特許 6184007 アークスタート制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184007

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】アークスタート制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/12 20060101AFI20170814BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20170814BHJP

   B23K 9/067 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/12 303C

   B23K9/00 330A

   B23K9/067

   B23K9/12 305

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-211128(P2013-211128)

(22)【出願日】2013年10月8日

(65)【公開番号】特開2015-62949(P2015-62949A)

(43)【公開日】2015年4月9日

【審査請求日】2016年9月29日

(31)【優先権主張番号】特願2013-177436(P2013-177436)

(32)【優先日】2013年8月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【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

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３２６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１４７９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７３３９１３５（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２３Ｋ ９／００

Ｂ２３Ｋ ９／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接電流が通電を開始すると、溶接ワイヤの送給速度を定常送給速度に切り換えると共に、ホットスタート電流をホットスタート期間中通電して溶接を開始するアークスタート制御方法において、
前記定常送給速度への切換タイミングを前記ホットスタート期間が終了した後に所定回数の短絡が発生した後まで遅延し、前記溶接電流が通電を開始した時点から前記遅延された切換タイミングまでの期間中は前記送給速度を前記定常送給速度よりも遅い速度に設定する、
ことを特徴とするアークスタート制御方法。

【請求項2】

前記所定回数が１である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。

【請求項3】

前記所定回数の短絡が発生するまでにアーク切れが発生したときは、その時点を前記切換タイミングとする、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアークスタート制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接電流が通電を開始すると、溶接ワイヤの送給速度を定常送給速度に切り換えると共に、ホットスタート電流をホットスタート期間中通電して溶接を開始するアークスタート制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

消耗電極式アーク溶接の溶接開始時において、溶接電流が通電（アークが点弧）すると、溶接ワイヤの送給速度を予め定めたスローダウン送給速度から予め定めた定常送給速度に切り換えると共に、予め定めたホットスタート電流を予め定めたホットスタート期間中通電して溶接を開始するアークスタート制御方法が従来から行なわれている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図６は、従来技術のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤを通電する溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接ワイヤと母材との間に印加する溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して動作について説明する。

【0004】

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接電源に入力された溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）になると、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤは１m/min程度の予め定めた遅いスローダウン送給速度での送給が開始される。同時に、溶接電源の出力も開始されるので、同図（Ｄ）に示すように、最大値である無負荷電圧値となる溶接電圧Ｖｗが溶接ワイヤと母材との間に印加する。この状態では、溶接ワイヤと母材との間は離れており無負荷状態であるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは通電しない。

【0005】

時刻ｔ２において、上記のスローダウン送給によって溶接ワイヤの先端が母材に接触すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始し、アークが点弧する。溶接電流Ｉｗの通電が開始すると、予め定めたホットスタート電流Ｉｈが、予め定めたホットスタート期間Ｔｈ（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）中通電する。同時に、時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、短時間の間は溶接ワイヤの母材への接触によって数Ｖの低い値となり、アークの点弧に伴って数十Ｖのホットスタート電圧値に増加する。時刻ｔ２において溶接電流Ｉｗが通電すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは増加を開始して時刻ｔ４において定常送給速度に収束する。したがって、送給速度Ｆｗをスローダウン送給速度から定常送給速度に切り換えるタイミングは、溶接電流Ｉｗが通電を開始する時刻ｔ２となる。時刻ｔ２〜ｔ４の過渡期間は送給モータの特性によって定まる値であり、２０ms程度である。ホットスタート電流Ｉｈは５００Ａ程度に設定され、ホットスタート期間Ｔｈは５ms程度に設定される。

【0006】

ホットスタート電流Ｉｈを通電する理由は、溶接ワイヤの先端が母材に接触した時点から大電流値のホットスタート電流Ｉｈを通電することで溶接ワイヤ先端を急激に溶融して瞬時的にアークを点弧させるためである。さらに、ホットスタート期間Ｔｈ中に適正な入熱を与えることによって、アーク長を長くして安定したアーク発生状態へと導くためである。

