(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】P2024149939
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】交流消耗電極アーク溶接制御方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/073 20060101AFI20241016BHJP
B23K 9/095 20060101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
B23K9/073 545
B23K9/095 501A
B23K9/073 530
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063125
(22)【出願日】2023-04-10
(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）】
4E082AA01
4E082AB01
4E082BA02
(57)【要約】
【課題】くびれ検出制御を併用する交流消耗電極アーク溶接において、スパッタの発生を抑制して溶接状態を安定化すること。
【解決手段】溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中にアークの再発生の前兆現象である溶滴のくびれを検出すると溶接電流Ｉｗを減少させて低レベル電流値に維持し、アークが再発生すると溶接電流Ｉｗを低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、電極極性を少なくとも１回のアーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、電極プラス極性期間中の時刻ｔ４１～ｔ４２の溶接電流Ｉｗの上昇率を、電極プラス極性期間中の時刻ｔ２１～ｔ２２の溶接電流Ｉｗの上昇率よりも小さな値に設定する。
【選択図】 図２
【解決手段】溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中にアークの再発生の前兆現象である溶滴のくびれを検出すると溶接電流Ｉｗを減少させて低レベル電流値に維持し、アークが再発生すると溶接電流Ｉｗを低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、電極極性を少なくとも１回のアーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、電極プラス極性期間中の時刻ｔ４１～ｔ４２の溶接電流Ｉｗの上昇率を、電極プラス極性期間中の時刻ｔ２１～ｔ２２の溶接電流Ｉｗの上昇率よりも小さな値に設定する。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、
前記短絡期間中にアークの再発生の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低レベル電流値に維持し、
前記アークが再発生すると前記溶接電流を前記低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、
電極極性を少なくとも１回の前記アーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、
前記傾斜中の前記溶接電流の上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする交流消耗電極アーク溶接制御方法。
前記短絡期間中にアークの再発生の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低レベル電流値に維持し、
前記アークが再発生すると前記溶接電流を前記低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、
電極極性を少なくとも１回の前記アーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、
前記傾斜中の前記溶接電流の上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする交流消耗電極アーク溶接制御方法。
【請求項2】
前記上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中の５０％以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法。
【請求項3】
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、５０～５００Ａ／ｍｓの範囲に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法。
【請求項4】
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、前記高アーク電流値が大きいほど小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極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、短絡期間中にアークの再発生の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、電極極性を電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中にアークの再発生の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低レベル電流値に維持し、アークが再発生すると溶接電流を低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させるくびれ検出制御方法が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
また、電極極性を、複数周期の短絡期間及びアーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接方法が慣用されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５９１８０５１号公報
【特許文献2】特許第６６０１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したくびれ検出制御を行いながら交流消耗電極アーク溶接を行うと、電極マイナス極性期間中に多くのスパッタが発生して溶接状態が不安定になるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明では、くびれ検出制御を併用する交流消耗電極アーク溶接において、スパッタの発生を抑制して溶接状態を安定化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、
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、
前記短絡期間中にアークの再発生の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低レベル電流値に維持し、
前記アークが再発生すると前記溶接電流を前記低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、
電極極性を少なくとも１回の前記アーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、
