JP3842340B2 - 消耗電極アーク溶接の短絡判別及びアーク長制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
消耗電極（以下、ワイヤという）を送給し出力電流を通電してアーク発生中の消耗電極先端又は給電チップと被溶接物との間の電圧を検出して短絡を判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法及び判別した信号によって出力電圧又は出力電流を増減させてアーク長を制御する消耗電極アーク溶接のアーク長制御方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる作業者が同一形状の被溶接物を予め定められた溶接条件を設定して溶接を開始しても、被溶接物の加工精度、取り扱い及び保管による表面状態等の被溶接物の影響、商用電源電圧、ワイヤ送給速度等の装置の出力状態の変動の影響、溶接作業者の手振れによる消耗電極給電チップと被溶接物との間（以下、チップ母材間という）距離の変動の影響その他の外乱で、アーク長が瞬間的に変動する。その変動によって、アーク長が短くなると、スパッタの発生、溶け込み形状の変動、特に薄板の溶け落ち又は溶け込み不足等が生じ、逆にアーク長が大になるとアンダーカットの発生、ガスシールドの低下によるブローホールの発生等の問題があった。
【０００４】
そのために、従来から適正なアーク長に制御する方法が種々提案されている。アーク長が短くなると短絡の頻度が増加するので、短絡回数を計数して、例えば１秒間に計数した短絡回数の増減に応じて溶接電圧又は溶接電流を増減させてアーク長を制御する方法も提案されている。通常の短絡判別方法は、溶接電源の出力端子電圧（以下、溶接電圧という）を検出して、比較的短絡時間の長い短絡、例えば１５０［μｓ］以上の溶接電圧の低下を検出することができたときに短絡であると判別する方法である。
【００１０】
図１は、ワイヤを定速度送給し直流電流を通電し、出力電流の外部特性が定電圧特性である直流溶接電源装置を使用したときのアーク長Ｌとチップ母材間の電圧波形との関係を説明する図である。
【００１２】
同図内の（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれアーク長Ｌが長いとき、適正なとき及び短いときのワイヤ先端と被溶接物とのアーク長を示し、同図内の（ｄ）乃至（ｆ）は、それぞれ上記（ａ）乃至（ｃ）のチップ母材間の電圧波形を示し、Ｖａはチップ母材間の電圧を示している。同図（ｄ）乃至（ｆ）に示すように、アーク長Ｌが長いときは短絡を発生することがなく、適正なときは１秒間に３乃至１０回程度の若干の短絡を発生し、短いときは１秒間に１０回を越える頻繁な短絡を発生する。
【００２０】
図２は、ワイヤを定速度送給しパルス電流を通電し、出力電流の外部特性が定電流特性のパルス溶接電源装置を使用したときのアーク長Ｌとチップ母材間の電圧波形との関係を説明する図であって、短絡の発生頻度の説明は図１と同様である。
【００３０】
図３は、従来技術の直流溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡回数を判別し、溶接電源装置の出力電圧を増減させてアーク長を制御する直流溶接電源装置のブロック図である。
【００３２】
同図において、溶接電源出力回路ＰＳは、商用電源ＡＣの電力を入力して溶接に適した特性の出力電圧及び出力電流の電力に変換して、チップ４と被溶接物２とに供給してアーク３を発生させる。この溶接電源出力回路ＰＳの出力電流の外部特性は定電圧特性であって、ワイヤ送給速度は予め設定された定速度で送給される。
【００３４】
理論上、ワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度とが同じであるときは、アーク長が一定となる。ワイヤ送給速度は上記のとおり定速度送給をしているので、アーク長を制御するには、ワイヤ溶融速度を制御しなければならない。このワイヤ溶融速度は、出力電流の平均値によって変化する。出力電流の外部特性が定電圧特性のときは、出力電流を増減させようとすれば、溶接電源出力回路ＰＳの出力電圧を増減させなければならない。
【００４０】
図４は、溶接電源出力回路の出力電圧が定電圧特性のときのアーク特性と電源出力特性との関係を示す図である。同図において、横軸は出力電流値Ｉであり、縦軸は出力電圧値又はアーク電圧値即ちチップ母材間の電圧Ｖａであり、実線Ｖ１、Ｖ２及びＶ３はそれそれれ出力電圧が中、高、低のときの溶接電源装置の出力特性であり、点線Ｌ１、Ｌ２及びＬ３はそれそれれアーク長が中、大、小のときのアーク特性である。
【００４２】
出力電圧が中のときの出力特性Ｖ１とアーク長が中のときのアーク特性Ｌ１との交点Ｐ１でアークを発生中に、アーク長を大にするために出力特性をＶ１からＶ２に切り換えると、動作点はＬ１上のＰ１からＰ４方向に移動して出力電流値Ｉ１が増加しアーク長が徐々に大になり、続いてアーク長が大になると、動作点はＰ４付近からＰ２方向に移動して、出力電流が減少しアーク長が大のアーク特性Ｌ２上の動作点Ｐ２付近になる。
【００４４】
したがって、図３の溶接電源装置は、アーク長を一定値に制御するために、短絡を計数してその短絡回数に応じて出力電圧を増減させている。
【００５０】
図３の従来技術の直流溶接電源装置の動作について説明する。溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤは、溶接電圧の瞬時値を検出して溶接電圧瞬時値検出信号Ｖｄを出力する。検出電圧平滑回路ＶＤＡは、溶接電圧の瞬時値を平滑して検出電圧平滑信号Ｖdaを出力する。短絡低下判別基準信号回路ＶＤＲは、後述する図８に示す短絡によって溶接電圧が低下したときに短絡であると判別するための基準信号（短絡低下判別基準信号）Ｖdrを設定して出力する。短絡低下判別回路ＳＤは、検出電圧平滑信号Ｖdaを入力として短絡低下判別基準信号Ｖdrよりも低下したときに短絡低下判別信号Ｓｄを出力する。
【００５２】
短絡回数計数回路ＳＣ１は、短絡低下判別信号Ｓｄを入力して、予め定めた時間内、例えば１秒間の短絡回数を計数して短絡回数計数信号Ｓc1を出力する。
目標短絡回数設定回路ＳＳ１は、予め定めた時間内の短絡回数を設定して目標短絡回数設定信号Ｓs1を出力する。短絡回数比較回路ＣＭ１は、目標短絡回数設定信号Ｓs1と短絡回数計数信号Ｓc1とを比較して差の短絡回数比較信号Ｃm1を出力する。
【００５４】
出力電圧値増減演算回路ＶＵＤは、短絡回数比較信号Ｃm1を入力して出力電圧値増減演算信号Ｖudを出力する。出力電圧値指令回路ＶＱ１は、出力電圧値増減演算信号Ｖudを入力して出力電圧値指令信号Ｖq1を出力する。出力電圧値比較回路ＣＭ２は、出力電圧値指令信号Ｖq1及び溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから出力される溶接電圧瞬時値検出信号Ｖｄを入力して差の出力電圧値制御信号Ｃm2を溶接電源出力回路ＰＳに出力する。
【００６０】
図５は、従来技術のパルス溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡回数を判別し、溶接電源装置の出力電流を増減させてアーク長を制御するパルス溶接電源装置のブロック図である。
【００６２】
同図において、溶接電源出力回路ＰＳは、商用電源ＡＣの電力を入力して溶接に適した特性の出力電圧及び出力電流の電力に変換してチップ４と被溶接物２とに供給してアーク３を発生させる。溶接電源出力回路ＰＳの出力電流（ピーク電流とベース電流とから成るパルス電流）の外部特性は定電流特性であって、ワイヤ送給速度は予め設定された定速度で送給される。チップ母材間の電圧Ｖa は、溶接電源出力回路ＰＳの出力端子の電源負荷端子電圧値Ｖp から電源主回路インピーダンスＺのインピーダンス降下Ｖｚだけ低下する。
【００６４】
理論上、ワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度とが同じであるときは、アーク長が一定となる。ワイヤ送給速度は上記のとおり定速度送給をしているので、アーク長を制御するには、ワイヤ溶融速度を制御しなければならない。このワイヤ溶融速度は、出力電流の平均値によって変化する。したがって、図５の溶接電源装置は、アーク長を一定値に制御するために、短絡を計数してその短絡回数に応じて出力電流を増減させている。
【００６６】
図５において、図３と異なる機能について説明する。このパルス溶接電源出力回路ＰＳのピーク電流及びベース電流の外部特性は定電流特性であって、ワイヤ送給速度は予め設定された定速度で送給される。図５の溶接電源装置は、アーク長を一定値に制御するために、短絡を判別してその短絡回数に応じて出力電流の平均値を増減させている。出力電流の平均値を増減させるためには、パルス周波数（ベース期間）、パルス幅（ピーク期間）、ピーク電流値及びベース電流値の少なくとも一つを増減させる。図５のパルス溶接電源装置は、パルス周波数を増減させている。
【００６８】
図５のパルス溶接電源装置において、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤ、検出電圧平滑回路ＶＤＡ、短絡回数計数回路ＳＣ１、目標短絡回数設定回路ＳＳ１、短絡回数比較回路ＣＭ１及び出力電圧値増減演算回路ＶＵＤの機能は、図３と同じなので説明を省略する。
【００７０】
電圧・周波数変換回路ＶＦは、出力電圧値増減演算信号Ｖudを入力して、パルス周波数ｆに対応した周波数制御信号Ｖf を出力する。パルス幅設定回路ＴＰは設定したパルス幅のパルス幅設定信号Ｔp を出力する。
パルス周波数・幅制御回路ＤＦは、周波数制御信号Ｖf 及びパルス幅設定信号Ｔp を入力して、周波数制御信号Ｖf のパルス周波数に同期して、設定したパルス幅のパルス周波数・幅制御信号Ｄf を出力する。
【００７２】
ベース電流値設定回路ＩＢＳは、ベース電流値設定信号Ｉbsを出力し、ピーク電流値設定回路ＩＰＳは、ピーク電流値設定信号Ｉpsを出力する。ピーク・ベース電流値切換回路ＳＷ１は、ピーク電流値設定信号Ｉpsとベース電流値設定信号Ｉbsとを切換えて、ピーク・ベース電流値切換信号Ｓw1を出力する。このピーク・ベース電流値切換信号Ｓw1は、パルス周波数・幅制御信号Ｄf の周波数に同期して、ピーク期間Ｔｐのときはパルス電流値設定信号Ｉpsを出力し、ベース期間Ｔｂのときはベース電流値設定信号Ｉbsを出力する。
