KR20180055827A - 아크 용접 장치 및 아크 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 아크 용접 장치는, 용접 전력을 공급하는 전력 출력 수단과, 용접 와이어를 정송 방향 및 역송 방향으로 송급하는 와이어 송급 수단과, 상기 전력 출력 수단 및 상기 와이어 송급 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한다. 용접시에는, 복수의 단위 용접 공정이 반복하여 행해진다. 각 단위 용접 공정은, 상기 용접 와이어가 모재와 단락하는 단락 공정 및 상기 용접 와이어와 상기 모재 사이에 아크가 발생하는 아크 공정을 갖는다. 상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어의 송급 속도가 최대 정송 속도에 도달할 때까지의 기간을 천이 기간으로 하고, 상기 단락 공정 및 상기 아크 공정에 있어서의 용접 전류의 평균값을 평균 용접 전류로 한다. 상기 제어 수단은, 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되는 전류 억제 기간을 상기 천이 기간 내에 설정한다. 상기 천이 기간의 길이를 T0, 상기 전류 억제 기간의 길이를 T1이라 하면, 0<T1/T0≤0.8이다.

Description

아크 용접 장치 및 아크 용접 방법
본 발명은, 아크 용접 장치 및 아크 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 소모 전극식 아크 용접에서는 용접 와이어를 일정 속도로 송급하고, 용접 와이어와 모재 사이에서 아크를 발생시킨다. 소모 전극식 아크 용접에서는, 통상 용접 와이어와 모재가 단락 기간과 아크 기간을 교대로 반복하는 용접 상태가 된다.
용접 품질을 더욱 향상시키기 위해, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복하여 용접하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
아크 기간의 시기(始期)부터 그 직후의 일정 기간에 있어서는, 용접 와이어가 역송된 상태에서 아크가 발생하고 있다. 이때, 용접 와이어의 선단에 형성된 용적(溶滴)에는, 용접 와이어의 역송에 의한 관성력 및 아크력이 부하된다. 이로 인해, 용적이 모재와는 반대 방향으로 밀려 올라가 버려, 모재로의 용적 이행이 적절하게 행해지지 않는다는 문제가 있다.
일본 특허 제5201266호 공보
본 발명은, 상기한 사정에 기초하여 고안된 것이다. 그래서 본 발명은, 아크 기간에 있어서, 보다 적절한 용적 이행을 실현 가능한 아크 용접 장치 및 아크 용접 방법을 제공하는 것을 그 하나의 과제로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 기초하여 제공되는 아크 용접 장치는, 용접 와이어 및 모재를 포함하는 경로에 용접 전력을 공급하는 전력 출력 수단과, 상기 모재를 향하는 정송 방향 및 상기 모재로부터 이간(離間)되는 역송 방향으로 상기 용접 와이어를 소정의 와이어 송급 속도로 송급하는 와이어 송급 수단과, 상기 용접 와이어가 상기 모재와 단락하는 단락 공정 및 상기 용접 와이어와 상기 모재 사이에 아크가 발생하는 아크 공정을 각각이 갖는 복수의 단위 용접 공정이 행해지도록, 상기 전력 출력 수단 및 상기 와이어 송급 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한다. 상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어 송급 속도가 상기 정송 방향에 있어서의 최대 정송 속도에 도달할 때까지의 기간을 제1 천이 기간으로 하고, 상기 단락 공정 및 상기 아크 공정에 있어서의 용접 전류의 평균값을 평균 용접 전류로 한다. 상기 제어 수단은, 용접 전류를 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 하는 전류 억제 제1 기간을 상기 제1 천이 기간 내에 설정하도록 구성되어 있다. 상기 제1 천이 기간의 길이를 T0, 상기 전류 억제 제1 기간의 길이를 T1이라 한 경우에 0<T1/T0≤0.8이다.
바람직하게는, 상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어 송급 속도가 0이 될 때까지의 시간을 T2라 한 경우, T1/T2≥0.8이다.
바람직하게는, 상기 전류 억제 제1 기간의 시기와 상기 제1 천이 기간의 시기는 서로 일치한다.
바람직하게는, 상기 전류 억제 제1 기간에 있어서는, 상기 용접 전류는 상기 평균 용접 전류의 70％ 이하이다.
바람직하게는, 상기 제어 수단은, 상기 와이어 송급 속도가 최대 역송 속도로 유지되는 최대 역송 기간을 상기 제1 천이 기간의 직전에 설정함과 함께, 상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되고 또한 상기 전류 억제 제1 기간에 연속되는 전류 억제 예비 기간을 설정하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 제어 수단은, 시기가 상기 아크 공정의 상기 시기 이후이고 또한 종기가 상기 아크 공정의 종기에 일치함과 함께, 상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되는 전류 억제 제2 기간을 설정하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 전류 억제 제2 기간의 길이는, 상기 아크 공정의 길이의 1％ 이상 또한 30％ 이하이다.
바람직하게는, 상기 와이어 송급 속도가 상기 아크 공정에 있어서 상기 최대 정송 속도가 된 후부터, 상기 단락 공정에 있어서 최대 역송 속도가 될 때까지의 기간을 제2 천이 기간으로 설정한다. 이 경우에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 용접 와이어가 음의 제1 평균 가속도를 갖는 전반 영역, 상기 용접 와이어가 음의 제2 평균 가속도를 갖는 후반 영역, 및 상기 전반 영역과 상기 후반 영역의 사이에 있고 또한 상기 용접 와이어가 제3 평균 가속도를 갖는 완화 영역을, 상기 제2 천이 기간 내에 설정하도록 구성되어 있다. 상기 제3 평균 가속도의 절댓값은, 상기 제1 평균 가속도의 절댓값 및 상기 제2 평균 가속도의 절댓값의 어느 것보다도 작아지도록 설정된다.
바람직하게는, 상기 제어 수단은, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도를 양의 값으로 하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 제어 수단은, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도를 일정값으로 하도록 구성되어 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 기초하여 제공되는 아크 용접 방법은, 용접 와이어가 모재와 단락하는 단락 공정 및 상기 용접 와이어와 상기 모재 사이에 아크가 발생하는 아크 공정을 각각이 갖는 복수의 단위 용접 공정이며, 각 공정에 있어서, 상기 모재를 향하는 정송 방향 및 상기 모재로부터 이간되는 역송 방향의 쌍방향으로 상기 용접 와이어가 송급되는 복수의 단위 용접 공정을 구비하고 있다. 상기 아크 공정의 시기부터 와이어 송급 속도가 상기 정송 방향에 있어서의 최대 정송 속도에 도달할 때까지의 제1 천이 기간 내에 있어서, 용접 전류를 상기 각 단위 용접 공정에 있어서의 용접 전류의 평균값인 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 하는 전류 억제 제1 기간이 마련되어 있다. 상기 제1 천이 기간의 길이를 T0, 상기 전류 억제 제1 기간의 길이를 T1이라 한 경우에 0<T1/T0≤0.8이다.
본 발명에 따르면, 천이 기간에 있어서 전류 억제 기간이 설정되어 있다. 이 전류 억제 기간에 있어서는, 용접 전류가 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 설정된다. 이로 인해, 천이 기간에 있어서 아크가 발생한 상태에 있어서, 용적에 작용하는 아크력을 의도적으로 약화시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 용적이 밀려 올라가 버리는 것을 억제하여, 용적을 모재로 적절하게 이행시킬 수 있다. 또한, 전류 억제 기간은 최대라 해도 천이 기간의 0.8배이다. 이에 의해, 아크 기간 전체에 걸쳐서 아크력이 부당하게 약해져 버리는 것을 회피할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여 이하에 행하는 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 제1 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 제1 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 3은 제1 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법의 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 4는 제1 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 5는 제1 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 6은 제2 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 7은 제2 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 8은 제2 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 9는 제2 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 10은 제2 측면에 있어서의 제3 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 11은 제2 측면에 있어서의 제3 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 12는 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 13은 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
도 14는 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법의 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 15는 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법의 다른 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 16은 제3 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다.
도 17은 제3 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다.
본 발명에 따르면, 아크 용접 장치 및 동일 장치를 사용한 아크 용접 방법이 제공된다. 본 발명의 아크 용접 장치는, 대략 모재(용접 대상물)에 대하여 용접 와이어를 송급하기 위한 와이어 송급 수단과, 용접 전력을 공급하기 위한 전력 출력 수단과, 상기 전력 출력 수단 및 상기 와이어 송급 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고 있다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다. 도시된 아크 용접 장치(A1)는, 용접 와이어(1)를 모재(2)에 대하여 송급하기 위한 와이어 송급 수단을 갖고 있다. 동 도에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 와이어 송급 수단은, 제1 모터(WM) 및 제2 모터(WM2)를 포함하고 있다. 각 모터(WM, WM2)는 적어도 하나의 롤러(5)에 연결되어 있으며, 당해 롤러(5)를 회전 구동한다. 용접 와이어(1)는, 구동된 롤러(5)에 의해 용접 토치(4) 내에서 송급된다. 용접시에는, 용접 와이어(1)와 모재(2) 사이에 있어서 아크(3)의 발생 및 소멸이 반복된다. 용접 토치(4) 내에는 급전 칩이 설치되어 있으며, 이 급전 칩과 모재(2) 사이에 용접 전압(Vw)이 인가되고, 용접 전류(Iw)가 흐른다. 아크 용접 장치(A1)는, 용접 토치(4)를 원하는 경로를 따라 이동시키는 로봇을 구비하고 있어도 된다.
아크 용접 장치(A1)는, 용접 전력을 공급하기 위한 전력 출력 수단을 갖고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 전력 출력 수단은 전원 회로(PM)를 포함하고 있다. 전원 회로(PM)는, 예를 들어 3상 200V의 상용 전원을 입력으로 하여 출력 전압(E)을 출력한다. 이때, 구동 신호(Dv)(후술)에 기초하여, 예를 들어 인버터 제어에 의한 출력 제어가 행해진다. 일례로서, 전원 회로(PM)는 상용 전원을 직류로 정류하는 1차 정류기, 이 직류를 평활하는 평활 콘덴서, 평활된 직류를 고주파 교류로 변환하는 인버터 회로, 고주파 교류를 용접에 적합한 전압값으로 강압하는 고주파 변압기, 강압된 고주파 교류를 직류로 정류하는 2차 정류기를 구비한다.
아크 용접 장치(A1)는, 상기 와이어 송급 수단 및 상기 전력 출력 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 갖고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제어 수단은, 예를 들어 출력 전압 설정 회로(ER), 전압 오차 증폭 회로(EV), 출력 전류 설정 회로(IR), 전류 오차 증폭 회로(EI), 단락 판별 회로(SD), 예비 기간 설정 회로(SPR), 제1 기간 설정 회로(SR1), 전원 특성 전환 회로(SW), 전원 구동 회로(DV), 용접 개시 회로(ST), 제1 송급 속도 설정 회로(FR), 제2 송급 속도 설정 회로(FR2), 최대 정송 속도 설정 회로(FH), 최대 역송 속도 설정 회로(FL), 평균 송급 속도 설정 회로(FAR), 제1 송급 제어 회로(FC) 및 제2 송급 제어 회로(FC2)를 포함하고 있다. 이하의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명의 제어 수단은 여기에서 예로 든 회로를 모두 포함하고 있을 필요는 없고, 하나 또는 복수의 회로를 적절히 생략한 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 여기서 예로 든 회로 이외의 회로 혹은 요소 등을 추가하여, 제어 수단을 구성하는 것도 가능하다.
상술한 전력 출력 수단 및 제어 수단은, 각각이 하나의 유닛으로서 구성되어 있어도 된다. 혹은, 각 수단의 기능을 담당하는 복수의 구성 요소가 서로 상이한 유닛으로서 각각 설치되어 있어도 된다.
아크 용접 장치(A1)는, 출력 전압 검출 회로(ED), 용접 전압 검출 회로(VD), 전류 검출 회로(ID) 및 리액터(WL)를 구비하고 있다. 출력 전압 검출 회로(ED)는 전원 회로(PM)의 출력 전압(E)을 검출함과 함께, 검출한 전압을 평활하여, 출력 전압 검출 신호(Ed)를 전압 오차 증폭 회로(EV)에 출력한다. 용접 전압 검출 회로(VD)는 용접 전압(Vw)을 검출하여, 전압 검출 신호(Vd)를 단락 판별 회로(SD)에 출력한다. 전류 검출 회로(ID)는 용접 전류(Iw)를 검출하여, 전류 검출 신호(Id)를 전류 오차 증폭 회로(EI)에 출력한다. 리액터(WL)는, 출력 전압(E)을 평활한다. 리액터(WL)의 인덕턴스값은, 예를 들어 200μH이다.
