JP3018504B2 - 消耗電極アーク溶接制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接電流を通電して溶
接した後に、アンチスチック電流を通電するとともに溶
接終了時の消耗電極（以下、ワイヤという）の先端に付
着する溶接球を小さくして次のアークスタートを良好に
するために、溶接電流とアンチスチック電流とを切換え
る消耗電極アーク溶接制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の一つ（以下、従来技術１とい
う）を図１を参照して説明する。一般に、消耗電極アー
ク溶接制御方法においては、溶接終了時に、溶接開始終
了スイッチを押して、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ
f において溶接動作指令信号Ｔs を停止して、同図
（Ｂ）に示すように、ワイヤ送給電動機（以下、ワイヤ
送給モータという）への送給電圧Ｗc を停止しても、ブ
レーキ付き電動機であっても、電動機及び送給機構の慣
性によってワイヤが過渡的に若干量送給されて、同図
（Ｃ）に示すように、徐々にワイヤ送給速度Ｗf が小さ
くなって、時刻ｔ1 乃至ｔ3 において停止する。このワ
イヤ送給モータへの送給電圧Ｗc を停止してから、ワイ
ヤ送給速度が零になって完全にワイヤ送給が停止するま
での過渡的なワイヤ送給量は、ワイヤ送給モータ及び送
給機構が同一であっても、溶接時のワイヤ送給速度の大
小、ワイヤの材質、ワイヤの直径、ワイヤガイドの曲率
及び摩擦状態等の多くの因子によって変化する。この過
渡的なワイヤ送給量によって、ワイヤ先端１a が、被溶
接物２の溶融池２a に突込み、溶接欠陥が発生したり、
ワイヤ先端が溶融池に突立ち溶着する、いわゆるスチッ
クしてしまって、次回のアークスタートが不能になった
りする。そこで、従来から、同図（Ｂ）に示すワイヤ送
給モータへの送給電圧Ｗc を停止した時刻ｔf から同図
（Ｄ）に示すように、タイマなどによって時間遅れ（以
下、アンチスチック期間という）Ｔr1乃至Ｔr3を持たせ
て、溶接電源の出力電圧（以下、溶接出力電圧という）
Ｅt を停止して、この過渡的なワイヤ送給量を溶融する
アンチスチックが行われている。また、炭酸ガスアーク
溶接、ＭＡＧ溶接等の定電圧特性の溶接電源を使用する
場合においては、アンチスチック期間を多い目にしてお
けば、ワイヤの停止後もワイヤが溶融してアーク長が大
になり、いわゆるアークの燃え上がりによってアーク電
圧が過渡的に大になって、溶接電源の無負荷電圧に近づ
いてアークが自動消滅する。したがって、定電圧特性の
溶接電源を使用する場合には、アークの燃え上がりによ
って、電極チップ先端４ａと短くなったワイヤ先端１ａ
とが溶着する、いわゆるバーンバックの発生という問題
は起らないが、アークの燃え上がりによって、ワイヤ先
端に溶融球が発生し、この溶融球が大きくなると、次の
アークスタートが良好にできない。このように従来技術
１、すなわち溶接動作指令信号の停止時刻ｔf 以後、同
図（Ｅ）に示すように、一定値の出力電流又は漸減する
出力電流又は階段的に減少する出力電流を通電して終了
させる方式では、アークの燃え上がり高さが大となり、
ワイヤ先端の溶融球が大になる問題点があった。そこ
で、定電圧特性の電源において、粒径を小さくするため
に、アンチスチック期間にパルス電流を重畳する方法
（以下、従来技術２という）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アンチスチック時に、
図２の（Ｅ）に示すように、パルス電流Ｉr を重畳する
従来技術２においては、特に、アルミニウムのＭＩＧア
ーク溶接方法においては、スティールにくらべて比熱及
び比重が小さく溶融しやすいために、小電流を使用して
溶接した場合には、溶融球が大きくなりやすく、又溶接
電流にパルス電流を重畳しているためにアンチスチック
電流Ｉr の平均値が溶接電流値Ｉa よりも高くなるの
で、溶接終端部分の溶接ビード幅すなわちクレータが大
きくなり、クレータ部分の凝固割れが発生しやすく、ま
た、薄板の溶接においては、溶接終端部分の溶け落ちも
発生しやすい。すなわち、従来技術２は、溶接電流値と
アンチスチック電流とが対応する一元制御が行われてい
ないために、溶接電流値を定めた溶接条件に対応する適
正なアンチスチック電流、すなわち、まず第１に、ワイ
ヤがスチック及びバーンバックしないだけでなくバラツ
キの少ない適正な突出長が残り、第２に、溶融球が大き
くならないで、第３に、溶接終端部分に凝固割れ及び薄
板の溶接における溶接終端部分の溶け落ちを発生しない
アンチスチック電流を得ることができない問題点があっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の問題点
を解決するために次の手段により構成される。請求項１
の発明は、略定電圧特性又は定電流特性の溶接電流を供
給して消耗電極を予め設定された略一定の速度で送給し
て溶接するか又は略定電流特性の溶接電源から溶接電流
を供給して消耗電極をアーク電圧が略一定値になるよう
な速度で送給した後に、アンチスチック電流を通電して
溶接を終了する消耗電極アーク溶接制御方法において、
溶接動作指令信号Ｔs の停止により、ワイヤ送給モータ
の送給電圧Ｗc を停止し、溶接電流から溶接電流値に対
応したアンチスチック電流に切換えて通電した後に、そ
の通電を終了する溶接方法である。請求項２の発明は、
請求項１と同じ溶接制御方法において、溶接動作指令信
号Ｔs の停止により、ワイヤ送給モータの送給電圧Ｗc
を停止し、溶接電流から、アンチスチック電流のパルス
電流値又はベース電流値又はパルス幅又はパルス周波数
又はベース電流値又はこれらの２以上が溶接電流値と対
応した電流に切換えることにより、溶接電流とアンチス
チック電流とを一元制御する溶接制御方法である。請求
項３の発明は、溶接電流から、請求項２のアンチスチッ
ク電流がＩパルス１溶滴移行をさせる電流に切換えるこ
とにより、溶接電流とアンチスチック電流とを一元制御
する溶接制御方法である。請求項４の発明は、溶接電流
値が大のときは、アンチスチック電流の通電終了までの
間に、アンチスチック電流の平均値を大から小に切換え
る（アンチスチック電流がパルス電流のときは、パルス
電流値、パルス幅、パルス周波数及びベース電流値の１
つ以上を切換える）ことにより、溶接電流とアンチスチ
ック電流とを一元制御する溶接制御方法である。請求項
５の発明は、アンチスチック電流が送給電圧Ｗc を停止
した後の溶接出力電圧設定値又は溶接電圧検出値に対応
した電流（アンチスチック電流がパルス電流のときは、
パルス電流値、パルス幅、パルス周波数及びベース電流
値の１つ以上が溶接出力電圧設定値又は溶接電圧検出値
に対応した電流）に切換えることにより、溶接電流とア
ンチスチック電流とを一元制御する溶接制御方法であ
る。請求項６の発明は、溶接電流から、請求項２のアン
チスチック電流のパルス電流値、パルス幅及びベース電
流値と対応した電流であり、かつ送給電圧の停止した後
の溶接電圧設定値又は溶接電圧検出値に対応したパルス
周波数の電流に切換えることにより、溶接電流とアンチ
スチック電流とを一元制御する溶接電流制御方法であ
る。請求項７の発明は、溶接電流から、請求項２のアン
チスチック電流のパルス電流値、パルス周波数及びベー
ス電流値の１つ以上と溶接電流値と対応した電流であ
り、かつ送給電圧の停止した後の溶接電圧設定値又は溶
接電圧検出値に対応したパルス幅の電流に切換えること
により、溶接電流とアンチスチック電流とを一元制御す
る溶接電流制御方法である。

