特開 2021-151667 アーク溶接装置

(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2021-151667(P2021-151667A)

(43)【公開日】2021年9月30日

(54)【発明の名称】アーク溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/09 20060101AFI20210903BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20210903BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/09

   B23K9/073 545

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2020-148682(P2020-148682)

(22)【出願日】2020年9月4日

(31)【優先権主張番号】特願2020-52472(P2020-52472)

(32)【優先日】2020年3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】今井 雄太

(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）】

4E082AB01

4E082CA01

4E082DA01

4E082EA01

4E082EB11

4E082EC03

4E082EC13

4E082EF07

4E082EF16

4E082FA01

4E082FA04

(57)【要約】

【課題】パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として繰り返して溶接する場合において、溶接条件の細かい設定をすることなく、溶接が進行して母材の温度が上昇しても、裏波の不安定な発生及び溶け落ちの発生を抑制すること。
【解決手段】パルスアーク溶接期間Ｔａｒと短絡移行アーク溶接期間Ｔｃｒとを１周期Ｔａｃｒとして溶接するアーク溶接装置において、アーク溶接装置は、溶接電圧Ｖｗの平均値Ｖａｄに基づいて周期Ｔａｃｒ及び／又は短絡移行アーク溶接期間の時間比率Ｄｔｒを修正制御し、修正制御は、溶接電圧Ｖｗの平均値Ｖａｄが基準電圧値Ｖｔ以上になると、周期Ｔａｃｒを短くする制御及び／又は時間比率Ｄｔｒを大きくする制御である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として溶接するアーク溶接装置において、
前記アーク溶接装置は、溶接電圧の平均値に基づいて前記周期及び／又は前記短絡移行アーク溶接期間の時間比率を修正制御する、
ことを特徴とするアーク溶接装置。

【請求項2】

前記修正制御は、前記溶接電圧の平均値が基準電圧値以上になると、前記周期を短くする制御及び／又は前記時間比率を大きくする制御である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置。

【請求項3】

前記溶接電圧の平均値は、前記パルスアーク溶接期間と前記短絡移行アーク溶接期間との１周期ごとの平均値である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接装置。

【請求項4】

前記溶接電圧の平均値は、前記パルスアーク溶接期間中の平均値である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として溶接するアーク溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

溶接ワイヤを送給し、パルスアーク溶接を行う期間と短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接する方法が使用されている(例えば、特許文献１参照)。この溶接方法では、ウロコ状の美麗なビードを形成することができる。さらには、この溶接方法では、パルスアーク溶接の期間と短絡移行アーク溶接の期間との比率を調整することによって、母材への入熱制御を行うことができる。

【0003】

また、特許文献２の発明では、溶接ワイヤを正送給してパルスアーク溶接を行う期間と溶接ワイヤを正逆送給して短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接するアーク溶接方法が開示されている。このアーク溶接方法では、短絡移行アーク溶接中の送給を、アーク期間中は正送し、短絡期間中は逆送している。さらに、パルスアーク溶接から短絡移行アーク溶接への切り換えを、パルスアーク溶接によって溶滴が移行した後のベース期間中に行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３１３１７９号公報

【特許文献2】特開２０１５−２０５３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

溶接が進行するのに伴い母材の温度が上昇して、ビードの裏波が不安定に発生したり、溶け落ちが発生したりする場合がある。特に、アルミニウムのように融点が低い母材の場合はこれらが顕著となる。パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として繰り返して溶接する場合も同様である。したがって、実際の施工においては、溶接の進行に伴い溶接電流、溶接電圧等の溶接条件を細かく設定している。この結果、溶接条件を設定するのに多くの時間が必要となっている。

【0006】

そこで、本発明では、パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として繰り返して溶接する場合において、溶接条件の細かい設定をすることなく、溶接が進行して母材の温度が上昇しても、裏波の不安定な発生及び溶け落ちの発生を抑制することができるアーク溶接装置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】

【0007】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として溶接するアーク溶接装置において、
前記アーク溶接装置は、溶接電圧の平均値に基づいて前記周期及び／又は前記短絡移行アーク溶接期間の時間比率を修正制御する、
ことを特徴とするアーク溶接装置である。

【0008】

請求項２の発明は、
前記修正制御は、前記溶接電圧の平均値が基準電圧値以上になると、前記周期を短くする制御及び／又は前記時間比率を大きくする制御である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置である。

【0009】

請求項３の発明は、
前記溶接電圧の平均値は、前記パルスアーク溶接期間と前記短絡移行アーク溶接期間との１周期ごとの平均値である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接装置である。

【0010】

請求項４の発明は、
前記溶接電圧の平均値は、前記パルスアーク溶接期間中の平均値である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とを１周期として繰り返して溶接する場合において、溶接条件の細かい設定をすることなく、溶接が進行して母材の温度が上昇しても、裏波の不安定な発生及び溶け落ちの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１に係るアーク溶接装置のブロック図である。

【図2】図１のアーク溶接装置におけるパルスアーク溶接期間Ｔａから短絡移行アーク溶接期間Ｔｃへの切換時の各信号のタイミングチャートである。

【図3】図１のアーク溶接装置における短絡移行アーク溶接期間Ｔｃからパルスアーク溶接期間Ｔａへの切換時の各信号のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接装置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。

【0015】

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、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、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次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の誤差増幅信号Ｅａによって駆動されるインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流器を備えている。

【0016】

リアクトルＷＬは、上記の溶接電流Ｉｗを平滑して安定したアーク３を持続させる。

【0017】

送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、パルスアーク溶接期間中は主に正送給し、短絡移行アーク溶接期間中は正逆送給して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。

