特開 2023-172539 アーク溶接方法及びアーク溶接装置

(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】P2023172539

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】アーク溶接方法及びアーク溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/12 20060101AFI20231129BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

B23K9/12 305

B23K9/073 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084430

(22)【出願日】2022-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新留 祐太郎

(72)【発明者】

【氏名】古和 将

(72)【発明者】

【氏名】湯澤 大樹

(72)【発明者】

【氏名】中川 晶

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA01

4E082BA02

4E082EA11

4E082EC03

4E082EC13

4E082EF16

4E082FA01

4E082FA04

(57)【要約】

【課題】逆極性期間におけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑える。
【解決手段】第１ステップでは、逆極性期間Ｔｅｐにおいて、溶接ワイヤＷ１を第１送給速度ＷＦ１で送給する。第２ステップでは、逆極性期間Ｔｅｐから正極性期間Ｔｅｎに転流する際に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第１送給速度ＷＦ１よりも大きな第２送給速度ＷＦ２に変化させる。第３ステップでは、正極性期間Ｔｅｎにおいて、溶接ワイヤＷ１を第２送給速度ＷＦ２で送給する。第４ステップでは、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点よりも前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを第１送給速度ＷＦ１に変化させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

消耗電極である溶接ワイヤを母材へ向けて送給し、前記溶接ワイヤが正極で前記母材が負極となる逆極性期間と、前記溶接ワイヤが負極で前記母材が正極となる正極性期間と、が交互に繰り返されるように、溶接電流を前記溶接ワイヤと前記母材とに流すことで、前記溶接ワイヤと前記母材との間にアークを発生させて溶接するアーク溶接方法であって、
前記逆極性期間において、前記溶接ワイヤを第１送給速度で送給する第１ステップと、
前記逆極性期間から前記正極性期間に転流する際に、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第１送給速度よりも大きな第２送給速度に変化させる第２ステップと、
前記正極性期間において、前記溶接ワイヤを前記第２送給速度で送給する第３ステップと、
前記正極性期間から前記逆極性期間に転流する時点よりも前に、前記溶接ワイヤの送給速度を前記第１送給速度に変化させる第４ステップと、を備える
アーク溶接方法。

【請求項2】

請求項１のアーク溶接方法において、
前記第４ステップでは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から前記第１送給速度に急峻に変化させる
アーク溶接方法。

【請求項3】

請求項１のアーク溶接方法において、
前記第４ステップは、
前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から、前記第２送給速度よりも小さく且つ前記第１送給速度よりも大きな第３送給速度に変化させ、前記溶接ワイヤを前記第３送給速度で送給する第５ステップと、
前記第５ステップの後で、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第３送給速度から前記第１送給速度に変化させる第６ステップと、を含む
アーク溶接方法。

【請求項4】

請求項１のアーク溶接方法において、
前記第４ステップでは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から前記第１送給速度にかけて徐々に小さくなるように変化させる
アーク溶接方法。

【請求項5】

請求項１のアーク溶接方法において、
前記第４ステップは、
前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から、前記第１送給速度よりも小さな第４送給速度に変化させ、前記溶接ワイヤを前記第４送給速度で送給する第７ステップと、
前記第７ステップの後で、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第４送給速度から前記第１送給速度に変化させる第８ステップと、を含む
アーク溶接方法。

