(57)【要約】  【課題】  従来の電流急減手段を用いたスパッタ低減方法では、アーク再生の際にアーク切れが発生し、アーク不安定、ビード不正、溶け込み不良等を引き起こす問題があった。  【解決手段】  短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量が第１の所定値に達するまで急減する物理量急減手段とを備えることで、アーク再生の際のアーク切れを防ぎ、アーク不安定、ビード不正、溶け込み不良を防止する。【選択図】  図１
2010167502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を低減する物理量低減手段とを備え、前記物理量低減手段は溶接出力に直列に挿入された第２のスイッチング素子と前記２のスイッチング素子に並列に接続された抵抗とからなり、前記物理量低減手段は第２の所定値に達する時点まで前記第２のスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を低減し、前記第２の所定値に達する時点で前記第２のスイッチング素子を導通とし、溶接出力制御部が第１のスイッチング素子で構成されるインバータを制御して前記第２の所定値よりも低い第４の所定値に前記供給物理量を低減する消耗電極式アーク溶接装置。
【請求項２】
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を低減する物理量低減手段とを備え、前記物理量低減手段は溶接出力に直列に挿入された第２のスイッチング素子と前記２のスイッチング素子に並列に接続された抵抗とからなり、前記物理量低減手段は第２の所定期間経過する時点まで前記第２のスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を低減し、前記第２の所定期間経過する時点で前記第２のスイッチング素子を導通とし、溶接出力制御部が第１のスイッチング素子で構成されるインバータを制御して前記第２の所定期間経過する時点の供給物理量よりも低い所定量に供給物理量を低減する消耗電極式アーク溶接装置。
【請求項３】
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を低減する物理量低減手段とを備え、前記物理量低減手段は溶接出力に直列に挿入された第２のスイッチング素子と前記２のスイッチング素子に並列に接続された抵抗とからなり、前記物理量低減手段は第２の所定値に達する時点まであるいは第２の所定期間経過する時点までのいずれか早い方の時点まで前記第２のスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を低減し、前記いずれか早い方の時点で前記第２のスイッチング素子を導通とし、溶接出力制御部が第１のスイッチング素
子で構成されるインバータを制御して前記いずれか早い方の時点の供給物理量よりも低い所定量に供給物理量を低減する消耗電極式アーク溶接装置。
【請求項４】
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を低減する物理量低減手段とを備え、前記物理量低減手段は溶接出力に直列に挿入された第２のスイッチング素子と前記２のスイッチング素子に並列に接続された抵抗とからなり、前記物理量低減手段は第２の所定値に達する時点まであるいは第２の所定期間経過する時点までのいずれか遅い方の時点まで前記第２のスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を低減し、前記いずれか遅い方の時点で前記第２のスイッチング素子を導通とし、溶接出力制御部が第１のスイッチング素子で構成されるインバータを制御して前記いずれか遅い方の時点の供給物理量よりも低い所定量に供給物理量を低減する消耗電極式アーク溶接装置。
【請求項５】
第２の所定値は、短絡検出手段でアークから短絡を検出した時の溶接電流と溶接電圧のいずれかに基づいて、あるいは、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガスの少なくとも１つに基づいて決められる請求項１、３、４のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接装置。
【請求項６】
第２の所定期間は、短絡検出手段でアークから短絡を検出した時の溶接電流と溶接電圧のいずれかに基づいて、あるいは、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガスの少なくとも１つに基づいて決められる請求項２、３、４のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消
