JP3082268B2 - パルスｍａｇ溶接終了制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク長を周期的に変
化させて溶接するパルスＭＡＧ溶接終了制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミニウム及びアルミニウム合
金が、建築構造物の内装、車輌、運輸機器等に広く使わ
れるようになっている。これらの溶接継手が、そのまま
これらの構造物の外面を形成するために、溶接継手にお
いて溶接強度が要求されることはもちろんであるが、溶
接ビードの外観が良好であることも要求されるようにな
っている。そこで溶接ビードの外観が規則正しい波形状
のビード外観（うろこ状ビード）が得られるアーク溶接
方法として、最近は従来のフィラワイヤを添加するＴＩ
Ｇアーク溶接方法よりも溶接速度が速くて生産効率の高
いパルスＭＡＧ溶接方法が開発され、実用段階に入って
きた。本出願人が特願平2-264493において提案したパル
スＭＡＧ溶接方法は、図１に示すように、見かけのアー
ク長Ｌｒ又はＬｔを変化させてアーク３の広がりを変化
させている。 （図１の説明）図１において、見かけのアーク長Ｌｒ又
はＬｔを変化させたときのアーク３の広がりの変化を示
す説明図である。同図において、アーク３は給電チップ
４の給電チップ先端４ａから送給される消耗電極（以
下、ワイヤという）１の消耗電極先端（以下、ワイヤ先
端という）１ａ又は１ｂと被溶接物２との間に広がって
いる。アルミニウムのアーク溶接においては、被溶接物
２が陰極になる極性のときに、アークはワイヤ先端付近
から被溶接物２のアルミニウム材の酸化皮膜のある部分
に飛びやすいために、実際のアーク長Ｌ１又はＬ２は、
ワイヤ先端１ａと被溶接物２の表面との最短距離である
見かけのアーク長Ｌｒ又はＬｔよりも大になる。ワイヤ
の突き出し長がＬｎのとき、見かけのアーク長はＬｒで
あるが、実際のアーク長は最大Ｌ１まで長くなり、次
に、ワイヤ突き出し長がＬｍになると、見かけのアーク
長はＬｔであって、実際のアーク長はＬ２になる。この
ように、アルミニウムにおいては、酸化皮膜にアークが
飛びやすいことと、アルミニウムの低融点で冷却速度が
極めて速いこととによって、見かけのアーク長をＬｒと
Ｌｔとの間で周期的に変化させることにより、実際のア
ーク長をＬ１とＬ２とに変化させ、その実際のアーク長
の変化にともなって溶融池の大きさを直接的に変化させ
てＴＩＧフィラアーク溶接方法と同様の波目のはっきり
した「うろこ状ビード」が得やすい。なお、図１におい
て、第１の溶接条件設定値と第２の溶接条件設定値との
ワイヤ突き出し長の変化値又は見かけのアーク長の変化
値Ｌｅは、Ｌｅ＝Ｌｒ−Ｌｔ＝Ｌｍ−Ｌｎとなる。

【０００６】（図２及び図３の説明）図２（Ａ）乃至
（Ｃ）及び（Ｊ）並びに図３（Ｄ）乃至（Ｇ）及び
（Ｊ）は、図１に示す見かけのアーク長を変化させるた
めに通電するパルス電流の波形を示す。図２（Ａ）乃至
（Ｃ）及び図３（Ｄ）乃至（Ｇ）において、パルス電流
は、第１パルス電流値ＩＰ1 、第１パルス幅ＴＰ1 、第
１パルス周波数ｆ1 （又は第１パルス周期Ｄ1 ）より成
る第１パルス電流群Ｐ1 ，Ｐ1 …及び第１ベース電流Ｉ
Ｂ1 を、第１パルス通電期間Ｔ1 中通電した後に、第２
パルス電流値ＩＰ2 、第２パルス幅ＴＰ2 、第２パルス
周波数ｆ2 （又は第２パルス周期Ｄ2 ）より成る第２パ
ルス電流群Ｐ2 ，Ｐ2 …及び第２ベース電流ＩＢ2 を、
第２パルス通電期間Ｔ2 中通電し、これらＴ1 とＴ2 と
を切換周波数Ｆで切換えて周期的に通電する。第１パル
ス通電期間Ｔ1 の溶接電流平均値はＭ1 で第１アーク電
圧平均値はＶ1 であり、第２パルス通電期間Ｔ2 の溶接
電流平均値はＭ2 で第２アーク電圧平均値はＶ2 であっ
て、全期間の溶接電流平均値はＩａであり、アーク電圧
平均値はＶａであって、切換周波数Ｆは１／（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ）である。図２（Ａ）においては、 ＩＰ1 ＜ＩＰ2 、ＴＰ1 ＝ＴＰ2 、ＩＢ1 ＝ＩＢ2 、 図２（Ｂ）においては、 ＩＰ1 ＝ＩＰ2 、ＴＰ1 ＜ＴＰ2 、ＩＢ1 ＝ＩＢ2 、 図２（Ｃ）においては、 ＩＰ1 ＜ＩＰ2 、ＴＰ1 ＜ＴＰ2 、ＩＢ1 ＝ＩＢ2 、 図３（Ｄ）においては、 ＩＰ1 ＝ＩＰ2 、ＴＰ1 ＝ＴＰ2 、ＩＢ1 ＜ＩＢ2 、 図３（Ｅ）においては、 ＩＰ1 ＝ＩＰ2 、ＴＰ1 ＜ＴＰ2 、ＩＢ1 ＜ＩＢ2 、 図３（Ｆ）においては、 ＩＰ1 ＜ＩＰ2 、ＴＰ1 ＝ＴＰ2 、ＩＢ1 ＜ＩＢ2 、 図３（Ｇ）においては、 ＩＰ1 ＜ＩＰ2 、ＴＰ1 ＜ＴＰ2 、ＩＢ1 ＜ＩＢ2 、 である。また、アーク長の変化値Ｌｅが１乃至３［mm］
の小さいときは、ＩＰ1 ＝ＩＰ2 、ＴＰ1 ＝ＴＰ2 、Ｉ
Ｂ1 ＝ＩＢ2 において、周波数のみｆ1 ＜ｆ2 にしても
よい。さらに、後述するように、本発明の終了制御方法
に適用する溶接方法において、見かけのアーク長を変化
させる切換周波数Ｆは０．５乃至１５［Ｈｚ］である
が、切換周波数Ｆが０．５乃至３［Ｈｚ］程度で低い
か、又は見かけのアーク長の変化値Ｌｅが１乃至３［m
m］程度で小さいときは、ワイヤ送給速度を変化させて
も、切換周波数Ｆに追従して見かけのアーク長を変化さ
せることができる。なお、図２（Ｊ）及び図３（Ｊ）
は、切換周波数Ｆの切換信号Ｈｌを示す。