【請求項6】

消耗電極である溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接するアーク溶接装置であって、
前記溶接ワイヤが正極で前記母材が負極となる逆極性期間と、前記溶接ワイヤが負極で前記母材が正極となる正極性期間と、が交互に繰り返されるように、前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電流を流す電力変換部と、
前記溶接ワイヤを前記母材へ向けて送給するワイヤ送給部と、
前記ワイヤ送給部の動作を制御して、前記溶接ワイヤの送給速度を変化させる制御部を備え、
前記制御部は、
前記逆極性期間において、前記溶接ワイヤを第１送給速度で送給させる第１動作と、
前記逆極性期間から前記正極性期間に転流する際に、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第１送給速度よりも大きな第２送給速度に変化させる第２動作と、
前記正極性期間において、前記溶接ワイヤを前記第２送給速度で送給させる第３動作と、
前記正極性期間から前記逆極性期間に転流する時点よりも前に、前記溶接ワイヤの送給速度を前記第１送給速度に変化させる第４動作と、を行う
アーク溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーク溶接方法及びアーク溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、アークに印加する電圧を逆極性（電極プラス極性）と正極性（電極マイナス極性）とに交互に切り換えて溶接を行う消耗電極交流アーク溶接の送給制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０９０７６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、正極性期間では、溶接ワイヤの溶融効率が高い一方、逆極性期間では、正極性期間よりも溶接ワイヤの溶融特性が劣る傾向にある。そのため、正極性期間では、溶接ワイヤの送給速度を大きくして溶接ワイヤの溶着量を増やし、逆極性期間では、溶接ワイヤの送給速度を小さくするのが好ましい。

【0005】

特許文献１の発明では、逆極性期間から正極性期間への転流と同時、及び正極性期間から逆極性期間への転流と同時に、溶接ワイヤの送給速度を変更するようにしている。

【0006】

しかしながら、特許文献１の発明では、正極性期間から逆極性期間への転流直後は、溶接ワイヤの送給速度が大きい状態が維持され、過大に成長した溶滴が高速で送給されるために不規則な短絡が発生し、アークが不安定となってスパッタが増加するおそれがある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆極性期間におけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の発明は、消耗電極である溶接ワイヤを母材へ向けて送給し、前記溶接ワイヤが正極で前記母材が負極となる逆極性期間と、前記溶接ワイヤが負極で前記母材が正極となる正極性期間と、が交互に繰り返されるように、溶接電流を前記溶接ワイヤと前記母材とに流すことで、前記溶接ワイヤと前記母材との間にアークを発生させて溶接するアーク溶接方法であって、前記逆極性期間において、前記溶接ワイヤを第１送給速度で送給する第１ステップと、前記逆極性期間から前記正極性期間に転流する際に、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第１送給速度よりも大きな第２送給速度に変化させる第２ステップと、前記正極性期間において、前記溶接ワイヤを前記第２送給速度で送給する第３ステップと、前記正極性期間から前記逆極性期間に転流する時点よりも前に、前記溶接ワイヤの送給速度を前記第１送給速度に変化させる第４ステップと、を備える。

【0009】

第１の発明では、溶接ワイヤの溶融効率が高い正極性期間において、溶接ワイヤの送給速度を大きくすることで、溶接ワイヤの溶着量を増やし、高溶着交流溶接を実現することができる。

【0010】

また、正極性期間よりも溶接ワイヤの溶融特性の劣る逆極性期間に転流する前に、溶接ワイヤの送給速度を小さくすることで、逆極性期間におけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑えることができる。

【0011】

第２の発明は、第１の発明のアーク溶接方法において、前記第４ステップでは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から前記第１送給速度に急峻に変化させる。

【0012】

第２の発明では、溶接ワイヤの送給速度を急峻に下げることで、逆極性期間において短絡が発生するリスクを減少させ、スパッタの発生を抑えることができる。

【0013】

第３の発明は、第１の発明のアーク溶接方法において、前記第４ステップは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から、前記第２送給速度よりも小さく且つ前記第１送給速度よりも大きな第３送給速度に変化させ、前記溶接ワイヤを前記第３送給速度で送給する第５ステップと、前記第５ステップの後で、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第３送給速度から前記第１送給速度に変化させる第６ステップと、を含む。

【0014】

第３の発明では、溶接ワイヤの送給速度を、第２送給速度、第３送給速度、第１送給速度の順に段階的に下げることで、第２送給速度から第１送給速度に急峻に下げる場合に比べて、溶接ワイヤの送給量を多くすることができ、溶接ワイヤの溶着量をより増やすことができる。

【0015】

第４の発明は、第１の発明のアーク溶接方法において、前記第４ステップでは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から前記第１送給速度にかけて徐々に小さくなるように変化させる。