前記傾斜中の前記溶接電流の上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返し、
前記短絡期間中にアークの再発生の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低レベル電流値に維持し、
前記アークが再発生すると前記溶接電流を前記低レベル電流値から高アーク電流値まで傾斜を有して上昇させ、
電極極性を少なくとも１回の前記アーク期間を含む電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とに周期的に切り換えて溶接する交流消耗電極アーク溶接制御方法において、
前記傾斜中の前記溶接電流の上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
【0008】
請求項２の発明は、
前記上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中の５０％以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
前記上昇率を、前記電極マイナス極性期間中は前記電極プラス極性期間中の５０％以下に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
【0009】
請求項３の発明は、
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、５０～５００Ａ／ｍｓの範囲に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、５０～５００Ａ／ｍｓの範囲に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
【0010】
請求項４の発明は、
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、前記高アーク電流値が大きいほど小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
前記電極マイナス極性期間中の前記上昇率を、前記高アーク電流値が大きいほど小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の交流消耗電極アーク溶接制御方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係るくびれ検出制御を併用する交流消耗電極アーク溶接によれば、スパッタの発生を抑制して溶接状態を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態に係る交流消耗電極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】
【0013】
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。
【0014】
図１は、本発明の実施の形態に係る交流消耗電極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。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【0015】
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及び後述する極性切換信号Ｓpnを入力として、１次側インバータ回路によって誤差増幅信号Ｅａに基づいて出力制御を行い、２次側インバータ回路によって極性切換信号Ｓｗに基づいて電極極性を電極プラス極性ＥＰと電極マイナス極性ＥＮとに切り換えて交流の溶接電圧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上記の誤差増幅信号Ｅａによって駆動される１次側インバータ回路、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及び平滑された直流を交流出力に変換する上記の極性切換信号Ｓpnによって駆動される２次側インバータ回路を備えている。
【0016】
送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを交互に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。溶接ワイヤ１を、定速送給する場合もある。
【0017】
溶接ワイヤ１は、上記の送給モータ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内を送給されて、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との間には交流の溶接電圧Ｖｗが印加され、交流の溶接電流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。
【0018】
電圧設定回路ＶＲは、第２アーク期間中の溶接電圧Ｖｗ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。電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出し絶対値に変換して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。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（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルになり、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。
【0019】
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒ及び上記の電圧検出信号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。
【0020】
電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出し絶対値に変換して、電流検出信号Ｉｄを出力する。
【0021】
正送加速期間設定回路ＴＳＵＲは、予め定めた正送加速期間設定信号Ｔsurを出力する。
【0022】
正送減速期間設定回路ＴＳＤＲは、予め定めた正送減速期間設定信号Ｔsdrを出力する。
【0023】
逆送加速期間設定回路ＴＲＵＲは、予め定めた逆送加速期間設定信号Ｔrurを出力する。
【0024】
逆送減速期間設定回路ＴＲＤＲは、予め定めた逆送減速期間設定信号Ｔrdrを出力する。
【0025】
正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、後述する極性切換信号Ｓpnを入力として、極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベル（電極プラス極性期間）のときは予め定めた電極プラス極性正送ピーク値となり、極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベル（電極マイナス極性期間）のときは予め定めた電極マイナス極性正送ピーク値となる正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。
【0026】
逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、後述する極性切換信号Ｓpnを入力として、極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベル（電極プラス極性期間）のときは予め定めた電極プラス極性逆送ピーク値となり、極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベル（電極マイナス極性期間）のときは予め定めた電極マイナス極性逆送ピーク値となる逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。
【0027】
送給速度設定回路ＦＲは、上記の正送加速期間設定信号Ｔsur、上記の正送減速期間設定信号Ｔsdr、上記の逆送加速期間設定信号Ｔrur、上記の逆送減速期間設定信号Ｔrdr、上記の正送ピーク値設定信号Ｗsr、上記の逆送ピーク値設定信号Ｗrr及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理によって生成された送給速度パターンを送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。この送給速度設定信号Ｆｒが０以上のときは正送期間となり、０未満のときは逆送期間となる。
１）正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu中は０から正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正の値の正送ピーク値Ｗspまで加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
２）続いて、正送ピーク期間Ｔsp中は、上記の正送ピーク値Ｗspを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）からＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化すると、正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsdに移行し、上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
４）続いて、逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru中は０から逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
５）続いて、逆送ピーク期間Ｔrp中は、上記の逆送ピーク値Ｗrpを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
６）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）からＬｏｗレベル（アーク期間）に変化すると、逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdに移行し、上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
７）上記の１）～６）を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの送給速度設定信号Ｆｒが生成される。
１）正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu中は０から正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正の値の正送ピーク値Ｗspまで加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
２）続いて、正送ピーク期間Ｔsp中は、上記の正送ピーク値Ｗspを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）からＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化すると、正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsdに移行し、上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
４）続いて、逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru中は０から逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
５）続いて、逆送ピーク期間Ｔrp中は、上記の逆送ピーク値Ｗrpを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
６）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）からＬｏｗレベル（アーク期間）に変化すると、逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdに移行し、上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
７）上記の１）～６）を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの送給速度設定信号Ｆｒが生成される。
【0028】
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗ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。
【0029】
くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの電圧検出信号Ｖｄの電圧上昇値が基準値に達した時点でくびれの形成状態が基準状態になったと判別してＨｉｇｈレベルとなり、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点でＬｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の電圧検出信号Ｖｄの微分値がそれに対応した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。さらに、電圧検出信号Ｖｄの値を電流検出信号Ｉｄの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応する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。
【0030】
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。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の電流検出信号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。
【0031】
高アーク電流設定回路ＩＡ１Ｒは、予め定めた高アーク電流設定信号Ｉa1rを出力する。
【0032】
第３アーク期間回路ＳＴＡ３は、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点から予め定めた電流降下時間Ｔｄが経過した時点でＨｉｇｈレベルになり、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になるとＬｏｗレベルになる第３アーク期間信号Ｓta3を出力する。
【0033】
第３アーク電流設定回路ＩＡ３Ｒは、予め定めた第３アーク電流設定信号Ｉa3rを出力する。
