WO2012029226A1 - 交流ｔｉｇ溶接方法 - Google Patents

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WO2012029226A1
WO2012029226A1 PCT/JP2011/003663 JP2011003663W WO2012029226A1 WO 2012029226 A1 WO2012029226 A1 WO 2012029226A1 JP 2011003663 W JP2011003663 W JP 2011003663W WO 2012029226 A1 WO2012029226 A1 WO 2012029226A1
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welding
current
tig
polarity
period
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PCT/JP2011/003663
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English (en)
French (fr)
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田中　義朗
芳行 田畑
政富美 鳴戸
英樹 井原
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パナソニック株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced

Definitions

  • the present invention relates to an AC TIG welding method in which arc welding is performed by alternately repeating reverse polarity and positive polarity.
  • An AC TIG welding apparatus performs arc welding by alternately repeating reverse polarity and positive polarity (see, for example, Patent Document 1).
  • the current is controlled to a low current (for example, 100 A or less) before the polarity is reversed, and switching of the polarity reversal is performed in this low current state, thereby suppressing the generated surge voltage. Measures have been implemented.
  • the TIG electrode may contact the welding object during the welding operation (this case is referred to as “electrode short-circuit” or “short-circuit”). . And during the short circuit, the degree of decrease in the welding current becomes gentler than in the arc. For this reason, if a short circuit occurs, polarity reversal may occur without sufficiently reducing the current before polarity reversal. There has been a problem that a semiconductor element as a constituent element of the secondary inverter constituting the TIG welding apparatus may be damaged by the magnitude of the surge voltage generated at the time of switching at the time of the polarity reversal of the AC welding.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional AC TIG welding apparatus
  • FIG. 9 is a diagram showing a time change of a welding current waveform in the conventional AC TIG welding apparatus.
  • the AC TIG welding apparatus 101 includes a welding output unit 102, a welding control unit 103, a current detection unit 104, a setting unit 107, and a first time measuring unit 108.
  • the AC TIG welding apparatus 101 is electrically connected to a welding torch 110 including an electrode 109 and a base material 112 that is an object to be welded, and by supplying electric power between the electrode 109 and the base material 112. An arc 111 is generated between the electrode 109 and the base material 112.
  • TEN is a positive polarity period
  • TEP is a reverse polarity period
  • TP1 is a positive polarity peak period
  • TB1 is a positive polarity base period
  • TP2 is a reverse polarity peak period
  • TB2 is reverse The polarity base period is shown.
  • IENP positive polarity peak current
  • IEPP reverse polarity peak current
  • IENB positive polarity base current
  • IEPB reverse polarity base current
  • IEN1 welding current before polarity reversal (current in positive polarity period during short circuit)
  • IEP1 The welding current before polarity inversion (current in the reverse polarity period during short circuit) is shown.
  • E1 indicates a time when a short circuit occurs, and E2 indicates a time when an arc is regenerated.
  • the welding output unit 102 of the AC TIG welding apparatus 101 receives a commercial power source (for example, three-phase 200 V) supplied from the outside.
  • the welding output unit 102 performs a primary inverter operation and a secondary inverter operation (not shown) provided inside the welding output unit 102 based on a control signal from the welding control unit 103, and appropriately sets the positive polarity and the reverse polarity.
  • the welding voltage and welding current suitable for welding are output.
  • the primary inverter is usually an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown) driven by a PWM (Pulse Width Modulation) operation or a phase shift operation, or a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Transistor Transistor, not shown) or not shown. It consists of a secondary rectifier diode, a smoothing electrolytic capacitor, a power conversion transformer, and the like.
  • the secondary inverter is usually composed of a half bridge or a full bridge using an IGBT (not shown), and switches the output polarity.
  • the positive polarity means that the moving direction of electrons in the arc plasma is a direction from the electrode 109 toward the base material 112, the electrode 109 is negative, and the base material is positive.
  • the reverse polarity means a case where the moving direction of electrons in the arc plasma is a direction from the base material 112 toward the electrode 109, the electrode 109 is positive, and the base material 112 is negative.
  • the setting unit 107 including a CPU or the like includes a positive polarity peak period TP1 (for example, 9.5 msec), a positive polarity base period TB1 (for example, 0.5 msec), a reverse polarity peak period TP2 (for example, 3.81 msec), Reverse polarity base period TB2 (eg, 0.47 msec), positive polarity peak current IENP (eg, 400 A), reverse polarity peak current IEPP (eg, ⁇ 400 A), positive polarity base current IENB (eg, 100 A), reverse polarity base current IEPB (for example, ⁇ 100 A) is set and output to the welding control unit 103.
  • the parameters may be set by inputting each parameter by the operator, or automatically by a table or formula based on a set current (executed value or average value) or frequency set separately. It may be set.
  • the first time measuring unit 108 configured by a CPU or the like measures the time from the start of the positive polarity period and the reverse polarity period, and the current detection unit 104 configured by CT or the like detects a welding current. Is.
  • the welding control unit 103 outputs an output command signal to the welding output unit 102 based on the output of the setting unit 107, the elapsed time measured by the first timing unit 108, and the welding current value detected by the current detection unit 104. To do.
  • the welding control unit 103 reverses the positive polarity peak current during the positive polarity peak period, the positive polarity base current lower than the positive polarity peak current during the positive polarity base period, and the reverse polarity peak current during the reverse polarity peak period.
  • an output command signal for outputting a reverse polarity base current lower than the reverse polarity peak current (small absolute value) is output to the welding output unit 102.
  • the welding output unit 102 operates as a positive polarity period during the positive polarity period by the operation of the secondary inverter based on the output command signal from the welding control unit 103, and outputs in a direction in which electrons move from the electrode 109 to the base material 112. Switch polarity.
  • the reverse polarity period it operates as a reverse polarity period and switches the output polarity in the direction in which electrons move from the base material 112 to the electrode 109.
  • the welding output unit 102 outputs a positive peak current (for example, 400 A) during the positive peak period and a positive base current (for example, 100 A) during the positive base period by the operation of the primary inverter. Output.
  • the welding output unit 102 outputs a reverse polarity peak current (for example, ⁇ 400 A) during the reverse polarity peak period, and outputs a reverse polarity base current (for example, ⁇ 100 A) during the reverse polarity base period.
  • the welding current and welding voltage output by the welding output unit 102 are fed to the welding torch 110 connected to the AC TIG welding apparatus 101, and the tip of the electrode 109 which is a TIG electrode made of tungsten or the like and the aluminum material or the like.
  • An arc 111 is generated between the base metal 112, which is a welding object, and AC TIG welding is performed.
  • the welding current is positive.
  • the peak current IENP eg, 400 A
  • a positive base current IENB eg, 100 A.
  • the welding current is changed from the reverse polarity peak current IEPP (for example, ⁇ 400 A) to the reverse polarity base current IEPB ( For example, it decreases to ⁇ 100 A).
  • the reverse polarity base period TB2 ends, the welding current shifts to the positive polarity period TEN.
  • the welding current is changed to the positive polarity base current when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is entered.
  • a command has been issued to be IENB.
  • the welding current cannot be reduced from the positive peak current IENP (for example, 400 A) to the positive base current IENB (for example, 100 A).
  • the welding current decreases only to the welding current IEN1 before polarity inversion (for example, 300A) larger than the positive polarity base current IENB, and shifts to the reverse polarity period in the state of the welding current IEN1 before polarity inversion (for example, 300A). To do. This reason will be described later.
  • the welding current is the reverse polarity base current IEPB.
  • the welding current cannot be reduced from the reverse polarity peak current IEPP (for example, ⁇ 400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, ⁇ 100 A).
  • the welding current decreases only to the welding current IEP1 before polarity reversal (for example, ⁇ 300 A), which is larger than the reverse polarity base current IEPB, and is positive in the state of the welding current IEP1 before polarity reversal (for example, ⁇ 300 A). Transition to a period. The reason for this will be described below.
  • the primary inverter of the welding output unit 102 stops and the welding is stopped.
  • the output unit 102 outputs a voltage output 0V. Therefore, during the arc, the welding current sharply decreases due to the arc resistance. However, during the short circuit in which the electrode 109 and the base material 112 are short-circuited, the arc resistance becomes 0, so that the welding current does not rapidly decrease. Therefore, the welding current before polarity inversion cannot be reduced to the positive base current IENB or the reverse polarity base current IEPB of the target command value.
