(57)【要約】【課題】ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いてパルスアーク溶接を行う場合、突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱時にアーク長が短くなり、スパッタが多量に発生する。【解決手段】溶接用のワイヤと溶接対象物との間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、ワイヤを第１のワイヤ送給速度で送給するステップと、ピーク電流期間中にワイヤのワイヤ送給速度を前記第１のワイヤ送給速度よりも遅い第２のワイヤ送給速度に低減するステップと、ワイヤの先端からの溶滴の離脱を検出するステップと、溶滴の離脱を検出すると、ワイヤのワイヤ送給速度を第２のワイヤ送給速度よりも速い第３のワイヤ送給速度に増加するステップと、を備え、ピーク期間中にアーク長が短くならないように制御することで、スパッタの発生を抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用のワイヤと溶接対象物との間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
前記ワイヤを第１のワイヤ送給速度で送給するステップと、
前記ピーク電流期間中に前記ワイヤのワイヤ送給速度を前記第１のワイヤ送給速度よりも遅い第２のワイヤ送給速度に低減するステップと、
前記ワイヤの先端からの溶滴の離脱を検出するステップと、
前記溶滴の離脱を検出すると、前記ワイヤのワイヤ送給速度を前記第２のワイヤ送給速度よりも速い第３のワイヤ送給速度に増加するステップと、
を備えたアーク溶接制御方法。
【請求項２】
ワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度から第２のワイヤ送給速度に低減するタイミングは、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点を時間起点として、第１の所定時間が経過した時点である請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項３】
ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値に基づいて、第２のワイヤ送給速度の大きさを決定する請求項２記載のアーク溶接制御方法。
【請求項４】
予め設定された基準電圧値に対して、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値が小さい場合、前記基準電圧値と前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値との差が大きい程、第２のワイヤ送給速度を遅くする請求項３記載のアーク溶接制御方法。
【請求項５】
ワイヤ送給速度を、第２のワイヤ送給速度から第３のワイヤ送給速度に増加するタイミングは、溶滴の離脱を検出した時点を時間起点として、第２の所定時間が経過した時点である請求項１から４のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項６】
第３のワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度と同じ速度とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項７】
第２のワイヤ送給速度を、ワイヤが溶接対象物から離れる方向に送給される逆送のワイヤ送給速度とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項８】
ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いて溶接を行う請求項１から７のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項９】
消耗電極である溶接用のワイヤと溶接対象物との間でピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給して溶接を行うアーク溶接装置であって、
溶接出力を制御するスイッチング部と、
溶接電流を検出する溶接電流検出部と、
溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、
前記溶接電圧検出部の出力に基づいて前記ワイヤの先端から溶滴が離脱するタイミングを検出する溶滴離脱検出部と、
ピーク電流や、ベース電流や、溶滴離脱検出時に低下させる電流や、電流の増加傾きや、電流の低減傾きを制御するパルス波形制御部と、
