特開 2017-192960 パルスアーク溶接制御方法

(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2017-192960(P2017-192960A)

(43)【公開日】2017年10月26日

(54)【発明の名称】パルスアーク溶接制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/09 20060101AFI20170929BHJP

   B23K 9/08 20060101ALI20170929BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/09

   B23K9/08 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-84568(P2016-84568)

(22)【出願日】2016年4月20日

(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

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA03

4E082AA04

4E082BA04

4E082EC03

4E082EE01

4E082EE03

4E082EE04

4E082EE08

4E082EF07

4E082HA04

(57)【要約】

【課題】消耗電極パルスアーク溶接において、通電路のインダクタンス値が大きい場合でも磁気吹きによるアーク切れを防止すること。
【解決手段】時刻ｔ２２において、ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第１基準値以上になる磁気吹きの早期段階になったときは、第１ベース電流値Ｉｂ１に増加させる。時刻ｔ２３において、ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第２基準値以上になる磁気吹きの中期段階になったときは第２ベース電流値Ｉｂ２に増加させる。これにより、磁気吹きの早期段階でベース電流Ｉｂを予備的に増加させるので、磁気吹きが中期段階に進行したときのベース電流Ｉｂの増加速度を速くすることができる。このために、インダクタンス値が大きな場合でも、アーク切れを防止することができる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤを送給し、ピーク電流及びピーク電圧を出力するピーク期間とベース電流及びベース電圧を出力するベース期間とを繰り返し、アークが発生しているときの前記ベース電圧の上昇に基づいて前記ベース電流を増加させて磁気吹きに対処するパルスアーク溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇状態が第１基準値以上になったときは前記ベース電流を第１ベース電流値に増加させ、前記ベース電圧の上昇状態が前記第１基準値よりも大きな値の第２基準値以上になったときは前記ベース電流を前記第１ベース電流値よりも大きな値の第２ベース電流値に増加させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法。

【請求項2】

前記第１ベース電流値を、前記ベース電流の通電路のインダクタンス値に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接制御方法。

【請求項3】

前記第１ベース電流値を、前記ベース電流の通電路に設けられた可飽和リアクトルの電流飽和値よりも大きな値に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消耗電極パルスアーク溶接の磁気吹き対策に関するものである。

【背景技術】

【0002】

消耗電極パルスアーク溶接では、溶接ワイヤを送給し、ピーク電流及びピーク電圧を出力するピーク期間と、ベース電流及びベース電圧を出力するベース期間とを繰り返して溶接が行われる。ピーク電流は５００Ａ程度の大電流値に設定され、溶接ワイヤを溶融して溶滴の形成及び移行が行われる。ベース電流は３０Ａ程度に設定され、溶接ワイヤはほとんど溶融しない。パルスアーク溶接では、１回のピーク電流の通電によって１つの溶滴を移行させる１パルス１溶滴移行の状態を維持することが、スパッタの発生の少ない高品質の溶接ビードを得るために重要である。

【0003】

鉄鋼等のパルスアーク溶接においては、母材を通電する溶接電流によってアーク発生部の周辺に磁界が形成されて、この磁界からアークは力を受けて変形する場合がよくある。このような状態を、一般的に磁気吹き又はアークブローと呼んでいる。磁気吹きの発生状態がひどくなると、アークは大きく変形してアーク長が非常に長くなり、アークを維持することができなくなり、アーク切れを発生することになる。アーク切れが発生すると、溶接品質は悪くなる。このために、パルスアーク溶接においては、磁気吹き対策は大きな課題である。

【0004】

特許文献１の発明では、ベース期間中にアークが発生しているときのベース電圧の上昇率が基準上昇率以上になったことを検出して磁気吹きが発生したと判別し、ベース電流を２００Ａ以上に急増する磁気吹き対処制御を行っている。磁気吹きは、電流値が小さいためにアークの硬直性が弱くなるベース期間中に発生する。磁気吹きによってアーク長が長くなると、アーク電圧(ベース電圧)が大きくなることを利用して、磁気吹きの発生を判別している。また、ベース電流を増加させると、アークの硬直性が強くなり、磁界から力を受けてもアークの変形を抑制することができる。この結果、アーク切れを防止することができる。このときに、ベース電流は急増させる必要がある。この理由は、磁気吹きは一定のレベルを超えると急速に進行するので、ベース電流の増加が緩やかであると、アークの変形を抑制することができないからである。