【0018】

溶接ワイヤ１は、上記の送給モータ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内を送給されて、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が印加され、溶接電流Ｉｗが通電する。溶接トーチ４の先端からはシールドガス（図示は省略）が噴出して、アーク３を大気から遮蔽する。シールドガスとしては、溶接ワイヤ１の材質が鉄鋼の場合にはアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスが使用され、溶接ワイヤ１の材質がアルミニウムの場合にはアルゴンガスが使用される。

【0019】

出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。

【0020】

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

【0021】

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。短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡判別値（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルになり、以上のときはアーク期間にあると判別してＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。

【0022】

正送加速期間設定回路ＴＳＵＲは、予め定めた正送加速期間設定信号Ｔsurを出力する。

【0023】

正送減速期間設定回路ＴＳＤＲは、予め定めた正送減速期間設定信号Ｔsdrを出力する。

【0024】

逆送加速期間設定回路ＴＲＵＲは、予め定めた逆送加速期間設定信号Ｔrurを出力する。

【0025】

逆送減速期間設定回路ＴＲＤＲは、予め定めた逆送減速期間設定信号Ｔrdrを出力する。

【0026】

正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、後述するタイマ信号Ｔｍ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ）に変化してから最初に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化するまでの期間中は予め定めた初期値となり、それ以外の期間中は予め定めた定常値となる正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。

【0027】

逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。

【0028】

短絡アーク送給速度設定回路ＦＣＲは、上記の正送加速期間設定信号Ｔsur、上記の正送減速期間設定信号Ｔsdr、上記の逆送加速期間設定信号Ｔrur、上記の逆送減速期間設定信号Ｔrdr、上記の正送ピーク値設定信号Ｗsr、上記の逆送ピーク値設定信号Ｗrr及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理によって生成された送給速度パターンを短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrとして出力する。この短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrが正の値のときは正送期間となり、負の値のときは逆送期間となる。
１）正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu中は０(但し、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃに切り替わった直後はパルス送給速度設定信号Ｆar)から正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正の値の正送ピーク値Ｗspまで直線状に加速する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
２）続いて、正送ピーク期間Ｔsp中は、上記の正送ピーク値Ｗspを維持する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)からＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsdに移行し、上記の正送ピーク値Ｗspから０まで直線状に減速する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
４）続いて、逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru中は０から逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Ｗrpまで直線状に加速する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
５）続いて、逆送ピーク期間Ｔrp中は、上記の逆送ピーク値Ｗrpを維持する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
６）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)からＬｏｗレベル(アーク期間)に変化すると、逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdに移行し、上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで直線状に減速する短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを出力する。
７）上記の１）〜６）を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrが生成される。

【0029】

減流抵抗器Ｒは、上記のリアクトルＷＬと溶接トーチ４との間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡期間中の溶接電流Ｉｗの通電路の抵抗値（０．０１〜０．０３Ω程度）の５０倍以上大きな値（０．５〜３Ω程度）に設定される。この減流抵抗器Ｒが溶接電流Ｉｗの通電路に挿入されると、リアクトルＷＬ及び溶接ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急速に消費される。

【0030】

トランジスタＴＲは、上記の減流抵抗器Ｒと並列に接続されて、後述する駆動信号Ｄｒに従ってオン又はオフ制御される。

【0031】

くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの電圧検出信号Ｖｄの電圧上昇値が基準値に達した時点でくびれの形成状態が基準状態になったと判別してＨｉｇｈレベルとなり、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点でＬｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の電圧検出信号Ｖｄの微分値がそれに対応した基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。さらに、電圧検出信号Ｖｄの値を電流検出信号Ｉｄの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応する基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。

【0032】

低レベル電流設定回路ＩＬＲは、予め定めた低レベル電流設定信号Ｉlrを出力する。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、Ｉｄ＜ＩlrのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉｄ≧ＩlrのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。

【0033】

駆動回路ＤＲは、上記の電流比較信号Ｃｍ及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するとＬｏｗレベルに変化し、その後に電流比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化するとＨｉｇｈレベルに変化する駆動信号Ｄｒを上記のトランジスタＴＲのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Ｄｒはくびれが検出されるとＬｏｗレベルになり、トランジスタＴＲがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されるので、溶接電流Ｉｗは急減する。そして、急減した溶接電流Ｉｗの値が低レベル電流設定信号Ｉlrの値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになり、トランジスタＴＲがオン状態になるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の状態に戻る。

【0034】

短絡アーク電流設定回路ＩＣＲは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、以下の処理を行い、短絡アーク電流設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)のときは、低レベル電流設定信号Ｉlrとなる短絡アーク電流設定信号Ｉcrを出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する短絡アーク電流設定信号Ｉcrを出力する。
３）その後に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる短絡アーク電流設定信号Ｉcrを出力する。

【0035】

電流降下時間設定回路ＴＤＲは、予め定めた電流降下時間設定信号Ｔdrを出力する。

【0036】

小電流期間回路ＳＴＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の電流降下時間設定信号Ｔdrを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から電流降下時間設定信号Ｔdrによって定まる時間が経過した時点でＨｉｇｈレベルになり、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)になるとＬｏｗレベルになる小電流期間信号Ｓtdを出力する。

【0037】

ピーク期間設定回路ＴＰＲは、後述する最終パルス周期信号Ｓtfを入力として、最終パルス周期信号ＳtfがＬｏｗレベルのときは予め定めた定常ピーク期間となり、最終パルス周期信号ＳtfがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた最終ピーク期間となるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。