【0007】

ホットスタート期間Ｔｈが終了する時刻ｔ３から最初の短絡が発生する時刻ｔ５までの期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはホットスタート電流Ｉｈの値から次第に減少し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗもホットスタート電圧値から次第に減少する。この期間は、３０ms程度である。送給速度Ｆｗは、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４からは定常送給速度になっている。

【0008】

時刻ｔ５〜ｔ６の短絡期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に増加し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値となる。時刻ｔ６〜ｔ７のアーク期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に減少し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値となる。同様に、時刻ｔ７〜ｔ８の期間が短絡期間となる。ホットスタート期間Ｔｈが終了する時刻ｔ３から最初に発生する時刻ｔ５〜ｔ６の短絡を、最初の短絡又は第１回目の短絡と呼び、次の時刻ｔ７〜ｔ８の短絡を第２回目の短絡と呼ぶことにする。

【0009】

時刻ｔ５に最初の短絡が発生した時点においては、時刻ｔ２〜ｔ５の母材への入熱期間が短いために、母材の温度はまだ高温になっておらず、溶融池も十分に形成されていない。このために、時刻ｔ５〜ｔ６の最初の短絡は、溶滴が円滑には移行せず、スパッタが多く発生したり、短絡解除後のアーク状態が不安定になったりする。時刻ｔ７〜ｔ８の第２回目の短絡についても、略同様である。そして、母材が次第に高温になり、溶融池も形成されるので、数回の短絡発生後は円滑な溶滴移行が行なわれる定常溶接状態になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許第５１６０９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述した従来技術では、ホットスタート期間が終了した後に発生する最初の短絡から数回の短絡においては、母材がまだ十分に高温になっておらず、かつ、溶融池も十分に形成されていないために、溶滴移行が円滑には行なわれず、スパッタが多く発生したり、短絡解除後のアーク状態が不安定になったりする。以下、このような状態を、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態と呼ぶことにする。

【0012】

そこで、本発明では、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態を抑制することができるアークスタート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】

【0013】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接電流が通電を開始すると、溶接ワイヤの送給速度を定常送給速度に切り換えると共に、ホットスタート電流をホットスタート期間中通電して溶接を開始するアークスタート制御方法において、
前記定常送給速度への切換タイミングを前記ホットスタート期間が終了した後に所定回数の短絡が発生した後まで遅延し、前記溶接電流が通電を開始した時点から前記遅延された切換タイミングまでの期間中は前記送給速度を前記定常送給速度よりも遅い速度に設定する、
ことを特徴とするアークスタート制御方法である。

【0014】

請求項２の発明は、前記所定回数が１である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法である。

【0015】

請求項３の発明は、前記所定回数の短絡が発生するまでにアーク切れが発生したときは、その時点を前記切換タイミングとする、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアークスタート制御方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ホットスタート期間が終了してから最初の短絡が発生するまでのアーク期間を長くすることができるので、母材への入熱を増加させることができる。この結果、母材の温度が高温になり、溶融池の形成状態も進行するので、最初の短絡から定常溶接状態へと移行するときに生じる短絡において、溶滴移行状態を円滑にすることができる。このために、本発明では、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態１に係るアークスタート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に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝１の場合の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。

【図3】本発明の実施の形態１に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝２の場合の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。

【図4】本発明の実施の形態２に係るアークスタート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】本発明の実施の形態２に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝２であり、かつ、アークスタート時にアーク切れが発生したときの溶接電源における各信号のタイミングチャートである。

【図6】従来技術のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアークスタート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。

【0020】

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等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。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る。

【0021】

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

【0022】

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。電流通電判別回路ＣＤは、この電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が予め定めた電流判別値以上であるときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルになる電流通電判別信号Ｃｄを出力する。この電流判別値は、例えば１０Ａ程度に設定される。

