(57)【要約】【課題】  溶接ワイヤを被溶接物に一旦接触させた後に引き離してアークを発生させるスタート方法において、前記接触時に溶接ワイヤが被溶接物に溶着することを防止する。【解決手段】  本発明は、溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させ、この接触を判別すると初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを被溶接物から引き離し、この引き離しによって初期アークが発生した後に定常アークに移行させるアークスタート制御方法において、前記溶接ワイヤと被溶接物との接触の判別動作が、溶接電源装置に内蔵又は外部に設置された接触判別電圧印加回路ＶＴから溶接ワイヤと被溶接物との間に接触判別電圧を印加して前記両者が接触すると１［ｍＡ］以上３［Ａ］以下の接触判別電流が通電することを判別することによって行う接触の判別動作である、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。【選択図】図１
2006224190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させ、この接触を判別すると初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを被溶接物から引き離し、この引き離しによって初期アークが発生した後に定常アークに移行させるアークスタート制御方法において、
前記溶接ワイヤと被溶接物との接触の判別動作が、溶接電源装置に内蔵又は外部に設置された接触判別電圧印加回路から溶接ワイヤと被溶接物との間に接触判別電圧を印加して前記両者が接触すると１［ｍＡ］以上３［Ａ］以下の接触判別電流が通電することを判別することによって行う接触の判別動作である、ことを特徴とするアークスタート制御方法。
【請求項２】
前記接触判別電圧印加回路が、略定電圧特性を有する電源と、この電源の出力に直列に挿入された電流制限用抵抗器とから形成される接触判別電圧印加回路である、ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【請求項３】
前記接触判別電圧印加回路が、定電流特性又は垂下特性を有する電源である、ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【請求項４】
前記初期電流の通電を、接触判別時点から予め定めた初期電流通電遅延時間だけ遅延させた後に開始する、ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正逆回転が可能なワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、溶接ワイヤが被溶接物に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを被溶接物から後退送給し、同時に予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電し、上記の後退送給によって溶接ワイヤが被溶接物から離れて初期アークが発生すると溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再前進送給し、同時に定常の出力電流Ｉｃを通電して、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法が従来から知られている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について図面を参照して説明する。
【０００３】
図８は、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接装置の構成図である。以下、同図を参照して説明する。
溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結した送給ロール５ａによって、溶接トーチ４を通って送給される。ワイヤ送給モータＷＭが正回転すると溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給され、逆回転すると溶接ワイヤ１は被溶接物２から離れる方向に後退送給される。溶接電源装置ＰＳから出力される出力電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられたコンタクトチップ４ａによって溶接ワイヤ１に給電される。そして、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間が接触（短絡）状態又はアーク発生状態３にあるときは、出力電流Ｉｗが通電する。他方、溶接ワイヤ１と被溶接物２とが離れている無負荷状態のときは、出力電圧Ｖｗは溶接電源装置ＰＳから出力される最大電圧値である無負荷電圧Ｖnlとなり、出力電流Ｉｗは通電しない。また、溶接ワイヤ１の先端と被溶接物２との最短距離が、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ［mm］となる。したがって、アーク発生中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗはアーク長と等しくなる。
【０００４】
図９は、前述した従来技術のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置ＰＳのブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００５】