【００１０】（図４及び図５の説明）図４は、図１に示
すようにアーク長を周期的に変化させるために、図３に
示す第１及び第２パルス電流群の通電を制御する先願の
パルス通電制御回路と、溶接終了時の溶接出力を制御す
る従来のアンチスチック制御回路とから成るパルスＭＡ
Ｇ溶接装置のブロック図である。

【００１２】最初に、図４の従来のパルスＭＡＧ溶接装
置のブロック図のうち、アンチスチック制御回路につい
て説明する。この溶接終了時のアンチスチック制御は、
次のとおりである。溶接終了時に、溶接開始終了指令回
路ＴＳからの溶接指令信号Ｔｓが停止して、ワイヤ送給
電動機（以下、ワイヤ送給モータという）に供給する送
給電圧Ｗｃを停止しても、ブレーキ付き電動機を使用し
ていても、電動機及び送給機構の慣性のためにワイヤが
過渡的に若干量送給されて徐々にワイヤ送給速度が小さ
くなってワイヤ送給が停止する。そのために、ワイヤ先
端が被溶接物の溶融池に突込み、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、ワイヤ送給モータに供給
する送給電圧Ｗｃを停止した時刻から、タイマなどによ
って時間遅れ（以下、アンチスチック時間という）Ｔａ
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）を停止して、この過渡的なワイヤ送給量を溶融
することが行われている。

【００１３】アンチスチック制御回路としては、次の回
路より構成される。アンチスチック電圧設定回路（以
下、ＡＳ電圧設定回路という）ＶＳ３は、アンチスチッ
ク電圧設定信号（以下、ＡＳ電圧設定信号という）Ｖｓ
3 を出力する。溶接アンチスチック切換回路（以下、溶
接ＡＳ切換回路という）ＳＷ６は、第１アーク電圧設定
信号Ｖｓ1 とＡＳ電圧設定信号Ｖｓ3 とを切り換えて、
切換溶接アンチスチック電圧信号（以下、切換溶接ＡＳ
電圧信号という）Ｓ6 を出力する。アンチスチック時限
回路（以下、ＡＳ時限回路という）ＴＭ１は、図５の時
刻ｔｓ1 において溶接開始終了指令回路ＴＳから溶接開
始を指令する溶接指令信号Ｔｓが入力されたときに通電
信号Ｔｍ1 を出力し、図５の時刻ｔｆ11において溶接指
令信号Ｔｓが停止したときに、図５（Ｅ）に示すよう
に、時限を開始して時刻ｔｆ13においてアンチスチック
時間Ｔａを終了して通電信号Ｔｍ1 を停止する。なお、
溶接指令反転回路ＮＯＴ１は、図５（Ｂ）に示すよう
に、溶接指令信号Ｔｓを入力されると溶接指令反転信号
Ｎｔ1 を停止し、信号Ｔｓが停止すると信号Ｎｔ1 を出
力する。設定電圧切換回路ＯＲ１は、図５（Ｃ）に示す
切換信号Ｈｌ及び溶接指令反転信号Ｎｔ1 を入力として
図５（Ｄ）に示す設定電圧切換信号Ｏｒ1 を出力する。

【００１４】次に、図４の従来のパルスＭＡＧ溶接装置
のブロック図のうち、溶接中のパルス電流通電制御回路
について説明する。図４において、商用電源ＡＣを入力
として溶接出力制御回路ＰＳからワイヤ１の給電チップ
４と被溶接物２との間に出力を供給してアーク３を発生
させる。ワイヤはワイヤ送給モータＷＭにより回転する
ワイヤ送給ローラＷＲより供給される。ワイヤ送給制御
回路ＷＣは、後述する信号Ｓ3 とワイヤ送給モータＷＭ
の回転速度を検出するワイヤ送給速度検出器ＷＤの速度
検出信号Ｗｄを比較する第１比較回路ＣＭ１の比較信号
Ｃｍ1 を出力する。送給電圧開閉回路ＳＮ１は、溶接開
始を指令する溶接指令信号Ｔｓを入力として、ワイヤ送
給モータＷＭにワイヤ送給電圧Ｗｃを出力する。第１ア
ーク電圧設定回路ＶＳ１及び第２アーク電圧設定回路Ｖ
Ｓ２は、それぞれ第１の溶接条件におけるアーク電圧及
び第２の溶接条件におけるアーク電圧を設定する回路で
あって、第１アーク電圧設定信号Ｖｓ1 及び第２のアー
ク電圧設定信号Ｖｓ2 （ただしＶｓ2 ＞Ｖｓ1 ）を出力
する。溶接ＡＳ電圧切換回路ＳＷ６は、溶接指令信号Ｔ
ｓが出力されて、図５（Ｂ）に示すように、溶接指令反
転回路ＮＯＴ１が溶接指令反転信号Ｎt1を停止したとき
接点ｂ側に接続され、第１アーク電圧設定信号Ｖｓ1 を
アーク電圧切換回路ＳＷ１に出力する。切換回路ＨＬ
は、例えば非安定マルチバイブレータ回路から成り、第
１の溶接条件と第２の溶接条件とを切換える切換信号Ｈ
ｌを出力する。設定電圧切換回路ＯＲ１は、溶接中は溶
接指令反転信号Ｎｔ1が停止しているので、切換信号Ｈ
ｌを出力し、その信号Ｈｌの周期でアーク電圧切換回路
ＳＷ１に出力し、溶接終了時に溶接指令信号Ｔｓが停止
して、信号Ｎｔ1 が出力されたときは、図５（Ｄ）の時
刻ｔｆ11以後に示すように設定電圧切換信号Ｏｒ1 を回
路ＳＷ１に出力する。アーク電圧切換回路ＳＷ１は、溶
接中においては信号Ｏｒ1 を入力として、切換信号Ｈｌ
の周期によって信号Ｖｓ1 と前述した切換溶接ＡＳ電圧
信号Ｓ6 を構成する信号Ｖｓ2 とを切換えてアーク電圧
切換信号Ｓ1 を出力する。第２比較回路ＣＭ２は、信号
Ｓ1 とアーク電圧検出回路ＶＤのアーク電圧検出信号Ｖ
ｄとを入力としてその差のアーク電圧制御信号Ｃｍ2 を
出力する。