【0038】

ピーク立上り期間設定回路ＴＵＲは、後述する最終パルス周期信号Ｓtfを入力として、最終パルス周期信号ＳtfがＬｏｗレベルのときは予め定めた定常ピーク立上り期間となり、最終パルス周期信号ＳtfがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた最終ピーク立上り期間となるピーク立上り期間設定信号Ｔurを出力する。

【0039】

ピーク立下り期間設定回路ＴＰＤＲは、後述する最終パルス周期信号Ｓtfを入力として、最終パルス周期信号ＳtfがＬｏｗレベルのときは予め定めた定常ピーク立下り期間となり、最終パルス周期信号ＳtfがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた最終ピーク立下り期間となるピーク立下り期間設定信号Ｔpdrを出力する。

【0040】

ベース期間設定回路ＴＢＲは、予め定めたベース期間設定信号Ｔbrを出力する。

【0041】

ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、変調制御を行い、ピーク電流設定信号Ｉprを出力する。変調制御は、Ｉpr＝Ｉp0−∫Ｋｐ・Ｅｖ・ｄｔのように電圧誤差増幅信号Ｅｖを積分することによって行う。Ｉp0はピーク電流値の初期値であり、Ｋｐはピーク電流変調制御のゲインを適正値に調整するための定数である。

【0042】

ベース電流設定回路ＩＢＲは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、変調制御を行い、ベース電流設定信号Ｉbrを出力する。変調制御は、Ｉbr＝Ｉb0−∫Ｋｂ・Ｅｖ・ｄｔのように電圧誤差増幅信号Ｅｖを積分することによって行う。Ｉb0はベース電流値の初期値であり、Ｋｂはベース電流変調制御のゲインを適正値に調整するための定数である。

【0043】

パルス初期逆送給期間設定回路ＴＡＲＲは、予め定めたパルス初期逆送給期間設定信号Ｔarrを出力する。

【0044】

パルス初期電流期間設定回路ＴＡＳＲは、予め定めたパルス初期電流期間設定信号Ｔasrを出力する。パルス初期電流設定回路ＩＡＳＲは、予め定めたパルス初期電流設定信号Ｉasrを出力する。

【0045】

パルス電流設定回路ＩＡＲは、後述するタイマ信号Ｔｍ、上記のピーク期間設定信号Ｔpr、上記のピーク立上り期間設定信号Ｔur、上記のピーク立下り期間設定信号Ｔpdr、上記のベース期間設定信号Ｔbr、上記のピーク電流設定信号Ｉpr、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のパルス初期電流期間設定信号Ｔasr及び上記のパルス初期電流設定信号Ｉasrを入力として、以下の処理を行い、パルス電流設定信号Ｉarを出力する。
１）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間）のときは、パルス初期電流設定信号Ｉasrの値をパルス電流設定信号Ｉarとして出力する。
２）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間）に変化した時点からパルス初期電流期間設定信号Ｔasrによって定まるパルス初期電流期間Ｔas中は、パルス初期電流設定信号Ｉasrの値をパルス電流設定信号Ｉarとして出力する。
３）続けて、ピーク立上り期間設定信号Ｔurによって定まるピーク立上り期間Ｔｕ中は、パルス初期電流設定信号Ｉasr（第２回目のパルス周期から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の値へと上昇するパルス電流設定信号Ｉarを出力する。
４）続けて、ピーク期間設定信号Ｔprによって定まるピーク期間Ｔｐ中は、ピーク電流設定信号Ｉprの値を維持するパルス電流設定信号Ｉarを出力する。
５）続けて、ピーク立下り期間設定信号Ｔpdrによって定まるピーク立下り期間Ｔpd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の値へと下降するパルス電流設定信号Ｉarを出力する。
６）続けて、ベース期間設定信号Ｔbrによって定まるベース期間Ｔｂ中は、ベース電流設定信号Ｉbrの値を維持するパルス電流設定信号Ｉarを出力する。
７）上記の３）〜６）を１パルス周期として、タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルに変化するまで繰り返す。

【0046】

平均電圧検出回路ＶＡＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄ及びタイマ信号Ｔｍを入力として、タイマ信号Ｔｍの１周期ごとの電圧検出信号Ｖｄの平均値、又は、タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間）のときの電圧検出信号Ｖｄの平均値を検出して、平均電圧検出信号Ｖadを出力する。タイマ信号Ｔｍの１周期は、パルスアーク溶接期間Ｔａと短絡移行アーク溶接期間Ｔｃとの１周期となる。

【0047】

電圧上昇判別回路ＨＤは、上記の平均電圧検出信号Ｖadを入力として、平均電圧検出信号Ｖadの値が予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上のときはＨｉｇｈレベルとなる電圧上昇判別信号Ｈｄを出力する。

【0048】

周期設定回路ＴＡＣＲは、上記の電圧上昇判別信号Ｈｄを入力として電圧上昇判別信号ＨｄがＬｏｗレベルのときは予め定めた周期設定値を周期設定信号Ｔacrとして出力し、電圧上昇判別信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた修正周期設定値を周期設定信号Ｔacrとして出力する。周期設定値＞修正周期設定値である。

【0049】

時間比率設定回路ＤＴＲは、上記の電圧上昇判別信号Ｈｄを入力として電圧上昇判別信号ＨｄがＬｏｗレベルのときは予め定めた時間比率設定値を時間比率設定信号Ｄtrとして出力し、電圧上昇判別信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた修正時間比率設定値を時間比率設定信号Ｄtrとして出力する。時間比率設定信号Ｄtrは百分率である。時間比率設定値＜修正時間比率設定値である。時間比率は、短絡移行アーク溶接期間が周期に占める時間比率である。

