特許 7465741 アーク溶接装置及びアーク溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】アーク溶接装置及びアーク溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20240404BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 501A

B23K9/173 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020127391

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2022024671

(43)【公開日】2022-02-09

【審査請求日】2023-04-10

(73)【特許権者】

【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

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６９２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６９２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０２０１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークによって母材に形成される凹状の溶融部分に取り囲まれた空間に溶接ワイヤの先端部を挿入してアーク溶接を行うアーク溶接装置において、
前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加されている現在の印加電圧よりも高い第１電圧、及び、現在の印加電圧よりも低い第２電圧が印加された場合における、前記溶接ワイヤ及び前記母材間のアーク電圧、又は、前記溶接ワイヤ及び前記母材を流れる溶接電流を検出する検出部と、
現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧を前記第１電圧又は前記第２電圧に変更する電圧制御部とを備えるアーク溶接装置。

【請求項2】

前記溶接ワイヤ及び前記母材には３００Ａ－８００Ａの溶接電流が流れる請求項１に記載のアーク溶接装置。

【請求項3】

前記アーク電圧又は前記溶接電流の前記異常変化量は前記アーク溶接の際に生じる短絡及びアーク切れの程度を示し、
前記第１電圧又は前記第２電圧のうち、前記短絡及びアーク切れの程度が、現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度よりも小さく、現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度に対して第１閾値以上の差を有する方に、前記電圧制御部は前記印加電圧を変更する請求項１又は２に記載のアーク溶接装置。

【請求項4】

現在の印加電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度と、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度との差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下である場合、前記アーク電圧又は前記溶接電流に特定の変化が検出されるまで、前記第１電圧及び前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の前記異常変化量の検出が中止される請求項３に記載のアーク溶接装置。

【請求項5】

アークによって母材に形成される凹状の溶融部分に取り囲まれた空間に溶接ワイヤの先端部を挿入してアーク溶接を行うアーク溶接方法において、
前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加されている現在の印加電圧よりも高い第１電圧、及び、現在の印加電圧よりも低い第２電圧が印加された場合における、前記溶接ワイヤ及び前記母材間のアーク電圧、又は、前記溶接ワイヤ及び前記母材を流れる溶接電流を検出し、
現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧を前記第１電圧又は前記第２電圧に変更するアーク溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消耗電極式のアーク溶接装置及びアーク溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接は、溶接トーチのチップに保持された溶接ワイヤの先端を母材に設けた開先に近接させ、溶接ワイヤと母材との間に電圧を印加し、アークを生じさせて実行される。このようなアーク溶接の溶接品質は、印加される電圧、電流、溶接ワイヤの送給速度等のパラメータによって大きく影響を受ける。

【0003】

例えば、特許文献１には、ロボットによる自動溶接の場合、安定した溶接品質を得るために、所定の条件毎に予めパラメータ値を設定し、これに応じてアーク溶接を行う溶接システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－６３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的なアーク溶接に比して、高速で溶接ワイヤの送給を行い、かつ３００Ａ以上の大電流を供給することによって、厚板の１パス溶接を実現する技術がある。溶接ワイヤの高速送給及び大電流供給を行うと、アークの熱によって母材に凹状の溶融部分が形成され、溶融部分によって囲まれた斯かる溶融部分の内側空間に溶接ワイヤの先端部が進入する。このように、溶接ワイヤの先端部が母材表面よりも深部に進入することによって、溶融部分が母材の厚み方向裏面側にまで貫通し、１パス溶接が可能になる。以下、凹状の溶融部分によって囲まれる内側空間を埋もれ空間と称し、該埋もれ空間に進入した溶接ワイヤの先端部と母材又は溶融部分との間に発生するアークを、埋もれアークと称する。

【0006】

一方、アーク溶接においては、溶接の際、短絡及びアーク切れが発生し、溶接が不安定化することがある。
これに対して、埋もれアークを用いる溶接を除く一般のアーク溶接の場合は、印加する電圧を高くする簡単な措置によって、短絡の問題を改善できる。
しかし、埋もれアークを用いる溶接の場合は、複数のパラメータが存在することもあって、単純に印加する電圧を下げる、又は、上げることで、短絡又はアーク切れが改善されることにはならない。即ち、埋もれアークを用いる溶接の場合は、安定した溶接品質を得るために予め対応策を取ることは困難である。
特許文献１の溶接システムにおける溶接パラメータの制御では、埋もれアークを用いる溶接でない一般のアーク溶接を対象にし、かつ予め設定できるパラメータを前提としており、埋もれアークを用いる溶接に対しては適用できず、斯かる問題に対応できない。

【0007】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、埋もれアークを用いる溶接において、より安定して溶接ができるアーク溶接装置及び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】

【0008】

本発明に係るアーク溶接装置は、アークによって母材に形成される凹状の溶融部分に取り囲まれた空間に溶接ワイヤの先端部を挿入してアーク溶接を行うアーク溶接装置において、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加されている現在の印加電圧よりも高い第１電圧、及び、現在の印加電圧よりも低い第２電圧が印加された場合における、前記溶接ワイヤ及び前記母材間のアーク電圧、又は、前記溶接ワイヤ及び前記母材を流れる溶接電流を検出する検出部と、現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧を前記第１電圧又は前記第２電圧に変更する電圧制御部とを備える。

【0009】

本発明にあっては、アーク溶接の際、前記検出部が前記第１電圧及び前記第２電圧が印加された各々の場合における、前記アーク電圧又は前記溶接電流を検出し、現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、前記電圧制御部が例えば前記異常変化量が小さい方に前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧を変更する。よって、アーク溶接の安定性が高まる。

【0010】

本発明に係るアーク溶接装置は、前記溶接ワイヤ及び前記母材には３００Ａ－８００Ａの溶接電流が流れる。

【0011】

本発明にあっては、アーク溶接の際、溶接ワイヤ及び母材には３００Ａ－８００Ａの溶接電流が流れる。

【0012】

本発明に係るアーク溶接装置は、前記アーク電圧又は前記溶接電流の前記異常変化量は前記アーク溶接の際に生じる短絡及びアーク切れの程度を示し、前記第１電圧又は前記第２電圧のうち、前記短絡及びアーク切れの程度が、現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度よりも小さく、現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度に対して第１閾値以上の差を有する方に、前記電圧制御部は前記印加電圧を変更する。