  • the welding current IEN1 before polarity reversal which is a current higher than the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB, which are target command values
  • Polarity reversal occurs in the state of the welding current IEP1 before reversal. Therefore, a surge voltage generated by switching of the secondary inverter becomes high (for example, about 600 V), and there is a possibility that the semiconductor element constituting the secondary inverter is damaged.
  • an extension cable is connected to the output side of the AC TIG welding apparatus 1 and the cable is extended and used (for example, a length of 40 m)
  • the inductance of the cable increases. Therefore, the generated surge voltage is further increased, and the risk of damage to the semiconductor element is further increased.
  • the present invention provides a high-quality AC TIG welding method that suppresses damage to a semiconductor element constituting an inverter even when a short circuit between an electrode and a base material occurs during welding in which a large current flows.
  • an AC TIG welding method of the present invention is an AC TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and a TIG electrode and a welding object during welding.
  • a positive polarity period and a reverse polarity period are alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and a TIG electrode and a welding object during welding.
  • the present invention even when the contact between the TIG electrode and the welding object occurs during welding, the polarity reversal is prohibited during the short circuit, thereby causing the switching during the polarity reversal. No surge voltage is generated. Thereby, high quality alternating current TIG welding which can prevent a semiconductor element from being damaged is realizable.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an AC TIG welding apparatus used in the AC TIG welding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a temporal change in the welding current waveform in the AC TIG welding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an AC TIG welding apparatus used in the AC TIG welding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a temporal change in the welding current waveform in the AC TIG welding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a temporal change in the welding current waveform in the AC TIG welding method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an AC TIG welding apparatus used in the AC TIG welding method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a temporal change in the welding current waveform in the AC TIG welding method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional AC TIG welding apparatus.
  • FIG. 9 is a diagram showing a time change of a welding current waveform in a conventional AC TIG welding apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an AC TIG welding apparatus used in the AC TIG welding method according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a time change of a welding current waveform in the AC TIG welding method according to the first embodiment.
  • movement is demonstrated using the time change of the welding current waveform of FIG.
  • non-consumable electrode type AC TIG welding apparatus that performs welding by alternately repeating a reverse polarity period and a positive polarity period will be described as an example.
  • the AC TIG welding apparatus 1 includes a welding output unit 2, a welding control unit 3, a current detection unit 4, a voltage detection unit 5, an AS determination unit 6, a setting unit 7, 1 timer unit 8.
  • the welding output part 2 performs welding output.
  • the welding control unit 3 controls the welding output unit 2.
  • the current detection unit 4 detects a welding current.
  • the voltage detector 5 detects the welding voltage.
  • the AS determination unit 6 is in a short-circuit state in which the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited, or an arc is generated between the electrode 9 and the base material 12. It is detected whether the arc state is in progress.
  • the setting unit 7 sets welding conditions and the like.
  • the first time measuring unit 8 measures time.
  • the AC TIG welding apparatus 1 is electrically connected to a welding torch 10 including an electrode 9 and a base material 12 that is an object to be welded, and supplies power between the electrode 9 and the base material 12.
  • the arc 11 is generated between the electrode 9 and the base material 12.
  • TEN is a positive polarity period
  • TEP is a reverse polarity period
  • TP1 is a positive polarity peak period
  • TB1 is a positive polarity base period
  • TP2 is a reverse polarity peak period
  • TB2 is a reverse polarity base period
  • TEN1 indicates a period until a short circuit occurs in the positive polarity period.
  • IEPPABS is reverse The absolute value of the polarity base current, IEPPABS, indicates the absolute value of the reverse polarity peak current.
  • E1 indicates the time when a short circuit occurs
  • E2 indicates the time when arc regeneration is performed
  • E6 indicates the time when the reverse polarity period is completed.
  • the welding output unit 2 of the AC TIG welding apparatus 1 receives a commercial power source (such as three-phase 200 V) supplied from the outside, and the inside of the welding output unit 2 is illustrated based on the output from the welding control unit 3. No primary inverter operation and secondary inverter operation are performed. Thereby, the welding output part 2 switches the positive polarity and reverse polarity appropriately, and outputs the welding voltage and welding current suitable for welding.
  • a commercial power source such as three-phase 200 V
  • the primary inverter is usually an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown) driven by a PWM (Pulse Width Modulation) operation or a phase shift operation, or a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Transistor Transistor, not shown) or not shown. It consists of a secondary rectifier diode, a smoothing electrolytic capacitor, a power conversion transformer, and the like.
  • the secondary inverter is normally configured with a half bridge or a full bridge using an IGBT (not shown), and switches the output polarity.
  • the positive polarity means a case where the moving direction of electrons in the arc plasma is a direction from the electrode 9 toward the base material 12, the electrode 9 is negative, and the base material is positive.
  • Reverse polarity refers to the case where the moving direction of electrons in the arc plasma is the direction from the base material 12 toward the electrode 9, the electrode 9 is positive, and the base material 12 is negative.
  • the setting unit 7 including a CPU or the like includes a positive polarity peak period TP1 (for example, 9.5 msec), a positive polarity base period TB1 (for example, 0.5 msec), a reverse polarity peak period TP2 (for example, 3.81 msec), Reverse polarity base period TB2 (for example, 0.47 msec), positive polarity peak current IENP (for example, 400 A), reverse polarity peak current IEPP (for example, ⁇ 400 A), positive polarity base current IENB (for example, 100 A), reverse polarity base A current IEPB (for example, ⁇ 100 A) is set and output to the welding control unit 3.
  • the parameters may be set by inputting each parameter by the operator, or automatically by a table or formula based on a set current (executed value or average value) or frequency set separately. It may be set.
  • the 1st time measuring part 8 comprised with CPU etc. time-measures the time from the start of a positive polarity period, and the start of a reverse polarity period.
  • the current detection unit 4 configured by CT or the like detects a welding current.
  • the welding control unit 3 Based on the output of the setting unit 7, the elapsed time measured by the first time measuring unit 8, and the welding current value detected by the current detecting unit 4, the welding control unit 3 performs positive polarity peak current during the positive polarity peak period.
  • the positive polarity base current is lower than the positive polarity peak current during the positive polarity base period
  • the reverse polarity peak current is lower during the reverse polarity peak period
  • the reverse polarity peak current during the reverse polarity base period (the absolute value is An output command signal for outputting a (small) reverse polarity base current is output to the welding output unit 2.
  • the welding output unit 2 operates as a positive period during the positive period by the operation of the secondary inverter based on the output command signal from the welding control unit 3, and outputs in the direction in which electrons move from the electrode 9 to the base material 12.
  • Switch polarity During the reverse polarity period, it operates as a reverse polarity period and switches the output polarity in the direction in which electrons move from the base material 12 to the electrode 9.
  • the welding output unit 2 outputs a positive peak current (for example, 400 A) during the positive peak period and a positive base current (for example, 100 A) during the positive base period by the operation of the primary inverter.
  • the reverse polarity peak current (for example, ⁇ 400 A) is output during the reverse polarity peak period
  • the reverse polarity base current for example, ⁇ 100 A is output during the reverse polarity base period.
  • the welding current and welding voltage output by the welding output unit 2 are fed to the welding torch 10 connected to the AC TIG welding apparatus 1, and the tip of the electrode 9 which is a TIG electrode made of tungsten or the like and the aluminum material or the like.
  • An arc 11 is generated between the base metal 12 which is a welding object and AC TIG welding is performed.
  • a voltage detection unit 5 configured by CT or the like and measuring a voltage between output terminals of the AC TIG welding apparatus 1 detects a welding voltage.
  • the AS determination unit 6 composed of a CPU or the like inputs the voltage detection signal from the voltage detection unit 5 and calculates the absolute value of the voltage detection signal.
  • a case is considered in which the absolute value of the voltage detection signal reaches (decreases) a preset detection level (for example, 10 V) while it is determined that the arc is in progress.
  • a preset detection level for example, 10 V
  • the AS signal is determined as a short circuit determination (low level).
  • the detection level for example, 15 V
  • the welding control unit 3 that controls the welding output unit 2 inputs an AS signal output from the AS determination unit 6 that indicates whether a short circuit or an arc is being performed.
  • the AS signal is a short-circuit determination (low level)
  • the welding control unit 3 can perform the commutation from one polarity period to the other polarity period even if it is the timing to perform the commutation from one polarity period to the other polarity period.
  • the welding output unit 2 is controlled so as to prohibit commutation to the.
  • the short circuit determination (low level) continues as the AS signal, the commutation prohibition is maintained.
  • the welding control unit 3 when the AS signal is an arc determination (high level), and when it is time to perform a commutation from one polarity period to the other polarity period, the welding control unit 3 starts from one polarity period to the other.
