(57)【要約】【課題】短絡期間とアーク期間とを繰り返して行うアーク溶接制御方法において、アーク期間中に溶滴を離脱させる場合、溶滴の最終離脱時期が不規則であり、短絡前の溶滴の状態がばらつく。これによってスパッタの発生や溶接不安定となる。【解決手段】短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、前記アーク期間において、第１の所定期間の間は短絡期間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、前記第１の所定期間の後の第２の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低い溶接電流を維持し、前記第２の所定期間の後の第３の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低く前記第２の所定期間の間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、第１の所定期間の間に１回以上の溶滴の離脱移行を行い、第３の所定期間の間は溶滴の離脱移行を行わないように制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
前記アーク期間において、第１の所定期間の間は短絡期間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、
前記第１の所定期間の後の第２の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低い溶接電流を維持し、
前記第２の所定期間の後の第３の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低く前記第２の所定期間の間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持するアーク溶接制御方法。
【請求項２】
第１の所定期間の間に１回以上の溶滴の離脱移行を行う請求項１記載のアーク溶接制御方法。
【請求項３】
第３の所定期間の間は溶滴の離脱移行を行わない請求項１または２記載のアーク溶接制御方法。
【請求項４】
第２の所定期間の間に１回の溶滴の離脱移行を行う請求項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の所定期間の間の溶接電流は、短絡期間においてくびれを検出して電流を急減する際の急減を開始した時点の電流の大きさよりも低い値である請求項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】
第１の所定期間の開始時点は、アーク期間の開始時点と同じ時点であり、第３の所定期間の終了時点は、前記アーク期間の終了時点と同じ時点である請求項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】
溶接ワイヤの送給を、所定の周期と所定の振幅で周期的に行う請求項１から６のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
【請求項８】
溶接対象物は、アルミを主成分とする請求項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】
短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接を行うアーク溶接装置であって、
溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、
前記溶接電圧検出部の検出結果に基づいて前記短絡期間であるのか前記アーク期間であるのかを判断する判断部と、
時間を計時する計時部と、
前記判断部の出力と前記計時部の出力に基づいて前記アーク期間における溶接電流を制御するアーク制御部を備え、
前記アーク制御部は、前記アーク期間において、第１の所定期間の間は短絡期間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、前記第１の所定期間の後の第２の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低い溶接電流を維持し、前記第２の所定期間の後の第３の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低く前記第２の所定期間の間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持するように溶接電流を制御するアーク溶接装置。
【請求項１０】