【０００５】

【実施例】（図３の説明） 図３（Ａ）乃至（Ｅ）は、請求項２及び請求項３の溶接
制御方法を実施したときの動作説明図である。同図
（Ａ）は、時刻ｔ＝ｔf （横軸）において、溶接動作指
令信号Ｔs （縦軸）を停止したときの説明図である。同
図（Ｂ）は、溶接動作指令信号Ｔs が停止になったとき
に、ワイヤ送給モータへの送給電圧Ｗc （縦軸）が停止
したときの説明図である。同図（Ｃ）は、時刻ｔ＝ｔf
において送給電圧Ｗc が停止になったとき、電動機及び
送給機構の慣性によってワイヤが過渡的に若干量送給さ
れて、徐々にワイヤ送給速度Ｗf （縦軸）が小さくなっ
て、時刻ｔ1 乃至ｔ3 おいて停止する説明図である。同
図（Ｄ）は、時刻ｔ＝ｔf において、溶接動作指令信号
Ｔs を停止するとともに、溶接出力電圧Ｅｔ（縦軸）を
溶接電圧平均値Ｅa2からアンチスチック電圧平均値Ｅr2
に切換えた説明図である。同図（Ｅ）は、時刻ｔ＝ｔf
において、溶接電圧平均値Ｅa2からアンチスチック電圧
平均値Ｅr2に切換えたことによって、溶接出力電流Ｉ
（縦軸）が溶接電流値Ｉa2からアンチスチック電流Ｉr2
に切換えられた説明図である。このアンチスチック電流
Ｉr2は、請求項１に示すように、溶接電流値Ｉa2に対応
して一元制御される。例えば、アンチスチック電流Ｉr2
が請求項２に示すようにパルス電流であるときは、アン
チスチック電流Ｉr2のパルス電流値Ｉp2又はパルス幅Ｔ
p2又はパルス周波数ｆ2 ＝１／Ｄ2 又はベース電流値Ｉ
b2又はこれらの２以上と溶接電流値Ｉa2とは対応し、例
えば、溶接電流値Ｉa2が大になると、パルス電流値Ｉp2
及びパルス幅Ｔp2の積も大になる。また、アンチスチッ
ク電流Ｉr2は請求項３に示すように、１パルス１溶滴移
行をさせる電流とすれば、アンチスチック期間Ｔr2の間
に溶滴移行がパルス電流と同期するようになり、アンチ
スチック期間終了時においては、移行する溶滴粒の大き
さが均一となるために、ワイヤ先端１a の溶融球１b
が、図５（Ｚ）に示す従来技術１のように大粒にならな
いで、図５（Ａ）に示すように略ワイヤの直径程度にな
り、かつ溶融球の大きさのバラツキも小さいために、溶
接チップ先端４a とワイヤ先端１a 又は１b とのワイヤ
突き出し長さＬm もバラツキが小さくなり、次回のアー
クスタートが極めて良好となる。