【0050】

パルスアーク溶接期間設定回路ＴＡＲは、上記の周期設定信号Ｔacr及び上記の時間比率設定信号Ｄtrを入力として、Ｔar＝Ｔacr・（１−（Ｄtr／１００））を算出して、パルスアーク溶接期間設定信号Ｔarを出力する。

【0051】

短絡移行アーク溶接期間設定回路ＴＣＲは、上記の周期設定信号Ｔacr及び上記の時間比率設定信号Ｄtrを入力として、Ｔcr＝Ｔacr・（Ｄtr／１００）を算出して、短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcrを出力する。

【0052】

タイマ回路ＴＭは、上記のパルスアーク溶接期間設定信号Ｔar、上記の短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcr、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記のパルス電流設定信号Ｉar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Ｌｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ）に変化した時点から短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcrによって定まる期間が経過した後に、短絡判別信号Ｓｄが最初にＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点でタイマ信号ＴｍはＨｉｇｈレベルに変化し、
タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間Ｔａ）に変化した時点からパルスアーク溶接期間設定信号Ｔarによって定まる期間が経過した後に新たにパルス周期が開始されると最終パルス周期Ｔsfに入り、最終パルス周期Ｔsf中にパルス電流設定信号Ｉarがベース電流設定信号Ｉbrの値と等しなった時点で最終パルス周期Ｔsfを終了してタイマ信号ＴｍはＬｏｗレベルに変化し、
上記の最終パルス周期Ｔsf中のみＨｉｇｈレベルとなる最終パルス周期信号Ｓtfを出力する。
したがって、パルスアーク溶接期間Ｔａは、パルスアーク溶接期間設定信号Ｔarの期間＋最終パルス周期Ｔsfが開始するまでの期間＋最終パルス周期Ｔsfの期間となる。短絡移行アーク溶接期間Ｔｃは、短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcrの期間＋その後に最初の短絡期間が終了するまでの期間となる。

【0053】

パルス初期逆送給速度設定信号ＦＡＲＲは、負の値の予め定めたパルス初期逆送給速度設定信号Ｆarrを出力する。パルス正送給速度設定回路ＦＡＳＲは、正の値の予め定めたパルス正送給速度設定信号Ｆasrを出力する。

【0054】

パルス送給速度設定回路ＦＡＲは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記のパルス初期逆送給期間設定信号Ｔarr、上記のパルス初期逆送給速度設定信号Ｆarr及び上記のパルス正送給速度設定信号Ｆasrを入力として、以下の処理を行い、パルス送給速度設定信号Ｆarを出力する。
１）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間）のときは、パルス初期逆送給速度設定信号Ｆarrの値をパルス送給速度設定信号Ｆarとして出力する。
２）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間）に変化した時点からパルス初期逆送給期間設定信号Ｔarrによって定まるパルス初期逆送給期間Ｔair中は、パルス初期逆送給速度設定信号Ｆarrの値をパルス送給速度設定信号Ｆarとして出力する。
３）続けて、タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルに変化するまでの期間中は、パルス正送給速度設定信号Ｆasrの値をパルス送給速度設定信号Ｆarとして出力する。

【0055】

送給速度設定回路ＦＲは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記の短絡アーク送給速度設定信号Ｆcr及び上記のパルス送給速度設定信号Ｆarを入力として、タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間Ｔａ）のときはパルス送給速度設定信号Ｆarを送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ）のときは短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrを送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。

【0056】

送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。

【0057】

電流設定回路ＩＲは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記の短絡アーク電流設定信号Ｉcr及び上記のパルス電流設定信号Ｉarを入力として、タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間Ｔａ）のときはパルス電流設定信号Ｉarを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ）のときは短絡アーク電流設定信号Ｉcrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。

【0058】

電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、電流設定信号Ｉｒ（＋）と電流検出信号Ｉｄ（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

【0059】

電源特性切換回路ＳＷは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の小電流期間信号Ｓtdを入力として、以下の処理を行い、誤差増幅信号Ｅａを出力する。
１）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルであり、かつ、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化した時点から、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化して上記の遅延期間が経過した時点までの期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
２）その後の大電流アーク期間中は、電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
３）その後のアーク期間中に小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルとなる小電流アーク期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
４）タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルに変化した時点から短絡判別信号Ｓｄが最初にＨｉｇｈレベルとなるまでの期間及びタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルのときは、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
この回路によって、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ中の溶接電源の特性は、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃが開始してから最初に短絡が発生するまでの期間、短絡期間、遅延期間及び小電流アーク期間中は定電流特性となり、それ以外の大電流アーク期間（タイマ信号TmがLowの期間において、短絡判別信号SdがHighからLowに変化してから上記の遅延時間が経過した時点から、小電流期間信号StdがLowからHighの変化する時点までの期間）中は定電圧特性となる。また、パルスアーク溶接期間Ｔａ中の溶接電源の特性は、定電流特性となる。

【0060】

図２は、図１のアーク溶接装置におけるパルススアーク溶接期間Ｔａから短絡移行アーク溶接期間Ｔｃへの切換時の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図（Ｆ）はタイマ信号Ｔｍの時間変化を示し、同図（Ｇ）は最終パルス周期信号Ｓtfの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。

