(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行ガスシールドアーク溶接電極と、後行ガスシールドアーク溶接電極と、を備え、さらに当該先行ガスシールドアーク溶接電極と当該後行ガスシールドアーク溶接電極との間に中間電極を備えるとともに、当該先行ガスシールドアーク溶接電極と、当該後行ガスシールドアーク溶接電極と、当該中間電極とが、消耗電極である多電極ガスシールドアーク自動溶接装置であって、
それぞれ一定の速度で送給される前記先行ガスシールドアーク溶接電極、および前記後行ガスシールドアーク溶接電極が、それぞれ正極に接続され、被溶接材料が負極に接続されるとともに、定電圧特性を有する２つの直流電源と、
前記被溶接材料が正極に接続され、前記中間電極が負極に接続されるとともに、定電流特性を有する中間電極用直流電源と、
前記中間電極と前記被溶接材料との間の電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段により検知した電圧が入力され、短絡か否かを判定する短絡判定手段と、
電流値信号が外部より入力されるとともに、前記短絡判定手段が短絡と判定した場合は、第１電流値を示す電流値信号を電流値設定信号として前記中間電極用直流電源に出力し、前記短絡判定手段が短絡でないと判定した場合は、前記第１電流値より小さい第２電流値を示す電流値信号を電流値設定信号として前記中間電極用直流電源に出力する中間電極用電流設定手段と、
前記中間電極の送給速度を一定の速度とする速度制御手段と、
前記中間電極を前記被溶接材料に向かって送給する電極送給手段と、
前記中間電極用直流電源に並列に接続されるとともに、前記被溶接材料が正極に接続され、前記中間電極が負極に接続されており、高インピーダンス特性を有する中間電極用補助直流電源と、
を備えることを特徴とする多電極ガスシールドアーク自動溶接装置。
【請求項２】
前記中間電極用補助直流電源は、短絡電流が１Ａ以下という出力特性を有することを特徴とする請求項１に記載の多電極ガスシールドアーク自動溶接装置。
【請求項３】
前記電圧検知手段と、前記短絡判定手段と、前記中間電極用電流設定手段と、前記速度制御手段と、前記中間電極用直流電源と、をまとめて一つの筐体に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多電極ガスシールドアーク自動溶接装置。
【請求項４】
水平すみ肉溶接に適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の多電極ガスシールドアーク自動溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置に関し、特に、先行ガスシールドアーク溶接電極、後行ガスシールドアーク溶接電極、および中間電極を備えるとともに、溶接欠陥の発生を防止することができる多電極ガスシールドアーク自動溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、造船、橋梁等の分野において使用される水平すみ肉溶接の高効率化を図るために、溶接速度が速い多電極ガスシールドアーク自動溶接装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、３電極アーク溶接制御方法が開示されている。この技術は、３つの電極を溶接線上に直列に配置し、先行電極と後行電極のアークにより発生する湯だまりを中間電極のアークによって制御するというものである。
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された技術は、先行電極、後行電極、および、中間電極を全て電源の正極に接続していることから、３つの同方向に流れる電流により、溶接箇所においてアークブロー等の平行電流に起因する磁場干渉が多発するおそれがあった。
【０００４】
また、特許文献１に開示された技術は、先行電極および後行電極のアークだけでなく、当該中間電極のアークも前記の磁場干渉の影響を受けてしまうことから、当然、中間電極のアークにより制御される湯だまりが不安定となる確率は高く、その結果、溶接欠陥を引き起こす可能性が高かった。
【０００５】
