JPH06218546A

JPH06218546A - 消耗電極式パルスアーク溶接装置

Info

Publication number: JPH06218546A
Application number: JP5007942A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Matsui; 仁志松井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1994-08-09
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JP3018807B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はパルス電流を周期的に変化させる消
耗電極式パルスアーク溶接装置に関し、パルス電流のう
ねり周期を常に被溶接物の固有振動周期と同周期に維持
することを目的とする。【構成】周波数算出部１７は必要な平均電流を基にパ
ルス発生周期ｆを算出する。パルタイミング設定部１８
は被溶接物１１の溶融池を振動させ得る固定振動周期Ｔ
Ｙとｆとからアーク力大の大パルスとアーク力小の小パ
ルスそれぞれについて各ＴＹ中に各パルスを発生する期
間とその期間中に繰り返す数を設定する。パルス波形設
定部２０は一パルス一溶滴条件を満たす範囲内で各パル
ス波形を設定する。増減量設定部２６は基準波形設定部
２２で設定された基準波形のｆを変化させることなく平
均電流を調整するため各パルス波形の増減量を設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消耗電極式パルスアーク
溶接装置に係り、特にパルス電流を周期的に変化させて
溶融池を振動攪拌しながら溶接を行う消耗電極式パルス
アーク溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、消耗電極と被溶接物との間に
アーク放電を形成し、そのアーク電流を所定周期のパル
ス電流とベース電流とを重畳させた電流値に制御してア
ーク溶接を行う消耗電極式パルスアーク溶接装置が知ら
れている。

【０００３】このようなパルスアーク溶接装置において
消耗電極と被溶接物との間にパルス電流が流通する際に
は、電流によって発生する磁界と電流との相互作用によ
って電流通路を絞り込む方向に強い電磁力が発生する、
いわゆる電磁ピンチ効果が発生する。そして、この電磁
ピンチ力がアーク放電の熱によって溶融した消耗電極の
先端部に作用すると、溶融部が絞り込まれて溶滴化し、
被溶接物側に溶滴として移行することになる。

【０００４】従って、この消耗電極式パルスアーク溶接
装置において、アーク電流のピーク電流Ｉｐ及びパルス
時間幅Ｔｐ、ベース電流Ｉｂ及びベース時間幅Ｔｂを適
当に設定すれば、パルス電流毎に消耗電極が溶滴として
被溶接物に移行させることができ、外観の美麗な溶接が
実現することが可能となる。

【０００５】一方、このようなパルスアーク溶接装置に
おいては、共に一パルス毎に一の溶滴を移行させ得る波
形の異なる２種類のパルス電流を、所定のうねり周期に
合わせて切り換えて出力することにより、溶接品質の向
上を図った装置が知られている（溶接学会全国大会講演
概要第４７集（１１６〜１１７頁）等）。

【０００６】この装置は、パルス電流の波形を、一パル
ス一溶滴を確保できる範囲内でピーク電流Ｉｐが大きく
パルス時間幅Ｔｂの広い波形に設定されたパルス電流
と、ピーク電流Ｉｐが小さくパルス時間幅Ｔｂが狭い波
形に設定されたパルス電流とに適宜切り換えることによ
り、被溶接物に加わるアーク力を時間的に変化させるこ
とを目的としたものである。

【０００７】ここでアーク力とは、アーク放電に伴って
被溶接物に向けて発生する電磁圧力のことをいい、消耗
電極から被溶接物に近づくにつれてアーク放電によるプ
ラズマ部の径が大となるに従って、そのプラズマ部に作
用するピンチ力が小さくなることにより、プラズマ内に
消耗電極側から被溶接物へ向けて圧力勾配が生じること
に起因するものである。

【０００８】つまり、上記講演概要に記載された装置
は、被溶接物上の溶融池に振動を与え得る固有振動周期
ＴＹに合わせてアーク力を変動させることにより、溶接
過程において溶融池を攪拌することを目的としたもので
ある。このように溶融池が攪拌されると、溶接ビード内
のブローホールが低減されると共に溶接金属が微細化
し、またアーク放電の熱が溶融池全体に広く行き渡るこ
とから溶接ビード全体が均一化する。

