JPS63149074A - 短絡型溶接システムをコントロ−ルする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気アークによる溶接技術に関し、そしてさら
に詳しくはこのタイプの溶接法に通常ともなうスパッタ
ーを驚くほど減少させた短絡型溶接システムをコントロ
ールする改良された方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

消耗する電極アーク溶接において、操業の改造されたモ
ードの一つは短絡モードであり、そのモードではパワー
供給は消耗しうる電極又は溶接ワイヤーさらに素材（そ
れに溶接ビードが付着される）を通って接続される。ア
ークが発生するとき、電極の末端は溶融して、電極にし
つかりつきそして素材へ伸びている球状の塊の溶融金属
を形成する。

溶融材料のこの塊が充分に犬きくなると、それは電極と
素材との間の隙間を橋かけして短絡を生じる。そのとき
、電極と素材との間の電圧は急激に低下し、それにより
パワー供給金して短絡を通る電流を激しく増大させる。

このような高電流の流れは維持され、そしてパワー供給
インダクタンスが克服されるので、溶融した塊を通って
時間とともに実際に増大される。この短絡電流が流れ続
けるので、電気的なピンチが溶接ワイヤーの末端に隣接
した溶融の塊の部分の直径を短くする。溶融した溶接ワ
イヤーをして直径を短くさせる力は、溶接ワイヤーの末
端で溶融した金属を流れる電流の２乗に比例する。この
電気的ピンチ効果はノースラップＣＮｏｒｔｈｒｓｐ）
の式により説明される。

Ｉは電流密度であり、デは溶接ワイヤーの中心からの距
離であり、Ｒはネック（短絡部分）の直径である。短絡
中、比較的高い電流の流れの必要性があり、その流れは
短絡が生ずるときに本来生ずる。この高い電流の泥れは
溶融した塊のネック部分をして急速に極めて小さい表面
積又はネックへ形成させ勝ちであり、それは究極には電
気フユーズのように破裂してワイヤーから溶融したボー
ルを分離し、そしてそれを表面張力により溶接プールへ
ひき込む。ネックのこの破裂は、溶接工程からスパッタ
ーを生じさせるウスバッターは、溶接操業の全体の能率
を低下させ、そして溶接操業が終了した後に浴接ビード
の回りをかなりクリーニングする必要かめる。ネック又
はフユーズが破裂するときワイヤー又は棒を通って素材
に至る電流の流れは極めて高いので、スパッターの進む
距離及び量に加えてネック破裂にエフ放出されるエネル
ギーの量は極めて大きい。

理解されるように、電気的ピンチによりネックの大きさ
を充分に低下させる程高くなければならない短絡電流と
、フユーズの破裂のエネルギーを低下させ従ってスパッ
ター並にスパッター粒子が進む距離全低下させる程低く
なければならない短絡電流との間には矛盾がある。

溶接ワイヤーからしつかりぶらさがっておりしかも素材
又は溶接プールとかみ合っている金属ボールのネック又
はフユーズでの破裂によりアークが再び生成するときの
スパッターを制限するために、かなりの努力が払われて
きた。

初めに、溶接ワイヤーの直径を小さくする即ち騒２　ワ
イヤーを用いることが示唆されたが、スパッターを減少
させるこのアプローチは、小さな溶接ワイヤーを用いる
のに通常ともに生ずるすべての非能率さを生じさせた。

例えば多量の溶接ビードを置くことが難しく、そしてワ
イヤーはときＫは溶融することなく浴接プールへ入るか
又は短く切られた。これらの問題を克服するためにワイ
ヤーの直径を大きくすると、スパッターは実質的に増大
した。この問題に直面して、米国特許第４．５４４，８
２６号明ａ書（参考文献として引用）に教示されている
ように高周波パワー供給を用いることが示唆され、その
場合高周波インバーターが短絡条件中、又はアークの再
発生即ちフユーズの吹きとばしの前記の検出により止め
られる。高周波パワー供給がフユーズ破裂の直前に止ま
るとき％電流が流れるのを防ぐため、この米国特許スイ
ッチＳＷＤを示し、それは開き、流れる電流の急速な減
衰のためにソリッドステートインバーターの出力タンク
回路に抵抗体を入れる。このシステムは、すべてのパワ
ー供給には適用できず、そして短絡が検出される時間か
ら、ネック又はフユーズの破裂後アークが再び生成する
時間迄′３１．流の曲線の形を実際に形成する複雑な論
理コントロールシステムに基く。短絡のときの電流の低
下は、同調した減衰により、その現象は時間ｔ１とらと
の間の時間一定曲線を生じさせる。飛び散ろうとしてい
るネック又はフユーズを検出するとき、この同じ減衰の
概念が用いられる。この特徴は、この従来の特許の時間
１ｓとらとの間に示される。この特許に示されている予
め選択された波形は、ソリッドステートインバーターの
出力タンク回路に非常に依存し、それは特に破裂時にネ
ックそれ自体を通る１！流の流れを低下させるのに重大
な制限となる。このような予め選択された電流の形は、
もしあるとすれは、実質的な出力インダクタンスなしに
内部的に止まる高周波ソリッドステートインバーターパ
ワー供給に適用しつる。出力回路の実質的な誘導性リア
クタンスにより、スイッチＳＷＤと並列の抵抗体による
減衰は、困難となりそして必ずしも保証されない。直流
溶接システムが出力インダクタンスを有する以上、スパ
ッターを減少させるこの減衰の概念は重大な実際上の欠
点を有する。

短絡の検出により元来生ずる電流のサイクルの繰返しを
生じさせるシステムを示す他の特許は、米国特許第４．
５４６．２３４号明細書である。前記のものと同じく、
電流の波形はやや固定されている。予め選択された時間
の遅れの後で、電流は短絡された溶融金属の球状物又は
ボールを通って適用されて金属の移送を助ける。ネッキ
ングが予想されるまで一定の電流が維持され、そのとき
電流は低いレベルに急速に低下し次に直ちに第二の高い
レベルヘシフトする。

このシステムは、複雑でしかも一般にもしあるとすれば
高周波ノリラドステートインバーター型パワー供給にの
み使用しつる予め選択された電流の波形を生じさせるこ
とになる。

理解しつることであるが、溶接電流の流れに制限された
実際のコントロールを及ぼして、１！流の流れが短絡と
フユーズ破裂との間の多くのサイクルに自然の操業特性
を行わせることによ九浴接スパッターを減少させる比較
的量率なシステムについて明偶に求められている。さら
に、低インダクタンス回路の出力減衰又は数種の明確な
電流レベルの制限に依存しない、給電される変成器及び
ソリッドステートインバーター型パワー供給の両方に用
いられるスパッター減少回路には、かなりの需要がある
。

〔発明の概要〕

本発Ｅ！ＡＧ工、短絡移送モードを用（°・るタイプの
浴接システムにおいてスパッターを減少させる従来の試
みの不利を克服するものであり、そのシステムは、最低
の論理回路を要しそして出力回路においてかなりの斂の
インダクタンスの有無にかかわらず種々のパワー供給に
適用されつる。

本発明の最も広い球相によれば、アーク電圧が予め選択
された限界値のレベル例えば１０ボルト”を越えるとき
は何時でも、主な溶接電流が流れる。アーク電圧がこの
予め選択された値より下に低下するとき、主な溶接電流
は選択された時間比り、そして次に再び流れる。この期
間又はサイクル中、低いバックグラウンド電流は維持さ
れて、浴接ワイヤーからぶら下っておりしかも素材と接
触している溶融金属の塊又はボールは、分離されるＤ・
又は王な電流ではなく低いバックグラウンド電流のみの
影響下で金属移送短絡へ発展する。従って、素材の溶接
ビード又は溶接プールへ実際に移送されないすべてのｒ
ｄ融釡属ボールは、それが浴接ブールから別れるとき低
いバックグラウンドは流のみにさらされよう。このよう
な低い１：電流は、浴接プールからワイヤーからのボー
ル又はその部分を切り離そうとはしない。

溶融した金属の球又はボールは、ただ一時的にｍ懺浴接
プ−ル又は浴接ビードと結合し、それにより「初期の短
絡」と呼ばれる現象を生ずる。初期の短絡は、釜属移送
短絡ではなく、ボールと溶接ブールとが結合し、矢に電
気的ピンチ力により浴融ブールからボールがはねて、金
属移送が全く行われることなくアークが再び発生するこ
とになる。一時的な短絡は、低い電流の選択された時間
内に充分に発生する。実際、この時間は１．０惧８であ
る。初期の短絡が発生したとき、王な浴接１！流は止Ｆ
）％浴融した金属ボールと浴接ブールとの間の接触点で
ピンチ力を低下させる。低いレベルの電流の流れにまり
溶接作用を保つことにより、溶＃１作用を保つのに光分
な電流かめるが、一般に高いレベルのピンチ力を発生す
るのには不充分な電流があり、ピンチ力はアークを再発
生し、そして溶接ブールから浴融ボールを落丁アークジ
ェットカを生じ勝ちである。セれにより、短絡は金属移
送短絡へ変換し、そしてＷ期の短絡を形成することなく
進む。用語「素材」は、浴接ビードが置かれる又は付着
する金属、ピードそれ自体又は溶接プールを示すのに本
明細書では用いられる。これらのすべては、電気的にパ
ワー供給へアースされる。

もし短絡が初期の短絡条件にともなう一時的な短絡にす
ぎないならば、短絡が切れそしてアークが再発生したと
き。

主な電流が流れるだろう。もし初期の短絡条件が低い電
流の時間中移送短絡へ変化するならば、一般的な結果と
して、短絡条件は、低い電流の最初の予め選択された時
間後、残る。アーク電圧は低いレベルに保たれるが、主
な電流は流れる。これが生じたとぎ、＃接ワイヤーと素
材との間の浴融浴を通る電流は、＃接ワイヤーと素材と
の間の継続する短絡のために、急速に増大する。主な電
流が溶接ワイヤー中を流れ続けるので、ワイヤーは加熱
され伏けそしてその抵抗度は増大する。隙間を埋めてい
るボールは、溶接電流０２乗に比例した速度で電気的ピ
ンチ効果によりネックダウンし始める。抵抗度が増大す
るにつれそしてネックの直径が減少するにつれ、電圧は
増大し始める。ネッキング作用は”それが始った後は一
般に自己維持的であるので、ネックの開始は、電圧の増
大並に電流スロープのサインの変化の後の切迫したフユ
ーズの吹きｄしを示す。金属が主な電流の流れ罠より電
気的にピンチされるとき、短絡された金属を通って適用
される王な［泥による操業定圧又は溶接電流の時間の微
分が示される。浴受電流のスロープの変化又は電圧の急
激な上昇は、フユーズ又はネックの切迫した吹き出しを
示す。切迫したフユーズ破裂が電圧又はｍｉの微分によ
り示されるとぎ、主な電流は金属接触の損失の直前に、
再度直ちに切られる。主な電流が止ると、低いバックグ
ラウンド電流ハネツクでフユーズ破裂を生じさせる。仁
れは有効な分離を損うことのない低いエネルギーの破裂
である。橋かけなしている金属の分離中、プラズマ又は
アーク【エバツクグラウンド電流により貯えられ、そし
てアーク電圧を工増大する。アーク電圧がコントロール
値を越えたとき、主な電流は再び流れそして仄の短絡を
待つ。