【0016】

第４の発明では、溶接ワイヤの送給速度を徐々に小さくすることで、溶接ワイヤの送給速度を急峻に下げる場合に比べて、アークの安定性が向上する。

【0017】

第５の発明は、第１の発明のアーク溶接方法において、前記第４ステップは、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第２送給速度から、前記第１送給速度よりも小さな第４送給速度に変化させ、前記溶接ワイヤを前記第４送給速度で送給する第７ステップと、前記第７ステップの後で、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第４送給速度から前記第１送給速度に変化させる第８ステップと、を含む。

【0018】

第５の発明では、溶接ワイヤの送給速度を、一度、第１送給速度よりも下げることで、短絡のリスクをより減少させ、スパッタの発生を抑えることができる。

【0019】

第６の発明は、消耗電極である溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接するアーク溶接装置であって、前記溶接ワイヤが正極で前記母材が負極となる逆極性期間と、前記溶接ワイヤが負極で前記母材が正極となる正極性期間と、が交互に繰り返されるように、前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電流を流す電力変換部と、前記溶接ワイヤを前記母材へ向けて送給するワイヤ送給部と、前記ワイヤ送給部の動作を制御して、前記溶接ワイヤの送給速度を変化させる制御部を備え、前記制御部は、前記逆極性期間において、前記溶接ワイヤを第１送給速度で送給させる第１動作と、前記逆極性期間から前記正極性期間に転流する際に、前記溶接ワイヤの送給速度を、前記第１送給速度よりも大きな第２送給速度に変化させる第２動作と、前記正極性期間において、前記溶接ワイヤを前記第２送給速度で送給させる第３動作と、前記正極性期間から前記逆極性期間に転流する時点よりも前に、前記溶接ワイヤの送給速度を前記第１送給速度に変化させる第４動作と、を行う。

【0020】

第６の発明では、溶接ワイヤの溶融効率が高い正極性期間において、溶接ワイヤの送給速度を大きくすることで、溶接ワイヤの溶着量を増やし、高溶着交流溶接を実現することができる。

【0021】

また、正極性期間よりも溶接ワイヤの溶融特性の劣る逆極性期間に転流する前に、溶接ワイヤの送給速度を小さくすることで、逆極性期間におけるアーク安定性を確保して不規則な短絡が発生するのを抑えることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、逆極性期間におけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態１に係るアーク溶接装置の概略構成図である。

【図2】溶接電流の波形及び溶接ワイヤの送給速度の波形を示す図である。

【図3】本実施形態２における溶接電流の波形及び溶接ワイヤの送給速度の波形を示す図である。

【図4】本実施形態３における溶接電流の波形及び溶接ワイヤの送給速度の波形を示す図である。

【図5】本実施形態４における溶接電流の波形及び溶接ワイヤの送給速度の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0025】

《実施形態１》
図１に示すように、アーク溶接装置１は、消耗電極である溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間でアークＡ１を発生させることで、母材Ｂ１を溶接する。

【0026】

アーク溶接装置１は、溶接ユニット１０と、ワイヤ送給部２１と、溶接トーチ２２と、設定部２５と、を備える。

【0027】

ワイヤ送給部２１は、溶接ワイヤＷ１を母材Ｂ１へ向けて送給する。具体的に、ワイヤ送給部２１は、溶接トーチ２２に対して溶接ワイヤＷ１を送給する。溶接トーチ２２は、ワイヤ送給部２１から送給された溶接ワイヤＷ１と、母材Ｂ１と、が互いに対向するように、溶接ワイヤＷ１を保持する。

【0028】

溶接トーチ２２は、溶接チップ２２ａを有する。溶接チップ２２ａは、溶接ユニット１０からの電力を溶接ワイヤＷ１に供給する。ワイヤ送給部２１には、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを検出する送給速度検出部（図示省略）が設けられる。溶接トーチ２２は、ロボット（図示省略）により保持される。送給速度検出部により検出された溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを示す検出信号は、制御部１４に送信される。ロボットは、母材Ｂ１において予め定められた溶接対象領域に沿うように、溶接トーチ２２を予め定められた溶接速度で移動させる。

