JPH09277044A - パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法及び溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 チップ・被溶接物間距離が変動してアーク長
が変化したときに、アーク長を復帰させ、アークの安定
性及び溶接結果の均一性の向上をはかるパルスアーク溶
接のアーク長復帰制御方法及び溶接装置を提供する。 【解決手段】 パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方
法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しないで、パル
ス電流の１周期又は短周期ごとに平均電圧値を計算し、
設定された溶接電圧の設定値と比較し、その比較値によ
って、次の周期のベース期間を制御して、アーク長が変
動したときハンチングを生じないで、高速にアーク長を
復帰させ、さらに平均溶接電流値Ｉの変化に対応させ
て、電源負荷端子特性ＰＴを、アーク・電源特性傾斜角
度差θを設けて、アーク負荷特性ＡＴの傾き変化に追従
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接作業者の手振
れによるチップ、母材間距離の変化その他外乱によって
アーク長が瞬間的に変化したときに、アークの安定の向
上をはかるとともに、突き出し長さＥｘの変動によるア
ーク長Ｌの変化がした後でアーク長を復帰させるパルス
アーク溶接のアーク長制御方法及び溶接装置に関する発
明である。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来技術の溶接装置が出力する
溶接電流の制御方式を説明する図である。ワイヤは定速
度送給されているので、アーク長を制御するためには、
溶接電流の平均値を制御してワイヤ溶融速度を増減させ
ている。パルスアーク溶接の溶接電流は、ピーク電流値
Ｉｐの電流とベース電流値Ｉｂの電流とを、それぞれピ
ーク期間Ｔｐとベース期間Ｔｂとの周期で、交互に繰り
返し通電する。

【０００４】図１の溶接装置は、パルス周波数ｆを増減
させることによって、溶接電流の平均値を変化させてワ
イヤ溶融速度を増減させている。同図（Ａ）のパルス周
波数ｆ＝ｆ1 は同図（Ｂ）のパルス周波数ｆ＝ｆ2 より
も大であるので、溶接電流の平均値Ｉａ＝Ｉa1が同図
（Ｂ）の溶接電流の平均値Ｉａ＝Ｉa2よりも小になり、
ワイヤ溶融速度が大きい。なお、同図（Ａ）及び同図
（Ｂ）のパルスの周期Ｔは、それぞれＴ1 ＝１／ｆ1 及
びＴ2 ＝１／ｆ2 である。

【０００６】従来から、アークを安定にするために、パ
ルス周波数ｆ、パルス幅（ピーク期間）Ｔｐ、ピーク電
流値Ｉｐ又はベース電流値Ｉｂを制御することによって
アーク長制御が行われている。

【０００８】以下、ピーク電流値Ｉｐの設定値及びベー
ス電流値Ｉｂの設定値を一定にした溶接電源を使用した
パルスアーク溶接において、パルス周波数ｆを制御して
溶接電流を変化させる従来技術のアーク長制御方法及び
溶接装置について説明する。

【００１０】図２は、ワイヤ先端のワイヤ突き出し長さ
（以下、突き出し長さという）Ｅｘ及びアーク長Ｌを説
明する図である。同図において、ワイヤは、送給ロール
の回転によって送給されてノズルの中にあるチップを通
過し、チップから突き出て、ワイヤの先端と被溶接物と
の間にアークが発生する。ワイヤの先端は、突き出し長
さＥｘを流れる溶接電流によるジュール熱とアーク熱と
によって、溶融して被溶接物の溶融部に移行する。

【００１１】アークを発生するときに、アークの先端で
陽極電圧降下Ｖｍを生じるので、通常、アーク電圧とい
われているチップ・被溶接物間電圧は、正確には、ワイ
ヤ突き出し長さＥｘによる電圧降下と陽極電圧降下Ｖｍ
とアークによる電圧降下（狭義のアーク電圧）とアーク
電流が被溶接物の電流になるときの陰極電圧降下との合
計の電圧降下である。チップと被溶接物とに供給される
電圧の極性が逆のときは陽極電圧降下と陰極電圧降下と
は逆になる。

【００１２】ワイヤ溶融速度Ｖw は、ジュール熱にる溶
融とアーク熱による溶融とによって定まり、ジュール熱
が溶融速度に寄与する割合は、β×Ｅｘ×（Ｉの２乗）
であり、平均溶接電流値Ｉの２乗に比例し、また、アー
ク熱が溶融速度に寄与する割合は、α×Ｉであり、平均
溶接電流値Ｉに比例して変化する。このα及びβは定数
である。

【００１３】チップ・被溶接物間距離が変動（増加又は
減少）すると、突き出し長さＥｘが変化（増加又は減
少）し、チップ・被溶接物間電圧が変化（増加又は減
少）して、平均溶接電流値Ｉも変化（減少又は増加）す
る。平均溶接電流値Ｉが変化（減少又は増加）すると、
ジュール熱が溶融速度に寄与する割合は平均溶接電流値
Ｉの２乗に比例し、アーク熱が溶融速度に寄与する割合
は平均溶接電流値Ｉに比例して変化するために、ワイヤ
溶融速度Ｖw も変化する。

【００１４】平均溶接電流値Ｉと突き出し長さＥｘとの
関係を、ワイヤ溶融速度Ｖw の関係式Ｖw ＝α×Ｉ＋β
×Ｅｘ×（Ｉの２乗）によって検討する。アーク長Ｌを
一定値に維持して、溶接結果を均一にするためには、突
き出し長さＥｘが変化しても、ワイヤ溶融速度Ｖw を一
定値に維持しなければならない。ワイヤ溶融速度Ｖw を
一定値に維持するためには、突き出し長さＥｘの変化に
対する平均溶接電流値Ｉの変化率（ｄＶw ／ｄＩ）が
零、すなわち、ｄＶw ／ｄＩ＝０でなければならない。

【００１６】上記の関係式を微分すると、 α×ｄＩ＋β×ｄＥｘ×（Ｉの２乗）＋２β×ＥｘＩ×
ｄＩ＝０ ｄＩ／ｄＥｘ＝−β×（Ｉの２乗）／（α＋２β×Ｅｘ
×Ｉ）となる。

【００１８】上式から分かるように、突き出し長さＥｘ
が増加（減少）したとき、平均溶接電流値Ｉは減少（増
加）する。また、突き出し長さＥｘの変化量が同じであ
っても、平均溶接電流値Ｉが大きいほど電流値の増減も
大きくなる。また、平均溶接電流値Ｉが大きいほど、突
き出し長さＥｘが増加（減少）したときのワイヤ溶融速
度Ｖw の変化率（ｄＶw ／ｄＩ）を小さくするために、
平均溶接電流値Ｉは大きく減少（増加）する。以上の関
係を、実際に溶接したデータによって説明する。

【００２０】図３は、平均溶接電流値Ｉとアーク熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＡ及びジュール熱ワイヤ溶融特性ＭＲのワ
イヤ溶融熱量との関係を示す図である。同図（Ａ）は、
平均溶接電流値Ｉが小のときの上記の関係を示す図であ
り、同図（Ｂ）は、平均溶接電流値Ｉが中のときの上記
の関係を示す図であり、同図（Ｃ）は、平均溶接電流値
Ｉが大のときの上記の関係を示す図である。

【００２２】同図（Ａ）において、平均溶接電流値Ｉが
１５０［Ａ］から１００［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。このアーク熱ワイヤ溶融変
化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＲより
も大であるので、ワイヤ溶融変化量は、ΔＭ＝−ΔＭＡ
＋ΔＭＲ＜０となり、ワイヤ溶融速度Ｖw は減少して、
最終的に、アーク長が短くなる。

【００２４】同図（Ｂ）において、平均溶接電流値Ｉが
２２０［Ａ］から１８０［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。このアーク熱ワイヤ溶融変
化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＲＳと
略同じであるので、ワイヤ溶融変化量は、ΔＭ＝−ΔＭ
Ａ＋ΔＭＲ＝０となり、ワイヤ溶融速度Ｖw は変化しな
いので、アーク長も変化しない。

【００２６】同図（Ｃ）において、平均溶接電流値Ｉが
２５０［Ａ］から２００［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。このアーク熱ワイヤ溶融変
化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＲより
も小であるので、ワイヤ溶融変化量は、ΔＭ＝−ΔＭＡ
＋ΔＭＲ＞０となり、ワイヤ溶融速度Ｖw は増加して、
最終的に、アーク長が長くなる。

【００３０】図４は、平均溶接電流値Ｉに対するアーク
負荷電圧値Ｖa の特性を表すアーク負荷特性ＡＴ１乃至
ＡＴ３と平均溶接電流値Ｉに対する負荷端子電圧値Ｖa
の特性を表す電源負荷端子特性ＰＴＤ及びＰＴＵとの関
係を示す図である。

【００３２】同図において、最初の時点で、アーク長が
アーク負荷特性ＡＴ１上のＬ１であって平均溶接電流値
がＩ4 であるとき、動作点はＡである。このとき、電源
負荷端子特性がＰＴＵであるときは、チップ、母材間距
離が変動して増加すると、アーク負荷特性がＡＴ２の方
向に平行移動し、動作点Ａは電源負荷端子特性ＰＴＵ上
を平均溶接電流値Ｉの減少方向に移動する。アーク負荷
特性がＡＴ２に平行移動したとき、平均溶接電流値はＩ
3 まで減少し、動作点はＢとなる。このように、電源負
荷端子特性がＰＴＵであるときは、突き出し長さＥｘは
Ｅx2であり、アーク長はＬ２となる。

【００３３】しかし、電源負荷端子特性がＰＴＤである
ときは、チップ、母材間距離が変動して増加すると、ア
ーク負荷特性がＡＴ２を超えてさらにＡＴ３の方向に平
行移動し、動作点Ａは電源負荷端子特性上を平均溶接電
流値Ｉの減少方向に移動する。アーク負荷特性がＡＴ３
に平行移動したとき、平均溶接電流値はＩ3 まで減少
し、動作点はアーク負荷特性ＡＴ３と電源負荷端子特性
ＰＴＤとの交点のＣとなる。このように、電源負荷端子
特性がＰＴＤであるときは、突き出し長さＥｘはＥx3で
あり、アーク長はＬ３となる。この突き出し長さＥｘの
変化は、電源負荷端子特性ＰＴの傾きよりも大きくなる
ほど、大になる。

【００３４】電源負荷端子特性ＰＴがアーク負荷特性Ａ
Ｔの傾きに近いほどアーク長Ｌの変化は小さい。ただ
し、電源負荷端子特性ＰＴがアーク負荷特性ＡＴの傾き
に近づきすぎると、例えば、電源負荷端子特性ＰＴＵが
アーク負荷特性ＡＴ１の傾きに近づきすぎると、突き出
し長さＥｘがわずかに変動してアーク負荷特性ＡＴ１が
変化しても、電源負荷端子特性ＰＴＵの平均溶接電流値
Ｉが大きく変化するために、アークが不安定になる。

【００３６】したがって、電源負荷端子特性ＰＴの勾配
とアーク負荷特性ＡＴの勾配とは、アークを安定に維持
するために最小の傾斜角度差θ（以下、アーク・電源特
性傾斜角度差θという。）が必要なので、電源負荷端子
特性ＰＴの勾配は、アーク負荷特性ＡＴの勾配よりも若
干小さく設定する必要がある。電源負荷端子特性ＰＴ
は、平均溶接電流値がＩ1 のように小さいときは、アー
ク負荷特性ＡＴは、負特性ＡＴＮになる。平均溶接電流
値Ｉが増加するにしたがって、突き出し長さＥｘにおけ
る電圧降下及びアーク電圧降下が大きくなるので、負荷
特性も反時計方向に若干回った勾配ＡＴＰになる。した
がって、平均溶接電流値が、電流値Ｉ4 のように電流値
Ｉ2 よりも大きくなると、同じ突き出し長さＥｘの変化
であっても、平均溶接電流値の変化（Ｉ4 −Ｉ3 ）が大
きくなるので、アーク長Ｌの変化も大きくなる。

【００４０】図５は、アーク長制御を考慮しないで、ピ
ーク電流値Ｉｐ、ベース電流値Ｉｂ、ピーク期間Ｔｐ及
びベース期間Ｔｂのパルス電流を周期的に繰り返して通
電して溶接したときに、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ｉ及び平
均アーク長Ｌの関係を示す図である。以下、図５を参照
して、段差を通過させたとき、従来技術のアーク長制御
方法について説明する。ピーク電流値及びベース電流値
の両方ともに、定電流特性の電流を通電しているので、
段差を通過した前後で、溶接電流値は変化しない。段差
を通過した後も、定電圧特性の溶接電源のように電源の
特性から直接に出力電流値が変化しないために、ワイヤ
の溶融速度も変化しない。したがって、アーク長は、段
差の変化前のアーク長Ｌ１から段差の変化後のアーク長
Ｌ２まで、段差の高さだけ変化する。このとき、溶接電
圧の平均値Ｖａ（以下、平均溶接電圧値という）は、段
差変化前の平均溶接電圧値Ｖa1から段差変化後の平均溶
接電圧値Ｖa2に上昇するので、平均溶接電圧値Ｖａは、
アーク長の変化を示すパラメータとして使用されてい
る。