상술한 와이어 송급 수단에 관하여, 제1 모터(WM) 및 제2 모터(WM2)는 각각 제1 송급 제어 신호(Fc) 및 제2 송급 제어 신호(Fc2)에 기초하여 구동된다. 이때에, 제1 모터(WM)는 정송과 역송을 반복하고, 제2 모터(WM2)는 정송만을 행하도록 제어된다. 이 2개의 모터의 조합에 의해, 용접 와이어(1)는 정송과 역송을 주기적으로 반복하여 송급된다. 제1 및 제2 모터(WM, WM2)(특히 제1 모터(WM))는, 응답성이 우수한 것(과도 응답 기간이 짧은 것)이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 2개의 모터를 사용한 푸시·풀 방식의 와이어 송급 수단이 구축되어 있다. 제1 모터(WM)는 풀측 모터로서, 제2 모터(WM2)보다도 용접 토치(4)에 가까운 위치에 배치되어 있다(용접 토치(4)에 상대적으로 가까운 롤러(5)에 연결되어 있음). 한편, 제2 모터(WM2)는 푸시측 모터이며, 제1 모터(WM)보다도 용접 토치(4)에 먼 위치에 배치되어 있다. 본 실시 형태와는 달리, 와이어 송급 수단은 정역 양쪽 회전이 가능한 단일의 모터만을 사용하여 구성되어 있어도 된다.
상술한 제어 수단에 관하여, 출력 전압 설정 회로(ER)는 출력 전압 설정 신호(Er)를 전압 오차 증폭 회로(EV)에 출력한다. 전압 오차 증폭 회로(EV)는, 출력 전압 설정 신호(Er)와 출력 전압 검출 신호(Ed)의 차분을 증폭하고, 전압 오차 증폭 신호(Ev)를 전원 특성 전환 회로(SW)에 출력한다. 전압 오차 증폭 회로(EV)는, 전원 회로(PM)를 정전압 제어하기 위한 회로이다.
단락 판별 회로(SD)는 전압 검출 신호(Vd)를 입력으로 하여, 단락 판별 신호(Sd)를 출력한다. 단락 판별 회로(SD)는, 전압 검출 신호(Vd)의 값이 소정의 판별값(예를 들어 10V) 미만일 때에는 단락 기간(단락 공정)이라고 판별하여, 단락 판별 신호(Sd)를 High 레벨로 하고, 상기 단락 판별값 이상일 때에는 아크 기간(아크 공정)이라고 판별하여, 단락 판별 신호(Sd)를 Low 레벨로 한다.
출력 전류 설정 회로(IR)는 전류 억제(후술)를 위한, 예비 기간 설정 신호(Spr) 및 제1 기간 설정 신호(Sr1)를 입력으로 하여, 출력 전류 설정 신호(Ir)를 출력한다. 출력 전류 설정 신호(Ir)는, 후술하는 바와 같이 단락 기간이 아크 기간으로 전환되는 시점에 있어서, 정전류 제어를 행하기 위해 사용된다.
전류 오차 증폭 회로(EI)는, 출력 전류 설정 신호(Ir) 및 전류 검출 신호(Id)를 입력으로 하여, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 출력한다. 전류 오차 증폭 신호(Ei)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)와 전류 검출 신호(Id)의 차분이 증폭된 신호이다. 전류 오차 증폭 회로(EI)는, 전원 회로(PM)를 정전류 제어하기 위한 회로이다.
용접 개시 회로(ST)는, 용접 개시 신호(St)를 출력한다. 용접 개시 회로(ST)는, 용접 전원을 기동할 때에 용접 개시 신호(St)를 High 레벨로 한다. 일례로서, 용접 토치(4)의 기동 스위치가 용접 개시 회로(ST)에 해당하지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 용접 개시 회로(ST)는, 상술한 제어 수단을 구성하는 하나의 요소여도 되고, 로봇 제어 장치 등을 구성하는 하나의 요소여도 된다.
예비 기간 설정 회로(SPR)는, 예비 기간 설정 신호(Spr)를 출력한다. 예비 기간 설정 신호(Spr)는, 예를 들어 전류 억제 예비 기간(Tp1)(후술)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값을 지정함과 함께, 당해 기간(Tp1)의 개시 타이밍을 지정하기 위한 신호이다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)의 개시 타이밍은, 예를 들어 용적의 잘록해짐 현상의 검출에 기초하여 결정할 수 있다.
제1 기간 설정 회로(SR1)는, 제1 기간 설정 신호(Sr1)를 출력한다. 제1 기간 설정 신호(Sr1)는, 전류 억제 제1 기간(T1)(후술)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값을 지정함과 함께, 당해 기간(T1)의 길이를 지정하기 위한 신호이다.
전원 특성 전환 회로(SW)는, 전류 오차 증폭 신호(Ei), 전압 오차 증폭 신호(Ev), 단락 판별 신호(Sd), 기간 설정 신호(Spr, Sr1)를 입력으로 하여, 소정의 판별을 행함과 함께, 오차 증폭 신호(Ea)를 출력한다. 예를 들어, 전원 특성 전환 회로(SW)는, 아크 기간과 단락 기간이 전환되는 시점에 앞서는 기간을 단락 판별 신호(Sd) 등에 기초하여 판별한다. 또한, 전원 특성 전환 회로(SW)는, 상기 각 기간 설정 신호(Spr, Sr1)에 기초하여 정전류 제어를 행하기 위해, 오차 증폭 신호(Ea)로서 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 출력한다. 이 이외의 타이밍에 있어서는, 전압 오차 증폭 신호(Ev)를 오차 증폭 신호(Ea)로서 출력한다.
전원 구동 회로(DV)는, 오차 증폭 신호(Ea) 및 용접 개시 신호(St)를 입력으로 하여, 구동 신호(Dv)를 출력한다. 전원 구동 회로(DV)는, 용접 개시 신호(St)가 High 레벨(용접 개시)일 때에는 오차 증폭 신호(Ea)에 기초하여 PWM 변조 제어를 행하기 위한 구동 신호(Dv)를 출력한다. 구동 신호(Dv)에 의해, 전원 회로(PM) 내의 인버터 회로가 구동된다.
평균 송급 속도 설정 회로(FAR)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)를 출력한다.
최대 정송 속도 설정 회로(FH)는, 정송 방향에 있어서의 와이어의 송급 속도(Fw)의 최댓값을 규정하는 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)를 출력한다. 예를 들어, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)는, 정송 방향에 있어서의 송급 속도(Fw)의 최대 속도와 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 의한 평균 속도의 차에 상당하는 속도를 지시한다.
최대 역송 속도 설정 회로(FL)는, 역송 방향에 있어서의 와이어의 송급 속도(Fw)의 최댓값을 규정하기 위한 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)를 출력한다. 예를 들어, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)는, 역송 방향에 있어서의 송급 속도(Fw)의 최대 속도와 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 의한 평균 속도의 차에 상당하는 속도를 지시한다.
제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far), 최대 정송 속도 설정 신호(Fh), 최대 역송 속도 설정 신호(Fl) 및 단락 판별 신호(Sd)를 입력으로 하여, 단락 판별 신호(Sd)에 기초하여 정송 기간과 역송 기간을 교대로 전환하도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 본 실시 형태에서는(도 2를 참조하여 후술), 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)는 제1 모터(WM)를 정역 교대로 구동시키는 사다리꼴파를 기본으로 한 파형의 지령 신호가 되지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.
제2 송급 속도 설정 회로(FR2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)를 입력으로 하여, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)를 출력한다. 본 실시 형태에서는(도 2를 참조하여 후술), 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)는 제2 모터(WM2)를, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 의해 지시되는 평균 속도에 대응하는 회전수로 구동시키는 지령 신호가 되지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.
제1 송급 제어 회로(FC)는 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하여, 제1 송급 제어 신호(Fc)를 제1 모터(WM)에 출력한다. 제1 송급 제어 신호(Fc)는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)에 의해 지시된 속도로 용접 와이어(1)가 송급되도록, 제1 모터(WM)를 회전시킨다.
제2 송급 제어 회로(FC2)는 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)를 입력으로 하여, 제2 송급 제어 신호(Fc2)를 제2 모터(WM2)에 출력한다. 제2 송급 제어 신호(Fc2)는, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)에 의해 지시된 속도로 용접 와이어(1)가 송급되도록, 제2 모터(WM2)를 회전시킨다.
용접 와이어(1)가 용접 토치(4)로부터 실제로 송급되는 송급 속도(Fw)는, 제1 모터(WM) 및 제2 모터(WM2) 각각에 의한 구동력이 용접 와이어(1)에 가해진 결과로서 발생하는 속도가 된다.
도 2는, 본 발명의 제1 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 용접 방법에는, 예를 들어 상술한 아크 용접 장치(A1)가 사용된다. 동 도에 있어서, (a)는 용접 와이어의 송급 속도(Fw)의 시간 변화를 나타내고, (b)는 용접 전류(Iw)의 시간 변화를 나타내고, (c)는 용접 전압(Vw)의 시간 변화를 나타내고, (d)는 단락 판별 신호(Sd)의 시간 변화를 나타낸다.
도 2의 (a)에 도시한 와이어의 송급 속도(Fw)는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr) 및 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)에 의해 정해진다. 본 실시 형태에서는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh) 및 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 따라, 용접 와이어(1)를 사다리꼴파에 유사한 파형이 되는 속도로 송급하도록 제1 모터(WM)를 구동시킨다. 한편, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 따라, 용접 와이어(1)를 설정된 평균 속도에 상당하는 일정 속도로 송급하도록 제2 모터(WM2)를 구동시킨다. 그 결과, 와이어의 실질적인 송급 속도(용접 토치 내를 이동하는 와이어 부분의 속도)(Fw)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 값만큼 정송측으로 시프트한 사다리꼴파에 유사한 파형이 된다. 본 실시 형태에서는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의한 정송측의 진폭과, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의한 역송측의 진폭은 동일한 크기이다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)의 파형은 속도(0)를 기준선으로 하여, 정송 기간과 역송 기간이 교대로 설정된 파형이다. 시각(t2)부터 시각(t7)이 와이어의 정송 기간이며, 시각(t7)부터 시각(t12)이 와이어의 역송 기간이다. 또한, 후술하는 바와 같이, 시각(t1)부터 시각(t6)이 아크 기간이며, 시각(t6)부터 시각(t11)이 단락 기간이다. 서로 연속하는 하나의 아크 기간과 하나의 단락 기간이, 하나의 단위 용접 공정을 구성하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서는, 복수의 단위 용접 공정이 반복하여 행해진다.
도 2의 타이밍 차트는, 정상의 용접 기간에 대응하는 것이다. 이 정상 용접 기간의 전후에 비정상의 용접 기간이 있어도 된다. 예를 들어, 정상 용접 기간 전에 아크를 원활하게 발생시키기 위한 아크 스타트 기간을 마련해도 된다. 혹은, 정상 용접 기간 후에 용접을 적절하게 종료시키기 위한 용접 종료 기간을 마련해도 된다.
시각(t1)의 직전의 기간은 최대 역송 기간(Tmb)이며, 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 되어 있다. 이때, 용접 와이어(1)는 모재(2)에 단락된 상태이다. 최대 역송 기간(Tmb) 중의 시각(t0)에 있어서, 용접 전력의 제어 형태가 정전류 제어로 전환된다. 이 전환은, 전원 특성 전환 회로(SW)가 행한다. 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전류 제어로 전환하는 타이밍은, 예비 기간 설정 신호(Spr)에 의해 지정된다. 정전류 제어가 개시됨과 동시에, 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시된다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)은 시각(t0)에 시작되어, 시각(t1)까지 계속된다.
