特開 2024-110454 くびれ検出制御方法

(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】P2024110454

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】くびれ検出制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/073 20060101AFI20240808BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

B23K9/073 545

B23K9/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014983

(22)【出願日】2023-02-03

(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】馬塲 勇人

(72)【発明者】

【氏名】中俣 利昭

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AB01

4E082CA01

4E082DA01

4E082EC03

4E082EC13

4E082EE07

4E082EF07

(57)【要約】

【課題】消耗電極アーク溶接において、溶接電圧の検出信号にノイズが重畳しても、くびれの誤検出を防止して安定した溶接状態を維持すること。
【解決手段】複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、溶接電源の内の少なくとも１台は、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接電圧検出信号を用いて検出し、時刻ｔ２にくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流Ｉｗを減少させて時刻ｔ３にアークを再発生させる、くびれ検出制御方法において、溶接電圧検出信号には、合算した溶接電流が通電する共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧値を含んでおり、短絡期間中の時刻ｔ１２に溶接電圧検出信号の２階微分値が０又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、時刻ｔ１２～ｔ１３の期間中はくびれの検出を禁止する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、
前記溶接電源の内の少なくとも１台は、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接電圧検出信号を用いて検出し、このくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させてアークを再発生させる、くびれ検出制御方法において、
前記溶接電圧検出信号には、合算した溶接電流が通電する共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧値を含んでおり、
前記短絡期間中に前記溶接電圧検出信号の２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、前記くびれの検出を禁止する、
ことを特徴とするくびれ検出制御方法。

【請求項2】

前記くびれの検出の禁止を、所定期間経過後に解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法。

【請求項3】

前記くびれの検出の禁止を、前記２階微分値が前記基準値以上になったことに基づいて解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、短絡期間中にアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出して溶接電流を減少させるくびれ検出制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

溶接ワイヤとワークとの間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中は溶接電流を上昇させ、その後にアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出すると溶接電流を減少させてアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法が提案されている。このくびれ検出制御方法によって、アーク再発生時の溶接電流の値が小さくなるために、スパッタ発生量が非常に少なくなり、溶融池の振動が小さくなりビード外観が良好になる。

【0003】

くびれの検出は、短絡期間中の溶接電圧の微小な変化に基づいて行われる。この微小な溶接電圧の変化を検出するために、アーク発生部の近傍に検出線が配線される。しかし、溶接電圧の検出信号には、溶接ケーブルのインダクタンス値及び溶接電流の変化に伴う電磁的ノイズが重畳する。このために、溶接ケーブルのインダクタンス値が大きくなり、かつ、溶接電流の変化が急峻になると、溶接電圧の検出信号に重畳するノイズも大きくなる。この結果、くびれの誤検出が発生し、溶接状態が不安定になるという問題がある。

【0004】

ところで、複数の溶接個所を有するワークに対して、複数の溶接電源を使用して同時に溶接を行うことがある。以下、このような場合におけるくびれ検出制御について図面を参照して説明する。

【0005】

図３は、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。２台の溶接電源は共にくびれ検出制御機能を内蔵している。以下、同図を参照して各構成物について説明する。

【0006】

第１溶接電源ＰＳ１は、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1を出力すると共に、第１送給機ＦＤ１に第１送給制御信号Ｆc1を出力する。第１送給機ＦＤ１は、この第１送給制御信号Ｆc1を入力として、第１溶接ワイヤ１１を第１溶接トーチ４１内を通って送給する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間には第１アーク３１が発生する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間では、短絡状態とアーク状態とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第１溶接トーチ４１は、ロボット（図示は省略）に把持されている。ワーク２は治具８に設置されている。

【0007】

第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子と第１溶接トーチ４１とは、ケーブルを介して接続されている。また、第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子と治具８とは、ケーブルを介して接続されている。第１溶接電圧Ｖw1は、第１溶接トーチ４１とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第１溶接トーチ４１に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具８に接続することになる。このために、第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１溶接トーチ４１と治具８との間の電圧を検出して、第１溶接電圧検出信号Ｖd1を出力する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電源ＰＳ１に入力される。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1を使用して第１溶接ワイヤ１１の溶滴に形成されるくびれを検出する。