短絡が検出された直後の主なｔ′ａの中断を防ぐために
、電圧又は電流の時間微分を測る回路は、短絡検出後の
舅−の時間遅れ直後の短い時間不活性化される。主な電
流が時間遅れ電流れるとぎに、この不活性化は微分測定
又は検出を防ぐ。もしこの微分検出の特徴が遅れ直後に
作用するならば、主な電流は再び止まりそれにより高い
短絡電流の形成及び強い電気的ピンチの発現が防止され
る。主な’ＵＬ鑞へのこの移行中、アーク電圧の時間微
分又は溶装電流の時間微分を測定する回路によりネッキ
ング条件として誤って見なされる′α圧の変化が存在す
る。

上述の本発明は、主な′電流を切って、低いレベルのパ
ツフグラウンド電流が短絡検出直後予め選択された最大
時間係たれる。金属移送サイクルのＰ：りに切迫したフ
ユーズ破損を検出すると、同一の低いレベルのバックグ
ラウンド電流が選択された時間遅れに適用される。これ
らの時間遅れの間、電圧が選択された堰より高くなり従
ってアーク条件を示すならば、主な電流が直ちに適用さ
れそしてあたかもＣ接電流にコントロールがないように
浴接工程が続く。

操業の短絡モード中の実際の金ｆＪ４移送は、浴接プー
ルに接触する溶融ボールにより生ずる短絡条件をともな
う。短絡後、電流の流れは、電流の流れが溶接ワイヤー
の末瑞で溶融金属ボールのネッキングを起重１で短絡さ
れたボールケ通して非常に増大する。それが生ずるとき
、浴融金属ボールを通る抵抗は増大し、通用された主な
電流はそ几に応じて減少する。その直後、王な１１Ｌ流
が１だ匠ｎているので、ネックの大きさはそれが破裂す
る１で低下する。本発明な用いることにより、ネック又
はフユーズ中を実際に流れる電流は、それが破裂すると
き、実際のフユーズ破裂中に王な溶接電流を用いること
により経験される正常な電流レベルより極めて低いレベ
ルへ低下する。破裂時の電流の流れの低下は、フユーズ
破裂のエネルギーを低下させることによりスパッターを
極めて減少させる。電圧又はｉｆ流の微分を用いること
により、ネックは正確に検出されて、電流はフユーズが
とぶ前に低下する。

不発明によれば、アークが短絡後再発生するときは何時
でも、第一の時間遅れは中断されそして主な電流は直ち
に適用される。これは初期の短絡中に生ずる。主な電流
は仄にプラズマレベルに上昇しそして実際の移送短絡を
待つ。

それ故、浴接ワイヤーの天端の金属ボールは、高い推進
力をうけない。浴融ボールは、アークジェットにより分
離される一時的な短絡の繰返しにより生長しようとしな
い。このやり方で、本発明は、実際の金属移送全正常な
移送短絡中溶接プールへ行わすことに工ｐ初期の短絡に
よって生ずる問題を認識ししかも克服し、又初期の短絡
の形成中に低い電流条件のみを提供する。従って、高い
電流の流れ＆気短絡の初めにおいて電流が低下しないシ
ステムで生ずるような、溶接プールからの弓θボールを
破壊する極めて高い活性金主じさせない。しかし、本発
明は、初期の短絡に生ずるような短絡条件直後、もしそ
れが生ずるならば、アークがあるときは何時でも低い又
はバックグラウンド電流コントロールの特徴を捨てるこ
とＫなる。本発明を用いることにエフ、初期の短絡は一
般に避けられる。その上、初期の短絡コントロール以外
の理由で従来の技術でときには用いられていた様な、時
間のサイクルに純粋に基いた電流レベルの予め選択され
た胆合せにより溶接電流は強：！ＩＩされない。

結局、スパッターの機械的成分としての初期の短絡の概
念並に殆んどすべての初期短絡を排除するために本発明
を用いる概念は、スパッターコントロールにおける実質
的な改良である。本発明によれば、すべての短絡は初期
の短絡と思われセして浴接１！流はバックグラウンドレ
ベルに低下されて、＃接プールの撹拌及びアークの力は
最小となる。

これは、浴融ボールと溶融溶接プールとの間の初期の接
触でも浴接プールの表面の吸引により正常且望ましい移
送短絡へ転換される可能性を極めて増大させる。もし初
期の接触又は短絡が異常に激しくそして移送短絡へ転換
できないものであるならば、ボールが低いバックグラウ
ンド′ｒｊＬ流レベルで溶接プールと接触しそしてそれ
から分離する事実は、本明細書において初期の短絡とさ
れるこの非移送作用により普通発生するスパッターを全
く排除する。

初期の短絡の不利を認識ししかも正すことによりそして
又主な電流とバックグラウンドｖＬａとの間のシフトの
みによす高エネルギーフユーズ破裂の問題を正すことに
より、浴接スパッターの問題は殆んど排除される。

本発明の概念を用いることにより、スパッターは、複雑
さ並に他のスパッター低下技術の電流波形なしに、普通
の短絡型溶接で非常に低下する。

本発明の使用は、さらにスパッターの傾向を減少させる
、浴融浴接ブールの激しい振動を低下させる。その上、
より静止した溶接プールは、表面張力をして浴接される
２個の物体の間の底の隙間をよりよく橋かけさせる。又
、ブールは、高エネルギーフユーズ破裂及び初期の短絡
により生ずる撹拌の低下により、浴接される物品に一層
適合しよう。

浴接ブールは、撹拌が少いときに、不当な溶接に大きな
電極の使用を可能にする。短絡アークの長さは、短くな
ることなく保たれる。従って、本発明では大きな電蓮、
高い付着率、高い電流が使用でき、又シールドガスの包
み込みによる汚染が少い。

本発明の主な目的は、短絡型の溶接システムにおいてス
パッターを非常に減少させるやり方で主な溶接電流とバ
ックグラウンド浴接′４流との間のｘｉをコントロール
する方法及び装置の提供にある。

本発明の他の目的は、前述の方法及び装置の提供にあり
、その方法及び装置は、減少したスパッターの実際の要
求とは正確には相関しない予め選択されたレベルの一連
の溶接電流をコントロールしない。

本発明の他の目的は、前述の方法及び装置の提供でろり
、その方法及び装置は溶接操業からスプレィする大きな
粒子を初期の短絡が生じさせることを防ぐ。

本発明の他の目的は、又前記の方法及び装置の提供であ
り、その方法及び装置では広範囲のワイヤーの直径を使
用できる。従って、大きな溶接ワイヤーは、欠点のある
スパッターなしで用いられる。用語「ワイヤー」及び「
電極」は、溶接工程中移送される溶接領域へ供給される
細長い消耗しつる金属要素を意味するようにやや互に交
換して用いられる。本発明は手動の電極棒により用いら
れよう。

本発明の他の目的は、前記の方法及び装置の提供であり
、その方法及び装置はインバーター型、モーター発生器
セット及び従来の変圧器型のパワー供給で用いられつる
。過去において、スパッターコントロールシステムは、
主として高周波ソリッドステートインバーターに制限さ
れていた。

それは、これらのパワー供給が出力回路で実質的に低下
した誘導リアクタンスを示したからである。過去のスパ
ッターコントロールシステムは、低い出力誘導リアクタ
ンスを要した。

又本発明の他の目的は前記の方法及び装置の提供であり
、その方法及び装置はダーリントン（ＤαデＬｉｎｇｔ
ｏｓ）パワートランジスターを用いる。この型のトラン
ジスターは、急速なターンオフ時間を有し、そして高電
圧及び高電流の定格を有する。

又本発明の他の目的は、移送される材料の棒とボールと
の間のネックの形成を開始する移送短絡中に高電流を流
し、そして次にネックがフユーズとして働きそして破裂
する直前に電流を急に低下させる方法及び装置の提供で
ある。

「とび散り」又は破裂時のこの低下した電流は、ネック
の破裂によるアークの実際の再発生中に低いエネルギー
を生成する。ネックを形５ｙ：、する最初の段階におげ
ろ高い短絡は、実質的な電気的ピンチを生ずる。この利
点は、周知の電気的な原則（電気的ピンチが溶接ワイヤ
ーと素材との間の溶融金属ボールを辿って流れる電流の
２乗の因子である）により確認される。もし電流が、ネ
ックが充分に形成されそして破裂しかける前に切られる
か又は低下するならば、所望のネッキング現象は逆に不
利益となる。ネックは高電流とともに生じ次にネックの
しめつけ作用は続き、低い電流はフユーズが破裂する一
瞬前に直接適用される。

又本発明の他の目的は、種々のシールドガス並Ｋｎる電
極の型及び大きさとともに働く、短絡型の溶接操業にお
けるスパッターを減少させる方法及び装置の提供である
。

さらに本発明の他の目的は、金属移送パルスの終りにお
けるネックを明らかにするスパッター並に移送パルスの
初めのとき初期の短絡スパッターを低下させる、スパッ
ター減少システムの提供である。

これらそして他の目的及び利点は、下記の添付図面とと
もに下記の記述から明かになるだろう。

第１図は、本発明の好ましい態様を用いた短絡型浴接シ
ステムの概略図である。

第２，４．２Ｂ及び２Ｃ図は、短絡条件中皿にフユーズ
破裂時の浴接ワイヤーの天端に形成された浴融金属浴の
生長を示す概略図である。

第３図は、第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図に示された。やや標
準の金桟移送中の溶接電流のグラフである。

第４図は、本発明の操業の特徴を詳しく示す電圧及び電
流のグラフである。

第５図は、第２Ｃ図に示されたフユーズ作用又はネック
破裂の発生を予想する他のシステムの配線図である。

第６１．６Ｂ、６Ｃ及び６Ｂ図は、「初期の短絡」とい
う用語が本発明で用いられるとぎそれを説明ししかもこ
の驚くべき現象の或る物理的及び電気特性を説明する概
略図である。

第７図は、第６Ａ〜６Ｄ図に概略的に示された初期の短
絡現象にともなう或る電気的特性を示す溶接電流を示す
グラフである。

第８図は、所望の金に移送短絡をともなう２個の望１し
くない初期の短絡を示す電流曲線であって、横座標の時
間は延長且中断されそして縦座標の電流はやや誇張され
ている。

第９図は、第１０図に示された本発明の詳細な説明する
のに用いられる、本発明の好筐しい態様の概略図である
。

第１０図は、ネックにおける電流を低下させる、本発明
の一つの特徴を用いる溶接電流の波形を示すグラフであ
る。

第１１図は、本発明の全様相を用いる金桟移送パルスを
示す波形グラフである。

第１２図は、高電圧及び高電流からパワーダーリントン
トランジスターを保護するための部品を有する本発明の
好ましい態様を示す。

第１３図は、本発明の好ましい態様？実施するのに用い
られる実際の回路の配線図であって、それは第１３Ａ及
び１３Ｂ図と名付けられた２枚へ分けられる。

第１４図は、溶接操業のそれぞれの状態における溶接電
流、アーク電圧の概略図であって、新しいスパッターコ
ントロールシステムを用いるシステムと標準の短絡浴接
システムとを比較している。

