(57)【要約】【課題】シールドガスの混合比率及びチップ・母材間距離が変化しても安定したアーク状態を維持することができるパルスアーク溶接方法を提供すること。【解決手段】第１ピーク期間Ｔｐ１中の第１ピーク電流Ｉｐ１の通電及び第２ピーク期間Ｔｐ２中の第２ピーク電流Ｉｐ２（＜Ｉｐ１）の通電及びベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂの通電とを１パルス周期として繰り返して溶接するパルスアーク溶接方法において、チップ・母材間距離が基準値よりも短くなったときは基準値とチップ・母材間距離との差に応じて前記第１ピーク電流値Ｉｐ１を増加させ、チップ・母材間距離が基準値よりも長くなったときは基準値とチップ・母材間距離との差に応じて前記第２ピーク電流値Ｉｐ２を減少させる。これにより、チップ・母材間距離の変化に伴う溶滴形成入熱の変化を補償して、良好な溶滴移行状態を維持することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピーク期間中の第１ピーク電流の通電及び第２ピーク期間中の前記第１ピーク電流よりも小さな値の第２ピーク電流の通電及びベース期間中のベース電流の通電とを１パルス周期として繰り返してアークを発生させ、このアークによって溶接ワイヤから溶滴を移行させて溶接するパルスアーク溶接方法において、
チップ・母材間距離が基準値よりも短くなったときは、前記基準値と前記チップ・母材間距離との差に応じて前記第１ピーク電流値を増加させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接方法。
【請求項２】
前記チップ・母材間距離が前記基準値よりも長くなったときは、前記基準値と前記チップ・母材間距離との差に応じて前記第２ピーク電流値を減少させる、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドガスの混合比率及びチップ・母材間距離が変化しても安定した溶接を行うことができるパルスアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、溶接ロボットを使用した消耗電極式アーク溶接装置の一般的な構成図である。以下、同図を参照して各構成物について説明する。
【０００３】
溶接電源ＰＳは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、アークを発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、溶接ワイヤ１の送給を制御するための送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭへ出力する。この溶接条件信号Ｗｃには、図示していないが溶接電圧設定信号、溶接電流平均設定信号等が含まれている。この溶接電圧設定信号は、上記の溶接電圧Ｖｗの平均値を設定する信号であり、後述するようにアーク長を設定する信号となる。また、溶接電流平均設定信号は、溶接電源ＰＳ内でワイヤ送給速度設定信号に変換されて、溶接ワイヤ１のワイヤ送給速度を設定する信号となる。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結された送給ロール５の回転によって、溶接トーチ４内を通って送給されると共に、給電チップ４ａを介して給電されて、母材２との間にアーク３が発生する。上記の溶接トーチ４は、図示していないロボットによって把持されており、上記のロボット制御装置ＲＣ内に記憶された作業プログラムに従って移動する。また、上記の溶接トーチ４の先端からは図示していないシールドガスが噴出され、アーク３及び母材２上の溶接部を大気から遮蔽している。上記の給電チップ４ａの先端と母材２との距離がチップ・母材間距離Ｌｗ(mm)となり、アーク３の長さがアーク長Ｌａ(mm)となり、上記の給電チップ４ａの先端と溶接ワイヤ１の先端との距離がワイヤ突出し長さＬｘ(mm)となる。したがって、Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａである。
【０００４】
チップ・母材間距離Ｌｗには、溶接電流Ｉｗの平均値に応じて適正となる目安値（基準値）がある。その値は、溶接電流平均値が２００ａ以下では１５mmであり、２００〜３００Ａでは２０mmであり、３００Ａ以上では２５mmである。このチップ・母材間距離Ｌｗの基準値は、母材の開先形状に応じて上記の値から微調整される。チップ・母材間距離Ｌｗが基準値よりもあまり短くなっても、逆に長くなっても溶接状態は不安定になる。
【０００５】
図１０は、消耗電極式パルスアーク溶接の電流・電圧波形図の一例である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗを示す。時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔup中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐへと上昇する遷移電圧が給電チップ・母材間に印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界電流値以上のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔdw中は、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂへと下降する遷移電流が通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐからベース電圧Ｖｂへと下降する遷移電圧が印加する。時刻ｔ４〜ｔ５のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を成長させない小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。上記のｔ１〜ｔ５の期間がパルス周期Ｔｆとなる。
【０００６】
上記のピーク立上り期間Ｔup及びピーク立下り期間Ｔdwは、母材材質に応じて適正値に設定される。母材材質が鉄鋼材料であるパルスＭＡＧ溶接では、両値は小さな値に設定されるために、ピーク電流波形は略矩形波状になる。他方、母材材質がアルミニウム材料であるパルスＭＩＧ溶接では、両値は大きな値に設定されるために、ピーク電流波形は台形波状になる。また、上記の遷移電流は、溶接性を向上させるために直線状に上昇／下降させる場合だけでなく、曲線状に変化させる場合もある（例えば、特許文献１、３参照）。また、ピーク電流Ｉｐをステップ状に増加させる場合もある（例えば、特許文献２参照）。シールドガスとしては、パルスＭＡＧ溶接ではアルゴンガス８０％＋炭酸ガス２０％の混合ガスを使用し、パルスＭＩＧ溶接ではアルゴンガス１００％を使用することが多い。
【０００７】
消耗電極式アーク溶接では、アーク長を適正値に制御することが良好な溶接品質を得るために重要である。このために、溶接電圧Ｖｗの平均値Ｖavがアーク長と略比例関係にあることを利用して、溶接電圧平均値Ｖavが予め定めた溶接電圧設定値と等しくなるように溶接電源の出力を制御してアーク長制御を行っている。パルスアーク溶接においても同様に、溶接電圧平均値Ｖavが溶接電圧設定値と等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆが制御されて溶接電源の出力制御が行われる（周波数変調制御）。これ以外にも、パルス周期Ｔｆを所定値とし、ピーク期間Ｔｐを制御することで溶接電源の出力制御を行う場合もある（パルス幅変調制御）。上記の溶接電圧平均値Ｖavとしては、溶接電圧Ｖｗを平滑した値が制御に使用される。
