JP4652825B2 - 交流アーク溶接のアークスタート制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、消耗電極交流アーク溶接のアークスタート性能を向上させるためのアークスタート制御方法に関するものである。

消耗電極アーク溶接は、消耗電極である溶接ワイヤを予め定めた送給速度で母材に送給すると共に、溶接ワイヤと母材との間に直流又は交流の溶接電圧Ｖｗを印加し溶接電流Ｉｗを通電して溶接が行われる。したがって、消耗電極アーク溶接（以下、単にアーク溶接という）は、消耗電極直流アーク溶接（以下、単に直流アーク溶接という）と消耗電極交流アーク溶接（以下、単に交流アーク溶接という）に分けることができる。図５は、この直流アーク溶接の溶接電流Ｉｗの波形図の一例である。直流アーク溶接では、溶接ワイヤが陽極となり母材が陰極となる電極プラス極性ＥＰで溶接が行われるのが一般的である。同図は、溶接ワイヤ・母材間で短絡が発生していないアークのみが発生しているときの波形である。短絡が発生すると、短絡期間中の溶接電流Ｉｗは上昇して短絡を早期に解除させるように作用する。また、アーク溶接ではアーク長を適正値に維持ｓすることが良好な溶接品質を得るために重要である。このアーク長制御としては、溶接電圧Ｔ値Ｖｗが予め定めた電圧設定値Ｖｒと等しくなるように溶接電源の出力を制御する方法が一般的である。図６は、直流アーク溶接の１種である直流パルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの波形図である。同図に示すように、ピーク期間Ｔｐ中は溶接ワイヤを溶滴移行させるための大電流値のピーク電流Ｉｐを通電し、ベース期間Ｔｂ中は溶滴を形成しないための小電流値のベース電流Ｉｂを通電する。上記のピーク期間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂを１周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。直流パルスアーク溶接も電極プラス極性ＥＰで溶接するのが一般的である。このときのアーク長制御は、溶接電圧Ｖｗの平均値が電圧設定値Ｖｒと等しくなるように上記のベース期間Ｔｂ、ピーク電流Ｉｐ等が制御させる。溶接ワイヤが直径１．２mmのアルミニウム合金である場合、例えばＴｐ＝２ms、Ｉｐ＝３２０Ａ、Ｉｂ＝３５Ａとなり、ベース期間Ｔｂは上述したようにフィードバック制御によって定まるがＩｗ＝１００ＡのときはＴｂ＝８ms程度である。

図７は、交流アーク溶接の溶接電流Ｉｗの波形図の一例である。同図に示すように、電極マイナス期間Ｔen中は電極マイナス電流Ｉｎが通電し、電極プラス期間Ｔep中は電極プラス電流Ｉepが通電する。上記の電極マイナス期間Ｔen及び電極プラス期間Ｔepを１周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。ここで、電極マイナス時間比率（％）＝１００×（Ｔen／Ｔｆ）として定義される。また、電極マイナス電流比率（％）＝１００×（Ｉｎ×Ｔen／（Ｉｎ×Ｔen＋Ｉep×Ｔep））として定義される。各電流値は絶対値とする。すなわち、電極マイナス時間比率は１周期Ｔｆに占める電極マイナス期間Ｔenの時間比率である。他方、電極マイナス電流比率は１周期Ｔｆの電流積分値に占める電極マイナス電流積分値の比率である。電極マイナス比率Ｒｎ（％）という表記には上記の２つの意味が含まれている。交流アーク溶接では、電極マイナス期間Ｔenを可変することによって電極マイナス比率Ｒｎを変化させて溶接ワイヤの溶融速度を制御することができる。これによって、交流アーク溶接では同一の溶接ビードを形成するための母材への入熱を少なくすることができるので、薄板溶接において溶接品質が向上する。このときのアーク長制御は、溶接電圧値Ｖｗが電圧設定値Ｖｒと等しくなるように溶接電源の出力が制御される。

