特許7582923溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法
(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】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/12 20060101AFI20241106BHJP
B23K 9/173 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
B23K9/12 305
B23K9/173 A
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021152554
(22)【出願日】2021-09-17
(65)【公開番号】P2023044501
(43)【公開日】2023-03-30
【審査請求日】2023-09-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 圭
(72)【発明者】
【氏名】北村 佳昭
【審査官】黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０６７０７４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－８３５５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１８０６７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５４２０２７（ＪＰ，Ａ）
(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】
溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御することを特徴とする溶接制御方法。
【請求項2】
前記溶接ワイヤの先端が前記最上端又は前記最下端に位置するときの前記溶接ワイヤの送給速度は、あらかじめ定めた平均送給速度の値とする、請求項１に記載の溶接制御方法。
【請求項3】
前記電流非抑制期間ＴＩＰは、前記電流抑制期間ＴＩＢ直後の立ち上がり区間ＴＵ、前記電流抑制期間ＴＩＢ直前の立ち下がり区間ＴＤ、及び前記立ち上がり区間ＴＵ及び前記立ち下がり区間ＴＤ以外の電流制御区間ＴＣからなり、前記立ち上がり区間ＴＵは、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下であり、前記立ち下がり区間ＴＤは、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下である、請求項１又は２に記載の溶接制御方法。
【請求項4】
前記電流制御区間ＴＣにおいて少なくとも２つの溶接電流設定値ＩＰ１、ＩＰ２を有し、前記溶接ワイヤの前記最上端位置を基準として０ｄｅｇとする場合において、
前記溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定し、
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定する、請求項３に記載の溶接制御方法。
【請求項5】
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端を前記電流制御区間ＴＣの終端とし、前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置をＸｄｅｇとする場合において、
前記電流抑制期間ＴＩＢの終端位置を（Ｘ＋１００）～（Ｘ＋２２０）ｄｅｇの範囲で設定する、請求項４に記載の溶接制御方法。
【請求項6】
前記溶接電流設定値ＩＰ１の設定電流を２５０～６００Ａとし、前記溶接電流設定値ＩＰ２の設定電流を３００～６５０Ａとする、請求項４又は５に記載の溶接制御方法。
【請求項7】
前記電流制御区間ＴＣにおいて、溶接電源の外部特性を設ける、請求項４～６のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
【請求項8】
前記溶接ワイヤの先端から離脱する溶滴の平均体積が１．７～５．０ｍｍ３である、請求項１～７のいずれか１項に記載の溶接制御方法。
【請求項9】
溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を有することを特徴とする溶接制御装置。
【請求項10】
請求項９に記載の溶接制御装置を備える、溶接電源。
【請求項11】
請求項９に記載の溶接制御装置又は請求項１０に記載の溶接電源を備える、溶接システム。
【請求項12】
溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置を少なくとも備える溶接システムのコンピュータに対し、
前記溶接制御装置が、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項13】
溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、ガスメタルアーク溶接を行う溶接方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする溶接方法。
【請求項14】
溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接を応用した付加製造において、前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、付加製造を行う付加製造方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする付加製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接ワイヤの送給が正送給と逆送給とを交互に周期的に繰り返すアーク溶接方式における、溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄骨や建機等といった業種で主となる厚板の溶接では、一定の溶込み深さを確保することが求められている。また、自動車等の業種で適用される亜鉛めっき鋼板の溶接では、気孔欠陥を防止することが求められている。このような溶込み深さの確保や気孔欠陥の防止は、アークの熱エネルギーを増大することで解決できる。そのため、従来から、炭酸ガス等の電位傾度の高いシールドガスを用いてアークの電流密度を高めたり、溶接電流自体を高くしたりするといった対応を取り入れた、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ：Ｇａｓ－ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）が行われている。しかしながら、電位傾度の高いシールドガスの適用や高い溶接電流の適用は、スパッタが増加する要因となり、主にスパッタを主因とした溶接作業性の低下が問題となっていた。
【0003】
上記問題に対し、特許文献１には、消耗電極である溶接ワイヤ（以降、「ワイヤ」とも称する。）の送給が正送給と逆送給とを交互に周期的に繰り返すことでアーク溶接する場合に、ワイヤに大電流を流してもスパッタの発生を抑制できるようすることを課題とし、ワイヤの先端が、正送給される期間と逆送給される期間の周期的な切り替えを伴いながら母材に向けて送給される場合に、周期的に変動するワイヤの先端位置に応じて溶接電流を変化させる制御手段を用いることで、高い入熱で効率の良い溶接が可能となる高電流域、すなわち短絡移行以外の移行形態となる電流域の場合にもスパッタの低減を実現できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－４９５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のとおり、特許文献１では、高い入熱で効率良く溶接できる高電流域でスパッタの低減を実現できる方法が開示されているものの、溶込み深さについては特に言及されていない。すなわち、特許文献１には、安定した溶込み深さの確保や気孔欠陥を防止できる効果について何ら触れられていない。
特許文献１は、正送給と逆送給とを周期的に繰り返すアーク溶接方式において、従来の短絡移行方式とは異なり、短絡をしないように制御するものであるが、ワーク条件や溶接姿勢といった施工条件の違いや溶接中の外乱によっては、溶接制御中に短絡が生じたり、溶滴の離脱タイミングがずれたりすることで、安定した溶込み深さが得られないおそれや、スパッタの発生量が増加するおそれがある。このため、どのような溶接環境によっても、安定した溶込み深さとスパッタ低減効果の両立を得ることが可能な、より精度の高い溶接制御が求められている。
特許文献１は、正送給と逆送給とを周期的に繰り返すアーク溶接方式において、従来の短絡移行方式とは異なり、短絡をしないように制御するものであるが、ワーク条件や溶接姿勢といった施工条件の違いや溶接中の外乱によっては、溶接制御中に短絡が生じたり、溶滴の離脱タイミングがずれたりすることで、安定した溶込み深さが得られないおそれや、スパッタの発生量が増加するおそれがある。このため、どのような溶接環境によっても、安定した溶込み深さとスパッタ低減効果の両立を得ることが可能な、より精度の高い溶接制御が求められている。
【0006】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接ワイヤの送給が正送給と逆送給とを交互に周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることが可能な、溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造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】
したがって、本発明の上記目的は、溶接制御方法に係る下記［１］の構成により達成される。
【0008】
［１］ 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御することを特徴とする溶接制御方法。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御することを特徴とする溶接制御方法。
【0009】
また、本発明の上記目的は、溶接制御装置に係る下記［２］の構成により達成される。
【0010】
［２］ 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を有することを特徴とする溶接制御装置。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を有することを特徴とする溶接制御装置。
【0011】
また、本発明の上記目的は、溶接電源に係る下記［３］の構成により達成される。
【0012】
［３］ ［２］に記載の溶接制御装置を備える、溶接電源。
【0013】
また、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記［４］の構成により達成される。
【0014】
［４］ ［２］に記載の溶接制御装置又は［３］に記載の溶接電源を備える、溶接システム。
【0015】
また、本発明の上記目的は、プログラムに係る下記［５］の構成により達成される。
【0016】
［５］ 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置を少なくとも備える溶接システムのコンピュータに対し、
前記溶接制御装置が、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を実行させることを特徴とするプログラム。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置を少なくとも備える溶接システムのコンピュータに対し、
前記溶接制御装置が、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【0017】
また、本発明の上記目的は、溶接方法に係る下記［６］の構成により達成される。
【0018】
［６］ 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、ガスメタルアーク溶接を行う溶接方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする溶接方法。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、ガスメタルアーク溶接を行う溶接方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする溶接方法。
【0019】
また、本発明の上記目的は、付加製造方法に係る下記［７］の構成により達成される。
【0020】
［７］ 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接を応用した付加製造において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、付加製造を行う付加製造方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする付加製造方法。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、付加製造を行う付加製造方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする付加製造方法。
