(57)【要約】【課題】アークスタート初期における短絡溶接では、溶け込み深さが浅くビード幅も狭い。このためワイヤ先端の溶滴下部にアークが集中して電流密度が高くなり、溶滴を押し上げる力が働き、溶滴を母材の方向とは反対方向へ押し上げてスパッタを発生させる。【解決手段】短絡溶接を行う第１ステップと、第１ステップの後に直流離脱移行溶接を行う第２ステップと、第２ステップの後にパルス溶接を行う第３ステップを備え、第１ステップでは、ワイヤを母材の方向に送給する正送と正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返してワイヤの送給を行い、第２ステップでは、ワイヤの送給速度が時間の経過に応じて増加するようにワイヤの制御を行う。第２ステップにおいて緩やかにワイヤ送給速度を増加させて直流離脱溶接を行うことで、第３ステップであるパルス溶接に切り替わった直後のスパッタを低減することができる。【選択図】図２
2014140869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
短絡溶接を行う第１のステップと、
前記第１のステップの後に直流離脱移行溶接を行う第２のステップと、
前記第２のステップの後にパルス溶接を行う第３のステップを備え、
前記第１のステップでは、前記溶接ワイヤを前記被溶接物の方向に送給する正送と前記正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返すワイヤ送給速度で前記溶接ワイヤの送給を行い、
前記第２のステップでは、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度が時間の経過に応じて増加するように前記溶接ワイヤの送給を行うアーク溶接制御方法。
【請求項２】
第２のステップでは、第１の増加傾きと、前記第１の増加傾きに続く第２の増加傾きにより、ワイヤ送給速度を増加する請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項３】
第１の増加傾きよりも第２の増加傾きの方が、傾きが緩やかである請求項２記載のアーク溶接制御方法。
【請求項４】
第２のステップにおいて、第３のステップを行う前に、ワイヤ送給速度を低減する請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項５】
第２のステップでは、スプレー移行となるように溶接電流を制御する請求項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】
ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しを、所定の周期と所定の振幅で周期的に行う請求項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】
ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しは、周期的ではなく、溶接状態が短絡状態であることを検出すると逆送を行い、前記溶接状態がアーク状態であることを検出すると正送を行う請求項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８】
シールドガスとして炭酸ガスを用いる請求項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ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させ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、
溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、
溶接電流を検出する溶接電流検出部と、
設定電流や設定電圧を設定するための溶接条件設定部と、
前記溶接電圧検出部の出力に基づいて前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間が短絡状態であるのかアーク状態であるのかを検出する短絡／アーク検出部と、
前記溶接の開始を指示するための溶接開始指示部と、
前記溶接の開始以降に前記溶接ワイヤと前記被溶接物が接触することにより流れる電流を検出した時点を起点として所定時間をカウントする計時部と、
前記短絡／アーク検出部の出力と前記計時部の出力を入力として前記ワイヤ送給速度を制御するワイヤ送給速度制御部と、