図８は、交流アーク溶接の１種である交流パルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの波形図の一例である。同図に示すように、電極マイナス期間Ｔen中は電極マイナス電流Ｉｎを通電し、電極プラス極性ＥＰでピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐを通電し、ベース期間Ｔｂ中はベース電流Ｉｂを通電する。上記の電極マイナス期間Ｔen、ピーク期間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂを１周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。交流アーク溶接のほとんどは交流パルスアーク溶接であり、交流パルスアーク溶接の主な用途はアルミニウム材の薄板溶接用である。したがってこの場合、交流パルスアーク溶接は交流ＭＩＧパルスアーク溶接ということになる。交流パルスアーク溶接でも、電極マイナス比率Ｒｎを調整してワイヤ溶融速度を適正値に設定することができる。電極マイナス比率Ｒｎの調整には電極マイナス期間Ｔenを可変して行うのが一般的である。交流パルスアーク溶接のアーク長制御は、溶接電圧Ｖｗの平均値が電圧設定値Ｖｒと等しくなるようにベース期間Ｔｂ、ピーク電流Ｉｐ等が制御される。溶接ワイヤが直径１．２mmのアルミニウム合金である場合には、例えばＴｐ＝２ms、Ｉｐ＝３２０Ａ、Ｉｂ＝３５Ａ、Ｔen＝３．８ms、Ｉen＝５０Ａであり、ベース期間Ｔｂはフィードバック制御によって定まるがＩｗ＝１００ＡのときはＴｂ＝４ms程度である。

図７及び図８で上述した交流アーク溶接において、アークスタート直後のアーク状態は過渡的な不安定状態にあるために、極性切換時にアーク再発生に失敗してアーク切れが発生しやすい。さらに、アークスタート直後の母材温度は低いために、定常状態と同一の電極マイナス比率では溶込みが浅くなりビード形状も凸形状になりやすい。これらのアークスタート部の溶接品質を改善するために特許文献１記載の従来技術が提案されている。以下、この従来技術について説明する。

図９は、特許文献１に記載する交流アーク溶接のアークスタート時の波形図である。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの、同図（Ｃ）は電極マイナス比率Ｒｎの、同図（Ｄ）は溶接ワイヤの送給速度Ｗｆの時間変化を示す。同図では交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接の場合である。以下、同図を参照して説明する。

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤは遅い速度のスローダウン送給速度Ｆｓで送給される。時刻ｔ２において、溶接ワイヤの先端が母材に到達すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電が開始しアークスタートする。アークスタート後の時刻ｔ３までの所定期間Ｔａ中は、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス比率Ｒｎを０％から定常電極マイナス比率Ｒｃへと徐々に上昇させる。このときに同時に、同図（Ｄ）に示すように、送給速度Ｗｆもスローダウン送給速度Ｆｓから定常送給速度Ｆｃへと上昇させる。これに伴って、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは電極マイナス比率Ｒｎ＝０％すなわち電極プラス極性ＥＰのみのパルス電流の通電から始まり、徐々に電極マイナス期間が長くなるパルス電流波形となる。時刻ｔ３以降は、定常電極マイナス比率Ｒｃ及び定常送給速度Ｆｃとなり、図８で上述した定常状態のパルス電流波形となる。

上述した従来技術によれば、電極マイナス比率Ｒｎの低い状態から定常値へと徐々に上昇させるので初期的な母材入熱が増大し、この結果極性切換時のアーク切れ防止及びアークスタート部の溶込み、ビード形状の改善に効果を奏すると記載している。

特開平５−２６１５３５号公報

図９で上述した従来技術には以下の課題が存在する。
（１）低電極マイナス比率に起因する実現困難性及びアーク切れの問題
従来技術では電極マイナス比率Ｒｎが過渡的に数％と非常に低い状態が存在する。電極マイナス比率Ｒｎは上述したように電極マイナス期間の長さによって調整される。このために、数％の電極マイナス比率Ｒｎを実現するためには電極マイナス期間は非常に短くなる必要がある。しかし、電流通電路のインダクタンス値及び抵抗値の影響によって電極マイナス期間を短くできる限界があり、数％の電極マイナス比率Ｒｎは現実的に実現困難である。さらに、１０％程度以下の電極マイナス比率Ｒｎでは、ＥＰ→ＥＮ極性切換直後にＥＮ→ＥＰへと極性を切り換えることになり、極性切換直後の不安定状態での再度の極性切り換えとなり、アーク切れが発生しやすい。

（２）母材温度が低いことに起因する極性切換時のアーク切れの問題
アークスタート時の電極マイナス比率Ｒｎ＝０％のときは極性を切り換える必要がないのでアーク切れは発生しない。しかし、その後は電極マイナス比率Ｒｎは０ではないために、極性を切り換える必要がある。この状態では母材はまだ十分に温度上昇していないために、極性切換時にアーク切れが発生しやすい。

