特開 2025-28627 サブマージアーク溶接機及びサブマージアーク溶接方法

(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】P2025028627

(43)【公開日】2025-03-03

(54)【発明の名称】サブマージアーク溶接機及びサブマージアーク溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/18 20060101AFI20250221BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20250221BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20250221BHJP

【ＦＩ】

B23K9/18 F

B23K9/18 E

B23K9/073 530

B23K9/095 501A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133552

(22)【出願日】2023-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】馬塲 勇人

(72)【発明者】

【氏名】本田 玲央

【テーマコード（参考）】

4E001

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E001BB05

4E001DE03

4E082AA06

4E082BA02

4E082EA06

4E082EF07

4E082EF11

(57)【要約】

【課題】交流サブマージアーク溶接において、交流電流の波形を操作するための各種操作パラメータを変化させた場合であっても、操作パラメータの変化に応じて交流電流の波形を定める他の各種パラメータを速やかに計算することができ、目標とする所定電流通りの実効電流を得ることができるサブマージアーク溶接方法を提供する。
【解決手段】サブマージアーク溶接方法であって、溶接電源から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータと、該複数の操作パラメータと共に交流波形を定めるパラメータとを、出力電流の実効値が所定電流に一致することを拘束条件として関連付けるために、２つ又は３つの操作パラメータと、関数値とを対応付けた複数のテーブルを用意し、複数の操作パラメータを受け付け、受け付けた複数の操作パラメータを用いて、複数のテーブルを参照してパラメータを算出する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サブマージアーク溶接機であって、
溶接電源から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータと、該複数の操作パラメータと共に交流波形を定めるためのパラメータとを、出力電流の実効値が所定電流に一致することを拘束条件として関連付けるために、２つ又は３つの前記操作パラメータと、関数値とを対応付けた複数のテーブルを記憶する記憶部と、
前記複数の操作パラメータを受け付ける設定受付部と、
該設定受付部にて受け付けた前記複数の操作パラメータを用いて、前記記憶部が記憶する複数のテーブルを参照して前記パラメータを算出する演算処理部と
を備えるサブマージアーク溶接機。

【請求項2】

前記操作パラメータは、
ＥＰ（Electrode Positive）期間及びＥＮ（Electrode Negative）期間の長さの比、ＥＰ期間及びＥＮ期間におけるピーク電流の比、又は極性切替電流を含み、
前記パラメータは、ＥＰ期間の長さ、ＥＮ期間の長さ、ＥＰ期間におけるピーク電流、又はＥＮ期間におけるピーク電流を含む
請求項１に記載のサブマージアーク溶接機。

【請求項3】

前記演算処理部は、
下記式に基づいて、ＥＮ期間におけるピーク電流又はＥＰ期間におけるピーク電流を算出する
請求項１に記載のサブマージアーク溶接機。
Ｉｎ＝Ｆ（ｒ，Ｒ）×Ｇ（Ｉｃｈｇ，Ｉｓｅｔ）
Ｉｐ＝Ｒ×Ｉｎ
但し、
Ｉｎ：ＥＮ期間におけるピーク電流
Ｉｐ：ＥＰ期間におけるピーク電流
Ｆ（ｒ，Ｒ）：第１の前記テーブルに係る関数
Ｇ（Ｉｃｈｇ，Ｉｓｅｔ）：第２の前記テーブルに係る関数
ｒ：ＥＰ期間及びＥＮ期間の長さの比
Ｒ：ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流の比
Ｉｃｈｇ：極性切替電流
Ｉｓｅｔ：所定電流

【請求項4】

サブマージアーク溶接方法であって、
溶接電源から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータと、該複数の操作パラメータと共に交流波形を定めるためのパラメータとを、出力電流の実効値が所定電流に一致することを拘束条件として関連付けるために、２つ又は３つの前記操作パラメータと、関数値とを対応付けた複数のテーブルを用意し、
前記複数の操作パラメータを受け付け、
受け付けた前記複数の操作パラメータを用いて、前記複数のテーブルを参照して前記パラメータを算出する
サブマージアーク溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サブマージアーク溶接機及びサブマージアーク溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