【0005】

溶接電源の内部には溶接電圧を平滑するための内部リアクトルが設けられている。また、溶接電源と溶接トーチ又は母材とを結ぶ溶接用ケーブルの引き回しによって外部リアクトルが形成される。これらのリアクトルは、溶接電流の通電路(以下、単に通電路という場合がある)に挿入されているので、溶接電流の変化を緩やかにすることになる。これ以降の説明において、リアクトルと記載した場合は、内部リアクトルと外部リアクトルとを合わせたものを意味している。リアクトルのインダクタンス値が大きくなるほど溶接電流の変化は緩やかになる。溶接用ケーブルが長いときに、引き回し状態によってインダクタンス値は大きくなる。また、内部リアクトルとして可飽和リアクトルを使用する場合がある。可飽和リアクトルは、電流飽和値以下の電流範囲ではインダクタンス値が非常におおきくなり、飽和電流値よりも大きな電流範囲ではインダクタンス値が非常に小さくなる静謐を有している。可飽和リアクトルは、飽和電流値が通常のベース電流値よりも少し大きな値となるように設計される。この結果、ベース電流が通電するときのインダクタンス値が大きくなるために、通電状態が安定化する。そして、飽和電流値よりも大きな電流範囲ではインダクタンス値が小さくなるので、ベース電流からピーク電流への変化率を大きな値に設定することができる。

【0006】

溶接電流の通電路のインダクタンス値が大きい場合には、磁気吹きを判別してベース電流を増加させるときの増加率が緩やかになる。この結果、上述した従来技術では、磁気吹きの進行に対してベース電流の増加が遅れるために、アーク切れを抑制することができないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−２６８０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明では、溶接電流の通電路のインダクタンス値が大きな場合でも、磁気吹きによるアーク切れを抑制することができるパルスアーク溶接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】

【0009】

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、ピーク電流及びピーク電圧を出力するピーク期間とベース電流及びベース電圧を出力するベース期間とを繰り返し、アークが発生しているときの前記ベース電圧の上昇に基づいて前記ベース電流を増加させて磁気吹きに対処するパルスアーク溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇状態が第１基準値以上になったときは前記ベース電流を第１ベース電流値に増加させ、前記ベース電圧の上昇状態が前記第１基準値よりも大きな値の第２基準値以上になったときは前記ベース電流を前記第１ベース電流値よりも大きな値の第２ベース電流値に増加させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法である。

【0010】

請求項２の発明は、前記第１ベース電流値を、前記ベース電流の通電路のインダクタンス値に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接制御方法である。

【0011】

請求項３の発明は、前記第１ベース電流値を、前記ベース電流の通電路に設けられた可飽和リアクトルの電流飽和値よりも大きな値に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接制御方法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ベース電圧の上昇状態が第１基準値以上となる磁気吹き発生状態が早期の段階であるときに、ベース電流を増加させている。これにより、通電路のインダクタンス値が大きい場合でも、ベース電圧の上昇状態が第２基準値以上となる磁気吹き発生状態が中期の段階に進行した時点で、ベース電流を急速に増加させることができる。このために、本発明では、溶接電流の通電路のインダクタンス値が大きな場合でも、磁気吹きによるアーク切れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接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2】本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接制御方法を示す図１の溶接電源における各信号のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接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。

【0016】

電源主回路ＭＣは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、溶接に適した出力電圧を出力する。

【0017】

リアクトルＷＬは、電源主回路ＭＣの出力に設けられ、出力電圧を平滑する。リアクトルＷＬとして、可飽和リアクトルが使用される場合がある。可飽和リアクトルは、通電する電流値が飽和電流値未満のときはインダクタンス値がおおきくなり、飽和電流値以上のときはインダクタンス値は小さくなる。ベース電流Ｉｂの通常値は２０〜５０Ａ程度であるので、飽和電流値が５０Ａ程度になるように可飽和リアクトルは設計される。

【0018】

溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータ(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内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ(図示は省略)と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。

【0019】

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均化回路ＶＡＶは、上記の電圧検出信号Ｖｄを平均化して、電圧平均信号Ｖavを出力する。電圧設定回路ＶＲは、所望値の電圧設定信号Ｖｒを出力する。

【0020】

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／ＦコンバータＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに応じた周波数を有するパルス周波数信号Ｔｆを出力する。このパルス周波数信号Ｔｆは、ピーク期間とベース期間とを１周期とする周波数を決定する信号である

