(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】P2023062718
(43)【公開日】2023-05-09
(54)【発明の名称】パルスアーク溶接の溶接終了制御方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/00 20060101AFI20230427BHJP
B23K 9/09 20060101ALI20230427BHJP
B23K 9/173 20060101ALI20230427BHJP
【ＦＩ】
B23K9/00 330Z
B23K9/09
B23K9/173 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021172767
(22)【出願日】2021-10-22
(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】下新原 春菜
【テーマコード（参考）】
4E001
4E082
【Ｆターム（参考）】
4E001AA03
4E001BB08
4E001DD02
4E001DD04
4E001DE04
4E082AA03
4E082AA04
4E082BA04
4E082CA01
4E082DA01
4E082EA11
4E082EB21
4E082EB22
4E082EF07
(57)【要約】
【課題】パルスアーク溶接において、溶接終了部に発生するブローホールを低減すること。
【解決手段】溶接電源に溶接終了信号Ｏｎが入力されると、送給モータは駆動を停止し、送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間Ｔａ中は溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、溶接終了信号Ｏｎが入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間Ｔｓに移行し、その後にアンチスティック期間Ｔａに移行する。アーク長揺動期間Ｔｓは、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる。
【選択図】 図２
【解決手段】溶接電源に溶接終了信号Ｏｎが入力されると、送給モータは駆動を停止し、送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間Ｔａ中は溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、溶接終了信号Ｏｎが入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間Ｔｓに移行し、その後にアンチスティック期間Ｔａに移行する。アーク長揺動期間Ｔｓは、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶接電源に溶接終了信号が入力されると、送給モータは駆動を停止し、前記送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間中は溶接電流及び溶接電圧を制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
【請求項2】
前記アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、前記パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
【請求項3】
前記波形パラメータは、前記ピーク期間及び／又は前記ピーク電流である、
ことを特徴とする請求項２に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
ことを特徴とする請求項２に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
【請求項4】
前記アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、前記クレータ期間を前記アーク長揺動期間とする、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接終了部に発生するブローホールを低減するためのパルスアーク溶接の溶接終了制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、揺動周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に高低方向に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法が慣用されている(例えば、特許文献１参照)。この溶接方法では、揺動周波数を低周波(２０～５０Ｈｚ程度)に設定すると、アーク長の揺動に伴うアーク力の変化によって溶融池が撹拌されて、ブローホール及びピット（以下、合わせてブローホールという）の発生を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－１４２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鉄鋼のアーク長揺動パルスアーク溶接において、溶接速度を早くすると、アンダーカット等のビード外観不良を防止するために平均アーク長を短く設定する必要がある。平均アーク長を短くすると、低アーク長期間中に短絡が発生して、スパッタが多く発生するという問題がある。このために、溶接速度が８０cm/min程度よりも早くなる場合には、アーク長揺動パルスアーク溶接は適用されない場合が多い。他方、通常のパルスアーク溶接を使用した場合は、溶接終了部にブローホールが発生しやすいという問題がある。
【0005】
そこで、本発明では、溶接速度が速くなっても、定常溶接期間中のスパッタ発生を少なくし、かつ、溶接終了部に発生するブローホールを低減することができるパルスアーク溶接の溶接終了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】
【0006】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接電源に溶接終了信号が入力されると、送給モータは駆動を停止し、前記送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間中は溶接電流及び溶接電圧を制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
溶接電源に溶接終了信号が入力されると、送給モータは駆動を停止し、前記送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間中は溶接電流及び溶接電圧を制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
【0007】
請求項２の発明は、