【００７４】
設定・検出電流比較回路ＣＭ３は、溶接電流検出信号Ｉd とピーク・ベース電流値切換信号Ｓw1とを入力して、その差の溶接電流制御信号Ｃm3を出力して、例えばＰＷＭ制御のインバータ回路を含む溶接電源回路ＰＳに出力して溶接電流値を制御する。
【００７６】
溶接条件は、次の回路で設定する。目標短絡回数設定回路ＳＳ１は目標短絡回数（出力電流の平均値）を設定し、パルス幅設定回路ＴＰはパルス幅を設定し、ピーク電流値設定回路ＩＰＳはピーク電流値を設定し、ベース電流値設定回路ＩＢＳはベース電流値を設定する。
【００７８】
このように図５の溶接電源装置は、設定された目標短絡回数設定信号Ｓs1とアーク長に対応する短絡低下判別信号Ｓｄとを、短絡回数比較回路ＣＭ１で比較して、その差の短絡回数比較信号Ｃm1によって、パルス周波数ｆを増減させてワイヤ溶融速度を変化させ、設定した目標短絡回数と検出した判別短絡回数とが等しくなるように制御している。
【００８０】
図６は、溶接電源装置の出力端子間又はチップ母材間の電圧を溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤに入力して、その検出信号を検出電圧平滑回路ＶＤＡに出力する検出位置接続図である。
【００８２】
同図において、点線に示すように、図３の溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤをチップ４と被加工物２との間に接続すると、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤは溶接電圧検出信号Ｖd1を出力し、また実線に示すように、図２の溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤを溶接電源装置の出力端子Ｔ１, Ｔ１に接続すると、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤは溶接電圧検出信号Ｖd2を出力し、これらの検出信号を検出電圧平滑回路ＶＤＡに出力する。
【００９０】
図７は、検出電圧平滑信号Ｖda及び短絡低下判別基準信号Ｖdrを入力しその差の短絡低下判別信号Ｓｄを出力する従来技術の短絡低下判別回路ＳＤである。
【０１００】
図８は、直流溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【０１０２】
同図（Ａ）のチップ母材間の電圧Ｖａの波形は、溶接ケーブル及び検出電圧平滑回路ＶＤＡのインピーダンスの影響を受けていない理想的な状態で検出されている。したがって、短絡時間Ｘ１が１００［μｓ］程度の微少短絡Ｓb1であっても、チップ母材間の電圧Ｖａは正確に低下して短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベル以下まで低下するので短絡低下判別信号Ｓｄを出力している。なお、同図の微少短絡（Ｓb1）の直後の電圧上昇Ｓｈ及び電圧上昇時間Ｙ１は本発明の項で後述する。
【０１１０】
図９は、パルス溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を示す図である。
【０１１２】
同図において、パルス溶接電源装置は図５に示す装置であり、図３の直流電流がパルス電流に置き換わっている。同図（Ａ）において、パルス電流のピーク期間Ｔｐに微少短絡Ｓp1を発生し、またベース期間Ｔｂに微少短絡Ｓb1を発生しているが、両者ともチップ母材間の電圧Ｖａは短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベル以下まで低下し、短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を出力している。
【０１２０】
図１０は、直流溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び検出電圧平滑信号Ｖdaの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【０１２２】
図８及び図９は、チップ母材間の電圧Ｖａを溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤによって検出して短絡低下判別回路ＳＤに直接に入力することによってインピーダンスの影響を受けていない理想的な状態で検出しているが、大電流を通電する実際の溶接現場では若干のインピーダンスＺの影響をなくすことが不可能なために、短絡低下判別回路ＳＤの入力信号にＬ・ｄｉ／ｄｔ（Ｌはリアクタンス、ｄｉは出力電流変化）及びノイズが加わる。したがって、実用上は、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入することが必要になる。
【０１２４】
図１０（Ａ）のチップ母材間の電圧Ｖａの波形は図８（Ａ）と同じ波形であるが、検出電圧平滑信号Ｖdaの波形は検出電圧平滑回路ＶＤＡのインピーダンスの影響を受けて、同図（Ｂ）に示すように、短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができないために、同図（Ｃ）に示すように、図８（Ｂ）と同様の短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができない。
【０１３０】
図１１は、パルス溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び検出電圧平滑信号Ｖdaの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【０１３２】
同図において、パルス溶接電源装置は図５に示す装置であり、また、チップ母材間の検出位置は、図６の検出位置接続図の点線でに示す位置であって、チップ母材間の電圧Ｖａを溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤに入力してその出力信号Ｖd1を検出電圧平滑回路ＶＤＡから出力している。
【０１３４】
同図（Ａ）のチップ母材間の電圧Ｖａの波形は図９（Ａ）と同じ波形でパルス電流のピーク期間Ｔｐに微少短絡Ｓｐを発生し、またベース期間Ｔｂに微少短絡Ｓｂを発生しているが、検出電圧平滑信号Ｖdaの波形は検出電圧平滑回路ＶＤＡのインピーダンスの影響を受けて、同図（Ｂ）に示すように、両者とも、検出電圧平滑信号Ｖdaは短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができないために、同図（Ｃ）に示すように、図９（Ｂ）と同様の短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を出力することができない。
【０１４０】
図１２（Ａ）は直流溶接電源装置の溶接電流Ｉの波形であり、同図（Ｂ）はチップ母材間の電圧Ｖａの波形であり、同図（Ｃ）は出力端子間の電圧Ｖｐの波形であり、同図（Ｄ）は検出電圧平滑信号Ｖdaであり、同図（Ｅ）は短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【０１４２】
前述した図８及び図９は、チップ母材間の電圧Ｖａを溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤによって検出して短絡低下判別回路ＳＤに直接に入力することによってインピーダンスの影響を受けていない理想的な状態で検出しているが、大電流を通電する実際の溶接現場では、被溶接物が大であり溶接位置が移動していくために、チップ母材間の電圧Ｖａを検出することが困難な場合が多い。したがって、溶接電源装置の出力端子間の電圧Ｖｐを検出している。
【０１４４】
この場合、インピーダンスＺの影響をなくすことが不可能なために、短絡低下判別回路ＳＤの入力信号に、Ｌ・ｄｉ／ｄｔ（Ｌはリアクタンス、ｄｉは出力電流変化）及びノイズが加わる。したがって、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入している。
【０１４６】
同図（Ａ）の溶接電流Ｉの波形の時刻ｔ１において短絡が生じたときに、同図（Ｂ）のチップ母材間の電圧Ｖａの波形は図８（Ａ）と同じ波形であるが、出力端子間の電圧Ｖｐは溶接ケーブルのインピーダンスの影響を受けて、同図（Ｄ）に示す検出電圧平滑信号Ｖdaだけでなく、検出電圧平滑回路ＶＤＡを通過させる前の出力端子間の電圧Ｖｐに相当する信号であっても、同図（Ｃ）に示すように短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができないために、同図（Ｅ）に示すように、図８（Ｂ）と同様の短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができない。
【０１４８】
実際には、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入しているので、同図（Ｄ）に示す波形の検出電圧平滑信号Ｖdaが短絡低下判別回路ＳＤに供給されるので、短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができないために、さらに微少短絡の判別が困難になる。
【０１５０】
図１３（Ａ）はパルス溶接電源装置の溶接電流Ｉの波形であり、同図（Ｂ）はチップ母材間の電圧Ｖａの波形であり、同図（Ｃ）は出力端子間の電圧Ｖｐの波形であり、同図（Ｄ）は検出電圧平滑信号Ｖdaであり、同図（Ｅ）は短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【０１５２】
図１２において前述したように、実際の溶接現場では、チップ母材間の電圧Ｖａを検出することが困難なために、溶接電源装置の出力端子間の電圧Ｖｐを検出している。さらに、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入している。