溶接ワイヤの送給を制御する送給制御部を備え、前記送給制御部は、前記溶接ワイヤの送給を、所定の周期と所定の振幅で周期的に行う請求項９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、短絡状態とアーク状態とを交互に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い。従って、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、短絡が開放されてアーク期間となり、このアーク期間の初期において、所定の期間は、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、従来から行われているアーク期間における電圧制御に基づいて出力される電流値よりも高い電流値となるように制御される。これにより、アーク期間初期の短絡発生を抑制し、スパッタを低減している。
【０００４】
図５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る。横軸に経過時間、縦軸に溶接電流を示している。図５において、短絡期間１０１は、ワイヤと母材とが短絡している期間である。アーク期間１０２は、ワイヤと母材との間でアークが発生している期間である。アーク再発生時点１０３は、短絡が開放してアークが再発生する時点である。アーク再発生直前電流１０４は、アークが再発生する直前で電流を急減する前の電流である。アーク再発生初期電流１０７は、アークが再発生した初期の期間の電流である。アーク初期制御時間１０８は、電流制御を行う期間である。
【０００５】
図５で示す電流波形について、時間の経過ごとの制御方法と関連させて説明する。
【０００６】
図５において、アーク再発生時点１０３を時間起点とし、アーク初期制御時間１０８を設定する。アーク初期制御時間１０８における溶接出力電流がアーク再発生初期電流１０７となるように制御する。この時、制御目標として設定するアーク再発生初期電流１０７は、アーク再発生直前電流１０４よりも高い値である。アーク再発生初期電流１０７は、設定電流あるいは設定電圧、あるいはその他のワイヤ送給速度、シールドガス種類、ワイヤ種類、ワイヤ径、溶接法などのうちの少なくとも１つに基づいて設定される。そして、アーク初期制御時間１０８の経過後は、電圧制御に切り替える。
【０００７】
なお、アーク初期制御時間１０８より前のアーク再発生直前に、溶接電流を急峻に低下するように制御している。すなわち、アーク再発生時点１０３でアークが再発生する直前に、溶接電流を急峻に低下させることで、スパッタを低減させることができる。
【０００８】
以上のように、アーク再発生からの所定の期間では、アーク再発生初期電流１０７をアーク再発生直前の電流値よりも高い電流値に制御する。これにより、アーク再発生直後のアーク長を確保することができ、短絡の発生を抑制してスパッタの発生を抑制する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−０２１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１によれば、アーク再発生直後のアーク長を確保できる。従って、アーク再発生直後の短時間短絡、すなわち、微小短絡の発生を抑制することができ、スパッタの発生が抑制される。しかしながら、微小短絡は、溶接対象物の材質やワイヤの材質や溶接状態等によっては、特許文献１の制御を行っても依然として発生する場合がある。そして、微小短絡の発生頻度が高いと、スパッタが多量に発生してしまう。
【００１１】
また、短絡状態とアーク状態とを交互に発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法において、アーク期間中に溶滴を離脱させる場合、溶滴を離脱移行させる時期を一定に制御することは難しく、そのため、短絡発生時のワイヤの先端の状態がバラツク。従って、短絡発生時にスパッタが多量に発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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とを繰り返して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、前記アーク期間において、第１の所定期間の間は短絡期間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、前記第１の所定期間の後の第２の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低い溶接電流を維持し、前記第２の所定期間の後の第３の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低く前記第２の所定期間の間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持するものである。
【００１３】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第１の所定期間の間に１回以上の溶滴の離脱移行を行うものである。
【００１４】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第３の所定期間の間は溶滴の離脱移行を行わないものである。
【００１５】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２の所定期間の間に１回の溶滴の離脱移行を行うものである。
