特開 2020-151748 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2020-151748(P2020-151748A)

(43)【公開日】2020年9月24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 20060101AFI20200828BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/09

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-52044(P2019-52044)

(22)【出願日】2019年3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】山田 浩貴

(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）】

4E082AA04

4E082EC03

4E082EC04

4E082EC16

4E082EE07

4E082EE08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】パルスアーク溶接において、溶接ケーブルの往復長が長いときに短絡を誤判別しても、溶接状態が不安定になることを抑制すること。
【解決手段】溶接ワイヤを送給すると共に、立上り期間Ｔｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する上昇遷移電流Ｉｕを通電し、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐを通電し、立下り期間Ｔｋ中はピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂへと下降する下降遷移電流Ｉｋを通電し、ベース期間Ｔｂ中はベース電流Ｉｂを通電し、これらの溶接電流Ｉｗの通電を１パルス周期として繰り返し、溶接ワイヤと母材との間の短絡を溶接電源内の出力電圧によって判別して短絡電流Ｉｓを通電するパルスアーク溶接制御方法において、溶接ケーブルの往復長が長くなるほど短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓを小とする短絡電流制御を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤを送給すると共に、立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する上昇遷移電流を通電し、ピーク期間中は前記ピーク電流を通電し、立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する下降遷移電流を通電し、ベース期間中は前記ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を１パルス周期として繰り返し、
前記溶接ワイヤと母材との間の短絡を溶接電源内の出力電圧によって判別して短絡電流を通電するパルスアーク溶接制御方法において、
溶接ケーブルの往復長が長くなるほど前記短絡電流の上昇率を小とする短絡電流制御を行う、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法。

【請求項2】

溶接ワイヤを送給すると共に、立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する上昇遷移電流を通電し、ピーク期間中は前記ピーク電流を通電し、立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する下降遷移電流を通電し、ベース期間中は前記ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を１パルス周期として繰り返し、
前記溶接ワイヤと母材との間の短絡を溶接電源内の出力電圧によって判別して短絡電流を通電するパルスアーク溶接制御方法において、
前記短絡電流の上昇率を、前記立下り期間中は前記ベース期間中よりも小とする短絡電流制御を行う、
ことを特徴とする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、消耗電極式パルスアーク溶接方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

消耗電極式パルスアーク溶接（以下、単にパルスアーク溶接という）は、鉄鋼、アルミニウム、ステンレス鋼等の溶接に広く使用されている。このパルスアーク溶接では、立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する上昇遷移電流を通電し、ピーク期間中はピーク電流を通電し、立下り期間中はピーク電流からベース電流へと下降する下降遷移電流を通電し、ベース期間中はベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を１パルス周期として繰り返して溶接が行われる。

【0003】

パルスアーク溶接において、溶滴移行に伴い溶接ワイヤと母材との間に時どき短絡が発生する。短絡の発生頻度は、溶接電圧の設定値が小さくなるほど多くなる。短絡は、立下り期間又はベース期間中にほとんど発生する。この短絡を早期に解除してアークを再発生させるために、短絡を判別すると上昇する短絡電流を通電する短絡電流制御が行われている（特許文献１参照）。。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−２２５０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、従来技術では、パルスアーク溶接において短絡を判別して溶接電流を上昇させる短絡電流制御が行われている。短絡の判別は、溶接トーチに取り付けられた給電チップと母材との間の溶接電圧Ｖｗを検出し、この電圧値が１０Ｖ程度の短絡判別値以下である期間を短絡期間とすることによって行っている。溶接電源の出力端子のプラス側と溶接トーチとの間及び出力端子のマイナス側と母材との間は、それぞれ溶接ケーブルによって接続されている。短絡の判別を、上記の溶接電圧Ｖｗによって行うと、正確に判別することができる。しかし、溶接電圧Ｖｗを検出するためには、溶接電源の外部に検出線を敷設する必要があり、設置工数が増大する問題がある。さらには、溶接作業中に検出線が何度も引き回されることによって切断し、溶接不能となる問題がある。このために、通常は、短絡の判別に溶接電源内の出力電圧Ｖｏを検出して代用している。