前記パルス波形制御部の出力に基づいて前記スイッチング部を制御する駆動部と、
設定溶接電流や設定溶接電圧といった溶接条件を設定するための溶接条件設定部と、
前記溶接条件設定部で設定された情報や、設定溶接電流とワイヤ送給速度とを対応付けた情報や、パルス波形のパラメータに関する情報を記憶する記憶部と、
前記ワイヤを送給するためのワイヤ送給モータと、
前記パルス波形制御部や前記溶滴離脱検出部の出力を入力として時間を計時する計時部と、
前記計時部の出力や前記記憶部に記憶されている情報や前記パルス波形制御部の出力に基づいて前記ワイヤのワイヤ送給速度を制御するワイヤ送給速度制御部を備え、
前記ワイヤ送給速度制御部は、前記記憶部に記憶された情報と前記溶接条件設定部を用いて設定された設定溶接電流とに基づいて決定された第１のワイヤ送給速度で前記ワイヤの送給を行い、
前記ワイヤ送給速度制御部は、前記計時部の出力と前記記憶部に記憶されている情報と前記パルス波形制御部の出力に基づいて、前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点を時間起点として第１の所定時間が経過した時点から、ワイヤ送給速度を前記第１のワイヤ送給速度から所定の低下量を低下させた前記第１のワイヤ送給速度よりも遅い第２のワイヤ送給速度で前記ワイヤの送給を行い、
前記ワイヤ送給速度制御部は、前記計時部の出力と前記記憶部に記憶されている情報と前記パルス波形制御部の出力に基づいて、溶滴離脱検出時点を時間起点として第２の所定時間が経過すると、ワイヤ送給速度を前記第２のワイヤ送給速度よりも速い第３のワイヤ送給で前記ワイヤの送給を行うアーク溶接装置。
【請求項１０】
ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値に基づいて、第２のワイヤ送給速度の大きさを決定する請求項９記載のアーク溶接装置。
【請求項１１】
予め溶接条件設定部を用いて設定され記憶部に記憶された基準電圧値に対して、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値が小さい場合、前記基準電圧値と前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値との差が大きい程、第２のワイヤ送給速度を遅くする請求項１０記載のアーク溶接装置。
【請求項１２】
第３のワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度と同じ速度とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項１３】
第２のワイヤ送給速度を、ワイヤが溶接対象物から離れる方向に送給される逆送のワイヤ送給速度とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項１４】
ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いて溶接を行う請求項９から１３のいずれか１項に記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用い、ピーク電流とベース電流を交互に流す消耗電極式のパルスアーク溶接を行うアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式のパルスアーク溶接法は、従来、不活性ガスであるアルゴンを主成分とするシールドガスを用いることが一般的であった。このように、アルゴンを主成分とするシールドガスを用いる方法では、スプレー移行を行うことができる臨界電流値よりも高いピーク電流と、アークを維持するための臨界電流値より低いベース電流とを、ワイヤ送給速度に関係する周波数で交互に繰り返すことで、溶接を行っていた。これにより、直流のスプレー移行溶接よりも低い平均電流で、スプレー移行を行わせることができる。また、溶滴の移行が、アークを維持するためのベース電流期間中に、アーク力の影響を受けることの最も少ない状態で行われる。従って、スパッタを大幅に低減することができる。
【０００３】
しかし、パルスアーク溶接法は、シールドガスの組成に制約を受ける。そして、シールドガス中のＣＯ２ガスの割合が３０％を越えると、スパッタの低減効果が簿弱になる。一方、主成分として、高価なアルゴンガスを大量に使用すると、シールドガスのコストが高くなる。そこで、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いた消耗電極式のパルスアーク溶接法の改良が求められていた。
【０００４】