【0008】

第２溶接電源ＰＳ２は、第２溶接電圧Ｖw2及び第２溶接電流Ｉw2を出力すると共に、第２送給機ＦＤ２に第２送給制御信号Ｆc2を出力する。第２送給機ＦＤ２は、この第２送給制御信号Ｆc2を入力として、第２溶接ワイヤ１２を第２溶接トーチ４２内を通って送給する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間には第２アーク３２が発生する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間では、短絡状態とアーク状態とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第２溶接トーチ４２は、ロボット（図示は省略）に把持されている。

【0009】

第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子と第２溶接トーチ４２とは、ケーブルを介して接続されている。また、第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子と治具８とは、ケーブルを介して接続されている。第２溶接電圧Ｖw2は、第２溶接トーチ４２とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第２溶接トーチ４２に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具８に接続することになる。このために、第２溶接電圧検出回路ＶＤ２は、第２溶接トーチ４２と治具８との間の電圧を検出して、第２溶接電圧検出信号Ｖd2を出力する。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、第２溶接電源ＰＳ２に入力される。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2を使用して第２溶接ワイヤ１２の溶滴に形成されるくびれを検出する。

【0010】

第１溶接電流Ｉw1は、第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子→第１溶接トーチ４１→第１溶接ワイヤ１１→ワーク２→治具８→第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子経路で通電する。第２溶接電流Ｉw2は、第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子→第２溶接トーチ４２→第２溶接ワイヤ１２→ワーク２→治具８→第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子経路で通電する。したがって、ワーク２及び治具８中を第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が通電する。これら第１溶接電流Ｉw1と第２溶接電流Ｉw2を合算した電流を、以下合算溶接電流Ｉｇと呼ぶことにする。そして、この合算溶接電流Ｉｇが通電するワーク２及び治具８を共通通電路と呼ぶことにする。この共通通電路は、抵抗値及びインダクタンス値Ｌ（μＨ）を有している。一般的に抵抗値は小さな値であるので、無視することができる。このために、共通通電路は、インダクタンス値Ｌのみを有していることになる。

【0011】

上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、下式のように表すことができる。
Ｖd1＝Ｖw1＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ
Ｖd2＝Ｖw2＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ
したがって、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電圧Ｖw1に合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧が重畳した値となる。第２溶接電圧検出信号Ｖd2についても同様である。

【0012】

第１溶接電源ＰＳ１において、第１溶接電圧検出信号Ｖd1に基づいてくびれの検出を行うと、合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔが第１溶接電圧Ｖw1にノイズとして重畳することになり、くびれの誤検出の要因となる。特に、合算溶接電流Ｉｇの変化が大きいときはノイズも大きくなる。合算溶接電流Ｉｇは、第１溶接電流Ｉw1と第２溶接電流Ｉw2との合算値となる。第１溶接電流Ｉw1は自身の溶接電流であり、その変化は制御されているので、ノイズへの影響は小さい。他方、第２溶接電流Ｉw2の変化はノイズに大きく影響する。したがって、くびれの検出を行うときに、他の溶接電流の変化が大きくなると、ノイズも大きくなり、くびれの誤検出が発生する。

【0013】

特許文献１の発明では、上記の問題に対処するために、複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接する場合において、短絡状態中に前記溶滴の抵抗値が減少したことを溶接電圧検出信号に基づいて判別したときは、くびれの検出を禁止することによって、くびれの誤検出を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特許第６１５４６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかし、従来技術では、複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接する場合において、他の溶接電源の溶接電流の変化に起因するノイズによってくびれの誤検出が発生することを完全には防止することができないという問題があった。

【0016】

そこで、本発明では、溶接電圧の検出信号に他の溶接電源の溶接電流の変化に起因するノイズが重畳しても、くびれの誤検出を防止して安定した溶接状態を維持することができるくびれ検出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】

【0017】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、
前記溶接電源の内の少なくとも１台は、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接電圧検出信号を用いて検出し、このくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させてアークを再発生させる、くびれ検出制御方法において、
前記溶接電圧検出信号には、合算した溶接電流が通電する共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧値を含んでおり、
前記短絡期間中に前記溶接電圧検出信号の２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、前記くびれの検出を禁止する、
ことを特徴とするくびれ検出制御方法である。

【0018】

請求項２の発明は、
前記くびれの検出の禁止を、所定期間経過後に解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法である。

【0019】

請求項３の発明は、
前記くびれの検出の禁止を、前記２階微分値が前記基準値以上になったことに基づいて解除する、
ことを特徴とする請求項１に記載のくびれ検出制御方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係るくびれ検出制御方法によれば、溶接電圧の検出信号に他の溶接電源の溶接電流の変化に起因するノイズが重畳しても、くびれの誤検出を防止して安定した溶接状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態に係るくびれ検出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に係るくびれ検出制御方法を示す図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。

