JP7417873B2 - アーク溶接制御方法及びアーク溶接装置 - Google Patents

アーク溶接制御方法及びアーク溶接装置 Download PDF

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Description

本開示は、短絡アーク溶接において溶接電流を制御するアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置に関するものである。
特許文献１には、短絡状態とアーク状態とを繰り返す短絡アーク溶接において溶接電流を制御するアーク溶接装置が開示されている。このアーク溶接装置は、短絡状態で溶接電流を所定の傾きで増加させる増加ステップと、溶滴のくびれ現象の検出に応じて前記増加ステップの実行後に前記溶接電流を減少させる減少ステップとを短絡状態で実行する。減少ステップの実行により、短絡の解放時に発生するアーク力が低減し、スパッタの発生が抑制される。
特許４７６００５３号公報
しかし、上記特許文献１では、減少ステップの開始時における溶接電流が多いと、減少ステップの実行により短絡が開放したときの溶接電流をあまり少なくできず、スパッタの発生を効果的に抑制できなくなる虞がある。
本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スパッタの発生をより確実に効果的に抑制できるようにすることにある。
本開示の一態様は、溶接ワイヤを母材に向けて一定の送給速度で送給しながら短絡状態とアーク状態とを繰り返す短絡アーク溶接において溶接電流を制御するアーク溶接制御方法において、前記溶接電流を第１の傾きで増加させる第１増加ステップ、前記第１増加ステップの実行後に前記溶接電流を減少させる第１減少ステップ、前記第１減少ステップの実行後に前記溶接電流を第２の傾きで増加させる第２増加ステップ、及び溶滴のくびれ現象の検出に応じて前記第２増加ステップの実行後に前記溶接電流を減少させる第２減少ステップを前記短絡状態で実行することを特徴とする。
この態様によると、第１減少ステップを設けない場合に比べ、第２減少ステップの開始時における溶接電流が少なくなるので、第２減少ステップの実行により短絡が開放するときの溶接電流を少なくできる。したがって、スパッタの発生をより確実に効果的に抑制できる。
本開示によれば、スパッタの発生をより確実に効果的に抑制できる。
図１は、本開示の実施形態に係るアーク溶接装置の概略構成を示す図である。 図２は、アーク溶接時の溶接電流、溶接電圧及びワイヤ送給速度の出力波形を示す図である。 図３（ａ）は、溶接電流を第１の傾きで増加させる第１増加ステップ開始時（ｔ２）における溶接ワイヤ先端周りを示す概略正面図であり、図３（ｂ）は、第１増加ステップ終了時（ｔ３）における図３（ａ）相当図であり、図３（ｃ）は、溶接電流を第２ボトム値まで減少させる第２減少ステップ開始時（ｔ５）における図３（ａ）相当図であり、図３（ｄ）は、アーク状態（アーク期間）における図３（ａ）相当図である。 図４は、実施形態２の図２相当図である。
以下、本開示の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
《実施形態１》
図１は、本開示の実施形態１に係るアーク溶接装置１を示す。このアーク溶接装置１は、トーチ２に保持された溶接ワイヤ３を母材５に向けて一定の送給速度で送給して短絡状態とアーク状態とを繰り返す短絡アーク溶接を行う。短絡状態は、溶接ワイヤ３と母材５とを短絡させた状態であり、アーク状態は、溶接ワイヤ３と母材５との間にアークＡ（図３（ｄ）参照）を発生させた状態である。トーチ２は、作業者によって保持される。溶接ワイヤ３としては、軟鋼、ステンレス鋼（SUS:stainless steel）からなるものを用いる。溶接ワイヤ３のワイヤ径は、０．８～１．４ｍｍに設定され、好ましくは１．２ｍｍに設定される。母材５としては、軟鋼からなる薄板（板材）を用いる。母材５の板厚は、１．６～４．５ｍｍに設定され、例えば２．３ｍｍに設定される。また、母材５に吹き付けられるシールドガスとして、炭酸ガスを用いる。トーチ２には、溶接ワイヤ３に電力を供給するためのチップ６が設けられている。