【0006】

ここで、溶接電流をＩｗ、往復の溶接ケーブルの抵抗値をＲ、往復の溶接ケーブルによるインダクタンス値をＬとすると、下式が成立する。
Ｖｏ＝Ｖｗ＋Ｒ・Ｉｗ＋Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔ
抵抗値Ｒは小さな値であり無視することができるので、下式となる。
Ｖｏ＝Ｖｗ＋Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔ …（１）式
溶接ケーブルの往復長が短いときは、インダクタンス値Ｌは小さくなるので、ＶｏはほぼＶｗと等しくなり、溶接電源内の出力電圧Ｖｏによっても短絡を正確に判別することができる。

【0007】

溶接ケーブルの往復長が長くなると、インダクタンス値Ｌが大きくなり、Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔによる電圧の影響を受けるようになる。上述したように、短絡は、立下り期間又はベース期間中にほとんど発生する。ベース期間中は一定値のベース電流が通電しているので、Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔ＝０となるので、短絡を正確に判別することができる。しかし、立下り期間中は、ピーク電流からベース電流へと急峻に下降する下降遷移電流が通電する。このために、Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔは大きな負の値となり、溶接電源内の出力電圧Ｖｏは溶接電圧Ｖｗよりも大幅に小さな値となる。この結果、アーク期間であるにも関わらず短絡期間であると誤判別することになる。

【0008】

上記を整理すると、溶接電源内の出力電圧Ｖｏによって短絡を判別する場合において、溶接ケーブルの往復長が長いときに、立下り期間中にアーク期間であるにも関わらず短絡期間であるとの誤判別が生じる。誤判別すると、溶接電流が不用意に上昇し、溶接状態が不安定になる。

【0009】

そこで、本発明では、溶接電源内の出力電圧によって短絡の判別を行う場合において、溶接ケーブルの往復長が長いときに、立下り期間中の短絡の誤判別によって溶接状態が不安定になること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】

【0010】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接ワイヤを送給すると共に、立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する上昇遷移電流を通電し、ピーク期間中は前記ピーク電流を通電し、立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する下降遷移電流を通電し、ベース期間中は前記ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を１パルス周期として繰り返し、
前記溶接ワイヤと母材との間の短絡を溶接電源内の出力電圧によって判別して短絡電流を通電するパルスアーク溶接制御方法において、
溶接ケーブルの往復長が長くなるほど前記短絡電流の上昇率を小とする短絡電流制御を行う、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法である。

【0011】

請求項２の発明は、
溶接ワイヤを送給すると共に、立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する上昇遷移電流を通電し、ピーク期間中は前記ピーク電流を通電し、立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する下降遷移電流を通電し、ベース期間中は前記ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を１パルス周期として繰り返し、
前記溶接ワイヤと母材との間の短絡を溶接電源内の出力電圧によって判別して短絡電流を通電するパルスアーク溶接制御方法において、
前記短絡電流の上昇率を、前記立下り期間中は前記ベース期間中よりも小とする短絡電流制御を行う、
ことを特徴とする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、パルスアーク溶接において、溶接電源内の出力電圧によって短絡の判別を行う場合において、溶接ケーブルの往復長が長いときに、立下り期間中の短絡の誤判別によって溶接状態が不安定になること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装置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の溶接装置における電流・電圧波形図である。

【図3】本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接制御方法を示す図３の溶接装置における電流・電圧波形図である。

【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］
実施の形態１の発明は、パルスアーク溶接において、溶接ケーブルの往復長が長くなるほど短絡電流の上昇率を小とする短絡電流制御を行うものである。

【0016】

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装置のブロック図である。溶接装置は、主に破線で囲まれた溶接電源ＰＳ、ロボット制御装置ＲＣ、ロボット（図示は省略）等から構成されている。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

