(57)【要約】【課題】パルスアーク溶接において、外部インダクタンス値が大きいときでも安定した溶滴移行状態を維持すること。【解決手段】ピーク立上り期間Ｔｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇しピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐとなりピーク立下り期間Ｔｄ中はピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂへと下降しベース期間Ｔｂ中はベース電流Ｉｂとなる溶接電流Ｉｗを通電するパルスアーク溶接制御方法において、ピーク立上り期間Ｔｕ中の溶接電流Ｉｗの上昇速度を検出し、この上昇速度が基準速度以上のときはピーク電流Ｉｐを標準ピーク電流値Ｉｐｓに設定し、基準速度未満のときはピーク電流Ｉｐを標準ピーク電流値Ｉｐｓよりも大きな値の増加ピーク電流値Ｉｐｈに設定する。外部インダクタンス値が大きいときは、ピーク電流Ｉｐが増加してピンチ力が強くなるので、溶滴移行状態が安定化する。【選択図】  図１
2014024077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する遷移電流を通電し続けてピーク期間中は前記ピーク電流を通電し続けてピーク立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する遷移電流を通電し続けてベース期間中は前記ベース電流を通電しこれらの溶接電流の通電をパルス周期として繰り返して通電し、
前記ピーク立上り期間及び前記ピーク期間中の溶接電流の積分値が予め定めた基準値に達した時点で前記ピーク期間から前記ピーク立下り期間に移行するパルスアーク溶接制御方法において、
前記ピーク立上り期間中の溶接電流の上昇速度を検出し、この上昇速度が予め定めた基準速度以上のときは前記ピーク電流を予め定めた標準ピーク電流値に設定し、前記基準速度未満のときは前記ピーク電流を前記標準ピーク電流値よりも大きな値の予め定めた増加ピーク電流値に設定する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
前記上昇速度は、前記溶接電流の微分値である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項３】
前記上昇速度は、前記ピーク立上り期間が終了した時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項４】
前記増加ピーク電流値を、前記上昇速度に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ケーブルによる外部インダクタンス値が大きいときでも溶滴移行状態を安定化することができるパルスアーク溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、消耗電極パルスアーク溶接の一般的な電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流設定信号Ｉｒの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。溶接電流設定信号Ｉｒは、溶接電流Ｉｗを設定するための信号である。溶接電流Ｉｗはアークを通電する電流であり、溶接電圧Ｖｗは溶接ワイヤと母材との間に印加される電圧である。以下、同図を参照して説明する。
【０００３】
同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは、時刻ｔ１〜ｔ２の予め定めたピーク立上り期間Ｔｕ中はベース電流設定値Ｉbrからピーク電流設定値Ｉprへと上昇する値となり、続いて時刻ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐ中はピーク電流設定値Ｉprとなり、続いて時刻ｔ３〜ｔ４の予め定めたピーク立下り期間Ｔｄ中はピーク電流設定値Ｉprからベース電流設定値Ｉbrへと下降する値となり、続いて時刻ｔ４〜ｔ５のベース期間Ｔｂ中はベース電流設定値Ｉbrとなる。この溶接電流設定信号Ｉｒの値に対応して、同図（Ｂ）に示すように、上記のピーク立上り期間Ｔｕ中はベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電し、続いて上記のピーク期間Ｔｐ中はピーク電流Ｉｐが通電し、続いて上記のピーク立下り期間Ｔｄ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、続いて上記のベース期間Ｔｂ中はベース電流Ｉｂが通電する。これらの溶接電流の通電に対応して、同図（Ｃ）に示すように、上記のピーク立上り期間Ｔｕ中は、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印加し、続いて上記のピーク期間Ｔｐ中は、ピーク電圧Ｖｐが印加し、続いて上記のピーク立下り期間Ｔｄ中は、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し、続いて上記のベース期間Ｔｂ中は、ベース電圧Ｖｂが印加する。上記の時刻ｔ１〜ｔ５の期間をパルス周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。