電圧検出回路ＶＤは、出力電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／アーク判別回路ＳＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力としてその電圧値によって判別して、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間が接触状態のときは短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）を、アーク発生状態のときはアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）を、短絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する。ただし、後述するように初期アーク発生後に再前進送給へ切り換えるタイミングを遅延するために、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａは短絡信号からアーク発生信号への変化時点が予め定めた遅延時間Ｔｄだけオフディレイされた信号となる。
【０００６】
定常の送給速度設定回路ＷＳは、定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度Ｗｉで前進送給し、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化すると溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度Ｗｒで後退送給し、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａがアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）に変化すると溶接ワイヤ１を被溶接物２へ上記の定常の送給速度Ｗｓで再前進送給するための送給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、図８の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤ１を前進送給又は後退送給する。
【０００７】
電圧設定回路ＶＳは、溶接電源装置ＰＳの出力電圧Ｖｗを設定するための電圧設定信号Ｖｓを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、商用電源（通常は３相２００Ｖ）を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等によって、アーク３を安定に維持するために適した出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを出力する。この出力制御回路ＩＮＶは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）された時点から上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）からアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）へ変化する時点までの間は、後述する図１０（Ｅ）に示す予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電するための定電流特性又は垂下特性を形成して出力し、それ以降は上記の定常の送給速度Ｗｓに対応した、後述する図１０（Ｅ）に示す定常の出力電流Ｉｃを通電するための上記の電圧設定信号Ｖｓに相当する定電圧特性を形成して出力し、上記の溶接開始信号Ｓｔの入力が終了（Ｌｏｗレベル）すると出力を停止する。
【０００８】
図１０は、図９で上述した溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示し、同図（Ｄ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００９】
（１）  時刻ｔ１〜ｔ２の期間（前進送給期間）
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値Ｗｉとなり、同図（Ｇ１）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ初期送給速度Ｗｉで前進送給される。なお、送給制御信号Ｆｃが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。
また、図９の説明の項で前述したように、この期間中の出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力しているが、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは離れて無負荷状態にあるために、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧Ｖｗは最大電圧値の無負荷電圧Ｖnlになる。
一方、同図（Ｆ）に示すように、この期間中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時間経過に伴い次第に短くなる。
【００１０】
（２）  時刻ｔ２〜ｔ３の期間（後退送給期間）
時刻ｔ２において、同図（Ｇ２）に示すように、上記（１）項の前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧Ｖｗが数［Ｖ］程度の低い値に変化するので、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａは短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化する。この変化に応じて、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は被溶接物２から後退送給速度Ｗｒで後退送給される。