【００１６】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第２の所定期間の間の溶接電流は、短絡期間においてくびれを検出して電流を急減する際の急減を開始した時点の電流の大きさよりも低い値としたものである。
【００１７】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、第１の所定期間の開始時点は、アーク期間の開始時点と同じ時点であり、第３の所定期間の終了時点は、前記アーク期間の終了時点と同じ時点としたものである。
【００１８】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、溶接ワイヤの送給を、所定の周期と所定の振幅で周期的に行うものである。
【００１９】
また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、溶接対象物は、アルミを主成分とするものである。
【００２０】
また、本発明のアーク溶接装置は、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接を行うアーク溶接装置であって、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の検出結果に基づいて前記短絡期間であるのか前記アーク期間であるのかを判断する判断部と、時間を計時する計時部と、前記判断部の出力と前記計時部の出力に基づいて前記アーク期間における溶接電流を制御するアーク制御部を備え、前記アーク制御部は、前記アーク期間において、第１の所定期間の間は短絡期間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持し、前記第１の所定期間の後の第２の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低い溶接電流を維持し、前記第２の所定期間の後の第３の所定期間の間は、前記第１の所定期間の間の溶接電流よりも低く前記第２の所定期間の間の溶接電流よりも高い溶接電流を維持するように溶接電流を制御するものである。
【００２１】
また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、
溶接ワイヤの送給を制御する送給制御部を備え、前記送給制御部は、前記溶接ワイヤの送給を、所定の周期と所定の振幅で周期的に行うものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、アーク期間中に溶接電流を低減する第２の所定期間を設け、第１の所定期間の電流から電流を低減した時期である微小短絡が発生し易い時期に電流を低減することにより、微小短絡によるスパッタの発生を抑制することができる。
【００２３】
また、アーク期間中に溶滴を離脱させる場合、アーク期間中に溶接電流を低減する第２の所定期間を設けることで、アークの指向性を弱め、溶滴を離脱させることが可能となる。これにより、溶滴の離脱移行の時期を制御でき、安定した溶接が可能になる。そして、ワイヤの先端の形状を一定にすることができ、次の短絡発生時のスパッタを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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における溶接電圧と溶接電流の時間波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における溶接電圧と溶接電流の時間波形を示す図
【図４】本発明の実施の形態３におけるワイヤ送給速度を示す図
【図５】従来の溶接出力制御方法で溶接を行った場合の溶接電流の時間波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態について、図１と図２を用いて説明する。図１は、アーク溶接装置の概略構成を示す図である。図２は、溶接電圧と溶接電流の時間波形を示す図である。
【００２６】
図１に示すアーク溶接装置において、入力電源１から入力した電力は、１次整流部２で整流される。１次整流部２の出力は、スイッチング部３により交流に変換される。変換された交流電圧は、トランス４により降圧され、２次整流部５およびインダクタであるＤＣＬ６により整流され、溶接ワイヤ２０と溶接対象物である被溶接物２３との間に印加され、溶接アーク２２が発生する。なお、溶接ワイヤ２０は、ワイヤ送給モータ１９によって溶接チップ２１の中を送給される。また、溶接対象物である被溶接物２３は、例えば、アルミを主成分とする部材である。
【００２７】
また、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１８と、溶接出力電流を検出する溶接電流検出部７と、溶接用電源出力端子間に接続されている溶接電圧検出部８と、溶接電圧検出部８からの信号に基づいて短絡状態であるのかアーク状態であるのかを判定する短絡／アーク検出部９と、短絡／アーク検出部９から短絡状態であることを示す信号を受けて短絡期間中に短絡電流の制御を行う短絡制御部１０と、短絡／アーク検出部９からアーク状態であることを示す信号を受けてアーク期間中にアーク電流の制御を行うアーク制御部１２と、を備えている。