前記短絡／アーク検出部の出力と前記ワイヤ送給速度制御部の出力に応じて前記スイッチング部を制御して前記溶接電流または前記溶接電圧の出力制御を行う出力制御部とを備え、
前記溶接開始指示部により前記溶接の開始を指示した時点から、または、前記溶接の開始を指示した後のある時点から、前記計時部により計時される予め設定した所定期間中は、前記溶接ワイヤを前記被溶接物の方向に送給する正送と前記正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返すワイヤ送給速度で前記溶接ワイヤの送給を行って短絡溶接を行い、
前記短絡溶接の後は、前記ワイヤ送給速度が逆送の送給速度からゼロに達した時点から、あるいは、前記ワイヤ送給速度が逆送の送給速度から正送の所定の送給速度に達した時点から、所定の傾度でワイヤ送給速度が増加するように前記溶接ワイヤの送給を行い、増加したワイヤ送給速度が前記正送の所定の送給速度よりも高い所定のワイヤ送給速度に達した時点からは所定の傾度でワイヤ送給速度が減少するように前記溶接ワイヤの送給を行って直流離脱移行溶接を行い、
前記直流離脱移行溶接において減少したワイヤ送給速度が前記正送の所定の送給速度よりも低い所定のワイヤ送給速度に達すると定常溶接であるパルス溶接のワイヤ送給速度に制御してパルス溶接を行うアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極である溶接ワイヤを送給しながら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】
近年の溶接業界では、生産性向上のため、溶接の高品位化に対する要求が高まっている。中でも、アークスタート時のスパッタの低減が求められている。アークスタート時は、溶接対象物である母材に溶融プールが形成されるまでに時間がかかる。そのため、アークが安定するまでに時間がかかり、スパッタの発生が増加し、スパッタが母材に付着する場合が多くなる。母材にスパッタが付着すると、付着したスパッタを除去するための後処理が必要となり、溶接生産性が低下する場合がある。また、後処理が実施されず、スパッタが母材に付着した状態で製品として流出する場合があると、製品価値を著しく損なう。
【０００３】
従来のアークスタート制御は、消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物である母材との間でアークを発生させて溶接を開始するものである。そして、溶接の開始時点から所定期間中は、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間はワイヤ送給速度を後退送給とし、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間はワイヤ送給速度を前進送給として溶接を行う。そして、その後にワイヤ送給速度を一定速度に切り替えてパルス溶接を行うものが知られている。このような従来のアークスタート制御は、アークスタートしてから所定期間内はワイヤ送給速度を逆送制御することで短絡開放を行う。従って、スパッタの発生を抑制することができ、スパッタの少ないパルス溶接に移行することができる。これによりアークスタートからパルス溶接までのスパッタの発生を低減していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図３に、従来のアーク溶接装置の概略構成を示す。図３において、溶接電源装置１４は、主変圧器２と、一次側整流部３と、スイッチング部４と、リアクトル５と、二次側整流部６と、溶接電流検出部８と、溶接電圧検出部９と、短絡／アーク検出部１０と、出力制御部１１と、ワイヤ送給速度制御部１３と、計時部２０と、溶接開始指示部２１を備えている。
【０００５】
一次側整流部３は、入力電源装置１の出力を整流して出力する。スイッチング部４は、一次側整流部３からの直流出力を交流に変換することにより溶接出力を制御する。主変圧器２は、スイッチング部４の交流出力を変換する。主変圧器２の出力は、主変圧器２の二次側出力を整流する二次側整流部６とリアクトル５を介して溶接出力として出力される。溶接電圧検出部９は、溶接電圧を検出する。溶接電流検出部８は、溶接電流を検出する。
【０００６】
短絡／アーク検出部１０は、溶接電圧検出部９からの信号に基づいて、溶接状態がワイヤ１６と母材１５とが接触して短絡している短絡状態であるのか、あるいは、短絡が開放してアーク１７が発生しているアーク状態であるのかを判定する。出力制御部１１は、スイッチング部４を制御して溶接出力を制御する。ワイヤ送給速度制御部１３は、ワイヤ送給部１９を制御してワイヤ１６の送給速度を制御する。計時部２０は、アークスタート開始から所定期間ｔ１をカウントする。なお、アークスタートの開始とは、溶接開始指示部２１により溶接の開始が指示され、ワイヤ１６が母材１５へ向けて送給され、また、ワイヤ１６と母材１５との間に電圧が印加され、ワイヤ１６と母材１５とが接触して電流が流れ、この電流を検出した時点をいう。