전류 억제 예비 기간(Tp1)에 있어서의 용접 전류(Iw)는, 예비 기간 설정 신호(Spr)에 기초하여 지정된다. 구체적으로는, 우선 도 1에 도시한 바와 같이 예비 기간 설정 신호(Spr)는 출력 전류 설정 회로(IR)에 보내진다. 이에 따라, 출력 전류 설정 회로(IR)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)를 전류 오차 증폭 회로(EI)에 보낸다. 전류 오차 증폭 회로(EI)는, 전류 오차 증폭 신호(Ei)(신호(Ir, Id)의 증폭 차분에 대응하는 신호)를 전원 특성 전환 회로(SW)에 보낸다. 전원 특성 전환 회로(SW)는, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 전원 구동 회로(DV)에 보낸다(즉, 이 타이밍에서는, 도 1에 도시한 오차 증폭 신호(Ea)는 전류 오차 증폭 신호(Ei)임). 그리고, 전류 오차 증폭 신호(Ei)에 기초하여 전원 구동 회로(DV)가 전원 회로(PM)를 제어함으로써, 원하는 용접 전류(Iw)(제1 억제 용접 전류(Iwr1))가 흐른다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 있어서의 용접 전류(Iw)는, 평균 용접 전류(Iwa)(단위 용접 공정에 있어서 용접 전류(Iw)를 시간 평균한 것)보다도 작은 값으로 설정되어 있으며, 바람직하게는 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하이다.
시각(t1)에 있어서 단락 상태가 해제되고, 아크(3)(도 1 참조)가 발생한다. 이에 따라, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 몇십V의 아크 전압값으로 급증하고, (d)에 도시한 바와 같이, 단락 판별 신호(Sd)는 Low 레벨로 변화된다. 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨이 되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의해 설정되는 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 향해, 송급 속도(Fw)를 증대시키도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 본 실시 형태에서는, 제2 송급 속도 설정 회로(FR2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 지시에 의해, 용접 와이어(1)를 평균 송급 속도(Fwa)로 송급하는 일정한 구동력을 발생시키도록 제2 모터(WM2)를 제어한다.
시각(t1)으로부터 전류 억제 제1 기간(T1)이 개시된다. 전류 억제 제1 기간(T1)은 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 연속하고 있으며, 그 시기는 아크 기간의 시기와 일치하고 있다. 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서의 용접 전류(Iw)는, 상술한 전류 억제 예비 기간(Tp1)의 경우와 실질적으로 동일한 형태로 지정된다. 구체적으로는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 기간 설정 회로(SR1)는 제1 기간 설정 신호(Sr1)를 출력 전류 설정 회로(IR)에 보낸다. 이에 따라, 출력 전류 설정 회로(IR)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)를 전류 오차 증폭 회로(EI)에 보낸다. 전류 오차 증폭 회로(EI)는, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 전원 특성 전환 회로(SW)에 보낸다. 전원 특성 전환 회로(SW)는, (오차 증폭 신호(Ea)로서) 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 전원 구동 회로(DV)에 보낸다. 그리고 전원 구동 회로(DV)가 전원 회로(PM)를 제어함으로써, 원하는 용접 전류(Iw)(Iwr1)가 흐른다. 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서의 용접 전류(Iw)는, 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 있어서의 용접 전류(Iw)와 동일값이다.
시각(t2)에 있어서 송급 속도(Fw)가 0이 되고, 정송 기간이 시작된다. 시각(t2)에 있어서 제1 기간 설정 신호(Sr1)에 기초하여, 전원 특성 전환 회로(SW)가 전류 억제 제1 기간(T1)을 종료시킨다. 이에 의해, 정전류 제어로부터 정전압 제어로 이행한다. 시각(t1)(아크 기간의 시기)으로부터 시각(t2)(송급 속도(Fw)가 0이 됨)까지의 기간의 길이를 시간(T2)라 하면, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시간(T2)에 대한 비의 값(T1/T2)은 1.0이다. 또한, T1/T2는 0.8 이상인 것이 바람직하다.
시각(t3)에 있어서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)에 달한다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 유지한다. 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로부터 정송 최대 송급 속도(Fwh)로 천이하는 기간을, 천이 기간(T0)이라 한다. 전류 억제 제1 기간(T1)의 천이 기간(T0)에 대한 비의 값(T1/T0)은, 0<T1/T0≤0.8로 설정된다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 전류 억제 제1 기간(T1)은 천이 기간(T0)보다도 짧은 기간이다.
용접 와이어(1)의 정송 방향으로의 송급에 의해, 시각(t6)에 있어서 용접 와이어(1)가 모재(2)에 접촉하고, 아크 기간으로부터 단락 기간으로 이행한다. 이에 따라, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 몇V의 단락 전압값으로 급감하고, (d)에 도시한 바와 같이, 단락 판별 신호(Sd)는 High 레벨로 변화된다. (b)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 이후 점점 증가한다. 시각(t6)에 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨이 되면, 전원 구동 회로(DV)는 시각(t7)(송급 속도(Fw)가 0이 됨)을 거쳐서 시각(t8)(송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 됨)까지 용접 전류(Iw)를 변화시킨다.
시각(t8)에 있어서 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의해 지정되는 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다.
시각(t8) 이후에는, 단락 기간이 계속되고 있는 동안, 최대 역송 기간(Tmb)이 유지된다. 시각(t10)에 있어서, 예비 기간 설정 신호(Spr)에 따라 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전압 제어로부터 정전류 제어로 전환되고, 다음의 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시된다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시되면, 시각(t10)으로부터 시각(t18)까지는 시각(t0)으로부터 시각(t8)까지와 마찬가지의 제어가 이루어진다. 이러한 제어가 주기적으로 반복됨으로써, 단락 기간과 아크 기간이 교대로 발생하는 아크 용접이 행해진다.
본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 하나의 단위 용접 공정의 시간은 8ms 내지 20ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10ms 정도이다. 하나의 단락 기간의 시간은 2ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 4ms 정도이다. 하나의 아크 기간의 시간은 3ms 내지 15ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 6ms 정도이다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)는 30m/min 내지 100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 80m/min 정도이다. 역송 최대 송급 속도(Fwl)는 -30m/min 내지 -100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -70m/min 정도이다. 평균 송급 속도는 1m/min 내지 15m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10m/min 정도이다. 평균 용접 전류(Iwa)는 30A 내지 350A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 250A 정도이다. 천이 기간(T0)은 1ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 3ms 정도이다. 시간(T2)은 0.5ms 내지 5ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 3ms 정도이다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)은 0.1ms 내지 1.5ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 전류 억제 제1 기간(T1)은 0.1ms 내지 2ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 억제 용접 전류(Iwr1)는 20A 내지 150A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 50A 정도이다.
이어서, 본 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치(A1) 및 아크 용접 방법의 작용에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따르면, 천이 기간(T0)에 있어서 전류 억제 제1 기간(T1)이 설정되어 있다. 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서는, 용접 전류(Iw)가, 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값인 억제 용접 전류(Iwr1)로 설정된다. 이로 인해, 천이 기간(T0)에 아크가 발생한 상태에 있어서, 용적에 작용하는 아크력을 의도적으로 약화시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 용적이 밀려 올라가 버리는 것을 억제하여, 용적을 모재(2)로 보다 적절하게 이행시킬 수 있다. 또한, 전류 억제 제1 기간(T1)은, 최대라 해도 천이 기간(T0)의 0.8배이다. 이에 의해, 아크 기간 전역에 걸쳐서 아크력이 부당하게 약해져 버리는 것을 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시간(T2)에 대한 비의 값(T1/T2)은 0.8 이상이다. 이에 의해, 용접 와이어(1)의 송급이 역송 상태(시각(t1))로부터 정지 상태(시각(t2))가 되기 직전까지, 용접 전류(Iw)가 억제 용접 전류(Iwr1)로 억제된다. 이것은, 용적 이행을 적절하게 행하는 데 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시기는 천이 기간(T0)의 시기와 일치하고 있다. 이에 의해, 천이 기간(T0)이 시작된 시점에 있어서, 용접 전류(Iw)가 억제 용접 전류(Iwr1)로 설정된 상태가 된다. 이에 의해, 아크 기간이 시작됨과 동시에, 보다 적절한 용적 이행을 실현할 수 있다.
억제 용접 전류(Iwr1)가 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하임으로써, 용적이 밀려 올라가는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)에 앞서고 또한 이것에 연속되는 예비의 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 마련되어 있다. 이에 의해, 단락 기간으로부터 아크 기간으로 이행하기 직전에 있어서, 용접 전류(Iw)가 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값으로 설정된 상태가 된다. 따라서, 보다 확실하게 용적 이행을 행할 수 있다.
도 3 내지 도 5는, 상술한 제1 실시 형태의 변형예 및 다른 실시 형태를 나타내고 있다. 또한, 이들 도면에 있어서, 제1 실시 형태와 동일하거나 또는 유사한 요소에는 동일한 부호를 부여하였다.
도 3은, 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법의 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다. 본 변형예에 있어서는, 시각(t1)에 개시된 전류 억제 제1 기간(T1)이, 시각(t2)과 시각(t3) 사이에 있는 시각(t25)까지 계속되어 있다. 즉, 본 변형예에 있어서는, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시간(T2)에 대한 비의 값(T1/T2)이 1.0보다 크다. 또한, 전류 억제 제1 기간(T1)의 천이 기간(T0)에 대한 비의 값(T1/T0)은 0.3 정도이다.
본 변형예에 의해서도, 용적이 밀려 올라가 버리는 것을 억제하여, 용적을 모재(2)로 적절하게 이행시킬 수 있다. 또한 본 변형예에서는, 시각(t2)으로부터 시각(t25)에 있어서, 송급 속도(Fw)가 정송 속도인 상황하에 있어서 용접 전류(Iw)가 억제 용접 전류(Iwr1)(평균 용접 전류(Iwa)보다도 작음)로 설정되어 있다. 그러나, 시각(t3)(송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)가 되는 시각)보다도 앞의 시각(t25)에 있어서 전류 억제 제1 기간(T1)이 종료되기 때문에, 용접의 질이 부당하게 악화된다는 등의 문제는 발생하지 않는다.
도 4는, 본 발명의 제1 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 장치(A2)는, 전력 출력 수단 및와이어 송급 수단을 제어하는 제어 수단의 구성 요소로서, 제2 기간 설정 회로(SR11)를 구비하는 점이 상술한 아크 용접 장치(A1)와 상이하다.
제2 기간 설정 회로(SR11)는, 제2 기간 설정 신호(Sr11)를 출력한다. 제2 기간 설정 신호(Sr11)는, 전류 억제 제2 기간(T11)(후술)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값 및 전류 억제 제2 기간(T11)의 개시 타이밍을 지정하는 신호이다. 이 타이밍은, 예를 들어 아크 발생 시점부터의 경과 시간에 기초하여 정해진다.
제2 기간 설정 신호(Sr11)는, 상술한 다른 기간 설정 신호(Spr, Sr1)와 마찬가지로 전원 특성 전환 회로(SW) 및 출력 전류 설정 회로(IR)에 입력된다. 또한, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 기초하여 관련 회로(전원 특성 전환 회로(SW), 출력 전류 설정 회로(IR), 전류 오차 증폭 회로(EI) 등)가 어떻게 작동할지는, 상술한 다른 기간 설정 신호(Spr, Sr1)의 경우와 실질적으로 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.
도 5는, 본 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 이 아크 용접 방법에는, 아크 용접 장치(A2)가 사용된다.
시각(t0)으로부터 시각(t3)에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태의 아크 용접 방법과 마찬가지의 공정이 실행된다. 본 제2 실시 형태에 있어서는, 시각(t35)에 있어서, 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전압 제어로부터 정전류 제어로 전환된다. 이 전환은, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 기초하여 행해진다. 또한, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 따라, 전원 구동 회로(DV)에 의해 전류 억제 제2 기간(T11)이 개시된다. 전류 억제 제2 기간(T11)은 시기가 아크 기간의 시기 이후이며, 종기가 아크 기간의 종기에 일치하도록 설정된다. 제2 실시 형태에 있어서는, 전류 억제 제2 기간(T11)의 시기는 천이 기간(T0)의 종기보다도 후이며, 송급 속도가 정송 최대 송급 속도(Fwh)인 기간에 포함되어 있다. 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서는, 용접 전류(Iw)가 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 제2 억제 용접 전류(Iwr11)로 설정된다. 바람직하게는, 제2 억제 용접 전류(Iwr11)는 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하이다.