【０００４】
消耗電極アーク溶接においては、溶接中のアーク長を適正値に維持することが良好な溶接品質を得るために重要である。アーク長は溶接電圧Ｖｗの平均値と比例関係にある。したがって、アーク長を適正値に維持するために、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた電圧設定値Ｖｒと等しくなるように、上記のパルス周期Ｔｆがフィードバック制御（アーク長制御）される。溶接電圧Ｖｗの平均値は、溶接電圧Ｖｗの検出値をローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通すことによって生成される。
【０００５】
以下に記載する数値例は、溶接ワイヤが直径１．２mmの鉄鋼ワイヤの場合である。上記のベース電流Ｉｂは溶接ワイヤを溶融しないようにするために、臨界値未満の小電流値である２０〜７０Ａ程度に設定される。上記のピーク電流Ｉｐは溶接ワイヤを溶融するために、臨界値以上の大電流値である４５０〜５５０Ａ程度に設定される。上記のピーク立上り期間Ｔｕ及び上記のピーク立下り期間Ｔｄは、溶接電流Ｉｗの変化に伴うアーク力の変化が適正化されてビード外観が良好になるように設定される。両値は、０．４〜１．０ms程度に設定される。上記のピーク期間Ｔｐは、１パルス周期１溶滴移行の安定した溶滴移行状態になるように、以下のようにして設定される。ピーク立上り期間Ｔｕの開始時点から溶接電流Ｉｗを積分し、ピーク立上り期間Ｔｕが経過してピーク期間Ｔｐ中にこの積分値Ｓｉ＝∫Ｉｗ・ｄｔが予め定めた基準値Ｓｔに達した時点で、ピーク期間Ｔｐを終了してピーク立下り期間Ｔｄに移行する。以下、この制御をピーク期間可変制御（特許文献１参照）と呼ぶことにする。この積分値Ｓｉが基準値Ｓｔと等しいときは、溶接ワイヤへの入熱量が一定値となるので適正サイズの溶滴がピーク期間Ｔｐ中に形成されて、ピーク立下り期間Ｔｄ又はベース期間Ｔｂ中に溶滴は溶融池へと移行する。基準値Ｓｔを例えば６３０（a．ms）に設定すると、そのときのピーク期間Ｔｐは１．２msとなる。１パルス周期１溶滴移行状態となる基準値Ｓｔには、ある程度の範囲がある。上記のピーク電流Ｉｐ及び上記の基準値Ｓｔは、溶接ワイヤの材質、直径等に応じて、溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態になるように設定される。
【０００６】
溶接電源のプラス出力端子と溶接トーチとを接続する溶接ケーブルと、溶接電源のマイナス出力端子と母材とを接続する溶接ケーブルとを合算した往復溶接ケーブルの長さ及び引き回し状態によって外部インダクタンス値の大小が決まる。往復溶接ケーブルの長さが長くなるのに伴い、外部インダクタンス値は大きくなる。また、往復溶接ケーブルを大きな円になるように引き回すと、外部インダクタンス値は大きくなる。パルスアーク溶接では、外部インダクタンス値が大きくなると電流の変化が緩やかになるために、同図（Ｂ）に示すような溶接電流Ｉｗのパルス波形を維持することができなくなる。すなわち、ピーク立上り期間Ｔｕ中の溶接電流Ｉｗの上昇速度が緩やかになり、ピーク立上り期間Ｔｕが終了する時刻ｔ２においても、溶接電流Ｉｗはまだピーク電流Ｉｐに達していない状態となる。ピーク期間Ｔｐが所定値に設定されていると、ピーク立上り期間Ｔｕ及びピーク期間Ｔｐ中の上記の積分値Ｓｉは、外部インダクタンス値が大きくなるのに伴い小さくなる。この結果、溶接ワイヤへの入熱量が小さくなり、溶滴を充分に形成することができなくなり、１パルス周期１溶滴移行状態を維持することができなくなる。この問題を解決するために、上述したように、上記の積分値Ｓｉが基準値Ｓｔに達した時点でピーク期間Ｔｐを終了するようにピーク期間可変制御を行っている。
【０００７】
外部インダクタンス値が大きな値であっても、ピーク期間可変制御を行っているために、溶接品質が極端に悪くなることはない。しかし、外部インダクタンス値が小さい方が、溶接品質が要項になることは間違いない。このために、パルスアーク溶接の溶接装置を構築するときには、往復溶接ケーブルの長さができるだけ短くなるようにし、かつ、溶接ケーブルの引き回しも外部インダクタンス値が小さくなるように留意している。しかしながら、工場内の配置上の制約からどうしても外部インダクタンス値が大きくなる場合が生じる。また、ワークが大型構造物であるときも、外部インダクタンス値が大きくなる場合が生じる。このような場合には、溶接電流Ｉｗの波形が、同図（Ｂ）の波形を維持することができなくなる。以下、このような状態のときの電流・電圧波形について説明する。
【０００８】
図５は、外部インダクタンス値が大きいときの消耗電極パルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流設定信号Ｉｒの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。同図は、上述した図４に対応している。以下、同図を参照して説明する。