【0034】
電極プラス極性上昇率設定回路ＳＰＲは、予め定めた電極プラス極性上昇率設定信号Ｓpr［Ａ／ms］を出力する。電極マイナス極性上昇率設定回路ＳＮＲは、上記の高アーク電流設定信号Ｉa1rを入力として、予め定めた上昇率設定関数によって算出された電極マイナス極性上昇率設定信号Ｓnr［Ａ／ms］を出力する。
１）Ｓnr＜Ｓprである。
２）ＳnrはＳprの５０％以下の値である。より好ましくは３０％以下の値である。
３）Ｓnrは５０～５００Ａ／msの範囲に設定される。より好ましくは５０～２００Ａ／msの範囲である。
４）ＳnrはＩa1rの関数であり、Ｉa1rが大きくなるほどＳnrは小さくなる関数である。例えば、関数は、Ｉa1rが４００～５００Ａの範囲で変化したときに、Ｉa1r＝５００のときのＳnrはＩa1r＝４００のときよりも２０％小さな値に設定される。
１）Ｓnr＜Ｓprである。
２）ＳnrはＳprの５０％以下の値である。より好ましくは３０％以下の値である。
３）Ｓnrは５０～５００Ａ／msの範囲に設定される。より好ましくは５０～２００Ａ／msの範囲である。
４）ＳnrはＩa1rの関数であり、Ｉa1rが大きくなるほどＳnrは小さくなる関数である。例えば、関数は、Ｉa1rが４００～５００Ａの範囲で変化したときに、Ｉa1r＝５００のときのＳnrはＩa1r＝４００のときよりも２０％小さな値に設定される。
【0035】
上昇率設定回路ＳＲは、上記の電極プラス極性上昇率設定信号Ｓpr、上記の電極マイナス極性上昇率設定信号Ｓnr及び後述する極性切換信号Ｓpnを入力として、極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベルのときは電極プラス極性上昇率設定信号Ｓprを上昇率設定信号Ｓｒとして出力し、極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベルのときは電極マイナス極性上昇率設定信号Ｓnrを上昇率設定信号Ｓｒとして出力する。
【0036】
電極プラス極性期間設定回路ＴＰＲは、予め定めた電極プラス極性期間設定信号Ｔprを出力する。電極マイナス極性期間設定回路ＴＮＲは、予め定めた電極マイナス極性期間設定信号Ｔnrを出力する。
【0037】
極性切換回路ＳＰＮは、上記の電極プラス極性期間設定信号Ｔpr、上記の電極マイナス極性期間設定信号Ｔnr及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理を行い、極性切換信号Ｓpnを出力する。
１）極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベルに変化した時点から電極プラス極性期間設定信号Ｔprによって定まる期間が経過し、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になると、極性切換信号ＳpnをＬｏｗレベル（電極マイナス極性期間）に変化させて出力する。
２）極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベルに変化した時点から電極マイナス極性期間設定信号Ｔnrによって定まる期間が経過し、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になると、極性切換信号ＳpnをＨｉｇｈレベル（電極プラス極性期間）に変化させて出力する。
１）極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベルに変化した時点から電極プラス極性期間設定信号Ｔprによって定まる期間が経過し、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になると、極性切換信号ＳpnをＬｏｗレベル（電極マイナス極性期間）に変化させて出力する。
２）極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベルに変化した時点から電極マイナス極性期間設定信号Ｔnrによって定まる期間が経過し、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になると、極性切換信号ＳpnをＨｉｇｈレベル（電極プラス極性期間）に変化させて出力する。
【0038】
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、上記のくびれ検出信号Ｎｄ、上記の第３アーク期間信号Ｓta3、上記の高アーク電流設定信号Ｉa1r、上記の第３アーク電流設定信号Ｉa3r及び上記の上昇率設定信号Ｓｒを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcr及び第１アーク期間信号Ｓta1を出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から予め定めた遅延期間Ｔｃ中は、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）遅延期間Ｔｃが終了すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値から高アーク電流設定信号Ｉa1rの値まで上昇率設定信号Ｓｒによって定まる上昇率で上昇する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。この期間が第１アーク期間Ｔa1となり、第１アーク期間信号Ｓta1をＨｉｇｈレベルにして出力する。
３）その後は、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化するまでの第２アーク期間Ｔa2及び第３アーク期間Ｔa3）中は、第３アーク電流設定信号Ｉa3rとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
４）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
５）その後に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から予め定めた遅延期間Ｔｃ中は、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）遅延期間Ｔｃが終了すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値から高アーク電流設定信号Ｉa1rの値まで上昇率設定信号Ｓｒによって定まる上昇率で上昇する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。この期間が第１アーク期間Ｔa1となり、第１アーク期間信号Ｓta1をＨｉｇｈレベルにして出力する。
３）その後は、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化するまでの第２アーク期間Ｔa2及び第３アーク期間Ｔa3）中は、第３アーク電流設定信号Ｉa3rとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
４）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
５）その後に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
【0039】
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。
【0040】
電源特性切換回路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、上記の第１アーク期間信号Ｓta1及び上記の第３アーク期間信号Ｓta3を入力として、以下の処理を行い、誤差増幅信号Ｅａを出力する。
