(57)【要約】溶接プロセス中アーク溶接システムを制御する方法が開示される。該溶接プロセスは消耗電極（１４）が加工片（１６）の方へ進められる複数の溶接サイクルを有する。該方法は、該溶接プロセス中に起こる予め決められたイベントに応答して各溶接サイクル中に電極の前進速度と、瞬時溶融速度とを動的に調整することを含む。該溶融速度は、ＣＯ2の様なシールディングガスを用いて広範囲の安定な溶着速度を提供するために該電極の前進速度と協調されてもよい。又該方法を実行するためのアーク溶接システムも開示される。
2005528223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極が加工片の方へ前進させられるアーク溶接システムを、複数の溶接サイクルを有する溶接プロセス中で制御する方法に於いて、前記方法が前記溶接プロセス中に起こる予め決められたイベントに応答して、各溶接サイクル中に前記電極の前進速度及び瞬時溶融速度を動的に調整する過程を具備することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
前記溶融速度を前記電極の前記前進速度と協調させる過程を具備することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
前記消耗電極に供給される電源を制御する過程を具備することを特徴とする請求項１又は２の方法。
【請求項４】
前記電源は電流波形を有することを特徴とする請求項３の方法。
【請求項５】
前記溶接プロセスに付随するフィードバック信号をモニターする過程を具備することを特徴とする前記請求項の何れか１つの方法。
【請求項６】
前記フィードバック信号が電圧を含むことを特徴とする請求項５の方法。
【請求項７】
前記フィードバック信号が電流を含むことを特徴とする請求項６の方法。
【請求項８】
前記予め決められたイベントを識別するための情報を得るために前記溶接プロセスに付随する条件を実時間でサンプルする過程を具備することを特徴とする前記請求項の何れか１つの方法。
【請求項９】
前記電極の前記前進速度を調整するための第１基準信号を得るために前記情報を処理する過程を具備することを特徴とする請求項８の方法。
【請求項１０】
請求項２に付加された時、前記電極の前記溶融速度を制御するための第２基準信号を得るために前記情報を処理する過程を具備することを特徴とする請求項８又は９の方法。
【請求項１１】
前記溶接プロセスがシールディングガスを使うことを特徴とする前記請求項の何れか１つの方法。
【請求項１２】
前記シールディングガスがＣＯ2を含むことを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記溶接システムはディップ移転モードで動作しており、そこでは各溶接サイクルは、前記電極が前記加工片から隔てられておりそしてアークが前記隔たり間に発生し、前記アークは前記電極の端部上に溶融小滴を形成するよう動作するアーキングフェーズと、前記電極が前記加工片と接触する短絡フェーズと、を具備しており、各溶接サイクルは前記溶融小滴の前記加工片との接触時に前記アーキングフェーズから前記短絡フェーズに換わり、前記電極と前記加工片との間に形成される溶融材料のブリッジの破れの後、前記短絡フェーズから前記アーキングフェーズに換わることを特徴とする前記請求項の何れか１つの方法。
【請求項１４】
該アーキングフェーズ中に該電極の直径より大きい直径を有する溶融小滴を前記電極上に形成するよう該溶接システムを調整する過程と、該溶融小滴が該加工片と接触した後該小滴を該電極から脱離させ、それにより各溶接サイクル内で短絡及びアーキングフェーズが発生することを保証する過程と、を具備することを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
電源と、制御ユニットとそして溶接プロセス中消耗電極を加工片の方へ前進させる手段とを具備するアーク溶接システムであり、前記電極に溶融材料を前記加工片へ供給させるよう前記消耗電極が前記電源によりエネルギーを与えられる該システムに於いて、前記前進させる手段は前記溶接プロセス中に起こる予め決められたイベントに応答して前記電極の前進速度を動的に調整するよう前記制御ユニットにより制御されることを特徴とする該システム。
【請求項１６】
前記電源は、前記電極の瞬時溶融速度を制御するために前記予め決められたイベントに応答して前記制御ユニットにより制御されることを特徴とする請求項１５の溶接システム。
【請求項１７】
前記制御ユニットが前記溶融速度を前記電極の前記前進速度と協調させるよう適合されていることを特徴とする請求項１６の溶接システム。
【請求項１８】
前記溶接プロセスに付随するフィードバック信号を得る手段を具備する請求項１５から１７の何れか１つの溶接システム。
【請求項１９】
前記フィードバック信号が電圧を含むことを特徴とするシステム１８の溶接システム。
【請求項２０】
前記フィードバック信号が電流を含むことを特徴とする請求項１９の溶接システム。
【請求項２１】
前記制御ユニットが、前記予め決められたイベントを識別するための情報を得るために、前記溶接プロセスに付随する条件を実時間でサンプルするよう適合されていることを特徴とする請求項１５から１９の何れか１つの溶接システム。
【請求項２２】
前記制御ユニットが、前記電極の前記前進速度を調整するための第１基準信号を得るために前記情報を処理するよう適合されていることを特徴とする請求項２１の溶接システム。
【請求項２３】
請求項１５に付加された時、前記制御ユニットが、前記電極の前記溶融速度を制御するための第２基準信号を得るために前記情報を処理するよう適合されていることを特徴とする請求項２１又は２２の溶接システム。
【請求項２４】
前記溶接プロセスがシールディングガスを使うことを特徴とする請求項１５から２３の何れか１つの溶接システム。
【請求項２５】
前記シールディングガスがＣＯ2を含むことを特徴とする請求項２４の溶接システム。
【請求項２６】
前記溶接システムは複数の溶接サイクルに亘るディップ移転モードで動作しており、各溶接サイクルは、前記電極が前記加工片から隔てられておりそしてアークが前記隔たり間に発生し、前記アークは前記電極の端部上に溶融小滴を形成するよう動作するアーキングフェーズと、前記電極が前記加工片と接触している短絡フェーズと、を具備しており、各溶接サイクルは前記溶融小滴の前記加工片との接触時に前記アーキングフェーズから前記短絡フェーズに換わり、前記電極と前記加工片との間に形成される溶融材料のブリッジの破れの後、前記短絡フェーズから前記アーキングフェーズに換わることを特徴とする請求項１５から２５の何れか１つの溶接システム。