【０００９】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔｕ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは図４と同様にベース電流設定値Ｉbrからピーク電流設定値Ｉprへと上昇する値となる。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗはベース電流値Ｉｂから図４よりも緩やかな上昇速度で上昇し、時刻ｔ２時点ではまだピーク電流値Ｉｐには達していない。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはベース電圧値Ｖｂから図４よりも緩やかな上昇速度で上昇し、時刻ｔ２時点ではまだピーク電圧値Ｖｐには達していない。
【００１０】
時刻ｔ２においてピーク立上り期間Ｔｕが終了すると、同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒはピーク電流設定値Ｉprに維持される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ２からも上昇を続けて、時刻ｔ21においてピーク電流値Ｉｐに達し、それ以降はピーク電流値Ｉｐを維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ２からも上昇を続けて、時刻ｔ21においてピーク電圧値Ｖｐに達し、それ以降はピーク電圧値Ｖｐを維持する。
【００１１】
ピーク立上り期間Ｔｕの開始時点（時刻ｔ１）からの溶接電流Ｉｗの積分値Ｓｉが基準値Ｓｔに達する時刻ｔ３において、ピーク期間Ｔｐが終了する（ピーク期間可変制御）。時刻ｔ３においてピーク期間Ｔｐが終了すると、時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔｄ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒはピーク電流設定値Ｉprからベース電流設定値Ｉbrへと下降する値となる。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗはピーク電流値Ｉｐから図４よりも緩やかな下降速度で下降し、時刻ｔ４時点ではまだベース電流値Ｉｂには達していない。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはピーク電圧値Ｖｐから図４よりも緩やかな下降速度で下降し、時刻ｔ４時点ではまだベース電圧値Ｖｂには達していない。
【００１２】
時刻ｔ４においてピーク立下り期間Ｔｄが終了すると、同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは、パルス周期が終了する時刻ｔ５までベース電流設定値Ｉbrに維持される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４からも下降を続けて、時刻ｔ41においてベース電流値Ｉｂに達し、それ以降は時刻ｔ５までベース電流値Ｉｂを維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ４からも下降を続けて、時刻ｔ41においてベース電圧値Ｖｂに達し、それ以降は時刻ｔ５までベース電圧値Ｖｂを維持する。
【００１３】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔｕ及び時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔｄの時間長さは、所定値であるので図４と同一である。しかし、時刻ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐの時間長さは、ピーク期間可変制御が動作するので、図４よりも長くなる。外部インダクタンス値が変化しても、このピーク期間可変制御によって、溶接ワイヤへの入熱量が一定値となるので、１パルス周期１溶滴移行状態を略維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２８５１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、従来技術のピーク期間可変制御では、外部インダクタンス値が大きいときでも、溶接ワイヤへの入熱量を適正値に維持することができるので、溶滴移行状態は略１パルス周期１溶滴移行状態となる。しかし、ピーク期間可変制御を行っていても、外部インダクタンス値が大きくなるのに伴い、時々溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる不安定な状態になる場合が生じる。このようになる頻度は、外部インダクタンス値が大きくなるほど高くなる。
【００１６】
そこで、本発明では、外部インダクタンス値が大きくなっても、溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる頻度を低くすることができるパルスアーク溶接制御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】
【００１７】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク立上り期間中はベース電流からピーク電流へと上昇する遷移電流を通電し続けてピーク期間中は前記ピーク電流を通電し続けてピーク立下り期間中は前記ピーク電流から前記ベース電流へと下降する遷移電流を通電し続けてベース期間中は前記ベース電流を通電しこれらの溶接電流の通電をパルス周期として繰り返して通電し、
