(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】P2023180286
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】交流パルスアーク溶接制御方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/073 20060101AFI20231214BHJP
【ＦＩ】
B23K9/073 530
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022093435
(22)【出願日】2022-06-09
(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）】
4E082AA04
4E082BA02
4E082BA04
4E082CA01
4E082DA01
4E082EA01
4E082EC03
4E082EE01
4E082EE03
4E082EF11
4E082FA04
4E082JA03
(57)【要約】
【課題】アルミニウム材に対する交流パルスアーク溶接において、電極マイナス極性電流比率を２０％以上に設定したときに、溶接状態を安定に維持して希釈率の小さなビードを形成することができるようにすること。
【解決手段】溶接ワイヤを送給し、ピーク電流Ｉｐを通電するピーク期間Ｔｐと、電極プラス極性ベース電流Ｉｂｐ及び電極マイナス極性ベース電流Ｉｂｎを通電するベース期間Ｔｂとを繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接制御方法において、ベース期間Ｔｂ中は、電極プラス極性ベース電流Ｉｂｐの通電期間Ｔｂｐと電極マイナス極性ベース電流Ｉｂｎの通電期間Ｔｂｎとを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す。
【選択図】 図２
【解決手段】溶接ワイヤを送給し、ピーク電流Ｉｐを通電するピーク期間Ｔｐと、電極プラス極性ベース電流Ｉｂｐ及び電極マイナス極性ベース電流Ｉｂｎを通電するベース期間Ｔｂとを繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接制御方法において、ベース期間Ｔｂ中は、電極プラス極性ベース電流Ｉｂｐの通電期間Ｔｂｐと電極マイナス極性ベース電流Ｉｂｎの通電期間Ｔｂｎとを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す。
【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、ピーク電流を通電するピーク期間と、電極プラス極性ベース電流及び電極マイナス極性ベース電流を通電するベース期間とを繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接制御方法において、
前記ベース期間中は、前記電極プラス極性ベース電流の通電期間と前記電極マイナス極性ベース電流の通電期間とを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法。
前記ベース期間中は、前記電極プラス極性ベース電流の通電期間と前記電極マイナス極性ベース電流の通電期間とを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法。
【請求項2】
前記交流ベース電流制御の周期を４ms以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
【請求項3】
電極マイナス極性電流比率が２０％以上のときは、前記交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流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、溶接ワイヤを送給して行う交流パルスアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
溶接ワイヤを送給して行う交流パルスアーク溶接では、電極プラス極性期間中のピーク電流及びベース電流の通電と、電極マイナス極性期間中のベース電流の通電とを１周期として繰り返すことによって溶接が行われる。この交流パルスアーク溶接では、電極マイナス極性期間を調整することによって、溶接電流の平均値に占める電極マイナス極性期間の電流の比率である電極マイナス極性電流比率を変化させて、母材への入熱を制御することができる。このために、低入熱溶接が可能となり、高品質な薄板溶接を行うことができる
【0003】
ワークによっては、溶け込み部を小さくし、余盛り部を大きくした希釈率の小さなビード形状を形成する必要がある場合がある。例えば、鉄鋼材の薄板溶接において、溶接継手部に大きなギャップがあるワークを高速溶接するような場合である。このような場合には、ギャップを溶融金属で埋め、かつ溶け込みを小さくするために、希釈率の小さなビード形状が必要になる。このようなビード形状を形成するためには、電極マイナス極性電流比率を通常範囲よりも大きな値である２０％以上に設定する必要がある。このような場合には、電極プラス極性期間中のピーク電流及びベース電流の通電と、電極マイナス極性期間中のピーク電流及びベース電流の通電とを１周期として溶接を行う交流パルスアーク溶接方法が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６９８２９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