同時に、図（Ｅ）に示すように、（１）項で上述した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。この初期電流Ｉｓの値は、数［Ａ］〜数十［Ａ］程度の小電流値に設定される。
一方、この期間中、溶接ワイヤ１は後退送給されているが、ワイヤ送給モータＷＭの正逆反転のためのモータ応答遅れ時間及び溶接ワイヤの溶接トーチ内での曲がりによる遊び分を後退送給するための遊び分送給遅れ時間のために、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがって、同図（Ｆ）に示すように、この期間中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは０［mm］のままである。
【００１１】
（３）  時刻ｔ３〜ｔ４の期間（後退送給期間）
時刻ｔ３直後において、同図（Ｇ３）に示すように、上記（２）項の後退送給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２とが離れると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生する。初期アーク３ａが発生すると、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧Ｖｗは初期アーク３ａのアーク長（ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ）に比例した値となる。また、初期アーク３ａが発生した時刻ｔ３直後から前述した遅延時間Ｔｄが経過する時刻ｔ４までの間は、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａは短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）のままである。そのために、同図（Ｇ４）に示すように、上記の初期アーク発生状態３ａを維持したままで後退送給が継続する。したがって、同図（Ｆ）に示すように、この期間中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時間経過に伴い次第に長くなる。
【００１２】
（４）  時刻ｔ４以降の期間（再前進送給期間）
時刻ｔ４において、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが上記の遅延時間Ｔｄが経過して短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）からアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）へ変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗｓで被溶接物２へ再前進送給される。同時に、図９の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは電圧設定信号Ｖｓに相当する定電圧特性を形成するので、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧Ｖｗは上記の電圧設定信号Ｖｓに相当する値となると共に、同図（Ｅ）に示すように、上記の定常の送給速度Ｗｓに対応した定常の出力電流Ｉｃが通電する。この通電によって、同図（Ｇ４）に示す初期アーク３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク３ｂへと移行し、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗも上記の電圧設定信号Ｖｓに対応する定常のアーク長になる。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５６−６７８４号公報
【特許文献２】特開昭５６−９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１１は、従来技術の解決課題を説明するための前述した図１０に相当するタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示し、同図（Ｄ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｇ１）〜（Ｇ４）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１５】
図１０のときと同様に、時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値Ｗｉとなり、同図（Ｇ１）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ初期送給速度Ｗｉで前進送給される。同時に、図１０のときと同様に、出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力しているが、無負荷状態であるために、同図（Ｄ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、後述する図１０（Ｄ）に示すように、最大電圧値の無負荷電圧Ｖnlとなる。
【００１６】
上記の前進送給によって時間経過と共に、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは次第に短くなる。そして、時刻ｔ１１において、ワイヤ先端と被溶接物２とが非常に接近した状態になると、同図（Ｇ２）に示すように、上記の最大電圧値の無負荷電圧Ｖnlによって初期アーク３ａが発生する場合がある。初期アーク３ａが発生すると、同図（Ｅ）に示すように、初期電流Ｉｓが通電する。この初期アーク３ａが発生したままで前進送給は継続するが、時刻ｔ２において溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触すると初期アーク３ａは消滅する。このときに、上記の期間中（時刻ｔ１１〜ｔ２）の初期アーク３ａによって、同図（Ｇ３）に示すように、ワイヤ先端部及び被溶接物２が溶融されるために、接触して初期アーク３ａが消滅するとワイヤ先端部が被溶接物２に溶着する（以下、この現象を接触時の溶着という）。
