WO2015125642A1 - アーク溶接方法 - Google Patents

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WO2015125642A1
WO2015125642A1 PCT/JP2015/053495 JP2015053495W WO2015125642A1 WO 2015125642 A1 WO2015125642 A1 WO 2015125642A1 JP 2015053495 W JP2015053495 W JP 2015053495W WO 2015125642 A1 WO2015125642 A1 WO 2015125642A1
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welding
period
voltage
value
setting signal
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PCT/JP2015/053495
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森　大輔
忠杰 劉
上園　敏郎
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株式会社ダイヘン
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056—Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in the quality of an arc welding method in which a welding wire is fed and welding is performed according to a spray transfer state.
  • the droplet transfer mode is the spray transfer mode.
  • the tip of the welding wire is melted by the arc heat to become fine particles and transfer to the molten pool.
  • the droplet does not transfer by a short circuit but transfers by free fall.
  • spray transfer welding In arc welding by spray transfer mode (hereinafter referred to as spray transfer welding), a welding power source having a constant voltage characteristic is used, and the welding wire is fed at a constant speed. Spray transfer welding is characterized by low spatter generation and good bead appearance. On the other hand, in spray transfer welding, the arc length is longer than in short-circuit transfer welding, and the arc spreads, so that the penetration becomes shallow. This point may cause a problem in welding quality depending on the workpiece.
  • spray transfer welding of a prior art is demonstrated with reference to drawings.
  • FIG. 13 is a voltage / current waveform diagram in general spray transfer welding.
  • FIG. 4A shows the time change of the voltage setting signal Er for setting the output value of the constant voltage characteristic of the welding power source
  • FIG. 4B shows the welding voltage Vw applied between the welding wire and the base material
  • (C) shows the time change of the welding current Iw for energizing the arc.
  • the voltage setting signal Er is set to a constant value.
  • the welding voltage Vw slightly fluctuates up and down, but has a substantially constant value.
  • the welding current Iw also varies slightly up and down, but is a substantially constant value.
  • An instantaneous value of the welding voltage Vw is set by the voltage setting signal Er.
  • the average value of the welding current Iw is set by the feeding speed of the welding wire.
  • the welding current is changed within a current amplitude of 20 A to 100 A by periodically changing the output voltage of the welding power source at a frequency of 100 Hz to 600 Hz. Let them weld.
  • the invention of Patent Document 1 in spray transfer welding and globule transfer welding, fluctuations in arc length can be suppressed and droplet transfer can be made regular and finer, thus improving the stability of the welded state. Can be made.
  • an object of the present invention is to provide an arc welding method capable of improving the quality by deepening the penetration in spray transfer welding.
  • the present invention provides: In the arc welding method of feeding welding wire and welding by spray transfer mode, The first welding current Iw1 is energized during the first period, the second welding current Iw2 is energized during the second period, the third welding current Iw3 is energized during the third period, and 0 ⁇ Iw2 ⁇ Iw3 ⁇ Iw1 Yes, repeating the first period to the third period, It is characterized by that.
  • the third period is longer than the first period and the second period. This is an arc welding method characterized by the above.
  • the slope at the time of change from the third welding current Iw3 to the first welding current Iw1 is gentler than the slope at the time of change from the second welding current Iw2 to the third welding current Iw3. It is characterized by that.
  • the slope at the time of change from the first welding current Iw1 to the second welding current Iw2 is gentler than a predetermined reference slope. It is characterized by that.
  • the third welding current Iw3 is a current that changes in a stepwise manner with a downward slope. It is characterized by that.
  • the third period is started from the time when the short circuit is released and the arc is regenerated. It is characterized by that.
  • the present invention changes the second period and / or the second welding current Iw2 according to the frequency of a short circuit generated between the welding wire and the base material. It is characterized by that.
  • the present invention changes the average value of the welding voltage according to the frequency of a short circuit generated between the welding wire and the base material. It is characterized by that.
  • the present invention changes the second period and / or the second welding current Iw2 in accordance with the length of time of a short circuit generated between the welding wire and the base material. It is characterized by that.
  • the present invention changes the average value of the welding voltage according to the length of time of the short circuit generated between the welding wire and the base material. It is characterized by that.
  • the molten pool has a concave shape that is recessed immediately below the wire, and the molten metal immediately below the wire is in a thin state.
  • the arc shape is deflated, and the arc is concentrated in a portion where the molten metal immediately below the wire is in a thin state.
  • the depressed portion of the molten pool is concentrated and heated by the arc in the first half, and since the arc pressure is constant in the second half, the depressed portion of the molten pool disappears and the state becomes calm.
  • FIG. 5 is a voltage / current waveform diagram in general spray transfer welding in the prior art.
  • FIG. 1 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.
  • the power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200V, performs output control by inverter control using a voltage error amplification signal Ev described later, and outputs an output voltage E.
  • the power supply main circuit PM is not shown, but a primary rectifier circuit that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high frequency alternating current, and arc welding of the high frequency alternating current
  • a high-frequency transformer that steps down the voltage to a voltage suitable for the above, a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and modulation control such as PWM control using the voltage error amplification signal Ev as an input to drive the inverter circuit
  • a drive circuit is provided.
  • the reactor WL smoothes the output voltage E and outputs a welding voltage Vw.
  • the welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of a feed roll 5 coupled to a feed motor (not shown), and an arc 3 is generated between the base metal 2 and welding is performed. .
  • a welding voltage Vw is applied between a power feed tip (not shown) in the welding torch 4 and the base material 2, and a welding current Iw is passed through the arc 3.
  • the voltage setting circuit ER outputs a predetermined voltage setting signal Er.
  • the voltage increase value setting circuit EUR outputs a predetermined voltage increase value setting signal Eur.
  • the voltage decrease value setting circuit EDR outputs a predetermined voltage decrease value setting signal Edr.
  • the first period setting circuit T1R outputs a predetermined first period setting signal T1r.
  • the second period setting circuit T2R outputs a predetermined second period setting signal T2r.
  • the third period setting circuit T3R outputs a predetermined third period setting signal T3r.
  • the voltage control setting circuit ECR includes the voltage setting signal Er, the voltage increase value setting signal Eur, the voltage decrease value setting signal Edr, the first period setting signal T1r, the second period setting signal T2r, and the like.
  • the output voltage detection circuit ED detects the output voltage E and outputs an output voltage detection signal Ed.
  • the voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage control setting signal Ecr (+) and the output voltage detection signal Ed ( ⁇ ), and outputs a voltage error amplification signal Ev.
  • the welding power source is controlled at a constant voltage by the voltage error amplification circuit EV.
  • FIG. 2 is a voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4A shows the time change of the voltage control setting signal Ecr
  • FIG. 3B shows the time change of the welding voltage Vw
  • FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw. This figure corresponds to FIG. 13 described above.
  • a description will be given with reference to FIG.
  • the voltage control setting signal Ecr has a waveform that is periodically oscillated by the voltage control setting circuit ECR of FIG. It becomes a value obtained by adding the voltage increase value setting signal Eur to the setting signal Er, and becomes a value obtained by subtracting the voltage decrease value setting signal Edr from the voltage setting signal Er during a predetermined second period T2 from time t2 to time t3. During the predetermined third period T3 of t4, the voltage setting signal Er is set.
  • the voltage control setting signal Ecr has a vibration waveform that is repeated with the time t1 to t4 as one cycle.
  • the welding voltage Vw is set by the voltage control setting signal Ecr, so that it has a vibration waveform, and during the first period T1 from time t1 to t2, the welding voltage Vw is inclined from the third welding voltage value Vw3. And increases to a substantially constant first welding voltage value Vw1, and during the second period T2 from time t2 to t3, the first welding voltage value Vw1 decreases with a slope and decreases to a substantially constant first value. 2 welding voltage value Vw2, and during the third period T3 from time t3 to t4, the second welding voltage value Vw2 increases from the second welding voltage value Vw2 with an inclination to become a substantially constant third welding voltage value Vw3.
  • the first welding voltage value Vw1 is set by Er + Eur
  • the second welding voltage value Vw2 is set by Er ⁇ Edr
  • the third welding voltage value Vw3 is set by Er.
  • the welding current Iw is determined by the welding voltage Vw and the arc load, and has a vibration waveform because the welding voltage Vw vibrates.
  • the welding current Iw 3 The first welding current value Iw1 increases with a slope from the welding current value Iw3 to become a substantially constant first welding current value Iw1, and during the second period T2 from time t2 to t3, there is a slope from the first welding current value Iw1.
  • the second welding current value Iw2 decreases to a substantially constant second welding current value Iw2, and increases from the second welding current value Iw2 with an inclination during the third period T3 from time t3 to t4.
  • each inclination at the time of a period change becomes a value determined by the reactor WL and the total inductance value of the welding cable in FIG. Therefore, in Embodiment 1, these inclinations cannot be set arbitrarily.
  • the effects of each period will be described.
  • the first period T1 since the welding current Iw becomes the first welding current value Iw1, which is the largest value, a large arc pressure acts on the molten pool, and the molten pool has a concave shape directly below the wire, The molten metal immediately below the wire becomes thin.
  • the second period T2 since the welding current Iw becomes the second welding current value Iw2, which is the smallest value, the arc shape is deflated, and the arc concentrates on the portion where the molten metal immediately below the wire is thin. It will be in the state.
  • the welding current Iw becomes a third welding current value Iw3 that is an intermediate value close to the welding current value determined by the feeding speed of the welding wire.
  • the third welding current value Iw3 is maintained at a substantially constant value, so that the recessed portion of the molten pool is concentratedly heated by the arc in the first half of the third period T3, and the arc pressure is constant in the second half, so that the molten pool is constant. It will be in a calm state with no hollow parts. If the molten pool is not in a calm state at the time of shifting to the first period T1, the shape immediately below the wire does not become a concave shape during the first period T1, but becomes a distorted shape, and the effect of deepening the penetration is obtained. Will be lost.
  • the third period T3 be set to a period longer than the first period T1 and the second period T2.
  • the first welding voltage value Vw1 (voltage increase value setting signal Eur) and the first period T1 (first period setting signal T1r) so that the molten pool can be deformed into a concave shape by the first welding current value Iw1. ) Is set.
  • the second welding voltage value Vw2 (voltage decrease value setting signal Edr) and the second period T2 (second period setting signal) are set so that the arc is deflated and concentrated immediately below the wire by the second welding current value Iw2. T2r) is set.