【０００９】このためこの装置によれば、うねり周期に
合わせたパルス電流波形の切替えが行われない装置によ
り溶接が行われる場合に比べて、凝固割れが改善される
等溶接品質が向上すると共に、被溶接物が突合わせや重
ね継手である場合における溶接箇所のギャップ裕度を広
く確保することが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、消耗電極式
パルスアーク溶接装置においては、消耗電極の送給量と
その消耗量とは平衡状態にある必要がある。例えば、消
耗電極の送給量が消耗量に勝る場合、徐々にアーク放電
の長さ（以下、アーク長と称す）が短くなり、遂には両
者が短絡してスパッタを引き起こし、また消耗電極の送
給量が不足している場合は、アーク長が伸びるに伴って
所望のアーク電流が得られなくなり、十分な溶け込みの
得られない溶接となる場合があるからである。

【００１１】このため、一般に消耗電極式パルスアーク
溶接装置には、消耗電極の送給量と消耗量とを平衡状態
に保つ機構が装備されている。このような機構として
は、アーク溶接を行う際にアーク電圧を監視し、アーク
電圧が一定の値となるようにアーク放電の平均電流Ｉav
をフィードバック制御する機構が知られている。アーク
電圧が消耗電極の先端と被溶接物との間の距離に応じた
値となり、また消耗電極の消耗量がアーク放電の平均電
流Ｉavに応じた値となることに着目したものである。

【００１２】ところで、従来の消耗電極式パルスアーク
溶接装置においては、溶接開始時における条件設定で一
パルス一溶滴を実現し得る波形にパルス電流を設定し、
ベース時間幅Ｔｂを調整して単位時間当たりのパルス数
を変化させることにより、所望の平均電流Ｉavを確保す
る構成である。

【００１３】このため、上記従来の装置において、図６
（Ａ）に示すように２種類のパルス電流が固有振動周期
ＴＹと等しいうねり周期ＴＩで繰り返されるように、そ
れぞれのパルス電流の波形と一うねり周期ＴＩにおける
波数とを初期設定した場合、平均電流Ｉavの増減に伴っ
て、図６（Ｂ）に示すように（Ｔｂによる調整例）うね
り周期ＴＩが変動してＴＹ＝ＴＩが成立しなくなる。

【００１４】一方、このような弊害を除去するため上記
従来の装置において、図７に示すように２種類のパルス
電流が出力されるそれぞれの時期ＴＨ及びＴＬを固定す
る構成を採用した場合は、図７（Ｂ）に示すようにパル
ス電流が切り替わる時点で２種類のパルス電流波形が１
つのパルス電流内に混在してしまう場合が生ずる。２種
類の波形が混在するパルス電流は、一パルス一溶滴を実
現し得る条件から外れていることが多く、この場合溶滴
が大きく成長して細長くなり、消耗電極と被溶接物とが
短絡してスパッタの発生を引き起こすことになる。

【００１５】このように、上記従来の消耗電極式パルス
アーク溶接装置は、パルス電流の周期を変更してアーク
長を一定に保持する構成であり、実際の溶接過程におい
ては、２種類のパルス電流を切り換えることによるアー
ク力変動の効果が十分に確保できないという問題を有し
ていた。

【００１６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、被溶接物の固有振動周期に基づいてパルス電流
の発生周期を設定し、アーク放電の平均電流をパルス電
流波形で調整することにより、常時溶融池を効果的に振
動させ得る消耗電極式パルスアーク溶接装置を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する消耗電極式パルスアーク溶接装置の原理図を示
す。

【００１８】同図において、所定の速度で送給される消
耗電極Ｍ１と被溶接物Ｍ２は、電源Ｍ３と電気的に接続
している。電源Ｍ３は、消耗電極Ｍ１と被溶接物Ｍ２と
の間にアーク放電を形成すべく電流波形設定手段Ｍ４で
設定された電流を発生する。

【００１９】基準波形設定手段Ｍ５は、所定周期で発生
すると共に、該発生周期に比べて長い周期であって被溶
接物Ｍ２の溶融池を振動させ得る固有振動周期と同じ周
期で電流波形が変動するパルス電流と、直流特性のベー
ス電流とを重畳させてなり、消耗電極Ｍ１に供給すべき
平均電流を実現できるアーク放電の基準波形を設定す
る。

