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(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】P2025014625
(43)【公開日】2025-01-30
(54)【発明の名称】消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/00 20060101AFI20250123BHJP
【ＦＩ】
B23K9/00 330Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023117330
(22)【出願日】2023-07-19
(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
(57)【要約】
【課題】消耗電極アーク溶接において、アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなっても良好な溶接終了制御を行うこと。
【解決手段】溶接電源ＰＳに溶接終了信号Ｏｎが入力されると、溶接ワイヤ１の送給モータＭは駆動を停止し、前記送給モータＭ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アンチスティック溶接電圧設定値Ｖａｒに基づいて溶接電圧Ｖｗを制御して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に溶接ワイヤ１と母材２との間に短絡が発生しないときはアンチスティック溶接電圧設定値Ｖａｒを減少させる。
【選択図】図１
【解決手段】溶接電源ＰＳに溶接終了信号Ｏｎが入力されると、溶接ワイヤ１の送給モータＭは駆動を停止し、前記送給モータＭ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アンチスティック溶接電圧設定値Ｖａｒに基づいて溶接電圧Ｖｗを制御して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に溶接ワイヤ１と母材２との間に短絡が発生しないときはアンチスティック溶接電圧設定値Ｖａｒを減少させる。
【選択図】図１
【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、溶接ワイヤの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アンチスティック溶接電圧設定値に基づいて溶接電圧を制御して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。
前記アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。
【請求項2】
前記所定期間中に前記短絡が発生せず、かつ、前記所定期間経過後の溶接電圧が基準値以上であるときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の消耗電極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に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。
【請求項3】
前記アンチスティック溶接電圧設定値を０Ｖに減少させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の消耗電極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又は２に記載の消耗電極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、消耗電極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】
消耗電極アーク溶接においては、溶接終了時に溶接ワイヤが溶融池に溶着（スティック）するのを防止し、溶接終了時に形成されるワイヤ先端粒のサイズを適正化して次のアークスタート性を良好にするための溶接終了制御（アンチスティック制御）が行われる。
【0003】
溶接終了制御としては、溶接電源に溶接終了信号が入力されると、溶接ワイヤの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中はアンチスティック溶接電圧設定値に基づいて溶接電圧を制御して溶接を終了する（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】特開２０２３－６２９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
給電チップ・母材間距離、溶接姿勢、溶接電圧の設定値等の溶接条件によってアンチスティック期間への移行時のアーク長が変動すると、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び溶接ワイヤの先端粒径が変動する。特に、アンチスティック期間への移行時のアーク長が適正値よりも長くなると、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離が適正値よりも長くなり、先端粒径も適正サイズよりも過大になり、次のアークスタート性が悪くなるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明では、アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなっても、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制することができる消耗電極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】
【0007】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接電源に溶接終了信号が入力されると、溶接ワイヤの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アンチスティック溶接電圧設定値に基づいて溶接電圧を制御して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする消耗電極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、溶接ワイヤの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アンチスティック溶接電圧設定値に基づいて溶接電圧を制御して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に前記溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。
【0008】
請求項２の発明は、
前記所定期間中に前記短絡が発生せず、かつ、前記所定期間経過後の溶接電圧が基準値以上であるときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。
前記所定期間中に前記短絡が発生せず、かつ、前記所定期間経過後の溶接電圧が基準値以上であるときは前記アンチスティック溶接電圧設定値を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。
【0009】
請求項３の発明は、