図面に関していえば、そこに示されているものは好まし
い態様を説明することを目的としておりそしてそれを制
限するものではない。第１図は、本発明により構成され
た溶接システムＡを示す。システムＡは、後で望１れる
スパッター減少又はコントロール回路Ｓｃを’ｈｂ。ス
パッターコントロール回路５ＣｋＸ、標準の短絡型溶接
単位に付加しつるので、第１図のシステムＡは、発明性
のある回路ｓｃが用いられるか否かにかかわらず、溶接
操作にとり普通の部品を示す。第１図は、初めに短絡型
溶接に用いられる一般的な背景及び概念を説明するのに
用いられる。システムＡの普通に用いられる部品は、通
常のソリッドステートスイッチ手順を用いて溶接電流の
早い中止を防ぐパワー供給に本質的な誘導リアクタンス
を有する一定の電圧出力を有する従来の変圧器型パワー
供給１０を含む。出力リード１２．１４はガスノズル２
０、浴接ワイヤー２２及び素材３０と直列に接続される
。これらの部品は、第１図に概略的に示された直列回路
に配置されているが、素材に沿ってビードを置く目的で
素材３０の浴接プールに向ってワイヤー２２を供給する
メカニズムは、システムＡの肝要な部品であろう。この
ような通常のワイヤー供給メカニズムは、本発明の一部
を形成しない。本発明は、第１図のシステムＡに示され
た標準の部品の助けにより今迄説明されたような、溶接
の標準の短絡モードに用いられる。このシステムは、ワ
イヤー２２及びアーク又はプラズマＰを通るアーク電圧
を適用する従来の変圧器型パワー供給を用いる。このよ
うな電圧は、溶接電流をしてワイヤー２２から素材３０
へ流れるようにする。一般的な実地によれば、適切なシ
ールドガス４０が、ノズル２０からワイヤー２２の回り
に向けられて、素材３０上の浴接プール中に付着した金
属の酸化及び汚染を低下させる。もち論、素材３０又は
ノズル２０を含む浴接ヘッドの何れも、所望の路にそっ
て動いて、素材の表面上又は２個の隣り合った素材の間
に形成される溝中の何れかに直線状の溶接ビードな付着
させる。

今迄述べたような標準の短絡移送モードの浴接において
、金属は、ワイヤーを通る溶接１ｉ流の通過によりワイ
ヤーから素材へ付着し、そして棒又はワイヤーが素材と
接触する短絡条件と、ワイヤーと素材との間に隙間があ
るアーク条件又はプラズマ条件との間を交番する素材へ
付着する。ワイヤーより下のこの隙間は、アーク又はプ
ラズマにより僑かけされる。用語「素材」とは、処理さ
れる表面上に既に付着した浴接プール又は素材そのもの
を意味し、その足義は本明細書では便宜に用いられる。

第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図は、ワイヤー２２の末端で溶融
ししかも表面張力（予め付着した金鵬な含む浴融金属の
浴接プールへ金属を引き込む）により素材上に付着した
金属を移送する、短絡移送現象を概略的に示している。

この溶接ブールは、本来動的であり、ノズル２０が段々
に素材に沿って動いた後にかなりの時間その流動性を保
つ。周知の如く、ワイヤー２２の底は、ワイヤーの直径
αよりも実質的に大きい距離すて、前に付着した浴Ｐ１
溶接ブール又は素材から離れて維持される。

実際には、直径ａは実質的に変化し、そして本発明を用
いる＠接システムで用いられる。過去において、小さな
ワイヤーの直１例えばＦＪｏ、０８９ｃ！ｎ（０，０３
５インチ）が用いられてスパッターを低下させた。それ
は、そのような小さいワイヤーは浴接ブールに受は入れ
られ、そしてスパッターがもしめれば、それが金属を溶
接ブールに何着させるとき、ワイヤーの末端の回りに形
成される溶接プールに物理的に捉えられるからである。

間隔すが直径ａより大きいので、第２Ａ図に示される溶
融金属の球又はボールＢは、手法よりやや大きい幾何学
的な球状の形を有する。このボールの形は、棒２２から
溶融溶接プール又は素材３０への分離及び表面張力移送
を助ける。結局、標準の短絡モードの溶接において、電
流はワイヤー２２を通や、そしてアークはワイヤーの底
と溶接プール又は素材３０との間に生じ、それによりア
ーク又はプラズマの熱はワイヤー２２の末端を浴融させ
る。この浴融材料の大きさは、それがボールＢを形成す
ることにより間隔すで示される隙間を倍かけしそして短
絡を生ずるまで、生長する。この短絡が生ずるとき回路
抵抗が非常に低下するので、溶接電流は直ちに上昇しそ
して電圧は直ちに低下する。この急激な電流の上昇は、
第３図に示される金属移送パルスＭＴの左側に示され、
第３図では正常の短絡金属移送に対する溶接電流が概略
的に示されている。溶接電流１ｗは正常なアーク又はプ
ラズマ電流レベルＩＰ　（最低の電流レベルでありそし
て主として出力抵抗によりコントロールされる）を有す
る。プラズマ電ＲＩＦが流れるアーク又はプラズマ時間
中、溶接電流Ｉｗが増大し次にプラズマ電ＲＩｐへ低下
する金属移送短絡パルスＭＴが存在する。移送短絡が生
ずるとき標準であるパルスＭＴは、点Ｓから最大へ増大
する主要なしかも急速に上昇する曲線５０を含む。短絡
条件はｇ２Ａ図に示される。電流が増大するとき、ボー
ルＢは表面張力によシ済融溶接プールにくっつき、そし
て電気的ピンチ効果によりはつぎりしたネック■を形成
する。ネックＮの直径は、ノースロップの式に従って１
！流誘導力により減少する。これは、ボールＢを通る抵
抗を増大させる。従って、ネックが始まると、ネックＮ
の直径が急速に減少するにつれ、増大する抵抗により、
第３図の溶接電流１ｗ曲線は方向を逆にしそして下降し
始める。ネッキング力又は電気的ピンチ効果は溶接電流
の２乗に従って変化するので、実質的な力がボールＢの
先端に働いて急速なネッキングダウンを生じさせる。そ
の理由のため、ネックが一般に第２Ｂ図に示されるよう
に始まると直ぐに、ネックの直径は加速された速度で急
速に減少する。これは、第２Ｃ図に概略的に示されてい
る、フユーズ作用又はネック破裂Ｆを生ずる。第３図の
点５４における破裂は、直ちにワイヤー２２と素材３ｏ
との間にプラズマ又はアークを再発生させて、電流１ｗ
は先ずパルスＭＴの部分５５に沿って急速に低下し、そ
して次にアークが安定するにつれ次第にライン５６に沿
って下降する。金属移送短絡パルスＭＴの先端５２にお
いて電流の微分ｄｉ／ｄｔは逆になり負となる。ネック
が形成すると直ちに、それは先端５２と破裂点５４との
間の鋭い線５７によジ示されているように直ちに破壊す
る。金属移送パルスＭＴの時間一定部分５６は、点５４
における破裂直後線５５に沿う最初の急速な電流低下の
後である。分るように、ネックは形成し始めそして第３
図の短い時間ＴＮ（スケールに示されている）で吹き飛
ばされる。

結局、ボールＢはワイヤー２２の末端に形成され、そし
てそれが第２Ａ図に示されている溶接プール又は素材３
０と接触するまで増大する。表面張力は、次に電気的ピ
ンチ効果に先立って棒２２の末端からボールＢを引張り
、ボールＥ’（して第２Ｂ図のＮに示される工うにネッ
クダウンさせる。その直後、フユーズは第２Ｃ図に示さ
れているように破壊又は吹き飛ぶ。第３図に示されてい
るように、フユーズＦにおいて、電流は約３００アンペ
アであり、従ってボールＢがワイヤー２２から離れると
き巨大なエネルギーが放出される。これは、第２Ｃ図で
矢ＳＰとして示される溶融金属のスパッターを生じさせ
る。このスパッターは高い運動量で外方に飛び、スパッ
ターされた金属を実際の溶接操作から或る距離離れ九所
に運ぶ。過去においてスパッターＳＰを減少させるため
に、ワイヤー２２の大きさを減少してアークを溶接プー
ル中に埋めるようにしそれにより溶接プールが溶融金属
のスパッター粒子の多くを捉え、そして溶接プールから
スパッターを飛び散らす傾向を低下させた。又、複雑な
回路が示唆されて、金属移送サイクル中の金属移送パル
スＭＴＯ形をコントロールした。これらの従来の配置は
、パルスＭＴｆ予め選択され念パルスの形にさせ勝ちで
あった。しばしば、パルスは、それらが必要であるか否
か又は金属移送が実際に生ずるか否かにかかわりなく、
繰返された。本発明は、第１図のシステムＡの或る部品
に関して今迄論じた従来のシステムに僅かな修正を行う
ことにより、これらの不利を克服する。第３図に示され
る如く、正常な溶接電流曲線は、今迄記述された通常の
短絡システムの簡単なしかも容易に達成される構造上の
修正によりコントロールされる。

再び第１図及び第４図に関して、本発明の好ましい態様
全達成するためにシステムＡの標準の特徴と組合わせて
加えられる部品は、第１図に示され、スパッター低下回
路ＳＣはダーリントンパワートランジスタースイッチＳ
Ｗと並列に接続された抵抗体Ｒｆｆ含む。この並列回路
は、ノズル２０、ワイヤー２２及び素材３０と直列に接
読される。

本発明の好ましい態様全完成するために、スパッター減
少回路ＳＣは、又スイッチＳＷｆ操作するためのソリッ
ドステート論理コントロールシステムＬｆ含む。溶接部
位におけるパラメーターに関してスイッチを操作する方
法は、標準の短絡溶接で経験されるスパッターＳＰを実
質的に排除する。コントロールＬは、ダーリントンスイ
ッチＳＷを指揮して電導的又は非電導的の何れかとする
。非電導的のとき、抵抗体Ｒは溶接操作と直列であって
、以下パックグラウンド電流ｒＢと呼ばれる低レベルの
溶接電流を生ずる。

実際には、抵抗体Ｒは１．０オームであり、それはスイ
ッチＳＷが閉められ主な電流の流れが約３００アンペア
のとき、抵抗体を通って約３００ポル）Ｋ上昇する。従
って、パワー供給１０は、スイッチＳＷの状態の如何に
かかわらず、溶接操作中の電流の流れを低下させるため
に実際に切断又はアースされるべきではない。スイッチ
ＳＷによる直接接続と抵抗体Ｒのみを通る電流の流れと
の間を単にスイッチすることは、溶接ｔｉＺｗ　ｋして
（ａ）標準のパルスＭＴに従って電源と接続されていな
いか、又は（６）論理コントロールＬによりスイッチＳ
Ｗを開くことにより下方へ進ませるかの何れかである。

本発明の一つの様相では、数百アンペア及び数百ボルト
の定格を有するパワートランジスターと接続したダーリ
ントンを用いる。ダーリントンが接続したトランジスタ
ーネットワークＳＮが、過重な電流条件下での急速なス
イッチングが可能なために、好ましい。この型のスイッ
チは本発明の一部であり、スイッチが開かれるか又は非
電導的条件にあるとき、溶接電流を約１２０マイクロ秒
以内で高いレベルの主な電流から低いレベルのバックグ
ラウンド電流ＩＢへ低下させる。