１）第１アーク期間信号Ｓta1がＬｏｗレベルに変化し、第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化するまでの第２アーク期間Ｔa2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。
２）それ以外の期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間、第１アーク期間Ｔa1及び第３アーク期間Ｔa3中は定電流特性となり、第２アーク期間Ｔa2中は定電圧特性となる。
１）第１アーク期間信号Ｓta1がＬｏｗレベルに変化し、第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化するまでの第２アーク期間Ｔa2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。
２）それ以外の期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間、第１アーク期間Ｔa1及び第３アーク期間Ｔa3中は定電流特性となり、第２アーク期間Ｔa2中は定電圧特性となる。
【0041】
図２は、本発明の実施の形態に係る交流消耗電極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）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｅ）は第１アーク期間信号Ｓta1の時間変化を示し、同図(Ｆ)は第３アーク期間信号Ｓta3の時間変化を示し、同図（Ｇ）は極性切換信号Ｓpnの時間変化を示し、同図（Ｈ）はくびれ検出信号Ｎｄ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。
【0042】
同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは、０よりも上側が溶接ワイヤを母材に近づく方向に送給する正送期間となり、下側が溶接ワイヤを母材から離反する方向に送給する逆送期間となる。同図（Ｂ）に示す溶接電流Ｉｗ及び同図（Ｃ）に示す溶接電圧Ｖｗは、０よりも上側が電極プラス極性ＥＰを示し、下側が電極マイナス極性ＥＮを示す。送給速度Ｆｗ、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗの値の大小はその絶対値の大小を示している。例えば、送給速度Ｆｗが逆送状態にあるときにその値が大きくなるとはその絶対値が大きくなることを意味している。同様に、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗが電極マイナス極性期間Ｔenにあるときに、その値が大きくなるとはその絶対値が大きくなることを意味している。同図（Ｇ）に示す極性切換信号Ｓpnによって図１の電源主回路ＰＭ内の２次側インバータ回路が制御されて、Ｈｉｇｈレベルのときは電極プラス極性期間Ｔepとなり、Ｌｏｗレベルのときは電極マイナス極性期間Ｔenとなる。
【0043】
同図において、電極プラス極性期間Ｔepは、時刻ｔ１～ｔ４の期間となり、電極マイナス極性期間Ｔenは、時刻ｔ４～ｔ７の期間となる。電極プラス極性期間Ｔepは、図１の電極プラス極性期間設定信号Ｔprの値に短絡が発生するまでの期間を加算した期間となる。電極マイナス極性期間Ｔenは、図１の電極マイナス極性期間設定信号Ｔnrの値に短絡が発生するまでの期間を加算した期間となる。交流の周波数が０．１～３０Ｈｚ、デューティが２０～８０％程度の範囲に設定されるので、電極プラス極性期間Ｔep及び電極マイナス極性期間Ｔenは、７ms～８秒程度の範囲に設定される。各期間ともに、少なくとも１回のアーク期間を含むことになる。例えば、交流の周波数が１０Ｈｚ、デューティが５０％のときは、Ｔep＝５０ms、Ｔen＝５０msとなる。このときに短絡・アーク期間の周期は１０ms程度であるので、各期間に１０周期の短絡・アーク期間が含まれることになる。
【0044】
（１）電極プラス極性期間Ｔepの動作
電極マイナス極性期間Ｔenの短絡期間である時刻ｔ０において、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnはＬｏｗレベルとなっている。同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは電極マイナス極性逆送ピーク値の状態にある。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流ＩＷは、負の値の初期電流値の状態にある。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは負の値の数Ｖの短絡電圧値の状態にある。同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡期間）の状態にある。
電極マイナス極性期間Ｔenの短絡期間である時刻ｔ０において、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnはＬｏｗレベルとなっている。同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは電極マイナス極性逆送ピーク値の状態にある。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流ＩＷは、負の値の初期電流値の状態にある。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは負の値の数Ｖの短絡電圧値の状態にある。同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡期間）の状態にある。
【0045】
時刻ｔ１において、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベルに変化すると、電極プラス極性期間Ｔepに移行する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは電極プラス極性逆送ピーク値へと加速される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中は定電流制御されて、正の値の初期電流値へと変化する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、正の値の短絡電圧値に変化する。時刻ｔ１に極性切換信号ＳpnがＨｉｇｈレベルに変化するタイミングは、短絡期間中であり、短絡が発生した直後又はそれから所定期間（１ms程度）が経過した時点である。
【0046】