【発明の効果】
【0021】
本発明の溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法によれば、溶接ワイヤの送給が正送給と逆送給とを交互に周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明に係る溶接制御方法、溶接制御装置、溶接電源、溶接システム、プログラム、溶接方法及び付加製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0024】
なお、本実施形態は溶接ロボットを用いた場合の一例であり、本発明に係る溶接制御方法は本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、台車を用いた自動溶接装置に本発明の溶接制御方法を適用してもよいし、可搬型の小型溶接ロボットに本発明の溶接制御方法を適用してもよい。また、本実施形態では、パルス波形を用いたガスメタルアーク溶接方法を用いている。
さらに本実施形態においては、本発明に係る溶接制御方法を適用したガスメタルアーク溶接方法について説明するが、本発明に係る溶接制御方法は、ガスメタルアーク溶接を応用した付加製造方法についても同様に適用可能である。
さらに本実施形態においては、本発明に係る溶接制御方法を適用したガスメタルアーク溶接方法について説明するが、本発明に係る溶接制御方法は、ガスメタルアーク溶接を応用した付加製造方法についても同様に適用可能である。
【0025】
また、本発明に係る溶接挙動を計測する方法は溶接だけでなく、ＧＭＡＷを活用した付加製造技術、具体的には、金属積層造型技術（ＷＡＡＭ：Ｗｉｒｅ ａｎｄ Ａｒｃ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）においても有用である。なお、付加製造という用語は、広義では積層造形又はラピットプロトタイピングの用語で用いられることがあるが、本発明においては、統一して付加製造の用語を用いる。本発明に係る手法を付加製造技術に活用する場合は、「溶接」を「溶着」、「付加製造」又は「積層造形」等に言い換えられる。例えば、溶接として扱う場合は「溶接挙動」となるが、付加製造として本願発明を活用する場合は、「溶着挙動」と言い換えたり、溶接として扱う場合は「溶接システム」となるが、付加製造として本発明を活用する場合は、「付加製造システム」と言い換えたりすることができる。
【0026】
＜溶接システムの概要＞
図１は、本実施形態に係る溶接システムの構成例を示す概略図である。溶接システム５０は、溶接ロボット１１０と、溶接制御装置１２０と、溶接ワイヤ１００を送給する不図示の送給装置と、溶接電源１４０と、コントローラ１５０を備えている。
図１は、本実施形態に係る溶接システムの構成例を示す概略図である。溶接システム５０は、溶接ロボット１１０と、溶接制御装置１２０と、溶接ワイヤ１００を送給する不図示の送給装置と、溶接電源１４０と、コントローラ１５０を備えている。
【0027】
溶接電源１４０は、不図示のプラスのパワーケーブルを介して、消耗式電極である溶接ワイヤ１００に通電できるように溶接ロボット１１０に接続され、不図示のマイナスのパワーケーブルを介して、ワーク（以降、「母材」とも称する。）２００と接続されている。この接続は、逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合、溶接電源１４０は、極性を逆にすればよい。
【0028】
また、溶接電源１４０と溶接ワイヤ１００を送給するための送給装置のそれぞれが信号線によって接続され、溶接ワイヤの送り速度を制御することができる。
【0029】
溶接ロボット１１０は、エンドエフェクタとして、溶接トーチ１１１を備えている。溶接トーチ１１１は、溶接ワイヤ１００に通電させる通電機構、すなわち溶接チップを有している。溶接ワイヤ１００は、溶接チップからの通電により先端からアークを発生し、その熱で溶接の対象であるワーク２００を溶接する。なお、溶接チップは一般的に、コンタクトチップとも称されることがある。
【0030】
さらに、溶接トーチ１１１は、シールドガスを噴出する機構となるシールドガスノズルを備える。シールドガスは、本実施形態で用いる制御の特性上、グロビュール移行の形態を取るガス組成にすればよく、具体的には、電位傾度の高い炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガスのうち少なくとも一つのガスが含まれることが好ましい。また、汎用性の観点から、炭酸ガス単体で用いることがより好ましく、アルゴンガス（以降、「Ａｒガス」とも称する。）との混合ガスの場合は炭酸ガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガスのうち少なくとも一つのガスが含まれ、Ａｒガス以外のガスが合計で５～５０体積％に混合した系がより好ましい。なお、シールドガスは、不図示のシールドガス供給装置から供給される。
【0031】
本実施形態で使用する溶接ワイヤ１００は、特に問わず、例えば、フラックスを含まないソリッドワイヤと、フラックスを含むフラックス入りワイヤのどちらを用いてもよい。また、溶接ワイヤ１００の材質も問わず、例えば、材質は、軟鋼でもよいし、ステンレス、アルミニウム、チタンでもよく、ワイヤ表面にＣｕ等のめっきがあってもよい。さらに、溶接ワイヤ１００の径も特に問わない。本実施形態の場合、好ましくは、径の上限を１．６ｍｍ、下限を０．８ｍｍとする。
【0032】
また、本実施形態においてワーク２００の具体的構成は特に問わず、継手形状、溶接姿勢や開先形状などの施工条件も特に問わない。
【0033】
溶接制御装置１２０は、主に溶接ロボット１１０の動作を制御する。溶接制御装置１２０は、あらかじめ溶接ロボット１１０の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接条件、ウィービング動作等を定めた教示データを保持し、溶接ロボット１１０に対してこれらを指示して溶接ロボット１１０の動作を制御する。また、溶接制御装置１２０は、教示データに従い、溶接作業中の溶接電流、溶接電圧、送給速度等の溶接条件を溶接電源１４０に与える。
なお、図１に示すように、本実施形態の溶接システム５０は、溶接制御装置１２０が溶接電源１４０から独立した構成としているが、溶接電源１４０の中に溶接制御装置１２０を備える構成であってもよい。
なお、図１に示すように、本実施形態の溶接システム５０は、溶接制御装置１２０が溶接電源１４０から独立した構成としているが、溶接電源１４０の中に溶接制御装置１２０を備える構成であってもよい。
【0034】
コントローラ１５０は、溶接制御装置１２０に接続され、溶接ロボット１１０を動作させるためのプログラム作成又は表示、教示データの入力等を行い、溶接制御装置１２０へ与える。また、コントローラ１５０は、溶接ロボット１１０のマニュアル操作を行う機能も有する。なお、コントローラ１５０と溶接制御装置１２０の接続は、有線又は無線の種類を特に問わない。
【0035】
溶接電源１４０は、溶接制御装置１２０からの指令により、溶接ワイヤ１００及びワーク２００に電力を供給することで、溶接ワイヤ１００とワーク２００との間にアークを発生させる。また、溶接電源１４０は、溶接制御装置１２０からの指令により、不図示の送給装置に、溶接ワイヤ１００を送給する速度を制御するための信号を出力する。
【0036】
＜溶接電源の機能構成＞
次に、図２を参照して、本実施形態に係る溶接電源１４０の機能構成について詳細に説明する。図２は、溶接電源１４０における電源制御部の概略構成を示すブロック図である。
溶接電源１４０の制御系部分は、例えば、溶接制御装置１２０又は不図示のコンピュータによるプログラムの実行を通じて実行される。
溶接電源１４０の制御系部分には、電流設定部３６が含まれる。本実施形態における電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００に流れる溶接電流を規定する各種の電流値を設定する機能の他、電流抑制期間設定部３６Ａにより溶接電流の電流値が抑制される期間が開始される時間と終了する時間を設定する機能と、ワイヤ先端位置変換部３６Ｂにより溶接ワイヤ１００の先端位置の情報を求める機能を有する。
なお、後述する電流非抑制期間ＴＩＰの各種条件設定、例えば、立ち上がり区間ＴＵや立ち下がり区間ＴＤ中の電流設定点などは、電流設定部３６において溶接電流を規定する各種の電流値を設定する機能の中に含まれる。
次に、図２を参照して、本実施形態に係る溶接電源１４０の機能構成について詳細に説明する。図２は、溶接電源１４０における電源制御部の概略構成を示すブロック図である。
溶接電源１４０の制御系部分は、例えば、溶接制御装置１２０又は不図示のコンピュータによるプログラムの実行を通じて実行される。
溶接電源１４０の制御系部分には、電流設定部３６が含まれる。本実施形態における電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００に流れる溶接電流を規定する各種の電流値を設定する機能の他、電流抑制期間設定部３６Ａにより溶接電流の電流値が抑制される期間が開始される時間と終了する時間を設定する機能と、ワイヤ先端位置変換部３６Ｂにより溶接ワイヤ１００の先端位置の情報を求める機能を有する。
なお、後述する電流非抑制期間ＴＩＰの各種条件設定、例えば、立ち上がり区間ＴＵや立ち下がり区間ＴＤ中の電流設定点などは、電流設定部３６において溶接電流を規定する各種の電流値を設定する機能の中に含まれる。
【0037】
本実施形態の場合、溶接電流は、電流非抑制期間ＴＩＰと電流抑制期間ＴＩＢの溶接電流を交互に繰り返すパルス波形を示す。また、電流設定部３６は電流非抑制期間ＴＩＰの設定電流値Ｉｐ（以降、「ピーク電流Ｉｐ」とも称する。）と、電流抑制期間ＴＩＢの設定電流値Ｉｂ（以降、「ベース電流Ｉｂ」とも称する。）を設定する。なお、後述する溶滴離脱タイミングのリセット制御用の定常電流Ｉａを設定してもよい。また、本実施形態の場合、溶接電流は基本的にピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂの２値で制御される。このため、電流値が抑制される期間が開始される時間ｔ１は、ベース電流Ｉｂが開始する時間、すなわちベース電流開始時間を表す。また、電流値が抑制される期間が終了する時間ｔ２は、ベース電流Ｉｂが終了する時間、すなわちベース電流終了時間を表す。なお、電流非抑制期間ＴＩＰが開始される時間は、ピーク電流開始時間と表し、電流非抑制期間ＴＩＰが終了する時間は、ピーク電流終了時間と表してもよい。
【0038】
溶接電源１４０の電源主回路は、三相交流電源（以降、「交流電源」とも称する。）１と、１次側整流器２と、平滑コンデンサ３と、スイッチング素子４と、トランス５と、２次側整流器６と、リアクトル７とで構成される。
【0039】
交流電源１から入力された交流電力は、１次側整流器２により全波整流され、さらに平滑コンデンサ３により平滑されて直流電力に変換される。次に、直流電力は、スイッチング素子４によるインバータ制御により高周波の交流電力に変換された後、トランス５を介して２次側電力に変換される。トランス５の交流出力は、２次側整流器６によって全波整流され、さらにリアクトル７により平滑される。リアクトル７の出力電流は、電源主回路からの出力として溶接チップ８に与えられ、消耗電極としての溶接ワイヤ１００に通電される。
【0040】
溶接ワイヤ１００は、送給モータ２４及び送給装置１３０によって送給され、母材２００との間にアーク９を発生させる。本実施形態の場合、送給モータ２４は、溶接ワイヤ１００の先端を母材２００に向かって移動する正送給期間ＴＰと、溶接ワイヤ１００の先端が母材２００の位置する方向と逆方向に移動する逆送給期間ＴＮとが、周期的に切り替わるように、溶接ワイヤ１００を送給する。
なお、ここでいう「溶接ワイヤの先端」は、通常、ワイヤ先端に垂下する溶滴の存在を無視した場合のワイヤ先端を指すものとする。すなわち、アークによって溶融されたワイヤは、即時母材へ移行したとみなしたものとする。後述のとおり、その位置は、ワイヤ送給速度とワイヤの溶融速度の速度差によって決定される。
なお、ここでいう「溶接ワイヤの先端」は、通常、ワイヤ先端に垂下する溶滴の存在を無視した場合のワイヤ先端を指すものとする。すなわち、アークによって溶融されたワイヤは、即時母材へ移行したとみなしたものとする。後述のとおり、その位置は、ワイヤ送給速度とワイヤの溶融速度の速度差によって決定される。
【0041】
送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給は、送給駆動部２３からの制御信号Ｆｃによって制御される。なお、送給速度の平均値は、溶融速度とほぼ同じである。本実施形態の場合、送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給も溶接電源１４０により制御される。
【0042】