【0061】

時刻ｔ０は、同図（Ｆ）に示すタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルに変化した時点（パルスアーク溶接期間Ｔａの開始時点）からの経過時間が図１のパルスアーク溶接期間設定信号Ｔarによって定まる期間に達した後に、新たにパルス周期が開始される時刻となる。時刻ｔ０において、同図（Ｇ）に示すように、最終パルス周期信号ＳtfがＨｉｇｈレベルに変化して最終パルス周期Ｔsfに入る。時刻ｔ０〜ｔ１の最終パルス周期Ｔsf中は、同図（Ｂ）に示すように、予め定めた最終ピーク立上り期間Ｔｕ中は、図１のピーク電流設定信号Ｉprによって定まるピーク電流値Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電する。その後の予め定めた最終ピーク期間Ｔｐ中は、上記のピーク電流値Ｉｐが通電する。その後の予め定めた最終ピーク立下り期間Ｔpd中は、上記のピーク電流値Ｉｐから図１のベース電流設定信号Ｉbrによって定まるベース電流値Ｉｂへと下降する遷移電流が通電する。時刻ｔ１において、最終ピーク立下り期間Ｔpdが終了して、溶接電流Ｉｗが上記のベース電流Ｉｂになると、同図（Ｇ）に示すように、最終パルス周期信号ＳtfはＬｏｗレベルに戻り、最終パルス周期Ｔsfが終了する。最終パルス周期Ｔsf中の最終ピーク立上り期間Ｔｕ、最終ピーク期間Ｔｐ及び最終ピーク立下り期間Ｔpdの値は、最終パルス周期Ｔsf中に形成された溶滴が移行しない値に設定される。

【0062】

時刻ｔ１は、同図（Ｆ）に示すタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベル（パルスアーク溶接期間Ｔａ）に変化した時点から図１のパルスアーク溶接期間設定信号Ｔarによって定まる期間が経過した後に、新たにパルス周期になり最終パルス周期Ｔsfに入り、最終パルス周期Ｔsf中に図１のパルス電流設定信号Ｉarが図１のベース電流設定信号Ｉbrの値と等しくなるタイミングとなる。そして、時刻ｔ１において、同図（Ｆ）に示すように、タイマ信号ＴｍはＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。したがって、時刻ｔ１において、パルスアーク溶接期間Ｔａから短絡移行アーク溶接期間Ｔｃに切り換わる。同図において、時刻ｔ１以前の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１のパルス正送給速度設定信号Ｆasrによって定まる一定の速度で正送されている。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗと相似した波形となる。同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号Ｓｄは、アーク期間が継続しているのでＬｏｗレベルのままである。同図（Ｅ）に示すように、小電流期間信号Ｓtdは、Ｌｏｗレベルのままである。

【0063】

時刻ｔ１において、同図（Ｆ）に示すように、タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルに変化して短絡移行アーク溶接期間Ｔｃに入る。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正送ピーク値Ｗspへと加速され、時刻ｔ３に短絡が発生するまでその値を維持する。この期間中の正送ピーク値Ｗspは、タイマ信号ＴｍがＬｏｗレベルに変化してから最初に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化するまでの期間中であるので、予め定めた初期値となる。これ以降の正送ピーク値Ｗspは、予め定めた定常値となる。初期値は、この期間中の溶接状態が安定になるように、定常値とは独立して設定される。初期値＝定常値としても良い。

【0064】

時刻ｔ１に短絡移行アーク溶接期間Ｔｃが開始してから時刻ｔ３に最初の短絡が発生するまでの期間中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接電源が定電流特性となっているので、図１の低レベル電流設定信号Ｉlrによって定まる低レベル電流値となる。

【0065】

同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは、図１の短絡アーク送給速度設定回路ＦＣＲから出力される短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrの値に制御される。送給速度Ｆｗは、図１の正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu、短絡が発生するまで継続する正送ピーク期間Ｔsp、図１の正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsd、図１の逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru、アークが発生するまで継続する逆送ピーク期間Ｔrp及び図１の逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdから形成される。さらに、正送ピーク値Ｗspは図１の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まり、逆送ピーク値Ｗrpは図１の逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる。この結果、短絡アーク送給速度設定信号Ｆcrは、正負の略台形波波状に変化する送給パターンとなる。

【0066】

［時刻ｔ３〜ｔ６の短絡期間の動作］
正送ピーク期間Ｔsp中の時刻ｔ３において短絡が発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減するので、同図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ３〜ｔ４の予め定めた正送減速期間Ｔsdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する。例えば、正送減速期間Ｔsd＝１msに設定される。

【0067】

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ４〜ｔ５の予め定めた逆送加速期間Ｔruに入り、０から上記の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する。この期間中は短絡期間が継続している。例えば、逆送加速期間Ｔru＝１msに設定される。

【0068】

時刻ｔ５において逆送加速期間Ｔruが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送ピーク期間Ｔrpに入り、上記の逆送ピーク値Ｗrpになる。逆送ピーク期間Ｔrpは、時刻ｔ６にアークが発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ３〜ｔ６の期間が短絡期間となる。逆送ピーク期間Ｔrpは所定値ではないが、４ms程度となる。例えば、逆送ピーク値Ｗrp＝−６０m/minに設定される。

【0069】

同図(Ｂ)に示すように、時刻ｔ３〜ｔ６の短絡期間中の溶接電流Ｉｗは、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流値となる。その後、溶接電流Ｉｗは、予め定めた短絡時傾斜で上昇し、予め定めた短絡時ピーク値に達するとその値を維持する。

【0070】

同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ１の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。

【0071】

その後に溶接電圧Ｖｗの電圧上昇値が基準値に達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと判別して、図１のくびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。

【0072】

くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになったことに応動して、図１の駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図１のトランジスタＴＲはオフ状態となり図１の減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、図１の短絡アーク電流設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrの値に小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、トランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡アーク電流設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間が経過するまでは低レベル電流値を維持する。したがって、トランジスタＴＲは、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点から溶接電流Ｉｗが低レベル電流値に減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが小さくなるので一旦減少した後に急上昇する。上述した各パラメータは、例えば以下の値に設定される。初期電流＝４０Ａ、初期期間＝０．５ms、短絡時傾斜＝１８０A/ms、短絡時ピーク値＝４００Ａ、低レベル電流値＝５０Ａ、遅延期間＝０．５ms。

