(57)【要約】【課題】安定したアーク長制御を行い、スパッタの発生を少なくし、シールドガスがアーク及び溶融金属を空気から十分に遮蔽することができる２電極パルスアーク溶接制御方法を提供する。【解決手段】第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのパルス周期Ｔｓを同じとし、第１のピーク電流ＡＩｐの中心時刻と第２のベース電流ＢＩｂの中心時刻とを一致させることによって、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのそれぞれのピーク電流が重なることがない制御を行う。【選択図】　　　　図６
2004001033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、不活性ガスが９０［体積％］以上１００［体積％］以下のシールドガスをアーク及び溶融金属に噴出し、前記第１の溶接ワイヤには予め設定した第１のピーク電流通電時間の第１のピーク電流の通電と予め設定した第１のベース電流通電時間の第１のベース電流の通電とを第１のパルス周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピーク電流通電時間の第２のピーク電流の通電と予め設定した第２のベース電流通電時間の第２のベース電流の通電とを第２のパルス周期とする通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークをそれぞれ発生させて溶接する２電極パルスアーク溶接制御方法において、前記第１のパルス周期及び前記第２のパルス周期を予め定めたパルス周期に設定し、｛（前記第１のピーク電流通電時間＋前記第２のピーク電流通電時間）＜前記パルス周期｝と設定し、前記第２のピーク電流通電時間が前記第１のベース電流通電時間内にあるように予め定めた遅延時間を設定し、前記第１のピーク電流通電時間の開始時刻から前記遅延時間の経過時刻に前記第２のピーク電流の通電を開始する２電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
第１のピーク電流通電時間及び第２のピーク電流通電時間はそれぞれの溶接電源装置の外部特性を定電圧制御とし、第１のベース電流通電時間及び第２のベース電流通電時間はそれぞれの溶接電源装置の外部特性を定電流制御とする請求項１に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項３】
遅延時間として｛遅延時間＝（パルス周期＋第１のピーク電流通電時間−第２のピーク電流通電時間）／２｝を演算して設定する請求項１又は請求項２に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項４】
第１のピーク電流及び第２のピーク電流が立ち上がり電流、最大ピーク電流及び立ち下り電流からそれぞれ形成される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項５】
第１のピーク電流及び第１のベース電流から成る第１の溶接電流と第２のピーク電流及び第２のベース電流から成る第２の溶接電流のそれぞれの平均溶接電流が２００［Ａ］以上であり、それぞれのベース電流が１００［Ａ］以上である請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された２本の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する２電極パルスアーク溶接制御方法において、２つのアークの相互間に作用する力によってアークが相互干渉するためにアークの発生状態が不安定になる場合がある。
本発明は、このアークの発生状態が不安定になることを抑制する２電極パルスアーク溶接制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２電極パルスアーク溶接制御方法では、１つの溶接トーチに設けた電気的に絶縁された２つのコンタクトチップを通して２本の溶接ワイヤを送給して、これらの溶接ワイヤと被溶接物との間にパルスアークをそれぞれ発生させて溶接を行う。この溶接制御方法は、２本の溶接ワイヤが同時に溶融するので高溶着量を得ることができ、薄板の溶接では４［ｍ／分］を超える高速溶接を行うことができる。また、厚板の多層溶接では層数を減らして溶接を行うことができ、溶接作業の高効率化を図ることができる。さらに、この溶接制御方法は、パルスアークによる溶接制御方法であるので、スパッタの発生が少なく、美しいビード外観を得ることができる。
【０００３】
本出願人は、過去の出願において、下記の２電極パルスアーク溶接制御方法を提言した。即ち、図１に示すような第１のピーク電流通電時間ＡＴｐと第２のピーク電流通電時間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させるように第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗを通電する。この結果、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との溶滴離脱をアークの磁気的干渉の少ない第１のベース電流通電時間ＡＴｐ及び第２のベース電流通電時間ＢＴｐで行うことができる。
図１は、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐと第２のピーク電流通電時間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させるように第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗを通電した波形を示す図である。
