JP3259496B2 - パルスｍａｇ溶接アークスタート制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスＭＡＧ溶接アー
クスタート制御方法において、アークスタート性が悪い
材質のワイヤの先端よりも上方が溶断したときに、適正
なアーク長に速やかに復帰するパルスＭＡＧ溶接アーク
スタート制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

［従来技術１］ ［図１の説明］図１（Ａ）は、従来技術１のアークスタ
ート時のワイヤ先端１ａの位置とアーク３の発生状態と
の時間的経過ｔを示す図であり、同図（Ｂ）は、アーク
スタート時の溶接電流Ｉの時間的経過ｔを示す図であ
る。

【０００４】同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１におい
て、ノズル５の内部からワイヤ１をスローダウン速度で
送給する。時刻ｔ２において、ワイヤ先端１ａが被溶接
物２に接触したときに、同図（Ｂ）に示す数［ms］のホ
ットスタート電流Ｉｈを、予め設定したホットスタート
期間Ｔｈの期間通電し、ワイヤ１及び被溶接物２を溶融
加熱させて溶接を開始する。このホットスタート電流Ｉ
ｈは、溶接パルス電流Ｉｗの電流値と同じか又はそれ以
上の電流値であって、かつ、溶接パルス電流Ｉｗのパル
ス幅Ｔｐよりも大きなパルス幅の電流である。時刻ｔ３
において、アークを発生させて、時刻ｔ４において、ホ
ットスタート電流Ｉｈの通電を終了させた後に、同図
（Ｂ）に示すパルス幅Ｔｐの溶接パルス電流Ｉｗを通電
する。

【０００６】従来技術１の場合、時刻ｔ２において、ワ
イヤ先端１ａが被溶接物２と接触した後に、時刻ｔ３に
おいて、ホットスタート電流Ｉｈを通電することによっ
て、ワイヤ先端１ａの３〜８［mm］が溶断飛散して、同
図（Ａ）に示すように、スパッタ７ａが発生する。この
場合、溶断部分が大きいときは、アーク３を持続するこ
とができず、アーク切れを生じることになる。

【０００８】［従来技術２］ ［図２の説明］図２（Ａ）は、従来技術２のアークスタ
ート時のワイヤ先端１ａの位置とアーク３の発生状態と
の時間的経過ｔを示す図であり、同図（Ｂ）は、アーク
スタート時の溶接電流Ｉの時間的経過ｔを示す図であ
る。同図（Ａ）に示す時刻ｔ２において、ワイヤ先端１
ａが被溶接物２と接触したときに、同図（Ｂ）に示すよ
うに、電流の立上り速度が４，０００［Ａ／ms］程度
で、パルス電流値及びパルス幅が溶接パルス電流Ｉｗよ
りも小さいスタート用電流Ｉｇを通電している。

【００１０】このスタート用電流Ｉｇを通電することに
よって、同図（Ａ）に示すスタート用アーク３ａを発生
させ、引続いて同図（Ｂ）に示すホットスタート電流Ｉ
ｈを通電する。この結果、ワイヤ１が十分に加熱するま
での入熱を制限して、過大な長さのワイヤ溶断が発生し
ない。そして、ワイヤ先端１ａが被溶接物２に接触して
いる付近のみを加熱溶融することによって、ワイヤ先端
１ａが溶断してスパッタの発生をある程度防ぐことがで
きる。

【００１２】しかし、同図（Ｂ）に示すホットスタート
期間Ｔｈが溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐよりもか
なり大である場合、ホットスタート電流Ｉｈから溶接パ
ルス電流Ｉｗに切換えた時、ワイヤ１の溶融入熱が急激
に減少して、ワイヤ１及び被溶接物２の温度上昇を十分
に行えないために、ワイヤ溶融速度が低下する。この結
果、同図（Ａ）に示す時刻ｔ５において、ワイヤ先端１
ａが被溶接物２に接触し、時刻ｔ６において、ワイヤ先
端１ａの溶融粒によってスパッタ７ｂが発生する。

【００１４】［従来技術３］ ［図３の説明］図３（Ａ）乃至（Ｅ）は、従来技術３の
アークスタート時の溶接電源出力端子電圧（以下、溶接
電圧という）Ｖ、溶接電流Ｉ及びワイヤ先端１ａの位置
の時間的経過ｔを示す図である。同図（Ａ）に示す時刻
ｔ１において、ワイヤのスローダウン送給を開始して、
ベース電圧とパルス電圧とから成る溶接電圧Ｖを通電す
る。時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、ワイ
ヤ先端１ａと被溶接物２とが接触して、同図（Ｂ）に示
すように、ホットスタートパルス電流値Ｈｐ及びホット
スタートベース電流値Ｈｂから成るホットスタート電流
Ｉｈを通電し、溶接電圧は短絡電圧になる。

【００１６】このホットスタート電流Ｉｈを通電するこ
とによって、ワイヤ先端１ａ及び被溶接物２を加熱溶融
する。時刻ｔ３において、アーク３が発生し、溶接電圧
Ｖが増加して、溶接電流Ｉが減少する。この溶接電圧Ｖ
の増加、溶接電流Ｉの減少又は両者を検出し、時刻ｔ４
において、溶接時のパルス電圧及びベース電圧から成る
溶接電圧Ｖを通電して、同図（Ｂ）に示すように、パル
ス電流値Ｉｗｐ及びベース電流値Ｉｗｂからなる溶接パ
ルス電流Ｉｗを通電する。この結果、従来技術２と同様
に、時刻ｔ３において、ワイヤ先端部分が溶断してスパ
ッタ７ａの発生を防止することができる。

【００１８】しかし、従来技術２と同様に、ホットスタ
ート電流Ｉｈから溶接パルス電流Ｉｗに切換える時、ワ
イヤ１の溶融入熱が急激に減少するために、ワイヤ１の
溶融速度が低下して、同図（Ｄ）に示す短絡が発生す
る。そして、同図（Ｅ）に示すように、ワイヤ先端１ａ
の溶融粒によるスパッタ７ｂが発生する。