【００２０】アーク長検出手段Ｍ６は、消耗電極Ｍ１と
被溶接物Ｍ２との間に形成されるアーク放電の長さを検
出する。パルス電流増減量設定手段Ｍ７は、アーク長検
出手段Ｍ６の検出結果に基づいてアーク放電の長さを一
定に維持するために、調整すべきパルス電流の増減量を
設定するそして、電流波形設定手段Ｍ４は、基準波形設
定手段Ｍ５で設定された基準波形のパルス電流波形を、
パルス電流増減量設定手段Ｍ７で設定された増減量に基
づいて補正することにより、電源Ｍ３に指示すべき電流
波形を設定する。

【００２１】

【作用】本発明に係る消耗電極式パルスアーク溶接装置
において、前記消耗電極Ｍ１と前記被溶接物Ｍ２との間
に形成されるアーク放電のパルス電流は、常に前記基準
波形設定手段Ｍ５において設定された所定の発生周期で
発生すると共に、前記被溶接物Ｍ２の固有振動周期に沿
って電流波形を変動させる。

【００２２】そして、アーク放電の長さを一定に維持す
べく前記消耗電極Ｍ１の消耗速度の調整が必要な場合
は、所定の発生周期で発生する個々のパルス電流が、前
記パルス電流増減量設定手段Ｍ７により設定された増減
量に従って補正される。

【００２３】従って、前記消耗電極Ｍ１と前記被溶接物
Ｍ２との間に形成されるアーク放電のアーク力は、常に
前記被溶接物Ｍ２の溶融池を有効に振動させ得る周期で
ある固有振動周期に沿って変動する。

【００２４】

【実施例】図２は、本発明に係る消耗電極式パルスアー
ク溶接装置の一実施例の構成を表すブロック図を示す。
同図中、符号１は一次側入力の整流回路を示す。この整
流回路１の出力端子は平滑回路２に接続され、次いで、
インバータ回路３に接続される。インバータ回路３は、
後述のパワー素子駆動回路３０の出力信号に基づいて、
所望の電流を発生する回路である。

【００２５】また、インバータ回路３の出力端子は高周
波トランス４と接続されている。トランス４は整流回路
５に接続され、整流回路５の出力端子のうち正極は、リ
アクトル６を有するパワーケーブル８を介してコンタク
トチップ１０に、また整流回路５の負極はシャント７を
有するパワーケーブル９を介して被溶接物１１に接続さ
れている。

【００２６】コンタクトチップ１０には、その中心軸に
沿って、ワイヤリール１２から供給されるワイヤ１３が
挿入されている。このワイヤ１３は溶接トーチ１０内で
パワーケーブル８と電気的に導通しており、パワーケー
ブル８を介して必要な電力の供給を受けている。

【００２７】またワイヤ１３は本実施例装置でアーク溶
接を行う際の消耗電極に相当し、１対のローラからなる
ワイヤ供給ローラ１４により所定の速度で送給される。
尚、ワイヤ供給ローラ１４には、モータ制御部１５の出
力端子が接続されており、ワイヤ１３の送給速度は、モ
ータ制御部１５の指令値により定められる。

【００２８】以上の構成は、公知の消耗電極式パルスア
ーク溶接装置において広く用いられている構成である。
以下、簡単にその動作について説明する。

【００２９】本実施例の消耗電極式パルスアーク溶接装
置の一次側に供給された３相交流は、整流回路１で整流
され、次いで平滑回路２で平滑された後直流電源として
インバータ回路３に供給される。インバータ回路３は、
後述の電流波形指令部２１から供給される駆動信号に基
づいて所望の周期の信号を出力する。そして、インバー
タ回路３から出力された電流は高周波トランス４で変圧
され、整流回路５で整流されることにより直流のベース
電流と所望のパルス電流とが重畳した状態となり、ワイ
ヤ１３及びワーク１１に供給される。

【００３０】従って、ワイヤ１３と被溶接物１１との間
には、所定の周期でパルス電流が発生するアーク放電が
形成される。ところで、本実施例装置においてワイヤ１
３と被溶接物１１との間に上記のアーク放電が形成され
ると、ワイヤ１３の先端部はアーク放電の熱により加熱
されて溶融状態となる。