前記アンチスティック溶接電圧設定値を０Ｖに減少させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の消耗電極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溶接電圧設定値を０Ｖに減少させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法によれば、アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなっても、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制して、次のアークスタートが不良になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態に係る消耗電極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消耗電極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に従ってサイリスタ位相制御、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。
【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、母材２との間にアーク３が発生する。溶接ワイヤ１と母材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。
【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】
アンチスティック期間設定回路ＴＡＲは、予め定めたアンチスティック期間設定信号Ｔarを出力する。
【0018】
期間判別回路ＳＩは、上記の溶接開始・終了信号Ｏｎ及び上記のアンチスティック期間設定信号Ｔarを入力として、以下の処理を行い、期間判別信号Ｓｉ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、期間判別信号Ｓｉ＝１を出力する。
２）その後に、溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）に変化すると、その時点からアンチスティック期間設定信号Ｔarによって設定されるアンチスティック期間Ｔａ中は、期間判別信号Ｓｉ＝２を出力する。
３）その後に、アンチスティック期間Ｔａが終了すると、溶接電源の出力を停止するために期間判別信号Ｓｉ＝０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、期間判別信号Ｓｉ＝１を出力する。
２）その後に、溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了）に変化すると、その時点からアンチスティック期間設定信号Ｔarによって設定されるアンチスティック期間Ｔａ中は、期間判別信号Ｓｉ＝２を出力する。
３）その後に、アンチスティック期間Ｔａが終了すると、溶接電源の出力を停止するために期間判別信号Ｓｉ＝０を出力する。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。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。
【0022】
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、この値が短絡判別値(１０Ｖ程度)未満のときは短絡期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。
【0023】
送給制御回路ＦＣは、上記の溶接開始・終了信号Ｏｎ及び上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、以下の処理を行い、上記の送給モータＭを制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。
１）溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）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で定速送給する。
２）溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル(溶接終了信号)に変化してアンチスティック期間Ｔａになると、送給モータＭの駆動を停止する。これにより、送給速度Ｆｗは慣性により減速する。
１）溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）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で定速送給する。
２）溶接開始・終了信号ＯｎがＬｏｗレベル(溶接終了信号)に変化してアンチスティック期間Ｔａになると、送給モータＭの駆動を停止する。これにより、送給速度Ｆｗは慣性により減速する。
【0024】
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。
【0025】
定常溶接電圧設定回路ＶＣＲは、予め定めた定常溶接電圧設定信号Ｖcrを出力する。
【0026】
溶接状態判別回路ＡＤは、上記の期間判別信号Ｓｉ、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、以下の１）又は２）の処理を行い溶接状態判別信号Ａｄを出力する。
１）期間判別信号Ｓｉ＝２（アンチスティック期間）に変化した時点から所定期間中に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）にならないときは、所定期間が経過した時点でＨｉｇｈレベルとなり期間判別信号Ｓｉ＝０（溶接終了）に変化した時点でＬｏｗレベルとなる溶接状態判別信号Ａｄを出力する。
２）期間判別信号Ｓｉ＝２（アンチスティック期間）に変化した時点から所定期間中に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）にならず、かつ、所定期間経過後の溶接電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた基準値以上であるときは、所定期間が経過した時点でＨｉｇｈレベルとなり期間判別信号Ｓｉ＝０（溶接終了）に変化した時点でＬｏｗレベルとなる溶接状態判別信号Ａｄを出力する。
１）期間判別信号Ｓｉ＝２（アンチスティック期間）に変化した時点から所定期間中に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）にならないときは、所定期間が経過した時点でＨｉｇｈレベルとなり期間判別信号Ｓｉ＝０（溶接終了）に変化した時点でＬｏｗレベルとなる溶接状態判別信号Ａｄを出力する。
２）期間判別信号Ｓｉ＝２（アンチスティック期間）に変化した時点から所定期間中に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）にならず、かつ、所定期間経過後の溶接電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた基準値以上であるときは、所定期間が経過した時点でＨｉｇｈレベルとなり期間判別信号Ｓｉ＝０（溶接終了）に変化した時点でＬｏｗレベルとなる溶接状態判別信号Ａｄを出力する。
【0027】
アンチスティック溶接電圧設定回路ＶＡＲは、上記の溶接状態判別信号Ａｄを入力として、溶接状態判別信号ＡｄがＬｏｗレベルのときは予め定めたアンチスティック溶接電圧初期値となり、溶接状態判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルのときはアンチスティック溶接電圧初期値よりも小さな値のアンチスティック溶接電圧減少値となるアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarを出力する。アンチスティック溶接電圧減少値は、０Ｖに設定しても良い。
【0028】