【００４２】そこで、従来技術は、後述する図６に示す
ように、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑した検出電圧
平滑信号Ｖdaと、アーク長に対応する溶接電圧値が設定
された溶接電圧設定信号Ｖs とを比較して、その差の設
定・検出電圧比較信号Ｃm2によって、パルス数ｆを制御
してワイヤ溶融速度を変化させ、設定した溶接電圧値と
検出した溶接電圧値とが等しくなるように制御してい
る。

【００４４】図６は、パルス電流を通電して、パルス周
波数を制御することによってアーク長制御をする従来の
パルスアーク溶接装置のブロック図である。以下、図６
を参照して、従来の溶接装置のアーク長制御方法につい
て説明する。同図において、パルス溶接電源ＰＳは、商
用電源ＡＣを入力して溶接用電力をワイヤと被溶接物と
に出力する。ワイヤと被溶接物とに供給される負荷端子
電圧値（アーク負荷電圧値）Ｖa は、パルス溶接電源Ｐ
Ｓ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。ワイヤ送給速度設定回路Ｗs は、設定したワイヤ送
給速度のワイヤ送給速度設定信号Ｗs をワイヤ送給モー
タＷＭに出力する。

【００４６】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。溶接電圧設
定回路ＶＳは、溶接電圧設定信号Ｖs を出力する。設定
・検出電圧比較回路ＣＭ２は、検出電圧平滑信号Ｖdaと
溶接電圧設定信号Ｖs とを入力として、設定・検出電圧
比較信号Ｃm2を出力する。

【００４８】電圧・周波数変換回路ＶＦは、設定・検出
電圧比較信号Ｃm2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Ｔ
Ｐ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。

【００５０】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ＩＰ
Ｓ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、後述する図７の経過時間
ｔに示すように、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。

【００５２】設定・検出電流比較回路ＣＭ１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Ｃm1を出力し
て、例えばＰＷＭ制御のインバータ回路を含むパルス溶
接電源ＰＳに出力して溶接電流値を制御する。

【００５４】溶接条件は、次の回路で設定する。溶接電
圧設定回路ＶＳは出力（アーク）電圧を設定し、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。

【００６０】図７は、図６に示す従来の溶接装置の各動
作信号と経過時間ｔとの関係を示す図である。同図
（Ａ）は溶接電圧瞬時値検出信号Ｖd を示し、同図
（Ｂ）は検出電圧平滑信号Ｖda及び溶接電圧設定信号Ｖ
s を示し、同図（Ｃ）は周波数制御信号Ｖf を示し、同
図（Ｄ）はパルス周波数・幅制御信号Ｄf を示す。同図
（Ｅ）は、パルス周波数・幅制御信号Ｄf を入力したピ
ーク・ベース電流値切換回路ＳＷ１から出力されるピー
ク・ベース電流値切換信号Ｓw1を示す。同図（Ｆ）は、
溶接電流検出信号Ｉd を示す。

【００７０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のアーク長
制御方法は、以下の第１及び第２の課題がある。第１の
課題は、次のとおりである。従来のアナログ信号のフィ
ードバック制御回路を使用した溶接装置においては、ア
ーク長の変動に対してアーク長制御の応答性を向上させ
るために、溶接電圧瞬時値検出信号Ｖd を直接又は平滑
を小さくして設定・検出電圧比較回路ＣＭ２に入力てフ
ィードバック制御するとハンチングが生じる。そこで、
溶接電圧瞬時値検出信号Ｖd をアナログの平滑回路によ
ってハンチングをしない程度に平滑してフィードバック
いる。

【００７２】図８は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１
で、アークが段差のある位置を通過したとき、アーク長
に対応した平均溶接電圧値Ｖａ、平均溶接電流値Ｉａ及
び平均アーク長Ｌａの変化を示す図である。同図（Ａ）
は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１で、段差のある位置
を通過したとき、パルス電流波形に対応した溶接電圧の
瞬時値及びアーク長に対応した平均溶接電圧値Ｖａの変
化の応答性を示す図であり、同図（Ｂ）は、制御された
パルス周波数ｆ（ピーク電流Ｉｐの通電周期Ｔ）の時間
的変化を示す図であり、同図（Ｃ）は、平均アーク長Ｌ
ａの変化の応答性を示す図である。

【００７４】溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１で、段差の
ある位置を通過したとき、同図（Ｃ）に示すように、ア
ーク長が段差変化前のアーク長Ｌ１から段差変化後のア
ーク長Ｌ２に変化するので、前述した図６の溶接装置の
動作によって、周波数制御信号Ｖf がパルス周波数ｆを
減少させるので、同図（Ｂ）に示すように、パルス電流
のピーク電流Ｉｐの通電周期Ｔ＝１／ｆが長くなって、
平均溶接電流値Ｉａが徐々に低下して、同図（Ｃ）に示
すように、平均アーク長Ｌａが徐々に短くなって、時刻
ｔ５で、段差変化前のアーク長Ｌ１に復帰する。

【００７６】このように、従来のアナログ信号のフィー
ドバック制御回路を使用した溶接装置では、溶接電圧瞬
時値検出信号Ｖd をアナログの平滑回路によってハンチ
ングをしない程度に平滑しているために、段差のある位
置を通過した直後のアーク長Ｌ２が、段差変化前のアー
ク長Ｌ１に復帰するまでの時間が長くなり応答性が優れ
ていない。

【００８０】図９は、従来のアーク長制御の溶接装置に
よって溶接をしてアークが段差を通過したときの溶接ビ
ード外観の変化状態を示す図である。同図に示すよう
に、段差通過後にアーク長が長くなって、被溶接物がア
ーク熱を受ける範囲が広くなってビード幅Ｗが広がる。
このときに、従来の溶接装置では、アーク長Ｌａを速や
かに復帰させることができないので、広いビード幅の部
分が長くなる。その結果、従来の溶接装置では、溶接ビ
ード幅Ｗが広がる期間が長くなって溶け込み形状の変化
が大きくなって溶接結果の均一性が低下する。

【００８２】上記の従来のアーク長制御方法は、以下の
第２の課題がある。図１０は、図６に示す従来の溶接装
置の平均溶接電流値Ｉとアーク負荷電圧値Ｖa との関係
を示す図である。ワイヤと被溶接物とに供給される負荷
端子電圧値（アーク負荷電圧値）Ｖa は、溶接電源ＰＳ
の出力端子の電源負荷端子電圧値Ｖp よりも、溶接ケー
ブル、被溶接物等の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。電源出力端子特性Ｐ
Ｋは、インピーダンス降下Ｖｚだけ低下して電源負荷端
子特性ＰＴとなる。

【００８４】平均溶接電流値Ｉが大きいほどインピーダ
ンス降下Ｖｚが大きくなるので、電源負荷端子特性ＰＴ
の負荷端子電圧値Ｖa も低下する。この電源負荷端子特
性ＰＴの傾きは、電源主回路インピーダンスＺと平均溶
接電流値との積のインピーダンス降下Ｖｚだけによって
決まり、例えば、前述した図３の（Ｂ）の特定の中電流
値においては適切であって突き出し長さＥｘの変動によ
るアーク長Ｌの変化が小さい。

【００８６】しかし、中電流値よりも平均溶接電流値が
大きい場合、この傾きの勾配が適切な電源負荷端子特性
ＰＴの勾配よりも小さくなるために、アーク長Ｌの変化
は大きくなる。特に、大電流になると、突き出し長さＥ
ｘの変動による平均溶接電流値の変化も大きくなるの
で、アーク長Ｌの変化も大きくなる。また、小電流値に
なるほど、電源負荷端子特性ＰＴの傾きが小さくなっ
て、アーク負荷特性ＡＴに近づき、図４で説明したアー
ク負荷特性ＡＴの勾配が勾配ＡＴＰさらに負特性ＡＴＮ
になるので、アーク・電源特性傾斜角度差θが小さくな
って、アークが不安定になるために溶接できる最小電流
値は大きい。

【００９０】図１１は、図６に示す従来の溶接装置を使
用して小電流値又は中電流値又は大電流値で溶接中に突
き出し長さＥｘが変化したときに、それぞれアーク長Ｌ
の変化を示す図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）におい
て、電源負荷端子電圧Ｖpsの電源負荷端子特性（小電流
用）ＰＴＳの（ａ）のように、チップ位置が１から２に
変動したとき、突き出し長さがＥx1からＥx2に変化し、
アーク長がＬ１からＬ２に変化する。従来のアーク長制
御では、小電流のときは、アーク長がＬ１からＬ２に増
加する。

【００９２】同図（Ａ）及び（Ｂ）において、電源負荷
端子電圧Ｖpmの電源負荷端子特性（中電流用）ＰＴＭの
（ｂ）のように、チップ位置が３から４に変動したと
き、突き出し長さがＥx3からＥx4に変化しても、従来の
アーク長制御であっても、中電流のときは、アーク長Ｌ
３とアーク長Ｌ４とは略同じで変化しない。同図（Ａ）
及び（Ｂ）において、電源負荷端子電圧Ｖphの電源負荷
端子特性（大電流用）ＰＴＨの（ｃ）のように、チップ
位置が５から６に変動したとき、突き出し長さがＥx5か
らＥx6に変化し、アーク長がＬ５からＬ６に変化する。
従来のアーク長制御では、大電流のときは、アーク長が
Ｌ５からＬ６に減少する。

【００９４】上述のように、従来技術では、電源負荷端
子特性ＰＴの傾きを制御していないために、電源負荷端
子特性ＰＴの適切な傾きが、特定の平均溶接電流値を中
心とした狭い電流範囲だけに限定されてしまうという問
題がある。例えば、小電流範囲に合わせて電源負荷端子
特性ＰＴの傾きを大きく決めると、溶接電流を増加させ
るにしたがって、突き出し長さＥｘの変動によるアーク
長Ｌの変化が大きくなってしまう。

【０１００】

【課題を解決するための手段】本発明の課題を解決する
ための手段は、次のとおりである。本発明は、溶接作業
者の手振れによるチップ・被溶接物間距離の変化その他
外乱によってチップ・被溶接物間距離が変動してアーク
長が変化したときに、アーク長を復帰させ、アークの安
定性及び溶接結果の均一性の向上をはかるパルスアーク
溶接のアーク長復帰制御方法及び溶接装置である。

【０１０２】第１の課題を解決するための手段は、次の
とおりである。本発明のパルスアーク溶接のアーク長復
帰制御方法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しない
で、パルス電流の１周期又は短周期ごとに平均電圧値を
計算し、設定された溶接電圧の設定値と比較し、その比
較値によって、次の周期のベース期間を制御して、アー
ク長が変動したときハンチングを生じないで、高速にア
ーク長を復帰させるアーク長復帰制御方法及び溶接装置
である。

【０１０４】第２の課題解決の原理は、突き出し長さＥ
ｘが変動したときのアーク長Ｌの変化は、電源負荷端子
特性ＰＴの傾きと平均溶接電流値Ｉとに関係する。アー
ク長Ｌの変化を小さくするための電源負荷端子特性ＰＴ
の適切な傾きは、平均溶接電流値Ｉに関係する。したが
って、本発明は、平均溶接電流値Ｉの変化に対応させ
て、電源負荷端子特性ＰＴを、アーク・電源特性傾斜角
度差θを設けて、アーク負荷特性ＡＴの傾き変化に追従
させるパルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法及び溶
接装置である。

【０１０６】本発明のアーク溶接のアーク長復帰制御
は、電源負荷端子特性ＰＴを平均溶接電流値の設定と連
動させ、適正な電源負荷端子特性ＰＴの溶接電流を出力
して、突き出し長さＥｘが変動してもアーク長Ｌの変化
が小さい元のアーク長に復帰させるアーク長復帰制御方
法及び溶接装置である。

【０１０８】本発明のアーク溶接のアーク長復帰制御
は、電源負荷端子特性ＰＴをワイヤ送給速度の設定と連
動させ、適正な電源負荷端子特性ＰＴの溶接電流を出力
して、突き出し長さＥｘが変動してもアーク長Ｌの変化
が小さい元のアーク長に復帰させるアーク長復帰制御方
法及び溶接装置である。

【０１２０】

【発明の実施の形態】図１２は、本発明のパルスアーク
溶接のアーク長復帰制御方法を実施する溶接装置の実施
例のブロック図である。本発明のアーク長復帰制御方法
と従来のアーク長制御方法との相違は、つぎのとおりで
ある。

【０１２２】前述した従来のアーク長制御方法は、アナ
ログ信号のフィードバック制御回路を使用し、溶接電圧
の瞬時値を検出して平滑した検出電圧平滑信号Ｖdaと、
アーク長に対応する溶接電圧値が設定された溶接電圧設
定信号Ｖs とを比較して、その差の設定・検出電圧比較
信号Ｃm2によってパルス数ｆを増減させ、平均溶接電流
値Ｉａを変化させて、アーク長を制御している。