【００３１】そして、アーク放電が維持されるとワイヤ
１３の溶融が進行すると共に、その溶融部にアーク電流
のピンチ力が作用して、ワイヤ１３先端部が溶滴化して
被溶接物１１上に移行する。モータ制御回路１５は、ワ
イヤ供給モータ１４を所定の速度で回転させて、この溶
滴移行によるワイヤ１３の消耗分の補給を行う。

【００３２】モータ制御部１５には、平均電流設定部１
６が接続されている。この平均電流設定部１６は、被溶
接物１１を適切な継ぎ手強度で溶接するために必要なワ
イヤ１３の送給速度をモータ制御部１５に指示すると共
に、その送給速度で送給されるワイヤ１３を適切に消耗
するためにワイヤ１３に供給すべき平均電流を周波数算
出部１７に指示している。尚、本実施例においてはワイ
ヤ１３の送給速度、すなわちワイヤ１３に供給すべき平
均電流は、ワイヤ１３の材質及びワイヤ径によって決定
している。

【００３３】また、本実施例装置において周波数算出部
１７，パルスタイミング設定部１８，うねり周期設定部
１９，パルス波形設定部２０，うねり振幅設定部２１，
基準波形設定部２２は、前記した基準波形設定手段Ｍ５
に相当する。以下、これら基準波形設定手段Ｍ５相当部
の動作について説明する。

【００３４】周波数算出部１７は、平均電流設定部１６
により指示された平均電流を基に、その平均電流を実現
するために必要なパルス電流の発生周波数ｆを算出す
る。

【００３５】以下簡単にその算出方法を説明すると、ワ
イヤ１３と被溶接物１１との間を流れる電流が、例えば
図３に示すようにピーク電流Ｉｐ，パルス時間幅Ｔｐ，
ベース電流Ｉｂ₀，ベース時間幅Ｔｂ₀から構成される
とすれば、同図における平均電流Ｉavは以下の式で表す
ことができる。

【００３６】Ｉav＝ｋ・ｆ（Ｉｐ・Ｔｐ＋Ｉｂ₀・Ｔｂ₀）・・・（１）尚、式中ｋは定数を示し、またベース電流Ｉｂ₀はアー
ク放電を維持するために必要な最小限の電流であり、本
実施例装置においては５０Ａとしている。ベース時間幅
Ｔｂ₀は、ベース電流流通毎に一の溶滴が移行し得る最
小限の時間として設定された値であり、例えば外径１．
２mmの鋼ワイヤを使用した場合は、０．５msec程度に設
定している。

【００３７】また、一パルス一溶滴が円滑に実行される
ためには、図４中斜線で示す範囲に示すようにピーク電
流Ｉｐとパルス時間幅Ｔｐとの間に一定の関係が要求さ
れることが知られている。この関係は、以下のように近
似的に表すことができる。

【００３８】Ｉｐ^a・Ｔｐ＝const ・・・（２）ここで、指数ａは実験的に求められた値であり、本実施
例装置においては１．５〜２．０程度となる。

【００３９】一方、周波数ｆは、その定義から以下のよ
うに表すことができる。ｆ＝１／（Ｔｐ＋Ｔｂ₀）・・・（３）従って、上記（１）式、（２）式、（３）式に、平均電
流設定部１６から供給される平均電流Ｉavを与えれば、
Ｉavを実現するために要求されるパルス電流の発生周波
数ｆが求まることになる。

【００４０】ところで本実施例装置は、アーク放電のパ
ルス電流として、比較的大きなアーク力を伴うパルス電
流（大パルス）と、比較的小さなアーク力を伴うパルス
電流（小パルス）の２種類を出力する構成を採用してい
る。アーク力の強度を所定の周期で変動させることによ
り、溶接過程において被溶接物１１に形成される溶融池
を振動攪拌し、溶接品質を向上させるためである。

【００４１】このため、パルスタイミング設定部１８で
は、周波数算出部１７において算出されたパルス電流の
発生周波数ｆと、うねり周期設定部１９で設定されるパ
ルス電流のうねり周期に基づいて、大パルス及び小パル
スそれぞれを発生すべきタイミングを設定している。

