WO2012032710A1 - Ｔｉｇ溶接方法 - Google Patents

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WO2012032710A1
WO2012032710A1 PCT/JP2011/004489 JP2011004489W WO2012032710A1 WO 2012032710 A1 WO2012032710 A1 WO 2012032710A1 JP 2011004489 W JP2011004489 W JP 2011004489W WO 2012032710 A1 WO2012032710 A1 WO 2012032710A1
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WO
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welding
period
current
tig
electrode
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PCT/JP2011/004489
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　義朗
英樹 井原
小林　直樹
徹也 森川
Original Assignee
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
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067—Starting the arc
    • B23K9/0671—Starting the arc by means of brief contacts between the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a TIG welding method in which welding is performed by generating an arc between a TIG electrode and an object to be welded, and more particularly, to an arc start method for TIG welding.
  • the arc start method of TIG welding is generally a steady state after applying a predetermined start current by generating an arc by applying a high-frequency high voltage between a TIG electrode and an object to be welded to cause dielectric breakdown.
  • a method of outputting current is used (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional TIG welding apparatus
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a temporal change of a welding current waveform or the like in the conventional AC TIG welding apparatus.
  • a TIG welding apparatus 101 includes a welding output unit 102 that performs welding output, a current detection unit 104 that detects welding current, and a first setting unit 107a for setting welding conditions and the like. Yes. And the TIG welding apparatus 101 is a welding control which controls the high voltage generation part 108 for applying a high voltage between the electrode 109 which is a TIG electrode, and the base material 112 which is a welding target, and the welding output part 102. Part 115 is provided. A welding torch 110 having an electrode 109 is connected to the TIG welding apparatus 101, and an arc 111 is generated by supplying a welding output between the electrode 109 and the base material 112. I do.
  • T1 is a first start period
  • T2 is a second start period
  • IP1 is a first start current
  • IP2 is a second start current
  • I1 is a steady current
  • E1 is the time when the start-up is turned on
  • E2 is the time when the current is detected
  • E3 is the time when the short circuit occurs
  • E4 is the time when the first start period T1 has elapsed from the time E2
  • E5 Is the time when the arc is regenerated.
  • a welding output unit 102 of the TIG welding apparatus 101 receives a commercial power source (for example, three-phase 200 V) supplied from the outside, and configures the welding output unit 102 based on a control signal from the welding control unit 115.
  • the primary inverter operation and the secondary inverter operation (not shown) are performed.
  • the welding output unit 102 outputs a welding voltage and a welding current suitable for welding by appropriately switching between the positive polarity and the reverse polarity by the operation of the primary inverter and the operation of the secondary inverter.
  • the first setting unit 107a configured by a CPU or the like includes a steady current I1 (for example, 500 A), a first start period T1 (for example, 40 msec), a second start period T2 (for example, 20 msec), a first The start current IP1 (for example, ⁇ 100 A) and the second start current IP2 (for example, 100 A) are set in conjunction with, for example, parameters input by the operator, and the set values are set to the welding control unit 115. Output to.
  • a steady current I1 for example, 500 A
  • a first start period T1 for example, 40 msec
  • a second start period T2 for example, 20 msec
  • a first The start current IP1 for example, ⁇ 100 A
  • the second start current IP2 for example, 100 A
  • the current detection unit 104 configured by CT (Current Transformer) or the like detects the welding current and outputs the current to the welding control unit 115 as a current detection signal.
  • CT Current Transformer
  • the welding control unit 115 configured by a CPU or the like receives each set value set by the first setting unit 107a and a current detection signal detected by the current detection unit 104. And the welding control part 115 outputs the HF (High Frequency) signal which commands operation
  • HF High Frequency
  • the welding control unit 115 outputs the first start current IP1 during the first start period T1, and outputs the second start current IP2 during the second start period T2. After the start period is completed, an output command signal is output to the welding output unit 102 so as to output a steady current I1.
  • the welding output unit 102 controls the welding current based on the output command signal from the welding control unit 115.
  • the welding control unit 115 turns on the EN signal, which is a signal for shifting to the second start period T2, at the end of the first start period T1 (positive polarity command).
  • the welding output unit 102 Based on the EN signal from the welding control unit 115, the welding output unit 102 operates as a positive period during the positive period (EN signal is on) by the operation of the secondary inverter, and electrons are transferred from the electrode 109 to the base material 112. Switch the output polarity in the direction of movement. Note that during the reverse polarity period (EN signal is OFF), the operation is performed as a reverse polarity period, and the output polarity is switched in the direction in which electrons move from the base material 112 to the electrode 109.
  • the high voltage generator 108 applies a high voltage between the output terminals of the TIG welding apparatus 101 based on the HF signal that is a command signal from the welding control unit 115 (for example, AC 15 kV is applied) when the HF signal is on.
  • the HF signal is off, the application of high voltage between the output terminals of the TIG welding apparatus 101 is stopped.
  • the welding current and welding voltage output from the welding output unit 102 are fed to the connected welding torch 110, and an arc 111 is generated between the tip of the electrode 109 and the base material 112, and arc welding is performed by the arc 111. Do.
  • the EN signal is turned off to set the output polarity to the reverse polarity side, and the primary inverter is driven to generate a no-load output. Further, when the HF signal is turned on, the high voltage generator 108 outputs a high voltage, and the output high voltage is applied between the electrode 109 and the base material 112.
  • the insulation between the electrode 109 and the base material 112 is broken by the high voltage applied by the high voltage generator 108, the arc 111 is generated, and the welding current is energized.
  • a start current IP1 (for example, ⁇ 100 A) is output.
  • the first start period T1 is completed at the time point E4 when the first start period T1 has elapsed from the time point E2 shown in FIG.
  • the EN signal is turned on to reverse the polarity to the positive polarity output side, and the second start period T2 is entered to output the second start current IP2. Then, after the end of the second start period T2, the steady current I1 is output.
  • Arc regeneration means a state in which the electrode 109 and the base material 112 are brought into contact with each other from the arc state, the arc 111 is extinguished, and then the contact between the electrode 109 and the base material 112 is released to generate an arc again. To do.
  • the electrode 109 is unnecessarily consumed or damaged due to energization of the short-circuit current.
  • the electrode 109 may be melted and blown off during arc regeneration, and the melted electrode 109 may be melted into the base material 112 to cause welding defects.
  • the short-circuit current continues to flow while the short-circuit is continued, so that unnecessary wear of the electrode 109 that is a TIG electrode is reduced. In some cases, damage occurred and welding defects occurred.
  • the TIG welding method of the present invention when a short circuit occurs during the first start period, the first start period is extended to wait for an increase in current until arc regeneration, and the current is increased after arc regeneration. To. Thereby, the TIG welding method which can prevent generation
  • the TIG welding method of the present invention is a TIG welding method in which an arc is generated between a TIG electrode and an object to be welded to perform welding so that a predetermined welding current waveform is set in advance from the start of welding.
  • a first start period that is a period for energizing the electrode, detecting contact between the TIG electrode and the welding object from the start of welding, and detecting the contact between the TIG electrode and the welding object at the end of the first start period.
  • the process proceeds to a first start extension period in which the current at the end of the first start period is maintained until contact between the TIG electrode and the welding object is released. It is a method to do.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the TIG welding method of the present invention is a TIG welding method in which an arc is generated between a TIG electrode and a welding object to perform welding, and a predetermined welding current waveform is set in advance from the start of welding.