溶接電圧設定回路ＶＲは、上記の期間判別信号Ｓｉ、上記の定常溶接電圧設定信号Ｖcr及び上記のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarを入力として、以下の処理を行い、溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。
１）期間判別信号Ｓｉ＝１の定常溶接期間Ｔｃのときは、定常溶接電圧設定信号Ｖcrを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力する。
２）期間判別信号Ｓｉ＝２のアンチスティック期間Ｔａのときは、アンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力する。
１）期間判別信号Ｓｉ＝１の定常溶接期間Ｔｃのときは、定常溶接電圧設定信号Ｖcrを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力する。
２）期間判別信号Ｓｉ＝２のアンチスティック期間Ｔａのときは、アンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力する。
【0029】
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。
【0030】
駆動回路ＤＶは、上記の期間判別信号Ｓｉ及び上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、期間判別信号Ｓｉ＝１又は２の期間中は、電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいて上記の電源主回路ＰＭを駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。したがって、溶接電源ＰＳは、定常溶接期間Ｔｃ及びアンチスティック期間Ｔａ中は出力制御を行う。
【0031】
図２は、本発明の実施の形態に係る消耗電極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第１のタイミングチャートである。同図はアンチスティック期間への移行時のアーク長が適正範囲であった場合であり、従来技術と同一の動作となる。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）は溶接電圧設定信号Ｖｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）は駆動信号Ｄｖの時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接状態判別信号Ａｄ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。
【0032】
同図において、時刻ｔ１以前の期間が定常溶接期間Ｔｃとなり、図１の期間判別信号Ｓｉ＝１となる。時刻ｔ１～ｔ２の期間が予め定めたアンチスティック期間Ｔａとなり、期間判別信号Ｓｉ＝２となる。そして、時刻ｔ２において、アンチスティック期間Ｔａが終了すると、期間判別信号Ｓｉ＝０となり、溶接電源は出力を停止する。
【0033】
（１）時刻ｔ１以前の定常溶接期間Ｔｃ中の動作
定常溶接期間ＴＣ中は、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)となっている。そして、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値となる。同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは、図１の定常溶接電圧設定信号Ｖcrによって設定された値となり、溶接電圧Ｖｗの平均値がこの値となるように溶接電源は定電圧制御される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖの短絡電圧値となる短絡期間と、数十Ｖのアーク電圧値となるアーク期間とを繰り返す。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中は次第に増加し、アーク期間中は次第に減少する。同図（Ｆ）に示すように、駆動信号Ｄｖは、時刻ｔ２まではＨｉｇｈレベルとなり溶接電源は出力を行い、時刻ｔ２においてＬｏｗレベルとなり溶接電源は出力を停止する。
定常溶接期間ＴＣ中は、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)となっている。そして、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値となる。同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは、図１の定常溶接電圧設定信号Ｖcrによって設定された値となり、溶接電圧Ｖｗの平均値がこの値となるように溶接電源は定電圧制御される。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖの短絡電圧値となる短絡期間と、数十Ｖのアーク電圧値となるアーク期間とを繰り返す。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、短絡期間中は次第に増加し、アーク期間中は次第に減少する。同図（Ｆ）に示すように、駆動信号Ｄｖは、時刻ｔ２まではＨｉｇｈレベルとなり溶接電源は出力を行い、時刻ｔ２においてＬｏｗレベルとなり溶接電源は出力を停止する。
【0034】
（２）時刻ｔ１～ｔ２のアンチスティック期間Ｔａ中の動作）
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１３に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。この期間中も、同図（Ｃ）及び同図（Ｄ）に示すように、短絡期間とアーク期間とが繰り返される。同図においては、アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生しているために、同図（Ｇ）に示すように、溶接状態判別信号ＡｄはＬｏｗレベルのままである。
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１３に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。この期間中も、同図（Ｃ）及び同図（Ｄ）に示すように、短絡期間とアーク期間とが繰り返される。同図においては、アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生しているために、同図（Ｇ）に示すように、溶接状態判別信号ＡｄはＬｏｗレベルのままである。
【0035】
その後、同図（Ｄ）に示すように、送給速度Ｆｗが０となる直前の時刻ｔ１２において、最終の短絡期間が終了して最終アーク期間となる。同図（Ｃ）に示すように、最終アーク期間中の溶接電流Ｉｗは小電流値となる。最終アーク期間中にアーク長が次第に長くなり、時刻ｔ１４においてアークを維持することができなくなると、アーク切れが発生する。アーク切れが発生すると、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８０Ｖ程度の無負荷電圧値となる。時刻ｔ２において、図１のアンチスティック期間設定信号Ｔarによって設定されたアンチスティック期間Ｔａが終了すると、期間判別信号Ｓｉ＝０となり、同図（Ｆ）に示すように、駆動信号ＤｖがＬｏｗレベルとなる。これに応動して、溶接電源の出力が停止されるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは０Ｖとなる。これにより、溶接が終了する。アンチスティック期間Ｔａは、時刻ｔ１４～ｔ２の無負荷電圧が印加される期間が５０ms程度になるように設定され、例えば２００msに設定される。
【0036】