【0029】

設定部２５は、溶接電流と溶接電圧とを含む溶接条件を設定するために用いられる。具体的に、設定部２５は、溶接を行うための設定溶接電流、溶接を行うための設定溶接電圧、溶接ワイヤＷ１の送給速度、シールドガスの種類、溶接ワイヤＷ１の材質、溶接ワイヤＷ１の径、パルス溶接の期間やパルス出力回数等を設定する。

【0030】

溶接ユニット１０は、電力変換部１１と、溶接電流検出部１２と、溶接電圧検出部１３と、制御部１４と、を備える。

【0031】

電力変換部１１は、電源Ｓ１と電気的に接続される。電力変換部１１は、電源Ｓ１から供給された電力を用いて、溶接に適した溶接電圧Ｖを生成する。電力変換部１１は、溶接トーチ２２の溶接チップ２２ａを経由して、溶接ワイヤＷ１と電気的に接続される。電力変換部１１は、母材Ｂ１と電気的に接続される。電力変換部１１は、溶接電圧Ｖを、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間に印加することで、溶接電流Ｉを溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１とに流す。

【0032】

電力変換部１１は、第１整流部１０１と、第１スイッチング部１０２と、変圧器１０３と、第２整流部１０４と、リアクトル１０５と、第２スイッチング部１０６と、を有する。

【0033】

第１整流部１０１は、電源Ｓ１の出力を整流する。第１スイッチング部１０２は、スイッチング動作により第１整流部１０１の出力を調節する。変圧器１０３は、第１スイッチング部１０２の出力を溶接に適した出力に変換する。

【0034】

第２整流部１０４は、変圧器１０３の出力を整流する。リアクトル１０５は、第２整流部１０４と直列に接続され、第２整流部１０４の出力を平滑化する。第２スイッチング部１０６は、スイッチング動作によりリアクトル１０５の出力を調節する。第２スイッチング部１０６の出力は、溶接トーチ２２の溶接チップ２２ａを介して溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１とに供給される。

【0035】

これにより、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間に溶接電圧Ｖが印加され、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１とに溶接電流Ｉが流れる。詳しくは後述するが、電力変換部１１は、溶接ワイヤＷ１が正極で母材Ｂ１が負極となる逆極性期間Ｔｅｐと、溶接ワイヤＷ１が負極で母材Ｂ１が正極となる正極性期間Ｔｅｎと、が交互に繰り返されるように、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間に溶接電流Ｉを流す。

【0036】

溶接電流検出部１２は、溶接電流Ｉを検出する。溶接電圧検出部１３は、溶接電圧Ｖを検出する。溶接電流検出部１２により検出された溶接電流Ｉを示す検出信号及び溶接電圧検出部１３により検出された溶接電圧Ｖを示す検出信号は、制御部１４に送信される。

【0037】

制御部１４は、溶接ユニット１０の各部と、溶接ユニット１０の外部にある装置との間において、信号の伝送を行う。図１に示す例では、制御部１４と信号の伝送を行う溶接ユニット１０の各部は、第１スイッチング部１０２、第２スイッチング部１０６、溶接電流検出部１２、及び溶接電圧検出部１３である。制御部１４と信号の伝送を行う、溶接ユニット１０の外部にある装置は、ワイヤ送給部２１、及び設定部２５である。

【0038】

制御部１４は、溶接ユニット１０の各部、及び溶接ユニット１０の外部にある装置から送信された信号に基づいて、溶接ユニット１０の各部、及び溶接ユニット１０の外部にある装置を制御する。

【0039】

制御部１４は、ワイヤ送給部２１の動作を制御して、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを変化させる。具体的に、制御部１４は、設定部２５で設定される溶接電流Ｉの設定電流に応じて、ワイヤ送給部２１における溶接ワイヤＷ１の送給速度を制御する。ここで、送給速度ＷＦと溶接電流Ｉは、互いに相関関係にある。より具体的には、移動平均としての平均溶接速度（送給量とも言う）と移動平均としての平均電流である平均溶接電流（設定電流とも言う）とは、互いに相関関係にある。

【0040】

制御部１４は、電力変換部１１の第１スイッチング部１０２及び第２スイッチング部１０６と、ワイヤ送給部２１と、溶接トーチ２２を保持するロボット（図示省略）を制御する。