【0013】

本発明にあっては、前記第１電圧又は前記第２電圧のうち、その短絡及びアーク切れの程度が現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度よりも小さく、その短絡及びアーク切れの程度と現在の印加電圧に係る短絡及びアーク切れの程度との差が第１閾値以上である方に、前記電圧制御部は前記印加電圧を変更する。

【0014】

本発明に係るアーク溶接装置は、現在の印加電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度と、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度との差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下である場合、前記アーク電圧又は前記溶接電流に特定の変化が検出されるまで、前記第１電圧及び前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の前記異常変化量の検出が中止される。

【0015】

本発明にあっては、現在の印加電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度と、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記短絡及びアーク切れの程度との差が前記第２閾値以下である場合は、アーク溶接が安定しているとみなされるので、前記アーク電圧又は前記溶接電流に特定の変化が検出されるまで、前記第１電圧及び前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の前記異常変化量の検出が中止される。よって、無駄な処理を省くことができる。

【0016】

本発明に係るアーク溶接方法は、アークによって母材に形成される凹状の溶融部分に取り囲まれた空間に溶接ワイヤの先端部を挿入してアーク溶接を行うアーク溶接方法において、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加されている現在の印加電圧よりも高い第１電圧、及び、現在の印加電圧よりも低い第２電圧が印加された場合における、前記溶接ワイヤ及び前記母材間のアーク電圧、又は、前記溶接ワイヤ及び前記母材を流れる溶接電流を検出し、現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧を前記第１電圧又は前記第２電圧に変更する。

【0017】

本発明にあっては、アーク溶接の際、前記第１電圧及び前記第２電圧が印加された各々の場合における、前記アーク電圧又は前記溶接電流が検出され、現在の印加電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量よりも、前記第１電圧又は前記第２電圧に係る前記アーク電圧又は前記溶接電流の異常変化量が小さい場合、例えば前記異常変化量が小さい方の電圧に前記溶接ワイヤ及び前記母材に印加される印加電圧が変更される。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、埋もれアークを用いる溶接において、より安定してアーク溶接ができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態１に係るアーク溶接装置の一構成を示す模式図である。

【図2】実施形態１に係るアーク溶接装置による溶接手順を示すフローチャートである。

【図3】溶接開始時の状態を示す側断面図である。

【図4】埋もれアーク状態を説明する説明図である。

【図5】実施形態２に係るアーク溶接装置の溶接手順を示すフローチャートである。

【図6】電圧設定信号の一例を示すグラフである。

【図7】実施形態３のアーク溶接装置における埋もれアーク状態を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明の実施形態に係るアーク溶接装置及びアーク溶接方法を、図面に基づいて詳述する。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。

【0021】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るアーク溶接装置１００の一構成を示す模式図である。実施形態１に係るアーク溶接装置１００は、アルゴンを含有するシールドガスを用いる、いわゆる消耗電極式のガスシールドアーク溶接装置であり、手動によるアーク溶接に用いられる。

【0022】

アーク溶接装置１００は、溶接電源１、溶接トーチ２及びワイヤ送給部３を備えている。溶接電源１は、溶接トーチ２に電圧を印加し、ワイヤ送給部３は溶接トーチ２に溶接ワイヤ５を送給する。例えば、溶接トーチ２には３００Ａ－８００Ａの溶接電流が流れる。

【0023】

ワイヤ送給部３は、溶接ワイヤ５を溶接トーチ２へ送給する送給ローラ（図示せず）と、当該送給ローラを回転させるモータ（図示せず）とを有する。
溶接トーチ２は、丸棒状のコンタクトチップ２１と、コンタクトチップ２１を囲繞する円筒形状のノズル筒２２とを備える。

【0024】

コンタクトチップ２１は銅合金等の導電性材料からなる。また、コンタクトチップ２１は軸心を貫通する細径の孔を有している。ワイヤ送給部３から送給される溶接ワイヤ５はハンドル部１３を経てノズル筒２２に送給されてコンタクトチップ２１の斯かる孔に挿入され、先端を対向させた母材４の被溶接部に向いて送り出される。
溶接電源１は、溶接トーチ２のコンタクトチップ２１及び母材４に接続され、コンタクトチップ２１の前記孔を通る際、溶接ワイヤ５がコンタクトチップ２１と接触するので、溶接ワイヤ５と母材４との間にアークが発生する。

【0025】

ノズル筒２２は、母材４の被溶接部へシールドガスを噴射する。即ち、シールドガスは、コンタクトチップ２１とノズル筒２２の間を通って、ノズル筒２２の先端から母材４に向かって噴射される。

【0026】

斯かるシールドガスは、アーク溶接時に溶融した母材４及び溶接ワイヤ５の酸化を防止するためのものである。シールドガスは、例えば炭酸ガス、アルゴン、又は、炭酸ガス及びアルゴンガスの混合ガス等の不活性ガスである。
溶接ワイヤ５は、例えばソリッドワイヤであり、その直径は０．９ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であり、いわゆる消耗電極として機能する。

【0027】

ハンドル部１３は、溶接トーチ２を取り扱うためのものであり、溶接トーチ２に印加される電圧をオンオフするスイッチ（図示せず）を備える。溶接トーチ２はハンドル部１３と一体形成されている。

【0028】

溶接電源１は、ハンドル部１３を介して、溶接トーチ２のコンタクトチップ２１及び母材４に接続され、電圧を印加する電源部１１と、溶接ワイヤ５の送給速度を制御する送給速度制御回路１２とを備える。なお、送給速度制御回路１２は溶接電源１と別体で構成しても良い。

【0029】

電源部１１は、定電圧特性の電源であり、電源回路１１ａ及び制御部１１ｉを備えている。また、制御部１１ｉは、電圧制御回路１１ｂ、選択回路１１ｃ、電圧設定回路１１ｄ、電圧検出部１１ｅ（検出部）、電流検出部１１ｆ（検出部）、記憶回路１１ｇ及び計時回路１１ｈを有している。

【0030】

電圧検出部１１ｅは、アーク溶接時における、溶接ワイヤ５の先端と母材４との間の電圧（以下、アーク電圧）Ｖを検出し、検出した電圧値を示す電圧値信号Ｖｄを記憶回路１１ｇ及び電圧制御回路１１ｂに出力する。