（３）溶込み及びビード形状をアークスタート部と定常部とで均一になるように調整することが複雑である問題
従来技術では、所定期間Ｔａ、電極マイナス比率Ｒｎの上昇率及び送給速度Ｗｆの上率の３つのパラメータを適正化して溶込み及びビード形状を調整しなければならない。これらのパラメータの調整は複雑であり、調整に時間がかかる。

そこで、本発明では、上記の課題を解決することができる交流アーク溶接のアークスタート制御方法を提供する。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、溶接ワイヤを予め定めた定常送給速度で送給すると共に電極プラス極性及び電極マイナス極性の交流溶接電流を通電して溶接する交流アーク溶接のアークスタート制御方法において、
アークスタートに際して予め定めた初期送給速度で溶接ワイヤを送給すると共に電極プラス極性のみで直流溶接電流を通電する直流アーク溶接を、前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状に応じて０．２〜０．６秒の範囲で予め定めた初期期間中行い、
その後は前記交流アーク溶接に切り換えると共に送給速度を前記初期送給速度から前記定常送給速度へ所定のスロープで切り換えて溶接を行い、
前記初期送給速度は前記直流アーク溶接の直流溶接電流値が前記交流アーク溶接の交流溶接電流平均値と略等しくなるように設定され、かつ、前記初期期間は前記直流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状が前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状と略同一になるように設定され、かつ、前記スロープは前記直流アーク溶接の直流溶接電流から前記交流アーク溶接の交流溶接電流へと前記初期期間終了時点で切り換えたときにワイヤ溶融速度が変化するときの変化率に略等しい値に設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。

また、第２の発明は、第１の発明記載の直流アーク溶接が直流パルスアーク溶接であり、かつ、第１の発明記載の交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接である、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。

また、第３の発明は、第１の発明記載の送給速度のスロープが溶接ワイヤの種類に応じて設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。

本発明によれば、以下の従来技術における課題をすべて解決することができる。
（１）低電極マイナス比率に起因する実現困難性及びアーク切れの問題
本発明では、初期期間Ｔdc中は直流アーク溶接であるので極性を切り換える必要がないために、極性切換に伴うアーク切れは発生しない。また、続く交流アーク溶接の期間中は、電極マイナス比率Ｒｎはアークが安定する値に設定されるので、低電極マイナス比率に設定されることもない。したがって、上記（１）の課題は解決される。

（２）母材温度が低いことに起因する極性切換時のアーク切れの問題
本発明では、母材温度の低い初期期間Ｔdc中は直流アーク溶接を行うので、極性の切り換えはないためにアーク切れは発生しない。その後、交流アーク溶接に切り換わった時点では母材温度は上昇しておりアーク切れは発生しない。したがって、上記（２）の課題も解決される。

（３）溶込み及びビード形状をアークスタート部と定常部とで均一になるように調整することが複雑である問題
本発明では、アークスタート部の溶込みを定常部と均一にするために、初期期間Ｔdc中の直流溶接電流Ｉdcを交流溶接電流の平均値Ｉavと等しくなるように初期送給速度Ｆｉが決まる。また、アークスタート部のビード形状を定常部と均一にするためには、初期期間Ｔdcのみを調整すればよい。したがって、パラメータの設定が簡単であり、上記（３）の課題も解決される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの、同図（Ｃ）は電極マイナス比率Ｒｎの、同図（Ｄ）は溶接ワイヤの送給速度Ｗｆの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤは遅い速度のスローダウン送給速度Ｆｓで母材へ送給される。時刻ｔ２において、溶接ワイヤの先端が母材に到達して接触すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤは後述する初期送給速度Ｆｉに切り換わって送給される。同時に、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ＥＰでの直流溶接電流Ｉdcを時刻ｔ３までの後述する初期期間Ｔdc中通電して直流アーク溶接を行う。上記の直流溶接電流Ｉdcは、上記の初期送給速度Ｆｉによって定まる値となる。

時刻ｔ３において、上記の初期期間Ｔdcが経過すると、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス比率Ｒｎを予め定めた定常電極マイナス比率Ｒｃに切り換える。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、定常電極マイナス比率Ｒｃの交流溶接電流を通電して交流アーク溶接に切り換える。このときに、同図（Ｄ）に示すように、送給速度Ｗｆは上記の初期送給速度Ｆｉから予め定めた定常送給速度Ｆｃへと所定のスロープＳｆで切り換える。時刻ｔ４において送給速度Ｗｆが定常送給速度Ｆｃに達すると、以後溶接ワイヤはこの定常送給速度Ｆｃで送給される。上記のスロープＳｆについては後述する。

