(57)【要約】【課題】アーク溶接の溶融池にレーザを照射して溶接を行うレーザ照射アーク溶接にあって、溶接開始信号Ｓｔが入力されると溶接ワイヤの母材への前進送給を開始すると共に溶接電源装置６の出力を開始し、この前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤの母材からの後退送給を開始すると共に小電流値の初期電流を通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤの再前進送給を開始すると共に定常の溶接電流を通電して定常のアーク発生状態へと移行させるアークスタート制御方法において、レーザの照射によって溶接ワイヤ先端部が溶融し、上記の前進送給による溶接ワイヤと母材との接触時に溶着が発生して不良なアークスタートとなる。【解決手段】本発明は、上記レーザの照射を、上記初期アークの発生時点又はそれ以降から開始するレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法である。【選択図】　図１
2004017059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極アーク溶接の溶融池又はその周辺部にレーザを照射して溶接を行うレーザ照射アーク溶接にあって、溶接電源装置に溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤの母材への前進送給を開始すると共に前記溶接電源装置の出力を開始し、この前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤの母材からの後退送給を開始すると共に小電流値の初期電流を通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤの再前進送給を開始すると共に定常の溶接電流を通電して前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アークスタート制御方法において、
前記レーザの照射を、前記初期アークの発生時点又はそれ以降から開始することを特徴とするレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法。
【請求項２】
前記レーザの照射を、再前進送給の開始時点又はそれ以降から開始する請求項１記載のレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザを照射しながら消耗電極式アーク溶接を行うレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法に関し、特に、溶接ワイヤをアークスタート時に前進／後退／再前進送給させてアークスタートさせるリトラクトアークスタートとレーザ照射の開始との同期に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、消耗電極式アーク溶接の溶融池又はその周辺部にＹＡＧレーザ、半導体レーザ等を照射して溶接を行うレーザ照射アーク溶接方法が行われている。この溶接法によれば、溶接ワイヤの送給開始に先行してレーザを照射することによってアークスタート性を良好にすることができ、さらに、レーザ照射による母材への入熱量の増大及びレーザ照射によるアーク発生状態の安定化によってアーク溶接単独のときに比べて２〜３倍程度の高速溶接が可能となる。以下、このレーザ照射アーク溶接における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】
［従来技術１］
図６は、レーザ照射アーク溶接装置の構成図である。溶接電源装置６は、溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、図示していないが溶接ワイヤ１の送給を制御する。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール５の回転によって予め定めた送給速度Ｆｗで溶接トーチ４を通って母材２へ送給されると共に、溶接トーチ４の先端に取り付けられた給電チップから給電されて、母材２との間にアーク３が発生して溶融池２ａが形成される。レーザ発振装置９は、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等の発振装置であって、出力値Ｐｗのレーザ７を出力する。レーザ照射ヘッド８は、溶融池２ａ又はその周辺部にレーザ７を照射する。先行照射時間タイマ回路ＴＴＰは、外部の溶接ロボット制御装置等から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、その時点から予め定めた先行照射時間Ｔｐの間だけオンディレイされた出力開始信号Ｏｎを出力する。したがって、上記の溶接開始信号Ｓｔが上記のレーザ発振装置９に入力されるとレーザ７の照射が開始され、その後上記の先行照射時間Ｔｐが経過した後に上記の出力開始信号Ｏｎが出力されて上記の溶接電源装置６の出力が開始されると共に、溶接ワイヤ１の送給も開始される。