前記のような問題を解消するために、特許文献２には、多電極ガスシールドアーク自動溶接方法として、先行電極と後行電極を電源の正極、中間電極を電源の負極に接続した溶接方法が開示されている。このような構成とすることにより、先行電極および後行電極のアークによる磁場干渉を、中間電極を流れる電流（先行電極および後行電極を流れる電流とは逆向きの電流）により軽減することができた。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術は、中間電極をアークにより溶融させているのではなく、安定したジュール熱により溶融させているため、特許文献１に開示された技術と比べて、湯だまりを安定に制御することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１９５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された技術では、中間電極の送給抵抗の変動に起因して、瞬間的に中間電極の送給速度が低速あるいは停止することで、ジュール熱による中間電極の溶融量が中間電極の送給量に対して過大となってしまう場合がある。また、アークブローによるアーク偏向など何らかの外乱により湯だまりの形状が変化し中間電極との相対位置関係が定常時と異なってしまう場合もある。
前記のような場合は、中間電極の先端が溶融池から離間し、中間電極の先端と溶融池との間でアークが発生してしまう。そして、当該アークにより湯だまりが不安定となり、その結果、良好な溶接部が得られないという問題点があった。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術は、中間電極の溶融池への突っ込み欠陥を回避するために、中間電極の送給量をジュール熱による中間電極の溶融量よりも若干少なくなるように制御する必要がある。しかし、この様な制御を行うと、当然、中間電極の先端が溶融池から離間してしまう可能性が高くなり、前記場合と同様、中間電極の先端と溶融池との間に発生するアークにより、湯だまりが不安定となり、良好な溶接部が得られなくなってしまう。
【００１０】
なお、中間電極の送給速度を変化させ、中間電極の先端が湯だまり内に挿入した短絡状態が維持されるように制御することにより、湯だまりの不安定化の問題を回避する手段も考えられる。しかし、この手段によると、高速で送給している細径の中間電極を制御するために、正逆回転制御可能なイナーシャ（慣性）の小さい送給装置を中間電極の先端近傍に配置する必要があるため、コストが高くなるとともに、何より狭隘な箇所に３電極を配置する装置設計上の自由度を削ぐという欠点があり、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置に適用する手段としては不向きである。
【００１１】
結果として、中間電極の送給速度を一定速度とするとともに、中間電極には直流電源から一定値の電流を供給するという方法が採用されているため、前記の湯だまりの不安定化による溶接欠陥の発生の可能性が存在したままであった。そのため、適宜、溶接状況を人が確認して安定な溶接が継続できる中間電極送給速度に調整する必要があった。したがって、従来の技術は、ガスシールドアーク溶接の自動化に十分に適合する技術であるとは言えなかった。
【００１２】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、湯だまりの不安定化による溶接欠陥の発生を防止するとともに、ガスシールドアーク溶接の自動化に適合する多電極ガスシールドアーク自動溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、先行ガスシールドアーク溶接電極と、後行ガスシールドアーク溶接電極と、を備え、さらに当該先行ガスシールドアーク溶接電極と当該後行ガスシールドアーク溶接電極との間に中間電極を備えるとともに、当該先行ガスシールドアーク溶接電極と、当該後行ガスシールドアーク溶接電極と、当該中間電極とが、消耗電極である多電極ガスシールドアーク自動溶接装置であって、それぞれ一定の速度で送給される前記先行ガスシールドアーク溶接電極、および前記後行ガスシールドアーク溶接電極が、それぞれ正極に接続され、被溶接材料が負極に接続されるとともに、定電圧特性を有する２つの直流電源と、前記被溶接材料が正極に接続され、前記中間電極が負極に接続されるとともに、定電流特性を有する中間電極用直流電源と、前記中間電極と前記被溶接材料との間の電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段により検知した電圧が入力され、短絡か否かを判定する短絡判定手段と、電流値信号が外部より入力されるとともに、前記短絡判定手段が短絡と判定した場合は、第１電流値を示す電流値信号を電流値設定信号として前記中間電極用直流電源に出力し、前記短絡判定手段が短絡でないと判定した場合は、前記第１電流値より小さい第２電流値を示す電流値信号を電流値設定信号として前記中間電極用直流電源に出力する中間電極用電流設定手段と、前記中間電極の送給速度を一定の速度とする速度制御手段と、前記中間電極を前記被溶接材料に向かって送給する電極送給手段と、前記中間電極用直流電源に並列に接続されるとともに、前記被溶接材料が正極に接続され、前記中間電極が負極に接続されており、高インピーダンス特性を有する中間電極用補助直流電源と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成により、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極が短絡している状態であった場合、短絡判定手段は、電圧検知手段により検知・入力された電圧値から中間電極が短絡していると判断し、その結果、中間電極用電流設定手段により第１電流値を示す電流値信号が選択され、中間電極用直流電源が第１電流値の電流を中間電極に供給するように制御する。
