JPWO2015166793A1 - アーク溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して行うアーク溶接の安定性を向上させる。送給速度（Ｆｗ）の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、溶接電源の出力が出力電圧設定値（Ｅｃｒ）と等しくなるように定電圧制御するアーク溶接制御方法において、出力電圧設定値（Ｅｃｒ）を、アーク期間中の逆送期間（Ｔａｒ）中は第１出力電圧設定値（Ｅｒ１）に設定し、アーク期間中の正送期間（Ｔａｓ）中は第１出力電圧設定値（Ｅｒ１）とは異なる第２出力電圧設定値（Ｅｒ２）に設定する。これにより、アーク長が次第に長くなる状態のアーク期間逆送期間（Ｔａｒ）と、アーク長が次第に短くなる状態のアーク期間正送期間（Ｔａｓ）との、それぞれの状態に適した定電圧制御を行うことができるので、溶接状態の安定性を向上させることができる。

Description

本発明は、送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、溶接電源の出力が電圧目標値と等しくなるように定電圧制御するアーク溶接制御方法に関するものである。

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。

溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、この溶接方法について説明する。

図４は、送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返す溶接方法における波形図である。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの波形を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの波形を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの波形を示し、同図（Ｄ）は定電圧制御の電圧目標値である出力電圧設定信号Ｅｒの波形を示す。以下、同図を参照して説明する。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、０よりも上側が正送期間となり、下側が逆送期間となる。正送とは溶接ワイヤを母材に近づける方向に送給することであり、逆送とは母材から離反する方向に送給することである。送給速度Ｆｗは、正弦波状に変化しており、正送側にシフトした波形となっている。このために、送給速度Ｆｗの平均値は正の値となり、溶接ワイヤは平均的には正送されている。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１時点では０であり、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２で正送の最大値となり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４で逆送の最大値となり、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は逆送減速期間となる。そして、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は再び正送加速期間となり、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は再び正送減速期間となる。したがって、時刻ｔ１〜ｔ３の期間が正送期間となり、時刻ｔ３〜ｔ５の期間が逆送期間となる。送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１〜ｔ５を１周期として繰り返している。

消耗電極式アーク溶接には定電圧制御の溶接電源が使用される。この定電圧制御は、溶接電源の出力電圧が予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒと等しくなるようにフィードバック制御されることによって行なわれる。同図（Ｄ）に示すように、出力電圧設定信号Ｅｒは溶接中は一定値であるので、定電圧制御によって一定の出力電圧が出力される。

溶接ワイヤと母材との短絡は、時刻ｔ２の正送最大値の前後で発生することが多い。同図では、正送の最大値の後の正送減速期間中の時刻ｔ２１で発生した場合である。時刻ｔ２１において短絡が発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に増加する。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からは逆送期間になるので、溶接ワイヤは逆送される。この逆送によって短絡が解除されて、時刻ｔ３１においてアークが再発生する。アークの再発生は、時刻ｔ４の逆送の最大値の前後で発生することが多い。同図では、逆送の最大値の前の逆送加速期間中の時刻ｔ３１で発生した場合である。したがって、時刻ｔ２１〜ｔ３１の期間が短絡期間となる。

時刻ｔ３１においてアークが再発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中の最大値の状態から変化を開始する。

時刻ｔ３１〜ｔ５の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送状態であるので、溶接ワイヤは引き上げられてアーク長は次第に長くなる。アーク長が長くなると、溶接電圧Ｖｗは大きくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは小さくなる。したがって、時刻ｔ３１〜ｔ５のアーク期間逆送期間Ｔａｒ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に大きくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に小さくなる。

そして、同図では、次の短絡が、時刻ｔ６〜ｔ７の正送減速期間中の時刻ｔ６１に発生した場合である。時刻ｔ３１〜ｔ６１の期間がアーク期間となる。時刻ｔ５〜ｔ６１の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送状態であるので、溶接ワイヤは正送されてアーク長は次第に短くなる。アーク長が短くなると、溶接電圧Ｖｗは小さくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは大きくなる。したがって、時刻ｔ５〜ｔ６１のアーク期間正送期間Ｔａｓ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に小さくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に大きくなる。