アーク溶接装置１は、交流電源７、第１の整流素子９、第１のスイッチング素子１１、主変圧器１３、第２の整流素子１５、第２のスイッチング素子１７、抵抗１９、リアクタ２１、電流検出器２３、電圧検出器２５、ワイヤ送給部２７、溶接出力制御部２９、及びワイヤ送給速度制御部３１を備えている。第１の整流素子９、第１のスイッチング素子１１、主変圧器１３、第２の整流素子１５、第２のスイッチング素子１７、抵抗１９、及びリアクタ２１が、溶接ワイヤ３と母材５の間に溶接電流を供給する電流供給部３３を構成する。
第１の整流素子９は、交流電源７の出力を整流する。
第１のスイッチング素子１１は、溶接出力制御部２９の制御により、第１の整流素子９の出力を溶接に適した出力に調整する。
主変圧器１３は、第１のスイッチング素子１１の出力を溶接に適した出力に変換する。
第２の整流素子１５は、主変圧器１３の出力を整流する。
第２のスイッチング素子１７は、溶接出力制御部２９の制御により、第２の整流素子１５の出力を溶接に適した出力に調整する。
抵抗１９は、第２のスイッチング素子１７と並列に接続されている。
リアクタ２１は、第２のスイッチング素子１７と直列に接続され、第２のスイッチング素子１７の出力を整流することにより、溶接電流を安定化する。
電流検出器２３は、溶接ワイヤ３と母材５の間に供給される溶接電流を検出する。
電圧検出器２５は、溶接ワイヤ３と母材５の間に供給される溶接電圧を検出する。
ワイヤ送給部２７は、ワイヤ送給速度制御部３１の出力に基づいた送給速度で溶接ワイヤ３を送給する。
溶接出力制御部２９は、くびれ現象検出部２９ａと、状態判定部２９ｂと、溶接電流制御部２９ｃとを備えている。
くびれ現象検出部２９ａは、電圧検出器２５によって検出された溶接電圧Ｖａの単位時間あたりの変化量ｄＶａ／ｄｔを、予め設定された閾値変化量と比較する。そして、溶接電圧Ｖａの単位時間あたりの変化量ｄＶａ／ｄｔが閾値変化量よりも大きい場合には、溶滴Ｄ（図３（ａ）～図３（ｃ）参照）のくびれ現象を検出したことを示すくびれ判定信号Ｓｎを出力する一方、変化量ｄＶａ／ｄｔが閾値変化量以下である場合には、溶滴Ｄのくびれ現象を検出していないことを示すくびれ判定信号Ｓｎを出力する。くびれ現象とは、溶滴Ｄにくびれが発生する現象である。図３（ｃ）に示すように、くびれ現象検出時には、くびれ径（くびれた部分の直径）がｄａ２となる。くびれ現象は、後述するタイミングｔ５（図２参照）で検出される。
状態判定部２９ｂは、電圧検出器２５によって検出された溶接電圧Ｖａを、予め設定された閾値電圧Ｖｔｈと比較する。そして、溶接電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔｈ以下である場合には、短絡状態であることを示す状態信号Ｓｔを出力する一方、溶接電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔｈを超える場合には、アーク状態であることを示す状態信号Ｓｔを出力する。
溶接電流制御部２９ｃは、電流検出器２３によって検出された溶接電流Ｉａ、くびれ現象検出部２９ａによって出力されたくびれ判定信号Ｓｎと、状態判定部２９ｂによって出力された状態信号Ｓｔとに基づいて、溶接電流Ｉａを制御する。なお、設定電流（溶接電流Ｉａの一定区間毎の平均値）は、１００～２５０Ａに設定される。
ワイヤ送給速度制御部３１は、図２に示すように、一定のワイヤ送給速度Ｗｆを示す信号を出力する。
以下、溶接電流制御部２９ｃによる溶接電流Ｉａの制御について、詳細に説明する。なお、図２中、短絡状態の期間を短絡期間、アーク状態の期間をアーク期間と示す。
図２に示すように、タイミングｔ１で、状態判定部２９ｃによって短絡状態であることを示す状態信号Ｓｔが出力されると、溶接電流制御部２９ｃは、第２のスイッチング素子１７をオフすることにより、溶接電流Ｉａを初期電流Ｉｓまで減少させる。