【００２０】［先願技術］ ［図４の説明］本出願人は、前述したスパッタ７ｂの発
生を防止するために、本出願前に特願平３−５６１３８
（以下、先願という）において下記の手段を備えたスタ
ート方法を提案した。

【００２２】図４（Ａ）は、先願のアークスタート時の
ワイヤ先端１ａの位置とアーク３の発生状態との時間的
経過ｔを示す図であって、同図（Ｂ）は、アークスター
ト時の溶接電流Ｉの時間的経過ｔを示す図である。

【００２４】先願技術のアークスタート方法は、同図
（Ｂ）に示すように、移行期間Ｔｔを設けて、移行パル
ス電流Ｉｔを通電することによって、溶接電流の急激な
減少を防止している。すなわち、ホットスタート期間Ｔ
ｈの後の時刻ｔ５におけるスタート用パルス電流（以
下、第１移行パルス電流Ｉｔ１という）のパルス幅（以
下、第１移行パルス幅という）Ｔｐ１を溶接パルス電流
Ｉｗのパルス幅Ｔｐよりも大にし、次のパルス電流（以
下、第２移行パルス電流Ｉｔ２という）のパルス幅（以
下、第２移行パルス幅という）Ｔｐ２をＴｐ１よりも小
に切換え、さらに次のパルス電流（以下、第３移行パル
ス電流Ｉｔ３という）のパルス幅（以下、第３移行パル
ス幅という）Ｔｐ３をＴｐ２よりも小に切換えて、順次
にパルス幅Ｔｐに近づける。このようにＴｐ１＞Ｔｐ２
＞Ｔｐ３…＞Ｔｐとすることによって、ホットスタート
期間Ｔｈから溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐまで段
階的に切換わるので、ワイヤ１の溶融入熱が徐々に減少
し、ワイヤ１の溶融速度が過渡的に低下して短絡が発生
することがなく、図３（Ｅ）に示すスパッタ７ｂの発生
を防止することができる。

【００２６】［図５及び図６の説明］図５は、先願のア
ークスタート制御方法を実施するパルスＭＡＧ溶接装置
のブロック図であり、図６は、図５のパルスＭＡＧ溶接
装置の各部の信号の波形を示す図である。

【００２８】図５において、溶接出力制御回路ＰＳは、
商用電源ＡＣを入力として、給電チップ４と被溶接物２
との間に出力を供給する。アーク３は、ワイヤ先端１ａ
と被溶接物２との間に広がっている。ワイヤ送給モ−タ
ＷＭは、ワイヤ送給ローラＷＲを回転して、ワイヤ１を
送給する。ワイヤ送給速度検出器ＷＤは、ワイヤ送給モ
−タＷＭの回転速度を検出して、ワイヤ送給速度検出信
号Ｗｄを出力する。平均電流設定回路ＩＭは、ワイヤ送
給モータＷＭのワイヤ送給速度によって定まる溶接電流
Ｉの平均値を設定するための平均電流設定信号Ｉｍを出
力する。第１比較回路ＣＭ１は、ワイヤ送給速度検出信
号Ｗｄと平均電流設定信号Ｉｍとを比較して、比較信号
Ｃｍ１を出力する。ワイヤ送給制御回路ＷＣは、比較信
号Ｃｍ１を入力として、ワイヤ送給モータＷＭにワイヤ
送給制御信号Ｗｃを入力する。

【００３０】アーク電圧検出回路ＶＤは、アーク電圧を
検出する回路であって、アーク電圧検出信号Ｖｄを出力
する。アーク電圧設定回路ＶＳは、アーク電圧を設定す
る回路であって、アーク電圧設定信号Ｖｓを出力する。
第２比較回路ＣＭ２は、アーク電圧検出信号Ｖｄとアー
ク電圧設定信号Ｖｓ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。パルス周波数信号発生回
路ＶＦは、ア−ク電圧制御信号Ｃｍ２に対応したパルス
周波数信号Ｖｆを出力する。パルス幅設定回路ＴＰは、
パルス幅設定信号Ｔｐを出力する。パルス信号発生回路
ＤＦは、パルス周波数信号Ｖｆとパルス幅設定信号Ｔｐ
とを合成したパルス幅周波数制御信号Ｄｆを出力する。

【００３２】短絡判別回路ＶＩは、アーク電圧検出信号
Ｖｄを入力として、短絡判別信号Ｖｉ０を出力する。短
絡反転回路ＮＯＴ１は、短絡判別信号Ｖｉ０反転して、
短絡反転信号Ｖｉ１を出力する。溶接電流検出回路ＩＤ
は、溶接電流Ｉの瞬時値を検出して、溶接電流検出信号
Ｉｄを出力する。溶接電流通電回路ＩＥは、溶接電流検
出信号Ｉｄを入力として、溶接電流通電信号Ｉｅを出力
する。フリップフロップ回路ＦＦは、溶接電流通電信号
Ｉｅを入力として、ＦＦ出力信号Ｆｆを出力し、短絡反
転信号Ｖｉ１を入力した時にＦＦ出力信号Ｆｆを停止す
る。遅延回路ＴＭは、ＦＦ出力信号Ｆｆを入力として、
遅延信号Ｔｍを出力し、ＦＦ出力信号Ｆｆが停止した時
に、予め設定した遅延時間の後に、遅延信号Ｔｍを停止
する。

【００３４】移行パルス制御回路ＳＲは、遅延信号Ｔｍ
を入力として、この遅延信号Ｔｍが停止した時に、移行
パルス電流Ｉｔのパルス幅を段階的に切換えるパルス幅
切換信号Ｔｗを出力する。この移行パルス制御回路ＳＲ
は、内蔵する移行期間時限回路の時限終了によって移行
期間Ｔｔを終了して、パルス幅周波数制御信号Ｄｆの通
過を開始する。