上述したように、溶接ワイヤの正送と逆送とを繰り返す溶接方法では、定速送給の従来技術では不可能であった短絡とアークとの繰り返しの周期を所望値に設定することができるので、スパッタ発生量の削減、ビード外観の改善等の溶接品質の向上を図ることができる。

継手形状、溶接速度、送給速度の平均値等の溶接条件が異なると適正な平均アーク長が異なる。このために、電圧目標値である出力電圧設定信号Ｅｒの値を調整して溶接電圧Ｖｗの平均値を変化させることによって、平均アーク長を適正値に設定する。送給速度Ｆｗが一定値である溶接方法の場合には、アーク期間中に溶接ワイヤは一定の速度で正送されるので、アーク長は継続して短くなる状態となる。このために、アーク期間の全期間の出力電圧設定信号Ｅｒの値を変化させても、溶接状態は不安定になることはない。

しかし、送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法の場合には、アーク長が次第に長くなるアーク期間逆送期間Ｔａｒと、アーク長が次第に短くなるアーク期間正送期間Ｔａｓと、の異なる２つの状態が存在する。このときに、平均アーク長を適正値に調整するために、出力電圧設定信号Ｅｒを変化させると、アーク期間逆送期間Ｔａｒの電圧目標値もアーク期間正送期間Ｔａｓの電圧目標値も同一値のままで変化することになる。アーク長の変化状態が逆の状態であるにも関わらず電圧目標値が同一値で変化するので、溶接状態が不安定になるという問題があった。

日本国特許第５２０１２６６号公報

そこで、本発明では、送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返す溶接方法において、溶接条件に適した平均アーク長に設定するために電圧目標値を変化させても、溶接状態が不安定になることがないアーク溶接制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、
送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、溶接電源の出力が出力電圧設定値と等しくなるように定電圧制御するアーク溶接制御方法において、
前記出力電圧設定値を、前記アーク期間中の前記逆送期間中は第１出力電圧設定値に設定し、前記アーク期間中の前記正送期間中は前記第１出力電圧設定値とは異なる第２出力電圧設定値に設定する、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。

本発明は、前記第１出力電圧設定値は前記送給速度の平均値に応じて自動的に設定される、
ことを特徴とする。

本発明は、前記第２出力電圧設定値は溶接作業者によって任意の値に設定される、
ことを特徴とする。

本発明は、溶接電圧の平均値を設定するための平均溶接電圧設定値をさらに備え、前記溶接電圧の平均値を検出し、この検出された溶接電圧平均値が前記平均溶接電圧設定値と等しくなるように前記第２出力電圧設定値をフィードバック制御する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、アーク期間逆送期間中のアーク長が次第に長くなる状態と、アーク期間正送期間中のアーク長が次第に短くなる状態との、それぞれの状態に適した出力電圧設定値（電圧目標値）に設定することができる。このために、本発明では、送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返す溶接方法において、溶接条件に適した平均アーク長に設定するために電圧目標値を変化させても、溶接状態が不安定になることはない。

本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を説明するための図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 従来技術において、送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法における波形図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流器、上記の誤差増幅信号Ｅａを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信号を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路を備えている。

リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば２００μＨである。

送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。この送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。

溶接ワイヤ１は、上記の送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。

溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、この溶接電圧検出信号ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡判別値未満のときは短絡期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。この短絡判別値は、１５Ｖ程度に設定される。

送給速度設定回路ＦＲは、図２（Ａ）で詳述するように、正送と逆送とが周期的に繰り返される予め定めたパターンの送給速度設定信号Ｆｒを出力する。この送給速度設定信号Ｆｒが０以上のときは正送期間となり、０未満のときは逆送期間となる。

送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この設定値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。

送給速度平均値算出回路ＦＡＶは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの平均値を算出して、送給速度平均値信号Ｆａｖとして出力する。

第１出力電圧設定回路ＥＲ１は、上記の送給速度平均値信号Ｆａｖを入力として、予め定めた関数によって第１出力電圧信号Ｅｒ１を算出して出力する。この関数は、送給速度平均値信号Ｆａｖの値と第１出力電圧設定信号Ｅｒ１の値との関係を表す関数であり、実験によって算出される。

第２出力電圧設定回路ＥＲ２は、溶接作業者、ロボット制御装置（図示は省略）等によって任意の値に設定されて、第２出力電圧設定信号Ｅｒ２として出力する。この第２出力電圧設定信号Ｅｒ２は、溶接条件に適した平均アーク長になるように設定される。