【０００８】
図１１は、上記のピーク期間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐの値を設定する方法を示す１パルス１溶滴移行範囲図である。同図の横軸はピーク期間Ｔｐ（ms）を示し、縦軸はピーク電流Ｉｐ（Ａ）を示す。斜線部分がパルス周期Ｔｆに同期して１つの溶滴が移行する（いわゆる１パルス１溶滴移行）条件範囲である。ピーク期間Ｔｐとピーク電流Ｉｐとの組合せ条件（ユニットパルス条件と言われる）が斜線部分内にあるときは、１パルス１溶滴移行となる。ユニットパルス条件は、この１パルス１溶滴移行範囲内であって、良好なビード形状（アンダーカットの発生がなく美麗なビード外観であること）が形成される条件に設定される。ピーク電流Ｉｐが一定値でないときには、ピーク電流Ｉｐをピーク期間Ｔｐ中積分した電流積分値が、斜線部分に対応する範囲内になるように両値を設定する。上記のユニットパルス条件は、溶接ワイヤの種類、シールドガスの混合比率、ワイヤ送給速度等に応じて１パルス１溶滴移行範囲が変化するのでそれに対応して再設定する必要がある。
【０００９】
図１２は、ユニットパルス条件が１パルス１溶滴移行範囲にあるときのアーク発生部の模式図である。溶接トーチ４の先端から送出された溶接ワイヤ１と母材２との間にアーク３が発生する。母材２上には溶融池２ａが形成される。アーク陽極点３ａは、ワイヤ先端部の溶滴１ａの上部に形成される。このために、溶滴１ａはアーク３によって包まれた状態になる。他方、アーク陰極点３ｂは、溶融池２ａ上に形成される。ピーク電流Ｉｐが通電を終了した直後に離脱溶滴１ｂが移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２８３８３号公報
【特許文献２】特開２００５−１１８８７２号公報
【特許文献３】特開２００６−７５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のユニットパルス条件は、シールドガスの混合比率が基準比率であることを前提条件として、上述したように、１パルス１溶滴移行範囲であって、かつ、良好なビード形状が得られるように設定される。例えば、鉄鋼材料のパルスＭＡＧ溶接では、シールドガスにはアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスを使用する。この場合の基準比率はアルゴンガス８０％＋炭酸ガス２０％が日本では一般的である。
【００１２】
シールドガスの供給方法として、上記の基準比率に正確に調整されて充填されたガスボンベ等を使用する場合には、シールドガスの混合比率の変動はほとんどなく基準比率に維持されて溶接を行うことができる。しかし、大規模な工場では、アルゴンガスと炭酸ガスとを別々のタンクに蓄積しておき、それらを混合器によって基準比率に混合した上で、集中配管を通して各溶接装置に供給することが多い。このような場合には、朝一番の工場稼動開始時において、シールドガスの混合比率が安定するまで初期変動することが多い。この変動幅は、シールドガスの供給設備によって異なるが、±５〜±１０％と大きな場合もある。また、初期変動だけでなく、定常状態での変動もあり、その変動幅は初期変動幅よりは小さいが±５％程度になる場合もある。さらに、ワークの形状、要求品質等からシールドガスの混合比率をより適正値に調整して溶接する場合もある。このような高品質溶接では、シールドガスの基準比率をアルゴンガス比率を増加又は減少させて設定する。例えば、基準比率がアルゴンガス９０％＋炭酸ガス１０％又はアルゴンガス７０％＋炭酸ガス３０％のシールドガスを使用する。
【００１３】
ところで、シールドガスの混合比率はアルゴンガス比率が増加する方向に変化しても、アーク状態は安定した状態を略維持することができる場合が多い。これは、アルゴンガス比率が増加すると、溶滴の移行がしやすくなるためである。したがって、アルゴンガス比率が増加する方向への変化に対しては、ユニットパルス条件を再設定しなくても良い場合が多い。
【００１４】
他方、シールドガスのアルゴンガス比率が減少する方向に変化する場合には、図１３で詳述するように、溶滴移行がしにくくなるために、アーク状態は不安定な状態になる。以下、この現象について説明する。
【００１５】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、シールドガスのアルゴンガス比率が基準比率よりも減少した場合のアーク発生部の模式図である。同図（Ａ）〜（Ｃ）は、時間経過に伴う溶滴移行を示している。同図（Ａ）に示すように、シールドガスのアルゴン比率が減少すると、アーク陽極点３ａは溶滴１ａの下部に形成される。アーク陽極点３ａが溶滴１ａの下部に形成された場合、同図（Ｂ）に示すように、アーク陽極点３ａ近傍は超高温になるために、溶滴１ａの下部から金属蒸気５が下方向へ噴出する。この結果、溶滴１ａは金属蒸気５によって押上げる方向へ力６を受けるので、溶滴移行が不安定になる。そして、同図（Ｃ）に示すように、押し上げ力６によって移行を阻止されて１パルス１溶滴移行することができなくなるために溶滴１ａが大きく成長し、ワイヤの延長線以外へも飛散してスパッタ７が大量に発生する。
【００１６】
上述した問題の対策として、溶滴１ａの下部に形成されたアーク陽極点３ａを上方に移動させるために、ピーク電流Ｉｐの値を大きくする方法がある。しかし、ピーク電流値Ｉｐを大きくするとアーク陽極点３ａは溶滴１ａ上部に形成されるが、アーク３が広がった形状になりアーク力も増大するために、アンダーカットが発生しやすくなる。このために、良好なビード形状を得ることができにくくなる。さらには、アーク力の増大に伴い溶融池からのスパッタが増加することになる。
【００１７】
上記はシールドガスの混合比率が変動した場合の課題について説明したが、チップ・母材間距離が基準値から変化した場合にも以下のような問題が生じる。上述したユニットパルス条件は、チップ・母材間距離が基準値であることを前提として、溶滴移行状態、ビード形状等が良好になるように適正値に設定される。チップ・母材間距離が基準値よりも±３mm程度変化しても溶接状態は大きくは悪化することはないので、ユニットパルス条件を再修正しなくても良い場合が多い。しかし、±３mmを超えて±５mm程度になると、溶接状態が悪くなるという問題があった。
【００１８】
そこで、本発明は、シールドガスの混合比率及びチップ・母材間距離が変化しても安定したアーク状態を維持することができるパルス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】
【００１９】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、第１ピーク期間中の第１ピーク電流の通電及び第２ピーク期間中の前記第１ピーク電流よりも小さな値の第２ピーク電流の通電及びベース期間中のベース電流の通電を１パルス周期として繰り返してアークを発生させ、このアークによって溶接ワイヤから溶滴を移行させて溶接するパルスアーク溶接方法において、
チップ・母材間距離が基準値よりも短くなったときは、前記基準値と前記チップ・母材間距離との差に応じて前記第１ピーク電流値を増加させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接方法である。
