(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡期間とアーク期間を繰り返してアーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
前記短絡期間の溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、
前記アーク期間の開始時から第１の所定期間中は、溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第１の所定期間に続く第２の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第２のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第２の所定期間に続く第３の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第３のインダクタンス値とし、
前記短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出すると溶接電流を低減し、
前記第１の所定期間中は、前記溶接電流を所定の大きさに増加し、
前記第１のインダクタンス値＜前記第２のインダクタンス値＜前記第３のインダクタンス値であるアーク溶接制御方法。
【請求項２】
前記アーク期間の前記第１の所定期間の間は電流制御を行い、
前記アーク期間の前記第２の所定期間および前記第３の所定期間の間は電圧制御を行う、請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項３】
前記短絡期間のあとに増加する溶接電流の大きさは、前記短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出して低減する溶接電流の低減開始時の大きさよりも大きい請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項４】
電子リアクトル制御により、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を変更する請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項５】
前記溶接出力に関連するインダクタンスの値は、アーク溶接を行うアーク溶接装置に設けられたリアクトルのインダクタンスの値と、前記電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンスの値との加算値である請求項４に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項６】
短絡期間とアーク期間を繰り返してアーク溶接を行うアーク溶接装置であって、
入力した電力を整流する１次整流部と、
前記１次整流部の出力を交流に変換するスイッチング部と、
前記スイッチング部の出力を降圧するトランスと、
前記トランスの出力を整流する２次整流部および直流リアクトルと、
前記スイッチング部を制御する駆動部と、
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、
前記溶接電圧検出部の出力および／または前記溶接電流検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定する短絡アーク検出部と、
前記短絡アーク検出部の出力に基づいて前記短絡期間の溶接出力の制御を行う短絡制御部と、
前記短絡アーク検出部の出力に基づいて前記アーク期間の溶接出力の制御を行うアーク制御部と、
前記アーク期間の開始からの経過時間を計時する計時部と、
複数の電子リアクトルと、
前記計時部の計時結果に基づいて前記複数の電子リアクトルから１つの電子リアクトルを選択する選択部とを備え、
前記短絡期間の溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、前記アーク期間の開始時から第１の所定期間中は、溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第１の所定期間に続く第２の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第２のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第２の所定期間に続く第３の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第３のインダクタンス値とし、
前記短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出すると溶接電流を低減し、
前記第１の所定期間中は、前記溶接電流を所定の大きさに増加し、
前記第１のインダクタンス値＜前記第２のインダクタンス値＜前記第３のインダクタンス値であるアーク溶接装置。
【請求項７】
前記アーク期間および前記第１の所定期間の間は電流制御を行い、