【０１５４】
図１３（Ａ）のパルス溶接電流Ｉの波形の時刻ｔ１において短絡が生じたとき、同図（Ｂ）のチップ母材間の電圧Ｖａの波形は図９（Ａ）と同じ波形でパルス電流のピーク期間Ｔｐに微少短絡Ｓp1を発生し、またベース期間Ｔｂに微少短絡Ｓb1を発生しているが、出力端子間の電圧Ｖｐは溶接ケーブルのインピーダンスの影響を受けて、同図（Ｄ）に示す検出電圧平滑信号Ｖdaだけでなく、検出電圧平滑回路ＶＤＡを通過させる前の出力端子間の電圧Ｖｐに相当する信号であっても、同図（Ｃ）に示すように、短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができないために、同図（Ｅ）に示すように、図９（Ｂ）と同様の短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を出力することができない。
【０１５６】
実際には、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入しているので、同図（Ｄ）に示す波形の検出電圧平滑信号Ｖdaが短絡低下判別回路ＳＤに供給されるので、短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができないために、微少短絡の判別が困難になる。
【０１６０】
図１４は、短絡時間の分布を一定値ごとに分割した分割短絡時間［μｓ］と各分割短絡時間ごとの短絡回数［回／秒］との関係を示す短絡回数分布図である。横軸は短絡時間０〜２２５［μｓ］を２５［μｓ］ごとの９段階に分割した分割短絡時間を示し、縦軸は各分割短絡時間ごとの１０秒間の短絡回数［回／秒］を示す。
【０１６２】
図１４の実験条件は、溶接電流２００［Ａ］、溶接電圧２４［Ｖ］、溶接速度１００［cm/min］、ワイヤ銘柄ＹＭ−２４Ｓ、ワイヤ直径１. ２［mm］、シールドガス成分５％の酸素を含むアルゴンガスである。同図において、例えば、左端の分布Ｙ１は短絡時間が０〜２５［μｓ］の短絡が、１０秒間で６回生じたことを示し、右端の分布Ｚ３は短絡時間が２００〜２２５［μｓ］の短絡が、１０秒間で９回生じたことを示している。
【０１６４】
前述した従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法においては、短絡時間が１５０［μｓ］を越える短絡でなければ判別できないので、この分布図中合計４４回中の１７回であるので分布図中４０％しか判別することができなかった。
【０１７０】
図１５は、ワイヤ送給速度［cm/min］（横軸）とチップ母材間の電圧Ｖａ［Ｖ］（縦軸）との関係を、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法を使用した直流溶接電源装置で自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｚと熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍとを示すチップ母材間の電圧対比曲線である。
【０１７２】
実験条件は図１４と同じである。また自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｚが、熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍよりも低下している理由は、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法の精度が、熟練者が判断して手動調整した精度よりも低いことを示している。このことは、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法が、前述した図１４に示す短絡時間の短い分布Ｙ１乃至Ｙ４を短絡であると判別していないためである。
【０２００】
【発明が解決しようとする課題】
通常、図１０又は図１１の従来技術において説明したように、チップ母材間の電圧Ｖａを溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤによって検出して短絡低下判別回路ＳＤに直接に入力することによってインピーダンスの影響を受けていない理想的な状態で検出しても、大電流を通電する実際の溶接現場では若干のインピーダンスＺの影響をなくすことが不可能である。
そのために、実用上は、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入することが必要になり、検出電圧平滑信号Ｖdaの波形は検出電圧平滑回路ＶＤＡのインピーダンスの影響を受けて、図１０（Ｂ）又は図１１（Ｂ）に示す波形になっていた。
【０２０２】
従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法は、溶接電圧瞬時値検出電圧Ｖａが短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下したときに、短絡が発生したと判別していた。したがって、直流溶接電源装置においては、図１０（Ｂ）に示すように、短絡時間の短い微少短絡の検出電圧平滑信号Ｖdaは、短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができないので、短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができないし、またパルス溶接電源装置においても、図１１（Ｂ）に示すように、同様の理由で、短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を出力することができなかった。そのために、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法は、微少短絡を判別することができないときが相当にあった。
【０２０４】
さらに、実際の溶接現場では、被溶接物が大であり溶接位置が移動していくために、チップ母材間の電圧Ｖａを検出することが困難な場合が多く、溶接電源装置の出力端子間の電圧Ｖｐを検出している。この出力端子間の電圧Ｖｐは溶接ケーブルのインピーダンスの影響を受けて、検出電圧平滑回路ＶＤＡを通過させる前の信号であっても、図１２（Ｃ）又は図１３（Ｃ）に示すように、出力端子間の電圧Ｖｐは短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下することができない。
【０２０６】
したがって、直流溶接電源装置においては、図１２（Ｄ）に示すように、短絡時間の短い微少短絡の検出電圧平滑信号Ｖdaは、短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができないし、またパルス溶接電源装置においても、図１３（Ｄ）に示すように、同様の理由で、短絡低下判別信号Ｓd1及びＳd2を出力することができなかった。そのために、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法は、微少短絡を判別することができないときが相当にあった。
【０２０８】
実際には、溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤから短絡低下判別回路ＳＤまでの間に、検出電圧平滑回路ＶＤＡを挿入しているので、図１２（Ｄ）又は図１３（Ｄ）に示す波形の検出電圧平滑信号Ｖdaが短絡低下判別回路ＳＤに供給されるので、短絡低下判別信号Ｓｄを出力することができないために、さらに微少短絡の判別が困難であった。
【０２５０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワイヤを送給し出力電流を通電してアーク発生中の消耗電極先端又は給電チップと被溶接物との間の電圧を検出して短絡を判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法及び判別した信号によって出力電圧又は出力電流を増減させてアーク長を制御するときに、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときに短絡の発生であると判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法及びアーク長制御方法である。
【０２５１】
実施態様１の消耗電極アーク溶接の短絡判別方法は、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときに短絡の発生であると判別する短絡判別方法（以下、第１の発明という）である。
【０２５２】
実施態様２の消耗電極アーク溶接の短絡判別方法は、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたとき又は（Ｎ＋ｍ）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別する短絡判別方法（以下、第２の発明という）である。
【０２５３】
実施態様３の消耗電極アーク溶接の短絡判別方法は、消耗電極を送給し出力電流を通電してガスシールド中でアークを発生し、溶接電源装置の出力端子間又は給電チップと被溶接物との間の電圧を検出して短絡を判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法において、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたとき又は短絡によって溶接電圧が低下したときに短絡であると判別するための予め設定した値（短絡低下判別設定値）Ｖdrよりも低下したときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別する短絡判別方法（以下、第３の発明という）である。
【０２５４】
実施態様４は、第１又は第２又は第３の発明において、ガスシールドのガス成分がスプレイアークを発生させるガス成分である短絡判別方法である。
【０２５５】
実施態様５は、第１又は第２又は第３の発明において、ガスシールドのガス成分がアルゴンガス又はアルゴンガスを主成分とする混合ガスである短絡判別方法である。