【0031】

電流検出部１１ｆは、例えば、溶接電源１から溶接トーチ２に電圧が印加された場合、溶接ワイヤ５からアークを介して母材４に流れる溶接電流Ｉを検出し、検出した電流値を示す電流値信号Ｉｄを記憶回路１１ｇ及び電圧制御回路１１ｂへ出力する。

【0032】

記憶回路１１ｇは、電流検出部１１ｆから出力される電流値信号Ｉｄを記憶し、電圧検出部１１ｅから出力される電圧値信号Ｖｄを記憶する。また、記憶回路１１ｇは、選択回路１１ｃにおいて用いられる第１閾値を記憶している。記憶回路１１ｇが電流値信号Ｉｄ及び電圧値信号Ｖｄを電圧制御回路１１ｂへ出力するようにしても良い。
計時回路１１ｈは、計時を行い、計時結果を表す信号を選択回路１１ｃ及び電圧設定回路１１ｄに出力する。

【0033】

電圧設定回路１１ｄは、溶接電源１から溶接トーチ２に印加される電圧Ｅ（以下、印加電圧）を定める設定電圧を示した電圧設定信号Ｅｒを、電圧制御回路１１ｂへ出力する回路である。
電圧設定回路１１ｄは、周期的に、現在の印加電圧Ｅよりも一定値高い印加電圧Ｅ１（第１電圧）を電源回路１１ａが溶接トーチ２に印加するようにするための設定電圧を表す電圧設定信号Ｅｒ１を生成し、生成した電圧設定信号Ｅｒ１を電圧制御回路１１ｂへ出力する。
また、電圧設定回路１１ｄは、周期的に、現在の印加電圧Ｅよりも一定値低い印加電圧Ｅ２（第２電圧）を電源回路１１ａが溶接トーチ２に印加するようにするための設定電圧を表す電圧設定信号Ｅｒ２を生成し、生成した電圧設定信号Ｅｒ２を電圧制御回路１１ｂへ出力する。
更に、電圧設定回路１１ｄは、選択回路１１ｃから出力される後述の選択結果信号Ｄに基づいて、所定の設定電圧を表す電圧設定信号Ｅｒを生成し、生成した電圧設定信号Ｅｒを電圧制御回路１１ｂへ出力する。

【0034】

選択回路１１ｃは、周期的に、現在の印加電圧Ｅに係る所定時間分のアーク電圧Ｖと、印加電圧Ｅ１が印加された場合の所定時間分のアーク電圧Ｖと、印加電圧Ｅ２が印加された場合の所定時間分のアーク電圧Ｖとを、記憶回路１１ｇから読み取って、夫々の場合のアーク電圧Ｖの異常変化量を前記第１閾値に基づいて比較する。

【0035】

例えば、選択回路１１ｃは、印加電圧Ｅの場合、印加電圧Ｅ１の場合及び印加電圧Ｅ２の場合において、所定時間内でアーク電圧Ｖが急増又は急減した時間の累積（累積時間）をアーク電圧Ｖの異常変化量として求める。選択回路１１ｃは求められたアーク電圧Ｖの異常変化量、及び、前記第１閾値に基づいて、印加電圧Ｅ、印加電圧Ｅ１及び印加電圧Ｅ２のうち何れか一つを選択する。選択回路１１ｃは、選択結果を表す選択結果信号Ｄを電圧設定回路１１ｄに出力する。

【0036】

電圧制御回路１１ｂは、定電圧特性で動作し、電圧設定信号Ｅｒ，Ｅｒ１，Ｅｒ２に応じた電圧が電源回路１１ａから出力されるように、電源回路１１ａの動作を制御する回路である。電源回路１１ａと溶接トーチ２のコンタクトチップ２１との間には電気抵抗Ｒ及びリアクトルＬが直列接続されており、電圧制御回路１１ｂは電気抵抗Ｒ及びリアクトルＬを電子的に制御し、定電圧特性を実現する。
電圧制御回路１１ｂは、電圧検出部１１ｅから出力された電圧値信号Ｖｄと、電流検出部１１ｆから出力された電流値信号Ｉｄと、電圧設定回路１１ｄから出力された電圧設定信号Ｅｒ，Ｅｒ１，Ｅｒ２とに基づいて、差分信号ｅＩを算出し、算出した差分信号ｅＩを電源回路１１ａへ出力する。差分信号ｅＩは、検出された電流値信号Ｉｄと、電圧設定信号Ｅｒ，Ｅｒ１，Ｅｒ２に応じて電源回路１１ａから出力されるべき電流（溶接電流Ｉ）との差分を示す信号である。これによって、制御部１１ｉが溶接電流及び印加電圧を制御する。

【0037】

電源回路１１ａは、商用交流を交直変換するＡＣ－ＤＣコンバータ、交直変換された直流をスイッチングにより所要の交流に変換するインバータ回路、変換された交流を整流する整流回路等を備える。電源回路１１ａは、電圧制御回路１１ｂから出力された差分信号ｅＩに従って、差分信号ｅＩが小さくなるようにインバータをＰＷＭ制御し、溶接電流Ｉを溶接トーチ２へ出力する。
なお、溶接電源１には、図示しない制御通信線を介して外部から出力指示信号が入力されるように構成されており、電源部１１は、出力指示信号をトリガにして、電源回路１１ａに電圧の印加を開始させる。出力指示信号は、例えば、ハンドル部１３に設けられた前記スイッチが操作された際に溶接電源１へ入力される。

【0038】

即ち、実施形態１のアーク溶接装置１００においては、ユーザがハンドル部１３の前記スイッチをオンにすることによって、出力指示信号が溶接電源１へ入力され、アーク溶接が開始される。
アーク溶接装置１００では、アーク溶接の際、ワイヤ送給部３が、送給ローラを回転させることによって、溶接ワイヤ５を溶接トーチ２へ定速で供給する。溶接ワイヤ５の送給速度は、例えば、約５～１００ｍ／分である。送給速度は溶接電流Ｉに応じて定められるようにしても良い。
ワイヤ送給部３から送給される溶接ワイヤ５は、溶接トーチ２のコンタクトチップ２１の孔の一端側から挿入され、他端側から母材４に向かって送り出される。この際、コンタクトチップ２１は、母材４の被溶接部へ溶接ワイヤ５を案内すると共に、前記孔を挿通する溶接ワイヤ５と接触し通電する。これによって、溶接ワイヤ５の先端と、母材４との間にアークが発生し、溶接が可能である。