【００１５】第１平均電流設定回路ＩＨ及び第２平均電
流設定回路ＩＬは、それぞれ第１の溶接条件における第
１溶接電流設定信号Ｉｈ及び第２溶接条件における第２
溶接電流設定信号１ｌを出力する。溶接電流切換回路Ｓ
Ｗ３は、第１の溶接電流設定信号Ｉｈと第２の溶接電流
設定信号Ｉｌとを切換信号Ｈｌの切換周波数Ｆで切換え
て、第１比較回路ＣＭ１に溶接電流切換信号Ｓ3 を出力
する。第１パルス電流値設定回路ＩＰ１及び第２パルス
電流値設定回路ＩＰ２は、それぞれ第１パルス電流値設
定信号Ｉｐ1s及び第２パルス電流値設定信号Ｉｐ2sを出
力し、第１ベース電流設定回路ＩＢ１及び第２ベース電
流設定回路ＩＢ２は、それぞれ第１ベース電流設定信号
Ｉｂ1s及び第２ベース電流設定回路Ｉｂ2sを出力する。
第１パルス幅設定回路ＴＰ１及び第２パルス幅設定回路
ＴＰ２は、それぞれ第１パルス幅設定信号Ｔｐ1s及び第
２パルス幅設定信号Ｔｐ2sを出力する。パルス電流値切
換回路ＳＷ３−１は、切換信号Ｈｌによって信号Ｉｐ1s
とＩｐ2sとを切換えて切換パルス電流値信号Ｉｐｓを出
力する。ベース電流切換回路ＳＷ３−２は、切換信号Ｈ
ｌによって信号Ｉｂ1sと信号Ｉｂ2sとを切換えて切換ベ
ース電流信号Ｉｂｓを出力する。パルス幅切換回路ＳＷ
３−３は、切換信号Ｈｌによって信号Ｔｐ1sとＴｐ2sと
を切換えて切換パルス幅信号Ｔｐｓを出力する。パルス
周波数信号発生回路ＶＦは、アーク電圧制御信号Ｃｍ2
に対応して、第１の溶接条件における第１パルス周波数
制御信号Ｖｆ1 と第２の溶接条件における第２パルス周
波数制御信号Ｖｆ2 とを、切換信号Ｈｌの切換周波数Ｆ
で切換えて出力する。パルス幅周波数信号発生回路ＤＦ
は、例えば単安定マルチバイブレータ回路から成り、第
１パルス幅設定信号Ｔｐ1sと第１パルス周波数制御信号
Ｖｆ1 とから成る第１の溶接条件に対応する第１パルス
幅周波数制御信号Ｄｆ1 と、同様に第２の溶接条件に対
応する第２パルス幅周波数制御信号Ｄｆ2 とを出力す
る。パルスベース電流切換回路ＳＷ２は、第１の溶接条
件においては、第１溶接条件の切換パルス電流値信号Ｉ
ｐｓと切換ベース電流信号Ｉｂｓとを、第１パルス幅周
波数制御信号Ｄｆ1 で定まる周波数ｆ1 で繰り返す第１
パルス制御信号Ｐｆ1 を出力し、次に第２の溶接条件に
おいては、第２の溶接条件の信号Ｉｐｓと信号Ｉｂｓと
を、第２パルス幅周波数制御信号Ｄｆ2 で定まる周波数
ｆ2 で繰り返す第２パルス制御信号Ｐｆ2 を出力する。
第３の比較回路ＣＭ３は、第１及び第２パルス制御信号
Ｐｆ1 又はＰｆ2 と溶接電流検出回路ＩＤの溶接電流検
出信号Ｉｄとを比較して溶接電流信号Ｃｍ3 を出力す
る。溶接信号開閉回路ＳＮ２は、通電信号Ｔｍ1 が入力
されているときは、溶接電流信号Ｃｍ3 ＝Ｓｎ2 を溶接
出力制御回路ＰＳに出力し、回路ＰＳは第１パルス制御
信号Ｐｆ1 によって定まる第１パルス電流群と第２パル
ス制御信号Ｐｆ2 によって定まる第２パルス電流群と
を、切換信号Ｈｌで定まる周期で切り換えて通電する。