【０２５６】
実施態様６は、第１又は第２又は第３の発明において、出力電流の外部特性が定電圧特性の直流電流である短絡判別方法である。
【０２５７】
実施態様７は、第１又は第２又は第３の発明において、出力電流の外部特性が定電流特性のピーク電流とベース電流とを繰り返すパルス電流であって、ピーク電流の外部特性が定電流特性であってベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間（ピーク電流切換短絡判別禁止期間）Ｔkpの電流変化を短絡の発生であると判別しない短絡判別方法である。
【０２５８】
実施態様８は、第１又は第２又は第３の発明において、出力電流の外部特性が定電流特性のピーク電流とベース電流とを繰り返すパルス電流であって、ピーク電流及びベース電流の外部特性が定電流特性であって、ベース電流からピーク電流への切換時及びピーク電流からベース電流への切換時の電流変化期間（ピーク電流切換短絡判別禁止期間及びベース電流切換短絡判別禁止期間）Ｔkp及びＴkbの電流変化を短絡の発生であると判別しない短絡判別方法である。
【０２５９】
実施態様９は、第１又は第２又は第３の発明において、出力電流の外部特性が定電流特性のピーク電流とベース電流とを繰り返すパルス電流であって、ベース電流の外部特性が定電流特性であって、ベース電流からピーク電流への切換時から開始してピーク電流からベース電流への切換時までの期間の電流変化を短絡の発生であると判別しない短絡判別方法である。
【０２６０】
実施態様１０は、第１又は第２又は第３の発明において、ベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間Ｔkpを、ピーク電流への切換開始時から予め定めた時間までの間とする短絡判別方法である。
【０２６１】
実施態様１１は、第１又は第２又は第３の発明において、ベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間Ｔkpを、ピーク電流への切換開始時から予め定め定めた電圧値Ｖepよりも小になるまでの間とする短絡判別方法である。
【０２６２】
実施態様１２は、第１又は第２又は第３の発明において、微少短絡を含む周期（短絡直後の電圧上昇検出周期）Ｔｍが２５乃至２００［μｓ］ある短絡判別方法である。
【０２６３】
実施態様１３は、第１又は第２又は第３の発明において、アーク発生中の消耗電極の送給速度がアーク発生前に設定した一定速度である短絡判別方法である。
【０２６４】
実施態様１４は、第１又は第２又は第３の発明において、アーク発生中の消耗電極の送給速度が切り換えられた２種類以上の速度である短絡判別方法である。
【０２６５】
実施態様１５は、第１又は第２又は第３の発明において、短絡の発生であると判別した信号（出力電圧値増減演算信号）Ｖudによって出力電圧を増減させてアーク長を制御するアーク長制御方法である。
【０２６６】
実施態様１６は、第１又は第２又は第３の発明において、短絡の発生であると判別した信号（出力電圧値増減演算信号）Ｖudによって出力電流を増減させてアーク長を制御するアーク長制御方法である。
【０３００】
【発明の実施の形態】
図１６は、１回の短絡が発生したときのチップ母材間の電圧Ｖａの変動を示す図で、直流電圧低下又はベース電圧低下Ｓｂが短絡時間（電圧低下時間）Ｘ１だけ継続し、その直後に、電圧上昇Ｓｈが電圧上昇時間Ｙ１だけ継続している。このチップ母材間の電圧Ｖａの変動は、前述した図８（Ａ）又は図９（Ａ）の短絡時のチップ母材間の電圧Ｖａの変動と同じである。
【０３０２】
同図において、短絡が発生すると、電圧低下Ｓｂが短絡時間（電圧低下時間）Ｘ１だけ継続し、その直後に、電圧上昇Ｓｈが後述する図１７に示すように、２００〜１２００［μｓ］の長い電圧上昇時間Ｙ１だけ継続する電圧上昇が現れている。出願人は、この電圧上昇を解明して微少短絡の短絡電圧上昇判別方法を発明した。
【０３１０】
図１７は、短絡が発生したときの電圧低下（Ｓｂ）した短絡時間（電圧低下時間）Ｘ１［μｓ］（横軸）と電圧低下が継続した直後に電圧上昇（Ｓｈ）した電圧上昇時間Ｙ１［μｓ］（縦軸）との関係を示す図である。
【０３１２】
同図は、図１４と同じ実験条件で溶接した５０回の短絡現象の短絡時間（電圧低下時間）Ｘ１と電圧上昇時間Ｙ１との関係の分布を示す図である。ほとんどの電圧低下時間Ｘ１が５〜６００［μｓ］の範囲であり、電圧上昇時間Ｙ１が２００〜１２００［μｓ］の範囲内に含まれる。
【０３１４】
同図において、図１４で前述したように、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法においては、短絡時間が１５０［μｓ］を越える短絡でなければ判別できないので、短絡時間が１５０［μｓ］直線ＺＺよりも右側の短絡でなければ、判別することができない。したがって、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法では６００［μｓ］以下の短絡のうち、半分弱しか判別することができないことは、前述した図１４の検討結果とも一致している。
【０３１６】
これに対して、短絡直後の電圧上昇時間Ｙ１は２００〜１２００［μｓ］の範囲に分布し、継続時間が従来の短絡判別方法の短絡時間５〜１５０［μｓ］よりも長いので、短絡を判別することが容易である。したがって、本発明の短絡直後の電圧上昇を適用した短絡判別方法によって判別すると精度が向上する。
【０３２０】
図１８は、１回の短絡が発生したときのチップ母材間の電圧Ｖａの変動を示す図で、電圧低下Ｓｂが短絡時間Ｘ１だけ継続し、その直後に、短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａから電圧上昇Ｓｈした上昇変化電圧ΔＶａが電圧上昇時間Ｙ１だけ継続している。このチップ母材間の電圧Ｖａの変動は、前述した図８（Ａ）又は図９（Ａ）のチップ母材間の電圧Ｖａの変動と同じである。
【０３２２】
図１９は、短絡時の電圧低下時間Ｘ１［μｓ］（横軸）と短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａから短絡が発生して電圧低下時間Ｘ１が継続した直後に電圧上昇（Ｓｈ）したチップ母材間の電圧Ｖａまでの上昇変化電圧ΔＶａ［Ｖ］（縦軸）との関係を示す図である。
【０３２４】
同図は、図１４と同じ実験条件で溶接した短絡時間（電圧低下時間）Ｘ１と上昇変化電圧ΔＶａとの関係の分布を示す図である。ほとんどの電圧低下時間Ｘ１が５〜６００［μｓ］の範囲であり、上昇変化電圧ΔＶａが４〜１０［Ｖ］の範囲内に含まれる。
【０３２６】
したがって、短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａと短絡直後に電圧上昇（Ｓｈ）したチップ母材間の電圧Ｖａとの上昇変化電圧ΔＶａが、４〜１０［Ｖ］あるとき、短絡であると判別することができる。したがって、本発明の短絡直後の上昇変化電圧ΔＶａを適用した短絡判別方法によって判別すると精度が向上する。
【０３２８】
図１６乃至図１９において、短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａと短絡直後に電圧上昇（Ｓｈ）したチップ母材間の電圧Ｖａとの上昇変化電圧ΔＶａが４〜１０［Ｖ］に大きく変化する現象は、ガスシールドのガス成分がスプレイアークを発生させるガス成分、例えば、アルゴンガス又はアルゴンガスを主成分とする混合ガスのときに現れる。
【０３３０】
図２０は、本発明の点線で囲まれた短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡を判別し、短絡回数によって溶接電源装置の出力電圧を増減させてアーク長を制御する直流溶接電源装置のブロック図である。
【０３３２】
同図において、Ｎ回目の検出電圧平滑信号Ｖdaを記憶する検出電圧値記憶回路ＶＳＨが追加になり、図３の短絡低下判別回路ＳＤが短絡上昇判別回路ＳＵになり、短絡低下判別基準信号回路ＶＤＲが短絡上昇判別基準信号回路ＶＵＲになっている。
【０３３４】
従来の図３の短絡時の電圧低下の判別回路は、検出電圧平滑信号Ｖdaが短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下したときに、短絡が発生したと判別している。したがって、この短絡低下判別回路ＳＤは、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値とＮ回目に検出した電圧値とを比較していないので、Ｎ回目の検出電圧平滑信号Ｖdaを記憶する検出電圧値記憶回路ＶＳＨが存在していないが、検出電圧平滑信号Ｖdaが短絡低下判別基準信号Ｖdrのレベルまで低下したときに、短絡が発生したと判別するための短絡低下判別基準信号回路ＶＤＲが必要である。
【０３３６】
これに対して、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路は、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した短絡上昇判別基準信号Ｖurの値を越えたときに短絡の発生であると判別している。（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値とＮ回目に検出した電圧値との差の演算変化電圧ΔＶｎが、短絡上昇判別基準信号Ｖurの値を越えたときに短絡を判別している。
【０３３８】
したがって、この短絡上昇判別回路ＳＵは、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値とＮ回目に検出した電圧値とを比較しているので、Ｎ回目の検出電圧平滑信号Ｖdaを記憶する検出電圧値記憶回路ＶＳＨが必要である。さらに、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した短絡上昇判別基準信号Ｖurの値を越えたときに、短絡を判別するための短絡上昇判別基準信号回路ＶＵＲが必要である。
【０３４０】