その後、溶接電流制御部２９ｃは、タイミングｔ１で溶接電流Ｉａが初期電流Ｉｓから増加し始め、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの間、第１の傾きＳ１で増加するように、第２のスイッチング素子１７をオンするとともに、第１のスイッチング素子１１を制御する。第１の傾きＳ１は、ワイヤ供給速度Ｗｆに応じて予め設定され、例えば、４００Ａ／ｍｓに設定される。タイミングｔ２からタイミングｔ３までの間で、溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄは、図３（ａ）に示す、くびれていない状態から、図３（ｂ）に示す若干くびれた状態に移行する。図３（ａ）でｄａは、溶滴Ｄにくびれが生じていない、すなわち溶滴Ｄがくびれていないときの溶接ワイヤ３の線径に相当する径であり、図３（ｂ）でのｄａ１は、溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄにくびれが生じているときのくびれ径を示す。タイミングｔ３では、電圧検出器２５によって検出された溶接電圧Ｖａの単位時間あたりの変化量ｄＶａ／ｄｔが閾値変化量を超えていないが、図３（ｂ）に示すように、溶滴Ｄが若干くびれた状態となる。
そして、タイミングｔ３で、溶接電流Ｉａが予め設定された第１ピーク値Ｐ１まで増加するのに応じて、溶接電流制御部２９ｃが、第２のスイッチング素子１７をオフすることにより、溶接電流Ｉａを減少させる。ここで、溶接電流制御部２９ｃは、第２のスイッチング素子１７をオフする制御を、溶接電流Ｉａが第１ピーク値Ｐ１に達するのに応じて行ったが、基準となる所定のタイミングから予め設定された時間が経過したのに応じて行うようにしてもよい。ここで、基準となる所定のタイミングは、例えば、短絡アーク溶接の開始タイミング、又はタイミングｔ１，ｔ２とすることができる。第１ピーク値Ｐ１は、ワイヤ供給速度Ｗｆに応じて２５０～４５０Ａの範囲で予め設定されている。
次に、タイミングｔ４で溶接電流Ｉａが予め設定された第１ボトム値Ｂ１に達するのに応じて、溶接電流制御部２９ｃは、溶接電流Ｉａを第１ボトム値Ｂ１から第２の傾きＳ２で増加させるように、第２のスイッチング素子１７をオンするとともに、第１のスイッチング素子１１を制御する。ここで、溶接電流制御部２９ｃは、溶接電流Ｉａを第１ボトム値Ｂ１から第２の傾きＳ２で増加させる制御を、溶接電流Ｉａが第１ボトム値Ｂ１に達するのに応じて行ったが、基準となる所定のタイミングから予め設定された時間が経過したのに応じて行うようにしてもよい。ここで、基準となる所定のタイミングは、短絡アーク溶接の開始タイミング、又はタイミングｔ１～ｔ３とすることができる。第１ボトム値Ｂ１は、２００～３５０Ａに設定され、第２の傾きＳ２は、２０～７０Ａ／ｍｓに設定される。
ここで、第１ボトム値Ｂ１を２００Ａ以上に設定したのは、２００Ａよりも小さく設定すると、送給される溶接ワイヤ３が入熱不足に起因して、溶接ワイヤ３の溶融速度が減少して、母材５に突っ込んで曲がるなどして、タイミングｔ４から短絡開放までの時間が長くなり過ぎる虞があるからである。
また、第１ボトム値Ｂ１を３５０Ａ以下に設定したのは、３５０Ａよりも大きく設定すると、短絡開放時における溶接電流Ｉａをあまり少なくできず、スパッタを相対的に低減できないからである。
次に、タイミングｔ５で、図３（ｃ）に示すように、溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄが、タイミングｔ３における溶滴Ｄよりもくびれた状態となり、くびれ現象を検出したことを示すくびれ判定信号Ｓｎがくびれ現象検出部２９ａによって出力されるのに応じて、溶接電流制御部２９ｃは、第２のスイッチング素子１７をオフする。図３（ｃ）でのｄａ２は、タイミングｔ５における溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄにくびれが生じているときのくびれ径を示す。ここで、ｄａ、ｄａ１、及びｄａ２の値は、ｄａ＞ｄａ１＞ｄａ２を成立させる値となる。これにより、溶接電流Ｉａが第１ボトム値Ｂ１よりも低い第２ボトム値Ｂ２まで減少し、図３（ｄ）に示すように、短絡開放により状態がアーク状態に移行する。第２ボトム値Ｂ２は、５０～１５０Ａとなる。タイミングｔ５における溶接電流Ｉａ、すなわちくびれ現象が検出されたときの溶接電流Ｉａは、第１ピーク値Ｐ１よりも低い第２ピーク値Ｐ２となる。