一方、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極が短絡していない状態であった場合、短絡判定手段が、電圧検知手段により検知・入力された電圧値から中間電極が短絡していないと判断し、その結果、中間電極用電流設定手段により第２電流値を示す電流値信号が選択され、中間電極用直流電源が第２電流値の電流を中間電極に供給するように制御する。
よって、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極が短絡せずアークが発生している状態となった場合に、中間電極に対し、通常の電流値（第１電流値）よりも小さい第２電流値の電流を供給することができるため、中間電極の溶融量を短絡時の溶融量に比べて減少させることができる。したがって、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によると、中間電極が短絡せずアークが発生している状態となったとしても、瞬時に中間電極を短絡させることができる。
【００１５】
そして、一般的に、消耗電極が定電流特性を有する直流電源に接続される場合は、一定の電圧が維持されるように電圧を検知して消耗電極の送給速度を変速制御する方法が採用されている。しかし、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の中間電極は、定電流特性を有する直流電源に接続されているにもかかわらず、前記のように中間電極に供給される電流を制御することにより短絡状態を維持することができるため、中間電極を一定の速度で供給することができる。よって、従来の定電流特性を有する直流電源に接続される消耗電極のように、送給速度を変速制御する必要がないため、送給速度を制御する複雑な制御手段を設ける必要がなく、その結果、装置全体のコストを抑えることができる。加えて、狭隘な箇所に複数の電極を設置しなければならない多電極ガスシールドアーク自動溶接装置において、送給装置を中間電極の先端近傍に設ける必要がなくなるため、装置設計上の自由度を確保することができる。
【００１７】
また、かかる構成により、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極が短絡せずアークが発生している状態となった場合に、中間電極に対し、第２電流値の電流とするために実質的に出力が停止した場合、または出力を停止した場合であっても、電圧検知手段は中間電極用補助直流電源が示す高い電圧を検知する。その結果、短絡判定手段は、短絡か否かを判断することができる。
したがって、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極が短絡していない状態となった場合に、中間電極に対し、通常の電流値（第１電流値）よりも小さい第２電流値の電流とするために実質的に出力が停止した場合または出力を停止した場合でも、中間電極の溶融量を中間電極の送給量に対して減少させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の前記中間電極用補助直流電源は、短絡電流が１Ａ以下という出力特性を有することが好ましい。
中間電極用補助直流電源が前記の出力特性を有することにより、実質的には、中間電極用補助直流電源から中間電極にほとんど電流が供給されない。したがって、中間電極用電流設定手段により適切に制御された中間電極用直流電源のみから中間電極に電流が供給される。つまり、中間電極に供給される電流を適切に制御することができる。
【００１９】
また、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、前記電圧検知手段と、前記短絡判定手段と、前記中間電極用電流設定手段と、前記速度制御手段と、前記中間電極用直流電源と、をまとめて一つの筐体に備えることが好ましい。
【００２０】
かかる構成により、電圧検知手段、短絡判定手段、中間電極用電流設定手段、速度制御手段、それぞれの装置を別途設ける必要がないため、装置全体のコストを抑えられるとともに、装置の設置に必要なスペースも小さくすることができる。
また、電圧検知手段、短絡判定手段、中間電極用電流設定手段、速度制御手段が中間電極用溶接電源と一緒の筐体内にあるため、ノイズに対する耐性が上がり、装置の信頼性が向上する。
【００２１】
また、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、水平すみ肉溶接に適用されることが好ましい。