  • a first start period which is a period during which a current is passed, detects contact between the TIG electrode and the welding object from the start of welding, and contacts between the TIG electrode and the welding object during the first start period. Is detected, the first start period ends, and the first start extension period maintains the current when the first start period ends until the contact between the TIG electrode and the welding object is released. It is a way to migrate.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the first start period is extended to wait for an increase in arc until the arc is regenerated. To do. Thereby, generation
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a TIG welding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a temporal change of the welding current waveform and the like in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a change over time of a welding current waveform or the like in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a change over time of a welding current waveform or the like in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional TIG welding apparatus.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a change over time of a welding current waveform or the like in a conventional AC TIG welding apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a TIG welding apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing temporal changes of a welding current waveform and the like according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of the time change of the welding current waveform and the like in the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing still another example of the time change of the welding current waveform and the like in the present embodiment. is there.
  • a 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 (Arc or Short) determination unit 6, and a first setting unit. 7a, a high voltage generator 8, and a third setting unit 13a.
  • the welding output part 2 outputs a 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 detects whether or not the electrode 9 that is a TIG electrode and the base material 12 that is a welding object are in contact with each other based on the detection result of the voltage detection unit 5.
  • the first setting unit 7a sets welding conditions and the like.
  • the high voltage generator 8 applies a high voltage between the electrode 9 and the base material 12.
  • the third setting unit 13a sets welding conditions and the like. Note that a welding torch 10 having an electrode 9 is connected to the TIG welding apparatus 1, and a welding output is supplied between the electrode 9 and the base material 12, whereby the electrode 9 and the base material 12 are interposed. Arc 11 is generated and welding is performed.
  • FIG. 2 to FIG. 4 show temporal changes of current waveforms and the like.
  • T1 is a first start period
  • T2 is a second start period
  • T3 is a third start period
  • T1EXT is a first start extension period.
  • T1TERM is a first start period when the operation is terminated due to the occurrence of a short circuit.
  • IP1 is a first start current
  • IP2 is a second start current
  • IP3 is a third start current
  • I1 is a steady current.
  • E1 is the time when startup is turned on
  • E2 is the time when current is detected
  • E3 is the time when a short circuit occurs.
  • E4 is the time when the first start period T1 has elapsed from the time E2
  • E5 is the time when the arc is regenerated
  • E6 is the time when the third start period T3 has elapsed from the time E5.
  • the welding output unit 2 of the TIG welding apparatus 1 receives a commercial power source (for example, three-phase 200 V) supplied from the outside, and based on a control signal from the welding control unit 3, the welding output unit 2.
  • a commercial power source for example, three-phase 200 V
  • the welding output part 2 switches the positive polarity and reverse polarity appropriately by operation
  • the primary inverter constituting the welding output unit 2 is usually an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown) driven by a PWM (Pulse Wide Modulation) operation or a phase shift operation, or a MOSFET (Metal-Oxide) (not shown). (Semiconductor Field Effect Transistor), a primary rectifier diode (not shown), a smoothing electrolytic capacitor, a power conversion transformer, and the like.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • PWM Pulse Wide Modulation
  • MOSFET Metal-Oxide
  • a secondary inverter (not shown) that constitutes the welding output unit 2 is usually configured with a half bridge or a full bridge using an IGBT, and switches the output polarity.
  • the positive polarity means that the moving direction of the electrons in the arc plasma is the direction from the electrode 9 toward the base material 12, the electrode 9 is negative, and the base material is positive.
  • the reverse polarity means a case where the moving direction of the electrons in the arc plasma is a direction from the base material 12 to the electrode 9, the electrode 9 is positive, and the base material 12 is negative.
  • the first setting unit 7a configured by a CPU or the like includes a steady current I1 (for example, 500 A), a first start period T1 (for example, 40 msec), a second start period T2 (for example, 20 msec), 1 start current IP1 (for example, ⁇ 100 A) and second start current IP2 (for example, 100 A) are set based on, for example, parameters input by the operator, and the set values are set to the welding control unit. Output to 3.
  • a steady current I1 for example, 500 A
  • a first start period T1 for example, 40 msec
  • a second start period T2 for example, 20 msec
  • 1 start current IP1 for example, ⁇ 100 A
  • second start current IP2 for example, 100 A
  • the third setting unit 13a configured by a CPU or the like uses the third start period T3 (for example, 30 msec) and the third start current IP3 (for example, ⁇ 80 A) based on, for example, parameters input by the operator.
  • the set value is output to the welding control unit 3.
  • a voltage detection unit 5 configured by a voltage measuring instrument or the like and measuring a voltage between output terminals of the TIG welding apparatus 1 detects a welding voltage and outputs it to the AS determination unit 6 as a voltage detection signal.
  • the AS determination unit 6 composed of a CPU or the like receives a voltage detection signal from the voltage detection unit 5 as an input. When the absolute value of the voltage detection signal reaches (decreases) a detection level (for example, 10 V) set in advance during arc determination, the AS determination unit 6 uses the electrode 9 serving as the TIG electrode and the mother serving as the welding object. It is determined that the material 12 is in contact (hereinafter referred to as “short circuit”), and the AS signal is determined as a short circuit determination (low level).
  • a detection level for example, 10 V
  • a detection level for example, 15 V
  • arc regeneration an arc is generated between the electrode 9 that is a TIG electrode and the base material 12 that is a welding object.
  • the AS signal becomes an arc determination (high level).
  • the current detection unit 4 composed of CT or the like detects the welding current and outputs it as a current detection signal to the welding control unit 3.
  • the welding control unit 3 configured by a CPU or the like includes each setting value set by the first setting unit 7a, each setting value set by the third setting unit 13a, and an AS signal output by the AS determination unit 6. In response to the current detection signal detected by the current detection unit 4, an HF signal for instructing the operation of the high voltage generation unit 8 is output to the high voltage generation unit 8. Further, the welding control unit 3 outputs an output command signal for instructing a welding output and an EN signal for instructing the polarity of the welding output to the welding output unit 2.
  • the welding control unit 3 receives an activation signal (activation on) from the outside of the TIG welding apparatus 1 and turns on the HF signal (high level). Also, the welding control unit 3 calculates the welding current based on the signal from the current detection unit 4. If it is determined that it has been detected, the HF signal is turned off (low level). In addition, about the determination of current detection, for example, when the current value detected by the current detection unit 4 is 2.5 A or more, it is determined as current detection.
  • the welding control unit 3 receives a start signal (start-up) from the outside, drives a primary inverter constituting the welding output unit 2, and supplies a welding voltage between the electrode 9 and the base material 12.
  • the welding control unit 3 receives an activation signal (activation on) from the outside, turns off the EN signal (low level, reverse polarity command), and outputs the EN signal at the time of starting a second start period T2 described later. Turns on (high level, positive polarity command).
  • the welding control unit 3 outputs an output command signal to the welding output unit 2 so as to output the first start current IP1 during the first start period T1, and the second start period T2 during the second start period T2.
  • An output command signal is output to the welding output unit 2 so as to output a start current IP2 of 2.
  • the welding control unit 3 outputs an output command signal to the welding output unit 2 so as to output the third start current IP3 during the third start period T3, and after the second start period T2 is completed.