【００１６】溶接終了により溶接指令信号Ｔｓが停止す
ると、溶接指令反転回路ＮＯＴ１が溶接指令反転信号Ｎ
t1を溶接ＡＳ電圧切換回路ＳＷ６に出力するので、回路
ＳＷ６は接点ａ側に切り換わり、ＡＳ電圧設定信号Ｖｓ
3 を出力する。また、この時、信号Ｎｔ1 が設定電圧切
換回路ＯＲ１を通じてアーク電圧切換回路ＳＷ１に出力
されるので、回路ＳＷ１は接点ａ側に切換わる。したが
って、ＡＳ電圧設定信号Ｖｓ3 は、ＳＷ６及びＳＷ１を
通じて第２比較回路ＣＭ２に出力されるので、前述した
順序で、溶接出力制御回路ＰＳがＡＳ電圧設定信号Ｖｓ
3 で定まる溶接電圧を出力する。ＡＳ時限回路ＴＭ１
は、溶接指令信号Ｔｓの停止によってアンチスチック時
限を開始して図５（Ｅ）の時刻ｔｆ13で時限を終了して
通電信号Ｔｍ1 を停止すると、溶接信号開閉回路ＳＮ２
は溶接電流信号Ｃｍ3 を停止するので、溶接出力制御回
路ＰＳは出力を停止して全溶接制御を終了する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図４で説明した従来技
術においては、溶接終了のための溶接指令信号Ｔｓが図
５（Ａ）の実線で示す時刻ｔｆ11において停止したとき
は、図５（Ｃ）に示すように、第１パルス通電期間Ｔ1
においては、切換信号Ｈｌは停止しているので、アーク
電圧切換回路ＳＷ１が接点ｂ側に復帰しており、第２ア
ーク電圧設定信号Ｖｓ2 が出力されるとともに第２パル
ス電流群が通電されており、このときは図１に示すよう
にアーク長はＬｒで大でワイヤ突き出し長はＬｎで短く
なっている。また、信号Ｔｓが図５（Ａ）の点線で示す
時刻ｔｆ12において停止したときは、図５（Ｃ）に示す
ように、第２パルス通電期間Ｔ2 においては、信号Ｈｌ
が出力されているので、回路ＳＷ１が接点ａ側に接続さ
れており、第１アーク電圧設定信号Ｖｓ1が出力される
とともに第１パルス電流群が通電されており、このとき
は図１に示すようにアーク長はＬｔで小でワイヤ突き出
し長はＬｍで長くなっている。このように、溶接指令信
号Ｔｓが停止したときのワイヤ突き出し長が一定してい
ないために、ワイヤ突き出し長がＬｍで長くなっている
ときでも、ワイヤ先端１ａが溶接池にスチックしないよ
うにアンチスチック時間Ｔａを定めると、逆に、ワイヤ
突き出し長がＬｎで短くなっているときに終了するとア
ンチスチック時間Ｔａの通電のために、ワイヤ先端が突
き出し長Ｌｎ以上に燃えあがって大粒の溶融球が発生し
て次回のアークスタートが困難になり、スパッタの発生
原因になり、さらにはワイヤ先端が給電チップ先端４ａ
まで燃えあがり溶着現象（バーンバック）が発生した
り、過大なアーク長になって、溶接終端部でシールド効
果が悪くなってブローホールが発生したり、入熱過大に
よりクレータ割れが発生する等の溶接欠陥が発生しやす
いという問題点があった。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１のパルスＭＡＧ
溶接終了制御方法は、アーク長が短くなる第１パルス電
流群を通電する第１パルス通電期間Ｔ1 中であっても、
アーク長が長くなる第２パルス電流群を通電する第２パ
ルス通電期間Ｔ2 のいずれの場合に溶接終了時の溶接指
令信号Ｔｓを停止しても、必ずこの停止した後の第２パ
ルス通電期間Ｔ2 の終了時、すなわち、第２パルス電流
群の通電終了時のアーク長が大になっている状態からア
ンチスチック時間Ｔａを開始して、常にバラツキのない
ワイヤ突き出し長が得られる制御方法である。

【００３１】請求項２のパルスＭＡＧ溶接終了制御方法
は、請求項１の「第２パルス通電期間Ｔ2 の終了時、す
なわち、第２パルス電流群の通電終了時のアーク長が大
になっている状態」のかわりに、「第１パルス通電期間
Ｔ1 の終了時、すなわち、第１パルス電流群の通電終了
時のアーク長が小になっている状態」からアンチスチッ
ク時間Ｔａを開始する制御方法であって、請求項１の制
御方法がアーク長が大になる第２パルス電流群のパルス
電流値、パルス幅、パルス周波数及びベース電流値の１
つ以上の設定条件をかえてアーク長を変化させた場合
に、アンチスチック時間Ｔａを設定し直す必要があるの
に対して、請求項２の制御方法では、アーク長が小にな
る第１パルス電流群の各設定値は短絡発生を防ぐために
略一定値にしているので、第２パルス電流群の設定条件
に左右されることなく、アンチスチック時間を設定しな
おす必要がない。

【００４０】

【実施例】（図６の説明）溶接終了後のワイヤ先端に発
生した溶融球がワイヤ直径の1.1 〜1.3 倍ぐらいまでの
小粒のときは、次回のアークスタートが１回で達成さ
れ、スパッタも発生しないが、溶接終了後のワイヤ先端
に発生した溶融球がワイヤ直径の1.5 倍をこえる大粒に
なると、次回のアークスタートが１回では達成されなく
スパッタ発生の原因となる。そこで、ワイヤ先端の溶融
球のバラツキが小粒になるように制御回路が改善された
か否かは、次回のアークスタートが１回で達成されるか
どうかのアークスタート試験によって確認できる。

【００４１】そこで、直径1.2mm のアルミニウムワイヤ
Ａ5183を用いて、図２（Ｃ）に示す波形のパルス電流群
を２［Ｈｚ］で切り換えて溶接電流平均値Ｉａ＝９０
［Ａ］でアーク電圧平均値Ｖａ＝１９［ｖ］で、アーク
を３秒間発生させて本発明のパルスＭＡＧ溶接終了制御
方法で溶接を終了した。その終了時に生じたワイヤ先端
の溶融球を、１０秒間溶接電流を停止して、冷却させて
再度アークスタートを行い、瞬時にアークスタートが行
われるかどうかを200 回繰り返して瞬時スタート回数を
測定して瞬時スタート率＝（瞬時スタート回数）／200
×100 ［％］を求めた。図４の溶接装置を用いて従来の
溶接終了制御方法で測定すると、図６のグラフＺに示す
ように、瞬時スタート率は55［％］であった。これに対
して、後述する図７又は図９の溶接装置を用いて本発明
の溶接終了制御方法で測定すると図６のグラフＡに示す
ように、瞬時スタート率は98［％］であった。

【００４２】（図７及び図８の説明）図７（Ａ）は、本
発明のパルスＭＡＧ溶接終了制御方法を実施する溶接装
置のブロック図である。同図において従来の終了制御方
法を実施する図４に示す溶接装置と同一の回路及び機能
の説明は省略する。図８は、図７のブロック図の各回路
の出力信号の時間的経過を示す図である。図８（Ａ）、
図８（Ｂ）、図８（Ｃ）及び図８（Ｅ）は、それぞれ前
述した図５（Ａ）、図５（Ｃ）、図５（Ｂ）及び図５
（Ｄ）と同じく、溶接指令信号Ｔｓ、切換信号Ｈｌ、溶
接指令反転回路ＮＯＴ１の溶接指令反転信号Ｎｔ1 及び
設定電圧切換回路ＯＲ１の設定電圧切換信号Ｏｒ1 の時
間的経過を示す図である。