前記アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、前記パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
前記アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、前記パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
【0008】
請求項３の発明は、
前記波形パラメータは、前記ピーク期間及び／又は前記ピーク電流である、
ことを特徴とする請求項２に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
前記波形パラメータは、前記ピーク期間及び／又は前記ピーク電流である、
ことを特徴とする請求項２に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
【0009】
請求項４の発明は、
前記アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、前記クレータ期間を前記アーク長揺動期間とする、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
前記アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、前記クレータ期間を前記アーク長揺動期間とする、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法によれば、溶接速度が速くなっても、定常溶接期間中のスパッタ発生を少なくし、かつ、溶接終了部に発生するブローホールを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を実施するための溶接電源ＰＳ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パルスアーク溶接の溶接終了制御方法を実施するための溶接電源ＰＳ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。
【0014】
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、アーク溶接に適した溶接電圧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、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の駆動信号Ｄｖによって駆動されるインバータ回路、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トランス、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトルを備えている。
【0015】
溶接ワイヤ１は、送給モータＭ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、ワーク２との間にアーク３が発生する。溶接ワイヤ１とワーク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)が噴出される。シールドガスは、アルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス、アルゴンガスと酸素との混合ガス等である。シールドガスは、パルス電流の通電によって溶滴を移行させるために、少なくとも不活性ガスを含むガスである。
【0016】
溶接開始・終了回路ＯＮは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）となり、溶接を終了するときにＬｏｗレベル(溶接終了信号)となる溶接開始・終了信号Ｏｎを出力する。この回路は、溶接トーチ４に取り付けられたスイッチである。また、この回路は、ロボット溶接の場合はロボット制御装置に内蔵されている。
【0017】
溶接電流設定回路ＩＲは、予め定めた溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。
【0018】
送給速度設定回路ＦＲは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、予め定めた電流・送給速度変換関数によって算出された送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
【0019】
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び後述する切換制御信号Ｓｃを入力として、切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）又は２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは溶接ワイヤ１を送給速度設定信号Ｆｒによって設定された送給速度Ｆｗで送給し、切換制御信号Ｓｃ＝３（アンチスティック期間Ｔａ）に変化すると送給モータＭを停止させるための送給制御信号Ｆｃを出力する。アンチスティック期間Ｔａになると、送給速度Ｆｗは慣性によって次第に減速して停止する。
【0020】
送給モータＭは、上記の送給制御信号Ｆｃによって回転速度が制御されて、溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。
【0021】
アーク長揺動期間設定回路ＴＳＲは、予め定めたアーク長揺動期間設定信号Ｔsrを出力する。
【0022】
切換制御回路ＳＣは、上記の溶接開始・終了信号Ｏｎ及び上記のアーク長揺動期間設定信号Ｔsrを入力として、以下の処理を行い、切換制御信号Ｓｃを出力する。
１）溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始）のときは定常溶接期間Ｔｃとなり、切換制御信号Ｓｃ＝１を出力する。
２）溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）に変化すると、アーク長揺動期間設定信号Ｔsrによって設定されるアーク長揺動期間Ｔｓに移行し、切換制御信号Ｓｃ＝２を出力する。
３）アーク長揺動期間Ｔｓが終了するとアンチスティック期間Ｔａに移行し、切換制御信号Ｓｃ＝３を出力する。
１）溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始）のときは定常溶接期間Ｔｃとなり、切換制御信号Ｓｃ＝１を出力する。
２）溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）に変化すると、アーク長揺動期間設定信号Ｔsrによって設定されるアーク長揺動期間Ｔｓに移行し、切換制御信号Ｓｃ＝２を出力する。
３）アーク長揺動期間Ｔｓが終了するとアンチスティック期間Ｔａに移行し、切換制御信号Ｓｃ＝３を出力する。