【０００４】
しかし、この溶接制御方法は、アルゴンガスに炭酸ガスが混合されたシールドガスを噴出して鉄を溶接する場合に上述した効果を奏する。この場合、２本のワイヤに同時にピーク電流が通電されるときに、両方のアークが互いに引っ張られ様とするが、下記の理由により、両方のアークが互いに引っ張られることが少ない。
炭酸ガスＣＯ２は、高温になると一酸化炭素ＣＯと酸素Ｏとに解離し、そのとき熱量が奪われる。この結果、下記に説明する熱的ピンチ効果によって図２に示すように、アークに硬直性が発生し、第１のアークＡ３及び第２のアークＢ３は電磁気的な干渉によって、溶接ワイヤの送給方向から大きく曲がることがない。従って、両方のアークが互いに引っ張られることが少なく、安定したアーク長制御を行うことができる。
図２は、アルゴンガスに炭酸ガスが混合されたシールドガスを噴出して鉄を溶接する場合に、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されたときのアークの発生状態を示す図である。同図において、１はノズルであり、２は被溶接物である。
ここで、熱的ピンチ効果を説明する。アークの外周部が冷却された場合、この外周部が中心部より低温になり、外周部の電気伝導性が低下し、アーク電流が伝導性の高い中心部に集中して、中心部の電流密度が高くなる。この結果、アークに硬直性が発生する。これが熱的ピンチ効果である。
【０００５】
上述したアルゴンガスに炭酸ガスが混合されたシールドガスを噴出して鉄を溶接する場合に対して、アルミニウムを溶接する場合は、不活性ガスであるアルゴンガスをシールドガスとして使用し、また、ステンレスを溶接する場合は、アルゴンガスに３〜５［体積％］の酸素が混合されたガスをシールドガスとして使用して溶接する。これらの場合，アークに熱的ピンチ効果が発生せず、アークに硬直性が発生しない。
従って、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されると、図３に示すように、両方のアークが互いに引っ張られるために、一方の溶接ワイヤから溶滴が離脱するとき、溶滴が他方の溶接ワイヤの方向に飛び出し、溶滴が溶融池に落下しないでスパッタに成り、溶接ビード形状が整わなくなる。
図３は、アルミニウム又はステンレスを溶接する場合に、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されたときのアークの発生状態を示す図である。
【０００６】
また、両方のアークが互いに引っ張られると、被溶接物に対して垂直方向のアーク力が減少することになり、被溶接物の溶け込みが浅くなる。
【０００７】
上記の問題点を解決する溶接方法として、例えば、国際溶接学会ＩＩＷの論文であるＩＩＷＤｏｃｕｍｅｎｔ　Ｎｏ．ＸＩＩ−１５４９−９８「Ｔｗｏ−Ｗｉｒｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｒａｔｅ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｓｐｅｅｄ」には、互いに絶縁された２本の溶接ワイヤを用いたＧＭＡＷ（ガスメタルアーク溶接）において、図４に示す波形のパルス電流を２本の溶接ワイヤにそれぞれ通電することが提案されている。図４に示す波形は、一方の溶接ワイヤにベース電流を通電する時間に他方の溶接ワイヤにピーク電流を通電している。この結果、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されないために、両方のアークが互いに引っ張られることがなく、安定したアーク長制御を行うことができる。しかし、アーク長制御を行う具体的な方法が提案されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、アルミニウム又はステンレスを溶接する場合、図４に示した波形のパルス電流を通電することによって安定したアーク長制御を行うことができるが、アーク長制御を行う具体的な方法が提案されていない。
また、図４に示す波形は、２本の溶接ワイヤに通電する溶接電流のピーク電流が約３００［Ａ］で、ピーク電流通電時間が約２．５［ｍｓ］で、ベース電流は約５０［Ａ］で、ベース電流通電時間が約７［ｍｓ］である。この１本の溶接ワイヤ当りの平均溶接電流は約１１５［Ａ］であり、２本の溶接ワイヤで２３０［Ａ］である。２本の溶接ワイヤで２３０［Ａ］の平均溶接電流では、２本の溶接ワイヤを使用した溶接方法を効果的に実施しているとはいえず、１本の溶接ワイヤ当りの平均溶接電流を２００［Ａ］以上にする必要がある。
【０００９】
平均溶接電流を増加するためには、２本の溶接ワイヤに通電する溶接電流のピーク電流及びピーク電流通電時間を１パルス１溶滴移行を維持できる値に設定したうえで、ベース電流通電時間を短くして、パルス周波数を増加させる方法がある。しかし、この場合、下記の問題が発生する。
【００１０】
図５は、１本の溶接ワイヤに通電する平均溶接電流を約２００［Ａ］以上にする場合の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示す図である。同図（Ａ）に示す第１の溶接電流ＡＩｗにおいて、直径が１．６［ｍｍ］で材質がＡ５３５６ＷＹのアルミニウムの溶接ワイヤを使用し、周波数が１２０［Ｈｚ］、第１の最大ピーク電流ＡＩｐｍが４００［Ａ］、第１の最大ピーク電流通電時間ＡＴｐｍが１．６［ｍｓ］、第１の立ち上がり時間ＡＴｕ及び第１の立ち下り時間ＡＴｄが１．６［ｍｓ］、第１のベース電流ＡＩｂが８０［Ａ］、第１のベース電流通電時間ＡＴｂが３．５［ｍｓ］であり、第１の平均溶接電流が２０３［Ａ］である。また、同図（Ｂ）に示す第２の溶接電流ＢＩＷにおいても同様である。