前記ピーク立上り期間及び前記ピーク期間中の溶接電流の積分値が予め定めた基準値に達した時点で前記ピーク期間から前記ピーク立下り期間に移行するパルスアーク溶接制御方法において、
前記ピーク立上り期間中の溶接電流の上昇速度を検出し、この上昇速度が予め定めた基準速度以上のときは前記ピーク電流を予め定めた標準ピーク電流値に設定し、前記基準速度未満のときは前記ピーク電流を前記標準ピーク電流値よりも大きな値の予め定めた増加ピーク電流値に設定する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接制御方法である。
【００１８】
請求項２の発明は、前記上昇速度は、前記溶接電流の微分値である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接制御方法である。
【００１９】
請求項３の発明は、前記上昇速度は、前記ピーク立上り期間が終了した時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接制御方法である。
【００２０】
請求項４の発明は、前記増加ピーク電流値を、前記上昇速度に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００２１】
外部インダクタンス値が大きいときは電流の上昇速度が緩やかになるが、ピーク期間可変制御によって溶接ワイヤへの入熱量は一定値となる。しかし、電流の上昇速度によって入熱過程は異なる。このことが原因となって、上昇速度が緩やかになるほど、溶滴の形状がばらつくようになる。この結果、時々溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる場合が生じるようになる。このときに、ピーク電流値を増加させると、溶滴の形状がばらついても、ピンチ力が強くなるので溶滴を離脱させることができる。このために、本発明によれば、上昇速度が緩やかになっても、溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる頻度を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】外部インダクタンス値が大きいときの本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図２】本発明の実施の形態において、基準速度と上昇速度との差（Ｂｔ−Ｂｄ）に対するピーク電流の増加値ΔＩphの変化を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図４】従来技術における消耗電極パルスアーク溶接の一般的な電流・電圧波形図である。
【図５】従来技術において、外部インダクタンス値が大きいときの消耗電極パルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、外部インダクタンス値が大きいときの本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流設定信号Ｉｒの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。同図は、外部インダクタンス値が大きいために、ピーク立上り期間Ｔｕ中の溶接電流Ｉｗの上昇速度Ｂｄが基準速度Ｂｔ未満の場合である。同図は、上述した図５に対応している。同図において、標準ピーク電流設定値Ｉpsは、図４及び図５のピーク電流設定値Ｉprと同一のものである。以下、同図を参照して説明する。
【００２５】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔｕ中の動作は、図５と同一である。同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは予め定めたベース電流設定値Ｉbrから予め定めた標準ピーク電流設定値Ｉpsへと上昇する値となる。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗはベース電流値Ｉｂから図４よりも緩やかな上昇速度で上昇し、時刻ｔ２時点ではまだ標準ピーク電流設定値Ｉpsに対応するピーク電流値Ｉｐには達していない。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはベース電圧値Ｖｂから図４よりも緩やかな上昇速度で上昇し、時刻ｔ２時点ではまだピーク電圧値Ｖｐには達していない。このピーク立上り期間Ｔｕ中に、溶接電流Ｉｗの上昇速度Ｂｄを検出する。この検出方法については、後述する。
【００２６】