【００３６】パルス電流値設定回路ＩＰは、パルス電流
値設定信号Ｉｐを出力する。ベース電流設定回路ＩＢ
は、ベース電流設定信号Ｉｂを出力する。パルスベース
電流切換回路ＳＷ４は、パルス幅切換信号Ｔｗによっ
て、パルス電流値設定信号Ｉｐとベース電流設定信号Ｉ
ｂとを切換えて、パルス制御信号Ｐｆを出力する。ホッ
トスタート電流設定回路ＩＨは、スタ−ト用電流Ｉｇ及
びホットスタート電流Ｉｈを出力する。スタート電流切
換回路ＳＷ６は、遅延信号Ｔｍを入力している時は、ス
タート用電流Ｉｇ及びホットスタート電流Ｉｈを入力と
して、遅延信号Ｔｍが停止している時は、パルス制御信
号Ｐｆを入力として、電流値設定信号Ｓ６を出力する。
第３比較回路ＣＭ３は、電流値設定信号Ｓ６と溶接電流
検出信号Ｉｄとを比較して電流値制御信号Ｃｍ３を溶接
出力制御回路ＰＳに入力する。

【００３８】図６において、（Ａ）は、溶接電流Ｉ及び
溶接電流検出回路ＩＤの出力の溶接電流検出信号Ｉｄの
波形を示す図であり、（Ｂ）は、溶接電圧Ｖ及びアーク
電圧検出回路ＶＤの出力のアーク電圧検出信号Ｖｄの波
形を示す図であり、（Ｃ）は、溶接電流通電回路ＩＥの
出力の溶接電流通電信号Ｉｅの波形を示す図であり、
（Ｄ）は、短絡判別回路ＶＩの出力の短絡判別信号Ｖｉ
０の波形を示す図であり、（Ｅ）は、フリップフロップ
回路ＦＦの出力のＦＦ出力信号Ｆｆの波形を示す図であ
り、（Ｆ）は、遅延回路ＴＭの出力の遅延信号Ｔｍの波
形を示す図である。

【００４０】図６において、時刻に対する信号の伝達を
説明する。図示していない溶接開始スイッチを動作させ
ると、時刻ｔ１において、ワイヤ１と被溶接物２とが接
触して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉが通電し
て溶接電流通電信号Ｉｄを出力する。この溶接電流Ｉと
して、まず、スタート用電流Ｉｇを通電し、続いて、溶
接パルス電流Ｉｗよりも幅の広いホットスタート電流Ｉ
ｈを通電する。

【００４２】溶接電流通電回路ＩＥは、溶接電流検出信
号Ｉｄを入力として、同図（Ｃ）に示す溶接電流通電信
号Ｉｅを出力する。フリップフロップ回路ＦＦは、溶接
電流通電信号Ｉｅを入力として、同図（Ｅ）に示すＦＦ
出力信号Ｆｆを出力する。遅延回路ＴＭは、ＦＦ出力信
号Ｆｆを入力として、遅延信号Ｔｍを出力し、スタート
電流切換回路ＳＷ６及び移行パルス制御回路ＳＲに入力
する。

【００４４】時刻ｔ１において、同図（Ｂ）に示すよう
に、溶接電圧Ｖ及びアーク電圧検出信号Ｖｄが急激に減
少すると、短絡判別回路ＶＩは、同図（Ｄ）に示す短絡
判別信号Ｖｉ０を出力する。

【００４６】時刻ｔ２において、図５に示すように、ワ
イヤ１と被溶接物２との間でアーク３が発生すると、図
６（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖ及びアーク電圧検出
信号Ｖｄは増加し、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別
信号Ｖｉ０はＬレベルになる。短絡判別信号Ｖｉ０がＬ
レベルになると、図５に示す短絡反転回路ＮＯＴ１の出
力の短絡反転信号Ｖｉ１はＨレベルになり、フリップフ
ロップ回路ＦＦに入力する。そして、図６（Ｅ）に示す
ように、ＦＦ出力信号ＦｆはＬレベルになり、遅延回路
ＴＭに入力する。

【００４８】時刻ｔ３において、遅延信号Ｔｍが、Ｌレ
ベルになると、図５に示すスタート電流切換回路ＳＷ６
の入力は、ホットスタート電流Ｉｈからパルス制御信号
Ｐｆに切換わり、電流値設定信号Ｓ６として出力する。
この時刻ｔ３において、移行パルス制御回路ＳＲは、動
作を開始し、図６（Ａ）に示すように、ホットスタート
電流Ｉｈを通電した後に移行パルス電流Ｉｔを通電し、
その後に、溶接パルス電流Ｉｗを通電する。

【００６０】

【発明が解決しようとする課題】

［図７及び図８の説明］図７（Ａ）は、先願において、
例えば、アルミニウムケイ素合金Ａ４０４３のように、
アークスタートが極めて困難な成分のワイヤ１を使用し
たときのアークスタート時のワイヤ先端１ａの位置とア
ーク３の発生状態との時間的経過ｔを示す図である。同
図（Ｂ）は、アークスタート時の溶接電流Ｉの時間的経
過ｔを示す図である。同図に示すように、時刻ｔ１にお
いてワイヤスローダウンして、時刻ｔ２において、ワイ
ヤ先端１ａが被溶接物２に接触した時に、高速度で立上
がる４，０００［Ａ／ms］のスタート用電流Ｉｇを通電
させたにもかかわらず、時刻ｔ３及びｔ４において、長
期の短絡が発生する。

【００６２】同図（Ａ）に示す時刻ｔ５において、ワイ
ヤ先端部分が溶断してスパッタ７ａが発生した後にアー
クスタートした場合、同図（Ｂ）に示す移行パルス電流
Ｉｔを通電すると、アーク長が大であるアーク長Ｌｂが
長期間継続する。このアーク長Ｌｂは、ワイヤ１が溶断
することによって長くなっているが、ホットスタート電
流Ｉｈを通電しているために、アーク長Ｌｂは、さらに
長くなっている。この結果、適正なアーク長に復帰する
までに３〜５［秒］の時間を必要とし、溶接スタート部
において、溶込不良がしばしば発生する。特に、図８に
示す水平隅肉溶接においては、ウエブ２１とフランジ２
２とで形成されるコーナ部にアークが集中しないため
に、ビード８の溶接開始部分８ａに、融合不良がしばし
ば生じる。この溶接条件は次のとおりである。ワイヤと
して直径が１．６［mm］のアルミニウムケイ素合金Ａ４
０４３を使用し、板厚が８［mm］のアルミニウムマグネ
シウム合金Ａ５０８３を、溶接電流１５０［Ａ］、溶接
電圧１９［Ｖ］及び溶接速度４０［cm／min ］で、アル
ゴンガスを使用して、水平隅肉溶接をしている。