【０１２４】上記の従来技術に対して、本発明のパルス
アーク溶接のアーク長復帰制御方法は、第１の課題を解
決するためのピーク・ベース電流制御回路ＩＣ及び第２
の課題を解決するための特性傾斜制御回路ＫＣの機能を
実行するソフトウェアの制御回路又はハードウエアの制
御回路を備えている。

【０１２５】第１の課題を解決するためのピーク・ベー
ス電流制御回路ＩＣは、溶接電圧の瞬時値を検出して平
滑しないで、パルス電流の１周期又は短周期ごとに平均
電圧値を計算し、設定された溶接電圧の設定値と比較し
て、その比較値によって、次の周期のベース期間を算出
してベース期間を増減させ、平均溶接電流値Ｉａを変化
させて、アーク長を制御している。

【０１２６】第２の課題を解決するための特性傾斜制御
回路ＫＣは、ワイヤ送給速度設定値Ｗs と基準電源負荷
端子特性ＰＴＲを設定する電源基準特性設定値Ｗt との
差の特性傾斜信号Ｋt を出力し、特性傾斜信号Ｋt と検
出電流平滑信号Ｉdaとを入力して、積に比例する特性・
電流乗算信号Ｉt を出力し、溶接電圧設定信号Ｖs と特
性・電流乗算信号Ｉt とを入力して溶接電圧制御信号Ｖ
t を出力し、溶接電流検出信号Ｉd と溶接電圧制御信号
Ｖt に対応した信号とを入力して、その差の溶接電流制
御信号Ｃm1を溶接電源ＰＳに出力することによって、平
均溶接電流値Ｉの変化に対応させて、電源負荷端子特性
ＰＴを、アーク・電源特性傾斜角度差θを設けて、電源
負荷端子特性ＰＴの傾きの変化に追従させることよっ
て、全溶接電流範囲において、常に適切な電源負荷端子
特性ＰＴを得ることができ、突き出し長さＥｘの変化に
よるアーク長Ｌの変化を小さくすることができ、また、
小電流溶接におけるアークの安定性を向上させることが
でき、溶接電流の下限値を下げることもできる。

【０１３１】請求項１のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しないで、
パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接電圧
平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較し、
その比較値によって、次の周期のベース期間を算出する
とともに、平均溶接電流値Ｉの変化に対応させて、電源
負荷端子特性ＰＴを、アーク負荷特性ＡＴの傾きの変化
に追従させて、アーク長が変動したときアーク長を復帰
させるパルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法であ
る。

【０１３２】請求項２のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しないで、
パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接電圧
平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較し、
その比較値によって、次の周期のベース期間を算出する
とともに、平均溶接電流値Ｉの変化に対応させて、電源
負荷端子特性ＰＴを、アーク・電源特性傾斜角度差θを
設けて、アーク負荷特性ＡＴの傾きの変化に追従させ
て、アーク長が変動したときアーク長を復帰させるパル
スアーク溶接のアーク長復帰制御方法である。

【０１３３】請求項３のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しないで、
パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接電圧
平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較し、
その比較値によって、次の周期のベース期間を算出する
とともに、電源負荷端子特性ＰＴを溶接電流平均値の設
定と連動させ、適正な電源負荷端子特性ＰＴの溶接電流
を出力してアーク長が変動したときアーク長を復帰させ
るパルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法である。

【０１３４】請求項４のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しないで、
パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接電圧
平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較し、
その比較値によって、次の周期のベース期間を算出する
とともに、電源負荷端子特性ＰＴをワイヤ送給速度の設
定と連動させ、適正な電源負荷端子特性ＰＴの溶接電流
を出力して、アーク長が変動したときアーク長を復帰さ
せるパルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法である。

【０１３５】請求項５のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接中のピーク期間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂ
が設定されたピーク期間Ｔｐ及び算出されたベース期間
Ｔb(n-1)に達したかどうかを判別して、ピーク期間Ｔｐ
に達していないときは、設定したピーク電流値Ｉｐの値
を出力して達するまで繰り返し、設定されたピーク期間
Ｔｐに達していたときは、設定したベース電流値Ｉｂの
値を出力し、算出されたベース期間Ｔb(n-1)に達してい
ないときはベース電流値Ｉｂの値を出力して達するまで
繰り返し、達したときは次のベース期間Ｔbnを算出する
ステップに進むパルス周期終了判別ステップと、算出さ
れたベース期間Ｔb(n-1)に達したときは、ワイヤ送給速
度設定値Ｗs と基準電源負荷端子特性ＰＴＲを設定する
電源基準特性設定値Ｗt との差の特性傾斜信号Ｋt を出
力する特性傾斜演算ステップＫＴと、特性傾斜信号Ｋt
と溶接電流平均値信号Ｉavとを入力して、積に比例する
特性・電流乗算信号Ｉt を出力する特性・電流乗算ステ
ップＩＴと、溶接電圧設定信号Ｖs と特性・電流乗算信
号Ｉt とを入力して溶接電圧制御信号Ｖt を出力する溶
接電圧演算ステップＶＴと、パルス周期の１周期が終了
したとき、検出電圧値Ｖddを積算した積算電圧値Ｖi か
ら、その周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)を算出し、その
溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と溶接電圧制御信号Ｖt の次周
期の溶接電圧値Ｖt とから、その周期のベース期間を算
出して次回の周期のベース期間Ｔbnとするベース期間演
算ステップとから成り、通電指令信号が終了するまで、
次の周期終了判別ステップを繰り返して設定されたピー
ク期間に、設定されたピーク電流値の電流を通電し、算
出されたベース期間に、設定したベース電流値の電流を
通電するパルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法であ
る。

【０１３６】請求項６のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、溶接中のピーク期間Ｔｐが設定されたピーク
期間Ｔｐの設定値に達したかどうかを判別して、ピーク
期間Ｔｐに達していないときは、設定したピーク電流値
Ｉｐの値を出力して達するまで繰り返し、設定されたピ
ーク期間Ｔｐに達していたときは、設定したベース電流
値Ｉｂの値を出力するピーク期間終了判別ステップと、
ベース期間Ｔｂが、算出されたベース期間Ｔb(n-1)に達
したかどうかを判別し、ピーク期間Ｔｐに達していない
ときは、ベース電流値Ｉｂの値を出力して達するまで繰
り返すベース期間終了判別ステップと、算出されたベー
ス期間Ｔb(n-1)に達したときは、ワイヤ送給速度設定値
Ｗs と基準電源負荷端子特性ＰＴＲを設定する電源基準
特性設定値Ｗt との差の特性傾斜信号Ｋt を出力する特
性傾斜演算ステップＫＴと、特性傾斜信号Ｋt と溶接電
流平均値信号Ｉavとを入力して、積に比例する特性・電
流乗算信号Ｉt を出力する特性・電流乗算ステップＩＴ
と、溶接電圧設定信号Ｖs と特性・電流乗算信号Ｉt と
を入力して溶接電圧制御信号Ｖt を出力する溶接電圧演
算ステップＶＴと、算出されたベース期間Ｔb(n-1)に達
してパルス周期の１周期が終了したとき、検出電圧値Ｖ
ddを積算した積算電圧値Ｖi から、その周期の溶接電圧
平均値Ｖa(n-1)を算出する溶接電圧平均値演算ステップ
ＶＡと、溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と溶接電圧制御信号Ｖ
t の次周期の溶接電圧値Ｖt との差電圧及び前回の周期
のベース期間Ｔb(n-1)から、次回の周期のベース期間Ｔ
bnを算出するベース期間算出ステップＴＢとから成り、
通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法である。

【０１３７】請求項７のパルスアーク溶接のアーク長制
御方法は、ピーク期間（パルス幅）Ｔｐ、ピーク電流値
Ｉｐ及びベース電流値Ｉｂを設定する初期設定ステップ
と、溶接中のピーク期間Ｔｐが設定されたピーク期間Ｔ
ｐに達したかどうかを判別して、ピーク期間Ｔｐに達し
ていないときは、ピーク電流値Ｉｐの値を出力して達す
るまで繰り返し、設定されたピーク期間Ｔｐに達してい
たときは、ベース電流値Ｉｂの値を出力するピーク期間
終了判別ステップと、検出電圧値Ｖddを積算して積算電
圧値Ｖi を記憶する検出電圧積算ステップと、ベース期
間Ｔｂが、算出されたベース期間Ｔb(n-1)に達したかど
うかを判別し、ピーク期間Ｔｐに達していないときは、
ベース電流値Ｉｂの値を出力して達するまで繰り返すベ
ース期間終了判別ステップと、算出されたベース期間Ｔ
b(n-1)に達したときは、ワイヤ送給速度設定値Ｗs と基
準電源負荷端子特性ＰＴＲを設定する電源基準特性設定
値Ｗt との差の特性傾斜信号Ｋt を出力する特性傾斜演
算ステップＫＴと、特性傾斜信号Ｋt と溶接電流平均値
信号Ｉavとを入力して、積に比例する特性・電流乗算信
号Ｉt を出力する特性・電流乗算ステップＩＴと、溶接
電圧設定信号Ｖs と特性・電流乗算信号Ｉt とを入力し
て溶接電圧制御信号Ｖt を出力する溶接電圧演算ステッ
プＶＴと、算出されたベース期間Ｔb(n-1)に達してパル
ス周期の１周期が終了したとき、検出電圧値Ｖddを積算
した積算電圧値Ｖi から、その周期の溶接電圧平均値Ｖ
a(n-1)を算出する溶接電圧平均値演算ステップＶＡと、
溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と溶接電圧制御信号Ｖt の次周
期の溶接電圧値Ｖt とから、その差の平均・設定差電圧
値ｅ(n-1) を算出する平均・設定差電圧値演算ステップ
ＶＥと、平均・設定差電圧値ｅ(n-1) を、ベース期間の
変化率を算出する関数Ｆｂに代入し、その周期のベース
期間Ｔb(n-1)と乗算して算出し、次回の周期のベース期
間Ｔbnとするベース期間算出ステップＴＢとから成り、
通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法である。

【０１３８】請求項８の溶接装置は、検出電圧ディジタ
ル信号Ｖddの検出電圧値を積算して、その値の積算電圧
ディジタル信号Ｖi を出力する検出電圧積算回路ＶＩ
と、積算電圧ディジタル信号Ｖi の溶接電圧平均値を算
出し、その値の溶接電圧平均値信号Ｖa(n-1)を出力する
溶接電圧平均値演算回路ＶＡと、算出されたベース期間
に達したときは、ワイヤ送給速度設定値Ｗs と基準電源
負荷端子特性ＰＴＲを設定する電源基準特性設定値Ｗt
との差の特性傾斜信号Ｋt を出力する特性傾斜演算回路
ＫＴと、特性傾斜信号Ｋt と溶接電流平均値信号Ｉavと
を入力して、積に比例する特性・電流乗算信号Ｉt を出
力する特性・電流乗算回路ＩＴと、溶接電圧設定信号Ｖ
s と特性・電流乗算信号Ｉt とを入力して溶接電圧制御
信号Ｖt を出力する溶接電圧演算回路ＶＴと、溶接電圧
平均値信号Ｖa(n-1)の溶接電圧平均値と溶接電圧制御信
号Ｖt の次周期の溶接電圧値Ｖt とから次回のベース期
間Ｔbnを算出し、その値のベース期間制御信号Ｔbnを出
力するベース期間算出回路ＴＢと、設定されたパルス幅
のピーク期間Ｔｐに設定したピーク電流Ｉｐを出力し、
算出されたベース期間Ｔｂに、設定したベース電流Ｉｂ
を出力するピーク・ベース電流値御回路ＩＰＢとから成
り、通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期
間に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出され
たベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電す
るパルスアーク溶接装置である。

【０１３９】請求項９の溶接装置は、検出電圧ディジタ
ル信号Ｖddの検出電圧値を積算して、その値の積算電圧
ディジタル信号Ｖi を出力する検出電圧積算回路ＶＩ
と、積算電圧ディジタル信号Ｖi の溶接電圧平均値を算
出し、その値の溶接電圧平均値信号Ｖa(n-1)を出力する
溶接電圧平均値演算回路ＶＡと、算出されたベース期間
に達したときは、ワイヤ送給速度設定値Ｗs と基準電源
負荷端子特性ＰＴＲを設定する電源基準特性設定値Ｗt
との差の特性傾斜信号Ｋt を出力する特性傾斜演算回路
ＫＴと、特性傾斜信号Ｋt と溶接電流平均値信号Ｉavと
を入力して、積に比例する特性・電流乗算信号Ｉt を出
力する特性・電流乗算回路ＩＴと、溶接電圧設定信号Ｖ
s と特性・電流乗算信号Ｉt とを入力して溶接電圧制御
信号Ｖt を出力する溶接電圧演算回路ＶＴと、溶接電圧
平均値信号Ｖa(n-1)の溶接電圧平均値と溶接電圧制御信
号Ｖt の次周期の溶接電圧値Ｖt とを引算し、その値の
平均・設定差電圧信号ｅ(n-1) を出力する平均・設定差
電圧値演算回路ＶＥと、平均・設定差電圧信号ｅ(n-1)
の値の平均・設定差電圧値を、ベース期間の変化率を算
出する関数Ｆｂに代入して、次回のベース期間Ｔbnを算
出し、その値のベース期間制御信号Ｔbnを出力するベー
ス期間算出回路ＴＢと、設定されたパルス幅のピーク期
間Ｔｐに設定したピーク電流Ｉｐを出力し、算出された
ベース期間Ｔｂに、設定したベース電流Ｉｂを出力する
ピーク・ベース電流値御回路ＩＰＢとから成り、通電指
令信号が終了するまで、設定されたピーク期間に、設定
したピーク電流値の電流を通電し、算出されたベース期
間に、設定したベース電流値の電流を通電するパルスア
ーク溶接装置である。