その後に、予め定めた初期期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは予め定めた短絡時傾斜で上昇し、短絡時ピーク値に到達するとその値を維持する。 同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ１の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。 その後に溶接電圧Ｖｗの電圧上昇値が基準値に達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと判別して、同図（Ｈ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、図１の電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrの値に小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値まで減少すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間Ｔｃが経過するまでは低レベル電流値を維持する。くびれが検出されたときの溶接電流Ｉｗの急減速度を高速にするために、溶接電流Ｉｗの通電路に抵抗とスイチング阻止を並列接続した回路を追加することが望ましい。くびれが検出されるまではスイッチング阻止をオン状態にして抵抗を短絡し通常の状態とし、くびれが検出されるとスイッチング阻止をオフ状態にして抵抗を通電路に挿入することによって急減速度を高速にすることができる。例えば、上記の初期期間は１msに設定され、初期電流値は５０Ａに設定され、短絡時傾斜は４００Ａ／msに設定され、短絡時ピーク値は４５０Ａに設定され、低レベル電流値は５０Ａに設定される。同図（Ｈ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ２にアークが再発生するとＬｏｗレベルに戻る。
【0047】
時刻ｔ２において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増するので、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、電極プラス極性逆送ピーク値から電極プラス極性正送ピーク値への変化を開始する。時刻ｔ２～ｔ２１の予め定めた遅延期間Ｔｃ中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定電流制御によって低レベル電流値を維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク電圧値となる。例えば、電極プラス極性正送ピーク値は７０ｍ／分に設定され、電極プラス極性逆送ピーク値は－５０ｍ／分に設定される。また、遅延期間Ｔｃは０～０．５ms程度に設定される。Ｔｃ＝０のときは遅延期間Ｔｃが削除された状態である。
【0048】
時刻ｔ２１において、遅延期間Ｔｃが終了すると、同図（Ｅ）に示すように、第１アーク期間信号Ｓta1がＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定電流制御によって、低レベル電流値から図１の電極プラス極性上昇率設定信号Ｓprによって定まる上昇率で図１の高アーク電流設定信号Ｉa1rによって定まる値まで上昇する。時刻ｔ２２において、溶接電流Ｉｗが高アーク電流値まで上昇すると、同図（Ｅ）に示すように、第１アーク期間信号Ｓta1はＬｏｗレベルに変化して、第１アーク期間が終了する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗも傾斜を有して上昇する。電極プラス極性上昇率は、５００～１０００ａ／ms程度に設定され、高アーク電流値は４００～５００Ａ程度に設定される。
【0049】
時刻ｔ２３において、アーク発生時点ｔ２から予め定めた電流降下時間Ｔｄが経過すると、同図(Ｆ)に示すように、第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化する。時刻ｔ２２～ｔ２３の期間が第２アーク期間Ｔa2となる。この第２アーク期間Ｔa2中は、定電圧制御されてアーク長が適正値に維持される。同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に降下する。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは定電圧制御によって制御され、次第に降下する。例えば、電流降下時間Ｔｄは６msに設定される。第２アーク期間Ｔa2は、所定値ではないが５ms程度となる。
【0050】
第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化する時刻ｔ２３から短絡が発生する時刻ｔ３までの期間が、第３アーク期間Ｔa3となる。この第３アーク期間Ｔa3中は、定電流制御される。同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、図１の第３アーク電流設定信号Ｉa3rによって定まる値となる。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは、第２アーク期間よりも小さな値となる。例えば、第３アーク電流は５０Ａに設定される。第３アーク期間Ｔa3は所定値ではないが、１ms程度となる。上述したように、溶接電流Ｉｗを小さな値にすることによって次の短絡が早期に発生するようにしている。
【0051】
時刻ｔ３～ｔ４の期間は、再び短絡期間となり、その後はアーク期間となる。この期間中の動作は上記と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【0052】
（２）電極マイナス極性期間Ｔeｍの動作
電極プラス極性期間Ｔep中の第３アーク期間Ｔa3の途中の時刻ｔ３１において、時刻ｔ１からの図１の電極プラス極性期間設定信号Ｔprによって定まる期間が経過する。そして、時刻ｔ４において、短絡が発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは正の値の短絡電圧値となり、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnはＬｏｗレベルに変化し、電極マイナス極性期間Ｔenに移行する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、電極プラス極性正送ピーク値から電極マイナス極性逆送ピーク値へと変化する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中は定電流制御されて、負の値の初期電流値へと変化する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、負の値の短絡電圧値に変化する。時刻ｔ４に極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベルに変化するタイミングは、短絡期間中であり、短絡が発生した直後又はそれから所定期間（１ms程度）が経過した時点である。
電極プラス極性期間Ｔep中の第３アーク期間Ｔa3の途中の時刻ｔ３１において、時刻ｔ１からの図１の電極プラス極性期間設定信号Ｔprによって定まる期間が経過する。そして、時刻ｔ４において、短絡が発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは正の値の短絡電圧値となり、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnはＬｏｗレベルに変化し、電極マイナス極性期間Ｔenに移行する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、電極プラス極性正送ピーク値から電極マイナス極性逆送ピーク値へと変化する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中は定電流制御されて、負の値の初期電流値へと変化する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、負の値の短絡電圧値に変化する。時刻ｔ４に極性切換信号ＳpnがＬｏｗレベルに変化するタイミングは、短絡期間中であり、短絡が発生した直後又はそれから所定期間（１ms程度）が経過した時点である。
【0053】