시각(t6)에 있어서 아크 기간이 종료되면, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 따라 전원 특성 전환 회로(SW)는 정전류 제어로부터 정전압 제어로 전환된다. 이에 의해, 전류 억제 제2 기간(T11)이 종료된다. 전류 억제 제2 기간(T11)의 길이는, 아크 기간의 계속 시간(T10)의 1％ 이상 30％ 이하인 것이 바람직하다. 이후에는 제1 실시 형태의 아크 용접 방법과 마찬가지로 시각(t6) 이후의 제어가 이루어진다. 또한, 도시된 시각(t135)으로부터 시각(t16)에 있어서는, 상술한 시각(t35)으로부터 시각(t6)과 마찬가지의 제어가 이루어진다.
제2 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 하나의 단위 용접 공정의 시간은 8ms 내지 20ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10ms 정도이다. 단위 용접 공정이 반복되는 평균 주파수는, 50Hz 이상이 바람직하다. 하나의 아크 기간의 길이(T10)는 3ms 내지 15ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 6ms 정도이다. 전류 억제 제2 기간(T11)은 0.5ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 제2 억제 용접 전류(Iwr11)는 20A 내지 200A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 50A 정도이다. 평균 용접 전류(Iwa)는 30A 내지 350A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 250A 정도이다. 또한, 평균 용접 전류(Iwa)는, 용접 와이어(1)의 직경이 1.2mm인 경우에 200A 이상인 것이 바람직하다. 또한, 평균 용접 전류(Iwa)는, 용적 이행의 형태가 글로뷸 이행이 되는 범위에 있어도 된다. 그 밖의 값에 대해서는, 예를 들어 제1 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 값과 마찬가지이다.
제2 실시 형태에 의해서도, 용적을 모재로 적절하게 이행시킬 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 의하면, 시기가 아크 기간의 시기(시각(t1)) 이후이며, 종기가 아크 기간의 종기(시각(t6))와 일치하는 전류 억제 제2 기간(T11)이 설정되어 있다. 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서는, 용접 전류(Iw)는 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값으로 설정되어 있다. 이에 의해, 아크 기간의 종기, 즉 단락 기간의 시기에 있어서, 과대한 용접 전류에 의해 스패터가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
전류 억제 제2 기간(T11)의 길이가 아크 기간의 시간(T10)의 1％ 이상 30％ 이하임으로써, 스패터의 발생을 억제하면서, 아크 기간에 있어서의 투입 전력이 부족한 것을 회피할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 각각이 아크 기간과 단락 기간을 포함하는 복수의 단위 용접 공정이 반복되는 평균 주파수는 50Hz 이상이다. 스패터의 발생을 적절하게 억제함으로써, 이러한 비교적 고주파수의 아크 용접을 실현할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 평균 용접 전류(Iwa)는 용적 이행의 형태가 글로뷸 이행의 범위에 있다. 스패터의 발생을 적절하게 억제함으로써, 이러한 비교적 고전류의 아크 용접을 실현할 수 있다.
상술한 각 실시 형태에 있어서는, 와이어의 송급 속도(Fw)를 나타내는 파형은 대략 사다리꼴파로 되어 있지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니며, 정송 최대 송급 속도(Fwh)와 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 교대로 전환되는 파형이면 된다. 또한, 와이어 송급 수단으로서, 2개의 모터(WM 및 WM2)를 사용하는 푸시·풀 형식은 응답 속도를 높이는 데 유리하지만, 이것에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이, 와이어 송급 수단은 하나만의 모터를 구비하는 구성이어도 된다. 이것은, 이하의 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
도 6은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다. 동 도에 도시한 아크 용접 장치(A1')는, 상술한 제1 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치(A2)(도 4 참조)와 비교하여 예비 기간 설정 회로(SPR) 및 제1 기간 설정 회로(SR1)를 갖고 있지 않고, 제2 기간 설정 회로(SR11)만을 갖고 있다는 점에서 상이하다. 그 밖의 구성 요소 및 그의 기능 등에 관한 설명은, 아크 용접 장치(A2)의 경우와 기본적으로 동일하다. 따라서, 이하에 있어서는 주로 상이한 점에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 기간 설정 회로는 하나밖에 설치되어 있지 않지만, 계속해서 이것을 "제2" 기간 설정 회로(SR11)로 칭하기로 한다. 이것은, 이하에서 설명하는 신호(Sr11)나 기간(T11) 등에 대해서도 마찬가지이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2 기간 설정 회로(SR11)는 제2 기간 설정 신호(Sr11)를 출력 전류 설정 회로(IR) 및 전원 특성 전환 회로(SW)에 출력한다. 제2 기간 설정 신호(Sr11)는, 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값 및 전류 억제 제2 기간(T11)의 개시 타이밍을 지정하는 신호이다. 이 타이밍은, 예를 들어 아크 발생 시점부터의 경과 시간에 기초하여 정해진다.
출력 전류 설정 회로(IR)는 제2 기간 설정 신호(Sr11)를 입력으로 하여, 출력 전류 설정 신호(Ir)를 출력한다. 전류 오차 증폭 회로(EI)는 출력 전류 설정 신호(Ir) 및 전류 검출 신호(Id)를 입력으로 하여, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 출력한다.
전원 특성 전환 회로(SW)는 전류 오차 증폭 신호(Ei), 전압 오차 증폭 신호(Ev), 단락 판별 신호(Sd) 및 제2 기간 설정 신호(Sr11)를 입력으로 하여, 오차 증폭 신호(Ea)를 출력한다. 전원 특성 전환 회로(SW)는, 아크 기간과 단락 기간이 전환되는 시점에 앞서는 기간을 단락 판별 신호(Sd) 등에 기초하여 판별함과 함께, 제2 기간 설정 신호(Sr11)의 지시에 기초하여 정전류 제어를 행하기 위해, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 오차 증폭 신호(Ea)로서 출력한다. 이들 이외의 타이밍에 있어서는, 전압 오차 증폭 신호(Ev)가 전류 오차 증폭 신호(Ei)로서 출력된다.
도 7은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 용접 방법에는, 상술한 아크 용접 장치(A1')가 사용된다. 동 도에 있어서, (a)는 와이어의 송급 속도(Fw)의 시간 변화를 나타내고, (b)는 용접 전류(Iw)의 시간 변화를 나타내고, (c)는 용접 전압(Vw)의 시간 변화를 나타내고, (d)는 단락 판별 신호(Sd)의 시간 변화를 나타낸다.
도 7의 (a)에 도시한 와이어의 송급 속도(Fw)는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr) 및 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)에 의해 정해진다. 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh) 및 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 따라, 용접 와이어(1)를 사다리꼴파에 유사한 파형이 되는 속도로 송급하도록 제1 모터(WM)를 구동시킨다. 한편, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 따라, 용접 와이어(1)를 설정된 평균 속도에 상당하는 일정 속도로 송급하도록 제2 모터(WM2)를 구동시킨다. 그 결과, 상술한 각 실시 형태와 마찬가지로, 송급 속도(Fw)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 값만큼 정송측으로 시프트한 사다리꼴파에 유사한 파형이 된다. 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의한 정송측의 진폭과, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의한 역송측의 진폭은 동일한 크기이다.
도 7의 (a)에 있어서, 송급 속도(Fw)의 파형은 속도(0)를 기준선으로 하여, 정송 기간과 역송 기간이 교대로 설정되어 있다. 시각(t2)부터 시각(t7)이 정송 기간이며, 시각(t7)부터 시각(t12)이 역송 구간이다. 시각(t1)부터 시각(t6)이 아크 기간이며, 시각(t6)부터 시각(t11)이 단락 기간이다. 서로 연속하는 하나의 아크 기간과 하나의 단락 기간이 하나의 단위 용접 공정을 구성하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서는, 복수의 단위 용접 공정이 반복하여 실시된다.
도 7의 타이밍 차트는, 정상의 용접 기간에 대응하는 것이다. 이 정상 용접 기간의 전후에 비정상의 용접 기간을 마련해도 된다. 예를 들어, 정상 용접 기간 전에, 아크를 원활하게 발생시키기 위한 아크 스타트 기간을 마련해도 된다. 혹은, 정상 용접 기간 후에, 용접을 적절하게 종료시키기 위한 용접 종료 기간을 마련해도 된다.
시각(t1)의 직전에 있어서는, 송급 속도(Fw)는 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 되어 있으며, 최대 역송 기간(Tmb)이 되어 있다. 이때는, 용접 와이어(1)가 모재(2)에 단락된 상태이다. 또한, 전원 특성 전환 회로(SW)에 의해 정전류 제어로 전환되어 있다.
시각(t1)에 있어서 단락 상태가 해제되고, 아크(3)가 발생한다. 이에 따라, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇십V의 아크 전압값으로 급증하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 Low 레벨(아크)로 변화된다. 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨로 설정되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의해 설정되는 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 향해, 와이어의 송급 속도(Fw)를 가속시키도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 제2 송급 속도 설정 회로(FR2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 지시에 의해, 용접 와이어(1)를 평균 송급 속도(Fwa)로 송급하는 일정한 구동력을 발생시키도록 제2 모터(WM2)를 제어한다.
시각(t2)에 있어서 송급 속도(Fw)가 0이 되고, 정송 기간이 시작된다. 시각(t3)에 있어서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)에 달한다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 미리 정해진 시간 동안 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 유지한다.
시각(t35)에 있어서, 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전압 제어로부터 정전류 제어로 전환된다. 이 전환은, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 기초하여 행해진다. 그리고, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 따라 전원 구동 회로(DV)에 의해 전류 억제 제2 기간(T11)이 개시된다. 전류 억제 제2 기간(T11)은, 시기가 아크 기간의 시기 이후이며, 종기가 아크 기간의 종기에 일치하도록 설정된다. 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제2 기간(T11)의 시기는, 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)인 기간에 포함되어 있다. 또한, 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서는, 용접 전류(Iw)가 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 제2 억제 용접 전류(Iwr11)로 설정된다. 바람직하게는, 제2 억제 용접 전류(Iwr11)는 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하이다.
시각(t6)에 있어서, 용접 와이어(1)의 정송 방향으로의 송급에 의해 용접 와이어(1)가 모재(2)에 단락되고, 아크 기간으로부터 단락 기간으로 이행한다. 이에 따라, (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇V의 단락 전압값으로 급감하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 High 레벨(단락)로 변화된다.
시각(t6)에 있어서 아크 기간이 종료되면, 제2 기간 설정 신호(Sr11)에 따라 전원 특성 전환 회로(SW)는 정전류 제어로부터 정전압 제어로 전환된다. 이에 의해, 전류 억제 제2 기간(T11)이 종료된다. 전류 억제 제2 기간(T11)의 길이는, 아크 기간의 계속 시간인 시간(T10)(시각(t1)으로부터 시각(t6))의 1％ 이상 30％ 이하인 것이 바람직하다. (b)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 이후 점점 증가한다. 시각(t6)에 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨로 설정되면, 전원 구동 회로(DV)는 송급 속도(Fw)가 0이 되는 시각(t7)을 거쳐서 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시각(t8)까지 용접 전류(Iw)를 변화시킨다.
시각(t8)에 있어서 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의한 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되도록, 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다.
이후에는 시각(t6)에 개시한 단락 기간이 계속되고 있는 동안, 시각(t8) 이후에는 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 유지되고, 최대 역송 기간(Tmb)이 유지된다. 이후에는 시각(135)을 포함하는 시각(t11)으로부터 시각(t18)에 있어서, 상술한 시각(t1)으로부터 시각(8)과 마찬가지의 용접 제어가 이루어진다. 이 제어가 주기적으로 반복됨으로써, 단락 기간과 아크 기간이 교대로 발생하는 아크 용접이 실현된다.
본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 하나의 단위 용접 공정의 시간은 8ms 내지 20ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10ms 정도이다. 하나의 단락 기간의 시간은 2ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 4ms 정도이다. 하나의 아크 기간(T10)의 시간은 3ms 내지 15ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 6ms 정도이다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)는 30m/min 내지 100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 80m/min 정도이다. 역송 최대 송급 속도(Fwl)는 -30m/min 내지 -100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -70m/min 정도이다. 평균 송급 속도는 1m/min 내지 15m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10m/min정도이다. 전류 억제 제2 기간(T11)은 0.5m 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 제2 억제 용접 전류(Iwr11)는 20A 내지 200A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 50A 정도이다. 평균 용접 전류(Iwa)는 30A 내지 350A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 250A 정도이다. 또한, 평균 용접 전류(Iwa)는 용접 와이어(1)의 직경이 1.2mm인 경우에 200A 이상인 것이 바람직하다. 또한, 평균 용접 전류(Iwa)는, 용적 이행의 형태가 글로뷸 이행이 되는 범위에 있어도 된다.