図２１（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の溶接電流Ｉ、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形、検出電圧平滑信号Ｖda及び短絡上昇判別信号Ｓｕを示す図である。
【０３４２】
同図の（Ｂ）及び同図Ｃ）に示すチップ母材間の電圧Ｖａ及び出力端子間の電圧Ｖｐの波形は、それぞれ、図１２（Ｂ）及び同図１２（Ｃ）と同じ波形であるが、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を使用しているので、溶接ケーブルのインピーダンスの影響があっても、さらに、検出電圧平滑回路ＶＤＡを通過させた後の信号Ｖdaであっても、同図（Ｅ）に示すように、短絡上昇判別信号Ｓｕを出力することができる。
【０３５０】
図２２は、本発明の点線で囲まれた短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡を判別し、短絡回数によって溶接電源装置の出力電流を増減させてアーク長を制御するパルス溶接電源装置のブロック図である。
【０３５２】
図２２は、Ｎ回目の検出電圧平滑信号Ｖdaを記憶する検出電圧値記憶回路ＶＳＨ及びパルス周波数・幅制御信号Ｄｆを入力して短絡判別禁止信号Ｖｋを出力する短絡判別禁止回路ＶＫが追加になり、図５の短絡低下判別回路ＳＤが短絡上昇判別回路ＳＵになり、短絡低下判別基準信号回路ＶＤＲが短絡上昇判別基準信号回路ＶＵＲになっている。同図において、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路の内、検出電圧値記憶回路ＶＳＨ及び短絡判別禁止回路ＶＫ以外の回路は前述した図２０の説明と同様であり、それ以外の電圧上昇の判別回路は、前述した図５の説明と同様であるので、説明を省略する。
【０３６０】
図２３（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の溶接電流Ｉ、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形、検出電圧平滑信号Ｖda及び短絡上昇判別信号Ｓｕを示す図である。
【０３６２】
同図（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すチップ母材間の電圧Ｖａ及び出力端子間の電圧Ｖｐの波形は、それぞれ図１３（Ｂ）及び同図（Ｃ）と同じ波形であるが、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を使用しているので、溶接ケーブルのインピーダンスの影響があっても、さらに、検出電圧平滑回路ＶＤＡを通過させた後の検出電圧平滑信号Ｖdaであっても、同図（Ｅ）に示すように、短絡上昇判別信号Ｓｕを出力することができる。
【０４００】
【実施例】
図２４及び図２５は、図２０の点線で囲まれた本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順１／２及び２／２を示す図である。
【０４０２】
図２４において、手順のステップＳＴ１乃至ＳＴ６はつぎのとおりである。初期設定ステップＳＴ１において、短絡によって変動した検出電圧平滑信号Ｖdaの上昇変化電圧ΔＶａが短絡後の電圧上昇であると判別する基準値（短絡上昇判別基準値）Ｖur、検出電圧平滑信号Ｖdaのサンプリング周期（以下、短絡直後の電圧上昇検出周期という）Ｔｍ及び出力電圧を自動調整する周期（出力電圧自動調整周期）Ｔｖ及び目標短絡回数Ｓｍを設定する。
【０４０４】
ステップＳＴ２おいて、検出電圧平滑信号Ｖdaを短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍで検出するクロック信号を出力する。ステップＳＴ３おいて、検出電圧平滑信号Ｖdaを短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍごとに読み込み、読み込んだ検出電圧平滑信号Ｖ（ｎ）を、例えば、図２０の検出電圧値記憶回路ＶＳＨに記憶する。
【０４０６】
ステップＳＴ４において、前回のＮ回目に読み込んで記憶した検出電圧平滑信号Ｖｎと今回の（Ｎ＋１）回目に読み込んだ検出電圧平滑信号Ｖ（ｎ＋１）との差の演算変化電圧ΔＶｎを演算する。ステップＳＴ５において、演算変化電圧ΔＶｎが短絡上昇判別基準値Ｖurよりも大であるときはステップＳＴ６に進み、短絡回数を計数する短絡カウンタＳＣ１の計数短絡回数Ｓｎを加算し、また演算変化電圧ΔＶｎが短絡上昇判別基準値Ｖurよりも小であるときは、図２５のステップＳＴ１１に進む。なお、同図の符号の＊Ａ、＊Ｂ及び＊Ｃは、図２５のステップの同じ符号に続く。
【０４１０】
図２５において、ステップＳＴ１１は、前回のＮ回目に読み込んで記憶した検出電圧平滑信号Ｖｎに代わる今回の（Ｎ＋１）回目に読み込んだ検出電圧平滑信号Ｖ（ｎ＋１）を上書き記憶する。ステップＳＴ１２は、出力電圧自動調整周期Ｔｖに達してないときは、ステップＳＴ２の検出電圧平滑信号Ｖdaを短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍでサンプリングするステップ２に戻り、また出力電圧自動調整周期Ｔｖに達しているときは、ステップＳＴ１３に進む。
【０４１２】
ステップＳＴ１３は、計数短絡回数Ｓｎが目標短絡回数Ｓｍよりも大であるときは出力電圧増加信号Ｖｕｄを出力し、小のときは出力電圧減少信号Ｖｕｄを出力する。ステップＳＴ１６は、短絡カウンタＳＣ１の計数短絡回数Ｓｎをリセットする。ステップＳＴ１７は、溶接終了指令が入力されていないときは図２４のステップＳＴ２に戻り、入力されているときは手順を終了する。
【０４３０】
図２６は、図２２の点線で囲まれた本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置のベース電流からピーク電流に切り換えるとき及びピーク電流からベース電流に切り換えるときの短絡判別を禁止する機能を説明する図である。
【０４３２】
同図（Ａ）乃至（Ｄ）は図２３の（Ａ）乃至（Ｄ）と同じであり、同図（Ｅ）は、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路の内、ベース電流からピーク電流に切り換えるとき及びピーク電流からベース電流に切り換えるときの短絡判別を禁止するために、図２２のパルス周波数・幅制御信号Ｄｆを入力して短絡判別禁止回路ＶＫから出力される短絡判別禁止信号Ｖｋである。
【０４３４】
同図（Ｅ）において、Ｔkpはベース電流からピーク電流に切り換えるときの短絡判別を禁止するためのピーク電流切換短絡判別禁止期間であり、Ｔkbはピーク電流からベース電流に切り換えるときの短絡判別を禁止するためのベース電流切換短絡判別禁止期間である。同図（Ｆ）において、ピーク電流切換短絡判別禁止期間Ｔkp及びベース電流切換短絡判別禁止期間Ｖkbに発生する判別偽信号Ｓnp及びＳbnの出力を阻止する。
【０４４０】
図２７は、図２２の点線で囲まれた本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順を示す図の１／３である。
【０４４２】
図２７において、手順のステップＳＴ１乃至ＳＴ４はつぎのとおりである。初期設定ステップＳＴ１において、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ、ピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖep、ベース期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖeb、ピーク期間の検出電圧平滑信号Ｖdaの上昇変化電圧ΔＶａが短絡後の電圧上昇であると判別する基準値（短絡上昇判別基準値）Ｖup、ベース期間の検出電圧平滑信号Ｖdaの上昇変化電圧ΔＶａが短絡後の電圧上昇であると判別する基準値（短絡上昇判別基準値）Ｖub、出力電圧を自動調整する周期（出力電圧自動調整周期）Ｔｖ及び目標短絡回数Ｓｍを設定する。ただし、Ｖeb＜Ｖub及びＶep＜Ｖupに設定する。
【０４４４】
上記の初期設定値は、例えば短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝１００［μｓ］、ピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖep＝０．５［Ｖ］、ベース期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖeb＝０．５［Ｖ］、ピーク期間の短絡上昇判別基準値Ｖup＝２［Ｖ］、ベース期間の短絡上昇判別基準値Ｖub＝１．５［Ｖ］に設定する。
【０４４６】
ステップＳＴ２乃至ＳＴ４は、図２４のステップＳＴ２乃至ＳＴ４と同じなので説明を省略する。なお、同図の符号の＊Ｄは図２８のステップの同じ符号に続き、＊Ａ及び＊Ｃは図２９のステップの同じ符号に続く。
【０４５０】
図２８は、図２２の点線で囲まれた本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順を示す図の２／３である。
【０４５２】
ステップＳＴ２１は、ピーク期間かベース期間かを判別し、ピーク期間のときはステップＳＴ２２に進み、またベース期間のときはステップＳＴ３２に進む。ステップＳＴ２２は、次のベース期間の電圧上昇判別を禁止する。ステップＳＴ２３は、演算変化電圧ΔＶｎがピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖepよりも小さくなって、ベース期間からピーク期間への切換時の過渡現象がなくなったかを判別する。このステップＳＴ２３は、演算変化電圧ΔＶｎがピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖepよりも小さいときは、ピーク期間の電圧上昇判別を許可し、また演算変化電圧ΔＶｎがピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖepよりも大きいときは、図２９のステップＳＴ１１に進む。
【０４５４】