交流サブマージアーク溶接では、溶接ワイヤの極性がプラスとマイナスに交互に切り替えられるところ、ＥＰ（Electrode Positive）期間及びＥＮ（Electrode Negative）期間の長さ又はピーク電流を操作することで、溶込み形状又はワイヤ溶着速度を制御できることが知られている（例えば、特許文献１）。ＥＰ期間は溶接ワイヤの電圧極性がプラスの期間、ＥＮ期間は溶接ワイヤの電極極性がマイナスの期間である。

【0003】

ＥＰ期間を長くするほど、またはＥＰ期間のピーク電流を大きくするほど、溶込み形状が狭く深くなり、ワイヤ溶着速度は小さくなる傾向がある。また、ＥＮ期間を長くするほど、またはＥＮ期間のピーク電流を大きくするほど、溶込み形状は広く浅くなり、ワイヤ溶着速度が大きくなる傾向がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１５３８６６公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ただし、ＥＰ期間及びＥＮ期間の長さ又はピーク電流が変化すると、それに伴い、実効電流（出力電流の実効値）が変化する。そのため、一般的には、実効電流の変化が小さくなるように、関連する複数のパラメータを連動させる方法が用いられる。パラメータを連動させれば、実効電流の変化をある程度小さく抑えることができるが、単純な操作（連動）だけでは、実効電流の変化を完全になくすことはできず、場合によっては１００Ａを超える大きな実効電流変化が生じ得る。

【0006】

本開示の目的は、交流サブマージアーク溶接において、交流電流の波形を操作するための各種操作パラメータを変化させた場合であっても、目標とする所定電流通りの実効電流を得ることを可能にする、交流電流波形の他の各種パラメータを速やかに計算することができるサブマージアーク溶接機及びサブマージアーク溶接方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面に係るサブマージアーク溶接機は、サブマージアーク溶接機であって、溶接電源から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータと、該複数の操作パラメータと共に交流波形を定めるためのパラメータとを、出力電流の実効値が所定電流に一致することを拘束条件として関連付けるために、２つ又は３つの前記操作パラメータと、関数値とを対応付けた複数のテーブルを記憶する記憶部と、前記複数の操作パラメータを受け付ける設定受付部と、該設定受付部にて受け付けた前記複数の操作パラメータを用いて、前記記憶部が記憶する複数のテーブルを参照して前記パラメータを算出する演算処理部とを備える。

【0008】

本開示の一側面に係るサブマージアーク溶接方法は、サブマージアーク溶接方法であって、溶接電源から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータと、該複数の操作パラメータと共に交流波形を定めるためのパラメータとを、出力電流の実効値が所定電流に一致することを拘束条件として関連付けるために、２つ又は３つの前記操作パラメータと、関数値とを対応付けた複数のテーブルを用意し、前記複数の操作パラメータを受け付け、受け付けた前記複数の操作パラメータを用いて、前記複数のテーブルを参照して前記パラメータを算出する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一側面によれば、交流サブマージアーク溶接において、交流電流の波形を操作するための各種操作パラメータを変化させた場合であっても、目標とする所定電流通りの実効電流を得ることを可能にする、交流電流波形の他の各種パラメータを速やかに計算することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るサブマージアーク溶接機の一構成を示す模式図である。

【図2】本実施形態に係るサブマージアーク溶接機の一構成を示すブロック図である。

【図3】溶接電源から出力される電流の交流波形の一例を示す模式図である。

【図4】本実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の実施形態に係るサブマージアーク溶接機及びサブマージアーク溶接方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0012】