이어서, 아크 용접 장치(A1') 및 본 실시 형태의 아크 용접 방법의 작용에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따르면, 시기가 아크 기간의 시기(시각(t1)) 이후이며, 종기가 아크 기간의 종기(시각(t6))와 일치하는 전류 억제 제2 기간(T11)이 설정되어 있다. 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서는, 용접 전류(Iw)는 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값으로 억제되어 있다. 이에 의해, 아크 기간의 종기, 즉 단락 기간의 시기에 있어서 과대한 용접 전류(Iw)에 의해 스패터가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
전류 억제 제2 기간(T11)의 길이가 아크 기간의 시간인 시간(T10)의 1％ 이상 30％ 이하임으로써, 스패터의 발생을 억제하면서, 아크 기간에 있어서의 투입 전력이 부족한 것을 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각각이 아크 기간과 단락 기간을 포함하는 복수의 단위 용접 공정이 반복되는 평균 주파수는 50Hz 이상이다. 스패터의 발생을 적절하게 억제함으로써, 이러한 비교적 고주파수의 아크 용접을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 평균 용접 전류(Iwa)는 용적 이행의 형태가 글로뷸 이행이 되는 범위에 있어도 된다. 이 경우, 스패터의 발생을 적절하게 억제함으로써, 비교적 고전류의 아크 용접을 실현할 수 있다.
도 8 내지 도 11은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 다른 실시 형태를 도시하고 있다.
도 8은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 장치(A2')는, 상술한 아크 용접 장치(A1')의 구성 요소에 더하여 천이 전반 가속도 설정 회로(FA1), 천이 완화 가속도 설정 회로(FA2) 및 천이 후반 가속도 설정 회로(FA3)를 구비하고 있다.
천이 전반 가속도 설정 회로(FA1)는, 역송 방향 천이 기간에 있어서의 천이 전반 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)를 출력한다. 천이 완화 가속도 설정 회로(FA2)는, 역송 방향 천이 기간에 있어서의 천이 완화 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)를 출력한다. 천이 후반 가속도 설정 회로(FA3)는, 역송 방향 천이 기간에 있어서의 천이 후반 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)를 출력한다.
본 실시 형태에서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)에는 단락 판별 신호(Sd), 최대 정송 속도 설정 신호(Fh), 최대 역송 속도 설정 신호(Fl), 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1), 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2), 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3) 및 평균 송급 속도 설정 신호(Far)가 입력된다.
도 9는, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 아크 용접 방법에는, 아크 용접 장치(A2')가 사용된다.
시각(t1)으로부터 시각(t35)에 있어서는, 상술한 아크 용접 장치(A1')를 사용한 아크 용접 방법에 있어서의 용접 제어와 마찬가지의 용접 제어가 행해진다. 이로 인해, 시각(t35)에 있어서 전류 억제 제2 기간(T11)이 개시되어 있다. 시각(t4)에 있어서, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 역송 방향 천이 기간을 개시한다. 시각(t4)으로부터 시각(t5)에 걸쳐서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 감속시킨다. 시각(t4)으로부터 시각(t5)은, 천이 전반 영역에 상당한다. 이 천이 전반 영역에 있어서는, 송급 속도(Fw)의 가속도는 정송 방향을 양, 역송 방향을 음으로 한 경우, 음의 값이다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 송급 속도(Fw)가 미리 정한 속도가 되는 시각(t5)까지 천이 전반 영역을 계속시킨다.
시각(t5)으로부터 시각(t6)에 걸쳐서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 제어한다. 이 시각(t5)으로부터 시각(t6)은 천이 완화 영역에 상당한다. 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)의 가속도는, 그 절댓값이 천이 전반 영역에 있어서의 가속도의 절댓값보다도 작다. 본 실시 형태에서는, 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 따라 천이 완화 영역의 가속도는 0으로 설정되어 있으며, 송급 속도(Fw)가 일정하다. 또한, 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)는 정송 방향이며, 도시된 예에 있어서는 평균 송급 속도(Fwa)보다도 크다.
시각(t6)에 있어서, 용접 와이어(1)의 정송 방향으로의 송급에 의해 용접 와이어(1)가 모재(2)에 단락되고, 아크 기간으로부터 단락 기간으로 이행한다. 이에 따라, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇V의 단락 전압값으로 급감하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 High 레벨(단락)로 변화된다. 시각(t6)에 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨로 설정되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 영역으로 이행한다. 천이 후반 영역에 있어서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 감속시킨다. 이 천이 후반 영역에 있어서는, 송급 속도(Fw)의 가속도는 음의 값이며, 그 절댓값은 상술한 천이 완화 영역에 있어서의 가속도의 절댓값보다도 크다. 또한, 시각(t6)에 있어서, (b)에 도시한 바와 같이 전류 억제 제2 기간(T11)이 종료되고, 전원 특성 전환 회로(SW)에 의해 정전압 제어로 전환된다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 송급 속도(Fw)가 0이 되는 시각(t7)을 거쳐서, 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시각(t8)까지 천이 후반 영역을 계속시킨다.
시각(t8) 이후에는, 시각(t11)까지 상술한 아크 용접 장치(A1')를 사용한 아크 용접 방법과 마찬가지의 용접 제어를 행한다. 그리고, 시각(t14) 및 시각(t15)을 포함하는 시각(t11)으로부터 시각(t18)까지는, 상술한 시각(t1)으로부터 시각(t8)까지의 용접 제어가 실행된다.
본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)는 30m/min 내지 100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 80m/min 정도이다. 역송 최대 송급 속도(Fwl)는 -30m/min 내지 -100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -70m/min 정도이다. 평균 송급 속도(Fwa)는 1m/min 내지 15m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10m/min 정도이다. 천이 전반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는 -2×106m/min2 내지 -15×106m/min2이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -6×106m/min2 정도이고, 이것은 1ms의 사이에 100m/min의 속도 변화가 발생하는 가속도이다. 천이 후반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는 -2×106m/min2 내지 -15×106m/min2이며, 본 실시 형태에서는 예를 들어 -6×106m/min2 정도이다. 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도는 0m/min 내지 50m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 30m/min 정도이다. 또한, 천이 완화 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는, 천이 전반 영역 또는 천이 후반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도의 -30％ 내지 30％, 바람직하게는 -10％ 내지 10％이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 5％ 정도이다. 그 밖의 값에 대해서는, 상술한 아크 용접 장치(A1')에 의한 아크 용접 방법에 있어서의 예와 마찬가지이다.
본 실시 형태에 의해서도, 단락 기간의 시기에 있어서 스패터가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 아크 기간에 있어서 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 취한 후에, 단락 기간이 시작되기에 앞서 천이 전반 영역을 거쳐서 천이 완화 영역으로 이행한다. 천이 전반 영역을 거침으로써, 송급 속도(Fw)는 정송 최대 송급 속도(Fwh)로부터 감속된다. 단, 천이 전반 영역에 있어서의 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)에 의한 가속도를 유지하여 버리면, 단락이 발생하기 전에 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)에 도달해버릴 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 천이 전반 영역의 후이며 단락 기간의 개시 전에 천이 완화 영역으로 이행한다. 천이 완화 영역에 있어서의 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도는, 천이 전반 영역에 있어서의 가속도보다도 절댓값이 작다. 즉, 천이 전반 영역을 거쳐서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)보다도 감속된 상태가 보다 긴 시간 유지된다. 그리고, 단락이 발생하면, 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 영역으로 이행시킨다. 즉, 단락이 발생한 것을 트리거로 하여, 용접 와이어(1)의 송급 속도를 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 빠르게 향하게 한다.
이들 천이 전반 영역, 천이 완화 영역 및 천이 후반 영역을 설정함으로써, 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 보다 빠른 속도로 하면서, 단락이 발생한 시점(시각(t6))으로부터 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시점(시각(t8))까지 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 빠르게 할 수록, 평균 송급 속도(Fwa)를 고속화하는 데 유리하다. 평균 송급 속도(Fwa)의 고속화에 따라, 용접 전류(Iw)의 평균값인 평균 용접 전류를 높이는 것이 가능하다. 또한, 평균 송급 속도(Fwa)의 고속화는, 송급 속도(Fw)의 가속도의 절댓값이 커지는 것을 의미한다. 이러한 경우, 제1 및 제2 모터(WM, WM2)로의 부하가 높아진다. 본 실시 형태에서는 천이 완화 영역을 형성함으로써, 특히 제1 모터(WM)의 가감속에 기인하는 부하를 경감할 수 있다.
천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)는, 양의 값이다. 이로 인해, 천이 완화 영역에 있어서는, 용접 와이어(1)는 정송 최대 송급 속도(Fwh)보다도 낮은 속도로 정송 방향으로 송급되고 있다. 따라서, 단락이 발생하는 시점(시각(t6))까지의 사이에 용접 와이어(1)가 모재(2)로부터 부당하게 이간되어 버려, 단락이 적절하게 발생하지 않게 되어 버리는 것을 회피할 수 있다.
천이 완화 영역에 있어서, 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도를 0으로 함으로써 송급 속도(Fw)는 일정 속도로 유지된다. 단락의 발생시는, 용접 전압(Vw) 및 용접 전류(Iw)에 현저한 변화가 발생하는 상태이다. 이러한 비교적 불안정하게 되는 상태를 일정 속도의 송급 속도(Fw)로 사용하는 구성은, 단락을 보다 안정된 상태로, 또한 의도한 타이밍에 발생시키는 데 유리하다.
도 10은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제3 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 장치(A3')는, 예비 기간 설정 회로(SPR) 및 제1 기간 설정 회로(SR1)를 더 구비하는 점이 상술한 아크 용접 장치(A2')와 상이하다.
본 실시 형태에 있어서의 예비 기간 설정 회로(SPR), 제1 기간 설정 회로(SR1) 및 제2 기간 설정 회로(SR11)는, 이미 설명한 실시 형태의 것과 동일하다. 예를 들어, 예비 기간 설정 회로(SPR)는 예비 기간 설정 신호(Spr)를 출력하고, 이 신호에 따라 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값, 및 전류 억제 예비 기간(Tp1)의 개시 타이밍이 정해진다. 제1 기간 설정 회로(SR1)는 제1 기간 설정 신호(Sr1)를 출력하고, 이 신호에 따라 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값, 및 전류 억제 제1 기간(T1)의 길이가 정해진다. 제2 기간 설정 회로(SR11)는 제2 기간 설정 신호(Sr11)를 출력하고, 이 신호에 따라 전류 억제 제2 기간(T11)에 있어서의 용접 전류(Iw)의 값, 및 전류 억제 제2 기간(T11)의 개시 타이밍이 정해진다.
도 11은, 본 발명의 제2 측면에 있어서의 제3 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 아크 용접 방법에는, 아크 용접 장치(A3')가 사용된다.
본 실시 형태에서는, 시각(t1)보다 앞의 시각(t0)에 있어서 전원 특성 전환 회로(SW)에 의해 정전류 제어로 전환되고 있다. 또한, 정전류 제어의 개시와 동시에, 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시된다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)은 시각(t0)에 시작되고, 시각(t1)까지 계속된다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 있어서의 용접 전류(Iw)(억제 용접 전류(Iwr1))는, 단위 용접 공정에 있어서 용접 전류(Iw)를 시간 평균한 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값으로 설정되며, 바람직하게는 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하이다.
시각(t1)으로부터 전류 억제 제1 기간(T1)이 개시된다. 전류 억제 제1 기간(T1)은 전류 억제 예비 기간(Tp1)에 연속하고 있으며, 그 시기가 아크 기간의 시기와 일치하고 있다. 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서의 용접 전류(Iw)는, 상술한 억제 용접 전류(Iwr1)와 동일하다.
시각(t2)에 있어서 송급 속도(Fw)가 0이 되고, 정송 기간이 시작된다. 시각(t2)에 있어서 제1 기간 설정 신호(Sr1)에 기초하여 전원 특성 전환 회로(SW)가 전류 억제 제1 기간(T1)을 종료시키고, 정전류 제어로부터 정전압 제어로 이행한다. 아크 기간의 시기인 시각(t1)으로부터 송급 속도(Fw)가 0이 되는 시각(t2)까지의 시간을 시간(T2)라 하면, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시간(T2)에 대한 비의 값(T1/T2)은 1.0이다. 또한 T1/T2는 T1/T2≥0.8인 것이 바람직하다.