なお、スパッタが発生すると、母材である溶接ワークに付着し、また、動作を行う製品の可動部にスパッタが入り込むと、製品の可動範囲を制限し、製品価値を著しく低下させる。このため、スパッタを除去する後工程が必要となり、溶接生産性を著しく低下させる要因となっている。
【０００５】
図３は、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いて溶接を行う、従来のパルスアーク溶接制御方法を説明するための図である。図３（ａ）は、溶接電流波形を示している。図３（ｂ）は、ワイヤ送給速度を示している。図３（ｃ）は、アーク部の模式図である。
【０００６】
図３に示すように、ピーク電流Ｉｐの出力が開始され、ピーク時間ｔｐが開始される。その後、ワイヤ１９の先端から溶滴のくびれが開始され、時点Ｔ１のタイミングで溶滴が離脱する。溶滴が離脱する時点Ｔ１では、アーク長が短時間で長くなるので、溶接電圧が急峻に高くなる。このため、所定の電圧しきい値を越えた場合に、あるいは、電圧の単位時間当たりの変化量（ｄＶ／ｄｔ）が所定値を越えた場合に、溶滴の離脱を検出することができる。
【０００７】
溶滴の離脱後は、溶滴にかかるアーク力が強いと、その反力でスパッタが増加する。従って、溶滴の離脱後は、溶接電流値を、ピーク電流Ｉｐからピーク電流Ｉｐよりも低い所定の低下電流Ｉｒに低下し、図３（ｃ）の中央の図に示すように、スパッタの発生を防止している。その後、低下時間ｔＭの期間は、溶接電流を低下電流Ｉｒに維持し、低下時間ｔＭの経過後は、元のピーク電流Ｉｐに高めてワイヤ先端部の溶融を行う。そして、ピーク時間ｔｐが終了すると、ベース電流Ｉｂの出力が開始され、ベース時間ｔｂが開始される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２２９６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３を用いて説明した従来のアーク溶接方法では、図３（ｃ）に示すように、アーク長が、アーク長ｄ１のように、溶滴の直径より少しでも大きければ、ワイヤ１９の先端部と母材２２とが短絡することがないので、スパッタを低減することが可能である。しかし、溶接中には、突出し長さの変動や母材２２であるワークの位置ずれ等の外乱により、ワイヤ１９の先端と母材２２との距離が短くなる場合がある。このように、ワイヤ１９の先端と母材２２間との距離が短くなると、溶滴が離脱する前に、図３に示すように、時点Ｔ２でワイヤ１９の先端と母材２２との短絡が発生する。そして、短絡発生時の電流が、ピーク電流Ｉｐであり高いので（約４００〜５００Ａ）、多量のスパッタ２３が発生する。つまり、突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱が発生する場合に、多量のスパッタが発生するという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接制御方法は、溶接用のワイヤと溶接対象物との間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、前記ワイヤを第１のワイヤ送給速度で送給するステップと、前記ピーク電流期間中に前記ワイヤのワイヤ送給速度を前記第１のワイヤ送給速度よりも遅い第２のワイヤ送給速度に低減するステップと、前記ワイヤの先端からの溶滴の離脱を検出するステップと、前記溶滴の離脱を検出すると、前記ワイヤのワイヤ送給速度を前記第２のワイヤ送給速度よりも速い第３のワイヤ送給速度に増加するステップと、を備えたものである。
【００１１】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度から第２のワイヤ送給速度に低減するタイミングを、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点を時間起点として、第１の所定時間が経過した時点としたものである。
【００１２】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値に基づいて、第２のワイヤ送給速度の大きさを決定するものである。
【００１３】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、予め設定された基準電圧値に対して、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値が小さい場合、前記基準電圧値と前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値との差が大きい程、第２のワイヤ送給速度を遅くするものである。