前記第２の所定期間および前記第３の所定期間の間は電圧制御を行う、
請求項６記載のアーク溶接装置。
【請求項８】
前記溶接出力に関連するインダクタンスの値は、アーク溶接を行うアーク溶接装置に設けられたリアクトルのインダクタンスの値と、電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンスの値との加算値である請求項７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、消耗電極である溶接用の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。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行う従来のアーク溶接において、アーク期間は電圧制御を行い、短絡期間は電流制御を行うことが一般的であった。しかし、このような一般的な溶接方法ではスパッタの発生量が多く、スパッタを低減するために種々の方法が提案されてきた。
【０００３】
例えば、短絡が開放されてからのアーク期間の初期に、従来からの電圧制御で出力される電流値よりも高い電流値となるように、所定の期間の間は電流制御を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電流制御を行う場合の電流値は、アーク再発生直前の短絡期間中の電流値を越えない値に設定されており、これにより溶滴の形成を安定化できると述べられている。
【０００４】
また、同様に、短絡が開放されてからのアーク期間の初期に、所定の期間の間は電流制御を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この電流制御を行う場合の電流値は、アーク再発生直前の短絡期間中の電流値よりも高い値としている。これにより、アーク期間の初期にワイヤの先端部に溶滴が形成され、次の短絡の発生を早めることができる。次の短絡の発生が早めることにより、溶接電圧を低下させることができ、高速溶接およびギャップ溶接に対して適応範囲を広げることができると述べられている。
【０００５】
また、同様に、短絡が開放されてからのアーク期間の初期に、所定の期間の間は電流制御を行うものが知られている（例えば、特許文献３参照）。ここでの電流制御は、短絡開放電流に応じた溶接電流を所定時間出力する制御と、短絡開放電流に関係なく固定値の溶接電流を所定時間出力する制御を、アークスタート期間と定常溶接期間とで使い分けている。これにより、さらにスパッタを低減できると述べられている。
【０００６】
特許文献１から３には、次のことが共通している。すなわち、短絡が開放されてからのアーク期間の初期において、従来からの電圧制御で出力される電流値よりも高い電流値となるように、所定の期間の間は電流制御を行っている。この電流制御の期間中の電流値の決め方は特許文献１から３ではそれぞれ異なっているが、いずれも高い電流値とすることによりアーク期間の初期の短絡発生を抑制し、スパッタを低減している。
【０００７】
図７は、特許文献１に記載の溶接出力制御方法で溶接を行った場合の電流波形の例を示す図であり、横軸は経過時間を、縦軸は溶接電流を示している。図７において、１０１はワイヤと母材とが短絡している短絡期間、１０２はワイヤと母材との間でアークが発生しているアーク期間である。また、図７において、１０３は短絡が開放してアークが再発生するアーク再発生時点、１０４はアーク再発生直前電流、１０５はアーク再発生初期電流、１０６は定電流制御期間を示す。
【０００８】
次に、図７で示す電流波形について、時間経過ごとの制御方法と関連させて説明する。図７において、アーク再発生時点１０３を時間起点とし、所定時間の経過後までは電圧制御により徐々に溶接電流値が減少する。所定時間経過後から電流を高い値に増加させるように電流制御を行っている。この電流制御を行う場合の電流値は、図７に記載しているように、アーク再発生直前の電流値を越えない値に設定されている。これにより溶滴の形成を安定化できると述べられている。その後、定電流制御期間１０６を終了し、元のアーク制御（電圧制御）を継続する。上記電流制御を行うことにより、短絡開放直後に発生する短絡を抑制し、スパッタ発生を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１０９１６３号公報
【特許文献２】特開２００６−０２１２２７号公報
【特許文献３】特開２００９−１８３９８８号公報
【発明の概要】
【００１０】
特許文献１から３のいずれにも、短絡が開放されてからのアーク期間の初期において、従来からの電圧制御を行うことにより出力される電流値よりも、高い電流値となるように、所定の期間の間は電流制御を行うことが述べられている。これにより、アーク再発生直後の短絡発生を抑制し、スパッタを低減している。このように、スパッタの発生を低減すれば、母材や治具へのスパッタの付着を低減でき、溶接品質や保守性を向上することができる。
【００１１】