【図3】２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図１は、本発明の実施の形態に係るくびれ検出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、複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接する場合において、くびれ検出制御を搭載した溶接電源である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

【0024】

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の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗ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、誤差増幅信号Ｅａを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路を備えている。

【0025】

上記の電源主回路ＰＭの出力端子６ａと溶接トーチ４とは溶接ケーブル７ａで接続されており、もう一方の出力端子６ｂとワーク２を設置する治具８とは溶接ケーブル７ｂで接続されている。

【0026】

減流抵抗器Ｒは、上記の電源主回路ＰＭと出力端子６ａとの間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡負荷（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。このために、くびれ検出制御によって減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、溶接電源内の直流リアクトル及び外部ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電される。トランジスタＴＲは、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。

【0027】

溶接ワイヤ１は、送給機ＦＤ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。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）とワーク２の表面との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。

【0028】

上記の溶接電圧Ｖｗは、溶接トーチ４とワーク２の表面との間に印加される電圧である。溶接トーチ４に検出線５を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線５を接続することは難しいために、治具８に接続することになる。

【0029】

溶接電圧検出回路ＶＤは、溶接トーチ４と治具８との間の電圧を検出線５によって入力して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。上述したように、溶接電圧検出信号Ｖｄは、下式のように表すことができる。
Ｖｄ＝Ｖｗ＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ
したがって、溶接電圧検出信号Ｖｄは、溶接電圧Ｖｗに合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔが重畳した値となる。

【0030】

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。

【0031】

短絡判別回路ＳＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡／アーク判別値Ｖta（１０Ｖ程度）未満であるときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルとなり、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。

【0032】

くびれ検出禁止回路ＳＴは、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに以下の１）～３）のいずれかの処理を行い、くびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）になるとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に予め定めた第１所定期間が経過するとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。第１所定期間は短絡期間が終了するまでの期間であり、例えば０．５msに設定される。
３）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に２階微分値が基準値以上になり第２所定期間が経過するとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。第２所定期間は短絡期間が終了するまでの期間であり、例えば０．３msに設定される。

【0033】

くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄ、上記の溶接電流検出信号Ｉｄ及び上記のくびれ検出禁止信号Ｓｔを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）であり、かつ、くびれ検出禁止信号ＳｔがＬｏｗレベル（許可）である期間中の溶接電圧検出信号Ｖｄの上昇率（微分値）が予め定めたくびれ検出基準値以上になった時点でくびれの形成状態が基準状態に達したと判別してＨｉｇｈレベルになり、その後に短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）になるとＬｏｗレベルに戻るくびれ検出信号Ｎｄを出力する。したがって、くびれ検出禁止信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（禁止）である期間中は、くびれの検出が禁止される。また、溶接電圧検出信号Ｖｄの値を溶接電流検出信号Ｉｄの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の上昇率（微分値）がそれに対応するくびれ検出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。

【0034】

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。

【0035】

電流比較回路ＣＭは、上記の低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の溶接電流検出信号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。

【0036】

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、短絡負荷を通電する溶接電流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。この結果、溶接電流Ｉｗは、低レベル電流設定信号Ｉlrの値を維持する。

【0037】

電流制御設定回路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、電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点から予め定めた初期期間中は、予め定めた初期電流設定値を電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。
２）その後は、初期電流設定値から上昇する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）上昇中に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベル（くびれ検出）に変化すると、電流制御設定信号Ｉcrの値を低レベル電流設定信号Ｉlrの値に切り換えて維持する。
４）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化し、予め定めた遅延期間Ｔｄが経過すると、電流制御設定信号Ｉcrを、予め定めたアーク時傾斜で予め定めた高レベル電流設定値まで上昇させ、その値を維持する。

【0038】

電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcr及び上記の溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、両値の誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

【0039】

電圧設定回路ＶＲは、アーク期間中の溶接電圧を設定するための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、この電圧設定信号Ｖｒ及び上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、両値の誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

【0040】

制御切換回路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及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）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及び上記の高電流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として出力し、それ以外の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。この回路により、短絡期間＋遅延期間Ｔｄ＋高電流期間中は定電流制御となり、それ以外のアーク期間中は定電圧制御となる。

【0041】

送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この設定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を上記の送給機ＦＤに出力する。