時刻ｔ２においてピーク立上り期間Ｔｕが終了すると、検出された上昇速度Ｂｄと予め定めた基準速度Ｂｔとを比較し、Ｂｄ≧Ｂｔのときは溶接電流設定信号Ｉｒを上記の標準ピーク電流設定値Ｉpsに設定し、Ｂｄ＜Ｂｔのときは予め定めた増加ピーク電流設定値Ｉphに設定する。ここで、Ｉph＞Ｉpsである。増加ピーク電流設定値Ｉphの設定方法については、後述する。同図はＢｄ＜Ｂｔの場合であるので、同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは、時刻ｔ２時点で増加ピーク電流設定値Ｉphへと増加する。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ２からも上昇を続けて、ピーク電流値Ｉｐが大きくなっているので図５のときの時刻ｔ21よりも遅い時刻ｔ22において上記の増加ピーク電流設定値Ｉphに対応するピーク電流値Ｉｐに達し、それ以降はピーク電流値Ｉｐを維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ２からも上昇を続けて、時刻ｔ22においてピーク電圧値Ｖｐに達し、それ以降はピーク電圧値Ｖｐを維持する。すなわち、Ｂｄ＜Ｂｔのときはピーク電流値Ｉｐを、Ｂｄ≧Ｂｔのときよりも増加させている。
【００２７】
ピーク立上り期間Ｔｕの開始時点（時刻ｔ１）からの溶接電流Ｉｗの積分値Ｓｉが基準値Ｓｔに達する時刻ｔ３において、ピーク期間Ｔｐが終了する（ピーク期間可変制御）。時刻ｔ３においてピーク期間Ｔｐが終了すると、時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔｄに移行する。この期間中の動作は図５と同一である。同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒは増加ピーク電流設定値Ｉphからベース電流設定値Ｉbrへと下降する値となる。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗはピーク電流値Ｉｐから図４よりも緩やかな下降速度で下降し、時刻ｔ４時点ではまだベース電流値Ｉｂには達していない。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはピーク電圧値Ｖｐから図４よりも緩やかな下降速度で下降し、時刻ｔ４時点ではまだベース電圧値Ｖｂには達していない。
【００２８】
時刻ｔ４においてピーク立下り期間Ｔｄが終了すると、ベース期間Ｔｂに移行する。この期間中の動作は、図５と同一である。同図（Ａ）に示すように、溶接電流設定信号Ｉｒはベース電流設定値Ｉbrに維持される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４からも下降を続けて、ピーク電流値Ｉｐが大きいので図５のときの時刻ｔ41よりも遅い時刻ｔ42においてベース電流値Ｉｂに達し、それ以降はベース電流値Ｉｂを維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ４からも下降を続けて、時刻ｔ42においてベース電圧値Ｖｂに達し、それ以降はベース電圧値Ｖｂを維持する。
【００２９】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔｕ及び時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔｄの時間長さは、所定値であるので図４と同一である。しかし、時刻ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐの時間長さは、ピーク期間可変制御が動作するので、図４よりも長くなる。
【００３０】
外部インダクタンス値が小さくて上昇速度Ｂｄが基準速度Ｂｔ以上のときの電流・電圧波形は、図４と略同一となる。略同一としているのは、ピーク立上り期間Ｔｕが終了した時点で溶接電流Ｉｗがピーク電流値Ｉｐに少しだけ到達していない場合も含まれているからである。図４（Ｂ）の電流波形が、本来設定したい電流波形である。
【００３１】
上述したピーク立上り期間Ｔｕ中の溶接電流Ｉｗの上昇速度Ｂｄの検出は、以下のようにして行う。
（１）溶接電流Ｉｗの微分値を算出して、上昇速度Ｂｄとする。この場合の基準速度Ｂｔは、外部インダクタンス値が小さいときの電流波形である図４（Ｂ）を基準として設定する。例えば、図４（Ｂ）において、Ｉｂ＝５０Ａ、Ｉｐ＝４５０Ａ、Ｔｕ＝０．５msとすると、上昇速度は８０Ａ／１００μｓとなる。これを基準として、基準速度Ｂｔ＝８０×９０％＝７２Ａ／１００μｓに設定する。百分率は、８０〜９５％程度に設定する。
【００３２】
（２）ピーク立上り期間Ｔｕが終了した時点における溶接電流Ｉｗの値を、上昇速度Ｂｄとする。この場合の基準速度Ｂｔも、図４（Ｂの電流波形を基準として設定する。上記の数値例では、基準速度Ｂｔ＝４５０Ａ×９０％＝４０５Ａに設定する。百分率は、８０〜９５％程度に設定する。
【００３３】
次に、増加ピーク電流設定値Ｉphの設定方法について説明する。
（１）増加ピーク電流設定値Ｉphを、標準ピーク電流設定値Ｉpsに所定値を加算した値として設定する。所定値は、５０〜１００Ａ程度とする。
【００３４】
（２）増加ピーク電流設定値Ｉphを、標準ピーク電流設定値Ｉpsに増加値ΔＩphを加算した値として設定する。増加値ΔＩphは、基準速度Ｂｔと上昇速度Ｂｄとの差（Ｂｔ−Ｂｄ）に比例する値である。図２にその一例を示す。同図の横軸は（Ｂｔ−Ｂｄ）を示し、０〜４０Ａ／１００μｓの範囲である。縦軸は増加値ΔＩphを示し、０〜１００Ａの範囲である。同図は、上昇速度Ｂｄの検出方法が、上述した（１）項の場合である。同図に示すように、（Ｂｔ−Ｂｄ）＝０のときΔＩph＝３０Ａであり、（Ｂｔ−Ｂｄ）＝３０のときΔＩph＝８０であり、（Ｂｔ−Ｂｄ）＝４０のときもΔＩph＝８０である。同図では折れ線としたが、曲線状、階段状に変化するようにしても良い。