【００７０】

【課題を解決するための手段】請求項１のパルスＭＡＧ
溶接アークスタート制御方法は、溶接開始時に、ワイヤ
先端１ａが被溶接物２に接触した時に、溶接パルス電流
Ｉｗの平均値よりも大きい電流値のホットスタート電流
Ｉｈを通電した後に、溶接パルス電流Ｉｗを通電するパ
ルスＭＡＧ溶接アークスタート制御方法において、短絡
からアーク３へ移行する短絡時間を検出して、短絡時間
が設定した時間以内のときは、ホットスタート電流Ｉｈ
の通電終了時から溶接パルス電流Ｉｗの通電開始時まで
の移行期間Ｔｔに通電する移行パルス電流Ｉｔのパルス
幅を、溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐよりも大のパ
ルス幅から溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐまで段階
的に切換える制御を行い、短絡時間が設定した時間より
も長いときは、ホットスタート電流Ｉｈから直接に溶接
パルス電流Ｉｗに切換えるパルスＭＡＧ溶接アークスタ
ート制御方法である。

【００７１】請求項２のパルスＭＡＧ溶接アークスター
ト制御方法は、溶接開始時に、ワイヤ先端１ａが被溶接
物２に接触した時に、電流の立上り速度が大でパルス電
流値Ｉｐ及びパルス幅Ｔｐが溶接パルス電流Ｉｗよりも
小さいスタート用電流Ｉｇを通電して、続いて請求項１
に記載したホットスタート電流Ｉｈ及び溶接パルス電流
Ｉｗを通電するパルスＭＡＧ溶接アークスタート制御方
法である。

【００８０】

【作用】

［図９の説明］図９（Ａ）及び（Ｃ）は、本発明のアー
クスタート時のワイヤ先端１ａの位置とアーク３の発生
状態との時間的経過ｔを示す図であり、同図（Ｂ）及び
（Ｄ）は、本発明のアークスタート時の溶接電流Ｉの時
間的経過ｔを示す図である。

【００８２】図９（Ａ）及び（Ｂ）は、アークスタート
時のワイヤ先端１ａと被溶接物２との短絡時間が設定時
間よりも短い時間でアーク３が発生した場合であり、前
述した図４の説明と同じように、図３（Ｅ）に示すスパ
ッタ７ｂの発生を防止することができる。

【００８４】図９（Ｃ）及び（Ｄ）は、アークスタート
時のワイヤ先端１ａと被溶接物２との短絡時間が設定時
間よりも長い時間でアーク３が発生した場合である。時
刻ｔ５において、ワイヤ先端１ａの上方が溶断してアー
ク長が大になった時、移行期間Ｔｔを経由しないで溶接
パルス電流Ｉｗを通電する。この結果、図７（Ａ）に示
すアーク長が大であるアーク長Ｌｂが長期間継続するこ
とがなく、短時間で適正なアーク長Ｌｃになり、溶接ス
タート部において、溶込不良を発生しない。

【００８５】図９の説明においては、溶接開始時に、ス
タート用電流Ｉｇを通電した後に、溶接パルス電流Ｉｗ
を通電させる請求項２の制御方法について説明したが、
本発明においては、過大な長さのワイヤ溶断が発生して
も、短時間で適正なアーク長にすることができるので、
請求項１のようにスタート用電流Ｉｇの通電を省略する
ことができる。

【００８６】［図１０の説明］図１０は、ワイヤ１が被
溶接物２に接触してアーク３が発生するまでの時間Ｔｓ
ａ［ms］（横軸）と、ワイヤ１が溶断してアーク３が発
生した直後のアーク長が大となったときの燃え上りスタ
ートの回数（縦軸）との関係を示す図である。溶接条件
は次のとおりである。ワイヤ１として、直径が１．６
［mm］のアルミニウムケイ素合金Ａ４０４３を使用し
て、板厚が１２［mm］のアルミニウムマグネシウム合金
Ａ５０８３に、溶接電流１５０［Ａ］、溶接電圧１９
［Ｖ］の溶接電流を通電して、アーク発生時間５秒と、
アーク停止時間３０秒とを２５０回繰返してアークスタ
ートを行った。また、アーク停止時にワイヤ先端溶融球
の直径が２［mm］以下となるようにアンチスチックの条
件を設定した。

【００８７】同図に示すように、アークスタート時にワ
イヤ先端１ａの上方が溶断して燃え上りスタートとなっ
た回数は、３０回であった。ワイヤ１が被溶接物２に接
触してアーク３が発生するまでの時間Ｔｓａが７０［m
s］以上になると、燃上りスタートの回数が、著しく増
加している。この結果、設定時間は、７０［ms］が適切
である。

【００８８】［図１１の説明］図１１は、本発明のパル
スＭＡＧ溶接アークスタート制御方法において、ワイヤ
１が被溶接物２に接触した後に、ワイヤ先端１ａの上方
が溶断してアーク３を発生させて、水平隅肉溶接を実施
したときの溶接開始部分を示す図である。溶接条件は、
前述した図８に示す先願の水平隅肉溶接の溶接条件と同
じである。図８に示すように、先願の水平隅肉溶接にお
いては、溶接開始部分８ａに融合不良がしばしば生じ
る。しかし、図１１に示すように、本発明の水平隅肉溶
接においては、ワイヤ先端１ａの上方が溶断してアーク
３を発生させた後に、アーク長を速やかに適正なアーク
長に復帰させることができ、さらに、アーク長が復帰す
るときに、ワイヤ１が被溶接物２に接触して短絡するこ
とがないために、良好な溶接結果を得ることができる。

【００９０】

【実施例】

［図１２の説明］図１２は、本発明のパルスＭＡＧ溶接
アークスタート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、図５と同一の符号は図５の説
明と同じであるので省略し、相違個所について説明す
る。