【請求項２７】
該アーキングフェーズ中に該電極端部上に該電極直径より大きい直径を有する溶融小滴を形成するよう前記溶接システムを調整する手段と、該溶融小滴が該加工片と接触した後該小滴を該電極から脱離させ、それにより各溶接サイクル内に短絡フェーズが起こることを保証する手段と、を具備していることを特徴とする請求項２６の溶接システム。
【請求項２８】
付属する図面及び／又は例を参照して実質的にここで説明したアーク溶接システムを制御する方法。
【請求項２９】
付属する図面及び／又は例を参照して実質的にここで説明した溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に溶接（welding）に関し、特にガス金属アーク溶接（gas metal arc welding）｛ジーエムエイダブリュー（GMAW）｝で使用するための制御方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的ジーエムエイダブリュープロセスでは、消耗電極（consumable electrode）、加工片（workpiece）及び電源（power source）を含む溶接回路（welding circuit）が確定される。該電極は一般に固体ワイヤであり、アークを保持する電流を導くのみならず、溶融（melts）し、フイラー材料（filler material）を接合部（joint）内に供給する。該アークをサポートし、その溶融金属が周囲空気中の酸素及び窒素と反応することを防止するために該溶接プロセス中にアルゴン又は二酸化炭素（ＣＯ2）又はアルゴン及びヘリウムのＣＯ2及び／又は酸素とのブレンド品の様なシールディングガス（shielding gas）が供給されてもよい。
【０００３】
ジーエムエイダブリュープロセスはアルゴン又はアルゴン−ヘリウムベースのシールディングガスで使われる時広範囲の溶着速度（deposition rate）に亘り信頼性を有して動作し得る。低溶着（又はワイヤフィード）速度では、該ワイヤ電極中の電流密度が低く、該プロセスは短絡移転モード（short-circuit transfer mode）で動作する。このモードでは、該電極の端部で形成される溶融小滴（molten droplet）は規則的に溶接プール（weld pool）に触れ、表面張力と電磁力との組み合わせにより金属移転（metal transfer）が達成される。このモードはキープロセスパラメーターの正しい選択で非常に安定に動作させられ得る。
【０００４】
該ワイヤフィード速度（wire feed rate）が増すと、溶融速度が該フィード速度（feed rate）にマッチするよう電流密度も増さねばならない。０．９ｍｍ直径ワイヤ用の約１７０Ａから２００Ａの平均電流については、該プロセスは球状移転モード（globular transfer mode）で動作する。このモードは重力及び電磁力の組合せにより不規則間隔で脱離（detached）する大きな小滴（large droplets）により特徴付けられる。該不規則金属移転は貧弱なビード外観（bead appearance）と低い作業者アッピール（low operator appeal）に帰着する。これらの電流範囲では、該ジーエムエイダブリュープロセスはパルス化スプレイ移転（pulsed spray transfer）、該金属移転が規則的で電流波形により精密に制御出来る解放アークプロセス（open-arc process）、で動作するのが好ましい。最小のスパッター（spatter）を伴い一貫したサイズの小滴が規則的間隔で該アーク間に推進され、中間サイズのスムーズな溶接ビード（smooth weld bead）を作る。
【０００５】
０．９ｍｍワイヤ用で約２００Ａより上では、該プロセスはスプレイ移転モードへ移行する。このモードでは、電極直径より小さい直径を持つ微細な小滴が該電極から溶接プールへ高速でその解放アーク間を推進される。電流が増すと、該小滴はより微細になり、電極端はよりテーパ付き（more tapered）となる。一定の金属移転はスムーズな溶接ビーヅを作る。該高電流は高熱入力と比較的広いビーヅをもたらす。もし進行速度が、”パドリング（puddling）”を避けるが、アンダーカットを作らない程充分高いならば、大きな溶融範囲（large fusion areas）と深い貫入（deep penetraton）も達成され得る。その大きく、高度に液体的な溶接プールのために、このモードの位置的能力は大抵下方に（down hand）限定される。非常な高電流（４００Ａより上）で、そして電極スチックアウト長さ（electrode stick out length）が充分長い所では、回転アーク移転がもたらされ得る。これらの条件では、該電極の抵抗予備加熱（resistive preheating）が該電極をそれが非軸方向アーク力（non axial arc forces）により回転される点まで軟化させるのに充分な程高いと考えられる。もし非常に高い溶着速度が必要なら、より大きい電極がより低いワイヤフィード速度でスプレイモードで使われる。
【０００６】
多数の特異の動作モードの利用可能性のために、アルゴンベースのジーエムエイダブリュープロセスは、与えられた電極サイズ用に非常に広範囲の溶着速度に亘り動作する能力を提供する。この様であるから、それは溶接工業で広く使われて来た。
【０００７】
アルゴンの主な欠点はＣＯ2に比して、その比較的高い生産コストである。ＣＯ2は醸造の様な処理の副産物なので、低温度蒸留機器を要せず、比較的低廉である。しかしながら、多量生産の溶接用にＣＯ2シールドされたジーエムエイダブリューを使うことへの克服される必要がある多数の限定がある。
【０００８】
ＣＯ2及びアルゴンベースのシールディングガスを使うジーエムエイダブリュープロセス間の最も重要な差異は該ＣＯ2プロセスがスプレイ移転モードを示さないことである。（０．９ｍｍワイヤ用で１７０Ａより低い）低電流については、該ＣＯ2プロセスはデイップ移転モードで動作する。その全体的動作はアルゴン用のそれと同様であるが、スパッタレベルはより高い傾向があり、ビード仕上がり（bead finishing）はスムーズでない。
【０００９】
電流を増すことに依る球状移転を使って溶接ビードを堆積することは可能であるが、最終溶接ビードは貧弱な外観を有し、アーク安定性も乏しく、そしてスパッタは非常に多い。