電流設定部３６には、溶接チップ８と母材２００との間に加える電圧の目標値である電圧設定信号Ｖｒが電圧設定部３４から与えられる。ここでの電圧設定信号Ｖｒは、電圧比較部３５にも与えられ、電圧検出部３２によって検出された電圧検出信号Ｖｏと比較される。なお、電圧検出信号Ｖｏは実測値である。電圧比較部３５は、電圧設定信号Ｖｒと電圧検出信号Ｖｏとの差分を増幅し、電圧誤差増幅信号Ｖａとして電流設定部３６に出力する。電流設定部３６は、アーク９の長さ（以降、「アーク長」とも称する。）が一定になるように溶接電流を制御する。すなわち、電流設定部３６は、溶接電流の制御を通じて定電圧制御を実行する。
【0043】
電流設定部３６は、電圧設定信号Ｖｒと電圧誤差増幅信号Ｖａとに基づいて、ピーク電流Ｉｐの値、ベース電流Ｉｂの値、ピーク電流Ｉｐを与える期間、又は、ピーク電流Ｉｐの値、ベース電流Ｉｂの値の大きさを再設定し、再設定された期間又は値の大きさに応じた電流設定信号Ｉｒを電流誤差増幅部３７に出力する。
【0044】
電流誤差増幅部３７は、目標値として与えられた電流設定信号Ｉｒと電流検出部３１で検出された電流検出信号Ｉｏとの差分を増幅し、電流誤差増幅信号Ｅｄとしてインバータ駆動部３０に出力する。インバータ駆動部３０は、電流誤差増幅信号Ｅｄによってスイッチング素子４の駆動信号Ｅｃを補正する。
【0045】
電流設定部３６には、溶接ワイヤ１００の先端からの溶滴の離脱を検知する信号となる離脱検出信号Ｄｒｌも入力される。離脱検出信号Ｄｒｌは、離脱検出部３３から出力される。離脱検出部３３は、電圧検出部３２が出力する電圧検出信号Ｖｏの変化を監視し、その変化から溶接ワイヤ１００からの溶滴の離脱を検知する。離脱検出部３３は検出手段の一例である。
【0046】
ここでの離脱検出部３３は、例えば電圧検出信号Ｖｏを微分又は二階微分した値を検出用の閾値と比較することにより、溶滴の離脱を検出する。検出用の閾値は、不図示の記憶部にあらかじめ記憶されている。なお、離脱検出部３３は、実測値である電圧検出信号Ｖｏと電流検出信号Ｉｏとから算出される抵抗値の変化に基づいて、離脱検出信号Ｄｒｌを生成してもよい。
【0047】
電流設定部３６には、送給される溶接ワイヤ１００の平均送給速度Ｆａｖｅも与えられる。平均送給速度Ｆａｖｅは、平均送給速度設定部２０が不図示の記憶部に記憶されているティーチングデータに基づいて出力される。すなわち、平均送給速度Ｆａｖｅは送給速度の設定値（指令値）と言い換えてもよい。
電流設定部３６は、与えられた平均送給速度Ｆａｖｅに基づいて、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、ベース電流Ｉｂが開始する時間ｔ１、ベース電流Ｉｂが終了する時間ｔ２の値を決定する。
電流設定部３６は、与えられた平均送給速度Ｆａｖｅに基づいて、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、ベース電流Ｉｂが開始する時間ｔ１、ベース電流Ｉｂが終了する時間ｔ２の値を決定する。
【0048】
本実施形態では、図２のとおり、平均送給速度Ｆａｖｅを電流設定部３６に入力しているが、電流設定部３６に入力される信号は、平均送給速度Ｆａｖｅに関連する値を設定値として、平均送給速度Ｆａｖｅに置き換えて用いてもよい。例えば、不図示の記憶部に平均送給速度Ｆａｖｅと、その平均送給速度Ｆａｖｅに対して最適な溶接が可能となる平均電流値のデーターベースが記憶されている場合、平均電流値を設定値として、平均送給速度Ｆａｖｅに置き換えて用いてもよい。
【0049】
平均送給速度Ｆａｖｅは、振幅送給速度設定部２１と送給速度指令設定部２２にも与えられる。ここでの振幅送給速度設定部２１は、入力された平均送給速度Ｆａｖｅに基づいて、振幅Ｗｆと周期Ｔｆの値を決定する。振幅送給とは、平均送給速度Ｆａｖｅよりも送給速度が大きい期間である正送給期間と平均送給速度Ｆａｖｅに対して送給速度が小さい期間である逆送給期間が交互に現れる送給方式をいう。なお、平均送給速度Ｆａｖｅに対して送給速度が小さい期間とは、平均送給速度Ｆａｖｅ未満を指し、マイナスの送給速度、すなわち、ワイヤ先端が母材２００のある位置と逆方面へ移動する速度を含む。振幅Ｗｆは平均送給速度Ｆａｖｅに対する変化幅を与え、周期Ｔｆは繰り返し単位である振幅変化の時間を与える。振幅送給速度設定部２１は、決定された振幅Ｗｆと周期Ｔｆ又は周波数ｆの値に応じた振幅送給速度Ｆｆを生成して出力する。
【0050】
送給速度指令設定部２２は、振幅送給速度Ｆｆと平均送給速度Ｆａｖｅとに基づいて、送給速度指令信号Ｆｗを出力する。本実施形態の場合、送給速度指令信号Ｆｗは、次式で表される。
Ｆｗ＝Ｆｆ＋Ｆａｖｅ ・・・式（１）
Ｆｗ＝Ｆｆ＋Ｆａｖｅ ・・・式（１）
【0051】
ただし、式（１）で表される送給速度指令信号Ｆｗは、溶接ワイヤ１００の先端からの溶滴の離脱が想定する期間内に検知されている場合に限られる。想定する期間内に溶滴の離脱が検出されなかった場合、送給速度指令設定部２２は、送給速度指令信号Ｆｗを一定速度による送給制御に切り替えてもよい。例えば、送給速度指令設定部２２は、送給速度指令信号Ｆｗを平均送給速度Ｆａｖｅによる送給に切り替える。平均送給速度Ｆａｖｅによる送給から、式（１）で表される送給制御への切り替えは、溶滴の離脱が検知されるタイミングに応じて定まる。なお、具体的な制御例については後述する。
送給速度指令設定部２２は、離脱検出部３３から与えられる離脱検出信号Ｄｒｌにより、振幅送給のどの位相で離脱が発生したかを検知する。
送給速度指令設定部２２は、離脱検出部３３から与えられる離脱検出信号Ｄｒｌにより、振幅送給のどの位相で離脱が発生したかを検知する。
【0052】
送給速度指令信号Ｆｗは、位相ずれ検出部２６と、送給誤差増幅部２８と、電流設定部３６に出力される。
送給誤差増幅部２８は、目標速度である送給速度指令信号Ｆｗと、送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給速度を実測した送給速度検出信号Ｆｏとの差分を増幅し、誤差分を補正した速度誤差増幅信号Ｆｄを送給駆動部２３に出力する。
送給駆動部２３は、速度誤差増幅信号Ｆｄに基づいて制御信号Ｆｃを生成し、送給モータ２４に与える。ここでの送給速度変換部２５は、送給モータ２４の回転量などを溶接ワイヤ１００の送給速度検出信号Ｆｏに変換する。
本実施形態における位相ずれ検出部２６は、送給速度指令信号Ｆｗと、測定値である送給速度検出信号Ｆｏとを比較し、位相ずれ時間Ｔθｄを出力する。なお、位相ずれ検出部２６は、振幅送給を規定するパラメータ、例えば、周期Ｔｆ、振幅Ｗｆ、平均送給速度Ｆａｖｅ等を可変した場合における送給モータ２４の送給動作を測定して位相ずれ時間Ｔθｄを求めてもよい。
送給誤差増幅部２８は、目標速度である送給速度指令信号Ｆｗと、送給モータ２４による溶接ワイヤ１００の送給速度を実測した送給速度検出信号Ｆｏとの差分を増幅し、誤差分を補正した速度誤差増幅信号Ｆｄを送給駆動部２３に出力する。
送給駆動部２３は、速度誤差増幅信号Ｆｄに基づいて制御信号Ｆｃを生成し、送給モータ２４に与える。ここでの送給速度変換部２５は、送給モータ２４の回転量などを溶接ワイヤ１００の送給速度検出信号Ｆｏに変換する。
本実施形態における位相ずれ検出部２６は、送給速度指令信号Ｆｗと、測定値である送給速度検出信号Ｆｏとを比較し、位相ずれ時間Ｔθｄを出力する。なお、位相ずれ検出部２６は、振幅送給を規定するパラメータ、例えば、周期Ｔｆ、振幅Ｗｆ、平均送給速度Ｆａｖｅ等を可変した場合における送給モータ２４の送給動作を測定して位相ずれ時間Ｔθｄを求めてもよい。
【0053】
位相ずれ時間Ｔθｄは、電流設定部３６のワイヤ先端位置変換部３６Ｂに与えられる。ワイヤ先端位置変換部３６Ｂは、送給速度指令信号Ｆｗと位相ずれ時間Ｔθｄとに基づいて、母材２００を基準面とした溶接ワイヤ１００の先端位置を算出し、算出された先端位置の情報を電流抑制期間設定部３６Ａに与える。ここで、電流抑制期間設定部３６Ａは、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報に基づいて、又は、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報と送給速度指令信号Ｆｗとに基づいて溶接電流を抑制する期間、すなわち、電流設定信号Ｉｒをベース電流Ｉｂに制御する期間を設定する。
ここでの電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００の先端位置に応じて溶接電流を変化させる制御手段の一例である。
ここでの電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００の先端位置に応じて溶接電流を変化させる制御手段の一例である。
【0054】
＜溶接ワイヤの先端位置の情報又は送給速度指令信号Ｆｗに基づいた溶接電流の基本制御＞
以下、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報又は送給速度指令信号Ｆｗに基づいた、溶接電源１４０による溶接電流の制御例について説明する。
溶接電流の制御は、溶接電源１４０を構成する電流設定部３６によって実現される。前述したように、本実施形態における電流設定部３６は、プログラムの実行を通じて制御を実現する。
以下、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報又は送給速度指令信号Ｆｗに基づいた、溶接電源１４０による溶接電流の制御例について説明する。
溶接電流の制御は、溶接電源１４０を構成する電流設定部３６によって実現される。前述したように、本実施形態における電流設定部３６は、プログラムの実行を通じて制御を実現する。
【0055】
本実施形態における電流設定部３６は、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報と、溶接ワイヤ１００の送給速度指令信号Ｆｗとに基づいて、溶接電流の電流値の切り替えを制御する。このため、溶接電流の制御の説明に先立って、送給速度指令信号Ｆｗの時間変化と溶接ワイヤ１００の先端位置の時間変化について説明する。
【0056】
図３は、送給速度指令信号Ｆｗの時間変化を説明する波形図である。横軸は時間（位相）であり、縦軸はワイヤ送給速度である。縦軸の単位はメートル毎分又は回転数である。図３では、平均送給速度Ｆａｖｅよりも大きい速度を「正送給」と表し、平均送給速度Ｆａｖｅよりも小さい速度を「逆送給」と表している。本実施形態の場合、送給速度指令信号Ｆｗは、周期Ｔｆと振幅Ｗｆで規定される正弦波形状で変化する。以下では、送給速度が平均送給速度Ｆａｖｅよりも大きい期間を正送給期間ＴＰといい、反対に送給速度が平均送給速度Ｆａｖｅよりも小さい期間を逆送給期間ＴＮという。また、説明の都合上、各送給期間の前半を「前期」、後半を「後期」という。
ここで、平均送給速度Ｆａｖｅは、ワイヤ溶融速度Ｆｍとみなすことができる。以下では、図３に示すように、正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮが周期的に繰り返される振幅送給を「初期条件」ということがある。
ここで、平均送給速度Ｆａｖｅは、ワイヤ溶融速度Ｆｍとみなすことができる。以下では、図３に示すように、正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮが周期的に繰り返される振幅送給を「初期条件」ということがある。
【0057】
図４は、溶接ワイヤ１００の先端位置（以降、「ワイヤ先端位置」とも称する。）の時間変化を説明する波形図である。横軸は時間（位相）であり、縦軸は母材２００の表面から法線方向上方への距離（高さ）を表している。
ただし、図４では、溶接ワイヤ１００が最大の送給速度、又は最小の送給速度で送給される場合における位置（高さ）を基準距離とし、基準距離よりも大きい距離を正値、基準距離よりも小さい距離を負値で表している。
ただし、図４では、溶接ワイヤ１００が最大の送給速度、又は最小の送給速度で送給される場合における位置（高さ）を基準距離とし、基準距離よりも大きい距離を正値、基準距離よりも小さい距離を負値で表している。
【0058】
図４では、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面に最も近づいた位置（以降、「最下端」とも称する。）に対応する時点をＴ０、Ｔ４で表し、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面から最も遠ざかった位置（以降、「最上端」とも称する。）に対応する時点をＴ２で表している。ここでの頂点は、最上端の一例である。
【0059】
図４に示すように、溶接ワイヤ１００の先端位置が時間の経過とともに母材表面に近づく期間、具体的には、溶接ワイヤ１００の先端位置が、最上端から最下端へ移動する期間が「正送給期間ＴＰ」であり、溶接ワイヤ１００の先端位置が時間の経過とともに母材表面から遠ざかる期間、具体的には、溶接ワイヤ１００の先端位置が、最下端から最上端へ移動する期間が「逆送給期間ＴＮ」である。
【0060】
また、基準距離に対応する時点をＴ１、Ｔ３とする。Ｔ１は、溶接ワイヤ１００の先端位置が母材表面に最も近づいた位置となる最下端から、最も遠ざかる位置となる最上端に向かう中間の時点である。一方、Ｔ３は、最上端から最下端に向かう中間の時点である。図４に示すように、基準距離から最上端までの変化幅、又は基準距離から最下端までの変化幅が「振幅Ｗｆ」であり、最上端から最下端の変化幅が「波高Ｗｈ」である。
【0061】