【0041】

制御部１４は、例えば、プロセッサと、プロセッサと電気的に接続されたメモリと、により構成される。メモリは、プロセッサを動作させるためのプログラムや情報を記憶する。

【0042】

〈アーク溶接装置の制御方法〉
次に、アーク溶接装置１の動作について説明する。アーク溶接装置１は、図示しないガス供給口からシールドガスを供給して、母材Ｂ１の溶接箇所を外気からシールドしつつ、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間に電流を供給する。

【0043】

これにより、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間にアークＡ１を発生させ、アークＡ１の熱で溶接ワイヤＷ１の先端部と母材Ｂ１の一部を溶かす。溶けた溶接ワイヤＷ１は、溶滴となり母材Ｂ１上に滴下して、アークＡ１の熱により溶けた母材Ｂ１の一部と共に溶融池を形成する。

【0044】

溶接トーチ２２は、母材Ｂ１に対して、例えば螺旋ウィービング動作しながら溶接方向に移動する。母材Ｂ１には、溶接トーチ２２の移動に伴ってビードが形成され、母材Ｂ１が溶着される。

【0045】

図２は、溶接電流の波形及び溶接ワイヤの送給速度の波形を示す図である。図２において、縦軸は溶接電流Ｉと送給速度ＷＦとを示し、横軸は時間を示す。パルス溶接では、溶接電流Ｉを、例えば、２００Ａに設定する。

【0046】

アーク溶接装置１は、消耗電極式の交流のパルスアーク溶接機を構成する。溶接電流Ｉは、逆極性期間Ｔｅｐと、正極性期間Ｔｅｎと、が交互に繰り返されるように制御される。

【0047】

アーク溶接装置１は、設定された溶接電流Ｉの大きさに基づいて溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを設定する。この送給速度ＷＦに基づき、交流パルス波形を構成する各種のパルスパラメータが設定される。

【0048】

ここで、パルスパラメータは、図２に示すように、逆極性期間Ｔｅｐにおけるピーク電流値Ｉｐ、ベース電流値Ｉｂ、ピーク電流期間Ｔｐ、ベース電流期間Ｔｂ、正極性期間Ｔｅｎ、及び正極性期間Ｔｅｎにおける正極性電流値Ｉｅｎ等である。

【0049】

時点ｔ１から時点ｔ３までの期間は、逆極性領域ＥＰ（＋）の逆極性期間Ｔｅｐである。逆極性期間Ｔｅｐでは、溶接ワイヤＷ１が正極となり、母材Ｂ１が負極となるように、溶接電流Ｉが制御される。

【0050】

逆極性期間Ｔｅｐにおいて、溶接ワイヤＷ１を第１送給速度ＷＦ１で送給させる第１ステップを行う。具体的に、制御部１４は、ワイヤ送給部２１の送給速度ＷＦを変更することで、逆極性期間Ｔｅｐにおいて、溶接ワイヤＷ１を第１送給速度ＷＦ１で送給させる第１動作を行う。

【0051】

時点ｔ１において、溶接電流Ｉは、ピーク電流値Ｉｐに変化する。時点ｔ１から時点ｔ２までの期間は、ピーク電流期間Ｔｐである。ピーク電流期間Ｔｐでは、溶接電流Ｉがピーク電流値Ｉｐに維持される。

【0052】

時点ｔ２において、溶接電流Ｉは、ピーク電流値Ｉｐからベース電流値Ｉｂへ向けて絶対値が急峻に変化する。時点ｔ２から時点ｔ３までの期間は、ベース電流期間Ｔｂである。ベース電流期間Ｔｂでは、溶接電流Ｉがベース電流値Ｉｂに維持される。

【0053】

時点ｔ３において、逆極性領域ＥＰ（＋）の逆極性期間Ｔｅｐから正極性領域ＥＮ（－）の正極性期間Ｔｅｎに転流される。

【0054】

逆極性期間Ｔｅｐから正極性期間Ｔｅｎに転流する際に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第１送給速度ＷＦ１よりも大きな第２送給速度ＷＦ２に変化させる第２ステップを行う。具体的に、制御部１４は、ワイヤ送給部２１の送給速度ＷＦを変更することで、逆極性期間Ｔｅｐから正極性期間Ｔｅｎに転流する際に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第１送給速度ＷＦ１よりも大きな第２送給速度ＷＦ２に変化させる第２動作を行う。