（１）初期送給速度Ｆｉの設定方法
アークスタート部の溶込みを定常部の溶込みと略同一にするためには、母材への入熱を略同一にすればよい。アークからの入熱は溶接電流の平均値に略比例するので、初期期間Ｔdc中の直流溶接電流Ｉdcの値を交流溶接電流の平均値Ｉavと略同一にすればよい。直流溶接電流Ｉdcは初期送給速度Ｆｉによって定まり、交流溶接電流の平均値Ｉavは定常送給速度Ｆｃによって定まる。母材の材質、板厚、継手等が決まると交流溶接電流の平均値Ｉavが設定され、それに対応した定常送給速度Ｆｃが設定される。また、これらの溶接条件に対して定常電極マイナス比率Ｒｃが設定される。そして、初期期間Ｔdc中の直流溶接電流Ｉdcは上記の交流溶接電流の平均値Ｉavと同一値に設定され、それに対応する初期送給速度Ｆｉが設定される。すなわち、初期送給速度Ｆｉは、直流溶接電流Ｉdcが交流溶接電流の平均値Ｉavと略等しくなるように設定される。

図２は、電極マイナス比率Ｒｎを０％、２０％、４０％と変化させたときの溶接電流平均値と送給速度Ｗｆとの関係図である。Ｒｎ＝０％のときとは直流アーク溶接の場合である。同図において、交流溶接電流の平均値Ｉav＝１００Ａに設定されると、直流溶接電流Ｉdc＝１００Ａに設定される。定常送給速度Ｆｃ＝２０％に設定されているとすると、同図から定常送給速度Ｆｃ＝７．８m/minとなり、初期送給速度Ｆｉ＝６．１m/minとなる。

（２）初期期間Ｔdcの設定方法
アークスタート部の溶接ビード形状が定常部と略同一形状になるように、初期期間Ｔdcを設定する。上述したように、初期期間Ｔdc中の直流溶接電流Ｉdcは既に設定されているので、初期期間Ｔdcの長さを設定することによってアークスタート部の溶接ビード形状を調整する。初期期間Ｔdcは定常部の溶接ビード形状に応じて適正値に設定されるが、０．２〜０．６ｓ程度の範囲の数百msに設定される。交流溶接電流の１周期は数ms〜十数ms程度であるので、初期期間Ｔdcはその数十倍長い期間となる。

（３）スロープＳｆの設定方法
初期送給速度Ｆｉから定常送給速度Ｆｃへの切換は、所定のスロープＳｆによって行う。スロープＳｆを設ける理由は、時刻ｔ３において直流アーク溶接から交流アーク溶接へと切り換えた時点から溶接ワイヤの溶融速度が徐々に変化する。この溶融速度の変化率と送給速度Ｗｆの変化率すなわちスロープＳｆとを略等しく設定すると、切換時のアーク安定性を維持することができる。この溶融速度の変化率は、溶接ワイヤの材質、直径等によって定まる値である。例えば、溶接ワイヤが直径１．２mmのアルミニウム合金である場合は、溶融速度の変化率は１００ms当たり０．５m/min程度である。したがって、スロープＳｆも同一値に設定すればよい。図２で上述したように、初期送給速度Ｆｉ＝６．１m/minで定常送給速度Ｆｃ＝７．８m/minの場合には、スロープＳｆの期間は（7.8−6.1）/0.5＝３４０msとなる。このスロープＳｆは、溶接ワイヤの種類に応じて適正値に設定される。

図３は、送給速度Ｗｆの切換時の変化を上述した図１とは異なった変化に設定したときの波形図である。同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は図１と同一であり、同図（Ｄ）に示す送給速度Ｗｆの時刻ｔ３〜ｔ４の期間の変化のみが図１とは異なる。初期送給速度Ｆｉと定常送給速度Ｆｃとの差が大きい場合、スロープＳｆは所定値であるために時刻ｔ３〜ｔ４のスロープ期間が長くなる。アークの安定性を維持しつつこのスロープ期間を短縮することで過渡状態から定常状態へと速やかに移行させることができる。このために、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ３の初期期間Ｔdc終了時点において送給速度Ｗｆをアークが不安定にならない程度にΔＳｆだけステップ状に増加させる。その後は、上述した図１と同様に、所定のスロープＳｆで送給速度Ｗｆを増加させる。