なお、図３及び図４を合わせて参照すると分かるように、溶接ワイヤ１００の先端が最上端又は最下端に位置するときの溶接ワイヤ１００の送給速度を、あらかじめ定めた平均送給速度Ｆａｖｅの値としている。これにより、ワイヤ送給速度が周期的に変化していてもワイヤの溶融速度とワイヤの送給速度がバランスし、アーク長が概一定となり安定した溶接を継続することができる。
【0062】
図５は、本実施形態における溶接電流の基本制御の例を説明するフローチャートである。図５に示す制御は、図２で説明した電流設定部３６において実行される。なお、図中の記号Ｓはステップを示している。図５に示す制御は、溶接ワイヤ１００の先端位置における１周期の変化に対応する。このため、図５においては、時間Ｔが時点Ｔ０の状態を、ステップ１とする。本実施形態における電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒの制御のために、溶接ワイヤ１００の先端位置を算出する。平均送給速度Ｆａｖｅは、ワイヤ溶融速度Ｆｍと同等である。したがって、送給速度指令信号Ｆｗとワイヤ溶融速度Ｆｍ（≒Ｆａｖｅ）の差分を積分すれば、溶接ワイヤ１００の先端位置を求めることができる。そこで、電流設定部３６は、次式に基づいて、溶接ワイヤ１００の先端位置を設定する。
ワイヤ先端位置＝∫（Ｆｗ－Ｆａｖｅ）・ｄｔ ・・・式（２）
なお、式（２）で計算される先端位置の変化は、図４に対応する。
ワイヤ先端位置＝∫（Ｆｗ－Ｆａｖｅ）・ｄｔ ・・・式（２）
なお、式（２）で計算される先端位置の変化は、図４に対応する。
【0063】
ただし、溶接ワイヤ１００の送給に、図２で説明した送給モータ２４を用いる場合、指令と実際の送給速度、すなわち送給速度検出信号Ｆｏとの間に位相ずれが生じる場合がある。そこで、電流設定部３６は、位相ずれ検出部２６から与えられる位相ずれ時間Ｔθｄにより、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算される溶接ワイヤ１００の先端位置に応じて計算されるベース電流開始時間ｔ１を補正する。具体的には、次式に示すように、ベース電流開始時間ｔ１の値を再設定する。
ｔ１＝ｔ１＋Ｔθｄ ・・・式（３）
ｔ１＝ｔ１＋Ｔθｄ ・・・式（３）
【0064】
同じく、電流設定部３６は、位相ずれ時間Ｔθｄにより、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算されるベース電流終了時間ｔ２を補正する。
ｔ２＝ｔ２＋Ｔθｄ ・・・式（４）
ここでは、送給速度の観点から、ベース電流開始時間ｔ１とベース電流終了時間ｔ２を制御する場合について説明しているが、位置制御の観点でも同様である。
ｔ２＝ｔ２＋Ｔθｄ ・・・式（４）
ここでは、送給速度の観点から、ベース電流開始時間ｔ１とベース電流終了時間ｔ２を制御する場合について説明しているが、位置制御の観点でも同様である。
【0065】
図６は、溶接電流の電流値を指定する電流設定信号Ｉｒの制御例を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は電流検出信号Ｉｏである。図中の時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ図４の時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に対応する。ここでの時点Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、平均送給速度Ｆａｖｅ及び送給速度指令信号Ｆｗから計算された、溶接ワイヤ１００の先端位置から決定される。
【0066】
図６に示すようにベース電流開始時間ｔ１は、溶接ワイヤ１００の先端が最下端に位置する時点Ｔ０、すなわち、正送給期間ＴＰから逆送給期間ＴＮに切り替わる時点から遅れた位相を表現する。なお、図６には、ベース電流開始時間ｔ１の最大値をｔ１’で表している。
【0067】
ここで、図５の説明に戻る。ステップ２に示すように、溶接ワイヤ１００の先端位置が最下端、すなわち、時点Ｔ０になると、電流設定部３６は、時点Ｔ０から計測を開始した時間Ｔがベース電流開始時間ｔ１以上であるか否かを判定する。ステップ２の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、ステップ３に示すように、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐの出力を継続する。この期間は、図６における電流非抑制期間ＴＩＰに対応する。
【0068】
続いて図５に示すように、ステップ２の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、ステップ４に示すように、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてベース電流Ｉｂの出力を開始する。前述したように、ベース電流Ｉｂへの切り替えが開始した時点では、溶接ワイヤ１００の送給は、既に逆送給期間ＴＮに切り替わっており、溶接ワイヤ１００の先端は、母材表面から遠ざかる方向への移動を始めている。
【0069】
溶接ワイヤ１００の先端が最下端に位置する時点Ｔ０近傍における溶滴は、溶融池近傍に位置しているのでアーク長が短くなる。また、時点Ｔ０以降は、逆送給期間ＴＮに切り替わる。すなわち、溶接ワイヤ１００の先端は、引き上げられるように移動する。成長した溶滴全体には、正送給方向、すなわち母材２００に近づく方向への慣性力が作用しているのに対し、溶接ワイヤ１００は逆方向、すなわち母材２００から遠ざかる方向に移動するため、溶滴はより懸垂形状へと変化し、更に離脱が促進される。
【0070】
しかも、離脱が予測される期間で溶接電流の電流値をベース電流Ｉｂに切り替えておくことで、ピーク電流Ｉｐが供給される期間よりも、アーク反力を低下させることができる。この結果、溶滴を持ち上げる力が更に弱くなり、溶滴は、一段と懸垂形状になりやすい状況になる。このように、溶接電流を抑制している期間である電流抑制期間ＴＩＢ中に、溶滴を溶接ワイヤ１００の先端から離脱させることで、スパッタの低減が期待できる。
【0071】
再び図５の説明に戻る。ステップ５に示すように、電流設定信号Ｉｒをベース電流Ｉｂに切り替えた電流設定部３６は、時間Ｔがベース電流終了時間ｔ２以上であるか否かを判定する。図６では、ベース電流終了時間ｔ２の最大値をｔ２’で示している。ステップ５の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、ステップ４に示すように、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてベース電流Ｉｂを出力する。ベース電流Ｉｂの供給が開始された後、溶接ワイヤ１００の先端は、溶滴の離脱を伴いながら頂点、すなわち、先端が母材２００から最も遠ざかった位置まで引き上げられるように移動する。
【0072】
溶滴の離脱後は、溶接ワイヤ１００を溶融させて溶滴を形成するために、ベース電流Ｉｂの供給期間、すなわち電流抑制期間ＴＩＢを終了し、ピーク電流Ｉｐを供給する期間、すなわち電流非抑制期間ＴＩＰに切り替える必要がある。したがって、ベース電流Ｉｂの供給は、時点Ｔ１～Ｔ２の間に終了することが望ましい。
【0073】
ステップ５の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、ステップ６に示すように、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐの出力を開始する。続いて、ステップ７に示すように、電流設定部３６は、時点Ｔ０から計測を開始した時間Ｔが、時点Ｔ４になったか否かを判定する。ステップ７の判定結果が否定（Ｆａｌｓｅ）の間、ステップ６に示すように、電流設定部３６は、電流設定信号Ｉｒとしてピーク電流Ｉｐを出力する。一方、ステップ７の判定結果が肯定（Ｔｒｕｅ）になると、電流設定部３６は、ステップ１に戻る。以上の制御により、電流設定信号Ｉｒは、ピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂを周期的に繰り返すパルス波形となる。
【0074】
＜溶滴離脱の制御方法＞
以上までの説明が、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報又は送給速度指令信号Ｆｗに基づいた、溶接電源１４０による溶接電流の基本制御となる。実際の溶接では、施工状況や外乱といった溶接環境において、想定どおりの離脱が生じない可能性がある。
本実施形態においては、周波数ｆの値、ピーク電流Ｉｐすなわち電流非抑制期間ＴＩＰの設定電流、ベース電流Ｉｂすなわち電流抑制期間ＴＩＢの設定電流、電流非抑制期間ＴＩＰ（「ピーク電流期間」と称してもよい。）、電流抑制期間ＴＩＢ（「ベース電流期間」と称してもよい。）、正送給期間ＴＰ、逆送給期間ＴＮのそれぞれを、以下で詳細に説明する条件で制御することによって、より精度よく、溶滴離脱制御が可能となる。
以上までの説明が、溶接ワイヤ１００の先端位置の情報又は送給速度指令信号Ｆｗに基づいた、溶接電源１４０による溶接電流の基本制御となる。実際の溶接では、施工状況や外乱といった溶接環境において、想定どおりの離脱が生じない可能性がある。
本実施形態においては、周波数ｆの値、ピーク電流Ｉｐすなわち電流非抑制期間ＴＩＰの設定電流、ベース電流Ｉｂすなわち電流抑制期間ＴＩＢの設定電流、電流非抑制期間ＴＩＰ（「ピーク電流期間」と称してもよい。）、電流抑制期間ＴＩＢ（「ベース電流期間」と称してもよい。）、正送給期間ＴＰ、逆送給期間ＴＮのそれぞれを、以下で詳細に説明する条件で制御することによって、より精度よく、溶滴離脱制御が可能となる。
【0075】
なお、電流非抑制期間ＴＩＰの設定電流、又は電流抑制期間ＴＩＢの設定電流は、一定の電流値とは限らず、各期間内において設定値を変更してもよい。そのため、電流非抑制期間ＴＩＰ全体又は電流抑制期間ＴＩＢ全体の熱エネルギーを示す指標として、電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢの平均電流で表すこととし、電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流を「ＩＰ－ＡＶＥ」と示し、電流抑制期間ＴＩＢの平均電流を「ＩＢ－ＡＶＥ」と示す。
【0076】
以下、各制御要素について詳細に説明する。
【0077】
（周波数ｆ：５０～１５０Ｈｚ）
正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆは、溶接ワイヤ先端に形成される溶滴を安定的に離脱又は滴下させることで、短絡を抑制することを目的に制御を行う。この周波数ｆは、後述する条件、すなわち、溶込み深さを維持しつつ最適な溶滴サイズを形成する条件として、５０～１５０Ｈｚの範囲とする。
周波数ｆが５０Ｈｚを下回る場合は、ワイヤ先端に過大な溶滴が形成されるものの、溶滴に作用する慣性力が不足するため、形成した大きな溶滴が溶融池に接触しやすく、その溶滴は離脱し難くなる。その結果、短絡が増加し、ひいてはスパッタが増加するとともに安定した溶込み深さが得られなくなる。
正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆは、溶接ワイヤ先端に形成される溶滴を安定的に離脱又は滴下させることで、短絡を抑制することを目的に制御を行う。この周波数ｆは、後述する条件、すなわち、溶込み深さを維持しつつ最適な溶滴サイズを形成する条件として、５０～１５０Ｈｚの範囲とする。
周波数ｆが５０Ｈｚを下回る場合は、ワイヤ先端に過大な溶滴が形成されるものの、溶滴に作用する慣性力が不足するため、形成した大きな溶滴が溶融池に接触しやすく、その溶滴は離脱し難くなる。その結果、短絡が増加し、ひいてはスパッタが増加するとともに安定した溶込み深さが得られなくなる。
【0078】
一方、周波数ｆが１５０Ｈｚを超えると、ワイヤ先端に形成される溶滴のサイズが最適サイズにまで成長しきらず、慣性力も不足するため、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなる。このため、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したりする。
よって、周波数ｆは、５０～１５０Ｈｚの範囲で規定するものとし、好ましくは６０～１３０Ｈｚであり、より好ましくは７０～１２０Ｈｚである。
よって、周波数ｆは、５０～１５０Ｈｚの範囲で規定するものとし、好ましくは６０～１３０Ｈｚであり、より好ましくは７０～１２０Ｈｚである。
【0079】
なお、前述の周波数ｆに適した溶滴サイズは、平均体積で１．７～５．０ｍｍ３であることが好ましい。ここでいう、溶滴サイズは、離脱直前の溶滴のサイズを意味し、例えば、溶融速度Ｆｍから体積を算出する方法や、一方向又は複数方向から視覚センサで撮影を行い、得られた２次元画像に基づいて、体積を算出する方法等が挙げられる。離脱前の平均体積が１．７～５．０ｍｍ３の範囲であれば、短絡をより効果的に抑制することが可能となり、スパッタの低減及び安定した溶込み深さを効果的に得ることができる。
【0080】
（０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０）