【００２０】
第２の発明は、前記チップ・母材間距離が前記基準値よりも長くなったときは、前記基準値と前記チップ・母材間距離との差に応じて前記第２ピーク電流値を減少させる、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、第１ピーク電流及び第２ピーク電流を通電することによって、シールドガスの混合比率が基準比率から所定範囲変化しても、アーク陽極点を溶滴上部に形成することができ、かつ、アーク形状の広がり及びアーク力の増大を抑制することができる。このために、１パルス１溶滴移行を行うことができ、かつ、アンダーカットの発生も抑制することができるので、安定したアーク状態を維持して良好な溶接品質を得ることができる。さらに、チップ・母材間距離が基準値よりも短くなったときに第１ピーク電流値を増加させることによって、溶滴移行状態を安定化することができ、短絡の発生も抑制することができる。このために、チップ・母材間距離が短くなっても良好な溶接品質を得ることができる。
【００２２】
第２の発明によれば、さらに、チップ・母材間距離が基準値よりも長くなったときに第２ピーク電流値を減少させることによって、溶滴移行状態を安定化することができ、良好な溶接品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に係るパルスアーク溶接方法における溶接電流Ｉｗの波形図である
【図２】実施の形態１に係る第１ピーク電流修正量算出関数ｆの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る第１ピーク電流修正量算出関数ｆの図２とは異なる例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図５】実施の形態２に係る第２ピーク電流修正量算出関数ｇの一例を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る第２ピーク電流修正量算出関数ｇの図５とは異なる例を示す図である。
【図７】実施の形態２に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図８】実施の形態３に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図９】従来技術における溶接ロボットを使用した消耗電極式アーク溶接装置の一般的な構成図である。
【図１０】従来技術における消耗電極式パルスアーク溶接の電流・電圧波形図の一例である。
【図１１】従来技術におけるピーク期間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐの値を設定する方法を示す１パルス１溶滴移行範囲図である。
【図１２】従来技術におけるユニットパルス条件が１パルス１溶滴移行範囲にあるときのアーク発生部の模式図である。
【図１３】課題を説明するための、シールドガスのアルゴンガス比率が基準比率よりも減少した場合のアーク発生部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接方法における溶接電流Ｉｗの波形図である。同図に示すように、ピーク期間Ｔｐは、第１ピーク期間Ｔp1及び第２ピーク期間Ｔp2から形成される。第１ピーク期間Ｔp1中は第１ピーク電流Ｉp1を通電し、第２ピーク期間Ｔp2中は第１ピーク電流Ｉp1よりも小さな値の第２ピーク電流Ｉp2を通電する。したがって、ピーク電流波形は、右肩下がりのステップ状になる。
【００２６】
同図において、点線で示すように、従来のピーク電流は一定値Ｉｐである。第１ピーク電流Ｉp1は、この一定値Ｉｐよりも大きな値に設定する。第１ピーク期間Ｔp1中の第１ピーク電流Ｉp1の通電の作用は、従来のピーク電流値Ｉｐよりも大きな電流を通電することによって、シールドガスの混合比率が変化してもアーク陽極点を溶滴上部に形成することである。この第１ピーク電流値Ｉp1が従来のピーク電流値Ｉｐよりもおおきいので、シールドガスのアルゴン比率が減少してもアーク陽極点を溶滴上部に形成することができる。このアーク陽極点の形成のためには、０．２〜１．０ms程度の第１ピーク期間Ｔp1が必要である。したがって、この第１ピーク期間Ｔp1中の第１ピーク電流Ｉp1は一定値である方が良く、スロープ状に下がる波形でない方が良い。シールドガスの混合比率が所定範囲内で最大に変動したときを想定して、その状態でもアーク陽極点が溶滴上部に形成される第１ピーク電流値Ｉp1の下限値を実験によって求める。そして、第１ピーク電流値Ｉp1は、この下限値に裕度分を加算した値として設定する。裕度分は１０〜５０Ａ程度である。アーク陽極点を溶滴上部に形成する作用だけを考慮すれば、第１ピーク電流値Ｉp1がこの下限値以上であれば良い。しかし、第１ピーク電流値Ｉp1をあまり大きくすると、アーク力が強くなり過ぎて、スパッタ及びアンダーカットが発生しやすくなるために、第１ピーク電流値Ｉp1は上記の下限値＋裕度分の値に設定することが望ましい。
【００２７】
他方、第２ピーク期間Ｔp2中の第２ピーク電流Ｉp2の値は、従来のピーク電流値Ｉｐ及び第１ピーク電流値Ｉp1よりも小さな値に設定される。アーク陽極点の形成位置は、第２ピーク期間Ｔp2になっても溶滴上部のままで移動しない。これは、アーク陽極点が一度形成されるとその位置で安定するので、電流値が小さくなっても移動しないためである。また、第２ピーク電流値Ｉp2が小さな値に設定されるので、ピーク期間Ｔｐ全体としての平均値は従来と略同一になる。このために、アーク形状及びアーク力は従来と略同一になり、アンダーカットのない良好なビード形状を得ることができる。
【００２８】
各パラメータの設定方法を整理すると下記のようになる。チップ・母材間距離が基準値であるときに各パラメータを設定する。
（１）  第１ピーク期間Ｔp1及び第１ピーク電流Ｉp1は、シールドガスの混合比率が所定範囲で変化してもアーク陽極点が溶滴上部に形成されるように設定する。
（２）  第２ピーク期間Ｔp2及び第２ピーク電流Ｉp2は、溶滴移行が１パルス１溶滴移行となり、かつ、アンダーカットのない良好なビード形状が得られる値に設定する。
【００２９】
チップ・母材間距離が基準値よりも短くなると、アーク長はアーク長制御によって略一定値に維持されるためにワイヤ突出し長さが短くなる。溶滴形成のための入熱は、アーク熱及びワイヤ突出し部でのジュール熱によって行われる。したがって、ワイヤ突出し長さが短くなるとジュール熱が減少するために、溶滴形成のための入熱が減少することになり、安定した溶滴移行ができなくなる。この結果、ワイヤ先端が充分に溶融していない状態で母材との短絡が発生する場合が生じ、スパッタの発生が多くなったり、アーク切れが発生したりする。このような現象は、チップ・母材間距離が短くなるのに伴い顕著となる。この問題を解決するために、以下のような制御を行う。すなわち、チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも短くなると、距離差ΔＬ＝Ｌｔ−Ｌｗを算出し、この距離差ΔＬを入力として予め定めた第１ピーク電流修正量算出関数ｆによって第１ピーク電流修正量ΔＩp1＝ｆ（ΔＬ）を算出し、第１ピーク電流値Ｉp1をこの第１ピーク電流修正量ΔＩp1だけ増加させる。この第１ピーク電流修正量算出関数ｆについては、図２〜図３で後述する。
【００３０】