耗電極式アーク溶接装置であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出した際に溶接電流を所定の短期間低減させることでスパッタの発生を抑制する消耗電極式アーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スパッタ発生量、ビード外観、溶け込みといった溶接品質のさらなる高品位化が求められている。中でもスパッタの発生を低減することは、溶接品質が向上すると共に、治具へのスパッタ付着を防ぐことで保守性が向上し、作業環境の改善を実現できる。
【０００３】
従来のスパッタ低減方法としては、短絡終期に消耗電極ワイヤ先端のくびれを検知して、短絡電流を所定の電流まで下げることにより、アーク再発生の時に発生するスパッタを低減するものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
図４を用いて、上記従来の方法について説明する。図４はくびれ検知によりスパッタ発生を低減している溶接電流波形とタイミングチャートを示しており、Ｅ１はくびれ検知が発生した時点、Ｅ５は短絡状態からアークが再発生した時点、Ｅ６はアーク状態から短絡が発生した時点、Ｅ１０はＥ６発生から第３の所定期間Ｔ３が経過した時点、Ｉｓ１は所定の電流値を示している。
【０００５】
Ｅ１の時点で短絡中に発生するワイヤ先端のくびれをくびれ検出手段により検知すると、物理量低減手段を用いて、所定の電流値Ｉｓ１（例えば５０Ａ）まで電流を急峻に低減させる。なお、くびれ検出手段としては、例えば、溶接電圧の時間的変化量ｄＶ／ｄｔが所定の値に達することを検知する方法が多く用いられている。
【０００６】
電流を急激に低減させる物理量低減手段としては、溶接電源の直流出力にスイッチング素子を挿入し、このスイッチング素子に並列に抵抗を接続する方法が用いられており、電流を急峻に低減させる時は、スイッチング素子を遮断し、それ以外は導通して上記抵抗を短絡しておくものである。
【０００７】
そして、Ｅ５でアーク再発生した後、電流を急峻に上昇させアーク制御に移行する。このように、アーク再発生時点Ｅ５での電流値を低く保持することで、アーク再発生時のスパッタの発生を抑制できる。
【０００８】
図４において、アーク中にＥ６で発生するワイヤの短絡を短絡検出手段により検出し、第３の所定時間Ｔ３の間、上記物理量低減手段を用いて電流を急峻にさげる。この第３の所定時間Ｔ３は短絡初期制御時間とよばれる数ｍｓの制御区間であり、これを設けることで、短絡初期の短絡を確実なものとし、不測な微小短絡を減少させ、溶滴の母材への移行を確実なものとし、アークを安定させ、スパッタの発生を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−２０２１７１号公報
【特許文献２】特開平３−２８１０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の方法であれば、後述するように、くびれ検知の後、物理量低減手段で短絡電流を低減させた状態で、アークの再発生の時にアーク切れが発生するといった問題が
あった。
【００１１】
また、アーク中に短絡を判定した図４中のＥ６の時点で電流を急峻に落とした際に、仮に微小短絡が発生してアークが発生したような時にはアークが保持できずアーク切れが発生するといった問題があった。
【００１２】
図５は従来技術においてアーク切れが発生した時点の溶接出力波形とタイミングチャートの例を示しており、Ｅ１はくびれ検知が発生した時点、Ｅ５は短絡状態からアークが再発生した時点、Ｅ１１はアーク切れが発生した時点、Ｉｓ１は所定の電流値を示している。
【００１３】
図５において、短絡中にくびれ検知手段によりＥ１の時点でくびれを検知し、物理量低減手段を用いて、所定の電流値Ｉｓ１（例えば５０Ａ）まで電流を急峻に低減させる。
【００１４】
なお、電流を急激に低減させる物理量低減手段として、溶接電源の直流出力にスイッチング素子を挿入し、このスイッチング素子に並列に抵抗を接続するものとすると、電流を急峻に低減させる時は、スイッチング素子を遮断（オフ状態）とし、それ以外は導通（オン状態）として上記抵抗を短絡する。
【００１５】
Ｅ５でアーク再発生した後、上記スイッチング素子を導通状態（オン状態）とし、電流を急峻に上昇させ、アーク制御に移行する。このとき、ＩＧＢＴ等で構成されるスイッチング素子はターンオン時間に遅れが生じるため、アーク移行直後は上記抵抗による電力損失が発生し、アークを持続するために十分な電力をワイヤと母材との間に供給できない場合があり、その結果アーク切れが発生する。