本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置を水平すみ肉溶接に適用することにより、発明の効果をより適切に得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によれば、中間電極が短絡せずアークが発生している状態となった場合に、中間電極に対し、通常の電流値（第１電流値）よりも小さい第２電流値の電流を供給することができるため、中間電極が短絡せずアークが発生している状態となったとしても、瞬時に中間電極を短絡させることができる。その結果、短絡した中間電極により湯だまりを安定化させることができ、良好な溶接部を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によれば、中間電極が短絡していない状態となった場合に、中間電極に対し、通常の電流値（第１電流値）よりも小さい第２電流値の電流とするために実質的に出力が停止した場合、または出力を停止した場合であっても短絡か否か判定することができるため、中間電極が短絡していない状態となったとしても、瞬時に中間電極を短絡させることができる。その結果、短絡した中間電極により湯だまりを安定化させることができ、良好な溶接部を得ることができる。
【００２４】
そして、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によれば、従来の定電流特性を有する直流電源に接続される消耗電極のような送給速度を制御する複雑な制御手段を設ける必要がなく、その結果、装置全体のコストを抑えることができる。加えて、狭隘な箇所に複数の電極を設置しなければならない多電極ガスシールドアーク自動溶接装置において、送給装置を中間電極の先端近傍に設ける必要がなくなるため、装置設計上の自由度を確保することができる。
【００２５】
加えて、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によれば、電圧検知手段、短絡判定手段、中間電極用電流設定手段、速度制御手段それぞれの装置を別途設ける必要がないため、装置全体のコストを抑えられるとともに、装置の設置に必要なスペースも小さくすることができ、装置の信頼性を高めることができる。
【００２６】
さらに、大電流溶接や高速溶接を行う場合は、外乱が大きく、中間電極が短絡しない状態になりやすいが、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置によれば、中間電極が短絡していない状態となったとしても、瞬時に中間電極を短絡させることができるため、大電流溶接や高速溶接にも好適に適用することができる。
また、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置は、中間電極を短絡した状態となるように自動で制御することができるため、ガスシールドアーク自動溶接に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の概略を示す概略図である。
【図２】本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置により溶接を行った場合の被溶接材料の状態を示す概略図である。
【図３】第１実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の中間電極用直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の中間電極用直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置の中間電極用直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置を実施するための第１実施形態、および第２実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
≪第１実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置≫
多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、ガスで溶接箇所を空気から遮断しつつ複数の電極を用いて溶接を行う装置である。
なお、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、図１に示すように、水平すみ肉溶接に好適に適用される。詳細には、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、被溶接材料である下板１と立板２の隅部（溶接箇所）に沿うようにして、先行電極３、後行電極４、および中間電極５の３つの電極が一組として配置され、図１の矢印方向に移動しながら溶接を行う。