【0017】

溶接電源ＰＳは、以下の各ブロックから構成されている。但し、溶接ワイヤ１を一定速度で送給制御するための回路については省略している。

【0018】

電源主回路ＭＣは、３相２００Ｖ等の交流商用電源（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等の出力制御を行い、溶接に適した出力電圧Ｖｏ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＭＣは、図示は省略するが、交流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、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランス、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路を備えている。リアクトルＷＬは、上記の電源主回路ＭＣの＋側出力と溶接電源の出力端子のプラス側との間に挿入されており、電源主回路ＭＣの出力を平滑する。

【0019】

溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給機（図示は省略）の送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。ワイヤ送給機及び溶接トーチ４は、ロボットに搭載されている。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が印加され、溶接電流Ｉｗが通電する。溶接電源ＰＳの出力端子のプラス側と溶接トーチ４との間及び出力端子のマイナス側と母材２との間は、それぞれ溶接ケーブルによって接続されている。

【0020】

電圧検出回路ＶＤは、溶接電源内の出力電圧Ｖｏをを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均化回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄを平均化（ローパスフィルタを通す）して、電圧平均信号Ｖavを出力する。

【0021】

電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。

【0022】

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。

【0023】

Ｖ／ＦコンバータＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに応じた周波数で短時間Ｈｉｇｈレベルになるトリガ信号であるパルス周期信号Ｔｆを出力する。このパルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルになる周期が１パルス周期となる。

【0024】

立上り期間設定回路ＴＵＲは、予め定めた立上り期間設定信号Ｔurを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めたピーク期間設定信号Ｔprを出力する。立下り期間設定回路ＴＫＲは、予め定めた立下り期間設定信号Ｔkrを出力する。

【0025】

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。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。

【0026】

電流設定回路ＩＲは、上記のパルス周期信号Ｔｆ、上記の立上り期間設定信号Ｔur、上記のピーク期間設定信号Ｔpr、上記の立下り期間設定信号Ｔkr、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、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに、以下の処理を行ない、電流設定信号Ｉｒを出力する。
１）立上り期間設定信号Ｔurによって定まる期間中は、ベース電流設定信号Ｉbrの値からピーク電流設定信号Ｉprの値へと直線状に上昇する電流設定信号Ｉｒを出力する。
２）続けて、ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、ピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
３）続けて、立下り期間設定信号Ｔkrによって定まる期間中は、ピーク電流設定信号Ｉprの値からベース電流設定信号Ｉbrの値へと直線状に下降する電流設定信号Ｉｒを出力する。
４）続けて、パルス周期信号Ｔｆが再び短時間Ｈｉｇｈレベルになるまでの期間中は、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。

【0027】

短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が短絡判別値未満のときは短絡期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。短絡判別値は、１０Ｖ程度に設定される。

【0028】

溶接ケーブル往復長設定回路ＣＲは、溶接ケーブルの往復長を設定するための溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒを出力する。この設定は、溶接電源のフロントパネルに設けられた溶接ケーブル往復長設定ツマミを溶接作業者が手動で設定するようにしても良い。また、溶接ロボットを使用する場合には、ロボット制御装置ＲＣから設定するようにしても良い。溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒは、例えば５〜５０ｍの数値データである。

【0029】

上昇率設定回路ＳＲは、上記の溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒを入力として、予め定めた算出関数によって上昇率を算出して、上昇率設定信号Ｓｒを出力する。算出関数の一例を以下に示す。
Ｓｒ＝１００−Ｃｒ
ここで、Ｃｒの範囲は５〜５０ｍ程度であるので、上昇率設定信号Ｓｒの設定範囲は、９５〜５０（Ａ／ms）となる。すなわち、溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒが長くなるほど、上昇率設定信号Ｓｒは小さくなる。上記においては、上昇率設定信号Ｓｒの値が連続的に変化する場合であるが、階段状に変化するようにしても良い。例えば、Ｃｒ≦２５のときはＳｒ＝９５に設定し、Ｃｒ＞２５のときはＳｒ＝５０に設定するようにしても良い。