【００１６】
アーク切れの問題が大きくなった背景として、近年リアクタレスによる溶接制御が一般的になり、これまでリアクタが持つ電流保持機能によりアークを保持していた効果が弱くなっていることや、くびれ検知等の性能が向上し、アーク再発生時の短絡電流を従来（１００Ａ等）に比べ低い値（３０Ａ等）まで落とし込むことが可能になっていることが挙げられる。
【００１７】
そして、アーク切れが発生すると、アーク切れに伴う極端な母材への入熱不足は、アーク不安定、ビード不正、溶け込み不良の原因となり、さらなる溶接不安定を誘発する。
【００１８】
アーク切れを回避するためには、所定の電流値Ｉｓ１を高く設定する（例えば１００Ａ）ことが有効であるが、結果として、アーク再生時の短絡電流を十分下げることが出来ず、スパッタ低減の性能を十分に発揮することができなくなる。
【００１９】
また、溶接経路中のリアクタのＬ値を大きくする方法が有効であり、これにより電流保持機能が向上し、アーク切れが発生しにくくなるが、リアクタの効果により電流の動きに制限が加わり、自由な電流波形を実現することが難しくなる。
【００２０】
また、出力急減の際に、所望する電流垂下度（例えば−５０００Ａ／ｍｓ）が得られず、所望する溶接制御性能が実現できなくなる。
【００２１】
このように、スパッタ低減の性能を確保するためアーク再生時の短絡電流を低く保持しつつ、アーク切れを防ぐことは非常に困難であった。
【００２２】
本発明は、短絡から再アークの際に発生するアーク切れ及び微小短絡発生時に生じるアーク切れを防止し、溶接不安定、ビード不正や溶け込み不良を防ぐことができるアーク溶
接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の消耗電極式アーク溶接装置は、消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過させる時点まで急減する物理量急減手段とを備え、前記物理量急減手段は第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過する時点までスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を急減し、第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過する時点でスイッチング素子を導通とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明の消耗電極式アーク溶接装置は、消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアークを交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接装置であって、短絡とアークの状態を判別する短絡検出手段と、前記短絡検出手段でアークから短絡を検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流または電圧または電力のうち少なくとも１つの所定の供給物理量を第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過させる時点まで急減する物理量急減手段とを備え、前記物理量急減手段は第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過する時点までスイッチング素子を非導通とすることで前記供給物理量を急減し、第２の所定値に達する時点及び／または第２の所定期間経過する時点でスイッチング素子を導通とすることで、アーク切れを防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を防ぐことができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における溶接出力波形とタイミングを示す図
【図２】本発明の実施の形態１における消耗電極式アーク溶接機のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における溶接出力波形とタイミングを示す図
【図４】従来技術の溶接出力波形とタイミングを示す図