チップ・母材間距離Ｌｗが基準値よりも短くなったときに、第１ピーク電流値Ｉp1を増加させることによって、以下のような効果を奏する。第１に、チップ・母材間距離Ｌｗが短くなったことによるジュール熱の減少分を、第１ピーク電流値Ｉp1を増加させることによって補償することができる。このために、溶滴形成のための入熱が減少することを抑制することができるので、安定した溶滴移行を行うことができる。第２に、ピーク電流の前半部分である第１ピーク電流値Ｉp1を増加させることによって、溶融池に大きなアーク力を作用させて、溶融池を窪ますことができる。このために、チップ・母材間距離Ｌｗが短くなると発生しやすくなる短絡を抑制することができる。これらの作用効果によって、チップ・母材間距離Ｌｗが短くなっても溶接状態を安定なままで維持することができる。同時に、第１ピーク電流値Ｉp1は増加させるので、アーク陽極点を溶滴上部に形成する効果はそのまま維持している。
【００３１】
第１ピーク電流Ｉp1を増加させる代わりに、第１ピーク電流Ｉp1及び第２ピーク電流Ｉp2を共に増加させることも考えられるが、このようにするとアークが広がった形状になりアンダーカットができやすくなるので、好ましくない。また、第１ピーク電流Ｉp1を増加させる代わりに第２ピーク電流Ｉp2を増加させることも考えられるが、このようにすると溶融池へ大きなアーク力を作用させて窪ませる効果が低減するので、好ましくない。
【００３２】
図２は、上述した第１ピーク電流修正量算出関数ｆの一例を示す図である。同図の横軸は距離差ΔＬ（mm）を示し、縦軸は第１ピーク電流修正量ΔＩp1（Ａ）を示す。同図の溶接条件としては、溶接ワイヤ：直径１．２mmの鉄鋼ワイヤ、シールドガス：アルゴンガス８０％＋炭酸ガス２０％、溶接電流平均値：１５０Ａ、溶接電圧平均値：２４．０ｖ、ワイヤ送給速度：４．７m/min、チップ・母材間距離の基準値Ｌｔ：１５mm、第１ピーク電流Ｉp1：４８０Ａ、第１ピーク期間Ｔp1：０．７ms、第２ピーク電流Ｉp2：４４０Ａ、第２ピーク期間Ｔp2：０．７msの場合である。
【００３３】
横軸の距離差ΔＬは０〜１５mmの範囲で変化し、それに対応して縦軸の第１ピーク電流修正量ΔＩp1は０〜９０Ａの範囲で変化する。ΔＬ＜０のとき（チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも長いとき）はΔＩp1＝０である。ΔＬ＝０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔのときは、ΔＩp1＝０Ａとなり第１ピーク電流値Ｉp1＝４８０Ａとなる。ΔＬ＝５mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝１０mmのときは、ΔＩp1＝３０Ａとなり、第１ピーク電流値Ｉp1＝５１０Ａとなる。ΔＬ＝１０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝５mmのときは、ΔＩp1＝６０Ａとなり、第１ピーク電流値Ｉp1＝５４０Ａとなる。実用上使用されるのはこの範囲までである。
【００３４】
図３は、上述した第１ピーク電流修正量算出関数ｆの図２とは異なる例を示す図である。同図の横軸は距離差ΔＬ（mm）を示し、縦軸は第１ピーク電流修正量ΔＩp1（Ａ）を示す。同図の溶接条件としては、溶接電流平均値：２５０Ａ、溶接電圧平均値：２６．５ｖ、ワイヤ送給速度：８．４m/min、チップ・母材間距離の基準値Ｌｔ：２０mm、第１ピーク電流Ｉp1：５００Ａ、第１ピーク期間Ｔp1：０．７ms、第２ピーク電流Ｉp2：４６０Ａ、第２ピーク期間Ｔp2：０．７msの場合であり、他の溶接条件は図２と同一である。すなわち、溶接電流平均値が１５０Ａから２５０Ａに変更された場合である。
【００３５】
横軸の距離差ΔＬは０〜２０mmの範囲で変化し、それに対して縦軸の第１ピーク電流修正量ΔＩp1は０〜８０Ａの範囲で変化する。ΔＬ＜０のとき（チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも長いとき）は、ΔＩp1＝０Ａである。ΔＬ＝０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔのときは、ΔＩp1＝０Ａとなり第１ピーク電流値Ｉp1＝５００Ａとなる。ΔＬ＝１０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝１０mmのときは、ΔＩp1＝４０Ａとなり、第１ピーク電流値Ｉp1＝５４０Ａとなる。ΔＬ＝１５mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝５mmのときは、ΔＩp1＝６０Ａとなり、第１ピーク電流値Ｉp1＝５６０Ａとなる。実用上使用されるのはこの範囲までである。
【００３６】
図４は、上述した実施の形態１に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源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。
【００３７】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信号ΔＩに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、例えば、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インバータ回路、高周波交流をアーク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整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトル、電流誤差増幅信号ΔＩを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調された信号に基づいて上記のインバータ回路を駆動する駆動回路から構成される。インターフェース回路ＩＦは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、この信号Ｗｃに含まれる溶接電圧設定信号Ｖｒ、溶接電流平均設定信号Ｉar及びチップ・母材間距離信号Ｌwsを出力する。チップ・母材間距離信号Ｌwsは、ロボット制御装置ＲＣ内に記憶されている作業プログラムから算出されて、溶接電源に送信される。送給速度設定回路ＦＲは、上記の溶接電流平均設定信号Ｉarを入力として、この信号の値に対応したワイヤ送給速度設定信号Ｆｒを出力する。送給制御回路ＦＣは、このワイヤ送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給を制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給機ＷＦは、この送給制御信号Ｆｃを入力として、この信号に従って内蔵されているワイヤ送給モータを回転駆動して溶接ワイヤ１を送給する。溶接ワイヤ１は、このワイヤ送給機ＷＦ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が発生して溶接が行われる。
【００３８】