【０００４】
図７は、上記の溶接装置における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）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示し、同図（Ｃ）はレーザの出力値Ｐｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｇ１）〜（Ｇ３）は各時刻でのアーク発生部の状態を示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００５】
▲１▼　時刻ｔ１〜ｔ２の期間（先行照射時間Ｔｐ）
時刻ｔ１において同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図（Ｃ）に示すように、レーザの照射が開始する。しかし、同図（Ｂ）に示すように、この期間中は出力開始信号Ｏｎが出力されていない（Ｌｏｗレベル）ために、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤの送給は開始されず、かつ、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗも出力されない。時刻ｔ１直後のアーク発生部の状態は、同図（Ｇ１）に示すように、給電チップ４ａを通って送給される溶接ワイヤ１は停止状態であり、レーザ７が母材２へ照射されて照射部にプルーム７ａ（高温プラズマ）が形成される。この期間中には溶接ワイヤ１と母材２との間にはアークは発生していない。
【０００６】
▲２▼　時刻ｔ２〜ｔ３の期間
時刻ｔ２において上記の先行照射時間Ｔｐが経過すると、同図（Ｂ）に示すように、出力開始信号Ｏｎが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤの送給が開始されて、送給速度Ｆｗは数ｍ／ｍｉｎ程度の遅い初期送給速度設定値Ｆｓｉに相当する速度となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの出力が開始され、この期間中は溶接ワイヤと母材との間にはアークは発生していない無負荷状態であるので、その値は最大値の無負荷電圧Ｖｎｌとなる。また、同図（Ｆ）に示すように、無負荷状態であるので溶接電流Ｉｗは通電しない。この期間中のアーク発生部の状態は、同図（Ｇ２）に示すように、溶接ワイヤ１は矢印の方向へ送給されて先端部は次第に母材２に接近する。他方、レーザ７の先行照射によって上記のプルーム７ａの占める空間が次第に広がり、時刻ｔ２直前には溶接ワイヤ先端部とプルーム７ａとは非常に接近した状態となっている。
【０００７】
▲３▼　時刻ｔ３以降の期間
同図（Ｇ３）に示すように、溶接ワイヤ１には溶接電圧Ｖｗが印加されておりかつ溶接ワイヤ先端部と母材との間の空間には高温プラズマのプルーム７ａが形成されているので、アーク３が非常に点弧しやすい状態にある。時刻ｔ３においてアーク３が点弧すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは予め定めた第１の基準電圧値Ｖｔ１以下の電圧設定値Ｖｓに相当するアーク電圧値へと変化する。この変化に応動して、同図（Ｄ）に示すように、送給速度Ｆｗは定常の送給速度設定値Ｆｓに相当する速度となり、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常の溶接電流Ｉｃとなる。
【０００８】
上記のように、レーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法では、レーザを先行照射することによって溶接ワイヤ先端部と母材との間の空間にプルームを形成して良好なアークスタートを行う。しかしながら、この方法には以下の欠点がある。すなわち、▲１▼レーザを先行照射している間は溶接トーチは移動せず停止しているのが通常であるために、母材への入熱が大きくなり母材が薄板であるときには溶け落ちが発生するおそれがある。▲２▼レーザの母材への照射位置及び溶接ワイヤの送給タイミングが少しでもズレるとプルームの形成状態が変化するために、アークスタートが悪くなる。これらの問題を解決しかつレーザ照射による高速溶接を実現する方法として以下に説明する従来技術２が提案されている。
【０００９】
［従来技術２］
従来技術２の溶接装置の構成は、上述した図１において先行照射時間タイマ回路ＴＴＣを除去して溶接開始信号Ｓｔをレーザ発振装置９及び溶接電源装置６に同時に入力するようにしたものである。従来技術２は、レーザ照射アーク溶接においてリトラクトアークスタート方法を行うものである。リトラクトアークスタート方法とは、アークスタート時に溶接ワイヤを前進送給／後退送給／再前進送給させてアークスタートさせる方法である。
【００１０】