スパッタを低減するには、アーク期間初期の電流値を高い値にすることが効果的である。しかし、短絡回数を増やして周期性を高めるためには、アーク期間の初期の電圧値を急峻に低下させる必要がある。このような電圧の急峻な動きに対応するためには、リアクトルのインダクタンス値を小さくする必要がある。しかし、リアクトルのインダクタンス値を小さくすると、少しの電圧の変化に対しても過敏に電流が変化してしまう。これにより、母材や溶接環境などの状態によって電流の変化が大きくなり、最悪の場合、アーク切れを起こしてしまう。つまり、リアクトルのインダクタンス値を小さくすることは、外乱に弱くなるといった課題がある。
【００１２】
一方、リアクトルのインダクタンス値を大きくすると、電圧追従性が悪く、アーク期間の初期の電圧値を低減することができない。これにより、アーク期間が長くなり、微小短絡が発生し易く、スパッタが増える要因となる。また、微小短絡が増えると、アーク期間の長さがバラつき、周期性が低下し、溶接が不安定になる。さらに、アーク期間が長くなるので、短絡回数が少なくなり、溶接電圧が高くなり易い。そして、溶接電圧が高いと、特に高速溶接時にビード幅が不均一になり、入熱を低下できないため、ギャップ溶接時に溶け落ち等が発生するという課題がある。
【００１３】
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、短絡期間とアーク期間を繰り返してアーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
前記短絡期間の溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、アーク期間中の開始時から第１の所定期間中は、溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第１の所定期間に続く第２の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第２のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第２の所定期間に続く第３の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第３のインダクタンス値とし、
前記短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出すると溶接電流を低減し、
前記第１の所定期間中は、前記溶接電流を所定の大きさに増加し、
前記第１のインダクタンス値＜前記第２のインダクタンス値＜前記第３のインダクタンス値である。
【００１４】
さらに、前記アーク期間の前記第１の所定期間の間は電流制御を行い、前記アーク期間の前記第２の所定期間および前記第３の所定期間の間は電圧制御を行う。
【００１８】
さらに、短絡期間が終了すると電流制御を行って所定の大きさに増加する溶接電流の大きさは、短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出して低減する溶接電流の低減開始時の大きさよりも大きい。
【００１９】
さらに、電子リアクトル制御によりインダクタンスの値を変更する。
【００２０】
さらに、溶接出力に関連するインダクタンスの値は、アーク溶接を行うアーク溶接装置に設けられたリアクトルのインダクタンスの値と、電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンスの値との加算値である。
【００２２】
また、本発明のアーク溶接装置は、短絡期間とアーク期間を繰り返してアーク溶接を行うアーク溶接装置である。本発明のアーク溶接装置は、１次整流部と、スイッチング部と、トランスと、２次整流部と、直流リアクトルと、駆動部と、溶接電圧検出部と、溶接電流検出部と、短絡アーク検出部と、短絡制御部と、アーク制御部と、計時部と、複数の電子リアクトルと、選択部と、を有する。
本発明のアーク溶接装置は、１次制御部は入力した電力を整流し、
スイッチング部は１次整流部の出力を交流に変換する。トランスはスイッチング部の出力を降圧し、２次整流部および直流リアクトルはトランスの出力を整流し、駆動部は、スイッチング部を制御する。溶接電圧検出部は溶接電圧を検出し、溶接電流検出部は溶接電流を検出する。短絡アーク検出部は溶接電圧検出部の出力および／または溶接電流検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定する。短絡制御部は短絡アーク検出部の出力に基づいて短絡期間の溶接出力を制御し、アーク制御部は短絡アーク検出部の出力に基づいてアーク期間の溶接出力を制御する。計時部はアーク期間の開始からの経過時間を計時し、選択部は計時部の計時結果に基づいて複数の電子リアクトルから１つの電子リアクトルを選択する。
本発明のアーク溶接装置は、前記短絡期間の溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、前記アーク期間の開始時から第１の所定期間中は、溶接出力に関連するインダクタンスの値を第１のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第１の所定期間に続く第２の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第２のインダクタンス値とし、