ステップＳＴ２５において、演算変化電圧ΔＶｎがピーク期間の短絡上昇判別基準値Ｖupよりも大であるときは、ステップＳＴ６の短絡回数を計数する短絡カウンタＳＣ１の計数短絡回数Ｓｎを加算し、また演算変化電圧ΔＶｎが短絡上昇判別基準値Ｖupよりも小であるときは、図２９のステップＳＴ１１に進む。
【０４５６】
ステップＳＴ３２は、次のピーク期間の電圧上昇判別を禁止する。ステップＳＴ３３は、演算変化電圧ΔＶｎがベース期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖebよりも小さくなって、ピーク期間からベース期間への切換時の過渡現象がなくなったかを判別する。このステップＳＴ３３は、演算変化電圧ΔＶｎがベース期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖebよりも小さいときは、べース期間の電圧上昇判別を許可し、また演算変化電圧ΔＶｎがべース期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖebよりも大きいときは、図２９のステップＳＴ１１に進む。
【０４５８】
ステップＳＴ３５において、演算変化電圧ΔＶｎがベース期間の短絡上昇判別基準値Ｖubよりも大であるときは、ステップＳＴ３６の短絡回数を計数する短絡カウンタＳＣ２の計数短絡回数Ｓｎを加算し、また演算変化電圧ΔＶｎが短絡上昇判別基準値Ｖubよりも小であるときは、図２９のステップＳＴ１１に進む。
【０４６０】
図２９は、図２２の点線で囲まれた本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順を示す図の３／３である。
【０４６２】
図２９において、ステップＳＴ１１乃至ＳＴ１７は、前述した図２５のステップＳＴ１１乃至ＳＴ１７と同じなので説明を省略する。なお、同図の符号の＊Ｅは図２８のステップの同じ符号に続き、＊Ａ及び＊Ｃは図２７のステップの同じ符号に続く。
【０４６４】
ステップＳＴ１４の出力電圧の増加信号（出力電圧値増減演算信号）Ｖud及びステップＳＴ１５の出力電圧の減少信号（出力電圧値増減演算信号）Ｖudは、図２２の電圧・周波数変換回路ＶＦに入力され、周波数制御信号Ｖｆを増減させてパルス周波数ｆに対応した周波数制御信号Ｖf を出力する。この実施例では、出力電圧値増減演算信号Ｖudによってパルス周波数ｆを制御したが、パルス幅Ｔｐ（ピーク期間）、ピーク電流値Ｉｐ、ベース電流値Ｉｂ又はベース期間Ｔｂを制御してもよい。
【０４６６】
図２８の実施例では、ベース電流からピーク電流への切換時から開始してピーク電流からベース電流への切換時までの期間の電流変化を短絡の発生であると判別しない構成として、ベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間（ピーク電流切換短絡判別禁止期間）Ｔkpを、ピーク電流への切換開始時から予め定め定めた設定値（ピーク期間の電圧上昇判別許可設定値Ｖep）よりも小になるまでの間とする構成について説明したが、ベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間（ピーク電流切換短絡判別禁止期間）Ｔkpを、ピーク電流への切換開始時から予め定めた時間までの間とすることができる。
【０４７０】
図３０は、短絡の電圧低下時間が短い場合、例えば、Ｘ１＝２０［μｓ］、短絡後の電圧上昇時間がＹ１＝２００［μｓ］の検出電圧平滑信号Ｖdaの波形と検出電圧平滑信号Ｖdaの短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ［μｓ］との関係を示す図である。
【０４７２】
同図において、サンプリング１乃至６の各短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍを５０［μｓ］とすると、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍがサンプリング１からサンプリング２までの５０［μｓ］のとき、上昇変化電圧ΔＶａが２［Ｖ］あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が可能である。また短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍがサンプリング１からサンプリング３までの１００［μｓ］のとき、上昇変化電圧ΔＶａが２［Ｖ］以上あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が十分に可能である。
【０４７４】
以下同様に、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍがサンプリング１からサンプリング５までの２００［μｓ］のとき、上昇変化電圧ΔＶａが２［Ｖ］以上あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が可能である。しかし、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍがサンプリング１からサンプリング６までの２５０［μｓ］になると、上昇変化電圧ΔＶａが０．５［Ｖ］に低下してしまうので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別をすることができなくなる。
【０４７６】
したがって、短絡の電圧低下時間Ｘ１が２０［μｓ］程度の短く、短絡後の電圧上昇時間がＹ１＝２００［μｓ］であるときは、検出電圧平滑信号Ｖdaの短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍが５０［μｓ］から２００［μｓ］までであれば、上昇変化電圧ΔＶａが２［Ｖ］以上あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が可能である。
【０４８０】
図３１は、短絡の電圧低下時間が長い場合、例えば、Ｘ１＝３００［μｓ］の検出電圧平滑信号Ｖdaの波形と短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝２５及びＴｍ＝５０［μｓ］との関係を示す図である。
【０４８２】
同図において、短絡の電圧低下時間Ｘ１が２００［μｓ］から６００［μｓ］の長い場合、サンプリング１１と１２との間の短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝２５［μｓ］にすると、上昇変化電圧ΔＶａが１［Ｖ］あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別可能の限度てある。しかし、サンプリング１２と１３との間の短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝５０［μｓ］とすると、上昇変化電圧ΔＶａが３［Ｖ］になるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が十分に可能である。
【０４９０】
以上の図３０及び図３１の検討結果、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値とを比較する場合、検出電圧平滑信号Ｖdaの短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍの下限値が２５［μｓ］のときは、上昇変化電圧ΔＶａが１［Ｖ］以上あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別の限度である。検出電圧平滑信号Ｖdaの短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍが５０［μｓ］から２００［μｓ］までのときは、上昇変化電圧ΔＶａが２［Ｖ］以上あるので、本発明の短絡後の電圧上昇の判別が十分に可能である。
【０５００】
図２０の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置及び図２２の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置において、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路が、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値とを比較する場合について説明した。
【０５０２】
しかし、短絡の電圧低下時間Ｘ１の短い短絡、例えば、１０［μｓ］の短絡をより確実に判別するために、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍを小さく、例えば、５０［μｓ］にしたときは、電圧低下時間Ｘ１の長い短絡、例えば６００［μｓ］で電圧上昇速度が遅いときは、上昇変化電圧ΔＶａが１［Ｖ］未満になると検出が困難になる。
【０５０４】
そこで、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路が、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値との比較するだけでなく、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋２）回目に検出した電圧値も比較して、Ｎ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別すると、短絡をより確実に判別することができる。
【０５０６】
本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路が、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたとき又は（Ｎ＋ｍ）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別すると、さらに短絡をより確実に判別することができる。
【０５０８】