【００４３】図７において、図４よりも削除された回路
は、第２パルス電流設定回路ＩＰ２、パルス電流値切換
回路ＳＷ３−１、第２ベース電流設定回路ＩＢ２、ベー
ス電流切換回路ＳＷ３−２、第２パルス幅設定回路ＴＰ
２及びパルス幅切換回路ＳＷ３−３である。したがっ
て、図７（Ａ）のブロック図においては、図７（Ｂ）に
示すように、第１パルス通電期間Ｔ1 と第２パルス通電
期間Ｔ2 とのパルス電流値Ｉｐ、パルス幅Ｔｐ及びベー
ス電流値Ｉｂはともに同じで、アーク電圧設定信号がＶ
s1＜Ｖs2なので、期間Ｔ2 の第２周波数ｆ2 が、期間Ｔ
1 の第１周波数ｆ1 よりも大になり、その結果、図７
（Ｃ）のように、期間Ｔ2 のアーク電圧値Ｖ2 が期間Ｔ
1 のアーク電圧Ｖ1 よりも大になる。なお、図７におい
ては、図４の第１平均電流設定回路ＩＨ、第２平均電流
設定回路ＩＬ及び溶接電流切換回路ＳＷ３のかわりに、
平均溶接電流設定信号Ｉｍを出力する平均溶接電流設定
回路ＩＭを使用して、ワイヤ送給速度の切り換えはして
いない。

【００４４】また、図７において、図４よりも追加及び
接続変更された回路は下記のとおりである。アンチスチ
ック保持回路（以下、ＡＳ保持回路という）ＦＤは、例
えばＤタイプのフリップフロップ回路から成り、時刻ｔ
ｆ１で溶接指令信号Ｔｓの停止によってＤ端子の溶接指
令反転信号Ｎｔ１を出力した後にＣＰ端子に入力されて
いる切換信号Ｈ１が第１パルス通電期間Ｔ１になると、
図８（Ｄ）に示すように、ＡＳ保持信号Ｆｄを出力す
る。切換信号遅延回路ＴＭ２は、切換信号Ｈ１が第２パ
ルス通電期間Ｔ２の開始時に入力されたときに信号Ｔｍ
２を出力し、期間Ｔ２の終了によって信号Ｈ１が停止し
たときに若干の時間遅れを持たせて信号Ｔｍ２を停止す
ることによって、後述するように、図８（Ｅ）時刻ｔｆ
２において、設定電圧切換信号Ｏｒ１が瞬間的に停止す
ることを防止している。設定電圧切換回路ＯＲ１は、溶
接中においてはＡＳ保持信号Ｆｄが停止しているので、
切換信号Ｈ１の周期によってアーク電圧切換回路ＳＷ１
に出力する。溶接ＡＳ電圧切換回路ＳＷ６は、溶接指令
信号Ｔｓの出力によってＡＳ保持信号Ｆｄが停止したと
きに接点ｂに復帰して第２アーク電圧信号Ｖｓ２を出力
し、溶接終了後の第２パルス通電期間Ｔ２の開始時にＡ
Ｓ保持信号Ｆｄが入力されたときに接点ａに接続され、
ＡＳ電圧設定信号Ｖｓ３を出力する。ＡＳ時限回路ＴＭ
３は、図８（Ｆ）に示す時刻ｔｓ１において、溶接指令
信号Ｔｓが出力されて、時刻ｔｓ２においてＡＳ保持信
号Ｆｄが停止したときに、アンチスチック終了信号（以
下、ＡＳ終了信号）Ｔｍ３を溶接中は停止し、溶接終了
時の溶接指令信号Ｔｓが停止した後に図８（Ｆ）の時刻
ｔｆ２の第２パルス通電期間Ｔ２の終了時に、ＡＳ保持
信号Ｆｄが入力されたときに時限を開始し、アンチスチ
ック時間Ｔａの終了時のｔｆ３においてＡＳ終了信号Ｔ
ｍ３を出力する。送給指令回路ＮＯＴ２は、図８（Ｈ）
の時刻ｔｓ２において、溶接指令信号Ｔｓの出力によっ
てＡＳ保持信号Ｆｄが停止したときに、送給信号Ｎｔ２
を送給電圧開閉回路ＳＮ１に出力し、図８（Ｈ）の時刻
Ｔｆ２において、溶接終了後の第２パルス通電期間Ｔ２
の終了時に、ＡＳ保持信号Ｆｄが入力されたときに送給
信号Ｎｔ２を停止する。通電指令回路ＮＯＴ３は、図８
（Ｇ）の時刻ｔｓ２以後のＡＳ終了信号Ｔｍ３が入力さ
れるまでは通電信号Ｎｔ３を溶接信号開閉回路ＳＮ２に
出力し、図８（Ｇ）の時刻ｔｆ３において、信号Ｔｍ３
が入力されたときに通電信号Ｎｔ３を停止する。

【００４５】（溶接開始から溶接中の動作説明） 図８（Ａ）の時刻ｔｓ１において、溶接を開始する溶接
指令信号Ｔｓを出力する。溶接指令反転回路ＮＯＴ１
は、図８（Ｃ）に示すように、溶接指令反転信号Ｎｔ１
を停止する。ＡＳ保持回路ＦＤは、Ｄ端子に入力される
信号Ｎｔ１が停止し、ＣＰ端子に入力される切換信号Ｈ
１が図８（Ｂ）に示す第１パルス通電期間Ｔ１になって
停止したときに、図８（Ｄ）に示すように、ＡＳ保持信
号Ｆｄを停止する。送給指令回路ＮＯＴ２は、信号Ｆｄ
が停止されたとき、図８（Ｈ）に示すように、送給信号
Ｎｔ２を出力する。送給電圧開閉回路ＳＮ１は、送給信
号Ｎｔ２が入力されたとき、ワイヤ送給電圧Ｗｃをワイ
ヤ送給モータＷＭに供給してワイヤ送給を開始する。