【特許文献１】米国特許第４、５４４、８２６号明細書、Ｎａｋａｎｉｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．
【特許文献２】米国特許第４、５４６、２３４号明細書
【特許文献３】米国特許第４、９５４、６９１号明細書
【特許文献４】米国特許第６、５１２、２００号明細書
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、高溶着速度で良質の溶接をもたらすために溶接プロセスを制御するための改良された方法とシステムを提供することである。本発明の特定の目的は良い溶接品質を保持しながらＣＯ2又は混合シールディングガスを使用して達成出来る溶着速度を増大させることである。
【００１１】
本発明の１側面に依れば、消耗電極が加工片の方へ進められるアーク溶接システムを、複数の溶接サイクルを有する溶接プロセス中で制御する方法が提供されるが、前記方法は各溶接サイクル中に前記溶接プロセス中に起こる予め決められたイベントに応答して前記電極の前進速度（rate of advancement）及び瞬時溶融速度（instantaneous melt rate）を動的に調整（dynamically regulating）する過程を具備する。
【００１２】
１つの形では、本発明は、溶接サイクルを有し、消耗電極が加工片の方へ前進するアーク溶接プロセスを制御する方法に向けられているが、そこでは該電極の瞬時溶融速度とその電極の前進速度との両者が該溶接サイクル中制御され、調整される。本発明は又これらの溶接パラメーターが制御され、調節されることを可能にする溶接システムと、その溶接システムで使うための制御器と、に向けられている。
【００１３】
本発明のアーク溶接プロセスを制御する方法は実質的な利点を有する。特に、本方法は良好な溶接品質を保持しながら、溶着速度を顕著に改善するために使われ得る。特に、それは該溶接プロセスのパラメーターがより微細に制御されることを可能にし、小滴の成長とその小滴の加工片への移転のより良い制御を可能にする。
【００１４】
特に好ましい形では、該電極の瞬時溶融速度は、電源により発生される電流波形を制御することにより制御されてもよい。該電流が適切に制御されることを可能にするために、該電源は適当な応答時間を有する必要がある。２５０Ａ／ｍｓ（ミリ秒当たり電流）の電流応答速度が適当であると見出されたが、４００Ａ／ｍｓより高い速度が好ましい。
【００１５】
１つの形では、スイッチング回路を組み入れたスイッチング電源（switching power source）が該電流波形の制御を可能にするため使用されて。代わりの配置では、出力電流が線形出力ステージ（linear output stage）を通して調整される線形電源（linear power source）が使用される。
【００１６】
好ましい形では、該溶接サイクル中電極の前進速度を制御、調整するために、該溶接プロセス内に改良電極（又はワイヤ）フィードユニットが使われた。特に好ましい形では、該ワイヤフィードユニットは該電極を逆進（reverse）させることが出来る。これも又、良質溶接が高い溶着速度で行われることを可能にするよう該溶接プロセスをより良く制御するためのより多くの機会を提供する。
【００１７】
該電源用の要求と同様に、そのフィード速度を変える命令（instructions）への該ワイヤフィードユニットの応答時間は、それが該溶接プロセスで有利に使われることを可能にするのに充分な程速くなければならない。テストは、同じ電極を逆方向の毎分４０ｍから前方への毎分４０ｍへ加速するのに必要な時間が約３．８ｍｓでありながら、０．９ｍｍ直径の電極を毎分４０ｍから停止させるに要する時間が約２．１ｍｓなら、そのプロセスはうまく動作することを示した。
【００１８】
１つの形では、該電極の前進速度と該瞬時溶融速度の制御を協調（co-ordinate）させるため制御器が使用される。好ましい形では、該制御器は、種々のイベントが該溶接サイクル中何時起こるかを確定するため該溶接サイクルをモニターし、次いでそれに応答して前進速度と溶融速度を調整する。
【００１９】
好ましい形では、溶接サイクルの中で該電極の瞬時溶融速度と前進速度を規定する変数が該制御器に入れられる。これらの変数の各々は、該制御器が該溶接サイクル中これらのパラメーターを調節出来るように、該溶接サイクル中の特定段階で参照される。
【００２０】
１つの形では、該制御器は該溶接プロセス中規則的間隔（例えば、４０μｓ）で条件をサンプルし、該制御器が該溶接サイクルの現在の段階を確定することを可能にするために、該溶接サイクル内の予め決められたイベントの発生を実時間で確定するようフイードバック電圧を登録（registers）する。該電極の前進速度及び瞬時溶融速度が変更される必要があるかどうかを決定するために該制御器は該フイードバック電圧からそして入れられた変数から得られる情報を使って処理過程を行い、次いで更新された基準信号を発行する。この更新された基準信号は前記ステイタス（status quo）を保持してもよく、必要あれば該パラメーターを変更してもよい。前進速度が該ワイヤフィードユニットにより決定される配置では、該更新された基準信号はそのユニットを制御するため使われる。同様に、電極の瞬時溶融速度が該電源により発生される電流波形により制御される場合、該基準信号はその電流波形の適切なレベルを確定するため使われる。
【００２１】
該電極の前進速度と瞬時溶融速度の両者を制御することは該溶接プロセスで溶着速度を顕著に増大させ得る。特に、それは小滴成長中の該ワイヤフイード速度と電流レート（current rate）を増大させることにより該溶融小滴のより速いそしてより制御された成長を許容することが出来て、これら両パラメーターの減少を通して、加工品への小滴のより制御された移転を提供出来る。
【００２２】
特に好ましい形では、本発明はデイップ移転モードで動作する溶接プロセスの溶着速度を顕著に高めることが出来る。そのモードでは、溶接サイクルは、電極が加工品から隔てられ、アークが該隔たり間に発生するアーキングフェーズ（arcing phase）と、該電極が該加工品に接する短絡フェーズ（short circuit phase）とを含む。溶接サイクルは該溶融小滴の該加工品との接触時に該アーキングフェーズから該短絡フェーズへ変化し、そして該電極と該加工品の間に形成された溶融金属のブリッジの破れ（rupturing）の後該短絡フェーズから該アーキングフェーズへ変化する。