その後に、予め定めた初期期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは予め定めた短絡時傾斜で上昇し、短絡時ピーク値に到達するとその値を維持する。 同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ１の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。 その後に溶接電圧Ｖｗの電圧上昇値が基準値に達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと判別して、同図（Ｈ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、図１の電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrの値に小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値まで減少すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間Ｔｃが経過するまでは低レベル電流値を維持する。上記の初期期間、初期電流値、短絡時傾斜、短絡時ピーク値及び低レベル電流値の各値を電極プラス極性期間中と同一値に設定しても良いが、電極マイナス極性の特性を考慮して異なる値に設定しても良い。同図（Ｈ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ５にアークが再発生するとＬｏｗレベルに戻る。
【0054】
時刻ｔ５において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増するので、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、電極マイナス極性逆送ピーク値から電極マイナス極性正送ピーク値への変化を開始する。時刻ｔ５～ｔ５１の予め定めた遅延期間Ｔｃ中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定電流制御によって低レベル電流値を維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク電圧値となる。例えば、電極マイナス極性正送ピーク値は８０ｍ／分に設定され、電極マイナス極性逆送ピーク値は－５０ｍ／分に設定される。電極マイナス極性期間Ｔen中の送給速度Ｆｗの平均値は、電極プラス極性期間Ｔep中よりも大きな値となる。これは、両期間の溶接電流Ｉｗの平均値をほぼ同一値になるようにするためである。また、遅延期間Ｔｃは、電極プラス極性期間Ｔepと同様に、０～０．５ms程度に設定される。Ｔｃ＝０のときは遅延期間Ｔｃが削除された状態である。
【0055】
時刻ｔ５１において、遅延期間Ｔｃが終了すると、同図（Ｅ）に示すように、第１アーク期間信号Ｓta1がＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定電流制御によって、低レベル電流値から図１の電極マイナス極性上昇率設定信号Ｓnrによって定まる上昇率で図１の高アーク電流設定信号Ｉa1rによって定まる値まで上昇する。時刻ｔ５２において、溶接電流Ｉｗが高アーク電流値まで上昇すると、同図（Ｅ）に示すように、第１アーク期間信号Ｓta1はＬｏｗレベルに変化して、第１アーク期間が終了する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗも傾斜を有して上昇する。電極マイナス極性上昇率は、５０～５００ａ／ms程度に設定され、高アーク電流値は４００～５００Ａ程度に設定される。
【0056】
時刻ｔ５３において、アーク発生時点ｔ５から予め定めた電流降下時間Ｔｄが経過すると、同図(Ｆ)に示すように、第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化する。時刻ｔ５２～ｔ５３の期間が第２アーク期間Ｔa2となる。この第２アーク期間Ｔa2中は、定電圧制御されてアーク長が適正値に維持される。同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に降下する。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは定電圧制御によって制御され、次第に降下する。例えば、電流降下時間Ｔｄは６msに設定される。第２アーク期間Ｔa2は、所定値ではないが５ms程度となる。
【0057】
第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化する時刻ｔ５３から短絡が発生する時刻ｔ６までの期間が、第３アーク期間Ｔa3となる。この第３アーク期間Ｔa3中は、定電流制御される。同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、図１の第３アーク電流設定信号Ｉa3rによって定まる値となる。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは、第２アーク期間よりも小さな値となる。例えば、第３アーク電流は５０Ａに設定される。第３アーク期間Ｔa3は所定値ではないが、１ms程度となる。上述したように、溶接電流Ｉｗを小さな値にすることによって次の短絡が早期に発生するようにしている。
【0058】
時刻ｔ６～ｔ７の期間は、再び短絡期間となり、その後はアーク期間となる。この期間中の動作は上記と同様であるので、その説明は繰り返さない。第３アーク期間Ｔa3の途中の時刻ｔ６１において、時刻ｔ４からの図１の電極マイナス極性期間設定信号Ｔnrによって定まる期間が経過する。そして、時刻ｔ７において、短絡が発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは負の値の短絡電圧値となり、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、極性切換信号ＳpnはＨｉｇｈレベルに変化し、電極プラス極性期間Ｔepが開始する。これ以降の動作は、時刻ｔ１以降と同様になる。
【0059】
同図においては、時刻ｔ２１～ｔ２２及び時刻ｔ４１～ｔ４２の溶接電流Ｉｗの上昇を直線状として示しているが、曲線状に上昇するようにすることも含まれる。この場合の上昇率の大小は、その曲線状の最大の上昇率で比較する。曲線状とは、上昇率が経時的に小さくなる場合と大きくなる場合がある。
【0060】
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、第１アーク期間中の溶接電流の上昇率を、電極マイナス極性期間中は電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する。電極プラス極性期間のときは、上昇率を大きな値に設定することによって溶接電流を迅速に高アーク電流値まで上昇させている。これにより、母材への十分な入熱を確保すると共に、溶接ワイヤの溶融を促進して適正な溶滴を形成することができる。電極マイナス極性期間のときは電極プラス極性期間のときに比べて、アーク特製の違いから、同一の溶接電流を通電しても溶接ワイヤの溶融速度が大きくなる。このために、電極マイナス極性期間のときの上昇率を電極プラス極性期間のときと同一値にすると、溶接ワイヤの溶融が急速に促進されて溶滴が急激に成長し、スパッタが多く発生することになる。この点は、発明者によって新たに見いだされた知見である。したがって、上昇率を、電極マイナス極性期間中は電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定することによって、溶接ワイヤの溶融速度を緩やかにして溶滴の成長を緩和することができる。この結果、本実施の形態では、スパッタの発生を抑制して溶接状態を安定化することができる。