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
＜サブマージアーク溶接機の構成＞
図１は、本実施形態に係るサブマージアーク溶接機の一構成を示す模式図、図２は、本実施形態に係るサブマージアーク溶接機の一構成を示すブロック図である。本実施形態に係るサブマージアーク溶接機は、溶接電源１と、制御装置２と、トーチ３と、ワイヤリール４と、ワイヤ送給装置５と、フラックス供給装置６と、台車７と、電圧センサ８と、電流センサ９とを備える。

【0013】

トーチ３は、銅合金等の導電性材料からなり、母材Ａの被溶接部へ溶接ワイヤＷを案内するとともに、アークの発生に必要な溶接電流を供給する円筒形状のコンタクトチップを有する。コンタクトチップは、その内部を挿通する溶接ワイヤＷに接触し、溶接電流を溶接ワイヤＷに供給する。

【0014】

ワイヤ送給装置５は、ワイヤリール４に巻回された溶接ワイヤＷを引き出してトーチ３へ送給する送給ローラ５１と、当該送給ローラ５１を回転させるモータ５２とを有する。ワイヤ送給装置５は、送給ローラ５１を回転させることによって、溶接ワイヤＷをトーチ３へ供給する。溶接ワイヤＷの送給速度は、アーク長が変動しないように溶接電圧に応じて調整される。ワイヤ送給装置５による、溶接ワイヤＷの送給速度は、制御装置２によって制御される。

【0015】

フラックス供給装置６は、フラックスホッパ６１、ノズル６２及びバルブ６３、図示しないフラックス回収機等を備える。フラックスホッパ６１は、上部から投入されたフラックスＢを蓄えており、フラックスＢは、フラックスホッパ６１の下部に接続されたノズル６２を通じて母材Ａの被溶接部に供給される。バルブ６３は、フラックスホッパ６１からノズル６２への経路を開閉し、フラックスＢの供給量を調整する。バルブ６３の開閉及び開閉量は、制御装置２によって制御される。なお、バルブ６３の開閉及び開閉量は手動で操作されるように構成してもよい。

【0016】

台車７は、溶接電源１、制御装置２、トーチ３、ワイヤリール４、ワイヤ送給装置５、フラックス供給装置６等を搭載し、溶接線に沿って移動する搬送装置である。台車７は、車輪を回転させる走行モータを備える。走行する台車７によって、トーチ３及びフラックス供給装置６は母材Ａの溶接線に沿って移動し、フラックスホッパ６１に貯留された粒状のフラックスＢが溶接線に沿って散布され、ワイヤ送給装置５によって溶接ワイヤＷがフラックスＢの中に送給される。台車７の走行速度は制御装置２によって制御される。

【0017】

電圧センサ８は、トーチ３に取り付けたアーク電圧検出リード線と、母材Ａに取り付けたアーク電圧検出リード線との間の電圧を、溶接電圧（アーク電圧）として検出し、検出された電圧値を示す電圧値信号を制御装置２へ出力するセンサである。

【0018】

電流センサ９は、溶接電源１からトーチ３を介して溶接ワイヤＷへ供給され、アークを通じて母材Ａに流れる溶接電流を検出し、検出した電流値を示す電流値信号を制御装置２へ出力するセンサである。

【0019】

溶接電源１は、定電流特性を有するインバータ制御の交流溶接電源であり、商用電源の入力側から順に直列接続された整流器１１、１次インバータ１２、変圧器１３、整流器１４、直流リアクタ１５、２次インバータ１６を備える。溶接電源１は、給電ケーブルを介して、トーチ３のコンタクトチップ及び母材Ａに接続される。溶接電源１は、商用電源を入力として、溶接ワイヤＷと、母材Ａとの間に溶接電力を供給してアークを発生させる。