このように、本実施形態１では、溶接電流制御部２９ｃが、溶接電流Ｉａを第１の傾きＳ１で増加させる第１増加ステップ、前記第１増加ステップの実行後に前記溶接電流Ｉａを第１ボトム値Ｂ１まで減少させる第１減少ステップ、前記第１減少ステップの実行後に前記溶接電流Ｉａを第２の傾きＳ２で増加させる第２増加ステップ、及び前記第２増加ステップの実行後に前記溶接電流Ｉａを前記第１ボトム値Ｂ１よりも低い第２ボトム値Ｂ２まで減少させて状態を前記アーク状態に移行させる第２減少ステップを短絡状態で実行する。
したがって、本実施形態１によると、アーク状態から短絡状態に移行してからくびれ現象を検出するまでの間に、溶接電流Ｉａを減少させる第１減少ステップを設けたので、当該第１減少ステップを設けない場合に比べ、くびれ現象の検出時における溶接電流が少なくなる。したがって、短絡開放時における溶接電流Ｉａを少なくし、スパッタの発生を抑制できる。
また、第１の傾きＳ１を第２の傾きＳ２よりも大きくしたので、短絡状態が開始してからアーク状態に移行するまでの時間を短くするとともに、第２の傾きＳ２が大き過ぎることにより短絡開放時における溶接電流Ｉａが多くなるのを防止できる。また、短絡状態が開始してから第１ピーク値Ｐ１に達するまでに溶接ワイヤ３に与えられる熱量を大きくすることで、第２ピーク値Ｐ２、すなわち短絡開放時における溶接電流Ｉａを少なくできる。
また、第１の傾きＳ１を３５０Ａ／ｍｓ以上とするので、３５０Ａ／ｍｓ未満とした場合に比べ、短絡状態が開始してからアーク状態に移行するまでの時間を短くできる。また、短絡状態からアーク状態に移行できなくなるのを防止できる。
また、第２ピーク値Ｐ２を第１ピーク値Ｐ１よりも低くしたので、短絡状態が開始してからアーク状態に移行するまでの時間を短くできるとともに、短絡開放時における溶接電流Ｉａを少なくしてスパッタの発生を抑制できる。
また、第２ボトム値Ｂ２を第１ボトム値Ｂ１よりも低くしたので、短絡状態が開始してからアーク状態に移行するまでの時間を短くできるとともに、短絡開放時における溶接電流Ｉａを少なくしてスパッタの発生を抑制できる。
《実施形態２》
図４は、本開示の実施形態２に係る図２相当図である。本実施形態２では、トーチ２を図示しないロボットに保持させた状態で短絡アーク溶接が行われる。ワイヤ送給部２７が、ワイヤ送給速度制御部３１の出力に基づいた送給速度で溶接ワイヤ３を母材５に向けて送給する機能（正送機能）に加え、ワイヤ送給速度制御部３１の出力に基づいた引込み速度で溶接ワイヤ３を反母材５側に引き込む機能（逆送機能）を有している。
また、ワイヤ送給速度制御部３１が、正（正送）及び負（逆送）のワイヤ送給速度Ｗｆを示す信号を出力する。ワイヤ送給速度制御部３１は、状態信号Ｓｔがアーク状態であることを示しているときには、ワイヤ送給速度Ｗｆを正の所定値とする一方、状態信号Ｓｔが短絡状態であることを示しているときには、ワイヤ送給速度Ｗｆを負の所定値とする。
本実施形態２では、図４に示すように、タイミングｔ１で、状態判定部２９ｂによって短絡状態であることを示す状態信号Ｓｔが出力されると、ワイヤ送給速度Ｗｆが正から負に切り替えられ、ワイヤ送給部２７が、一定の速度で溶接ワイヤ３を反母材５側に引き込み始める。そして、短絡期間中、ワイヤ送給部２７が、一定の速度で溶接ワイヤ３を引き込み続ける。
また、第１ピーク値Ｐ１が、１００～２００Ａの範囲に予め設定される。このように、本実施形態２では、第１ピーク値Ｐ１が実施形態１に比べて低く設定され、タイミングｔ３において、実施形態１のタイミングｔ３（図２）に比べ、溶接ワイヤ３先端の溶滴Ｄのくびれの度合いは少ないが、くびれが発生し始め、溶滴Ｄがややくびれている状態となる。
また、タイミングｔ４で、溶接電流制御部２９ｃは、基準となる所定のタイミングから予め設定された所定時間が経過するのに応じて、溶接電流Ｉａを第１ボトム値Ｂ１から第２の傾きＳ２で増加させるように、第２のスイッチング素子１７をオンするとともに、第１のスイッチング素子１１を制御する。ここで、基準となる所定のタイミングは、短絡アーク溶接の開始タイミング、又はタイミングｔ１～ｔ３とすることができる。第１ボトム値Ｂ１は、５０～１５０Ａとなる。