  • the third welding current value Iw3 and the third welding voltage value Vw3 (voltage setting signal Er) and the third period T3 (the third welding current value Iw3 are set so that the molten pool becomes calm after being concentrated and heated in the recessed portion.
  • a third period setting signal T3r is set.
  • the constant current control is not performed so that the welding current Iw becomes the first welding current value Iw1 to the third welding current value Iw3 because constant voltage control is necessary to maintain the arc length at an appropriate value. Therefore, the welding current Iw is indirectly set. For this reason, the first welding current value Iw1 to the third welding current value Iw3 slightly vary depending on the arc load state.
  • the first welding current Iw1 is energized during the first period
  • the second welding current Iw2 is energized during the second period
  • the third is energized during the third period.
  • the welding current Iw3 is applied, and 0 ⁇ Iw2 ⁇ Iw3 ⁇ Iw1, and the first period to the third period are repeated.
  • a large arc pressure acts on the molten pool
  • the molten pool has a concave shape that is recessed immediately below the wire, and the molten metal immediately below the wire is in a thin state.
  • the arc shape is deflated, and the arc is concentrated in a portion where the molten metal immediately below the wire is in a thin state.
  • the depressed portion of the molten pool is concentrated and heated by the arc in the first half, and since the arc pressure is constant in the second half, the depressed portion of the molten pool disappears and the state becomes calm.
  • the slope when changing from the third welding current Iw3 to the first welding current Iw1 (first slope K1)
  • the slope when changing from the first welding current Iw1 to the second welding current Iw2 (The slope at the time of the change from the second slope K2) and the second welding current Iw2 to the third welding current Iw3 (third slope K3) is set to a desired value so that the welding state becomes even better.
  • FIG. 3 is a block diagram of a welding power source for carrying out the arc welding method according to the second embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and the description thereof will not be repeated.
  • a first slope setting circuit K1R, a second slope setting circuit K2R, and a third slope setting circuit K3R are added to FIG. 1, and the voltage control setting circuit ECR in FIG. 1 is replaced with a second voltage control setting circuit ECR2. Is.
  • these blocks will be described with reference to FIG.
  • the first inclination setting circuit K1R outputs a predetermined first inclination setting signal K1r.
  • the second inclination setting circuit K2R outputs a predetermined second inclination setting signal K2r.
  • the third inclination setting circuit K3R outputs a predetermined third inclination setting signal K3r.
  • the second voltage control setting circuit ECR2 includes a voltage setting signal Er, a voltage increase value setting signal Eur, a voltage decrease value setting signal Edr, a first period setting signal T1r, a second period setting signal T2r, and a third period setting signal T3r.
  • the first inclination setting signal K1r, the second inclination setting signal K2r, and the third inclination setting signal K3r are input, the following processing is performed, and the voltage control setting signal Ecr is output. 1) When the first period T1 determined by the first period setting signal T1r is started, the value of Ecr is increased from Er with the inclination determined by the first inclination setting signal K1r, and the value is maintained when reaching Er + Eur.
  • FIG. 4 is a voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows the time change of the voltage control setting signal Ecr
  • FIG. 3B shows the time change of the welding voltage Vw
  • FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the description of the same part will not be repeated.
  • different parts will be described with reference to FIG.
  • the voltage control setting signal Ecr is a waveform that is periodically oscillated by the second voltage control setting circuit ECR2 of FIG. 3, and during a predetermined first period T1 from time t1 to t2. Increases from Er at a predetermined first slope K1, and maintains its value when reaching Er + Eur. During a predetermined second period T2 from time t2 to t3, the second slope K2 determined from Er + Eur is maintained. When the value reaches Er-Edr, the value is maintained, and during a predetermined third period T3 from time t3 to t4, the value increases from Er-Edr at a predetermined third slope K3. Keep the value.
  • the voltage control setting signal Ecr has a vibration waveform that is repeated with the time t1 to t4 as one cycle.
  • the welding voltage Vw is set by the voltage control setting signal Ecr, and thus has a vibration waveform.
  • the welding voltage Vw is changed from the third welding voltage value Vw3 to the first.
  • the first welding voltage value Vw1 increases with the slope K1 to a substantially constant first welding voltage value Vw1, and decreases from the first welding voltage value Vw1 with the second slope K2 during the second period T2 from time t2 to t3.
  • the second welding voltage value Vw2 becomes a substantially constant value, and increases from the second welding voltage value Vw2 with the third slope K3 during the third period T3 from time t3 to t4, and the third welding voltage has a substantially constant value.
  • the first welding voltage value Vw1 is set by Er + Eur
  • the second welding voltage value Vw2 is set by Er ⁇ Edr
  • the third welding voltage value Vw3 is set by Er.
  • the welding current Iw is determined by the welding voltage Vw and the arc load, and has a vibration waveform because the welding voltage Vw vibrates.
  • the welding current Iw The first welding current value Iw1 increases from the third welding current value Iw3 with a first slope K1 to a substantially constant first welding current value Iw1, and during the second period T2 from time t2 to t3, the second welding current value Iw1
  • the second welding current value Iw2 decreases with the slope K2 to a substantially constant second welding current value Iw2, and increases from the second welding current value Iw2 with the third slope K3 during the third period T3 from time t3 to t4.
  • the third welding current value Iw3 becomes a substantially constant value.
  • the first inclination K1 is set by the first inclination setting signal K1r
  • the second inclination K2 is set by the second inclination setting signal K2r
  • the third inclination K3 is set by the third inclination setting signal K3r.
  • the operation and effect of each of the first inclination K1 to the third inclination K3 will be described. If the first slope K1 is too large, the change in the arc pressure becomes too steep and spattering from the molten pool occurs. Conversely, if the first slope K1 is too small, the change in arc pressure becomes too gradual, and the original effect of the first period T1 of making the molten pool into a concave shape is lost. Therefore, the appropriate range of the first inclination K1 is 100 to 400 A / ms. On the other hand, the third slope K3 is desirably larger than the first slope K1 in order to quickly bring the molten pool into a calm state.
  • the second inclination K2 is set to a value larger than the inclination (reference value) that causes arc interruption.
  • the inclination (second inclination K2) and the inclination (third inclination K3) when changing from the second welding current Iw2 to the third welding current Iw3 are set to desired values.
  • the third welding current Iw3 is changed in a stepwise manner with a lower right shoulder.
  • FIG. 5 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 3 (Embodiment 2) described above, and the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • This figure is obtained by adding a second voltage increase value setting circuit EUR2 to FIG. 3 and replacing the second voltage control setting circuit ECR2 of FIG. 3 with a third voltage control setting circuit ECR3.
  • these blocks will be described with reference to FIG.
  • the second voltage increase value setting circuit EUR2 outputs a predetermined second voltage increase value setting signal E2ur.
  • the third voltage control setting circuit ECR3 includes a voltage setting signal Er, a voltage increase value setting signal Eur, a voltage decrease value setting signal Edr, a first period setting signal T1r, a second period setting signal T2r, a third period setting signal T3r,
  • the 1st inclination setting signal K1r, 2nd inclination setting signal K2r, 3rd inclination setting signal K3r, and said 2nd voltage increase value setting signal E2ur are input, the following processes are performed, and the voltage control setting signal Ecr is output.
  • FIG. 6 is a voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows the time change of the voltage control setting signal Ecr
  • FIG. 3B shows the time change of the welding voltage Vw
  • FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw.
  • This figure corresponds to FIG. 4 described above, and is the same except for the operation in the third period T3. Therefore, description thereof will not be repeated.
  • the operation in the third period T3 will be described with reference to FIG.
  • the third period T3 is divided into two parts, a first half of times t3 to t31 and a second half of times t31 to t4.
  • the period from time t3 to t31 is a predetermined period.
  • the voltage control setting signal Ecr is Er + E2ur in the first half of the times t3 to t31, and Er in the second half of the times t31 to t4.
  • the welding voltage Vw becomes a stepped waveform at the time t31 as shown in FIG. 5B, and the welding current Iw is also stepped at the time t31 as shown in FIG. The waveform changes to.
  • the first half of the third welding voltage Vw3 is 23V
  • the second half is 21V
  • the first half of the third welding current value Iw3 is 300A.
  • the second half is 250A.
  • the predetermined period is set to 2 ms. Accordingly, since the third period T3 is 5 ms, the first half is 2 ms and the second half is 3 ms.
  • the third welding current Iw3 is changed to a stepped shape with a downward slope.
  • FIG. 7 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 1 (Embodiment 1) described above, and the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • This figure is obtained by adding a welding voltage detection circuit VD and a short circuit determination circuit SD to FIG. 1 and replacing the voltage control setting circuit ECR of FIG. 1 with a fourth voltage control setting circuit ECR4.
  • VD welding voltage detection circuit
  • SD short circuit determination circuit SD
  • the welding voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd.
  • the short circuit determination circuit SD receives the welding voltage detection signal Vd as an input, and determines that the welding wire 1 and the base material 2 are in a short circuit state when this value is less than a predetermined short circuit determination value.
  • the short circuit determination signal Sd is output. When the short circuit determination signal Sd is at a high level, the circuit is in a short circuit state, and when it is at a low level, an arc is generated.
  • the short circuit discrimination value is set to about 10V.
  • the fourth voltage control setting circuit ECR4 includes a voltage setting signal Er, a voltage increase value setting signal Eur, a voltage decrease value setting signal Edr, a first period setting signal T1r, a second period setting signal T2r, a third period setting signal T3r, and the above
  • the short-circuit determination signal Sd is input, the following processing is performed, and the voltage control setting signal Ecr is output.
  • FIG. 8 is a voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows the time change of the voltage control setting signal Ecr
  • FIG. 3B shows the time change of the welding voltage Vw
  • FIG. 4C shows the time change of the welding current Iw. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the description of the same part will not be repeated.
  • different parts will be described with reference to FIG.
  • the voltage control setting signal Ecr is a waveform that periodically oscillates by the fourth voltage control setting circuit ECR4 in FIG. 7, and is predetermined at times t1 to t2 as in FIG.
  • the voltage increase value setting signal Eur is added to the voltage setting signal Er
  • the voltage decrease value setting signal Edr is changed from the voltage setting signal Er.
  • the value is subtracted and becomes the value of the voltage setting signal Er during a predetermined third period T3 from time t3 to t4.