【0020】

整流器１１は、商用電源の交流を整流して１次インバータ１２へ出力する。１次インバータ１２は、十数ｋＨｚ～数十ｋＨｚの高周波数で駆動し、高周波の交流を変圧器１３の１次コイルに与える。変圧器１３は交流を変圧し、変圧された交流は整流器１４で整流され、直流リアクタ１５を介して２次インバータ１６へ出力される。２次インバータ１６は、数十～数百Ｈｚの低周波数で駆動し、低周波数の交流を出力する。交流の出力により、交流の溶接電圧がトーチ３と母材Ａとの間に印加され、溶接電源１から供給された溶接電流は、電源ケーブルを介してトーチ３から溶接ワイヤＷに流れる。溶接電流により、母材Ａ及び溶接ワイヤＷ間に発生したアークの熱によって母材Ａの溶接を行う。アークは、フラックス供給装置６によって供給されたフラックスＢで覆われる。

【0021】

制御装置２は、溶接電源１の１次インバータ１２及び２次インバータ１６へそれぞれ制御信号を出力し、各インバータを独立してデジタル制御する回路である。また、制御装置２は、ワイヤ送給装置５による溶接ワイヤＷの送給速度、フラックス供給装置６によるフラックスＢの供給量、台車７の走行速度等を制御する。

【0022】

制御装置２はプロセッサであり、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ等の演算処理部２１と、記憶部２２と、設定受付部２３と、ワイヤ送給速度制御部２４と、フラックス供給制御部２５と、台車走行速度制御部２６とを有する。

【0023】

記憶部２２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリを含む記憶装置である。記憶部２２は、交流の実効値を設定電流に一致させるために用いられる第１テーブル２２ａ及び第２テーブル２２ｂを記憶する。第１テーブル２２ａ及び第２テーブル２２ｂの詳細は後述する。

【0024】

設定受付部２３は、ボタン、キー、ダイヤル等の入力装置であり、サブマージアーク溶接機の設定電流、その他の溶接条件を含む設定情報を受け付ける。また、設定受付部２３は、溶接電源１から出力される電流の交流波形を操作するための操作パラメータの設定ないし変更を受け付ける。

【0025】

ワイヤ送給速度制御部２４は、モータ５２の駆動回路に接続されており、当該駆動回路へワイヤ送給速度に応じた回転制御信号を出力することによって、ワイヤ送給装置５による溶接ワイヤＷの送給を制御する。送給ローラ５１は回転制御信号に応じた速度で回転し、溶接ワイヤＷがトーチ３を介して、母材Ａの被溶接部へ供給される。

【0026】

アーク長は、溶接電圧（アーク電圧）に比例する。溶接電圧は、トーチ３のコンタクトチップと、母材Ａとの間の電圧であり、電圧センサ８によって検出される。ワイヤ送給速度制御部２４には、目標値である送給速度設定値が設定される。ワイヤ送給速度制御部２４は、送給速度設定値と、電圧センサ８によって検出された溶接電圧の差分を操作量として、アーク長が一定になるように溶接ワイヤＷの送給速度を制御する。

【0027】

フラックス供給制御部２５は、フラックス供給装置６のバルブ６３を開閉させる駆動回路に接続されており、当該駆動回路へフラックス供給量に応じた開閉信号を出力することによって、フラックス供給装置６によるフラックスＢの供給を制御する。なお、バルブ６３の開閉が手動で操作される構成の場合、フラックス供給制御部２５は不要である。

【0028】

台車走行速度制御部２６は、台車７の走行モータを駆動する駆動回路に接続されており、当該駆動回路へ台車７の走行速度に応じた走行制御信号を出力することによって、台車７の走行を制御する。

【0029】

また、制御装置２の図示しない信号入出力端子には電圧センサ８、電流センサ９、１次インバータ１２、２次インバータ１６が接続されており、制御装置２は、設定された溶接条件、検出された溶接電流及び溶接電圧に基づいて、定電流特性で動作するよう１次インバータ１２をＰＷＭ制御する。また、制御装置２は、設定受付部２３にて受け付けた設定電流、操作パラメータに基づいて、交流電流波形を操作ないし制御する。母材Ａ及び溶接ワイヤＷ間には、所用の溶接電圧が印加され、溶接電流が通電する。