【０１４０】請求項１０の溶接装置は、クロック信号Ｃ
k ごとに読み込んだ検出電圧ディジタル信号Ｖddの検出
電圧値を積算して積算電圧値Ｖi を算出し、その値の積
算電圧ディジタル信号Ｖi を出力する検出電圧積算回路
ＶＩと、算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ
送給速度設定値Ｗs と基準電源負荷端子特性ＰＴＲを設
定する電源基準特性設定値Ｗt との差の特性傾斜信号Ｋ
t を出力する特性傾斜演算回路ＫＴと、特性傾斜信号Ｋ
t と溶接電流平均値信号Ｉavとを入力して、積に比例す
る特性・電流乗算信号Ｉt を出力する特性・電流乗算回
路ＩＴと、溶接電圧設定信号Ｖs と特性・電流乗算信号
Ｉt とを入力して溶接電圧制御信号Ｖt を出力する溶接
電圧演算回路ＶＴと、ベース期間完了信号Ｔbkが入力さ
れたときに積算電圧ディジタル信号Ｖi を入力して、そ
の積算電圧値Ｖi を積算した個数ｍで除算して溶接電圧
平均値Ｖa(n-1)を算出し、その値の溶接電圧平均値信号
Ｖa(n-1)を出力する溶接電圧平均値演回路ＶＡと、溶接
電圧平均値信号Ｖa(n-1)と溶接電圧制御信号Ｖt とを入
力して、それらの値の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と溶接電
圧制御信号Ｖt の次周期の溶接電圧値Ｖtとを引算して
その差の平均・設定差電圧値ｅ(n-1) ＝Ｖa(n-1)−Ｖt
を算出し、その値の平均・設定差電圧信号ｅ(n-1) を出
力する平均・設定差電圧値演算回路ＶＥと、平均・設定
差電圧信号ｅ(n-1) を入力して、その値の平均・設定差
電圧値ｅ(n-1) を、ベース期間の変化率を算出する関数
Ｆｂに代入して前回の周期のベース期間Ｔb(n-1)と乗算
し、次回のベース期間Ｔbn＝Ｔb(n-1)＊Ｆｂ（ｅ(n-1)
）を算出し、その値のベース期間制御信号Ｔbnを出力
するベース期間算出回路ＴＢと、設定されたパルス幅の
ピーク期間Ｔｐ に設定されたピーク電流Ｉｐを出力
し、算出されたベース期間Ｔｂに、設定されたベース電
流Ｉｂを出力するピーク・ベース電流値御回路ＩＰＢと
から成り、設定されたパルス幅のピーク期間Ｔｐ に設
定したピーク電流Ｉｐを出力し、算出されたベース期間
Ｔｂに、設定したベース電流Ｉｂを出力するパルスアー
ク溶接装置である。

【０１５０】

【実施例】以下、図１２を参照して、図６と異なる回路
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。検出電圧アナログ／ディジタル変換回路
（以下、Ａ／Ｄ変換回路という）ＡＤ１は、溶接電圧瞬
時値検出信号Ｖd を入力して検出電圧ディジタル信号Ｖ
ddを出力する。設定電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ２は、溶接
電圧設定信号Ｖs を入力して設定電圧ディジタル信号Ｖ
sdを出力する。検出電流Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ３は、溶接
電流検出信号Ｉd を入力して検出電流ディジタル信号Ｉ
ddを出力する。設定速度Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ４は、ワイ
ヤ送給速度設定信号Ｗs を入力して設定速度ディジタル
信号Ｗsdを出力する。

【０１５２】ピーク・ベース電流制御回路ＩＣは、検出
電圧ディジタル信号Ｖddと設定電圧ディジタル信号Ｖsd
と検出電流ディジタル信号Ｉddと設定速度ディジタル信
号Ｗsdとを入力として、この回路ＩＣの機能を実行する
ソフトウェアの制御回路又はハードウエアの制御回路で
構成される。ソフトウェアの制御回路の機能は、図１４
乃至図１６に示すフローチャートの手順で実行される。
また、ハードウエアの制御回路は、後述する図２３及び
図２４に示す回路で構成される。図２３に示すハードウ
エアの制御回路ＩＣは、ベース期間演算回路ＴＢＮとピ
ーク期間設定・ベース期間制御回路ＴＰＢとピーク・ベ
ース電流値制御回路ＩＰＢとによって構成される。

【０１５４】特性傾斜制御回路ＫＣは、この回路ＫＣの
機能を実行するソフトウェアの制御回路又はハードウエ
アの制御回路で構成される。ソフトウェアの特性傾斜制
御回路ＫＣの機能は、図１５フローチャートのＳＴ１１
乃至ＳＴ１５に示す手順（図１６に示す手順）で実行さ
れる。また、ハードウエアの制御回路は、後述する図２
５に示す回路で構成される。図２５に示すハードウエア
の制御回路は、電源基準特性設定回路ＷＴと特性傾斜演
算ステップＫＴと溶接電流平均値演算ステップＩＡＶと
特性・電流乗算ステップＩＴと溶接電圧演算ステップＶ
Ｔとによって構成される。

【０１６０】図１３は、ワイヤ送給速度設定信号Ｗs を
Ｗs1乃至Ｗs4に変化させたときの溶接電流制御信号Ｃm1
又は平均溶接電流値Ｉと溶接電圧制御信号Ｖt 又はアー
ク負荷電圧値Ｖa との関係を示す図である。

【０１６２】同図において、ワイヤ送給速度設定信号Ｗ
s2が電源基準特性設定信号Ｗt に等しいときは、溶接電
圧制御信号Ｖt の値は、平均溶接電流値Ｉに関係なく溶
接電圧設定信号の設定値Ｖs となる。このときの電源負
荷端子特性ＰＴ２は、ケーブルを含めた電源主回路イン
ピーダンスＺによって定まる基準の電源負荷端子特性Ｐ
Ｔの適切な傾き（以下、基準電源負荷端子特性という）
基準電源負荷端子特性ＰＴＲとなる。

【０１６６】ワイヤ送給速度設定信号Ｗs3は、電源基準
特性設定信号Ｗt よりも大きいので、溶接電圧制御信号
Ｖt は、平均溶接電流値の増加にしたがって増加する。
このときの電源負荷端子特性ＰＴは、基準電源負荷端子
特性ＰＴＲよりも反時計方向に回った傾斜となり、ワイ
ヤ送給速度設定信号Ｗs が電源基準特性設定信号Ｗtよ
りも大きいほど、傾斜の回転は、Ｗs4のように、Ｗs3よ
りも大きくなる。

【０１６８】ワイヤ送給速度設定信号Ｗs1は、電源基準
特性設定信号Ｗt よりも小さいので、溶接電圧制御信号
Ｖt は、溶接電流の増加にしたがって減少する。このと
きの電源負荷端子特性ＰＴは、基準電源負荷端子特性Ｐ
ＴＲよりも順時計方向に回った傾斜となり、また、ワイ
ヤ送給速度設定信号Ｗs が、電源基準特性設定信号Ｗt
よりも小さいほど、傾斜の回転は大きくなる。すなわ
ち、ワイヤ送給速度設定信号Ｗs が電源基準特性設定信
号Ｗt まで増加するにしたがって、電源負荷端子特性Ｐ
Ｔは反時計方向に回った傾斜となり、基準電源負荷端子
特性ＰＴＲに近づく。

【０１７０】ワイヤ送給速度設定信号Ｗs の設定値は、
平均溶接電流値Ｉと略比例するので、ワイヤ送給速度設
定信号の設定値が、Ｗs1→Ｗs2→Ｗs3→Ｗs4のように増
加するにしたがって、平均溶接電流値Ｉが大きいほど、
電源負荷端子特性ＰＴは反時計方向に回った傾斜とな
る。

【０１７２】前述したように、電源負荷端子特性ＰＴ
は、平均溶接電流値Ｉの増加にしたがって反時計方向に
回った傾斜となり、これに応じて電源負荷端子特性ＰＴ
の傾きを適切化する必要がある。本発明では、平均溶接
電流値Ｉの変化に対応させて、電源負荷端子特性ＰＴ
を、アーク・電源特性傾斜角度差θを設けて、電源負荷
端子特性ＰＴの傾きの変化に追従させる。この追従によ
って、全溶接電流範囲において、常に適切な電源負荷端
子特性ＰＴを得ることができ、突き出し長さＥｘの変化
によるアーク長Ｌの変化を小さくすることができる。ま
た、前述したように、小電流溶接におけるアークの安定
性を向上させることができ、溶接電流の下限値を下げる
こともできる。

【０１８０】図１４及び図１５は、図１２の溶接装置の
ブロック図のピーク・ベース電流制御回路ＩＣの機能を
ソフトウェアで実行するフローチャート（１／２）及び
（２／２）である。以下、図１４及び図１５を参照し
て、溶接開始後のパルス周期の「（ｎ−１）回目の周期
からｎ回目の周期まで」の動作にしたがって、本発明の
パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法について説明
する。 （１）初期設定ステップ（ＳＴ１） ａ．ピーク期間（パルス幅）Ｔｐ、ピーク電流値Ｉｐ及
びベース電流値Ｉｂを設定する。 ｂ．ピーク期間カウンタＴＰＣのカウント値Ｔpc（以
下、ピーク期間カウント値Ｔpcという）及びベース期間
カウンタＴＢＣのカウント値Ｔbc（以下、ベース期間カ
ウント値Ｔbcという）と検出電圧ディジタル信号Ｖddを
加算した積算電圧Ｖｉのリセットを行なう。 ｃ．制御割込みタイマの出力信号（以下、クロック信号
Ｃk という）の周期を１００μs に設定する。 これらの設定は、溶接開始前に行う動作である。なお、
ベース期間Ｔｂは、後述するステップで算出する。

【０１８２】以下、溶接開始後の動作について説明す
る。 （２）制御割込み判別ステップ（ＳＴ２） クロック信号Ｃk の１００μs になるまで期間待ちを
し、制御割込みの有無を判別する。以下のディジタル回
路は、このタイミングごとに動作する。

【０１８４】（３）ピーク期間終了判別ステップ（ＳＴ
３） ａ．ピーク期間カウンタＴＰＣは、溶接開始後の通電指
令信号が継続している溶接中において、ピーク期間Ｔｐ
に入力されるクロック信号Ｃk の回数をカウントし、溶
接開始後のパルス周期の（ｎ−１）回目のピーク期間の
カウント値Ｔpcが、設定したピーク期間Ｔｐの設定回数
に達したかどうかを判別する。 ｂ．ピーク期間のカウント値Ｔpcが、設定したピーク期
間Ｔｐの回数に達していないときは、ピーク電流値Ｉｐ
の値を制御電流ディジタル信号Ｉcdの値とする。 ｃ．ピーク期間カウント値Ｔpcを１だけインクリメント
（加算）する。

【０１８８】（４）制御電流ディジタル信号出力ステッ
プ（ＳＴ４） ピーク電流値Ｉｐの値とした制御電流ディジタル信号Ｉ
cdを、溶接電流Ｄ／Ａ変換回路ＤＡ１に出力する。

【０２００】（５）検出電圧ディジタル信号の積算ステ
ップ（ＳＴ５） ａ．クロック信号Ｃk ごとに、検出電圧ディジタル信号
Ｖddを、検出電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ１から読込む。説
明の時点では、（ｎ−１）回目の周期中のクロック信号
Ｃk 、例えばｍ番目のクロック信号Ｃk のときにサンプ
リングした検出電圧ディジタル信号Ｖddである。 ｂ．上記のタイミングのｍ番目のクロック信号Ｃk のと
きにサンプリングした検出電圧ディジタル信号Ｖdd＝Ｖ
m を、１回前の（ｍ−１）番目までに積算した積算電圧
ディジタル信号Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋…＋Ｖ(m-1) に加算し、加
算した積算電圧ディジタル信号Ｖi を記憶する。積算電
圧ディジタル信号Ｖi は、Ｖi ＝（Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋…＋Ｖ
(m-1) ）＋Ｖmとなる。