溶け込み部を小さくし、余盛り部を大きくした希釈率の小さなビード形状を形成する場合において、母材の材質が鉄鋼であるときには、従来技術のように、電極マイナス極性期間中にピーク電流及びベース電流を通電して電極マイナス極性電流比率を２０％以上にすることによって可能となる。しかし、母材の材質がアルミニウム及びその合金であるときに、従来技術を適用すると、母材表面の酸化被膜を除去するクリーニング作用が不十分になり溶接状態が不安定になるという問題がある。このために、アルミニウム材に対して、電極マイナス極性電流比率を２０％以上にすることができず、希釈率の小さなビード形状を形成することには制限があった。
【0006】
そこで、本発明では、アルミニウム材に対して、電極マイナス極性電流比率を２０％以上に設定しても溶接状態を安定に維持することができ、希釈率のより小さなビードを形成することができる交流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】
【0007】
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、ピーク電流を通電するピーク期間と、電極プラス極性ベース電流及び電極マイナス極性ベース電流を通電するベース期間とを繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接制御方法において、
前記ベース期間中は、前記電極プラス極性ベース電流の通電期間と前記電極マイナス極性ベース電流の通電期間とを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法である。
溶接ワイヤを送給し、ピーク電流を通電するピーク期間と、電極プラス極性ベース電流及び電極マイナス極性ベース電流を通電するベース期間とを繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接制御方法において、
前記ベース期間中は、前記電極プラス極性ベース電流の通電期間と前記電極マイナス極性ベース電流の通電期間とを１周期として、２周期以上の周期で繰り返す交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法である。
【0008】
請求項２の発明は、
前記交流ベース電流制御の周期を４ms以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。
前記交流ベース電流制御の周期を４ms以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。
【0009】
請求項３の発明は、
電極マイナス極性電流比率が２０％以上のときは、前記交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。
電極マイナス極性電流比率が２０％以上のときは、前記交流ベース電流制御を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、アルミニウム材に対して、電極マイナス極性電流比率を２０％以上に設定しても溶接状態を安定に維持することができ、希釈率のより小さなビードを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態に係る交流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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
図１は、本発明の実施の形態に係る交流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。同図において、極性切換を円滑にするために、溶接ワイヤ１と母材２との間に数百Ｖの高電圧を短時間印加する回路については省略している。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【0014】
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等による出力制御を行い、後述する極性切換信号Ｄｒによって電極プラス極性ＥＰと電極マイナス極性ＥＮとを切り換えて溶接ワイヤ１と母材２との間に溶接電圧Ｖｗ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、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電流誤差増幅信号Ｅｉ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、整流された直流を平滑するリアクトル、平滑された直流を極性切換信号Ｄｒに基づいて数百Ｈｚ～数ｋＨｚの交流に変換する２次側インバータ回路を備えている。
【0015】
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。母材２の材質はアルミニウム及びその合金である。溶接トーチ４の先端からはシールドガス（図示は省略）が噴出されてアーク３を大気から遮蔽する。シールドガスにはアルゴンガスが使用される。
【0016】
電圧検出回路ＶＤは、交流である上記の溶接電圧Ｖｗを検出し、整流して電圧検出信号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、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。
【0017】
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。
【0018】
ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めた初期値となるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
【0019】
ピーク電流制御設定回路ＩＰＣＲは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記のピーク電流設定信号Ｉprを入力として、Ｉpcr＝Ｉpr＋∫Ｅｖ・ｄｔの演算を行い、ピーク電流制御設定信号Ｉpcrを出力する。積分は溶接中行われる。この回路によって、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ピーク電流Ｉｐが変調制御される。溶接電圧Ｖｗの平均値はアーク長と比例関係にあるので、この回路によってアーク長が所望値になるように制御していることになる。
【0020】
電極プラス極性ベース電流設定回路ＩＢＰＲは、予め定めた電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbprを出力する。
【0021】
電極マイナス極性ベース電流設定回路ＩＢＮＲは、予め定めた電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrを出力する。
【0022】
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。ピーク立上り期間設定回路ＴＵＲは、予め定めたピーク立上り期間設定信号Ｔurを出力する。ピーク立下り期間設定回路ＴＤＲは、予め定めたピーク立下り期間設定信号Ｔdrを出力する。
【0023】
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。
【0024】
交流ベース電流周期設定回路ＰＲは、後述する電極マイナス極性電流比率算出信号Ｒnd及び上記のベース期間設定信号Ｔbrを入力として、以下の１）又は２）のいずれかの処理を行い、交流ベース電流周期設定信号Ｐｒを出力する。
１）電極マイナス極性電流比率算出信号Ｒndの値に関わりなく、予め定めた交流ベース電流周期設定信号Ｐｒを出力する。
２）Ｒnd＜２０のときはベース期間設定信号Ｔbrの値となる交流ベース電流周期設定信号Ｓｒを出力し、Ｒnd≧２０のときは予め定めた交流ベース電流周期設定信号Ｓｒを出力する。したがって、Ｒnd＜２０のときは従来技術と同様に電極プラス極性ベース期間Ｔbpと電極マイナス極性ベース期間Ｔbnとが１周期だけ行われることになる。
１）電極マイナス極性電流比率算出信号Ｒndの値に関わりなく、予め定めた交流ベース電流周期設定信号Ｐｒを出力する。
２）Ｒnd＜２０のときはベース期間設定信号Ｔbrの値となる交流ベース電流周期設定信号Ｓｒを出力し、Ｒnd≧２０のときは予め定めた交流ベース電流周期設定信号Ｓｒを出力する。したがって、Ｒnd＜２０のときは従来技術と同様に電極プラス極性ベース期間Ｔbpと電極マイナス極性ベース期間Ｔbnとが１周期だけ行われることになる。
【0025】
デューティ設定回路ＳＲは、予め定めたデューティ設定信号Ｓｒを出力する。
【0026】
電極プラス極性ベース期間設定回路ＴＢＰＲは、上記の交流ベース電流周期設定信号Ｐｒ及び上記のデューティ設定信号Ｓｒを入力として、Ｔbpr＝Ｐｒ×Ｓｒによって算出された電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbprを出力する。電極マイナス極性ベース期間設定回路ＴＢＮＲは、上記の交流ベース電流周期設定信号Ｐｒ及び上記のデューティ設定信号Ｓｒを入力として、Ｔbnr＝Ｐｒ×（１－Ｓｒ）によって算出された電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbprを出力する。例えば、Ｐｒ＝２ms、Ｓｒ＝０．５のときは、Ｔbpr＝２×０．５＝１msとなり、Ｔbnr＝２×（１－０．５）＝１msとなる。
【0027】
ベース電流設定回路ＩＢＲは、後述するベース期間信号Ｓtb、上記の電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbpr、上記の電極マイナス極性ベース期間設定信号Ｔbnr、上記の電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbpr及び上記の電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrを入力として、以下の処理を行い、ベース電流設定信号Ｉbr及び極性切換信号Ｄｒを出力する。
１）ベース期間信号ＳtbがＬｏｗレベル（ベース期間Ｔｂ以外の期間）のときは、電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbprの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｈｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
２）ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベル（ベース期間Ｔｂ）になると電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbprによって定まる電極プラス極性ベース期間Ｔbp中は、電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbprの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｈｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