例えば、図３１において、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝１００［μｓ］のときに、サンプリング１０の位置でＮ回目の電圧を検出し、サンプリング１５の位置で（Ｎ＋５）回目の電圧を検出すれば、短絡をより確実に判別することができる。ただし、前述した短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝２５［μｓ］のときに、サンプリング１１の位置でＮ回目の電圧を検出し、サンプリング１２の位置で（Ｎ＋１）回目の電圧を検出して短絡を判別することができた場合は、上記のサンプリング１５の位置で（Ｎ＋５）回目の電圧検出と重複しないように、いずれか一方だけを短絡回数に加算する。
【０５１０】
図３１のように、短絡の電圧低下時間Ｘ１が２００［μｓ］から６００［μｓ］の長い場合、従来の短絡低下判別方法が、本発明の短絡上昇判別方法よりも、短絡をより確実に判別することができるので、従来の短絡低下判別方法と本発明の短絡上昇判別方法とを併用すると、短絡時間の短いＭＩＧ又はＭＡＧ溶接から短絡時間の長い炭酸ガスアーク溶接までの広範囲の溶接方法に適用することができる。ただし、従来の短絡低下判別方法の短絡判別と本発明の短絡上昇判別方法の短絡判別とが重複しないように、いずれか一方だけを短絡回数に加算する。
【０５２０】
図２０の本発明の直流溶接電源装置及び図２２の本発明のパルス溶接電源装置において、ワイヤ送給速度を定速度で送給する場合について説明したが、ワイヤ送給速度を溶接中に連続的に又は断続的に切り換える必要性があるとき、例えば突き合わせ溶接で突き合わせの隙間のバラツキが大であったり、溶接ロボットで溶接中に溶接姿勢が変化してワイヤ溶融速度を変更したとき、図２０の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置及び図２２の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置は自動的にアーク長を制御するので、最適の用途となる。
【１０００】
【発明の効果】
実施態様１乃至実施態様３の本発明の短絡判別方法の共通の効果は次のとおりである。従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法においては、図１４で前述したように、分布図中の短絡回数の４０％しか判別することができなかったが、本発明の短絡判別方法は、３［μｓ］以上の短絡の判別をすることができるので、短絡時間が３［μｓ］の縦の直線ＹＹよりも右側のＹ１乃至Ｙ４の短絡も判別することができ、分布図中の合計４５回中の４３回、即ち短絡回数の９５％を判別することができる。
【１００１】
従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法を使用した溶接電源装置においては、前述した図８に示すように、自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｚが、熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍよりも低下していたが、本発明の電圧上昇の短絡判別方法を使用した溶接電源装置においては、自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｙが、熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍに近づいているので、熟練者が判断して手動調整したときと同様に、短絡の電圧低下時間Ｘ１の短い短絡をより確実に判別することができる。
【１００２】
実施態様２の効果は、上記の実施態様１乃至実施態様３の本発明の短絡判別方法の共通共通の効果に加えて、次のとおりである。１０［μｓ］程度の短絡の電圧低下時間Ｘ１の短い短絡をより確実に判別するために、５０［μｓ］程度の短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍを小さくしたときは、２００［μｓ］乃至６００［μｓ］程度の電圧低下時間Ｘ１の長い短絡のときは、上昇変化電圧ΔＶａが１［Ｖ］未満になると検出が困難になる。
そこで、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路が、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値との比較するだけでなく、Ｎ回目に検出した電圧値と（Ｎ＋ｍ）回目に検出した電圧値も比較して、Ｎ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別するすると、短絡をより確実に判別することができる。
生であると判別すると、さらに短絡をより確実に判別することができる。
【１００３】
実施態様３の効果は、上記の実施態様１乃至実施態様３の本発明の短絡判別方法の共通共通の効果に加えて、次のとおりである。１０［μｓ］程度の短絡の電圧低下時間Ｘ１の短い短絡をより確実に判別するために、５０［μｓ］程度の短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍを小さくしたときは、２００［μｓ］乃至６００［μｓ］程度の電圧低下時間Ｘ１の長い短絡のときは、上昇変化電圧ΔＶａが１［Ｖ］未満になると検出が困難になる。
そこで、実施態様３の判別方法として、従来の短絡低下判別方法と本発明の短絡上昇判別方法とを併用すると、短絡時間の短いＭＩＧ又はＭＡＧ溶接から短絡時間の長い炭酸ガスアーク溶接までの広範囲の溶接に適用することができる。
【１００４】
実施態様４及び実施態様５の効果は、実施態様１乃至実施態様３の共通の効果に加えて、スプレイアークを発生させるガス成分がアルゴンガス又はアルゴンガスを主成分とする混合ガスのときは、短絡後の電圧上昇する上昇変化電圧ΔＶａが大であるので、本発明の電圧上昇の短絡をより確実に判別することができる。
【１００８】
実施態様８乃至実施態様１１の効果は、実施態様１乃至実施態様３の共通の効果に加えて、出力電流の外部特性がパルス電流であるとき、ベース電流からピーク電流への切換時及びピーク電流からベース電流への切換時の電流変化期間の電流変化を短絡の発生であると判別しない機能を追加することによって、短絡をより確実に判別することができる。
【１００９】
実施態様９の効果は、実施態様１乃至実施態様３の共通の効果に加えて、出力電流の外部特性がパルス電流であるとき、ベース電流からピーク電流への切換時及びピーク電流からベース電流への切換時のピーク期間を含めてその前後も短絡が発生する可能性が極めて少ないので、ベース電流からピーク電流への切換時及びピーク電流からベース電流への切換時の電流変化期間の電流変化を短絡の発生であると判別して、短絡判別機能を簡略化することができる。
【１０１２】
実施態様１２の効果は、実施態様１乃至実施態様３の共通の効果に加えて、短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍを２５乃至２００［μｓ］に設定することによって、５乃至１５０［μｓ］の微少短絡も確実に判別することができる。
【１０１４】
実施態様１４の効果は、実施態様１乃至実施態様３の共通の効果に加えて、突き合わせ溶接で突き合わせの隙間のバラツキが大であったり、溶接ロボットで溶接中に溶接姿勢が変化してワイヤ溶融速度を変更したとき、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置及びパルス溶接電源装置は自動的にアーク長を制御するので、最適な用途となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ワイヤを定速度送給し直流電流を通電し、出力電流の外部特性が定電圧特性である直流溶接電源装置を使用したときのアーク長Ｌとチップ母材間の電圧波形との関係を説明する図である。
【図２】図２は、ワイヤを定速度送給しパルス電流を通電し、出力電流の外部特性が定電流特性のパルス溶接電源装置を使用したときのアーク長Ｌとチップ母材間の電圧波形との関係を説明する図である。
【図３】図３は、従来技術の直流溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡回数を判別し、溶接電源装置の出力電圧を増減させてアーク長を制御する直流溶接電源装置のブロック図である。
【図４】図４は、溶接電源出力回路の出力電圧が定電圧特性のときのアーク特性と電源出力特性との関係を示す図である。
【図５】図５は、従来技術のパルス溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡回数を判別し、溶接電源装置の出力電流を増減させてアーク長を制御するパルス溶接電源装置のブロック図である。
【図６】図６は、溶接電源装置の出力端子間又はチップ母材間の電圧を溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤに入力してその検出信号を検出電圧平滑回路ＶＤＡに出力する検出位置接続図である。
【図７】図７は、検出電圧平滑信号Ｖｄａ及び短絡低下判別基準信号Ｖｄｒを入力してその差の短絡低下判別信号Ｓｄを出力する従来技術の短絡低下判別回路ＳＤである。
【図８】図８は、直流溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【図９】図９は、パルス溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄ１及びＳｄ２を示す図である。
【図１０】図１０は、直流溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び検出電圧平滑信号Ｖｄａの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【図１１】図１１は、パルス溶接電源装置のチップ母材間の電圧Ｖａの波形及び検出電圧平滑信号Ｖｄａの波形及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ、直流溶接電源装置の溶接電流Ｉの波形であり、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形、検出電圧平滑信号Ｖｄａ及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ、パルス溶接電源装置の溶接電流Ｉの波形、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形、検出電圧平滑信号Ｖｄａ及び短絡低下判別信号Ｓｄを示す図である。
