特開 2016-26880 パルスアーク溶接の出力制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-26880(P2016-26880A)

(43)【公開日】2016年2月18日

(54)【発明の名称】パルスアーク溶接の出力制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/09 20060101AFI20160122BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20160122BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/09

   B23K9/12 305

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-68666(P2015-68666)

(22)【出願日】2015年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2014-129342(P2014-129342)

(32)【優先日】2014年6月24日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(72)【発明者】

【氏名】高田 賢人

(72)【発明者】

【氏名】中俣 利昭

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA01

4E082AA04

4E082AB03

4E082BA04

4E082EA11

4E082EC17

4E082ED01

4E082EF07

4E082EF16

4E082JA01

4E082JA03

(57)【要約】

【課題】給電チップ・母材間距離が短い状態でのパルスアーク溶接では、アーク長の変動によって長期短絡が複数回数発生する状態に陥りやすい。
【解決手段】ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐ及びベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂを１パルス周期とする溶接電流Ｉｗを通電して溶接するパルスアーク溶接の出力制御方法において、パルス周期ごとに長期短絡を検出し、この長期短絡の検出に基づいて長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別したときは、判別以降のパルス周期における溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流Ｉｗの波形パラメータＴｐ、Ｉｐを変化させる。これにより、パルス周期中に溶接ワイヤへの入熱が増大するので、短絡を伴うことなく溶滴が移行してアーク長が長い状態となる。この結果、長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出して、安定した溶接状態を回復することができる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤを送給し、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を１パルス周期とする溶接電流を通電して溶接するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記パルス周期ごとに長期短絡を検出し、この長期短絡の検出に基づいて前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別したときは、前記判別以降の前記パルス周期における前記溶接ワイヤへの入熱が増大するように前記溶接電流の波形パラメータを変化させ、前記長期短絡は短絡時間が予め定めた基準時間以上の短絡である、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法。

【請求項2】

前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、前記長期短絡が連続した第１基準回数の前記パルス周期で発生したことを判別することによって行い、前記第１基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。

【請求項3】

前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、予め定めた単位時間当たりに第２基準回数以上の前記長期短絡が発生したことを判別することによって行い、前記第２基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。

【請求項4】

前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、予め定めた単位回数の前記パルス周期当たりに第３基準回数以上の前記長期短絡が発生したことを判別することによって行い、前記第３基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。

【請求項5】

前記溶接電流の前記波形パラメータの変化は、前記判別以降の所定回数又は所定時間の前記パルス周期に対して行う、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。

【請求項6】

前記溶接電流の前記波形パラメータが変化している前記パルス周期中は、前記溶接ワイヤの送給速度を減速させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の出力制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接ワイヤを送給し、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を１パルス周期とする溶接電流を通電して溶接するパルスアーク溶接の出力制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

溶接ワイヤを一定の速度で送給し、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を１パルス周期とするパルス波形の溶接電流を通電してアークを発生させて溶接する消耗電極式パルスアーク溶接方法が広く使用されている。このパルスアーク溶接方法は、鉄鋼、アルミニウム等の種々の金属材料に対して、スパッタ発生量の少ない高品質の溶接を高効率に行うことができる。

【0003】

図５は、消耗電極式パルスアーク溶接における一般的な電流・電圧波形図である。同図（Ａ）はアークを通電する溶接電流Ｉｗの波形を示し、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の波形を示す。以下、同図を参照して説明する。

【0004】

時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、傾斜を有して立上り、溶滴を形成し移行させるために臨界値以上のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、傾斜を有して立上り、アーク長に比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、傾斜を有して立下り、溶滴を形成しないために臨界値未満のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、傾斜を有して立下り、アーク長に比例したベース電圧Ｖｂが印加する。時刻ｔ１〜ｔ３を１パルス周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。

【0005】

溶接ワイヤが直径１．２mmの鉄鋼ワイヤである場合、ピーク電流Ｉｐ＝４５０〜５００Ａ、立上りを含むピーク期間Ｔｐ＝１．５〜２．０ms、パルス周期Ｔｆ＝４．０〜１０．０ms、ベース電流Ｉｂ＝３０〜７０Ａ、立上り期間及び立下り期間＝０．５〜１．０ms程度に設定される。立上り期間及び立下り期間は、溶接トーチ、溶接用ケーブル、溶接電源内蔵のリアクトル等によるインダクタンス値によってその最短時間（０．５ms）が決まる。また、立上り期間及び立下り期間は、溶接条件に応じて適正値（０．５〜１．０ms）に設定される。