【００２３】
デイップ移転モードで溶着速度を実質的に増加出来ることは、満足な溶接品質を提供するためそのモードで動作することが求められるＣＯ2シールドされた溶接プロセスに対し重要な利点を有する。本発明の技術を使って、発明人は、溶接品質に不当に影響すること無しに、ディップ移転モードで動作するＣＯ2プロセス用の溶着速度を従来のプロセスに比して少なくとも２倍にすることが可能なことを見出した。
【００２４】
該ディップ移転モードで動作する従来のＣＯ2プロセスでは、成長した小滴の直径は一般に電極直径の１．５倍より小さく、普通電極直径より小さい。溶着速度を高める企てで該ワイヤフィード速度と電流レベルを高めることは該ＣＯ2プロセスを、開放アークプロセスである球状モード（globular mode）へ移行させる。該プロセスの観察は該電極直径より遙かに大きい直径を有する大型小滴が該電極の先端に形成されることを示した。ＣＯ2内での球状移転を使って溶接ビードを堆積させることは可能であるが、最終溶接ビードは貧弱な外観を有し、アーク安定性も乏しくそしてスパッターは非常に多い。アーク力（Arc force）は該小滴を上方へそして該溶接プールから離れるように押す傾向にあり、”反発された球状移転（repelled globular transfer）”の記述へ導く。該大きな小滴は低い周波数（１０Ｈｚより低い）で重力により脱離する。
【００２５】
本発明者等は電極の前進速度と電極の瞬時溶融速度を制御することにより、該電極上の小滴を該電極の直径より著しく大きいサイズに速く成長させ、それでもなお小滴の反発とスパッターの過剰な発生を避けながら該溶接プロセスを短絡回路モードで動作させると言う、両者が可能であることを見出した。この仕方で、該短絡移転モードの動作範囲は拡張され、球状モードか又はパルス化スプレイ移転モードか何れかの使用に普通付随するより高い範囲の溶着速度をカバーするが、ＣＯ2のこれらのモードの付随する欠点を引き起こすことはない。
【００２６】
電極上に成長する小滴のサイズは著しく変化する。しかしながら、好ましくは小滴直径は０．９ｍｍ直径のワイヤ用で１．４ｍｍから２．５ｍｍの桁であるのがよい。何等かの与えられた時間に成長出来る小滴のサイズは、小滴が作られ電極から発射されるアーキングパルス電流Ｉpとパルス時間Ｔpとの間に関係があるので限定される。ＣＯ2内の短絡移転では自由な飛翔移転は避けられるべきなので、アーキングフェーズ中に小滴脱離（droplet detachment）が無いように溶接プロセスの条件（特にパルス電流とパルス時間）が設定されることは重要である。
【００２７】
本発明者等は該アーキングパルス電流Ｉpと該パルス時間Ｔpの間の関係が電極予備加熱（electrode preheating）の変化により影響されることを見出した。従って、電極の前進速度と瞬時溶融速度を制御することに加えて、該プロセスは電極の予備加熱に影響するものの様な他の要因を調整してもよい。
【００２８】
電極予備加熱に直接の影響を有する溶接プロセスの１つのパラメーターは接触先端から加工品までの距離（contact tip to workpiece distance）｛シーテーダブリューデー（CTWD）｝である。
【００２９】
本発明者等は大きいシーテーダブリューデーを使うことが、よい溶接品質を保持しながら溶着速度を著しく増し得ることを見出した。大きいシーテーダブリューデーの利点は、電極材料が該溶接アークゾーンに入る前に電流流れに曝される追加時間があるのでそれが電極抵抗予備加熱を生じることである。電極予備加熱の変化で、電極は小滴脱離無しにより高い溶融速度に供せられることが可能となる。更に、シーテーダブリューデーの増加は与えられた時間内に与えられた小滴を作るのに要する電流の大きさを効果的に減じ、同時に溶接プール上に作用するアーク力を減じる。
【００３０】
従来のＣＯ2溶接では、該シーテーダブリューデーは１０ｍｍから２０ｍｍの桁である。好ましくは本発明のプロセスを用いて、該シーテーダブリューデーが１０ｍｍから５０ｍｍの桁とするのがよい。
【００３１】
より速くより大きい小滴を育てることが出来ることにより溶着速度が増加するので、ゆっくりした進行速度（travel speed）でより大きい溶接ビードを作るよりむしろ溶接進行速度を増すことが溶接応用では望ましい。もし高い進行速度用で小滴移転速度が余り遅いなら、溶接ビードは”塊状（lumpy）”に又は不連続にさえなるだろう。従って、好ましい形では、小滴移転速度は３０Ｈｚより大きく、好ましくは４５Ｈｚより大きいのがよい。
【００３２】
好ましい形では、アーキングフェーズ中、瞬時溶融速度と前進速度は、該小滴を速くそして電極直径より大きいサイズまで成長させるために、従来のＣＯ2プロセスに於けるより大きい。次いで該プロセスのパラメーターは、小滴を加工片内へと強制するため前進速度を増すことにより短絡が初期に起こることを保証し、更に次いで該短絡が電極の前進速度を次に減じることにより、破れる（rupture）ことを保証するよう、変更される。
【００３３】
特に好ましい形では、電極先端の溶接プール内への短絡スタビング（short circuit stubbing）を防止するために電極は該短絡フェーズ中逆進させられる（is caused to reverse）。一定ワイヤフィード速度システムが増加する高速度で使われる時、該短絡を破ることは極めて難しくなる（そして結果的に不可能になる）。溶融ブリッジの長さが該短絡の持続時間中変化するので、著しく大きな短絡電流が必要となる。例えば、１８ｍ／ｍｉｎでは、該ブリッジ長さは４ｍｓ中１．２ｍｍだけ短く減じるだろう。該短絡中電極フィードを減じる又は逆進させることにより、スタビング用のこのメカニズムは避けられる。加えて、電極の逆進は該短絡が一定ワイヤフィード速度システム用に必要なより低い電流で遮断され得ることを保証する。
【００３４】
更に進んだ形では、本発明はシールディングガスを使用し、ディップ移転モードで動作するアーク溶接システムを制御する方法に関しており、該溶接システムは電源と、使用時加工片と接触するよう前進すべく動作する消耗電極と、を有しており、該溶接システムは、電源によりエネルギーを与えられ、かつ、溶接サイクルを有する溶接回路を創るよう動作するものであり、該溶接サイクルは、電極が加工片から隔てられそしてアークが該隔たり間に発生し該アークが該電極端上に溶融小滴を形成するよう動作するアーキングフェーズと、該電極が該加工片と接触する短絡フェーズと、を有しており、該溶接サイクルは該溶融小滴の該加工片との接触時に該アーキングフェーズから該短絡フェーズへ変わり、そして該電極及び加工片間に形成される溶融材料のブリッジの破れた後該短絡フェーズから該アーキングフェーズへ変わるが、該方法は