【０２０２】（６）ベース期間終了判別ステップ（ＳＴ
６） ａ．前述した（３）のピーク期間終了判別ステップにお
いて、ピーク期間のカウント値Ｔpcが、設定したピーク
期間Ｔｐに達していたときは、ベース電流値Ｉｂの値を
制御電流ディジタル信号Ｉcdの値とする。 ｂ．ベース期間カウント値Ｔbcを１だけインクリメント
する。 ｃ．ベース期間カウンタＴＢＣは、溶接中のベース期間
Ｔｂに入力されるクロック信号Ｃk の回数をカウント
し、（ｎ−１）回目の周期のベース期間のカウント値Ｔ
bcが、後述する算出したベース期間Ｔbnの設定回数に達
したかどうかを判別する。

【０２０４】ｄ．ピーク期間のカウント値Ｔpcが、設定
したピーク期間Ｔｐに達した後に、ベース期間のカウン
ト値Ｔbcが、後述する算出したベース期間Ｔbnの設定回
数に達していないときは、達するまで、上記の（２）乃
至（５）のステップを繰り返す。 ｅ．ピーク期間のカウント値Ｔpcが、設定したピーク期
間Ｔｐに達した後に、ベース期間のカウント値Ｔbcが、
後述する算出したベース期間Ｔｂの設定回数に達したと
きは、（ｎ−１）回目の周期が終了したので、次のｎ回
目の周期のベース期間Ｔｂを算出するステップ（ＳＴ
７）を実行する。

【０２０６】（７）ｎ回目の周期のベース期間Ｔｂの算
出ステップ（ＳＴ７） ａ．（ｎ−１）回目の周期が終了したときは、上記の
（６）のステップで積算しておいた（ｎ−１）回目の周
期の積算電圧ディジタル信号Ｖi を、サンプリング個数
ｍ［ただし、ｍ＝（Ｔpc＋Ｔbc）／１００μs ］で除算
して、（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)
を算出する。この（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均
値は、Ｖa(n-1)＝Ｖｉ／ｍである。

【０２０８】ｂ．この溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と後述す
る特性傾斜制御回路ＫＣで算出した溶接電圧値Ｖt とを
引算し、その差の平均・設定差電圧値ｅ(n-1) を算出す
る。この（ｎ−１）回目の周期の平均・設定差電圧値
は、ｅ(n-1) ＝Ｖa(n-1)−Ｖt である。 ｃ．この平均・設定差電圧値ｅ(n-1) を、ベース期間の
変化率を算出する関数Ｆｂに代入し、（ｎ−１）回目の
周期のベース期間Ｔb(n-1)と乗算する。この算出したＴ
bnを、次回のｎ周期目のベース期間Ｔｂにする。このｎ
回目の周期のベース期間は、Ｔbn＝Ｔb(n-1)＊Ｆｂ（ｅ
(n-1) ）である。

【０２１０】（８）カウント値のリセットステップ ピーク期間カウント値Ｔpc及びベース期間カウント値Ｔ
bcと検出電圧ディジタル信号Ｖddを積分した積分電圧Ｖ
ｉのリセットを行なう。 （９）制御停止の判定ステップ 通電指令信号が停止の場合は終了し、それ以外のとき
は、前述した（２）のステップに戻る。

【０２１２】（１０）次に、上記のピーク・ベース電流
制御回路ＩＣの説明の途中のＳＴ６とＳＴ７との間で実
行される特性傾斜制御回路ＫＣのＳＴ１１乃至ＳＴ１５
について説明する。

【０２１４】図１６は、図１２の溶接装置のブロック図
の特性傾斜制御回路ＫＣの機能をソフトウエアで実行す
るフローチャートである。以下、図１６を参照して、本
発明のアーク長復帰制御方法について説明する。 （１１）設定速度ディジタル信号読み込みステップＳＴ
１１ （ｎ−１）回目の周期が終了していたときは、設定速度
Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ４から設定速度ディジタル信号Ｗsd
と電源基準特性設定回路ＷＴから電源基準特性設定信号
Ｗt とを読み込み、差の特性傾斜信号Ｋt ＝Ｗs ―Ｗt
を出力する。

【０２１６】電源基準特性設定信号Ｗt は、ワイヤ送給
速度設定信号Ｗs で設定されたワイヤ送給速度におい
て、ケーブルを含めた電源主回路インピーダンスＺによ
って定まる基準の電源負荷端子特性ＰＴを適切な傾きの
基準電源負荷端子特性ＰＴＲとする。

【０２１８】（１２）電源負荷端子（外部）特性の傾き
演算ステップＳＴ１２ 設定速度ディジタル信号Ｗsdと電源基準特性設定信号Ｗ
t との差の信号（Ｗsd−Ｗt ）を電源負荷端子（外部）
特性ＰＴを定める関数Ｆｋに代入し、電源負荷端子（外
部）特性ＰＴの傾きＫｔを算出する。

【０２２０】（１３）検出電流ディジタル信号読み込み
ステップＳＴ１３ 上記の電源負荷端子（外部）特性ＰＴの傾きＫｔの算出
後、検出電流Ａ／Ｄ変換回路ＡＤ２から検出電流ディジ
タル信号Ｉddを読み込む。

【０２２２】（１４）溶接電流平均値算出ステップＳＴ
１４ クロック信号Ｃk ごとに検出電流ディジタル信号Ｉddを
積算し、積算した（ｎ−１）回目の周期の溶接電流値を
サンプリング個数ｍ［ただし、ｍ＝（Ｔpc＋Ｔbc）／１
００μs ］で除算して、（ｎ−１）回目の周期の溶接電
流平均値Ｉa(n-1)を算出する。

【０２２４】（１５）ｎ周期の溶接電圧値算出ステップ
ＳＴ１５ 電源負荷端子（外部）特性ＰＴの傾きＫｔと溶接電流平
均値Ｉa(n-1)を乗算する。その溶接電流平均値Ｉa(n-1)
に設定電圧ディジタル信号Ｖsdの設定電圧値を加算し
て、次の（ｎ回目の）周期の溶接電圧値Ｖt とする。

【０２３０】図１７は、設定速度ディジタル信号Ｗsdと
電源基準特性設定信号Ｗt と差の特性傾斜信号Ｋt ＝Ｗ
s ―Ｗt を変数として、電源負荷端子（外部）特性ＰＴ
の傾きＫｔを算出する関数Ｆｋを示す図である。（ｎ−
１）回目の周期が終了していたときは、設定速度Ａ／Ｄ
変換回路ＡＤ４から設定速度ディジタル信号Ｗsdと電源
基準特性設定回路ＷＴから電源基準特性設定信号Ｗt と
を読み込み、差の特性傾斜信号Ｋt ＝Ｗs ―Ｗt を出力
する。この関数Ｆｋは、設定速度ディジタル信号Ｗsdと
電源基準特性設定信号Ｗt と差の特性傾斜信号Ｋt ＝Ｗ
s ―Ｗt を変数とする関数であり、適正値は、ワイヤの
種類、ワイヤの直径、ガスの種類等によって異なる。

【０２４０】図１８は、（ｎ−１）回目の周期の溶接電
流平均値Ｉa(n-1)を算出する手順の一部を示す図であ
る。（ｎ−１）回目の周期中の溶接電流平均Ｉavは、図
に示す点Ｉd1，Ｉd2，…，Ｉdmのように、クロックパル
スの周期でサンプリングされ、それを全て合計してサン
プリンク個数で除算する。

【０２４２】図１９は、次の（ｎ回目の）の溶接電圧制
御信号Ｖt を演算する関数を示す図である。この関数Ｆ
ｔは、上記算出した傾きＫｔに溶接電流平均値Ｉavを乗
算し、さらに設定電圧ディジタル信号Ｖsdを加算するこ
とによって、電源負荷端子（外部）特性ＰＴを上下に調
整することができる。

【０２５０】図２０は、図１５のステップＳＴ７におい
て、（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)及
び（ｎ−１）回目の周期のベース期間Ｔb(n-1)を算出す
る手順の一部を示す図である。同図において、溶接開始
後のパルス周期のｎ周期目のベース期間Ｔbnは、その１
周期前の（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-
1)と特性傾斜制御回路ＫＣで算出した次周期溶接電圧制
御信号Ｖt との差の平均・設定差電圧値ｅ(n-1) を、ベ
ース期間の変化率を算出する関数Ｆｂに代入して算出し
たＦｂ（ｅ）となる。

【０２５２】次のｎ周期目のベース期間Ｔbnは、その算
出したＦｂ（ｅ）と（ｎ−１）回目の周期のベース期間
Ｔb(n-1)とを乗算して算出する。このｎ周期目のベース
期間Ｔbnは、Ｔbn＝Ｔb(n-1)＊Ｆｂ（ｅ(n-1) ）であ
る。（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)
は、図２０に示す点Ｖad1 ・・・ Ｖadm のとなり、設
定られたクロック信号の周期（１００μ）でサンプリン
グして積算し、積算した積算電圧ディジタル信号Ｖi を
サンプリンク個数ｍで除算して算出する。

【０２６０】図２１は、ベース期間の変化率を算出する
関数Ｆｂの特性を示す図である。関数Ｆｂは、１周期前
の（ｎ−１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と特
性傾斜制御回路ＫＣで算出した次周期電圧制御信号Ｖt
との差の平均・設定差電圧値ｅ(n-1) を変数とする関数
であり、ワイヤの種類、ワイヤ径、ガスの種類等によっ
て異なる。

【０２６５】図２２は、本発明の溶接装置が出力する溶
接電流の制御方式を説明する図である。同図の溶接装置
は、ベース期間Ｔbnを増減させることによって、溶接電
流の平均値を変化させてワイヤ溶融速度を増減させてい
る。同図（Ａ）は、ベース期間Ｔbn＝Ｔb1 が同図
（Ｂ）のベース期間Ｔbn＝Tb2よりも大であるので、溶
接電流の平均値Ｉａ＝Ｉa1が同図（Ｂ）の溶接電流の平
均値Ｉａ＝Ｉa2よりも大になり、ワイヤ溶融速度が大き
くなる。

【０２７０】図２３は、本発明のアーク長復帰制御方法
を実施する溶接装置のブロック図のピーク・ベース電流
制御回路ＩＣを、ハードウエアで構成した制御回路であ
る。以下、図２３を参照して、ピーク・ベース電流制御
回路ＩＣをハードウエアで実行する実施例について説明
する。このハードウエアの制御回路は、ベース期間演算
回路ＴＢＮとピーク期間設定・ベース期間制御回路ＴＰ
Ｂとピーク・ベース電流値制御回路ＩＰＢ回路とから構
成され、各回路の動作は、次のとおりである。

【０２７２】ベース期間演算回路ＴＢＮは、図２４で後
述するように、設定電圧ディジタル信号Ｖsdと設定され
た時間間隔で検出された検出電圧ディジタル信号Ｖddと
を入力して、その設定された時間間隔ごとに、差の信号
に対応した（差の信号から演算した）ベース期間Ｔｂを
算出して、その算出したベース期間Ｔｂに相当するベー
ス期間制御信号Ｔbnを出力する。

【０２７４】ピーク期間設定・ベース期間制御回路ＴＰ
Ｂは、設定されたピーク期間Ｔｐに、ピーク電流Ｉｐを
通電させるパルス幅設定信号Ｔp を出力し、算出された
ベース期間Ｔｂに、ベース電流Ｉｂを通電させるベース
期間信号Ｔbnを出力する。

【０２７６】ピーク・ベース電流値制御回路ＩＰＢ回路
は、パルス幅設定信号Ｔp を入力して設定されたピーク
期間Ｔｐに設定されたピーク電流値設定信号Ｉpsを出力
し、次に、演算されたベース期間制御信号Ｔbnを入力し
て、そのベース期間制御信号Ｔbnに対応したベース期間
Ｔbnにベース電流値設定信号Ｉbsを出力する。

【０２７８】溶接電流ディジタル／アナログ変換回路
（以下、Ｄ／Ａ変換回路という）ＤＡ１は、制御電流デ
ィジタル制御信号Ｉcdを入力して制御電流アナログ信号
Ｉcaを出力する。

【０２８０】設定・検出電流比較回路ＣＭ１は、溶接電
流検出信号Ｉd と制御電流アナログ信号Ｉcaとを入力し
て、その差の溶接電流制御信号Ｃm1を出力して、例えば
ＰＷＭ制御のインバータ回路を含むパルス溶接電源ＰＳ
に出力して溶接電流値を出力する。

【０２８２】ピーク期間設定・ベース期間制御回路ＴＰ
Ｂは、設定されたピーク期間Ｔｐに、ピーク電流Ｉｐを
通電させるパルス幅設定信号Ｔp を出力し、算出された
ベース期間Ｔbnに、ベース電流Ｉｂを通電させるベース
期間制御信号Ｔbnを出力する。

【０２８４】以下、図２３を参照して、ピーク期間設定
・ベース期間制御回路ＴＰＢをハードウエアで実行する
実施例について説明する。クロック信号発生回路ＣＫ
は、例えば、１００μs の周期のクロック信号Ｃkを発
生する。後述する各ディジタル回路は、このタイミング
ごとに動作する。回路ＡＮＤ１は、溶接開始の通電指令
信号Ｔｓが入力されている間、クロック信号Ｃk を出力
する。