【００４２】ここで、うねり周期設定部１９は、アーク
力のうねり周期ＴＩ、すなわち大パルス発生期間と小パ
ルス発生期間の切替え周期を設定するブロックである。
尚、本実施例においては、うねり周期ＴＩを、被溶接物
１１の溶融池を有効に振動させ得る固有振動周期ＴＹと
同周期に設定している。

【００４３】これを受けて、パルスタイミング設定部１
８は、パルス電流を発生させるタイミングを設定する
他、アーク力の変動周期を固有振動周期ＴＹと同期させ
るべく一うねり周期内に発生させるべき大パルスの繰り
返し数、及び小パルスの繰り返し数を算出する。

【００４４】パルス波形設定部２０は、大パルス及び小
パルスの波形を設定するブロックであり、またうねり振
幅設定部２１は、共振状態の溶融池の振動の大きさを設
定するためのブロックである。つまり、うねり振幅設定
部２１では、溶融池に所望の振動を与えるために必要な
大パルスと小パルスのピーク電流の差等の条件が設定さ
れる。そして、パルス波形設定部２０において、その設
定条件を満たすと共に上記図４に示す一パルス一溶滴条
件を満たす、大パルス及び小パルスそれぞれについての
ピーク電流Ｉｐとパルス時間幅Ｔｐとが設定される。

【００４５】基準波形設定部２２は、パルスタイミング
設定部１８で設定されたパルス電流発生タイミング及び
大パルス小パルスそれぞれの繰り返し数と、パルス波形
設定部２０において設定されたパルス波形とを組み合わ
せてなる基準波形を設定する。従って、基準波形設定部
２２で設定された電流波形は、平均電流設定部１６で設
定された平均電流を確保でき、被溶接物１１の溶融池を
有効に振動させることができ、またパルス電流毎に一の
溶滴を被溶接物１１へ移行させることができる波形とし
て設定されることになる。

【００４６】このように、本実施例装置における基準波
形設定手段Ｍ５相当部によれば、共に一パルス一溶滴条
件を満たす２種類のパルス電流が所定周期で切り替わ
り、固有振動周期ＴＹと同期したアーク力の変動を示す
基準波形を設定することが可能となる。

【００４７】ところで、本実施例装置においては、この
ようにして設定された基準波形が直接ワイヤ１３に供給
されるのではなく、ワイヤ１３には、アーク長を一定に
維持するためのフィードバック制御による補正後の電流
が供給されることになる。アーク長が大きく変動する
と、それに伴ってアンダカットやハンピングまたはスパ
ッタ等の溶接不良が発生することになるからである。以
下、本実施例装置のフィードバック系について説明す
る。

【００４８】図２中、符号２３は電圧検出器を示す。電
圧検出器２３はパワーケーブル８，９間の電位差を検出
して、その検出値を電圧比較器２４に供給している。電
圧比較器２４には、上記の電圧検出器２３の他、パワー
ケーブル８，９間に発生すべき所定の電圧値を設定する
平均電圧設定部２５の出力端子が接続されている。

【００４９】尚、パワーケーブル８，９間に発生すべき
電圧を設定するに際して、平均電圧設定部２５を用いて
いるのは、ワイヤ１３の溶滴移行前後では必ずアーク長
が変動し、電圧検出器２３で検出される実測電圧値が厳
密には一定の値とならないため、実測電圧値と設定電圧
値とは平均電圧で比較する必要があるからである。

【００５０】ここでパワーケーブル８，９間に発生する
電位差は、ワイヤ１３の先端と被溶接物１１との間に生
じるアーク電圧であり、その値はワイヤ１３の先端と被
溶接物１１との間隔に応じた値を示す。つまり、本実施
例装置においては電圧検出器２３が前記したアーク長検
出手段Ｍ６に相当することになる。従って、この電位差
を一定に保持することができれば、アーク長をほぼ一定
の長さに保持することが可能となる。