図３は、本発明の実施の形態に係る消耗電極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第２のタイミングチャートである。同図はアンチスティック期間への移行時のアーク長が適正範囲よりも長い状態のときであり、アンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarの値を減少させた場合である。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）は溶接電圧設定信号Ｖｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）は駆動信号Ｄｖの時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接状態判別信号Ａｄ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。
【0037】
同図において、時刻ｔ１以前の動作は図２と同一であるので、説明は繰り返さない。
【0038】
（２）時刻ｔ１～ｔ２のアンチスティック期間Ｔａ中の動作）
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１２に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。ここで、１）アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生していないとき、又は、２）所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生せず、かつ、所定期間経過時点ｔ１１での溶接電圧が基準値以上であるときは、同図（Ｇ）に示すように、時刻ｔ１１～ｔ２の期間において溶接状態判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１１において溶接電圧設定信号Ｖｒは図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧減少値へと小さくなる。溶接電圧設定信号Ｖｒの値が減少したために、アーク長が短くなり、短絡が発生する。そして、同図（Ｃ）及び同図（Ｄ）に示すように、短絡期間とアーク期間とが繰り返される。上記の所定期間は、アーク期間が所定期間継続しても溶滴が大きく成長しない時間に設定され、例えば１０msに設定される。上記の基準値は、アーク長が長いために溶接電圧が大きくなっており、短絡が早期に発生しないと予想できる電圧値に設定され、例えば３５Ｖに設定される。
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１２に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。ここで、１）アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生していないとき、又は、２）所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生せず、かつ、所定期間経過時点ｔ１１での溶接電圧が基準値以上であるときは、同図（Ｇ）に示すように、時刻ｔ１１～ｔ２の期間において溶接状態判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１１において溶接電圧設定信号Ｖｒは図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧減少値へと小さくなる。溶接電圧設定信号Ｖｒの値が減少したために、アーク長が短くなり、短絡が発生する。そして、同図（Ｃ）及び同図（Ｄ）に示すように、短絡期間とアーク期間とが繰り返される。上記の所定期間は、アーク期間が所定期間継続しても溶滴が大きく成長しない時間に設定され、例えば１０msに設定される。上記の基準値は、アーク長が長いために溶接電圧が大きくなっており、短絡が早期に発生しないと予想できる電圧値に設定され、例えば３５Ｖに設定される。
【0039】
その後、同図（Ｄ）に示すように、送給速度Ｆｗが０となる直前の時刻ｔ１２において、最終の短絡期間が終了して最終アーク期間となる。同図（Ｃ）に示すように、最終アーク期間中の溶接電流Ｉｗは小電流値となる。最終アーク期間中にアーク長が次第に長くなり、時刻ｔ１４においてアークを維持することができなくなると、アーク切れが発生する。アーク切れが発生すると、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８０Ｖ程度の無負荷電圧値となる。時刻ｔ２において、図１のアンチスティック期間設定信号Ｔarによって設定されたアンチスティック期間Ｔａが終了すると、期間判別信号Ｓｉ＝０となり、同図（Ｆ）に示すように、駆動信号ＤｖがＬｏｗレベルとなる。これに応動して、溶接電源の出力が停止されるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは０Ｖとなる。これにより、溶接が終了する。
【0040】
図４は、本発明の実施の形態に係る消耗電極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第３のタイミングチャートである。同図はアンチスティック期間への移行時のアーク長が適正範囲よりも長い状態のときであり、アンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarの値を０Ｖまで減少させた場合である。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）は溶接電圧設定信号Ｖｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）は駆動信号Ｄｖの時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接状態判別信号Ａｄ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。
【0041】
同図において、時刻ｔ１以前の動作は図２と同一であるので、説明は繰り返さない。
【0042】
（２）時刻ｔ１～ｔ２のアンチスティック期間Ｔａ中の動作）
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１３に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。ここで、１）アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生していないとき、又は、２）所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生せず、かつ、所定期間経過時点ｔ１１での溶接電圧が基準値以上であるときは、同図（Ｇ）に示すように、時刻ｔ１１～ｔ２の期間において溶接状態判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１１において溶接電圧設定信号Ｖｒは図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧減少値へと小さくなる。同図においては、アンチスティック溶接電圧減少値が０Ｖの場合である。