【0055】

時点ｔ３から時点ｔ５までの期間は、正極性領域ＥＮ（－）の正極性期間Ｔｅｎである。正極性期間Ｔｅｎでは、溶接ワイヤＷ１が負極となり、母材Ｂ１が正極となるように、溶接電流Ｉが制御される。正極性期間Ｔｅｎでは、溶接電流Ｉが正極性電流値Ｉｅｎに維持される。

【0056】

正極性期間Ｔｅｎにおいて、溶接ワイヤＷ１を第２送給速度ＷＦ２で送給させる第３ステップを行う。具体的に、制御部１４は、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを制御して、正極性期間Ｔｅｎにおいて、溶接ワイヤＷ１を第２送給速度ＷＦ２で送給させる第３動作を行う。

【0057】

ところで、図２に示す例では、時点ｔ５において、正極性領域ＥＮ（－）の正極性期間Ｔｅｎから逆極性領域ＥＰ（＋）の逆極性期間Ｔｅｐに転流される。正極性期間Ｔｅｎでは、溶接ワイヤＷ１の送給速度を第２送給速度ＷＦ２とし、溶接ワイヤＷ１の送給量を増やすことで、溶着量を多くするようにしている。

【0058】

しかしながら、例えば、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐへの転流と同時に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを第２送給速度ＷＦ２から第１送給速度ＷＦ１に変更すると、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐへの転流直後は、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦが大きい状態が維持され、過大に成長した溶滴が高速で送給されるために不規則な短絡が発生し、アークが不安定となってスパッタが増加するおそれがある。

【0059】

そこで、本実施形態では、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも所定時間前の時点ｔ４において、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを変更するようにしている。例えば、正極性期間Ｔｅｎが１０００μｓｅｃ～２０００μｓｅｃの場合、時点ｔ４と時点ｔ５との間の所定時間は、１００μｓｅｃ～２００μｓｅｃ程度とすればよい。

【0060】

正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも前の時点ｔ４において、溶接ワイヤＷ１の送給速度を第１送給速度ＷＦ１に変化させる第４ステップを行う。具体的に、制御部１４は、ワイヤ送給部２１の送給速度ＷＦを変更して、時点ｔ４において、溶接ワイヤＷ１の送給速度を第１送給速度ＷＦ１に変化させる第４動作を行う。

【0061】

第４ステップでは、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２から第１送給速度ＷＦ１に急峻に変化させる。これにより、逆極性期間Ｔｅｐにおいて短絡が発生するリスクを減少させ、スパッタの発生を抑えることができる。第４ステップの後、時点ｔ４から時点ｔ５までの期間では、溶接ワイヤＷ１を第１送給速度ＷＦ１で送給する。

【0062】

アーク溶接装置１は、第１ステップから第４ステップまでを繰り返すことで、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１との間にアークＡ１を発生させ、アークＡ１の熱で溶接ワイヤＷ１の先端部に溶滴を形成するとともに母材Ｂ１の一部を溶かす。

【0063】

溶接ワイヤＷ１の先端部に形成された溶滴は、溶滴移行により溶接ワイヤＷ１の先端から母材Ｂ１に移って付着し、母材Ｂ１に溶融池を形成する。このように、溶滴の移行は、溶接ワイヤＷ１と母材Ｂ１と短絡せず、ピーク電流とベース電流で連続してアークＡ１が発生し、溶接ワイヤＷ１の先端に形成された溶滴は、１つのピーク電流の１回のパルス毎に１つの溶滴が母材Ｂ１に溶滴移行する１パルス１ドロップとなるように、溶接ワイヤＷ１の先端から空中で離脱して、母材Ｂ１へ移行する。