図８は、上記の溶接装置においてリトラクトアークスタート方法を行ったとき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）はレーザの出力値Ｐｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ先端・母材間距離又はアーク長Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻でのアーク発生部の状態を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１１】
▲１▼　時刻ｔ１〜ｔ２の期間（前進送給）
時刻ｔ１において同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図（Ｂ）に示すように、レーザの照射が開始される。同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤの送給も開始され、送給速度Ｆｗは初期送給速度設定値Ｆｓｉに相当する速度となり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは無負荷電圧Ｖｎｌとなり、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは無負荷状態なので通電しない。また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Ｌｗは次第に短くなる。時刻ｔ１のアーク発生部の状態を同図（Ｇ１）に示す。
【００１２】
▲２▼　時刻ｔ２〜ｔ３の期間（後退送給）
同図（Ｇ２）に示すように、上記の前進送給によって時刻ｔ２において溶接ワイヤ１が母材２と接触すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは予め定めた第２の基準電圧値Ｖｔ２以下の数Ｖ程度の短絡電圧値に変化する。この変化に応動して、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤの母材からの後退送給が開始されて、送給速度Ｆｗは後退送給速度設定値Ｆｓｒに相当する速度となる。ここで、送給速度Ｆｗが負の値であるときは後退送給であることを示している。また、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓとなる。時刻ｔ２から溶接ワイヤの後退送給を開始するが、ワイヤ送給モータの回転方向が反転する時間及び溶接トーチ内の溶接ワイヤの遊び分を後退送給する時間が必要なためた、時刻ｔ２〜ｔ３のこの期間中は、同図（Ｆ）に示すように、溶接ワイヤは母材に接触したままである。
【００１３】
▲３▼　時刻ｔ３〜ｔ４の期間（後退送給）
同図（Ｇ３）に示すように、時刻ｔ３において上記の後退送給によって溶接ワイヤ１が母材２から離れると、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、溶接電圧Ｖｗは上記の第２の基準電圧値Ｖｔ２を超える値のアーク電圧値に変化する。この変化時点から予め定めた遅延時間Ｔｄが経過するまでのこの期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは後退送給速度を維持し、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記の初期電流Ｉｓを維持する。また、同図（Ｆ）に示すように、アーク長Ｌｗは、初期アーク３ａが発生した状態のままで後退送給によって次第に長くなる。
【００１４】
▲４▼　時刻ｔ４以降の期間（再前進送給）
時刻ｔ４において上記の遅延時間Ｔｄが経過すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤは再前進送給されて、送給速度Ｆｗは定常の送給速度設定値Ｆｓに相当する速度となる。同時に、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは電圧設定値Ｖｓに相当するアーク電圧値となり、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常の溶接電流Ｉｃとなる。また、同図（Ｆ）に示すように、アーク長Ｌｗは、時刻ｔ４から収束時間Ｔｃを経過した時刻ｔ５において定常のアーク長Ｌｃに収束する。アーク発生部の状態は、同図（Ｇ４）に示すように、時刻ｔ４において定常の溶接電流Ｉｃが通電する定常のアーク３に移行し、その後同図（Ｇ５）に示すように、時刻ｔ５においてそのアーク長が適正値となる。
【００１５】
上記のように、リトラクトアークスタート方法では、溶接ワイヤを前進／後退／再前進送給することによってレーザ照射の作用とは関係なくアークスタートを良好にしている。レーザ照射は、溶接中の入熱量の増大及びアーク発生状態の安定化を促進して高速溶接を可能とするために必要となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、従来技術２の課題を説明するための上記図８に対応するタイミングチャートである。同図（Ａ）〜（Ｇ３）の各信号は図８のときと同様である。以下、同図を参照して説明する。
【００１７】
▲１▼　時刻ｔ１〜ｔ２の期間