【００４６】ＡＳ時限回路ＴＭ３は、図８（Ｆ）の時刻
ｔｓ2 において、ＡＳ保持信号Ｆｄが停止したときＡＳ
終了信号Ｔｍ3 を停止する。通電指令回路ＮＯＴ３は、
図８（Ｈ）の時刻ｔｓ2 において、ＡＳ終了信号Ｔｍ3
が停止したときに通電信号Ｎｔ3 を出力する。溶接信号
開閉回路ＳＮ２は、時刻ｔｓ2 において、通電信号Ｎｔ
3 が入力されたときに、図４で前述した溶接電流信号Ｃ
ｍ3 ＝Ｓｎ2 を溶接出力制御回路ＰＳに出力して、第１
パルス電流群と第２パルス電流群とが周期的に変化する
パルス電流を通電する。

【００４７】溶接ＡＳ電圧切換回路ＳＷ６は、図８
（Ｄ）の時刻ｔｓ2 において、ＡＳ保持信号Ｆｄが停止
したときに、接点ｂに復帰して第１アーク電圧設定信号
Ｖｓ1 を出力する。切換信号遅延回路ＴＭ２は、切換信
号Ｈｌが第２パルス通電期間Ｔ2 になって入力されたと
きに切換遅延信号Ｔｍ2を出力する。設定電圧切換回路
ＯＲ１は、図８（Ｅ）に示すように、ＡＳ保持信号Ｆｄ
が入力されていないので、切換信号Ｈｌの周期と同期し
た設定電圧切換信号Ｏｒ1 を出力する。アーク電圧切換
回路ＳＷ１は、信号Ｏｒ1 の周期によって第１アーク電
圧設定信号Ｖｓ1 と第２アーク電圧設定信号Ｖｓ2 とを
周期的に切り換える。以下の動作は図４と同様なので省
略する。

【００４８】（溶接終了からアンチスチック終了までの
動作説明）図８（Ａ）の時刻ｔｆ1 において、溶接を終
了するために溶接指令信号Ｔｓを停止すると、溶接指令
反転回路ＮＯＴ１が溶接指令反転信号Ｎｔ1 を出力す
る。ＡＳ保持回路ＦＤは、Ｄ端子に信号Ｎｔ1 が入力さ
れた後、切換信号Ｈｌの第２パルス通電期間Ｔ2 の終了
時（第１パルス通電期間Ｔ1 の開始時）に、端子ＣＰに
入力されている切換信号Ｈｌの停止時にＱ端子からＡＳ
保持信号Ｆｄを出力する。設定電圧切換回路ＯＲ１は、
信号Ｆｄが入力されると、切換信号Ｈｌの周期的変化に
関係なく信号Ｏｒ1 を出力する。アーク電圧切換回路Ｓ
Ｗ１は、信号Ｏｒ1 が入力されると、接点ａに接続され
て切換溶接ＡＳ電圧信号（ＡＳ電圧設定信号Ｖｓ3 ）Ｓ
1 を出力する。送給指令回路ＮＯＴ２は、ＡＳ保持信号
Ｆｄが入力されると、図８（Ｈ）の時刻ｔｆ2 におい
て、信号Ｎｔ2 を停止する。送給電圧開閉回路ＳＮ１
は、信号Ｎｔ2 が停止すると、ワイヤ送給電圧Ｗｃを停
止して、以後、慣性によって、ワイヤは過渡的に若干量
送給された後に停止する。

【００４９】ＡＳ時限回路ＴＭ３は、図８（Ｆ）の時刻
ｔｆ2 において、ＡＳ保持信号Ｆｄが入力されると時限
を開始して時刻ｔｆ3 においてアンチスチック時間Ｔａ
の時限を終了してＡＳ終了信号Ｔｍ3 を出力する。通電
指令回路ＮＯＴ３は、図８（Ｇ）の時刻ｔｆ3 におい
て、通電信号Ｎｔ3 を停止する。溶接信号開閉回路ＳＮ
２は、信号Ｎｔ3 の停止によって、溶接電流信号Ｃｍ3
＝Ｓｎ2 を停止する。したがって、溶接出力制御回路Ｐ
Ｓは、アンチスチック電圧の出力を停止する。

【００５０】（図９の説明） 図９は、本発明のパルスＭＡＧ溶接終了制御方法を実施
する他の溶接装置のブロック図である。同図において、
図７のブロック図と異なる箇所は次のとおりである。ま
ず第１に、図７において、図４のブロック図から削除及
び変更した回路は、図９においては図４と同じになるよ
うにもとどおりにしている。第２に、図９のブロック図
は、図７のパルス幅設定回路ＴＰ１のかわりに、第１パ
ルス周波数設定信号Ｆｔ１を出力する第１パルス周波数
設定回路ＦＴ１、第２パルス周波数設定信号Ｆｔ２を出
力する第２パルス周波数設定回路ＦＴ２及び信号Ｆｔ１
と信号Ｆｔ２とを切換えて切換パルス周波数設定信号Ｆ
ｔを出力するパルス周波数切換回路ＳＷ３−４が使用さ
れている。また、パルス周波数信号発生回路ＶＦは、信
号Ｆｔを入力として第１パルス周波数信号Ｖｆ３と第２
パルス周波数信号Ｖｆ４とを出力する。さらに、パルス
幅周波数信号発生回路ＤＦは、第１パルス周波数信号Ｖ
ｆ３とアーク電圧制御信号Ｃｍ２とを入力として第１パ
ルス幅周波数制御信号Ｄｆ１及び第２パルス周波数信号
Ｖｆ４とアーク電圧制御信号Ｃｍ２とを入力として第２
パルス幅周波数制御信号Ｄｆ２を出力する。上記の変更
によって、図７のブロック図がアーク電圧制御信号Ｃｍ
２によってパルス周波数を制御してアーク電圧を所定値
に制御しているのに対して、図９のブロック図は、アー
ク電圧制御信号Ｃｍ２によってパルス幅を制御してアー
ク電圧を所定値に制御している。