【００３０】
また、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、下板１と立板２の両側の隅部を同時に溶接できるように、立板２を挟んで２組の先行電極３、３、後行電極４、４、中間電極５、５、を対向するように配置し、２組の電極が同時に移動するような構成であってもよい。さらに、下板１と複数の立板２、２を同時に溶接できるように、それぞれの立板２に対して、２組の先行電極３、３、後行電極４、４、中間電極５、５、を配置し、２組以上の電極が同時に移動するような構成であってもよい。
【００３１】
なお、ガスについては特に限定されず、ガスシールドアーク溶接に用いられる公知のガス、例えば、二酸化炭素や、これと不活性ガスの混合ガス等を用いればよい。
そして、図２に示すように、多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、先行ガスシールドアーク溶接電極３（以下、適宜、先行電極３という）と、後行ガスシールドアーク溶接電極４（以下、適宜、後行電極４という）と、中間電極５と、先行電極３に接続された直流電源Ｌと、後行電極４に接続された直流電源Ｔと、中間電極５に接続された中間電極用直流電源Ｍと、を備える。
【００３２】
＜先行電極、後行電極、中間電極＞
先行電極３、および後行電極４は、各電極の先端にアークを発生させ、被溶接材料である下板１と立板２との溶接箇所に溶融金属８（溶融池８）を形成させるものである（図２参照）。一方、中間電極５は、溶融金属８の湯だまり１０に挿入され、アークブロー等の磁場干渉の発生を防止し、当該湯だまり１０を安定させるものである（図２参照）。
なお、先行電極３、および後行電極４により発生した溶融金属８が、凝固することにより溶接金属７となり、当該溶接金属７が下板１と立板２を溶接することとなる。そして、溶接スラグ９は、溶接金属７の表面に形成される。
【００３３】
先行電極３、後行電極４、および中間電極５は、消耗電極であり、フラックス入りワイヤにより構成されることが好ましい。フラックス入りワイヤを用いることにより、フラックスがアークを安定化させるので、良好な溶接部を得ることができる。
なお、各電極を構成するフラックス入りワイヤの成分、径、各電極の極間距離、設置角度等は特に限定されず、特開２００４−２６１８３９号公報に開示されているような条件で行えばよい。
また、先行電極３、後行電極４、および中間電極５は、送給速度が一定速度に制御され溶接箇所に供給される。
【００３４】
＜先行電極に接続された直流電源、後行電極に接続された直流電源＞
直流電源Ｌ、Ｔは、先行電極３、または後行電極４に電流を供給する電源である。
直流電源Ｌは、正極に先行電極３が接続され、負極に被溶接材料（下板１または立板２）が接続される。そして、直流電源Ｔは、正極に後行電極４が接続され、負極に被溶接材料（下板１または立板２）が接続される。そして、直流電源Ｌ、および直流電源Ｔは、定電圧特性を有する。なお、定電圧特性の電源とは、一定速度に制御されて送給されている消耗電極の送給速度が、何らかの外乱によって送給速度の変化が生じ、アーク電圧が変化した場合にあっても、常に一定の電圧に制御するように自動的に電流値を増減して安定なアーク溶接を持続できるように制御する電源のことである。
直流電源Ｌ、および直流電源Ｔから、先行電極３、および後行電極４に供給される電流の値については、特に限定されず、例えば、先行電極３に供給される電流を２５０Ａ以上、後行電極４に供給される電流を２００Ａ以上とすればよい。
【００３５】
＜中間電極用直流電源＞
中間電極用直流電源Ｍは、正極に被溶接材料（下板１または立板２）が接続され、負極に中間電極５が接続されるとともに、定電流特性を有する電源である。なお、定電流特性とは、電流を意図的に制御する場合を除き、負荷電圧が増大しても、電流がほとんど変化しない特性である。そして、中間電極用直流電源Ｍは、図３に示すように、三相交流電源１１から電力が入力され、整流器１２と、平滑コンデンサ１３と、インバータ１４と、トランス１５と、整流器１６と、リアクトル１７と、電流検知手段２４と、誤差増幅器２５と、出力制御回路２６と、を備える。
【００３６】
三相交流電源１１は、三相交流を供給するものである。そして、整流器１２は、三相交流電源１１から供給された三相交流を直流に整流（変換）するものである。
平滑コンデンサ１３は、整流器１２が整流した直流を平滑化、つまり、この直流に含まれるリップル（波）を平らにするものである。
【００３７】
電流検知手段２４は、中間電極５と被溶接材料（下板１または立板２）とに流れる電流を検知し、当該電流の検知値を示す電流検知信号を誤差増幅器２５に出力する。
【００３８】