電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出しその平均値を算出して、電圧検出信号Ｖavを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧検出信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号ΔＶを出力する。電圧／周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号ΔＶに応じた周波数に変換し、図１で上述したパルス周期Ｔｆごとに短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するパルス周期信号Ｔfsを出力する。
【００３９】
ピーク期間タイマ回路ＴＰは、上記のパルス周期信号ＴfsがＨｉｇｈレベルに変化した時点から予め定めたピーク期間Ｔｐの間だけＨｉｇｈレベルになるピーク期間信号Ｔpsを出力する。従って、このピーク期間信号Ｔpsは、図１において、ピーク期間Ｔｐの間Ｈｉｇｈレベルになる。ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。第１切換回路ＳＷ１は、このピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときはａ側に切り換わり後述するピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときはｂ側に切り換わり上記のベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
【００４０】
第１ピーク期間タイマ回路ＴＰ１は、上記のピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）に変化した時点から予め定めた第１ピーク期間Ｔp1の間だけＨｉｇｈレベルになる第１ピーク期間信号Ｔps1を出力する。第１ピーク電流設定回路ＩＰＲ１は、チップ・母材間距離が基準値であるときに対応して予め定めた第１ピーク電流設定信号Ｉpr1を出力する。距離差算出回路ＤＬは、上記のチップ・母材間距離信号Ｌws及び上記の溶接電流平均設定信号Ｉarを入力として、溶接電流平均設定信号Ｉarの値に対応して予め定めた基準値Ｌｔからチップ・母材間距離信号Ｌwsの値を減算して、距離差信号ΔＬ＝Ｌｔ−Ｌwsを出力する。したがって、距離差信号ΔＬの値が０のときはチップ・母材間距離が基準値であるときであり、正の値であるときはチップ・母材間距離が基準値よりも短いときであり、負の値であるときはチップ・母材間距離が基準値よりも長いときである。第１ピーク電流修正量算出回路ＤＩＰ１は、上記の距離差信号ΔＬ及び溶接電流平均設定信号Ｉarを入力として、溶接電流平均設定信号Ｉarの値に応じて予め定めた第１ピーク電流修正量算出関数ｆ（図２、図３等）に基づいて第１ピーク電流修正量信号ΔＩp1を算出する。但し、この第１ピーク電流修正量算出関数ｆは、入力である距離差信号ΔＬが負の値であるときは、その出力は０となる関数である。このために、第１ピーク電流修正量信号ΔＩp1の値は、チップ・母材間距離が基準値よりも短いときは正の値となり、基準値よりも長いときは０となる。小さな丸印で示す第１加算回路ＡＤ１は、上記の第１ピーク電流設定信号Ｉpr1と上記の第１ピーク電流修正量信号ΔＩp1との加算を行い、第１ピーク電流修正設定信号Ｉps1を出力する。第２ピーク電流設定回路ＩＰＲ２は、チップ・母材間距離が基準値であるときに対応して予め定めた第２ピーク電流設定信号Ｉpr2を出力する。第２切換回路ＳＷ２は、上記の第１ピーク期間信号Ｔps1がＨｉｇｈレベル（第１ピーク期間）はａ側に切り換わり上記の第１ピーク電流修正設定信号Ｉps1をピーク電流設定信号Ｉprとして出力し、Ｌｏｗレベル（第２ピーク期間）のときは上記の第２ピーク電流設定信号Ｉpr2をピーク電流設定信号Ｉprとして出力する。
【００４１】
電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号ΔＩを出力する。これらの回路ブロックによって、図１で上述した溶接電流Ｉｗが通電する。
【００４２】
上述した実施の形態１によれば、第１ピーク電流及び第２ピーク電流を通電することによって、シールドガスの混合比率が基準比率から所定範囲変化しても、アーク陽極点を溶滴上部に形成することができ、かつ、アーク形状の広がり及びアーク力の増大を抑制することができる。このために、１パルス１溶滴移行を行うことができ、かつ、アンダーカットの発生も抑制することができるので、安定したアーク状態を維持して良好な溶接品質を得ることができる。さらに、チップ・母材間距離が基準値よりも短くなったときに第１ピーク電流値を増加させることによって、溶滴移行状態を安定化することができ、短絡の発生も抑制することができる。このために、チップ・母材間距離が短くなっても良好な溶接品質を得ることができる。
【００４３】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、実施の形態１と同様に図１で上述した溶接電流Ｉｗを通電し、その上でチップ・母材間距離が基準値よりも長くなったときでも溶接状態を安定化させることができる制御を追加したものである。
【００４４】
チップ・母材間距離が基準値よりも長くなると、アーク長はアーク長制御によって略一定値に維持されるためにワイヤ突出し長さが長くなる。溶滴形成のための入熱は、アーク熱及びワイヤ突出し部でのジュール熱によって行われる。したがって、ワイヤ突出し長さが長くなるとジュール熱が増加するために、溶滴形成のための入熱が増加することになり、入熱が過剰になるので安定した溶滴移行ができなくなる場合が生じる。このような現象は、チップ・母材間距離が長くなるのに伴い顕著となる。この問題を解決するために、以下のような制御を行う。すなわち、チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも長くなると、距離差ΔＬ＝Ｌｔ−Ｌｗを算出し、この距離差ΔＬを入力として予め定めた第２ピーク電流修正量算出関数ｇによって第２ピーク電流修正量ΔＩp2＝ｇ（ΔＬ）を算出し、第２ピーク電流値Ｉp2をこの第２ピーク電流修正量ΔＩp2だけ減少させる。この第２ピーク電流修正量算出関数ｇについては、図５〜図６で後述する。
【００４５】
チップ・母材間距離Ｌｗが基準値よりも長くなったときに、第２ピーク電流値Ｉp2を減少させることによって、以下のような効果を奏する。チップ・母材間距離Ｌｗが長くなったことによるジュール熱の増加分を、第２ピーク電流値Ｉp2を減少させることによって減少させることができる。このために、溶滴形成のための入熱が増加して過剰になることを抑制することができるので、安定した溶滴移行を行うことができる。同時に、第１ピーク電流値Ｉp1は一定値であるので、アーク陽極点を溶滴上部に形成する効果はそのまま維持している。
【００４６】
第２ピーク電流Ｉp2を減少させる代わりに、第１ピーク電流Ｉp1及び第２ピーク電流Ｉp2を共に減少させることも考えられるが、このようにするとシールドガスの混合比率が変動してもアーク陽極点を溶滴上部に形成する作用が失われることになる。第２ピーク電流Ｉp2の代わりに第１ピーク電流Ｉp1を減少させる場合も同様に好ましくない。
【００４７】
図５は、上述した第２ピーク電流修正量算出関数ｇの一例を示す図である。同図の横軸は距離差ΔＬ（mm）を示し、縦軸は第２ピーク電流修正量ΔＩp2（Ａ）を示す。同図の溶接条件は、溶接電流平均値が１５０Ａの場合であり、上述した図２と同一である。距離差ΔＬ＝Ｌｔ−Ｌｗなので、チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも長いときは、ΔＬ＜０となる。また、第２ピーク電流修正量ΔＩp2も負の値となり、負の値を加算することで第２ピーク電流値Ｉp2を減少させる。