【０００７】
次に、図４を用いて、従来のアーク溶接装置におけるワイヤ送給速度Ｗｆと溶接電圧Ｖｗと溶接電流Ａｗについて説明する。図４は、ワイヤ送給速度Ｗｆと溶接電圧Ｖｗと溶接電流Ａｗの波形と溶滴の挙動を示しており、時間の経過に伴って変化する例を示している。
【０００８】
図４において、時点１００でアーク溶接装置の起動（溶接開始指示）が行われる。そして、ワイヤ送給速度制御部１３がワイヤ送給部１９を制御することで、ワイヤ１６は、ワイヤ送給速度Ｗｆに示すように送給制御され、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間はワイヤ送給速度が後退送給となり、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間はワイヤ送給速度が前進送給となる。
【０００９】
なお、図４におけるワイヤ送給速度Ｗｆの破線部は、平均ワイヤ送給速度Ｗｆａを示している。この平均ワイヤ送給速度Ｗｆａは、溶接条件設定部１２により設定される溶接電流に応じて決定される。例えば、図示しない記憶部に平均ワイヤ送給速度Ｗｆａと設定溶接電流を対応付けたテーブルまたは式が記憶されており、この記憶部の内容と溶接条件設定部１２により設定される溶接電流とから平均ワイヤ送給速度Ｗｆａが決定される。
【００１０】
時点１０１はアークスタート開始の時点であり、ワイヤ１６と母材１５とが接触して溶接電流が流れると、溶接電流検出部８がこの電流を検出する。これにより、アークスタート開始の時点であることを検出することができる。
【００１１】
時点１０１を時間起点として所定期間ｔ１が経過するまでの間は、ワイヤ送給速度制御部１３は、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間はワイヤ送給速度を後退送給させ、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間はワイヤ送給速度を前進送給させるようにワイヤ送給部１９を制御する。そして、時点１０１からの経過時間を計時する計時部２０は、時点１０１から所定期間ｔ１が経過した時点１０２になったことをワイヤ送給速度制御部１３に出力する。ワイヤ送給速度制御部１３は、所定期間ｔ１が経過した後に、ワイヤ送給速度が一定のワイヤ送給速度Ｗｆ１（一定値）となるようにワイヤ送給部１９を制御する。具体的には、所定期間ｔ１の経過後で、ワイヤ送給速度が後退送給から前進送給となり、溶接条件設定部１２で設定された溶接電流に対応して決定される一定のワイヤ送給速度Ｗｆ１に達した時点１０２ａ以降は、前記一定のワイヤ送給速度Ｗｆ１でワイヤ１６を送給する。
【００１２】
時点１０１から時点１０２までの所定期間ｔ１において、ワイヤ送給速度は、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間は後退送給であり、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間は前進送給である。従って、ワイヤ１６の前進送給により強制的にワイヤ１６と母材１５との短絡を発生させ、また、ワイヤ１６の後退送給により強制的に短絡を開放してアークを再発生させる。これにより、溶接電流の電磁ピンチ力によらずに短絡を開放することが可能となり、スパッタの発生を低減することができる。
【００１３】
溶滴の移行形態としては、ワイヤ１６の前進送給および後退送給により確実に短絡を発生させることができるので、短絡移行となる。故に、従来のパルス制御による離脱移行ではないので、アーク反力の影響を受けることはなく、スパッタの飛散を抑制して溶融プールを形成できる。
【００１４】
なお、溶接電圧検出部９の検出値により短絡／アーク検出部１０で短絡状態かアーク状態かを検出し、それぞれの状態に適した溶接電流の波形制御あるいは溶接電圧の波形制御を出力制御部１１により行い、スイッチング部４を駆動させて溶接電流や溶接電圧を制御する。
【００１５】