【0021】

ピーク期間タイマ回路ＴＴＰは、上記のパルス周波数信号Ｔｆの周波数ごとに予め定めたピーク期間ＴｐだけＨｉｇｈレベルとなるピーク期間信号Ｔtpを出力する。したがって、このピーク期間信号Ｔtpは、ピーク期間Ｔｐ中はＨｉｇｈレベルとなり、ベース期間中はＬｏｗレベルとなる信号である。

【0022】

アーク判別回路ＡＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値に基づいてアーク発生状態であるかを判別してＨｉｇｈレベルとなるアーク判別信号Ａｄを出力する。

【0023】

ベース電圧上昇状態検出回路ＤＶは、上記のピーク期間信号Ｔtp、上記のアーク判別信号Ａｄ及び上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、ピーク期間信号ＴtpがＬｏｗレベル(ベース期間Ｔｂ)であり、かつ、アーク判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル(アーク発生状態)であるときの電圧検出信号Ｖｄ(ベース電圧)の上昇状態を検出して、ベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖを出力する。ベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖは、例えば以下のようにして算出される。
１）ベース期間中のアーク発生状態における電圧検出信号Ｖｄの上昇率(微分地)
２）予め定めた基準ベース電圧値からの、ベース期間中のアーク発生状態における電圧検出信号Ｖｄの上昇値(差分値)
３）ベース期間中のアーク発生状態における電圧検出信号Ｖｄの絶対値

【0024】

第１判別回路ＨＢ１は、上記のベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖ及び上記のピーク期間信号Ｔtpを入力として、ベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖの値が予め定めた第１基準値以上になるとＨｉｇｈレベルにセットされ、その後にピーク期間信号ＴtpがＨｉｇｈレベルになるとＬｏｗレベルにリセットされる第１判別信号Ｈb1を出力する。第２判別回路ＨＢ２は、上記のベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖ及び上記のピーク期間信号Ｔtpを入力として、ベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖの値が予め定めた第２基準値以上になるとＨｉｇｈレベルにセットされ、その後にピーク期間信号ＴtpがＨｉｇｈレベルになるとＬｏｗレベルにリセットされる第２判別信号Ｈb2を出力する。ここで、第１基準値＜第２基準値である。第１基準値は、ベース電圧の上昇状態が磁気吹き発生状態の早期の段階にあることを判別するための基準値である。第２基準値は、ベース電圧の上昇状態が磁気吹き発生状態の中期の段階にあることを判別するための基準値である。磁気吹き発生状態が早期の段階にあるときは、アークの変形は小さくアーク長も少し長くなった状態であり、まだアーク切れを発生するおそれはない。しかし、磁気吹き発生状態が中期の段階になると、アークの変形が加速的に進行し、アーク長も急速に長くなり、直ぐにでもアーク切れが発生するおそれがある。従来技術では、この中期の段階のみを判別していた。

【0025】

通常ベース電流設定回路ＩＢＳＲは、予め定めたベース電流の通常値を設定するための通常ベース電流設定信号Ｉbsrを出力する。通常ベース電流設定信号Ｉbsrの設定範囲は、２０〜５０Ａ程度である。

【0026】

第１ベース電流設定回路ＩＢ１Ｒは、予め定めた第１ベース電流設定信号Ｉb1rを出力する。第１ベース電流設定信号Ｉb1rは、通常ベース電流設定信号Ｉbsrよりもおおきな値であり、かつ、第２ベース電流設定信号Ｉb2rよりも小さな値に設定される。第１ベース電流設定信号Ｉb1rは、通電路のインダクタンス値がおおきいほどおおきな値に設定される。これは、インダクタンス値が大きくなるほど第２ベース電流の立ち上がり速度が緩やかになるので、第１電流値を大きくして、アーク切れを抑制するためである。リアクトルＷＬが可飽和リアクトルである場合には、第１ベース電流設定信号Ｉb1rは飽和電流値よりも１０〜３０Ａ程度大きな値に設定される。この場合には、第１ベース電流が飽和電流値を超えているので、第２ベース電流の立ち上がり速度は速いからである。また、第１ベース電流設定信号Ｉb1rは、溶接ワイヤを溶融して溶滴形成状態が不安定になる値未満に設定される。第１ベース電流設定信号Ｉb1rの設定範囲は、６０〜１００Ａ程度である。