３）続けて電極マイナス極性ベース期間設定信号Ｔbnrによって定まる電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は、電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｌｏｗレベル（電極マイナス極性ＥＮ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
４）ベース期間Ｔｂ中は、上記の２）及び３）を１周期として繰り返す。
１）ベース期間信号ＳtbがＬｏｗレベル（ベース期間Ｔｂ以外の期間）のときは、電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbprの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｈｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
２）ベース期間信号ＳtbがＨｉｇｈレベル（ベース期間Ｔｂ）になると電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbprによって定まる電極プラス極性ベース期間Ｔbp中は、電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbprの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｈｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
３）続けて電極マイナス極性ベース期間設定信号Ｔbnrによって定まる電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は、電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrの値となるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｌｏｗレベル（電極マイナス極性ＥＮ）となる極性切換信号Ｄｒを出力する。
４）ベース期間Ｔｂ中は、上記の２）及び３）を１周期として繰り返す。
【0028】
電流制御設定回路ＩＣＲは、上記のピーク立上り期間設定信号Ｔur、上記のピーク期間設定信号Ｔpr、上記のピーク立下り期間設定信号Ｔdr、上記のベース期間設定信号Ｔbr、上記のピーク電流制御設定信号Ｉpcr及び上記のベース電流設定信号Ｉbrを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcr及びベース期間信号Ｓtbを出力する。
１）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、ベース電流設定信号Ｉbrの値からピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値へと上昇する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）続けてピーク期間設定信号Ｔprによって定まるピーク期間Ｔｐ中は、ピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）続けてピーク立下り期間設定信号Ｔdrによって定まるピーク立下り期間Ｔｄ中は、ピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値からベース電流設定信号Ｉbrの値へと下降する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
４）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Ｈｉｇｈレベルとなるベース期間信号Ｓtbを出力すると共に、ベース電流設定信号Ｉbrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
５）上記の１）～４）を繰り返す。
１）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、ベース電流設定信号Ｉbrの値からピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値へと上昇する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）続けてピーク期間設定信号Ｔprによって定まるピーク期間Ｔｐ中は、ピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）続けてピーク立下り期間設定信号Ｔdrによって定まるピーク立下り期間Ｔｄ中は、ピーク電流制御設定信号Ｉpcrの値からベース電流設定信号Ｉbrの値へと下降する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
４）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Ｈｉｇｈレベルとなるベース期間信号Ｓtbを出力すると共に、ベース電流設定信号Ｉbrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
５）上記の１）～４）を繰り返す。
【0029】
電流検出回路ＩＤは、交流である上記の溶接電流Ｉｗを検出し、整流して電流検出信号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。
【0030】
電極マイナス極性ベース電流検出回路ＩＢＮＤは、電極マイナス極性ベース電流を検出して電極マイナス極性ベース電流検出信号Ｉbndを出力する