  • the welding output unit 2 is controlled so as to enable commutation to the polarity period.
  • the welding control unit 3 performs the commutation from one polarity period to the other polarity period.
  • the welding output unit 2 is controlled so as to be possible.
  • the welding current is the positive polarity peak current IENP.
  • IENP positive polarity peak current
  • the welding current is changed from the reverse polarity peak current IEPP (for example, ⁇ 400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, when the reverse polarity base period TB2 ends, the period shifts to the positive polarity period TEN.
  • IEPP reverse polarity peak current
  • IEPB reverse polarity base current
  • the positive polarity peak period TP1 is completed and the positive current base period TB1 is entered and the welding current is changed to the positive polarity base current IENB.
  • the current cannot be decreased from the positive polarity peak current IENP (for example, 400 A) to the positive polarity base current IENB (for example, 100 A) and is larger than the positive polarity base current IENB, and the welding current IEN2 before polarity inversion (for example, The positive polarity period TEN is completed with a decrease only to 300A).
  • the AS determination unit 6 determines a short circuit, and the welding control unit 3 Prohibits commutation to polar periods. In the case of FIG. 2, the commutation of the reverse polarity from the positive polarity is prohibited.
  • the welding command shifts to the reverse polarity period without polarity reversal (the actual current has no polarity reversal).
  • the absolute value IEPPABS for example, 400 A
  • the absolute value IEPBABS for example, 100 A
  • the reverse polarity base current is applied to the reverse polarity base current (no polarity inversion).
  • the welding current when the reverse polarity peak period (no polarity reversal) is completed and the process proceeds to the reverse polarity base period (no polarity reversal) is commanded to be the reverse polarity base current IEPBABS.
  • the welding current cannot be reduced from the absolute value IEPPABS (for example, 400 A) of the reverse polarity peak current to the absolute value IEPBABS (for example, 100 A) of the reverse polarity base current.
  • the welding current decreases only to the welding current IEP2 before polarity reversal (for example, 300 A) which is a value larger than the absolute value IEPBABS of the reverse polarity base current, and in this state, shifts to the positive polarity period TEN.
  • polarity reversal for example, 300 A
  • the AS determination unit 6 determines a short circuit, and the welding control unit 3 prohibits commutation to the other polarity period. To do.
  • the AS determination unit 6 performs the arc determination and enables commutation.
  • the welding control unit 3 controls the current so as to obtain a current waveform at a reference timing in which the positive polarity period and the reverse polarity period are repeated at a predetermined timing.
  • the reference timing of the next commutation from the positive polarity to the reverse polarity at the time point E2 at which the arc is regenerated is waited, and the welding control is performed so as to commutate from the positive polarity to the reverse polarity at the time point E5 when the positive polarity period TEN is completed.
  • the part 3 performs the commutation by controlling the welding output part 2.
  • time E5 is already in an arc, and the current before commutation to the reverse polarity is sufficiently reduced as shown in FIG. 2, so that a problem of surge voltage due to switching of the secondary inverter does not occur.
  • the commutation is not performed at the time point E6 when the reverse polarity period TEP is completed, and the next reference timing of commutation from the positive polarity to the reverse polarity is awaited. Then, control is performed so as to cause commutation at time point E5 when the positive polarity period TEN is completed.
  • the polarity from the one polarity period to the other polarity is determined. It is prohibited to transfer to the period. As a result, it is possible to prevent polarity reversal in a high current state and to suppress generation of a high surge voltage generated by switching of the secondary inverter at the time of polarity reversal. As a result, the semiconductor element constituting the secondary inverter can be prevented from being damaged.
  • the conventional AC TIG welding apparatus 101 can be switched even when the electrode 109 and the base material 112 are short-circuited. High surge voltage is likely to occur because of the flow. Therefore, the overvoltage protection circuit operates and the AC TIG welding apparatus 101 is easily stopped, and the welding work efficiency is lowered.
  • the alternating current TIG welding apparatus 1 of the first embodiment commutation is prohibited when the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited, so that the occurrence of a high surge voltage can be suppressed. Therefore, it can suppress that an overvoltage protection circuit operate
  • the AC TIG welding method of the present invention is an AC TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and detects contact between a TIG electrode and a welding object during welding.
  • the TIG electrode and the welding object are in contact (when short-circuited), commutation from one polarity period to the other polarity period is prohibited.
  • This method prohibits polarity reversal during short-circuiting, so that no surge voltage is generated due to switching during polarity reversal. Thereby, high quality alternating current TIG welding which can prevent a semiconductor element from being damaged is realizable.
  • the TIG electrode and the welding object are in contact with each other.
  • the current may be maintained as a method.
  • This method does not cause polarity reversal in a high current state, and no surge voltage is generated due to switching of the secondary inverter for polarity reversal. Thereby, there is no possibility that the semiconductor element which comprises a secondary inverter will be damaged.
  • the current may be reduced to a current value lower than the current value at the time when the contact between the TIG electrode and the welding object is detected.
  • This method does not cause polarity reversal in a high current state, and no surge voltage is generated due to switching of the secondary inverter for polarity reversal. Thereby, there is no possibility that the semiconductor element which comprises a secondary inverter will be damaged.
  • detecting the release of contact between the TIG electrode and the welding object enables commutation from one polarity period to the other polarity period. It is good also as a method to do.
  • the reference timing between the predetermined positive polarity period and the reverse polarity period is detected. It is good also as a method of controlling an electric current so that it may become a current waveform.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the AC TIG welding apparatus in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram showing a time change of the welding current waveform in the second embodiment of the present invention
  • FIG. It is a figure which shows the time change of the welding current waveform in Embodiment 2 of this invention.
  • Embodiment 2 a non-consumable electrode type AC TIG welding apparatus that performs welding by alternately repeating a reverse polarity period and a positive polarity period will be described as an example.
  • movement is demonstrated using the welding current waveform of FIG. 4 and FIG.
  • the AC TIG welding apparatus 21 includes a short-circuit reduction current setting unit 13 for setting a current when the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited.
  • the point provided with the reduced current setting unit 13 during short circuit is different from the AC TIG welding apparatus 1 shown in FIG.
  • IS indicates a reduced current during short circuit, which is a current when the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited.
  • a short circuit reduction current setting unit 13 composed of a CPU or the like inputs an AS signal that is an output of the AS determination unit 6 and a current signal that is an output of the current detection unit 4, and the electrode 9 and the base material 12.
  • the short-circuit reduced current IS which is a current value lower than the current value at the time when the short circuit is detected, is set.
  • the welding control unit 3 inputs the AS signal that is the output of the AS determination unit 6 and the output of the reduced current setting unit 13 during short circuit, and during the short circuit between the electrode 9 and the base material 12, the reduced current IS during short circuit is obtained. To control the welding current.
  • the reduced current IS during short circuit is calculated and set based on the output current from the current detection unit 4 at the time when the short circuit is detected. In addition, you may make it calculate and set the reduction current IS during a short circuit from the welding current command which the welding control part 3 hold
  • the AS determination unit 6 detects the short circuit between the electrode 9 and the base material 12 and determines the short circuit.
  • the welding control unit 3 prohibits commutation from the polarity period at the time of detecting a short circuit that is one polarity period based on the output of the AS determination unit 6 to the other polarity period. In the example of FIG. 4, commutation from positive polarity to reverse polarity is prohibited.
  • the current value is lower than the current value at the time of detecting the short circuit (in the case of FIG. 4, 400A which is the positive peak current IENP), and the reduced current setting unit during the short circuit
  • the welding current is controlled by the welding control unit 3 so as to be reduced to the short-circuit reduced current IS set by 13 (for example, 100 A).
  • the AS determination unit 6 performs arc determination, commutation is permitted, and a polarity period (reverse polarity) opposite to the polarity period (here, positive polarity period TEN) in which a short circuit is detected.
  • the welding current is controlled by the welding control unit 3 so as to start the current control from the current waveform from the start of the period TEP).
  • the current from the current waveform from the start of the polarity period (here positive polarity period TEN) in which the short circuit is detected at the arc regeneration time E2.
  • the welding current may be controlled by the welding control unit 3 so as to start the control.
  • the present embodiment when a short circuit is determined during welding, the commutation to the other polarity period is prohibited, and as in the first embodiment, 2 during polarity reversal. Suppresses the occurrence of high surge voltage generated by the switching of the next inverter. Thereby, it can prevent that the semiconductor element which comprises a secondary inverter is damaged.
  • the AC TIG welding method of the present invention is an AC TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and detects contact between a TIG electrode and a welding object during welding.