電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの和に対するＩＰ－ＡＶＥの割合、すなわち、ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）は、０．６５～０．９０の範囲とする。
上記の割合が０．６５を下回ると、電流非抑制期間ＴＩＰにおいて、溶滴に作用する電磁ピンチ力が小さくなり、電流抑制期間ＴＩＢにおいて慣性力だけでは溶滴離脱が困難になるため、離脱するタイミングがずれてしまい、短絡が発生しやすくなる。そして、この短絡により、スパッタの発生が起こり、安定した溶込み深さも得られなくなる。また、電流非抑制期間ＴＩＰにおいて、熱エネルギーが小さくなる傾向になるため、特に溶込み深さが浅くなる。
電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの和に対するＩＰ－ＡＶＥの割合、すなわち、ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）は、０．６５～０．９０の範囲とする。
上記の割合が０．６５を下回ると、電流非抑制期間ＴＩＰにおいて、溶滴に作用する電磁ピンチ力が小さくなり、電流抑制期間ＴＩＢにおいて慣性力だけでは溶滴離脱が困難になるため、離脱するタイミングがずれてしまい、短絡が発生しやすくなる。そして、この短絡により、スパッタの発生が起こり、安定した溶込み深さも得られなくなる。また、電流非抑制期間ＴＩＰにおいて、熱エネルギーが小さくなる傾向になるため、特に溶込み深さが浅くなる。
【0081】
一方、上記の割合が０．９０を超えると、電流非抑制期間ＴＩＰにおいて、溶滴サイズが過度に大きくなるとともに、溶滴にかかるアーク圧力（以降、溶滴に対するアーク圧力を指す場合には「アーク反力」とも称する。）が過大になり、押し上げられた溶滴が溶融池とは異なる方向へ離脱する現象が起こるため、大粒のスパッタが発生しやすくなる。また、アーク切れと長期短絡も発生しやすくなるため、スパッタの発生が起こり、安定した溶込み深さを得ることができなくなる。
よって、ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）は、０．６５～０．９０の範囲で規定するものとし、好ましくは０．７０～０．８５である。
よって、ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）は、０．６５～０．９０の範囲で規定するものとし、好ましくは０．７０～０．８５である。
【0082】
（波高Ｗｈ：チップ－母材間距離に対して１４～３５％）
図４に示すように、最上端及び最下端間における溶接ワイヤ１００の先端位置の変化幅である波高Ｗｈは、チップ－母材間距離に対して１４～３５％の範囲とする。例えば、チップ－母材間距離が２５ｍｍである場合は、３．７５ｍｍ～８．７５ｍｍが設定すべき波高Ｗｈの範囲となる。
上記の波高Ｗｈがチップ－母材間距離に対して１４～３５％の範囲外であると、短絡を防止できなくなる。なお、波高Ｗｈや振幅Ｗｆの基準位置となる「基準距離」は、任意で設定すればよい。
図４に示すように、最上端及び最下端間における溶接ワイヤ１００の先端位置の変化幅である波高Ｗｈは、チップ－母材間距離に対して１４～３５％の範囲とする。例えば、チップ－母材間距離が２５ｍｍである場合は、３．７５ｍｍ～８．７５ｍｍが設定すべき波高Ｗｈの範囲となる。
上記の波高Ｗｈがチップ－母材間距離に対して１４～３５％の範囲外であると、短絡を防止できなくなる。なお、波高Ｗｈや振幅Ｗｆの基準位置となる「基準距離」は、任意で設定すればよい。
【0083】
（０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０）
任意の電流非抑制期間ＴＩＰとその直後の電流抑制期間ＴＩＢの和に対する該電流抑制期間ＴＩＢの割合、すなわち、ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）は、０．３０～０．６０の範囲とする。
上記の割合が０．３０を下回ると、電流抑制期間ＴＩＢにおいて、ワイヤ先端に形成された溶滴が離脱しきらず、電流非抑制期間ＴＩＰのアーク反力を受けながら離脱しやすく、短絡も増加し、スパッタが増加するとともに安定した溶込み深さが得られなくなる。
任意の電流非抑制期間ＴＩＰとその直後の電流抑制期間ＴＩＢの和に対する該電流抑制期間ＴＩＢの割合、すなわち、ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）は、０．３０～０．６０の範囲とする。
上記の割合が０．３０を下回ると、電流抑制期間ＴＩＢにおいて、ワイヤ先端に形成された溶滴が離脱しきらず、電流非抑制期間ＴＩＰのアーク反力を受けながら離脱しやすく、短絡も増加し、スパッタが増加するとともに安定した溶込み深さが得られなくなる。
【0084】
一方、上記の割合が０．６０を超えると、電磁ピンチ力が不足するため、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなる。このため、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したりする。
よって、ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）は、０．３０～０．６０の範囲で規定するものとし、好ましくは０．３１～０．５８であり、より好ましくは０．３１～０．５２である。
よって、ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）は、０．３０～０．６０の範囲で規定するものとし、好ましくは０．３１～０．５８であり、より好ましくは０．３１～０．５２である。
【0085】
（０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０）
正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮの和に対する該逆送給期間ＴＮの割合、すなわち、ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）は、０．４０～０．７０の範囲とする。
上記の割合が０．４０を下回ると、溶滴離脱に要する十分な時間を得ることができず、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなる。このため、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したりする。
正送給期間ＴＰと逆送給期間ＴＮの和に対する該逆送給期間ＴＮの割合、すなわち、ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）は、０．４０～０．７０の範囲とする。
上記の割合が０．４０を下回ると、溶滴離脱に要する十分な時間を得ることができず、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなる。このため、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したりする。
【0086】
一方、上記の割合が０．７０を超えると、ワイヤ先端に形成された溶滴が細く伸び、逆送給期間ＴＮが始まる前に、短絡が生じやすくなる。よって、ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）は、０．４０～０．７０の範囲で規定する。
【0087】
｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝
正送給期間Ｔｐと逆送給期間ＴＮの和に対する該逆送給期間ＴＮの割合である｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝と、電流非抑制期間ＴＩＰと電流抑制期間ＴＩＢの和に対する該電流抑制期間ＴＩＢの割合である｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝の関係は、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とする。
｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝の値が｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝の値以下となると、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、溶込み深さが浅くなる。
正送給期間Ｔｐと逆送給期間ＴＮの和に対する該逆送給期間ＴＮの割合である｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝と、電流非抑制期間ＴＩＰと電流抑制期間ＴＩＢの和に対する該電流抑制期間ＴＩＢの割合である｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝の関係は、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とする。
｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝の値が｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝の値以下となると、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、溶込み深さが浅くなる。
【0088】
すなわち、ワイヤ先端が最下端にある前後で十分なアーク圧力を有する場合、仮に平均のアーク長が短くても、無短絡の埋もれアーク状態となることで十分な溶込み深さを得ることができるが、上述のように、ワイヤ先端が最下端にある前後のタイミングが、電流抑制期間ＴＩＢであると十分なアーク圧力を得ることができないため、溶滴が溶融池に接触短絡しやすく、結果的に十分な溶込み深さを得ることができなくなる。
なお、埋もれアークとは、強いアーク圧力によって、溶融池内にワイヤが潜りこんでアークが発生する状態を指し、一般的にアーク圧力は、溶接電流が高くなるほど強くなる。
なお、埋もれアークとは、強いアーク圧力によって、溶融池内にワイヤが潜りこんでアークが発生する状態を指し、一般的にアーク圧力は、溶接電流が高くなるほど強くなる。
【0089】
（正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を電流非抑制期間ＴＩＰが占めること）
溶接ワイヤ１００の先端が最上端から最下端へ移動する期間の２／３以上の期間を、電流非抑制期間ＴＩＰが占める必要がある。ここで、ワイヤ先端位置が最上端から最下端へ移動する期間は、上述のとおり正送給期間ＴＰを指す。
溶接ワイヤ１００の先端が最上端から最下端へ移動する期間の２／３以上の期間を、電流非抑制期間ＴＩＰが占める必要がある。ここで、ワイヤ先端位置が最上端から最下端へ移動する期間は、上述のとおり正送給期間ＴＰを指す。
【0090】
ここで、図７及び図８を参照して説明する。図７は、従来の短絡移行方式における溶接の進行状態の一例を、溶接ワイヤの前進又は後退、電流非抑制期間及び電流抑制期間と共に示す高速度カメラによる連続写真であって、後述する参考例である試験Ｎｏ．２４に対する経過時間ごとの図面代用写真である。また、図８は、本実施形態における溶接の進行状態の一例を、溶接ワイヤの前進又は後退、電流非抑制期間及び電流抑制期間と共に示す高速度カメラによる連続写真であって、後述する実施例である試験Ｎｏ．８に対する経過時間ごとの図面代用写真である。
図７に示すように、従来の短絡移行方式のワイヤ送給制御においては、図中「前進」で示す正送給期間ＴＰが、０ｍｓから８．４ｍｓ程度までの略８．４ｍｓであるのに対して、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰが、０ｍｓから２．４ｍｓ程度までの略２．４ｍｓであることから、正送給期間ＴＰ中における電流非抑制期間ＴＩＰが占める割合は、１／２未満になっていることが分かる。
このように、従来の短絡移行方式のワイヤ送給制御では、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰの割合を１／２未満に制御することによって、低スパッタ溶接を可能としているが、その結果、アーク圧力が溶融池に作用しないため、溶込み深さが浅くなる。
図７に示すように、従来の短絡移行方式のワイヤ送給制御においては、図中「前進」で示す正送給期間ＴＰが、０ｍｓから８．４ｍｓ程度までの略８．４ｍｓであるのに対して、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰが、０ｍｓから２．４ｍｓ程度までの略２．４ｍｓであることから、正送給期間ＴＰ中における電流非抑制期間ＴＩＰが占める割合は、１／２未満になっていることが分かる。
このように、従来の短絡移行方式のワイヤ送給制御では、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰの割合を１／２未満に制御することによって、低スパッタ溶接を可能としているが、その結果、アーク圧力が溶融池に作用しないため、溶込み深さが浅くなる。
【0091】