【0023】

インターフェース回路ＩＦは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、この信号に含まれる溶接開始信号Ｓｔ、定常溶接電圧設定信号Ｖｒ及び定常送給速度設定信号Ｆｒを出力する。

【0024】

ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。ホットスタート期間設定回路ＴＨＲは、予め定めたホットスタート期間設定信号Ｔhrを出力する。このホットスタート電流設定信号Ｉhr及びホットスタート期間設定信号Ｔhrの値は、溶接ワイヤ１の材質、直径、溶接法等に応じて適正値に設定される。

【0025】

電流誤差増幅回路ＥＩは、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr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。

【0026】

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の定常溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

【0027】

ホットスタート期間タイマ回路ＴＨは、上記のホットスタート期間設定信号Ｔhr及び上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点からホットスタート期間設定信号Ｔhrによって定まる期間だけＨｉｇｈレベルとなるホットスタート期間信号Ｔｈを出力する。

【0028】

外部特性切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記のホットスタート期間信号Ｔｈを入力として、ホットスタート期間信号Ｔｈ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として出力し、Ｌｏｗレベルのとき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。

【0029】

駆動回路ＤＶは、この誤差増幅信号Ｅａ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは、誤差増幅信号Ｅａに基づいてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。これにより、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると溶接電源の外部特性は定電圧特性となり溶接電圧Ｖｗの出力が開始される。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、定電流特性になり、ホットスタート期間Ｔｈの間はホットスタート電流Ｉｈが通電する。この期間が終了すると、定電圧特性に戻り、溶接電圧Ｖｗは定常溶接電圧設定信号Ｖｒによって定まる値になる。

【0030】

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未満のときは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。この短絡判別値は、１０Ｖ程度に設定される。

【0031】

短絡回数判別回路ＮＤは、この短絡判別信号Ｓｄ及び上記のホットスタート期間信号Ｔｈを入力として、ホットスタート期間信号ＴｈがＬｏｗレベル（期間終了）に変化してから、短絡判別信号Ｓｄが所定回数ｎ回Ｈｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点でＨｉｇｈレベルに変化する短絡回数判別信号Ｎｄを出力する。したがって、この短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するタイミングは、所定回数ｎ＝１のときはホットスタート期間が終了してから最初の短絡が発生した時点となり、所定回数ｎ＝３のときは第３回目の短絡が発生した時点となる。所定回数ｎは、溶接ワイヤ１の材質、直径、溶接法等に応じて１〜５の範囲で適正値に実験によって設定される。短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するタイミングを、ここでは、短絡が発生した時点としたが、短絡が解除された時点としても良い。

【0032】

初期送給速度設定回路ＦＳＲは、予め定めた初期送給速度設定信号Ｆsrを出力する。この初期送給速度設定信号Ｆsrの値は、スローダウン送給速度以上であり、定常送給速度設定信号Ｆｒの値未満に設定される。初期送給速度設定信号Ｆsrの値は、定常送給速度設定信号Ｆｒの値の２０〜４０％程度に設定される。

【0033】

送給速度制御設定回路ＦＣＲは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の電流通電判別信号Ｃｄ、上記の短絡回数判別信号Ｎｄ、上記の初期送給速度設定信号Ｆsr及び上記の定常送給速度設定信号Ｆｒを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルになると初期送給速度設定信号Ｆsrによって定まる値となり、短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになると定常送給速度設定信号Ｆｒによって定まる値となる送給速度制御設定信号Ｆcrを出力する。

【0034】

送給制御回路ＦＣは、この送給速度制御設定信号Ｆcrを入力として、この値に相当す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を上記の送給モータＷＭに出力する。

【0035】

図２は、本発明の実施の形態１に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝１の場合の図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡回数判別信号Ｎｄの時間変化を示す。同図は上述した図６と対応しており、同一の動作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動作について説明する。