前記アーク期間中の前記第２の所定期間に続く第３の所定期間中は、前記溶接出力に関連するインダクタンスの値を第３のインダクタンス値とし、
前記短絡期間の終期の予兆であるくびれ現象を検出すると溶接電流を低減し、
前記第１の所定期間中は、前記溶接電流を所定の大きさに増加し、
前記第１のインダクタンス値＜前記第２のインダクタンス値＜前記第３のインダクタンス値である。
【００２３】
さらに、アーク期間および前記第１の所定期間の間は電流制御を行い、前記第２の所定期間および前記第３の所定期間の間は電圧制御を行う。
【００２５】
さらに、溶接出力に関連するインダクタンスの値は、アーク溶接を行うアーク溶接装置に設けられたリアクトルのインダクタンスの値と、電子リアクトル制御による電子リアクトルのインダクタンスの値との加算値である。
【００２６】
本発明は、アーク期間の開始から所定期間の間、従来からの電圧制御を行うことによって出力される電流値よりも高い電流値となるように電流制御を行うことで、スパッタを低減できる。そして、アーク期間が開始した後の所定期間の間のインダクタンスの値を、所定期間の後のインダクタンスの値よりも小さくする、これにより、電流制御期間中に上昇した溶接出力電圧を急峻に低減することができ、短絡回数を増やして周期性を高めることができる。さらに、溶接電圧を低下させることもできる。
【００２７】
また、所定期間の後は、インダクタンスの値よりも大きなインダクタンス値に変更する。これにより、母材状態などによって生じる磁気吹き等の外乱に対しても、溶接電流の変化を小さくすることができ、外乱に強いアーク溶接を実現できる。
【００２８】
以上のように、アーク期間中にインダクタンスの値を切り換えることにより、低スパッタで、かつ、外乱に強く、溶接の高速化も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、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である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形と溶接電圧波形を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形と溶接電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形と溶接電圧波形を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における溶接電流波形と溶接電圧波形を示す図である。
【図７】図７は、従来のアーク溶接制御における溶接電流波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１を用いて、本実施の形態におけるアーク溶接装置について説明する。図１は本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。
【００３１】
入力電源１から入力した電力は、１次整流部２で整流され、スイッチング部３により交流に変換され、トランス４により降圧され、２次整流部５およびＤＣＬ６（インダクタンス，コイル）により整流され、ワイヤ２０と母材２３との間に印加される。なお、ＤＣＬ６は直流リアクトルであり、インダクタンスの値は固定である。
【００３２】
また、本実施の形態のアーク溶接装置は、スイッチング部３を制御するための駆動部７と、溶接用電源出力端子間に接続されており溶接電圧を検出する溶接電圧検出部８とを有する。さらに、本実施の形態のアーク溶接装置は、溶接電流を検出する溶接電流検出部９と、溶接電圧検出部８からの信号および／または溶接電流検出部９からの信号に基づいて短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定する短絡／アーク検出部１０とを有する。さらに、本実施の形態のアーク溶接装置は、短絡期間の電流を制御する信号を出力する短絡制御部１１と、アーク期間の電流や電圧を制御する信号を出力するアーク制御部１５とを有する。
【００３３】
なお、短絡制御部１１は、駆動部７に電流制御信号を出力する短絡電流制御部１２を有する。また、アーク制御部１５は、時間を計時する計時部１６と、計時部１６からの信号に基づいてアーク期間中の電子リアクトルのインダクタンス値を切り換える選択部１７を有する。選択部１７は、第１の電子リアクトル１８あるいは第２の電子リアクトル２５のいずれかのインダクタンスの値を後述のように選択し、決定した電子リアクトルのインダクタンス値に基づいて溶接出力制御信号を駆動部７に出力する。
【００３４】