概略的に装置６０として示される適切な電圧センサー並
に電流センサー６２は、−瞬的な溶接電流１ｗ及びアー
ク電圧ＥＡＲ（３２論理コントロールＬに与えて、論理
コントロールＬがスイッチＳＷｆ開閉して第４図に示さ
れる如き溶接電流コントロールを与える。本発明の基本
的な様相は、第４図の上方のグラフ中のグラフの形で示
され、そのグラフは電圧の揺らぎを示す。下方のグラフ
は、上方の電圧曲線と時間のベースで相関した、ワイヤ
ー及び素材を通る溶接電流Ｉｗｔ−示している。

フユーズエネルギーを低下させてスパッターＳＰ１に減
少させる本発明の一つの様相を理解するために、第４図
の金属移送パルスＭＴ（ＮＥＷ）の右端に注意すべきで
ある。

このパルスは、アーク電圧の部分１０２と直接相関する
前面ヘカーブした線１０１有し、アーク電圧はパルスＪ
ＩＴの左端で用いられる本発明の他の様相に関して記述
されよう。電流１ｗが右へ増大するとき、スロープは結
局減少１線１００の右端での電流のその変化は部分１０
４において電圧スロープに僅かな増大を生じさせる。電
圧のこの増大は、移送パルスＭＴＣＮＥＷ）の上方の一
般に平らな部分に対応する。電流が零スロープに近ずき
そして電圧が増大したスロープヲ踪するとぎ、ネックＮ
は、第２Ｂ図に示される如く形成し始める。このとき、
本発明のこの様相によジ、ｄｉ／ｄｔ又はｄ　９／ｄ　
！の何れかを検出することにより、スイッチＳＷは開か
れる。これは、第４図で約５０アンペアとして概略的に
示されている低いバックグラウンド電流レベルＩＢへ電
流を直ちにシフトする。溶接電流ｋ”４上方の電圧曲線
で示されている予め選択された値例えば１０ボルトをア
ーク電圧Ａ’ＡＢＯが越えない間のみ、この低いバック
グラウンドレベルに止まる０次にネックが破壊し、短絡
が除かれそして電圧が垂直な線１０６に沿って上昇する
。アーク電圧Ａ’ＡＲＯがそれが線１０６に沿って動く
とき選択された低いレベル（即ち実際では１０ボルト）
ヲ越えるとき、スイッチＳＷが閉じられそして溶接電流
１ｗは曲線１１０に沿って動き、その曲線は部分１１２
で示されるプラズマ又はアーク溶接電流値ＩＰへ上昇す
る時定数面線である。このプラズマ電流は実質的に２０
０アンペア全越えるものとして示されている。同時に、
電圧は部分１０８でその一定状態の条件となり、大体２
０ボルトとして示される。

パルスＭＴ（ＮＥＷ’）Ｌ従来の金属パルスＭＴの如く
、金属移送を溶接棒から素材即ち溶融溶接プールへ行う
。第４図の時間ＴＰは、パルスの金属移送部分である。

上述の如く、本発明の第一の様相は、パルスＭＴ（ＮＥ
Ｗ）の終りに生じ、そしてネックが開始してフユーズの
飛び散りを予想させるときを認識することを含む。次に
、スイッチＳＷを開けそして第１図に示されているよう
に抵抗体Ｒ’（そう人することによりバックグラウンド
電流ＩＢのみを再び流すことにより、溶接電流１ｗはプ
ラズマレベルＩＦより実質的に低いレベルヘシフトされ
る。低い電流そして低いエネルギーフユーズ破裂が生ず
る。破裂すると、金属移送パルスが終わり、そしてアー
クが発生し、電圧が線１０６に沿って上昇する。これは
スイッチＳＷｆ閉じる。主な電流が流れるようになり、
そしてそれは第４図において５０アンペアより低いと示
されている低いレベルＩＢから出発する時定数部分１１
０に沿って増大する。プラズマレベル１１２に向う線１
１０に沿った溶接電流の急速な増大Ｉｔ’４時定数曲線
である。スイッチＳＷｆ用いることにより、電流の回復
は正常のプラズマレベルＩＦより高く上方に振れない。

このような望ましくない電流の振れは、アークの再発生
をコントロールするのを困難にする。それは、適用され
た電流が実際のプラズマ点火及び維持の必要性よジも実
質的に高いからである。本発明のこの第一の様相によれ
ば、回路ＳＣは切迫したフユーズ破裂を認識して、低い
レベルへ電流を低下させるようにデザインされている。

その上、溶接電流１ｗは、実際には１．ＱＮｇである時
間Ｔｐの間低いバックグラウンドレベルＩＢへ保たれる
。しかし、回路ＳＣはコントロールパラメーターを有し
て、電圧ＶＡＲ○が予め選択されたレベルを越えるとき
は何時でも（この場合１０ボルト）、スイッチＳＷは閉
じられる。ネックＮが破壊するときアーク電圧は上昇す
るので、電圧の上昇は常に時間Ｔｐに先立って生ずる。

従って、時間遅れＴｐの間の回路ＳＣの保持作用は、フ
ェイル・セーフの特徴のみであり、？！！流１ｗが位置
又は点１１２でプラズマレベルｒＰへの運動を結局許す
ことを保証し、それはネックが飛び散る直前に一般に垂
直なＭｌ　１４に沿ってバックグラウンドレベルｒＢヘ
シフトする後である。

従来技術は、ネッキング、低いレベルのグラウンド電流
値へのシフト、そして次にアーク又はプラズマが再発生
したときプラズマレベルＩｐ　ｋ非常に越えることなく
プラズマレベルそれ自体へのシフトラ認識する概念全教
示していない。低いレベルの値Ｉｎへスイッチすること
は、垂直な線１１４に沿って達成され、それは約６：１
の比により電流の減少を保証する程早い。従来の技術は
、一般にコントロールされた時定数曲線に沿って電流を
シフトし、そして次にその後或る選択された時間で電流
を放出する。溶接電流の精密なコントロールは、ダーリ
ントンスイッチＳＷを用いることにより本発明によって
達成され、それは出力誘導子中の電流の蓄積、又はプラ
ズマレベル１１２を実質的に越える帰路曲線を生ずるパ
ワーリードなしに、１ｗｔ流の緊急の切断をもたらす。

第５図に関して、金属移送パルスの頂点５２ｔ−検出す
る一つの回路は、ｄｉｌｄｔ検出器として示され、それ
により電流が正のスロープから零のスロープヘシフトす
るとき、ａ１２０からの適切な出力が論理コントロール
Ｌにより処理され、そしてスイッチ５Ｗｆｆ閉けるのに
用いられる。この回路は微分１２２にニジ溶接電流１ｗ
の一次の微分をとる。線１２４中の微分は、増巾器１２
６により増巾さね、ソしてコンパレーター１３０の入力
１２８へ向う。Ｋｄｔ／ｄｔが予め選択されたレベルに
あるときを示す論理シグナルを出力はもたらす。他の配
置は、パルスＭＴの頂点５２を検出するのに設けられて
いる。この頂点５２とフユーズ破壊点５４との間の時間
は、スペーシングＴＮにより示される。理解されるよう
に、第３図のグラフのスケールにより、時間ＴＮは全く
小さい。従って、検出シグナルが線１２０に発生するや
否や、スイッチＳＷは直ちに開く。これは電、ｉＺｗｔ
線１１４に沿ってバックグラウンド電流レベルＩＢへ引
き下げる。電流ＩＢは、第４図に示されるように、プラ
ズマ電流ＩＰよりも実質的に低い。

本発明の他の様相によれば、スパッターコントロールＳ
Ｃは、初期の短絡の現象により生ずるスパッターを減少
させる特徴を有する。第４図にグラフ的に示されている
この特徴によれば、アーク又はプラズマ電流ＪＰは、す
べてのタイプの短絡が生じたときに、５０アンペア以下
（即ちバックグラウンドレベルＩＢ）に直ちに低下する
。電圧は線１１６に沿って急速に低下し、電流１ｗは論
理コントロールＬによジ線１１８に沿って低下し、スイ
ッチ５Ｗ１ｆ（開ける。溶接電流１ｗは、短絡が初め生
じたとき、バックグラウンド電流ＩＢヘシフトする。バ
ックグラウンド電流ＩＢは、抵抗体Ｒの値により主とし
てコントロールされ、そしてＩＢで予め選択された時間
又はサイクルＴＩ　の間保持される。このサイクル又は
時間Ｔｐが過ぎると、スイッチＳＷは閉じられ、そして
低いレベル１２０の電圧は、前述の如く、一定状態のレ
ベル１０２へ上昇し始める。短絡が検出されると直ぐの
Ｔ！Ｌ流のこの低下及び選択された時間中の低いレベル
の保持は、初期のスパッターを排除する。

スパッターコントロールが初期の短絡からいかにスパン
ターを減少させるかを知るために、「初期の短絡」の或
る技術的特徴が、第６Ａ、６Ｂ、６Ｃ，６Ｄ、７及び８
図に図示される。第６Ａ図に関し、ボールＢがワイヤー
２２の末端に形成されるとき、ボールは、或る場合、表
面張力によジ溶融溶接プールへ直ちには付着しない。ボ
ールは、第２Ｂ図に示した如く、溶接プールに接触する
に過ぎない。

これは、溶接プールが高いアーク電流差に重力及び起磁
力にさらされる溶融金属であることを認識することによ
り説明される。それは、水の波状体に似ている。多くの
場合、溶接プールは、溶融金属の前面（ボールＢを打つ
）により短い時間第６Ｂ図に示すようにボールＢと接触
する。ボールＢと接触する溶接プールの波状の前面によ
シ生ずる電気的及び機械的力は、ときにはボールを波立
つ溶接プールから離れさせる。これは第６Ｃ図に示され
る。従って、ボールＢが溶接プールＷＰと接触するとぎ
、短絡が生ずる。この短絡は、第６Ｃ図に示すように、
機械的な力により直ちに開かれる。このやり方が続きそ
してボールＢは溶接プールに捉えられないので、ボール
は、ワイヤー２２の末端の連続する溶融作用により生長
を続ける。終月ｑボールＢは実質的な塊の溶融金属とし
て溶接プールから離れ去る。