【0039】

以上のような構成を有する実施形態１に係るアーク溶接装置１００では、アーク溶接の実行の際、現在の印加電圧Ｅに係る前記アーク電圧の異常変化量よりも、前記印加電圧Ｅ１又は前記印加電圧Ｅ２に係る前記アーク電圧の異常変化量が小さい場合、電圧制御回路１１ｂが、例えば、前記印加電圧Ｅ１及び前記印加電圧Ｅ２のうち前記異常変化量が小さい方に溶接ワイヤ５及び母材４に印加される印加電圧を変更する。以下、詳しく説明する。

【0040】

図２は、実施形態１に係るアーク溶接装置１００による溶接手順を示すフローチャートであり、図３は、溶接開始時の状態を示す側断面図である。
まず、図３に示すように板状の第１母材４１及び第２母材４２を用意し、被溶接部である端面４１ａ、４２ａを突き合わせる。なお、必要に応じて、第１母材４１及び第２母材４２に開先を設けても良い。第１母材４１及び第２母材４２は、例えば軟鋼、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼等の鋼板であり、厚みは９ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

【0041】

次いで、制御部１１ｉはユーザから各種設定を受け付ける（ステップＳ１０１）。例えば、ユーザは、溶接電流Ｉ及び／又は印加電圧の設定を行う。また、ユーザによって設定された溶接電流Ｉに基づいて印加電圧が定められるように構成しても良い。
なお、ユーザが溶接ワイヤ５の送給速度を設定できるように構成しても良く、ユーザが溶接電流Ｉを設定することに応じて送給速度が定められるようにしても良い。

【0042】

各種設定が行われた後、制御部１１ｉは、溶接開始を表す出力指示信号がハンドル部１３から入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。出力指示信号が入力されていないと判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御部１１ｉは、出力指示信号が入力されるまで、待機する。

【0043】

ユーザがハンドル部１３の前記スイッチをオンにする操作を行うことによって、出力指示信号が入力されたと制御部１１ｉが判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、
送給速度制御回路１２が溶接ワイヤ５の送給を制御し、電圧制御回路１１ｂが差分信号ｅＩを電源回路１１ａへ適宜出力することによって、溶接電流Ｉの出力が制御され、溶接の制御が開始される（ステップＳ１０３）。この際、電圧設定回路１１ｄは電圧設定信号Ｅｒを出力し、計時回路１１ｈが計時を開始する。

【0044】

アーク溶接装置１００では埋もれアーク状態を維持させることによって深溶込みを得る、埋もれアーク溶接が行われる。図４は、埋もれアーク状態を説明する説明図である。
例えば、アルゴンを含有するシールドガスを用い、平均電流が３００Ａ以上の大電流が溶接ワイヤ５に供給され、約５－１０ｍｍ／分で溶接ワイヤ５が送給されている場合、溶接ワイヤ５の先端には溶融したワイヤが細長く伸びた溶融ワイヤ相８が形成される。また、母材４及び溶接ワイヤ５の溶融金属からなる凹状の溶融部分６が母材４に形成される。溶融ワイヤ相８の比較的下部と凹状の溶融部分６の間には、輝度の強いアーク７ａが生成される。一方、溶融ワイヤ相８の比較的上部又は固体の溶接ワイヤ５の下端近傍と凹状の溶融部分６との間には、比較的輝度の弱いアーク７ｂが生成される。
埋もれアーク溶接では、溶融ワイヤ相８においてアーク７ａの発生点のみ、又は、アーク７ａ及びアーク７ｂの発生点が共に、凹状の溶融部分６の内側の埋もれ空間６ａ内に進入した状態で埋もれアークが発生し続ける。

【0045】

選択回路１１ｃは、所定時間内における現在の印加電圧Ｅに係るアーク電圧Ｖの異常変化量を検出する（ステップＳ１０４）。例えば、前記所定時間は１秒である。アーク電圧Ｖの異常変化量とは、上述の如く、１秒間においてアーク電圧Ｖが急増又は急減した時間の累積である。
例えば、溶接ワイヤ５の先端が母材４から離れ、アークが切れた場合は、アーク電圧Ｖが急増し、溶接ワイヤ５の先端が溶融ワイヤ相８を介して溶融部分６とつながって短絡した場合は、アーク電圧Ｖが急減する。即ち、アーク電圧Ｖの異常変化量（累積時間）はアーク溶接の際に発生する短絡及びアーク切れの程度を示し、アーク電圧Ｖの異常変化量が大きい程、埋もれアーク状態でのアーク溶接が不安定であることを示す。

【0046】

次いで、電圧設定回路１１ｄは、電圧変動周期が到来したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。斯かる判定は、計時回路１１ｈの計時結果に基づいて行われる。例えば、電圧変動周期は１０秒であり、電圧設定回路１１ｄは計時開始から１０秒が経過したか否かを判定する。

【0047】

電圧設定回路１１ｄによって、電圧変動周期が到来していないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理は（ステップＳ１０３）に戻る。
また、電圧設定回路１１ｄは、電圧変動周期が到来したと判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、電圧設定信号Ｅｒ１を生成し、生成した電圧設定信号Ｅｒ１を電圧制御回路１１ｂへ出力する。これによって、現在の印加電圧Ｅよりも一定値高い印加電圧Ｅ１（第１電圧）を電源回路１１ａが溶接トーチ２に印加する（ステップＳ１０６）。例えば、印加電圧Ｅ１は印加電圧Ｅより１Ｖだけ高い。

【0048】

次いで、選択回路１１ｃは、所定時間内における印加電圧Ｅ１に係るアーク電圧Ｖの異常変化量を検出する（ステップＳ１０７）。例えば、前記所定時間は１秒である。

【0049】

続けて、電圧設定回路１１ｄは、電圧設定信号Ｅｒ２を生成し、生成した電圧設定信号Ｅｒ２を電圧制御回路１１ｂへ出力する。これによって、印加電圧Ｅよりも一定値低い印加電圧Ｅ２（第２電圧）を電源回路１１ａが溶接トーチ２に印加する（ステップＳ１０８）。例えば、印加電圧Ｅ２は印加電圧Ｅより１Ｖだけ低い。