（ｉ）該アーキングフェーズ中に該電極の直径より大きい直径を有する溶融小滴を該電極端上に形成するよう該溶接システムを調整する過程と、そして
（ｉｉ）該溶融小滴が該加工片と接触した後該小滴を該電極から脱離させ、それにより該溶接サイクル内に短絡とアーキングフェーズが起こることを保証する過程と、を具備する。
【００３５】
本発明の好ましい実施例では、アーキングフェーズ中に電極端部上に形成される溶融小滴は該電極の直径の１．１から２．３倍の間にあってもよい。
【００３６】
本発明の更に進んだ形の好ましい実施例では、該アーキングフェーズの持続時間は５ｍｓから５０ｍｓの範囲内にあり、該短絡フェーズは２．５ｍｓから１０ｍｓの範囲内にある。
【００３７】
本発明のこの進んだ形は該溶接システムを適切に調整するよう該溶接プロセスのパラメーターを調節するために本発明の第１の形と連携して使用されるよう理想的に適合している。
【００３８】
好ましくは、電極の加工片の方への前進の平均速度は該短絡フェーズに於けるより該アーキングフェーズに於いて大きいのがよい。更に、好ましくは該溶接電流は、平均電流レート（average current rate）が該短絡フェーズに於けるより該アーキングフェーズに於いて大きいように制御されるのがよい。これら両パラメーターを制御することは該アーキングフェーズで該小滴が望ましいサイズに速く成長することを可能にする。
【００３９】
好ましくは、該方法は、減じられた電流で短絡を引き起こしそれにより接触点の反発力により創られるスパッターを最小化するべく該小滴が該加工片に接触するように該溶接サイクル中に電流を制御する過程を含むのがよい。
【００４０】
なお更に進んだ形では、該加工片の方への該電極の前進速度は、該短絡の成功裡の終了を保証するよう該短絡フェーズ中実質的に減じられる。特に好ましい形では、該電極フィードは該短絡フェーズ中逆進させられる。
【００４１】
なお更に好ましい形では、該滴から該加工片への溶融金属の移転に要する時間を減じるために該短絡フェーズ中電流パルスが印加される。好ましくは、該短絡電流パルスは、該短絡フェーズの完了前に該パルスの終了が起こるよう該溶接システム内で制御されるのがよい。
【００４２】
本発明の更に進んだ側面に依れば、電源と、制御ユニットとそして溶接プロセス中消耗電極を加工片の方へ前進させる手段とを有するアーク溶接システムであるが、前記消耗電極が、前記電極に前記加工片へ溶融材料を供給させるよう前記電源によりエネルギーを与えられている、該アーク溶接システムが提供され、そこでは前記前進させる手段は前記溶接プロセス中起こる予め決められたイベントに応答して前記電極の前進速度を動的に調整するよう前記制御ユニットにより制御されている。
【実施例１】
【００４３】
付属する図面を参照して下記で本発明の実施例を説明するのが便利である。図面及び関連説明の特殊性が本発明の前記広い説明の一般性を押し退けないと理解されるべきことは評価されるべきである。
【００４４】
最初に図１に転ずると、制御ユニット（control unit）１１，溶接トーチ（welding torch）１３に接続された溶接電源（welding power source）１２を含む溶接システム１０が図解されている。消耗金属電極（consumable metal electrode）１４が逆進可能ワイヤフィードユニット（reversible wire feed unit）１５の動作下で該溶接トーチ１３内へフィードされる。該消耗電極は電源１２によりエネルギー付与されるが、該電源は該電極を溶融させそれにより溶融金属を加工片１６に供給する。
【００４５】
該溶接システムは又加工片１６と電源１２間に接続されたフィードバックユニット１７を含む。該フィードバックユニット１７は該制御ユニット１１へ電圧及び電流フィードバックを供給する。又該システムは該溶接システムに完全な状態を提供するために信号基準ユニット（signal reference unit）１８とフィードバック分離ユニット（feedback isolation unit）１９とを含む。該制御ユニット１１は、下記で詳細に説明される様にそれらのユニットの機能を制御するために該電源ユニット１２と該ワイヤフィードユニット１５の両者に基準信号を該信号基準ユニット１８を通して供給出来る。
【００４６】
図２は該逆進ワイヤフィードユニット１５をより詳細に図解する。該ユニット１５は接触先端（すなわち該電極の外側先端）の近くに位置するワイヤフィードロール２０を含み、該ロール２０の軸の近くに位置するドライブモーター２１により駆動される。該ドライブモーターは商業的に入手可能な低慣性永久磁石ＡＣサーボモーターであり、それは今度はマイクロプロセサーベースの可変速ドライブ２２により制御される。ボールダーサーボモータービーエスエム６３エイ−３７５エイエイ（Baldor servomotor BSM63A-375AA）及び対応するドライブユニットエフデー２エイ０７テーアール−アールエヌ２０（FD2A07TR-RN20）は適当な機器の例である。該ワイヤフィードロールと該接触先端間の距離はワイヤ”ばね（springing）”効果を避けるため最小化され、該電極の先端での如何なる運動も該フィードロールでの制御された運動と対応することを保証する。０．９ｍｍ直径のワイヤを全速力（毎分４０ｍ）から停止させるのに要する時間は約２．１ｍｓであるが、逆進の毎分４０ｍから前進の毎分４０ｍへワイヤを加速するのに要する時間は約３．８ｍｓである。
【００４７】
該電源１２は該アーキングフェーズ中望まれる溶接電流を高効率で供給するスイッチング型コンバーター回路と、該短絡フェーズ中高応答速度で電流を供給する独立並列接続線形出力ステージ（independent parallel-connected linear output stage）と、から成る。該線形出力ステージの使用は、特許文献１でＮａｋａｎｉｓｈｉ他により開示された様な、第２スイッチングトランジスターの使用に依存すること無しには従来のスイッチング型コンバーター回路により行えなかった機能である、電流が該短絡出力を通して急激に減じられ得ることを保証する。第２スイッチングトランジスターの導入は該アーキングフェーズ中追加の導電損失を創る。該線形出力ステージは該スイッチング型コンバーターより非効率的であるが、それは全溶接サイクルの２５％より少ないのが典型的である該短絡フェーズ中のみ動作する。加えて、該電流は、該アーキングフェーズ中展開されるそれより低い電圧で供給される必要があるので、機器定格（equipment rating）と電気的損失は最小化され得る。