【００１７】
一方、同図（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、短絡／アーク判別信号Ｓａは短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化して、溶接ワイヤ１の後退送給が開始される。しかし、ワイヤ先端部が溶着しており溶接ワイヤ１と被溶接物２とが離れないために、いつまでも初期アーク３ａは再び発生しない。したがって、時刻ｔ２から長い時間が経過した後の時刻ｔ２１においても、同図（Ｂ）に示す送給制御信号Ｆｃは後退送給速度設定値Ｗｒのままであり、同図（Ｃ）に示す短絡／アーク判別信号Ｓａは短絡信号のままであり、同図（Ｄ）に示す出力電圧Ｖｗは数［Ｖ］程度の低い値のままであり、同図（Ｅ）に示す出力電流Ｉｗは初期電流値Ｉｓのままであり、同図（Ｆ）に示すワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは０［mm］のままであり、同図（Ｇ４）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２と溶着したままである。このために、アークスタートすることができず溶接不良となる。
【００１８】
上述した接触時の溶着は、被溶接物の材質が鉄鋼又はステンレス鋼のときに発生しやすく、アルミニウム又はその合金のときには発生頻度が低くなる。また、鉄鋼又はステンレス鋼の場合、初期電流値Ｉｓが約５［Ａ］以上になると接触時の溶着は高い頻度で発生する。
【００１９】
従来の消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置においては、その最大出力電流値は約８００［Ａ］と非常に大きな値であり、かつ、溶接に使用可能な最小出力電流値は約３０［Ａ］と小さな値である。このために、溶接電源装置は、約３０〜８００［Ａ］の電流範囲内では前述したインバータ制御等によって安定した出力電流を出力することができる。しかし、約１０［Ａ］以下の電流値では、溶接電源装置は安定した出力電流を出力することができず、その値は大きく変動する。したがって、接触時の溶着を防止するために、初期電流値Ｉｓを数［Ａ］に設定しても、その値は不安定に変動して１０［Ａ］を超えることになり、接触時の溶着を防止することはできない。
【００２０】
さらに、前述した時刻ｔ１１において、初期アーク３ａが発生して初期電流Ｉｓが通電を開始したときに、フィードバック制御系の応答遅れによるオーバーシュートが発生して、短時間数十［Ａ］以上の電流が通電するために、接触時の溶着が発生する。したがって、従来の溶接電源装置を使用する場合、前述した接触時の溶着を防止することは困難であった。
【００２１】
そこで、本発明では、接触時の溶着が発生しない良好なアークスタートを確実に行うことができるアークスタート制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させ、この接触を判別すると初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを被溶接物から引き離し、この引き離しによって初期アークが発生した後に定常アークに移行させるアークスタート制御方法において、
前記溶接ワイヤと被溶接物との接触の判別動作が、溶接電源装置に内蔵又は外部に設置された接触判別電圧印加回路から溶接ワイヤと被溶接物との間に接触判別電圧を印加して前記両者が接触すると１［ｍＡ］以上３［Ａ］以下の接触判別電流が通電することを判別することによって行う接触の判別動作である、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【００２３】
第２の発明は、前記接触判別電圧印加回路が、略定電圧特性を有する電源と、この電源の出力に直列に挿入された電流制限用抵抗器とから形成される接触判別電圧印加回路である、ことを特徴とする第１の発明記載のアークスタート制御方法である。
【００２４】
第３の発明は、前記接触判別電圧印加回路が、定電流特性又は垂下特性を有する電源である、ことを特徴とする第１の発明記載のアークスタート制御方法である。
【００２５】
第４の発明は、前記初期電流の通電を、接触判別時点から予め定めた初期電流通電遅延時間だけ遅延させた後に開始する、ことを特徴とする第１の発明記載のアークスタート制御方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、初期アークを発生させない接触判別電流Ｉｔの通電による接触の判別動作を付加したアークスタート制御方法によって、溶接ワイヤと被溶接物との接触時の溶着の発生を防止することができるので、良好なアークスタート性を得ることができる。
さらに、本発明では、被溶接物が鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の種々の金属であっても、上記の効果を有する。
さらに、本発明では、被溶接物の材質、溶接ワイヤの直径等に応じて適正値に設定される初期電流Ｉｓの値に関わりなく、上記の効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態の一例は、図１に示すように、溶接電源装置に外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給し、この前進送給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触したことを判別すると予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを上記溶接電源装置から通電すると共に溶接ワイヤ１を被溶接物２から後退送給し、この後退送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２から離れると上記初期電流Ｉｓが通電して初期アークが発生し、この初期アークが発生したことを判別した後に溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速度Ｗｓで被溶接物２へ再前進送給すると共に上記定常の送給速度Ｗｓに対応した定常の出力電流Ｉｃを通電することによって上記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法において、