【0027】

第２ベース電流設定回路ＩＢ２Ｒは、予め定めた第２ベース電流設定信号Ｉb2rを出力する。第２ベース電流設定信号Ｉb2rは、２００Ａ以上であり、ピーク電流設定信号Ｉpr以下に設定される。第２ベース電流設定信号Ｉb2rは、磁気吹き発生状態が中期の段階になり、急速に進行するアークの変形を抑制することができる値に設定される。

【0028】

ベース電流設定回路ＩＢＲは、上記の第１判別信号Ｈb1、上記の第２判別信号Ｈb2、上記の通常ベース電流設定信号Ｉbsr、上記の第１ベース電流設定信号Ｉb1r及び上記の第２ベース電流設定信号Ｉb2rを入力として、以下の処理を行い、ベース電流設定信号Ｉbrを出力する。
１）Ｈb1＝ＬｏｗレベルかつＨb2＝Ｌｏｗレベルのとき(磁気吹きが発生していないとき)はＩbr＝Ｉbsrを出力する。
２）Ｈb1＝ＨｉｇｈレベルかつＨb2＝Ｌｏｗレベルのとき(早期の段階)はＩbr＝Ｉb1rを出力する。
３）Ｈb1＝ＨｉｇｈレベルかつＨb2＝Ｈｉｇｈレベルのとき(中期の段階)はＩbr＝Ｉb2rを出力する。

【0029】

ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ピーク電流設定信号Ｉprは、溶接ワイヤの直径、材質、送給速度等に応じて、４００〜６００Ａ程度に設定される。

【0030】

電流設定回路ＩＲは、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記のピーク期間信号Ｔtpを入力として、ピーク期間信号ＴtpがＨｉｇｈレベルのときはピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、ピーク期間信号ＴtpがＬｏｗレベルのときはベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。

【0031】

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

【0032】

図２は、本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接制御方法を示す図１の溶接電源における各信号のタイムチャートである。同図(Ａ)は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｂ)は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｃ)は第１判別信号Ｈb1の時間変化を示し、同図(Ｄ)は第２判別信号Ｈb2の時間変化を示す。同図は、リアクトルＷＬが可飽和リアクトルの場合である。以下、同図を参照して動作を説明する。

【0033】

同図は、２周期の波形を示している。第１周期は、ベース期間Ｔｂ中に磁気吹きが発生し、磁気吹きの発生状態が早期から中期へと進行した場合である。第２周期は、ベース期間Ｔｂ中に磁気吹きが発生し、磁気吹きの発生状態が早期で終息した場合である。

【0034】

(１)第１周期の動作説明
時刻ｔ１〜ｔ２の予め定めたピーク期間Ｔｐ中は、同図(Ａ)に示すように、予め定めたピーク電流Ｉｐが通電し、同図(Ｂ)に示すように、アーク長に比例したピーク電圧が印加する。ピーク電流Ｉｐは、図１のピーク電流設定信号Ｉprによって設定される。ピーク期間Ｔｐ中に、溶接ワイヤの先端が溶融されて、溶滴が形成され、ピーク期間Ｔｐの終了前後のタイミングで溶滴は溶融池へと移行する（１パルス１溶滴移行状態)。ピーク期間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐは、この１パルス１溶滴移行状態になるように設定される。

【0035】

時刻ｔ２〜ｔ３の期間がベース期間Ｔｂとなる。時刻ｔ１〜ｔ３が１パルス周期となる。パルス周期(パルス周波数)は、溶接電圧Ｖｗの平均値が電圧設定信号Ｖｒの値と等しくなるようにフィードバック制御(周波数変調制御)される。これにより、アーク長の平均値が適正値に維持される。

【0036】

ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ２〜ｔ２１の期間中は、磁気吹きが発生していない状態であるので、同図(Ａ)に示すように、予め定めた通常値のベース電流Ｉｂが通電し、同図(Ｂ)に示すように、略一定値となる通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。通常値のベース電流Ｉｂは、図１の通常ベース電流設定信号Ｉbsrによって設定される。

【0037】

時刻ｔ２１において、磁気吹きが発生したためにアークが変形してアーク長が通常状態よりも次第に長くなる。このために、同図(Ｂ)に示すように、ベース電圧Ｖｂは、時刻ｔ２１から上昇し、時刻ｔ２２において上昇状態が第１基準値以上となる。ベース電圧Ｖｂの上昇状態は、図１のベース電圧上昇状態検出信号Ｄｖによって検出される。ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第１基準値以上となると、同図(Ｃ)に示すように、第１判別信号Ｈb1がＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂは、飽和電流値未満の通常ベース電流値から大きなインダクタンス値による傾斜をゆうして第１ベース電流値Ｉb1へと増加する。第１ベース電流値Ｉb1は、図１の第１ベース電流設定信号Ｉb1rによって設定される。