【0030】

電流制御設定回路ＩＣＲは、上記の電流設定信号Ｉｒ、上記の上昇率設定信号Ｓｒ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）のときは電流設定信号Ｉｒを電流制御設定信号Ｉcrとして出力し、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）のときは、Ｈｉｇｈレベルに変化した時点における電流設定信号Ｉｒの値を初期値として上昇率設定信号Ｓｒによって定まる上昇率で増加する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。

【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、上記の電流制御設定信号Ｉcr（＋）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。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉ及び後述するロボット制御装置ＲＣからの起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉに基いてＰＷＭ変調制御を行ない上記の電源主回路ＭＣ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接停止）のときは駆動信号Ｄｖを出力しない。

【0032】

ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）を移動させると共に、溶接開始又は溶接停止を指令する起動信号Ｏｎを出力する。

【0033】

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の溶接装置における電流・電圧波形図である。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）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示す。同図は、ロボット制御装置からの起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、溶接中の波形である。以下、同図を参照して説明する。

【0034】

同図（Ｂ）に示す溶接電圧Ｖｗは、溶接ワイヤと母材との間の電圧（給電チップ・母材間電圧）であり、溶接ケーブルのインダクタンス値Ｌの影響を受けない電圧値である。同図（Ｃ）に示す短絡判別信号Ｓｄは、溶接電源内の出力電圧Ｖｏの値によって短絡期間とアーク期間とを判別した信号である。したがって、溶接ケーブルの往復長が長くなりインダクタンス値Ｌが大きくなると、（１）式で上述したように、立下り期間中にＬ・ｄＩｗ／ｄｔによる大きな負の値が重畳して、短絡判別信号Ｓｄの誤判別が発生する。

【0035】

同図は、時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期Ｔｆ及び時刻ｔ２〜ｔ３のパルス周期Ｔｆの２周期分の波形を示している。時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期Ｔｆにおいて、立上り期間Ｔｕ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する上昇遷移電流Ｉｕが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐへと上昇する上昇遷移電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加される。続くピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界値以上の大電流値のピーク電流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Ｖｐが印加される。続く立下り期間Ｔｋ中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂへと下降する下降遷移電流Ｉｋが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐからベース電圧Ｖｂへと下降する下降遷移電圧が印加される。続くベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を形成しないようにするために臨界値未満の小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、アーク長に比例したベース電圧Ｖｂが印加される。時刻ｔ２〜ｔ３のパルス周期Ｔｆ中も同様である。各パラメータは、例えば、ピーク電流Ｉｐ＝４５０〜５５０Ａ、ベース電流Ｉｂ＝３０〜７０Ａ、ピーク期間Ｔｐ＝１．０〜１．５ms、立上り期間Ｔｕ＝０．５〜１．５ms、立下り期間Ｔｋ＝０．５〜１．５ms程度に設定される。

【0036】

時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期Ｔｆにおいては、立下り期間Ｔｋ中の時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化している。しかし、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡判別値以上のアーク電圧値であるので、短絡を誤判別していることになる。溶接電源は、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになると、短絡電流制御を開始する。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡電流制御によって時刻ｔ１１から上昇する。この短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓは、図１の上昇率設定信号Ｓｒによって設定される。時刻ｔ１２において、短絡の誤判別が終了すると、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに戻る。これに応動して、溶接電流Ｉｗは、図１の電流設定信号Ｉｒによって設定された電流値まで下降する。

【0037】

図１で上述したように、上昇率設定信号Ｓｒの値は、溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒの値に応じて、予め定めた算出関数によって自動設定される。図１で例示した算出関数の場合では、溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒの値が５〜５０ｍの範囲で設定されると、上昇率設定信号Ｓｒの値は９５〜５０(Ａ／ms）の範囲で変化する。したがって、溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒが長くなるほど、上昇率設定信号Ｓｒは小さくなる。

【0038】

このように、溶接ケーブル往復長が長くなり、インダクタンス値Ｌが大きくなり、立下り期間Ｔｋ中に短絡の誤判別が生じたときに、短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓが溶接ケーブル往復長が短いときよりも小さくなるように制御される。この結果、短絡の誤判別時に短絡電流Ｉｓが急峻に上昇して溶接状態が不安定になることを抑制することができる。但し、立下り期間中に短絡が真に発生したときも、短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓは小さいままとなる。このことで、スパッタ発生量が少し増加するが、溶接状態が不安定になるよりも溶接品質は良好である。