【００３５】
図３は、上述した本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接制御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、溶接ワイヤの送給を制御するブロックについては省略している。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００３６】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する電流誤差増幅信号ＥＩ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、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ＥＩ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を備えている。ワイヤ送給機ＷＦは、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。アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電し、溶接ワイヤ１と母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加される。
【００３７】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出してローパスフィルタに通して平均値を算出し、電圧検出信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、予め定めた溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、こ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Ｅｖ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Ｅｖに応じた周波数に変換し、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。
【００３８】
電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。ピーク期間可変制御回路ＣＴＰは、この電流検出信号Ｉｄ及び後述する期間切換信号Ｃｔを入力として、Ｃｔ＝１（ピーク立上り期間）に変化した時点から電流検出信号Ｉｄの積分を開始し、Ｃｔ＝２（ピーク期間）中に積分値が予め定めた基準値に達したときは短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するピーク期間終了信号Ｃtpを出力し、積分値を０にリセットする。
【００３９】
期間切換回路ＣＴは、上記のパルス周期信号Ｔfs及び上記のピーク期間終了信号Ｃtpを入力として、パルス周期信号ＴfsがＨｉｇｈレベルに変化した時点でその値が１となり、それから予め定めたピーク立上り期間が経過した時点でその値が２となり、ピーク期間終了信号ＣtpがＨｉｇｈレベルに変化した時点でその値が３となり、それから予め定めたピーク立下り期間が経過した時点でその値が４となる期間切換信号Ｃｔを出力する。したがって、この期間切換信号Ｃｔは、ピーク立上り期間中は１となり、ピーク期間中は２となり、ピーク立下り期間中は３となり、ベース期間中は４となる信号である。
【００４０】
上昇速度検出回路ＢＤは、上記の電流検出信号Ｉｄ及び上記の期間切換信号Ｃｔを入力として、Ｃｔ＝１（ピーク立上り期間）のときに電流検出信号Ｉｄの上昇速度を検出して、上昇速度検出信号Ｂｄを出力する。この上昇速度の検出方法については、上述した通りである。比較回路ＣＭは、この上昇速度検出信号Ｂｄを入力として、予め定めた基準速度Ｂｔと比較し、Ｂｄ＜ＢｔのときはＨｉｇｈレベルとなり、Ｂｄ≧ＢｔのときはＬｏｗレベルとなる比較信号Ｃｍを出力する。
【００４１】
標準ピーク電流設定回路ＩＰＳは、予め定めた標準ピーク電流設定信号Ｉpsを出力する。増加ピーク電流設定回路ＩＰＨは、この標準ピーク電流設定信号Ｉps及び上記の上昇速度検出信号Ｂｄを入力として、上述した設定方法によって設定された増加ピーク電流設定信号Ｉphを出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の標準ピーク電流設定信号Ｉps、上記の増加ピーク電流設定信号Ｉph及び上記の比較信号Ｃｍを入力として、Ｃｍ＝Ｌｏｗレベル（上昇速度が基準速度以上）のときは標準ピーク電流設定信号Ｉpsをピーク電流設定信号Ｉprとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（上昇速度が基準速度未満）のときは増加ピーク電流設定信号Ｉphをピーク電流設定信号Ｉprとして出力する。
【００４２】