【００５１】第３に、図９のブロック図は、図７のＤタ
イプのフリップフロップ回路ＦＤのかわりに、次の回路
が使用されている。アンチスチック開始回路（以下、Ａ
Ｓ開始回路）ＡＮ１は、例えばＡＮＤ回路から成り、溶
接指令反転信号Ｎｔ1 と第２パルス通電期間Ｔ2 中に出
力される切換信号Ｈｌとを入力として、アンチスチック
開始信号（以下、ＡＳ開始信号という）Ａｎ1 を出力す
る。アンチスチック保持回路（以下、ＡＳ保持回路とい
う）ＦＦは、例えばフリップフロップ回路から成り、そ
のＳ端子に信号Ａｎ1 が入力されたときにセットされて
アンチスチック保持信号（以下、ＡＳ保持信号という）
Ｆｆを出力し、そのＲ端子に、溶接指令信号Ｔｓが入力
されたときにリセットトリガ回路ＴＲ１が出力するリセ
ット信号Ｔｒ1 が入力されたときに信号Ｆｆを停止す
る。上記の変更によって、図７のブロック図が前述した
図８（Ｂ）及び図８（Ｄ）の時刻ｔｆ2 に示すように、
切換信号Ｈｌの第２パルス通電期間Ｔ2 の終了時のアー
ク長が長くなっている時に、ＡＳ保持信号ＦｄがＡＳ時
限回路ＴＭ３に出力されてアンチスチック時間Ｔａを開
始しているのに対して、図９のブロック図は、図１０
（Ｂ）及び図１０（Ｄ）の時刻ｔｆ4 に示すように、切
換信号Ｈｌの第１パルス通電期間Ｔ1 の終了時のアーク
長が短くなっている時に、ＡＳ保持信号ＦｆがＡＳ時限
回路ＴＭ３に出力されてアンチスチック時間Ｔａを開始
する。なお、図７におけるアンチスチック時間Ｔａは、
ワイヤ突き出し長Ｌｎが図９のワイヤ突き出し長Ｌｍよ
りも大になっている状態からアンチスチック時間を開始
するので図９の時間よりも短くする必要がある。

【００５３】図９のブロック図において、回路ＩＨとＩ
ＬとＳＷ３との代りに、図７のブロック図と同様に、回
路ＩＭを使用し、回路ＩＰ２とＳＷ３−１とＩＢ２とＳ
Ｗ３−２とＦＴ１とＦＴ２とＳＷ３−４とを削除して、
アーク電圧設定信号Ｖｓ２＞Ｖｓ１に対応して、第２パ
ルス電流群のパルス幅Ｔｐ２が第１パルス電流群のパル
ス幅Ｔｐ１よりも大になるようにアーク電圧制御信号Ｃ
ｍ２によってパルス幅が制御される。また、回路ＩＰ１
とＩＰ２とＳＷ３−１又は回路ＩＢ１とＩＢ２とＳＷ３
−２又は回路ＦＴ１とＦＴ２とＳＷ３−４又はこれらの
２以上を有し、切換周波数Ｆが高いときは、回路ＶＳ２
とＳＷ１とを省略することができる。

【０１００】

【本発明の効果】以上のように、請求項１のパルスＭＡ
Ｇ溶接終了制御方法においては、アーク長が短くなる第
１パルス電流群を通電する第１パルス電流期間Ｔ１中で
あっても、アーク長が長くなる第２パルス電流群を通電
する第２パルス通電期間Ｔ２のいずれの場合に、溶接終
了時の溶接指令信号Ｔｓを停止しても、必ず、この停止
した後の第２パルス通電期間Ｔ２の終了時の第２パルス
電流群の通電終了時のアーク長が大になっている状態か
らアンチスチック時間Ｔａを開始するようにしたことに
より、アンチスチック時間を一度適正値に設定しておけ
ば、常に、過不足のバラツキのないワイヤ突き出し長が
得られるので、ワイヤ先端に大粒の溶融球が発生するこ
とがなく、したがって次回のアークスタートを瞬時に行
うことができ、スパッタの発生がなく、また逆に、ワイ
ヤ先端が給電チップまで燃えあがって溶着現象が発生し
たり過大なアーク長になり、溶接終端部でシールドが悪
くなってブローホールが発生したり、入熱過大によりク
レータ割れが発生する等の溶接欠陥が発生するというよ
うなことがない。

【０１０２】また、請求項２のパルスＭＡＧ溶接終了制
御方法においては、請求項１の場合と逆に、溶接終了の
ための溶接指令信号Ｔｓの停止直後の第１パルス通電期
間Ｔ1 の終了時の第１パルス電流群の通電終了時のアー
ク長が小になっている状態からアンチスチック時間Ｔａ
を開始するようにしたことにより、アンチスチック時間
を一度適正値に設定しておけば、常に過不足のバラツキ
のないワイヤ突き出し長が得られるので、請求項１と同
じ効果を有する他に、次の効果を有する。請求項１の制
御方法がアーク長が大になる第２パルス電流群のパルス
条件をかえてアーク長を変化させた場合に、アンチスチ
ック時間Ｔａを設定し直す必要がある。これに対して、
請求項２の制御方法では、アーク長が小になる第１パル
ス電流群の各設定値は、第２パルス電流群の通電時のア
ーク長に対してアーク長の変化値を大きくするために、
短絡寸前のアーク長に選定して、通常は略一定値に設定
しておいて、第２パルス電流群の設定値を変化させるの
で、この第２パルス電流群の設定条件に左右されること
がなく、アンチスチック時間を設定し直す必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来及び本発明の制御方法に適用する
パルスＭＡＧ溶接方法の見かけのアーク長を変化させた
ときのアークの広がりの変化を示す説明図である。

【図２】図２（Ａ）乃至（Ｃ）及び（Ｊ）は、従来及び
本発明の制御方法に適用する図１の見かけのアーク長を
変化させて溶接するパルスＭＡＧ溶接方法において通電
するパルス電流の波形を示す。

【図３】図３（Ｄ）乃至（Ｇ）及び（Ｊ）は、図２と同
じである。

【図４】図４は、図１に示すようにアーク長を周期的に
変化させるために、図２及び図３に示す第１及び第２パ
ルス電流群の通電を制御する先願のパルス通電制御回路
と、溶接終了時の溶接出力を制御する従来のアンチスチ
ック回路とから成るパルスＭＡＧ溶接装置のブロック図
である。

【図５】図５（Ａ）乃至（Ｅ）は、図４のブロック図の
各回路の出力信号の時間的経過を示す図である。

【図６】図６は、従来の溶接終了制御方法を実施したと
きの瞬時スタート率Ｚと本発明の溶接終了制御方法を実
施したときの瞬時スタート率Ａとの比較を示す図であ
る。

【図７】図７（Ａ）は、本発明のパルスＭＡＧ溶接終了
制御方法を実施する溶接装置のブロック図である。図７
（Ｂ）は、図７（Ａ）の装置の溶接電流Ｉの時間的経過
を示す図であり、図７（Ｃ）は、同じく溶接電圧Ｖの時
間的経過を示す図である。