【００５１】そこで、電圧比較器２４において実測の電
圧値と設定電圧値との比較を行ったら、両電圧値を同一
にするべくその比較結果は増減量設定部２６に供給され
る。増減量設定部２６は、前記したパルス電流増減量設
定手段Ｍ７に相当し、電圧比較器２４から供給される比
較結果に基づいて、ワイヤ１３に供給される電流の増減
量を設定するブロックである。

【００５２】つまり、ワイヤ１３に図５（Ａ）に示すよ
うな電流が供給されている間にワイヤ１３の先端が被溶
接物１１に近づきすぎて、実測電圧値が設定電圧値より
低く検出されるに至った場合は、ワイヤ１３の消耗速度
を早めてアーク長を伸ばす必要がある。この場合増減量
設定部２６では、ワイヤ１３に供給する電流の増加量を
設定する。

【００５３】また、逆にアーク長が長くなりすぎて、実
測電圧値が設定電圧値より高く検出されるに至った場合
は、ワイヤ１３の消耗速度を鈍化させてアーク長を縮め
る必要が生じ、この場合はワイヤ１３に供給される電流
の減少すべき量が設定されることになる。

【００５４】ところで、従来の装置において、図５
（Ａ）に示すような基準となる電流の平均値を増減する
場合は、パルス時間幅Ｔｐやベース時間幅Ｔｂを変化さ
せていた。ところが、パルス時間幅Ｔｐやベース時間幅
Ｔｂを変化させた場合は、それに伴ってパルス電流の発
生周期ｆが変動して、上記したようにアーク力のうねり
周期ＴＩが固有振動周期ＴＹから外れてしまうという問
題があった。

【００５５】そこで、本実施例装置においては、増減量
設定部２６においてワイヤ１３に供給される電流のうち
パルス電流の増減量のみを設定し、その増減量を前記し
た電流波形設定手段Ｍ４に相当する電流波形設定部２７
において、基準波形設定部２２で設定された基準波形と
合成することとした。この結果、本実施例装置において
は、パルス電流の発生周波数ｆを変動させることなくワ
イヤ１３に供給される電流の平均値を変動させることが
可能となった。

【００５６】このため、電流波形設定部２７で設定され
る電流は、図５（Ａ）に示す基準波形に対して、パルス
時間幅Ｔｐが変動し（図５（Ｂ））、またはピーク電流
Ｉｐが変動し（図５（Ｃ））、大パルスが繰り返し現れ
る時期ＴＨ及び小パルスが繰り返し現れる時期ＴＬは固
定され、各パルス電流の発生周波数ｆが変動することは
ない。

【００５７】尚、パルス時間幅Ｔｐやピーク電流Ｉｐが
このように補正された後の各パルス電流についても、一
パルス一溶滴条件を満たすことが要求されるため、基準
波形設定部２２で基準波形を設定する際には、各パルス
電流が上記図４中斜線で示す一パルス一溶滴条件の中央
値付近を満足するように設定されている。

【００５８】また、パワーケーブル９の途中に設けられ
たシャント７には、電流検出器２８が接続されている。
この電流検出器２８は、ワイヤ１３から被溶接物１１へ
放電されている電流、すなわちアーク電流を検出してお
り、その検出値を電流比較器２９に出力する。

【００５９】そして、電流比較器２９は、電流波形設定
部２７で設定された電流波形が実際にワイヤ１３と被溶
接物１１との間に形成されるアーク放電の電流として再
現させるようにパワー素子駆動回路３０を駆動する。

【００６０】上記したように、本実施例装置によればワ
イヤ１３に供給すべき電流の平均値が変動する場合で
も、大パルスと小パルスが切替えられる周期、すなわち
被溶接物１１に加わるアーク力のうねり周期ＴＩが変動
せず、常に溶融池を有効に振動させうる固有振動周期Ｔ
Ｙと同周期に維持できる。このため、従来の装置に比べ
て安定した溶接品質を確保することができ、従来より広
く行われていた亜鉛メッキ鋼板の溶接のみならず、樹脂
被覆鋼板や樹脂サンドイッチ鋼板の溶接が可能となり、
また密封容器のシール溶接等への適用も可能となる。