【0064】

－本実施形態１の効果－
本実施形態１に係るアーク溶接装置１によれば、溶接ワイヤＷ１の溶融効率が高い正極性期間Ｔｅｎにおいて、溶接ワイヤＷ１の送給速度を大きくすることで、溶接ワイヤＷ１の溶着量を増やし、高溶着交流溶接を実現することができる。

【0065】

また、正極性期間Ｔｅｎよりも溶接ワイヤＷ１の溶融特性の劣る逆極性期間Ｔｅｐに転流する前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度を小さくすることで、逆極性期間Ｔｅｐにおけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑えることができる。

【0066】

また、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２から第１送給速度ＷＦ１に急峻に下げることで、逆極性期間Ｔｅｐにおいて短絡が発生するリスクを減少させ、スパッタの発生を抑えることができる。

【0067】

《実施形態２》
以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

【0068】

図３に示すように、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを第１送給速度ＷＦ１に変化させる第４ステップを行う。第４ステップは、時点ｔ４よりも前の時点ｔ４’から時点ｔ４までの期間で行われる第５ステップと、時点ｔ４から時点ｔ５までの期間で行われる第６ステップと、を含む。

【0069】

第５ステップでは、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２から、第２送給速度ＷＦ２よりも小さく且つ第１送給速度ＷＦ１よりも大きな第３送給速度ＷＦ３に変化させ、溶接ワイヤＷ１を第３送給速度ＷＦ３で送給する。

【0070】

第６ステップでは、第５ステップの後で、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第３送給速度ＷＦ３から第１送給速度ＷＦ１に変化させ、溶接ワイヤＷ１を第１送給速度ＷＦ１で送給する。

【0071】

このように、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２、第３送給速度ＷＦ３、第１送給速度ＷＦ１の順に段階的に下げることで、第２送給速度ＷＦ２から第１送給速度ＷＦ１に急峻に下げる場合に比べて、溶接ワイヤＷ１の送給量を多くすることができ、溶接ワイヤＷ１の溶着量をより増やすことができる。

【0072】

《実施形態３》
図４に示すように、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを第１送給速度ＷＦ１に変化させる第４ステップを行う。

【0073】

第４ステップでは、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２から第１送給速度ＷＦ１にかけて徐々に小さくなるように変化させる。図４に示す例では、時点ｔ４から時点ｔ５にかけて、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦの波形が、斜め下方に傾斜している。

【0074】

このように、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを徐々に小さくすることで、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを急峻に下げる場合に比べて、アークの安定性が向上する。

【0075】

《実施形態４》
図５に示すように、正極性期間Ｔｅｎから逆極性期間Ｔｅｐに転流する時点ｔ５よりも前に、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを第１送給速度ＷＦ１に変化させる第４ステップを行う。

【0076】

第４ステップは、時点ｔ４よりも前の時点ｔ４’から時点ｔ４までの期間で行われる第７ステップと、時点ｔ４から時点ｔ５までの期間で行われる第８ステップと、を含む。

【0077】

第７ステップでは、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第２送給速度ＷＦ２から、第１送給速度ＷＦ１よりも小さな第４送給速度ＷＦ４に変化させ、溶接ワイヤＷ１を第４送給速度ＷＦ４で送給する。

【0078】

第８ステップでは、第７ステップの後で、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、第４送給速度ＷＦ４から第１送給速度ＷＦ１に変化させる。

【0079】

このように、溶接ワイヤＷ１の送給速度ＷＦを、一度、第１送給速度ＷＦ１よりも下げることで、短絡のリスクをより減少させ、スパッタの発生を抑えることができる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

以上説明したように、本発明は、逆極性期間におけるアーク安定性を確保するとともに不規則な短絡が発生するのを抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

【符号の説明】

【0081】

１ アーク溶接装置
１１ 電力変換部
１４ 制御部
２１ ワイヤ送給部
Ａ１ アーク
Ｂ１ 母材
Ｔｅｐ 逆極性期間
Ｔｅｎ 正極性期間
Ｗ１ 溶接ワイヤ
ＷＦ１ 第１送給速度
ＷＦ２ 第２送給速度
ＷＦ３ 第３送給速度
ＷＦ４ 第４送給速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】