【図５】従来技術のアーク切れが発生した時点の溶接出力波形とタイミングを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は本実施の形態における溶接出力波形とタイミングチャートを示す図であり、図２は、本実施の形態における消耗電極式アーク溶接機のブロック図であり、図３は本実施の形態における溶接出力波形とタイミングチャートを示す図である。
【００２８】
図１、図３において、Ｅ１はくびれ検知が発生した時点、Ｅ２はＥ１から後述する所定の時間Ｔ１が経過した時点、Ｅ３は出力電流が後述するスイッチング素子６の切り替え基準となるＩ１に達した時点、Ｅ４は出力電流が後述する再アークを待つ電流Ｉｓ１に達した時点、Ｅ５は短絡状態からアークが再発生した時点、Ｅ６はアーク状態から短絡が発生した時点、Ｅ８はＥ６が発生してから所定の時間Ｔ２が経過した時点、Ｅ７は出力電流が後述するスイッチング素子６の切り替え基準となるＩ２に達した時点、Ｅ９は出力電流が
短絡初期電流Ｉｓ２に達した時点、Ｅ１０はＥ６から所定の時間Ｔ３が経過した時点、Ｔ１は第１の所定期間、Ｔ２は第２の所定期間、Ｔ３は第３の所定期間、Ｉ１は第１の所定電流値、Ｉ２は第２の所定電流値、Ｉｓ１は所定の電流値、Ｉｓ２は所定の電流値を示す。
【００２９】
なお、上記したＩ１、Ｉｓ１、Ｉ２、Ｉｓ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、例えば、時間などから決められるものである。
【００３０】
また、図２において、１は１次整流部、２は平滑コンデンサ、３は第１のスイッチング素子、４はトランス、５は２次整流部、６は第２のスイッチング素子、７は抵抗部、８はリアクタ、９は設定部、１０は電圧検出部、１１は電流検出部、１２はアーク短絡判定部、１３はくびれ検知部、１５は第１の駆動部、１６は溶接出力制御部、１７は第２の駆動部、１８は急減信号発生部、２０は母材、２１は溶接用のトーチ、２２は溶接用のワイヤを示す。
【００３１】
以上のように構成された消耗電極式アーク溶接装置について、その動作を説明する。
【００３２】
図２において、商用電源入力（２００Ｖ）はダイオード等で構成される１次整流部１と電解コンデンサ等で構成される平滑コンデンサ２とにより直流電圧に変換され、第１の駆動部１５によりＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作にて駆動されるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等で構成される第１のスイッチング素子３のインバータ駆動によりトランス４を介して溶接に適した高周波交流に変換され、ダイオード等で構成される２次整流部５にて整流され、駆動部１７により駆動されＩＧＢＴ等で構成される第２のスイッチング素子６と、第２スイッチンス素子６に並列に接続される抵抗部７を介し、リアクタ８により出力平滑化され、トーチ２１内部の給電チップから消耗電極であるワイヤ２２に給電され、ワイヤ２２先端と母材２０との間にアークを発生させる。
【００３３】
くびれ検出手段であるくびれ検出部１３は、電圧検出部１０からの電圧検出信号を入力とし、電圧微分値を算出し、設定部９にて設定される検出レベル（例えば０．５Ｖ／ｍｓ）に達した場合、くびれを検知したとしてくびれ信号を出力する。
【００３４】
なお、図１のＥ１の時点でくびれ検知が発生し、くびれ検出部１３から出力されるくびれ信号がＨｉｇｈレベルとなる。くびれ検出部１３からのくびれ信号をうけ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等で構成される急減信号発生部１８は急減信号を駆動部１７に出力する。駆動部１７は、急減信号発生部１８からの急減信号がＬＯＷレベルの間、第２のスイッチング素子６を遮断（オフ状態）するよう動作し、その結果、溶接電流は抵抗部７を介してアーク給電され、同時にＣＰＵ等で構成される溶接出力制御部１６が第１の駆動部１５を介して第１のスイッチング素子３で構成されるインバータを制御し、溶接電流を所定の電流値Ｉ１（例えば１００Ａ）まで低減させる。
【００３５】
そして、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等で構成される電流検出部
１１により検出される溶接電流出力が設定部９にて設定される第１の所定値Ｉ１に達した時点Ｅ３にて、急減信号発生部１８は急減信号の出力を停止し、第２の駆動部１７は第２のスイッチング素子６を導通状態にし、電流値は所定の電流Ｉｓ１（例えば５０Ａ）まで低減する。
【００３６】
なお、第１の所定値Ｉ１は、固定値（例えば１００Ａ）でもよく、くびれ検出手段にお