【００２８】
設定部２４は、設定電流、設定電圧、ワイヤ送給量、シールドガス種類、ワイヤ種類、ワイヤ径、及び溶接法等の設定条件により種々のパラメータを設定する。
【００２９】
短絡制御部１０は、短絡電流制御部１１を有している。短絡電流制御部１１は、短絡／アーク検出部９から短絡状態であることを示す信号と、設定部２４からの信号を受けて、設定部２４によって設定された電流値となるように短絡電流を制御する。
【００３０】
一方、アーク制御部１２は、計時部１３と、アーク電流切替え部１４と、第１のアーク電流制御部１５と、第２のアーク電流制御部１６と、第３のアーク電流制御部１７と、を有している。計時部１３は、短絡／アーク検出部９からアーク状態であることを示す信号を受けるとアーク期間の時間を計時する。アーク電流切替え部１４は、計時部１３からの信号を受けて、設定部２４によって設定された時間が経過すると、アーク期間中の電流を切替える。第１のアーク電流制御部１５と、第２のアーク電流制御部１６と、第３のアーク電流制御部１７は、設定部２４とアーク電流切替え部１４からの信号を受け、設定部２４によって設定された電流値となるようにアーク電流を制御する。
【００３１】
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するようにしてもよい。
【００３２】
以上のように構成されたアーク溶接装置について、その動作を説明する。図２は、実施の形態１における溶接電圧と溶接電流の時間波形を示す図である。図２において、横軸は経過時間を示しており、縦軸は溶接電圧および溶接電流を示している。図２において、短絡期間Ｔｓは、溶接ワイヤ２０と被溶接物２３とが短絡している期間である。アーク期間Ｔａは、溶接ワイヤ２０と母材である被溶接物２３との間で溶接アーク２２が発生している期間である。アーク再発生時点Ｔ０は、短絡が開放してアークが再発生する時点である。第１のアーク電流制御期間Ｔ１は、アーク期間における第１の電流制御期間である。第２のアーク電流制御期間は、第１のアーク電流制御期間Ｔ１の後の第２の電流制御期間である。第３のアーク電流制御期間は、第２のアーク電流制御期間Ｔ２の後の第３の電流制御期間である。微小短絡発生時点Ｔ４は、アーク期間Ｔａにおいて微小短絡が発生した時点である。なお、後述する第１のアーク電流とすることで溶融プールを押し、溶接ワイヤ２０と溶融プールとの間の距離を確保し、短絡開放時の微小短絡を抑制することができる。しかし、第１のアーク電流から電流を低減すると、溶融プールを押す力が弱まり、溶融プールが戻り、溶接ワイヤ２０と溶融プールとが短絡する場合がある。微小短絡発生時点Ｔ４は、この短絡が発生した時点を示している。
【００３３】
本実施の形態において、計時部１３は、アーク再発生時点Ｔ０を起点とし、アーク期間中の経過時間を計時する。そして、同時に、第１のアーク電流制御部１５は、第１のアーク電流制御期間Ｔ１における溶接出力電流が第１のアーク電流となるように制御する。その理由は、上述したように、短絡開放時の微小短絡の発生を抑制するためである。なお、この第１のアーク電流は、設定部２４から出力されて第１のアーク電流制御部１５に設定される。そして、第１のアーク電流は、設定部２４に入力設定される設定電流あるいは設定電圧あるいはその他のワイヤ送給速度、シールドガス種類、ワイヤ種類、ワイヤ径、溶接法などのうち少なくとも１つにより設定される。
【００３４】
第１のアーク電流制御期間Ｔ１が経過すると、アーク電流切替え部１４は、第２のアーク電流制御部１６が電流の制御を行うように切り替える。第２のアーク電流制御部１６は、第２のアーク電流制御期間Ｔ２における溶接出力電流が第２のアーク電流となるように制御する。なお、この第２のアーク電流は、設定部２４から出力されて第２のアーク電流制御部１６に設定される。そして、第２のアーク電流は、設定部２４に入力設定される設定電流あるいは設定電圧あるいはその他のワイヤ送給速度、シールドガス種類、ワイヤ種類、ワイヤ径、溶接法などのうち少なくとも１つにより設定される。
【００３５】
第２のアーク電流制御期間Ｔ２が経過すると、アーク電流切替え部１４は、第３のアーク電流制御部１７が電流の制御を行うように切り替える。第３のアーク電流制御部１７は、第３のアーク電流制御期間Ｔ３における溶接出力電流が第３のアーク電流となるように制御する。なお、この第３のアーク電流は、設定部２４から出力されて第３のアーク電流制御部１７に設定される。そして、第３のアーク電流は、設定部２４に入力設定される設定電流あるいは設定電圧あるいはその他のワイヤ送給速度、シールドガス種類、ワイヤ種類、ワイヤ径、溶接法などのうち少なくとも１つにより設定される。
【００３６】