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始・終了信号ＯｎがＨｉｇｈレベル(溶接開始)からＬｏｗレベル(溶接終了)に変化すると、アンチスティック期間Ｔａに移行する。これに応動して送給モータＭの駆動が停止されるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは慣性により減速して時刻ｔ１３に０となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは定常溶接電圧設定信号Ｖcrの値から図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧初期値へと小さくなる。ここで、１）アンチスティック期間Ｔａへの移行時点ｔ１から所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生していないとき、又は、２）所定期間が経過した時点ｔ１１までに短絡が発生せず、かつ、所定期間経過時点ｔ１１での溶接電圧が基準値以上であるときは、同図（Ｇ）に示すように、時刻ｔ１１～ｔ２の期間において溶接状態判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１１において溶接電圧設定信号Ｖｒは図１のアンチスティック溶接電圧設定信号Ｖarによって設定されるアンチスティック溶接電圧減少値へと小さくなる。同図においては、アンチスティック溶接電圧減少値が０Ｖの場合である。
【0043】
時刻ｔ１１において、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒが０Ｖとなるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは０Ｖとなり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは０Ａとなり、アークが消弧して溶接が終了する。時刻ｔ２において、図１のアンチスティック期間設定信号Ｔarによって設定されたアンチスティック期間Ｔａが終了すると、期間判別信号Ｓｉ＝０となり、同図（Ｆ）に示すように、駆動信号ＤｖがＬｏｗレベルとなる。
【0044】
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、アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときはアンチスティック溶接電圧設定値を減少させる。アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなると、アンチスティック期間に入っても短絡が発生せずにアーク期間が長く継続して溶滴が大きく成長するために、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になる。本実施の形態では、アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなり、所定期間中に短絡が発生しないときは、アンチスティック溶接電圧設定値を減少させている。このようにすると、溶接電圧が低下して短絡が早期に発生するようになり、短絡期間とアーク期間とを繰り返すようになる。この結果、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制することができる。
本実施の形態によれば、アンチスティック期間への移行時点から所定期間中に溶接ワイヤと母材との間に短絡が発生しないときはアンチスティック溶接電圧設定値を減少させる。アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなると、アンチスティック期間に入っても短絡が発生せずにアーク期間が長く継続して溶滴が大きく成長するために、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になる。本実施の形態では、アンチスティック期間への移行時のアーク長が長くなり、所定期間中に短絡が発生しないときは、アンチスティック溶接電圧設定値を減少させている。このようにすると、溶接電圧が低下して短絡が早期に発生するようになり、短絡期間とアーク期間とを繰り返すようになる。この結果、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制することができる。
【0045】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、所定期間中に短絡が発生せず、かつ、所定期間経過後の溶接電圧が基準値以上であるときはアンチスティック溶接電圧設定値を減少させる。所定期間中に短絡が発生せず、かつ、所定期間経過後の溶接電圧が基準値以上のときは、所定期間が経過しても短絡は早期に発生しない状態であることを示している本実施の形態では、このような状態のときは、アンチスティック溶接電圧設定値を減少させている。このようにすると、溶接電圧が低下して短絡が早期に発生するようになり、短絡期間とアーク期間とを繰り返すようになる。この結果、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制することができる。
【0046】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、アンチスティック溶接電圧設定値を０Ｖに減少させる。本実施の形態では、所定期間が経過しても短絡が早期に発生しないような状態のときは、アンチスティック溶接電圧設定値を０Ｖまで減少させることによって、溶接電圧及び溶接電流の出力を停止してアークを消弧するようにしている。このようにすると、アーク期間が長く継続して溶滴が大きく成長することを抑制することができるので、溶接終了時の溶接ワイヤ先端と母材との距離及び先端粒径が過大になることを抑制することができる。
【符号の説明】
【0047】
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
ＡＤ 溶接状態判別回路
Ａｄ 溶接状態判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
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
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
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
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
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＩ 期間判別回路
Ｓｉ 期間判別信号
ＴＡＲ アンチスティック期間設定回路
Ｔar アンチスティック期間設定信号
ＶＡＲ アンチスティック溶接電圧設定回路
Ｖar アンチスティック溶接電圧設定信号
ＶＣＲ 定常溶接電圧設定回路
Ｖcr 定常溶接電圧設定信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＡＤ 溶接状態判別回路
Ａｄ 溶接状態判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
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
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
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
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
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＩ 期間判別回路
Ｓｉ 期間判別信号
ＴＡＲ アンチスティック期間設定回路
Ｔar アンチスティック期間設定信号
ＶＡＲ アンチスティック溶接電圧設定回路
Ｖar アンチスティック溶接電圧設定信号
ＶＣＲ 定常溶接電圧設定回路
Ｖcr 定常溶接電圧設定信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】