【００９２】図１２において、スタートシーケンス制御
回路ＳＩは、入力端子ＩＮ１に溶接電流通電信号Ｉｅを
入力し、入力端子ＩＮ２に短絡判別信号Ｖｉ０を入力す
る。そして、出力端子ＯＵＴ１からホットスタート電流
通電信号Ｓｉ１を出力し、スタート電流切換回路ＳＷ６
に入力する。このスタート電流切換回路ＳＷ６は、ホッ
トスタート電流通電信号Ｓｉ１を入力している時は、ス
タート用電流Ｉｇ及びホットスタート電流Ｉｈを入力と
して、ホットスタート電流通電信号Ｓｉ１が停止してい
る時は、パルス制御信号Ｐｆを入力として、電流値設定
信号Ｓ６を出力する。出力端子ＯＵＴ２から移行期間ス
タート信号Ｓｉ２を出力し、移行パルス制御回路ＳＲに
入力する。この移行パルス制御回路ＳＲは、移行期間ス
タート信号Ｓｉ２が停止した時に、移行パルス電流Ｉｔ
のパルス幅を段階的に切換えるパルス幅切換信号Ｔｗを
出力する。

【００９４】［図１３の説明］図１３は、図１２に示す
スタートシーケンス制御回路ＳＩの具体的なブロック図
である。図１３に示す入力端子ＩＮ１とＩＮ２及び出力
端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２は、図１２に示すスタートシー
ケンス制御回路ＳＩのＩＮ１とＩＮ２及びＯＵＴ１とＯ
ＵＴ２に対応する。

【００９６】図１３において、短絡反転回路ＮＯＴ１
は、短絡判別信号Ｖｉ０を入力として反転させて、反転
信号Ｖｉ１を出力する。フリップフロップ回路ＦＦ１
は、セット端子Ｓに溶接電流通電信号Ｉｅを入力とし
て、ホットスタート駆動信号Ｆｆ０を出力し、リセット
端子Ｒに反転信号Ｖｉ１を入力として、ホットスタート
駆動信号Ｆｆ０を停止する。ホットスタ−ト反転回路Ｎ
ＯＴ３は、ホットスタート駆動信号Ｆｆ０を入力として
反転させて、ホットスタ−ト反転信号Ｆｆ１を出力す
る。遅延回路ＤＹ１はホットスタート駆動信号Ｆｆ０を
入力として、遅延信号Ｄｙを出力する。単安定マルチバ
イブレータ回路ＳＭは、反転信号Ｆｆ１を入力として、
一定時間のパルス信号である移行シーケンス駆動信号Ｓ
ｍを出力する。

【００９８】積分回路ＳＧは、短絡判別信号Ｖｉ０を入
力として積分して、時間的経過ｔに伴って、Ｌレベルか
らＨレベルに上昇する短絡時限積分信号Ｓｇを出力す
る。短絡時限電圧基準回路ＶＴＨは、短絡時限電圧基準
信号ＶＴｈを出力する。第４比較回路ＣＭ４は、短絡時
限積分信号Ｓｇを入力として、短絡時限電圧基準信号Ｖ
Ｔｈと比較して、短絡時限積分信号Ｓｇが短絡時限電圧
基準信号ＶＴｈよりも大きい時にのみ、短絡時限比較信
号Ｃｍ４を出力する。短絡時限反転回路ＮＯＴ４は、短
絡時限比較信号Ｃｍ４を入力として反転させて、短絡時
限反転信号Ｎｔ４を出力する。アンド回路ＡＮＤは、移
行シーケンス駆動信号Ｓｍと短絡時限反転信号Ｎｔ４と
を入力として、この移行シーケンス駆動信号Ｓｍと短絡
時限反転信号Ｎｔ４とがいずれもＨレベルの時に、移行
期間スタート信号Ｓｉ２を出力する。オア回路ＯＲは、
ホットスタート遅延信号Ｄｙと移行期間スタート信号Ｓ
ｉ２とを入力として、このホットスタート遅延信号Ｄｙ
と移行期間スタート信号Ｓｉ２とのいずれかがＨレベル
の時に、ホットスタート電流通電信号Ｓｉ１を出力す
る。

【０１００】［図１４の説明］図１４は、ワイヤ１と被
溶接物２との短絡時間が、設定時間よりも長い場合の図
１２及び図１３に示すブロック図の各部の波形を示す図
である。図１４において、（Ａ）は、溶接電流Ｉ及び溶
接電流検出回路ＩＤの出力である溶接電流検出信号Ｉｄ
の波形を示す図であり、（Ｂ）は、溶接電圧Ｖ及びアー
ク電圧検出回路ＶＤの出力であるアーク電圧検出信号Ｖ
ｄの波形を示す図であり、（Ｃ）は、溶接電流通電回路
ＩＥの出力である溶接電流通電信号Ｉｅの波形を示す図
であり、（Ｄ）は、短絡判別回路ＶＩの出力である短絡
判別信号Ｖｉ０の波形を示す図であり、（Ｅ）は、フリ
ップフロップ回路ＦＦ１の出力であるホットスタート駆
動信号Ｆｆ０の波形を示す図である。

【０１０２】同図において、（Ｆ）は、オア回路ＯＲの
出力であるホットスタート電流通電信号Ｓｉ１の波形を
示す図であり、（Ｇ）は、積分回路ＳＧの出力である短
絡時限積分信号Ｓｇ及び短絡時限電圧基準回路ＶＴＨの
出力である短絡時限電圧基準信号ＶＴｈの波形を示す図
である。（Ｈ）は、第４比較回路ＣＭ４の出力である短
絡時限比較信号Ｃｍ４の波形を示す図であり、（Ｉ）
は、短絡時限反転回路ＮＯＴ４の出力である短絡時限反
転信号Ｎｔ４の波形を示す図であり、（Ｊ）は、単安定
マルチバイブレータ回路ＳＭの出力である移行シーケン
ス駆動信号Ｓｍの波形を示す図であり、（Ｋ）は、アン
ド回路ＡＮＤの出力である移行期間スタート信号Ｓｉ２
の波形を示す図である。