一方、図８に示すように、本実施形態に係るワイヤ送給制御においては、正送給期間ＴＰが０ｍｓから８．４ｍｓ程度までの略８．４ｍｓであるのに対して、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰが、０ｍｓから７．２ｍｓ程度までの略７．２ｍｓであって、正送給期間ＴＰ中における電流非抑制期間ＴＩＰが占める割合は、２／３以上になっていることが分かる。
このように、本実施形態に係るワイヤ送給制御では、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰの割合を２／３以上に制御することによって、ワイヤ先端が溶融池へ接近する過程において、十分なアーク圧力が溶融池を掘り下げるため、溶込み深さが深くなる。
このように、本実施形態に係るワイヤ送給制御では、正送給期間ＴＰ中の電流非抑制期間ＴＩＰの割合を２／３以上に制御することによって、ワイヤ先端が溶融池へ接近する過程において、十分なアーク圧力が溶融池を掘り下げるため、溶込み深さが深くなる。
【0092】
次に、本実施形態における好ましい条件について詳細に説明する。
【0093】
図９Ａに示すように、電流非抑制期間ＴＩＰは、ベース電流からあらかじめ定めた電流値まで変化する、電流抑制期間ＴＩＢ直後の立ち上がり区間ＴＵ、あらかじめ定めた電流値からベース電流まで変化する、電流抑制期間ＴＩＢ直前の立ち下がり区間ＴＤ、及び立ち上がり区間ＴＵ及び立ち下がり区間ＴＤ以外の電流制御区間ＴＣに分けて電流制御することが好ましい。
【0094】
この立ち上がり区間ＴＵは、溶滴サイズの調整又は溶滴離脱の促進を目的として、電流非抑制期間ＴＩＰに対する割合、すなわち、「（立ち上がり区間ＴＵ／電流非抑制期間ＴＩＰ）×１００％」の値が２０％以下であることが好ましい。なお、立ち上がり区間ＴＵにおける溶接電流値の立ち上がり方は、図９Ａに示すような急峻な変化、言い換えれば、電流非抑制期間ＴＩＰに対する立ち上がり区間ＴＵの割合が、限りなく０％に近いものであってもよい。
【0095】
また、立ち下がり区間ＴＤは、逆送給が行われる前の溶滴サイズの調整を目的として、電流非抑制期間ＴＩＰに対する割合、すなわち、「（立ち下がり区間ＴＤ／電流非抑制期間ＴＩＰ）×１００％」の値が２０％以下であることが好ましい。なお、立ち下がり区間ＴＤにおける溶接電流値の立ち下がり方は、図９Ａに示すような急峻な変化、言い換えれば、電流非抑制期間ＴＩＰに対する立ち下がり区間ＴＤの割合が、限りなく０％に近いものであってもよい。
なお、立ち上がり区間ＴＵや立ち下がり区間ＴＤは、それぞれ直線状、曲線状又はステップ状のいずれで変化してもよく、またこれらの組み合わせでもよい。
なお、立ち上がり区間ＴＵや立ち下がり区間ＴＤは、それぞれ直線状、曲線状又はステップ状のいずれで変化してもよく、またこれらの組み合わせでもよい。
【0096】
続いて、図９Ａに示すように、電流制御区間ＴＣにおいて少なくとも２つの溶接電流設定値を設けることが好ましい。ここで、２つの溶接電流設定値を、第１の溶接電流設定値ＩＰ１及び第２の溶接電流設定値ＩＰ２とする。
【0097】
そして、溶接ワイヤ１００の最上端位置を基準として０ｄｅｇとする場合、第１の溶接電流設定値ＩＰ１を設けるタイミングとして、第１の溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定することが好ましい。第１の溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定することで、形成し始めた溶滴の揺動を抑制することができ、より安定した離脱が維持可能となる。
【0098】
また、溶接ワイヤ１００の最上端位置を基準として０ｄｅｇとする場合、第２の溶接電流設定値ＩＰ２を設けるタイミングとして、第２の溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定することが好ましい。第２の溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定することで、アーク圧力を効果的に溶融池に作用させることができ、安定した溶込み深さを得ることが可能となる。
【0099】
さらに、図９Ｂに示すように、溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端を電流制御区間ＴＣの終端とし、溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置をＸｄｅｇとする場合において、電流抑制期間ＴＩＢの終端位置を（Ｘ＋１００）～（Ｘ＋２２０）ｄｅｇの範囲で設定することが好ましい。電流抑制期間ＴＩＢの終端位置を（Ｘ＋１００）～（Ｘ＋２２０）ｄｅｇの範囲で設定することで、電流抑制期間ＴＩＢ内に最も慣性力が働くタイミングが含まれるため、溶滴離脱の安定化の観点から好ましい。
【0100】
第１の溶接電流設定値ＩＰ１で設定する溶接電流は、２５０～６００Ａの範囲が好ましく、第２の溶接電流設定値ＩＰ２で設定する溶接電流は、３００～６５０Ａの範囲とすることが好ましい。第１の溶接電流設定値ＩＰ１及び第２の溶接電流設定値ＩＰ２の設定電流をそれぞれ上記範囲に設定することで、上述した第１の溶接電流設定値ＩＰ１及び第２の溶接電流設定値ＩＰ２を設けることにより得られる効果をより高めることが可能となる。
なお、第２の溶接電流設定値ＩＰ２で設定する溶接電流は、第１の溶接電流設定値ＩＰ１で設定する溶接電流よりも常に大きな値となる。
なお、第２の溶接電流設定値ＩＰ２で設定する溶接電流は、第１の溶接電流設定値ＩＰ１で設定する溶接電流よりも常に大きな値となる。
【0101】
電流制御区間ＴＣ、詳細には、第１の溶接電流設定値ＩＰ１と第２の溶接電流設定値ＩＰ２の期間において、溶接電源の外部特性を設けることが好ましい。より具体的には、溶接電源の外部特性を０．０５Ｖ～２０Ｖ／１００Ａの範囲内で設定することによって、溶接中に突出し長さが変化した場合等においても溶接電流が変化することによって、アーク長が略一定となるように制御される。
【0102】
電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥは、３００～６５０Ａの範囲であること、また、電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥは８０～１５０Ａの範囲であることが、溶滴サイズの調整の観点から好ましい。また、電流非抑制期間ＴＩＰは３．０～１２．０ｍｓの範囲であること、また、電流抑制期間ＴＩＢは２．０～９．０ｍｓの範囲であることが、溶滴サイズの調整の観点から好ましい。
なお、正送給期間ＴＰ及び逆送給期間ＴＮの好ましい範囲は、上述した周波数ｆと｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝のそれぞれの規定範囲から算出される期間である。
なお、正送給期間ＴＰ及び逆送給期間ＴＮの好ましい範囲は、上述した周波数ｆと｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝のそれぞれの規定範囲から算出される期間である。
【実施例】
【0103】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【0104】
［１．予備試験］
まず、以下に示す本試験に先立って、短絡回数と溶け込み深さの関係についての予備試験を行った。
図１０は、短絡回数と溶け込み深さとの関係を示すための図である。図１０における上段の写真は、溶接電流３０９Ａ、溶接電圧３６．７Ｖ、溶接速度５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件で行われ、そのときの短絡回数が９７．７回／秒であった場合における溶接部の断面写真である。また、図１０における下段の写真は、溶接電流３０７Ａ、溶接電圧３６．８Ｖ、溶接速度５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件で行われ、そのときの短絡回数が９．６回／秒であった場合における溶接部の断面写真である。
まず、以下に示す本試験に先立って、短絡回数と溶け込み深さの関係についての予備試験を行った。
図１０は、短絡回数と溶け込み深さとの関係を示すための図である。図１０における上段の写真は、溶接電流３０９Ａ、溶接電圧３６．７Ｖ、溶接速度５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件で行われ、そのときの短絡回数が９７．７回／秒であった場合における溶接部の断面写真である。また、図１０における下段の写真は、溶接電流３０７Ａ、溶接電圧３６．８Ｖ、溶接速度５０ｃｍ／ｍｉｎの溶接条件で行われ、そのときの短絡回数が９．６回／秒であった場合における溶接部の断面写真である。
【0105】
これら断面写真から明らかなように、短絡回数と溶け込み深さには相関関係が認められ、短絡回数が大幅に少ない下段の試験例では、溶接部の溶け込みが深いことが理解される。また、短絡回数が少ないほど、スパッタの発生が少ないことが目視で確認された。すなわち、短絡回数が少なければ、安定した溶け込み深さとスパッタの低減が図られていると考えられる。以上のことから、以下の本試験においては、短絡回数の結果によって、安定した溶け込み深さとスパッタの低減が図られているかどうかを判断するものとした。
【0106】
［２．本試験］
次に、本発明に係る溶接制御方法の効果を確認するための試験として、以下に示す実施例比較例の各試験を行った。
次に、本発明に係る溶接制御方法の効果を確認するための試験として、以下に示す実施例比較例の各試験を行った。
【0107】
＜共通の溶接条件＞
共通の溶接条件は、以下のとおりとした。
溶接ワイヤ：軟鋼ソリッドワイヤ
母材：ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材 ＪＩＳ Ｇ ３１０１：２００４）
溶接ワイヤの溶接速度：４０ｃｍ／ｍｉｎ
溶接手法：ビードオンプレート
共通の溶接条件は、以下のとおりとした。
溶接ワイヤ：軟鋼ソリッドワイヤ
母材：ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材 ＪＩＳ Ｇ ３１０１：２００４）
溶接ワイヤの溶接速度：４０ｃｍ／ｍｉｎ
溶接手法：ビードオンプレート
【0108】
＜評価方法＞
上記［１．予備試験］で説明したように、短絡回数の結果と、安定した溶け込み深さとスパッタの低減が図られているかどうかには相関があると考えられるため、短絡回数を基準として、安定した溶け込み深さとスパッタの低減を評価した。本試験では、短絡回数が５．０回／秒以下のものをＡ評価（優良）とし、短絡回数が５．０回／秒超、１０．０回／秒以下のものをＢ評価とし（良）、短絡回数が１０．０回／秒を超えるものをＣ評価（不良）とした。
上記［１．予備試験］で説明したように、短絡回数の結果と、安定した溶け込み深さとスパッタの低減が図られているかどうかには相関があると考えられるため、短絡回数を基準として、安定した溶け込み深さとスパッタの低減を評価した。本試験では、短絡回数が５．０回／秒以下のものをＡ評価（優良）とし、短絡回数が５．０回／秒超、１０．０回／秒以下のものをＢ評価とし（良）、短絡回数が１０．０回／秒を超えるものをＣ評価（不良）とした。
【0109】
共通の試験条件以外の溶接条件とともに、試験結果を表１及び表２に示す。
【0110】
【表1】
【0111】
【表2】
【0112】
表１及び表２に示すように、試験Ｎｏ．１～Ｎｏ．１０は、本発明の要件をすべて満足する実施例であり、短絡回数が非常に少ない結果が得られた。よって、溶込み深さが深く、かつ、スパッタ発生量が少なくなることが示された。一方、試験Ｎｏ．１１～Ｎｏ．２３は、本発明の要件の少なくとも一部を満足しない比較例であり、いずれも短絡回数が非常に多い結果が得られた。よって、溶込み深さが浅く、かつ、スパッタ発生量が多くなることが示された。
なお、表１中、「周波数ｆ（Ｈｚ）」、「（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００（％）」、「ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）」、「ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）」、「ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）」、「｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝」において、本発明の範囲を満たさないものには、数値に下線を引いて示している。
また、表１における試験Ｎｏ．２４は、図８を用いて上記で説明した従来の短絡移行方式による送給プロセスによる参考例であり、正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を電流非抑制期間ＴＩＰが占めることの条件を満足しない例である。
なお、表１中、「周波数ｆ（Ｈｚ）」、「（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００（％）」、「ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）」、「ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）」、「ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）」、「｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝」において、本発明の範囲を満たさないものには、数値に下線を引いて示している。