いてくびれを検出した時点での溶接電流の関数（例えば、３００Ａで検出した場合は、１００Ａに設定）でもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める関数でもよく、溶接電圧の時間的変化の割合の大きさ（例えば、くびれを検出した時点のｄＶ／ｄｔ値が１Ｖ／ｍｓの場合は、１００Ａに設定）から求めてもよく、今回の短絡の溶接電流の積算値（例えば、くびれを検出した時点までの溶接電流積算値が、３００Ａ・ｓの場合は１００Ａに設定）から求めてもよい。
【００３７】
また、急減信号発生部１８が、急減信号の出力を停止し、第２の駆動部１７が第２のスイッチング素子６を導通状態にする時点は、図３に示すように、くびれ検知した時点Ｅ１から、急減信号発生部１８が時間をカウントし、設定部９により設定される第１の所定時間Ｔ１が経過する時点Ｅ２までとしてもよい。
あるいは、図１に示す溶接電流出力が第１の所定値Ｉ１に達した時点Ｅ３または図３に示すくびれ検知した時点Ｅ１から第１の所定時間Ｔ１が経過する時点Ｅ２のどちらか一方が発生した時点としてもよい。
【００３８】
あるいは、溶接電流出力が第１の所定値Ｉ１に達した点Ｅ３及び、くびれ検知した時点から第１の所定時間Ｔ１が経過する時点Ｅ２の両方が発生した時点としてもよい。
【００３９】
また、第１の所定時間Ｔ１は、固定値（例えば５０ｕｓ）でもよく、くびれ検出手段においてくびれを検出した時点での溶接電流の関数（例えば、３００Ａで検出した場合は、５０ｕｓに設定）でもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流の少なくとも１つから求める関数でもよく、溶接電圧の時間的変化の割合の大きさ（例えば、くびれを検出した時点のｄＶ／ｄｔ値が１Ｖ／ｍｓの場合は、５０ｕｓに設定）から求めてもよく、今回の短絡の溶接電流の積算値（例えばくびれを検出した時点までの溶接電流積算値が３００Ａ・ｓの場合は５０ｕｓに設定）から求めてもよい。
【００４０】
なお、図２において、第２のスイッチング素子６が導通すると、溶接電流は、抵抗部７を介さず、第２のスイッチング素子６を介してアーク給電される。
【００４１】
また、図１において、出力電流がＩｓ１に達したＥ４の時点ではアーク再生しておらず、この場合は、アークが再生するまで溶接出力Ｉｓ１に電流制御する。
ＣＰＵ等で構成されるアーク短絡判定部１２は、電圧検出部１０からの電圧検出信号を入力とし、短絡判定中に設定部９にて設定される検出レベル（例えば、１５Ｖ）に達した場合、ＡＳ（Ａｒｃ  Ｓｈｏｒｔ）信号をアーク判定（Ｈｉｇｈレベル）とする。
【００４２】
図１において、短絡状態からアークが再発生した時点Ｅ５にて、ＡＳ信号はアーク（Ｈｉｇｈレベル）判定となり、溶接出力制御部１６は所定のアーク制御に移行する。アーク短絡判定部１２は、アーク判定中に設定部９にて設定される検出レベル（例えば、１０Ｖ）に達した場合、ＡＳ信号を短絡判定（Ｌｏｗレベル）とする。
【００４３】
短絡が発生した時点Ｅ６にて、ＡＳ信号は短絡判定となり、急減信号発生部１８は急減信号を出力し、駆動部１７は、第２のスイッチング素子６を遮断（オフ状態）する。これにより、溶接電流は抵抗部７を介してアーク給電され、同時にＣＰＵ等で構成される溶接出力制御部１６は所定の短絡初期制御に移行し、第１の駆動部１５を介して第１のスイッチング素子３で構成されるインバータを制御し、溶接電流を所定の電流値Ｉ２（例えば５０Ａ）まで低減させる。
【００４４】
電流検出部１１にて検出される溶接電流出力が設定部９にて設定される第２の所定電流
値Ｉ２に達した点Ｅ８にて、急減信号発生部１８は、急減信号の出力を停止し、第２の駆動部１７は第２のスイッチング素子６を導通状態にする。これは、短絡時にアークが発生してしまった場合、第２のスイッチング素子６を導通状態にしておかないと、抵抗部７により母材２０とワイヤ２２との間に供給される電圧が低くなり、アーク切れとなってしまうことを防ぐためである。
【００４５】
なお、第２の所定電流値Ｉ２は、固定値（例えば７５Ａ）でもよく、アーク短絡判定部１２が短絡を検出した時点での溶接電流の関数（例えば、１５０Ａで検出した場合は、７５Ａに設定）でもよく、送給する消耗電極ワイヤ２２のワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める関数でもよい。
【００４６】