【0042】

図２は、本発明の実施の形態に係るくびれ検出制御方法を示す図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）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はくびれ検出信号Ｎｄの時間変化を示し、同図（Ｄ）は駆動信号Ｄｒの時間変化を示し、同図（Ｅ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）はくびれ検出禁止信号Ｓｔ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。

【0043】

（１）時刻ｔ１の短絡発生から時刻ｔ２のくびれ検出時点までの動作
時刻ｔ１において溶接ワイヤ１がワーク２と接触すると短絡期間になり、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。そして、図１の溶接電圧検出信号Ｖｄの値が短絡／アーク判別値Ｖta未満になったことを判別して、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１においてアーク期間の溶接電流値から減少し、時刻ｔ１～ｔ１１の初期期間中は予め定めた初期電流値となり、時刻ｔ１１～ｔ２の期間中は次第に上昇する。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、後述する時刻ｔ２～ｔ３のくびれ時間Ｔｎ中はＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の期間はＬｏｗレベルとなる。同図（Ｄ）に示すように、駆動信号Ｄｒは、後述する時刻ｔ２～ｔ２１の期間はＬｏｗレベルとなり、それ以外の期間はＨｉｇｈレベルとなる。したがって、同図において時刻ｔ２以前の期間中は、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルとなり、図１のトランジスタＴＲがオン状態となるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の溶接電源と同一の状態となる。例えば、上記の初期期間は０．５ms程度であり、初期電流値は５０Ａ程度であり、上記の溶接電流Ｉｗの上昇速度は１００Ａ／ms程度であり３００Ａ程度まで上昇する。

【0044】

同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが上昇を継続している期間中に次第に上昇する。これは、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。そして、くびれの形成状態が基準状態に達したことを、図１の溶接電圧検出信号Ｖｄの上昇率（微分値）が予め定めたくびれ検出基準値以上になったことによって検出する。このくびれを検出している時刻ｔ１１～ｔ２の期間中に、他の溶接電源の溶接電流が急峻に変化すると、上述したように、溶接電圧検出信号Ｖｄに合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔがノイズとして重畳することになる。他の溶接電源の溶接電流（合算溶接電流Ｉｇ）における上昇する場合の変化は下降する場合の変化に比べて緩やかであるので、重畳するノイズは小さくなり、くびれの誤検出を生じることはない。しかし、他の溶接電源の溶接電流の下降する変化は、急峻である場合もある。このような場合には、負の値の大きなノイズが重畳することになる。ノイズが重畳していないときは、溶接電圧検出信号Ｖｄの上昇率はくびれの形成に伴って経時的に大きくなる。すなわち、溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値は正の値の基準値以上になる。この状態において、上記のノイズが重畳すると、溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下となり、くびれの誤検出が発生する状態となる。このことを考慮して、以下の場合には、くびれの検出を一時的に禁止するようにしている。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）になるとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に予め定めた第１所定期間が経過するとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。第１所定期間は短絡期間が終了するまでの期間であり、例えば０．５msに設定される。
３）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときに溶接電圧検出信号Ｖｄの２階微分値が予め定めた基準値以下になるとＨｉｇｈレベル（禁止）となり、その後に２階微分値が基準値以上になり第２所定期間が経過するとＬｏｗレベル（許可）に戻るくびれ検出禁止信号Ｓｔを出力する。第２所定期間は短絡期間が終了するまでの期間であり、例えば０．３msに設定される。

【0045】

同図は、時刻ｔ１２に他の溶接電源の溶接電流に急峻に下降する変化があった場合であり、時刻ｔ１２～ｔ１３の期間中は、同図（Ｆ）に示すように、くびれ検出禁止信号ＳｔがＨｉｇｈレベルとなっている。したがって、この期間中は、くびれの検出を一時的に禁止することによって、くびれの誤検出を防止している。同図は、上記の禁止処理が２）又は３）の場合である。

【0046】

（２）時刻ｔ２のくびれ検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までの動作
時刻ｔ２において、同図（Ｆ）に示すように、くびれ検出禁止信号ＳｔがＬｏｗレベル（許可）であり、くびれの形成状態が基準状態に達したことを溶接電圧検出信号Ｖｄに基づいて検出すると、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、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はオフ状態となり減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。このために、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは急減する。そして、時刻ｔ２１において、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値Ｉｌまで減少すると、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、図１のトランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。この結果、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ２１からアークが再発生する時刻ｔ３まで低レベル電流値Ｉｌを維持する。したがって、トランジスタＴＲは、時刻ｔ２にくびれが検出されてから時刻ｔ２１に溶接電流Ｉｗが低レベル電流値Ｉｌに減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが小さくなるので時刻ｔ２から一旦減少した後に急上昇する。例えば、上記の低レベル電流値Ｉｌは４０Ａ程度に設定される。