시각(t3)에 있어서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)에 달한다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 유지한다. 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로부터 정송 최대 송급 속도(Fwh)로 천이하는 기간을, 정송 방향 천이 기간(T0)이라 한다. 전류 억제 기간(T1)의 정송 방향 천이 기간(T0)에 대한 비의 값(T1/T0)은, 0<T1/T0≤0.8로 설정된다.
시각(t6)에 있어서, 용접 와이어(1)의 정송 방향으로의 송급에 의해 용접 와이어(1)가 모재(2)에 단락되고, 아크 기간으로부터 단락 기간으로 이행한다. 이에 따라, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇V의 단락 전압값으로 급감하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 High 레벨(단락)로 변화된다. (b)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 이후 점점 증가한다. 시각(t6)에 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨로 설정되면, 전원 구동 회로(DV)는 송급 속도(Fw)가 0이 되는 시각(t7)을 거쳐서 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시각(t8)까지 용접 전류(Iw)를 변화시킨다.
이후에는 시각(t6)에 개시한 단락 기간이 계속되고 있는 동안, 시각(t8) 이후에는 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 유지되고, 최대 역송 기간(Tmb)이 유지된다. 그리고, 시각(t10)에 있어서 예비 기간 설정 신호(Spr)에 기초하여 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전압 제어로부터 정전류 제어로 전환되고, 별도의 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시된다. 시각(t10)에 있어서 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 개시되면, 시각(t10)으로부터 시각(t18)은 시각(t0)으로부터 시각(8)까지와 마찬가지의 제어가 이루어진다. 이 제어가 주기적으로 반복됨으로써, 단락 기간과 아크 기간이 교대로 발생하는 아크 용접이 실현된다.
본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 하나의 단위 용접 공정의 시간은 8ms 내지 20ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10ms 정도이다. 하나의 단락 기간의 시간은 2ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 4ms 정도이다. 하나의 아크 기간의 시간은 3ms 내지 15ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 6ms 정도이다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)는 30m/min 내지 100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 80m/min 정도이다. 역송 최대 송급 속도(Fwl)는 -30m/min 내지 -100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -70m/min 정도이다. 평균 송급 속도는 1m/min 내지 15m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10m/min 정도이다. 평균 용접 전류(Iwa)는 30A 내지 350A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 250A 정도이다. 정송 방향 천이 기간(T0)은 1ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 3ms 정도이다. 시간(T2)은 0.5ms 내지 5ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 3ms 정도이다. 전류 억제 예비 기간(Tp1)은 0.1ms 내지 1.5ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 전류 억제 제1 기간(T1)은 0.1ms 내지 2ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 1ms 정도이다. 억제 용접 전류(Iwr1)는 20A 내지 150A이며, 예를 들어 50A 정도이다. 그 밖의 값에 대해서는, 상술한 아크 용접 장치(A1') 및 아크 용접 장치(A2')에 의한 아크 용접 방법에 있어서의 예와 마찬가지이다.
본 실시 형태에 의해서도, 단락 기간의 시기에 있어서 스패터가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 정송 방향 천이 기간(T0)에 있어서 전류 억제 제1 기간(T1)이 설정되어 있다. 전류 억제 제1 기간(T1)에 있어서는, 용접 전류(Iw)가 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값인 억제 용접 전류(Iwr1)로 설정된다. 이로 인해, 정송 방향 천이 기간(T0)에 있어서 아크가 발생한 상태에 있어서, 용적에 작용하는 아크력을 의도적으로 약화시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 용적이 밀려 올라가 버리는 것을 억제하고, 용적을 모재로 적절하게 이행시킬 수 있다. 또한, 전류 억제 제1 기간(T1)은, 최대라 해도 정송 방향 천이 기간(T0)의 0.8배이다. 이에 의해, 아크 기간 전체에 걸쳐서 아크력이 부당하게 약해져 버리는 것을 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시간(T2)에 대한 비의 값(T1/T2)은, 0.8 이상이다. 이에 의해, 용접 와이어(1)의 송급이 역송 상태(시각(t1))로부터 정지 상태(시각(t2))이 되기 직전까지 용접 전류(Iw)가 억제 용접 전류(Iwr1)로 억제된다. 이것은, 용적 이행을 적절하게 행하는 데 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)의 시기는 정송 방향 천이 기간(T0)의 시기와 일치하고 있다. 이에 의해, 정송 방향 천이 기간(T0)이 시작된 시점에 있어서, 용접 전류(Iw)가 억제 용접 전류(Iwr1)로 설정된 상태가 된다. 이에 의해, 아크 기간이 시작됨과 동시에, 보다 적절한 용적 이행을 실현할 수 있다.
억제 용접 전류(Iwr1)가 평균 용접 전류(Iwa)의 70％ 이하임으로써, 용적이 밀려 올라가는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 억제 제1 기간(T1)에 앞서고 또한 이것에 연속하는 전류 억제 예비 기간(Tp1)이 마련되어 있다. 이에 의해, 단락 기간으로부터 아크 기간으로 이행하기 직전에 있어서, 용접 전류(Iw)가 평균 용접 전류(Iwa)보다도 작은 값으로 설정된 상태가 된다. 따라서, 용적 이행이 보다 적절하게 실현된다.
도 12는, 본 발명의 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태의 아크 용접 장치(A1")는, 전원 회로(PM), 출력 전압 검출 회로(ED), 용접 전압 검출 회로(VD), 출력 전압 설정 회로(ER), 전압 오차 증폭 회로(EV), 단락 판별 회로(SD), 전원 구동 회로(DV), 용접 개시 회로(ST), 최대 정송 속도 설정 회로(FH), 최대 역송 속도 설정 회로(FL), 천이 전반 가속도 설정 회로(FA1), 천이 완화 가속도 설정 회로(FA2), 천이 후반 가속도 설정 회로(FA3), 평균 송급 속도 설정 회로(FAR), 제1 송급 속도 설정 회로(FR), 제2 송급 속도 설정 회로(FR2), 제1 송급 제어 회로(FC), 제2 송급 제어 회로(FC2), 용접 토치(4) 및 롤러(5)를 갖는다. 아크 용접 장치(A1")는, 예를 들어 용접 토치(4)를 원하는 경로에 따라 이동시키기 위한 로봇을 구비해도 된다.
전원 회로(PM)는, 3상 200V 등의 상용 전원을 입력으로 하여, 구동 신호(Dv)에 기초하여 예를 들어 인버터 제어에 의한 출력 제어를 행하고, 출력 전압(E)을 출력한다. 이 전원 회로(PM)는, 상용 전원을 정류하는 1차 정류기, 이 직류를 평활하는 평활 콘덴서, 평활된 직류를 고주파 교류로 변환하는 인버터 회로, 고주파 교류를 용접에 적합한 전압값으로 강압하는 고주파 변압기, 강압된 고주파 교류를 직류를 직류로 정류하는 2차 정류기를 구비하고 있다. 아크 용접 장치(A1")는 리액터(WL)를 갖고 있으며, 출력 전압(E)을 평활한다. 리액터(WL)의 인덕턴스값은, 예를 들어 200μH다.
제1 모터(WM) 및 제2 모터(WM2)는 제1 송급 제어 신호(Fc) 및 제2 송급 제어 신호(Fc2)를 입력으로 하여, 정송과 역송을 주기적으로 반복하여 용접 와이어(1)를 송급 속도(Fw)로 송급한다. 이때, 제1 모터(WM)는 정송과 역송을 반복하고, 제2 모터(WM2)는 정송만을 행하도록 제어된다. 제1 모터(WM) 및 제2 모터(WM2)(특히 제1 모터(WM))는, 응답성이 우수한 것(과도 응답 기간이 짧은 것)이 바람직하다. 본 실시예에서도 각 실시 형태와 마찬가지로, 2개의 모터에 의한 푸시·풀 방식의 와이어 송급 수단이 구축되어 있다.
출력 전압 설정 회로(ER)는, 미리 정한 출력 전압 설정 신호(Er)를 출력한다. 출력 전압 검출 회로(ED)는, 출력 전압(E)를 검출함과 함께 이것을 평활하여, 출력 전압 검출 신호(Ed)를 출력한다.
전압 오차 증폭 회로(EV)는, 출력 전압 설정 신호(Er) 및 출력 전압 검출 신호(Ed)가 입력된다. 전압 오차 증폭 회로(EV)는, 출력 전압 설정 신호(Er)와 출력 전압 검출 신호(Ed)의 차분을 증폭하여, 전압 오차 증폭 신호(Ev)를 출력한다. 이 전압 오차 증폭 회로(EV)는, 전원 회로(PM)를 정전압 제어하기 위한 회로이다.
용접 전압 검출 회로(VD)는, 용접 전압(Vw)을 검출하여 전압 검출 신호(Vd)를 출력한다. 단락 판별 회로(SD)는 전압 검출 신호(Vd)를 입력으로 하여, 단락 판별 신호(Sd)를 출력한다. 단락 판별 회로(SD)는, 전압 검출 신호(Vd)의 값이 소정의 판별값(예를 들어 10V 정도) 미만일 때에는 단락 기간(단락 공정)이라고 판별하여, 단락 판별 신호(Sd)를 High 레벨로 하고, 상기 단락 판별값 이상일 때에는 아크 기간(아크 공정)이라고 판별하여, 단락 판별 신호(Sd)를 Low 레벨로 한다.
용접 개시 회로(ST)는 용접 개시 신호(St)를 출력한다. 용접 개시 회로(ST)는, 용접 전원을 기동할 때에 용접 개시 신호(St)를 High 레벨로 한다.
전원 구동 회로(DV)는 전압 오차 증폭 신호(Ev) 및 용접 개시 신호(St)를 입력으로 하여, 구동 신호(Dv)를 출력한다. 전원 구동 회로(DV)는, 용접 개시 신호(St)가 High 레벨(용접 개시)일 때에는, 전압 오차 증폭 신호(Ev)에 기초하여 PWM 변조 제어를 행하기 위한 구동 신호(Dv)를 출력한다. 이 구동 신호(Dv)에 의해, 전원 회로(PM) 내의 인버터 회로가 구동된다.
평균 송급 속도 설정 회로(FAR)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)를 출력한다.
최대 정송 속도 설정 회로(FH)는, 송급 속도(Fw)의 정송 방향에 있어서의 최대 속도를 규정하기 위한 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)를 출력한다. 예를 들어, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)는, 송급 속도(Fw)의 정송 방향에 있어서의 최대 속도와 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 의한 평균 속도의 차에 상당하는 속도를 지시한다.
최대 역송 속도 설정 회로(FL)는, 송급 속도(Fw)의 역송 방향에 있어서의 최대 속도를 규정하기 위한 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)를 출력한다. 예를 들어, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)는, 송급 속도(Fw)의 역송 방향에 있어서의 최대 속도와 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 의한 평균 속도의 차에 상당하는 속도를 지시한다.
천이 전반 가속도 설정 회로(FA1)는, 천이 기간(후술)에 있어서의 천이 전반 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)를 출력한다. 천이 완화 가속도 설정 회로(FA2)는, 천이 기간에 있어서의 천이 완화 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)를 출력한다. 천이 후반 가속도 설정 회로(FA3)는, 천이 기간에 있어서의 천이 후반 영역에서의 송급 속도(Fw)의 가속도를 규정하기 위한 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)를 출력한다.
제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far), 최대 정송 속도 설정 신호(Fh), 최대 역송 속도 설정 신호(Fl), 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1), 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2) 및 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)를 입력으로 하여, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 제2 송급 속도 설정 회로(FR2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)를 입력으로 하여, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)를 출력한다.
제1 송급 제어 회로(FC)는 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하여, 제1 송급 제어 신호(Fc)를 제1 모터(WM)에 출력한다. 제1 송급 제어 신호(Fc)는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)에 의해 지시된 속도로 용접 와이어(1)를 송급할 수 있도록 제1 모터(WM)를 회전시킨다.
제2 송급 제어 회로(FC2)는 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)를 입력으로 하여, 제2 송급 제어 신호(Fc2)를 제2 모터(WM2)에 출력한다. 제2 송급 제어 신호(Fc2)는, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)에 의해 지시된 속도로 용접 와이어(1)를 송급할 수 있도록 제2 모터(WM2)를 회전시킨다.
용접 와이어(1)가 용접 토치(4)로부터 실제로 송급되는 송급 속도(Fw)는, 제1 모터(WM)에 의한 구동력과 제2 모터(WM2)에 의한 구동력이 용접 와이어(1)에 가해진 결과로서 발생하는 속도가 된다.