【０２８６】最初に、ピーク期間カウンタＴＰＣのピー
ク期間カウント値Ｔpc及びベース期間カウンタＴＢＣの
ベース期間カウント値Ｔbcと後述する検出電圧ディジタ
ル信号Ｖddの積分電圧Ｖｉとをリセットする。

【０２８８】ピーク期間カウンタＴＰＣは、ピーク期間
Ｔｐに入力されるクロック信号Ｃkの回数をカウント
し、カウントしたパルス周期のピーク期間カウント値Ｔ
pcが、設定したピーク期間Ｔｐのサンプリング回数に達
したかどうかを判別する。ピーク期間カウント値Ｔpc
が、設定したピーク期間Ｔｐの回数に達していないとき
は、ピーク期間カウント信号Ｔpcを出力し、ピーク期間
カウント値Ｔpcを１だけインクリメント（加算）する。

【０２９０】ピーク期間のカウント値Ｔpcが、設定した
ピーク期間Ｔｐに達していたときは、ピーク期間カウン
ト完了信号Ｔpkを出力し、ベース期間カウント値Ｔbcを
１だけインクリメントする。

【０２９２】ベース期間カウンタＴＢＣは、溶接中のパ
ルス周期のベース期間Ｔｂに入力されるクロック信号Ｃ
k の回数をカウントし、カウントしたパルス周期のベー
ス期間カウント値Ｔbcが、後述する算出したベース期間
Ｔbnの算出回数に達したかどうかを判別する。ベース期
間カウント値Ｔbcが、算出したピーク期間Ｔbnに達して
いないときは、ベース期間カウント信号Ｔbcを出力し、
ベース期間カウント値Ｔbcを１だけインクリメント（加
算）する。

【０２９４】ベース期間カウント値Ｔbcが、算出したベ
ース期間Ｔbnに達していたときは、ベース期間カウント
完了信号Ｔbkを出力し、またピーク期間カウンタＴＰＣ
とベース期間カウンタＴＢＣと後述する検出電圧積算回
路ＶＩとをリセットする。以上で、溶接開始後のパルス
周期の（ｎ−１）回目の周期が終了したので、次のｎ回
目のパルス周期の動作を繰り返す。

【０２９６】ピーク・ベース電流値制御回路ＩＰＢ回路
は、パルス幅設定信号Ｔp を入力して設定されたピーク
期間Ｔｐに設定されたピーク電流値設定信号Ｉpsを出力
し、次に、算出されたベース期間制御信号Ｔbnを入力し
て、そのベース期間制御信号Ｔbnに対応したベース期間
Ｔbnにベース電流値設定信号Ｉbsを出力する。このピー
ク・ベース電流値制御回路ＩＰＢは、ピーク電流値記憶
回路ＩＰＭとベース電流値記憶回路ＩＢＭと電流ディジ
タル信号出力回路ＩＣＤとから構成され、各回路の動作
は、次のとおりである。

【０２９８】ピーク電流値記憶回路ＩＰＭは、設定され
たピーク電流値Ｉｐを記憶して、ピーク期間のカウント
信号Ｔpcが入力されるごとに、ピーク電流値信号Ｉpsを
制御電流ディジタル信号出力回路ＩＣＤに出力する。ベ
ース電流値記憶回路ＩＢＭは、設定されたベース電流値
Ｉｂを記憶して、ベース期間のカウント信号Ｔbcが入力
されるごとに、ベース電流値信号Ｉbsを制御電流ディジ
タル信号出力回路ＩＣＤに出力する。る。

【０３００】制御電流ディジタル信号出力回路ＩＣＤ
は、ピーク電流値Ｉps又はベース電流値Ｉbsの制御電流
ディジタル信号Ｉcdを、制御電流Ｄ／Ａ変換回路ＤＡ１
に出力する。上記の構成から成る溶接装置によって、通
電指令信号が終了するまで、設定したピーク期間に、設
定したピーク電流値の電流を通電し、算出したベース期
間に設定したベース電流値の電流を通電してパルスアー
ク溶接のアーク長復帰制御をする。

【０３１０】図２４は、図２３のベース期間演算回路Ｔ
ＢＮの実施例を示す図である。同図において、ベース期
間演算回路ＴＢＮは、次周期の溶接電圧制御信号Ｖt と
設定された時間間隔で検出された検出電圧ディジタル信
号Ｖddとを入力して、その設定された時間間隔ごとに、
差の信号に対応した（差の信号から演算した）ベース期
間Ｔｂを算出して、その算出したベース期間Ｔｂに相当
するベース期間制御信号Ｔbnを出力する。

【０３１２】検出電圧積算回路ＶＩは、検出電圧ディジ
タル信号Ｖddを入力し、（ｎ−１）回目の周期のｍ番目
のクロック信号Ｃk のときにサンプリングした検出電圧
ディジタル信号Ｖddの電圧値Ｖm を、１回前の（ｍ−
１）番目までに積算した積算電圧値Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋…＋Ｖ
(m-1) に加算し、その加算した積算電圧値Ｖi の積算電
圧ディジタル信号Ｖi を出力する。

【０３１４】平均・設定差電圧値演算回路ＶＥは、ベー
ス期間完了信号Ｔbkが入力されたとき、（ｎ−１）回目
の周期の積算電圧ディジタル信号Ｖi の積算電圧値Ｖi
を、サンプリング個数ｍ［ただし、ｍ＝（Ｔpc＋Ｔbc）
／１００μs ］で除算して（ｎ−１）回目の周期の溶接
電圧平均値Ｖa(n-1)＝Ｖｉ／ｍを算出し、その算出した
値の溶接電圧平均値信号Ｖa(n-1)を出力する。

【０３１６】平均・設定差電圧値演算回路ＶＥは、溶接
電圧平均値信号Ｖa(n-1)と特性傾斜制御回路ＫＣで算出
した次周期溶接電圧制御信号Ｖt とを入力して、（ｎ−
１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)と次周期溶接
電圧値Ｖt とを引算し、その差の平均・設定差電圧値ｅ
(n-1) ＝Ｖa(n-1)−Ｖt を算出し、その算出した値の平
均・設定差電圧信号をｅ(n-1) 出力する。

【０３１８】ベース期間演算回路ＴＢＮは、平均・設定
差電圧信号ｅ(n-1) を入力して、その値の平均・設定差
電圧値ｅ(n-1) を、ベース期間の変化率を算出する関数
Ｆｂに代入して前回の周期のベース期間Ｔb(n-1)と乗算
し、次回のベース期間Ｔbn＝Ｔb(n-1)＊Ｆｂ（ｅ(n-1)
）を算出し、その値のベース期間制御信号Ｔbnを出力
する。

【０３２０】図２５は、特性傾斜制御回路ＫＣの機能を
ハードウエアで実行する実施例のブロック図である。以
下、図２５を参照して、特性傾斜制御回路ＫＣをハード
ウエアで実行する実施例について説明する。基準電源負
荷端子特性ＰＴＲは、ワイヤ送給速度設定信号Ｗs で設
定されたワイヤ送給速度において、ケーブルを含めた電
源主回路インピーダンスＺによって定まる基準の電源負
荷端子特性ＰＴの適切な傾きを設定し、その設定値に対
応した電源基準特性設定信号Ｗt を出力する。

【０３２２】特性傾斜演算回路ＫＴは、ピーク・ベース
電流値制御回路ＩＣからベース期間完了信号Ｔbkがワイ
ヤ送給速度設定信号Ｗs と電源基準特性設定信号Ｗt と
を入力して、差の信号（Ｗsd−Ｗt ）を電源負荷端子
（外部）特性ＰＴを定める関数Ｆｋに代入し、電源負荷
端子（外部）特性ＰＴの傾きＫｔを算出し、その傾きＫ
ｔに対応した特性傾斜信号Ｋt ＝Ｆｋ（Ｗsd−Ｗt ）を
出力する。

【０３２４】次周期（ｎ周期）の溶接電流平均値演算回
路ＩＡＶは、クロック信号Ｃk ごとに検出電流ディジタ
ル信号Ｉddを積算し、積算した（ｎ−１）回目の周期の
溶接電流値をサンプリング個数ｍ［ただし、ｍ＝（Ｔpc
＋Ｔbc）／１００μs ］で除算して、（ｎ−１）回目の
周期の溶接電流平均値Ｉa(n-1)を算出し、その溶接電流
平均値Ｉa(n-1)に対応した溶接電流平均値信号Ｉavを出
力する。

【０３２６】特性・電流乗算回路ＩＴは、特性傾斜信号
Ｋt と溶接電流平均値信号Ｉavとを入力して、それらの
積に比例する特性・電流乗算信号Ｉt を出力する。特性
・電流乗算信号Ｉt は、Ｉt ＝ｋ×Ｋt ×Ｉda＝ｋ×Ｆ
ｋ（Ｗs ―Ｗt ）×Ｉdaである。ただし、ｋは定数であ
る。

【０３２８】溶接電圧演算回路ＶＴは、設定電圧ディジ
タル信号Ｖsdと特性・電流乗算信号Ｉt とを入力とし、
特性・電流乗算信号Ｉt の出力値と溶接電圧設定値Ｖs
とを加算して、次の（ｎ回目の）周期の溶接電圧制御信
号Ｖt を出力する。この溶接電圧制御信号Ｖt は、Ｖt
＝Ｖs ＋Ｉt ＝ｋ×Ｆｋ（Ｗs ―Ｗt ）×Ｉda＋Ｖsで
ある。

【０３３０】設定・検出電流比較回路ＣＭ１は、溶接電
流検出信号Ｉd と溶接電圧制御信号Ｖt に対応した信号
とを入力して、その差の溶接電流制御信号Ｃm1を出力し
て、溶接電源ＰＳに出力して平均溶接電流値を制御す
る。

【０４００】

【発明の効果】図２６は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ
１で、アークが段差のある位置を通過したとき、アーク
長に対応した平均溶接電圧値Ｖａ、平均溶接電流値Ｉａ
及び平均アーク長の変化Ｌａを示す図である。同図
（Ａ）は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１で、アークが
段差のある位置を通過したとき、パルス電流波形に対応
した溶接電圧の瞬時値及びアーク長に対応した平均溶接
電圧値Ｖａの変化の応答性を示す図であり、同図（Ｂ）
は、制御されたベース期間Ｔbnの時間的変化を示す図で
あり、同図（Ｃ）は、平均アーク長Ｌａの変化の応答性
を示す図である。

【０４０２】溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１で、アーク
が段差のある位置を通過したとき、同図（Ｃ）に示すよ
うに、アーク長が段差変化前のアーク長Ｌ１から段差変
化後のアーク長Ｌ２に変化するので、前述した図１４乃
至図１６又は図２３乃至図２５の溶接装置の動作によっ
て、ベース期間制御信号Ｔbnがベース期間Ｔｂを増加さ
せるので、同図（Ｂ）に示すように、平均溶接電流値Ｉ
ａが急激に低下して、同図（Ｃ）に示すように、平均ア
ーク長Ｌａが速やかに短くなって、時刻ｔ３で、段差変
化前のアーク長Ｌ１に復帰する。

【０４０４】図２７は、本発明のアーク長復帰制御によ
って溶接をしてアークが段差を通過したときの溶接ビー
ド外観の変化状態を示す図である。同図に示すように、
段差通過後に、一時的に、アーク長が長くなって、被溶
接物がアーク熱を受ける範囲が広くなってビード幅Ｗが
広がる。しかし、このときに、本発明の方法及び溶接装
置では、図１２の従来の溶接装置よりも短時間でアーク
長Ｌａを速やかに復帰させることができるので、広いビ
ード幅の部分が短くなる。その結果、本発明の方法及び
溶接装置では、溶接ビード幅Ｗが広がる期間がわずか
で、溶け込み形状の変化がほとんどなく、溶接結果の均
一性が維持される。

【０４１０】図２８は、本発明のアーク長復帰制御方法
又はアーク長復帰制御回路を備えた溶接装置によって溶
接するときに、小電流、中電流又は大電流に対応させて
電源負荷端子特性ＰＴをＰＴＳ、ＰＴＭ又はＰＴＨに変
化させたときの各特性について、ワイヤ送給速度設定信
号Ｗs の設定値又は平均溶接電流値Ｉとアーク負荷電圧
値Ｖa との関係を示す図である。

【０４１２】同図において、平均溶接電流値が小電流の
ときは、電源負荷端子特性ＰＴＳの傾斜を大きくした垂
下特性にしている。また、平均溶接電流値が大電流のと
きは、電源負荷端子特性ＰＴＨの傾斜を小さくした定電
圧特性にしている。

【０４２０】図２９は、平均溶接電流値Ｉとアーク熱ワ
イヤ溶融特性ＭＡ及びジュール熱ワイヤ溶融特性ＭＲの
ワイヤ溶融熱量との関係を示す図である。同図（Ａ）は
平均溶接電流値Ｉが小のときの上記の関係を示す図であ
り、同図（Ｂ）は平均溶接電流値Ｉが中のときの上記の
関係を示す図であり、同図（Ｃ）は平均溶接電流値Ｉが
大のときの上記の関係を示す図である。