出力電圧制御設定回路ＥＣＲは、上記の第１出力電圧設定信号Ｅｒ１、上記の第２出力電圧設定信号Ｅｒ２、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、以下の処理を行ない、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒを出力する。本実施の形態では、この出力電圧制御設定信号Ｅｃｒが、定電圧制御の電圧目標値となる。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）のときは、第２出力電圧設定信号Ｅｒ２を出力電圧制御設定信号Ｅｃｒとして出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）であり、かつ、送給速度設定信号Ｆｒが０未満（逆送期間）であるときは、アーク期間逆送期間Ｔａｒにあると判別して、第１出力電圧設定信号Ｅｒ１を出力電圧制御設定信号Ｅｃｒとして出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）であり、かつ、送給速度設定信号Ｆｒが０以上（正送期間）であるときは、アーク期間正送期間Ｔａｓにあると判別して、第２出力電圧設定信号Ｅｒ２を出力電圧制御設定信号Ｅｃｒとして出力する。

出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の出力電圧制御設定信号Ｅｃｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（−）との誤差を増幅して、誤差増幅信号Ｅａを出力する。この回路によって、溶接電源は定電圧制御される。

図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を説明するための図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は定電圧制御の電圧目標値である出力電圧制御設定信号Ｅｃｒの時間変化を示す。同図は上述した図４と対応しており、同一の動作についての説明は繰り返さない。同図は、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒの動作のみが異なっている。以下、同図を参照して説明する。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、０よりも上側が正送期間となり、下側が逆送期間となる。送給速度Ｆｗは、正弦波状に変化しており、正送側にシフトした波形となっている。このために、送給速度Ｆｗの平均値は正の値となり、溶接ワイヤは平均的には正送されている。送給速度Ｆｗの変化パターンは、三角波状又は台形波状でも良い。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１時点では０であり、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２で正送の最大値となり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４で逆送の最大値となり、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は逆送減速期間となる。そして、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は再び正送加速期間となり、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は再び正送減速期間となる。この正送と逆送との繰り返し周期は、所定値に設定されている。例えば、時刻ｔ１〜ｔ２の正送加速期間は２．７ｍｓであり、時刻ｔ２〜ｔ３の正送減速期間は２．７ｍｓであり、時刻ｔ３〜ｔ４の逆送加速期間は２．３ｍｓであり、時刻ｔ４〜ｔ５の逆送減速期間は２．３ｍｓであり、正送の最大値は５０ｍ／ｍｉｎであり、逆送の最大値は−５０ｍ／ｍｉｎである。この場合は、正送と逆送との繰り返し周期は１０ｍｓとなり、送給速度Ｆｗの平均値は約４ｍ／ｍｉｎ（平均溶接電流は約１５０Ａ）となる。

溶接ワイヤと母材との短絡は、時刻ｔ２の正送の最大値の前後で発生することが多い。同図では、正送の最大値の後の正送減速期間中の時刻ｔ２１で発生した場合である。時刻ｔ２１において短絡が発生すると、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒ＝Ｅｒ２（第２出力電圧設定信号）となる。時刻ｔ２１〜ｔ３１の短絡期間中の溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗの動作は、図４と同様であり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に増加する。

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からは逆送期間になるので、溶接ワイヤは逆送される。この逆送によって短絡が解除されて、時刻ｔ３１においてアークが再発生する。アークの再発生は、時刻ｔ４の逆送の最大値の前後で発生することが多い。同図では、逆送の最大値の前の逆送加速期間中の時刻ｔ３１で発生した場合である。したがって、時刻ｔ２１〜ｔ３１の期間が短絡期間となる。

時刻ｔ３１においてアークが再発生すると、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒ＝Ｅｒ１（第１出力電圧設定信号）となり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中の最大値の状態から変化を開始する。