本実施の形態によれば、第１アーク期間中の溶接電流の上昇率を、電極マイナス極性期間中は電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定する。電極プラス極性期間のときは、上昇率を大きな値に設定することによって溶接電流を迅速に高アーク電流値まで上昇させている。これにより、母材への十分な入熱を確保すると共に、溶接ワイヤの溶融を促進して適正な溶滴を形成することができる。電極マイナス極性期間のときは電極プラス極性期間のときに比べて、アーク特製の違いから、同一の溶接電流を通電しても溶接ワイヤの溶融速度が大きくなる。このために、電極マイナス極性期間のときの上昇率を電極プラス極性期間のときと同一値にすると、溶接ワイヤの溶融が急速に促進されて溶滴が急激に成長し、スパッタが多く発生することになる。この点は、発明者によって新たに見いだされた知見である。したがって、上昇率を、電極マイナス極性期間中は電極プラス極性期間中よりも小さな値に設定することによって、溶接ワイヤの溶融速度を緩やかにして溶滴の成長を緩和することができる。この結果、本実施の形態では、スパッタの発生を抑制して溶接状態を安定化することができる。
【0061】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、上昇率を、電極マイナス極性期間中は電極プラス極性期間中の５０％以下に設定する。より好ましくは３０％以下に設定する。このようにすると、電極マイナス極性期間中における溶接ワイヤの溶融速度を適正化することができ、安定した溶滴を形成することができる。この結果、スパッタの発生をより少なくすることができ、溶接状態をより安定化することができる。
【0062】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、電極マイナス極性期間中の上昇率を、５０～５００Ａ／ｍｓの範囲に設定する。より好ましくは、５０～２００Ａ／msの範囲に設定する。このようにすると、電極マイナス極性期間中における溶接ワイヤの溶融速度を適正化することができ、安定した溶滴を形成することができる。この結果、スパッタの発生をより少なくすることができ、溶接状態をより安定化することができる。
【0063】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、電極マイナス極性期間中の上昇率を、高アーク電流値が大きいほど小さな値に設定する。高アーク電流値は、溶接電流の平均値が大きくなるほど、母材への入熱を考慮して、４００～５００Ａ程度の範囲で大きくなるように設定される。電極マイナス極性期間中の、高アーク電流値の設定が大きくなっても上昇率を同一値にしていると、溶滴が過大に成長してスパッタが発生するようになる。これを抑制するために、高アーク電流値が大きくなるほど、上昇率が小さくなるようにしている。この結果、高アーク電流値が大きくなってもスパッタの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【0064】
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
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
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
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉa1 高アーク電流
ＩＡ１Ｒ 高アーク電流設定回路
Ｉa1r 高アーク電流設定信号
ＩＡ３Ｒ 第３アーク電流設定回路
Ｉa3r 第３アーク電流設定信号
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
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
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＮＲ 電極マイナス極性上昇率設定回路
Ｓnr 電極マイナス極性上昇率設定信号
ＳＰＮ 極性切換回路
Ｓpn 極性切換信号
ＳＰＲ 電極プラス極性上昇率設定回路
Ｓpr 電極プラス極性上昇率設定信号
ＳＲ 上昇率設定回路
Ｓｒ 上昇率設定信号
Ｓta1 第１アーク期間信号
ＳＴＡ３ 第３アーク期間回路
Ｓta3 第３アーク期間信号
ＳＷ 電源特性切換回路
Ｔｃ 遅延期間
Ｔｄ 電流降下時間
ＴＮＲ 電極マイナス極性期間設定回路
Ｔnr 電極マイナス極性期間設定信号
ＴＰＲ 電極プラス極性期間設定回路
Ｔpr 電極プラス極性期間設定信号
Ｔrd 逆送減速期間
ＴＲＤＲ 逆送減速期間設定回路
Ｔrdr 逆送減速期間設定信号
Ｔrp 逆送ピーク期間
Ｔru 逆送加速期間
ＴＲＵＲ 逆送加速期間設定回路
Ｔrur 逆送加速期間設定信号
Ｔsd 正送減速期間
ＴＳＤＲ 正送減速期間設定回路
Ｔsdr 正送減速期間設定信号
Ｔsp 正送ピーク期間
Ｔsu 正送加速期間
ＴＳＵＲ 正送加速期間設定回路
Ｔsur 正送加速期間設定信号
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
ＷＭ 送給モータ
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
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
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉa1 高アーク電流
ＩＡ１Ｒ 高アーク電流設定回路
Ｉa1r 高アーク電流設定信号
ＩＡ３Ｒ 第３アーク電流設定回路
Ｉa3r 第３アーク電流設定信号
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
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
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＮＲ 電極マイナス極性上昇率設定回路
Ｓnr 電極マイナス極性上昇率設定信号
ＳＰＮ 極性切換回路
Ｓpn 極性切換信号
ＳＰＲ 電極プラス極性上昇率設定回路
Ｓpr 電極プラス極性上昇率設定信号
ＳＲ 上昇率設定回路
Ｓｒ 上昇率設定信号
Ｓta1 第１アーク期間信号
ＳＴＡ３ 第３アーク期間回路
Ｓta3 第３アーク期間信号
ＳＷ 電源特性切換回路
Ｔｃ 遅延期間
Ｔｄ 電流降下時間
ＴＮＲ 電極マイナス極性期間設定回路
Ｔnr 電極マイナス極性期間設定信号
ＴＰＲ 電極プラス極性期間設定回路
Ｔpr 電極プラス極性期間設定信号
Ｔrd 逆送減速期間
ＴＲＤＲ 逆送減速期間設定回路
Ｔrdr 逆送減速期間設定信号
Ｔrp 逆送ピーク期間
Ｔru 逆送加速期間
ＴＲＵＲ 逆送加速期間設定回路
Ｔrur 逆送加速期間設定信号
Ｔsd 正送減速期間
ＴＳＤＲ 正送減速期間設定回路
Ｔsdr 正送減速期間設定信号
Ｔsp 正送ピーク期間
Ｔsu 正送加速期間
ＴＳＵＲ 正送加速期間設定回路
Ｔsur 正送加速期間設定信号
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
ＷＭ 送給モータ
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号
【図1】
【図2】