【0006】

ピーク期間Ｔｐ中は、溶接ワイヤの先端が溶融されて溶滴が成長すると共に、溶滴の上部にピンチ力によるくびれが次第に形成される。そして、時刻ｔ２にベース期間Ｔｂに入り、溶接電流Ｉｗが立ち下ってベース電流Ｉｂに収束した後の時刻ｔ２１において、溶滴が溶融池に移行する。この移行時には、溶滴が細長く伸びた形状になり溶融池と接触する場合があり、このときに短時間（多くは０．２ms未満）の短絡が発生する。したがって、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２１において、溶接電圧Ｖｗが略０Ｖとなり、短絡が発生している。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡が発生した時刻ｔ２１から所定時間後に増加し、短絡が終了する時刻ｔ２２に通常値に戻る。所定時間は０．１ms程度である。溶接電流Ｉｗを増加させる理由は、早期に短絡を解除してアーク発生状態に戻すためである。

【0007】

パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接では、溶接中のアーク長を適正値に維持することが良好な溶接品質を得るために重要である。このアーク長制御は、以下のように行われる。同図（Ｂ）に示す溶接電圧の平均値Ｖavはアーク長に略比例する。このために、溶接電圧平均値Ｖavを検出し、この溶接電圧平均値Ｖavが適正アーク長に相当する値に設定された溶接電圧設定値Ｖｒ（図示は省略）と等しくなるように、上記のパルス周期Ｔｆ（周波数変調制御）、ピーク期間Ｔｐ（パルス幅変調制御）又はピーク電流Ｉｐ（ピーク電流変調制御）をフィードバック制御によって変化させている。上記のベース電流Ｉｂは所定値に設定される。

【0008】

周波数変調制御では、ピーク期間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐが波形パラメータとなり、所定値に設定される。そして、パルス周期Ｔｆ（ベース期間Ｔｂ）がフィードバック制御される。

【0009】

パルス幅変調制御では、ピーク電流Ｉｐ及びパルス周期Ｔｆが波形パラメータとなり、所定値に設定される。そして、ピーク期間（パルス幅）Ｔｐがフィードバック制御される。

【0010】

ピーク電流変調制御では、ピーク期間Ｔｐ及びパルス周期Ｔｆが波形パラメータとなり、所定値に設定される。そして、ピーク電流Ｉｐがフィードバック制御される。

【0011】

上記の溶接電圧平均値Ｖavは、溶接電圧Ｖｗを検出してローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通すことによって検出される。

【0012】

各変調制御において、波形パラメータは、１パルス周期中に１つの溶滴が移行するいわゆる１パルス周期１溶滴移行状態になるように適正値に設定される。

【0013】

特許文献１の発明では、溶接ワイヤと母材との短絡を検出し、この短絡発生時期がパルス周期に対して、早期領域か適正領域か後期領域かを判断し、この判断に基づいて波形パラメータを自動調整するものである。例えば、自動調整する対象となる波形パラメータとしてピーク期間Ｔｐを選択した場合、第ｎ回目のパルス周期における短絡発生時期が早期領域であったときはピーク期間Ｔｐを０．１msだけ短くし、第ｎ＋１回目のパルス周期における短絡発生時期が適正領域であったときはピーク機関Ｔｐはそのままの値を維持する。また、第ｍ回目のパルス周期における短絡発生時期が後期領域であったときはピーク機関Ｔｐを０．１msだけ長くする。ｎ及びｍは、正の整数である。このようにして、波形パラメータの自動調整を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特許第２９７３７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

ワーク（母材）の形状によっては、溶接トーチ先端と母材との距離（以下、給電チップ・母材間距離という）が通常値よりも短い状態でパルスアーク溶接を行う必要が生じる場合がある。このような場合には、アーク長が変動して短絡時間が通常値よりも長い長期短絡が複数回数発生する不安定状態に陥りやすい。長期短絡が複数回数発生する状態に一旦陥ると、その状態からなかなか抜け出せない状態となり、スパッタ発生量が増大し、ビード外観も悪くなる。

【0016】

そこで、本発明では、給電チップ・母材間距離が短い状態でのパルスアーク溶接において、アーク長の変動によって長期短絡が複数回数発生する状態に陥っても、迅速にその状態から抜け出して安定した溶接状態へと回復することができるパルスアーク溶接の出力制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接ワイヤを送給し、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を１パルス周期とする溶接電流を通電して溶接するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記パルス周期ごとに長期短絡を検出し、この長期短絡の検出に基づいて前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別したときは、前記判別以降の前記パルス周期における前記溶接ワイヤへの入熱が増大するように前記溶接電流の波形パラメータを変化させ、前記長期短絡は短絡時間が予め定めた基準時間以上の短絡である、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【0018】