【０００６】（図４の説明） 図４（Ａ）乃至（Ｅ）は、図４の溶接電流値Ｉa1が図３
のＩa2のときよりも相対的に大であるときに、請求項２
乃至請求項４の溶接制御方法を実施したときの動作説明
図である。同図（Ａ）乃至（Ｃ）は図３と同じなので説
明は省略する。同図（Ｄ）は、時刻ｔ＝ｔf において、
溶接動作指令信号Ｔs を停止するとともに、溶接出力電
圧Ｅt （縦軸）を溶接電圧平均値Ｅa1からアンチスチッ
ク電圧平均値Ｅr1に切換え、さらに第１アンチスチック
期間Ｔraが経過したときに、第１のアンチスチック電圧
平均値Ｅr1よりも低い第２のアンチスチック電圧平均値
Ｅr2に切換えた説明図である。同図（Ｅ）は、時刻ｔ＝
ｔf において、溶接電圧平均値Ｅa1から第１のアンチス
チック電圧平均値Ｅr2に切換えることによって、溶接出
力電流（縦軸）が溶接電流値Ｉa1から第１のアンチスチ
ック電流Ｉr1に切換えられ、さらに第１アンチスチック
期間Ｔraが経過したときに、第１のアンチスチック電流
Ｉr1から第２のアンチスチック電流Ｉr2に切換えられた
説明図である。第１又は第２又は両方のアンチスチック
電流Ｉr1及びＩr2は、請求項１に示すように、溶接電流
値Ｉa1に対応し、かつ、請求項４に示すように、平均値
が大の第１のアンチスチック電流Ｉr1から平均値が小の
第２のアンチスチック電流Ｉr2に切換えられている。例
えば、第１及び第２のアンチスチック電流Ｉr1及びＩr2
が請求項２に示すようにパルス電流であるときは、第１
のアンチスチック電流Ｉr1のパルス電流値Ｉp1又はパル
ス幅Ｔp1又はパルス周波数ｆ1 ＝１／Ｄ1 又はベース電
流値Ｉb1又はこれらの２以上と溶接電流値Ｉa1とは対応
し、例えば、溶接電流値Ｉa1が大になると、パルス電流
値Ｉp1とパルス幅Ｔp2との積も大となる。また、第２の
アンチスチック電流Ｉr2は、前述した図３の説明と同じ
なので省略する。なお、同図において、Ｔrbは第２アン
チスチックの通電期間であり、Ｔr3は時刻ｔ＝ｔf のア
ンチスチック電流通電開始時刻から時刻ｔ＝ｔh のアン
チスチック電流通電終了時刻までを示す。

【０００７】（図６の説明） 図６は、溶接終了時の制御方法が次回の溶接開始時のア
ークスタートに及ぼす影響について調べた結果であっ
て、溶接電流値Ｉa ［Ａ］（横軸）とスパッタ発生量
［gr／50回アーク発生回数］との関係を、従来技術１と
従来技術２と本発明の制御方法とについて対比したグラ
フである。アークスタートの試験条件は、アーク起動後
３秒間アーク発生可能の状態にした後、10秒間出力電圧
を停止し、これを50回繰り返したときである。このとき
の溶接電流値60乃至 250［Ａ］におけるスパッタ発生量
の総量［gr］は、曲線Ｚ1 に示す従来技術１の方が、曲
線Ｚ2 に示す従来技術２及び曲線Ａに示す本発明の制御
方法よりも多い。従来技術１は本発明の制御方法よりも
溶接終了時の溶融球が大粒になっているため次回の溶接
開始時のアークスタートが困難になっていることを表わ
している。

【０００８】（図７の説明） 図７は、溶接終了時の制御方法が溶接終端部分（以下、
クレータという）の割れの発生に及ぼす影響について調
べた結果であって、溶接電流値Ｉa ［Ａ］（横軸）とク
レータ割れ率ＣＲ［％］との関係を、従来技術２と本発
明の制御方法とについて対比したグラフである。このク
レータ割れ率ＣＲは、 （クレータ割れの生じたビード数）／（20本の試験溶接ビード数）× 100［％］ である。クレータ割れ率の試験条件は、板厚６［mm］、
幅50［mm］、長さ 300［mm］のアルミニウム材Ａ5052材
を被溶接物として、溶接ビード幅が５［mm］の略一定値
になるように、すなわち溶接入熱が一定になるように、
溶接速度を調整している。このとき、溶接電流値100 、
200 及び 300［Ａ］の各電流値に対して溶接ビードを各
20本ずつ作成し、各20本毎の溶接ビードに対してクレー
タ割れを生じた数を、クレータ割れ率の評価にしてい
る。同図に示すように、曲線Ｚ2 に示す従来技術２にお
いては、溶接電流にパルス電流を重畳しているために、
溶接電流値の増加に伴って、クレータの入熱が増大して
割れ率が増加している。これに対して、曲線Ａに示す本
発明の制御方法においては、溶接電流値に対応させてア
ンチスチック電流を一元制御して自動的に適正なアンチ
スチック電流が得られているために、クレータ割れ率
は、溶接電流値の広範囲にわたって零であり、従来技術
２とは顕著な効果の差異がある。