【図８】図８（Ａ）乃至（Ｈ）は、図７のブロック図の
各回路の出力信号の時間的経過を示す図である。

【図９】図９は、本発明のパルスＭＡＧ溶接終了制御方
法を実施する他の溶接装置のブロック図である。

【図１０】図１０（Ａ）乃至（Ｈ）は、図９のブロック
図の各回路の出力信号の時間的経過を示す図である。

【符号の説明】

（図１） １ 消耗電極（ワイヤ） １ａ，１ｂ 消耗電極（ワイヤ）先端 ２ 被溶接物 ３ アーク ４ 給電チップ ４ａ 給電チップ先端 Ｌ１，Ｌ２ 実際のアーク長 Ｌｎ，Ｌｍ ワイヤ突き出し長 Ｌｒ，Ｌｔ 見かけのアーク長 Ｌｅ ワイヤ突き出し長の変化値 （図２，図３の符号） Ｐ1 ，Ｐ1 ， 第１パルス電流群 Ｐ2 ，Ｐ2 ， 第２パルス電流群 ＩＰ1 第１パルス電流値 ＩＰ2 第２パルス電流値 ＴＰ1 第１パルス幅 ＴＰ2 第２パルス幅 ＩＢ1 第１ベース電流値 ＩＢ2 第２ベース電流値 Ｆ 切換周波数 Ｄ1 第１パルス周期 Ｄ2 第２パルス周期 ｆ1 第１パルス周波数 ｆ2 第２パルス周波数 Ｔ1 第１パルス通電期間 Ｔ2 第２パルス通電期間 Ｉａ 溶接電流平均値 Ｍ1 第１パルス通電期間の溶接電流平均値 Ｍ2 第２パルス通電期間の溶接電流平均値 Ｖａ アーク電圧平均値 Ｖ1 第１アーク電圧平均値 Ｖ2 第２アーク電圧平均値 （図４及び図５の符号） ＴＳ 溶接開始終了指令回路 Ｔｓ 溶接指令信号 ＮＯＴ１ 溶接指令反転回路 Ｎｔ1 溶接指令反転信号 ＯＲ１ 設定電圧切換回路 Ｏｒ1 設定電圧切換信号 ＶＳ３ ＡＳ電圧設定回路 Ｖｓ3 ＡＳ電圧設定信号 ＳＷ６ 溶接ＡＳ電圧切換回路 Ｓ6 切換溶接ＡＳ電圧信号 ＴＭ１ ＡＳ時限回路 Ｔｍ1 通電信号 ＳＮ１ 送給電圧開閉回路 Ｓｎ2 ，Ｃｍ3 溶接電流信号 ＳＮ２ 溶接信号開閉回路 Ｓｎ1 ワイヤ送給電圧 ＷＣ ワイヤ送給制御回路 Ｗｃ ワイヤ送給電圧 ｔｆ11，ｔｆ12 溶接終了時（刻）＝アンチスチック
時間開始時（刻） ｔｆ13，ｔｆ14 アンチスチック時間終了時（刻） Ｔａ アンチスチック時間 （図７及び図８の符号） ＦＤ ＡＳ保持回路 Ｆｄ ＡＳ保持信号 ＮＯＴ２ 送給指令回路 Ｎｔ2 送給信号 ＴＭ３ ＡＳ時限回路 Ｔｍ3 ＡＳ終了信号 ＮＯＴ３ 通電指令回路 Ｎｔ3 通電信号 ＴＭ２ 切換信号遅延回路 Ｔｍ2 切換遅延信号 ｔｆ1 溶接終了時（刻） ｔｆ2 アンチスチック時間開始時（刻） ｔｆ3 アンチスチック時間終了時（刻） （図９の符号及び図１０の符号） ＡＮ１ ＡＳ開始回路 Ａｎ1 ＡＳ開始信号 ＦＦ ＡＳ保持回路 Ｆｆ ＡＳ保持信号 ＴＲ１ リセットトリガ回路 Ｔｒ1 リセット信号 ｔｆ4 アンチスチック時間開始時（刻） ｔｆ5 アンチスチック時間終了時（刻）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−68171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−109169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−102380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176680（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/09 B23K 9/00 B23K 9/173

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１パルス電流群と前期第１パルス電流
   群よりもアーク長が大になる第２パルス電流群とを周期
   的に切り換えたパルス電流を通電し、溶接終了時に溶接
   指令信号を停止して消耗電極送給機構へのワイヤ送給電
   圧を停止した後、前期送給機構の慣性による消耗電極の
   送給量を溶融するアンチスチック電流を通電し、消耗電
   極先端が溶融池に突立つことを防止する溶融量が得られ
   るアンチスチック時間の終了後に、前期アンチスチック
   電流の通電を停止するパルスＭＡＧ溶接終了制御方法に
   おいて、前期溶接指令信号を停止した後の第２パルス電
   流群の通電終了時のアーク長が大になっている状態から
   前期アンチスチック時間を開始して前期アンチスチック
   電流を通電するパルスＭＡＧ溶接終了制御方法。
2. 【請求項２】 第１パルス電流群と前期第１パルス電
   流群よりもアーク長が大になる第２パルス電流群とを周
   期的に切り換えたパルス電流を通電し、溶接終了時に溶
   接指令信号を停止して消耗電極送給機構へのワイヤ送給
   電圧を停止した後、前期送給機構の慣性による消耗電極
   の送給量を溶融するアンチスチック電流を通電し、消耗
   電極先端が溶融池に突立つことを防止する溶融量が得ら
   れるアンチスチック時間の終了後に、前期アンチスチッ
   ク電流の通電を停止するパルスＭＡＧ溶接終了制御方法
   において、前期溶接指令信号を停止した後の第１パルス
   電流群の通電終了時のアーク長が小になっている状態か
   ら前期アンチスチック時間を開始して前期アンチスチッ
   ク電流を通電するパルスＭＡＧ溶接終了制御方法。