【００１４】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ワイヤ送給速度を、第２のワイヤ送給速度から第３のワイヤ送給速度に増加するタイミングを、溶滴の離脱を検出した時点を時間起点として、第２の所定時間が経過した時点としたものである。
【００１５】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第３のワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度と同じ速度とするものである。
【００１６】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２のワイヤ送給速度を、ワイヤが溶接対象物から離れる方向に送給される逆送のワイヤ送給速度とするものである。
【００１７】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いて溶接を行うものである。
【００１８】
また、本発明のアーク溶接装置は、消耗電極である溶接用のワイヤと溶接対象物との間でピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給して溶接を行うアーク溶接装置であって、溶接出力を制御するスイッチング部と、溶接電流を検出する溶接電流検出部と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の出力に基づいて前記ワイヤの先端から溶滴が離脱するタイミングを検出する溶滴離脱検出部と、ピーク電流や、ベース電流や、溶滴離脱検出時に低下させる電流や、電流の増加傾きや、電流の低減傾きを制御するパルス波形制御部と、前記パルス波形制御部の出力に基づいて前記スイッチング部を制御する駆動部と、設定溶接電流や設定溶接電圧といった溶接条件を設定するための溶接条件設定部と、前記溶接条件設定部で設定された情報や、設定溶接電流とワイヤ送給速度とを対応付けた情報や、パルス波形のパラメータに関する情報を記憶する記憶部と、前記ワイヤを送給するためのワイヤ送給モータと、前記パルス波形制御部や前記溶滴離脱検出部の出力を入力として時間を計時する計時部と、前記計時部の出力や前記記憶部に記憶されている情報や前記パルス波形制御部の出力に基づいて前記ワイヤのワイヤ送給速度を制御するワイヤ送給速度制御部を備え、前記ワイヤ送給速度制御部は、前記記憶部に記憶された情報と前記溶接条件設定部を用いて設定された設定溶接電流とに基づいて決定された第１のワイヤ送給速度で前記ワイヤの送給を行い、前記ワイヤ送給速度制御部は、前記計時部の出力と前記記憶部に記憶されている情報と前記パルス波形制御部の出力に基づいて、前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点を時間起点として第１の所定時間が経過した時点から、ワイヤ送給速度を前記第１のワイヤ送給速度から所定の低下量を低下させた前記第１のワイヤ送給速度よりも遅い第２のワイヤ送給速度で前記ワイヤの送給を行い、
前記ワイヤ送給速度制御部は、前記計時部の出力と前記記憶部に記憶されている情報と前記パルス波形制御部の出力に基づいて、溶滴離脱検出時点を時間起点として第２の所定時間が経過すると、ワイヤ送給速度を前記第２のワイヤ送給速度よりも速い第３のワイヤ送給で前記ワイヤの送給を行うものである。
【００１９】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値に基づいて、第２のワイヤ送給速度の大きさを決定するものである。
【００２０】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、予め溶接条件設定部を用いて設定され記憶部に記憶された基準電圧値に対して、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値が小さい場合、前記基準電圧値と前記ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値との差が大きい程、第２のワイヤ送給速度を遅くするものである。
【００２１】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、第３のワイヤ送給速度を、第１のワイヤ送給速度と同じ速度とするものである。
【００２２】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、第２のワイヤ送給速度を、ワイヤが溶接対象物から離れる方向に送給される逆送のワイヤ送給速度とするものである。