ここで、時点１０２以降に、前進送給および後退送給を繰り返すワイヤ送給速度から一定速度に切り替える理由について説明する。ワイヤ送給速度を前進送給および後退送給させて溶接した場合のビード形状は、ワイヤ送給速度を一定にして溶接した場合と比べて溶け込み深さが浅くビード幅も狭い。そのため、定常溶接条件（主溶接条件）として使用できない母材や溶接箇所が存在する場合が多い。従って、このような母材や溶接箇所を溶接する場合には、ワイヤ送給速度Ｗｆの形態を切り替える必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／００４５８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の制御では、例えば図４における溶滴の挙動に示すように、溶接電流を検出した時点１０１から所定期間ｔ１が経過した時点１０２の後の時点１０３でのビード形状は、所定期間ｔ１中の短絡溶接により溶け込み深さが浅くビード幅も狭い。このためアーク１７は細く集中し、溶融プール３２の掘れこみが殆どない。従って、ワイヤ１６の先端の溶滴３１の下部にアークが集中し、電流密度が高くなり、溶滴３１を押し上げる力が働く。この押し上げ力は、電磁ピンチ力より大きくなる場合が多いので、溶滴３１を母材１５の方向に移行させるのではなく、母材１５の方向とは反対の方向へ押し上げる。そのため、溶滴３１がワイヤ１６の先端から離脱する場合には、図４に示すように、スパッタ３４となって飛散する。スパッタ３４が飛散してしまうと、母材１５に付着してとれなくなる状態が発生する。つまり、スパッタ３４の発生量は、従来の制御においても低減できたが、上記押し上げ力により発生する場合があるスパッタ３４に対する対応としては十分ではなく、母材１５に付着するといった課題が残っている。
【００１８】
本発明は、アークが発生してからアークが安定するまでのスパッタ発生量を低減するアークスタート制御方法およびアーク溶接装置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、消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法であって、短絡溶接を行う第１のステップと、前記第１のステップの後に直流離脱移行溶接を行う第２のステップと、前記第２のステップの後にパルス溶接を行う第３のステップを備え、前記第１のステップでは、前記溶接ワイヤを前記被溶接物の方向に送給する正送と前記正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返すワイヤ送給速度で前記溶接ワイヤの送給を行い、前記第２のステップでは、前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度が時間の経過に応じて増加するように前記溶接ワイヤの送給を行うものである。
【００２０】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２のステップでは、第１の増加傾きと、前記第１の増加傾きに続く第２の増加傾きにより、ワイヤ送給速度を増加するものである。
【００２１】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第１の増加傾きよりも第２の増加傾きの方が、傾きが緩やかなものである。
【００２２】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２のステップにおいて、第３のステップを行う前に、ワイヤ送給速度を低減するものである。
【００２３】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２のステップでは、スプレー移行となるように溶接電流を制御するものである。
【００２４】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しを、所定の周期と所定の振幅で周期的に行うものである。
【００２５】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しは、周期的ではなく、溶接状態が短絡状態であることを検出すると逆送を行い、前記溶接状態がアーク状態であることを検出すると正送を行うものである。
【００２６】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、シールドガスとして炭酸ガスを用いるものである。
【００２７】