【0050】

次いで、選択回路１１ｃは、所定時間内における印加電圧Ｅ２に係るアーク電圧Ｖの異常変化量を検出する（ステップＳ１０９）。例えば、前記所定時間は１秒である。

【0051】

選択回路１１ｃは、ステップＳ１０７で検出された印加電圧Ｅ１の場合のアーク電圧Ｖの異常変化量（以下、Ｅ１の電圧Ｖ変化とも称する）と、ステップＳ１０９で検出された印加電圧Ｅ２の場合のアーク電圧Ｖの異常変化量（以下、Ｅ２の電圧Ｖ変化とも称する）とのうち、ステップＳ１０４で検出された印加電圧Ｅの場合のアーク電圧Ｖの異常変化量（以下、Ｅの電圧Ｖ変化とも称する）との差異が、前記第１閾値以上であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。前記第１閾値は、例えば、２０％である。

【0052】

具体的に、選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化（累積時間）がＥの電圧Ｖ変化よりも小さいか、かつＥ１の電圧Ｖ変化とＥの電圧Ｖ変化との差が２０％以上であるかを判定する。また、選択回路１１ｃは、Ｅ２の電圧Ｖ変化（累積時間）がＥの電圧Ｖ変化よりも小さいか、かつＥ２の電圧Ｖ変化とＥの電圧Ｖ変化との差が２０％以上であるかを判定する。
即ち、選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化に係る累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化に係る累積時間よりも２０％以上短いかを判定し、Ｅ２の電圧Ｖ変化に係る累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化に係る累積時間よりも２０％以上短いかを判定する。

【0053】

選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化と、Ｅ２の電圧Ｖ変化とのうち、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第１閾値以上であるものがあると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が前記第１閾値以上である方の印加電圧を、印加すべき印加電圧として選択する（ステップＳ１１１）。これによって、印加電圧Ｅ１及び印加電圧Ｅ２のうち、そのアーク電圧Ｖの異常変化量が、印加電圧Ｅのアーク電圧Ｖの異常変化量よりも２０％以上小さい、即ち、累積時間が２０％以上短いものが選択される。選択回路１１ｃは、選択結果を表す選択結果信号Ｄを電圧設定回路１１ｄに出力する。

【0054】

電圧設定回路１１ｄは、選択回路１１ｃから入力される選択結果信号Ｄに基づいて、電圧制御回路１１ｂへ出力する設定電圧値を変更する（ステップＳ１１２）。即ち、電圧設定回路１１ｄは、電圧設定信号Ｅｒ１又は電圧設定信号Ｅｒ２を電圧設定信号Ｅｒとして変更する。

【0055】

以降、処理はステップＳ１０３に戻る。この際、電圧設定回路１１ｄはステップＳ１１２で変更された、電圧設定信号Ｅｒ１又は電圧設定信号Ｅｒ２を電圧設定信号Ｅｒとして電圧制御回路１１ｂへ出力する。
また、電圧制御回路１１ｂは、入力された電圧設定信号Ｅｒ１又はＥｒ２に応じて電源回路１１ａから出力されるべき溶接電流Ｉと、検出された電流値信号Ｉｄとの差分を示す差分信号ｅＩを電源回路１１ａへ出力する。これによって、電源回路１１ａから印加電圧Ｅ１又は印加電圧Ｅ２が溶接トーチ２に印加される。また、計時回路１１ｈはリセット後、再び計時を開始する。

【0056】

一方、ステップＳ１１０にて、Ｅ１の電圧Ｖ変化と、Ｅ２の電圧Ｖ変化とのうち、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第１閾値以上であるものが無いと選択回路１１ｃによって判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１０３に戻り、現状の印加電圧Ｅが保持される。
即ち、この場合は、電圧設定回路１１ｄは電圧変動周期到来前と同じ電圧設定信号Ｅｒを電圧制御回路１１ｂへ出力する。これによって、電源回路１１ａからは、引き続き、印加電圧Ｅが溶接トーチ２に印加される。また、計時回路１１ｈはリセット後、再び計時を開始する。

【0057】

以降、ステップＳ１０３からステップＳ１１２までの処理が繰り返して実行される。図２には図示しないが、斯かる処理中、制御部１１ｉは、前記出力指示信号の入力が途切れたか否かを常に判定する。制御部１１ｉによって前記出力指示信号の入力が途切れたと判定された場合、処理はステップＳ１０２に戻る。

【0058】

以上のように、実施形態１のアーク溶接装置１００は、周期的に、現在の印加電圧Ｅよりも一定値高い印加電圧Ｅ１に係るアーク電圧Ｖの異常変化量と、現在の印加電圧Ｅよりも一定値低い印加電圧Ｅ２に係るアーク電圧Ｖの異常変化量とを求め、現在の印加電圧Ｅに係るアーク電圧Ｖの異常変化量と対比して、アーク電圧Ｖの異常変化量が小さい方、即ち、短絡及びアーク切れの程度が小さく、より埋もれアーク状態が安定である方の印加電圧を選択して印加する。よって、常に、埋もれアーク状態を安定化できる。

【0059】

よって、実施形態１のアーク溶接装置１００は、半自動又は手動によるアーク溶接のように予想外のパラメータが存在する作業環境であって、埋もれアーク溶接のように制御が困難な場合においても、電圧のようなハンドリング可能なパラメータを適宜調整することによって、埋もれアーク溶接の作業を安定化できる。

【0060】

以上においては、所定時間内においてアーク電圧Ｖが急増又は急減した時間の累積をアーク電圧Ｖの異常変化量とする場合を例に説明したが、これに限定されるものでない。時間の累積ではなく、アーク電圧Ｖが急増又は急減した回数をアーク電圧Ｖの異常変化量としても良い。

【0061】

また、以上においては、現在の印加電圧Ｅよりも１Ｖ高い印加電圧Ｅ１の場合、及び１Ｖ低い印加電圧Ｅ２の場合、即ち印加電圧の変動幅が１Ｖである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。印加電圧の変動幅は１Ｖよりも高い値であっても良い。また、印加電圧の変動幅は０Ｖ超過～１Ｖ未満であって良い。好ましくは、印加電圧の変動幅が０．３Ｖ超過～０．７Ｖ未満であれば良い。