【0073】

［時刻ｔ６〜ｔ９のアーク期間の動作］
時刻ｔ６において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増するので、同図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ６〜ｔ７の予め定めた逆送減速期間Ｔrdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する。

【0074】

時刻ｔ７において逆送減速期間Ｔrdが終了すると、時刻ｔ７〜ｔ８の予め定めた正送加速期間Ｔsuに移行する。この正送加速期間Ｔsu中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から上記の正送ピーク値Ｗspまで加速する。この期間中はアーク期間が継続している。例えば、正送加速期間Ｔsu＝１msに設定される。

【0075】

時刻ｔ８において正送加速期間Ｔsuが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送ピーク期間Ｔspに入り、上記の正送ピーク値Ｗspになる。この期間中もアーク期間が継続している。正送ピーク期間Ｔspは、時刻ｔ９に短絡が発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ６〜ｔ９の期間がアーク期間となる。そして、短絡が発生すると、時刻ｔ３の動作に戻る。正送ピーク期間Ｔspは所定値ではないが、４ms程度となる。例えば、正送ピーク値Ｗsp＝７０m/minに設定される。

【0076】

時刻ｔ６においてアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。他方、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ６〜ｔ６１の遅延期間の間は低レベル電流値を継続する。その後、時刻ｔ６１から溶接電流Ｉｗは急速に増加してピーク値となり、その後は徐々に減少する大電流値となる。この時刻ｔ６１〜ｔ８１の大電流アーク期間中は、図１の電圧誤差増幅信号Ｅｖによって溶接電源のフィードバック制御が行われるので、定電圧特性となる。したがって、大電流アーク期間中の溶接電流Ｉｗの値はアーク負荷によって変化する。

【0077】

時刻ｔ６にアークが発生してから図１の電流降下時間設定信号Ｔdrによって定まる電流降下時間が経過する時刻ｔ８１において、同図(Ｅ)に示すように、小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源は定電圧特性から定電流特性に切り換えられる。このために、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは低レベル電流値に低下し、短絡が発生する時刻ｔ９までその値を維持する。同様に、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗも低下する。小電流期間信号Ｓtdは、時刻ｔ９に短絡が発生するとＬｏｗレベルに戻る。

【0078】

短絡移行アーク溶接期間Ｔｃは、短絡期間とアーク期間との繰り返しの複数の周期を含んでいる。短絡／アークの１周期は、例えば１０ms程度である。図２においては、溶滴が移行しない状態のベース期間の開始時点で短絡移行アーク溶接期間Ｔｃに切り換わる場合である。これ以外にも、ベース期間Ｔｂの途中の期間で切り換わるようにしても良い。

【0079】

図３は、図１のアーク溶接装置における短絡移行アーク溶接期間Ｔｃからパルスアーク溶接期間Ｔａへの切換時の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図（Ｆ）はタイマ信号Ｔｍの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。

【0080】

時刻ｔ１において、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡が解除されてアークが再発生した時点であるので、低レベル電流値となっている。そして、時刻ｔ１において、同図（Ｆ）に示すタイマ信号ＴｍがＬｏｗレベル（短絡移行アーク溶接期間Ｔｃ）に変化した時点から図１の短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcrによって定まる期間が経過した後に、短絡判別信号Ｓｄが最初にＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点であるので、同図（Ｆ）に示すように、タイマ信号ＴｍはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。したがって、時刻ｔ１において、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃからパルスアーク溶接期間Ｔａに切り換わる。同図において、時刻ｔ１以前の期間中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、逆送ピーク値Ｗrpの状態にある。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡電圧値となっている。同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号Ｓｄは、時刻ｔ１においてＨｉｇｈレベル（短絡期間）からＬｏｗレベル（アーク期間）へと変化する。同図（Ｅ）に示すように、小電流期間信号Ｓtdは、Ｌｏｗレベルのままである。

【0081】

時刻ｔ１において、同図（Ｆ）に示すように、タイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルに変化してパルスアーク溶接期間Ｔａに入る。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１のパルス初期逆送給期間設定信号Ｔarrによって定まるパルス初期逆送給期間Ｔairに入る。この時刻ｔ１〜ｔ２のパルス初期逆送給期間Ｔair中の送給速度Ｆｗは、図１のパルス初期逆送給速度設定信号Ｆarrによって定まるパルス初期逆送給速度Ｆａとなる。時刻ｔ２において、パルス初期逆送給期間Ｔairが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１のパルス正送給速度設定信号Ｆasrによって定まるパルス正送給速度Ｆasとなり、一定の送給速度で正送給される。

【0082】

同時に、時刻ｔ１において、パルスアーク溶接期間Ｔａに入ると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、図１のパルス初期電流期間設定信号Ｔasrによって定まるパルス初期電流期間Ｔasに入る。この時刻ｔ１〜ｔ３のパルス初期電流期間Ｔas中の溶接電流Ｉｗは、図１のパルス初期電流設定信号Ｉasrによって定まるパルス初期電流Ｉasとなる。