ピーク電流及びピーク電流通電時間を１パルス１溶滴移行を維持できる値に設定したうえで、平均溶接電流を２００［Ａ］にするためには、パルス周波数を高くする必要がある。この結果、ベース電流通電時間が短くなり、一方の溶接電流の立ち上がり時間及び立ち下り時間が他方の溶接電流の立ち下り時間及び立ち上がり時間にそれぞれ重なることになる。
【００１１】
この結果、２本の溶接ワイヤに同時に高い電流が通電されることになり、図３に示したように、両方のアークが互いに引っ張られるために、図３で述べた問題が同様に発生する。
【００１２】
本発明は、安定したアーク長制御を行い、スパッタの発生を少なくし、シールドガスがアーク及び溶融金属を空気から十分に遮蔽することができる２電極パルスアーク溶接制御方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、不活性ガスが９０［体積％］以上１００［体積％］以下のシールドガスをアーク及び溶融金属に噴出し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流通電時間ＡＴｐの第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流通電時間ＡＴｂの第１のベース電流ＡＩｂの通電とを第１のパルス周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電流通電時間ＢＴｐの第２のピーク電流ＢＩｐの通電と予め設定した第２のベース電流通電時間ＢＴｂの第２のベース電流ＢＩｂの通電とを第２のパルス周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３をそれぞれ発生させて溶接する２電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第１のパルス周期及び上記第２のパルス周期を予め定めたパルス周期Ｔｓに設定し、｛（上記第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ＋上記第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）＜上記パルス周期Ｔｓ｝と設定し、上記第２のピーク電流通電時間ＢＴｐが上記第１のベース電流通電時間ＡＴｂ内にあるように予め定めた遅延時間Ｔｄを設定し、上記第１のピーク電流通電時間ＡＴｐの開始時刻から上記遅延時間Ｔｄの経過時刻に上記第２のピーク電流ＢＩｐの通電を開始する２電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ及び第２のピーク電流通電時間ＢＴｐはそれぞれの溶接電源装置の外部特性を定電圧制御とし、第１のベース電流通電時間ＡＴｂ及び第２のベース電流通電時間ＢＴｂはそれぞれの溶接電源装置の外部特性を定電流制御とする請求項１に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、
遅延時間Ｔｄとして｛遅延時間Ｔｄ＝（パルス周期Ｔｓ＋第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ−第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）／２｝を演算して設定する請求項１又は請求項２に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、
第１のピーク電流ＡＩｐ及び第２のピーク電流ＢＩｐが立ち上がり電流、最大ピーク電流及び立ち下り電流からそれぞれ形成される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、
第１のピーク電流ＡＩｐ及び第１のベース電流ＡＩｂから成る第１の溶接電流ＡＩｗと第２のピーク電流ＢＩｐ及び第２のベース電流ＢＩｂから成る第２の溶接電流ＢＩｗのそれぞれの平均溶接電流が２００［Ａ］以上であり、それぞれのベース電流が１００［Ａ］以上である請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の２電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
［実施の形態１］
図６は、本発明の実施の形態１の２電極パルスアーク溶接制御方法の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示す図である。また、実施の形態１の２電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図を図７に示し、後述する。
本発明の実施の形態１は、一方の溶接ワイヤにベース電流を通電する時に他方の溶接ワイヤにピーク電流を通電するために、２本の溶接ワイヤに通電する溶接電流のパルス周期を同じに設定し、｛（第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ＋第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）＜パルス周期Ｔｓ｝となるように２本の溶接ワイヤに通電するピーク電流の通電時間をそれぞれ予め設定する。そして、一方の溶接電流のピーク電流通電時間の中心の時刻と他方の溶接電流のベース電流通電時間の中心の時刻とを一致させる。そのために、第１の溶接電流ＡＩｗの第１のピーク電流ＡＩｐの通電開始時刻から第２の溶接電流ＢＩｗの第２のピーク電流ＢＩｐの通電開始時刻までの遅れ時間である遅延時間Ｔｄを下記のように演算して設定する。
遅延時間Ｔｄを、｛遅延時間Ｔｄ＝（パルス周期Ｔｓ＋第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ−第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）／２｝で演算する。