【0036】

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接電源に入力された溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）になると、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤは１m/min程度の予め定めた遅いスローダウン送給速度での送給が開始される。同時に、溶接電源の出力も開始されるので、同図（Ｄ）に示すように、最大値である無負荷電圧値となる溶接電圧Ｖｗが溶接ワイヤと母材との間に印加する。この状態では、溶接ワイヤと母材との間は離れており無負荷状態であるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは通電しない。

【0037】

時刻ｔ２において、上記のスローダウン送給によって溶接ワイヤの先端が母材に接触すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始し、アークが点弧する。溶接電流Ｉｗが通電すると、同図（Ｅ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄはＨｉｇｈレベルになる。この通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルになると、予め定めたホットスタート電流Ｉｈが、予め定めたホットスタート期間Ｔｈ（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）中通電する。同時に、時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、短時間の間は溶接ワイヤの母材への接触によって数Ｖの低い値となり、アークの点弧に伴って数十Ｖのホットスタート電圧値に増加する。時刻ｔ２において電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは予め定めた初期送給速度Ｆｓになる。

【0038】

ホットスタート期間Ｔｈが終了する時刻ｔ３から最初の短絡が発生する時刻ｔ５までの期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはホットスタート電流Ｉｈの値から次第に減少し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗもホットスタート電圧値から次第に減少する。同図は、所定回数ｎ＝１に設定された場合であるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡回数判別信号Ｎｄは、最初の短絡が発生する時刻ｔ５においてＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、送給速度Ｆｗは、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５から予め定めた定常送給速度へと上昇を開始して、時刻ｔ９に定常送給速度に収束する。すなわち、同図においては、定常送給速度への切換タイミングは、ホットスタート期間Ｔｈが終了した後に最初の短絡が発生した後まで遅延されている。

【0039】

時刻ｔ２に溶接電流Ｉｗが通電を開始してから時刻ｔ５に短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになるまでの期間中は、送給速度Ｆｗは定常送給速度よりも遅い初期送給速度Ｆｓであるので、この期間の長さは図６のときよりも長くなる。この期間は、１００〜２００ms程度になる。すなわち、従来技術に比べて３〜７倍となる。この結果、時刻ｔ５に最初の短絡が発生した時点において、本実施の形態では従来技術に比べて、母材の温度は高温になっており、溶融池の形成も進行している。このために、最初の短絡は、溶滴移行が円滑に行なわれて、スパッタ発生も少なくなり、短絡解除後のアーク状態も安定している。時刻ｔ７〜ｔ８の第２回目の短絡についても同様である。したがって、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態を抑制することができる。

【0040】

図３は、本発明の実施の形態１に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝２の場合の図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡回数判別信号Ｎｄの時間変化を示す。同図は上述した図２と対応しており、同一の動作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動作について説明する。

【0041】

ホットスタート期間Ｔｈが終了する時刻ｔ３から最初の短絡が発生する時刻ｔ５までの期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはホットスタート電流Ｉｈの値から次第に減少し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗもホットスタート電圧値から次第に減少する。同図は、所定回数ｎ＝２に設定された場合であるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡回数判別信号Ｎｄは、第２回目の短絡が発生する時刻ｔ７においてＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、送給速度Ｆｗは、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ７から予め定めた定常送給速度へと上昇を開始して、時刻ｔ９に定常送給速度に収束する。すなわち、同図においては、定常送給速度への切換タイミングは、ホットスタート期間Ｔｈが終了した後に第２回目の短絡が発生した後まで遅延されている。

