基づいて、ア
ーク放電の一パルス毎に一つの溶滴を消耗電極から被溶
接物へと移行させ得る必要最小限の前記ピーク電流値Ｉ
ｐと前記パルス時間Ｔｐとの組み合わせを算出するピー
ク電流パルス時間幅算出手段を備えることを特徴とする
消耗電極式パルスアーク溶接装置。