【０１０４】図１４において、時刻に対する信号の伝達
を説明する。図示していない溶接開始スイッチを動作さ
せると、時刻ｔ１において、ワイヤ１と被溶接物２とが
接触して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉが通電
して溶接電流通電信号Ｉｄを出力する。この溶接電流Ｉ
として、まず、スタート用電流Ｉｇを通電し、続いて、
溶接パルス電流Ｉｗよりも幅の広いホットスタート電流
Ｉｈを通電する。

【０１０６】溶接電流通電回路ＩＥは、溶接電流検出信
号Ｉｄを入力として、同図（Ｃ）に示す溶接電流通電信
号Ｉｅを出力し、スタートシーケンス制御回路ＳＩの入
力端子ＩＮ１に入力する。フリップフロップ回路ＦＦ１
は、溶接電流通電信号Ｉｅを入力として、同図（Ｅ）に
示すホットスタート駆動信号Ｆｆ０を出力する。この結
果、オア回路ＯＲは、同図（Ｆ）に示すホットスタート
電流通電信号Ｓｉ１を出力する。

【０１０８】時刻ｔ１において、同図（Ｂ）に示すよう
に、溶接電圧Ｖに対応したアーク電圧検出信号Ｖｄが急
激に減少すると、短絡判別回路ＶＩは、同図（Ｄ）に示
す短絡判別信号Ｖｉ０を出力し、積分回路ＳＧは、同図
（Ｇ）に示す短絡時限積分信号Ｓｇを出力する。

【０１１０】時刻ｔ２において、同図（Ｇ）に示す短絡
時限積分信号Ｓｇが、短絡時限電圧基準信号ＶＴｈより
も高いレベルに達した時に、同図（Ｈ）に示す短絡時限
比較信号Ｃｍ４はＨレベルとなり、同図（Ｉ）に示す短
絡時限反転信号Ｎｔ４はＬレベルになる。

【０１１２】時刻ｔ３において、図１２に示すように、
ワイヤ１と被溶接物２との間でアーク３が発生すると、
図１４（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖ及びアーク電圧
検出信号Ｖｄは増加し、同図（Ｄ）に示すように、短絡
判別信号Ｖｉ０はＬレベルになる。短絡判別信号Ｖｉ０
がＬレベルになると、図１３に示す短絡反転信号Ｖｉ１
はＨレベルになり、フリップフロップ回路ＦＦのリセッ
ト端子Ｒに入力する。そして、図１４（Ｅ）に示すよう
に、ホットスタート駆動信号Ｆｆ０はＬレベルになり、
単安定マルチバイブレータＳＭは、図１４（Ｊ）に示す
ように、一定時間のパルス波であるシーケンス駆動信号
Ｓｍを出力して、時刻ｔ５において停止する。

【０１１４】時刻ｔ３において、Ｈレベルのシーケンス
駆動信号Ｓｍは、アンド回路ＡＮＤに入力するが、もう
一方の入力信号である短絡時限反転信号Ｎｔ４は、図１
４（Ｉ）に示すようにＬレベルである。この結果、アン
ド回路ＡＮＤの出力である移行期間スタート信号Ｓｉ２
は、Ｌレベルであるために、移行パルス制御回路ＳＲは
作動しない。

【０１１６】図１３において、遅延回路ＤＹ１は、ホッ
トスタート駆動信号Ｆｆ０を入力として、このホットス
タート駆動信号Ｆｆ０よりも数マイクロ秒遅れて停止す
るホットスタ−ト遅延信号Ｄｙを出力して、オア回路Ｏ
Ｒに入力する。これは、フリップフロップ回路ＦＦ１の
動作遅れが発生したときに、移行シーケンス駆動信号Ｓ
ｍがＨレベルになる以前に、ホットスタート電流通電信
号Ｓｉ１が停止することを防止するためである。

【０１１８】時刻ｔ４において、図１４（Ｆ）に示すよ
うにホットスタート電流通電信号Ｓｉ１が停止すると、
スタート電流切換回路ＳＷ６が切換わり、同図（Ａ）に
示すように、溶接パルス電流Ｉｗを通電する。

【０１２０】［図１５の説明］図１５は、ワイヤ１と被
溶接物２との短絡時間が、設定時間よりも短い場合の図
１２及び図１３に示すブロック図の各部の波形を示す図
である。図１５に示す符号は図１４と同じであるので説
明を省略し、図１５において、時刻に対する信号の伝達
を説明する。

【０１２２】時刻ｔ１における信号の伝達は、図１４に
示す時刻ｔ１における信号の伝達と同じであるので説明
を省略する。

【０１２４】時刻ｔ２において、図１２に示すように、
ワイヤ１と被溶接物２との間でアーク３が発生すると、
図１５（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖに対応したアー
ク電圧検出信号Ｖｄは増加し、同図（Ｄ）に示すよう
に、短絡判別信号Ｖｉ０はＬレベルになる。短絡判別信
号Ｖｉ０がＬレベルになると、図１３に示す短絡反転信
号Ｖｉ１はＨレベルになり、フリップフロップ回路ＦＦ
１のリセット端子Ｒに入力する。そして、図１５（Ｅ）
に示すように、ホットスタート駆動信号Ｆｆ０はＬレベ
ルになり、単安定マルチバイブレータＳＭは、図１５
（Ｊ）に示すように、一定時間のパルス波であるシーケ
ンス駆動信号Ｓｍを出力して、時刻ｔ３において停止す
る。

【０１２６】時刻ｔ２において、図１５（Ｇ）に示すよ
うに、短絡時限積分信号Ｓｇは、短絡時限電圧基準信号
ＶＴｈよりも低いために、比較回路ＣＭ４は、同図
（Ｈ）に示すように、短絡時限比較信号Ｃｍ４をＨレベ
ルにしない。この短絡時限比較信号Ｃｍ４がＨレベルに
ならないために、短絡時限反転信号Ｎｔ４は、同図
（Ｉ）に示すように、Ｈレベルを維持する。この結果、
アンド回路ＡＮＤの出力である移行期間スタート信号Ｓ
ｉ２は、同図（Ｋ）に示すように、シーケンス駆動信号
ＳｍがＨレベルである時刻ｔ２乃至ｔ３の間、Ｈレベル
になる。