【0047】

（３）時刻ｔ３のアーク再発生から遅延期間Ｔｄが経過して時刻ｔ４の高電流期間が終了するまでの動作
時刻ｔ３においてアーク３が再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは急増し、図１の溶接電圧検出信号Ｖｄの値は短絡／アーク判別値Ｖta以上となるので、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに変化する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定電流制御によって、時刻ｔ３～ｔ３１の遅延期間Ｔｄ中は低レベル電流値Ｉｌを維持し、時刻ｔ３１～ｔ４の高電流期間中は上昇して高レベル電流値に達するとその値を維持する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ３～ｔ３１の遅延期間Ｔｄ中はアーク電圧値となり、時刻ｔ３１～ｔ４の高電流期間中はそれよりも大の高レベル電圧値となる。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ３にアークが再発生するので、Ｌｏｗレベルに変化する。例えば、上記の遅延期間Ｔｄは０．１ms程度に設定され、上記の高電流期間は１ms程度に設定され、上記の高電流値は４００Ａ程度に設定される。

【0048】

（４）時刻ｔ４の高電流期間終了時点から時刻ｔ５の次の短絡発生までのアーク期間の動作
時刻ｔ４において高電流期間が終了すると、溶接電源は定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。このために、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、アーク負荷に応じて高レベル電流値から次第に減少する。同様に、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは高レベル電圧値から次第に減少する。

【0049】

以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、短絡期間中に溶接電圧検出信号の２階微分値が、０又は正の値に予め定めた基準値以下になったことを判別したときは、くびれの検出を禁止する。このようにすると、他の溶接電源の溶接電流の変化に起因するノイズによるくびれの誤検出をを防止して安定した溶接状態を維持することができる。従来技術のように、溶接電圧検出信号の値が減少したことによってくびれの検出を禁止する場合には、本実施の形態のように、溶接電圧検出信号の２階微分値が０又は正の値の基準値になった状態におけるくびれの誤検出を防止することができない。したがって、本実施の形態では、従来技術のくびれの誤検出の防止を含めて、より広い範囲のくびれの誤検出を防止することができる。

【0050】

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、くびれの検出の禁止を、所定期間経過後に解除する。このようにすれば、短絡期間中の一部期間のみくびれの検出を禁止して、当該短絡期間中にくびれの検出を正確に行うことができるので、くびれの検出精度を向上させることができる。

【0051】

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、くびれの検出の禁止を、２階微分値が基準値以上になったことに基づいて解除する。このようにすれば、くびれの検出を禁止する期間を必要最小限にすることができるので、くびれの検出精度をさらに向上させることができる。

【符号の説明】

【0052】

1 溶接ワイヤ
１１ 第１溶接ワイヤ
１２ 第２溶接ワイヤ
2 ワーク
3 アーク
３１ 第１アーク
３２ 第２アーク
4 溶接トーチ
４１ 第１溶接トーチ
４２ 第２溶接トーチ
５ 検出線
６ａ、６ｂ 出力端子
７ａ、７ｂ 溶接ケーブル
８ 治具
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 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
Ｆc1 第１送給制御信号
Ｆc2 第２送給制御信号
ＦＤ 送給機
ＦＤ１ 第１送給機
ＦＤ２ 第２送給機
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｇ 合算溶接電流
Ｉｌ 低レベル電流値
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｉw1 第１溶接電流
Ｉw2 第２溶接電流
Ｌ 共通通電路のインダクタンス
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
ＳＴ くびれ検出禁止回路
Ｓｔ くびれ検出禁止信号
ＳＷ 制御切換回路
Ｔｄ 遅延期間
ＴＲ トランジスタ
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＤ１ 第１溶接電圧検出回路
Ｖｄ1 第１溶接電圧検出信号
ＶＤ２ 第２溶接電圧検出回路
Ｖｄ2 第２溶接電圧検出信号
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖta 短絡／アーク判別値
Ｖｗ 溶接電圧
Ｖw1 第１溶接電圧
Ｖw2 第２溶接電圧

【図1】

【図2】

【図3】