  • the welding control unit 3 performs the first start extension period as shown in FIG. The process proceeds to T1EXT, and the welding output unit 2 is controlled so as to continuously output the first start current IP1, which is the welding current at the end of the first start period T1. If the AS signal from the AS determination unit 6 indicates an arc determination during the first start extension period T1EXT, the first start extension period T1EXT ends and the predetermined third start period T3. Migrate to Further, after the end of the third start period T3, the process proceeds to the second start period T2, and the EN signal is turned on (positive polarity command).
  • the welding output unit 2 Based on the EN signal from the welding control unit 3, the welding output unit 2 operates as a positive period during the positive period (EN signal is on) by the operation of the secondary inverter, and electrons are transferred from the electrode 9 to the base material 12. Switch the output polarity in the direction of movement. During the reverse polarity period (EN signal is off), the welding output unit 2 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 the first start current IP1 during the first start period T1 by the operation of the primary inverter based on the output command signal from the welding control unit 3.
  • the welding output unit 2 outputs the second start current IP2 during the second start period T2, outputs the third start current IP3 during the third start period T3, and outputs the second start current IP3. After the period T2 is completed, the steady current I1 is output.
  • the high voltage generation unit 8 configured by a flyback transformer or the like applies a high voltage between the output terminals of the TIG welding apparatus 1 when the HF signal is on (for example, 15 kV is applied), and when the HF signal is OFF, the application of the high voltage between the output terminals of the TIG welding apparatus 1 is stopped.
  • the welding current and welding voltage output by the welding output unit 2 are fed to the connected welding torch 10 and the tip of the electrode 9 which is a TIG electrode made of tungsten or the like and the mother which is a welding object such as an aluminum material.
  • An arc 11 is generated between the material 12 and arc welding is performed.
  • This activation-on is commanded by, for example, a torch switch (not shown) outside the TIG welding apparatus 1 or a sequencer of an automatic machine.
  • the high voltage applied by the high voltage generator 8 breaks the insulation between the electrode 9 and the base material 12 to generate an arc, and a welding current is applied to detect the current. .
  • the welding control unit 3 detects the energization of the welding current via the current detection unit 4, turns off the HF signal when the current detection is determined, stops the high voltage generation unit 8 from applying the high voltage, and starts the first start. Transition to period T1.
  • the welding control unit 3 controls the welding output unit 2 to output a first start current IP1 (for example, ⁇ 100 A).
  • the AS determination unit 6 performs a short circuit determination, and the AS signal becomes a low level.
  • the short circuit between the electrode 9 and the base material 12 occurs when, for example, a work error due to lack of skill of the welding operator, a work accuracy or a jig accuracy is poor, or the like.
  • the process proceeds to a first start extension period T1EXT that extends the first start period T1.
  • the welding control unit 3 controls the welding output unit 2 so as to maintain and output IP1, which is the current value at the end of the first start period T1.
  • the contact (short circuit) between the electrode 9 and the base material 12 is opened and the arc is regenerated at a time point E5 shown in FIG.
  • the arc regeneration occurs, for example, when the operator intentionally separates the electrode 9 from the base material 12, or the electrode 9 moves relative to the base material 12 due to the workpiece shape or the operation of an automatic machine. It happens by accident.
  • the first start extension period T1EXT ends, and the first start period T1 and the third start period T3 having the same polarity as the first start extension period T1EXT are shifted to. .
  • the welding control unit 3 controls the welding output unit 2 to output the third start current IP3.
  • the length of the third start period T3 may be, for example, the same as the first start period T1, or may be obtained in advance by performing experiments, construction, or the like.
  • the magnitude of the third start current IP3 may be the same as the first start current IP1, for example, or may be obtained by experiments, construction, or the like.
  • the welding control unit 3 turns on the EN signal and reverses the polarity to the positive output side. Then, the process proceeds to the second start period T2.
  • the welding control unit 3 controls the welding output unit 2 so as to output a steady current I1 during steady welding.
  • FIG. 2 shows an example in which, after the completion of the first start extension period T1EXT, the process shifts to the third start period T3 and then shifts to the second start period T2.
  • the third start period T3 may not be provided as shown in FIG. 2, and the process may proceed to the second start period T2 after the completion of the first start extension period T1EXT.
  • the first start period T1 when a short circuit is detected in the middle of a predetermined first start period T1 from the start of welding, the first start period T1 is forcibly terminated when the short circuit is detected, 1 may be shifted to a start extension period T1EXT.
  • the first start period is the first start period T1TERM shown in FIG. 4, which is shorter than the first start period T1 shown in FIG.
  • the first start period T1 is forcibly terminated when a short circuit occurs between the electrode 9 and the base material 12. 1 start extension period T1EXT. Thereby, the process during the short circuit can be performed earlier, and is effective, for example, when the first start period T1 is set to be long (for example, 400 msec).
  • the first start that maintains the current at the end of the first start period T1. Transition to the extension period T1EXT. Then, by waiting for arc regeneration as an extended state of the first start period T1, and controlling to return to the second start period T2 after arc regeneration, good arc start performance can be ensured.
  • the short circuit between the electrode 9 and the base material 12 does not shift to the steady welding state, the short circuit current is not continuously energized from the start period to the steady state. Thereby, especially when the steady current I1 is a large current (for example, 500 A), unnecessary wear and damage of the electrode 9 can be prevented.
  • the steady current I1 is a high-current alternating current
  • the conventional TIG welding apparatus when a short circuit occurs in the first start period T1, there is a case where the short circuit continues and the transition to the steady welding is continued. In this case, since it is a large current and is in a short circuit state, the polarity is inverted in a higher current state, and a high surge voltage is generated by switching of the secondary inverter for the polarity inversion. There is a risk that the semiconductor element constituting the secondary inverter is damaged by the high surge voltage.
  • this Embodiment 1 since the state like the conventional TIG welding apparatus does not arise as mentioned above, there is no danger like the conventional TIG welding apparatus.
  • the TIG welding method of the present invention is a TIG welding method in which an arc is generated between a TIG electrode and a welding object to perform welding, and a predetermined welding current waveform is set in advance from the start of welding.
  • the first start period which is a period during which a current is applied, is detected, and contact between the TIG electrode and the welding object is detected from the start of welding.
  • the TIG welding method of the present invention is the first until the contact between the TIG electrode and the welding object is released. This is a method of shifting to a first start extension period in which the current at the end of one start period is maintained.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the TIG welding method of the present invention is a TIG welding method in which an arc is generated between a TIG electrode and a welding object to perform welding, and a predetermined welding current waveform is set in advance from the start of welding.
  • the first start period which is a period during which a current is applied, is detected, and contact between the TIG electrode and the welding object is detected from the start of welding.
  • the TIG welding method of this invention detects the contact with a TIG electrode and a welding target object during a 1st start period, a 1st start period will be complete
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the TIG welding method of the present invention is an alternating current TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and after the first start period which is one polarity period, The first start period has a second start period that is the other polarity period different in polarity, and the contact between the TIG electrode and the welding object is detected from the start of welding.
  • the TIG welding method of the present invention shifts to the first start extension period, the first start extension period, which is one polarity period after the end of the first start extension period, is changed to the other polarity period.