【０１２８】時刻ｔ３において、図１３に示すオア回路
ＯＲの２つの入力のうちのホットスタート遅延信号Ｄｙ
は既に停止しており、もう１つの入力である移行期間ス
タート信号Ｓｉ２が停止すると、図１５（Ｆ）に示すよ
うに、ホットスタート電流通電信号Ｓｉ１は停止する。

【０１３０】時刻ｔ３において、スタート電流切換回路
ＳＷ６の入力であるホットスタート電流通電信号Ｓｉ１
が停止すると、ホットスタート電流Ｉｈからパルス制御
信号Ｐｆに切換わり、電流値設定信号Ｓ６として出力す
る。この時刻ｔ３において、移行期間スタート信号Ｓｉ
２が停止することによって、移行パルス制御回路ＳＲは
動作を開始する。この結果、図１５（Ａ）に示すよう
に、ホットスタート電流Ｉｈを通電した後に時刻ｔ３に
おいて、移行パルス電流Ｉｔを通電し、その後に、溶接
パルス電流Ｉｗを通電する。

【０１３２】図９乃至図１５は、溶接開始時にスタート
用電流Ｉｇを通電し、続いてホットスタート電流Ｉｈを
通電する請求項２のスタート制御方法について説明した
が、スタート用電流Ｉｇの通電を省略して請求項１のス
タート制御方法に対応するように構成及び動作の一部を
省略して変形することができる。

【０１４０】

【発明の効果】請求項１の発明は、溶接開始時に、ワイ
ヤ先端１ａが被溶接物２に接触した時に、溶接パルス電
流Ｉｗの平均値よりも大きい電流値のホットスタート電
流Ｉｈを通電した後に、溶接パルス電流Ｉｗを通電する
パルスＭＡＧ溶接アークスタート制御方法において、短
絡からアーク３へ移行する短絡時間を検出して、短絡時
間が設定した時間以内のときは、ホットスタート電流Ｉ
ｈの通電終了時から溶接パルス電流Ｉｗの通電開始時ま
での移行期間Ｔｔに通電する移行パルス電流Ｉｔのパル
ス幅を、溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐよりも大の
パルス幅から溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅Ｔｐまで段
階的に切換える制御を行い、短絡時間が設定した時間よ
りも長いときは、ホットスタート電流Ｉｈから直接に溶
接パルス電流Ｉｗに切換えることによって、アークスタ
ート直後にワイヤ短絡によってスパッタが発生すること
がなく、又、アークスタート直後にバーンバックが発生
することもない。さらに、アークスタート性が悪い材質
のワイヤ先端１ａよりも上方が溶断したときも適正なア
ーク長に速やかに復帰するために、溶込不良を発生する
ことがない。

【０１４１】請求項２の発明は、溶接開始時に、電流の
立上り速度が大でパルス電流値Ｉｐ及びパルス幅Ｔｐが
溶接パルス電流よりも小さいスタート用電流Ｉｇを通電
し、続いて請求項１に記載したホットスタート電流Ｉｈ
を通電することによって、請求項１の効果に加えて、ワ
イヤが十分に加熱するまでの入熱を制限して、過大な長
さのワイヤ溶断の発生そのものをも防ぐことができ、請
求項１の効果よりもさらに、スパッタの発生を防止する
とともに適正なアーク長に速やかに復帰するために、溶
込不良を発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来技術１のアークスタート時のワイ
ヤ先端の位置とアークの発生状態との時間的経過を示す
図及びアークスタート時の溶接電流の時間的経過を示す
図である。

【図２】図２は、従来技術２のアークスタート時のワイ
ヤ先端の位置とアークの発生状態との時間的経過を示す
図及びアークスタート時の溶接電流の時間的経過を示す
図である。

【図３】図３は、従来技術３のアークスタート時の溶接
電圧、溶接電流及びワイヤ先端の位置の時間的経過を示
す図である。

【図４】図４は、先願のアークスタート時のワイヤ先端
の位置とアークの発生状態との時間的経過を示す図及び
アークスタート時の溶接電流の時間的経過を示す図であ
る。

【図５】図５は、先願のアークスタート制御方法を実施
するパルスＭＡＧ溶接装置のブロック図である。

【図６】図６は、図５のパルスＭＡＧ溶接装置の各部の
信号の波形を示す図である。

【図７】図７は、アークスタートの極めて困難な成分の
ワイヤを使用したときの、先願のアークスタート時のワ
イヤ先端の位置とアークの発生状態との時間的経過を示
す図及び溶接電流の時間的経過を示す図である。

【図８】図８は、先願の水平隅肉溶接を実施したときの
ビードである。

【図９】図９は、本発明のアークスタート時のワイヤ先
端の位置とアークの発生状態との時間的経過を示す図及
びアークスタート時の溶接電流の時間的経過を示す図で
ある。

【図１０】図１０は、ワイヤが被溶接物に接触してアー
クが発生するまでの時間とワイヤが溶断してアークが発
生した直後のアーク長が大となったときの燃上りスター
トの回数との関係を示す図である。