【０４２２】同図（Ａ）において、平均溶接電流値Ｉが
１５０［Ａ］から１００［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。本発明においては、このア
ーク熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶
融変化量ΔＭＲと略同じであるので、ワイヤ溶融変化量
は、ΔＭ＝−ΔＭＡ＋ΔＭＲ＝０となり、ワイヤ溶融速
度Ｖw は変化しないので、アーク長は変化しない。

【０４２４】同図（Ｂ）において、平均溶接電流値Ｉが
２２０［Ａ］から１８０［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。このアーク熱ワイヤ溶融変
化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＲＳと
略同じであるので、ワイヤ溶融変化量は、ΔＭ＝−ΔＭ
Ａ＋ΔＭＲ＝０となり、ワイヤ溶融速度Ｖw は変化しな
いので、アーク長も変化しない。

【０４２６】同図（Ｃ）において、平均溶接電流値Ｉが
２５０［Ａ］から２００［Ａ］に減少したとき、アーク
熱ワイヤ溶融特性ＭＡのアーク熱ワイヤ溶融変化量は、
ΔＭＡだけ減少する。このとき、ジュール熱ワイヤ溶融
特性は、突き出し長さＥｘが短いときのジュール熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＲＳから長いときのジュール熱ワイヤ溶融
特性ＭＲＬに変化するので、ジュール熱ワイヤ溶融変化
量は、ΔＭＲだけ増加する。本発明においては、このア
ーク熱ワイヤ溶融変化量ΔＭＡは、ジュール熱ワイヤ溶
融変化量ΔＭＲと略同じであるので、ワイヤ溶融変化量
は、ΔＭ＝−ΔＭＡ＋ΔＭＲ＝０となり、ワイヤ溶融速
度Ｖw は変化しないので、アーク長は変化しない。

【０４３０】図３０は、図１２に示す本発明の溶接装置
を使用して小電流値又は中電流値又は大電流値で溶接中
に突き出し長さＥｘが変化したときに、それぞれアーク
長Ｌの変化を示す図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）にお
いて、電源負荷端子電圧Ｖpsの電源負荷端子特性（小電
流用）ＰＴＳの（ａ）のように、チップ位置が１から２
に変動したとき、突き出し長さがＥx1からＥx2に変化し
ても、本発明のアーク長復帰制御では、小電流のとき
も、アーク長はＬ１＝Ｌ２ で変化しない。

【０４３２】同図（Ａ）及び（Ｂ）において、電源負荷
端子電圧Ｖpmの電源負荷端子特性（中電流用）ＰＴＭの
（ｂ）のように、チップ位置が３から４に変動したと
き、突き出し長さがＥx3からＥx4に変化しても、中電流
のときは、アーク長はＬ３ とＬ４とは略同じで変化し
ない。

【０４３４】同図（Ａ）及び（Ｂ）において、電源負荷
端子電圧Ｖphの電源負荷端子特性（大電流用）ＰＴＨの
（ｃ）のように、チップ位置が５から６に変動したと
き、突き出し長さがＥx5からＥx6に変化しても、本発明
のアーク長復帰制御では、大電流のときも、アーク長は
Ｌ５＝Ｌ６で変化しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来技術の溶接装置が出力する溶接電
流の制御方式を説明する図である。

【図２】図２は、ワイヤ先端のワイヤ突き出し長さＥｘ
及びアーク長Ｌを説明する図である。

【図３】図３は、溶接電流平均値Ｉとアーク熱ワイヤ溶
融特性ＭＡ及びジュール熱ワイヤ溶融特性ＭＲのワイヤ
溶融熱量との関係を示す図である。

【図４】図４は、溶接電流平均値Ｉに対するアーク負荷
電圧値Ｖa の特性を表すアーク負荷特性ＡＴ１乃至ＡＴ
３と平均溶接電流値Ｉに対する負荷端子電圧値Ｖa の特
性を表す電源負荷端子特性ＰＴＤ及びＰＴＵとの関係を
示す図である。

【図５】図５は、アーク長制御を考慮しないで、ピーク
電流値Ｉｐ、ベース電流値Ｉｂ、ピーク期間Ｔｐ及びベ
ース期間Ｔｂのパルス電流を周期的に繰り返して通電し
て溶接したときに、溶接電圧Ｖ、溶接電流Ｉ及びアーク
長Ｌの関係を示す図である。

【図６】図６は、パルス電流を通電して、パルス周波数
を制御することによってアーク長制御をする従来のパル
スアーク溶接装置のブロック図である。

【図７】図７は、図６に示す従来の溶接装置の各動作信
号と経過時間ｔとの関係を示す図である。

【図８】図８は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１で、ア
ークが段差のある位置を通過したとき、アーク長に対応
した平均溶接電圧値Ｖａ、平均溶接電流値Ｉａ及び平均
アーク長Ｌａの変化を示す図である。

【図９】図９は、従来のアーク長制御の溶接装置によっ
て溶接をしてアークが段差を通過したときの溶接ビード
外観の変化状態を示す図である。

【図１０】図１０は、図４に示す従来の溶接装置の平均
溶接電流値Ｉとアーク負荷電圧値Ｖa との関係を示す図
である。

【図１１】図１１は、図４に示す従来の溶接装置を使用
して小電流値又は中電流値又は大電流値で溶接中に突き
出し長さＥｘが変化したときに、それぞれアーク長Ｌの
変化を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明のパルスアーク溶接のアー
ク長復帰制御方法を実施する溶接装置の実施例のブロッ
ク図である。

【図１３】図１３は、ワイヤ送給速度設定信号Ｗs をＷ
s1乃至Ｗs4に変化させたときの溶接電流制御信号Ｃm1又
は平均溶接電流値Ｉと溶接電圧制御信号Ｖt 又はアーク
負荷電圧値Ｖa との関係を示す図である。

【図１４】図１４は、図１２の溶接装置のブロック図の
ピーク・ベース電流制御回路ＩＣの機能をソフトウェア
で実行するフローチャート（１／２）である。

【図１５】図１５は、溶接装置のブロック図のピーク・
ベース電流制御回路ＩＣの機能をソフトウェアで実行す
るフローチャート（２／２）である。

【図１６】図１６は、図１２の溶接装置のブロック図の
特性傾斜制御回路ＫＣの機能をソフトウエアで実行する
フローチャートである。

【図１７】図１７は、設定速度ディジタル信号Ｗsdと電
源基準特性設定信号Ｗt と差の特性傾斜信号Ｋt ＝Ｗs
―Ｗt を変数として、電源負荷端子（外部）特性ＰＴの
傾きＫｔを算出する関数Ｆｋを示す図である。

【図１８】図１８は、溶接開始後のパルス周期の（ｎ−
１）回目の周期の溶接電流平均値Ｉa(n-1)を算出する手
順の一部を示す図である。

【図１９】図１９は、溶接開始後のパルス周期のｎ回目
（次周期ｎ）の溶接電圧制御信号Ｖt を演算する関数を
示す図である。

【図２０】図２０は、溶接開始後のパルス周期の（ｎ−
１）回目の周期の溶接電圧平均値Ｖa(n-1)及び（ｎ−
１）回目の周期のベース期間Ｔb(n-1)を算出する手順の
一部を示す図である。

【図２１】図２１は、ベース期間の変化率を算出する関
数Ｆｂの特性をを示す図である。

【図２２】図２２は、本発明の溶接装置が出力する溶接
電流の制御方式を説明する図である。

【図２３】図２３は、本発明のアーク長復帰制御方法を
実施する溶接装置のブロック図のピーク・ベース電流制
御回路ＩＣを、ハードウエアで構成した制御回路であ
る。

【図２４】図２４は、図１２のベース期間演算回路ＴＢ
Ｎの実施例を示す図である。

【図２５】図２５は、特性傾斜制御回路ＫＣの機能をハ
ードウエアで実行する実施例のブロック図である。

【図２６】図２６は、溶接中の経過時間ｔの時刻ｔ１
で、アークが段差のある位置を通過したとき、アーク長
に対応した平均溶接電圧値Ｖａ、平均溶接電流値Ｉａ及
びアーク長の変化Ｌａを示す図である。

【図２７】図２７は、本発明のアーク長復帰制御によっ
て溶接をしてアークが段差を通過したときの溶接ビード
外観の変化状態を示す図である。

【図２８】図２８は、本発明のアーク長復帰制御方法又
はアーク長復帰制御回路を備えた溶接装置によって溶接
するときに、小電流、中電流又は大電流に対応させて電
源負荷端子特性ＰＴをＰＴＳ、ＰＴＭ又はＰＴＨに変化
させたときの各特性について、ワイヤ送給速度設定信号
Ｗs の設定値又は平均溶接電流値Ｉとアーク負荷電圧値
Ｖa との関係を示す図である。

【図２９】図２９は、平均溶接電流値Ｉとアーク熱ワイ
ヤ溶融特性ＭＡ及びジュール熱ワイヤ溶融特性ＭＲのワ
イヤ溶融熱量との関係を示す図である。

【図３０】図３０は、図８に示す本発明の溶接装置を使
用して小電流値又は中電流値又は大電流値で溶接中に突
き出し長さＥｘが変化したときに、それぞれアーク長Ｌ
の変化を示す図である。