【0062】

また、以上においては、前記第１閾値が２０％である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。前記第１閾値は２０％より大きくても良く、２０％より小さくても良い。

【0063】

また、以上においては、現在の印加電圧Ｅよりも高い印加電圧Ｅ１の場合と、低い印加電圧Ｅ２の場合とのアーク電圧Ｖの異常変化量を求める周期（電圧変動周期）が１０秒である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。電圧変動周期は１０秒より長くても良く、１０秒より短くても良い。

【0064】

また、以上においては、現在の印加電圧Ｅよりも高い印加電圧Ｅ１の場合と、低い印加電圧Ｅ２の場合とのアーク電圧Ｖの異常変化量が、１秒間においてアーク電圧Ｖが急増又は急減した時間の累積である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。１秒より長くても良く、１秒より短くても良い。

【0065】

更に、以上においては、現在の印加電圧Ｅよりも１Ｖ高い印加電圧Ｅ１の場合と、１Ｖ低い印加電圧Ｅ２の場合のみのアーク電圧Ｖの異常変化量を求める場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、最初は、現在の印加電圧Ｅよりも０．５Ｖ高い印加電圧Ｅ１の場合と、０．５Ｖ低い印加電圧Ｅ２の場合とのアーク電圧Ｖの異常変化量を求め、第１閾値との比較結果に応じて、再び現在の印加電圧Ｅよりも１Ｖ高い印加電圧Ｅ１の場合と、１Ｖ低い印加電圧Ｅ２の場合とのアーク電圧Ｖの異常変化量を求めるようにしても良い。

【0066】

そして、以上においては、電圧検出部１１ｅによって検出されたアーク電圧Ｖの変化に基づいて制御部１１ｉ（電圧制御回路１１ｂ）が印加電圧Ｅを制御することについて説明したが、これに限定されるものではない。

【0067】

例えば、溶接ワイヤ５の先端が母材４から離れ、アークが切れた場合は、溶接電流Ｉが急減し、溶接ワイヤ５の先端が溶融ワイヤ相８を介して溶融部分６とつながって短絡した場合は、溶接電流Ｉが急増する。このような溶接電流Ｉの変化を、電流検出部１１ｆを介して検出し、電流検出部１１ｆによって出力された電流値信号Ｉｄに基づいて溶接電流Ｉの異常変化量を求め、溶接電流Ｉの異常変化量に基づいて制御部１１ｉが印加電圧Ｅを制御するように構成しても良い。

【0068】

（実施形態２）
実施形態２に係るアーク溶接装置１００は、実施形態１と同様、溶接電源１、溶接トーチ２及びワイヤ送給部３を備えている。溶接トーチ２はハンドル部１３によって溶接電源１及びワイヤ送給部３と接続されている（図１参照）。
また、溶接電源１は、溶接トーチ２及び母材４に接続され、電圧を印加する電源部１１と、溶接ワイヤ５の送給速度を制御する送給速度制御回路１２とを備える。電源部１１は、電源回路１１ａ、電圧制御回路１１ｂ、選択回路１１ｃ、電圧設定回路１１ｄ、電圧検出部１１ｅ、電流検出部１１ｆ、記憶回路１１ｇ及び計時回路１１ｈを備える。これらの各構成部分については、実施形態１にて既に説明しており、詳しい説明を省略する。
更に、実施形態２に係るアーク溶接装置１００においては、記憶回路１１ｇが第１閾値に加え、第２閾値を記憶している。第２閾値は第１閾値よりも小さい。

【0069】

図５は、実施形態２に係るアーク溶接装置１００の溶接手順を示すフローチャートである。図５におけるステップＳ２０１からステップＳ２１０までの処理は、図２におけるステップＳ１０１からステップＳ１１０までの処理と同じであり、詳しい説明を省略する。

【0070】

ステップＳ２１０では、図２のステップＳ１１０と同様、選択回路１１ｃが、ステップＳ２０７で検出されたＥ１の電圧Ｖ変化と、ステップＳ２０９で検出されたＥ２の電圧Ｖ変化とのうち、ステップＳ２０４で検出されたＥの電圧Ｖ変化との差異が、前記第１閾値以上であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。前記第１閾値は、例えば、２０％である。
即ち、選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化である累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化である累積時間よりも２０％以上短いかを判定する。また、選択回路１１ｃは、Ｅ２の電圧Ｖ変化である累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化である累積時間よりも２０％以上短いかを判定する。

【0071】

選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化と、Ｅ２の電圧Ｖ変化とのうち、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第１閾値以上であるものがあると判定した場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が前記第１閾値以上である方の印加電圧を、印加すべき印加電圧として選択する（ステップＳ２１５）。これによって、印加電圧Ｅ１及び印加電圧Ｅ２のうち、そのアーク電圧Ｖの異常変化量が印加電圧Ｅのアーク電圧Ｖの異常変化量よりも２０％以上小さいものが選択される。選択回路１１ｃは、選択結果を表す選択結果信号Ｄを電圧設定回路１１ｄに出力する。

【0072】

電圧設定回路１１ｄは、選択回路１１ｃから入力される選択結果信号Ｄに基づいて、電圧制御回路１１ｂへ出力する設定電圧値を変更する（ステップＳ２１６）。即ち、電圧設定回路１１ｄは、電圧設定信号Ｅｒ１又は電圧設定信号Ｅｒ２を電圧設定信号Ｅｒとして電圧制御回路１１ｂへ出力する。

【0073】

以降、処理はステップＳ２０３に戻る。この際、電圧設定回路１１ｄはステップＳ２１６で変更された、電圧設定信号Ｅｒ１又は電圧設定信号Ｅｒ２を電圧制御回路１１ｂへ出力する。電圧制御回路１１ｂは、電圧設定信号Ｅｒ１又はＥｒ２に応じて電源回路１１ａから出力されるべき溶接電流Ｉと、検出された電流値信号Ｉｄとの差分を示す差分信号ｅＩを電源回路１１ａへ出力する。
これによって、電源回路１１ａから印加電圧Ｅ１又は印加電圧Ｅ２が溶接トーチ２に印加される。また、計時回路１１ｈはリセット後、再び計時を開始する。