【0042】

時刻ｔ２に溶接電流Ｉｗが通電を開始してから時刻ｔ７に短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになるまでの期間中は、送給速度Ｆｗは定常送給速度よりも遅い初期送給速度Ｆｓであるので、この期間の長さは図６のときよりも長くなる。この期間は、１００〜２００ms程度になる。すなわち、従来技術に比べて３〜７倍となる。この結果、時刻ｔ５に最初の短絡が発生した時点において、本実施の形態では従来技術に比べて、母材の温度は高温になっており、溶融池の形成も進行している。このために、最初の短絡は、溶滴移行が円滑に行なわれて、スパッタ発生も少なくなり、短絡解除後のアーク状態も安定している。時刻ｔ７〜ｔ８の第２回目の短絡についても同様である。さらに、同図の場合には、最初の短絡及び第２回目の短絡のときの送給速度Ｆｗが図２のときよりも遅いので、溶滴移行がより円滑に行なわれやすい。したがって、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態を抑制することができる。

【0043】

上述した実施の形態１によれば、定常送給速度への切換タイミングを、ホットスタート期間が終了した後に所定回数の短絡が発生した後まで遅延し、溶接電流が通電を開始した時点から遅延された切換タイミングまでの期間中は送給速度を定常送給速度よりも遅い速度（初期送給速度）に設定する。これにより、本実施の形態では、ホットスタート期間が終了してから最初の短絡が発生するまでのアーク期間を長くすることができるので、母材への入熱を増加させることができる。この結果、母材の温度が高温になり、溶融池の形成状態も進行するので、最初の短絡から定常溶接状態へと移行するときに生じる短絡において、溶滴移行状態を円滑にすることができる。このために、本実施の形態では、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの不安定状態を抑制することができる。

【0044】

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、実施の形態１の発明において、ホットスタート期間が終了した後に所定回数の短絡が発生するまでにアーク切れが発生したときは、その時点を定常送給速度への切換タイミングとするものである。

【0045】

図４は、本発明の実施の形態２に係るアークスタート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。同図は図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付して、それらのブロックについての説明は繰り返さない。同図は、図１にアーク切れ判別回路ＡＤを追加し、図１の送給速度制御設定回路ＦＣＲを第２送給速度制御設定回路ＦＣＲ２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。

【0046】

アーク切れ判別回路ＡＤは、電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めたアーク切れ判別値以上のときはアーク切れが発生したと判別してＨｉｇｈレベルになるアーク切れ判別信号Ａｄを出力する。このアーク切れ判別値は、５０Ｖ程度に設定される。

【0047】

第２送給速度制御設定回路ＦＣＲ２は、溶接開始信号Ｓｔ、電流通電判別信号Ｃｄ、短絡回数判別信号Ｎｄ、初期送給速度設定信号Ｆsr、定常送給速度設定信号Ｆｒ及び上記のアーク切れ判別信号Ａｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルになると初期送給速度設定信号Ｆsrによって定まる値となり、アーク切れ判別信号Ａｄ又は短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになると定常送給速度設定信号Ｆｒによって定まる値となる送給速度制御設定信号Ｆcrを出力する。

【0048】

図５は、本発明の実施の形態２に係るアークスタート制御方法において、所定回数ｎ＝２であり、かつ、アークスタート時にアーク切れが発生したときの図４の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡回数判別信号Ｎｄの時間変化を示し、同図（Ｇ）はアーク切れ判別信号Ａｄの時間変化を示す。同図は上述した図３と対応しており、同一の動作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動作について説明する。

【0049】

同図は、ホットスタート期間Ｔｈが終了する時刻ｔ３から最初の短絡が発生する時刻ｔ５までの期間中の時刻ｔ４〜ｔ５にアーク切れが発生した場合である。このために、時刻ｔ４〜ｔ５の期間中は、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは無負荷電圧値に上昇し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは０となり、同図（Ｅ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄはＬｏｗレベルになる。アーク切れは、アークスタートから定常溶接状態へと移行するまでの過渡状態において時々発生する場合がある。