【００４８】
横軸の距離差ΔＬは−１５〜０mmの範囲で変化し、それに対して縦軸の第２ピーク電流修正量ΔＩp2は−９０〜０Ａの範囲で変化する。ΔＬ＞０のとき（チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも短いとき）は、ΔＩp2＝０である。また、ΔＬ＜−１５mmのときはΔＩp2＝−９０Ａである。ΔＬ＝０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔのときは、ΔＩp2＝０Ａとなり第２ピーク電流値Ｉp2＝４４０Ａとなる。ΔＬ＝−５mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝２０mmのときは、ΔＩp2＝−３０Ａとなり、第２ピーク電流値Ｉp2＝４１０Ａとなる。ΔＬ＝−１０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝２５mmのときは、ΔＩp2＝−６０Ａとなり、第２ピーク電流値Ｉp2＝３８０Ａとなる。実用上使用されるのはこの範囲までである。
【００４９】
図６は、上述した第２ピーク電流修正量算出関数ｇの図５とは異なる例を示す図である。同図の横軸は距離差ΔＬ（mm）を示し、縦軸は第２ピーク電流修正量ΔＩp2（Ａ）を示す。横軸及び縦軸共に負の値となる。同図の溶接条件は溶接電流平均値が２５０Ａの場合であり、上述した図３と同一である。
【００５０】
横軸の距離差ΔＬは−１５〜０mmの範囲で変化し、それに対して縦軸の第２ピーク電流修正量ΔＩp2は−１２０〜０Ａの範囲で変化する。ΔＬ＞０のとき（チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも短いとき）は、ΔＩp2＝０Ａである。また、ΔＬ＜−１５mmのときはΔＩp2＝−１２０Ａである。ΔＬ＝０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔ＝２０mmのときは、ΔＩp2＝０Ａとなり第２ピーク電流値Ｉp2＝４６０Ａとなる。ΔＬ＝−１０mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝３０mmのときは、ΔＩp2＝−８０Ａとなり、第２ピーク電流値Ｉp2＝３８０Ａとなる。ΔＬ＝−１５mm、すなわちチップ・母材間距離Ｌｗ＝３５mmのときは、ΔＩp2＝−１２０Ａとなり、第２ピーク電流値Ｉp2＝３４０Ａとなる。
【００５１】
図７は、上述した実施の形態２に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図において図４と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図４に、破線で示す第２ピーク電流修正量算出回路ＤＩＰ２及び第２加算回路ＡＤ２を追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
【００５２】
第２ピーク電流修正量算出回路ＤＩＰ２は、距離差信号ΔＬ及び溶接電流平均設定信号Ｉarを入力として、溶接電流平均設定信号Ｉarの値に応じて予め定めた第２ピーク電流修正量算出関数ｇ（図５、図６等）に基づいて第２ピーク電流修正量信号ΔＩp2を算出する。但し、この第２ピーク電流修正量算出関数ｇは、入力である距離差信号ΔＬが正の値であるときは、その出力は０となる関数である。このために、第２ピーク電流修正量信号ΔＩp2の値は、チップ・母材間距離が基準値よりも長いときは負の値となり、基準値よりも短いときは０となる。小さな丸印で示す第２加算回路ＡＤ２は、上記の第２ピーク電流設定信号Ｉpr2と上記の第２ピーク電流修正量信号ΔＩp2との加算を行い、第２ピーク電流修正設定信号Ｉps2を出力する。第２切換回路ＳＷ２は、第１ピーク期間信号Ｔps1がＨｉｇｈレベル（第１ピーク期間）はａ側に切り換わり第１ピーク電流修正設定信号Ｉps1をピーク電流設定信号Ｉprとして出力し、Ｌｏｗレベル（第２ピーク期間）のときは上記の第２ピーク電流修正設定信号Ｉps2をピーク電流設定信号Ｉprとして出力する。
【００５３】
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、チップ・母材間距離が基準値よりも長くなったときに第２ピーク電流値を減少させることによって、溶滴移行状態を安定化することができ、良好な溶接品質を得ることができる。
【００５４】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、上述した実施の形態１及び２で使用している距離差信号ΔＬを溶接電流平均設定信号Ｉar及び溶接電流平均値から算出するものである。
【００５５】
図８は、実施の形態３に係るパルスアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図において、上述した図４及び図７と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図７に対して、インターフェース回路ＩＦを破線で示す第２インターフェース回路ＩＦ２に置換し、距離差算出回路ＤＬを破線で示す第２距離差算出回路ＤＬ２に置換し、破線で示す溶接電流平均値検出回路ＩＡＶを追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。
【００５６】
第２インターフェース回路ＩＦ２は、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、この信号Ｗｃに含まれる溶接電圧設定信号Ｖｒ及び溶接電流平均設定信号Ｉarを出力する。実施の形態３では、チップ・母材間距離信号Ｌwsは不要となる。溶接電流平均値検出回路ＩＡＶは、電流検出信号Ｉｄを平均化して、溶接電流平均値検出信号Ｉavを出力する。第２距離差算出回路ＤＬ２は、溶接電流平均設定信号Ｉar及び上記の溶接電流平均値検出信号Ｉavを入力として、距離差信号ΔＬ＝α・（Ｉav−Ｉar）を出力する。ここで、αは定数である。
【００５７】
上記において、溶接電流平均設定信号Ｉar及び溶接電流平均値検出信号Ｉavによってチップ・母材間距離Ｌｗと基準値Ｌｔとの距離差ΔＬが算出できる理由は以下のとおりである。ワイヤ送給速度が一定値であるときに、チップ・母材間距離Ｌｗに反比例して溶接電流平均値が変化する。チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔにあるときに、溶接電流平均値が溶接電流平均設定信号Ｉarの値と等しくなるように送給速度設定回路ＦＲによってワイヤ送給速度設定信号Ｆｒが出力される。換言すれば、チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔであるときは、溶接電流平均値は溶接電流平均設定信号Ｉarの値と一致する。チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔから短くなると、溶接電流平均値は溶接電流平均設定信号Ｉarの値よりも大きくなり、反対に、チップ・母材間距離Ｌｗが基準値Ｌｔよりも長くなると溶接電流平均値は溶接電流平均設定信号Ｉarの値よりも小さくなる。したがって、距離差ΔＬ＝Ｌｔ−Ｌｗ＝α・（Ｉav−Ｉar）