また、急減信号発生部１８が、急減信号の出力を停止し、第２の駆動部１７が第２のスイッチング素子６を導通状態にする時点は、図３に示すように、短絡を検知した時点Ｅ６から、急減信号発生部１８が時間のカウントを開始し、設定部９により設定される第２の所定時間Ｔ２が経過したＥ７までの間でもよく、図１に示すように溶接電流出力が第２の所定電流値Ｉ２に達した点Ｅ８あるいは図３に示すように短絡を検知した時点Ｅ６から第２の所定時間Ｔ２が経過するＥ７のどちらか一方が発生した時点でもよく、溶接電流出力が第２の所定電流値Ｉ２に達した点Ｅ８及びくびれ検知した時点から第２の所定時間Ｔ２が経過するＥ７の両方が発生した時点でもよい。
【００４７】
なお、第２の所定時間Ｔ２は、固定値（例えば２００ｕｓ）でもよく、アーク短絡判定部１２が短絡を検出した時点での溶接電流の関数（例えば、１５０Ａで検出した場合は、２００ｕｓに設定）でもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める関数でもよい。
【００４８】
そして、第２のスイッチング素子６が導通すると、溶接電流は、抵抗部７を介さず、第２のスイッチング素子６を介してアーク給電される。通常溶接中、第２のスイッチング素子は導通状態となる。出力電流がＩｓ２に達した後も、第３の所定時間Ｔ３期間中は、溶接出力Ｉｓ２に電流制御する。第３の所定時間Ｔ３経過後のＥ１０にて、溶接制御部１６は所定の短絡開放制御に移行し、所定の短絡電流を出力し、短絡の開放を促進する。
【００４９】
以上のように、第２のスイッチング素子６を導通させるＥ２、Ｅ３のタイミングをアークが発生した時点Ｅ５よりも早くすることで、第２のスイッチング素子６のターンオン時間の遅れ分を吸収し、アークが再発生する時点Ｅ５では第２のスイッチンス素子６が完全に導通状態となり、アークを持続するための十分な電力の供給が可能となり、アーク再生時のアーク切れの発生を防ぐ。
【００５０】
なお、第２のスイッチング素子６を導通させるＥ２、Ｅ３のタイミングの基準となる第１の所定期間および第１の所定電流Ｉ１は実験などにより決められるものである。
また、短絡初期中に微小短絡が発生するような場合でも、あらかじめ第２のスイッチング素子６を導通させておくことで、再アークの発生の際の電力の供給が妨げられず、アーク切れを防ぐことができる。
【００５１】
上記のようにアーク切れの発生を防ぐことで、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる
なお、本実施の形態の消耗電極式アーク溶接装置では、ＣＴを用いて電流を検出し、所定の電流になった時点で第１のスイッチング素子６の導通、非導通を切り替える例を示し
たが、電圧検出手段を用いて電圧を検出し、所定の電圧になった時点で第１のスイッチング素子６の導通、非導通を切り替えるようにしても良いし、電力計測手段を用いて電力を検出し、所定の電力になった時点で第１のスイッチング素子６の導通、非導通を切り替えるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の消耗電極式アーク溶接方法は、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることが可能であり、スイッチング素子と抵抗で構成されるような電流急減回路を用いたスパッタ低減手法を用いたアーク溶接手法に有用であり、消耗電極式アーク溶接施工をおこなう自動車、造船、橋梁といったスパッタの発生を問題としている業界で広く利用可能性がある。
【符号の説明】
【００５３】
Ｅ１  くびれ検知が発生した点
Ｅ２  Ｅ１発生からＴ１が経過した点
Ｅ３  出力電流がＩ１に達した点
Ｅ４  出力電流がＩｓ１に達した点
Ｅ５  短絡状態からアークが再発生した点
Ｅ６  短絡が発生した点
Ｅ７  Ｅ６発生からＴ２が経過した点
Ｅ８  出力電流がＩ２に達した点
Ｅ９  出力電流がＩｓ２に達した点
Ｅ１０  Ｅ６発生からＴ３が経過した点
Ｅ１１  アーク切れが発生した点
Ｔ１  第１の所定期間
Ｔ２  第２の所定期間
Ｔ３  第３の所定期間
Ｉ１  第１の所定値
Ｉ２  第２の所定値
Ｉｓ１  所定の電流値
Ｉｓ２  所定の電流値
１  １次整流部
２  平滑コンデンサ
３  第１のスイッチング素子
４  トランス
５  ２次整流部
６  第２のスイッチング素子
７  抵抗部
８  リアクタ
９  設定部
１０  電圧検出部
１１  電流検出部
１２  アーク短絡判定部
１３  くびれ検知部
１５  第１の駆動部
１６  溶接出力制御部
１７  第２の駆動部
１８  急減信号発生部
２０  母材
２１  トーチ
２２  ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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