時刻ｔ３１〜ｔ５の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送状態であるので、溶接ワイヤは引き上げられてアーク長は次第に長くなる。アーク長が長くなると、溶接電圧Ｖｗは大きくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは小さくなる。したがって、時刻ｔ３１〜ｔ５のアーク期間逆送期間Ｔａｒ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に大きくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に小さくなる。このアーク期間逆送期間Ｔａｒ中は、同図（Ｄ）に示すように、Ｅｃｒ＝Ｅｒ１であり、アーク長が次第に長くなる状態に適した定電圧制御の電圧目標値となっている。このために、アーク期間逆送期間Ｔａｒ中の溶接状態は安定している。第１出力電圧設定信号Ｅｒ１を送給速度Ｆｗの平均値に応じて自動設定すれば、設定の手間を省略することができる。

そして、同図では、次の短絡が、時刻ｔ６〜ｔ７の正送減速期間中の時刻ｔ６１に発生した場合である。時刻ｔ３１〜ｔ６１の期間がアーク期間となる。時刻ｔ５〜ｔ６１の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送状態であるので、溶接ワイヤは正送されてアーク長は次第に短くなる。このアーク期間正送期間Ｔａｓ中は、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧制御設定信号Ｅｃｒ＝Ｅｒ２（第２出力電圧設定信号）となる。アーク長が短くなると、溶接電圧Ｖｗは小さくなり、定電圧制御されているので溶接電流Ｉｗは大きくなる。したがって、時刻ｔ５〜ｔ６１のアーク期間正送期間Ｔａｓ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に小さくなり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に大きくなる。このアーク期間正送期間Ｔａｓ中は、同図（Ｄ）に示すように、Ｅｃｒ＝Ｅｒ２であり、アーク長が次第に短くなる状態に適した定電圧制御の電圧目標値となっている。このために、アーク期間正送期間Ｔａｓ中の溶接状態は安定している。第２出力電圧設定信号Ｅｒ２は、溶接作業者、ロボット制御装置等によって、溶接条件に適した平均アーク長になるように設定される。

上述した実施の形態１によれば、出力電圧設定値（Ｅｃｒ）を、アーク期間中の逆送期間中は第１出力電圧設定値（Ｅｒ１）に設定し、アーク期間中の正送期間中は第１出力電圧設定値とは異なる第２出力電圧設定値（Ｅｒ２）に設定する。また、第１出力電圧設定値は、送給速度の平均値に応じて自動的に設定される。また、第２出力電圧設定値は、溶接作業者によって任意の値に設定される。これにより、本実施の形態では、アーク期間逆送期間中のアーク長が次第に長くなる状態と、アーク期間正送期間中のアーク長が次第に短くなる状態との、それぞれの状態に適した出力電圧設定値（電圧目標値）に設定することができる。このために、本実施の形態では、送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返す溶接方法において、溶接条件に適した平均アーク長に設定するために電圧目標値を変化させても、溶接状態が不安定になることはない。

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、溶接電圧の平均値を設定するための平均溶接電圧設定値をさらに備え、溶接電圧の平均値を検出し、この検出された溶接電圧平均値が平均溶接電圧設定値と等しくなるように第２出力電圧設定値をフィードバック制御するものである。

図３は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１に平均溶接電圧設定回路ＶＡＲ、平均溶接電圧検出回路ＶＡＶ及び平均電圧誤差増幅回路ＥＶＡを追加し、図１の第２出力電圧設定回路ＥＲ２をフィードバック制御第２出力電圧設定回路ＦＥＲ２に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。

平均溶接電圧設定回路ＶＡＲは、予め定めた平均溶接電圧設定信号Ｖａｒを出力する。平均溶接電圧検出回路ＶＡＶは、溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、この信号の平均値を検出して、平均溶接電圧検出信号Ｖａｖを出力する。

平均電圧誤差増幅回路ＥＶＡは、上記の平均溶接電圧設定信号Ｖａｒ及び上記の平均溶接電圧検出信号Ｖａｖを入力として、平均溶接電圧設定信号Ｖａｒ（＋）と平均溶接電圧検出信号Ｖａｖ（−）との誤差を増幅して、平均電圧誤差増幅信号Ｅｖａを出力する。

フィードバック制御第２出力電圧設定回路ＦＥＲ２は、この平均電圧誤差増幅信号Ｅｖａを入力として、Ｅｒ２＝Ｅ０＋∫Ｅｖａ・ｄｔの積分を溶接中行い、第２出力電圧設定信号Ｅｒ２を出力する。Ｅ０は、予め定めた初期値である。