誤差増幅器２５は、電流検知手段２４から入力された電流検知信号と、中間電極用電流設定手段２０から入力された第１電流値Ｉ１を示す電流値設定信号、または、第２電流値Ｉ２を示す電流値設定信号との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号として出力制御回路２６に出力するものである。
【００３９】
出力制御回路２６は、誤差増幅器２５から入力された電流誤差増幅信号に応じてインバータ１４に駆動信号を出力する回路である。
【００４０】
インバータ１４は、平滑コンデンサ１３が平滑化した直流を交流に変換すると共に、出力制御回路２６からの駆動信号に従って、中間電極５に供給する電流を変動させるものである。
トランス１５は、インバータ１４から出力された交流を変圧するものである。そして、整流器１６は、トランス１５が変圧した交流を再度直流に整流（変換）するものである。
リアクトル１７は、整流器１６が整流した直流を平滑化、つまり、この直流に含まれるリップルを平らにするものである。
そして、リアクトル１７で平滑化された電流が中間電極５に供給される。
【００４１】
＜電圧検知手段＞
電圧検知手段１８は、中間電極５と被溶接材料（下板１または立板２）との間の電圧を検知する手段である。そして、電圧検知手段１８は、検知した電圧信号を短絡判定手段１９に出力する。
【００４２】
＜短絡判定手段＞
短絡判定手段１９は、電圧検知手段１８から入力された電圧信号が所定値を超えるか否かを判定する手段である。そして、短絡判定手段１９は、その結果を中間電極用電流設定手段２０（電流設定選択回路２３）に出力する。
ここで、所定値とは、中間電極５が短絡している状態の電圧値と、中間電極５が短絡せずアークが発生している状態または無負荷の電圧値とを区別するための閾値である。そして、所定値は、中間電極５が短絡している状態の電圧値（中間電極５と被溶接材料との間の電圧値）と、中間電極５が短絡せずアークが発生している状態または無負荷の電圧値（中間電極５と被溶接材料との間の電圧値）とを区別できるように、前記２つの電圧値の間の値であり、例えば、１０〜１５Ｖとするのが好ましい。なお、短絡判定手段１９は、所定値を外部から入力できるようにしても良い。
この他、既知の短絡判定方法を有する短絡判定手段であれば良い。
例えば、一つの閾値とした場合、閾値近傍の電圧では、短絡の判定と短絡でない判定が短い周期で繰り返されることになる。所定値は、短絡でない状態から短絡とする閾値と短絡である状態から短絡でないとする閾値の２つの閾値を有することが好ましい。
また、中間電極５が短絡している状態の電圧値は、中間電極に流れる電流でも変化するので、閾値は、流れている電流により変化させても良い。
さらに、電圧検知手段１８から入力された電圧信号をカットオフ周波数の異なる複数のフィルタ回路を通過させノイズ成分を除去した複数の電圧信号と複数の所定値と比較するロジックを組み合わせることで、短絡判定手段１９と電極間距離が長くノイズにより短絡か否かの区別が難しい場合でも即座に判定することができる。
【００４３】
＜中間電極用電流設定手段＞
中間電極用電流設定手段２０は、短絡判定手段１９から入力された結果に基づき、中間電極用直流電源Ｍから中間電極５に供給する電流を設定する手段である。そして、中間電極用電流設定手段２０は、図３に示すように、第１電流設定回路２１と、第２電流設定回路２２と、電流設定選択回路２３と、を備える。
【００４４】
第１電流設定回路２１は、第１電流値Ｉ１を示す電流値信号が設定された回路である。また、第２電流設定回路２２は、第２電流値Ｉ２を示す電流値信号が設定された回路である。
第１電流設定回路２１、および第２電流設定回路２２は、第１電流値Ｉ１を示す電流値信号、または第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を電流設定選択回路２３に出力する。なお、第１電流設定回路２１は、第１電流値Ｉ１を外部より入力できるようになっていてもよい。一方、第２電流設定回路２２は、第２電流値Ｉ２を外部より入力できるようになっていてもよい。
【００４５】
第１電流値Ｉ１は、ジュール熱による中間電極５の溶融量と中間電極５の送給量とが同量（溶融速度と送給速度が同速度）となるような値、または、中間電極５の溶融池８への突っ込み欠陥を回避するために中間電極５の送給量がジュール熱による中間電極５の溶融量よりも若干少なくなるような値である。よって、第１電流値Ｉ１は、中間電極５の成分、径、送給量（または送給速度）等から算出するか、事前の実験により求めればよい。例えば、第１電流値Ｉ１は、５０〜１５０Ａである。
第２電流値Ｉ２は、第１電流値Ｉ１よりも小さい電流値である。例えば、１５Ａ以下の電流値が好ましい。
【００４６】
電流設定選択回路２３は、短絡判定手段１９から入力された結果に基づき、第１電流設定回路２１から入力された第１電流値Ｉ１を示す電流値信号、または、第２電流設定回路２２から入力された第２電流値Ｉ２を示す電流値信号のいずれかを、電流値設定信号として中間電極用直流電源Ｍの誤差増幅器２５に出力する回路である。
【００４７】