なお、第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値は、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値よりも小さい。第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値や第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値は、例えば、設定電流あるいは設定ワイヤ送給速度に基づいてテーブル（表）や数式等により決定される。そして、数式により決定される場合、設定電流や設定ワイヤ送給速度が同じ場合であっても、数式の係数等を変更することにより、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値と第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値とは異なる値となる。なお、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値と第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値は、ＤＣＬ６のインダクタンスの値よりも大きな値である。
【００３５】
また、ワイヤ２０は、ワイヤ送給モータ１９により母材２３の方向に送給され、チップ２１を介して給電され、ワイヤ２０と母材２３との間に溶接アーク２２が発生する。
【００３６】
なお、図１で示したアーク溶接装置を構成する各構成部は、各々単独に構成してもよいし、複数の構成部を複合して構成してもよい。
【００３７】
次に、短絡／アーク検出部１０の判定後の溶接制御について、図１と図２を用いて説明する。図２において、時点Ｔ１は短絡が発生した時点を示しており、時点Ｔ２は短絡が開放してアークが再発生した時点を示している。そして、時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間が短絡期間であり、時点Ｔ２から時点Ｔ５までの期間がアーク期間である。アーク期間において、アークが再発生した時点Ｔ２から電流制御を行い、時点Ｔ３から電圧制御を開始し、次の短絡が発生するまでの期間は電圧制御を継続する。また、時点Ｔ３から所定時間経過後の時点Ｔ４までの期間と、時点Ｔ４から次の短絡が発生する時点Ｔ５までの期間とでは、異なる電子リアクトルで制御する。時点Ｔ１から時点Ｔ２までの短絡期間中、短絡制御部１１は、ワイヤ２０が溶融プール（図示せず）と接触・短絡している短絡状態を開放させるための溶接電流を、ワイヤ２０に供給する。そのため、短絡制御部１１は、短絡期間の電流を制御する短絡電流制御部１２から構成されている。
【００３８】
時点Ｔ２から時点Ｔ５までのアーク期間中、計時部１６は、短絡／アーク検出部１０から情報を得、この情報に基づいて、アーク期間中において、時点Ｔ２から時点Ｔ３までの時間と、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの時間と、時点Ｔ４から時点Ｔ５までの時間を計時する。計時部１６の計時情報は、選択部１７へ送られる。選択部１７は、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの期間である予め設定された第２の所定期間では、第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値を選択する。選択部１７は、第２の所定期間の経過後の時点Ｔ４から時点Ｔ５までの期間である第３の所定期間では、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値を選択する。選択部１７は、決定した電子リアクトルのインダクタンスの値に基づいて溶接出力制御信号を駆動部７に出力する。
【００３９】
なお、第２の所定期間における溶接出力に関連するインダクタンスの値は、ＤＣＬ６のインダクタンスの値と、第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値との加算値となる。また、第３の所定期間における溶接出力に関連するインダクタンスの値は、ＤＣＬ６のインダクタンスの値と、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値との加算値となる。また、時点Ｔ２から時点Ｔ３までの第１の所定期間における溶接出力に関連するインダクタンスの値は、ＤＣＬ６のインダクタンスの値である。
【００４０】
以上のように、アーク期間中に電子リアクトルのインダクタンスの値を切り替えることにより、所望の溶接波形が得られるようになる。特に、短絡が開放されてからのアーク期間の初期の電流値を高い値にした場合に、電子リアクトルのインダクタンスの値が１つだけである。この電子リアクトルのインダクタンスの値を大きい値とした場合は、溶接電圧および溶接電流は図３に示すような波形となる。すなわち、短絡が開放した後に上昇した電圧が、時点Ｔ３の直後の波形に示すように急峻に低下しないために、アーク期間が長くなり易く、低電流の時間が長くなる。その結果、次の短絡時間が長くなり易く、周期性が乱れ、不安定になり易かった。また、電子リアクトルのインダクタンスの値が１つだけであり、電子リアクトルのインダクタンスの値を小さい値とした場合は、溶接電圧および溶接電流は図４に示すような波形となる。すなわち、アーク期間の後半（図４の時点Ｔ７付近）で微小短絡が発生した際に、電圧変化に対する電流変化が大きく、アーク切れ等になりやすい問題がある。