【0038】

時刻ｔ２３において、磁気吹きの発生状態が早期から中期へと進行したために、アークはさらに変形してアーク長がさらに長くなる。このために、同図(Ｂ)に示すように、ベース電圧Ｖｂは上昇を続け、時刻ｔ２３において上昇状態が第２基準値以上となる。ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第２基準値以上となると、同図(Ｄ)に示すように、第２判別信号Ｈb2がＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂは、第１ベース電流値Ｉb1が飽和電流値よりも大きな値となっておりインダクタンス値が小さくなっているので、第２ベース電流値Ｉb2へと急速に増加する。第２ベース電流値Ｉb2は、図１の第２ベース電流設定信号Ｉb2rによって設定される。

【0039】

時刻ｔ２３において、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂが第２ベース電流値Ｉb2へと急増するために、アークの変形は抑制される。この結果、同図(Ｂ)に示すように、ベース電圧Ｖｂは、時刻ｔ２３から上昇状態が緩やかになり、その後は時刻ｔ３まで下降状態となる。時刻ｔ２３〜ｔ３の期間中は、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂは第２ベース電流値Ｉb2を維持する。時刻ｔ３において、次のパルス周期が開始されると、同図(Ｃ)に示す第１判別信号Ｈb1及び同図(Ｄ)に示す第２判別信号Ｈb2は共にＬｏｗレベルに戻る。

【0040】

(２)第２周期の動作説明
時刻ｔ３〜ｔ４のピーク期間Ｔｐの動作は、時刻ｔ１〜ｔ２と同様である。さらに、時刻ｔ４〜ｔ４１の期間の動作は、時刻ｔ２〜ｔ２１と同様である。

【0041】

時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生したためにアークが変形してアーク長が通常状態よりも次第に長くなる。このために、同図(Ｂ)に示すように、ベース電圧Ｖｂは、時刻ｔ４１から上昇し、時刻ｔ４２において上昇状態が第１基準値以上となる。ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第１基準値以上となると、同図(Ｃ)に示すように、第１判別信号Ｈb1がＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂは第１ベース電流値Ｉb1へと傾斜をゆうして増加する。この期間の動作は、上述した第１周期と同様である。

【0042】

アークが磁界から受ける力は、溶接位置、溶接姿勢等によって変動する。ここで、磁界からアークが受ける力が、第２周期中は第１周期中よりも小さい場合である。時刻ｔ４２において、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂが第１ベース電流値Ｉb1へと増加し、かつ、磁界からアークが受ける力が小さいために、アークの変形は抑制される。この結果、同図(Ｂ)に示すように、ベース電圧Ｖｂは、時刻ｔ４１から上昇を開始し、時刻ｔ４２では上昇を続け、時刻ｔ４２を過ぎた後に上昇状態が緩やかになり、その後は時刻ｔ５まで下降状態となる。時刻ｔ４２〜ｔ５の期間中は、同図(Ａ)に示すように、ベース電流Ｉｂは第１ベース電流値Ｉb1を維持する。時刻ｔ５において、次のパルス周期が開始されると、同図(Ｃ)に示す第１判別信号Ｈb1はＬｏｗレベルに戻る。