  • the commutation from one polarity period to the other polarity period is prohibited.
  • commutation from one polarity period to the other polarity period becomes possible. As a way to do it.
  • the start of the polarity period in which the contact between the TIG electrode and the welding object is detected may be controlled such that the current waveform is the same as the current waveform from.
  • This method suppresses the generation of high surge voltage that occurs due to the switching of the secondary inverter during polarity reversal. Thereby, it can prevent that the semiconductor element which comprises a secondary inverter is damaged.
  • the polarity period in which contact between the TIG electrode and the welding object is detected is The current may be controlled so that the current waveform is the same as the current waveform from the start of the opposite polarity period.
  • This method suppresses the generation of high surge voltage that occurs due to the switching of the secondary inverter during polarity reversal. Thereby, it can prevent that the semiconductor element which comprises a secondary inverter is damaged.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the AC TIG welding apparatus in the third embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram showing a time change of the welding current waveform in the third embodiment of the present invention.
  • Embodiment 3 a non-consumable electrode type AC TIG welding apparatus that performs welding by alternately repeating a reverse polarity period and a positive polarity period will be described as an example.
  • the alternating current TIG welding apparatus 31 which has a structure as shown in FIG. 6, the operation
  • the AC TIG welding apparatus 31 includes a welding output stop time setting unit 14 at the time of occurrence of a short circuit and a second time measuring unit 15 that measures the time after the occurrence of the short circuit.
  • the point that the welding output stop time setting unit 14 and the second timing unit 15 at the time of occurrence of a short circuit are provided is different from the AC TIG welding apparatus 1 shown in FIG. 1 of the first embodiment.
  • TRES indicates the time for stopping the welding output when a short circuit occurs.
  • E3 indicates a point in time when TRES has elapsed since the occurrence of a short circuit.
  • the welding output stop time setting unit 14 at the occurrence of a short circuit constituted by a CPU or the like is a threshold value of an elapsed time after the occurrence of the short circuit, and the contact between the electrode 9 and the base material 12 is predetermined during welding.
  • a welding output stop time TRES at the time of occurrence of a short circuit which is a predetermined period for stopping the welding output, is set.
  • the second timing unit 15 composed of a CPU or the like measures the time after the occurrence of a short circuit.
  • the welding control unit 3 inputs the outputs of the AS determination unit 6, the welding output stop time setting unit 14 at the occurrence of a short circuit, and the second timing unit 15.
  • TRES welding output stop time
  • the AS determination unit 6 detects that the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited based on the output of the voltage detection unit 5, and determines the short circuit. Then, the welding control unit 3 prohibits commutation to the other polarity period based on the output of the AS determination unit 6. In the example of FIG. 7, commutation from positive polarity to reverse polarity is prohibited.
  • the welding control unit 3 determines the current value at the point E1 when the short circuit occurs.
  • the welding current is controlled so as to maintain the positive peak current IENP value.
  • the welding control unit 3 inputs outputs from the AS determination unit 6, the short-circuit occurrence welding output stop time setting unit 14, and the second timing unit 15, and from the point E1 when the short-circuit occurs, the welding output at the occurrence of the short-circuit. If the short circuit continues for the stop time TRES (for example, 1 sec), the welding output is stopped.
  • TRES stop time
  • the AC TIG welding method of the present invention is an AC TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and detects contact between a TIG electrode and a welding object during welding.
  • the TIG electrode and the welding object are in contact (when short-circuited), the commutation from one polarity period to the other polarity period is prohibited.
  • it is good also as a method of stopping welding output, when contact with a TIG electrode and a welding target object continues for a predetermined period during welding.
  • This method allows safe welding work without abnormal short circuit currents continuing to flow.
  • the welding output stop time TRES when a short circuit occurs may be a fixed value set in advance or a value based on the output welding current.
  • the case where a short circuit occurs in the positive polarity period has been described as an example. However, the same effect can be obtained by performing the same control when a short circuit occurs in the reverse polarity period. Can do.
  • the present invention prohibits output polarity reversal during a short circuit even when contact between the electrode and the welding object occurs during welding with a large current. As a result, surge voltage generated by polarity inversion switching is not generated, and damage to the semiconductor element can be prevented. Therefore, the present invention is industrially useful as an AC TIG welding method in an industry in which production is performed using an aluminum material or a magnesium material, such as an automobile industry or a construction industry that performs AC TIG welding.

Abstract