【０００９】（図８の説明） 図８（Ｚ）及び（Ａ）は、それぞれ従来技術２及び本発
明の制御方法において、溶接電流値Ｉa ［Ａ］（横軸）
と板厚ＰＴ［mm］（縦軸）とに対して、白丸印で示す溶
け落ちなしの良好な溶接結果の得られる範囲と×印で示
す溶け落ちが発生した不良な溶接結果の得られる範囲と
を示すグラフである。従来技術２の同図（Ｚ）に示すグ
ラフにおいては、溶接電流値が50［Ａ］では板厚 2.5
［mm］以上でないと溶け落ちが発生してしまうのに対し
て、同図（Ａ）に示すように、本発明の制御方法におい
ては、溶接電流値50［Ａ］では板厚 1.0［mm］まで溶け
落ちを発生しないで良好な溶接結果が得られている。本
発明の溶接制御方法は、板厚 1.0［mm］の薄板の溶接に
おいて、溶接終端部分の溶け落ちのない良好な溶接が可
能である。

【００１０】（図９の説明） 図９は、請求項１乃至請求項６の溶接制御方法を実施す
る溶接装置の実施例のブロック図である。

【００１１】（構成の説明） 同図において、商用電源ＡＣを入力として溶接電流及び
アンチスチック電流を、溶接出力制御回路ＰＳから消耗
電極１の電極チップ４と被溶接物２との間に供給してア
ーク３を発生させる。消耗電極１はワイヤ送給モータＷ
Ｍにより回転するワイヤ送給ローラＷＲにより供給され
る。溶接電流設定回路ＩＭは、ワイヤ送給モータＷＭの
ワイヤ送給速度により定まる溶接電流の平均値Ｉａを設
定するための溶接電流設定信号Ｉｍを出力する。ワイヤ
送給制御回路ＷＣは、信号Ｉｍを入力としてワイヤ送給
モータＷＭに送給電圧Ｗｃを出力する。送給電圧開閉回
路ＳＷ６は、溶接開始のために、溶接動作指令回路ＴＳ
から溶接動作指令信号Ｔｓが入力されたときに、接点ａ
側に接続されて、送給電圧Ｗｃをワイヤ送給モータＷＭ
に供給し、次に溶接終了のために、溶接動作指令信号を
停止したときに送給電圧が停止する。送給速度比較回路
ＣＭ１は、ワイヤ送給モータＷＭの速度検出器ＷＤから
出力された速度検出電圧Ｗｄを、溶接電流設定回路ＩＭ
で設定された溶接電流設定信号Ｉｍと比較して、その差
の送給速度比較信号Ｃｍ１を出力する。溶接電流大小判
別回路ＣＰ１は、溶接電流設定信号Ｉｍが入力したとき
に、予め定めた電流値よりも大のとき、アンチスチック
（以下ＡＳ）という）タイマ切換信号Ｃｐ１を出力す
る。ＡＳ開始回路ＮＯＴ１は、溶接動作指令信号Ｔｓを
入力して、信号Ｔｓが停止したときに、ＡＳ開始信号Ｎ
ｔ１を出力する。ＡＳタイマ切換回路ＳＷ１は、ＡＳ開
始信号Ｎｔ１を、切換ＡＳ大電流タイマ信号Ｓ１ａ又は
切換ＡＳ小電流タイマ信号Ｓ１ｂとして出力する回路で
あって、ＡＳタイマ切換信号Ｃｐ１が入力されたときに
ａ接点に切換わる。ＡＳ小電流タイマＴＭＬは、信号Ｓ
１ｂが入力されたときに時限のカウントを開始して、時
限のカウント終了後に、ＡＳ小電流通電信号Ｔｍ１を出
力する。ＡＳ大電流タイマＴＭＨは、切換ＡＳ大電流タ
イマ切換回路ＴＭＨは、切換ＡＳ大電流タイマ信号Ｓ１
ａが入力されたとき時限のカウントを開始して、時限の
カウント終了後に、ＡＳ大電流通電信号Ｔｍｈを出力す
る。ＡＳ切換小電流タイマＴＭＪは、信号Ｔｍｈが入力
されたときに時限のカウントを開始して、時限のカウン
ト終了後に、ＡＳ切換小電流通電信号Ｔｍｊを出力す
る。ＡＳ切換信号出力回路ＱＲ２は、ＡＳ小電流通電信
号Ｔｍ１又はＡＳ大電流通電信号Ｔｍｈ又はＡＳ切換小
電流通電信号Ｔｍｊのいずれかが入力されたときにＡＳ
動作信号Ｏｒ２を出力する。溶接電圧設定回路ＶＳ１
は、溶接電圧設定信号Ｖｓ１を出力する。ＡＳ高電圧設
定回路ＡＳＨは、ＡＳ高電圧設定信号Ａｓｈを出力す
る。ＡＳ低電圧設定回路ＡＳＬは、ＡＳ低電圧設定信号
Ａｓ１を出力する。ＡＳ設定電圧切換回路ＳＷ２は、ｂ
接点のＡＳ低電圧設定信号Ａｓ１とａ接点のＡＳ高電圧
設定信号Ａｓｈとを切換えた切換ＡＳ電圧信号Ｓ２を出
力する回路であって、ＡＳ大電流通電信号Ｔｍｈが入力
されたときにａ接点に切換わる。設定電圧切換回路ＳＷ
３は、ｂ接点の溶接電圧設定信号Ｖｓ１とａ接点の切換
ΛＳ電圧信号Ｓ２とを切換えて切換電圧設定信号Ｓ３を
出力する回路であって、ＡＳ動作信号Ｏｒ２が入力され
たときにａ接点に切換わる。ＡＳ電流を形成するパルス
電流値設定回路ＩＰ１は、溶接電流設定信号Ｉｍを入力
として、その信号Ｉｍに対応したパルス電流値信号Ｉｐ
１を出力する。ベース電流設定回路ＩＢ１は、溶接電流
設定信号Ｉｍを入力として、その信号Ｉｍに対応したベ
ース電流設定信号Ｉｂ１を出力する。パルス電流設定信
号Ｉｐ１、ベース電流設定信号Ｉｂ１、後述するパルス
周波数信号Ｖｆ１及びパルス幅周波数制御信号Ｄｆ１の
パルス幅を、図示していない固定又は半固定又は可変調
整器によって、１パルス１溶滴移行を行える値に設定す
ることができる。出力電圧比較回路ＣＭ２は、出力電圧
検出回路ＶＤの出力電圧検出信号Ｖｄと設定出力切換回
路ＳＷ３の切換電圧設定信号Ｓ３とを比較して、その差
の出力制御信号Ｃｍ２を出力する。ＡＳ電流を制御する
パルス周波数変換回路ＶＦ１は、出力制御信号Ｃｍ２に
対応してパルス周期に相当するパルス周波数信号Ｖｆ１
を出力する。パルス幅周波数信号発生回路ＤＦ１は、溶
接電流設定信号Ｉｍとパルス周波数信号Ｖｆ１とが入力
されたときに、パルス幅周波数制御信号Ｄｆ１を出力す
るパルス・ベース信号切換回路ＳＷ５は、パルス幅周波
数制御信号Ｄｆ１が入力されるごとに、ベース電流設定
回路ＩＢ１で設定されたベース電流信号Ｉｂ１と、パル
ス電流値設定回路ＩＰ１で設定されたパルス電流値信号
Ｉｐ１とを切換えてＡＳ出力制御信号Ｓ５を出力する。
溶接・ＡＳ出力切換回路ＳＷ４は、ｂ接点の出力制御信
号Ｃｍ２とａ接点のＡＳ出力制御信号Ｓ５とを切換え
て、切換出力制御信号Ｓ４を出力する回路であって、Ａ
Ｓ動作信号Ｏｒ２が入力されたときにａ接点に切換わ
る。出力指令回路ＯＲ１は、溶接動作指令信号Ｔｓ又は
ＡＳ動作信号Ｏｒ２が入力されたときに、出力指令信号
Ｏｒ１を溶接出力制御回路ＰＳに入力する。