【００２３】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用いて溶接を行うものである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱が発生してアーク長が短くなる場合に発生していたピーク電流出力中の短絡発生を防止することができ、スパッタを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における溶接電圧の時間変化を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における溶接電流の時間変化を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図（ｄ）本発明の実施の形態１におけるアーク部を示す模式図
【図３】（ａ）従来のアーク溶接制御方法における溶接電流を示す図（ｂ）従来のアーク溶接制御方法におけるワイヤ送給速度を示す図（ｃ）従来のアーク溶接制御方法におけるアーク部を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、本実施の形態１における溶接電圧の時間変化を示す図である。図２（ｂ）は、本実施の形態１における溶接電流の時間変化を示す図である。図２（ｃ）は、本実施の形態１におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図である。図２（ｄ）は、本実施の形態１におけるアーク部を示す模式図である。なお、背景技術で説明した図３と同様の箇所については、同一の符号を付し、重複する部分については説明を省略する。
【００２８】
アーク溶接装置は、入力電源１から入力した交流電力を整流する１次整流部２と、溶接出力を制御するスイッチング部３と、スイッチング部３の出力を入力して溶接に適した電力に変換するトランス４と、トランス４の２次側出力を整流する２次整流部５と、２次整流部５の出力を平滑するＤＣＬ６と、スイッチング部３を駆動する駆動部７と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部８と、溶接電流を検出する溶接電流検出部９と、ピーク電流やベース電流や溶滴離脱時の低下電流や電流変化時の傾き等の波形制御を行うパルス波形制御部１０と、溶接電圧検出部８の出力に基づいてワイヤ１９の先端部分の溶滴の離脱を検出する溶滴離脱検出部１１と、設定電流や設定電圧やワイヤ送給量やシールドガス種類やワイヤ種類やワイヤ径等の溶接条件等を設定する溶接条件設定部１４と、溶接条件設定部１４により設定された情報やピーク電流やベース電流に関するパルスパラメータやワイヤ送給速度値等の種々のパラメータが格納されている記憶部１５と、パルス立ち上がりが完了してからの所定時間や溶滴が離脱してからの所定時間等の計時を行う計時部１７と、パルス波形制御部１０や記憶部１５や計時部１７の出力に基づいてワイヤ送給速度を低下させたり高めたり制御するワイヤ送給速度制御部１６を備えている。なお、駆動部７は、パルス波形制御部１０の出力に基づいてスイッチング部３を制御するものである。
【００２９】
また、溶接用のワイヤ１９は、ワイヤ送給速度制御部１６により制御されるワイヤ送給モータ１８によって送給される。ワイヤ１９には、チップ２０を介して溶接用の電力が供給され、ワイヤ１９と母材２２との間でアーク２１を発生させて溶接が行われる。
【００３０】
以上のように構成されたアーク溶接装置について、その動作を説明する。図２において、時点Ｔ３は、溶接電流がピーク電流に到達し、パルスの立ち上がりが完了したタイミングである。なお、パルス波形制御部１０が、溶接電流検出部９の出力と、記憶部１５に記憶されているパルスパラメータに基づいて、パルスの立ち上がりが完了したタイミングを検出する。そして、計時部１７は、時点Ｔ３を時間起点として、第１の所定時間ｔ１を計時する。なお、この第１の所定時間ｔ１は、設定溶接電流に対応付けられて記憶部１５に記憶されており、溶接条件設定部１４により設定される設定溶接電流に基づいて決定される。この第１の所定時間ｔ１が経過すると、ワイヤ送給速度制御部１６は、ワイヤ送給速度を、所定のワイヤ送給速度ｗｆ０から、所定の低下量△ｗｆ１低下させたワイヤ送給速度ｗｆ１に低減する。このように、ワイヤ送給速度を低減することで、アーク長が短くなることを防止し、短絡の発生を抑制する。
【００３１】
なお、所定のワイヤ送給速度ｗｆ０は、設定溶接電流とワイヤ送給速度とを対応付けた組を複数記憶する記憶部１５と、溶接条件設定部１４で設定された設定溶接電流に基づいて決定されるものである。
【００３２】
また、第１の所定時間ｔ１は、例えば実験的に得られた値であり、約１０ｍｓｅｃ以内である。なお、パルス立ち上がりが完了する時点Ｔ３のタイミングでワイヤ送給速度を低下させてしまうと、溶滴が離脱するまでの時間が長くなり、ワイヤ送給速度の平均値が低下してしまう。従って、この第１の所定時間ｔ１を短く設定することは好ましくない。そして、この第１の所定時間ｔ１は、パルスが立ち上がってから溶滴が離脱するタイミングに関係があることを実験的に見出している。そのため、設定溶接電流毎に適正な時間が設定される。