本発明は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、ＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触している場合には一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止することで、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧が発生しないことから、半導体素子が破損することを防ぐことができる。

Description

交流ＴＩＧ溶接方法
　本発明は、逆極性と正極性とを交互に繰り返してアーク溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法に関する。
　近年、環境への配慮から、軽量かつリサイクル性に優れたアルミニウム材やマグネシウム材が建造物や車両等で多く利用され、その接合を形成する場合に交流ＴＩＧ溶接装置が多く利用されている。交流ＴＩＧ溶接装置は、逆極性と正極性とを交互に繰り返してアーク溶接を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
　特に、大型建造物を生産する作業現場では、大電流を用いて作業を行う必要がある。大電流交流溶接では、特に出力ケーブルを延長したような場合に、交流溶接の極性反転の時のスイッチングの際に発生するサージ電圧が大きくなる。このサージ電圧の大きさにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損する場合があるといった問題があった。
　そのため、従来から、半導体素子の保護のため、極性反転する前に低い電流（例えば１００Ａ以下）に制御し、この低い電流の状態で極性反転のスイッチングを行い、これにより発生するサージ電圧を低く抑える対策が実施されてきた。
　しかし、作業者のミスやワーク精度やジグ精度が悪いような場合、溶接作業中にＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触する場合（この場合を「電極短絡」もしくは「短絡」と呼ぶ）がある。そして、短絡中はアーク中に比べて溶接電流の低下度が緩やかになる。そのため、短絡が生じていると極性反転前に十分電流が低下しないまま極性反転が発生する場合がある。この交流溶接の極性反転の時のスイッチングの際に発生するサージ電圧の大きさによりＴＩＧ溶接装置を構成する２次インバータの構成要素である半導体素子が破損する場合があるといった問題があった。
　次に、図８と図９を用いて、従来から慣用されている交流ＴＩＧ溶接装置の動作に関して説明する。なお、図８は従来の交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図９は従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
　図８のように構成された交流ＴＩＧ溶接装置について、図９を用いてその動作を説明する。なお、以下の説明では、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流ＴＩＧ溶接装置を用いた例について説明する。
　図８において、交流ＴＩＧ溶接装置１０１は、溶接出力部１０２と、溶接制御部１０３と、電流検出部１０４と、設定部１０７と、第１の計時部１０８と、を備えている。そして、交流ＴＩＧ溶接装置１０１は、電極１０９を備える溶接トーチ１１０と溶接対象物である母材１１２に電気的に接続されており、電極１０９と母材１１２との間に電力を供給することにより電極１０９と母材１１２との間にアーク１１１を発生させるものである。
　また、溶接電流波形の時間変化を示す図９において、ＴＥＮは正極性期間、ＴＥＰは逆極性期間、ＴＰ１は正極性ピーク期間、ＴＢ１は正極性ベース期間、ＴＰ２は逆極性ピーク期間、ＴＢ２は逆極性ベース期間を示している。また、ＩＥＮＰは正極性ピーク電流、ＩＥＰＰは逆極性ピーク電流、ＩＥＮＢは正極性ベース電流、ＩＥＰＢは逆極性ベース電流、ＩＥＮ１は極性反転前溶接電流（短絡中の正極性期間の電流）、ＩＥＰ１は極性反転前溶接電流（短絡中の逆極性期間の電流）を示している。また、Ｅ１は短絡が発生した時点、Ｅ２はアークが再発生した時点を示している。
　図８において、交流ＴＩＧ溶接装置１０１の溶接出力部１０２は、外部から給電される商用電源（例えば、３相２００Ｖ等）を入力としている。溶接出力部１０２は、溶接制御部１０３からの制御信号に基づいて溶接出力部１０２の内部に設けられた図示しない１次インバータ動作及び２次インバータ動作を行い、正極性と逆極性とを適正に切り替えて溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
　１次インバータは、通常、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作により駆動される図示しないＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しないＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しない１次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。
　また、２次インバータは、通常、図示しないＩＧＢＴを用いたハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替えるものである。
　ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、電極１０９から母材１１２へ向かう方向であり、電極１０９がマイナスであって母材がプラスの場合をいう。また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、母材１１２から電極１０９へ向かう方向であり、電極１０９がプラスであって母材１１２がマイナスの場合をいう。
　ＣＰＵ等で構成される設定部１０７は、正極性ピーク期間ＴＰ１（例えば、９．５ｍｓｅｃ）、正極性ベース期間ＴＢ１（例えば、０．５ｍｓｅｃ）、逆極性ピーク期間ＴＰ２（例えば、３．８１ｍｓｅｃ）、逆極性ベース期間ＴＢ２（例えば、０．４７ｍｓｅｃ）、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば、４００Ａ）、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）、正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば１００Ａ）、逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）を設定し、溶接制御部１０３へ出力するものである。なお、設定は、各パラメータを作業者が入力するようにして設定するようにしても良いし、別途設定する設定電流（実行値あるいは平均値）や周波数に基づいてテーブルや数式等により自動的に設定されるようにしても良い。
　ＣＰＵ等で構成される第１の計時部１０８は、正極性期間及び逆極性期間の開始からの時間を計時するものであり、ＣＴ等で構成される電流検出部１０４は、溶接電流を検出するものである。
　溶接制御部１０３は、設定部１０７の出力と、第１の計時部１０８が計時する経過時間と、電流検出部１０４が検出する溶接電流値に基づいて、出力指令信号を溶接出力部１０２へ出力する。溶接制御部１０３は、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流を、正極性ベース期間中は正極性ピーク電流よりも低い正極性ベース電流を、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流を、逆極性ベース期間中は逆極性ピーク電流よりも低い（絶対値が小さい）逆極性ベース電流を出力する出力指令信号を溶接出力部１０２へ出力する。
　溶接出力部１０２は、溶接制御部１０３からの出力指令信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中は正極性期間として動作し、電極１０９から母材１１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。逆極性期間中は、逆極性期間として動作し、母材１１２から電極１０９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。
　また、溶接出力部１０２は、１次インバータの動作により、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流（例えば、４００Ａ）を出力し、正極性ベース期間中は正極性ベース電流（例えば、１００Ａ）を出力する。そして、溶接出力部１０２は、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流（例えば、－４００Ａ）を出力し、逆極性ベース期間中は逆極性ベース電流（例えば、－１００Ａ）を出力する。
　溶接出力部１０２が出力する溶接電流や溶接電圧は、交流ＴＩＧ溶接装置１０１に接続されている溶接トーチ１１０に給電され、タングステン等で構成されるＴＩＧ電極である電極１０９の先端とアルミニウム材等の溶接対象物である母材１１２との間でアーク１１１が発生し、交流ＴＩＧ溶接を行う。
　次に、図９を用いて、従来の交流ＴＩＧ溶接中の動作及び溶接電流波形について説明する。
　図９に示すように、短絡が発生した時点Ｅ１に至るまでは、正極性期間ＴＥＮにおいて、正極性ピーク期間ＴＰ１が完了して正極性ベース期間ＴＢ１に移行した際に、溶接電流は、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば４００Ａ）から正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば１００Ａ）まで低下する。正極性ベース期間ＴＢ１が終了すると、溶接電流は、逆極性期間ＴＥＰに移行する。
　また、逆極性期間ＴＥＰにおいて、逆極性ピーク期間ＴＰ２が完了して逆極性ベース期間ＴＢ２に移行した際に、溶接電流は、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）から逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）まで低下する。逆極性ベース期間ＴＢ２が終了すると、溶接電流は、正極性期間ＴＥＮに移行する。
　このように、極性反転の前に、目標指令値である正極性ベース電流ＩＥＮＢや逆極性ベース電流ＩＥＰＢまで溶接電流が低下することで、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられる（例えば、３００Ｖ程度）。これにより、溶接出力部１０２の２次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。
　次に、図９を用いて、従来の交流ＴＩＧ溶接中に電極１０９と母材１１２の短絡が発生した場合の溶接電流波形の動作について説明する。
　図９に示すように、短絡が発生した時点Ｅ１以降の短絡中での正極性期間ＴＥＮにおいて、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した際に、溶接電流が正極性ベース電流ＩＥＮＢとなるように指令がされていたとする。しかしながら、溶接電流は、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば、４００Ａ）から正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば、１００Ａ）まで低下できない。そして、溶接電流は、正極性ベース電流ＩＥＮＢよりも大きい極性反転前溶接電流ＩＥＮ１（例えば、３００Ａ）までしか低下せず、極性反転前溶接電流ＩＥＮ１（例えば、３００Ａ）の状態で逆極性期間に移行する。なお、この理由については後述する。
　また、電極１０９と母材１１２の短絡が継続している場合、逆極性期間ＴＥＰにおいて、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、逆極性ベース電流ＩＥＰＢとなるように指令がされていたとする。しかしながら、溶接電流は、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）から逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）まで低下できない。そして、溶接電流は、逆極性ベース電流ＩＥＰＢよりも大きい、極性反転前溶接電流ＩＥＰ１（例えば、－３００Ａ）までしか低下せず、極性反転前溶接電流ＩＥＰ１（例えば、－３００Ａ）の状態で正極性期間に移行する。なお、この理由について以下に示す。
　例えば、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）から逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）まで溶接電流を急峻に下げる必要がある場合、溶接出力部１０２の１次インバータは停止し、溶接出力部１０２は電圧出力０Ｖを出力する。そのため、アーク中はアーク抵抗により溶接電流は急峻に低下する。しかし、電極１０９と母材１１２とが短絡している短絡中では、アーク抵抗が０となることで、溶接電流は急峻には低下しなくなる。そのため、極性反転前の溶接電流が、目標指令値の正極性ベース電流ＩＥＮＢや逆極性ベース電流ＩＥＰＢまで低下することができない。