  • the period from time t4 to t5 again becomes the first period T1, and the period from time t5 to t6 becomes the second period T2.
  • the welding voltage Vw is reduced to a short-circuit voltage value of several V as shown in FIG. )
  • the welding current Iw gradually increases because the load changes to a short-circuit load.
  • the voltage control setting signal Ecr returns to the start time of the third period T3 as shown in FIG. .
  • the third period T3 starts again from time t7, and the first period T1 and the second period T2 continue.
  • the welding voltage Vw shown in FIG. 5B and the welding current Iw shown in FIG. 5C also have regular vibration waveforms from time t7.
  • the first embodiment described above by repeating the first period T1 to the third period T3, it is possible to deepen the penetration and improve the quality in spray transfer welding.
  • the rhythm of the effect by this repetition is disturbed. Therefore, in the fourth embodiment, when the short circuit is released and the arc is regenerated, the molten pool is returned to a calm state by starting from the third period T3.
  • the welding state is promptly shifted to a state where deep penetration can be obtained.
  • Short-circuits are sometimes caused by disturbances such as fluctuations in torch height, fluctuations in the welding wire feed speed, and irregular movement of the weld pool. The short circuit is likely to occur during the second period T2 in which the value of the voltage control setting signal Ecr is the smallest.
  • Embodiment 4 is based on Embodiment 1 and adds processing when a short circuit occurs. The same applies to the case where a process at the time of occurrence of a short circuit is added on the basis of Embodiments 2 and 3, and the description will not be repeated.
  • the third period is started from the time when the short circuit is released and the arc is regenerated.
  • the second period T2 and / or the second welding current Iw2 is changed in accordance with the frequency of a short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • FIG. 9 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to the fifth embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 7 (Embodiment 4) described above, the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • a short circuit frequency detection circuit NS is added to FIG. 7, the voltage decrease value setting circuit EDR in FIG. 7 is replaced with a second voltage decrease value setting circuit EDR2, and the second period setting circuit T2R in FIG. This is replaced with a two-period setting circuit T2RS.
  • these blocks will be described with reference to FIG.
  • the short circuit frequency detection circuit NS receives the short circuit determination signal Sd, detects the number of short circuits per unit time, and outputs it as a short circuit frequency detection signal Ns.
  • the short circuit frequency detection signal Ns is the number of short circuits per second (times / second).
  • the second voltage decrease value setting circuit EDR2 receives the short-circuit frequency detection signal Ns as an input, compares the short-circuit frequency detection signal Ns with a predetermined reference number for each unit time, and the short-circuit frequency detection signal Ns is the reference number of times. When it is above, the predetermined voltage value is subtracted from the current value of the voltage decrease value setting signal Edr, and when it is less than the above value, the above predetermined voltage value is added to the current value of the voltage decrease value setting signal Edr. The setting signal Edr is output. At the start of welding, the voltage decrease value setting signal Edr is set to a predetermined voltage decrease initial value.
  • the voltage decrease value setting signal Edr changes with the voltage decrease initial value as an upper limit value and a value that can maintain the above-described operation and effect of the second period T2 as a lower limit value.
  • the reference number of times is set to about 1 to 10 times.
  • the predetermined voltage value is set in a range of about 0.1 to 1.0V.
  • the modified second period setting circuit T2RS receives the short-circuit frequency detection signal Ns as an input, compares the short-circuit frequency detection signal Ns with the reference frequency for each unit time, and the short-circuit frequency detection signal Ns is greater than or equal to the reference frequency.
  • the predetermined time is subtracted from the current value of the second period setting signal T2r, and when it is less, the predetermined period is added to the current value of the second period setting signal T2r to obtain the second period setting signal T2r.
  • the second period setting signal T2r is set to a predetermined second period initial value.
  • the second period setting signal T2r changes with the second period initial value as an upper limit value and a value that can maintain the above-described operation and effect of the second period T2 as a lower limit value.
  • the predetermined time is set in a range of about 0.1 to 1.0 ms.
  • Embodiment 5 adds processing based on the short-circuit frequency detection signal Ns on the basis of Embodiment 4. The same applies to the case where this processing is added on the basis of Embodiments 1 to 3, and the description thereof will not be repeated.
  • the case where both the voltage decrease value setting signal Edr and the second period setting signal T2r are changed has been described. However, only one of them may be changed.
  • the second period and / or the second welding current Iw2 is changed according to the frequency of a short circuit that occurs between the welding wire and the base material.
  • the second welding current Iw2 is changed by changing the second welding voltage Vw2 by changing the voltage control setting signal Ecr during the second period.
  • the occurrence frequency of the short circuit is lowered by automatically adjusting the second period and / or the second welding current Iw2 according to the occurrence frequency of the short circuit.
  • the reason for adjusting the second period and / or the second welding current Iw2 is that a short circuit mainly occurs during the second period.
  • the average value of the welding voltage is changed in accordance with the frequency of a short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • FIG. 10 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to the sixth embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 7 (Embodiment 4) described above, the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • This figure is obtained by adding a short circuit frequency detection circuit NS to FIG. 7 and replacing the voltage setting circuit ER of FIG. 7 with a second voltage setting circuit ER2.
  • these blocks will be described with reference to FIG.
  • the short circuit frequency detection circuit NS receives the short circuit determination signal Sd, detects the number of short circuits per unit time, and outputs it as a short circuit frequency detection signal Ns.
  • the short circuit frequency detection signal Ns is the number of short circuits per second (times / second). This circuit is the same circuit as the short-circuit frequency detection circuit NS of FIG. 9 described above.
  • the second voltage setting circuit ER2 receives the short-circuit frequency detection signal Ns as an input, compares the short-circuit frequency detection signal Ns with a predetermined reference number for each unit time, and the short-circuit frequency detection signal Ns is equal to or greater than the reference number.
  • the predetermined voltage value is added to the current value of the voltage setting signal Er
  • the predetermined voltage value is subtracted from the current value of the voltage setting signal Er to output the voltage setting signal Er.
  • the voltage setting signal Er is set to a predetermined voltage setting initial value.
  • the voltage setting signal Er changes with the voltage setting initial value as the lower limit value.
  • the reference number of times is set to about 1 to 10 times.
  • the predetermined voltage value is set in a range of about 0.1 to 1.0V.
  • the voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to Embodiment 6 of the present invention is the same as FIG. 8 described above, description thereof will not be repeated.
  • the difference is that the value of the voltage setting signal Er automatically changes according to the value of the short-circuit frequency detection signal Ns.
  • the voltage control setting signal Ecr shown in FIG. 5A becomes a waveform obtained by parallel translation in the vertical direction, so that the average value of the welding voltage is changed. Thereby, it can be set as the state which hardly generates a short circuit.
  • processing based on the short-circuit frequency detection signal Ns is added on the basis of the fourth embodiment.
  • This processing is added on the basis of Embodiments 1 to 3, and the description thereof will not be repeated.
  • the average value of the welding voltage is changed according to the frequency of the short circuit that occurs between the welding wire and the base material.
  • the average value of the welding voltage is determined by changing the voltage control setting signal Ecr by changing the voltage setting signal Er.
  • the average value of the welding voltage is automatically adjusted according to the occurrence frequency of the short circuit so that the occurrence frequency of the short circuit is lowered.
  • the second period T2 and / or the second welding current Iw2 is changed according to the length of time of a short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • FIG. 11 is a block diagram of a welding power source for carrying out the arc welding method according to the seventh embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 7 (Embodiment 4) described above, the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • the voltage decrease value setting circuit EDR in FIG. 7 is replaced with a third voltage decrease value setting circuit EDR3, and the second period setting circuit T2R in FIG. 7 is replaced with a corrected second period setting circuit T2RH.
  • these blocks will be described with reference to FIG.
  • the third voltage decrease value setting circuit EDR3 receives the short circuit determination signal Sd.
  • the third voltage decrease value setting circuit EDR3 sets the current value of the voltage decrease value setting signal Edr as the time of the short circuit period elapses.
  • the current value of the voltage decrease value setting signal Edr is gradually increased with the lapse of the arc period, and the voltage decrease value setting signal Edr is output.
  • the voltage decrease value setting signal Edr is set to a predetermined voltage decrease initial value.
  • the voltage decrease value setting signal Edr changes with the voltage decrease initial value as an upper limit value and a value that can maintain the above-described operation and effect of the second period T2 as a lower limit value.
  • the voltage decrease value setting signal Edr is decreased at a decrease rate of ⁇ 0.2 V / ms during the short circuit period, and is increased at an increase rate of +0.05 V / 100 ms during the arc period.
  • the correction second period setting circuit T2RH receives the short circuit determination signal Sd, and when the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit), the current value of the second period setting signal T2r is gradually increased as the time of the short circuit period elapses. When the level is low level (arc), the current value of the second period setting signal T2r is gradually increased with the lapse of the arc period, and the second period setting signal T2r is output. At the start of welding, the second period setting signal T2r is set to a predetermined second period initial value. The second period setting signal T2r changes with the second period initial value as an upper limit value and a value that can maintain the above-described operation and effect of the second period T2 as a lower limit value. For example, the second period setting signal T2r is decreased at a decrease rate of ⁇ 0.1 ms / ms during the short circuit period, and is increased at an increase rate of +0.02 ms / 100 ms during the arc period.
  • processing based on the short circuit determination signal Sd is added on the basis of the fourth embodiment.
  • This processing is added on the basis of Embodiments 1 to 3, and the description thereof will not be repeated.
  • the case where both the voltage decrease value setting signal Edr and the second period setting signal T2r are changed has been described. However, only one of them may be changed.
  • the second period and / or the second welding current Iw2 is changed according to the time length of the short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • the second welding current Iw2 is changed by changing the second welding voltage Vw2 by changing the voltage control setting signal Ecr during the second period.
  • a long short circuit is prevented from occurring by automatically adjusting the second period and / or the second welding current Iw2 according to the time length of the short circuit.
  • the reason for adjusting the second period and / or the second welding current Iw2 is that a short circuit mainly occurs during the second period.
  • the average value of the welding voltage is changed according to the time length of the short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • FIG. 12 is a block diagram of a welding power source for performing the arc welding method according to the eighth embodiment of the present invention.
  • This figure corresponds to FIG. 7 (Embodiment 4) described above, the same reference numerals are assigned to the same blocks, and description thereof will not be repeated.