上記溶接ワイヤ１と被溶接物２との接触の判別動作が、溶接電源装置ＶＴＰＳからの出力電圧Ｖｗの印加を停止したままで、上記溶接電源装置ＶＴＰＳに内蔵された接触判別電圧印加回路ＶＴから溶接ワイヤ１と被溶接物２との間に接触判別電圧Ｖｔを印加して、上記両者が接触すると１［ｍＡ］以上３［Ａ］以下の接触判別電流Ｉｔが通電することを判別することによって行う接触の判別動作であるアークスタート制御方法である。
【００２８】
［実施例１］
実施例１の発明は、前述した従来技術における溶接ワイヤと被溶接物との接触の判別動作が、溶接電源装置からの出力電圧の印加を停止したままで、溶接電源装置に内蔵された接触判別電圧印加回路から溶接ワイヤと被溶接物との間に接触判別電圧Ｖｔを印加して、上記両者が接触すると１［ｍＡ］以上３［Ａ］以下の接触判別電流Ｉｔが通電することを判別することによって行う接触の判別動作であるアークスタート制御方法である。以下、実施例１の発明について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、実施例１のアークスタート制御方法を実施するための接触判別電圧印加回路内蔵溶接電源装置ＶＴＰＳのブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
【００３０】
接触判別電圧印加回路ＶＴは、電源Ｅ、電流制限用抵抗器Ｒｔ及び開閉回路ＳＷから成る。電源Ｅは、数十〜数百［Ｖ］の直流の略定電圧特性を有する電源又は数十〜数百［Ｖ］の交流電源である。電流制限用抵抗器Ｒｔは、溶接ワイヤと被溶接物とが接触したときに予め定めた接触判別電流Ｉｔが通電する抵抗値に設定される。この接触判別電流Ｉｔの値は、前述した接触時の溶着が発生しない３［Ａ］以下であり、かつ、電流の通電を確実に検出するために１［ｍＡ］以上である電流範囲内で適正値に設定される。開閉回路ＳＷは、後述する電圧印加信号Ｆｆが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると導通状態になり、接触判別電圧Ｖｔ＝Ｅが印加される。他方、この電圧印加信号Ｆｆが入力されないとき（Ｌｏｗレベル）は遮蔽状態になり、接触判別電圧Ｖｔは印加されない。
【００３１】
電流検出回路ＩＤは、上記の接触判別電流Ｉｔを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。なお、この電流検出回路ＩＤは、前述した図９には図示していないが、出力電流Ｉｗを検出するために従来装置にも設けられている。
接触判別回路ＳＤは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、接触判別電流Ｉｔの通電を判別して接触判別信号Ｓｄを出力する。フリップフロップ回路ＦＦは、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力されるとセットされ、上記の接触判別信号Ｓｄが入力されるとリセットされる電圧印加信号Ｆｆを出力する。したがって、この電圧印加信号Ｆｆは、溶接開始信号Ｓｔの入力時点から接触判別信号Ｓｄの入力時点までの間、出力（Ｈｉｇｈレベル）される。
【００３２】
電圧検出回路ＶＤは、図９の説明の項で前述したように、出力電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／アーク判別回路ＳＡは、図９の説明の項で前述したように、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力としてその電圧値によって判別して、溶接ワイヤと被溶接物との間が接触状態のときは短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）を、アーク発生状態のときはアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）を、短絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する。
【００３３】
定常の送給速度設定回路ＷＳは、図９の説明の項で前述したように、定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると溶接ワイヤを被溶接物へ予め定めた初期送給速度Ｗｉで前進送給し、上記の接触判別信号Ｓｄが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると溶接ワイヤを被溶接物から予め定めた後退送給速度Ｗｒで後退送給し、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａがアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）に変化すると溶接ワイヤを被溶接物へ上記の定常の送給速度Ｗｓで再前進送給するための送給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、図９の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤを前進送給又は後退送給する。
【００３４】