【0039】

次に、時刻ｔ２〜ｔ３のパルス周期Ｔｆにおいては、ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ２１において、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化している。このときは、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗも数Ｖの短絡電圧値となっており、真に短絡が発生している。上述したように、ベース期間Ｔｂ中は、Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔはほぼ０であるので、溶接電源内の出力電圧Ｖｏによって短絡を正確に判別することができる。溶接電源は、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになると、短絡電流制御を開始する。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡電流制御によって時刻ｔ２１から上昇する。この短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓは、時刻ｔ１１からの場合と同様である。時刻ｔ１２において、短絡が終了してアーク期間になると、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに戻る。これに応動して、溶接電流Ｉｗは、図１の電流設定信号Ｉｒによって設定されたベース電流値Ｉｂまで下降する。

【0040】

溶接ケーブル往復長設定信号Ｃｒが大きな値に設定されたときに、ベース期間Ｔｂ中に短絡が発生すると短絡電流の上昇率が抑制されることになる。このことで、スパッタ発生量が少し増加するが、立下り期間Ｔｋ中の短絡誤判別に伴い溶接状態が不安定になるよりも溶接品質は良好である。

【0041】

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、パルスアーク溶接において、溶接電源内の出力電圧によって短絡を判別したときの短絡電流の上昇率を、立下り期間中はベース期間中よりも小とする短絡電流制御を行うものである。

【0042】

図３は、本発明の実施の形態２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装置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の電流設定回路ＩＲを第２電流設定回路ＩＲ２に置換し、図１の上昇率設定回路ＳＲを第２上昇率設定回路ＳＲ２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。

【0043】

第２電流設定回路ＩＲ２は、上記のパルス周期信号Ｔｆ、上記の立上り期間設定信号Ｔur、上記のピーク期間設定信号Ｔpr、上記の立下り期間設定信号Ｔkr、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、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに、以下の処理を行ない、電流設定信号Ｉｒ及び立下り期間信号Ｓtkを出力する。立下り期間信号Ｓtkは、立下り期間中はＨｉｇｈレベルとなり、その他の期間中はＬｏｗレベルとなる信号である。
１）立上り期間設定信号Ｔurによって定まる期間中は、ベース電流設定信号Ｉbrの値からピーク電流設定信号Ｉprの値へと直線状に上昇する電流設定信号Ｉｒを出力する。
２）続けて、ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、ピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
３）続けて、立下り期間設定信号Ｔkrによって定まる期間中は、ピーク電流設定信号Ｉprの値からベース電流設定信号Ｉbrの値へと直線状に下降する電流設定信号Ｉｒを出力する。この立下り期間中のみＨｉｇｈレベルとなる立下り期間信号Ｓtkを出力する。
４）続けて、パルス周期信号Ｔｆが再び短時間Ｈｉｇｈレベルになるまでの期間中は、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。

【0044】

第２上昇率設定回路ＳＲ２は、上記の立下り期間信号Ｓtkを入力として、立下り期間信号ＳtkがＬｏｗレベルのときは予め定めた第１上昇率となり、立下り期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた第２上昇率となる上昇率設定信号Ｓｒを出力する。ここで、第１上昇率は、第２上昇率よりも大きな値である。したがって、短絡電流の上昇率は、立下り期間中はベース期間中よりも小となる。例えば、第１上昇率＝９５（Ａ／ms）であり、第２上昇率＝５０（Ａ／ms）である。

【0045】

図４は、本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接制御方法を示す図３の溶接装置における電流・電圧波形図である。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）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示す。同図は、上述した図２と対応しており、図２と異なる点について説明する。以下、同図を参照して説明する。