【図１１】図１１は、本発明の水平隅肉溶接を実施した
ときのビードである。

【図１２】図１２は、本発明のパルスＭＡＧ溶接アーク
スタート制御方法を実施する溶接装置のブロック図であ
る。

【図１３】図１３は、図１２に示すスタートシーケンス
制御回路の具体的なブロック図である。

【図１４】図１４は、ワイヤと被溶接物との短絡時間
が、設定時間よりも長い場合の図１２及び図１３に示す
ブロック図の波形を示す図である。

【図１５】図１５は、ワイヤと被溶接物との短絡時間
が、設定時間よりも短い場合の図１２及び図１３に示す
のブロック図の波形を示す図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ １ａ ワイヤ先端 ２ 被溶接物 ３ アーク ３ａ スタート用アーク ４ 給電チップ ５ ノズル ７ａ （ワイヤ先端部分の溶断による）スパッタ ７ｂ （ワイヤ先端の溶融粒による）スパッタ ８ ビード ８ａ 溶接開始部分 ２１ ウエブ ２２ フランジ Ｉｇ スタート用電流 Ｉｈ ホットスタート電流 Ｉｗ 溶接パルス電流 Ｔｐ 溶接パルス電流Ｉｗのパルス幅 Ｔｈ ホットスタート期間 Ｔｔ 移行期間 Ｔｐ1 第１移行パルス幅 Ｔｐ2 第２移行パルス幅 Ｔｐ3 第３移行パルス幅 Ｔｓａ 短絡からアークに移行するまでの時間 Ｉｔ 移行パルス電流 Ｉｔ1 第１移行パルス電流 Ｉｔ2 第２移行パルス電流 Ｉｔ3 第３移行パルス電流 Ｔｂｔ 移行ベース期間 ＷＭ ワイヤ送給モータ ＷＣ ワイヤ送給制御回路 ＩＭ 平均電流設定回路 ＩＤ 溶接電流検出回路 ＩＥ 溶接電流通電回路 ＶＳ アーク電圧設定回路 ＶＤ アーク電圧検出回路 ＣＭ１ 第１比較回路 ＣＭ２ 第２比較回路 ＣＭ３ 第３比較回路 ＣＭ４ 第４比較回路 ＶＦ パルス周波数信号発生回路 ＩＨ ホットスタート電流設定回路 ＩＰ パルス電流値設定回路 ＩＢ ベース電流設定回路 ＴＰ パルス幅設定回路 ＤＦ パルス信号発生回路 ＳＷ４ パルスベース電流切換回路 ＳＷ６ スタート電流切換回路 ＳＩ スタートシーケンス制御回路 ＰＳ 溶接出力制御回路 ＳＲ 移行パルス制御回路 ＳＧ 積分回路 ＶＴＨ 短絡時限電圧基準回路 ＦＦ フリップフロップ回路 ＦＦ１ フリップフロップ回路 ＤＹ１ 遅延回路 ＳＭ 単安定マルチバイブレータ回路 ＶＩ 短絡判別回路 ＷＤ ワイヤ送給速度検出器 ＴＭ 遅延回路 ＯＲ オア回路 ＡＮＤ アンド回路 ＮＯＴ１ 短絡反転回路 ＮＯＴ３ ホットスタ−ト反転回路 ＮＯＴ４ 短絡時限反転回路 Ｗｄ ワイヤ送給速度検出信号 Ｗｃ ワイヤ送給制御信号 Ｖｓ アーク電圧設定信号 Ｖｄ アーク電圧検出信号 Ｉｍ 平均電流設定信号 Ｉｄ 溶接電流検出信号 Ｉｅ 溶接電流通電信号 Ｉｐ パルス電流値設定信号 Ｉｇ スタ−ト用電流 Ｉｈ ホットスタート電流 Ｉｂ ベース電流設定信号 Ｃｍ1 アーク電流制御信号 Ｃｍ2 アーク電圧制御信号 Ｃｍ3 電流値制御信号 Ｃｍ4 短絡時限比較信号 Ｖｆ パルス周波数信号 Ｔｐ パルス幅設定信号 Ｔｍ 遅延信号 Ｔｗ パルス幅切換信号 Ｓ6 電流値設定信号 Ｄｆ パルス幅周波数制御信号 Ｐｆ パルス制御信号 Ｓｉ1 ホットスタート電流通電信号 Ｓｉ2 移行期間スタート信号 Ｖｉ0 短絡判別信号 Ｖｉ1 短絡反転信号 Ｓｇ 短絡時限積分信号 ＶＴｈ 短絡時限電圧基準信号 Ｆｆ ＦＦ出力信号 Ｆｆ0 ホットスタート駆動信号 Ｆｆ1 ホットスタート反転信号 Ｎｔ4 短絡時限反転信号 Ｄｙ ホットスタート遅延信号 Ｓｍ 移行シーケンス駆動信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−305374（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−131070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/067 B23K 9/173

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接開始時に、ワイヤ先端が被溶接物に
   接触した時に、溶接パルス電流の平均値よりも大きい電
   流値のホットスタート電流を通電した後に、溶接パルス
   電流を通電するパルスＭＡＧ溶接アークスタート制御方
   法において、短絡からアークへ移行する短絡時間を検出
   して、前記短絡時間が設定した時間以内のときは、前記
   ホットスタート電流の通電終了時から前記溶接パルス電
   流の通電開始時までの移行期間に通電する移行パルス電
   流のパルス幅を、前記溶接パルス電流のパルス幅よりも
   大のパルス幅から前記溶接パルス電流のパルス幅まで段
   階的に切換える制御を行い、前記短絡時間が設定した時
   間よりも長いときは、前記ホットスタート電流から直接
   に前記溶接パルス電流に切換えるパルスＭＡＧ溶接アー
   クスタート制御方法。
2. 【請求項２】 溶接開始時に、ワイヤ先端が被溶接物に
   接触した時に、溶接パルス電流の平均値よりも大きい電
   流値のホットスタート電流を通電した後に、溶接パルス
   電流を通電するパルスＭＡＧ溶接アークスタート制御方
   法において、電流の立上り速度が大でパルス電流値及び
   パルス幅が溶接パルス電流よりも小さいスタート用電流
   を通電し、続いて短絡からアークへ移行する短絡時間を
   検出して、前記短絡時間が設定した時間以内のときは、
   前記ホットスタート電流の通電終了時から前記溶接パル
   ス電流の通電開始時までの移行期間に通電する移行パル
   ス電流のパルス幅を、前記溶接パルス電流のパルス幅よ
   りも大のパルス幅から前記溶接パルス電流のパルス幅ま
   で段階的に切換える制御を行い、前記短絡時間が設定し
   た時間よりも長いときは、前記ホットスタート電流から
   直接に前記溶接パルス電流に切換えるパルスＭＡＧ溶接
   アークスタート制御方法。