【0083】

時刻ｔ３以降は、、定常期間となる。同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３〜ｔ４の予め定めた定常ピーク立上り期間Ｔｕ中は、図１のピーク電流設定信号Ｉprによって定まるピーク電流値Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電する。時刻ｔ４〜ｔ５の予め定めた定常ピーク期間Ｔｐ中は、上記のピーク電流値Ｉｐが通電する。時刻ｔ５〜ｔ６の予め定めた定常ピーク立下り期間Ｔpd中は、上記のピーク電流値Ｉｐから図１のベース電流設定信号Ｉbrによって定まるベース電流値Ｉｂへと下降する遷移電流が通電する。時刻ｔ６〜ｔ７の予め定めたベース期間Ｔｂ中は、上記のベース電流値Ｉｂが通電する。パルスアーク溶接期間Ｔａ中は、溶接電源は定電流特性となっている。このために、溶接電流Ｉｗは、図１のパルス電流設定信号Ｉarによって設定される。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、電流波形と相似した波形となる。時刻ｔ３〜ｔ７の期間が１パルス周期Ｔｆとなる。アーク長を適正値に維持するために、溶接電圧Ｖｗの平均値が目標値と等しくなるように、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂが変調制御される（電流変調制御）。これ以外の変調制御の方式としては、パルス周期Ｔｆを変調する周波数変調制御、ピーク期間Ｔｐを変調するピーク期間変調制御等がある。どの変調制御においても、１パルス周期Ｔｆ中に１つの溶滴が移行する、いわゆる１パルス周期１溶滴移行状態にすることで、溶接状態を良好にすることができる。各パラメータの数値例は、Ｔｕ＝１．５ns、Ｔｐ＝０．２ms、Ｔpd＝１．５ms、Ｔｂ＝７ms、Ｉｐ＝３５０〜４５０Ａ及びＩｂ＝３０〜８０Ａである。

【0084】

パルスアーク溶接期間Ｔａは、複数のパルス周期Ｔｆを含んでいる。パルス周期Ｔｆは、例えば１０ms程度である。

【0085】

時刻ｔ１において、パルスアーク溶接期間Ｔａが開始された時点では、短絡が解除された直後であるのでアーク長は非常に短い状態になっている。時刻ｔ１からのパルス初期逆送給期間Ｔairは、アーク長が所望値まで長くなるように設けている。アーク長を所望値まで長くした後の時刻ｔ３から最初のピーク電流Ｉｐを通電することによって、溶滴形成状態を最初の周期から安定にすることができる。これにより、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃからパルスアーク溶接期間Ｔａへの切り換えを円滑にすることができる。。したがって、パルス初期逆送給期間Ｔair及びパルス初期逆送給速度Ｆａは、アーク長が所望値まで長くなる値に設定される。このためには、パルス初期逆送給期間Ｔairは、少なくとも図２の逆送減速期間Ｔrdよりも長い期間に設定される。また、パルス初期逆送給速度Ｆａは、図２の逆送ピーク値Ｗrpよりも小さな値である。例えば、Ｔar＝３ms、Ｆａ＝−６m/minである。

【0086】

さらに、パルス初期逆送給期間Ｔairを、溶接電圧Ｖｗが基準電圧値まで上昇する期間とする。溶接電圧Ｖｗは、アーク長と比例関係にある。したがって、基準電圧値を所望のアーク長に対応した値とすることで、パルス初期逆送給期間Ｔairを自動的に設定することができ、パラメータの設定作業が容易になる。

【0087】

さらに、パルス初期逆送給期間Ｔair中は、溶接電流Ｉｗをベース電流Ｉｂよりも大きな値であり、かつ、ピーク電流Ｉｐよりも小さな値となるパルス初期電流Ｉasに維持する。パルス初期電流Ｉasは、予め定めたパルス初期電流期間Ｔas中通電する。Ｔar＜Ｔasとなるように設定される。パルス初期電流Ｉasをベース電流Ｉｂよりも大きな値にすることによって、溶接ワイヤの溶融を促進して、アーク長の短い期間における溶接ワイヤと母材との再短絡を防止することができる。このために、パルスアーク溶接期間Ｔａへの切り換え時のスパッタを少なくすることができ、切り換えをさらに円滑にすることができる。パルス初期電流Ｉasをピーク電流Ｉｐよりも小さな値にすることによって、アーク長が急激に燃え上がり、アーク長が所望値よりも長くなり過ぎることを抑制することができる。例えば、Ｔas＝５ms、Ｉas＝１００Ａである。

【0088】

さらに、パルス初期逆送給期間Ｔairが経過した後に、最初のピーク電流Ｉｐを通電する。すなわち、Ｔar＜Ｔasとなるように設定することを意味している。パルス初期逆送給期間Ｔairが終了した後に、最初のパルス周期を開始することによって、最初のパルス周期における溶滴移行状態を確実に安定にすることができる。

【0089】

以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
（１）溶接が開始されると、図２及び図３で上述したように、パルスアーク溶接期間Ｔａ及び短絡移行アーク溶接期間Ｔｃを１周期として溶接が行われる。両期間Ｔａ及びＴｃの時間長さは、図１の周期設定信号Ｔacrの周期設定値及び時間比率設定信号Ｄtrの時間比率設定値からパルスアーク溶接期間設定信号Ｔar及び短絡移行アーク溶接期間設定信号Ｔcrが算出されて設定される。図１の周期設定信号Ｔacrの設定範囲は０．１〜１秒程度であり、図１の時間比率設定信号Ｄtrの設定範囲は３０〜７０％程度である。したがって、パルスアーク溶接期間Ｔａ及び短絡移行アーク溶接期間Ｔｃは、３０〜７００ms程度である。

