特許 7576489 アーク溶接装置

(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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】アーク溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/073 20060101AFI20241024BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

B23K9/073 545

B23K9/12 305

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021033305

(22)【出願日】2021-03-03

(65)【公開番号】P2022134272

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-10-02

(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】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】高田 賢人

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１３９２２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２０３１６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００－９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正送と逆送とを交互に切り換えて溶接ワイヤを送給する送給モータと、前記溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給する電力制御部と、を備えて短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するアーク溶接装置において、
前記溶接ワイヤは鉄鋼ワイヤであり、
前記電力制御部は、前記短絡期間中の溶接電流の瞬時値を前記溶接電流の平均値以下に制御し、
前記送給モータは、前記正送と前記逆送との相互の切換時間を０．５～１．５msの範囲で切り換え、前記溶接ワイヤを前記正送と前記逆送との繰り返し周波数が１２０～２００Ｈｚの範囲になるように送給する、
ことを特徴とするアーク溶接装置。

【請求項2】

前記電力制御部は、前記短絡期間中の前記溶接電流を、定電流制御して１００Ａ以下の一定値に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接ワイヤの送給を正送と逆送とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するアーク溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。

【0003】

溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの送給を正送と逆送とに交互に切り換える正逆送給制御を行い、短絡期間とアーク期間とを繰り返し、短絡期間中に溶滴のくびれを検出すると溶接電流を低レベル電流値まで減少させてアークを再発生させて溶接するアーク溶接方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１２７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

短絡期間中に溶滴のくびれを検出して溶接電流を低レベル電流値まで減少させてアークを再発生させるくびれ検出制御は、スパッタの発生を大幅に削減することができるので、高品質の溶接結果を得ることができる。このくびれ検出制御を行うためには、溶滴のくびれの状態をアーク発生部の電圧から正確に検出する必要がある。このために、従来技術では、アーク発生部の電圧を検出するために、母材と溶接トーチとに専用の検出線を配線している。しかし、この検出線を配線するには手間がかかる。さらに、溶接トーチは溶接中に移動するので、検出線が断線してトラブルになることがある。さらに、大型構造物を溶接する場合には、アーク発生部の電圧を検出することが困難である。

【0006】

そこで、本発明では、正逆送給アーク溶接において、くびれ検出制御を行うことなくスパッタの発生を削減することができるアーク溶接装置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、
正送と逆送とを交互に切り換えて溶接ワイヤを送給する送給モータと、前記溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給する電力制御部と、を備えて短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するアーク溶接装置において、
前記溶接ワイヤは鉄鋼ワイヤであり、
前記電力制御部は、前記短絡期間中の溶接電流の瞬時値を前記溶接電流の平均値以下に制御し、
前記送給モータは、前記正送と前記逆送との相互の切換時間を０．５～１．５msの範囲で切り換え、前記溶接ワイヤを前記正送と前記逆送との繰り返し周波数が１２０～２００Ｈｚの範囲になるように送給する、
ことを特徴とするアーク溶接装置である。

【0008】

請求項２の発明は、
前記電力制御部は、前記短絡期間中の前記溶接電流を、定電流制御して１００Ａ以下の一定値に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、正逆送給アーク溶接において、くびれ検出制御を行うことなくスパッタの発生を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るアーク溶接装置のブロック図である。

【図2】図１のアーク溶接装置における各信号のタイミングチャートである。

【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アーク溶接装置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】

電力制御回路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による出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力し、溶接ワイヤ１と母材２との間に溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを供給する。この電力制御回路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次整流器を備えている。

【0016】

リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば１００μＨである。

【0017】

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。

【0018】

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。溶接電源の出力端子間には溶接電圧Ｖｗが印加される。アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電する。溶接ワイヤ１には、鉄鋼ワイヤ、アルミニウムワイヤ等が使用される。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。

【0019】

出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。

【0020】

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（－）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

【0021】

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。

【0022】

電圧検出回路ＶＤは、アーク発生部の電圧を検出する検出線が配線されていないので、溶接電源の出力端子間の電圧である溶接電圧Ｖｗを検出して、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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、予め定めた正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。

【0028】

逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

短絡電流設定回路ＩＳＲは、予め定めた短絡電流設定信号Ｉsrを出力する。

【0033】

第１アーク期間設定回路ＴＡ１Ｒは、予め定めた第１アーク期間設定信号Ｔa1rを出力する。

【0034】

第１アーク期間回路ＳＴＡ１は、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の第１アーク期間設定信号Ｔa1rを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化し予め定めた遅延期間Ｔｃが経過した時点から第１アーク期間設定信号Ｔa1rによって予め定めた第１アーク期間Ｔa1中はＨｉｇｈレベルとなる第１アーク期間信号Ｓta1を出力する。