本発明のアーク溶接装置は、消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させ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、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、溶接電流を検出する溶接電流検出部と、設定電流や設定電圧を設定するための溶接条件設定部と、前記溶接電圧検出部の出力に基づいて前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間が短絡状態であるのかアーク状態であるのかを検出する短絡／アーク検出部と、前記溶接の開始を指示するための溶接開始指示部と、前記溶接の開始以降に前記溶接ワイヤと前記被溶接物が接触することにより流れる電流を検出した時点を起点として所定時間をカウントする計時部と、前記短絡／アーク検出部の出力と前記計時部の出力を入力として前記ワイヤ送給速度を制御するワイヤ送給速度制御部と、前記短絡／アーク検出部の出力と前記ワイヤ送給速度制御部の出力に応じて前記スイッチング部を制御して前記溶接電流または前記溶接電圧の出力制御を行う出力制御部とを備え、前記溶接開始指示部により前記溶接の開始を指示した時点から、または、前記溶接の開始を指示した後のある時点から、前記計時部により計時される予め設定した所定期間中は、前記溶接ワイヤを前記被溶接物の方向に送給する正送と前記正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返すワイヤ送給速度で前記溶接ワイヤの送給を行って短絡溶接を行い、前記短絡溶接の後は、前記ワイヤ送給速度が逆送の送給速度からゼロに達した時点から、あるいは、前記ワイヤ送給速度が逆送の送給速度から正送の所定の送給速度に達した時点から、所定の傾度でワイヤ送給速度が増加するように前記溶接ワイヤの送給を行い、増加したワイヤ送給速度が前記正送の所定の送給速度よりも高い所定のワイヤ送給速度に達した時点からは所定の傾度でワイヤ送給速度が減少するように前記溶接ワイヤの送給を行って直流離脱移行溶接を行い、前記直流離脱移行溶接において減少したワイヤ送給速度が前記正送の所定の送給速度よりも低い所定のワイヤ送給速度に達すると定常溶接であるパルス溶接のワイヤ送給速度に制御してパルス溶接を行うものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、アークスタートの短絡移行溶接から定常溶接のパルス溶接に切り替わる前に直流離脱溶接を行い、直流離脱溶接においてワイヤ送給速度が時間の経過に応じて増加するように前記溶接ワイヤの送給を行う。このようにすることで、ビード幅の拡幅と溶融プールの掘れこみ増大を短時間で実現することができ、アークスタートの短絡移行溶接から定常溶接のパルス溶接に切り替わる際に発生するスパッタの発生量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】本発明の実施の形態１における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度の波形と溶滴の挙動を示す図
【図３】従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図
【図４】従来のアーク溶接における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度の波形と溶滴の挙動を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１に、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１において、溶接電源装置１４は、主変圧器２と、一次側整流部３と、スイッチング部４と、リアクトル５と、二次側整流部６と、溶接電流検出部８と、溶接電圧検出部９と、短絡／アーク検出部１０と、出力制御部１１と、ワイヤ送給速度制御部１３と、計時部２０と、溶接開始指示部２１を備えている。
【００３１】
一次側整流部３は、入力電源装置１の出力を整流して出力する。スイッチング部４は、一次側整流部３からの直流出力を交流に変換することにより溶接出力を制御する。主変圧器２は、スイッチング部４の交流出力を変換する。主変圧器２の出力は、主変圧器２の二次側出力を整流する二次側整流部６とリアクトル５を介して溶接出力として出力される。溶接電圧検出部９は溶接電圧を検出し、溶接電流検出部８は溶接電流を検出する。
【００３２】
短絡／アーク検出部１０は、溶接電圧検出部９からの信号に基づいて、溶接状態がワイヤ１６と母材１５とが接触して短絡している短絡状態であるのか、あるいは、短絡が開放してアーク１７が発生しているアーク状態であるのかを判定する。出力制御部１１は、スイッチング部４を制御して溶接出力を制御する。ワイヤ送給速度制御部１３は、短絡／アーク検出部１０や計時部２０の出力を入力してワイヤ送給部１９を制御することで、ワイヤ１６の送給速度を制御する。計時部２０は、アークスタート開始から所定期間ｔ１をカウントする。なお、アークスタートの開始とは、溶接開始指示部２１により溶接の開始が指示され、ワイヤ１６が母材１５へ向けて送給され、また、ワイヤ１６と母材１５との間に電圧が印加され、ワイヤ１６と母材１５とが接触して電流が流れ、この電流を検出した時点をいう。