【００１２】（溶接開始時から溶接中の動作説明） 図９を参照して本発明の制御方法を実施する溶接装置の
溶接開始時から溶接中の動作について説明する。同図に
おいて、各切換回路ＳＷ１乃至ＳＷ５及び開閉回路ＳＷ
６は、各切換又は開閉回路に切換信号が入力されていな
いときは、各接点はｂ側に接続されている。溶接動作指
令回路ＴＳから溶接動作指令信号Ｔs が出力されると、
送給電圧開閉回路ＳＷ６がａ接点に接続され、送給電圧
Ｗc が送給モータＷＭに供給されてワイヤ１が送給され
る。溶接動作指令信号Ｔs が出力されているときは、Ａ
Ｓ開始回路ＮＯＴ１は、ＡＳ開始信号Ｎt1を出力しない
ので、ＡＳ動作信号Ｏr2も出力されない。したがって、
溶接電圧設定信号Ｖs1が、設定電圧切換回路ＳＷ３のｂ
接点を通じて出力電圧比較回路ＣＭ２に入力される。他
方、溶接・ＡＳ出力切換回路ＳＷ４は、ＡＳ動作信号Ｏ
r2が出力されていないのでｂ接点に接続されている。し
たがって、出力制御信号Ｃm2は溶接出力制御回路ＰＳに
入力される。また、溶接動作指令信号Ｔs は、出力指令
回路ＯＲ１を通じて、出力指令信号Ｏr1が溶接出力制御
回路ＰＳに入力されるので、回路ＰＳは、溶接電圧設定
信号Ｖs1に対応した図３（Ｄ）の出力電圧Ｅa2を出力
し、同図（Ｅ）の出力電流Ｉa2を通電して溶接作業が行
われる。