【0031】
電極マイナス極性電流比率算出回路ＲＮＤは、上記の電流検出信号Ｉｄ及び上記の電極マイナス極性ベース電流検出信号Ｉbndを入力として、
Ｒnd＝（∫｜Ｉbnd｜・ｄｔ／∫Ｉｄ・ｄｔ）×１００
の演算を行い、電極マイナス極性電流比率算出信号Ｒndを出力する。上記の積分は、パルス周期の間行う。電極マイナス極性電流比率は、溶接電流の平均値に占める電極マイナス極性ベース電流の比率である。
Ｒnd＝（∫｜Ｉbnd｜・ｄｔ／∫Ｉｄ・ｄｔ）×１００
の演算を行い、電極マイナス極性電流比率算出信号Ｒndを出力する。上記の積分は、パルス周期の間行う。電極マイナス極性電流比率は、溶接電流の平均値に占める電極マイナス極性ベース電流の比率である。
【0032】
図２は、本発明の実施の形態に係る交流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ミングチャートである。同図(Ａ)は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｂ)は極性切換信号Ｄｒ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。
【0033】
同図（Ａ）において、０よりも上側の正の値が電極プラス極性ＥＰのときであり、下側の負の値が電極マイナス極性ＥＮのときである。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１～ｔ２のピーク立上り期間Ｔｕ中は電極プラス極性ベース電流Ｉbpからピーク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電し、時刻ｔ２～ｔ３のピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐが通電し、時刻ｔ３～ｔ４のピーク立下り期間Ｔｄ中はピーク電流Ｉｐから電極プラス極性ベース電流Ｉbpへと下降する遷移電流が通電する。同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１～ｔ４の期間中は、極性切換信号ＤｒはＨｉｇｈレベルとなり、溶接電源の出力極性は電極プラス極性ＥＰとなる。ピーク期間ＴＰ及びピーク電流Ｉｐは、時刻ｔ１～ｔ８のパルス周期において、一つの溶滴が移行するいわゆる１パルス周期１溶滴移行状態となるように設定される。図示していない溶接電圧Ｖｗの平均値が図１の電圧設定信号Ｖｒの値と等しくなるようにピーク電流Ｉｐが変調制御されて、アーク長が所望値になるように制御される。
【0034】
同図において、時刻ｔ４～ｔ８の期間がベース期間Ｔｂとなる。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ４～ｔ５の電極プラス極性ベース期間Ｔbp中は電極プラス極性ベース電流Ｉbpが通電し、時刻ｔ５～ｔ６の電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電し、時刻ｔ６～ｔ７の電極プラス極性ベース期間Ｔbp中は電極プラス極性ベース電流Ｉbpが通電し、時刻ｔ７～ｔ８の電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電する。同図（Ｂ）に示すように、極性切換信号Ｄｒは、時刻ｔ４～ｔ５の期間中はＨｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰとなり、時刻ｔ５～ｔ６の期間中はＬｏｗレベル（電極マイナス極性ＥＮとなり、時刻ｔ６～ｔ７の期間中はＨｉｇｈレベル（電極プラス極性ＥＰとなり、時刻ｔ７～ｔ８の期間中はＬｏｗレベル（電極マイナス極性ＥＮとなる。電極プラス極性ベース電流Ｉbpは、臨界電流値未満の１００Ａ程度以下に設定される。電極マイナス極性ベース電流Ｉbnは、２５０Ａ程度以下に設定される。
【0035】
同図において、所望の希釈率のビードを形成するために、電極マイナス極性電流比率を設定するときには、電極プラス極性ベース期間Ｔbp、電極プラス極性ベース電流Ｉbp、電極マイナス極性ベース期間Ｔbn又は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnの少なくとも一つを調整することによって行う。
【0036】
各パラメータの数値例を以下に示す。
母材＝アルミニウム及びその合金、シールドガス＝アルゴンガス
Ｔｕ＝１ms、Ｔｐ＝１ms、Ｔｄ＝１ms、Ｉｐ＝３００Ａ
Ｔbp＝１ms、Ｔbn＝１ms、Ｉbp＝８０Ａ、Ｉbn＝１５０Ａ
交流ベース電流の周期＝２ms（５００Ｈｚ）、デューティ＝０．５
平均溶接電流＝１５０Ａ、電極マイナス極性電流比率＝２８％
母材＝アルミニウム及びその合金、シールドガス＝アルゴンガス
Ｔｕ＝１ms、Ｔｐ＝１ms、Ｔｄ＝１ms、Ｉｐ＝３００Ａ
Ｔbp＝１ms、Ｔbn＝１ms、Ｉbp＝８０Ａ、Ｉbn＝１５０Ａ
交流ベース電流の周期＝２ms（５００Ｈｚ）、デューティ＝０．５
平均溶接電流＝１５０Ａ、電極マイナス極性電流比率＝２８％
【0037】
本実施の形態においては、ベース期間Ｔｂ中に電極プラス極性ベース期間Ｔbpと電極マイナス極性ベース期間Ｔbnとを１周期として、２周期以上繰り返すことが必要である。このような交流ベース電流制御を行うと、アルミニウム材に対して、電極マイナス極性電流比率が２０％以上になっても、十分なクリーニング作用を得ることができるようになり、安定した溶接状態となる。この結果、希釈率のより小さなビードを形成することができる。
【0038】
さらに好ましくは本実施の形態において、交流ベース電流制御の周期を４ms以下に設定する。このようにすると、電極マイナス極性電流比率を２０％以上のさらに大きな値まで設定しても溶接状態を安定に維持することができる。この結果、さらに希釈率の小さなビードを形成することができるようになる。