  • a method of commutation to a certain second start period may be used.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the TIG welding method of the present invention is an alternating current TIG welding method in which welding is performed by alternately repeating a positive polarity period and a reverse polarity period, and after the first start period which is one polarity period, The first start period has a second start period that is the other polarity period different in polarity, and the contact between the TIG electrode and the welding object is detected from the start of welding. And, when the TIG welding method of the present invention is shifted to the first start extension period, it is a predetermined period of energizing the current so as to have a predetermined welding current waveform after the end of the first start extension period. A transition is made to a third start period having the same polarity as the first start extension period. And the TIG welding method of this invention is good also as a method of commutating from the 3rd start period which is one polarity period to the 2nd start period which is the other polarity period after completion
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the example of the positive DC output as the steady current I1 has been described. However, the same effect can be obtained by performing the same control when using the AC output as the steady current. .
  • the first start current IP1, the second start current IP2, and the third start current IP3 have been described as arbitrary fixed values in the drawing, but may be waveforms that vary during each start period.
  • the duration of the short circuit may be measured, and if the duration is long (for example, 1 second), it may be determined as an abnormal short circuit state and the welding output may be stopped.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the second embodiment
  • FIG. 6 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the second embodiment.
  • the main difference between the TIG welding method of the second embodiment and the first embodiment is a method for determining the current value during the short circuit.
  • the output current during the short circuit is set by the setting unit. Specifically, the current value is reduced.
  • FIG. 5 is different from FIG. 1 of the first embodiment in that the fifth setting unit 14a is shown, and in FIG. 6, the first short-circuit current IS1 is shown in FIG. 2 to FIG.
  • a fifth setting unit 14a configured by a CPU or the like sets a first short-circuit current IS1 (for example, ⁇ 20 A) that is a current during a short-circuit, and the set value is welded. Output to the control unit 3.
  • a first short-circuit current IS1 for example, ⁇ 20 A
  • the welding control unit 3 configured by a CPU or the like has each setting value set by the first setting unit 7a, each setting value set by the third setting unit 13a, and each setting value set by the fifth setting unit 14a.
  • the set value, the AS signal output from the AS determination unit 6, and the current detection signal detected by the current detection unit 4 are received.
  • the welding control part 3 outputs the HF signal which commands operation
  • the welding control unit 3 reduces the welding output to a predetermined first short-circuit current IS1 during the first start period T1 and the first start extension period T1EXT until the arc is regenerated after the short circuit.
  • the TIG welding apparatus 1 is activated and a no-load voltage and a high voltage are applied between the electrode 9 and the base material 12.
  • the welding current is reduced to the first short-circuit current IS1 after the time point E3.
  • the first start period T1 ends at the end point of the first start period T1 and at the point E4 when the first start period T1 has elapsed from the point E2.
  • the AS determination unit 6 is a short-circuit determination. Accordingly, the first start extension period T1EXT is entered, and the first short-circuit current IS1, which is the current value at the end of the first start period T1, is maintained.
  • first short-circuit current IS1 may have a smaller absolute value than the first start current IP1, and the first short-circuit current IS1 may have a smaller absolute value than the steady-state current I1.
  • the first short-circuit current IS1 can be obtained as an appropriate value by, for example, experimentation or construction, and is a low current value that does not cause the electrode 9 to melt unnecessarily during short-circuit energization.
  • a current value of a predetermined magnitude that is less likely to cause arc break during reproduction may be sufficient (for example, about 20 A).
  • the first short-circuit current IS1 may be a low value such as the lowest current value that can be output by the TIG welding apparatus 1 (for example, 5A), in particular, when it is important to prevent the electrode 9 from being damaged.
  • arc regeneration is performed at the time point E5 during the first start extension period T1EXT, the time point E5 is shifted to the third start period T3, and the third start current IP3 is output.
  • the contact between the TIG electrode and the welding object is detected after the contact between the TIG electrode and the welding object is detected in the first start period and the first start extension period.
  • the welding current may be controlled to a predetermined first short-circuit current waveform different from the current at the time when the contact between the TIG electrode and the welding object is detected.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the third embodiment
  • FIG. 8 is a diagram showing a time change of another welding current waveform and the like in the third embodiment
  • FIG. 9 is a diagram showing the present embodiment. It is a figure which shows the time change of the welding current waveform in the form 3.
  • the main difference between the TIG welding method of the third embodiment and the first embodiment is the difference in configuration between the alternating current TIG and the direct current TIG.
  • the first embodiment an example of the operation of the alternating current TIG welding is shown.
  • flow TIG welding is shown.
  • the direct current TIG welding apparatus 21 includes a direct current welding output part 2b, a direct current welding control part 3b, a second setting part 7b, and a fourth setting part 13b.
  • T4 is the fourth start period
  • IP4 is the fourth start current
  • time E7 is the time when the fourth start period T4 has elapsed from time E5.
  • the DC welding output unit 2b of the TIG welding apparatus 21 performs a primary inverter operation based on the output from the DC welding control unit 3b, and sets the welding voltage and welding current suitable for welding to positive polarity (electrode 9 is negative and the base material 12 is positive).
  • the second setting unit 7b configured by a CPU or the like uses a steady current I1 (for example, 500 A), a first start period T1 (for example, 40 msec), and a first start current IP1 (for example, 100 A), for example, for work This is set in conjunction with parameters input by the operator, and the set value is output to the DC welding control unit 3b.
  • a steady current I1 for example, 500 A
  • a first start period T1 for example, 40 msec
  • a first start current IP1 for example, 100 A
  • the fourth setting unit 13b configured by a CPU or the like is configured to link the fourth start period T4 (for example, 30 msec) and the fourth start current IP4 (for example, 80 A) to, for example, a parameter input by an operator. This is set, and the set value is output to the DC welding control unit 3b.
  • the direct current welding control unit 3b configured by a CPU or the like includes each setting value set by the second setting unit 7b, each setting value set by the fourth setting unit 13b, and the AS output by the AS determination unit 6. The signal and the current detection signal detected by the current detection unit 4 are received. Then, the DC welding control unit 3b outputs an HF signal commanding the operation of the high voltage generating unit 8 to the high voltage generating unit 8, and outputs an output command signal commanding the welding output to the DC welding output unit 2b. .
  • the DC welding control unit 3b outputs the first start current IP1 during the first start period T1, and outputs the fourth start current IP4 during the fourth start period T4. After completion of the fourth start period T4, the DC welding control unit 3b outputs an output command signal to the DC welding output unit 2b so as to output the steady current I1.
  • the DC welding control unit 3b proceeds to the first start extension period T1EXT period.
  • the first start current IP1 which is the welding current at the end of the first start period T1, is continuously output.
  • the first start extension period T1EXT when the signal from the AS determination unit 6 is a source of arc determination, the first start extension period T1EXT ends and the process proceeds to a predetermined fourth start period T4. To do. Then, after the end of the fourth start period T4, the steady current I1 is output.
  • the AS determination unit 6 determines that the electrode 9 and the base material 12 are short-circuited, and the AS signal is low. Become a level.
  • the TIG welding method of the present invention is a direct current TIG welding method, and detects contact between the TIG electrode and the welding object from the start of welding. And when the TIG welding method of this invention transfers to a 1st start extension period, it is predetermined
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the fourth start period T4 may be the same length as the first start period T1, or an appropriate period value may be obtained in advance by experiments or construction.
  • the fourth start current IP4 may be the same current value as the first start current IP1, or an appropriate current value may be obtained in advance by experimentation or construction.
  • the TIG welding method of the present invention is a direct current TIG welding method, and detects contact between the TIG electrode and the welding object from the start of welding.