【００３３】
なお、アーク溶接装置が、溶接電源装置１４とワイヤ送給部１９と図示しない溶接用トーチ等から構成される場合には、溶接開始指示部２１は、溶接用トーチのトーチスイッチ等となる。また、アーク溶接装置が、溶接電源装置１４とワイヤ送給部１９と図示しない溶接用トーチを保持する図示しない産業用ロボットと産業用ロボットに教示等を行うための図示しないティーチングペンダント等から構成される場合には、溶接開始指示部２１は、ティーチングペンダントに設けられたスイッチ等となる。
【００３４】
有線あるいは無線により溶接電源装置１４と通信可能に接続された溶接条件設定部１２は、溶接電流や溶接電圧等を設定するためのものである。
【００３５】
溶接電源装置１４には、出力端子１４ａと出力端子１４ｂの２つの出力端子が設けられている。一方の出力端子１４ａは、ワイヤ１６を保持するチップ１８に電気的に接続されており、チップ１８を介してワイヤ１６に電力が供給される。他方の出力端子１４ｂは、母材１５に電気的に接続されており、母材１５に電力が供給される。そして、ワイヤ１６の先端部と母材１５との間でアーク１７が発生する。
【００３６】
ワイヤ送給部１９は、ワイヤ１６を保存するワイヤ保存部１６ａからワイヤ１６をチップ１８に向けて送給する。
【００３７】
次に、図２を用いて、本実施の形態１のアーク溶接装置におけるワイヤ送給速度Ｗｆと溶接電圧Ｖｗと溶接電流Ａｗと溶滴の挙動について説明する。図２は、ワイヤ送給速度Ｗｆと溶接電圧Ｖｗと溶接電流Ａｗの波形と溶滴の挙動を示しており、時間の経過に伴って変化する例を示している。
【００３８】
図２において、時点１００でアーク溶接装置の起動（溶接開始指示）が行われる。そして、ワイヤ送給速度制御部１３がワイヤ送給部１９を制御することで、ワイヤ１６は、ワイヤ送給速度Ｗｆに示すように送給制御され、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間ではワイヤ送給速度が後退送給となり、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間ではワイヤ送給速度が前進送給となる。
【００３９】
時点１０１はアークスタート開始の時点であり、ワイヤ１６と母材１５とが接触して溶接電流が流れると、溶接電流検出部８がこの電流を検出する。これにより、アークスタート開始の時点であることを検出することができる。
【００４０】
時点１０１を時間起点として所定期間ｔ１が経過するまでの間は、ワイヤ送給速度制御部１３は、短絡／アーク検出部１０の出力に基づいて、短絡発生時からアーク発生時までの短絡期間ではワイヤ送給速度を後退送給させ、アーク発生時から次の短絡発生時までのアーク期間ではワイヤ送給速度を前進送給させるようにワイヤ送給部１９を制御する。そして、時点１０１からの経過時間を計時する計時部２０は、時点１０１から所定期間ｔ１が経過した時点１０２になったことをワイヤ送給速度制御部１３に出力する。
【００４１】
ワイヤ送給速度制御部１３は、計時部２０から所定期間ｔ１が経過したこと示す信号を入力すると、ワイヤ送給速度が逆送速度から０になるまで予め設定した第１の増加傾きで加速し、ワイヤ送給速度が０に到達すると予め設定した第２の増加傾きで直流離脱移行領域（例えば、ワイヤ送給速度は約１０ｍ／ｍｉｎ以上）になるように所定のワイヤ送給速度Ｗｆ３に向けて増加させる。そして、ワイヤ送給速度Ｗｆの増加に併せて、出力制御部１１は、溶接電圧及び溶接電流（約２９０Ａ以上）も増加させる。
【００４２】
ワイヤ送給速度Ｗｆの緩やかな増加により時点１０３の状態から溶融プール３２は徐々に幅が広がり、アーク力で掘り込み量が大きくなり、図２の溶滴の挙動に示すように、時点１０４では、ワイヤ１６の先端の溶滴３１が溶融プール３２内に埋もれる状態になる。この状態では、アーク１７は時点１０３の状態と比べて広がった状態となり、溶滴３１の上部からもアーク１７が発生する。このため、電流密度が低くなり、溶滴３１を押し上げる力が抑制され、溶滴３１の母材１５への離脱が促進される。従って、図２の溶滴の挙動に示すように、時点１０５では、溶滴３１の母材１５への移行が実施され、スパッタの低減が可能となる。
【００４３】