【００１３】（溶接電流小のときの溶接終了動作の説
明） 図９において、溶接電流が小のときは、溶接電流大小判
別回路ＣＰ１は、ＡＳタイマ切換信号Ｃp1を出力しない
ので、ＡＳタイマ切換回路ＳＷ１はｂ接点に接続された
ままである。溶接を終了するために、図３（Ａ）の時刻
ｔ＝ｔf において溶接動作指令信号Ｔs を停止すると、
送給電圧開閉回路ＳＷ６はｂ接点に復帰するために、同
図（Ｂ）に示すように、送給電圧Ｗc が送給モータＷＭ
に供給されなくなるので、同図（Ｃ）に示すように、ワ
イヤ送給速度Ｗf は送給モータＷＭの慣性により速度が
低下する。他方、溶接動作指令信号Ｔs が停止すると、
ＡＳ開始回路ＮＯＴ１は、ＡＳ開始信号Ｎt1を出力し、
ＡＳタイマ切換回路ＳＷ１のｂ接点を通じてＡＳ小電流
タイマＴＭＬに入力される。このタイマＴＭＬは、ＡＳ
小電流通電信号Ｔm1を出力し、ＡＳ切換信号出力回路Ｏ
Ｒ２はＡＳ動作信号Ｏr2を出力する。設定電圧切換回路
ＳＷ３は、この信号Ｏr2によってａ接点に切換えられ
る。また、ＡＳ大電流タイマＴＭＨには入力信号がない
ので、ＡＳ大電流通電信号Ｔmhが出力されていないため
に、ＡＳ設定電圧切換回路ＳＷ２は、ｂ接点に接続され
たままである。したがって、ＡＳ低電圧設定回路ＡＳＬ
のＡＳ低電圧設定信号Ａs1が、ＡＳ設定電圧切換回路Ｓ
Ｗ２及び設定電圧切換回路ＳＷ３及び出力電圧比較回路
ＣＭ２を通じて、パルス周波数変換回路ＶＦ１に入力さ
れる。パルス電流値設定回路ＩＰ１及びベース電流設定
回路ＩＢ１は、溶接電流設定信号Ｉm にそれぞれ対応し
たパルス電流値信号Ｉp1及びベース電流信号Ｉb1をパル
スベース信号切換回路ＳＷ５に入力する。パルス幅周波
数信号発生回路ＤＦ１は、パルス周波数信号Ｖf1と溶接
電流設定信号Ｉm とに対応したパルス周波数及びパルス
幅のパルス幅周波数制御信号Ｄf 1を出力する。パルス
・ベース信号切換回路ＳＷ５は、パルス電流値信号Ｉp1
とベース電流信号Ｉb1とをパルス幅周波数制御信号Ｄf1
で定まるパルス周波数で切換えて、図３（Ｅ）の波形を
形成するＡＳ出力制御信号Ｓ5 を出力する。溶接・ＡＳ
出力切換回路ＳＷ４は、ＡＳ動作信号Ｏr2が入力されて
ａ接点に接続されているので、ＡＳ出力制御信号Ｓ5
は、溶接出力制御回路ＰＳに入力される。また、出力指
令回路ＯＲ１は、溶接動作指令信号Ｔs が停止されてい
るが、ＡＳ動作信号Ｏr2が入力されているので、出力指
令信号Ｏr1を出力する。この信号Ｏr1が溶接出力制御回
路ＰＳに入力されるので、回路ＰＳは、ＡＳ出力制御信
号Ｓ5 に対応した図３（Ｅ）のＡＳ電流Ｉr2を通電し
て、クレータの縮小及びワイヤ先端の溶融球の大粒化防
止を行う。前述したＡＳ小電流タイマＴＭＬの時限のカ
ウントが終了すると、ＡＳ小電流通電信号Ｔm1が停止す
る。信号Ｔm1の停止によって、ＡＳ動作信号Ｏr2が停止
し、出力指令信号Ｏr1が停止するので、ＡＳ電流Ｉr2が
停止して全動作が終了し、溶接開始の待期状態に戻る。