図４は、上述した実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

インバータ回路ＩＮＶは、交流商用電源（３相２００Ｖ等）を入力として、整流及び平滑した直流電圧を後述する誤差増幅信号ΔＥに従ってインバータ制御して高周波交流を出力する。インバータトランスＩＮＴは、高周波交流電圧をアーク溶接に適した電圧値に降圧する。２次整流器Ｄ２ａ〜Ｄ２ｄは、降圧された高周波交流を直流に整流する。電極プラストランジスタＰＴＲは後述する電極プラス駆動信号Ｐｄによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極プラス極性になる。電極マイナストランジスタＮＴＲは後述する電極マイナス駆動信号Ｎｄによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極マイナス極性になる。リアクトルＷＬは、リップルのある直流を平滑する。溶接ワイヤ１はワイヤ送給モータＭに連結した送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。

電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均化回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄを平均化して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号ΔＶを出力する。Ｖ／Ｆコンバータ回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号ΔＶに比例した周波数の信号に変換して、周期信号Ｔｆを出力する。定常電極マイナス比率設定回路ＲＣＲは、予め定めた定常電極マイナス比率設定信号Ｒcrを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めたピーク期間設定信号Ｔprを出力する。タイマ回路ＴＭは、上記の周期信号Ｔｆが変化するごとに上記の定常電極マイナス比率設定信号Ｒcrによって定まる電極マイナス期間中はその値が１となり、続いて上記のピーク期間設定信号Ｔprによって定まるピーク期間中はその値が２となり、それ以後のベース期間中はその値が３となる、タイマ信号Ｔｍを出力する。

電極マイナス電流設定回路ＩＮＲは、予め定めた電極マイナス電流設定信号Ｉnrを出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。第１切換回路ＳＷ１は、上記のタイマ信号Ｔｍ＝１のときは上記の電極マイナス電流設定信号Ｉnrを電流設定切換信号Ｉswとして出力し、タイマ信号Ｔｍ＝２のときは上記のピーク電流設定信号Ｉprを電流設定切換信号Ｉswとして出力し、タイマ信号Ｔｍ＝３のときは上記のベース電流設定信号Ｉbrを電流設定切換信号Ｉswとして出力する。電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗの絶対値を検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。初期期間タイマ回路ＴＤＣは、アークスタートして電流が通電してから予め定めた初期期間中はＨｉｇｈレベルとなる初期期間信号Ｔdcを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定切換信号Ｉswと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号ΔＩを出力する。第２切換回路ＳＷ２は、上記の初期期間信号ＴdcがＨｉｇｈレベルのときは上記の電圧誤差増幅信号ΔＶを誤差増幅信号ΔＥとして出力し、Ｌｏｗレベルのときは上記の電流誤差増幅信号ΔＩを誤差増幅信号ΔＥとして出力する。２次側駆動回路ＤＶは、上記の初期期間信号ＴdcがＨｉｇｈレベルのときは電極プラス駆動信号Ｐｄを出力し、Ｔdc＝Ｌｏｗレベルでかつ上記のタイマ信号Ｔｍ＝１のときは電極マイナス駆動信号Ｎｄを出力し、Ｔdc＝ＬｏｗレベルかつＴｍ＝２又は３のときは電極プラス駆動信号Ｐｄを出力する。これによって、初期期間中は電極プラス極性になり、電極マイナス期間中は電極マイナス極性になり、ピーク期間中及びベース期間中は電極プラス極性になる。

初期送給速度設定回路ＦＩＲは、予め定めた初期送給速度設定信号Ｆirを出力する。定常送給速度設定回路ＦＣＲは、予め定めた定常送給速度設定信号Ｆcrを出力する。スロ＾プ設定回路ＳＦＲは、予め定めたスロープ設定信号Ｓfrを出力する。送給制御回路ＷＣは、溶接開始信号Ｓｔが入力されると送給速度をスローダウン送給速度にし、上記の初期期間信号ＴdcがＨｉｇｈレベルの間は上記の初期送給速度設定信号Ｆirによって定まる速度にし、その後は上記の定常送給速度設定信号Ｆcrによって定まる速度にするための送給制御信号Ｗｃを出力する。ワイヤ送給モータＭは、この送給制御信号Ｗｃによって制御される。