【0023】
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。電圧平均値算出回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄの平均値（平滑値）を算出して、電圧平均値信号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。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。
【0024】
電圧・周波数変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、この信号の値に比例した周波数を有するパルス周期信号Ｔｆを出力する。すなわち、このパルス周期信号Ｔｆは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。
【0025】
ピーク期間設定回路ＴＰＲは、上記の切換制御信号Ｓｃを入力として、以下の処理を行い、ピーク期間設定信号Ｔprを出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）のときは、予め定めた定常ピーク期間となるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、予め定めた高ピーク期間と予め定めた低ピーク期間とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク期間設定信号Ｔprを出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）のときは、予め定めた定常ピーク期間となるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、予め定めた高ピーク期間と予め定めた低ピーク期間とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク期間設定信号Ｔprを出力する。
【0026】
ピーク期間タイマ回路ＴＰは、上記のピーク期間設定信号Ｔpr及び上記のパルス周期信号Ｔｆを入力として、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間Ｈｉｇｈレベルになり、それ以外の期間はＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔｐを出力する。したがって、このピーク期間信号Ｔｐは、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間中はＬｏｗレベルになる信号である。
【0027】
ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の切換制御信号Ｓｃを入力として、以下の処理を行い、ピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）のときは、予め定めた定常ピーク電流となるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、予め定めた高ピーク電流と予め定めた低ピーク電流とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）のときは、予め定めた定常ピーク電流となるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、予め定めた高ピーク電流と予め定めた低ピーク電流とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク電流設定信号Ｉprを出力する。
【0028】
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。
【0029】
アンチスティック電流設定回路ＩＡＲは、上記の切換制御信号Ｓｃを入力として、切換制御信号Ｓｃ＝３に変化してアンチスティック期間Ｔａに移行すると、予め定めたアンチスティックピーク期間中の予め定めたアンチスティックピーク電流及び予め定めたアンチスティックベース期間中の予め定めたアンチスティックベース電流を１周期として所定回数だけ繰り返すアンチスティック電流設定信号Ｉarを出力すると共に、繰り返しが終了すると短時間Ｈｉｇｈレベルとなる停止信号Ｏffを出力する。
【0030】
電流制御設定回路ＩＣＲは、上記のピーク期間信号Ｔｐ、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、上記のアンチスティック電流設定信号Ｉar及び上記の切換制御信号Ｓｃを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）又は２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、ピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベルになるとピーク電流設定信号Ｉprとなり、Ｌｏｗレベルになるとベース電流設定信号Ｉbrとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝３（アンチスティック期間Ｔａ）のときは、アンチスティック電流設定信号Ｉarを電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。
１）切換制御信号Ｓｃ＝１（定常溶接期間Ｔｃ）又は２（アーク長揺動期間Ｔｓ）のときは、ピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベルになるとピーク電流設定信号Ｉprとなり、Ｌｏｗレベルになるとベース電流設定信号Ｉbrとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）切換制御信号Ｓｃ＝３（アンチスティック期間Ｔａ）のときは、アンチスティック電流設定信号Ｉarを電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。
【0031】
溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号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と溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
【0032】