　そして、このように電極１０９と母材１１２が短絡している短絡中では、目標指令値である正極性ベース電流ＩＥＮＢや逆極性ベース電流ＩＥＰＢよりも高い電流である極性反転前溶接電流ＩＥＮ１や極性反転前溶接電流ＩＥＰ１の状態で極性反転が発生する。そのため、２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり（例えば、６００Ｖ程度）、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れがある。
　なお、交流ＴＩＧ溶接装置１の出力側に延長ケーブルが接続されてケーブルが延長されて使用されるような場合（例えば、長さ４０ｍ）、ケーブルのもつインダクタンスが大きくなる。そのため発生するサージ電圧はさらに高くなり、半導体素子が破損する危険はより高くなる。
　以上のように、従来技術では、交流ＴＩＧ溶接の大電流が流れる作業中に電極１０９と母材１１２の短絡が発生すると、溶接電流が急峻に低下することができないため、極性反転前の溶接電流を目標指令値の正極性ベース電流ＩＥＮＢや逆極性ベース電流ＩＥＰＢまで低下できない。そして、そのため、目標指令値である正極性ベース電流ＩＥＮＢや逆極性ベース電流ＩＥＰＢよりも高い電流である極性反転前溶接電流ＩＥＮ１や極性反転前溶接電流ＩＥＰ１の状態で極性反転が発生する。
　従って、２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり（例えば、６００Ｖ程度）、２次インバータを構成する半導体素子が破損するといった問題があった。
　上述のように、従来の交流ＴＩＧ溶接装置は、大電流（例えば、３００Ａ以上、５００Ａ以下の電流）が流れる作業中に電極と母材の短絡が発生すると、極性反転前に溶接電流が十分に低下できない状態で極性反転が行われる。このため、２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れがあるといった課題があった。
特開平２－２３５５７４号公報
　本発明は、大電流が流れる溶接中に電極と母材との短絡が発生した場合でも、インバータを構成する半導体素子が破損することを抑制する高品質の交流ＴＩＧ溶接方法を提供する。
　上記課題を解決するために、本発明の交流ＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物とが接触している場合には、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止するものである。
　以上のように、本発明によれば、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が発生した場合でも、短絡中は極性反転を禁止することにより、極性反転時のスイッチングが原因となって発生するサージ電圧が発生しない。これにより、半導体素子が破損することを防ぐことができる高い品質の交流ＴＩＧ溶接を実現できる。
図１は、本発明の実施の形態１における交流ＴＩＧ溶接方法で用いる交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１における交流ＴＩＧ溶接方法において溶接電流波形の時間変化を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態２における交流ＴＩＧ溶接方法で用いる交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態２における交流ＴＩＧ溶接方法において溶接電流波形の時間変化を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２における交流ＴＩＧ溶接方法において溶接電流波形の時間変化を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態３における交流ＴＩＧ溶接方法で用いる交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態３における交流ＴＩＧ溶接方法において溶接電流波形の時間変化を示す図である。 図８は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図９は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態１における交流ＴＩＧ溶接方法で用いる交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図２は、本実施の形態１における交流ＴＩＧ溶接方法において溶接電流波形の時間変化を示す図である。図１のように構成された交流ＴＩＧ溶接装置について、図２の溶接電流波形の時間変化を用いてその動作を説明する。
　以下、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流ＴＩＧ溶接装置を例として説明する。
　図１に示すように、交流ＴＩＧ溶接装置１は、溶接出力部２と、溶接制御部３と、電流検出部４と、電圧検出部５と、ＡＳ判定部６と、設定部７と、第１の計時部８と、を備えて構成されている。ここで、溶接出力部２は、溶接出力を行う。溶接制御部３は、溶接出力部２を制御する。電流検出部４は、溶接電流を検出する。電圧検出部５は、溶接電圧を検出する。ＡＳ判定部６は、電圧検出部５の検出結果に基づいて、電極９と母材１２とが短絡している短絡状態であるのか、または、電極９と母材１２との間でアークが発生しているアーク状態であるのかを検出する。設定部７は、溶接条件等を設定する。第１の計時部８は、時間を計時する。
　そして、交流ＴＩＧ溶接装置１は、電極９を備える溶接トーチ１０と溶接対象物である母材１２に電気的に接続されており、電極９と母材１２との間に電力を供給することにより、電極９と母材１２との間にアーク１１を発生させるものである。
　また、電流波形を示す図２において、ＴＥＮは正極性期間、ＴＥＰは逆極性期間、ＴＰ１は正極性ピーク期間、ＴＢ１は正極性ベース期間、ＴＰ２は逆極性ピーク期間、ＴＢ２は逆極性ベース期間、ＴＥＮ１は正極性期間中で短絡が発生するまでの期間を示している。
　また、ＩＥＮＰは正極性ピーク電流、ＩＥＰＰは逆極性ピーク電流、ＩＥＮＢは正極性ベース電流、ＩＥＰＢは逆極性ベース電流、ＩＥＰ２は溶接電流（短絡中の逆極性期間終了時の電流）、ＩＥＰＢＡＢＳは逆極性ベース電流の絶対値、ＩＥＰＰＡＢＳは逆極性ピーク電流の絶対値を示している。
　また、Ｅ１は短絡発生した時点、Ｅ２はアーク再生した時点、Ｅ６は逆極性期間が完了した時点を示している。
　図１において、交流ＴＩＧ溶接装置１の溶接出力部２は、外部から給電される商用電源（３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部３からの出力に基づいて溶接出力部２内の図示しない１次インバータ動作及び２次インバータ動作を行う。これにより、溶接出力部２は、正極性と逆極性とを適正に切り替えて溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
　１次インバータは、通常、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作により駆動される図示しないＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しないＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しない１次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。
　また、２次インバータは、通常、図示しないＩＧＢＴを用いてハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替えるものである。
　ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、電極９から母材１２へ向かう方向であり、電極９がマイナスであって母材がプラスの場合をいう。また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、母材１２から電極９へ向かう方向であり、電極９がプラスであって母材１２がマイナスの場合をいう。
　ＣＰＵ等で構成される設定部７は、正極性ピーク期間ＴＰ１（例えば、９．５ｍｓｅｃ）、正極性ベース期間ＴＢ１（例えば、０．５ｍｓｅｃ）、逆極性ピーク期間ＴＰ２（例えば、３．８１ｍｓｅｃ）、逆極性ベース期間ＴＢ２（例えば、０．４７ｍｓｅｃ）、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば、４００Ａ）、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）、正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば、１００Ａ）、逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）を設定し、溶接制御部３へ出力する。なお、設定は、各パラメータを作業者が入力するようにして設定するようにしても良いし、別途設定する設定電流（実行値あるいは平均値）や周波数に基づいてテーブルや数式等により自動的に設定されるようにしても良い。
　ＣＰＵ等で構成される第１の計時部８は、正極性期間の開始からの時間及び逆極性期間の開始からの時間を計時する。ＣＴ等で構成される電流検出部４は、溶接電流を検出する。
　溶接制御部３は、設定部７の出力と、第１の計時部８が計時する経過時間と、電流検出部４が検出する溶接電流値に基づいて、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流を、正極性ベース期間中は正極性ピーク電流よりも低い正極性ベース電流を、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流を、逆極性ベース期間中は逆極性ピーク電流よりも低い（絶対値が小さい）逆極性ベース電流を出力する出力指令信号を溶接出力部２へ出力する。
　溶接出力部２は、溶接制御部３からの出力指令信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中は正極性期間として動作し、電極９から母材１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。逆極性期間中は、逆極性期間として動作し、母材１２から電極９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。
　また、溶接出力部２は、１次インバータの動作により、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流（例えば、４００Ａ）を出力し、正極性ベース期間中は正極性ベース電流（例えば、１００Ａ）を出力し、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流（例えば、－４００Ａ）を出力し、逆極性ベース期間中は逆極性ベース電流（例えば、－１００Ａ）を出力する。
　溶接出力部２が出力する溶接電流や溶接電圧は、交流ＴＩＧ溶接装置１に接続されている溶接トーチ１０に給電され、タングステン等で構成されるＴＩＧ電極である電極９の先端とアルミニウム材等の溶接対象物である母材１２との間でアーク１１が発生し、交流ＴＩＧ溶接を行う。
　ＣＴ等で構成され交流ＴＩＧ溶接装置１の出力端子間電圧を測定する電圧検出部５は、溶接電圧を検出する。
　ＣＰＵ等で構成されるＡＳ判定部６は、電圧検出部５からの電圧検出信号を入力して電圧検出信号の絶対値を算出する。そして、電圧検出信号の絶対値が、アーク中と判定している間に予め設定される検出レベル（例えば、１０Ｖ）に達した（低下した）場合を考える。この場合には、電極９と溶接対象物である母材１２とが接触している（電極短絡もしくは短絡と呼ぶ）と判定し、ＡＳ信号を短絡判定（ローレベル）とする。また、短絡中と判定している間に予め設定される検出レベル（例えば、１５Ｖ）に達した（増加した）場合を考える。この場合には、電極９と溶接対象物である母材１２との接触（短絡）が開放してアークが発生した（アーク再生もしくはアーク中と呼ぶ）と判定し、ＡＳ信号をアーク判定（ハイレベル）とする。
　溶接出力部２を制御する溶接制御部３は、短絡中か、または、アーク中かを示す、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号を入力する。ＡＳ信号が短絡判定（ローレベル）の場合は、溶接制御部３は、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を行うタイミングになったとしても、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止するように溶接出力部２を制御する。そして、ＡＳ信号として短絡判定（ローレベル）が継続している場合には、転流禁止を維持する。
　また、ＡＳ信号がアーク判定（ハイレベル）の場合で、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を行うタイミングとなった場合には、溶接制御部３は、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とするように溶接出力部２を制御する。また、詳細は後述するが、短絡判定して転流禁止を維持した状態において、アーク判定となった場合にも、溶接制御部３は、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とするように溶接出力部２を制御する。