なお、ワイヤ送給速度の所定の傾きである第２の増加傾きは、所定期間ｔ１中の正送から逆送への加速度や逆送から正送への加速度のような急な傾度ではなく、例えば、約１〜３０ｃｍ／ｓ2の緩やかな傾度である。ワイヤ送給速度を急峻に増加させると、溶融プール３２の局部にアークが集中し、溶融プール３２の不規則な揺動による短絡発生を増加させ、スパッタを増加させてしまう。このため、ワイヤ送給速度の緩やかな増加が必要となる。
【００４４】
なお、第２の増加傾きに関しては、ワイヤ送給速度の傾度で示している。しかし、溶接電流の傾度で設定するようにしても良い。
【００４５】
また、上記では、ワイヤ送給速度が０に到達した時点で、ワイヤ送給速度の増加傾きを第１の増加の傾きから第２の増加の傾きに切り替える例を示している。しかし、ワイヤ送給速度が０に到達した時点ではなく、ワイヤ送給速度が０に到達した以降もそれまでのワイヤ送給速度の増加を維持し、ワイヤ送給速度が正送の所定の速度になった場合、例えば、５ｍ／ｍｉｎ程度の低いワイヤ送給速度になった場合に、ワイヤ送給速度の増加傾きを第１の増加の傾きから第２の増加の傾きに切り替えるようにしてもよい。
【００４６】
ワイヤ送給速度がワイヤ送給速度Ｗｆ３へ到達した後は、ワイヤ送給速度制御部１３は、主溶接のワイヤ送給速度Ｗｆ１になるように、ワイヤ送給速度を徐々に低下する。その理由は、ワイヤ送給速度Ｗｆ３の状態から急峻に低下させると溶融プール３２に揺動が発生し、スパッタ増加の要因になるためである。
【００４７】
また、アークスタート初期のワイヤ送給を正逆送制御する短絡移行溶接において、ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しを、所定の周期と所定の振幅で周期的に行うように制御しても良いし、ワイヤ送給速度の正送と逆送の繰り返しは、周期的ではなく、溶接状態が短絡状態であることを検出すると逆送を行い、前記溶接状態がアーク状態であることを検出すると正送を行うように制御しても良い。なお、母材１５の位置ずれ等の外乱がない場合には、周期的な送給を行う方が良好な溶接を行うことができる。一方、外乱が多い場合には、溶接状態に応じて送給の制御を行う方が良好な溶接を行うことができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態１では、短絡溶接を行う第１のステップと、第１のステップの後に直流離脱移行溶接を行う第２のステップと、第２のステップの後にパルス溶接を行う第３のステップを備え、第１のステップでは、ワイヤ１６を母材１５の方向に送給する正送と正送とは反対の方向に送給する逆送とを繰り返すワイヤ送給速度でワイヤ１６の送給を行い、第２のステップでは、ワイヤ１６のワイヤ送給速度が時間の経過に応じて増加するようにワイヤ１６の送給を行う。このように、アークスタートの短絡移行溶接から主溶接のパルス溶接に切り替わる前に直流離脱溶接を行うことで、ビード幅の拡幅と溶融プールの掘れこみ増大を短時間で実現することができ、アークスタートの短絡移行溶接から主溶接のパルス溶接に切り替わる際に発生するスパッタの発生量を低減することができる。
【００４９】
なお、溶接に用いるシールドガスは混合ガスだけでなく、炭酸ガスにおいても、溶接電流が約２９０Ａ以上の離脱移行領域で第２ステップの溶接を行うのであれば、スパッタの少ない溶接が可能である。
【００５０】
なお、直流離脱移行溶接を行う第２のステップでは、スプレー移行となるように溶接電流を制御することで、良好な溶接を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、アークスタート時のスパッタ発生およびスパッタの付着を低減して溶接作業の生産性を向上することができるので、特に、消耗電極を用いたアーク溶接のアークスタート制御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】
【００５２】
１  入力電源装置
２  主変圧器
３  一次側整流部
４  スイッチング部
５  リアクトル
６  二次側整流部
８  溶接電流検出部
９  溶接電圧検出部
１０  短絡／アーク検出部
１１  出力制御部
１２  溶接条件設定部
１３  ワイヤ送給速度制御部
１４  溶接電源装置
１４ａ，１４ｂ  出力端子
１５  母材
１６  ワイヤ
１６ａ  ワイヤ保存部
１７  アーク
１８  チップ
１９  ワイヤ送給部
２０  計時部
２１  溶接開始指示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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