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。溶接電流設定回路ＩＲは、このベース電流設定信号Ｉbr、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記の期間切換信号Ｃｔを入力として、Ｃｔ＝１（ピーク立上り期間）のときはベース電流設定信号Ｉbrからピーク電流設定信号Ｉprへと上昇する値となり、Ｃｔ＝２（ピーク期間）のときはピーク電流設定信号Ｉprの値となり、Ｃｔ＝３（ピーク立下り期間）のときはピーク電流設定信号Ｉprからベース電流設定信号Ｉbrへと下降する値となり、Ｃｔ＝４（ベース期間）のときはベース電流設定信号Ｉbrの値となる溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。
【００４３】
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号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ＥＩを出力する。これらの回路ブロックによって、図１及び図４で上述した溶接電流Ｉｗが通電する。
【００４４】
上述した実施の形態によれば、ピーク立上り期間中の溶接電流の上昇速度を検出し、この上昇速度が予め定めた基準速度以上のときはピーク電流を予め定めた標準ピーク電流値に設定し、上記の基準速度未満のときはピーク電流を標準ピーク電流値よりも大きな値の予め定めた増加ピーク電流値に設定する。このようにすると、外部インダクタンス値が大きいために上昇速度が基準速度未満になるときは、ピーク電流値が増加ピーク電流値に増加する。外部インダクタンス値が大きいときは電流の上昇速度が緩やかになるが、ピーク期間可変制御によって溶接ワイヤへの入熱量は一定値となる。しかし、電流の上昇速度によって入熱過程は異なる。このことが原因となって、上昇速度が緩やかになるほど、溶滴の形状がばらつくようになる。この結果、時々溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる場合が生じるようになる。このときに、ピーク電流値を増加させると、溶滴の形状がばらついても、ピンチ力が強くなるので溶滴を離脱させることができる。このために、上昇速度が緩やかになっても、溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる頻度を低くすることができる。他方、外部インダクタンス値が小さくて上昇速度が基準速度以上のときは、溶接電流波形は略設定通りになる。この場合には、ピーク電流値を標準ピーク電流値のままであっても、溶接ワイヤへの入熱量及び入熱過程共に一定となるので、溶滴移行状態が１パルス周期１溶滴移行状態から外れる頻度は元々低い。
【符号の説明】
【００４５】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
ＢＤ            上昇速度検出回路
Ｂｄ            上昇速度（検出信号）
Ｂｔ            基準速度
ＣＭ            比較回路
Ｃｍ            比較信号
ＣＴ            期間切換回路
Ｃｔ            期間切換信号
ＣＴＰ            ピーク期間可変制御回路
Ｃtp            ピーク期間終了信号
ＥＩ            電流誤差増幅回路
ＥＩ            電流誤差増幅信号
ＥＶ            電圧誤差増幅回路
Ｅｖ            電圧誤差増幅信号
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
Ｉｐ            ピーク電流
ＩＰＨ            増加ピーク電流設定回路
Ｉph            増加ピーク電流設定信号
ＩＰＲ            ピーク電流設定回路
Ｉpr            ピーク電流設定信号
ＩＰＳ            標準ピーク電流設定回路
Ｉps            標準ピーク電流設定信号
ＩＲ            溶接電流設定回路
Ｉｒ            溶接電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＰＭ            電源主回路
Ｓｉ            積分値
Ｓｔ            基準値
Ｔｂ            ベース期間
Ｔｄ            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
Ｔｕ            ピーク立上り期間
Ｖav            電圧検出信号
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            溶接電圧設定回路
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＦ            ワイヤ送給機
ΔＩph          増加値
【図１】
2014024077.tif 000003
【図２】
2014024077.tif 000004
【図３】
2014024077.tif 000005
【図４】
2014024077.tif 000006
【図５】
2014024077.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月7日(2012.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