駆動回路ＤＶは、上記の溶接開始・終了信号Ｏｎ、上記の停止信号Ｏff及び上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを入力として、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベルに変化した時点から停止信号Ｏffが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するまでの期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。したがって、溶接電源ＰＳは、定常溶接期間Ｔｃ、アーク長揺動期間Ｔｓ及びアンチスティック期間Ｔａの期間中は溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。
【0033】
図２は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を示す図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）は溶接開始・終了信号Ｏｎの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度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）は切換制御信号Ｓｃの時間変化を示し、同図（Ｆ）は停止信号Ｏff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。
【0034】
同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１以前の期間は切換制御信号Ｓｃ＝１となり定常溶接期間Ｔｃとなり、時刻ｔ１～ｔ２の期間は切換制御信号Ｓｃ＝２となりアーク長揺動期間Ｔｓとなり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は切換制御信号Ｓｃ＝３となりアンチスティック期間Ｔａとなる。
【0035】
(１)時刻ｔ１以前の定常溶接期間Ｔｃの動作
同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（溶接開始）であり、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝１となり、定常溶接期間Ｔｃとなる。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定信号Ｆｒによって設定された一定値となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流が通電する。ピーク期間は図１のピーク期間設定信号Ｔprによって設定された定常ピーク期間となり、ピーク電流は図１のピーク電流設定信号Ｉprによって設定された定常ピーク電流となる。ベース電流は図１のベース電流設定信号Ｉbrによって設定される。定常ピーク期間及び定常ピーク電流は１パルス周期１溶滴移行状態になるように設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ピーク期間中はアーク長に比例したピーク電圧となり、ベース期間中はアーク長に比例したベース電圧となる。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、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図（Ｆ）に示すように、停止信号ＯffはＬｏｗレベルのままである。例えば、定常ピーク期間＝１．２ms、定常ピーク電流＝４５０Ａ、ベース電流＝５０Ａ、パルス周期＝５ms程度である。
同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（溶接開始）であり、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝１となり、定常溶接期間Ｔｃとなる。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定信号Ｆｒによって設定された一定値となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流が通電する。ピーク期間は図１のピーク期間設定信号Ｔprによって設定された定常ピーク期間となり、ピーク電流は図１のピーク電流設定信号Ｉprによって設定された定常ピーク電流となる。ベース電流は図１のベース電流設定信号Ｉbrによって設定される。定常ピーク期間及び定常ピーク電流は１パルス周期１溶滴移行状態になるように設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ピーク期間中はアーク長に比例したピーク電圧となり、ベース期間中はアーク長に比例したベース電圧となる。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、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図（Ｆ）に示すように、停止信号ＯffはＬｏｗレベルのままである。例えば、定常ピーク期間＝１．２ms、定常ピーク電流＝４５０Ａ、ベース電流＝５０Ａ、パルス周期＝５ms程度である。
【0036】
(２)時刻ｔ１～ｔ２のアーク長揺動期間Ｔｓの動作
同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）になると、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝２となり、アーク長揺動期間Ｔｓとなる。アーク長揺動期間Ｔｓは、図１のアーク長揺動期間設定信号Ｔsrによって設定される。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定信号Ｆｒによって設定された一定値となる。この値を定常溶接期間Ｔｃとは異なる値に設定しても良い。また、この値を、揺動周期に動機して高送給速度と低送給速度とに切り換えるようにしても良い。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、予め定めた高アーク長期間と予め定めた低アーク長期間から形成される予め定めた揺動周期でパルス電流の波形パラメータが切り換えられる。高アーク長期間中は、予め定めた高ピーク期間中の予め定めた高ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。低アーク長期間中は、予め定めた低ピーク期間中の予め定めた低ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。高ピーク期間及び低ピーク期間は図１のピーク期間設定信号Ｔprによって設定される。高ピーク電流及び低ピーク電流は図１のピーク電流設定信号Ｉprによって設定される。ベース電流は図１のベース電流設定信号Ｉbrによって設定される。高ピーク期間及び高ピーク電流、低ピーク期間及び低ピーク電流は１パルス周期１溶滴移行状態になるように設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗと相似したアーク長に比例した波形となる。定常溶接期間と同様に、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、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図（Ｆ）に示すように、停止信号ＯffはＬｏｗレベルのままである。アーク長揺動期間Ｔｓは、アーク長の揺動に伴って溶融池が攪拌されてガスを外部に放出させる期間であるので、１～５秒程度であり、揺動周期は２０～５０ms(２０～５０Ｈｚ)程度である。例えば、高アーク長期間及び低アーク長期間の比率＝５０％である。ここで、パルス周期は５ms程度であるので、高アーク長期間及び低アーク長期間には２～５周期が含まれることになる。また、高ピーク期間＝２．０ms、高ピーク電流＝５００Ａ、低ピーク期間＝１．２ms、低ピーク電流＝４５０Ａである。上記では、アーク長を揺動させるために波形パラメータとしてピーク期間及びピーク電流を変化させる場合である。これ以外にも、ピーク期間、ピーク電流又はパルス周期の少なくとも一つを変化させるようにしても良い。