【0046】

時刻ｔ１〜ｔ２のパルス周期Ｔｆにおいては、立下り期間Ｔｋ中の時刻ｔ１１において、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化している。しかし、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡判別値以上のアーク電圧値であるので、短絡を誤判別していることになる。溶接電源は、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになると、短絡電流制御を開始する。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡電流制御によって時刻ｔ１１から上昇する。この短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓは、図３の第２上昇率設定回路ＳＲ２から出力される上昇率設定信号Ｓｒによって設定される。本期間は、立下り期間Ｔｋ中であるので、上昇率設定信号Ｓｒは予め定めた第２上昇率となる。この第２上昇率は、ベース期間Ｔｂ中の予め定めた第１上昇率よりも小さな値となる。

【0047】

時刻ｔ１２において、短絡の誤判別が終了すると、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに戻る。これに応動して、溶接電流Ｉｗは、図１の電流設定信号Ｉｒによって設定された電流値まで下降する。

【0048】

このように、溶接ケーブル往復長が長くなり、インダクタンス値Ｌが大きくなり、立下り期間Ｔｋ中に短絡の誤判別が生じたときに、短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓがベース期間Ｔｂ中に短絡を判別したときよりも小さくなるように制御される。この結果、短絡の誤判別時に短絡電流Ｉｓが急峻に上昇して溶接状態が不安定になることを抑制することができる。但し、立下り期間中に短絡が真に発生したとき、及び、溶接ケーブル往復長が短いために短絡を正確に判別したときに、短絡電流の上昇率は小さいままとなる。このことで、スパッタ発生量が少し増加するが、溶接状態が不安定になるよりも溶接品質は良好である。

【0049】

次に、時刻ｔ２〜ｔ３のパルス周期Ｔｆにおいては、ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ２１において、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化している。このときは、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗも数Ｖの短絡電圧値となっており、真に短絡が発生している。上述したように、ベース期間Ｔｂ中は、Ｌ・ｄＩｗ／ｄｔはほぼ０であるので、溶接電源内の出力電圧Ｖｏによって短絡を正確に判別することができる。溶接電源は、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになると、短絡電流制御を開始する。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡電流制御によって時刻ｔ２１から上昇する。この短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓは、図３の第２上昇率設定回路ＳＲ２からの出力信号である上昇率設定信号Ｓｒによって設定される。本期間は、立下り期間Ｔｋではないので、上昇率設定信号Ｓｒは第１上昇率となる。この第１上昇率は、立下り期間Ｔｋ中の第２上昇率よりも大きな値となる。

【0050】

時刻ｔ１２において、短絡が終了してアーク期間になると、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに戻る。これに応動して、溶接電流Ｉｗは、図１の電流設定信号Ｉｒによって設定されたベース電流値Ｉｂまで下降する。

【0051】

上述したように、ベース期間Ｔｂ中は、溶接ケーブル往復長の長短に関わらず、短絡を正確に判別することができる。このために、ベース期間Ｔｂ中の短絡電流の上昇率は、立下り期間Ｔｋ中よりも大とすることで、短絡を早期に解除することができるので、スパッタ発生を少なくすることができる。

【0052】

上述した実施の形態１及び２においては、短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓを定電流制御によって行っている場合である。これ以外にも、短絡電流Ｉｓの上昇率Ｓを慣用技術である電子リアクトル制御によって行うようにしても良い。

【符号の説明】

【0053】

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
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
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 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉｋ 下降遷移電流
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
ＩＲ２ 第２電流設定回路
Ｉｓ 短絡電流
Ｉｕ 上昇遷移電流
Ｉｗ 溶接電流
ＭＣ 電源主回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＳ 溶接電源
ＲＣ ロボット制御装置
Ｓ 上昇率
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＲ 上昇率設定回路
Ｓｒ 上昇率設定信号
ＳＲ２ 第２上昇率設定回路
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期（信号）
Ｔｋ 立下り期間
ＴＫＲ 立下り期間設定回路
Ｔkr 立下り期間設定信号
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
Ｔｕ 立上り期間
ＴＵＲ 立上り期間設定回路
Ｔur 立上り期間設定信号
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
Ｖｏ 溶接電源内の出力電圧
Ｖｐ ピーク電圧
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】

【図3】

【図4】