となる。
【００５８】
上記においては、図８は図７を基礎として構成されているが、図４を基礎として構成することもできる。上述した実施の形態３によれば、チップ・母材間距離信号Ｌwsをロボット制御装置ＲＣにおいて算出する必要がなく、溶接電流平均設定信号Ｉarと溶接電流平均値検出信号Ｉavによって距離差ΔＬを算出することができる。このために、チップ・母材間距離信号Ｌwsを特別に算出して溶接電源に入力しなくても、上述した実施の形態１及び２の効果を奏することができる。
【００５９】
上述した実施の形態１〜３では、ピーク立上り期間Ｔup及びピーク立下り期間Ｔdwが小さい値である矩形波ピーク電流のときを例示したが、両期間が大きな値である台形波ピーク電流のときも同様である。また、本発明は、電極プラス極性ＥＰであるベース期間Ｔｂの一部が電極マイナス極性ＥＮとなる交流パルスアーク溶接法にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１            溶接ワイヤ
１ａ            溶滴
１ｂ            離脱溶滴
２            母材
２ａ            溶融池
３            アーク
３ａ            アーク陽極点
３ｂ            アーク陰極点
４            溶接トーチ
４ａ            給電チップ
５            送給ロール
６            金属蒸気
７            押し上げ力
８            スパッタ
ＡＤ１            第１加算回路
ＡＤ２            第２加算回路
ＤＩＰ１          第１ピーク電流修正量算出回路
ＤＩＰ２          第２ピーク電流修正量算出回路
ＤＬ            距離差算出回路
ＤＬ２            第２距離差算出回路
ＥＩ            電流誤差増幅回路
ＥＮ            電極マイナス極性
ＥＰ            電極プラス極性
ＥＶ            電圧誤差増幅回路
ｆ            第１ピーク電流修正量算出関数
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ＦＲ            送給速度設定回路
Ｆｒ            ワイヤ送給速度設定信号
ｇ            第２ピーク電流修正量算出関数
ＩＡＤ            溶接電流平均値検出回路
Ｆｒ            ワイヤ送給速度設定信号
Ｉar            溶接電流平均設定信号
ＩＡＶ            溶接電流平均値検出回路
Ｉav            溶接電流平均値検出信号
Ｉｂ            ベース電流
ＩＢＲ            ベース電流設定回路
Ｉbr            ベース電流設定信号
ＩＤ            電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
ＩＦ            インターフェース回路
ＩＦ２            第２インターフェース回路
Ｉｐ            ピーク電流
Ｉp1            第１ピーク電流
Ｉp2            第２ピーク電流
Ｉpr            ピーク電流設定信号
ＩＰＲ１          第１ピーク電流設定回路
Ｉpr1          第１ピーク電流設定信号
ＩＰＲ２          第２ピーク電流設定回路
Ｉpr2          第２ピーク電流設定信号
Ｉps1          第１ピーク電流修正設定信号
Ｉps2          第２ピーク電流修正設定信号
Ｉｒ            電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
Ｌａ            アーク長
Ｌｔ            （チップ・母材間距離の）基準値
Ｌｗ            チップ・母材間距離
Ｌws            チップ・母材間距離信号
ＰＭ            電源主回路
ＰＳ            溶接電源
ＲＣ            ロボット制御装置
ＳＷ１            第１切換回路
ＳＷ２            第２切換回路
Ｔｂ            ベース期間
Ｔdw            ピーク立下り期間
Ｔｆ            パルス周期
Ｔfs            パルス周期信号
ＴＰ            ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ            ピーク期間
ＴＰ１            第１ピーク期間タイマ回路
Ｔp1            第１ピーク期間
Ｔp2            第２ピーク期間
Ｔps            ピーク期間信号
Ｔps1          第１ピーク期間信号
Ｔup            ピーク立上り期間
Ｖav            電圧検出信号／溶接電圧平均値
Ｖｂ            ベース電圧
ＶＤ            電圧検出回路
ＶＦ            電圧／周波数変換回路
Ｖｐ            ピーク電圧
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
Ｗｃ            溶接条件信号
ＷＦ            ワイヤ送給機
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
ΔＩ            電流誤差増幅信号
ΔＩp1          第１ピーク電流修正量（信号）
ΔＩp2          第２ピーク電流修正量（信号）
ΔＬ            距離差（信号）
ΔＶ            電圧誤差増幅信号
【図１】
2010167426.tif 000003
【図２】
2010167426.tif 000004
【図３】
2010167426.tif 000005
【図４】
2010167426.tif 000006
【図５】
2010167426.tif 000007
【図６】
2010167426.tif 000008
【図７】
2010167426.tif 000009
【図８】
2010167426.tif 000010
【図９】
2010167426.tif 000011
【図１０】
2010167426.tif 000012
【図１１】
2010167426.tif 000013
【図１２】
2010167426.tif 000014
【図１３】
2010167426.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月27日(2009.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