同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）になると、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝２となり、アーク長揺動期間Ｔｓとなる。アーク長揺動期間Ｔｓは、図１のアーク長揺動期間設定信号Ｔsrによって設定される。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定信号Ｆｒによって設定された一定値となる。この値を定常溶接期間Ｔｃとは異なる値に設定しても良い。また、この値を、揺動周期に動機して高送給速度と低送給速度とに切り換えるようにしても良い。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、予め定めた高アーク長期間と予め定めた低アーク長期間から形成される予め定めた揺動周期でパルス電流の波形パラメータが切り換えられる。高アーク長期間中は、予め定めた高ピーク期間中の予め定めた高ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。低アーク長期間中は、予め定めた低ピーク期間中の予め定めた低ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。高ピーク期間及び低ピーク期間は図１のピーク期間設定信号Ｔprによって設定される。高ピーク電流及び低ピーク電流は図１のピーク電流設定信号Ｉprによって設定される。ベース電流は図１のベース電流設定信号Ｉbrによって設定される。高ピーク期間及び高ピーク電流、低ピーク期間及び低ピーク電流は１パルス周期１溶滴移行状態になるように設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗと相似したアーク長に比例した波形となる。定常溶接期間と同様に、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、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図（Ｆ）に示すように、停止信号ＯffはＬｏｗレベルのままである。アーク長揺動期間Ｔｓは、アーク長の揺動に伴って溶融池が攪拌されてガスを外部に放出させる期間であるので、１～５秒程度であり、揺動周期は２０～５０ms(２０～５０Ｈｚ)程度である。例えば、高アーク長期間及び低アーク長期間の比率＝５０％である。ここで、パルス周期は５ms程度であるので、高アーク長期間及び低アーク長期間には２～５周期が含まれることになる。また、高ピーク期間＝２．０ms、高ピーク電流＝５００Ａ、低ピーク期間＝１．２ms、低ピーク電流＝４５０Ａである。上記では、アーク長を揺動させるために波形パラメータとしてピーク期間及びピーク電流を変化させる場合である。これ以外にも、ピーク期間、ピーク電流又はパルス周期の少なくとも一つを変化させるようにしても良い。
【0037】
(３)時刻ｔ２～ｔ３のアンチスティック期間Ｔａの動作
時刻ｔ２においてアーク長揺動期間Ｔｓが終了すると、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝３となり、アンチスティック期間Ｔａとなる。これに応動して、図１の送給モータＭは停止動作に移行し、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性によって次第に減速して時刻ｔ４で０となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、予め定めたアンチスティックピーク期間中の予め定めたアンチスティックピーク電流及び予め定めたアンチスティックベース期間中の予め定めたアンチスティックベース電流から形成されるパルス電流を１周期として所定回数繰り返す。これらの各波形パラメータは、図１のアンチスティック電流設定信号Ｉarによって設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｉｗは、溶接電流Ｉｗと相似したアーク長に比例した波形となる。アンチスティック期間Ｔａ中は、溶接電圧平均値によるフィードバック制御は行っていないが、フィードバック制御しても良い。例えば、アンチスティック期間＝１００ms、アンチスティックピーク期間＝１．２ms、アンチスティックピーク電流＝４５０Ａ、アンチスティックベース期間＝８ms、アンチスティックベース電流＝４０Ａ、所定回数＝１０回に設定される。
時刻ｔ２においてアーク長揺動期間Ｔｓが終了すると、同図（Ｅ）に示すように、切換制御信号Ｓｃ＝３となり、アンチスティック期間Ｔａとなる。これに応動して、図１の送給モータＭは停止動作に移行し、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性によって次第に減速して時刻ｔ４で０となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、予め定めたアンチスティックピーク期間中の予め定めたアンチスティックピーク電流及び予め定めたアンチスティックベース期間中の予め定めたアンチスティックベース電流から形成されるパルス電流を１周期として所定回数繰り返す。これらの各波形パラメータは、図１のアンチスティック電流設定信号Ｉarによって設定される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｉｗは、溶接電流Ｉｗと相似したアーク長に比例した波形となる。アンチスティック期間Ｔａ中は、溶接電圧平均値によるフィードバック制御は行っていないが、フィードバック制御しても良い。例えば、アンチスティック期間＝１００ms、アンチスティックピーク期間＝１．２ms、アンチスティックピーク電流＝４５０Ａ、アンチスティックベース期間＝８ms、アンチスティックベース電流＝４０Ａ、所定回数＝１０回に設定される。
【0038】