【００３３】
ワイヤ送給速度を、ワイヤ送給速度ｗｆ０からワイヤ送給速度ｗｆ１に低減し、ピーク電流Ｉｐを継続して出力すると、ワイヤ１９の先端部から溶滴が離脱する。なお、溶滴が離脱したタイミングでは、アーク長が急に長くなる。そのため、図２（ａ）の時点Ｔ４に示すように、溶接電圧値が急峻に高くなる。溶滴離脱検出部１１では、図示していないが、溶接電圧が所定の電圧しきい値を越えた場合に、あるいは、溶接電圧の単位時間当たりの変化量（ｄＶ／ｄｔ）が所定値を越えた場合に、溶滴が離脱したと判断する。
【００３４】
溶滴の離脱後は、溶滴にかかるアーク力が強いと、その反力でスパッタが増加する。そこで、パルス波形制御部１０では、溶滴の離脱検知後は、溶接電流値を、ピーク電流Ｉｐからピーク電流Ｉｐよりも低い所定の低下電流Ｉｒに低下する信号を駆動部７に出力して溶接電流を低減し、スパッタの発生を防止する。その後、低下時間ｔＭの期間は、溶接電流を低下電流Ｉｒに維持する。低下時間ｔＭの経過後は、溶接電流を元のピーク電流Ｉｐに高め、ワイヤ１９の先端部の溶融を行う。なお、溶接電流を高める増加傾きは、図示しているように緩やかな傾度でも良いし、急峻に立ち上げても良い。なお、図２において、ベース電流Ｉｂは、設定溶接電流毎に適切な値が決定される。
【００３５】
一方、ワイヤ送給速度に関し、溶滴がワイヤ１９から離脱しても、母材２２に到達するまでには時間がかかるため、ワイヤ送給速度制御部１６は、溶滴が母材２２に到達するタイミングで、ワイヤ送給速度を、元の所定のワイヤ送給速度ｗｆ０に戻すように高める。このように、溶滴が母材２２に到達してからワイヤ送給速度をワイヤ送給速度ｗｆ０へ高めるので、短絡発生を防止でき、スパッタを大幅に低減することが可能となる。
【００３６】
なお、ワイヤ送給速度を元のワイヤ送給速度ｗｆ０に戻すタイミングは、溶滴の離脱を検知した時点Ｔ４を時間起点として、例えば実験的に得た第２の所定時間ｔ２（約１〜１０ｍｓｅｃ程度）が経過したタイミングである。そして、記憶部１５には、第２の所定時間ｔ２と設定溶接電流とを対応付けた複数の組が記憶されており、溶接条件設定部１４により設定された設定溶接電流に基づいて、第２の所定時間ｔ２が決定される。
【００３７】
なお、ワイヤ送給速度は、元の所定のワイヤ送給速度ｗｆ０に戻すのではなく、ワイヤ送給速度ｗｆ１よりも速いワイヤ送給速度に制御するようにしても良い。
【００３８】
また、溶接中は、ワイヤ１９の突出し長さの変動や、母材２２であるワークの位置ずれ等の外乱が発生し、アーク長が短くなる場合が頻繁に発生する。例えば、図２に示す２つの連続するパルスでは、１つ目のパルスのアーク長はアーク長ｄ１であり、２つ目のパルスのアーク長はアーク長ｄ２であり、アーク長ｄ２の方がアーク長ｄ１よりも短い。そして、パルス立ち上がり終了時の溶接電圧を比較すると、１つ目のパルスの溶接電圧は溶接電圧Ｖ１であり、２つ目のパルスの溶接電圧は溶接電圧Ｖ２であり、溶接電圧Ｖ２の方が溶接電圧Ｖ１よりも低い。
【００３９】
なお、アーク長は、概ね、溶接電圧の値と同様の傾向を示す。従って、アーク長が短い場合は、溶接電圧値が低くなっていると考えられる。このため、１つ目のパルスのパルス立ち上がり終了の時点である時点Ｔ３における溶接電圧Ｖ１を、溶接電圧検出部８により検出し、パルス波形制御部１０では、溶接電圧Ｖ１と図示していない基準電圧値とを比較し、その差分をワイヤ送給速度制御部１６に出力する。ワイヤ送給速度制御部１６では、この差分に基づいて、所定のワイヤ送給速度ｗｆ０からのワイヤ送給速度の低下量を演算する。
【００４０】
なお、基準電圧値は設定溶接電流に対応付けられて記憶部１５に複数記憶されており、設定される設定溶接電流に基づいて１つの基準電圧値が決定される。また、ワイヤ送給速度制御部１６で行われる低下量の演算は、差分と低下量とを対応付けた式やテーブルが記憶部１５に記憶されており、差分に基づいて１つの低下量が決定される。なお、ワイヤ送給速度制御部１６は、検出した溶接電圧Ｖ１が基準電圧値より低い場合に低下量を演算してワイヤ送給速度を低減する。そして、検出した溶接電圧Ｖ１が基準電圧値を超えた場合には、ワイヤ送給速度の低減は行わず、ワイヤ送給速度ｗｆ０を維持する。
【００４１】