【００４８】
該制御ユニット１１はデジタルシグナルプロセサー（digital signal processor）｛デーエスピー（DSP）｝とインターフエースされたコンピュータを含む。該デーエスピーは、前記電源１２への電流基準信号のみならず該ワイヤフィードユニット１５への該ワイヤフィード基準信号も制御するため使われる。又該デーエスピー該電圧及び電流フィードバックを実時間でモニターする。該デーエスピーは標準卓上パーソナルコンピュータ内に収容される。該デーエスピーカードは外部機器とインターフエースするためにオンボードのアナログ及びデジタル入力及び出力点を有する。このカードの動作は該ピーシーオペレーティングシステム（PC operating system）から独立しており、該溶接プロセスの中断されない実時間制御を許容する。該デーエスピーの制御は該溶接応用のため特に誂えて開発されたソフトウエアに依る。該制御ユニット１１は両立するデーエスピーを有するコンピュータを備える必要はなく、該デーエスピー内の制御されるコンピュータの全ての機能はマイクロプロセサー又は電子的ハードウエアシステムを使って行われ得る。
【００４９】
動作では、該デーエスピーは４０μｓ毎に条件をサンプルするよう設計されている。サンプリング中、電子回路は該デーエスピープログラムを遮断する。次いで該デーエスピーはフィードバック電圧（及びもし必要なら電流）を登録し、処理過程を行いそして該電源への更新された電流基準信号と更新されたワイヤフィード基準信号とを発行する。該電流基準信号は該電源により出力される電流レベルを制御し、それは今度はその接触先端２３の該電極１４の瞬時溶融速度を決定する。又該制御ユニット１１は該ワイヤフィードユニット１５の速度ドライブ２２へワイヤフィード基準信号を提供し、それは今度は加工片１６の方への該電極の前進速度を制御するよう該ＡＣサーボモーターを制御する。
【００５０】
多数の変数が図３で示されるユーザーインターフエーススクリーン２４を介して該制御ユニット１１に入れられる。これらの変数２５は、図４を参照して下記で詳細に論じられる様に、望まれる電流レベル及びワイヤフィード速度のみならず該溶接プロセスの他のパラメーターも確定する。
【００５１】
該制御方法は、該電圧フィードバックにより合図される該プロセス内のイベントに応答して該電極の瞬時溶融速度及び瞬時ワイヤフィード速度を制御するため該電流波形を制御する。電流及びワイヤフィード速度の典型的基準波形のみならず溶接電圧も図４で示される。電圧波形の形はテスト中観察されたものに典型的である。該図は該プロセス中の１つの完全な金属移転サイクルを描いている。それらが下記説明で使われる様に｛”Ｉａｒｃ＿ｍａｘ”の様な｝キーパラメーターの記述が該図中に含まれている。
【００５２】
該プロセスは幾つかの特異な段階で進むよう考慮される。段階２，３及び４は小滴が電極先端を溶接プールへ接続するブリッジを形成する短絡期間（short-circuiting period）を構成する。ステージ５，６及び１は電極先端に該小滴が形成され、アークが加工片加熱に貢献する、アーキング期間（arcing period）を構成する。該短絡期間は典型的に持続時間で２．５から６ｍｓであるが、該アーキング期間は典型的に５から５０ｍｓ続く。ディッピング周波数の典型的範囲は２０から１００Ｈｚである。
【００５３】
ステージ６は最も長い持続時間を有し、該加工片への熱入力の最大量を貢献する。ワイヤは公称速度で該プロセス内へと前方へフィードされる。電流は、小滴が電極先端に形成された時、アーク長さはゆっくり減少するが、偶然の短絡を避けるのに充分であるように、該フィード速度を溶融速度にバランスさせるよう選ばれる。一定電流でのアーク長さの変化は電圧波形内に反映される。１２ｍｍのシーテーダブリューデー（接触先端から加工片までの距離）を有して２０ｍ／ｍｉｎ（７９０インチ／分）でフィードする０．９ｍｍ電極について、該バランス電流は約３２５Ａである。この電流は適当な時間の間保持され、これは近似的に小滴サイズとディッピング周波数を決定する。制御する目的で、該プロセスはアークを続けているが、該プロセスは次いで段階１に入るよう考慮される。
【００５４】
段階１で、電流は背景レベル（Ｉ＿ｂａｃｋｇｒ、すなわち２５Ａ）まで急激に減じられ（Ｉａｒｃ＿ｒａｍｐ２）、ワイヤフィード速度はより高いレベルへ増加される（ＷＦＲ＿ｍｉｎはＷＦＲ＿ｍａｘ又はＷＦＲ＿ｍｅｄより必ずしも小さくないことに注意、ＷＦＲ＿ｍｉｎの命名法はＩａｒｃ＿ｍｉｎと一致する）。これらの過程は次の短絡の開始を促進するよう意図されている。又アーク力の減少は溶接プール低下を取り除き、それはこの段階の持続時間の減少に役立つべきである。この段階の持続時間を最小化することは望ましいが、それは背景電流での熱入力に非常に少しの寄与しかしないからである。又ボール反発スパッターを最小化するために該短絡を低電流で起こさせることが望ましい。３００Ａでの規則的短絡は受け入れ難く高いスパッターレベルを作る。電流Ｉａｒｃ＿ｍｉｎは１２５Ａより小さく概ね８０Ａ付近である。段階６と異なり、段階１の持続時間は、それがＩａｒｃ＿ｍｉｎ、Ｉａｒｃ＿ｒａｍｐ２、アーク長さそしてＷＦＲ＿ｍｉｎにより影響されるけれども、直接制御はされない。段階１の持続時間は該プロセスの動作に左右されるので、その制御方法は本来該プロセスに適応的である。短絡が検出されると（電圧が図３でＶSCより下に下がる）、段階２の期間が始まる。Ｔ＿ｗｅｔｔｉｎｇの固定持続時間（通常０．５ｍｓ）の間、小滴の溶接プール内への濡れ（wetting）を促進し反発を避けるために、電流は背景レベル（約２０Ａ）に保持される。この段階の初めで、ワイヤフィーディングは逆進される。前に述べた様に、該機構は電極を停止させるために２ｍｓを要するので、この作用を行うことにより短絡が破られる機会は無い。
【００５５】