これがスパッターの一つの形である。ボール中の金属の
塊にニジ、これらの初期の短絡により生ずる機械的なス
パッターは、溶接領域に直ぐに隣接して不規則に付着し
た金属の塊全もたらす。これらのスパッター粒子は、ク
リーニングにかなりの問題音生じさせ、そして溶接材料
及び溶接エネルギーを浪費させる。第７図は、第６Ｂ図
に示される如くボールＢが溶接プールｗｐと接触すると
き、初期の短絡中の電流及び電圧の揺らぎを示している
。ボールが接触するが移送しないとぎ、それは第６Ｃ図
に示す如く、揺れ去ることになる。ボールが溶接プール
と接触するとぎ、ボールＢを通る電流は増大する。この
増大した１！Ｒ，は、第６Ｃ図においてアークが再発生
したとき、力を生じ、ボールＢを浴接プールから放出罎
ちである。電流が溶接プールと接触ボールとの間で増大
するとき、初期の短絡はアーク電圧をして下方ヘシフト
させる。これは、第７図の下方の曲線に示される。ボー
ルと溶接プールとの間の機械的な力により生ずる破壊が
生ずるや否や、電圧は線１３０に沿って上方に垂直に動
いてプラズマアーク電圧レベルに達する。初期の短絡条
件で溶融ボールＢを溶接プールへ引き込むための表面張
力について大きな面積の接触がないので、初期の短絡は
ボールＢを生長させ、そしてボールＢへ運ｗＪｆｉｔを
働かせる高い機械的な力を生じさせ、溶接プールからボ
ールを投げ捨が勝ちである。初期の短絡現象は、第８図
に概略的に示され、溶接電流１ｗは活性の移送短絡前に
一運の初期の短絡を経験する。多くの場合、溶融ボール
は１つ以上の初期の短絡後に溶融のままであり、次に大
きな粒子のスパッターを生ずることなく標準の移送へ進
む。しかし　しばしばこれは生じない。初期の短絡は、
ボールＢを生長させ、そして短絡条件中に高い機械的力
により外方へ押し出す。もし初期の短絡の効果が第８図
の小さなパルス１４０．１４２として示されている工う
に、無視されるならば、大きな粒子のスパッターが生ず
る。このタイプの溶接スパッターは、第２Ｃ図のフユー
ズＦの破壊にエフ生ずるスパッターエフ多くのクリーニ
ングの問題を生ずる。短絡が低下した電圧レベルにより
検出されるや否や、溶接電流をバックグラウンドレベル
１．へ低下させる本発明を用いることにエフ、第６Ａ、
６Ｅ、６Ｃ，６Ｄ、７及び８図に概略的に示されている
初期の短絡は生じない。低いレベルの電流ＩＢは金属接
触領域を増大させ、従って移送短絡へ発展させる。初期
の短絡を生じさせる高い電流は存在しない。

第４図の「初期の短絡」のグラフ部分は、もし低いレベ
ルの電流ＩＢが適用される時間Ｔｐ中初期の短絡が或る
過渡機械的攪拌の結果として生ずるならば、何が生ずる
かを示している。第４図に再び関して、サイクル又は時
間Ｔ。

は１．０％１であｐｌその時間は第８図に示されている
如き従来の技術のパルス１４０．１４２の巾にエフ決定
される初期の短絡持続時間よりも実質的に長い。第６Ｂ
図に示されている如き、短絡が生ずるや否や、初期の短
絡が本発明の使用で生ずるとなれば、最も重要なコント
ロールは、予め選択されたトリップ値より低い値へアー
ク電圧を低下させることを認識することである。従って
、溶接電流はスイッチＳＷ”ｆ開くことにより、下方ヘ
シフトされる。本発明によれば、すべての短絡中に流れ
るＳＩＬ流は低下しそれに工り初期の短絡の条件を生ず
ることが知られている機械的な万全低下させる。電流Ｉ
Ｂは王な’ｔｌＬ＃ｔ、レベルより極めて低く、それに
エフ溶接プールへの大きな面積の接触及びボールの移送
を助けることになる。

第４図に示される如く点１５０において、もし機械的な
攪拌が第６Ｃ図に示される如く溶接プールからボールＢ
を移動させるならば、アークは電流レベル１．で再発生
する。

これは、どの小さなフユーズが破裂してこの小さなフユ
ーズ作用でスパッターを減少させるとき、発生するエネ
ルギーを最低にする。アーク電圧は、曲線１５２に沿っ
て急速に上方ヘシフトする。アーク電圧が予め選択され
た値（コントロールＳＣにおいていつも有効な最も重要
なトリップ条件でろる）を越えるや否や、スイッチＳＷ
は閉じられる。

溶接電流１ｗは次にバックグラウンド電流レベルＩＢか
らプラズマ電流レベルＩＦへ上昇する。

パワー供給１０は約２０〜３０ボルトのプラズマ電圧に
セットされ友一定電圧機でアリ、それは１〜６ボルトの
一般の範囲で短絡を供給する。この型の機械を用いると
き、スイッチＳＷを閉じることにより主な電流を適用す
ることは、溶接電流をして第４図の増大する綴１００と
して概略的に示されている正常な妨害されていない電流
のレベルに達せしめる。スイッチＳＷが開かれるとき、
抵抗体Ｒは溶接電流を低いバックグラウンドレベルＩＢ
にコントロールする。本発明の要約として、主な電流は
正常な妨害されない電流で、１、そしてバックグラウン
ド電流は抵抗体によりコントロールされる電流である。

第９及び１０図に関して、本発明を用いる利点が示され
る。本発明によれば、金属移送中、スイッチＳＷが閉じ
られたとき、電流は、パルスＭＴＣＮＥＷ）　　により
示される如く、低いレベルのバックグラウンド電ＲＩｎ
から検出された項点部分５２αへ上昇し、そのときスイ
ッチＳＷは開きそして電流は部分１８０に沿って下降す
る。この作用は、通常パワー供給１０の内側にあるチョ
ーク１９０の誘電リアクタンスＸｘ、′ｔ−含む時定数
により影響される。このインダクタンスは、又パワー供
給からノズル２０及び素材３０へ伸びる導体１２．１４
の長さにより生ずる。Ｉｏとして開示された式に示され
る、頂点５２ａからバックグラウンド電流ＩＢへの下降
の時間は、比較的短い。従って、フユーズ破壊の時の電
流は、７ユーズ破壊前のスイッチの閉止のリード時間に
依存する。リード時間は選択されて、それが２００アン
ペアのとぎフユーズ破壊を頂点５２８の高さの約ｌＯ％
で生じさせる。頂点５２ｇに達した後のこの電流の低下
は、プラズマ電圧流ＩＰからバックグラウンド電流ｃ流
ＩＢへの最初の低下と組合わさって、フユーズＦが溶接
ワイヤー２２を通る次の電流の流れに応じて破裂又は飛
び散るとぎ、分離エネルギーの実質的な低下をもたらす
。エネルギーの低下は、従って２種の現象にエフ達成さ
れる。−クＦＬ移送パルスを低いバックグラウンドレベ
ル即ちＭには５０アンペア以下で始めることである。第
二は、ダーリントントランジスタースイッチを用いてス
イッチを直に開きそして抵抗体Ｒによりコントロールさ
れるレベルへ電流を流すことである。

本発明を用いるパワー供給又は溶接システムは、溶接電
流をきめる３種の明確な段階を有する。先ず、電流はア
ーク条件中プラズマ電圧ルである。第二に、電流は短絡
に応じてバックグラウンドレベルへ低下させられる。第
三に、金属移送により形成される短絡の終りに、電流は
再び低下させられる。金属の移送中、電流は回路の電気
的パラメーターによりコントロールされる。標準の金属
移送パルス中のこれらの種々の溶接電流の段階の概略的
な説明は、第１１図に見い出される。この図は、一般に
第４図の下方部分のパルスＭＴ（ＮＥＷ）に対応する。

スパッター減少コントロール回路ＳＣにおいて、アーク
電圧が予め選択された値、この場合１０ポル）ｆ越える
ときは何時でも、スイッチＳＷは閉じられて、主な電流
をスイッチを通して溶接操作へ向かわせる。主スィッチ
はパルスＭＴＣＮＨＷ＞中は閉じられているが、しかし
、第４図の部分１２００パツクグラウンド電圧ＶＢは、
一般に水平部分１０２へ上方へシフトする。

第１１図は、実際には１００マイクロ秒の時間遅れＴ２
を示し、それはサイクルＴ１　の直後に生ずる。この遅
れサイクルが本発明の好筐しい態様で用いられるとき、
それはフユーズが飛び散ろうとしているとき（それは曲
線１００の頂点５２Ｇに近い位置である）を検出するの
に用いられる回路を抑止する。このような回路は、第５
図に示さね、ｄｉ／ｄｔのサインの変化を検出する。第
１３図は、予め選択されたスロープ又はアーク電圧の微
分即ちｄｖ／ｄｔを測りそして検出する回路を開示して
いる。これらの検出器回路は、時間遅れＴｐが消えるま
で抑止される。この特徴の理由は、第４図に示されるよ
うにスイッチＳＷを閉じた直後のアーク電圧の部分１２
２を考えるとき理解される。電流は電圧の上昇を生じさ
せ、それは次に電流の増加のためｄｖ／ｄｔ回路を間違
って作動させるｄｖ／ｄｔの値を生じる。

これは、スイッチＳＷを誤って開くことになる。その理
由のため、僅かな遅れＴｐが、サイクルＴｐの消失及び
スイッチＳＷｆ閉じた後にもたらされる。

フユーズが破裂する前の線１１４に沿う電流の低下及び
移送フユーズのとぎに、時間Ｔｐがセットされる。時間
遅れＴｐは、７ユーズの破裂又は飛び散りの直前の曲線
１００上の点の検出にＬり生ずる検出シグナル２００の
次であり、そして最大値を有する。時間遅れＴｐは第１
１図に示されるが、もしかつて用いられるとしてもそれ
は滅多にない。

スイッチＳＷが検出シグナル２００に応じて開かれると
き。

フユーズは低い電流の流れによシ飛び散る。アーク条件
が、次に第４図の線１０６に沿って電圧を１０ボルトの
制限値の上に押し上げ、その作用はスイッチＳＷを閉じ
、そして電流をして勝１１０に沿って部分１１２（プラ
ズマ電流レベル）へ上昇させる。短絡を中断することに
より電圧を直ちに上げることは、本発明のシステムを再
調整して、次の金属移送サイクルを求めさせ、そして溶
接電流パルスの前端及び後端でのコントロールを繰返さ
すことＫなる。中間部分で接続していない条件が、第４
図に関して説明した如く、線１００，１０２に旧って存
在する。もしアークがスイッチを閉じる電圧のオーバー
ライドな生じさせた（・ならば、スイッチは時間Ｔｐ後
に閉じられる。

コントロールシグナル２１０が第１２図に概略的に示さ
れたようにスイッチＳＷを開けるとき、バックグラウン
ド１！流のコントロールが生ずる。そのことは抵抗体Ｒ
（１，。

オーム）を溶接回路中に直接入れ、そしてスイッチＳＷ
により電流の流れを除く。本発明の或る様相を説明する
目的で、第４図に示されているプラズマ電流ＩＰを約３
００アンペアとする。スイッチが短絡条件によりアーク
電圧の下降に対応して開くとき、スイッチが閉じられて
いるとき流れる３００アンペアの電流は、抵抗体Ｒを通
して３００ボルトとなる。この高電圧は、ダーリントン
トランジスタースイッチＳＷを通って直接適用される。

ター／オフ中スイッチ３Ｗを通る電圧を低下させるため
（，３０ｆｉ／の須を有するコンデ／す１９２を抵抗体
Ｒと並列に凝続する。従って、抵抗体１ｍ抵抗体の３０
０ボルトに向ってコンデンサ１９２を直ちに光電する。