【0074】

一方、ステップＳ２１０にて、Ｅ１の電圧Ｖ変化と、Ｅ２の電圧Ｖ変化とのうち、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第１閾値以上であるものが無いと判定した場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、選択回路１１ｃは、記憶回路１１ｇから前記第２閾値を読み出し、Ｅ１の電圧Ｖ変化又はＥ２の電圧Ｖ変化と、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。前記第２閾値は、例えば、１０％である。
具体的には、選択回路１１ｃは、Ｅ１の電圧Ｖ変化である累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化である累積時間に対して１０％内で増減しているかを判定する。また、選択回路１１ｃは、Ｅ２の電圧Ｖ変化である累積時間が、Ｅの電圧Ｖ変化である累積時間に対して１０％内で増減しているかを判定する。

【0075】

選択回路１１ｃによって、Ｅ１の電圧Ｖ変化又はＥ２の電圧Ｖ変化と、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、前記第２閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、処理はステップＳ２０３に戻る。
この場合は、電圧設定回路１１ｄは、電圧変動周期到来前と同じ電圧設定信号Ｅｒを電圧制御回路１１ｂへ出力する。これによって、電源回路１１ａからは、引き続き、印加電圧Ｅが溶接トーチ２に印加される。また、計時回路１１ｈはリセット後、再び計時を開始する。

【0076】

選択回路１１ｃによって、Ｅ１の電圧Ｖ変化及びＥ２の電圧Ｖ変化と、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が前記第２閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、記憶回路１１ｇは斯かる判定結果を表すフラグを時刻と共に記憶する。
次いで、選択回路１１ｃは、ステップＳ２１１での判定結果が１周期（１０秒）前に続く連続した同じ判定結果であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。即ち、選択回路１１ｃは、１周期前も、Ｅ１の電圧Ｖ変化及びＥ２の電圧Ｖ変化と、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が前記第２閾値以下であったか否かを判定する。斯かる判定は、選択回路１１ｃが記憶回路１１ｇの前記フラグ及び対応する時刻を確認することによって行われる。

【0077】

ステップＳ２１１での判定結果が１周期前に続く連続した同じ判定結果でないと選択回路１１ｃによって判定された場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）、処理はステップＳ２０３に戻る。この場合は、電圧設定回路１１ｄは継続して電圧設定信号Ｅｒを電圧制御回路１１ｂへ出力する。これによって、電源回路１１ａからは、引き続き、印加電圧Ｅが溶接トーチ２に印加される。

【0078】

一方、ステップＳ２１２での判定結果が１周期前に続く連続した同じ判定結果であると選択回路１１ｃによって判定された場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、電圧設定回路１１ｄは、電圧制御回路１１ｂへ出力する設定電圧値を今のまま維持する（ステップＳ２１３）。よって、電源回路１１ａからは、引き続き、印加電圧Ｅが溶接トーチ２に印加される。
また、制御部１１ｉは、電圧変動周期毎に、現在の印加電圧Ｅよりも一定値高い印加電圧Ｅ１に係るアーク電圧Ｖの異常変化量と、現在の印加電圧Ｅよりも一定値低い印加電圧Ｅ２に係るアーク電圧Ｖの異常変化量とを求める一連の処理を中止する。

【0079】

以後、制御部１１ｉは、例えば周期的に、記憶回路１１ｇを介して電圧検出部１１ｅの検出結果を監視することによって、アーク電圧Ｖが所定の閾値以上に急増又は急減したかを判定する（ステップＳ２１４）。斯かる所定の閾値は、例えば、前記第２閾値であっても良く、第２閾値よりも小さい第３閾値であっても良い。

【0080】

制御部１１ｉによって、アーク電圧Ｖが所定の閾値以上に急増又は急減していないと判定された場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）、処理はステップＳ２１３に戻る。制御部１１ｉは、アーク電圧Ｖが急増又は急減するまで斯かる判定を繰り返す。この間、印加電圧を周期的に増減させて異常変化量を求める上述した一連の処理は行われない。
一方、制御部１１ｉによって、アーク電圧Ｖが所定の閾値以上に急増又は急減したと判定された場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０６に進み、印加電圧を周期的に増減させて異常変化量を求める上述した一連の処理が再開される。

【0081】

このように、実施形態２のアーク溶接装置１００においては、Ｅ１の電圧Ｖ変化及びＥ２の電圧Ｖ変化が、Ｅの電圧Ｖ変化に対して１０％内で変動しており、かつこの状態が所定期間続く場合、埋もれアーク状態が安定しているとみなし、現在の印加電圧Ｅよりも高い印加電圧Ｅ１の場合と、低い印加電圧Ｅ２の場合とのアーク電圧Ｖの異常変化量を求める上述した一連の処理を、現在の印加電圧Ｅに係るアーク電圧Ｖが所定の閾値以上に急増又は急減することが生じるまで中止する。
よって、処理を簡素化でき、より効率的に、印加電圧の最適化によって埋もれアーク状態を安定化できる。

【0082】

以上においては、前記第２閾値が１０％である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。前記第２閾値は１０％より大きくても良く、１０％より小さくても良い。

【0083】

更に、以上においては、Ｅ１の電圧Ｖ変化及びＥ２の電圧Ｖ変化と、Ｅの電圧Ｖ変化との差異が、２周期連続して１０％以下であると判定された場合、上述した一連の処理を中止することを例として挙げて説明したが、これに限定されるものではない。３周期以上連続して１０％以下である場合、前記一連の処理を中止するように構成しても良い。

【0084】

（実施形態３）
実施形態１，２のアーク溶接装置１００では、溶接トーチ２に印加される印加電圧Ｅが定電圧である場合について説明したが、実施形態３のアーク溶接装置１００においては、印加電圧Ｅが変動する。

【0085】

実施形態３に係るアーク溶接装置１００は、実施形態１と同様、溶接電源１、溶接トーチ２及びワイヤ送給部３を備えている。溶接トーチ２はハンドル部１３によって溶接電源１及びワイヤ送給部３と接続されている（図１参照）。
また、溶接電源１は、溶接トーチ２及び母材４に接続され、電圧を印加する電源部１１と、溶接ワイヤ５の送給速度を制御する送給速度制御回路１２とを備える。電源部１１は、電源回路１１ａ、電圧制御回路１１ｂ、選択回路１１ｃ、電圧設定回路１１ｄ、電圧検出部１１ｅ、電流検出部１１ｆ、記憶回路１１ｇ及び計時回路１１ｈを備える。
これらの各構成部分については、実施形態１にて既に説明しており、詳しい説明を省略する。