【図１４】図１４は、短絡時間の分布を一定値ごとに分割した分割短絡時間と各分割短絡時間ごとの短絡回数との関係を示す短絡回数分布図である。
【図１５】図１５は、ワイヤ送給速度とチップ母材間の電圧Ｖａとの関係を、従来の短絡時の電圧低下の短絡判別方法を使用した直流溶接電源装置で自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｚと熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍとを示すチップ母材間の電圧対比曲線である。
【図１６】図１６は、１回の短絡が発生したときのチップ母材間の電圧Ｖａの変動を示す図で、電圧低下が短絡時間Ｘ１だけ継続し、その直後に電圧上昇が電圧上昇時間Ｙ１だけ継続することを示す図である。
【図１７】図１７は、短絡が発生したときの電圧低下が短絡時間Ｘ１と継続した直後に電圧上昇が電圧上昇時間Ｙ１との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、１回の短絡が発生したときのチップ母材間の電圧Ｖａの変動を示す図で、電圧低下が短絡時間Ｘ１だけ継続し、その直後に短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａから電圧上昇した上昇変化電圧ΔＶａが電圧上昇時間Ｙ１だけ継続している。
【図１９】図１９は、短絡時間Ｘ１（横軸）と短絡が発生する前のチップ母材間の電圧Ｖａから短絡が発生して短絡時間Ｘ１が継続した直後に電圧上昇したチップ母材間の電圧Ｖａまでの上昇変化電圧ΔＶａ（縦軸）との関係を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡を判別し、短絡回数によって溶接電源装置の出力電圧を増減させてアーク長を制御する直流溶接電源装置のブロック図である。
【図２１】図２１（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ、直流溶接電源装置の溶接電流Ｉの波形であり、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形、検出電圧平滑信号Ｖｄａ及び短絡上昇判別信号Ｓｕを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の出力端子又はチップ母材間の電圧を入力して短絡を判別し、短絡回数によって溶接電源装置の出力電流を増減させてアーク長を制御するパルス溶接電源装置のブロック図である。
【図２３】図２３（Ａ）乃至（Ｅ）は、それぞれ、本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置の溶接電流Ｉ、チップ母材間の電圧Ｖａの波形、出力端子間の電圧Ｖｐの波形検出電圧平滑信号Ｖｄａ及び短絡上昇判別信号Ｓｕを示す図である。
【図２４】図２４は、図２０の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順の１／２を示す図である。
【図２５】図２５は、図２０の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えた直流溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順の２／２を示す図である。
【図２６】図２６は、図２２の本発明の短絡後の電圧上昇の判別回路を備えたパルス溶接電源装置のベース電流からピーク電流に切り換えるとき及びピーク電流からベース電流に切り換えるときの短絡判別を禁止する機能を説明する図である。
【図２７】図２７は、図２２の本発明の短絡後の電圧上昇判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順の１／３を示す図である。
【図２８】図２８は、図２２の本発明の短絡後の電圧上昇判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順の図２／３を示すである。
【図２９】図２９は、図２２の本発明の短絡後の電圧上昇判別回路を備えたパルス溶接電源装置の回路の機能をソフトウエアで実現する手順の３／３を示す図である。
【図３０】図３０は、短絡の電圧低下時間が短い場合の検出電圧平滑信号Ｖｄａの波形と検出電圧平滑信号Ｖｄａの短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ［μｓ］との関係を示す図である。
【図３１】図３１は、短絡の電圧低下時間が長い場合の検出電圧平滑信号Ｖｄａの波形と短絡直後の電圧上昇検出周期Ｔｍ＝２５及びＴｍ＝５０［μｓ］との関係を示す図である。
【図３２】図３２は、ワイヤ送給速度とチップ母材間の電圧Ｖａとの関係を、本発明の短絡時の電圧低下の短絡判別方法を使用した直流溶接電源装置で自動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｙと熟練者が手動調整したチップ母材間の電圧曲線Ｍとを示すチップ母材間の電圧対比曲線である。
【符号の説明】
２…被溶接物
３…アーク
４…チップ
ＡＣ…商用電源
ＣＭ１…短絡回数比較回路
Ｃｍ１…短絡回数比較信号
ＣＭ２…出力電圧値比較回路
Ｃｍ２…出力電圧値制御信号
ＣＭ３…設定・検出電流比較回路
Ｃｍ３…溶接電流制御信号
ＤＦ…パルス周波数・幅制御回路
Ｄｆ…パルス周波数・幅制御信号
ｆ…パルス周波数
ＩＢＳ…ベース電流値設定回路
Ｉｂｓ…ベース電流値設定信号
ＩＤ…溶接電流検出回路
Ｉｄ…溶接電流検出信号
ＩＰＳ…ピーク電流値設定回路
Ｉｐｓ…ピーク電流値設定信号
ＰＳ…溶接電源出力回路
Ｓｂ…直流電圧又はベース電圧低下
ＳＣ１…短絡回数計数回路、短絡カウンタ
Ｓｃ１…短絡回数計数信号
ＳＣ２…短絡カウンタ
ＳＤ…短絡低下判別回路
Ｓｄ…短絡低下判別信号
Ｓｈ…電圧上昇
Ｓｍ…目標短絡回数
Ｓｎ…計数短絡回数
Ｓｎｐ…（ピーク電流切換短絡判別禁止期間Ｔｋｐに発生する）判別偽信号
Ｓｂｎ…（ベース電流切換短絡判別禁止期間Ｔｋｂに発生する）判別偽信号
Ｓｐ…ピーク電圧低下
ＳＳ１…目標短絡回数設定回路
Ｓｓ１…目標短絡回数設定信号
ＳＵ…短絡上昇判別回路
Ｓｕ…短絡上昇判別信号
ＳＷ１…ピーク・ベース電流値切換回路
Ｓｗ１…ピーク・ベース電流値切換信号
Ｔｍ…短絡直後の電圧上昇検出周期
Ｔｋｐ…ベース電流からピーク電流への切換時の電流変化期間、
ピーク電流切換短絡判別禁止期間
Ｔｋｂ…ピーク電流からベース電流への切換時の電流変化期間、
ベース電流切換短絡判別禁止期間
ＴＰ…パルス幅設定回路
Ｔｐ…パルス幅設定信号
Ｔｖ…出力電圧自動調整周期
Ｖａ…チップ母材間の電圧
ＶＤ…溶接電圧瞬時値検出回路
Ｖｄ…溶接電圧瞬時値検出信号
ＶＤＡ…検出電圧平滑回路
Ｖｄａ…検出電圧平滑信号
ＶＤＲ…短絡低下判別基準信号回路
Ｖｄｒ…短絡低下判別基準信号、短絡低下判別設定値
Ｖｅｂ…ベース期間の電圧上昇判別許可設定値
Ｖｅｐ…ピーク期間の電圧上昇判別許可設定値
ＶＦ…電圧・周波数変換回路
Ｖｆ…周波数制御信号
ＶＫ…短絡判別禁止回路
Ｖｋ…短絡判別禁止信号
Ｖ（ｎ＋１）…（Ｎ＋１）回目に検出した電圧
（Ｎ＋１）回目に読み込んだ検出電圧平滑信号Ｖｄａ
Ｖｎ…Ｎ回目に検出した電圧
Ｎ回目に読み込んだ検出電圧平滑信号Ｖｄａ
Ｖｐ…出力端子間の電圧
ＶＱ１…出力電圧値指令回路
Ｖｑ１…出力電圧値指令信号
ＶＳＨ…検出電圧値記憶回路
Ｖｓｈ…検出電圧値記憶信号
Ｖｕｂ…ベース期間の短絡上昇判別基準値
ＶＵＤ…出力電圧値増減演算回路
Ｖｕｄ…出力電圧値増減演算信号、出力電圧の増加信号、出力電圧の減少信号
Ｖｕｐ…パルス期間の短絡上昇判別基準値
ＶＵＲ…短絡上昇判別基準信号回路
Ｖｕｒ…短絡上昇判別基準信号、短絡上昇判別基準値
Ｘ１…短絡時間（電圧低下時間）
Ｙ１…短絡直後の電圧上昇時間
ΔＶａ…上昇変化電圧
ΔＶｎ…（Ｎ＋１）回目とＮ回目との演算変化電圧
ΔＶｎ＝Ｖ（ｎ＋１）−Ｖｎ

Claims (4)

1. 消耗電極を送給し出力電流を通電してガスシールド中でアークを発生し、溶接電源装置の出力端子間又は給電チップと被溶接物との間の電圧を検出して短絡を判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法において、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときに短絡の発生であると判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法。
2. 消耗電極を送給し出力電流を通電してガスシールド中でアークを発生し、溶接電源装置の出力端子間又は給電チップと被溶接物との間の電圧を検出して短絡を判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法において、アーク電圧値を微少短絡を含む周期で検出して、（Ｎ＋１）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたとき又は（Ｎ＋ｍ）回目に検出した電圧値がＮ回目に検出した電圧値よりも予め設定した値を越えたときのいずれか一方だけを短絡の発生であると判別する消耗電極アーク溶接の短絡判別方法。
3. ガスシールドのガス成分がスプレイアークを発生させるガス成分である請求項１又は２の消耗電極アーク溶接の短絡判別方法。
4. 請求項１又は２に記載した短絡の発生であると判別した信号によって出力電圧を増減させてアーク長を制御する消耗電極アーク溶接のアーク長制御方法。

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