【0043】

以下、実施の形態１に係るパルスアーク溶接制御方法による磁気吹き対処の作用について説明する。図２の第１周期の動作で説明したように、ベース電圧Ｖｂの上昇状態によって磁気吹きの進行状態を早期と中期との２段階で判別している。ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第１基準値以上になったことによって磁気吹き発生状態が早期であることを判別して、ベース電流Ｉｂを第１ベース電流値Ｉb1に増加させる。これにより、アークの変形がまだ小さくアーク長もそれほど長くなっていない磁気吹きの早期段階において、ベース電流Ｉｂを増加させることによって磁気吹きの進行を停止又は遅延させることができる。このときの第１ベース電流値Ｉb1は、溶滴形成状態を不安定化させるおそれのある電流値未満に設定されている。さらに、第１ベース電流値Ｉb1は、可飽和リアクトルの飽和電流値よりも大きな値あるので、磁気吹き発生状態が中期の状態に進行したときに、ベース電流Ｉｂの急速な上昇を保証することができる。可飽和リアクトルを使用していないが溶接電流の通電路のインダクタンス値が大きな場合においても、磁気吹き発生状態が早期の段階でベース電流Ｉｂを増加させておくことで、中期の状態に進行したときのベース電流Ｉｂの値を大きくすることができる。磁気吹き発生状態が中期の状態に進行した場合には、アーク切れの可能性が高くなるために、速やかにベース電流Ｉｂを２００Ａ以上に増加させてアークの硬直性を強くする必要がある。したがって、ベース電圧Ｖｂの上昇状態が第２基準値以上になったことで磁気吹き発生状態が中期の段階に進行したことを判別したときは、ベース電流Ｉｂを第２ベース電流値Ｉb2へと急速に増加させている。これにより、アーク切れの発生を阻止している。従来技術では、磁気吹き発生状態が中期の状態に進行した時点で判別してベース電流Ｉｂを２００Ａ以上に増加させていた。このために、通電路のインダクタンス値が大きい場合には、ベース電流Ｉｂが２００Ａ以上に達するまでに時間がかかり、アーク切れが発生する場合があった。これに対して、本実施の形態では、アーク切れを確実に阻止することができる。

【0044】

図２の第２周期の動作説明のように、磁界からアークが受ける力が小さい場合には、磁気吹き発生状態の早期の段階においてベース電流Ｉｂを増加させることによって、磁気吹き発生状態の中期の段階への進行を抑制することができる。従来技術では、早期の段階ではベース電流Ｉｂが増加しないので、中期の段階へと進行してしまう場合が多かった。これに対して、本実施の形態では、早期の段階で進行を停止させることができるので、溶接品質が従来技術よりも向上する。

【0045】

上述した実施の形態１によれば、ベース電圧の上昇状態が第１基準値以上になったときはベース電流を第１ベース電流値に増加させ、ベース電圧の上昇状態が第１基準値よりも大きな値の第２基準値以上になったときはベース電流を第１ベース電流値よりも大きな値の第２ベース電流値に増加させる。本実施の形態では、ベース電圧の上昇状態が第１基準値以上となる磁気吹き発生状態が早期の段階であるときに、ベース電流を増加させている。これにより、通電路のインダクタンス値が大きい場合でも、ベース電圧の上昇状態が第２基準値以上となる磁気吹き発生状態が中期の段階に進行した時点で、ベース電流を急速に増加させることができる。このために、本実施の形態では、溶接電流の通電路のインダクタンス値が大きな場合でも、磁気吹きによるアーク切れを抑制することができる。

【0046】

さらに、本実施の形態において、第１ベース電流値を、通電路のインダクタンス値に応じて設定しても良い。インダクタンス値が大きくなるほど第１ベース電流値を大きくなるように設定する。このようにすれば、第１ベース電流が通電しているときの溶滴形成状態を安定に保つことができる。

【0047】

さらに、本実施の形態において、第１ベース電流値を、通電路に設けられた可飽和リアクトルの電流飽和値よりも大きな値に設定する。このようにすれば、通電路に可飽和リアクトルが設けられている場合において、第１ベース電流が通電しているときの溶滴形成状態を安定に保つことができ、かつ、第２ベース電流の立ち上げ速度を速くすることができるのでアーク切れを確実に防止することができる。。

【符号の説明】

【0048】

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
ＡＤ アーク判別回路
Ａｄ アーク判別信号
ＤＶ ベース電圧上昇状態検出回路
Ｄｖ ベース電圧上昇状態検出信号
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
ＨＢ１ 第１判別回路
Ｈb1 第１判別信号
ＨＢ２ 第２判別回路
Ｈb2 第２判別信号
Ｉｂ ベース電流
Ｉb1 第１ベース電流値
ＩＢ１Ｒ 第１ベース電流設定回路
Ｉb1r 第１ベース電流設定信号
Ｉb2 第２ベース電流値
ＩＢ２Ｒ 第２ベース電流設定回路
Ｉb2r 第２ベース電流設定信号
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＢＳＲ 通常ベース電流設定回路
Ｉbsr 通常ベース電流設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 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 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＣ 電源主回路
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周波数信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔtp ピーク期間信号
ＶＡＶ 電圧平均化回路
Ｖav 電圧平均信号
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ Ｖ／Ｆコンバータ
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル

【図1】

【図2】