　次に、図２を用いて、交流ＴＩＧ溶接中に短絡が発生した場合に、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する動作及び溶接電流波形について説明する。
　図２において、短絡が発生した時点Ｅ１に至るまでは、正極性期間ＴＥＮにおいて、正極性ピーク期間ＴＰ１が完了して正極性ベース期間ＴＢ１に移行した際に、溶接電流は、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば、４００Ａ）から正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば、１００Ａ）まで低下し、正極性ベース期間ＴＢ１が終了すると逆極性期間ＴＥＰに移行する。
　また、逆極性期間ＴＥＰにおいて、逆極性ピーク期間ＴＰ２が完了して逆極性ベース期間ＴＢ２に移行した際に、溶接電流は、逆極性ピーク電流ＩＥＰＰ（例えば、－４００Ａ）から逆極性ベース電流ＩＥＰＢ（例えば、－１００Ａ）まで低下し、逆極性ベース期間ＴＢ２が終了すると正極性期間ＴＥＮに移行する。
　図２に示す短絡が発生した時点Ｅ１以降の短絡中においては、正極性期間ＴＥＮにおいて、正極性ピーク期間ＴＰ１が完了して正極性ベース期間ＴＢ１に移行して溶接電流を正極性ベース電流ＩＥＮＢとなるように指令がされていたとする。この場合でも、正極性ピーク電流ＩＥＮＰ（例えば、４００Ａ）から正極性ベース電流ＩＥＮＢ（例えば、１００Ａ）まで電流は低下できず、正極性ベース電流ＩＥＮＢよりも大きい、極性反転前溶接電流ＩＥＮ２（例えば、３００Ａ）までしか低下せずに正極性期間ＴＥＮが完了する。なお、電極９と母材１２との短絡中に電流が低下し難い理由は、交流ＴＩＧ溶接の大電流が流れる作業中に電極１０９と母材１１２の短絡が発生すると、溶接電流が急峻に低下することができないためである。この理由は、図９を用いて背景技術で説明したものと同様である。
　そして、正極性期間ＴＥＮの終了時点でも、時点Ｅ１から引き続き電極９と母材１２とが短絡している状態であるので、ＡＳ判定部６は短絡判定しており、溶接制御部３は他方の極性期間への転流を禁止する。図２の場合では、正極性から逆極性の転流が禁止される。
　このように、極性の転流が禁止されているため、高い電流状態で極性反転が行われることがなく、極性反転のための２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は発生しない。故に、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れはない。
　そして、図２に示すように、極性反転がないまま溶接指令は逆極性期間に移行する（実際の電流は極性反転無し）。このとき、逆極性ピーク電流（極性反転無し）には、逆極性ピーク電流の絶対値ＩＥＰＰＡＢＳ（例えば、４００Ａ）が適用される。また、逆極性ベース電流（極性反転無し）には、逆極性ベース電流の絶対値ＩＥＰＢＡＢＳ（例えば、１００Ａ）が適用される。
　逆極性ピーク期間（極性反転無し）が完了して逆極性ベース期間（極性反転無し）に移行した際の溶接電流は、逆極性ベース電流ＩＥＰＢＡＢＳとなるように指令がされていたとする。この場合でも、溶接電流は、逆極性ピーク電流の絶対値ＩＥＰＰＡＢＳ（例えば、４００Ａ）から逆極性ベース電流の絶対値ＩＥＰＢＡＢＳ（例えば、１００Ａ）まで低下できない。そして、溶接電流は、逆極性ベース電流の絶対値ＩＥＰＢＡＢＳよりも大きい値である極性反転前溶接電流ＩＥＰ２（例えば、３００Ａ）までしか低下せず、この状態で正極性期間ＴＥＮに移行する。
　このとき、時点Ｅ１から引き続き電極９と母材１２とが短絡している状態であるので、ＡＳ判定部６は短絡判定しており、溶接制御部３は他方の極性期間への転流を禁止する。
　そして、このように極性の転流が禁止されているため、電流が高い状態で極性反転が行われることがなく、極性反転のための２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は発生しない。故に、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れはない。
　次に、図２を用いて、交流ＴＩＧ溶接中に短絡が発生して転流禁止を継続しており、その後、短絡が開放してアークが発生（アーク再生）した場合に、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とする動作及び溶接電流波形について説明する。
　図２に示すアーク再生した時点Ｅ２において、電極９と母材１２との短絡が開放してアークが発生した状態となったので、ＡＳ判定部６はアーク判定となり、転流を可能とする。
　溶接制御部３は、正極性期間と逆極性期間とを予め決められた所定のタイミングで繰り返す基準タイミングの電流波形となるように電流を制御する。
　ここでは、アーク再生した時点Ｅ２の次回の正極性から逆極性への転流の基準タイミングを待ち、正極性期間ＴＥＮが完了した時点Ｅ５において、正極性から逆極性に転流するように溶接制御部３が溶接出力部２を制御することで転流を行う。
　なお、時点Ｅ５は既にアーク中であり、逆極性への転流前の電流は、図２に示すように十分低下するため、２次インバータのスイッチングによるサージ電圧の問題は発生しない。
　なお仮に、図２に示す時点Ｅ４でアークが再生した場合には、逆極性期間ＴＥＰが完了した時点Ｅ６では転流させずに、次回の正極性から逆極性への転流の基準タイミングを待ち、正極性期間ＴＥＮが完了した時点Ｅ５において転流させるように制御する。
　以上のように、溶接中にＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが短絡していることを検出して短絡判定している場合に、一方の極性期間から他方の極性期間へ転流することを禁止する。これにより、高い電流の状態で極性反転することを防ぎ、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧が発生することを抑制することができる。その結果、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　また、２次インバータの破損保護の目的のため、交流ＴＩＧ溶接装置１に過電圧保護回路が設置されている場合、従来の交流ＴＩＧ溶接装置１０１では、電極１０９と母材１１２との短絡時にも転流を行うので高いサージ電圧が発生し易い。そのために、過電圧保護回路が動作して交流ＴＩＧ溶接装置１０１が停止し易くなり、溶接作業効率が低下する。しかし、本実施の形態１の交流ＴＩＧ溶接装置１では、電極９と母材１２との短絡時には転流を禁止するので高いサージ電圧が発生することを抑制できる。そのために、過電圧保護回路が動作して交流ＴＩＧ溶接装置１が停止してしまうことを抑制でき、溶接作業効率が低下することを防ぐことができる。
　すなわち、本発明の交流ＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、ＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触している場合（短絡している場合）には、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止するものである。
　この方法により、短絡中は極性反転を禁止することにより、極性反転時のスイッチングが原因となって発生するサージ電圧が発生しない。これにより、半導体素子が破損することを防ぐことができる高い品質の交流ＴＩＧ溶接を実現できる。
　また、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放してアークが発生するまでは、ＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触した時点の電流を維持する方法としてもよい。
　この方法により、高い電流状態で極性反転が行われることがなく、極性反転のための２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は発生しない。これにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れはない。
　また、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出すると、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流値よりも低い電流値に電流を低減する方法としてもよい。
　この方法により、高い電流状態で極性反転が行われることがなく、極性反転のための２次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は発生しない。これにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れはない。
　また、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の開放を検出すると、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とする方法としてもよい。
　この方法により、高い電流の状態で極性反転することを防ぎ、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧が発生することを抑制することができる。その結果、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　また、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の開放を検出すると、予め決められている正極性期間と逆極性期間の基準タイミングの電流波形となるように電流を制御する方法としてもよい。
　この方法により、高い電流の状態で極性反転することを防ぎ、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧が発生することを抑制することができる。その結果、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　なお、本実施の形態１では、正極性期間に短絡が発生した場合を例にして説明したが、逆極性期間に短絡が発生した場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を奏することができる。
　（実施の形態２）
　図３は本発明の実施の形態２における交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図４は本発明の実施の形態２における溶接電流波形の時間変化を示す図であり、図５は本発明の実施の形態２における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
　本実施の形態２では、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流ＴＩＧ溶接装置を例にして説明する。図３に示すような構成を有する交流ＴＩＧ溶接装置について、図４と図５の溶接電流波形を用いてその動作を説明する。
　図３において、交流ＴＩＧ溶接装置２１は、電極９と母材１２とが短絡している時の電流を設定するための短絡中低減電流設定部１３を備えている。この短絡中低減電流設定部１３を備えている点が、実施の形態１の図１に示す交流ＴＩＧ溶接装置１と異なる点である。
　また、図４と図５において、ＩＳは、電極９と母材１２が短絡している時の電流である短絡中低減電流を示している。
　図３において、ＣＰＵ等で構成される短絡中低減電流設定部１３は、ＡＳ判定部６の出力であるＡＳ信号と電流検出部４の出力である電流信号を入力し、電極９と母材１２との短絡を検出した時点の電流値よりも低い電流値である短絡中低減電流ＩＳを設定する。
　溶接制御部３は、ＡＳ判定部６の出力であるＡＳ信号と、短絡中低減電流設定部１３の出力を入力し、電極９と母材１２との短絡中は、短絡中低減電流ＩＳとなるように溶接電流を制御する。
　なお、本実施の形態２の交流ＴＩＧ溶接装置２１では、短絡を検出した時点の電流検出部４による出力電流に基づいて短絡中低減電流ＩＳを算出設定する。なお、溶接制御部３が保持する溶接電流指令から短絡中低減電流ＩＳを算出設定するようにしても良い。
　また、予め設定される電流値（例えば、１００Ａ）と短絡を検出した時点の溶接電流値との低い方を設定するようにしても良く、予め設定される１より小さい係数（例えば、０．５）と短絡を検出した時点の溶接電流値とを乗算した値を設定するようにしても良い。
　次に、図４を用いて、交流ＴＩＧ溶接中の時点Ｅ１において電極９と母材１２との短絡が発生した場合に、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する動作及び溶接電流波形について説明する。
　図４に示す短絡が発生した時点Ｅ１において、ＡＳ判定部６は電極９と母材１２との短絡を検出して短絡判定する。溶接制御部３はＡＳ判定部６の出力に基づいて一方の極性期間である短絡を検出した時点の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する。図４の例では、正極性から逆極性への転流が禁止される。
　電極９と母材１２との短絡中は、短絡を検出した時点の電流値（図４の場合には正極性ピーク電流ＩＥＮＰである４００Ａ）よりも低い電流値であり、短絡中低減電流設定部１３により設定された短絡中低減電流ＩＳ（例えば、１００Ａ）に低減するように、溶接電流は溶接制御部３により制御される。