【００４１】
しかし、本実施の形態では、アーク期間の初期には、電子リアクトルのインダクタンスの値を小さい値として、上昇した電圧を急峻に低減し易くしている。さらに、本実施の形態では、電圧が低下した後は電子リアクトルのインダクタンス値を大きい値とする。これにより、微小短絡発生による電流変化を小さくすることが可能となり、外乱に強く、かつ、周期性の高い安定した溶接結果を得ることができる。
【００４２】
なお、図２において、時点Ｔ１から時点Ｔ３までが電流制御を行う期間である。また、時点Ｔ３から時点Ｔ５までが電圧制御を行う期間である。また、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの間は、第２の電子リアクトル２５が選択されている期間であり、時点Ｔ４から時点Ｔ５までの間は、第１の電子リアクトル１８が選択されている期間である。
【００４３】
また、短絡期間と、アーク期間における時点Ｔ２から時点Ｔ３の間では、溶接出力に関連するインダクタンスの値は、ＤＣＬ６のインダクタンスの値のみである。すなわち、第１の電子リアクトル１８のインダクタンスの値や第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値は影響しない状態となっている。
【００４４】
以上のように、本実施の形態のアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置によれば、アーク期間の開始時点から第１の所定期間の間は、従来からの電圧制御を行うことによって出力される電流値よりも高い電流値となるように、電流制御を行う。これにより、スパッタを低減できる。
【００４５】
そして、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの第２の所定期間の間は、電子リアクトルのインダクタンスの値を、時点Ｔ４から時点Ｔ５までの第３の所定期間の間の電子リアクトルのインダクタンスの値よりも小さくする。これにより、電流制御を行う時点Ｔ２から時点Ｔ３までの第１の所定期間中に上昇した溶接出力電圧を、電圧制御により急峻に低減することができる。これにより、短絡回数を増やして周期性を高めることができ、溶接電圧を低下でき、溶接の高速化を実現することができる。
【００４６】
また、時点Ｔ４から時点Ｔ５までの第３の所定期間の間は、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの第２の所定期間における電子リアクトルのインダクタンスの値よりも大きなインダクタンスの値に変更する。これにより、母材状態などによって生じる磁気吹き等の外乱に対しても、溶接電流の変化を小さくすることができ、外乱に強いアーク溶接を実現することができる。
【００４７】
従って、アーク期間中に、電子リアクトルによるインダクタンスの値を切り換えることで、低スパッタで、かつ、外乱に強い安定な溶接が実現できる。また、溶接電圧を低下させることができ、溶接の高速化を実現できる。
【００４８】
（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図５は、本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。実施の形態１と異なる主な点は、第３の電子リアクトル２６を設けた点である。つまり、本実施の形態は、電子リアクトルのインダクタンスの値を３つとした場合の例である。
【００５０】
なお、第３の電子リアクトル２６も、第１の電子リアクトル１８や第２の電子リアクトル２５と同様に、例えば、設定電流あるいは設定ワイヤ送給速度に応じてテーブル（表）や数式等により決定される。そして、各電子リアクトルのインダクタンスの値の大きさの関係は、第３の電子リアクトル２６が最も大きく、次に、第１の電子リアクトル１８が大きく、第２の電子リアクトル２５が最も小さい。
【００５１】
図５と図６において、時点Ｔ２から時点Ｔ５までのアーク期間中、計時部１６は、短絡／アーク検出部１０から情報を得、この情報に基づいて、アーク期間中において、時点Ｔ２から時点Ｔ３までの時間と、時点Ｔ３から時点Ｔ４までの時間と、時点Ｔ４から時点Ｔ６までの時間と、時点Ｔ６から時点Ｔ５までの時間を計時する。計時部１６の計時情報は、選択部１７へ送られる。選択部１７は、時点Ｔ３から時点Ｔ４間の予め設定された第５の所定期間では、第２の電子リアクトル２５のインダクタンスの値を選択する。選択部１７は、時点Ｔ４から時点Ｔ６間の予め設定された第６の所定期間では、第３の電子リアクトル２６のインダクタンスの値を選択する。選択部１７は、時点Ｔ６から時点Ｔ５までの第７の所定期間では、第１の電子リアクトル１８を選択する。選択部１７は、決定した電子リアクトルのインダクタンスの値に基づいて溶接出力制御信号を駆動部７に出力する。
【００５２】