また、タイミングｔ５で、溶接電流制御部２９ｃは、基準となる所定のタイミングから予め設定された所定時間が経過するのに応じて、第２のスイッチング素子１７をオフする。なお、基準となる所定のタイミングは、短絡アーク溶接の開始タイミング、又は溶接タイミングｔ１～ｔ４とすることができる。また、第２のスイッチング素子１７を周期的にオフするようにしてもよい。図４のタイミングｔ５では、溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄにはくびれは発生しているが、実施形態１のタイミングｔ５（図２）に比べてくびれの度合いはやや少なくなる。アーク状態に移行するときの溶接電流Ｉａの値、すなわち第２ボトム値Ｂ２は、実施形態１の第２ボトム値Ｂ２よりも低くなる。このように、溶接ワイヤ３の逆送動作により、溶接電流Ｉａ及び溶接電圧Ｖａによる溶接ワイヤ３への入熱を減らしても、溶接ワイヤ３の先端の溶滴Ｄにくびれを発生させることができるので、溶接ワイヤ３を一定送給する際に比べ、短絡が開放するときの溶接電流を減らすことが可能となる。したがって、より効果的にスパッタを低減できる。
その他の構成及び動作は、実施形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
したがって、本実施形態２によると、短絡状態では、溶接ワイヤ３を反母材５側に引き込む（逆走させる）ので、溶接ワイヤ３が短絡開放しやすく、短絡開放のために必要となる溶接電流Ｉａが低減する。したがって、短絡期間を短縮するとともにスパッタの発生をより効果的に抑制できる。また、アーク状態では、溶接ワイヤ３を母材５に向けて送給する（正送させる）ので、ビード幅及び溶込み深さの精度を確保できる。
なお、上記実施形態１では、タイミングｔ５で、溶接電流制御部２９ｃが、溶接電流Ｉａを減少させる制御を、溶滴Ｄのくびれ現象の検出に応じて行ったが、基準となる所定のタイミングから予め設定された所定時間が経過するのに応じて行うようにしてもよい。基準となる所定のタイミングは、短絡アーク溶接の開始タイミング、又はタイミングｔ１～ｔ４とすることができる。
また、上記実施形態２では、タイミングｔ５で、溶接電流制御部２９ｃが、溶接電流Ｉａを減少させる制御を、基準となる所定のタイミングから予め設定された所定時間が経過するのに応じて行ったが、実施形態１と同様に、溶滴Ｄのくびれ現象の検出に応じて行ってもよい。
また、上記実施形態２では、状態信号Ｓｔに応じてワイヤ送給速度Ｗｆの正負を切り替えたが、短絡期間及びアーク期間を予め実験等により特定し、特定した短絡期間及びアーク期間に基づいてワイヤ送給速度Ｗｆの正負を周期的に切り替えるようにしてもよい。
また、上記実施形態１，２では、本発明を炭酸ガスアーク溶接に適用したが、本発明は、シールドガスとして不活性ガスと炭酸ガスの混合ガスを用いるマグ溶接（Metal Active Gas Welding）にも適用できる。
また、上記実施形態１，２では、母材５の材質を軟鋼としたが、ステンレス、アルミニウム、銅等他の材質としてもよい。
また、上記実施形態１では、溶接をトーチ２を作業者に保持させた状態で行ったが、トーチ２をロボットに保持させた状態で、０．３～１．５ｍ／ｍｉｎの溶接速度で行うようにしてもよい。
本開示のアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置は、スパッタの発生をより確実に効果的に抑制でき、アーク溶接において溶接電流を制御するアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置として有用である。
１ アーク溶接装置
３ 溶接ワイヤ
５ 母材
２９ａ くびれ現象検出部
２９ｃ 溶接電流制御部
Ｂ１ 第１ボトム値
Ｂ２ 第２ボトム値
Ｄ 溶滴
Ｉａ 溶接電流
Ｐ１ 第１ピーク値
Ｐ２ 第２ピーク値
Ｓ１ 第１の傾き
Ｓ２ 第２の傾き

Claims (8)

  1. 溶接ワイヤを母材に向けて送給して短絡状態とアーク状態とを繰り返す短絡アーク溶接において溶接電流を制御するアーク溶接制御方法であって、