도 13은, 본 발명의 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 용접 방법에는, 상술한 아크 용접 장치(A1")가 사용된다. 동 도에 있어서, (a)는 와이어의 송급 속도(Fw)의 시간 변화를 나타내고, (b)는 용접 전류(Iw)의 시간 변화를 나타내고, (c)는 용접 전압(Vw)의 시간 변화를 나타내고, (d)는 단락 판별 신호(Sd)의 시간 변화를 나타낸다.
도 13의 (a)에 도시한 송급 속도(Fw)는, 제1 송급 속도 설정 신호(Fr) 및 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)에 의해 정해진다. 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)는, 최대 정송 속도 설정 신호(Fh), 최대 역송 속도 설정 신호(Fl), 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1), 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2) 및 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)에 따라, 용접 와이어(1)를 사다리꼴파에 유사한 파형이 되는 속도로 송급하도록 제1 모터(WM)를 구동시킨다. 한편, 제2 송급 속도 설정 신호(Fr2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)에 따라, 용접 와이어(1)를 설정된 평균 속도에 상당하는 일정 속도로 송급하도록 제2 모터(WM2)를 구동시킨다. 그 결과, 와이어의 송급 속도(Fw)는, 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 값만큼 정송측으로 시프트한 사다리꼴파에 유사한 파형이 된다. 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의한 정송측의 진폭과, 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의한 역송측의 진폭은 동일한 크기이다.
도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)의 파형은 속도(0)를 기준선으로 하여, 정송 기간과 역송 기간이 교대로 설정되어 있다. 시각(t2)부터 시각(t7)이 정송 기간이며, 시각(t7)부터 시각(t12)이 역송 구간이다. 후술하는 바와 같이 시각(t1)부터 시각(t6)이 아크 기간이며, 시각(t6)부터 시각(t11)이 단락 기간이다. 서로 연속하는 하나의 아크 기간과 하나의 단락 기간이 하나의 단위 용접 공정을 구성하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서는, 복수의 단위 용접 공정이 반복하여 실시된다.
도 13의 타이밍 차트는, 정상의 용접 기간에 대응하는 것이다. 이 정상 용접 기간의 전후에 비정상의 용접 기간을 마련해도 된다. 예를 들어, 정상 용접 기간 전에, 아크를 원활하게 발생시키기 위한 아크 스타트 기간을 마련해도 된다. 혹은, 정상 용접 기간 후에, 용접을 적절하게 종료시키기 위한 용접 종료 기간을 마련해도 된다.
시각(t1)의 직전에 있어서는, 송급 속도(Fw)는 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 되어 있으며, 단락된 상태이다. 시각(t1)에 있어서 단락 상태가 해제되고, 아크(3)가 발생한다. 이에 따라, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇십V의 아크 전압값으로 급증하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 Low 레벨(아크)로 변화된다. (b)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 이후 점점 감소한다. 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨로 설정되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 최대 정송 속도 설정 신호(Fh)에 의해 설정되는 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 향해, 송급 속도(Fw)를 가속시키도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 제2 송급 속도 설정 회로(FR2)는 평균 송급 속도 설정 신호(Far)의 지시에 의해, 용접 와이어(1)를 평균 송급 속도(Fwa)로 송급하는 일정한 구동력을 발생시키도록 제2 모터(WM2)를 제어한다.
이어서, 시각(t2)에 있어서 송급 속도(Fw)가 0이 되고, 정송 기간이 시작된다. 그리고, 시각(t3)에 있어서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)에 달한다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 미리 정해진 시간 동안, 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 유지한다.
시각(t4)에 있어서, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 기간을 개시한다. 시각(t4)으로부터 시각(t5)에 걸쳐서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 감속시킨다. 시각(t4)으로부터 시각(t5)은 천이 전반 영역에 상당한다. 이 천이 전반 영역에 있어서는, 송급 속도(Fw)의 가속도는 정송 방향을 양, 역송 방향을 음으로 한 경우, 음의 값이다. 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는, 송급 속도(Fw)가 미리 정한 속도가 되는 시각(t5)까지 천이 전반 영역을 계속시킨다.
시각(t5)으로부터 시각(t6)에 걸쳐서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 제어한다. 이 시각(t5)으로부터 시각(t6)은 천이 완화 영역에 상당한다. 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)의 가속도는, 그 절댓값이 천이 전반 영역에 있어서의 가속도의 절댓값보다도 작다. 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 따라, 천이 완화 영역의 가속도는 0으로 설정되어 있으며, 송급 속도(Fw)가 일정하다. 또한, 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)는 정송 방향이며, 평균 송급 속도(Fwa)보다도 크다.
시각(t6)에 있어서, 용접 와이어(1)의 정송 방향으로의 송급에 의해 용접 와이어(1)가 모재(2)에 단락되고, 아크 기간으로부터 단락 기간으로 이행한다. 이에 따라, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이 용접 전압(Vw)은 몇V의 단락 전압값으로 급감하고, (d)에 도시한 바와 같이 단락 판별 신호(Sd)는 High 레벨(단락)로 변화된다. (b)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 이후 점점 증가한다. 시각(t6)에 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨로 설정되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 영역으로 이행한다. 천이 후반 영역에 있어서는, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 가속도 설정 신호(Fa3)에 의한 가속도로 송급 속도(Fw)를 감속시킨다. 이 천이 후반 영역에 있어서는, 송급 속도(Fw)의 가속도는 음의 값이며, 그 절댓값은 상술한 천이 완화 영역에 있어서의 가속도의 절댓값보다도 크다. 송급 속도 설정 회로(FR)는, 송급 속도(Fw)가 0이 되는 시각(t7)을 거쳐서 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시각(t8)까지 천이 후반 영역을 계속시킨다.
시각(t8)에 있어서 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되면, 제1 송급 속도 설정 회로(FR)는 최대 역송 속도 설정 신호(Fl)에 의한 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되도록 제1 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다.
이후에는 시각(t6)에 개시한 단락 기간이 계속되고 있는 동안, 시각(t8) 이후에는 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 유지된다. 그리고, 시각(t11)에 있어서 단락 기간으로부터 아크 기간으로 이행하면, 시각(t11)으로부터 시각(t18)은 시각(t1)으로부터 시각(t8)까지와 마찬가지의 제어가 이루어진다. 이 제어가 주기적으로 반복됨으로써, 단락 기간과 아크 기간이 교대로 발생하는 아크 용접이 실현된다.
본 실시 형태의 아크 용접 방법에 있어서의 수치예를 이하에 나타낸다. 하나의 단위 용접 공정의 시간은 8ms 내지 20ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10ms 정도이다. 하나의 단락 기간의 시간은 2ms 내지 10ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 4ms 정도이다. 하나의 아크 기간의 시간은 3ms 내지 15ms이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 6ms 정도이다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)는 30m/min 내지 100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 80m/min 정도이다. 역송 최대 송급 속도(Fwl)는 -30m/min 내지 -100m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -70m/min 정도이다. 평균 송급 속도(Fwa)는 1m/min 내지 15m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 10m/min 정도이다. 천이 전반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는 -2×106m/min2 내지 -15×106m/min2이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -6×106m/min2 정도이다. 천이 후반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는 -2×106m/min2 내지 -15×106m/min2이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 -6×106m/min2 정도이다. 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도는 0m/min 내지 50m/min이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 30m/min 정도이다. 또한, 천이 완화 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도는, 천이 전반 영역 또는 천이 후반 영역에 있어서의 와이어 송급의 가속도 -30％ 내지 30％, 바람직하게는 -10％ 내지 10％이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 5％ 정도이다. 용접 전류(Iw)의 시간 평균값인 평균 용접 전류는 30 내지 350A이며, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 250A 정도이다.
이어서, 아크 용접 장치(A1") 및 본 실시 형태의 아크 용접 방법의 작용에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따르면, 아크 기간에 있어서 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 취한 후에, 단락 기간이 시작되기에 앞서 천이 전반 영역을 거쳐서 천이 완화 영역으로 이행한다. 천이 전반 영역을 거침으로써, 송급 속도(Fw)는 정송 최대 송급 속도(Fwh)로부터 감속된다. 단, 천이 전반 영역에 있어서의 천이 전반 가속도 설정 신호(Fa1)에 의한 가속도를 유지하여 버리면, 단락이 발생하기 전에 송급 속도(Fw)가 역송 최대 송급 속도(Fwl)에 도달해버릴 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 천이 전반 영역의 후이며 단락 기간의 개시 전에 천이 완화 영역으로 이행한다. 천이 완화 영역에 있어서의 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도는, 천이 전반 영역에 있어서의 가속도보다도 절댓값이 작다. 즉, 천이 전반 영역을 거쳐서 송급 속도 Fw가 정송 최대 송급 속도(Fwh)보다도 감속된 상태가 보다 긴 시간 유지된다. 단락이 발생하면, 송급 속도 설정 회로(FR)는 천이 후반 영역으로 이행시킨다. 즉, 단락이 발생한 것을 트리거로 하여, 용접 와이어(1)의 송급 속도를 역송 최대 송급 속도(Fwl)로 빠르게 향하게 한다.
이들 천이 전반 영역, 천이 완화 영역 및 천이 후반 영역을 설정함으로써, 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 보다 빠른 속도로 하면서, 단락이 발생한 시점(시각(t6))으로부터 역송 최대 송급 속도(Fwl)가 되는 시점(시각(t8))까지 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하다. 정송 최대 송급 속도(Fwh)를 빠르게 할 수록, 평균 송급 속도(Fwa)를 고속화하는 데 유리하다. 평균 송급 속도(Fwa)의 고속화에 따라, 용접 전류(Iw)의 평균값인 평균 용접 전류를 높이는 것이 가능하다. 또한, 평균 송급 속도(Fwa)의 고속화는, 송급 속도(Fw)의 가속도의 절댓값이 커지는 것을 의미한다. 이러한 경우, 제1 및 제2 모터(WM, WM2)로의 부하가 높아진다. 본 실시 형태에서는 천이 완화 영역을 형성함으로써, 특히 제1 모터(WM)의 가감속에 기인하는 부하를 경감할 수 있다.
천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)는, 양의 값이다. 이로 인해, 천이 완화 영역에 있어서는, 용접 와이어(1)는 정송 최대 송급 속도(Fwh)보다도 낮은 속도로 정송 방향으로 송급되고 있다. 따라서, 단락이 발생하는 시점(시각(t6))까지의 사이에, 용접 와이어(1)가 모재(2)로부터 부당하게 이간되어 버려, 단락이 적절하게 발생하지 않게 되어 버리는 것을 회피할 수 있다.
천이 완화 영역에 있어서, 천이 완화 가속도 설정 신호(Fa2)에 의한 가속도를 0으로 함으로써, 송급 속도(Fw)는 일정 속도로 유지된다. 단락의 발생시는, 용접 전압(Vw) 및 용접 전류(Iw)에 현저한 변화가 발생하는 상태이다. 이러한 비교적 불안정하게 되는 상태를 일정 속도의 송급 속도(Fw)로 사용하는 구성은, 단락을 보다 안정된 상태로, 또한 의도한 타이밍에 발생시키는 데 유리하다.
도 14 내지 도 17은, 상술한 실시 형태의 변형예 및 다른 실시 형태를 도시하고 있다.
도 14는, 본 발명의 제3 측면에 있어서의 제1 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법의 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다. 본 변형예에 있어서는, 시각(t5)으로부터 시각(t6)의 천이 완화 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)의 가속도가 0보다 작은 음의 값이 되어 있다. 단, 천이 완화 영역에 있어서의 가속도의 절댓값은, 시각(t4)으로부터 시각(t5)의 천이 전반 영역에 있어서의 가속도 및 시각(t6)으로부터 시각(t8)의 천이 후반 기간에 있어서의 가속도의 어느 쪽의 절댓값보다도 작다.
본 변형예에 있어서는, 천이 완화 영역에 있어서도 정송 방향으로 송급되고 있는 용접 와이어(1)의 송급 속도(Fw)가 서서히 감속된다. 단, 이 천이 완화 영역에 있어서의 감속의 정도, 즉 송급 속도(Fw)가 정송 방향으로부터 역송 방향을 향하는 정도는, 천이 전반 영역 및 천이 후반 영역에 있어서의 정도보다도 완만하다.