詳細には、短絡判定手段１９から入力された結果が、中間電極５が短絡している状態であるという結果であった場合、電流設定選択回路２３は、第１電流設定回路２１から入力された第１電流値Ｉ１を示す電流値信号を電流値設定信号として誤差増幅器２５に出力する。
一方、短絡判定手段１９から入力された結果が、中間電極５が短絡せずアークが発生している状態であるという結果であった場合、電流設定選択回路２３は、第２電流設定回路２２から入力された第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を電流値設定信号として誤差増幅器２５に出力する。
なお、第１電流値Ｉ１、および第２電流値Ｉ２を外部から直接、電流設定選択回路２３に入力するような構成であってもよい。この場合は、第１電流設定回路２１、および第２電流設定回路２２は必要ない。
【００４８】
＜電極送給手段＞
電極送給手段２７は、中間電極５を一定の速度により溶接箇所に送給する手段である。そして、電極送給手段２７は、図３に示すように、電極送給モータ３０と、電極送給ローラ３１と、を備えている。
電極送給モータ３０は、電極送給ローラ３１を介して中間電極５を被溶接材料の表面の所定位置に送給する。この電極送給ローラ３１は、例えば、中間電極５を挟み込むように配置された２個のローラで構成されているものを用いればよい。
【００４９】
＜速度制御手段＞
速度制御手段３２は、中間電極５を一定の速度に制御する手段である。そして、図３に示すように、電極送給速度設定器２８と、電極送給モータ制御回路２９と、を備えている。
電極送給速度設定器２８は、予め設定された電極の送給速度を示す送給速度信号を電極送給モータ制御回路２９に出力するものである。なお、電極送給速度設定器２８は、送給速度を外部より入力することができる。
電極送給モータ制御回路２９は、電極送給速度設定器２８から入力された送給速度信号に基づいて電極送給モータ３０を制御する回路である。
なお、電極の送給速度については、特に限定されず、好ましくは、１〜３ｍ／ｍｉｎである。
【００５０】
≪第２実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置≫
第２実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、図４に示すように、中間電極用直流電源Ｍに並列に接続されるとともに、被溶接材料（下板１または立板２）が正極に接続され、中間電極５が負極に接続されており、高インピーダンス特性を有する中間電極用補助直流電源３３を、さらに備える構成であってもよい。
【００５１】
なお、高インピーダンス特性を有する中間電極用補助直流電源３３とは、中間電極５と被溶接材料（下板１または立板２）との間の電圧を検知する目的で設ける電源であり、実質的には中間電極５を溶融するような電流を供給しない極微小な電流供給能力を持つ電源である。また、高インピーダンス特性とは、出力回路が短絡された場合であってもごく微小な電流しか流れない高いインピーダンスを有するという特性である。
そして、この中間電極用補助直流電源３３は、短絡電流が１Ａ以下となる出力特性を有することが好ましい。中間電極用補助直流電源３３から中間電極５にほとんど電流が供給されないため、中間電極用直流電源Ｍのみから中間電極５に電流が供給されることとなる。つまり、中間電極５に供給される電流を適切に制御することができるからである。
【００５２】
高インピーダンスの中間電極用補助直流電源３３を備えることにより、中間電極５が短絡せずアークが発生している状態となった場合に、中間電極５に対し、第２電流値の電流とするためにアークを維持できずアーク切れが発生して実質的に中間電極用直流電源Ｍの出力が停止した場合、または出力を停止した場合であっても、電圧検知手段１８は当該中間電極用補助直流電源３３が示す高い電圧を検知することとなる。その結果、短絡判定手段１９が、前記の状態が生じた場合の電圧を、中間電極が短絡せずアークが発生している状態または無負荷電圧が発生している場合と同様に短絡していないと判断する。
よって、中間電極用補助直流電源３３の電圧は、中間電極５が短絡している状態の電圧値（中間電極５と被溶接材料との間の電圧値）を超える値であって、例えば１５Ｖ以上とするのが好ましい。
【００５３】
そして、電流設定選択回路２３は、短絡判定手段１９から入力された結果に基づき、第１電流設定回路２１から入力された第１電流値Ｉ１を示す電流値信号、または、第２電流設定回路２２から入力された第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を、電流値設定信号として誤差増幅器２５に出力する。
【００５４】
詳細には、短絡判定手段１９から入力された結果が、中間電極５が短絡している状態であるという結果であった場合、電流設定選択回路２３は、第１電流設定回路２１から入力された第１電流値Ｉ１を示す電流値信号を電流値設定信号として誤差増幅器２５に出力する。