請求項２の発明は、前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、前記長期短絡が連続した第１基準回数の前記パルス周期で発生したことを判別することによって行い、前記第１基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【0019】

請求項３の発明は、前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、予め定めた単位時間当たりに第２基準回数以上の前記長期短絡が発生したことを判別することによって行い、前記第２基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【0020】

請求項４の発明は、前記長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別を、予め定めた単位回数の前記パルス周期当たりに第３基準回数以上の前記長期短絡が発生したことを判別することによって行い、前記第３基準回数は２以上の整数である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【0021】

請求項５の発明は、前記溶接電流の前記波形パラメータの変化は、前記判別以降の所定回数又は所定時間の前記パルス周期に対して行う、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【0022】

請求項６の発明は、前記溶接電流の前記波形パラメータが変化している前記パルス周期中は、前記溶接ワイヤの送給速度を減速させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の出力制御方法である。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、パルス周期中に溶接ワイヤへの入熱が増大するので、短絡を伴うことなく溶滴が移行してアーク長が長い状態となる。この結果、長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出して、安定した溶接状態を回復することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を説明するための電流・電圧波形図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を説明するための電流・電圧波形図である。

【図4】本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。

【図5】従来技術において、消耗電極式パルスアーク溶接における一般的な電流・電圧波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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。

【0026】

［実施の形態１］
実施の形態１の発明は、パルス周期ごとに長期短絡を検出し、この長期短絡の検出に基づいて長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別したときは、判別以降のパルス周期における溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流の波形パラメータを変化させるものである。

【0027】

図１は、本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を説明するための電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの波形を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの波形を示し、同図（Ｃ）は短絡判別信号Ｓｄの波形を示す。同図において、上述した図５と同一の動作についての説明は繰り返さない。同図において図示は省略するが、溶接ワイヤは定則送給されている。以下、同図を参照して説明する。

【0028】

同図は、５周期分の波形を示している。時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期において、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐが通電し、ベース期間Ｔｂ中はベース電流Ｉｂが通電する。同図では、時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期、時刻ｔ２〜ｔ３のパルス周期及び時刻ｔ３〜ｔ４のパルス周期において３回連続して長期短絡が発生している場合である。ここで、長期短絡を定義すると、短絡時間が予め定めた基準時間以上の短絡のことである。上述したように、安定した溶接状態においても、０．２ms未満の通常短絡が発生する場合がある。したがって、基準時間は、通常短絡とは区別するために０．２msよりは長い時間に設定され、例えば０．４〜１．０ms程度に設定される。時刻ｔ１１〜ｔ１２、時刻ｔ２１〜ｔ２２及び時刻ｔ３１〜ｔ３２の短絡期間中は、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになる。同図では、この３つの短絡期間の時間長さが基準時間以上の長期短絡であった場合である。この長期短絡期間中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは略０Ｖとなり、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは所定時間経過後に増加する。

【0029】

連続した第１基準回数ｎ１のパルス周期において長期短絡が発生したときは、アーク長が変動して長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったと判別する。同図では、第１基準回数ｎ１は３回に設定されているので、長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったと判別している。

【0030】

上記の判別に基づいて、時刻ｔ４〜ｔ５のパルス周期においては、溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流Ｉｗの波形パラメータを変化させる。同図では、波形パラメータがピーク電流Ｉｐ及びピーク期間Ｔｐである場合である。入熱を増大させるために、両値を増加させている。これにより、パルス周期中に溶接ワイヤへの入熱が増大するので、短絡を伴うことなく溶滴が移行してアーク長が長い状態となる。この結果、長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出して、安定した溶接状態を回復する。したがって、時刻ｔ４〜ｔ５のパルス周期中は、短絡が発生していない。

【0031】

続く時刻ｔ５〜ｔ６のパルス周期においては、ピーク電流Ｉｐ及びピーク期間Ｔｐは、時刻ｔ４以前の通常値に戻している。長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出しているので、この周期中も短絡は発生していない。

【0032】

給電チップ・母材間距離が短い状態でのパルスアーク溶接において、アーク長が変動して長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを、以下のようにして判別することができる。
判別方法１）上述した判別方法であり、長期短絡が連続した第１基準回数ｎ１のパルス周期で発生したことを判別することによって行う。第１基準回数ｎ１は、２以上の整数であり、３〜１０回程度に設定される。
判別方法２）単位時間当たりに第２基準回数ｎ２以上の長期短絡が発生したことを判別して行う。例えば、単位時間は１００msに設定され、第２基準回数ｎ２は２以上の整数であり、５〜２０程度に設定される。
判別方法３）単位回数のパルス周期当たりに第３基準回数ｎ３以上の長期短絡が発生したことを判別して行う。単位回数＞第３基準回数ｎ３である。例えば、単位回数のパルス周期は２０回に設定され、第３基準回数ｎ３は２以上の整数であり、５〜１０程度に設定される。