【0030】

＜実効電流値を一定に保つ方法＞
本実施形態に係る制御装置２は、交流電流の波形を規定する各種パラメータの設定値に応じて、設定電流通りの実効電流が得られるように、ＥＮ期間のピーク電流を速やかに算出することができる溶接システムである。これにより、サブマージアーク溶接機は、交流出力の開始直後から、実効電流を一定に保つことができ、溶込み深さを安定化できる。

【0031】

（Ａ）パラメータの操作方法の決定
図３は、溶接電源１から出力される電流の交流波形の一例を示す模式図である。図３に示す交流波形は正弦波ベースの波形である。

【0032】

はじめに、交流波形をどのように操作するのか、その調整に係る複数のパラメータを決定する。つまり、当該複数のパラメータは、交流波形の形状パターンを規定する数量である。交流波形の形状及び制御方法にもよるが、例えば正弦波波形では、ＥＰ（Electrode Positive）期間及びＥＮ（Electrode Negative）期間の長さ、ＥＰ期間及びＥＮ期間それぞれのピーク電流、並びに極性切替電流が、交流波形を決定するパラメータである。
ＥＰ期間は溶接ワイヤの電圧極性がプラスの期間、ＥＮ期間は溶接ワイヤの電極極性がマイナスの期間である。
極性切替電流は、交流電流の正負を切り替えるための閾値電流である。電流が小さくなると、アークの硬直性が弱まり、磁気吹きが生じて溶込みが不安定化するおそれがあるため、電流が小さくなる期間を短縮して磁気吹きを抑制するために、図３に示すように極性切替電流間において電流を高速で変化させる制御が併用される場合がある。

【0033】

これらのパラメータを全て直接設定すると、交流波形が唯一つに定まってしまうため、実効電流を設定電流に必ずしも一致させることができない。また、ＥＰ期間及びＥＮ期間の長さを個別に設定すると、交流周波数が変化するため、溶接条件の調整が難しい。

【0034】

そこで、溶接電源１から出力される電流の交流波形を操作するための複数の操作パラメータを定める。例えば、電流の交流周波数、ＥＮ比率、ＥＰ／ＥＮピーク電流比、極性切替電流、及び設定電流を操作パラメータとする。ＥＮ比率は、交流１周期の長さに対するＥＮ期間の比率、ＥＰ／ＥＮピーク電流比は、ＥＮ期間のピーク電流に対するＥＰ期間のピーク電流の比率である。設定電流は、溶接電源１から出力される電流の実効値の目標値として設定される電流値である。

【0035】

上記のように操作パラメータが定められた場合、ＥＰ期間及びＥＮ期間の長さは、設定した交流周波数及びＥＮ比率より決定される。また、極性切替電流及び設定電流は直接設定され、値がひとつに定まる。一方、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流については、それらの比率は設定されるが、値は決定されず操作自由度を持つ。そこで、実効電流が設定電流に一致することを拘束条件として与え、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を定める。すなわち、各種操作パラメータに応じて、実効電流が設定電流に一致するような、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を算出する。

【0036】

（Ｂ）ピーク電流の解析的導出（事前導出）
上記の各ピーク電流を解析的に導出する。各期間のピーク電流は、それら以外の各種操作パラメータの関数として表すことができる。ただし当然ながら、波形パターンや制御方法によっては、必ずしも全ての操作パラメータがピーク電流に影響を及ぼすとは限らない。

【0037】

なお、ここで得られるピーク電流の導出式は、多くの場合、根号等を含む複雑な計算式になるため、これを代数的に直接計算するのは計算負荷が大きく時間が掛かる。しかしながら、上記の各種操作パラメータは、いずれも溶接中に変更される場合があるため、設定が変更された場合は、例えば１０ｍｓ以下程度の短時間のうちに、速やかにピーク電流が再計算及び更新される必要がある。そこで、以下の方法により、短時間でのピーク電流の算出を実現する。