【0035】

第１アーク電流設定回路ＩＡ１Ｒは、予め定めた第１アーク電流設定信号Ｉa1rを出力する。

【0036】

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。

【0037】

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。

【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、上記の短絡電流設定信号Ｉsr、上記の第１アーク期間信号Ｓta1、上記の第３アーク期間信号Ｓta3、上記の第１アーク電流設定信号Ｉa1r及び上記の第３アーク電流設定信号Ｉa3r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Ｌｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から第１アーク期間信号Ｓta1がＨｉｇｈレベルに変化するまでの遅延期間中は、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）その後に、第１アーク期間信号Ｓta1がＨｉｇｈレベル（第１アーク期間）のときは、第１アーク電流設定信号Ｉa1rの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）第１アーク期間信号Ｓta1がＬｏｗレベルに変化した時点から第３アーク期間信号Ｓta3がＬｏｗレベルに変化するまでの期間（第２アーク期間及び第３アーク期間）中は、第３アーク電流設定信号Ｉa3rの値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）のときは、短絡電流設定信号Ｉsr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、電流制御設定信号Ｉcr（＋）と電流検出信号Ｉｄ（－）との誤差を増幅して、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。

【0041】

図２は、図１のアーク溶接装置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、図１の送給速度設定回路ＦＲから出力される送給速度設定信号Ｆｒの値に制御される。送給速度Ｆｗは、図１の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、短絡が発生するまで継続する正送ピーク期間Ｔsp、図１の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、図１の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、アークが発生するまで継続する逆送ピーク期間Ｔrp及び図１の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から形成される。さらに、正送ピーク値Ｗspは図１の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まり、逆送ピーク値Ｗrpは図１の逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる。この結果、送給速度設定信号Ｆｒは、正負の略台形波波状に変化する送給パターンとなる。

【0043】

［時刻ｔ１～ｔ４の短絡期間の動作］
正送ピーク期間Ｔsp中の時刻ｔ１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は数Ｖの短絡電圧値に急減するので、同図（Ｄ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）に変化する。これに応動して、時刻ｔ１～ｔ２の予め定めた正送減速期間Ｔsdに移行し、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する。

【0044】

同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ２～ｔ３の予め定めた逆送加速期間Ｔruに入り、０から上記の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する。この期間中は短絡期間が継続している。

【0045】

時刻ｔ３において逆送加速期間Ｔruが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送ピーク期間Ｔrpに入り、上記の逆送ピーク値Ｗrpになる。逆送ピーク期間Ｔrpは、時刻ｔ４にアークが発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ１～ｔ４の期間が短絡期間となる。

【0046】

同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１～ｔ４の短絡期間中の溶接電流Ｉｗの瞬時値は、図１の短絡電流設定信号Ｉsrの値に定電流制御される。この短絡電流設定信号Ｉsrの値は、溶接電流Ｉｗの平均値以下に設定される。溶接電流Ｉｗの平均値は、送給速度Ｆｗの平均値によって略定まる。好ましくは、短絡電流設定信号Ｉsrの値は、１００Ａ以下に設定され、より好ましくは７０Ａ以下に設定される。このように、短絡期間中の溶接電流Ｉｗを小電流値に制御することによって、短絡発生時にスパッタが発生することを抑制し、溶滴が溶融池に円滑に吸収されることを促進する。さらには、従来技術のようにくびれ検出制御を行うことなくアーク再発生時の溶接電流Ｉｗの値を小さくすることができるので、アーク再発生に伴うスパッタ発生を大幅に削減することができる。本実施の形態では、くびれ検出制御を行わないので、アーク発生部の電圧を検出するための検出線は不要である。従来技術では、短絡期間中の溶接電流Ｉｗの瞬時値は、最大値が４００Ａ以上となっている。これは、短絡状態を解除するためには、大電流を通電し、そのピンチ力によって、溶滴にくびれを形成する必要があったためである。これに対して、本実施の形態では、溶接ワイヤを高速に逆送することによって、ピンチ力に頼ることなく、くびれを形成して短絡状態を解除することができる。このために、本実施の形態では、短絡期間中の溶接電流Ｉｗを、従来技術よりも小さな値にすることができる。

【0047】

［時刻ｔ４～ｔ７のアーク期間の動作］
時刻ｔ４において、溶接ワイヤの逆送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、時刻ｔ４～ｔ５の予め定めた逆送減速期間Ｔrdに移行し、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する。

【0048】

時刻ｔ５において逆送減速期間Ｔrdが終了すると、時刻ｔ５～ｔ６の予め定めた正送加速期間Ｔsuに移行する。この正送加速期間Ｔsu中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から上記の正送ピーク値Ｗspまで加速する。この期間中はアーク期間が継続している。

【0049】

時刻ｔ６において正送加速期間Ｔsuが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送ピーク期間Ｔspに入り、上記の正送ピーク値Ｗspになる。この期間中もアーク期間が継続している。正送ピーク期間Ｔspは、時刻ｔ７に短絡が発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ４～ｔ７の期間がアーク期間となる。そして、短絡が発生すると、時刻ｔ１の動作に戻る。

【0050】

時刻ｔ４におい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。他方、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４から予め定めた遅延期間Ｔｃの間は図１の低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる。これは、アークが発生した直後に電流値を上昇させると、溶接ワイヤの逆送と溶接電流による溶接ワイヤの溶融とが加算されて、アーク長が急速に長くなり、溶接状態が不安定になる場合があるためである。