この期間中の同図（Ａ）〜（Ｆ）の各信号の動作は上記の図８のときと同様であるので説明は省略する。ただし、同図（Ｇ１）に示すように、レーザの一部が溶接ワイヤの先端部にも照射されるために、溶接ワイヤ先端部が溶融して溶滴１ａが形成される。レーザは溶接ワイヤと母材との狭い空間を通過して照射されるために、溶接ワイヤにレーザの一部が照射されることは通常である。したがって、この期間中に溶接ワイヤ先端部が溶融することはよく発生することである。
【００１８】
▲２▼　時刻ｔ２以降の期間
同図（Ｇ２）に示すように、時刻ｔ２において前進送給によって溶接ワイヤが母材２と接触すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは第２の基準電圧値Ｖｔ２以下の短絡電圧値に変化する。この変化に応動して、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤの後退送給が開始されて、送給速度Ｆｗは後退送給速度設定値Ｆｓｒに相当する速度となる。同時に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは初期電流Ｉｓとなる。同図（Ｇ２）に示すように、溶接ワイヤ先端部の溶滴１ａが母材と接触したときに、同図（Ｇ３）に示すように、レーザが照射されない裏側部分の溶滴１ａは冷却して母材との溶着１ｂを形成する。溶着１ｂが発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤを後退送給しても溶接ワイヤが母材から離れないために初期アークは発生しない。このために、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡電圧値のままであり、同図（Ｅ）に示すように、溶接電流Ｉｗは初期電流Ｉｓのままである。したがって、いつまでもアークは発生せず、アークスタートは失敗となる。
【００１９】
上記は溶着した場合であるが、溶着までに至らなくても、時刻ｔ２において溶接ワイヤ先端部の溶滴１ａが母材に接触するときに大粒のスパッタが飛散して母材に付着しビード外観が悪くなる場合も生じる。
【００２０】
そこで、本発明では、上記の課題を解決してアークスタート性に優れ高速溶接も可能なレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法を提供する。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、消耗電極アーク溶接の溶融池又はその周辺部にレーザを照射して溶接を行うレーザ照射アーク溶接にあって、溶接電源装置に溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤの母材への前進送給を開始すると共に上記溶接電源装置の出力を開始し、この前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤの母材からの後退送給を開始すると共に小電流値の初期電流を通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤの再前進送給を開始すると共に定常の溶接電流を通電し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アークスタート制御方法において、
上記レーザの照射を、上記初期アークの発生時点又はそれ以降から開始することを特徴とするレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法である。
【００２２】
請求項２の発明は、上記レーザの照射を、再前進送給の開始時点又はそれ以降から開始する請求項１記載のレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１は、上述したリトラクトアークスタート方法において、レーザの照射を初期アークの発生時点又はそれ以降から開始するレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法である。この方法によれば、前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触するまでの期間にはレーザは照射されないので溶接ワイヤ先端部が溶融して溶滴が形成されることはなく、接触後に溶着及びスパッタの付着が発生することはない。以下、実施の形態１について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ照射アーク溶接装置の構成図である。同図において、上述した図６と同一構成物には同一符号を付してそれらの説明は省略する。図６のときと異なる点は以下のとおりである。溶接開始信号Ｓｔは直接溶接電源装置６に入力されて、溶接電源装置６からレーザ出力開始信号Ｐｏｎが出力される。レーザ発振装置９は、このレーザ出力開始信号Ｐｏｎが入力（Ｈｉｇｈレベル）されるとレーザ照射を開始する。溶接電源装置６は、上記の溶接開始信号Ｓｔが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると溶接ワイヤの前進送給及び溶接電圧の出力を開始する。