  • This figure is obtained by replacing the voltage setting circuit ER of FIG. 7 with a third voltage setting circuit ER3.
  • this block will be described with reference to FIG.
  • the third voltage setting circuit ER3 receives the short-circuit determination signal Sd as input, and gradually increases the current value of the voltage setting signal Er as the short-circuit period elapses when the short-circuit determination signal Sd is at a high level (short-circuit).
  • the current value of the voltage setting signal Er is gradually decreased with the lapse of time of the arc period, and the voltage setting signal Er is output.
  • the voltage setting signal Er is set to a predetermined voltage setting initial value.
  • the voltage setting signal Er changes with the voltage setting initial value as the lower limit value. For example, the voltage setting signal Er is increased at a rate of increase of +0.2 V / ms during the short circuit period and decreased at a rate of decrease of ⁇ 0.05 V / 100 ms during the arc period.
  • the voltage / current waveform diagram showing the arc welding method according to the eighth embodiment of the present invention is the same as FIG. 8 described above, description thereof will not be repeated. However, the difference is that the value of the voltage setting signal Er automatically changes based on the short circuit determination signal Sd.
  • the voltage control setting signal Ecr shown in FIG. 5A becomes a waveform obtained by parallel translation in the vertical direction, so that the average value of the welding voltage is changed. This prevents a long short circuit from occurring.
  • processing based on the short circuit determination signal Sd is added on the basis of the fourth embodiment.
  • This processing is added on the basis of Embodiments 1 to 3, and the description thereof will not be repeated.
  • the average value of the welding voltage is changed according to the time length of the short circuit generated between the welding wire and the base material.
  • the average value of the welding voltage is determined by changing the voltage control setting signal Ecr by changing the voltage setting signal Er.
  • the time length of the short circuit is increased, the effect of deepening the penetration is hindered, and a stable deep penetration cannot be obtained. Therefore, in the eighth embodiment, the long value of the short circuit does not occur by automatically adjusting the average value of the welding voltage according to the length of time of the short circuit.

Abstract

　溶接ワイヤ（１）を送給し、スプレー移行形態によって溶接するアーク溶接方法において、第１期間（Ｔ１）中は第１溶接電流（Ｉｗ１）を通電し、第２期間（Ｔ２）中は第２溶接電流（Ｉｗ２）を通電し、第３期間（Ｔ３）中は第３溶接電流（Ｉｗ３）を通電し、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１であり、第１期間Ｔ１～第３期間Ｔ３を繰り返して行ない、第１期間（Ｔ１）によって溶接ワイヤ（１）直下の溶融金属を薄い状態にし、第２期間（Ｔ２）によってアーク（３）を溶接ワイヤ（１）直下に集中させ、第３期間（Ｔ３）によって溶融池に集中して加熱し、その後は溶融池を穏やかにすることで、深い溶け込みを形成することができ、高品質化を図ることができる。

Description

アーク溶接方法
　本発明は、溶接ワイヤを送給してスプレー移行状態によって溶接するアーク溶接方法の高品質化に関するものである。
　アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスをシールドガスとしてソリッドワイヤを使用するマグ溶接、炭酸ガスをシールドガスとしてフラックス入りワイヤを使用するアーク溶接、シールドガスを使用しないでセルフシールド用フラックス入りワイヤを使用するセルフシールドアーク溶接等は、溶滴移行形態がスプレー移行形態となる。スプレー移行形態では、アーク熱によって溶接ワイヤ先端が溶融されて細粒となって溶融池へと移行する。スプレー移行形態では、溶滴は短絡移行するのではなく、自由落下によって移行する。
　スプレー移行形態によるアーク溶接（以下、スプレー移行溶接という）には、定電圧特性の溶接電源が使用され、溶接ワイヤは定速送給される。スプレー移行溶接では、スパッタの発生量が少なく、ビード外観も良好になる特徴がある。反面、スプレー移行溶接では、アーク長が短絡移行溶接に比べて長くなり、アークが広がった形状になるために、溶け込みが浅くなる。この点は、ワークによっては溶接品質上問題となる場合がある。以下、従来技術のスプレー移行溶接について図面を参照して説明する。
　図１３は、一般的なスプレー移行溶接における電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は溶接電源の定電圧特性の出力値を設定するための電圧設定信号Ｅｒの時間変化をしめし、同図（Ｂ）は溶接ワイヤと母材との間に印加する溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はアークを通電する溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
　同図（Ａ）に示すように、電圧設定信号Ｅｒは、一定値に設定されている。同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、上下に少し変動しているが、略一定値となっている。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗも、上下に少し変動しているが、略一定値となっている。溶接電圧Ｖｗの瞬時値が電圧設定信号Ｅｒによって設定される。溶接電流Ｉｗの平均値は、溶接ワイヤの送給速度によって設定される。
　特許文献１の発明では、スプレー移行溶接及びグロビュール移行溶接において、溶接電源の出力電圧を１００Ｈｚ以上６００Ｈｚ以下の周波数で周期的に変化させることによって、溶接電流を２０Ａ以上１００Ａ以下の電流振幅内で変化させて溶接する。これにより、特許文献１の発明では、スプレー移行溶接及びグロビュール移行溶接において、アーク長の変動を抑制し、溶滴移行を規則的にし細粒化することができるので、溶接状態の安定性を向上させることができる。
日本国特開２００７－２２９７７５号公報
　そこで、本発明では、スプレー移行溶接において、溶け込みを深くして高品質化を図ることができるアーク溶接方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明は、
溶接ワイヤを送給し、スプレー移行形態によって溶接するアーク溶接方法において、
　第１期間中は第１溶接電流Ｉｗ１を通電し、第２期間中は第２溶接電流Ｉｗ２を通電し、第３期間中は第３溶接電流Ｉｗ３を通電し、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１であり、前記第１期間～前記第３期間を繰り返して行なう、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記第３期間は、前記第１期間及び前記第２期間よりも長い期間である、
ことを特徴とするアーク溶接方法である。
　本発明は、前記第３溶接電流Ｉｗ３から前記第１溶接電流Ｉｗ１への変化時の傾斜は、前記第２溶接電流Ｉｗ２から前記第３溶接電流Ｉｗ３への変化時の傾斜よりも緩やかである、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記第１溶接電流Ｉｗ１から前記第２溶接電流Ｉｗ２への変化時の傾斜は、予め定めた基準傾斜よりも緩やかである、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記第３溶接電流Ｉｗ３は、右肩下がりの階段状に変化する電流である、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生したときは、この短絡が解除されてアークが再発生した時点から前記第３期間を開始する、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、前記第２期間及び／又は前記第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、溶接電圧の平均値を変化させる、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、前記第２期間及び／又は前記第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる、
ことを特徴とする。
　本発明は、前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、溶接電圧の平均値を変化させる、
ことを特徴とする。