【００１４】（溶接電流大のときの溶接終了動作の説
明） 図９において、溶接電流が大のときは、溶接電流大小判
別回路ＣＰ１は、ＡＳタイマ切換信号Ｃp1を出力するの
で、ＡＳタイマ切換回路ＳＷ１をａ接点に切換える。溶
接を終了するために、図４（Ａ）の時刻ｔ＝ｔf におい
て、溶接動作指令信号Ｔs を停止すると、図３において
説明したように、送給電圧Ｗc が停止するとともに、Ａ
Ｓ開始信号Ｎt1がＡＳタイマ切換回路ＳＷ１のａ接点を
通じてＡＳ大電流タイマＴＭＨに入力される。このタイ
マＴＭＨは、ＡＳ大電流通電信号Ｔmhを出力し、ＡＳ切
換信号出力回路ＯＲ２はＡＳ動作信号Ｏr2を出力する。
設定電圧切換回路ＳＷ３は、この信号Ｏr2によってａ接
点に切換えられる。また、ＡＳ設定電圧切換回路ＳＷ２
は、ＡＳ大電流通電信号Ｔmhによってａ接点に切換わ
る。したがって、ＡＳ高電圧設定回路ＡＳＨのＡＳ高電
圧設定信号Ａshが、ＡＳ設定電圧切換回路ＳＷ２及び設
定電圧切換回路ＳＷ３及び出力電圧比較回路ＣＭ２を通
じて、パルス周波数変換回路ＶＦ１に入力される。以
下、前述した溶接電流が小のときと同じ動作順序で、Ａ
Ｓ出力制御信号Ｓ5 を発生するが、溶接電流が大のとき
は、ＡＳ出力電圧の設定信号が、ＡＳ高電圧設定信号Ａ
shであるために、ＡＳ動作時の出力制御信号Ｃm2は、溶
接電流大のときの方が溶接電流小のときよりも大である
ので、パルス周波数信号Ｖf1の周波数が高くなり、その
結果、ＡＳ電流のパルス周波数が、小電流の図３（Ｅ）
のＡＳ電流Ｉr2のパルス周波数よりも、大電流の図４
（Ｅ）のＡＳ電流Ｉr1のパルス周波数の方が高くなり、
したがってＤ2 ＞Ｄ1 になっている。次に、ＡＳ大電流
タイマＴＭＨの時限のカウントが終了すると、ＡＳ大電
流通電信号Ｔmhの停止によって、ＡＳ設定電圧切換回路
ＳＷ２がｂ接点に復帰してＡＳ高電圧設定信号Ａshから
ＡＳ低電圧設定信号Ａshに切換わった切換電圧設定信号
Ｓ3 を、出力電圧比較回路ＣＭ２を通じてパルス周波数
変換回路ＶＦ１に入力する。なお、このとき、ＡＳ大電
流タイマ信号Ｔmhが停止した時刻ｔ＝ｔg からＡＳ切換
小電流タイマＴＭＪが時限のカウントを開始するが、時
限のカウントを終了するまでは、ＡＳ切換小電流通電信
号Ｔmjを、ＡＳ切換信号出力回路ＯＲ２に出力している
ので、ＡＳ動作信号Ｏr2は継続して出力されている。上
記のパルス周波数変換回路ＶＦ１は、ＡＳ低電圧設定信
号Ａs1に対応したパルス周波数信号Ｖf1を、パルス幅周
波数信号発生回路ＤＦ１に入力する。したがって、ＡＳ
出力制御信号Ｓ5 は、図３（Ｅ）に示すＡＳ電流Ｉr2と
同様の周波数のパルス信号に切換えられ、図４（Ｅ）の
ＡＳ電流がＩr1からＩr2に切換わる。その切換によっ
て、図４（Ｅ）のＡＳ電流Ｉr2を通電してワイヤ先端溶
融球の大粒化の防止を行った後に、前述したＡＳ切換小
電流タイマＴＭＪの時限のカウントが終了すると、ＡＳ
切換小電流通電信号Ｔmjの停止によってＡＳ動作信号Ｏ
r2が停止し、出力指令信号Ｏr1が停止するので、ＡＳ電
流Ｉr2が停止して全動作が終了し、溶接開始の待機状態
に戻る。以上の図９の実施例においては、請求項１乃至
請求項６の溶接制御方法のすべてを実施することができ
るようにしたが、この図９の実施例から一部の構成を削
除又は固定化又は兼用等の変化を行うことによって、請
求項１乃至請求項６の構成の１つ又は２つ以上を実施す
ることができる。

【００１５】（図１０の説明） 図１０は、請求項１乃至請求項５及び請求項７を実施す
ることができる溶接装置の実施例のブロック図である。
図９の制御方法は、出力制御信号Ｃｍ２をパルス周波数
変換回路ＶＦ１に入力して、ＡＳ高電圧設定信号Ａｓｈ
のＡＳ期間ＴｒａとＡＳ低電圧設定信号ＡｓｈのＡＳ期
間Ｔｒｂとによって、パルス周波数信号Ｖｆ１の周波数
を切換えて、例えば、図４（Ｅ）のＡＳ電流Ｉｒ１とＩ
ｒ２とを切換える構成になっている。これに対して図１
０の制御方法は、溶接電流設定信号Ｉｍをパルス周波数
変換回路ＶＦ１に入力しているので、パルス周波数信号
Ｖｆ１は、ＡＳ高電圧設定信号ＡｓｈとのＡＳ期間Ｔｒ
ａとＡＳ低電圧設定信号Ａｓ１のＡＳ期間Ｔｒｂとによ
って切換えていない。図１０の制御方法は、出力制御信
号Ｃｍ２及びパルス周波数信号Ｖｆ１を、パルス幅周波
数信号発生回路ＤＦ１に入力して、ＡＳ高電圧設定信号
ＡｓｈのＡＳ期間ＴｒａとＡＳ低電圧設定信号Ａｓ１の
ＡＳ期間Ｔｒｂとによって、パルス幅を切換えて、例え
ば、図１１（Ｅ）のＡＳ電流Ｉｒ３からＩｒ２に切換え
る構成になっている。

【００１６】

【発明の効果】本発明の制御方法によると、溶接電流値
とアンチスチック電流とが対応する一元制御が行われて
いるので、溶接電流値を定めた溶接条件に対応する適正
なアンチスチック電流を通電させることによって、まず
第１にワイヤがスチック及びバーンバックしないことは
もちろん、バラツキの小さい適正な突出長がアーク消滅
後に得られ、第２に、溶融球が大粒にならないで略ワイ
ヤの直径程度のバラツキの少ない大きさとなり、第３
に、溶接終端部分に凝固割れの発生がないという以上の
３つの重要な改善を同時に行うことができ、それによっ
て、次回の溶接開始時のアークスタートを瞬時に行うこ
とができるために、溶接開始時の入熱不足による溶融不
良、スパッタの発生等がない。また、年々重要性を増し
ている薄板溶接における溶接終端部分の溶け落ちの発生
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（Ａ）乃至（Ｅ）は、従来技術１の制御
方法におけるそれぞれ溶接動作指令信号Ｔs 、送給電圧
Ｗc 、ワイヤ送給速度Ｗf 、溶接出力電圧Ｅt 及び溶接
出力電流Ｉの時間的経過を示す図である。

【図２】図２は、従来技術２の制御方法における図１の
（Ａ）乃至（Ｃ）及び（Ｅ）と同様の時間的経過を示す
図である。

【図３】図３の（Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明の制御方法
における設定溶接電流が小電流のときの図１の（Ａ）乃
至（Ｅ）と同様の時間的経過を示す図である。