【0039】
さらに好ましくは、本実施の形態において、電極マイナス極性電流比率が２０％以上のときは、２周期以上の交流ベース電流制御を行う。この動作は、図１の交流ベース電流周期設定回路ＰＲによって行われる。電極マイナス極性電流比率が２０％未満のときは電極プラス極性ベース期間Ｔbpと電極マイナス極性ベース期間Ｔbnとを１周期だけ行う従来技術によって、溶接状態を安定に維持することができる。ベース期間Ｔｂ中の極性の切り換えが頻繁になるほど、アーク音が高くなる傾向にある。したがって、溶接状態が安定になる場合には、従来技術を使用することによってアーク音を小さくしている。
【符号の説明】
【0040】
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
Ｄｒ 極性切換信号
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
Ｉbn 電極マイナス極性ベース電流
ＩＢＮＤ 電極マイナス極性ベース電流検出回路
Ｉbnd 電極マイナス極性ベース電流検出信号
ＩＢＮＲ 電極マイナス極性ベース電流設定回路
Ｉbnr 電極マイナス極性ベース電流設定信号
Ｉbp 電極プラス極性ベース電流
ＩＢＰＲ 電極プラス極性ベース電流設定回路
Ｉbpr 電極プラス極性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
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
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＣＲ ピーク電流制御設定回路
Ｉpcr ピーク電流制御設定信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＣ 電源主回路
ＰＲ 交流ベース電流周期設定回路
Ｐｒ 交流ベース電流周期設定信号
ＲＮＤ 電極マイナス極性電流比率算出回路
Ｒnd 電極マイナス極性電流比率算出信号
Ｓｒ デューティ設定回路
Ｓｒ デューティ設定信号
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
Ｔbn 電極マイナス極性ベース期間
ＴＢＮＲ 電極マイナス極性ベース期間設定回路
Ｔbnr 電極マイナス極性ベース期間設定信号
Ｔbp 電極プラス極性ベース期間
ＴＢＰＲ 電極プラス極性ベース期間設定回路
Ｔbpr 電極プラス極性ベース期間設定信号
Ｔｄ ピーク立下り期間
ＴＤＲ ピーク立下り期間設定回路
Ｔdr ピーク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 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
ＶＡＶ 電圧平均化回路
Ｖav 電圧平均信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
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
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
Ｄｒ 極性切換信号
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
Ｉbn 電極マイナス極性ベース電流
ＩＢＮＤ 電極マイナス極性ベース電流検出回路
Ｉbnd 電極マイナス極性ベース電流検出信号
ＩＢＮＲ 電極マイナス極性ベース電流設定回路
Ｉbnr 電極マイナス極性ベース電流設定信号
Ｉbp 電極プラス極性ベース電流
ＩＢＰＲ 電極プラス極性ベース電流設定回路
Ｉbpr 電極プラス極性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
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
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＣＲ ピーク電流制御設定回路
Ｉpcr ピーク電流制御設定信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＣ 電源主回路
ＰＲ 交流ベース電流周期設定回路
Ｐｒ 交流ベース電流周期設定信号
ＲＮＤ 電極マイナス極性電流比率算出回路
Ｒnd 電極マイナス極性電流比率算出信号
Ｓｒ デューティ設定回路
Ｓｒ デューティ設定信号
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
Ｔbn 電極マイナス極性ベース期間
ＴＢＮＲ 電極マイナス極性ベース期間設定回路
Ｔbnr 電極マイナス極性ベース期間設定信号
Ｔbp 電極プラス極性ベース期間
ＴＢＰＲ 電極プラス極性ベース期間設定回路
Ｔbpr 電極プラス極性ベース期間設定信号
Ｔｄ ピーク立下り期間
ＴＤＲ ピーク立下り期間設定回路
Ｔdr ピーク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 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
ＶＡＶ 電圧平均化回路
Ｖav 電圧平均信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
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】