　本発明によれば、第１期間中は、溶融池に大きなアーク圧力が作用して、溶融池はワイヤ直下が窪んだ凹形状になり、ワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となる。続く、第２期間中は、アーク形状は萎んだ形状となり、アークがワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となった部分に集中した状態となる。続く、第３期間中は、前半では溶融池の窪んだ部分がアークによって集中して加熱され、後半ではアーク圧力が一定であるので溶融池の窪んだ部分がなくなり穏やかな状態となる。本発明では、これらの第１期間～第３期間を繰り返すことによって、スプレー移行溶接において、溶け込みを深くして高品質化を図ることができる。
本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。 本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。 本発明の実施の形態３に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。 本発明の実施の形態４に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態４に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。 本発明の実施の形態５に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態６に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態７に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態８に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 従来技術において、一般的なスプレー移行溶接における電圧・電流波形図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
　電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する電圧誤差増幅信号Ｅｖによるインバータ制御によって出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力としてＰＷＭ制御等の変調制御を行い上記のインバータ回路を駆動する駆動回路を備えている。リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑して溶接電圧Ｖｗを出力する。
　溶接ワイヤ１は、送給モータ（図示は省略）に結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給され、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われる。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加し、アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電する。
　電圧設定回路ＥＲは、予め定めた電圧設定信号Ｅｒを出力する。電圧増加値設定回路ＥＵＲは、予め定めた電圧増加値設定信号Ｅｕｒを出力する。電圧減少値設定回路ＥＤＲは、予め定めた電圧減少値設定信号Ｅｄｒを出力する。
　第１期間設定回路Ｔ１Ｒは、予め定めた第１期間設定信号Ｔ１ｒを出力する。第２期間設定回路Ｔ２Ｒは、予め定めた第２期間設定信号Ｔ２ｒを出力する。第３期間設定回路Ｔ３Ｒは、予め定めた第３期間設定信号Ｔ３ｒを出力する。
　電圧制御設定回路ＥＣＲは、上記の電圧設定信号Ｅｒ、上記の電圧増加値設定信号Ｅｕｒ、上記の電圧減少値設定信号Ｅｄｒ、上記の第１期間設定信号Ｔ１ｒ、上記の第２期間設定信号Ｔ２ｒ及び上記の第３期間設定信号Ｔ３ｒを入力として、以下の処理を行ない、電圧制御設定信号Ｅｃｒを出力する。
１）　第１期間設定信号Ｔ１ｒによって定まる第１期間Ｔ１中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒ＋Ｅｕｒを出力する。
２）　続けて、第２期間設定信号Ｔ２ｒによって定まる第２期間Ｔ２中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒ－Ｅｄｒを出力する。
３）　続けて、第３期間設定信号Ｔ３ｒによって定まる第３期間Ｔ３中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒを出力する。
４）　上記１）～３）を繰り返す。
　出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧制御設定信号Ｅｃｒ（＋）とこの出力電圧検出信号Ｅｄ（－）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この電圧誤差増幅回路ＥＶによって、溶接電源は定電圧制御される。
　図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は電圧制御設定信号Ｅｃｒの時間変化をしめし、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。同図は、上述した図１３と対応している。以下、同図を参照して説明する。
　同図（Ａ）に示すように、電圧制御設定信号Ｅｃｒは、図１の電圧制御設定回路ＥＣＲによって周期的に振動する波形であり、時刻ｔ１～ｔ２の予め定めた第１期間Ｔ１中は電圧設定信号Ｅｒに電圧増加値設定信号Ｅｕｒを加算した値となり、時刻ｔ２～ｔ３の予め定めた第２期間Ｔ２中は電圧設定信号Ｅｒから電圧減少値設定信号Ｅｄｒを減算した値となり、時刻ｔ３～ｔ４の予め定めた第３期間Ｔ３中は電圧設定信号Ｅｒの値となる。電圧制御設定信号Ｅｃｒは、時刻ｔ１～ｔ４を１周期として繰り返される振動波形となる。ここで、Ｅｒ＞０、Ｅｕｒ＞０、Ｅｄｒ＞０、Ｅｃｒ＞０である。
　同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、電圧制御設定信号Ｅｃｒによって設定されるので振動波形となり、時刻ｔ１～ｔ２の第１期間Ｔ１中は、第３溶接電圧値Ｖｗ３から傾斜を有して増加して略一定値の第１溶接電圧値Ｖｗ１となり、時刻ｔ２～ｔ３の第２期間Ｔ２中は、第１溶接電圧値Ｖｗ１から傾斜を有して減少して略一定値の第２溶接電圧値Ｖｗ２となり、時刻ｔ３～ｔ４の第３期間Ｔ３中は、第２溶接電圧値Ｖｗ２から傾斜を有して増加して略一定値の第３溶接電圧値Ｖｗ３となる。第１溶接電圧値Ｖｗ１はＥｒ＋Ｅｕｒによって設定され、第２溶接電圧値Ｖｗ２はＥｒ－Ｅｄｒによって設定され、第３溶接電圧値Ｖｗ３はＥｒによって設定される。
　同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接電圧Ｖｗとアーク負荷によって定まり、溶接電圧Ｖｗが振動しているので振動波形となり、時刻ｔ１～ｔ２の第１期間Ｔ１中は、第３溶接電流値Ｉｗ３から傾斜を有して増加して略一定値の第１溶接電流値Ｉｗ１となり、時刻ｔ２～ｔ３の第２期間Ｔ２中は、第１溶接電流値Ｉｗ１から傾斜を有して減少して略一定値の第２溶接電流値Ｉｗ２となり、時刻ｔ３～ｔ４の第３期間Ｔ３中は、第２溶接電流値Ｉｗ２から傾斜を有して増加して略一定値の第３溶接電流値Ｉｗ３となる。ここで、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１である。
　同図においては、期間変化時の各傾斜は、図１のリアクトルＷＬ及び溶接ケーブルの合算インダクタンス値によって定まる値となる。したがって、実施の形態１では、これらの傾斜を任意に設定することはできない。
　次に、各期間の作用効果について説明する。第１期間Ｔ１中は、溶接電流Ｉｗは最も大きな値である第１溶接電流値Ｉｗ１となるので、溶融池に大きなアーク圧力が作用して、溶融池はワイヤ直下が窪んだ凹形状になり、ワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となる。第２期間Ｔ２中は、溶接電流Ｉｗは最も小さな値である第２溶接電流値Ｉｗ２となるので、アーク形状は萎んだ形状となり、アークがワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となった部分に集中した状態となる。第３期間Ｔ３中は、溶接電流Ｉｗは溶接ワイヤの送給速度によって定まる溶接電流値と近い中間の値である第３溶接電流値Ｉｗ３となる。この第３溶接電流値Ｉｗ３を略一定値に維持することにより、第３期間Ｔ３の前半では溶融池の窪んだ部分がアークによって集中して加熱され、後半ではアーク圧力が一定であるので溶融池の窪んだ部分がなくなり穏やかな状態となる。第１期間Ｔ１に移行する時点において、溶融池が穏やかな状態になっていないと、第１期間Ｔ１中にワイヤ直下が窪んだ形状とならずに歪な形状となり、溶け込みを深くする作用効果が失われることになる。したがって、第３期間Ｔ３の終了時点において溶融池を確実に穏やかな状態にするために、第３期間Ｔ３は第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２よりも長い期間に設定されることが望ましい。これらの作用効果によって、深い溶け込み形状を安定して形成することができる。
　第１溶接電流値Ｉｗ１によって、溶融池を窪んだ凹形状に変形させることができるように、第１溶接電圧値Ｖｗ１（電圧増加値設定信号Ｅｕｒ）及び第１期間Ｔ１（第１期間設定信号Ｔ１ｒ）を設定する。また、第２溶接電流値Ｉｗ２によって、アークを萎んだ形状にしてワイヤ直下に集中させるように、第２溶接電圧値Ｖｗ２（電圧減少値設定信号Ｅｄｒ）及び第２期間Ｔ２（第２期間設定信号Ｔ２ｒ）を設定する。さらに、第３溶接電流値Ｉｗ３によって、窪んだ部分に集中して加熱させた後に溶融池が穏やかな状態になるように、第３溶接電圧値Ｖｗ３（電圧設定信号Ｅｒ）及び第３期間Ｔ３（第３期間設定信号Ｔ３ｒ）を設定する。溶接電流Ｉｗが第１溶接電流値Ｉｗ１～第３溶接電流値Ｉｗ３になるように定電流制御しないのは、アーク長を適正値に維持するためには定電圧制御する必要があるためである。したがって、間接的に溶接電流Ｉｗを設定していることになる。このために、アーク負荷状態によって、第１溶接電流値Ｉｗ１～第３溶接電流値Ｉｗ３は少し変動することになる。
　次に、数値例を挙げることにする。溶接ワイヤにセルフシールド用フラックス入りワイヤ（材質：鉄鋼、直径：１．６ｍｍ）を使用し、平均溶接電流が２５０Ａ、平均溶接電圧が２１Ｖで溶接した場合の数値例である。Ｅｒ＝２１Ｖ、Ｅｕｒ＝１０Ｖ、Ｅｄｒ＝１０Ｖ、Ｔ１ｒ＝２ｍｓ、Ｔ２ｒ＝４ｍｓ、Ｔ３ｒ＝５ｍｓである。この結果、Ｖｗ１＝３１Ｖ、Ｖｗ２＝１１Ｖ、Ｖｗ３＝２１Ｖとなり、Ｉｗ１＝４００Ａ、Ｉｗ２＝６０Ａ、Ｉｗ３＝２５０Ａとなる。
　上述した実施の形態１によれば、スプレー移行溶接において、第１期間中は第１溶接電流Ｉｗ１を通電し、第２期間中は第２溶接電流Ｉｗ２を通電し、第３期間中は第３溶接電流Ｉｗ３を通電し、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１であり、前記第１期間～前記第３期間を繰り返して行なう。第１期間中は、溶融池に大きなアーク圧力が作用して、溶融池はワイヤ直下が窪んだ凹形状になり、ワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となる。続く、第２期間中は、アーク形状は萎んだ形状となり、アークがワイヤ直下の溶融金属が薄い状態となった部分に集中した状態となる。続く、第３期間中は、前半では溶融池の窪んだ部分がアークによって集中して加熱され、後半ではアーク圧力が一定であるので溶融池の窪んだ部分がなくなり穏やかな状態となる。本実施の形態では、これらの第１期間～第３期間を繰り返すことによって、スプレー移行溶接において、溶け込みを深くして高品質化を図ることができる。
［実施の形態２］
　実施の形態２の発明では、第３溶接電流Ｉｗ３から第１溶接電流Ｉｗ１への変化時の傾斜（第１傾斜Ｋ１）、第１溶接電流Ｉｗ１から第２溶接電流Ｉｗ２への変化時の傾斜（第２傾斜Ｋ２）及び第２溶接電流Ｉｗ２から第３溶接電流Ｉｗ３への変化時の傾斜（第３傾斜Ｋ３）を溶接状態がさらに良好になるように所望値に設定するものである。