また、表１における試験Ｎｏ．２４は、図８を用いて上記で説明した従来の短絡移行方式による送給プロセスによる参考例であり、正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を電流非抑制期間ＴＩＰが占めることの条件を満足しない例である。
【0113】
以下、試験ごとに詳細に考察する。
【0114】
実施例である試験Ｎｏ．１は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、周波数ｆが６０Ｈｚであって、５０～１５０Ｈｚの範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が作用するようになり、短絡回数が少なく、Ｂ評価となった。
【0115】
実施例である試験Ｎｏ．２は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、周波数ｆが１３０Ｈｚであって、５０～１５０Ｈｚの範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が作用するようになり、短絡回数が少なく、Ａ評価となった。
【0116】
実施例である試験Ｎｏ．３は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が１５％であって、１４～３５％の範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が作用するようになり、短絡回数が少なく、Ｂ評価となった。
【0117】
実施例である試験Ｎｏ．４は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が３２％であって、１４～３５％の範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が作用するようになり、短絡回数が少なく、Ａ評価となった。
【0118】
実施例である試験Ｎｏ．５は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）｝が０．６７であって、０．６５～０．９０の範囲を満足するものであるため、溶滴サイズが適正であり、電磁ピンチ力も有効に作用し、短絡回数が少なく、Ｂ評価となった。
【0119】
実施例である試験Ｎｏ．６は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）｝が０．８８であって、０．６５～０．９０の範囲を満足するものであるため、溶滴サイズが適正であり、電磁ピンチ力も有効に作用し、短絡回数が少なく、Ｂ評価となった。
【0120】
実施例である試験Ｎｏ．７は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．３１であって、０．３０～０．６０の範囲を満足するものであるため、溶滴サイズが適正であり、電磁ピンチ力も有効に作用し、短絡回数が少なく、Ａ評価となった。
【0121】
実施例である試験Ｎｏ．８は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．５８であって、０．３０～０．６０の範囲を満足するものであるため、溶滴サイズが適正であり、電磁ピンチ力も有効に作用し、短絡回数が少なく、Ｂ評価となった。
【0122】
実施例である試験Ｎｏ．９は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）｝が０．４０であって、０．４０～０．７０の範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が有効に作用するようになり、短絡回数が少なく、Ａ評価となった。
【0123】
実施例である試験Ｎｏ．１０は、本発明の要件をすべて満足するものであるが、特に、｛ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）｝が０．７０であって、０．４０～０．７０の範囲を満足するものであるため、ワイヤ先端に慣性力が有効に作用するようになり、短絡回数が少なく、Ａ評価となった。
【0124】
一方、比較例である試験Ｎｏ．１１は、周波数ｆが４５Ｈｚであって、本発明で規定する範囲未満であるため、ワイヤ先端に作用する慣性力が不足し、溶滴が離脱できないことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0125】
比較例である試験Ｎｏ．１２は、周波数ｆが１５５Ｈｚであって、本発明で規定する範囲を超えているため、溶滴サイズが過小となり、ワイヤ先端に作用する慣性力が不足し、溶滴が離脱できないことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0126】
比較例である試験Ｎｏ．１３は、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が１３％であって、本発明で規定する範囲未満であるため、ワイヤ先端に作用する慣性力が不足し、溶滴が離脱できないことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0127】
比較例である試験Ｎｏ．１４は、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が３８％であって、本発明で規定する範囲を超えているため、通常のアーク長であっても短絡が増加したことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0128】
比較例である試験Ｎｏ．１５は、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が１３％であって、本発明で規定する範囲未満であるため、ワイヤ先端に作用する慣性力が不足し、溶滴が離脱できなかったこと、また、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．２２であって、本発明で規定する範囲未満であるため、電流抑制期間ＴＩＢにおいて、ワイヤ先端に形成された溶滴が離脱しきらず、電流非抑制期間ＴＩＰのアーク反力を受けながら離脱しやすく、短絡も増加し、スパッタの増加及び安定した溶込み深さが得られなかったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0129】
比較例である試験Ｎｏ．１６は、｛（波高Ｗｈ／チップ－母材間距離）×１００｝が４０％であって、本発明で規定する範囲を超えているため、通常のアーク長であっても短絡が増加したこと、また、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．１４であって、本発明で規定する範囲未満であるため、電流抑制期間ＴＩＢにおいて、ワイヤ先端に形成された溶滴が離脱しきらず、電流非抑制期間ＴＩＰのアーク反力を受けながら離脱しやすく、短絡も増加し、スパッタの増加及び安定した溶込み深さが得られなかったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0130】
比較例である試験Ｎｏ．１７は、｛ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）｝が０．６０であって、本発明で規定する範囲未満であるため、溶滴に作用する電磁ピンチ力も小さいことから、また、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＜｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝であって、本発明で規定する条件を満足しないため、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、短絡が発生しやすく、溶込み深さが浅くなったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0131】
比較例である試験Ｎｏ．１８は、｛ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）｝が０．９１であって、本発明で規定する範囲を超えているため、溶滴サイズが大きく、アーク反力により溶滴が反発離脱したり、アーク切れと長期短絡が発生したことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0132】
比較例である試験Ｎｏ．１９は、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．２９であって、本発明で規定する範囲未満であるため、電流抑制期間ＴＩＢにおいて、ワイヤ先端に形成された溶滴が離脱しきらず、電流非抑制期間ＴＩＰのアーク反力を受けながら離脱しやすく、短絡も増加し、スパッタの増加及び安定した溶込み深さが得られなかったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0133】
比較例である試験Ｎｏ．２０は、｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝が０．６４であって、本発明で規定する範囲を超えているため、電磁ピンチ力が不足し、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなり、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したことから、また、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＜｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝であって、本発明で規定する条件を満足しないため、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、短絡が発生しやすく、溶込み深さが浅くなったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0134】
比較例である試験Ｎｏ．２１は、｛ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）｝が０．３５であって、本発明で規定する範囲未満であるため、溶滴離脱に要する十分な時間を得ることができず、電流抑制期間ＴＩＢにおいて安定した離脱ができなくなり、意図しないタイミングで溶滴が離脱し、短絡が生じたり、スパッタが発生したことから、また、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＜｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝であって、本発明で規定する条件を満足しないため、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、短絡が発生しやすく、溶込み深さが浅くなったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0135】
比較例である試験Ｎｏ．２２は、｛ＴＮ＋（ＴＰ＋ＴＮ）｝が０．７５であって、本発明で規定する範囲を超えているため、ワイヤ先端に形成された溶滴が細く伸び、逆送給される期間が始まる前に、短絡が生じやすくなり、溶込みも浅くなったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0136】
比較例である試験Ｎｏ．２３は、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＜｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝であって、本発明で規定する条件を満足しないため、逆送給が起こる前のワイヤの先端が溶融池に近づくタイミングにおけるアーク力が十分でなくなり、短絡が発生しやすく、溶込み深さが浅くなったことから、短絡回数が多く、Ｃ評価となった。
【0137】
なお、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【0138】
以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
【0139】
（１） 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御することを特徴とする溶接制御方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御することを特徴とする溶接制御方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0140】
（２） 前記溶接ワイヤの先端が前記最上端又は前記最下端に位置するときの前記溶接ワイヤの送給速度は、あらかじめ定めた平均送給速度の値とする、（１）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、ワイヤ送給速度が周期的に変化していてもワイヤの溶融速度とワイヤの送給速度がバランスし、アーク長が概一定となり安定した溶接を継続することができる。