    前記溶接電流を第１の傾きで増加させる第１増加ステップ、前記第１増加ステップの実行後に前記溶接電流を第１ボトム値まで減少させる第１減少ステップ、前記第１減少ステップの実行後に前記溶接電流を第２の傾きで増加させる第２増加ステップ、及び前記第２増加ステップの実行後に前記溶接電流を前記第１ボトム値よりも低い第２ボトム値まで減少させて状態を前記アーク状態に移行させる第２減少ステップを前記短絡状態で実行することを特徴とするアーク溶接制御方法。
  2. 請求項１に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記第２減少ステップは、溶滴のくびれ現象の検出に応じて前記溶接電流を減少させるものであることを特徴とするアーク溶接制御方法。
  3. 請求項１又は２に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記アーク状態では、前記溶接ワイヤを前記母材に向けて送給する一方、前記短絡状態では、前記溶接ワイヤを反母材側に引き込むことを特徴とするアーク溶接制御方法。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記第１の傾きは、前記第２の傾きよりも大きいことを特徴とするアーク溶接制御方法。
  5. 請求項４に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記第１の傾きは、３５０Ａ／ｍｓ以上であることを特徴とするアーク溶接制御方法。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記第１増加ステップは、前記溶接電流を第１ピーク値まで増加させるものであり、
    前記第２増加ステップは、前記溶接電流を前記第１ピーク値よりも低い第２ピーク値まで増加させるものであることを特徴とするアーク溶接制御方法。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法において、
    前記短絡アーク溶接は、シールドガスとして炭酸ガスを用いるものであり、
    前記母材は、軟鋼からなる板材であり、
    前記母材の板厚は、２．３～４．５ｍｍに設定されていることを特徴とするアーク溶接制御方法。
  8. 溶接ワイヤを母材に向けて送給して短絡状態とアーク状態とを繰り返す短絡アーク溶接を行うアーク溶接装置であって、
    溶接電流を第１の傾きで増加させる第１増加ステップ、前記第１増加ステップの実行後に前記溶接電流を第１ボトム値まで減少させる第１減少ステップ、前記第１減少ステップの実行後に前記溶接電流を第２の傾きで増加させる第２増加ステップ、及び前記第２増加ステップの実行後に前記溶接電流を前記第１ボトム値よりも低い第２ボトム値まで減少させて状態を前記アーク状態に移行させる第２減少ステップを前記短絡状態で実行する溶接電流制御部を備えたことを特徴とするアーク溶接装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114289828A (zh) * 2021-12-07 2022-04-08 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 阻断电路与焊机
CN114160925A (zh) * 2021-12-07 2022-03-11 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 电流阻断方法及装置、焊接系统与焊机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3281064B2 (ja) 1992-10-23 2002-05-13 株式会社トプコン 測量機
JP5996310B2 (ja) 2012-07-18 2016-09-21 株式会社ダイヘン 溶接用電源装置及び溶接用電源装置の制御方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59199174A (ja) * 1983-04-26 1984-11-12 Kobe Steel Ltd 短絡移行を伴なう溶接の電流制御方法