【0038】

（Ｃ）ピーク電流導出式の変数分離
上記のピーク電流導出式を変形し、できるだけ変数が少ない複数の要素関数の合成関数として変形する。合成関数を構成する要素関数は、２つ～３つの操作パラメータを変数とする関数であることが好ましい。より好ましくは、要素関数は、２つの操作パラメータを変数とする関数であることが好ましい。例えば上記の正弦波ベースの波形では、ピーク電流は、ＥＮ比率及びＥＰ／ＥＮピーク電流比の２つを変数とする要素関数と、極性切替電流及び設定電流の２つを変数とする要素関数の、合成関数として表せる。合成関数は、複数の要素関数の加減乗除によって表すことができる。

【0039】

（Ｄ）要素関数の代数的算出
上記の各要素関数について、各変数、すなわち各操作パラメータが一定間隔で変化した場合の計算結果をテーブル化する。演算処理部２１は、この複数のテーブルを元に、実際に設定された各変数の値から、各要素関数の計算結果を線形補完にて算出する。なお、要素関数に変数分離を行ったのは、変数の種類が少ないほど、テーブルを簡略化できるためである。詳細は後述する。

【0040】

（Ｅ）ピーク電流の算出
得られた各要素関数から、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を算出する。具体的には、操作パラメータをキーにして複数のテーブルを参照して関数値を求め、当該関数値の加減乗除によって、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を算出する。

【0041】

以上の手順に則れば、溶接中に操作パラメータが変更された場合であっても、各種パラメータの設定値に応じて、設定電流通りの実効電流が得られるように、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流が速やかに算出される。制御装置２は、算出されたＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流、その他パラメータの値に基づいて、溶接電源１の出力を制御することによって、交流出力の開始直後から、または溶接条件の変更後ただちに、実効電流を一定に保つことができ、溶込み深さを安定化できる。

【0042】

＜正弦波波形の場合の実施例＞
（Ａ）パラメータの操作方法の決定
交流周波数、ＥＮ比率、ＥＰ／ＥＮピーク電流比、極性切替電流及び設定電流を、電流の交流波形を操作するための操作パラメータとする。

【0043】

（Ｂ）ピーク電流の解析的導出（事前導出）
ＥＮ期間のピーク電流及びＥＰ期間のピーク電流は、解析的に下記式（１）及び（２）で導出される。

【0044】

【数1】

【0045】

（Ｃ）ピーク電流導出式の変数分離
ＥＮ期間におけるピーク電流は、下記式（３）及び（４）とおくと、下記式（５）のように変数分離することができる。

【0046】

【数2】

【0047】

（Ｄ）要素関数の代数的算出
ＥＮ比率ｒ及びＥＰ／ＥＮピーク電流比Ｒを一定間隔で変化させた場合の関数Ｆの計算結果（関数値）と、極性切替電流Ｉｃｈｇ及び設定電流Ｉｓｅｔを一定間隔で変化させた場合の関数Ｇの計算結果（関数値）を、それぞれあらかじめ計算してテーブル化する。つまり、制御装置２の記憶部２２は、ＥＮ比率ｒと、ＥＰ／ＥＮピーク電流比Ｒと、関数Ｆの関数値とを対応付けた第１テーブル２２ａを記憶する。また、記憶部２２は、極性切替電流Ｉｃｈｇと、設定電流Ｉｓｅｔと、関数Ｇの関数値とを対応付けた第２テーブル２２ｂを記憶する。制御装置２は、第１テーブル２２ａ及び第２テーブル２２ｂを用いて、実際に設定された各操作パラメータに応じて、関数Ｆ及び関数Ｇの計算結果（関数値）を線形補完にて算出する。

【0048】

（Ｅ）ピーク電流の算出
制御装置２は、上記式（５）及び（２）により、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を算出する。