【００２５】
図２は、上記の図１における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）はレーザ出力開始信号Ｐｏｎの時間変化を示し、同図（Ｃ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ先端・母材間距離又はアーク長Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻でのアーク発生部の状態を示す。同図において、上述した図８と同一の動作については説明を省略し、図８とは異なる動作についてのみ説明する。
【００２６】
時刻ｔ３において同図（Ｇ３）に示すように初期アーク３ａが発生して同図（Ｄ）に示すように溶接電圧Ｖｗが第２の基準電圧値Ｖｔ２を超えた時点から、同図（Ｂ）に示すように、レーザ出力開始信号ＰｏｎがＨｉｇｈレベルに変化してレーザの照射が開始される。このように、初期アーク３ａが発生した時点からレーザの照射を開始することによって、溶接ワイヤと母材とが接触する時刻ｔ２以前にレーザ照射による溶滴の形成を防止することができる。このために、上述した溶着及びスパッタの付着を防止することができる。アークスタートについては、レーザの照射がなくてもリトラクトアークスタート方法によって良好にすることができる。しかも、良好なアークスタート後の溶接中にはレーザが照射されるので、高速溶接も可能となる。
【００２７】
ところで、レーザの照を接触後の時刻ｔ２〜ｔ３の期間から開始しない理由は、接触時にレーザを照射すると接触部の一部が溶融してその後に溶着が発生するおそれがあるためである。また、レーザの照射開始は、初期アークの発生時点ではなくそれ以降の時点でもよい。ただし、定常のアークが定常アーク長Ｌｃとなる時刻ｔ５前後までにはレーザの照射を開始する必要がある。この理由は、高速溶接のアークスタート部の溶け込みは浅くなりやすいために、レーザ照射によってこれを適正値に近づける必要がある。このためには定常アーク長Ｌｃに収束する時点の前後までにはレーザの照射を開始する必要がある。
【００２８】
図３は、実施の形態１の溶接電源装置６のブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
【００２９】
出力制御回路ＩＮＶは、商用電源（３相２００Ｖ等）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御、サイリスタ制御等の出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、この電圧検出信号Ｖｄが図２（Ｄ）に示す第２の基準電圧値Ｖｔ２以下であるときにＨｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。遅延回路ＴＴＤは、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化した時点（初期アーク発生時点）から予め定めた遅延時間Ｔｄの間だけＨｉｇｈレベルとなる遅延信号Ｔｔｄを出力する。初期送給速度設定回路ＦＳＩは、予め定めた初期送給速度設定信号Ｆｓｉを出力する。論理否定回路ＮＯＴは、上記の短絡判別信号Ｓｄを論理反転して切換信号Ｎｏｔを出力する。初期送給切換回路ＳＩは、この切換信号ＮｏｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（短絡）に変化するまではａ側に接続されて上記の初期送給速度設定信号Ｆｓｉを送給速度制御設定信号Ｆｓｃとして出力し、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化した後はｂ側に切り換わり後述する後退送給切換回路出力信号Ｓｒを送給速度制御設定信号Ｆｓｃとして出力する。後退送給速度設定回路ＦＳＲは、予め定めた後退送給速度設定信号Ｆｓｒを出力する。定常送給速度設定回路ＦＳは、予め定めた定常送給速度設定信号Ｆｓを出力する。後退送給切換回路ＳＲは、上記の遅延信号ＴｔｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化するまではａ側に接続されて上記の後退送給速度設定信号Ｆｓｒを後退送給切換回路出力信号Ｓｒとして出力し、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化した後はｂ側に切り換わり上記の定常送給速度設定信号Ｆｓを後退送給切換回路出力信号Ｓｒとして出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から入力された溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときには、上記の送給速度制御設定信号Ｆｓｃに相当する速度で溶接ワイヤを送給するための送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭへ出力する。
【００３０】