【0090】

（２）溶接が進行して母材の温度が上昇したために、ビードの裏波が発生する状態又は溶け落ちの発生の前兆状態になると、溶融池が凹んだ状態となり、給電チップ・母材間距離が長くなる、この結果、溶接電圧の平均値（平均電圧検出信号Ｖad）が通常値から上昇して基準電圧値Ｖｔ以上となる。この状態になると、図１の電圧上昇判別信号ＨｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、周期設定信号Ｔacrの値は（１）項の周期設定値から修正周期設定値へと切り換わり、時間比率設定信号Ｄtrの値は（１）項の時間比率設定値から修正時間比率設定値へと切り換わる。ここで、周期設定値＞修正周期設定値であり、時間比率設定値＜修正時間比率設定値であるので、周期は短くなり、短絡移行アーク溶接期間Ｔｃの時間比率は大きくなる。この結果、アークの集中性が高まり、母材への入熱量も小さくなるので、ビードの裏波の不安定な発生及び溶け落ちの発生を抑制して、良好な溶接品質を得ることができる。これらの周期及び時間比率の修正は自動的に行われるので、溶接進行に伴い溶接条件を細かく設定する必要もない。上記の基準電圧値Ｖｔは、（１）項の通常溶接時の溶接電圧の平均値から２Ｖ程度上昇した値に設定される。修正周期設定値は周期設定値の０．３〜０．７倍程度に設定され、修正時間比率設定値は時間比率設定値に１０〜２０％を加算した値に設定される。例えば、周期設定値＝２００ms、修正周期設定値＝１００ms、時間比率設定値＝５０％、修正時間比率設定値＝６０％に設定される。

【0091】

上記の溶接電圧の平均値として、パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間との１周期ごとの平均値を使用すれば、溶融池が凹んだ状態となり給電チップ・母材間距離が長くなったことを迅速かつ正確に検出することができる。このために、ビードの裏波の不安定な発生及び溶け落ちの発生をより確実に抑制することができる。さらに、上記の溶接電圧の平均値として、パルスアーク溶接期間中の平均値を使用すれば、溶融池が凹んだ状態となり給電チップ・母材間距離が長くなったことをさらに迅速かつ正確に検出することができる。これは、パルスアーク溶接期間中の入熱が短絡移行アーク溶接期間中の入熱よりも大きいので、溶融池の凹みが大きくなり、給電チップ・母材間距離も長くなるために、検出精度が向上するためである。

【0092】

上記においては、溶接電圧の平均値が基準電圧値以上になると、周期及び時間比率をともに修正する場合について説明したが、どちらか一方だけを修正するようにしても良い。

【符号の説明】

【0093】

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
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 駆動信号
ＤＴＲ 時間比率設定回路
Ｄtr 時間比率設定信号
Ｅ 出力電圧
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
Ｆａ パルス初期逆送給速度
ＦＡＲ パルス送給速度設定回路
Ｆar パルス送給速度設定信号
ＦＡＲＲ パルス初期逆送給速度設定信号
Ｆarr パルス初期逆送給速度設定信号
ＦＡＳＲ パルス正送給速度設定回路
Ｆasr パルス正送給速度設定信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣＲ 短絡アーク送給速度設定回路
Ｆcr 短絡アーク送給速度設定信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＨＤ 電圧上昇判別回路
Ｈｄ 電圧上昇判別信号
ＩＡＲ パルス電流設定回路
Ｉar パルス電流設定信号
Ｉas パルス初期電流
ＩＡＳＲ パルス初期電流設定回路
Ｉasr パルス初期電流設定信号
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 短絡アーク電流設定回路
Ｉcr 短絡アーク電流設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
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
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
Ｒ 減流抵抗器
ＳＤ 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
ＳＴＤ 小電流期間回路
Ｓtd 小電流期間信号
Ｓtf 最終パルス周期信号
ＳＷ 電源特性切換回路
Ｔａ パルスアーク溶接期間
ＴＡＣＲ 周期設定回路
Ｔacr 周期設定信号
Ｔair パルス初期逆送給期間
ＴＡＲ パルスアーク溶接期間設定回路
Ｔar パルスアーク溶接期間設定信号
ＴＡＲＲ パルス初期逆送給期間設定回路
Ｔarr パルス初期逆送給期間設定信号
Ｔas パルス初期電流期間
ＴＡＳＲ パルス初期電流期間設定回路
Ｔasr パルス初期電流期間設定信号
Ｔｂ ベース期間
ＴＢＲ ベース期間設定回路
Ｔbr ベース期間設定信号
Ｔｃ 短絡移行アーク溶接期間
ＴＣＲ 短絡移行アーク溶接期間設定回路
Ｔcr 短絡移行アーク溶接期間設定信号
ＴＤＲ 電流降下時間設定回路
Ｔdr 電流降下時間設定信号
Ｔｆ パルス周期
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
Ｔpd ピーク立下り期間
ＴＰＤＲ ピーク立下り期間設定回路
Ｔpdr ピーク立下り期間設定信号
ＴＲ トランジスタ
Ｔrd 逆送減速期間
ＴＲＤＲ 逆送減速期間設定回路
Ｔrdr 逆送減速期間設定信号
Ｔrp 逆送ピーク期間
Ｔru 逆送加速期間
ＴＲＵＲ 逆送加速期間設定回路
Ｔrur 逆送加速期間設定信号
Ｔsd 正送減速期間
ＴＳＤＲ 正送減速期間設定回路
Ｔsdr 正送減速期間設定信号
Ｔsf 最終パルス周期
Ｔsp 正送ピーク期間
Ｔsu 正送加速期間
ＴＳＵＲ 正送加速期間設定回路
Ｔsur 正送加速期間設定信号
Ｔｕ ピーク立上り期間
ＴＵＲ ピーク立上り期間設定回路
Ｔur ピーク立上り期間設定信号
ＶＡＤ 平均電圧検出回路
Ｖad 平均電圧検出信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号

【図1】

【図2】

【図3】