なお、第１のアーク電流制御期間Ｔ１の開始時点は、アーク期間Ｔａの開始時点と同じ時点である。そして、第３のアーク電流制御期間Ｔ３の終了時点は、アーク期間Ｔａの終了時点と同じ時点である。しかしながら、アーク再発生時点Ｔ０における電流から第１のアーク電流となるまでには時間を要する。同様に、第１のアーク電流から第２のアーク電流となるまで、また、第２のアーク電流から第３のアーク電流になるまでにも時間を要する。そのため、図２では、アーク再発生時点Ｔ０から少し遅れて第１のアーク電流制御期間Ｔ１となるように記載している。同様に、第２のアーク電流制御期間Ｔ２も、第１のアーク電流制御期間Ｔ１の終了時点から少し遅れて第２のアーク電流制御期間Ｔ２となるように記載している。同様に、第３のアーク電流制御期間Ｔ３も、第２のアーク電流制御期間Ｔ２の終了時点から少し遅れて第３のアーク電流制御期間Ｔ３となるように記載している。
【００３７】
また、第１のアーク電流制御期間Ｔ１の間維持される第１の電流は、短絡期間Ｔｓにおける溶接電流よりも高い値である。第２のアーク電流制御期間Ｔ２の間維持される第２の電流は、第１の電流よりも低い値である。第３のアーク電流制御期間Ｔ３の間維持される第３の電流は、第１の電流よりも低く第２の電流よりも高い値である。
【００３８】
なお、第２の電流は、短絡期間Ｔｓにおいてくびれを検出して電流を急減する際の急減を開始した時点の電流の大きさよりも低い値である。このように、第２の電流を低い値とすることで、第２のアーク電流制御期間Ｔ２に微小短絡が発生してしまった場合にスパッタの発生を抑制することができる。また、第３の電流は、例えば、短絡期間Ｔｓの電流よりも高い値である。
【００３９】
また、第１のアーク電流制御期間Ｔ１や第２のアーク電流制御期間Ｔ２や第３のアーク電流制御期間Ｔ３、また、第１のアーク電流や第２のアーク電流や第３のアーク電流は、例えば、溶接状態に応じて実験等により予め求めておくものである。
【００４０】
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、短絡期間Ｔｓとアーク期間Ｔａとを繰り返して溶接を行い、アーク期間Ｔａにおいて、短絡期間Ｔｓの溶接電流よりも高い第１のアーク電流を維持し、第１のアーク電流の後は、第１のアーク電流よりも低い第２のアーク電流を維持し、第２のアーク電流の後の第３のアーク電流は、第１のアーク電流よりも低く第２のアーク電流よりも高い第３のアーク電流を維持する。このようにすることで、微小短絡が発生し易い材質や溶接対象物においても、微小短絡が発生する場合の微小短絡発生時点Ｔ４における電流を、第２のアーク電流に制御することで微小短絡発生時の電流を低くしておくことができ、スパッタ発生を抑制することができる。
【００４１】
また、第３のアーク電流の電流値の調整を行うことで、低電流から高電流まで幅広い電流域に対応することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、溶接ワイヤ２０の送給は、例えば、正送の一定送給速度としている。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態について、図１と図３を用いて説明する。図３は、溶接電圧と溶接電流の時間波形を示す図である。横軸は経過時間を示し、縦軸は溶接電圧および溶接電流を示す。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。そして、本実施の形態において、アーク溶接装置の構成は、実施の形態１で説明した図１の構成と同様である。
【００４４】
本実施の形態が実施の形態１と異なる主な点は、短絡溶接ではあるが、アーク期間中に溶滴の離脱移行を行うようにした点である。
【００４５】
図３は、アーク期間Ｔａ中に溶滴が離脱する場合の例を示している。具体的には、第１のアーク電流制御期間Ｔ１において溶滴が３回離脱し、第２のアーク電流制御期間Ｔ２において溶滴が１回離脱した場合の例を示している。
【００４６】
本実施の形態のように、アーク期間中に溶滴の離脱移行を伴う場合、溶滴の離脱回数が１回の場合は、溶滴の離脱に合わせた適切な入熱量を与えることにより、規則的に溶滴の離脱移行を行うことができる。しかしながら、短絡溶接の高電流域化を試みると、アーク期間中に溶滴を複数回離脱させる必要が生じる。このようになると、溶滴の離脱回数や離脱時期を規則的に制御することは困難となる。溶滴の離脱が不規則に行われると、短絡直前の溶滴の状態が異なり、短絡時のスパッタの発生や溶接不安定を引き起こすことになる。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、短絡期間Ｔｓとアーク期間Ｔａとを繰り返して溶接を行うアーク溶接制御方法およびアーク溶接制御装置であって、アーク期間Ｔａの第１のアーク電流制御期間Ｔ１において、短絡期間Ｔｓの溶接電流よりも高い第１のアーク電流を維持し、第１のアーク電流制御期間Ｔ１で溶滴を１回又は複数回離脱させる。なお、上限は、例えば１０回である。
【００４８】
そして、第１のアーク電流の後は、第１のアーク電流よりも低い第２のアーク電流を維持し、電流を低くすることによってアークの指向性を低くして、溶滴を離脱させる。すなわち、第２のアーク電流制御期間Ｔ２において、アーク期間中における最後の溶滴離脱移行を行う。
【００４９】
そして、第２のアーク電流の後の第３のアーク電流は、第１のアーク電流よりも低く第２のアーク電流よりも高い値を維持する。なお、第３のアーク電流制御期間Ｔ３中は、溶滴離脱移行を伴わない入熱量とする。