電圧設定回路ＶＳは、図２（Ｄ）に示す予め定めた電圧設定信号Ｖｓを出力する。初期電流設定回路ＩＳＩは、図２（Ｅ）に示す予め定めた初期電流設定信号Ｉｓｉを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｓと電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この電圧誤差増幅回路ＥＶによるフィードバック制御によって、溶接電源装置の外部特性は定常の溶接電流を通電するための定電圧特性となる。電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の初期電流設定信号Ｉｓｉと電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この電流誤差増幅回路ＥＩによるフィードバック制御によって、溶接電源装置の外部特性は初期電流を通電するための定電流特性又は垂下特性となる。外部特性切換回路ＳＰは、上記の遅延信号ＴｔｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化するまではａ側に接続されて上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化した後はｂ側に切り換わり電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。駆動回路ＤＶは、上記の溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときには、上記の誤差増幅信号Ｅａに従って上記の出力制御回路ＩＮＶを制御するための駆動信号Ｄｖを出力する。
【００３１】
本発明に特有の回路であるレーザ出力開始信号生成回路ＰＯＮは、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化（初期アーク発生時点）するとＨｉｇｈレベルとなり以後その状態を保持するレーザ出力開始信号Ｐｏｎを出力する。また、レーザの照射を初期アークの発生以降に開始する場合には、レーザ出力開始信号生成回路ＰＯＮは、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化した時点から予め定めた一定時間経過後にＨｉｇｈレベルとなり以後その状態を保持するレーザ出力開始信号Ｐｏｎを出力するようにすればよい。
【００３２】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、上述したリトラクトアークスタート方法において、レーザの照射を再前進送給の開始時点又はそれ以降から開始するレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法である。この方法によれば、前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触するまでの期間にはレーザは照射されないので、溶接ワイヤ先端部が溶融して溶滴が形成されることはなく、接触後に溶着及びスパッタの付着が発生することはない。以下、本発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。
【００３３】
実施の形態２に係る溶接装置は、上述した図１と同様である。ただし、後述するように、レーザ出力開始信号Ｐｏｎの出力タイミングが実施の形態１とは異なる。図４は、上述した図２に対応する実施の形態２における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）〜（Ｇ５）の各信号は図２と同一である。以下、図２とは異なる動作についてのみ説明する。
【００３４】
時刻ｔ４において遅延時間Ｔｄが経過して同図（Ｃ）に示すように再前進送給が開始されて同図（Ｇ４）に示すように定常のアーク３に移行した時点から、同図（Ｂ）に示すように、レーザ出力開始信号ＰｏｎがＨｉｇｈレベルに変化してレーザの照射が開始される。このように、再前進送給の開始時点からレーザの照射を開始することによって、溶接ワイヤと母材とが接触する時刻ｔ２以前にレーザ照射による溶滴の形成を防止することができる。このために、上述した溶着及びスパッタの付着を防止することができる。レーザの照射は、時刻ｔ４に示す再前進送給の開始時点から時刻ｔ５に示す定常のアークが定常のアーク長に収束する時点前後の間に開始すればよい。この理由は上述した実施の形態１のときと同様である。レーザの照射を実施の形態１のときのように初期アーク発生時点からではなく再前進送給の開始時点から開始する理由は、初期アーク発生直後はアーク長がまだ短い状態にあり、このタイミングでレーザが照射されると溶接ワイヤ先端部に大きな溶滴が形成されてスパッタが飛散するおそれがあるためである。ところで、アークスタート性については、レーザの照射がなくともリトラクトアークスタート方法によって良好にすることができる。
【００３５】