上記は直流アーク溶接が図５で上述した直流アーク溶接の場合であるが、図６上述した直流パルスアーク溶接でも同様である。また、上記は交流アーク溶接が図８で上述した交流パルスアーク溶接である場合であるが、図７で上述した交流アーク溶接であっても同様である。

本発明の実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。 電極マイナス比率Ｒｎを変化させたときの溶接電流平均値と送給速度Ｗｆとの関係図である。 実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す図１とは別の波形図である。 実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。 直流アーク溶接の電流波形図である。 直流パルスアーク溶接の電流波形図である。 交流アーク溶接の電流波形図である。 交流パルスアーク溶接の電流波形図である。 従来技術の課題を説明するための従来技術における交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。

符号の説明

１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＶ ２次側駆動回路
ＥＩ 電流誤差増幅回路
ＥＰ 電極プラス極性
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｆｃ 定常送給速度
ＦＣＲ 定常送給速度設定回路
Ｆcr 定常送給速度設定信号
Ｆｉ 初期送給速度
ＦＩＲ 初期送給速度設定回路
Ｆir 初期送給速度設定信号
Ｆｓ スローダウン送給速度
ＦＳＲ スローダウン送給速度設定回路
Ｆsr スローダウン送給速度設定信号
Ｉav 交流溶接電流平均値
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉdc 直流溶接電流
Ｉep 電極プラス電流
Ｉｎ 電極マイナス電流
ＩＮＲ 電極マイナス電流設定回路
Ｉnr 電極マイナス電流設定信号
ＩＮＴ インバータトランス
ＩＮＶ インバータ回路
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
Ｉsw 電流設定切換信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍ ワイヤ送給モータ
Ｎｄ 電極マイナス駆動信号
ＮＴＲ 電極マイナストランジスタ
Ｐｄ 電極プラス駆動信号
ＰＴＲ 電極プラストランジスタ
Ｒｃ 定常電極マイナス比率
ＲＣＲ 定常電極マイナス比率設定回路
Ｒcr 定常電極マイナス比率設定信号
Ｒｎ 電極マイナス比率
Ｓｆ 送給速度のスロープ
ＳＦＲ スロープ設定回路
Ｓfr スロープ設定信号
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＷ１ 第１切換回路
ＳＷ２ 第２切換回路
Ｔａ 所定期間
Ｔｂ ベース期間
ＴＤＣ 初期期間タイマ回路
Ｔdc 初期期間（信号）
Ｔen 電極マイナス期間
Ｔep 電極プラス期間
Ｔｆ 周期（信号）
ＴＭ タイマ回路
Ｔｍ タイマ信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
ＶＡＶ 電圧平均化回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ Ｖ／Ｆコンバータ回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣ 送給制御回路
Ｗｃ 送給制御信号
Ｗｆ 送給速度
ＷＬ リアクトル
ΔＥ 誤差増幅信号
ΔＩ 電流誤差増幅信号
ΔＶ 電圧誤差増幅信号

Claims (3)

1. 溶接ワイヤを予め定めた定常送給速度で送給すると共に電極プラス極性及び電極マイナス極性の交流溶接電流を通電して溶接する交流アーク溶接のアークスタート制御方法において、
   アークスタートに際して予め定めた初期送給速度で溶接ワイヤを送給すると共に電極プラス極性のみで直流溶接電流を通電する直流アーク溶接を、前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状に応じて０．２〜０．６秒の範囲で予め定めた初期期間中行い、
   その後は前記交流アーク溶接に切り換えると共に送給速度を前記初期送給速度から前記定常送給速度へ所定のスロープで切り換えて溶接を行い、
   前記初期送給速度は前記直流アーク溶接の直流溶接電流値が前記交流アーク溶接の交流溶接電流平均値と略等しくなるように設定され、かつ、前記初期期間は前記直流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状が前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状と略同一になるように設定され、かつ、前記スロープは前記直流アーク溶接の直流溶接電流から前記交流アーク溶接の交流溶接電流へと前記初期期間終了時点で切り換えたときにワイヤ溶融速度が変化するときの変化率に略等しい値に設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。
2. 請求項１記載の直流アーク溶接が直流パルスアーク溶接であり、かつ、請求項１記載の交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接である、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。
3. 請求項１記載の送給速度のスロープが溶接ワイヤの種類に応じて設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。
   
   

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