  • the TIG welding method of this invention is preset from the welding current at the time of the completion
  • the welding current is controlled so as to be a steady welding current that is a welding current during steady welding.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the process proceeds to the first start extension period T1EXT, and the state of the first start extension period T1EXT Wait for arc regeneration. Thereby, after arc regeneration, it can return to a start period again, and favorable arc start property can be ensured.
  • the steady current I1 is a large current (for example, 500 A)
  • the short-circuit current is not continuously energized, and unnecessary wear and damage of the electrode 9 can be prevented.
  • the first start current IP1 and the fourth start current IP4 have been described as arbitrary fixed values in the figure, but may be waveforms that vary during each start period.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the TIG welding apparatus in the fourth embodiment
  • FIG. 11 is a diagram showing temporal changes in the welding current waveform and the like in the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment also shows an example of direct current welding, but the main point different from the third embodiment showing an example of direct current welding is a method for determining a current value during a short circuit.
  • the output current during the short circuit is set by the setting unit, and more specifically, the current is reduced from the current before the short circuit.
  • the direct current TIG welding device 21 includes a sixth setting unit 14b.
  • IS2 is a second short-circuit current.
  • the 6th setting part 14b comprised by CPU etc. sets 2nd short circuit current IS2 (for example, 20A), and outputs the set value to the direct current welding control part 3b. .
  • the direct current welding control unit 3b configured by a CPU or the like has each setting value set by the second setting unit 7b, each setting value set by the fourth setting unit 13b, and setting by the sixth setting unit 14b. Each set value to be received, an AS signal output from the AS determination unit 6, and a current detection signal detected by the current detection unit 4 are received. Then, the direct current welding control unit 3b outputs an HF signal for instructing the operation of the high voltage generation unit 8 to the high voltage generation unit 8, and outputs an output command signal for instructing the welding output to the direct current welding output unit 2b. Output.
  • the DC welding control unit 3b sets in advance between the occurrence of a short circuit between the electrode 9 and the base material 12 and the arc regeneration in the first start period T1 and the first start extension period T1EXT.
  • the welding output is reduced to the second short-circuit current IS2.
  • the second short-circuit current IS2 may have the same current value as the first start current IP1, may be a current value smaller than the first start current IP1, or may be a current value smaller than the steady current I1. .
  • the second short-circuit current IS2 can be obtained in advance, for example, an appropriate value by experiment, construction, etc., is a sufficiently low current value that does not unnecessarily melt the electrode 9 during the short-circuit energization, And what is necessary is just the electric current value which is hard to generate
  • the second short-circuit current IS2 may be set to a low current value that is about the lowest current that can be output by the DC TIG welding device 21 (for example, 5A), particularly when it is important to prevent the electrode 9 from being damaged.
  • Time point E4 is a time point when the first start period T1 is completed, and is a time point when the first start period T1 has elapsed from the time point E2. At this time point E4, the first start period T1 ends and the process proceeds to the first start extension period T1EXT, and the current value IS2 at the time when the first start period T1 ends is maintained and output.
  • the welding current can be reduced to the second short-circuit current IS2, thereby preventing unnecessary wear and breakage of the electrode 9.
  • the TIG welding method of the present invention detects contact between the TIG electrode and the welding object after detecting contact between the TIG electrode and the welding object in the first start period and the first start extension period.
  • This is a method for controlling the welding current to a predetermined second short-circuit current waveform different from the current at the time when contact between the TIG electrode and the welding object is detected until the opening is detected.
  • This method can prevent the occurrence of welding defects without causing unnecessary wear and damage of the electrodes.
  • the present invention even when a short circuit occurs during the first start period, the first start period is extended until the arc is regenerated, and the output of the start waveform is continued after the arc is regenerated. . Thereby, unnecessary consumption and damage of the electrode can be prevented, and generation of welding defects can be prevented. Therefore, it is industrially useful as a TIG welding method in an industry that performs TIG welding, for example, an industry that uses aluminum or magnesium, such as the automobile industry or the construction industry.

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Abstract

　本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで待ち、アーク再生後にスタート波形の出力を継続することで、ＴＩＧ電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。

Description

ＴＩＧ溶接方法
　本発明は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法に関し、特に、ＴＩＧ溶接のアークスタート方法に関する。
　ＴＩＧ溶接のアークスタート方法は、一般的に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間に高周波の高電圧を重畳印加して絶縁破壊させることでアークを発生させ、所定のスタート電流を通電した後に定常電流を出力する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　ところで、所定のスタート電流の出力中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触である短絡が発生した場合、従来から慣用されているＴＩＧ溶接方法では、短絡したまま所定のスタート電流の通電が完了し、短絡したままスタート電流よりも大きい定常電流を通電してしまうこととなる。
　このとき、特に定常電流が大きい場合（例えば、５００Ａ）、ＴＩＧ電極に大きな短絡電流が通電され、ＴＩＧ電極の不要な消耗や損傷が発生するといった問題があった。
　図１２と図１３を用いて、従来から慣用されているＴＩＧ溶接装置の動作について説明する。なお、図１２は、従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１３は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
　図１２のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図１３を用いてその動作を説明する。
　図１２において、ＴＩＧ溶接装置１０１は、溶接出力を行う溶接出力部１０２と、溶接電流を検出する電流検出部１０４と、溶接条件等を設定するための第１の設定部１０７ａと、を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１は、ＴＩＧ電極である電極１０９と溶接対象物である母材１１２との間に高電圧を印加するための高電圧発生部１０８と、溶接出力部１０２を制御する溶接制御部１１５を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１には電極１０９を備えた溶接トーチ１１０が接続されており、電極１０９と母材１１２との間に溶接出力を供給することでアーク１１１が発生し、このアーク１１１により溶接を行う。
　溶接電流波形等を示す図１３において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間である。そして、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。また、Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点であり、Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点である。
　図１２において、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、溶接制御部１１５から制御信号に基づいて溶接出力部１０２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータの動作を行う。溶接出力部１０２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により、この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。
　ＣＰＵ等で構成される、第１の設定部１０７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、－１００Ａ）、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を溶接制御部１１５へ出力する。
　ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等で構成される電流検出部１０４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部１１５へ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される溶接制御部１１５は、第１の設定部１０７ａが設定する各設定値と、電流検出部１０４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部１１５は、高電圧発生装置１０８の動作を指令するＨＦ（Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を高電圧発生装置１０８に出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ｎｅｇａｔｉｖｅ）信号とを溶接出力部１０２に出力する。
　また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように、スタート期間が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように、溶接出力部１０２に出力指令信号を出力する。そして、溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からの出力指令信号に基づいて溶接電流を制御する。
　また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、第２のスタート期間Ｔ２へ移行させるための信号であるＥＮ信号をオン（正極性指令）する。
　溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からのＥＮ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（ＥＮ信号はオン）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。なお、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）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。
　高電圧発生装置１０８は、溶接制御部１１５からの指令信号であるＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間へ高電圧を印加（例えば、交流１５ｋＶを印加）し、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。
　溶接出力部１０２が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている溶接トーチ１１０に給電され、電極１０９の先端と母材１１２との間でアーク１１１が発生し、このアーク１１１によりアーク溶接を行う。
　次に、図１３を用いて、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について説明する。
　図１３に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＥＮ信号をオフして出力極性を逆極性側に設定し、１次インバータが駆動して無負荷出力を発生させる。また、ＨＦ信号をオンとすることで高電圧発生装置１０８が高電圧を出力し、出力された高電圧が電極１０９と母材１１２との間に印加される。
　図１３に示す電流を検出した時点Ｅ２において、高電圧発生装置１０８が印加する高電圧により電極１０９と母材１１２との間の絶縁が破壊され、アーク１１１が発生して溶接電流が通電する。
　そして、溶接電流の通電を検出したら電流を検出したと判定してＨＦ信号をオフし、高電圧発生装置１０８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行して第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、－１００Ａ）を出力する。
　図１３に示す時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が完了する。そして、時点Ｅ４において、ＥＮ信号をオンして極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行して第２のスタート電流ＩＰ２を出力する。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了後、定常電流Ｉ１を出力する。
　なお、図１３に示す第１のスタート期間Ｔ１中の時点Ｅ３において電極１０９と母材１１２とが接触する短絡が発生したとすると、短絡が発生した時点Ｅ３以降は短絡電流が通電される。
　そして、図１３に示す定常溶接中の時点Ｅ５において電極１０９と母材１１２の接触が開放してアーク１１１が再生したとすると、アーク再生したＥ５以降はアーク電流が通電される。すなわち、時点Ｅ３から時点Ｅ５までは短絡電流が通電され続ける。なお、アーク再生とは、アーク状態から電極１０９と母材１１２とが接触してアーク１１１が消滅し、その後に電極１０９と母材１１２との接触が開放して再度アークが発生した状態を意味する。
　以上のように、従来技術では、第１のスタート期間Ｔ１中に短絡が発生した場合、短絡した状態のまま第２のスタート期間Ｔ２に移行し、さらに定常電流Ｉ１に移行するが、アーク再生するまで短絡電流を通電し続けることとなる。
　特に、定常電流Ｉ１が大きい場合（例えば、５００Ａ）、短絡電流の通電により電極１０９が不要に消耗したり破損したりする。
　あるいは、電極１０９が溶融してアーク再生時に吹き飛ばされ、溶融した電極１０９が母材１１２へ溶け込むことで溶接欠陥の原因となる場合もある。
　また、アーク爆発の際に爆発箇所の周辺の酸素や水蒸気をシールドガスに巻き込み、ブローホールの原因となる場合もある。
　上述のように、従来のＴＩＧ溶接方法では、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合、短絡したまま定常溶接に至り短絡電流を流し続けるので、ＴＩＧ電極である電極１０９の不要な消耗や損傷が発生し、また、溶接欠陥が発生する場合があった。
特開平４－８１２７５号公報
　本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができるＴＩＧ溶接方法を提供する。
　本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始から上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触の検出を行い、上記第１のスタート期間の終了時に上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触を検出している場合には、上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触が開放するまで上記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　以上のように本発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
図１は、本発明の実施の形態１における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における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形等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ＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。 図１２は、従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。 図１３は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等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から図４を用いて本実施の形態１について説明する。なお、図１のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図２から図４の電流波形等の時間変化を用いてその動作を説明する。
　図１は本実施の形態１における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における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。図３は本実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化の別の例を示す図であり、図４は本実施の形態における溶接電流波形等の時間変化のさらに別の例を示す図である。
　以下では、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を例として説明する。
　図１において、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（Ａｒｃ　ｏｒ　Ｓｈｏｒｔ）判定部６と、第１の設定部７ａと、高電圧発生部８と、第３の設定部１３ａと、を備えている。ここで、溶接出力部２は、溶接出力を出力する。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、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触しているか否かを検出する。第１の設定部７ａは、溶接条件等を設定する。高電圧発生部８は、電極９と母材１２との間に高電圧を印加する。第３の設定部１３ａは、溶接条件等を設定する。なお、ＴＩＧ溶接装置１には電極９を備えた溶接トーチ１０が接続されており、電極９と母材１２との間に溶接出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を発生させて溶接を行う。
　図２から図４は、電流波形等の時間変化を示す。図２から図４において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間であり、Ｔ３は第３のスタート期間であり、Ｔ１ＥＸＴは第１のスタート延長期間である。Ｔ１ＴＥＲＭは、短絡発生により終了した場合の第１のスタート期間である。また、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、ＩＰ３は第３のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点である。Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点であり、Ｅ６は時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点である。
　図１において、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（例えば、３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部３からの制御信号に基づいて、溶接出力部２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータ（図示せず）の動作を行う。そして、溶接出力部２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により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。
　なお、溶接出力部２を構成する１次インバータは、通常、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作にて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、溶接出力部２を構成する図示しない２次インバータは、通常、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。
　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等で構成される第１の設定部７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）や、第１のスタート期間Ｔ１（例えば４０ｍｓｅｃ）や、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）や、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、－１００Ａ）や、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される第３の設定部１３ａは、第３のスタート期間Ｔ３（例えば、３０ｍｓｅｃ）や第３のスタート電流ＩＰ３（例えば、－８０Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
　電圧測定器等で構成されＴＩＧ溶接装置１の出力端子間の電圧を測定する電圧検出部５は、溶接電圧を検出し、電圧検出信号としてＡＳ判定部６へ出力する。
　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とする。電圧検出信号の絶対値がアーク判定中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、ＡＳ判定部６は、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触している（以下、「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、短絡判定中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、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２との間にアークが発生している（以下、「アーク中」、または「アーク再生」と呼ぶ。）と判定し、ＡＳ信号をアーク判定（ハイレベル）とする。
　なお、電流の検出が無い無負荷電圧の出力中は、ＡＳ信号はアーク判定（ハイレベル）となる。
　ＣＴ等で構成される電流検出部４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部３へ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受け、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力する。また、溶接制御部３は、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
　また、溶接制御部３は、ＴＩＧ溶接装置１の外部からの起動信号（起動オン）を受けてＨＦ信号をオン（ハイレベル）し、また、電流検出部４からの信号に基づいて溶接電流を検出したと判定したら、ＨＦ信号をオフ（ローレベル）する。なお、電流検出の判定については、例えば、電流検出部４が検出した電流値が２．５Ａ以上の場合には電流検出と判定する。
　また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受け、溶接出力部２を構成する１次インバータを駆動し、電極９と母材１２の間に溶接電圧を供給する。
　また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受けてＥＮ信号をオフ（ローレベル、逆極性指令）し、後述する第２のスタート期間Ｔ２を開始する時点でＥＮ信号をオン（ハイレベル、正極性指令）する。
　また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。そして、溶接制御部３は、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。
　また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号が短絡判定を示すものであった場合、図２に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力するように溶接出力部２を制御する。そして、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号がアーク判定を示すものとなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。さらに、第３のスタート期間Ｔ３が終了した後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行してＥＮ信号をオン（正極性指令）する。