【符号の説明】

ＡＣ…商用電源 ＡＤ１…検出電圧Ａ／Ｄ変換回路 ＡＤ２…設定電圧Ａ／Ｄ変換回路 ＡＤ３…検出電流Ａ／Ｄ変換回路 ＡＤ４…設定速度Ａ／Ｄ変換回路 ＡＴ，ＡＴ１乃至ＡＴ３，ＡＴＮ，ＡＴＰ…アーク負荷
特性 ＣＭ１…設定・検出電流比較回路 ＣＭ２…設定・検出電圧比較回路 ＤＡ１…溶接電流Ｄ／Ａ変換回路 ＤＦ…パルス周波数・幅制御回路 Ｆｂ…ベース期間の変化率の関数 Ｆｋ…電源負荷端子特性（電源外部特性）の傾きの関数 Ｉ，Ｉ1 乃至Ｉ4 …平均溶接電流値 ＩＡＶ…溶接電流値演算回路 ＩＢＳ…ベース電流値設定回路 ＩＣ…ピーク・ベース電流制御回路 ＩＣＤ…制御電流ディジタル信号出力回路 ＩＤ…溶接電流検出回路 ＩＤＡ…検出電流平滑回路 ＩＰＢ…ピーク・ベース電流値制御回路 ＩＰＳ…ピーク電流値設定回路 ＩＴ…特性・電流乗算回路 ＫＣ…特性傾斜制御回路 ＫＴ…特性傾斜演算回路 Ｌ，Ｌ１乃至Ｌ６…アーク長 Ｌ１…段差変化前のアーク長 Ｌ２…段差変化後のアーク長 ＭＡ…アーク熱ワイヤ溶融特性 ＭＲＬ，ＭＲＳ…ジュール熱ワイヤ溶融特性 ＰＫ…電源出力端子特性 ＰＳ…溶接電源／パルス溶接電源 ＰＴ，ＰＴＤ，ＰＴＵ，ＰＴ１乃至ＰＴ４…電源負荷端
子特性 ＰＴＨ…電源負荷端子特性（大電流用） ＰＴＭ…電源負荷端子特性（中電流用） ＰＴＲ…基準電源負荷端子特性 ＰＴＳ…電源負荷端子特性（小電流用） ＳＷ１…ピーク・ベース電流値切換回路 ＴＢ…ベース期間算出回路 ＴＢＣ…ベース期間カウンタ ＴＢＮ…ベース期間演算回路 ＴＰ…パルス幅設定回路 ＴＰＢ…ピーク期間設定・ベース期間制御回路 ＴＰＣ…ピーク期間カウンタ ＶＡ…溶接電圧平均値演算回路 ＶＤ…溶接電圧瞬時値検出回路 ＶＤＡ…検出電圧平滑回路 ＶＥ…平均・設定差電圧値演算回路 ＶＦ…電圧・周波数変換回路 ＶＩ…検出電圧積算回路 ＶＳ…溶接電圧設定回路 ＶＴ…溶接電圧演算回路 ＷＫ…特性傾斜演算回路 ＷＭ…ワイヤ送給モータ ＷＳ…ワイヤ送給速度設定回路 ＷＴ…電源基準特性設定回路 Ｚ…インピータンス Ｃk …クロック信号 Ｃm1…溶接電流制御信号 Ｃm2…設定・検出電圧比較信号 Ｄf …パルス周波数・幅制御信号 Ｅｘ，Ｅx1乃至Ｅx6…突き出し長さ ｅ(n-1) …平均・設定差電圧信号／平均・設定差電圧値 Ｉ…溶接電流／溶接電流値 Ｉａ…平均溶接電流／平均溶接電流値 Ｉa(n-1)…溶接電流平均値 Ｉav…溶接電流平均値信号 Ｉｂ…ベース電流／ベース電流値 Ｉbs…ベース電流値設定信号／ベース電流設定値 Ｉca…制御電流アナログ信号 Ｉcd…制御電流ディジタル信号 Ｉd …溶接電流検出信号 Ｉda…検出電流平滑信号 Ｉdd…検出電流ディジタル信号／検出溶接電流値 Ｉｐ…ピーク電流値 Ｉps…ピーク電流値設定信号／ピーク電流設定値 Ｉt …特性・電流乗算信号 Ｋｔ…電源負荷端子特性の傾き Ｋt …特性傾斜信号 Ｌａ…平均アーク長 ｍ…サンプリング個数 Ｓw1…ピーク・ベース電流値切換信号 ｔ…経過時間 Ｔｂ…ベース期間 Ｔbc…ベース期間カウント値 Ｔbk…ベース期間完了信号 Ｔbn…ｎ周期目のベース期間／ベース期間制御信号 Ｔb(n-1)…（ｎ−１）回目の周期のベース期間 Ｔp …パルス周波数・幅信号 Ｔｐ…ピーク期間 Ｔp …パルス幅設定信号 Ｔpc…ピーク期間カウント値 Ｔpk…ピーク期間完了信号 Ｔs …通電指令信号 Ｖa …アーク負荷電圧値／負荷端子電圧値 Ｖa1…段差変化前の平均溶接電圧値 Ｖa2…段差変化後の平均溶接電圧値 Ｖa(n-1)…溶接電圧平均値信号／（次の）周期の溶接電
圧平均値 Ｖd …溶接電圧瞬時値検出信号 Ｖda…検出電圧平滑信号 Ｖdd…検出電圧ディジタル信号／検出電圧値 Ｖf …周波数制御信号 Ｖi …積算電圧ディジタル信号／積算電圧値 Ｖｍ…陽極電圧降下 Ｖｎ…次周期溶接電圧値／次周期溶接電圧値信号 Ｖp ，Ｖpd，Ｖpu，Ｖph，Ｖpm，Ｖps…溶接電源出力電
圧値 Ｖs …溶接電圧設定信号 Ｖsd…設定電圧ディジタル信号 Ｖt …（次周期）溶接電圧制御信号／次周期溶接電圧値 Ｖw …ワイヤ溶融速度 Ｖｚ…インピータンス降下 Ｗm …ワイヤ溶融熱量 Ｗs ，Ｗs1乃至Ｗs4…ワイヤ送給速度設定信号／ワイヤ
送給速度設定値 Ｗsd…設定速度ディジタル信号／ワイヤ送給速度設定値 Ｗt …電源基準特性設定信号／電源基準特性設定値 ΔＭＡ…アーク熱ワイヤ溶融変化量 ΔＭＲ…ジュール熱ワイヤ溶融変化量 ΔＭ…ワイヤ溶融変化量 θ…アーク・電源特性傾斜角度差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 恒雄 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しない
   で、パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接
   電圧平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較
   し、その比較値によって、次の周期のベース期間を算出
   するとともに、平均溶接電流値の変化に対応させて、電
   源負荷端子特性を、アーク負荷特性の傾きの変化に追従
   させて、アーク長が変動したときアーク長を復帰させる
   パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法。
2. 【請求項２】 溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しない
   で、パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接
   電圧平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較
   し、その比較値によって、次の周期のベース期間を算出
   するとともに、平均溶接電流値の変化に対応させて、電
   源負荷端子特性を、アーク・電源特性傾斜角度差を設け
   て、アーク負荷特性の傾きの変化に追従させて、アーク
   長が変動したときアーク長を復帰させるパルスアーク溶
   接のアーク長復帰制御方法。
3. 【請求項３】 溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しない
   で、パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接
   電圧平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較
   し、その比較値によって、次の周期のベース期間を算出
   するとともに、電源負荷端子特性を溶接電流平均値の設
   定と連動させ、適正な電源負荷端子特性の溶接電流を出
   力してアーク長が変動したときアーク長を復帰させるパ
   ルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法。
4. 【請求項４】 溶接電圧の瞬時値を検出して平滑しない
   で、パルス電流の設定した１周期又は短周期ごとに溶接
   電圧平均値を算出し、設定された溶接電圧設定値と比較
   し、その比較値によって、次の周期のベース期間を算出
   するとともに、電源負荷端子特性をワイヤ送給速度の設
   定と連動させ、適正な電源負荷端子特性の溶接電流を出
   力して、アーク長が変動したときアーク長を復帰させる
   パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法。
5. 【請求項５】 溶接中のピーク期間及びベース期間が設
   定されたピーク期間及び算出されたベース期間に達した
   かどうかを判別して、ピーク期間に達していないとき
   は、設定したピーク電流値の値を出力して達するまで繰
   り返し、設定されたピーク期間に達していたときは、設
   定したベース電流値の値を出力し、算出されたベース期
   間に達していないときはベース電流値の値を出力して達
   するまで繰り返し、達したときは次のベース期間を算出
   するステップに進むパルス周期終了判別ステップと、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
   設定値と基準電源負荷端子特性Ｒを設定する電源基準特
   性設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算
   ステップと、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
   比例する特性・電流乗算信号を出力する特性・電流乗算
   ステップと、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
   接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算ステップと、 パルス周期の１周期が終了したとき、検出電圧値を積算
   した積算電圧値から、その周期の溶接電圧平均値を算出
   し、その溶接電圧平均値と溶接電圧制御信号の次周期の
   溶接電圧値とから、その周期のベース期間を算出して次
   回の周期のベース期間とするベース期間演算ステップと
   から成り、 通電指令信号が終了するまで、次の周期終了判別ステッ
   プを繰り返して設定されたピーク期間に、設定されたピ
   ーク電流値の電流を通電し、算出されたベース期間に、
   設定したベース電流値の電流を通電するパルスアーク溶
   接のアーク長復帰制御方法。
6. 【請求項６】 溶接中のピーク期間が設定されたピーク
   期間の設定値に達したかどうかを判別して、ピーク期間
   に達していないときは、設定したピーク電流値の値を出
   力して達するまで繰り返し、設定されたピーク期間に達
   していたときは、設定したベース電流値の値を出力する
   ピーク期間終了判別ステップと、 ベース期間が、算出されたベース期間に達したかどうか
   を判別し、ピーク期間に達していないときは、ベース電
   流値の値を出力して達するまで繰り返すベース期間終了
   判別ステップと、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
   設定値と基準電源負荷端子特性Ｒを設定する電源基準特
   性設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算
   ステップと、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
   比例する特性・電流乗算信号を出力する特性・電流乗算
   ステップと、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
   接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算ステップと、 算出されたベース期間に達してパルス周期の１周期が終
   了したとき、検出電圧値Ｖddを積算した積算電圧値か
   ら、その周期の溶接電圧平均値を算出する溶接電圧平均
   値演算ステップと、 溶接電圧平均値と溶接電圧制御信号の次周期の溶接電圧
   値との差電圧及び前回の周期のベース期間から、次回の
   周期のベース期間を算出するベース期間算出ステップと
   から成り、 通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
   に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
   ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
   パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法。
7. 【請求項７】 ピーク期間、ピーク電流値及びベース電
   流値を設定する初期設定ステップと、 溶接中のピーク期間が設定されたピーク期間に達したか
   どうかを判別して、ピーク期間に達していないときは、
   ピーク電流値の値を出力して達するまで繰り返し、設定
   されたピーク期間に達していたときは、ベース電流値の
   値を出力するピーク期間終了判別ステップと、 検出電圧値を積算して積算電圧値を記憶する検出電圧積
   算ステップと、 ベース期間が、算出されたベース期間に達したかどうか
   を判別し、ピーク期間に達していないときは、ベース電
   流値の値を出力して達するまで繰り返すベース期間終了
   判別ステップと、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
   設定値と基準電源負荷端子特性を設定する電源基準特性
   設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算ス
   テップと、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
   比例する特性・電流乗算信号t を出力する特性・電流乗
   算ステップと、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
   接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算ステップと、 算出されたベース期間に達してパルス周期の１周期が終
   了したとき、検出電圧値を積算した積算電圧値から、そ
   の周期の溶接電圧平均値を算出する溶接電圧平均値演算
   ステップと、 溶接電圧平均値と溶接電圧制御信号の次周期の溶接電圧
   値とから、その差の平均・設定差電圧値を算出する平均
   ・設定差電圧値演算ステップと、平均・設定差電圧値
   を、ベース期間の変化率を算出する関数に代入し、その
   周期のベース期間と乗算して算出し、次回の周期のベー
   ス期間とするベース期間算出ステップとから成り、 通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
   に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
   ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
   パルスアーク溶接のアーク長復帰制御方法。
8. 【請求項８】 検出電圧ディジタル信号の検出電圧値を
   積算して、その値の積算電圧ディジタル信号を出力する
   検出電圧積算回路と、 積算電圧ディジタル信号の溶接電圧平均値を算出し、そ
   の値の溶接電圧平均値信号を出力する溶接電圧平均値演
   算回路と、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
   設定値と基準電源負荷端子特性を設定する電源基準特性
   設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算回
   路と、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
   比例する特性・電流乗算信号t を出力する特性・電流乗
   算回路と、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
   接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算回路と、 溶接電圧平均値信号の溶接電圧平均値と溶接電圧制御信
   号の次周期の溶接電圧値とから次回のベース期間を算出
   し、その値のベース期間制御信号を出力するベース期間
   算出回路と、 設定されたパルス幅のピーク期間に設定したピーク電流
   を出力し、算出されたベース期間に、設定したベース電
   流を出力するピーク・ベース電流値御回路とから成り、 通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
   に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
   ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
   パルスアーク溶接装置。
9. 【請求項９】 検出電圧ディジタル信号の検出電圧値を
   積算して、その値の積算電圧ディジタル信号を出力する
   検出電圧積算回路と、 積算電圧ディジタル信号の溶接電圧平均値を算出し、そ
   の値の溶接電圧平均値信号を出力する溶接電圧平均値演
   算回路と、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
   設定値と基準電源負荷端子特性を設定する電源基準特性
   設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算回
   路と、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
   比例する特性・電流乗算信号を出力する特性・電流乗算
   回路と、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
   接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算回路と、 溶接電圧平均値信号の溶接電圧平均値と溶接電圧制御信
   号の次周期の溶接電圧値とを引算し、その値の平均・設
   定差電圧信号を出力する平均・設定差電圧値演算回路
   と、 平均・設定差電圧信号の値の平均・設定差電圧値を、ベ
   ース期間の変化率を算出する関数に代入して、次回のベ
   ース期間を算出し、その値のベース期間制御信号を出力
   するベース期間算出回路と、 設定されたパルス幅のピーク期間に設定したピーク電流
   を出力し、算出されたベース期間に、設定したベース電
   流を出力するピーク・ベース電流値御回路とから成り、 通電指令信号が終了するまで、設定されたピーク期間
   に、設定したピーク電流値の電流を通電し、算出された
   ベース期間に、設定したベース電流値の電流を通電する
   パルスアーク溶接装置。
10. 【請求項１０】クロック信号ごとに読み込んだ検出電圧
    ディジタル信号の検出電圧値を積算して積算電圧値を算
    出し、その値の積算電圧ディジタル信号を出力する検出
    電圧積算回路と、 算出されたベース期間に達したときは、ワイヤ送給速度
    設定値と基準電源負荷端子特性を設定する電源基準特性
    設定値との差の特性傾斜信号を出力する特性傾斜演算回
    路と、 特性傾斜信号と溶接電流平均値信号とを入力して、積に
    比例する特性・電流乗算信号を出力する特性・電流乗算
    回路と、 溶接電圧設定信号と特性・電流乗算信号とを入力して溶
    接電圧制御信号を出力する溶接電圧演算回路と、 ベース期間完了信号が入力されたときに積算電圧ディジ
    タル信号を入 設定されたパルス幅のピーク期間に設定
    されたピーク電流を出力し、算出されたベース期間に、
    設定されたベース電流を出力するピーク・ベース電流値
    御回路と力して、その積算電圧値を積算した個数で除算
    して溶接電圧平均値を算出し、その値の溶接電圧平均値
    信号を出力する溶接電圧平均値演回路と、 溶接電圧平均値信号と溶接電圧制御信号とを入力して、
    それらの値の溶接電圧平均値と溶接電圧制御信号の次周
    期の溶接電圧値とを引算してその差の平均・設定差電圧
    値を算出し、その値の平均・設定差電圧信号を出力する
    平均・設定差電圧値演算回路と、 平均・設定差電圧信号を入力して、その値の平均・設定
    差電圧値を、ベース期間の変化率を算出する関数に代入
    して前回の周期のベース期間と乗算し、次回のベース期
    間を算出し、その値のベース期間制御信号を出力するベ
    ース期間算出回路と、 設定されたパルス幅のピーク期間に設定されたピーク電
    流を出力し、算出されたベース期間に、設定されたベー
    ス電流を出力するピーク・ベース電流値御回路とから成
    り、 設定されたパルス幅のピーク期間に設定したピーク電流
    を出力し、算出されたベース期間に、設定したベース電
    流を出力するパルスアーク溶接装置。