【0033】

上述したように、長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別した以降のパルス周期における溶接ワイヤへの入熱を増大させるために、溶接電流Ｉｗの波形パラメータを変化させる。波形パラメータは、アーク長制御の方式によって以下のようになる。
１）周波数変調制御のときは、波形パラメータは、ピーク電流Ｉｐ及び／又はピーク期間Ｔｐとなる。入熱を増大させるためには、ピーク電流Ｉｐ及び／又はピーク期間Ｔｐを増加させる。
２）パルス幅変調制御のときは、波形パラメータは、ピーク電流Ｉｐ及び／又はパルス周期となる。入熱を増大させるためには、ピーク電流Ｉｐの増加及び／又はパルス周期の減少を行う。
３）ピーク電流変調制御のときは、波形パラメータは、ピーク期間Ｔｐ及び／又はパルス周期となる。入熱を増大させるためには、ピーク期間Ｔｐの増加及び／又はパルス周期の減少を行う。

【0034】

図１の場合には、判別以降の１回のパルス周期中のみ波形パラメータを変化させて、溶接ワイヤへの入熱を増大させている。判別以降の所定回数又は所定時間のパルス周期中の波形パラメータを変化させるようにしても良い。これにより、より確実に長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出すことができる。所定回数は１〜１０回程度であり、所定時間は５〜１００ms程度である。これらは、長期短絡が複数回発生する状態から抜け出せる値として実験によって設定される。

【0035】

図２は、図１で上述した本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

【0036】

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、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って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次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルを備えている。

【0037】

溶接ワイヤ１は、ワイヤリール１ａに巻かれている。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給速度Ｆｗで送給されて、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われる。アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電し、溶接トーチ４内の給電チッップ（図示は省略）と母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加する。

【0038】

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。溶接電圧平均値算出回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、ローパスフィルタに通すことによって平均化して、溶接電圧平均値信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、予め定めた溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、この溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

【0039】

電圧・周波数変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、この電圧誤差増幅信号Ｅｖの値に応じた周波数を有するパルス周期信号Ｔｆを出力する。このパルス周期信号Ｔｆは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。

【0040】

短絡判別回路ＳＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値によって短絡状態を判別してＨｉｇｈレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。

【0041】

長期短絡検出回路ＳＥは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点からのＨｉｇｈレベルの経過時間が予め定めた基準時間以上になるとＨｉｇｈレベルにセットされ、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベルになるとＬｏｗレベルにリセットされる長期短絡検出信号Ｓｅを出力する。

【0042】

長期短絡複数発生判別回路ＳＦは、上記の長期短絡検出信号Ｓｅ及び上記のパルス周期信号Ｔｆを入力として、図１で上述した判別方法１）〜３）のいずれかによって長期短絡が複数回数発生する状態に陥っているかを判別して、陥っていると判別したときは所定パルス周期又は所定時間の間Ｈｉｇｈレベルとなる長期短絡複数発生判別信号Ｓｆを出力する。

【0043】

ピーク期間設定回路ＴＰＲは、上記の長期短絡複数発生判別信号Ｓｆを入力として、長期短絡複数発生判別信号ＳｆがＬｏｗレベルのときは予め定めた通常値となり、Ｈｉｇｈレベルのときは通常値よりも増加した値となるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。

【0044】

タイマ回路ＴＭは、上記のピーク期間設定信号Ｔpr及び上記のパルス周期信号Ｔｆを入力として、パルス周期信号ＴｆがＨｉｇｈレベルに変化するごとにピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間だけＨｉｇｈレベルになるタイマ信号Ｔｍを出力する。したがって、このタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルのときはピーク期間になり、Ｌｏｗレベルのときはベース期間になる。

【0045】

ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の長期短絡複数発生判別信号Ｓｆを入力として、長期短絡複数発生判別信号ＳｆがＬｏｗレベルのときは予め定めた通常値となり、Ｈｉｇｈレベルのときは通常値よりも増加した値となるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。

【0046】

ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。

【0047】

切換回路ＳＷは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記のベース電流設定信号Ｉbrを入力として、タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルのときはピーク電流設定信号Ｉprを電流制御設定信号Ｉcrとして出力し、Ｌｏｗレベルのときはベース電流設定信号Ｉbrを電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。