この例では、コンデンサ１９２が３００ボルトに充電す
るには、約３０マイクロ秒を要する。グーυｙトンコレ
クター電流の実際の下降時間は、５マイクロ秒より短い
ので、コンデンサ１９２の充電は、過剰のパワースイッ
チング消失に対してダーリントントランジスターを保護
する。もしコンデンサ１９２が充分に充電されたときス
イッチが閉じられるならば、スナツバ−又はダイオード
１９４はスイッチＳＷを通るコンデンサ１９２の放電を
防ぐ。抵抗体Ｒは１本発明により少くとも二つの明侭な
機能を有する。抵抗体はバックグラウンド電流ＩＢの大
きさを確立する。もしパワー供給１０からの電圧が第４
図に示されているように２０ボルト（直流→ならば、バ
ックグラウンド電流は、２０ボルトを１．０オームで割
ることによυ計算して２０アンペアである。第二の機能
として。

抵抗体Ｒは過剰の電圧に対してダーリントントランジス
タースイッチＳＷを保護する。抵抗体Ｒの本革的な利点
は。

ダーリントンスイッチＳＷと並列の抵抗体Ｒにより、バ
ックグラウンド電流を生成するための電流の第二の源の
必要かないことである。その上、感知された条件又はパ
ラメーターに基いて電流をコントロールしようとする複
雑な回路の必要がない。ダーリントンスイッチＳＷと並
列に抵抗体Ｒを単に入れることは、スイッチが閉じられ
たとき主な電流を生じ、そしてスイッチが開かれたとき
バックブラウン）”！Ｅ流ＩＢを生じる。これは、ｔｌ
！流のレベル（フユーズＦの飛び散りにより生ずる電気
的タイプ及び初期の短絡現象により生ずる機械的タイプ
の両方の、スパッターを従来コントロールするユニーク
なシステムを用いる）を提供するユニークな概念である
。抵抗体Ｒと並列で接続されたコンデンサ１９２によ！
ｌｌ、４体１９０からの貯えられたエネルギーは、スイ
ッチが先ず開きセして非ｔ４的であるとき、消失する。

エネルギーのこの消失は急速に生じ、そして第４図の点
線１２６により示される如く、スイッチＳＷを電導的又
はターンオンする前に達成される。エネルギーが消失す
るので、面線１００は、インダクタンス又はチョーク１
９０の時定数により決定される曲線に沿ってプラズマ電
流レベルへ次第に一致する。インダクタンス中の貯えら
れたエネルギーを消失させる抵抗体及びそのコンデンサ
がなけれは、バンクグラウンド電流がなく、従って低い
電流の　、フユーズ作用によりイオン化が形収されず、
従って不安定なアークの始動又は再発生を生ずる。

第１３１及び１３Ｂ図は、ともに第４及び１１図に最も
良く示された本発明を行うのに好ましい回路を記述する
。

部品のそれぞれが命名され、それ故、回路は大体自明で
あり、回路の操作の簡単な記述のみが、（・ρ・に回路
が本発明のパラメーターに応するかを理解するのに充分
である。アーク電圧は、アーク電圧と名付けられた出力
３０２を有する雑音低下回路３００を通る。線３０４の
基準電圧は、コンパレーター３１０により出力３０２と
組合わさって出力３１２に論理レベルを生ずる。この線
の論理は、線３１２の論理が零にシフトし、アーク電圧
が［３０４にセットされた基準以下に低下したことを示
すとき、引き起される単安定マルチバイブレータ又はボ
ールパルス発生器３２０をコントロールする。これが生
ずるとき、１．０ｍｓの負のパルスがＱ出力３２２に現
れＮＡＮＤゲート３３０をコントロールする。線３２２
における論理Ｏは、ＨＡＮＤゲート３３０の出力３３２
を論理１にする。これは、適切な回路３４０によりスイ
ッチＳＷを開ける。線３２２のコントロールは、一般に
第１２図のコントロールシグナル線２１０に対応する。

この方法で、スイッチｓｗｔ−サイクルＴ１に応じて１
．Ｑ　ｍ＃の間ターンオフされる。もし電圧が基準線３
０４により決定される予め選択された堰より高く増大す
るならば、＠３１２と接続した入力３５２を有するリセ
ット発生器３５０は、出力線３５４を論理０ヘシフトし
、従つてボールパルス発生器３２０をクリアーにしそし
て１１時間パルスを終了させる。論理ｌはゲート３３０
の入力線３２２へ適用される。同時に、線３５４のリセ
ット論理が、もし既にリセット又はクリアされないなら
ば、７ユ一ズ時間発生器３６０をリセットする。従って
、論理１はパルスとして線３６２へ適用される。この論
Ｑは、入力３２２の論理１ど組合わさって線３３２の論
理０を生成する。アーク電圧が、好ましい態様では１０
ボルトにセットされた予め選択された値を越えるときは
何時でも、これｉｔダーリントントランジスタースイッ
チＳＷをターンオンする。この電圧は、ワイヤー２２を
通る電圧低下より大きいように選択されて、適当な検出
のために充分に利用しつる電圧低下を保証する。

第５図に関して既に論じたように、７ユーズＦは、ネッ
キングがｄｗ／ｄｔＫより検出されるように生ずるとき
。

予測される。第１３／Ｌ及び１３Ｂ図の両方を含む第１
３図において、アーク電圧の微分は、ネックＮが生ずる
と直ちにフユーズを予測する目的で定数にへ比較される
。これは、部分１０４において第４図の上部に概略的に
示される。

ｄａ／ｄｉとＫとのこの比較を達成するために、第１３
図の好ましい回路は、サンプル及び保持の概念を用いる
。サンプル発振器３８０は、出力３８２で一連のサンプ
ルパルスを生ずる。これは、サンプル及び保持回路３９
０へ適用されて、電圧が線３０２に受容されるとき、精
密に間隔をおいた段階で電圧をサンプルする。サンプル
及び保持回路３９０の出力は、［３９２であり、それは
保持されたサンプル電圧と線３０２の瞬時電圧とを比較
する。これら２種の時間の間隔をおいた電圧（即ちＶＮ
及びＶｐＨ−１）をコンパレーター４００により比較し
て、時間に比べて電圧の微分を生ずる。この微分シグナ
ルな増巾器４１０により増巾して、線４１２において時
間に関して電圧の微分を生ずる。

定数又はＫはボット４１４により選択され、それを１線
４１８を通るフリッて流４２０の入力で線４１６を通る
選択される定数を管理する。ｄｖ／ｄｉがスロープＫを
越えるとき、クリップ７０ツ７’４２０は閉じられる。

これは、１１！４２２の論理１を適用し、線３３２の論
理ｌにより回路３４０をターンオンし、線３６２に論理
０を生ずる。前述した如く、電圧が１０ボルトより低い
とき、スイッチｓｗが時間Ｔ１〔初期の短絡に生ずる如
き１ｏボルトを越えて増大する電圧によりオーバーライ
ドされる〕の間開かれる。これは、第４図のＩＷ１５２
により示される如く、サイクルＴｐの中断を生ずる。短
絡中間じたスイッチＳＷＫより、クリッププロップ４２
０は線４１８のシグナルを待ち、ｄ　ｗ　／　ｄ　ｔが
定数Ｋを越えたことを示す。それが生じたとぎ、１．０
ｍｓのパルスが線３６２で生じ％Ｍ３３２を論理ｌに保
持する。

これは、第４図に示す時間又はサイクルＴ３でちゃ、そ
のサイクルは一般（決して達せず、そしてシステイムが
短絡後プラズマ電流ヘシフトする予備の保証をもたらす
特徴に過ぎない。それが生ずる前に、アーク電圧は、１
０ボルトの予め選択された値より上のレベルへ線１０６
に沿って増大する。これはリセット発生器３５０をして
ボールパルス発生器３２０をリセットさせ、線３２２に
論理ｌを入れる。

同時に、線３５４のリセットパルスは、線３６２に論理
１を生ずる。ゲート３３０へのこれら２ａの論理ｌ入力
は、線３３２に論理０を生じさせ、それはスイッチＳＷ
をターンオンする。

第４図に示される時間Ｔｐにより示される抑止特徴は、
微分フリップ７０ツブ４２０は、Ｔ１後１００マイクロ
秒が終る迄操作しないことを保証する。これは、ＨＡＮ
Ｄゲート４４０によりボールパルス線３２２の論理と論
理的に組合わされる出力４３２を有する、他の単安定マ
ルチバイブレータ４３０により達成される。出力４４２
は「保持クリア」と名付けられる。それは、サイクルＴ
ｐが線３２２の論理により示される如く消失するまで論
理４に保たれる。

次に、線４３２０１００マイクロ秒の負のパルスがｆＡ
失ｆる。このパルスは第１３Ｂ図の底に示される。論理
１が線４４２に保たれる限り、フリップフロップはトグ
ルして線４２２に論理１を入れることができない。従っ
て、サイクルＴ１の終りの時間Ｔｔハ、短時間微分回路
を不活性に保ち、電圧及び電流を安定化し、そして金属
移送パルスＭＴ（ＮＥＶＶ）の頂点で又はその近くでの
最終的な検出を待つ接続を断った条件で操作される。

第１４図に関し、頂部のグラフは％第一の段階Ｉで生じ
たアークジェット力及びプラズマとともに標準の短絡浴
接操作の段階を示している。ボールは段階■及びｍで生
長し始める。次に初期の短絡が段階■でスパッターとと
もに生ずる。初期の短絡が終りそして移送が開始した後
、ボールは段階Ｖでネックを生じ始める。次にフユーズ
が段階■で飛び散る。これらの段階の電流及び電圧の曲
線は、本発明のスパッター減少装置なしのシステムにつ
いて示され、そして「標準方法」と名付けられる。本発
明を用いる対応する方法の曲線は、第１４図の下方に示
される。分るように、本発明はコントロールされたプラ
ズマ電流を保ちしかも移送パルスをコントロールするこ
とにより殆んど浴接スパッターを排除する。