【0051】

正送加速期間Ｔsu中の時刻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レベルに変化し、時刻ｔ５１～ｔ６１の予め定めた第１アーク期間Ｔa1に移行する。この第１アーク期間Ｔa1中は引き続き定電流制御され、同図(Ｂ)に示すように、図１の第１アーク電流設定信号Ｉa1rによって定まる所定の第１アーク電流Ｉa1が通電する。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは電流値及びアーク負荷によってさだまる値となり、大きな値となる。

【0052】

時刻ｔ６２において、アーク発生時点ｔ４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ｔ６１～ｔ６２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、定電圧制御される。同図(Ｂ)に示すように、第２アーク電流Ｉa2はアーク負荷によって変化するが、第１アーク電流Ｉa1よりも小さい値であり、かつ、第３アーク電流Ｉa3よりも大きな値となる。すなわち、Ｉa1＞Ｉa2＞Ｉa3となるように出力制御される。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは定電圧制御によって所定値に制御され、第１アーク期間Ｔa1の電圧値と第３アーク期間Ｔa3の電圧値との中間値となる。この第２アーク期間Ｔa2を定電圧制御することによって、アーク長が適正値になるように制御している。

【0053】

第３アーク期間信号Ｓta3がＨｉｇｈレベルに変化する時刻ｔ６２から短絡が発生する時刻ｔ７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、図１の第３アーク電流設定信号Ｉa3rによって定まる所定の第３アーク電流Ｉa3が通電する。同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは電流値及びアーク負荷によって定まる値となる。短絡直前の第３アーク電流値Ｉa3を小さな値にすることによって、短絡の発生を導き、短絡発生時のスパッタ発生を抑制することができる。

【0054】

上記の各パラメータの数値例を以下に示す。短絡期間(所定値ではない)：２．５ms、アーク期間(所定値ではない)：４ms、遅延期間Ｔｃ(所定値)：０．５ms、第１アーク期間Ｔa1(所定値)：０．５ms、第２アーク期間Ｔa2(所定値ではない)：２．５ms、第３アーク期間Ｔa3(所定値ではない)：０．５ms、電流降下時間(所定値)：３．５ms、低レベル電流値(所定値)：７０Ａ、第１アーク電流値Ｉa1(所定値)：３５０Ａ、第３アーク電流値Ｉa3(所定値)：６０Ａ、正送ピーク値Ｗsp(所定値)：６０m/min、逆送ピーク値Ｗrp(所定値)：－４０m/min、

【0055】

本実施の形態においては、送給モータＷＭは、正送と逆送との相互の切換時間を０．５～１．５msの範囲で切り換えることが好ましい。正送から逆送への切換時間は、正送減速期間Ｔsdと逆送加速期間Ｔruとの合算値であるので、両値を設定することで設定することができる。逆送から正送への切換時間は、逆送減速期間Ｔrdと正送加速期間Ｔsuとの合算値であるので、両値を設定することで設定することができる。上述したように、本実施の形態では、短絡期間中の溶接電流Ｉｗの瞬時値を小さな値に制御しているために、溶滴のサイズを従来技術のときよりも小さくすることによって、安定した短絡移行溶接を行うことができる。相互の切換時間が０．５～１．５msの範囲にあるときは、溶滴が適正サイズとなり、溶接状態が安定になる。切換時間が１．５msを超えると、溶滴サイズが大きくなり、溶接状態が不安定になる。切換時間が０．５ms未満になると、送給速度の変化が急速過ぎて溶接状態が不安定になる。

【0056】

本実施の形態においては、送給モータＷＭは、溶接ワイヤを正送と逆送との繰り返し周波数が１２０～２００Ｈｚの範囲になるように送給することが好ましい。正送と逆送との繰り返し周波数は、短絡期間とアーク期間との繰り返し周波数となる。この繰り返し周波数は、正送ピーク値Ｗsp、逆送ピーク値Ｗrp、及び上記の正送と逆送との相互の切換時間を設定することによって、設定することができる。上述したように、本実施の形態では、短絡期間中の溶接電流Ｉｗの瞬時値を小さな値に制御しているために、溶滴のサイズを従来技術のときよりも小さくすることによって、安定した短絡移行溶接を行うことができる。繰り返し周波数が１２０～２００Ｈｚの範囲にあるときは、溶滴が適正サイズとなり、溶接状態が安定になる。繰り返し周波数が１２０Ｈｚ未満になると、溶滴サイズが大きくなり、溶接状態が不安定になる。繰り返し周波数が２００Ｈｚを超えると、溶滴が適正サイズまで成長することができず、溶接状態が不安定になる。

【符号の説明】

【0057】

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
Ｅ 出力電圧
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
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 第１アーク電流
ＩＡ１Ｒ 第１アーク電流設定回路
Ｉa1r 第１アーク電流設定信号
Ｉa2 第２アーク電流
Ｉa３ 第３アーク電流
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
ＩＳＲ 短絡電流設定回路
Ｉsr 短絡電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電力制御回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＴＡ１ 第１アーク期間回路
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
ＴＡ１Ｒ 第１アーク期間設定回路
Ｔa1r 第１アーク期間設定信号
Ｔｄ 電流降下時間
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
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
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】