JPH0616944B2 (ja) * 1984-09-21 1994-03-09 大阪電気株式会社 短絡移行アーク溶接装置
JPH0622758B2 (ja) * 1984-12-06 1994-03-30 松下電器産業株式会社 直流ア−ク溶接機
JP2672173B2 (ja) * 1990-03-28 1997-11-05 株式会社神戸製鋼所 溶接電源の出力制御方法
US5528010A (en) * 1994-05-20 1996-06-18 The Miller Group, Ltd. Method and apparatus for initiating electric arc spraying
JPH09262674A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Tokyo Gas Co Ltd パイプ円周自動溶接装置のウィービング軌跡補正方法
JP3347061B2 (ja) * 1998-06-08 2002-11-20 ダイハツ工業株式会社 スパッタ量評価方法
JP4760053B2 (ja) * 2005-02-28 2011-08-31 パナソニック株式会社 アーク溶接装置の制御方法およびアーク溶接装置
JP4875390B2 (ja) * 2006-03-27 2012-02-15 株式会社ダイヘン 消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法
JP5191997B2 (ja) * 2007-12-03 2013-05-08 株式会社ダイヘン アークスタート制御方法
JP2010253530A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Daihen Corp 消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法
JP5370089B2 (ja) * 2009-11-06 2013-12-18 パナソニック株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置
WO2011064952A1 (ja) * 2009-11-25 2011-06-03 パナソニック株式会社 溶接方法および溶接装置
CN102652045B (zh) * 2010-10-07 2015-04-22 松下电器产业株式会社 电弧焊接方法和电弧焊接装置
JP5840921B2 (ja) * 2011-11-04 2016-01-06 株式会社ダイヘン 消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法
JP6245734B2 (ja) * 2013-08-10 2017-12-13 株式会社ダイヘン 短絡期間の溶接電流制御方法
JP6421321B2 (ja) * 2014-05-16 2018-11-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置
KR101617419B1 (ko) * 2014-10-30 2016-05-03 한국생산기술연구원 피복아크 용접전원 제어방법 및 이를 위한 장치
JP6577879B2 (ja) * 2015-02-13 2019-09-18 リンカーン グローバル，インコーポレイテッド 短絡アーク溶接工程中に溶接部への入熱を増加させる方法およびシステム
WO2017029783A1 (ja) * 2015-08-17 2017-02-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 アーク溶接制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3281064B2 (ja) 1992-10-23 2002-05-13 株式会社トプコン 測量機
JP5996310B2 (ja) 2012-07-18 2016-09-21 株式会社ダイヘン 溶接用電源装置及び溶接用電源装置の制御方法

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