【００５０】
本実施の形態によれば、短絡直前の溶接ワイヤ２０の先端の状態を均一にすることができ、短絡時に発生するスパッタを抑制することができる。また、溶滴の離脱移行が規則的に行われるため、溶接が安定する。
【００５１】
また、第３のアーク電流の電流値の調整を行うことで、低電流から高電流まで幅広い電流域に対応することができる。
【００５２】
また、第１のアーク電流制御期間Ｔ１や第２のアーク電流制御期間Ｔ２や第３のアーク電流制御期間Ｔ３、また、第１のアーク電流や第２のアーク電流や第３のアーク電流は、例えば、溶接状態に応じて実験等により予め求めておくものである。
【００５３】
また、本実施の形態では、溶接ワイヤ２０の送給は、例えば、正送の一定送給速度としている。
【００５４】
（実施の形態３）
本実施の形態について、図４を用いて説明する。図４は、ワイヤ送給速度の時間波形を示す図である。横軸は経過時間を示しており、縦軸はワイヤ送給速度を示す。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は省略する。そして、本実施の形態において、アーク溶接装置の構成は、実施の形態１で説明した図１の構成と同様である。
【００５５】
本実施の形態が実施の形態１や２と異なる主な点は、溶接ワイヤ２０の送給を、正送の一定送給速度で行うのではなく、正送と逆送とを規則的に繰り返して行う、または、正送のみで加速減速を規則的に行う点である。
【００５６】
図４において、ワイヤ送給速度は、所定の振幅ＡＶと所定の周期Ｔで、台形波状に正送と逆送とを繰り返す。振幅ＡＶは、ワイヤ送給速度の平均送給速度を基準とした速度振幅である。周期Ｔはワイヤ送給速度の周波数Ｆの逆数である。上昇時間Ｔｒは、ワイヤ送給速度の平均送給速度から最大値になるまでの時間である。最大値維持時間Ｔｐは、ワイヤ送給速度の最大値を維持する時間である。下降時間Ｔｆは、ワイヤ送給速度の最大値から平均送給速度になるまでの時間である。なお、上昇時間Ｔｒと、最大値維持時間Ｔｐと、下降時間Ｔｆは、送給が逆送の場合も同様である。
【００５７】
図４において、溶接電圧と溶接電流に関しては、実施の形態１や２と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００５８】
図４において、短絡期間Ｔｓになり最大値維持時間Ｔｐを経ると、ワイヤ送給速度は正送の減速を開始し、その後、逆送になる。同様に、短絡が開放してアーク期間Ｔａとなり最大値維持時間Ｔｐを経ると、ワイヤ送給速度は逆送の減速を開始し、その後、正送になる。このように、本実施の形態では、溶接ワイヤ２０の送給に関し、正送と逆送、または、正送のみで加速減速を、一定の周期Ｔで規則的に行う。この利点としては、機械的に規則的に短絡と開放を行うことができ、溶接が安定する。
【００５９】
また、本実施の形態の溶接ワイヤ２０の送給制御を、実施の形態２の制御と同期させることで、実施の形態２の場合に比べ、溶滴の離脱移行を規則的に安定して行うことができる。そのため、スパッタの低減や溶接の安定化を実現することができる。特に溶接ワイヤ２０が座屈する可能性があり、短絡開放をスムーズに行う必要があるアルミの溶接において効果がある。
【００６０】
なお、図４では、正送と逆送とを周期的に繰り返すワイヤ送給速度の例として、台形の例を示している。しかし、正弦波状等、周期的に変化するものであれば良い。
【００６１】
また、正送のみで加速減速を規則的に行う場合、ワイヤ送給速度は、例えば、図４において、逆送側のピークをゼロ以上にシフトした状態の波形となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、アーク期間中に発生する微小短絡に対して、スパッタの発生を抑制でき、また、アーク期間中に溶滴の離脱移行を伴う短絡溶接において、アーク期間中の溶滴の離脱を規則的に制御することができ、スパッタの低減や溶接の安定化が実現できるので生産効率を上げることが可能であり、短絡溶接を行う場合の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】
【００６３】
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  溶接電流検出部
８  溶接電圧検出部
９  短絡／アーク検出部
１０  短絡制御部
１１  短絡電流制御部
１２  アーク制御部
１３  計時部
１４  アーク電流切替え部
１５  第１のアーク電流制御部
１６  第２のアーク電流制御部
１７  第３のアーク電流制御部
１８  駆動部
１９  ワイヤ送給モータ
２０  溶接ワイヤ
２１  溶接チップ
２２  溶接アーク
２３  被溶接物
２４  設定部
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
１０７  アーク再発生初期電流
１０８  アーク初期制御時間
【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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