　図３は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１に第１傾斜設定回路Ｋ１Ｒ、第２傾斜設定回路Ｋ２Ｒ及び第３傾斜設定回路Ｋ３Ｒを追加し、図１の電圧制御設定回路ＥＣＲを第２電圧制御設定回路ＥＣＲ２に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　第１傾斜設定回路Ｋ１Ｒは、予め定めた第１傾斜設定信号Ｋ１ｒを出力する。第２傾斜設定回路Ｋ２Ｒは、予め定めた第２傾斜設定信号Ｋ２ｒを出力する。第３傾斜設定回路Ｋ３Ｒは、予め定めた第３傾斜設定信号Ｋ３ｒを出力する。
　第２電圧制御設定回路ＥＣＲ２は、電圧設定信号Ｅｒ、電圧増加値設定信号Ｅｕｒ、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ、第１期間設定信号Ｔ１ｒ、第２期間設定信号Ｔ２ｒ、第３期間設定信号Ｔ３ｒ、上記の第１傾斜設定信号Ｋ１ｒ、上記の第２傾斜設定信号Ｋ２ｒ及び上記の第３傾斜設定信号Ｋ３ｒを入力として、以下の処理を行ない、電圧制御設定信号Ｅｃｒを出力する。
１）　第１期間設定信号Ｔ１ｒによって定まる第１期間Ｔ１が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒから第１傾斜設定信号Ｋ１ｒによって定まる傾斜で増加させ、Ｅｒ＋Ｅｕｒに達したらその値を維持する。
２）　続けて、第２期間設定信号Ｔ２ｒによって定まる第２期間Ｔ２が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒ＋Ｅｕｒから第２傾斜設定信号Ｋ２ｒによって定まる傾斜で減少させ、Ｅｒ－Ｅｄｒに達したらその値を維持する。
３）　続けて、第３期間設定信号Ｔ３ｒによって定まる第３期間Ｔ３が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒ－Ｅｄｒから第３傾斜設定信号Ｋ３ｒによって定まる傾斜で増加させ、Ｅｒに達したらその値を維持する。
４）　上記１）～３）を繰り返す。
　図４は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は電圧制御設定信号Ｅｃｒの時間変化をしめし、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。同図は、上述した図２と対応しており、同一の部分についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照して異なる部分について説明する。
　同図（Ａ）に示すように、電圧制御設定信号Ｅｃｒは、図３の第２電圧制御設定回路ＥＣＲ２によって周期的に振動する波形であり、時刻ｔ１～ｔ２の予め定めた第１期間Ｔ１中は、Ｅｒから予め定めた第１傾斜Ｋ１で増加し、Ｅｒ＋Ｅｕｒに達したらその値を維持し、時刻ｔ２～ｔ３の予め定めた第２期間Ｔ２中は、Ｅｒ＋Ｅｕｒから予め定めた第２傾斜Ｋ２で減少し、Ｅｒ－Ｅｄｒに達したらその値を維持し、時刻ｔ３～ｔ４の予め定めた第３期間Ｔ３中は、Ｅｒ－Ｅｄｒから予め定めた第３傾斜Ｋ３で増加し、Ｅｒに達したらその値を維持する。電圧制御設定信号Ｅｃｒは、時刻ｔ１～ｔ４を１周期として繰り返される振動波形となる。ここで、Ｅｒ＞０、Ｅｕｒ＞０、Ｅｄｒ＞０、Ｅｃｒ＞０である。
　同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、電圧制御設定信号Ｅｃｒによって設定されるので振動波形となり、時刻ｔ１～ｔ２の第１期間Ｔ１中は、第３溶接電圧値Ｖｗ３から第１傾斜Ｋ１を有して増加して略一定値の第１溶接電圧値Ｖｗ１となり、時刻ｔ２～ｔ３の第２期間Ｔ２中は、第１溶接電圧値Ｖｗ１から第２傾斜Ｋ２を有して減少して略一定値の第２溶接電圧値Ｖｗ２となり、時刻ｔ３～ｔ４の第３期間Ｔ３中は、第２溶接電圧値Ｖｗ２から第３傾斜Ｋ３を有して増加して略一定値の第３溶接電圧値Ｖｗ３となる。第１溶接電圧値Ｖｗ１はＥｒ＋Ｅｕｒによって設定され、第２溶接電圧値Ｖｗ２はＥｒ－Ｅｄｒによって設定され、第３溶接電圧値Ｖｗ３はＥｒによって設定される。
　同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接電圧Ｖｗとアーク負荷によって定まり、溶接電圧Ｖｗが振動しているので振動波形となり、時刻ｔ１～ｔ２の第１期間Ｔ１中は、第３溶接電流値Ｉｗ３から第１傾斜Ｋ１を有して増加して略一定値の第１溶接電流値Ｉｗ１となり、時刻ｔ２～ｔ３の第２期間Ｔ２中は、第１溶接電流値Ｉｗ１から第２傾斜Ｋ２を有して減少して略一定値の第２溶接電流値Ｉｗ２となり、時刻ｔ３～ｔ４の第３期間Ｔ３中は、第２溶接電流値Ｉｗ２から第３傾斜Ｋ３を有して増加して略一定値の第３溶接電流値Ｉｗ３となる。ここで、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１である。
　第１傾斜Ｋ１は第１傾斜設定信号Ｋ１ｒによって設定され、第２傾斜Ｋ２は第２傾斜設定信号Ｋ２ｒによって設定され、第３傾斜Ｋ３は第３傾斜設定信号Ｋ３ｒによって設定される。
　第１傾斜Ｋ１～第３傾斜Ｋ３のそれぞれの作用効果について説明する。第１傾斜Ｋ１が大き過ぎると、アーク圧力の変化が急峻になり過ぎて、溶融池からのスパッタの飛散を生じる。逆に、第１傾斜Ｋ１が小さ過ぎると、アーク圧力の変化が緩やかになり過ぎて、溶融池を窪んだ凹形状にするという第１期間Ｔ１の本来の作用効果が損なわれる。したがって、第１傾斜Ｋ１の適正範囲は、１００～４００Ａ／ｍｓとなる。他方、第３傾斜Ｋ３は、速やかに溶融池を穏やかな状態にするために、第１傾斜Ｋ１よりも大きい方が望ましい。
　第２傾斜Ｋ２が大き過ぎると、溶接電流Ｉｗのアンダーシュートによってアーク切れが生じる。第２傾斜Ｋ２が小さ過ぎると、ワイヤ直下にアークを速やかに集中させるという第２期間Ｔ２の本来の作用効果が損なわれる。したがって、第２傾斜Ｋ２は、アーク切れを生じる傾斜（基準値）よりも大きな値に設定される。
　上述した実施の形態２によれば、第３溶接電流Ｉｗ３から第１溶接電流Ｉｗ１への変化時の傾斜（第１傾斜Ｋ１）、第１溶接電流Ｉｗ１から第２溶接電流Ｉｗ２への変化時の傾斜（第２傾斜Ｋ２）及び第２溶接電流Ｉｗ２から第３溶接電流Ｉｗ３への変化時の傾斜（第３傾斜Ｋ３）を所望値に設定している。これにより、実施の形態１の効果に加えて、スパッタの発生を少なくし、アーク切れの発生を抑制することができる。
［実施の形態３］
　実施の形態３の発明は、第３溶接電流Ｉｗ３を右肩下がりの階段状に変化させるものである。
　図５は、本発明の実施の形態３に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図３（実施の形態２）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図３に第２電圧増加値設定回路ＥＵＲ２を追加し、図３の第２電圧制御設定回路ＥＣＲ２を第３電圧制御設定回路ＥＣＲ３に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　第２電圧増加値設定回路ＥＵＲ２は、予め定めた第２電圧増加値設定信号Ｅ２ｕｒを出力する。
　第３電圧制御設定回路ＥＣＲ３は、電圧設定信号Ｅｒ、電圧増加値設定信号Ｅｕｒ、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ、第１期間設定信号Ｔ１ｒ、第２期間設定信号Ｔ２ｒ、第３期間設定信号Ｔ３ｒ、第１傾斜設定信号Ｋ１ｒ、第２傾斜設定信号Ｋ２ｒ、第３傾斜設定信号Ｋ３ｒ及び上記の第２電圧増加値設定信号Ｅ２ｕｒを入力として、以下の処理を行ない、電圧制御設定信号Ｅｃｒを出力する。
１）　第１期間設定信号Ｔ１ｒによって定まる第１期間Ｔ１が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒから第１傾斜設定信号Ｋ１ｒによって定まる傾斜で増加させ、Ｅｒ＋Ｅｕｒに達したらその値を維持する。この動作は、図３と同一である。
２）　続けて、第２期間設定信号Ｔ２ｒによって定まる第２期間Ｔ２が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒ＋Ｅｕｒから第２傾斜設定信号Ｋ２ｒによって定まる傾斜で減少させ、Ｅｒ－Ｅｄｒに達したらその値を維持する。この動作は、図３と同一である。
３）　続けて、第３期間設定信号Ｔ３ｒによって定まる第３期間Ｔ３が開始されると、Ｅｃｒの値をＥｒ－Ｅｄｒから第３傾斜設定信号Ｋ３ｒによって定まる傾斜で増加させ、Ｅｒ＋Ｅ２ｕｒに達したらその値を維持し、第３期間Ｔ３が開始されてから所定期間が経過すると右肩下がりの階段状にＥｒまで変化してその値を維持する。当然、所定期間＜第３期間である。
４）　上記１）～３）を繰り返す。
　図６は、本発明の実施の形態３に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は電圧制御設定信号Ｅｃｒの時間変化をしめし、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。同図は、上述した図４と対応しており、第３期間Ｔ３の動作以外は同一であるので、それらの説明は繰り返さない。以下、同図を参照して第３期間Ｔ３の動作について説明する。
　同図においては、第３期間Ｔ３が、時刻ｔ３～ｔ３１の前半と、時刻ｔ３１～ｔ４の後半とに２分割されている。時刻ｔ３～ｔ３１の期間が所定期間となる。同図（Ａ）に示すように、電圧制御設定信号Ｅｃｒは、時刻ｔ３～ｔ３１の前半はＥｒ＋Ｅ２ｕｒとなり、時刻ｔ３１～ｔ４の後半はＥｒとなる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは時刻ｔ３１において階段状に変化する波形となり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗも時刻ｔ３１において階段状に変化する波形となる。
　第３期間Ｔ３中に、第３溶接電流値Ｉｗ３を階段状に変化させることによって、入熱が増大するので、溶け込みがさらに深くなる。
　上述した数値例に追加して、第２電圧増加値設定信号Ｅ２ｕｒ＝２Ｖに設定すると、第３溶接電圧Ｖｗ３の前半は２３Ｖとなり、後半は２１Ｖとなり、第３溶接電流値Ｉｗ３の前半は３００Ａとなり、後半は２５０Ａとなる。所定期間は２ｍｓに設定される。したがって、第３期間Ｔ３は、５ｍｓであるので、前半は２ｍｓとなり、後半は３ｍｓとなる。
　上述した実施の形態３によれば、第３溶接電流Ｉｗ３を右肩下がりの階段状に変化させる。これにより、本実施の形態では、入熱を増大させることができるので、実施の形態１及び２よりも溶け込みをさらに深くすることができる。
［実施の形態４］
　実施の形態４の発明は、溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生したときは、この短絡が解除されてアークが再発生した時点から第３期間Ｔ３を開始するものである。
　図７は、本発明の実施の形態４に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図１（実施の形態１）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１に溶接電圧検出回路ＶＤ及び短絡判別回路ＳＤを追加し、図１の電圧制御設定回路ＥＣＲを第４電圧制御設定回路ＥＣＲ４に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　溶接電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡判別値未満のときは溶接ワイヤ１と母材２との間が短絡状態にあると判別してＨｉｇｈレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。この短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルのときは短絡状態にあり、Ｌｏｗレベルのときはアーク発生状態にある。短絡判別値は、１０Ｖ程度に設定される。
　第４電圧制御設定回路ＥＣＲ４は、電圧設定信号Ｅｒ、電圧増加値設定信号Ｅｕｒ、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ、第１期間設定信号Ｔ１ｒ、第２期間設定信号Ｔ２ｒ、第３期間設定信号Ｔ３ｒ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理を行ない、電圧制御設定信号Ｅｃｒを出力する。以下の処理１）～４）は、実施の形態１と同一であり、処理５）が追加されている。