본 변형예로부터 이해되는 바와 같이, 천이 완화 영역에 있어서는 송급 속도(Fw)의 가속도가 0만으로 한정되지 않으며, 0보다 작은 음의 값이어도 된다.
도 15는, 아크 용접 방법의 다른 변형예를 도시하는 타이밍 차트이다. 본 변형예에 있어서는, 시각(t4)으로부터 시각(t5)의 천이 전반 영역, 시각(t5)으로터 시각(t6)의 천이 완화 영역 및 시각(t6)으로부터 시각(t7)의 천이 후반 영역의 어느 것에 있어서도, 송급 속도(Fw)의 가속도가 일정하지 않고 시간과 함께 변화되고 있다.
이러한 변형예에 있어서도, 천이 완화 영역의 평균 가속도의 절댓값은, 천이 전반 영역에 있어서의 평균 가속도의 절댓값 및 천이 후반 영역에 있어서의 평균 가속도의 절댓값보다도 작다. 또한, 상술한 예는 모두 천이 전반 영역, 천이 완화 영역 및 천이 후반 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)의 가속도가 모두 일정하였다. 이로 인해, 각각의 영역에 있어서의 가속도의 관계를 나타내는 기술은, 평균 가속도의 관계를 나타내는 기술로도 되어 있다.
상기한 변형예로부터 이해되는 바와 같이, 천이 전반 영역, 천이 완화 영역 및 천이 후반 영역에 있어서의 송급 속도(Fw)의 가속도는 일정하지 않아도 된다. 또한 어느 하나의 영역에 있어서의 가속도가 일정하며, 다른 영역에 있어서의 가속도가 시간과 함께 변화되는 구성이어도 된다. 이 점은, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
도 16은, 본 발명의 제3 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 장치를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 아크 용접 장치(A2")는, 전류 검출 회로(ID), 출력 전류 설정 회로(IR), 전류 오차 증폭 회로(EI) 및 전원 특성 전환 회로(SW)를 더 구비하는 점이 상술한 아크 용접 장치(A1")와 상이하다.
전류 검출 회로(ID)는, 용접 전류(Iw)를 검출하여 전류 검출 신호(Id)를 출력한다.
출력 전류 설정 회로(IR)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)를 출력한다. 출력 전류 설정 신호(Ir)는, 아크 기간과 단락 기간이 전환되는 시점에 있어서 정전류 제어를 행하기 위해 사용된다.
전류 오차 증폭 회로(EI)는 출력 전류 설정 신호(Ir) 및 전류 검출 신호(Id)를 입력으로 하여, 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 출력한다. 전류 오차 증폭 신호(Ei)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)와 전류 검출 신호(Id)의 차분이 증폭된 신호이다.
전원 특성 전환 회로(SW)는 전류 오차 증폭 신호(Ei), 전압 오차 증폭 신호(Ev) 및 단락 판별 신호(Sd)를 입력으로 하여, 오차 증폭 신호(Ea)를 출력한다. 전원 특성 전환 회로(SW)는, 아크 기간과 단락 기간이 전환되는 시점에 앞서는 기간을 단락 판별 신호(Sd) 등에 기초하여 판별한다. 또한 전원 특성 전환 회로(SW)는, 정전류 제어를 행하기 위해 전류 오차 증폭 신호(Ei)를 오차 증폭 신호(Ea)로서 출력한다. 이들 이외의 타이밍에 있어서는, 전압 오차 증폭 신호(Ev)가 전류 오차 증폭 신호(Ei)로서 출력된다.
도 17은, 본 발명의 제3 측면에 있어서의 제2 실시 형태에 기초한 아크 용접 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 본 아크 용접 방법에는, 아크 용접 장치(A2")가 사용된다.
시각(t1)보다 앞의 시각(t0)에 있어서, 전원 특성 전환 회로(SW)에 의해 정전류 제어로 전환되고 있다. 이때, 용접 전류(Iw)는, 출력 전류 설정 신호(Ir)에 의해 설정되는 값으로 감소된다. 이 용접 전류(Iw)는, 단위 용접 공정에 있어서 용접 전류(Iw)를 시간 평균한 평균 용접 전류보다도 작은 값이다. 그리고, 용접 전류(Iw)가 정전류 제어되고 있는 상태에서 시각(t1)에 있어서 단락이 해제되고, 아크(3)가 발생한다 . 이에 따라, 시각(t1)으로부터 시각(t3)에 걸쳐서 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 송급 속도(Fw)의 제어가 이루어진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시각(t2)에 있어서 전원 특성 전환 회로(SW)가 정전류 제어로부터 정전압 제어로 전환되고 있다.
시각(t3)에 있어서 송급 속도(Fw)가 정송 최대 송급 속도(Fwh)가 된 후에, 예를 들어 아크 발생(단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨) 시점부터 미리 정해진 시간이 경과하면(시각(t35)), 전원 특성 전환 회로(SW)가 다시 정전압 제어로부터 정전류 제어로 전환된다. 이 때의 용접 전류(Iw)의 값은, 예를 들어 평균 용접 전류보다도 작은 값이다. 이 정전류 제어는, 예를 들어 단락이 발생하는 시각(t6)까지 유지된다. 그리고, 예를 들어 단락 기간의 개시와 함께, 시각(t6)에 있어서 전원 특성 전환 회로(SW)는 정전류 제어로부터 정전압 제어로 전환된다.
이러한 실시 형태에 의해서도, 평균 송급 속도를 적절하게 높임으로써 용접 전류를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 전원 회로(PM)로부터의 전력 공급은, 정전압 제어와 정전류 제어를 적절히 조합하여 행해도 된다.
본 발명에 관한 아크 용접 장치 및 아크 용접 방법은, 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 아크 용접 장치 및 아크 용접 방법의 구체적인 구성은 다양하게 설계 변경이 자유롭다.

Claims (20)

  1. 용접 와이어 및 모재를 포함하는 경로에 용접 전력을 공급하는 전력 출력 수단과,
    상기 모재를 향하는 정송 방향 및 상기 모재로부터 이간(離間)되는 역송 방향으로 상기 용접 와이어를 소정의 와이어 송급 속도로 송급하는 와이어 송급 수단과,
    상기 용접 와이어가 상기 모재와 단락하는 단락 공정 및 상기 용접 와이어와 상기 모재 사이에 아크가 발생하는 아크 공정을 각각이 갖는 복수의 단위 용접 공정이 행해지도록, 상기 전력 출력 수단 및 상기 와이어 송급 수단을 제어하는 제어 수단
    을 구비하는 아크 용접 장치이며,
    상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어 송급 속도가 상기 정송 방향에 있어서의 최대 정송 속도에 도달할 때까지의 기간을 제1 천이 기간으로 하고, 상기 단락 공정 및 상기 아크 공정에 있어서의 용접 전류의 평균값을 평균 용접 전류로 할 때,
    상기 제어 수단은, 용접 전류를 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 하는 전류 억제 제1 기간을 상기 제1 천이 기간 내에 설정하도록 구성되어 있고,
    상기 제1 천이 기간의 길이를 T0, 상기 전류 억제 제1 기간의 길이를 T1이라 한 경우에 0<T1/T0≤0.8인, 아크 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어 송급 속도가 0이 될 때까지의 시간을 T2라 한 경우, T1/T2≥0.8인, 아크 용접 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 억제 제1 기간의 시기와 상기 제1 천이 기간의 시기는 서로 일치하는, 아크 용접 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 억제 제1 기간에 있어서는, 상기 용접 전류는 상기 평균 용접 전류의 70％ 이하인, 아크 용접 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 와이어 송급 속도가 최대 역송 속도로 유지되는 최대 역송 기간을 상기 제1 천이 기간의 직전에 설정함과 함께, 상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되고 또한 상기 전류 억제 제1 기간에 연속되는 전류 억제 예비 기간을 설정하도록 구성되어 있는, 아크 용접 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 시기가 상기 아크 공정의 상기 시기 이후이고 또한 종기가 상기 아크 공정의 종기에 일치함과 함께, 상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되는 전류 억제 제2 기간을 설정하도록 구성되어 있는, 아크 용접 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전류 억제 제2 기간의 길이는, 상기 아크 공정의 길이의 1％ 이상 또한 30％ 이하인, 아크 용접 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어 송급 속도가 상기 아크 공정에 있어서 상기 최대 정송 속도가 된 후부터, 상기 단락 공정에 있어서 최대 역송 속도가 될 때까지의 기간을 제2 천이 기간으로 하는 경우에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 용접 와이어가 음의 제1 평균 가속도를 갖는 전반 영역, 상기 용접 와이어가 음의 제2 평균 가속도를 갖는 후반 영역, 및 상기 전반 영역과 상기 후반 영역의 사이에 있고 또한 상기 용접 와이어가 제3 평균 가속도를 갖는 완화 영역을, 상기 제2 천이 기간 내에 설정하도록 구성되어 있고, 상기 제3 평균 가속도의 절댓값이, 상기 제1 평균 가속도의 절댓값 및 상기 제2 평균 가속도의 절댓값의 어느 것보다도 작아지도록 설정되어 있는, 아크 용접 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도를 양의 값으로 하도록 구성되어 있는, 아크 용접 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도를 일정값으로 하도록 구성되어 있는, 아크 용접 장치.
  11. 용접 와이어가 모재와 단락하는 단락 공정 및 상기 용접 와이어와 상기 모재 사이에 아크가 발생하는 아크 공정을 각각이 갖는 복수의 단위 용접 공정이며, 각 공정에 있어서, 상기 모재를 향하는 정송 방향 및 상기 모재로부터 이간되는 역송 방향의 쌍방향으로 상기 용접 와이어가 송급되는 복수의 단위 용접 공정을 구비하고 있고,
    상기 아크 공정의 시기부터 와이어 송급 속도가 상기 정송 방향에 있어서의 최대 정송 속도에 도달할 때까지의 제1 천이 기간 내에 있어서, 용접 전류를 상기 각 단위 용접 공정에 있어서의 용접 전류의 평균값인 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 하는 전류 억제 제1 기간이 마련되어 있고,
    상기 제1 천이 기간의 길이를 T0, 상기 전류 억제 제1 기간의 길이를 T1이라 한 경우에 0<T1/T0≤0.8인, 아크 용접 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 아크 공정의 시기부터 상기 와이어 송급 속도가 0이 될 때까지의 시간을 T2라 한 경우, T1/T2≥0.8인, 아크 용접 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전류 억제 제1 기간의 시기와 상기 제1 천이 기간의 시기는 서로 일치하는, 아크 용접 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 억제 제1 기간에 있어서는, 상기 용접 전류를 상기 평균 용접 전류의 70％ 이하로 하는, 아크 용접 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 천이 기간의 직전에, 상기 와이어 송급 속도가 최대 역송 속도로 유지되는 최대 역송 기간이 마련되어 있고,
    상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값으로 설정되고 또한 상기 전류 억제 제1 기간에 연속되는 전류 억제 예비 기간이 마련되어 있는, 아크 용접 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 시기가 상기 아크 공정의 상기 시기 이후이고 또한 종기가 상기 아크 공정의 종기에 일치함과 함께, 상기 용접 전류가 상기 평균 용접 전류보다도 작은 값이 되는 전류 억제 제2 기간이 설정되는, 아크 용접 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전류 억제 제2 기간의 길이는, 상기 아크 공정의 길이의 1％ 이상 또한 30％ 이하인, 아크 용접 방법.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어 송급 속도가 상기 아크 공정에 있어서 상기 최대 정송 속도가 된 후부터, 상기 단락 공정에 있어서 최대 역송 속도가 될 때까지의 기간이 제2 천이 기간으로서 설정되고, 또한
    상기 용접 와이어가 음의 제1 평균 가속도를 갖는 전반 영역, 상기 용접 와이어가 음의 제2 평균 가속도를 갖는 후반 영역, 및 상기 전반 영역과 상기 후반 영역의 사이에 있고 또한 상기 용접 와이어가 제3 평균 가속도를 갖는 완화 영역이, 상기 제2 천이 기간 내에 설정되고, 또한 상기 제3 평균 가속도의 절댓값이, 상기 제1 평균 가속도의 절댓값 및 상기 제2 평균 가속도의 절댓값의 어느 것보다도 작아지도록 설정되는, 아크 용접 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도는 양의 값으로 설정되는, 아크 용접 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 완화 영역에 있어서의 상기 와이어 송급 속도는 일정값으로 설정되는, 아크 용접 방법.
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