本発明によれば、電圧対応オーバーライドがあり、それ
により電圧が予め選択された値（説明された態様では１
０ボルト）を越えるとぎは何時でも、スイッチ３Ｗを閉
じることにより主な電流が適用される。このオーバーラ
イド電圧１工、一般にアーク又はプラズマ電圧の約半分
として選択される。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の好ましい態様を用（・た短絡型溶接
システムの概略図である。 第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図は、短絡条件並にフユーズ破裂
時の浴接ワイヤーの末端に形成された溶融金属浴の生長
を示す概略図である。 第３図は、第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図に示された、やや標
準の金に移送中の溶接電流のグラフである。 第４図は、本発明の操業の特徴を詳しく示す電圧及び電
流のグラフである。 第５図は、第２Ｃ図に示されたフユーズ作用又はネック
破裂の発生を予想する他のシステムの配線図である。 第６Ａ％６Ｂ、６Ｃ及び６Ｂ図は、「初期の短絡」と（
・う用語が本発明で用いられるときそれを説明ししかも
この篤くべき現象の或る物理的及び電気的特性を説明す
る概略図である。 第７図は、第６Ａ〜６Ｄ図に概略的に示された初期の短
絡現象にともなう或る電気的特性を示す溶接電流を示す
グラフである。 第８図は、所望の音域移送短絡をともなう２個の望まし
くない初期の短絡を示す電流曲線であって、横座標の時
間は延長且中断されそして縦座標の電流はやや誇張され
ている。 第９図は、第１０図に示された本発明の詳細な説明する
のに用いられる、本発明の好ましい態様の概略図である
。 第１０図は、ネックにおける電流を低下させる。本発明
の一つの特徴を用いる溶接電流の波形を示すグラフであ
る。 第１１図は、不発明の全球相を用いる金４移送パルスを
示￥波形グラフである。 第１２図は、高電圧及び高電流からパワーダーリントン
トランジスターを保護するための部品を有する本発明の
好ましい態様を示す。 第１３図は、本発明の好ましい態様な笑施するのに用い
られる芙際の回路の配線図であって、それは第１３１及
び１３Ｂ図と名付けられた２枚へ分けられる。 第１４図は、溶接操業のそれぞれの状態における溶接電
流、アーク電圧の概略図でろって、新しいスパッターコ
ントロールシステムを用いるシステムと標準の短絡溶接
シススムとを比較している。 Ａ・・・溶接システム　　　　　ＳＣ・・・スパッター
減少回路Ｒ・・・抵抗体　　　　　　　　１０・・・パ
ワー供給Ｐ・・・アークプラズマ　　　１２．１４・−
・出力リード、導体２０・・・ガスノズル　　　　　２
２・・・浴接ワイヤー　７３０・・・２材　　　　　　
　　４０−　シールドガスＢ・・・ボール　　　　　　
　　ＳＰ・・・スパッターＭＴ・・・金属移送パルス　
　　Ｉｗ・・・溶接電流１、・・・プラズマ電流　　　
　Ｓ・・・点５０・・・曲線　　　　　　　　５２・・
・頂点５４・・・フユーズ破壊点　　　５５・・・部分
５６・・・線　　　　　　　　５７・・・線Ｆ・・・７
ユ一ズ作用　　　　　Ｎ・・・ネックＴＮ・・・短絡時
間　　　　　　ＳＷ・・・スイッチＬ・・・論理コント
ロール　　　６０・・・電圧センサー６２・・・電流セ
ンサー　　　１００・・・線１０２・・・部分　　　　
　　１０４・・・部分１　ｕ　６−＠　　　　　　　　
　１１　ｏ・＠Ｈ１１２・・・プラズマレベル　１１４
・・・垂直線１１６・・・線　　　　　　１１８・・・
線１２０・・・線　　　　　　　１２２・・・微分１２
４・・・線　　　　　　　１２６・・・増巾器１２８・
・・入力　　　　　　　１３０・・・コンパレーターＩ
Ｏ・・・バンクグラウンド　　Ｔ（・・サイクルＷＰ・
・・浴接フール　　　　１４０％２４２・・・パルス１
３０・・・線・　　　　　　１５０・・・点１５２・・
・曲線　　　　　　１５２ａ・・・頂点部分１８０・・
・部分　　　　　　１９０・−・チョークＴｆ・・時間
遅れ　　　　　　２００・・・シグナルＴ１・一時間　
　　　　　　　１９２・・・コンデンサ１９４・・・ス
ナツバ−又はダイオード２１０・・・コントロールシグ
ナルａ　　　３０２・・・出力３０４・・・＆　　　　
　　　　　３１０・・・コンパレーター３１２・・・出
力 ３２０・・・単安定マルチバイブレータ又はボールパル
ス発生器　　　　　　　　　　　３２２・・・Ｑ出力３
３０・・・ＮＡＮＤゲート　　３４０・・・回路３５２
・・・入力　　　　　　　３５４・・・線３３２・・・
線　　　　　　　３６２・・・線３６０・・・フユーズ
時間発生器　　３５０・・・リセット発生器３８０・・
・サンプル発振器　　３８２・・・出力３９０・・・サ
ンプル保持回路　　　３９２・・・線４１０・・・増巾
Ｗ　　　　　　　　４００・・・コンパレーター４１２
・・・線　　　　　　　　４１４・・・ポット４１６・
・・線　　　　　　　　４１８・・・線４２０・・・フ
リップフロラ７’　　　　４２２−ｍ４４０・・・ＮＡ
ＮＤゲート　　４４２・・・出力４３０・・・単安定マ
ルチバイプレークー　　　　４３２・・・線ＦＩＧ、　
４ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、　１１ 〜　０