２つ目のパルスのパルス立ち上がり終了時点である時点Ｔ５における溶接電圧Ｖ２は、直前のパルスである１つ目のパルスの溶接電圧Ｖ１に対して低くなっている。この場合、ワイヤ１９の先端と母材２２との間の距離に相当するアーク長に関し、アーク長ｄ２は、アーク長ｄ１よりも短くなっている。そのため、低下量△ｗｆ１と同じ低下量で２つ目のパルスに対してワイヤ送給速度をワイヤ送給速度ｗｆ０から低下すると、ピーク期間中に短絡が発生し、多量のスパッタを発生する。このため、パルス波形制御部１０では、基準電圧値と、時点Ｔ５における溶接電圧Ｖ２とを比較して差分を求める。ワイヤ送給速度制御部１６では、パルス波形制御部１０で求めた差分に応じて、低下量△ｗｆ２を演算する。低下量△ｗｆ２は、低下量△ｗｆ１よりも低下量が大きい。すなわち、ワイヤ送給速度ｗｆ２は、ワイヤ送給速度ｗｆ１よりも小さい。従って、２つ目のパルスにおいて、ピーク期間中での短絡発生を防止でき、スパッタの少ない溶接を行うことができる。
【００４２】
そして、２つ目のパルスにおいては、時点Ｔ６で溶滴が離脱する。
【００４３】
上述のように、本実施の形態１のアーク溶接制御方法では、基準電圧値とピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値との差が大きい程、すなわち、ピーク電流の立ち上がりが完了した時点の溶接電圧値が低い程、ワイヤ送給速度を低くする。
【００４４】
そして、ワイヤ送給速度を低減した後、溶滴が離脱するタイミングである時点Ｔ４あるいは時点Ｔ６を検出し、時点Ｔ４あるいは時点Ｔ６において、溶接電流をピーク電流Ｉｐから低下電流Ｉｒに低減することで、低スパッタ溶接を行うことができる。
【００４５】
なお、低下量△ｗｆ１や低下量△ｗｆ２に関し、図示していないが、逆送を行うように制御してもよい。すなわち、ワイヤ送給速度ｗｆ１やワイヤ送給速度ｗｆ２を、ワイヤ１９が母材２２から離れる方向に送給される逆送のワイヤ送給速度となるように制御しても良い。
【００４６】
また、基準電圧値と比較される溶接電圧の検出のタイミングは、パルス立ち上がり終了時に限定する必要はなく、例えば、パルス立ち上がり開始時からパルス立ち上がり終了時までの平均電圧としてもよく、ピーク電流の立ち上がりの開始時点から第１の所定時間ｔ１が経過時点までの期間のどこかの時点の溶接電圧であれば問題はない。
【００４７】
以上のように、本実施の形態１のアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置によれば、突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱が発生してアーク長が短くなる場合が発生しても、ピーク電流が出力されるピーク期間中における短絡の発生を防止できるので、スパッタを大幅に低減することが可能となる。これにより、スパッタの発生およびスパッタの付着による製品価値の低下を防止し、スパッタ除去工程等を削除でき、溶接生産性を著しく向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、ＣＯ２ガスを主成分とするシールドガスを用い、ピーク電流とベース電流を交互に流す消耗電極式のパルスアーク溶接を行う場合に、突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱が発生しアーク長が短くなる場合が発生しても、スパッタの発生を抑制することができ、パルスアーク溶接を行うアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置として産業上有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１  入力電源
２  １次整流部
３  スイッチング部
４  トランス
５  ２次整流部
６  ＤＣＬ
７  駆動部
８  溶接電圧検出部
９  溶接電流検出部
１０  パルス波形制御部
１１  溶滴離脱検出部
１４  溶接条件設定部
１５  記憶部
１６  ワイヤ送給速度制御部
１７  計時部
１８  ワイヤ送給モータ
１９  ワイヤ
２０  チップ
２１  アーク
２２  母材
２３  スパッタ
ｔ１  第１の所定時間
ｔ２  第２の所定時間
ｗｆ０  ワイヤ送給速度
ｗｆ１  ワイヤ送給速度
ｗｆ２  ワイヤ送給速度
△ｗｆ１  低下量
△ｗｆ２  低下量
Ｔ３  時点（パルス立ち上がり終了）
Ｔ４  時点（離脱検知）
Ｔ５  時点（パルス立ち上がり終了）
Ｔ６  時点（離脱検知）
Ｖ１  溶接電圧（時点Ｔ３時）
Ｖ２  溶接電圧（時点Ｔ５時）
ｄ１  アーク長（時点Ｔ３時）
ｄ２  アーク長（時点Ｔ５時）
ｔｐ  ピーク時間
ｔｂ  ベース時間
Ｉｐ  ピーク電流
Ｉｂ  ベース電流
ｔＭ  低下時間
Ｉｒ  低下電流
Ｔ１  時点（離脱検知）
Ｔ２  時点（短絡発生）
【図１】
2014073521.tif 000003
【図２】
2014073521.tif 000004
【図３】
2014073521.tif 000005