【0048】

溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcrと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉを入力として、ＰＷＭ制御を行い、上記の電源主回路ＰＭのインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。

【0049】

溶接電流平均値設定回路ＩＲは、予め定めた溶接電流平均値設定信号Ｉｒを出力する。送給速度設定回路ＦＲは、この溶接電流平均値設定信号Ｉｒを入力として、予め内蔵されている溶接電流平均値と送給速度との関係式によって溶接電流平均値設定信号Ｉｒの値に対応した送給速度設定信号Ｆｒを算出して出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この値によって定まる送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記のワイヤ送給モータＷＭに出力する。

【0050】

同図は、アーク長制御の方式が周波数変調制御の場合である。パルス幅変調制御又はピーク電流変調制御の場合は、長期短絡複数発生判別信号Ｓｆに基づいて変化させる波形パラメータを上述した各制御方式に対応したものに変更することによって、同様に行うことができる。

【0051】

上述した実施の形態１によれば、パルス周期ごとに長期短絡を検出し、この長期短絡の検出に基づいて長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことを判別したときは、判別以降のパルス周期における溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流の波形パラメータを変化させる。これにより、実施の形態１では、パルス周期中に溶接ワイヤへの入熱が増大するので、短絡を伴うことなく溶滴が移行してアーク長が長い状態となる。この結果、長期短絡が複数回数発生する状態から抜け出して、安定した溶接状態を回復することができる。

【0052】

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、溶接電流の波形パラメータが変化しているパルス周期中は、溶接ワイヤの送給速度を減速させるものである。

【0053】

図３は、本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を説明するための電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの波形を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの波形を示し、同図（Ｃ）は短絡判別信号Ｓｄの波形を示し、同図(Ｄ)は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの波形を示す。同図(Ａ)〜(Ｃ)の各波形は、上述した図１と同一であるので、これらの波形についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照して説明する。

【0054】

上述したように、長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別に基づいて、時刻ｔ４〜ｔ５のパルス周期においては、溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流Ｉｗの波形パラメータを変化させる。

【0055】

同図(Ｄ)に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ４までの期間中は、予め定めた定常送給速度となっている。長期短絡が複数回数発生する状態に陥ったことの判別に基づいて溶接ワイヤへの入熱が増大するように溶接電流Ｉｗの波形パラメータを変化させている時刻ｔ４〜ｔ５のパルス周期中は、送給速度Ｆｗを定常送給速度から減速させる。減速された送給速度Ｆｗは、定常送給速度の７０〜９０％程度である。そして、時刻ｔ５以降の期間中は、送給速度Ｆｗを定常送給速度に復帰させる。

【0056】

このように、溶接電流Ｉｗの波形パラメータを変化させると共に、溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを減速させることによって、より短時間で長期短絡が複数回発生している状態から抜け出すことができる。

【0057】

図４は、図３で上述した本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は上述した図２と対応しており、同一のブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図２の送給制御回路ＦＣを第２送給制御回路ＦＣ２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。

【0058】

第２送給制御回路ＦＣ２は、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の長期短絡複数発生判別信号Ｓｆを入力として、長期短絡複数発生判別信号ＳｆがＬｏｗレベルのときは送給速度設定信号Ｆｒによって定まる定常送給速度で、Ｈｉｇｈレベルのときは定常送給速度を所定率だけ減速させた送給速度で、溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記のワイヤ送給モータＷＭに出力する。

【0059】

上述した実施の形態２によれば、溶接電流の波形パラメータが変化しているパルス周期中は、溶接ワイヤの送給速度を減速させる。これにより、本実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、溶接電流の波形パラメータを変化させると共に、溶接ワイヤの送給速度を減速させることによって、より短時間で長期短絡が複数回発生している状態から抜け出すことができる。

【符号の説明】

【0060】

１ 溶接ワイヤ
１ａ ワイヤリール
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣ２ 第２送給制御回路
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 溶接電流平均値設定回路
Ｉｒ 溶接電流平均値設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ｎ１ 第１基準回数
ｎ２ 第２基準回数
ｎ３第３ 基準回数
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＥ 長期短絡検出回路
Ｓｅ 長期短絡検出信号
ＳＦ 長期短絡複数発生判別回路
Ｓｆ 長期短絡複数発生判別信号
ＳＷ 切換回路
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＭ タイマ回路
Ｔｍ タイマ信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
ＶＡＶ 溶接電圧平均値算出回路
Ｖav 溶接電圧平均値（信号）
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定（値／信号）
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ ワイヤ送給モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】