　溶接出力部２は、溶接制御部３からのＥＮ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（ＥＮ信号はオン）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。そして、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）は、逆極性期間として動作し、溶接出力部２は、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、溶接制御部３からの出力指令信号に基づき、１次インバータの動作により、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力する。そして、溶接出力部２は、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力し、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力する。
　フライバックトランス等で構成される高電圧発生部８は、溶接制御部３からのＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間へ高電圧を印加し（例えば、１５ｋＶを印加）、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。
　溶接出力部２が出力する溶接電流や溶接電圧は、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を発生してアーク溶接を行う。
　次に、溶接電流波形等の時間変化を示す図２を用いて、本実施の形態１の溶接方法について説明する。
　図２に示す起動オンした時点Ｅ１において、１次インバータがオンして無負荷出力を発生させ、ＨＦ信号をオンし、高電圧発生部８が出力する高電圧が電極９と母材１２との間に印加される。
　この起動オンは、例えば、ＴＩＧ溶接装置１の外部にある図示しないトーチスイッチや自動機のシーケンサー等により指令される。
　図２に示す時点Ｅ２において、高電圧発生部８が印加する高電圧により電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されてアークが発生し、溶接電流が通電して電流が検出される。
　溶接制御部３は、電流検出部４を介して溶接電流の通電を検出し、電流検出を判定したらＨＦ信号をオフして高電圧発生部８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行する。
　第１のスタート期間Ｔ１中は、溶接制御部３は第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、－１００Ａ）を出力するように溶接出力部２を制御する。
　図２に示す時点Ｅ３において、電極９と母材１２との短絡が発生した場合、ＡＳ判定部６は短絡判定をして、ＡＳ信号はローレベルとなる。なお、電極９と母材１２との短絡は、例えば、溶接作業者の熟練不足による作業ミスや、ワーク精度やジグ精度が悪い場合等に発生する。
　図２に示す第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のアークスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、電極９と母材１２との短絡状態が継続している。この時に、ＡＳ判定部６が短絡であると判定していると、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行する。溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流値であるＩＰ１を維持して出力するように溶接出力部２を制御する。
　その後、図２に示す時点Ｅ５において電極９と母材１２との接触（短絡）が開放してアーク再生したとする。ここで、アーク再生は、例えば、作業者が意図的に電極９を母材１２から離すことで発生する、あるいは、ワーク形状や自動機の動作により母材１２に対して電極９が移動することで偶発的に発生する。
　図２に示すアーク再生した時点Ｅ５において、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了し、第１のスタート期間Ｔ１や第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴと同じ極性である第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。溶接制御部３は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２を制御する。なお、第３のスタート期間Ｔ３の長さは、例えば、第１のスタート期間Ｔ１と同じとしてもよく、あるいは、実験や施工等を行って予め求めておくこともできる。
　また、第３のスタート電流ＩＰ３の大きさは、例えば、第１のスタート電流ＩＰ１と同じでもよく、あるいは、実験や施工等によって求めておくこともできる。
　図２に示す時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了し、溶接制御部３は、ＥＮ信号をオンし、極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する。
　このように、時点Ｅ６における極性反転の前に、第３のアークスタート期間Ｔ３おいて一定の入熱を印加することで、時点Ｅ６における極性反転の際に、アーク切れが発生しにくくなり、良好な溶接を行うことができる。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了の後は、溶接制御部３は定常溶接時の定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２を制御する。
　なお、図２では、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に、第３のスタート期間Ｔ３に移行し、その後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する例を示した。しかし、図３に示すように、図２のように第３のスタート期間Ｔ３を設けずに、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に第２のスタート期間Ｔ２へ移行するようにしてもよい。
　また、図４で示すように、溶接開始から、所定の第１のスタート期間Ｔ１の途中で短絡を検出した場合、短絡を検出した時点で第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させ、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行するようにしてもよい。なお、この場合、第１のスタート期間は、図２に示す第１のスタート期間Ｔ１よりも短い図４に示す第１のスタート期間Ｔ１ＴＥＲＭとなる。
　図４に示すように、所定の長さの第１のスタート期間Ｔ１の完了を待たず、電極９と母材１２との短絡の発生時に第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させて第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行させる。これにより、より早く短絡中の処理を実施することができ、例えば、第１のスタート期間Ｔ１が長く設定されているような場合（例えば、４００ｍｓｅｃ）に有効である。
　以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点で電極９と母材１２との短絡を検出している場合に、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流を維持する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行する。そして、第１のスタート期間Ｔ１の延長状態としてアーク再生を待ち、アーク再生後に第２のスタート期間Ｔ２に復帰するように制御することにより、良好なアークスタート性を確保することができる。
　また、電極９と母材１２との短絡が継続した状態で定常溶接状態に移行することがないので、スタート期間から定常状態にわたって短絡電流が連続通電することがない。これにより、特に、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
　また、定常電流Ｉ１が大電流の交流の場合、従来のＴＩＧ溶接装置では、第１のスタート期間Ｔ１に短絡が発生した場合、短絡が継続したまま定常溶接に移行する場合があった。この場合には、大電流であると共に短絡状態であることから、より高い電流の状態で極性反転されることとなり、この極性反転のための２次インバータのスイッチングにより高いサージ電圧が発生する。この高いサージ電圧により２次インバータを構成する半導体素子が破損する危険があった。しかし、本実施の形態１では、上述のように従来のＴＩＧ溶接装置のような状態は生じないので、従来のＴＩＧ溶接装置のような危険性がない。
　すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間の終了時にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出している場合には、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　また、本発明の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のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である第１のスタート延長期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　また、本発明の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のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である第３のスタート期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　なお、本実施の形態１においては、定常電流Ｉ１として正極性の直流出力の例について説明したが、定常電流として交流出力を用いる場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を得ることできる。
　なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第２のスタート電流ＩＰ２、第３のスタート電流ＩＰ３は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
　また、短絡の継続時間を計時し、継続時間が長時間（例えば、１秒）となった場合には異常短絡状態と判定し、溶接出力を停止するようにしてもよい。
　（実施の形態２）
　本実施の形態２について、図５と図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図６は、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
　本実施の形態２のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、短絡継続中の電流値の決定方法であり、本実施の形態２では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、具体的には電流値を低減するようにしている。
　以下、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を用いた例について説明する。
　図５において、第５の設定部１４ａが示されている点が実施の形態１の図１と異なり、図６において、第１の短絡電流ＩＳ１が示されている点が実施の形態１の図２から図４と異なる。
　図５において、ＣＰＵ等で構成される第５の設定部１４ａは、短絡継続中の電流である第１の短絡電流ＩＳ１（例えば、－２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、第５の設定部１４ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部３は、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と、溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
　また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、短絡してからアーク再生するまでの間、所定の第１の短絡電流ＩＳ１に溶接出力を低減する。
　次に、図６を用いて、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
　図６に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＴＩＧ溶接装置１は起動し、無負荷電圧と高電圧が電極９と母材１２のとの間に印加される。
　図６に示す時点Ｅ２において、電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されて電流が流れ、電流検出部４により電流が検出され、高電圧発生部８による高電圧の印加が停止し、第１のスタート期間Ｔ１に移行する。
　図６に示す時点Ｅ３において電極９と母材１２との短絡が発生したとすると、時点Ｅ３以降は溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減する。
　そして、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１は終了する。
　第１のスタート期間Ｔ１の終了時点でも電極９と母材１２とが短絡しているので、ＡＳ判定部６は短絡判定である。したがって、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点の電流値である第１の短絡電流ＩＳ１を維持する。
　なお、第１の短絡電流ＩＳ１は、第１のスタート電流ＩＰ１より絶対値が小さい値でもよく、第１の短絡電流ＩＳ１は、定常電流Ｉ１よりも絶対値が小さい値としてもよい。
　また、第１の短絡電流ＩＳ１は、例えば、実験や施工等によって適切な値を求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない低い電流値で、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい所定の大きさの電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
　また、第１の短絡電流ＩＳ１は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、ＴＩＧ溶接装置１が出力可能な、最低電流値程度の低い値としてもよい（例えば、５Ａ）。
　次に、図６に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中の時点Ｅ５においてアーク再生し、時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３へ移行し、第３のスタート電流ＩＰ３を出力する。
　時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了して極性反転を行い、第２のスタート期間Ｔ２へ移行し、第２のスタート期間Ｔ２終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
　このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減するように制御することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
　すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してからＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法としてもよい。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　（実施の形態３）
　本実施の形態において、図７から図９を用いて説明する。図７に示すＴＩＧ溶接装置１について、電流波形等の時間変化を示す図８と図９を用いてその動作を説明する。