１）　第１期間設定信号Ｔ１ｒによって定まる第１期間Ｔ１中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒ＋Ｅｕｒを出力する。
２）　続けて、第２期間設定信号Ｔ２ｒによって定まる第２期間Ｔ２中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒ－Ｅｄｒを出力する。
３）　続けて、第３期間設定信号Ｔ３ｒによって定まる第３期間Ｔ３中は、Ｅｃｒ＝Ｅｒを出力する。
４）　上記１）～３）を繰り返す。
５）　短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡状態）からＬｏｗレベル（アーク発生状態）に変化したときは、どの期間にあっても、３）の処理の開始時点に戻り、その後は１）～３）の処理を繰り返す。
　図８は、本発明の実施の形態４に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は電圧制御設定信号Ｅｃｒの時間変化をしめし、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。同図は、上述した図２と対応しており、同一の部分についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照して異なる部分について説明する。
　同図（Ａ）に示すように、電圧制御設定信号Ｅｃｒは、図７の第４電圧制御設定回路ＥＣＲ４によって周期的に振動する波形であり、図２と同様に、時刻ｔ１～ｔ２の予め定めた第１期間Ｔ１中は電圧設定信号Ｅｒに電圧増加値設定信号Ｅｕｒを加算した値となり、時刻ｔ２～ｔ３の予め定めた第２期間Ｔ２中は電圧設定信号Ｅｒから電圧減少値設定信号Ｅｄｒを減算した値となり、時刻ｔ３～ｔ４の予め定めた第３期間Ｔ３中は電圧設定信号Ｅｒの値となる。これに応動して、図２と同様に、同図（Ｂ）に示す溶接電圧Ｖｗ及び同図（Ｃ）に示す溶接電流Ｉｗは振動波形となる。
　時刻ｔ４～ｔ５の期間は再び第１期間Ｔ１となり、時刻ｔ５～ｔ６の期間は第２期間Ｔ２となる。この第２期間Ｔ２中の時刻ｔ５１において、溶接ワイヤ１が母材２と短絡すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に低下し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは負荷が短絡負荷に変化したために次第に増加する。時刻ｔ６からの第３期間Ｔ３中の時刻ｔ７において、短絡が解除されてアークが再発生すると、同図（Ａ）に示すように、電圧制御設定信号Ｅｃｒは第３期間Ｔ３の開始時点に戻る。すなわち、時刻ｔ７から第３期間Ｔ３が再び開始されて、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２が続くことになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示す溶接電圧Ｖｗ及び同図（Ｃ）に示す溶接電流Ｉｗも、時刻ｔ７から規則正しい振動波形となる。
　上述した実施の形態１では、第１期間Ｔ１～第３期間Ｔ３を繰り返すことによって、スプレー移行溶接において、溶け込みを深くして高品質化を図ることができる。しかし、短絡が発生すると、この繰り返しによる作用効果のリズムが乱されることになる。そこで、実施の形態４では、短絡が解除されてアークが再発生したときは、第３期間Ｔ３から開始することによって、溶融池を穏やかな状態に戻している。その上で、第１期間Ｔ１からの繰り返しを再開することによって、溶接状態を深い溶け込みが得られる状態に速やかに移行させている。短絡は、トーチ高さの変動、溶接ワイヤの送給速度の変動、溶融池の不規則な運動等の外乱によって時々発生する。短絡は、電圧制御設定信号Ｅｃｒの値が一番小さくなる第２期間Ｔ２中に発生しやすい。
　実施の形態４は、実施の形態１を基礎として、短絡発生時の処理を追加している。実施の形態２及び３を基礎として、短絡発生時の処理を追加する場合も同様であるので、説明は繰り返さない。
　上述した実施の形態４によれば、溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生したときは、この短絡が解除されてアークが再発生した時点から第３期間を開始する。これにより、実施の形態４では、実施の形態１～３の効果に加えて、短絡が発生しても、溶接状態を元の安定した状態に迅速に復帰させることができる。
［実施の形態５］
　実施の形態５の発明は、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、第２期間Ｔ２及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を変化させるものである。
　図９は、本発明の実施の形態５に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図７（実施の形態４）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図７に短絡頻度検出回路ＮＳを追加し、図７の電圧減少値設定回路ＥＤＲを第２電圧減少値設定回路ＥＤＲ２に置換し、図７の第２期間設定回路Ｔ２Ｒを修正第２期間設定回路Ｔ２ＲＳに置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　短絡頻度検出回路ＮＳは、短絡判別信号Ｓｄを入力として、単位時間当たりの短絡回数を検出して、短絡頻度検出信号Ｎｓとして出力する。単位時間を１秒とすると、短絡頻度検出信号Ｎｓは、１秒間当たりの短絡回数（回／秒）となる。
　第２電圧減少値設定回路ＥＤＲ２は、上記の短絡頻度検出信号Ｎｓを入力として、単位時間ごとに短絡頻度検出信号Ｎｓと予め定めた基準回数とを比較して、短絡頻度検出信号Ｎｓが基準回数以上であるときは電圧減少値設定信号Ｅｄｒの現在値から所定電圧値を減算し、未満であるときは電圧減少値設定信号Ｅｄｒの現在値に上記の所定電圧値を加算して、電圧減少値設定信号Ｅｄｒを出力する。溶接開始時点では、電圧減少値設定信号Ｅｄｒは予め定めた電圧減少初期値に設定されている。電圧減少値設定信号Ｅｄｒは、電圧減少初期値を上限値とし、かつ、上述した第２期間Ｔ２の作用効果を保持することができる値を下限値として変化する。上記の基準回数は、１～１０回程度に設定される。上記の所定電圧値は、０．１～１．０Ｖ程度の範囲に設定される。
　修正第２期間設定回路Ｔ２ＲＳは、上記の短絡頻度検出信号Ｎｓを入力として、単位時間ごとに短絡頻度検出信号Ｎｓと上記の基準回数とを比較して、短絡頻度検出信号Ｎｓが基準回数以上であるときは第２期間設定信号Ｔ２ｒの現在値から所定時間を減算し、未満であるときは第２期間設定信号Ｔ２ｒの現在値に上記の所定期間を加算して、第２期間設定信号Ｔ２ｒを出力する。溶接開始時点では、第２期間設定信号Ｔ２ｒは予め定めた第２期間初期値に設定されている。第２期間設定信号Ｔ２ｒは、第２期間初期値を上限値とし、上述した第２期間Ｔ２の作用効果を保持することができる値を下限値として変化する。所定時間は、０．１～１．０ｍｓ程度の範囲に設定される。
　本発明の実施の形態５に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図は、上述した図８と同一であるので、説明は繰り返さない。但し、短絡頻度検出信号Ｎｓの値に応じて、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ及び第２期間設定信号Ｔ２ｒの値が自動的に変化する点は異なっている。
　実施の形態５は、実施の形態４を基礎として、短絡頻度検出信号Ｎｓによる処理を追加している。実施の形態１～３を基礎として、この処理を追加する場合も同様であるので、説明は繰り返さない。実施の形態５では、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ及び第２期間設定信号Ｔ２ｒを共に変化させる場合を説明したが、どちらか一方だけを変化させるようにしても良い。
　実施の形態５によれば、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる。第２溶接電流Ｉｗ２の変化は、第２期間中の電圧制御設定信号Ｅｃｒを変化させることによって、第２溶接電圧Ｖｗ２を変化させて行なう。短絡の発生頻度が高くなると、溶け込みを深くする作用効果が頻繁に乱されることになり、安定した深い溶け込みが得られなくなる。そこで、実施の形態５では、短絡の発生頻度に応じて、第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を自動調整することによって、短絡の発生頻度が低くなるようにしている。第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を調整する理由は、短絡は主に第２期間中に発生するからである。この結果、実施の形態５では、実施の形態１～４の効果に加えて、短絡の発生頻度が高くなることによる溶け込みの不安定化を抑制することができる。
［実施の形態６］
　実施の形態６の発明は、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、溶接電圧の平均値を変化させるものである。
　図１０は、本発明の実施の形態６に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図７（実施の形態４）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図７に短絡頻度検出回路ＮＳを追加し、図７の電圧設定回路ＥＲを第２電圧設定回路ＥＲ２に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　短絡頻度検出回路ＮＳは、短絡判別信号Ｓｄを入力として、単位時間当たりの短絡回数を検出して、短絡頻度検出信号Ｎｓとして出力する。単位時間を１秒とすると、短絡頻度検出信号Ｎｓは、１秒間当たりの短絡回数（回／秒）となる。この回路は、上述した図９の短絡頻度検出回路ＮＳと同じ回路である。
　第２電圧設定回路ＥＲ２は、上記の短絡頻度検出信号Ｎｓを入力として、単位時間ごとに短絡頻度検出信号Ｎｓと予め定めた基準回数とを比較し、短絡頻度検出信号Ｎｓが基準回数以上であるときは電圧設定信号Ｅｒの現在値に所定電圧値を加算し、未満であるときは電圧設定信号Ｅｒの現在値から上記の所定電圧値を減算して、電圧設定信号Ｅｒを出力する。溶接開始時点では、電圧設定信号Ｅｒは予め定めた電圧設定初期値に設定されている。電圧設定信号Ｅｒは電圧設定初期値を下限値として変化する。上記の基準回数は、１～１０回程度に設定される。上記の所定電圧値は、０．１～１．０Ｖ程度の範囲に設定される。
　本発明の実施の形態６に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図は、上述した図８と同一であるので、説明は繰り返さない。但し、短絡頻度検出信号Ｎｓの値に応じて、電圧設定信号Ｅｒの値が自動的に変化する点は異なっている。電圧設定信号Ｅｒが変化すると、同図（Ａ）に示す電圧制御設定信号Ｅｃｒが上下に平行移動した波形となるので、溶接電圧の平均値を変化させることになる。これにより、短絡がほとんど発生しない状態にすることができる。
　実施の形態６は、実施の形態４を基礎として、短絡頻度検出信号Ｎｓによる処理を追加している。実施の形態１～３を基礎として、この処理を追加する場合も同様であるので、説明は繰り返さない。
　実施の形態６によれば、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、溶接電圧の平均値を変化させる。溶接電圧の平均値は、電圧設定信号Ｅｒを変化させて電圧制御設定信号Ｅｃｒを変化させることによって行なう。短絡の発生頻度が高くなると、溶け込みを深くする作用効果が頻繁に乱されることになり、安定した深い溶け込みが得られなくなる。そこで、実施の形態６では、短絡の発生頻度に応じて溶接電圧の平均値を自動調整することによって、短絡の発生頻度が低くなるようにしている。この結果、実施の形態６では、実施の形態１～４の効果に加えて、短絡の発生頻度が高くなることによる溶け込みの不安定化を抑制することができる。
［実施の形態７］