【図４】図４の（Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明の制御方法
における設定溶接電流が大電流のときの図１の（Ａ）乃
至（Ｅ）と同様の時間的経過を示す図である。

【図５】図５は、従来技術のワイヤ先端に大粒の溶融球
が付着することを示す説明図及び本発明の制御方法にお
ける小粒の溶融球が付着することを示す説明図である。

【図６】図６は、溶接電流値Ｉa とスパッタ発生量ＳＰ
との関係を、従来技術１と従来技術２と本発明の制御方
法とについて対比したグラフである。

【図７】図７は、溶接電流値Ｉa とクレータ割れ率ＣＲ
との関係を、従来技術２と本発明の制御方法とについて
対比したグラフである。

【図８】図８は、従来技術２及び本発明の制御方法にお
いて、溶接電流値Ｉと板厚ＰＴとに対して、溶け落ちの
発生した範囲と発生しない範囲とを示すグラフである。

【図９】図９は、本発明の制御方法を実施する溶接装置
の実施例のブロック図である。

【図10】図10は、本発明の制御方法を実施する溶接装置
の他の実施例のブロック図である。

【図11】図11は、図10の溶接装置によって、本発明の制
御方法を実施したときの図３の（Ｅ）に相当する出力電
流Ｉの時間的経過を示す図である。

【符号の説明】

（図３及び図４の符号） Ｔs 溶接動作指令信号 Ｗc 送給電圧 Ｗf ワイヤ送給速度 Ｅt 溶接出力電圧 Ｉ 溶接出力電流 Ｉa1，Ｉa2 溶接電流値 Ｉr1，Ｉr2，Ｉr3 アンチスチック電流 ｔf 溶接動作指令信号を停止した時刻（溶接終了時） Ｉp1，Ｉp2 パルス電流値 Ｔp1，Ｔp2 パルス幅 Ｉb1，Ｉb2 ベース電流値 Ｄ1 ，Ｄ2 パルス周期（Ｄ1 ＝１／ｆ1 ，Ｄ2 ＝１／
ｆ2 でｆ1 及びｆ2 はパルス周波数） Ｅa1，Ｅa2 溶接電圧平均値 Ｅr1，Ｅr2 アンチスチック電圧平均値 Ｔr1，Ｔr2，Ｔr3 アンチスチック期間

フロントページの続き (72)発明者 柴田 益男 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)発明者 土井 敏光 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (56)参考文献 特開 昭60−68171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56486（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−254385（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−59176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−31574（ＪＰ，Ａ) 実公 昭62−17164（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/09 B23K 9/00 B23K 9/095 B23K 9/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消耗電極送給電動機に送給電圧を供給し
   て送給する消耗電極に、溶接電流を通電して溶接した後
   に、前記送給電圧の停止後の慣性による消耗電極の送給
   量を溶融するパルス電流を通電して溶接を終了する消耗
   電極アーク溶接制御方法において、溶接終了時の動作指
   令信号の停止によって消耗電極送給電動機の前記送給電
   圧を停止し、前記溶接電流から１パルス１溶滴移行させ
   る範囲内で前記溶接電流値に対応したパルス電流値及び
   パルス幅から形成されるパルス電流に切換えることによ
   り前記溶接電流と前記パルス電流とを一元制御する消耗
   電極アーク溶接制御方法。
2. 【請求項２】 前記パルス電流が、１パルス１溶滴移行
   させる範囲内で前記溶接電流値に対応したパルス電流値
   及びパルス幅と、前記送給電圧の停止した後の溶接出力
   電圧設定値と溶接電圧検出値とが略等しくなるフィード
   バック制御によって決まるパルス周波数とから形成され
   るパルス電流である請求項１の消耗電極アーク溶接制御
   方法。
3. 【請求項３】 消耗電極送給電動機に送給電圧を供給し
   て送給する消耗電極に、溶接電流を通電して溶接した後
   に、前記送給電圧の停止後の慣性による消耗電極の送給
   量を溶融するパルス電流を通電して溶接を終了する消耗
   電極アーク溶接制御方法において、溶接終了時の動作指
   令信号の停止によって消耗電極送給電動機の前記送給電
   圧を停止し、前記溶接電流から１パルス１溶滴移行させ
   る範囲内で前記溶接電流値に対応したパルス電流値及び
   パルス周波数から形成されるパルス電流に切換えること
   により前記溶接電流と前記パルス電流とを一元制御する
   消耗電極アーク溶接制御方法。
4. 【請求項４】 前記パルス電流が、１パルス１溶滴移行
   させる範囲内で前記溶接電流値に対応したパルス電流値
   及びパルス周波数と、前記送給電圧の停止した後の溶接
   出力電圧設定値と溶接電圧検出値とが略等しくなるフィ
   ードバック制御によって決まるパルス幅とから形成され
   るパルス電流である請求項３の消耗電極アーク溶接制御
   方法。
5. 【請求項５】 前記パルス電流が、前記溶接電流値が大
   のとき、前記送給電圧の停止からパルス電流の通電終了
   までの間に、パルス電流の平均値を大から小に切換えた
   パルス電流である請求項１、請求項２、請求項３又は請
   求項４の消耗電極アーク溶接制御方法。