　図７は本実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図８は本実施の形態３における別の溶接電流波形等の時間変化を示す図であり、図９は本実施の形態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のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、交流ＴＩＧと直流ＴＩＧの構成の差であり、実施の形態１では交流ＴＩＧ溶接の動作の例を示したが、本実施の形態３では、直流ＴＩＧ溶接の動作の例を示す。
　以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。図７において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、直流の溶接出力部２ｂと、直流の溶接制御部３ｂと、第２の設定部７ｂと、第４の設定部１３ｂと、を備えている。そして、図８と図９において、Ｔ４は第４のスタート期間、ＩＰ４は第４のスタート電流、時点Ｅ７は時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点である。
　図７において、ＴＩＧ溶接装置２１の直流の溶接出力部２ｂは、直流の溶接制御部３ｂからの出力に基づいて１次インバータ動作を行い、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を正極性（電極９がマイナスであり、母材１２がプラスの場合）の方向に出力する。
　ＣＰＵ等で構成される第２の設定部７ｂは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される第４の設定部１３ｂは、第４のスタート期間Ｔ４（例えば、３０ｍｓｅｃ）、第４のスタート電流ＩＰ４（例えば、８０Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
　また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の間は、第１のスタート電流ＩＰ１を出力し、第４のスタート期間Ｔ４の間は、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。第４のスタート期間Ｔ４が完了した後は、直流の溶接制御部３ｂは、定常電流Ｉ１を出力するよう直流の溶接出力部２ｂに出力指令信号を出力する。
　また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号が短絡を示す信号であった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ期間へ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力する。
　第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からの信号がアーク判定を示すもとのなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第４のスタート期間Ｔ４へ移行する。そして、第４のスタート期間Ｔ４の終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
　次に、図８において、本実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
　図８において、図８に示す時点Ｅ３において短絡が発生した場合、短絡が発生した時点Ｅ３において、ＡＳ判定部６は電極９と母材１２とが短絡していると判定し、ＡＳ信号はローレベルとなる。
　図８に示す時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、ＡＳ判定部６が短絡を判定している場合には、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間終了時の電流値であるＩＰ１を維持して出力する。
　図８に示す時点Ｅ５でアークが再生した場合、時点Ｅ５において第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了して第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。そして、図８に示す時点Ｅ５から第４のアークスタート期間Ｔ４を経過した時点Ｅ７以降は、定常溶接に移行して定常電流Ｉ１を出力する。
　すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第４のスタート期間の終了後に、第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　なお、第４のスタート期間Ｔ４は第１のスタート期間Ｔ１と同じ長さの期間でもよく、また、実験や施工等によって適切な期間の値を予め求めておいてもよい。
　また、第４のスタート電流ＩＰ４は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、また、実験や施工等によって適切な電流値を予め求めておいてもよい。
　なお、図８に示すような第４のスタート期間Ｔ４を設けず、溶接電流等の時間変化を示す図９に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後直ぐに定常電流Ｉ１を出力してもよい。
　すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に、第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に電極９と母材１２との短絡を検出している場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行し、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴの状態でアーク再生を待つ。これにより、アーク再生後に再度スタート期間に復帰し、良好なアークスタート性を確保することができる。
　また、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、短絡電流が連続通電することがなく、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
　なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第４のスタート電流ＩＰ４は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
　（実施の形態４）
　本実施の形態４について、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は本実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１１は本実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
　本実施の形態４も直流溶接の例を示すものであるが、直流溶接の例を示す実施の形態３と異なる主な点は短絡中の電流値の決定方法である。本実施の形態４では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、より具体的には、短絡前の電流よりも電流を低減するようにしている。
　以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。
　図１０において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、第６の設定部１４ｂを備えている。図１１において、ＩＳ２は第２の短絡電流である。
　図１０において、ＣＰＵ等で構成される第６の設定部１４ｂは、第２の短絡電流ＩＳ２（例えば、２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
　ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、第６の設定部１４ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、また、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
　また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、電極９と母材１２との短絡が発生してからアーク再生するまでの間、予め設定する第２の短絡電流ＩＳ２に溶接出力を低減する。
　図１１を用いて、本実施の形態の溶接電流波形等の時間変化を説明する。図１１において、時点Ｅ３で短絡が発生した場合、時点Ｅ３以降は溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減する。
　なお、第２の短絡電流ＩＳ２は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、あるいは、第１のスタート電流ＩＰ１より小さい電流値でもよく、あるいは、定常電流Ｉ１より小さい電流値としてもよい。
　また、第２の短絡電流ＩＳ２は、例えば、実験や施工等によって適切な値を予め求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない十分低い電流値であり、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
　また、第２の短絡電流ＩＳ２は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、直流のＴＩＧ溶接装置２１が出力可能な最低電流程度の低い電流値としてもよい（例えば、５Ａ）。
　時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１が完了する時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が終了して第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点での電流値ＩＳ２を維持して出力する。
　第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に時点Ｅ５においてアークが再生すると、第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。
　時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点Ｅ７において、第４のスタート期間Ｔ４が終了して定常電流Ｉ１を出力する。
　このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
　すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してから、ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法である。
　この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
　以上のように本願発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合でも、第１のスタート期間を延長してアークが再生するまで待ち、アーク再生後にスタート波形の出力を継続する。これにより、電極の不要な消耗や損傷の発生を防ぐことができ、また溶接欠陥の発生を防ぐことができる。したがって、ＴＩＧ溶接施工を行う、例えば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ＴＩＧ溶接方法として産業上有用である。
　１，２１　　ＴＩＧ溶接装置
　２　　溶接出力部
　２ｂ　　直流の溶接出力部
　３　　溶接制御部
　３ｂ　　直流の溶接制御部
　４　　電流検出部
　５　　電圧検出部
　６　　ＡＳ判定部
　７ａ　　第１の設定部
　７ｂ　　第２の設定部
　８　　高電圧発生部
　９　　電極
　１０　　溶接トーチ
　１１　　アーク
　１２　　母材
　１３ａ　　第３の設定部
　１３ｂ　　第４の設定部
　１４ａ　　第５の設定部
　１４ｂ　　第６の設定部
　１５　　溶接制御部

Claims (8)

  1. ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
    溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
    溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
    前記第１のスタート期間の終了時に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出している場合には、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
  2. ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
    溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
    溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
    前記第１のスタート期間中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した場合には、前記第１のスタート期間を終了し、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
  3. 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のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
    溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
    前記第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である前記第１のスタート延長期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
  4. 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のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
    溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
    前記第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、前記第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行し、
    前記第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である前記第３のスタート期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
  5. 前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、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とは異なる予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項４に記載のＴＩＧ溶接方法。
  6. 直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に、前記第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
  7. 直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
    第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行し、
    前記第４のスタート期間の終了後に、前記第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
  8. 前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから、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までの間、
    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とは異なる予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
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