　実施の形態７の発明は、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、第２期間Ｔ２及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を変化させるものである。
　図１１は、本発明の実施の形態７に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図７（実施の形態４）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図７の電圧減少値設定回路ＥＤＲを第３電圧減少値設定回路ＥＤＲ３に置換し、図７の第２期間設定回路Ｔ２Ｒを補正第２期間設定回路Ｔ２ＲＨに置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
　第３電圧減少値設定回路ＥＤＲ３は、短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）であるときは電圧減少値設定信号Ｅｄｒの現在値を短絡期間の時間経過に伴って次第に減少させ、Ｌｏｗレベル（アーク）であるときは電圧減少値設定信号Ｅｄｒの現在値をアーク期間の時間経過に伴って次第に増加させて、電圧減少値設定信号Ｅｄｒを出力する。溶接開始時点では、電圧減少値設定信号Ｅｄｒは予め定めた電圧減少初期値に設定されている。電圧減少値設定信号Ｅｄｒは、電圧減少初期値を上限値とし、かつ、上述した第２期間Ｔ２の作用効果を保持することができる値を下限値として変化する。例えば、電圧減少値設定信号Ｅｄｒを、短絡期間中は－０．２Ｖ／ｍｓの減少率で減少させ、アーク期間中は＋０．０５Ｖ／１００ｍｓの増加率で増加させる。
　補正第２期間設定回路Ｔ２ＲＨは、短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）であるときは第２期間設定信号Ｔ２ｒの現在値を短絡期間の時間経過に伴って次第に減少させ、Ｌｏｗレベル（アーク）であるときは第２期間設定信号Ｔ２ｒの現在値をアーク期間の時間経過に伴って次第に増加させて、第２期間設定信号Ｔ２ｒを出力する。溶接開始時点では、第２期間設定信号Ｔ２ｒは予め定めた第２期間初期値に設定されている。第２期間設定信号Ｔ２ｒは、第２期間初期値を上限値とし、上述した第２期間Ｔ２の作用効果を保持することができる値を下限値として変化する。例えば、第２期間設定信号Ｔ２ｒを、短絡期間中は－０．１ｍｓ／ｍｓの減少率で減少させ、アーク期間中は＋０．０２ｍｓ／１００ｍｓの増加率で増加させる。
　本発明の実施の形態７に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図は、上述した図８と同一であるので、説明は繰り返さない。但し、短絡判別信号Ｓｄに基づいて、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ及び第２期間設定信号Ｔ２ｒの値が自動的に変化する点は異なっている。
　実施の形態７は、実施の形態４を基礎として、短絡判別信号Ｓｄによる処理を追加している。実施の形態１～３を基礎として、この処理を追加する場合も同様であるので、説明は繰り返さない。実施の形態７では、電圧減少値設定信号Ｅｄｒ及び第２期間設定信号Ｔ２ｒを共に変化させる場合を説明したが、どちらか一方だけを変化させるようにしても良い。
　実施の形態７によれば、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる。第２溶接電流Ｉｗ２の変化は、第２期間中の電圧制御設定信号Ｅｃｒを変化させることによって、第２溶接電圧Ｖｗ２を変化させて行なう。短絡の時間長さが長くなると、溶け込みを深くする作用効果が阻害されることになり、安定した深い溶け込みが得られなくなる。そこで、実施の形態７では、短絡の時間長さに応じて、第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を自動調整することによって、長い短絡が発生しないようにしている。第２期間及び／又は第２溶接電流Ｉｗ２を調整する理由は、短絡は主に第２期間中に発生するからである。この結果、実施の形態７では、実施の形態１～４の効果に加えて、短絡の時間長さが長くなることによる溶け込みの不安定化を抑制することができる。
［実施の形態８］
　実施の形態８の発明は、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、溶接電圧の平均値を変化させるものである。
　図１２は、本発明の実施の形態８に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図７（実施の形態４）と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図７の電圧設定回路ＥＲを第３電圧設定回路ＥＲ３に置換したものである。以下、同図を参照してこのブロックについて説明する。
　第３電圧設定回路ＥＲ３は、短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）であるときは電圧設定信号Ｅｒの現在値を短絡期間の時間経過に伴って次第に増加させ、Ｌｏｗレベル（アーク）であるときは電圧設定信号Ｅｒの現在値をアーク期間の時間経過に伴って次第に減少させて、電圧設定信号Ｅｒを出力する。溶接開始時点では、電圧設定信号Ｅｒは予め定めた電圧設定初期値に設定されている。電圧設定信号Ｅｒは電圧設定初期値を下限値として変化する。例えば、電圧設定信号Ｅｒを、短絡期間中は＋０．２Ｖ／ｍｓの増加率で増加させ、アーク期間中は－０．０５Ｖ／１００ｍｓの減少率で減少させる。
　本発明の実施の形態８に係るアーク溶接方法を示す電圧・電流波形図は、上述した図８と同一であるので、説明は繰り返さない。但し、短絡判別信号Ｓｄに基づいて、電圧設定信号Ｅｒの値が自動的に変化する点は異なっている。電圧設定信号Ｅｒが変化すると、同図（Ａ）に示す電圧制御設定信号Ｅｃｒが上下に平行移動した波形となるので、溶接電圧の平均値を変化させることになる。これにより、長い短絡が発生しないようにしている。
　実施の形態８は、実施の形態４を基礎として、短絡判別信号Ｓｄによる処理を追加している。実施の形態１～３を基礎として、この処理を追加する場合も同様であるので、説明は繰り返さない。
　実施の形態８によれば、溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、溶接電圧の平均値を変化させる。溶接電圧の平均値は、電圧設定信号Ｅｒを変化させて電圧制御設定信号Ｅｃｒを変化させることによって行なう。短絡の時間長さが長くなると、溶け込みを深くする作用効果が阻害されることになり、安定した深い溶け込みが得られなくなる。そこで、実施の形態８では、短絡の時間長さに応じて溶接電圧の平均値を自動調整することによって、長い短絡が発生しないようにしている。この結果、実施の形態８では、実施の形態１～４の効果に加えて、短絡の時間長さが長くなることによる溶け込みの不安定化を抑制することができる。
　本発明によれば、溶接ワイヤを送給してスプレー移行状態によって溶接するアーク溶接方法の高品質化を図ることができる。
　以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　本出願は、２０１４年２月２４日出願の日本特許出願（特願２０１４－０３２９６８）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１     溶接ワイヤ
２     母材
３     アーク
４     溶接トーチ
５     送給ロール
Ｅ     出力電圧
Ｅ２ｕｒ　第２電圧増加値設定信号
ＥＣＲ 電圧制御設定回路
Ｅｃｒ 電圧制御設定信号
ＥＣＲ２　第２電圧制御設定回路
ＥＣＲ３  第３電圧制御設定回路
ＥＣＲ４  第４電圧制御設定回路
ＥＤ   出力電圧検出回路
Ｅｄ   出力電圧検出信号
ＥＤＲ 電圧減少値設定回路
Ｅｄｒ 電圧減少値設定信号
ＥＤＲ２  第２電圧減少値設定回路
ＥＤＲ３  第３電圧減少値設定回路
ＥＲ   電圧設定回路
Ｅｒ   電圧設定信号
ＥＲ２ 第２電圧設定回路
ＥＲ３ 第３電圧設定回路
ＥＵＲ 電圧増加値設定回路
Ｅｕｒ 電圧増加値設定信号
ＥＵＲ２  第２電圧増加値設定回路
ＥＶ   電圧誤差増幅回路
Ｅｖ   電圧誤差増幅信号
Ｉｗ   溶接電流
Ｉｗ１ 第１溶接電流値
Ｉｗ２ 第２溶接電流値
Ｉｗ３ 第３溶接電流値
Ｋ１   第１傾斜
Ｋ１Ｒ 第１傾斜設定回路
Ｋ１ｒ 第１傾斜設定信号
Ｋ２   第２傾斜
Ｋ２Ｒ 第２傾斜設定回路
Ｋ２ｒ 第２傾斜設定信号
Ｋ３   第３傾斜
Ｋ３Ｒ 第３傾斜設定回路
Ｋ３ｒ 第３傾斜設定信号
ＮＳ   短絡頻度検出回路
Ｎｓ   短絡頻度検出信号
ＰＭ   電源主回路
ＳＤ   短絡判別回路
Ｓｄ   短絡判別信号
Ｔ１   第１期間
Ｔ１Ｒ 第１期間設定回路
Ｔ１ｒ 第１期間設定信号
Ｔ２   第２期間
Ｔ２Ｒ 第２期間設定回路
Ｔ２ｒ 第２期間設定信号
Ｔ２ＲＳ  修正第２期間設定回路
Ｔ２ＲＨ  補正第２期間設定回路
Ｔ３   第３期間
Ｔ３Ｒ 第３期間設定回路
Ｔ３ｒ 第３期間設定信号
ＶＤ   溶接電圧検出回路
Ｖｄ   溶接電圧検出信号
Ｖｗ   溶接電圧
Ｖｗ１ 第１溶接電圧値
Ｖｗ２ 第２溶接電圧値
Ｖｗ３ 第３溶接電圧値
ＷＬ   リアクトル

Claims (10)

  1. 　溶接ワイヤを送給し、スプレー移行形態によって溶接するアーク溶接方法において、
    　第１期間中は第１溶接電流Ｉｗ１を通電し、第２期間中は第２溶接電流Ｉｗ２を通電し、第３期間中は第３溶接電流Ｉｗ３を通電し、０＜Ｉｗ２＜Ｉｗ３＜Ｉｗ１であり、前記第１期間～前記第３期間を繰り返して行なう、
    ことを特徴とするアーク溶接方法。
  2. 　前記第３期間は、前記第１期間及び前記第２期間よりも長い期間である、
    ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
  3. 　前記第３溶接電流Ｉｗ３から前記第１溶接電流Ｉｗ１への変化時の傾斜は、前記第２溶接電流Ｉｗ２から前記第３溶接電流Ｉｗ３への変化時の傾斜よりも緩やかである、
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のアーク溶接方法。
  4. 　前記第１溶接電流Ｉｗ１から前記第２溶接電流Ｉｗ２への変化時の傾斜は、予め定めた基準傾斜よりも緩やかである、
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  5. 　前記第３溶接電流Ｉｗ３は、右肩下がりの階段状に変化する電流である、
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  6. 　前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生したときは、この短絡が解除されてアークが再発生した時点から前記第３期間を開始する、
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  7. 　前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、前記第２期間及び／又は前記第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  8. 　前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の頻度に応じて、溶接電圧の平均値を変化させる、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  9. 　前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、前記第２期間及び／又は前記第２溶接電流Ｉｗ２を変化させる、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
  10. 　前記溶接ワイヤと母材との間に発生した短絡の時間長さに応じて、溶接電圧の平均値を変化させる、
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
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