段階３で、電流は、指定時間ＴＳＣ＿ｐｕｌｓｅの間に値Ｉｓｃ＿ｍａｘまで増加することが可能となり、電磁的ピンチ力（electromagnetic pinch force）を生じ、該力は該小滴の溶融金属を溶接プール内へ汲み出す。同時に電極の先端は停止に至り、次いで該溶接プールから離れるよう逆進を始める。これは高ワイヤフィード速度でのスタビングを避けるのに重要である。短絡中の電流パルスの目的は、もし電流が印加されないなら、そして移転が表面張力の影響下でのみ起こるなら、要するであろう時間に比して、金属移転の持続時間を可成り減じることである。該パルスの持続時間は、該電流パルスが短絡が段階４で破れる前に取り除かれるよう指定される。この仕方では、該短絡の破れは、スパッターと溶接プール擾乱を最小化するよう、減少した電流で起こる。該短絡破れが段階３中に起こらないように、Ｔｓｃ＿ｐｕｌｓｅの値は、前の溶接サイクル内のプロセスの動作に基づき、該制御器により自動的に変化させられ得る。前に説明した様に、該電源は短絡内への急激な電流切断が適当に短い時間（典型的には３５０μｓより短い、好ましくは１００μｓより短い）内に達成出来るよう設計される。
【００５６】
段階４中は、電流は背景レベルまで減じられ、減少した電流で短絡破れ（short circuit rupture）が起こる。該ワイヤの逆進運動はこのイベントを保証する。該逆進のもう１つの利点はタイムリーな破れが起こることを保証するために一定ワイヤ速度システム用に必要な値に比してより低い最大短絡電流（Ｉｓｃ＿ｍａｘ）が使用出来ることである。更に進んだ利点は、該短絡用電流（short circuiting current）は段階４ではスパッターと溶接プール擾乱を避けるのに充分な程既に低いので該短絡破れの開始を予測される必要がないことである（特許文献２及び３で開示される様に）。代わりに、段階４は該制御方法から除かれることも出来て、段階３の持続時間が短絡破れまで延長されることも出来る（特許文献４で開示される様に）。電圧フィードバックがＶarcを越えると、該短絡のネックは破れ、アーキングが始まる。段階１用に於ける様に、制御パラメーターはこれらの時間の平均値に影響するが、段階４の精確な持続時間は該プロセスにより決定される。
【００５７】
段階５の制御パラメーターはアーキング期間用の初期条件を作る。電極は静止状態に持ち込まれ、電流は段階６の公称アーキング電流（Ｉａｒｃ＿ｍｅｄ）より高いレベル（Ｉａｒｃ＿ｍａｘ）まで増加され得る。これは初期アーク長さを確定するが、それは溶接プールの振動運動による早まった短絡（premature short circuiting）を避けるのに充分な程長くなければならない。該アーク長さを延ばす間電極を静止して保持する能力は段階５が公称アーキング電流より遙かに大きい必要はないことを意味する。これは、過剰な溶接プール低下、擾乱、スパッターそして一定ワイヤフィード速度を使うシステム用ではさもないと起こるであろう該加工片の起こり得る過剰なアークガウジング（arc gouging）を避ける。電極保持時間Ｔ＿ｄｗｅｌｌはＴａｒｃ＿ｍａｘより短く出来て、又もし必要なら段階６内に延ばし得ることを注意されたい。段階５中のワイヤフィード速度は段階６に於ける値より高く出来る。或る情況では、それが小さい時は該電極からの小滴脱離の機会は少ないので、高電流で一定アーク長さを保持している間に非常に急激な小滴成長を促進することは望ましい。もし高電流が溶融金属を溶接プールから発射されさせないなら、平均溶融速度（従って溶着速度）は増加出来る。
例
或る範囲の実験が０．９ｍｍと１．２ｍｍ直径の鋼電極を用いて実施された。その溶接パラメーターは、低スパッター、高安定性そして良いビード外観を保持しながら、或るシーテーダブリューデー値で最高の溶着速度を作るよう逐次調節された。結果は下記の様に抄録される。
【００５８】
【表１】
2005528223.tif 000003
【００５９】
該４つ及び追加のカテゴリーの各々での選択された溶接用の溶接パラメーターと溶接統計量は例１から６で下記の様にリスト化される。行われた実験は、説明された機器を使って、上記説明の制御方法の限界を確定することを狙った。表１で示すこれらの溶着速度で行われた溶接が一貫して繰り返し可能で、そして性能包絡線のエッジにない条件を使って達成されることは注意されるべきである。例えば、３５ｍｍのシーテーダブリューデーに於ける該１．２ｍｍイーアール７０エス−４電極は１６．０ｍ／ｍｉｎ（例４参照）で動作させられた。しかしながら、この溶着速度では、１３．５ｍ／ｍｉｎに於けるそれと比較してビード品質は著しくは劣らないが、スパッターレベルは受け入れがたい程高く（視認評価）考えられた。又表１で指定したそれらの下の溶着速度については、高安定性で低スパッターの優れた溶接を作るパラメーターセットを見出すことは率直に言って労力ごと（straightforward exercise）であることも注意されるべきである。該パラメーターは該プロセスの限界に近付く程ますます選択が難しくなる。
【００６０】
例１から６で提供される溶接統計量の解析で、下記方程式を用いて溶接運転（weld runs）中の電極上に形成される平均小滴サイズを決定することが出来るが、
【００６１】
【数１】
2005528223.tif 000004
【００６２】
ここでｄdropはｍｍでの平均小滴直径、
ｄeはｍｍでの電極直径、
ＷＦＲavgはｍｍ／ｓでの平均ワイヤフィード速度、
ｆscは秒当たりの平均短絡周波数である。
【００６３】
該例での全ての溶接は電極直径より著しく大きい直径を有した。特に、例での平均小滴サイズは該電極の直径の１．４３から２．４５倍の範囲にあった。この小滴成長は、３３Ｈｚから９６Ｈｚの範囲にあるディッピング時間周波数（dipping time frequencies）で急速に達成される。更に、溶接プロセスのパラメーターは、下記で詳細に開示する様に故意でない小滴脱離（inadvertent droplet detachment）が起こらないように制御された。
【００６４】
【表２】
2005528223.tif 000005
【００６５】
【表３】
2005528223.tif 000006
【００６６】
【表４】
2005528223.tif 000007
【００６７】
【表５】
2005528223.tif 000008
【００６８】
【表６】
2005528223.tif 000009
【００６９】
【表７】
2005528223.tif 000010
【００７０】
【表８】
2005528223.tif 000011
【００７１】
【表９】
2005528223.tif 000012
【００７２】
【表１０】
2005528223.tif 000013
【００７３】
図５は０．９ｍｍワイヤを用いて作られた溶接ビード（２６，２７）の写真である。上部の溶接２６はＷ１３００パラメータセットを用いて行われ、一方下部の溶接２７はＷ１２１５パラメーターセットを使用した。
【００７４】