電圧設定回路ＶＳは、図９の説明の項で前述したように、溶接電源装置から出力される出力電圧Ｖｗを設定するための電圧設定信号Ｖｓを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されても上記の接触判別信号Ｓｄが入力（Ｈｉｇｈレベル）されるまでは出力電圧Ｖｗの印加を停止したままであり、上記の接触判別信号Ｓｄが入力（Ｈｉｇｈレベル）された時点から上記の短絡／アーク判別信号Ｓａがアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）に変化する時点までは予め定めた初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成して出力し、それ以降は上記の定常の送給速度Ｗｓに対応した定常の出力電流Ｉｃを通電するための上記の電圧設定信号Ｖｓに相当する定電圧特性を形成して出力し、溶接開始信号Ｓｔの入力が終了（Ｌｏｗレベル）すると出力を停止する。
【００３５】
図２は、図１で上述した接触判別電圧印加回路内蔵溶接電源装置ＶＴＰＳの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、同図（Ｃ）は接触判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電圧印加信号Ｆｆの時間変化を示し、同図（Ｆ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｇ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｈ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｉ１）〜（Ｉ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。同図において、時刻ｔ３以後の動作は前述した図１０の時刻ｔ３以後と同様であるので説明は省略する。以下、同図を参照して、時刻ｔ１〜ｔ３の期間について説明する。
【００３６】
（１）  時刻ｔ１〜ｔ２の期間（前進送給期間）
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値Ｗｉとなり、同図（Ｉ１）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ初期送給速度Ｗｉで前進送給される。同時に、同図（Ｅ）に示すように、電圧印加信号Ｆｆがセットされて出力（Ｈｉｇｈレベル）されるので図１で前述した開閉回路ＳＷが導通状態となり、同図（Ｆ）に示すように、接触判別電圧Ｖｔが溶接ワイヤ１と被溶接物２との間に印加される。図１の説明の項で前述したように、この期間中の出力制御回路ＩＮＶは出力を停止したままである。また、同図（Ｈ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、前進送給によって時間経過に伴い次第に短くなる。
【００３７】
（２）  時刻ｔ２〜ｔ３の期間（後退送給期間）
時刻ｔ２において、同図（Ｉ２）に示すように、上記（１）項の前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、同図（Ｇ）に示すように、接触判別電流Ｉｔが通電する。そして、この通電を判別して、同図（Ｃ）に示すように、接触判別信号Ｓｄが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。これに応じて、電圧印加信号ＦｆがリセットされてＬｏｗレベルに変化するために、図１で前述した開閉回路ＳＷが遮断状態となり、接触判別電圧Ｖｔの印加は停止する。
同時に、上記の接触判別信号Ｓｄの出力に応じて、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は後退送給速度Ｗｒで後退送給されると共に、図１で前述した出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力される。このために、同図（Ｇ）に示すように、図１で前述した接触判別電圧印加回路ＶＴから接触判別電流Ｉｔが短時間通電した後に、上記の出力制御回路ＩＮＶから初期電流Ｉｓが通電する。
【００３８】
また、この期間中、溶接ワイヤ１は後退送給されているが、前述したモータ応答遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間のために、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがって、同図（Ｈ）に示すように、この期間中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは０［mm］のままであり、同図（Ｆ）に示すように、出力電圧Ｖｗは数［Ｖ］程度の低い値のままである。
【００３９】
上述したように、実施例１の発明では、接触判別電圧印加回路ＶＴを設けることによって、１［ｍＡ］〜３［Ａ］の範囲内の接触判別電流Ｉｔを通電して接触を判別することができるので、前述した接触時の溶着が発生しない良好なアークスタートを行うことができる。
【００４０】
［実施例２］
実施例２の発明は、前述した実施例１の発明における接触判別電圧印加回路ＶＴを溶接電源装置の外部に設けた発明であり、その接触判別動作は実施例１と同様である。以下、実施例２の発明について図面を参照して説明する。
【００４１】
図３は、実施例２の接触判別信号入力溶接電源装置ＳＰＳ及び接触判別装置ＳＥのブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
【００４２】
溶接電源装置の外部に設けられた接触判別装置ＳＥは、接触判別電圧印加回路ＶＴ、接触判別電流検出回路ＩＴ、接触判別回路ＳＤ及びフリップフロップ回路ＦＦから成る。接触判別電流検出回路ＩＴは、前述した接触判別電流Ｉｔを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。これ以外の回路の説明は、前述した図１と同様であるので説明は省略する。そして、溶接開始信号Ｓｔ及び接触判別信号Ｓｄが、接触判別装置ＳＥから接触判別信号入力溶接電源装置ＳＰＳへ出力される。