時刻ｔ３において、所定回数のパルス電流の通電が終了すると、同図（Ｆ）に示すように、停止信号Ｏffが短時間Ｈｉｇｈレベルとなる。これに応動して、溶接電源は出力を停止するので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは０Ａとなり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは０Ｖとなる。同図では、時刻ｔ３は、送給速度Ｆｗの慣性期間が終了する時刻ｔ４の直前となっているが、直後となる場合もある。時刻ｔ３は、時刻ｔ４の近傍の時刻となる。
【0039】
以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
上述した本実施の形態によれば、溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後にアンチスティック期間に移行する。アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、パルス電流の波形パラメータを予め定めた揺動周期で周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる。波形パラメータは、ピーク期間及び／又はピーク電流である。従来技術のアーク長揺動パルスアーク溶接によって鉄鋼を溶接する場合において、溶接速度が８０cm/min以上の早い速度になると、スパッタ発生量が増加してビード外観が悪くなりやすいという問題がある。一方、通常のパルスアーク溶接では、スパッタ発生量は少なくビード外観も良好であるが、溶接終了部にブローホールが発生しやすいという問題がある。上記の問題は、亜鉛メッキ鋼板の溶接の場合は顕著となる。これに対して、本実施の形態では、アンチスティック期間に入る前にアーク長揺動期間を設けている。アーク長揺動期間中は、アーク長が揺動されるので、溶融池が攪拌される。この作用によって、溶融池内部のガスが外部に放出されるので、ブローホールの発生を抑制することができる。この結果、溶接終了部の溶接品質を良好にすることができる。
上述した本実施の形態によれば、溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後にアンチスティック期間に移行する。アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、パルス電流の波形パラメータを予め定めた揺動周期で周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる。波形パラメータは、ピーク期間及び／又はピーク電流である。従来技術のアーク長揺動パルスアーク溶接によって鉄鋼を溶接する場合において、溶接速度が８０cm/min以上の早い速度になると、スパッタ発生量が増加してビード外観が悪くなりやすいという問題がある。一方、通常のパルスアーク溶接では、スパッタ発生量は少なくビード外観も良好であるが、溶接終了部にブローホールが発生しやすいという問題がある。上記の問題は、亜鉛メッキ鋼板の溶接の場合は顕著となる。これに対して、本実施の形態では、アンチスティック期間に入る前にアーク長揺動期間を設けている。アーク長揺動期間中は、アーク長が揺動されるので、溶融池が攪拌される。この作用によって、溶融池内部のガスが外部に放出されるので、ブローホールの発生を抑制することができる。この結果、溶接終了部の溶接品質を良好にすることができる。
【0040】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、クレータ期間をアーク長揺動期間とする。このようにすれば、クレータ期間において、クレータ処理及びアーク長揺動作用を同時に行うことができる。この結果、溶接終了部のブローホールの発生を抑制すると共に、タクトタイムを短くすることができる。
【0041】
上述した実施の形態においては、定常溶接期間中はパルスアーク溶接をおこなっているが、直流の消耗電極アーク溶接を行うようにしても良い。この場合も、アンチスティック期間の前にアーク長揺動期間を設ければ良い。
【符号の説明】
【0042】
１ 溶接ワイヤ
２ ワーク
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
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＡＲ アンチスティック電流設定回路
Ｉar アンチスティック電流設定信号
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 溶接電流設定回路
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍ 送給モータ
Ｏff 停止信号
ＯＮ 溶接開始・終了回路
Ｏｎ 溶接開始・終了信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
ＳＣ 切換制御回路
Ｓｃ 切換制御信号
Ｔａ アンチスティック期間
Ｔｃ 定常溶接期間
Ｔｆ パルス周期信号
ＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ ピーク期間信号
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
Ｔｓ アーク長揺動期間
ＴＳＲ アーク長揺動期間設定回路
Ｔsr アーク長揺動期間設定信号
ＶＡＶ 電圧平均値算出回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
２ ワーク
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
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＡＲ アンチスティック電流設定回路
Ｉar アンチスティック電流設定信号
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 溶接電流設定回路
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍ 送給モータ
Ｏff 停止信号
ＯＮ 溶接開始・終了回路
Ｏｎ 溶接開始・終了信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
ＳＣ 切換制御回路
Ｓｃ 切換制御信号
Ｔａ アンチスティック期間
Ｔｃ 定常溶接期間
Ｔｆ パルス周期信号
ＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ ピーク期間信号
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
Ｔｓ アーク長揺動期間
ＴＳＲ アーク長揺動期間設定回路
Ｔsr アーク長揺動期間設定信号
ＶＡＶ 電圧平均値算出回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
【図1】
【図2】