図６を用いて、本実施の形態の溶接電圧と溶接電流の波形について説明する。図６において、時点Ｔ１から時点Ｔ２までが短絡期間である。そして、時点Ｔ２から時点Ｔ５までがアーク期間である。また、時点Ｔ１から時点Ｔ３までが電流制御を行う期間であり、時点Ｔ３から時点Ｔ５までが電圧制御を行う期間である。また、時点Ｔ３から時点Ｔ４までが第２の電子リアクトル２５が選択されている期間であり、時点Ｔ４から時点Ｔ６までが第３の電子リアクトル２６が選択されている期間であり、時点Ｔ６から時点Ｔ５までが第１の電子リアクトル１８が選択されている期間である。
【００５３】
なお、第２の電子リアクトル２５は、図６の時点Ｔ３直後のように、上昇した電圧を急峻に低減する働きを持つことができる。第３の電子リアクトル２６は、図６の時点Ｔ４以降のように、外乱や微小短絡によって生じる電圧変化に対しても電流変化を小さくする働きを持つことができる。第１の電子リアクトル１８は、図６の時点Ｔ６以降のように、短絡を誘発するために電流を低下させる働きを持つことができる。
【００５４】
本実施の形態のアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置によれば、アーク期間の開始時点から第４の所定期間の間は、従来からの電圧制御を行うことによって出力される電流値よりも高い電流値となるように電流制御を行うことで、スパッタを低減できる。
【００５５】
そして、時点Ｔ３から時点Ｔ４間の予め設定された第５の所定期間の電子リアクトルのインダクタンスの値は、時点Ｔ４から時点Ｔ６間の予め設定された第６の所定期間や時点Ｔ６から時点Ｔ５間の予め設定された第７の所定期間の電子リアクトルのインダクタンスの値よりも小さくする。これにより、電流制御を行う時点Ｔ２から時点Ｔ３間の予め設定された第４の所定期間中に上昇した溶接出力電圧を、電圧制御により急峻に低減することができ、短絡回数を増やして周期性を高めることができる。さらに、これにより溶接電圧を低下でき、溶接の高速化を実現することができる。
【００５６】
また、時点Ｔ４から時点Ｔ６間の予め設定された第６の所定期間の間のインダクタンスの値は、時点Ｔ３から時点Ｔ４間の予め設定された第５の所定期間における電子リアクトルのインダクタンスの値よりも大きな値に変更する。これにより、母材状態などによって生じる磁気吹き等の外乱に対しても、溶接電流の変化を小さくすることができ、外乱に強いアーク溶接を実現できる。
【００５７】
また、時点Ｔ６から時点Ｔ５間の予め設定された第７の所定期間の間のインダクタンスの値は、時点Ｔ３から時点Ｔ４間の予め設定された第５の所定期間における電子リアクトルのインダクタンスの値よりも大きく、時点Ｔ４から時点Ｔ６間の予め設定された第６の所定期間における電子リアクトルのインダクタンスよりも小さい値に変更する。これにより、短絡を誘発することができる。
【００５８】
上記のように、アーク期間中に電子リアクトルによるインダクタンスの値を切り換えることにより、低スパッタで、かつ、外乱に強い安定な溶接が実現できる。また、溶接電圧を低下できるので、溶接の高速化を実現できる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１に記載したものと同様の効果を実現することができ、さらに、実施の形態１の場合と比べてより細かに対応することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、電子リアクトルを３つ設ける例を示した。しかし、電子リアクトルを４つ以上設けるようにしても良い。
【００６１】
【表１】
0005895137.tif 000002
【００６２】
表１は、上記実施の形態１および２に記載した電子リアクトルのインダクタンスの値の関係を示したものである。なお、これらの関係は一例であって、異なる関係としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、アーク期間中にインダクタンスの値を切り換えることによって、低スパッタで安定な溶接を実現でき、アーク溶接に用いる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】
【００６４】
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    短絡／アーク検出部
１１    短絡制御部
１２    短絡電流制御部
１５    アーク制御部
１６    計時部
１７    選択部
１８    第１の電子リアクトル
１９    ワイヤ送給モータ
２０    ワイヤ
２１    チップ
２２    溶接アーク
２３    母材
２５    第２の電子リアクトル
２６    第３の電子リアクトル
１０１    短絡期間
１０２    アーク期間
１０３    アーク再発生時点
１０４    アーク再発生直前電流
１０５    アーク再発生初期電流
１０６    定電流制御期間
【図１】
0005895137.tif 000003
【図２】
0005895137.tif 000004
【図３】
0005895137.tif 000005
【図４】
0005895137.tif 000006
【図５】
0005895137.tif 000007
【図６】
0005895137.tif 000008
【図７】
0005895137.tif 000009