【0050】

同図は、所定回数ｎ＝２に設定された場合であるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡回数判別信号Ｎｄは、第２回目の短絡が発生する時刻ｔ７においてＨｉｇｈレベルになる。しかし、同図（Ｇ）に示すように、時刻ｔ４〜ｔ５の期間中にアーク切れが発生したためにアーク切れ判別信号ＡｄはＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、送給速度Ｆｗは、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４から上昇を開始して、予め定めた定常送給速度に収束する。すなわち、同図においては、定常送給速度への切換タイミングは、ホットスタート期間Ｔｈが終了した後に第２回目の短絡が発生するまでにアーク切れが発生した時点まで遅延されている。同図では、ホットスタート期間が終了した後に、アーク切れ又は所定回数の短絡が発生した時点で送給速度Ｆｗを定常送給速度に切り換えている。

【0051】

時刻ｔ２に溶接電流Ｉｗが通電を開始してから時刻ｔ４にアーク切れ判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルになるまでの期間中は、送給速度Ｆｗは定常送給速度よりも遅い初期送給速度Ｆｓである。アーク切れが発生したにも関わらず送給速度Ｆｗを初期送給速度Ｆｓのまま維持していると、アークきれの時間が長くなるおそれがある。アーク切れが長くなると、ビードが悪くなり、溶接不良となる。発生したアーク切れは速やかに解除してアーク発生状態へと復帰させる必要がある。このために、アーク切れが発生した時点で送給速度Ｆｗを速くして、アーク切れを速やかに解除するようにしている。これにより、ビード外観が悪くなることを抑制することができる。

【0052】

同図では、時刻ｔ４にアーク切れが発生した時点で送給速度Ｆｗを定常送給速度へと切り換えているが、アーク切れが所定時間継続した時点で定常送給速度へと切り換えるようにしても良い。これは、ビードに悪影響を与えない短いアーク切れが発生する場合があるためである。所定時間は、例えば１０msに設定される。

【0053】

また、時刻ｔ４にアーク切れ判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルになった時点から時刻ｔ７に短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになるまでの期間中の送給速度Ｆｗを、初期送給速度Ｆｓと定常送給速度との中間の値に設定しても良い。

【0054】

同図において、時刻ｔ７に短絡回数判別信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになるまでにアーク切れが発生しなかった場合は、上述した図３のタイミングチャートとなる。

【0055】

上述した実施の形態２によれば、所定回数の短絡が発生するまでにアーク切れが発生したときは、その時点を定常送給速度への切換タイミングとする。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、アークスタート時にアーク切れが発生したときは、送給速度を速くすることによって速やかにアーク切れを解除している。この結果、アーク切れによるビードの悪化を防止することができる。

【0056】

上述した実施の形態では、溶接法が短絡移行溶接の場合について説明したが、消耗電極式パルスアーク溶接についても同様である。

【符号の説明】

【0057】

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 アーク切れ判別回路
Ａｄ アーク切れ判別信号
ＣＤ 電流通電判別回路
Ｃｄ 電流通電判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅａ 誤差増幅信号
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
ＦＣＲ 送給速度制御設定回路
Ｆcr 送給速度制御設定信号
ＦＣＲ２ 第２送給速度制御設定回路
Ｆｒ 定常送給速度設定信号
Ｆｓ 初期送給速度
ＦＳＲ 初期送給速度設定回路
Ｆsr 初期送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＦ インターフェース回路
Ｉｈ ホットスタート電流
ＩＨＲ ホットスタート電流設定回路
Ｉhr ホットスタート電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ｎ 所定回数
ＮＤ 短絡回数判別回路
Ｎｄ 短絡回数判別信号
ＰＭ 電源主回路
ＲＣ ロボット制御装置
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＷ 外部特性切換回路
ＴＨ ホットスタート期間タイマ回路
Ｔｈ ホットスタート期間（信号）
ＴＨＲ ホットスタート期間設定回路
Ｔhr ホットスタート期間設定信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｒ 定常溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗｃ 溶接条件信号
ＷＭ 送給モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】