溶接電源ＰＳは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、アークを発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、溶接ワイヤ１の送給を制御するための送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭへ出力する。この溶接条件信号Ｗｃには、図示していないが溶接電圧設定信号、溶接電流平均設定信号等が含まれている。この溶接電圧設定信号は、上記の溶接電圧Ｖｗの平均値を設定する信号であり、後述するようにアーク長を設定する信号となる。また、溶接電流平均設定信号は、溶接電源ＰＳ内でワイヤ送給速度設定信号に変換されて、溶接ワイヤ１のワイヤ送給速度を設定する信号となる。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結された送給ロール４１の回転によって、溶接トーチ４内を通って送給されると共に、給電チップ４ａを介して給電されて、母材２との間にアーク３が発生する。上記の溶接トーチ４は、図示していないロボットによって把持されており、上記のロボット制御装置ＲＣ内に記憶された作業プログラムに従って移動する。また、上記の溶接トーチ４の先端からは図示していないシールドガスが噴出され、アーク３及び母材２上の溶接部を大気から遮蔽している。上記の給電チップ４ａの先端と母材２との距離がチップ・母材間距離Ｌｗ(mm)となり、アーク３の長さがアーク長Ｌａ(mm)となり、上記の給電チップ４ａの先端と溶接ワイヤ１の先端との距離がワイヤ突出し長さＬｘ(mm)となる。したがって、Ｌｗ＝Ｌｘ＋Ｌａである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
チップ・母材間距離Ｌｗには、溶接電流Ｉｗの平均値に応じて適正となる目安値（基準値）がある。その値は、溶接電流平均値が２００Ａ以下では１５mmであり、２００〜３００Ａでは２０mmであり、３００Ａ以上では２５mmである。このチップ・母材間距離Ｌｗの基準値は、母材の開先形状に応じて上記の値から微調整される。チップ・母材間距離Ｌｗが基準値よりもあまり短くなっても、逆に長くなっても溶接状態は不安定になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
１            溶接ワイヤ
１ａ            溶滴
１ｂ            離脱溶滴
２            母材
２ａ            溶融池
３            アーク
３ａ            アーク陽極点
３ｂ            アーク陰極点
４            溶接トーチ
４ａ            給電チップ
４１            送給ロール
６            金属蒸気
７            押し上げ力
８            スパッタ
ＡＤ１            第１加算回路
ＡＤ２            第２加算回路
ＤＩＰ１          第１ピーク電流修正量算出回路
ＤＩＰ２          第２ピーク電流修正量算出回路
ＤＬ            距離差算出回路
ＤＬ２            第２距離差算出回路
ＥＩ            電流誤差増幅回路
ＥＮ            電極マイナス極性
ＥＰ            電極プラス極性
ＥＶ            電圧誤差増幅回路
ｆ            第１ピーク電流修正量算出関数
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ＦＲ            送給速度設定回路
Ｆｒ            ワイヤ送給速度設定信号
ｇ            第２ピーク電流修正量算出関数
ＩＡＤ            溶接電流平均値検出回路
Ｆｒ            ワイヤ送給速度設定信号
Ｉar            溶接電流平均設定信号
ＩＡＶ            溶接電流平均値検出回路
Ｉav            溶接電流平均値検出信号
Ｉｂ            ベース電流
ＩＢＲ            ベース電流設定回路
Ｉbr            ベース電流設定信号
ＩＤ            電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
ＩＦ            インターフェース回路
ＩＦ２            第２インターフェース回路
Ｉｐ            ピーク電流
Ｉp1            第１ピーク電流
Ｉp2            第２ピーク電流
Ｉpr            ピーク電流設定信号
ＩＰＲ１          第１ピーク電流設定回路
Ｉpr1          第１ピーク電流設定信号
ＩＰＲ２          第２ピーク電流設定回路
Ｉpr2          第２ピーク電流設定信号
Ｉps1          第１ピーク電流修正設定信号
Ｉps2          第２ピーク電流修正設定信号
Ｉｒ            電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
Ｌａ            アーク長
Ｌｔ            （チップ・母材間距離の）基準値
Ｌｗ            チップ・母材間距離
Ｌws            チップ・母材間距離信号
Ｌｘ            ワイヤ突出し長さ
ＰＭ            電源主回路
ＰＳ            溶接電源
ＲＣ            ロボット制御装置
ＳＷ１            第１切換回路
ＳＷ２            第２切換回路
Ｔｂ            ベース期間
Ｔdw            ピーク立下り期間
Ｔｆ            パルス周期
Ｔfs            パルス周期信号
ＴＰ            ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ            ピーク期間
ＴＰ１            第１ピーク期間タイマ回路
Ｔp1            第１ピーク期間
Ｔp2            第２ピーク期間
Ｔps            ピーク期間信号
Ｔps1          第１ピーク期間信号
Ｔup            ピーク立上り期間
Ｖav            電圧検出信号／溶接電圧平均値
Ｖｂ            ベース電圧
ＶＤ            電圧検出回路
ＶＦ            電圧／周波数変換回路
Ｖｐ            ピーク電圧
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
Ｗｃ            溶接条件信号
ＷＦ            ワイヤ送給機
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
ΔＩ            電流誤差増幅信号
ΔＩp1          第１ピーク電流修正量（信号）
ΔＩp2          第２ピーク電流修正量（信号）
ΔＬ            距離差（信号）
ΔＶ            電圧誤差増幅信号
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2010167426.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2010167426.tif 000017