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアーク
   条件との間に交番させ、短絡条件中の金属の移送が移送
   時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流は該ワイヤー
   の溶融部分が素材へ移送されるにつれ上昇し次に下降す
   る、溶接パワー供給が用いられて短絡移送モードにより
   金属を溶接ワイヤーから素材へ付着させるときスパッタ
   ーを減少させる装置において、該装置は （ａ）溶接ワイヤーと素材との間の電圧を表示するコン
   トロール電圧を感知する手段； （ｂ）該コントロール電圧が短絡条件を表示する予め選
   択された電圧より低いとき短絡シグナルを発し、そして
   該コントロール電圧が前記の予め選択された電圧より高
   いときアークシグナルを発するコンパレーター手段；（
   ｃ）該溶接電流が正常の妨害されていない電流レベルに
   達せしめる高い電流である第一のスイッチされた電導条
   件、並に該溶接電流が低いレベルのバックグラウンド電
   流である第二のスイッチされた非電導条件を有するスイ
   ッチ手段；（ｄ）該短絡シグナルに対応して該スイッチ
   手段を前記の第二のスイッチされた条件へシフトする第
   一のシフト手段；及び （ｅ）前記の第一のシフト手段に対応して、該移送時間
   Ｔ＿ｐより実質的に短い最大時間の持続時間を有するサ
   イクルＴ＿１について前記の第二の条件に該スイッチ手
   段を保つ手段 よりなるスパッターを減少させる装置。
2. （２）該最大時間前にアークシグナルの発生時に該サイ
   クルＴ＿１を停止する手段を含み、該停止手段がアーク
   シグナルの発生時に該スイッチ手段を前記の第一の条件
   へシフトする手段を含む特許請求の範囲第（１）項記載
   の装置。
3. （３）該バックグラウンド電流が５０アンペアより低い
   特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
4. （４）該スイッチ手段が該ワイヤー及び素材と直列で接
   続されたソリッドステートスイッチを含む特許請求の範
   囲第（１）項記載の装置。
5. （５）該スイッチ手段と並列の回路中の低抵抗抵抗体を
   含み該バックグラウンド電流は該スイッチ手段が前記の
   第二の非電導性条件にあるとき該抵抗体によりコントロ
   ールされる特許請求の範囲第（４）項記載の装置。
6. （６）該抵抗体と並列のコンデンサ、並に該並列回路中
   にありしかも該並列抵抗体及びコンデンサと直列である
   スナツパーダイオードを含む特許請求の範囲第（５）項
   記載の装置。
7. （７）該スイッチ手段と並列の回路中に低抵抗抵抗体を
   含みそして該バックグラウンド電流は該スイッチ手段が
   前記の第二の非電導性条件にあるとき該抵抗体によりコ
   ントロールされる特許請求の範囲第（１）項記載の装置
   。
8. （８）該抵抗体と並列のコンデンサ、並に該並列回路中
   にありしかも該並列抵抗体及びコンデンサと直列である
   スナツパーダイオードを含む特許請求の範囲第（７）項
   記載の装置。
9. （９）該パワー供給が出力チョークを含みそして該スイ
   ッチ手段が該チョークと該溶接ワイヤーとの間に位置す
   る特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
10. （１０）該スイッチ手段がソリッドステート型パワー装
    置である特許請求の範囲第（９）項記載の装置。
11. （１１）該スイッチ手段がソリッドステート型パワー装
    置である特許請求の範囲第（４）項記載の装置。
12. （１２）該スイッチ手段がダーリントン（Ｄａｒｌｉｎ
    ｇｔｏｎ）型パワートランジスターである特許請求の範
    囲第（１）項記載の装置。
13. （１３）該移送時間Ｔ＿ｐが２〜５ｍｓの一般的な範囲
    にあり、前記のサイクルＴ＿１の最大時間が実質的に２
    ｍｓより短い特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
14. （１４）前記のサイクルＴ＿１の最大時間が約１．０分
    である特許請求の範囲第（１３）項記載の装置。
15. （１５）前記のサイクルＴ＿１の最大時間が約１．０分
    である特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
16. （１６）ワイヤー金属が素材と接触する短絡条件からサ
    イクルＴ＿１後の金属移送時間Ｔ＿ｐ中のアーク条件へ
    の急激な変化の直前に生ずる予め選択された電気的パラ
    メーターを検出する手段、並に該パラメーターの検出時
    に該スイッチ手段を前記の第二のスイッチ条件へシフト
    する手段を含む特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
17. （１７）該電気的パラメーターは電気的特性の時間ベー
    ススロープと基準値との間の差である特許請求の範囲第
    （１６）項記載の装置。
18. （１８）該時間ベーススロープは該溶接電流を生ずる電
    圧のｄｖ／ｄｔである特許請求の範囲第（１７）項記載
    の装置。
19. （１９）電気的特性を測定ししかも貯える手段、前記の
    貯えられた特性の値と該特性の現在の値との間の差を基
    準値と比較して該パラメーターを検出する手段を検出手
    段が含む特許請求の範囲第（１６）項記載の装置。
20. （２０）サイクルＴ＿１の直後の時間Ｔ＿２中該検出手
    段を抑止する手段を含む特許請求の範囲第（１６）項記
    載の装置。
21. （２１）時間Ｔ＿２が少くとも約５０〜１００マイクロ
    秒である特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
22. （２２）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、短絡条件中の金属の移送が移
    送時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流は該ワイヤ
    ーの溶融部分が素材へ移送されるにつれ上昇し次に下降
    する、溶接パワー供給が用いられて短絡移送モードによ
    り金属を溶接ワイヤーから素材へ付着させるときスパッ
    ターを減少させる装置において、該装置は （ａ）溶接ワイヤーと素材との間の電圧を表示するコン
    トロール電圧を感知する手段； （ｂ）該コントロール電圧が短絡回路条件を表示する予
    め選択された電圧より低いとき短絡シグナルを発生しそ
    して該コントロール電圧が前記の予め選択された電圧よ
    り高いときアークシグナルを発生するコンパレーター手
    段；（ｃ）該溶接電流が正常な妨害されない電流レベル
    に達せしめる高い主電流である第一のスイッチ電導性条
    件、並に該溶接電流が低いレベルのバックグラウンド電
    流である第二のスイッチ非伝導性条件を有するスイッチ
    手段；（ｄ）ワイヤー金属が素材と接触する短絡条件か
    ら金属移送時間Ｔ＿ｐ中のアーク条件への急激な変化の
    直前に生ずる予め選択された電気的特性のパラメーター
    を検出する手段及び該パラメーターを検出して該スイッ
    チ手段を前記の第二の条件へシフトする手段 よりなるスパッターを減少させる装置。
23. （２３）該電気的パラメーターが電気的特性の時間ベー
    ススロープと基準値との間の差である特許請求の範囲第
    （２２）項記載の装置。
24. （２４）該時間ベーススロープが該溶接電流を生じさせ
    る電圧のｄｖ／ｄｔである特許請求の範囲第（２３）項
    記載の装置。
25. （２５）検出手段が電気的特性を測定ししかも貯える手
    段、前記の貯えられた特性と該特性の現在の値との間の
    差を基準値と比較して該パラメーターを検出する手段を
    含む特許請求の範囲第（２２）項記載の装置。
26. （２６）予め選択された短い時間中に該検出手段を抑止
    する手段を含む特許請求の範囲第（２２）項記載の装置
    。
27. （２７）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、短絡条件中の金属の移送が移
    送時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流は最大値に
    上昇し次に下降する、溶接パワー供給が用いられて短絡
    移送モードにより金属を溶接ワイヤーから素材へ付着さ
    せるときスパッターを減少させる方法において、該方法
    が下記の段階即ち（ａ）短絡条件に応じて該溶接電流を
    バックグラウンド電流値へシフトする； （ｂ）予め選択された時間該溶接電流を一般に該バック
    グラウンド電流値に保持する； （ｃ）次に該溶接電流をして正常の妨害されない電流レ
    ベルに達せしめる； （ｄ）アーク条件に応じて前記の予め選択された時間前
    に該保持段階を停止させる よりなるスパッターを減少させる方法。
28. （２８）該移送時間中該バックグラウンド電流値対該電
    流の該最大値の比が少くとも約１：３である特許請求の
    範囲第（２７）項記載の方法。
29. （２９）さらに （ｅ）移送時間Ｔ＿ｐ中の溶接電流又は溶接電圧のスロ
    ープを感知し： （ｆ）該感知段階により決定されるように該溶接電流が
    該最大値のレベルに到達するか又はそれよりも少し越え
    るとき一般に該溶接電流を該バックグラウンド電流へシ
    フトする；（ｇ）予め選択された時間該バックグラウン
    ド電流値に一般に該溶接電流を再び保持する；そして （ｈ）アーク条件に応じて前記の予め選択された時間前
    に前記の第二の保持段階を再び停止させる段階を含む特
    許請求の範囲第（２７）項記載の方法。
30. （３０）さらに （ｉ）前記の第一の保持段階後極めて短い時間前記のス
    ロープ感知段階を抑止する；そして （ｊ）次に段階（ｃ）で規定された電流レベルへ該溶接
    電流へ達せしめる 段階を含む特許請求の範囲第（２９）項記載の方法。
31. （３１）前記の極めて短い時間が約１００マイクロ秒よ
    り短い特許請求の範囲第（３０）項記載の方法。
32. （３２）前記の予め選択された時間が２ｍｓより短い特
    許請求の範囲第（３１）項記載の方法。
33. （３３）該移送時間が２ｍｓより長い特許請求の範囲第
    （３２）項記載の方法。
34. （３４）前記の予め選択された時間が２ｍｓより短い特
    許請求の範囲第（３０）項記載の方法。
35. （３５）前記の予め選択された時間が２ｍｓより短い特
    許請求の範囲第（２９）項記載の方法。
36. （３６）該移送時間が２ｍｓより長い特許請求の範囲第
    （３５）項記載の方法。
37. （３７）該移送時間が２ｍｓより長い特許請求の範囲第
    （２９）項記載の方法。
38. （３８）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、短絡条件中の金属移送が移送
    時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流が上昇し次に
    下降する、短絡移送モードにより溶接ワイヤーから素材
    へ金属を付着させるために溶接パワー供給が用いられる
    ときスパッターを減少させる方法において、該方法が （ａ）溶接ワイヤーと素材との間の電圧を表示するコン
    トロール電圧を感知する； （ｂ）該コントロール電圧が短絡条件を表示する予め選
    択された電圧より低いとき短絡シグナルを発生しそして
    該コントロール電圧が前記の予め選択された電圧より高
    いときアークシグナルを発生する； （ｃ）ワイヤー金属が素材に接触する短絡条件から、金
    属移送時間Ｔ＿ｐ並に該パラメーターを検出して該スイ
    ッチ手段を前記の第二の条件へシフトする手段の間のア
    ーク条件への急激な変化の直前に生ずる予め選択された
    電気的特性のパラメーターを検出する； （ｄ）前記の予め選択された電気的特性を検出して該溶
    接電流をバックグラウンドの低レベルへシフトする；（
    ｅ）予め選択された時間該バックグラウンド電流値に一
    般に該溶接電流を保持する； （ｆ）次に該溶接電流を正常な妨害されない電流レベル
    に到達せしめ；そして （ｇ）アークシグナルの発生時にアーク条件に応じて前
    記の予め選択された時間前に該保持段階を停止させる段
    階よりなるスパッターを減少させる方法。
39. （３９）該パラメーターが該移送時間の選択された部分
    中の電圧曲線のスロープである特許請求の範囲第（３８
    ）項記載の方法。
40. （４０）溶接電流が溶接ワイヤーとして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、短絡条件中の金属移送が移送
    時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流が上昇し次に
    下降する、溶接パワー供給が用いられて短絡移送モード
    により溶接ワイヤーから素材へ金属を付着させるときス
    パッターを減少させる装置において、該装置が （ａ）溶接ワイヤーと素材との間の電圧を表示するコン
    トロール電圧を感知する手段； （ｂ）該コントロール電圧が短絡条件を表示する予め選
    択された電圧より低いとき短絡シグナルを発生しそして
    該コントロール電圧が前記の予め選択された電圧より高
    いときアークシグナルを発生するコンパレーター手段；
    （ｃ）該溶接電流が正常な妨害されない電流レベルに到
    達させる主な電流である第一のスイッチ電導性条件を有
    しそして該溶接電流が低いレベルのバックグラウンド電
    流である第二のスイッチ非電導性条件を有するスイッチ
    手段；（ｄ）ワイヤー金属が素材に接触する短絡条件か
    ら、金属移送時間Ｔ＿ｐ並に該パラメーターの検出時に
    該スイッチ手段を前記の第二の条件へシフトする手段の
    間のアーク条件への急激な変化の直前に生ずる予め選択
    された電気的特性のパラメーターを検出する手段； そして （ｅ）該スイッチ手段が該ワイヤー及び素材と直列のソ
    リッドステートスイッチ並に該ソリッドステートスイッ
    チと並列の分路抵抗体であつて該スイッチが非電導性の
    とき該バックグラウンド電流を規定する手段 よりなるスパッターを減少させる装置。
41. （４１）該抵抗体と並列のコンデンサ並に該並列回路に
    あつてしかも該並列抵抗体及びコンデンサと直列のスナ
    ツパーダイオードを含む特許請求の範囲第（４０）項記
    載の装置。
42. （４２）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、短絡条件中の金属移送は移送
    時間Ｔ＿ｐを要しその移送時間中溶接電流は上昇しそし
    て次に下降する、一定電圧溶接パワー供給が用いられて
    溶接ワイヤーから素材へ金属を付着させるときスパッタ
    ーを減少させる装置において、該装置が （ａ）溶接ワイヤーと素材との間の電圧を表示するコン
    トロール電圧を感知する手段； （ｂ）該コントロール電圧が短絡条件を明示する或る値
    より低下するとき該溶接電流を低いバックグラウンド電
    流レベルへシフトする手段； （ｃ）短絡条件とアーク条件との間に該ワイヤーからの
    金属のネツキングを検知する手段； （ｄ）該ネツキングが検知されるとき該溶接電流を前記
    の低いバツクグラウンドレベルへシフトする手段；（ｅ
    ）該コントロール電圧が前記の或る値よりも増大する迄
    又は或る時間が過ぎる迄該溶接電流を該バックグラウン
    ドレベルに保つ手段 よりなるスパッターを減少させる装置。
43. （４３）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、溶接電流がプラズマ持続レベ
    ルにありそして短絡条件並に次のアーク条件中の金属移
    送が移送時間を要しその間溶接電流が上昇しそして次に
    下降する、溶接パワー供給が用いられて短絡移送モード
    により溶接ワイヤーから素材へ金属を付着させるときス
    パッターを減少させる装置において、該装置が （ａ）短絡条件が初めて生ずるとき該プラズマレベルか
    ら低いレベルのバックグラウンド値へ該溶接電流をシフ
    トする第一のシフト手段； （ｂ）予め選択された時間該溶接電流を該バックグラウ
    ンド値に保つ手段； （ｃ）金属を該素材へ移送する該短絡条件中該溶接電流
    をして次に前記の低いレベルから上昇させる手段：（ｄ
    ）該移送金属がフューズブレークに先立つてネツキング
    ダウンを開始するとき感知する手段； （ｅ）再び該溶接電流を前記の低いレベルのバックグラ
    ウンド値へシフトする手段；及び （ｆ）該溶接電流を次の継続的な短絡条件を待つ該プラ
    ズマレベルへシフトする第二のシフト手段よりなるスパ
    ッターを減少させる装置。
44. （４４）アーク電圧を感知する手段を含み、そして前記
    の第一のシフト手段が選択された値より低い該アーク電
    圧に対応し、そして第二のシフト手段が選択された値よ
    り高い該アーク電圧に対応する特許請求の範囲第（４３
    ）項記載の装置。
45. （４５）前記の二つの選択された電圧値が実質的に等し
    い特許請求の範囲第（４４）項記載の装置。
46. （４６）溶接電流が溶接ワイヤーをして短絡条件とアー
    ク条件との間に交番させ、溶接電流がプラズマ持続レベ
    ルにありそして短絡条件及び次のアーク条件中の金属移
    送が移送時間を要しその間溶接電流が上昇しそして次に
    下降する、溶接パワー供給が短絡移送モードにより溶接
    ワイヤーから素材へ金属を付着するのに用いられるとき
    スパッターを減少させる方法において、該方法が下記の
    段階：（ａ）短絡条件が初めて生ずるとき該プラズマレ
    ベルから低いレベルのバックグラウンド値へ該溶接電流
    をシフトする；（ｂ）予め選択された時間該溶接電流を
    該バックグラウンド値に保つ； （ｃ）次に金属を該素材へ移送する該短絡条件中該溶接
    電流をして前記の低いレベルから上昇させる； （ｄ）該移送金属がフューズブレークに先立つてネツキ
    ングダウンを開始するときを感知する； （ｅ）該溶接電流を前記の低いレベルのバックグラウン
    ド値へシフトする；そして （ｆ）該溶接電流を次の継続的な短絡条件を待つ該プラ
    ズマレベルへシフトする よりなるスパッターを減少させる方法。
47. （４７）アーク電圧を感知し、選択された値より低い該
    アーク電圧に対応して前記の第一のシフト段階を動作し
    、そして選択された値より高い該アーク電圧に対応して
    前記の第二のシフト段階を活性化することを含む特許請
    求の範囲第（４６）項記載の方法。
48. （４８）該感知段階がさらに （ｇ）溶接電流のｄｉ／ｄｔをを測定し；そして（ｈ）
    ｄｉ／ｄｔのサインが変化するときを検出する段階を含
    む 特許請求の範囲第（４６）項記載の方法。
49. （４９）該感知段階がさらに （ｇ）アーク電圧のｄｖ／ｄｔを検出し；そして（ｈ）
    ｄｖ／ｄｔのスロープが選択された値に等しいときを検
    出する 段階を含む特許請求の範囲第（４６）項記載の方法。
50. （５０）前記の該溶接電流を上昇させる段階が（ｇ）前
    記の予め選択された保持時間が切れたときに該溶接電流
    として予め選択された高い値の主な電流を適用する段階
    を含む特許請求の範囲第（４６）項記載の方法。