短絡移転を用いて１．２ｍｍ電極で達成された溶着速度はパルス化スプレイ移転を用いる文献で説明されたそれらと比肩出来る。短絡移転の主な利点は減少したスパッターと改良されたアーク安定性であり、その結果”作業者アッピール（operator appeal）”の改善を伴う。各溶接についての安定指数（stability index）は下記関係を用いて評価された。
【００７５】
【数２】
2005528223.tif 000014
【００７６】
ＣＯ2シールディングについては適当と思われる全溶接は０．８０より大きい安定指数を有した。大抵の溶接は０．８０から０．９０の間の安定指数を達成する。例外的に安定な溶接は０．９４までの指数を達成するが、これらの結果は表１にリスト化されたワイヤフィード速度の９４％より下で動作時に達成され、高シーテーダブリューデーエスで最も達成されそうである。
【００７７】
従来の機器を使う短絡転送は、納得の行く溶接品質を得るためには約９ｍ／ｍｉｎまでで行われ得る。これより上では、増加するスパッターと乏しい安定性が該プロセスを急激に悪化させる。上記表の結果はプロセス品質を保持しながら、溶着速度を２倍にすることを示す。
【００７８】
大抵の溶接の周波数は３５から９６Ｈｚの範囲内にある。これらのディッピング周波数従来の短絡プロセス（８０から２００Ｈｚ）により達成されるものより低い。該より低い周波数は該プロセスとその制御内への制限の結果である。第１の制限は該ワイヤフィーディングシステムの動的応答（dynamic response）である。電極の速度を変えるために有限の時間が要求されるので、電極速度逆進（electrode speed reversal）により表面張力を介して溶接プールへ溶融小滴が移転され得る速度に上限が課される。もし該逆進が該短絡移転時間中に達成されないなら、該ワイヤは該溶接プール内へスタブ（stub）する傾向があり、安定性は失われる。この第１の制限は基本的であるより寧ろ技術的である。しかしながら、第２の制限は該プロセス自身に対し基本的である。アルゴンベースのシールディングガスに関しては、小滴が作られ、電極から射出されるアーキングパルス電流Ｉpとパルス時間ｔpとの間には関係がある。これはアルゴンベースのガス内でのパルス化スプレイ移転については望ましい特徴であるが、それはＣＯ2内の短絡移転については望ましくなく、何故ならば自由飛翔移転（free flight transfer）は避けられるべきだからである。図６は１２ｍｍのシーテーダブリューデーでの０．９ｍｍイーアール７０エアウ−６電極用でのこの関係の実験的に決定された値を示す。該関係は電極予備加熱（electrode preheating）の変化により影響されると期待される。図６の関係は下記の様に近似される。
【００７９】
【数３】
2005528223.tif 000015
【００８０】
図６のデータ点はアーキング期間中大きな電流パルス幅で該プロセスを故意に動作させ、記録された過渡電圧波形を通して小滴脱離を観察することにより決定された。図中のデータ点は該プロセスがこの仕方で動作した時該脱離時間には非常に大きい変動があることを示す。
【００８１】
図７は１６ｍｍのシーテーダブリューデーでの１．２ｍｍイーアール７０エス−４電極用のＩp／ｔp関係を示す。この図の関係は下式により近似される。
【００８２】
【数４】
2005528223.tif 000016
【００８３】
自由飛翔移転を避ける必要から、該アーキング期間中に印加される電流パルスは図６と７の下右の領域内にあらねばならない。これは各アーキング期間中に急激に展開され得る小滴の最大サイズに課された本来の制限があることを意味する。（より大きい小滴は電流を１００Ａまで減じることにより形成出来るが、これは溶融速度、従って溶着速度を減じる）。ワイヤフィーディング機構の動的制限と組み合わされる時、達成され得る最大平均電極溶融速度には制限が課される。
【００８４】
図６と７の”小滴脱離無し（no droplet detachment）”領域がアルゴン混合物用よりもＣＯ2用で遙かに大きいことは注意する価値がある。この動作は短絡移転モードの範囲を拡げるためのキーとなる利点である。もしＣＯ2の動作がアルゴン混合物のそれに近い鏡映しであるなら、ここで適用される制御方法論は同じように有効でないであろうし、望ましい平均溶融速度を得るように各アーキング期間中に十分大きい小滴を展開するためには困難に遭遇するであろうからである。
【００８５】
該プロセスに追加的拘束を課す第２の要因は高パルス電流により発生されるアーク力（arc force）である。小滴成長の速度を高めるために該アーキング期間中に電流を増すことは溶融金属をその溶接プールから射出されさせるであろう。溶接プールの激しい低下は大きな振動と、最終ビード形状の劣化を引き起こす。シーテーダブリューデーを増すことは与えられた時間内に与えられた小滴サイズを作るのに要する電流の大きさを有効に減じ、同時に該溶接プールに作用するアーク力を減じる。これは表１でリスト化された高い溶着速度を説明する助けになる。妥協は平均電流と加工片加熱との減少であるが、これは高い進行速度で薄い断面を溶接するための利点である。
【００８６】
実際の応用では、本発明は自動化されたシステムに理想的に適合している。電極の急激なそして良く制御された逆進の必要性はそのドライブモーターが接触先端の近くに位置することを要求した。トーチ設計はロボットシステム用に良く適合しており、何故ならばフィーディング摩擦が低く保たれれば電極リールは該トーチから或る距離に位置し得るからである。
【００８７】
本発明の精神と範囲から離れることなく前記説明の部分及び／又は実施例に変更及び／又は追加が行われ得ることは評価されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】溶接システムのブロック線図である。
【図２】図１の溶接システムで使用される逆進するワイヤフィードユニットの詳細な略図である。
【図３】図１の溶接システムの制御器用の典型的ユーザーインターフェーススクリーンである。
【図４】図１の溶接システムで使われる電流、ワイヤフィード速度及び溶接電圧の典型的波形である。
【図５】図１のシステムを使った溶接ビード（０．９ｍｍワイヤ）の写真である。
【図６】ＣＯ2中の０．９ｍｍ電極についてのＩp−Ｔp関係である。
【図７】ＣＯ2中の１．２ｍｍ電極についてのＩp−Ｔp関係である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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