この構成によれば、ワイヤ送給速度が周期的に変化していてもワイヤの溶融速度とワイヤの送給速度がバランスし、アーク長が概一定となり安定した溶接を継続することができる。
【0141】
（３） 前記電流非抑制期間ＴＩＰは、前記電流抑制期間ＴＩＢ直後の立ち上がり区間、前記電流抑制期間ＴＩＢ直前の立ち下がり区間、及び前記立ち上がり区間及び前記立ち下がり区間以外の電流制御区間ＴＣからなり、
前記立ち上がり区間は、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下であり、前記立ち下がり区間は、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下である、（１）又は（２）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、立ち上がり区間ＴＵにおいて、溶滴サイズの調整又は溶滴離脱の促進を実現でき、立ち下がり区間ＴＤにおいて、逆送給が行われる前の溶滴サイズの調整を実現できる。
前記立ち上がり区間は、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下であり、前記立ち下がり区間は、前記電流非抑制期間ＴＩＰに対して２０％以下である、（１）又は（２）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、立ち上がり区間ＴＵにおいて、溶滴サイズの調整又は溶滴離脱の促進を実現でき、立ち下がり区間ＴＤにおいて、逆送給が行われる前の溶滴サイズの調整を実現できる。
【0142】
（４） 前記電流制御区間ＴＣにおいて少なくとも２つの溶接電流設定値ＩＰ１、ＩＰ２を有し、
前記溶接ワイヤの前記最上端位置を基準として０ｄｅｇとする場合において、
前記溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定し、
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定する、（３）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、第１の溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定することで、形成し始めた溶滴の揺動を抑制することができ、より安定した離脱が維持可能となる。また、第２の溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定することで、アーク圧力を効果的に溶融池に作用させることができ、安定した溶込み深さを得ることが可能となる。
前記溶接ワイヤの前記最上端位置を基準として０ｄｅｇとする場合において、
前記溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定し、
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定する、（３）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、第１の溶接電流設定値ＩＰ１の範囲の終端位置を２０ｄｅｇ以下の範囲で設定することで、形成し始めた溶滴の揺動を抑制することができ、より安定した離脱が維持可能となる。また、第２の溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置を１３５～２２０ｄｅｇの範囲で設定することで、アーク圧力を効果的に溶融池に作用させることができ、安定した溶込み深さを得ることが可能となる。
【0143】
（５） 前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端を前記電流制御区間ＴＣの終端とし、
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置をＸｄｅｇとする場合において、
前記電流抑制期間ＴＩＢの終端位置を（Ｘ＋１００）～（Ｘ＋２２０）ｄｅｇの範囲で設定する、（４）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、電流抑制期間ＴＩＢ内に最も慣性力が働くタイミングが含まれるため、溶滴離脱の安定化を実現できる。
前記溶接電流設定値ＩＰ２の範囲の終端位置をＸｄｅｇとする場合において、
前記電流抑制期間ＴＩＢの終端位置を（Ｘ＋１００）～（Ｘ＋２２０）ｄｅｇの範囲で設定する、（４）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、電流抑制期間ＴＩＢ内に最も慣性力が働くタイミングが含まれるため、溶滴離脱の安定化を実現できる。
【0144】
（６） 前記溶接電流設定値ＩＰ１の設定電流を２５０～６００Ａとし、
前記溶接電流設定値ＩＰ２の設定電流を３００～６５０Ａとする、（４）又は（５）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、第１の溶接電流設定値ＩＰ１及び第２の溶接電流設定値ＩＰ２を設けることによって得られる効果をより高めることができる。
前記溶接電流設定値ＩＰ２の設定電流を３００～６５０Ａとする、（４）又は（５）に記載の溶接制御方法。
この構成によれば、第１の溶接電流設定値ＩＰ１及び第２の溶接電流設定値ＩＰ２を設けることによって得られる効果をより高めることができる。
【0145】
（７） 前記電流制御区間ＴＣにおいて、溶接電源の外部特性を設ける、（４）～（６）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、溶接中に突出し長さが変化した場合等においても溶接電流が変化することによって、アーク長が略一定となるように制御できる。
この構成によれば、溶接中に突出し長さが変化した場合等においても溶接電流が変化することによって、アーク長が略一定となるように制御できる。
【0146】
（８） 前記溶接ワイヤの先端から離脱する溶滴の平均体積が１．７～５．０ｍｍ３である、（１）～（７）のいずれか１つに記載の溶接制御方法。
この構成によれば、短絡をより効果的に抑制することが可能となり、スパッタの低減及び安定した溶込み深さを高く得ることができる。
この構成によれば、短絡をより効果的に抑制することが可能となり、スパッタの低減及び安定した溶込み深さを高く得ることができる。
【0147】
（９） 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を有することを特徴とする溶接制御装置。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を有することを特徴とする溶接制御装置。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0148】
（１０） （９）に記載の溶接制御装置を備える、溶接電源。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0149】
（１１） （９）に記載の溶接制御装置又は（１０）に記載の溶接電源を備える、溶接システム。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0150】
（１２） 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置を少なくとも備える溶接システムのコンピュータに対し、
前記溶接制御装置が、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を実行させることを特徴とするプログラム。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御するための溶接制御装置を少なくとも備える溶接システムのコンピュータに対し、
前記溶接制御装置が、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように制御する機能を実行させることを特徴とするプログラム。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0151】
（１３） 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、ガスメタルアーク溶接を行う溶接方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする溶接方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、ガスメタルアーク溶接を行う溶接方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする溶接方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【0152】
（１４） 溶接ワイヤに溶接電流を供給するガスメタルアーク溶接を応用した付加製造において、
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、付加製造を行う付加製造方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする付加製造方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式の付加製造方法において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
前記溶接ワイヤの先端が、母材から最も遠ざかった位置である最上端から前記母材に最も近づいた位置である最下端へ移動する期間である正送給期間ＴＰと、前記最下端から前記最上端へ移動する期間である逆送給期間ＴＮの周期的な切り替えを伴いながら前記母材に向けて送給されるように、前記溶接ワイヤの送給速度を制御しながら、
少なくとも前記溶接ワイヤの先端位置又は前記溶接ワイヤの送給速度信号に基づいて、
前記溶接電流を電流非抑制期間ＴＩＰ又は電流抑制期間ＴＩＢに切り替えて制御する溶接制御を行いながら、付加製造を行う付加製造方法であって、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮを合わせた期間を１つの周期とし、その周波数ｆを５０～１５０Ｈｚとし、
前記電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流ＩＰ－ＡＶＥと前記電流抑制期間ＴＩＢの平均電流ＩＢ－ＡＶＥの関係を、０．６５≦ＩＰ－ＡＶＥ／（ＩＰ－ＡＶＥ＋ＩＢ－ＡＶＥ）≦０．９０とし、
前記最上端及び前記最下端間における前記溶接ワイヤの先端位置の変化幅である波高Ｗｈを、前記溶接ワイヤのチップ－母材間距離に対して１４～３５％とし、
任意の前記電流非抑制期間ＴＩＰと、その直後の前記電流抑制期間ＴＩＢとの関係を、０．３０≦ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）≦０．６０とし、
前記正送給期間ＴＰと前記逆送給期間ＴＮの関係を、０．４０≦ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）≦０．７０とし、
かつ、
前記電流非抑制期間ＴＩＰ、前記電流抑制期間ＴＩＢ、前記正送給期間ＴＰ及び前記逆送給期間ＴＮの関係を、｛ＴＮ／（ＴＰ＋ＴＮ）｝＞｛ＴＩＢ／（ＴＩＰ＋ＴＩＢ）｝とするとともに、
前記正送給期間ＴＰの２／３以上の期間を前記電流非抑制期間ＴＩＰが占めるように前記溶接制御を行うことを特徴とする付加製造方法。
この構成によれば、ワイヤの先端の正送給と逆送給を周期的に繰り返すアーク溶接方式の付加製造方法において、安定した溶込み深さとスパッタの低減を両立させることができる。
【符号の説明】
【0153】
５０ 溶接システム
１００ 溶接ワイヤ
１１０ 溶接ロボット
１１１ 溶接トーチ
１２０ 溶接制御装置
１４０ 溶接電源
１５０ コントローラ
２００ ワーク（母材）
ｆ 周波数
Ｆａｖｅ 平均送給速度
Ｆｗ 送給速度指令信号（送給速度信号）
ＩＢ－ＡＶＥ 電流抑制期間ＴＩＢの平均電流
ＩＰ－ＡＶＥ 電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流
ＩＰ１ 第１の溶接電流設定値
ＩＰ２ 第２の溶接電流設定値
ＴＣ 電流制御区間
ＴＤ 立ち下がり区間
ＴＩＢ 電流抑制期間
ＴＩＰ 電流非抑制期間
ＴＮ 逆送給期間
ＴＰ 正送給期間
ＴＵ 立ち上がり区間
Ｗｈ 波高
１００ 溶接ワイヤ
１１０ 溶接ロボット
１１１ 溶接トーチ
１２０ 溶接制御装置
１４０ 溶接電源
１５０ コントローラ
２００ ワーク（母材）
ｆ 周波数
Ｆａｖｅ 平均送給速度
Ｆｗ 送給速度指令信号（送給速度信号）
ＩＢ－ＡＶＥ 電流抑制期間ＴＩＢの平均電流
ＩＰ－ＡＶＥ 電流非抑制期間ＴＩＰの平均電流
ＩＰ１ 第１の溶接電流設定値
ＩＰ２ 第２の溶接電流設定値
ＴＣ 電流制御区間
ＴＤ 立ち下がり区間
ＴＩＢ 電流抑制期間
ＴＩＰ 電流非抑制期間
ＴＮ 逆送給期間
ＴＰ 正送給期間
ＴＵ 立ち上がり区間
Ｗｈ 波高
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