【００４３】
接触判別信号入力溶接電源装置ＳＰＳは、前述した図１の回路構成から上記の接触判別装置ＳＥの回路を除いた回路から成り、それらの回路は図１と同様であるので説明は省略する。
【００４４】
［実施例３］
実施例３の発明は、前述した実施例１の発明における接触判別電圧印加回路ＶＴの電源Ｅが、定電流特性又は垂下特性を有する電源ＩＴＳである発明であり、それ以外は実施例１の発明と同様である。以下、実施例３の発明について図面を参照して説明する。
【００４５】
実施例３の発明は、前述した図１又は図３のブロック図において、接触判別電圧印加回路ＶＴを後述する図４の接触判別電圧印加回路ＩＶＴに置換したブロック図となる。したがって、接触判別電圧印加回路ＩＶＴ以外の回路は図１又は図３と同様であるので、それらの説明は省略する。
図４は、実施例３の接触判別電圧印加回路ＩＶＴのブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
電源ＩＴＳは、１［ｍＡ］〜３［Ａ］の範囲内で予め定めた接触判別電流Ｉｔを通電する定電流特性又は垂下特性を有する電源である。したがって、溶接ワイヤと被溶接物とが接触すると、上記の接触判別電流Ｉｔが通電する。開閉回路ＳＷは、前述した図１のときと同様に、電圧印加信号Ｆｆが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると導通状態になり、入力されないとき（Ｌｏｗレベル）は遮蔽状態になる。
【００４６】
［実施例４］
実施例４の発明は、前述した実施例１の発明において、溶接ワイヤと被溶接物との接触を判別すると、予め定めた初期電流通電遅延時間Ｔdsだけ前進送給を継続した後に、後退送給及び初期電流Ｉｓの通電を開始する実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実施例４の発明について図面を参照して説明する。
【００４７】
図５は、実施例４のアークスタート制御方法を実施するための初期電流通電遅延溶接電源装置ＤＰＳのブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路には同一符号を付して説明を省略する。以下、図１とは異なる点線で示す初期電流通電遅延回路ＴＤＳについて説明する。
初期電流通電遅延回路ＴＤＳは、接触を判別して接触判別信号ＳｄがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ変化する時点を、予め定めた初期電流通電遅延時間Ｔdsだけオンディレイした初期電流通電遅延信号Ｔdsを出力する。前述した図１において、接触判別信号Ｓｄを上記の初期電流通電遅延信号Ｔdsに置換すれば、動作は図１と同様になる。
【００４８】
図６は、図５で上述した初期電流通電遅延溶接電源装置ＤＰＳの各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、同図（Ｃ）は図２と異なり初期電流通電遅延信号Ｔdsの時間変化を示し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示し、同図（Ｅ）は電圧印加信号Ｆｆの時間変化を示し、同図（Ｆ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｇ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｈ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｉ１）〜（Ｉ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。同図において、時刻ｔ２〜ｔ３以外の期間の動作は、前述した図２と同様であるので説明は省略する。以下、同図を参照して時刻ｔ２〜ｔ３の期間について説明する。
【００４９】
（１）  時刻ｔ２〜ｔ２１の期間（前進送給期間）
時刻ｔ２において、同図（Ｉ２）に示すように、前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、接触判別電流Ｉｔが通電して図示しない接触判別信号Ｓｄが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。しかし、同図（Ｃ）に示すように、この時点では初期電流通電遅延信号ＴdsはまだＬｏｗレベルのままであるために、出力制御回路ＩＮＶからの出力は停止したままで、同図（Ｇ）に示すように、接触判別電流Ｉｔの通電及び前進送給が継続する。
【００５０】
（２）  時刻ｔ２１〜ｔ３の期間（後退送給期間）
時刻ｔ２１において、オンディレイ時間が経過して初期電流通電遅延信号ＴdsがＨｉｇｈレベルに変化すると、同図（Ｅ）に示すように、電圧印加信号ＦｆがリセットされてＬｏｗレベルに変化する。これに応じて、前述した図５に示す接触判別電圧印加回路ＶＴ内の開閉回路ＳＷが遮断状態となり、接触判別電圧Ｖｔの印加は停止する。
【００５１】
同時に、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は後退送給速度Ｗｒで後退送給されると共に、前述した図５に示す出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力されて、同図（Ｇ）に示すように、初期電流Ｉｓが通電する。
また、溶接ワイヤ１は後退送給されているが、前述したモータ応答遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間のために、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがって、同図（Ｆ）に示すように、この期間中のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは０［mm］のままであり、同図（Ｆ）に示すように、出力電圧Ｖｗは数［Ｖ］程度の低い値のままである。