実施の形態２の溶接電源装置６のブロック図は、上述した図３においてレーザ出力開始信号生成回路ＰＯＮを下記のように変更すること以外は同一である。実施の形態２のレーザ出力開始信号生成回路ＰＯＮは、遅延信号ＴｔｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化（再前進送給開始時点）するとＨｉｇｈレベルとなり以後その状態を保持するレーザ出力開始信号Ｐｏｎを出力する。また、レーザの照射を再前進送給開始以降に開始する場合には、レーザ出力開始信号生成回路ＰＯＮは、遅延信号ＴｔｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと変化した時点から予め定めた一定時間経過後にＨｉｇｈレベルとなり以後その状態を保持するレーザ出力開始信号Ｐｏｎを出力するようにすればよい。
【００３６】
［効果］
図５は、従来技術と本発明との良好アークスタート率の比較図である。同図は、良好なアークスタートを行うことが難しいアルミニウム合金のＭＩＧ溶接の場合である。同図は、溶接ワイヤに直径１．２ｍｍのアルミニウム合金ワイヤ（ＪＩＳ　Ａ５３５６材）を、母材にアルミニウム合金材（ＪＩＳ　Ａ５０５２材）を使用して、溶接電流１００Ａにおいて多数回のアークスタートを繰り返し、溶着及び大粒のスパッタの付着がなかった良好アークスタートの比率を測定したものである。同図から明らかなように、従来技術２では良好アークスタート率は４７％であった。これに対して、本発明では良好アークスタート率は９５％へと大幅に向上した。しかも、アークスタート後のレーザ照射によって高速溶接を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のレーザ照射アーク溶接のアークスタート制御方法によれば、溶接ワイヤが前進送給されて母材と接触するまではレーザは照射されないので、この期間中に溶接ワイヤ先端部が溶融して溶滴が形成されることがなく上記の接触後に溶着及びスパッタの付着が発生しない。このために、常に良好なアークスタート性を得ることができる。同時に、初期アーク発生後又は再前進送給開始後に同期してレーザ照射が開始されるので、アークスタート性を損なうことなく、アークスタート部の溶け込みを適正化して高速溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る溶接装置の構成図である。
【図２】実施の形態１に係る図１の溶接装置におけるタイミングチャートである。
【図３】実施の形態１に係る溶接電源装置６のブロック図である。
【図４】実施の形態２に係る溶接装置におけるタイミングチャートである。
【図５】本発明の効果を示す良好アークスタート率の比較図である。
【図６】従来技術１に係る溶接装置の構成図である。
【図７】従来技術１に係る図６の溶接装置におけるタイミングチャートである。
【図８】従来技術２に係る溶接装置におけるタイミングチャートである。
【図９】従来技術２の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】
１　溶接ワイヤ
１ａ　溶滴
１ｂ　溶着
２　母材
２ａ　溶融池
３　アーク／定常のアーク
３ａ　初期アーク
４　溶接トーチ
４ａ　給電チップ
５　送給ロール
６　溶接電源装置
７　レーザ
７ａ　プルーム
８　レーザ照射ヘッド
９　レーザ発振装置
ＤＶ　駆動回路
Ｄｖ　駆動信号
Ｅａ　誤差増幅信号
ＥＩ　電流誤差増幅回路
Ｅｉ　電流誤差増幅信号
ＥＶ　電圧誤差増幅回路
Ｅｖ　電圧誤差増幅信号
ＦＣ　送給制御回路
Ｆｃ　送給制御信号
ＦＳ　定常送給速度設定回路
Ｆｓ　定常送給速度設定（値／信号）
Ｆｓｃ　送給速度制御設定信号
ＦＳＩ　初期送給速度設定回路
Ｆｓｉ　初期送給速度設定（値／信号）
ＦＳＲ　後退送給速度設定回路
Ｆｓｒ　後退送給速度設定（値／信号）
Ｆｗ　送給速度
Ｉｃ　定常の溶接電流
ＩＤ　電流検出回路
Ｉｄ　電流検出信号
ＩＮＶ　出力制御回路
ＩＳＩ　初期電流設定回路
Ｉｓｉ　初期電流設定信号
Ｉｗ　溶接電流
Ｌｃ　定常のアーク長
Ｌｗ　ワイヤ先端・母材間距離／アーク長
ＮＯＴ　論理否定回路
Ｎｏｔ　切換信号
Ｏｎ　出力開始信号
ＰＯＮ　レーザ出力開始信号生成回路
Ｐｏｎ　レーザ出力開始信号
Ｐｗ　レーザ出力値
ＳＤ　短絡判別回路
Ｓｄ　短絡判別信号
ＳＩ　初期送給切換回路
ＳＰ　外部特性切換回路
ＳＲ　後退送給切換回路
Ｓｒ　後退送給切換回路出力信号
Ｓｔ　溶接開始信号
Ｔｃ　収束時間
Ｔｄ　遅延時間
Ｔｐ　先行照射時間
ＴＴＤ　遅延回路
Ｔｔｄ　遅延信号
ＴＴＰ　先行照射時間タイマ回路
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（値／信号）
Ｖｔ１　第１の基準電圧値
Ｖｔ２　第２の基準電圧値
Ｖｗ　溶接電圧
【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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【図８】
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【図９】
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