一方、短絡判定手段１９から入力された結果が、中間電極５が短絡していない状態であるという結果であった場合、電流設定選択回路２３は、第２電流設定回路２２から入力された第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を電流値設定信号として誤差増幅器２５に出力する。
【００５５】
なお、第２電流値Ｉ２については、第１実施形態に係る第２電流値と同様の値でもよいが、０Ａであってもよい。つまり、中間電極５に対して中間電極用直流電源Ｍからの電流の供給を停止してもよい。第２実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、中間電極用補助直流電源３３を備えているため、中間電極５に対して中間電極用直流電源Ｍからの電流の供給を停止しても、中間電極用補助直流電源３３から中間電極５に対して検知用の電圧が供給されるからである。
その他の構成については、第１実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００と同じであるため、説明を省略する。
【００５６】
≪第３実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置≫
第３実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００は、図５に示すように、中間電極極用直流電源装置ｍは、中間電極５と被溶接材料との間の電圧を検知する電圧検知手段１８と、電圧検知手段１８により検知した電圧が入力され、短絡か否かを判定する短絡判定手段１９と、短絡判定手段１９が短絡と判定した場合は、第１電流値Ｉ１を示す電流値信号を選択し、短絡判定手段１９が短絡でないと判定した場合は、第１電流値Ｉ１より小さい第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を選択する中間電極用電流設定手段２０と、中間電極５の送給を一定の速度とする速度制御手段３２と、定電流特性を有する中間電極用直流電源Ｍとを一つの筐体にまとめた構成であってもよい。その他の構成については、第１実施形態に係る多電極ガスシールドアーク自動溶接装置１００と同じであるため、説明を省略する。
【００５７】
≪中間電極の電流制御の動作≫
以下、中間電極の電流制御の動作について説明する（適宜、図３参照）。
まず、電圧検知手段１８が、被溶接材料（下板１または立板２）と中間電極５との電圧を検知し、検知した電圧信号を短絡判定手段１９に出力する。
そして、短絡判定手段１９が、電圧検知手段１８により検知・入力された電圧信号から短絡か否かを判定し、その判定結果を中間電極用電流設定手段２０に出力する。
次に、短絡判定手段１９が短絡していると判断した結果が入力された場合は、中間電極用電流設定手段２０から、第１電流値Ｉ１を示す電流値信号を電流値設定信号として中間電極用直流電源Ｍに出力する。一方、短絡判定手段１９が短絡していないと判断した結果が入力された場合は、中間電極用電流設定手段２０から、第２電流値Ｉ２を示す電流値信号を電流値設定信号として中間電極用直流電源Ｍに出力する。
中間電極用電流設定手段２０から出力された電流値設定信号の電流が、中間電極５に供給されるように、中間電極用直流電源Ｍを制御する。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１    下板（被溶接材料）
２    立板（被溶接材料）
３    先行ガスシールドアーク溶接電極（先行電極）
４    後行ガスシールドアーク溶接電極（後行電極）
５    中間電極
６    配電盤
７    溶接金属
８    溶融金属（溶融池）
９    溶接スラグ
１０  湯だまり
１１  三相交流電源
１２  整流器
１３  平滑コンデンサ
１４  インバータ
１５  トランス
１６  整流器
１７  リアクトル
１８  電圧検知手段
１９  短絡判定手段
２０  中間電極用電流設定手段
２１  第１電流設定回路
２２  第２電流設定回路
２３  電流設定選択回路
２４  電流検知手段
２５  誤差増幅器
２６  出力制御回路
２７  電極送給手段
２８  電極送給速度設定器
２９  電極送給モータ制御回路
３０  電極送給モータ
３１  電極送給ローラ
３２  速度制御手段
３３  中間電極用補助直流電源
Ｌ    直流電源（先行電極に接続された直流電源）
Ｔ    直流電源（後行電極に接続された直流電源）
Ｍ    中間電極用直流電源
ｍ    中間電極用直流電源装置
Ｉ１  第１電流値
Ｉ２  第２電流値
【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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