【0086】

実施形態３のアーク溶接装置１００では、電圧設定回路１１ｄが、溶接電源１から溶接トーチ２に印加される印加電圧Ｅを定めるための電圧設定信号Ｅｒを電圧制御回路１１ｂへ出力する。電圧設定回路１１ｄから出力される電圧設定信号Ｅｒは、例えば矩形波状の信号である。

【0087】

図６は、電圧設定信号Ｅｒの一例を示すグラフである。図６に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電圧設定信号Ｅｒである。実施形態３のアーク溶接装置１００では、電源部１１が、図６に示すように、電圧設定信号Ｅｒを周期的に変動させる。電源部１１は、電圧設定信号Ｅｒを、１０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下の周波数、好ましくは５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の周波数、より好ましくは８０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波数で変動させる。このような電圧設定信号Ｅｒの変動に応じて印加電圧Ｅも波状に変動する。

【0088】

図７は、実施形態３のアーク溶接装置１００における埋もれアーク状態を説明する説明図である。
電圧設定信号Ｅｒを周期的に変動させると、溶接ワイヤ５の先端部５ａ及び母材４の被溶接部間に発生したアーク７の熱によって溶融した母材４及び溶接ワイヤ５の溶融金属からなる凹状の溶融部分６が母材４に形成され、溶接ワイヤ５の先端部５ａが、溶融部分６の内側である埋もれ空間６ａに進入する。
そして、電圧設定信号Ｅｒが低電圧である場合、図７左図に示すように、溶接ワイヤ５の先端部５ａが埋もれ空間６ａの深い所に位置し、溶接ワイヤ５の先端部５ａ及び溶融部分６の底部６１間にアーク７が発生する第１状態が生じる。また、電圧設定信号Ｅｒが高電圧である場合、図７右図に示すように、溶接ワイヤ５の先端部５ａが埋もれ空間６ａの浅い所に位置し、先端部５ａ及び溶融部分６の側部６２間にアーク７が発生する第２状態が生じる。

【0089】

第１状態では、溶接ワイヤ５の先端部５ａが埋もれ空間６ａに深く位置し、溶融部分６の底部６１に照射されるアーク７によって、深い溶け込みが得られる。第２状態においては、溶接ワイヤ５の先端部５ａが埋もれ空間６ａに浅く位置し、溶融部分６の側部６２に照射されるアーク７の力によって溶融部分６が支えられるため、埋もれ空間６ａは安定して維持される。従って、安定した埋もれアーク状態でアーク溶接を実施することができる。

【0090】

以上のような実施形態３のアーク溶接装置１００においては、埋もれアーク溶接を安定化するための上述した一連の処理が電圧設定信号Ｅｒ、即ち印加電圧Ｅの中心電圧（図６参照）、振幅（図６参照）又は周波数を増減させることによって行われる。
即ち、周期的に、現在の印加電圧Ｅよりも中心電圧、振幅又は周波数が一定値高い印加電圧Ｅ１に係るアーク電圧Ｖの異常変化量と、現在の印加電圧Ｅよりも中心電圧、振幅又は周波数が一定値低い印加電圧Ｅ２に係るアーク電圧Ｖの異常変化量と求め、現在の印加電圧Ｅに係るアーク電圧Ｖの異常変化量と対比して、アーク電圧Ｖの変化が少ない方、即ち、短絡及びアーク切れの程度が小さく、より埋もれアーク状態が安定である方の中心電圧、振幅又は周波数を選択する。

【0091】

上述の一連の処理で増減される中心電圧値の変動幅は、例えば、１Ｖである。また、中心電圧値の変動幅は０Ｖ超過～１Ｖ未満であっても良い。好ましくは、中心電圧値の変動幅が０．３Ｖ超過～０．７Ｖ未満であれば良い。なお、中心電圧値の変動幅は１Ｖよりも大きい値であっても良い。
なお、中心電圧のみではなく、波状の印加電圧Ｅの最高電圧又は最低電圧を増減させるようにしても良い。

【0092】

また、上述の一連の処理で増減される振幅値の変動幅は、例えば、現在の印加電圧Ｅの振幅の１５％以下である。好ましくは、５％より大きく１５％以下である。
また、上述の一連の処理で増減される周波数値の変動幅は、例えば、現在の印加電圧Ｅの周波数の１５％以下である。好ましくは、５％より大きく１５％以下である。

【0093】

実施形態１－２においては、印加電圧を制御して埋もれアーク溶接を安定化する場合について説明したが、これに限定されるものではない。溶接電流Ｉ、リアクトルＬ等を制御するようにしても良い。更には、外部特性の傾きを調整するようにしても良い。

【0094】

また、印加電圧（中心電圧、振幅、周波数）を周期的に増減させる一連の処理によって、埋もれアーク溶接を安定化できた場合、続けて、他のパラメータ（溶接電流Ｉ、リアクトルＬ等）を用いて埋もれアーク溶接の更なる安定化を図るように構成しても良い。
例えば、図５のステップＳ２１２のように、Ｅ１の電圧Ｖ変化及びＥ２の電圧Ｖ変化が、Ｅの電圧Ｖ変化に対して１０％内で変動する状態が所定期間続く場合、埋もれアーク溶接が安定化できたものと判定し、以降、他のパラメータ（溶接電流Ｉ、リアクトルＬ等）の値を周期的に増減させる一連の処理を行う。
このように、他のパラメータを制御する上述の一連の処理によって埋もれアーク溶接の安定化ができた場合、再び印加電圧を制御する上述の一連の処理を実行しても良い。そして、印加電圧を制御する一連の処理と、他のパラメータを制御する一連の処理とを交互に実行しても良く、印加電圧を制御する一連の処理を、他のパラメータを制御する一連の処理よりも多く実行しても良い。

【0095】

なお、本発明に係るアーク溶接装置１００は、上述したような埋もれアーク溶接のみではなく、いわゆるパルス溶接にも適用可能であることは言うまでもない。

【0096】

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【符号の説明】

【0097】

４ 母材
５ 溶接ワイヤ
６ 溶融部分
１１ｂ 電圧制御回路
１１ｅ 電圧検出部
１１ｆ 電流検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】