【００５２】
上記において、初期電流通電遅延時間Ｔdsを挿入する理由は、時刻ｔ２における溶接ワイヤと被溶接物との接触状態を、前進送給を継続することによって、より完全な接触状態にして、初期電流Ｉｓの通電時に初期アークが発生して溶着するのを防止するためである。
【００５３】
［効果］
図７は、本発明の効果を示す溶着率比較図である。同図は、下記の実験条件下において、接触時の溶着の発生頻度（溶着率）を従来技術と本発明とで比較した実験結果の一例である。実験条件としては、溶接ワイヤに直径１．２［mm］の軟鋼ワイヤを使用し、初期電流Ｉｓ＝５［Ａ］に設定し、溶接法に炭酸ガスアーク溶接を使用して、１００回のアークスタート試験を行った。そして、同図は、１００回のアークスタートにおける接触時の溶着が発生した回数を示す。
【００５４】
同図から明らかなように、従来技術では２２［％］も接触時の溶着が発生したのに対して、本発明では１回も接触時の溶着は発生しなかった。また、初期電流Ｉｓの値が大きくなるのに比例して、従来技術では溶着率が高くなるが、本発明では初期電流Ｉｓの値に関わりなく接触時の溶着は発生しない。したがって、本発明では、被溶接物の材質、溶接ワイヤの直径等に応じて適正値の初期電流値Ｉｓに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１の溶接電源装置のブロック図である。
【図２】実施例１の溶接電源装置のタイミングチャートである。
【図３】実施例２の溶接装置のブロック図である。
【図４】実施例３の接触判別電圧印加回路ＶＴのブロック図である。
【図５】実施例４の溶接電源装置のブロック図である。
【図６】実施例４の溶接電源装置のタイミングチャートである。
【図７】本発明の効果を示す溶着率比較図である。
【図８】消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接装置の構成図である。
【図９】従来装置のブロック図である。
【図１０】従来装置のタイミングチャートである。
【図１１】解決課題を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１            溶接ワイヤ
２            被溶接物
３            アーク
３ａ            初期アーク（発生状態）
３ｂ            定常のアーク（発生状態）
４            溶接トーチ
４ａ            コンタクトチップ
５ａ            ワイヤ送給装置の送給ロール
ＤＰＳ            初期電流通電遅延溶接電源装置
Ｅ            （略定電圧）電源
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ＦＦ            フリップフロップ回路
Ｆｆ            電圧印加信号
ＩＤ            電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
ＩＮＶ            出力制御回路
Ｉｓ            初期電流（値／設定値）
ＩＴ            接触判別電流検出回路
Ｉｔ            接触判別電流
ＩＴＳ            定電流電源又は垂下電源
ＩＶＴ            接触判別電圧印加回路
Ｉｗ            出力電流
Ｌｗ            ワイヤ先端・被溶接物間距離
ＰＳ            溶接電源装置
Ｒ            リセット端子
Ｒｔ            電流制限用抵抗器
Ｓ            セット端子
ＳＡ            短絡／アーク判別回路
Ｓａ            短絡／アーク判別信号
ＳＤ            接触判別回路
Ｓｄ            接触判別信号
ＳＥ            接触判別装置
ＳＰＳ            接触判別信号入力溶接電源装置
Ｓｔ            溶接開始信号
ＳＷ            開閉回路
Ｔｄ            遅延時間
ＴＤＳ            初期電流通電遅延回路
Ｔds            初期電流通電遅延（時間／信号）
ＶＤ            電圧検出回路
Ｖｄ            電圧検出信号
Ｖnl            無負荷電圧
ＶＳ            電圧設定回路
Ｖｓ            電圧設定信号
ＶＴ            接触判別電圧印加回路
Ｖｔ            接触判別電圧
ＶＴＰＳ          接触判別電圧印加回路内蔵溶接電源装置
Ｖｗ            出力電圧
Ｗｉ            初期送給速度（設定値）
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
Ｗｒ            後退送給速度（設定値）
ＷＳ            定常の送給速度設定回路
Ｗｓ            定常の送給速度（設定信号）
【図１】
2006224190.tif 000003
【図２】
2006224190.tif 000004
【図３】
2006224190.tif 000005
【図４】
2006224190.tif 000006
【図５】
2006224190.tif 000007
【図６】
2006224190.tif 000008
【図７】
2006224190.tif 000009
【図８】
2006224190.tif 000010
【図９】
2006224190.tif 000011
【図１０】
2006224190.tif 000012
【図１１】
2006224190.tif 000013