上記の回路によって、平均溶接電圧検出信号Ｖａｖの値が平均溶接電圧設定信号Ｖａｒの値と等しくなるように第２出力電圧設定信号Ｅｒ２の値がフィードバック制御される。

本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を説明するための図３の溶接電源における各信号のタイミングチャートは、上述した図２と同一であるので、説明は繰り返さない。但し、同図（Ｄ）に示す出力電圧制御設定信号Ｅｃｒのアーク期間正送期間Ｔａｓ中の値である第２出力電圧設定信号Ｅｒ２の値が、平均溶接電圧検出信号Ｖａｖの値が平均溶接電圧設定信号Ｖａｒの値と等しくなるようにフィードバック制御される点が異なっている。

継手形状、溶接速度、送給速度の平均値等の溶接条件が同一のままで、溶接品質を向上させるために送給速度設定信号Ｆｒのパターン（波形、振幅、周期等）を変化させる場合がある。送給速度設定信号Ｆｒのパターンが変化すると、実施の形態１では平均アーク長を適正値にするために第２出力電圧設定信号Ｅｒ２の再調整が必要であった。これに対して、実施の形態２では、送給速度設定信号Ｆｒのパターンが変化しても、平均溶接電圧検出信号Ｖａｖが平均溶接電圧設定信号Ｖａｒと等しくなるように第２出力電圧設定信号Ｅｒ２がフィードバック制御されるために、平均アーク長は適正値を維持するので、平均溶接電圧設定信号Ｖａｒの再調整は不要である。

上述した実施の形態２によれば、溶接電圧の平均値を設定するための平均溶接電圧設定値をさらに備え、溶接電圧の平均値を検出し、この検出された溶接電圧平均値が平均溶接電圧設定値と等しくなるように第２出力電圧設定値をフィードバック制御する。これにより、本実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、送給速度のパターンが変化しても、平均アーク長を適正値に設定するための電圧目標値の再調整が不要となるので、操作性に優れている。

本発明によれば、アーク期間逆送期間中のアーク長が次第に長くなる状態と、アーク期間正送期間中のアーク長が次第に短くなる状態との、それぞれの状態に適した出力電圧設定値（電圧目標値）に設定することができる。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１４年４月２８日出願の日本特許出願（特願２０１４−０９２２３７）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
Ｅ 出力電圧
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＣＲ 出力電圧制御設定回路
Ｅｃｒ 出力電圧制御設定信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＲ１ 第１出力電圧設定回路
Ｅｒ１ 第１出力電圧設定信号
ＥＲ２ 第２出力電圧設定回路
Ｅｒ２ 第２出力電圧設定信号
ＥＶＡ 平均電圧誤差増幅回路
Ｅｖａ 平均電圧誤差増幅信号
ＦＡＶ 送給速度平均値算出回路
Ｆａｖ 送給速度平均値信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＥＲ２ フィードバック制御第２出力電圧設定回路
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
Ｔａｒ アーク期間逆送期間
Ｔａｓ アーク期間正送期間
ＶＡＲ 平均溶接電圧設定回路
Ｖａｒ 平均溶接電圧設定信号
ＶＡＶ 平均溶接電圧検出回路
Ｖａｖ 平均溶接電圧検出信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
ｖｄ 溶接電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ

Claims (4)

1. 送給速度の正送期間と逆送期間とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、溶接電源の出力が出力電圧設定値と等しくなるように定電圧制御するアーク溶接制御方法において、
   前記出力電圧設定値を、前記アーク期間中の前記逆送期間中は第１出力電圧設定値に設定し、前記アーク期間中の前記正送期間中は前記第１出力電圧設定値とは異なる第２出力電圧設定値に設定する、
   ことを特徴とするアーク溶接制御方法。
2. 前記第１出力電圧設定値は前記送給速度の平均値に応じて自動的に設定される、
   ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接制御方法。
3. 前記第２出力電圧設定値は溶接作業者によって任意の値に設定される、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のアーク溶接制御方法。
4. 溶接電圧の平均値を設定するための平均溶接電圧設定値をさらに備え、前記溶接電圧の平均値を検出し、この検出された溶接電圧平均値が前記平均溶接電圧設定値と等しくなるように前記第２出力電圧設定値をフィードバック制御する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のアーク溶接制御方法。

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