【００６１】また、本実施例においては、２種類のパル
ス電流、すなわち大パルス及び小パルスが、共に上記図
４に示す一パルス一溶滴条件を満たしている。つまり、
大パルスは比較的高いピーク電流Ｉｐと比較的狭いパル
ス時間幅Ｔｐとの組み合わせとなり、また小パルスは比
較的低いピーク電流Ｉｐと比較的広いパルス時間幅ＴＰ
との組み合わせとなる。

【００６２】このため、各パルスで形成される溶滴の大
きさはほぼ均一となり、大パルスが繰り返し現れる期間
ＴＨと小パルスが繰り返し現れる期間ＴＬとでワイヤ１
３の消耗速度に際立った差異は発生せず、アーク長も安
定した長さを維持できるため常に良好な外観及び継ぎ手
強度を維持することができる。

【００６３】尚、本実施例装置においては大パルスと小
パルスからなる２種類のパルス電流によりアーク力を変
動させる構成としているが、アーク力を固定振動周期Ｔ
Ｙにそって変動させることができる構成であれば足り、
３種類以上のパルス電流を組み合わせる構成としてもよ
い。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、一パルス一
溶滴条件を満足する範囲内で、かつ被溶接物の溶融池を
効果的に振動させ得る固有振動周期に沿って、パルス電
流の発揮するアーク力が変動するようにアーク放電の電
流を設定することができると共に、パルス電流の発生周
期を変動させることなく、消耗電極に供給する電流の平
均値を変動させることができる。

【００６５】このため、本発明に係る消耗電極式パルス
アーク溶接装置は、パルス電流の発揮するアーク力のう
ねり周期を常に固有振動周期と同一周期に維持できるこ
ととなり、うねり周期が固有振動周期から外れる場合の
ある従来装置と比べて、画期的に良好な溶接品質及び高
い信頼性を確保できるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消耗電極式パルスアーク溶接装置
の原理図である。

【図２】本発明に係る消耗電極式パルスアーク溶接装置
の一実施例の構成を表すブロック図である。

【図３】消耗電極式パルスアーク溶接装置のアーク放電
の電流波形の一例を表す図である。

【図４】消耗電極式パルスアーク溶接装置のアーク放電
のパルス電流の一パルス一溶滴条件を表す図である。

【図５】本実施例装置の電流波形設定部において設定さ
れる電流波形の例を示す図である。

【図６】従来の消耗電極式パルスアーク溶接装置におけ
るアーク電流の一例を示す図である。

【図７】従来の消耗電極式パルスアーク溶接装置におけ
るアーク電流の他の例を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ１消耗電極Ｍ２，１１被溶接物Ｍ３電源Ｍ４電流波形設定手段Ｍ５基準波形設定手段Ｍ６アーク長検出手段Ｍ７パルス電流増減量設定手段１整流回路２平滑回路３インバータ回路４高周波トランス５整流回路１３ワイヤ１７周波数算出部１８パルスタイミング設定部１９うねり周期設定部２０パルス波形設定部２１うねり振幅設定部２２基準波形設定部２３電圧検出器２６増減量設定部２７電流波形設定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の速度で送給される消耗電極と被溶
接物との間に、所定周期で発生するパルス電流と直流特
性のベース電流とが重畳してなるアーク放電を形成する
と共に、アーク長検出手段により前記アーク放電の長さ
を検出し、前記消耗電極の送給量と消耗量とが平衡して
前記アーク放電の長さがほぼ一定となるように前記アー
ク放電の電流波形を設定して溶接を行う消耗電極式パル
スアーク溶接装置において、一パルス一溶滴条件を満たす範囲内で、前記被溶接物の
溶融池を振動させ得る固有振動周期に合わせてアーク力
を変動させるべく波形が変化し、かつ前記消耗電極に供
給すべき平均電流を確保するパルス電流と所定のベース
電流とからなる基準波形を設定する基準波形設定手段
と、前記アーク長検出手段の検出結果に基づいてアーク放電
の長さを一定に維持するために、前記基準波形設定手段
で設定された基準波形のうち前記パルス電流の波形につ
いて調整すべき量を設定するパルス電流増減量設定手段
と前記基準波形設定手段で設定された基準波形を、前記
パルス電流増減量設定手段で設定された増減量に基づい
て補正する電流波形設定手段とを有することを特徴とす
る消耗電極式パルスアーク溶接装置。