【0049】

図４は、本実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。以下の説明では、主に、溶接電源１のから出力される交流波形制御を説明し、その他のアーク溶接制御の詳細は省略し、又は簡略化して説明する。

【0050】

制御装置２は、サブマージアーク溶接機の各種設定を受け付け、サブマージアーク溶接制御を開始する（ステップＳ１１）。

【0051】

次いで、制御装置２は、設定受付部２３にて操作パラメータの変更を受け付ける（ステップＳ１２）。そして、制御装置２は、変更後の操作パラメータをキーにして、第１テーブル２２ａ及び第２テーブル２２ｂを参照し、ＥＮ期間及びＥＰ期間それぞれのピーク電流を算出する（ステップＳ１３）。制御装置２は、ＥＮ期間及びＥＰ期間それぞれのピーク電流と、設定された操作パラメータに基づく各種パラメータとに基づいて、溶接電源１の出力電流を制御する（ステップＳ１４）。

【0052】

以下、制御装置２は、所定の終了条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１５）、終了条件を満たした場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、溶接処理を終了する。終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御装置２は、ステップＳ１２～ステップＳ１４の処理を繰り返し実行し、サブマージアーク溶接方法を実行する。

【0053】

以上の通り、本実施形態によれば、交流サブマージアーク溶接において、交流電流の波形を操作するための各種操作パラメータを変化させた場合であっても、実効電流を設定電流に一致させるピーク電流を速やかに計算することができる。従って、各種操作パラメータをどのような値に設定しても、設定電流通りの実効電流を得ることができ、これにより、交流出力の開始直後から、実効電流を一定に保つことができ、溶込み深さを安定化できる。

【0054】

なお、本実施形態では、出力電流の実効値を設定電流に一致させる制御を説明したが、実効電流が設定電流以外の指標に合致するようにピーク電流を計算してもよい。例えば、実効電流を、所望の外部特性に沿って動かし、定電圧特性を再現する場合において、実効電流及び実効電圧のフィードバック値に応じて時々刻々と変化する狙いの実効電流に、出力実効電流が合致するようにピーク電流を逐次再計算及び更新しても良い。

【0055】

また、ＥＰ期間及びＥＮ期間のピーク電流を直接設定し、実効電流が設定電流に一致するように、ＥＮ比率に基づくＥＰ期間の長さ若しくはＥＮ期間の長さ、又は極性切替電流等の他のパラメータを算出し、交流電流の出力を制御するように構成してもよい。

【0056】

更に、極性切替電流は、ＥＮ期間からＥＰ期間への切り替え用の値と、ＥＰ期間からＥＮ期間への切り替えの値とを別の値にしてもよい。

【0057】

更にまた、本実施形態では正弦波ベースの波形を操作する例を説明したが、台形波、その他任意の電流波形を操作する場合に本発明を適用してもよい。なお、台形派の場合、交流周波数、ＥＮ比率、ＥＰ／ＥＮピーク電流比、アップスロープ期間比率、ダウンスロープ期間比率、極性切替電流、設定電流を、操作パラメータとすればよい。アップスロープ期間比率とは、ＥＰ期間の長さに対して、どれだけの時間比率で電流を増加させるのかを決めるパラメータである。ダウンスロープ期間比率とは、ＥＮ期間の長さに対して、どれだけの時間比率で電流を減少されるのかを決めるパラメータである。

【符号の説明】

【0058】

１：溶接電源、２：制御装置、３：トーチ、４：ワイヤリール、５：ワイヤ送給装置、
６：フラックス供給装置、７：台車、８：電圧センサ、９：電流センサ、２１：演算処理部、２２：記憶部、２２ａ：第１テーブル、２２ｂ：第２テーブル、２３：設定受付部、２４：ワイヤ送給速度制御部、２５：フラックス供給制御部、２６：台車走行速度制御部、Ａ：母材、Ｂ：フラックス、Ｗ：溶接ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】