　次に、図４を用いて、短絡が発生して転流を禁止している状態でアークが再生した場合に、転流を許可する動作及び溶接電流波形について説明する。
　図４に示すアークが再生した時点Ｅ２において、ＡＳ判定部６はアーク判定となり、転流が許可され、短絡を検出した極性期間（ここでは正極性期間ＴＥＮ）とは反対の極性期間（逆極性期間ＴＥＰ）の開始からの電流波形から電流制御を開始するように、溶接電流が溶接制御部３により制御される。
　なお、アーク再生した時点Ｅ２以降の電流の制御に関し、図５に示すように、アーク再生した時点Ｅ２において、短絡を検出した極性期間（ここでは正極性期間ＴＥＮ）の開始からの電流波形から電流制御を開始するように溶接制御部３により溶接電流が制御されるようにしてもよい。
　以上のように、本実施の形態によれば、溶接中に短絡判定した場合に、他方の極性期間への転流を禁止することで、実施の形態１と同様に、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧の発生を抑制する。これにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　また、短絡継続中は、短絡検出時の電流よりも低い短絡中低減電流ＩＳに電流を低減することで、不要な電極の消耗や損傷を防ぐことができる。
　また、アーク再生直後に通常の交流溶接に移行するため、正常溶接状態への復帰が早く、溶接欠陥が発生しにくい。
　すなわち、本発明の交流ＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、ＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触している場合（短絡している場合）には、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する方法としている。そして、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の開放を検出すると、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とする方法としている。そして、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の開放を検出すると、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した極性期間の開始からの電流波形と同じ電流波形となるように電流を制御する方法としてもよい。
　この方法により、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧の発生を抑制する。これにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　また、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した後に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の開放を検出すると、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した極性期間とは反対の極性期間の開始からの電流波形と同じ電流波形となるように電流を制御する方法としてもよい。
　この方法により、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧の発生を抑制する。これにより、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　なお、本実施の形態２では、正極性期間に短絡が発生した場合を例にして説明したが、逆極性期間に短絡が発生した場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を奏することができる。
　（実施の形態３）
　図６は本発明の実施の形態３における交流ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図７は本発明の実施の形態３における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
　本実施の形態３では、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流ＴＩＧ溶接装置を例にして説明する。図６に示すような構成を有する交流ＴＩＧ溶接装置３１について、図７の溶接電流波形を用いてその動作を説明する。
　図６において、交流ＴＩＧ溶接装置３１は、短絡発生時溶接出力停止時間設定部１４と、短絡が発生してからの時間を計時する第２の計時部１５を備えている。この短絡発生時溶接出力停止時間設定部１４と第２の計時部１５を備えている点が、実施の形態１の図１に示す交流ＴＩＧ溶接装置１と異なる点である。
　また、図７において、ＴＲＥＳは、短絡発生時に溶接出力を停止する時間を示している。Ｅ３は、短絡発生からＴＲＥＳ経過した時点を示している。
　図６において、ＣＰＵ等で構成される短絡発生時溶接出力停止時間設定部１４は、短絡が発生してからの経過時間の閾値であり、溶接中に電極９と母材１２との接触が所定の期間継続した場合には、溶接出力を停止する所定期間である短絡発生時溶接出力停止時間ＴＲＥＳを設定する。ＣＰＵ等で構成される第２の計時部１５は、短絡が発生してからの時間を計時する。
　溶接制御部３は、ＡＳ判定部６、短絡発生時溶接出力停止時間設定部１４および第２の計時部１５の出力を入力する。溶接中に電極９と母材１２との接触（短絡）が所定の期間である短絡発生時溶接出力停止時間ＴＲＥＳ（例えば、１ｓｅｃ）の間継続した場合には、溶接制御部３は、溶接出力部２を制御して溶接出力を停止する。
　次に、図７を用いて、交流ＴＩＧ溶接中に時点Ｅ１で電極９と母材１２との短絡が発生した場合に、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する動作及び溶接電流波形について説明する。
　図７に示す短絡が発生した時点Ｅ１において、電圧検出部５の出力に基づいてＡＳ判定部６は、電極９と母材１２とが短絡したことを検出して短絡判定する。そうすると溶接制御部３は、ＡＳ判定部６の出力に基づいて他方の極性期間への転流を禁止する。図７の例では、正極性から逆極性への転流が禁止される。
　電極９と母材１２との短絡を検出した後、電極９と母材１２との短絡が開放してアークが発生するまでは、溶接制御部３は、短絡が発生した時点Ｅ１での電流値（ここでは、正極性ピーク電流ＩＥＮＰの値）を維持するように溶接電流を制御する。
　なお、溶接制御部３は、ＡＳ判定部６、短絡発生時溶接出力停止時間設定部１４および第２の計時部１５との出力を入力し、短絡が発生した時点Ｅ１から、短絡発生時溶接出力停止時間ＴＲＥＳ（例えば、１ｓｅｃ）の間短絡が継続した場合には、溶接出力を停止する。
　このように、長時間の短絡が発生した場合に、異常として判定し、溶接出力を停止する。これにより、異常な短絡電流が継続して流れ続けることが無く、安全に溶接作業をすることができる。
　以上のように、本実施の形態３によれば、溶接中に短絡判定した場合に、他方の極性期間への転流を禁止する。これにより、極性反転の際の２次インバータのスイッチングにより発生する高いサージ電圧の発生を防ぎ、２次インバータを構成する半導体素子が破損することを防ぐことができる。
　すなわち、本発明の交流ＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、ＴＩＧ電極と溶接対象物とが接触している場合（短絡している場合）には、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する方法としている。そして、溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が所定の期間継続した場合には、溶接出力を停止する方法としてもよい。
　この方法により、異常な短絡電流が継続して流れ続けることが無く、安全に溶接作業をすることができる。
　なお、短絡発生時溶接出力停止時間ＴＲＥＳは、予め設定される固定値でもよく、出力溶接電流に基づいた値としてもよい。なお、本実施の形態３では、正極性期間に短絡が発生した場合を例にして説明したが、逆極性期間に短絡が発生した場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を奏することができる。
　以上のように、本願発明は、大電流による溶接中に電極と溶接対象物との接触が発生した場合でも、短絡中は出力極性反転を禁止する。これにより、極性反転のスイッチングで発生するサージ電圧が発生することがないとともに半導体素子が破損することを防ぐことができる。したがって、例えば交流ＴＩＧ溶接施工を行う自動車業界や建設業界といった、特にアルミニウム材やマグネシウム材を用いた生産を行う業界における交流ＴＩＧ溶接方法として産業上有用である。
１，２１，３１　　交流ＴＩＧ溶接装置
　２　　溶接出力部
　３　　溶接制御部
　４　　電流検出部
　５　　電圧検出部
　６　　ＡＳ判定部
　７　　設定部
　８　　第１の計時部
　９　　電極
　１０　　溶接トーチ
　１１　　アーク
　１２　　母材
　１３　　短絡中低減電流設定部
　１４　　短絡発生時溶接出力停止時間設定部
　１５　　第２の計時部

Claims (8)

  1. 正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接方法であって、
    溶接中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出し、
    前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物とが接触している場合には、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を禁止する交流ＴＩＧ溶接方法。
  2. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した後、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放してアークが発生するまでは、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物とが接触した時点の電流を維持する請求項１記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  3. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出すると、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した時点の電流値よりも低い電流値に電流を低減する請求項１記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  4. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した後に、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出すると、一方の極性期間から他方の極性期間への転流を可能とする請求項１から３のいずれか１項に記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  5. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した後に、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出すると、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した極性期間の開始からの電流波形と同じ電流波形となるように電流を制御する請求項４記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  6. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した後に、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出すると、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した極性期間とは反対の極性期間の開始からの電流波形と同じ電流波形となるように電流を制御する請求項４記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  7. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した後に、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出すると、予め決められている正極性期間と逆極性期間の基準タイミングの電流波形となるように電流を制御する請求項４記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
  8. 溶接中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が所定の期間継続した場合には、溶接出力を停止する請求項１から７のいずれか１項に記載の交流ＴＩＧ溶接方法。
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