外部インダクタンス値が大きな値であっても、ピーク期間可変制御を行っているために、溶接品質が極端に悪くなることはない。しかし、外部インダクタンス値が小さい方が、溶接品質が良好になることは間違いない。このために、パルスアーク溶接の溶接装置を構築するときには、往復溶接ケーブルの長さができるだけ短くなるようにし、かつ、溶接ケーブルの引き回しも外部インダクタンス値が小さくなるように留意している。しかしながら、工場内の配置上の制約からどうしても外部インダクタンス値が大きくなる場合が生じる。また、ワークが大型構造物であるときも、外部インダクタンス値が大きくなる場合が生じる。このような場合には、溶接電流Ｉｗの波形が、同図（Ｂ）の波形を維持することができなくなる。以下、このような状態のときの電流・電圧波形について説明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（２）ピーク立上り期間Ｔｕが終了した時点における溶接電流Ｉｗの値を、上昇速度Ｂｄとする。この場合の基準速度Ｂｔも、図４（Ｂ）の電流波形を基準として設定する。上記の数値例では、基準速度Ｂｔ＝４５０Ａ×９０％＝４０５Ａに設定する。百分率は、８０〜９５％程度に設定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉ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、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Ｅｉ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を備えている。ワイヤ送給機ＷＦは、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。アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電し、溶接ワイヤ１と母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号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Ｅｉを出力する。これらの回路ブロックによって、図１及び図４で上述した溶接電流Ｉｗが通電する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
ＢＤ            上昇速度検出回路
Ｂｄ            上昇速度（検出信号）
Ｂｔ            基準速度
ＣＭ            比較回路
Ｃｍ            比較信号
ＣＴ            期間切換回路
Ｃｔ            期間切換信号
ＣＴＰ            ピーク期間可変制御回路
Ｃtp            ピーク期間終了信号
ＥＩ            電流誤差増幅回路
Ｅｉ            電流誤差増幅信号
ＥＶ            電圧誤差増幅回路
Ｅｖ            電圧誤差増幅信号
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
Ｉｐ            ピーク電流
ＩＰＨ            増加ピーク電流設定回路
Ｉph            増加ピーク電流設定信号
ＩＰＲ            ピーク電流設定回路
Ｉpr            ピーク電流設定信号
ＩＰＳ            標準ピーク電流設定回路
Ｉps            標準ピーク電流設定信号
ＩＲ            溶接電流設定回路
Ｉｒ            溶接電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＰＭ            電源主回路
Ｓｉ            積分値
Ｓｔ            基準値
Ｔｂ            ベース期間
Ｔｄ            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
Ｔｕ            ピーク立上り期間
Ｖav            電圧検出信号
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            溶接電圧設定回路
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＦ            ワイヤ送給機
ΔＩph          増加値
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014024077.tif 000008
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2014024077.tif 000009
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2014024077.tif 000010