この遅延時間Ｔｄを設けることによって、一方の溶接電流のピーク電流通電時間の中心の時刻と他方の溶接電流のベース電流通電時間の中心の時刻とを一致させることができ、２本の溶接ワイヤに通電する溶接電流のピーク電流が重なることがない。
【００１９】
図７は、本発明の実施の形態１の２電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において、この溶接装置は、第１の溶接電源装置ＡＰＳ、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦ、第１の送給速度設定回路ＡＷＳ、第２の溶接電源装置ＢＰＳ、第２のワイヤ送給装置ＢＷＦ、第２の送給速度設定回路ＢＷＳ及び溶接トーチ４から構成されている。以下、同図を参照してこれらの装置について説明する。
【００２０】
溶接トーチ４には、相互に電気的に絶縁された第１のコンタクトチップＡ４１及び第２のコンタクトチップＢ４１が装着されており、これらのコンタクトチップＡ４１及びＢ４１を通して第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１が送給及び給電されて、被溶接物２との間に第１のアークＡ３及び第２のアークＢ３が発生する。
【００２１】
第１の溶接電源装置ＡＰＳは、一点鎖線で囲んだ範囲内の各ブロックから構成されており、以下、これらのブロックについて説明する。
出力制御回路ＩＮＶは、商用電源を入力として出力制御し、アーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は以下の回路から構成されている。すなわち、商用電源を整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従って上記のインバータ回路を構成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【００２２】
パルス周期設定回路ＴＳは、予め設定した第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗのパルス周期設定信号Ｔｓを出力する。このパルス周期は溶接ワイヤの送給量に対応した周期に設定される。
第１のピーク電流通電時間設定回路ＡＴＰは、予め設定した第１のピーク電流通電時間設定信号ＡＴｐを出力する。無安定マルチバイブレータＡＭは、上記のパルス周期設定信号Ｔｓによって設定されたパルス周期で、上記の第１のピーク電流通電時間設定信号ＡＴｐによって設定された時間だけＨｉｇｈレベルとなる第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する。
【００２３】
第１のピーク電流設定回路ＡＩＰは、予め設定した第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する。第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、予め設定した第１のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する。第１の切換回路ＡＳＷは、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に接続されて、上記の第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを第１の電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。また、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に接続されて、上記の第１のベース電流設定信号ＡＩｂを第１の電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。電流検出回路ＩＤは、第１の溶接電流ＡＩｗ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、フィードバック信号である上記の電流検出信号Ｉｄと、目標値である上記の第１の電流制御設定信号ＡＩｓｃとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って上述した出力制御回路ＩＮＶによって上記の第１の溶接電流ＡＩｗの制御が行われて、第１の溶接電圧ＡＶｗが第１のコンタクトチップＡ４１と被溶接物２との間に印加される。
【００２４】
第１の送給速度設定回路ＡＷＳは、第１の溶接電源装置ＡＰＳの外部に設けられており、第１の送給速度設定信号ＡＷｓを出力する。送給制御回路ＷＣは、上記の第１の送給速度設定信号ＡＷｓを入力として、送給制御信号Ｗｃを出力する。第１のワイヤ送給装置ＡＷＦは、上記の送給制御信号Ｗｃに従って第１の溶接ワイヤＡ１の送給を制御する。
【００２５】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳを構成する各ブロックについて説明する。第２のピーク電流通電時間設定回路ＢＴＰは、予め設定された第２のピーク電流通電時間設定信号ＢＴｐを出力する。遅延時間演算回路ＴＤは、上記のパルス周期設定信号Ｔｓ、第１のピーク電流通電時間設定信号ＡＴｐ及び第２のピーク電流通電時間設定信号ＢＴｐを入力として、｛遅延時間Ｔｄ＝（パルス周期Ｔｓ＋第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ−第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）／２｝を演算して、遅延時間設定信号Ｔｄを出力する。遅延回路ＯＤは、第１のパルス周期信号ＡＴｆと遅延時間設定信号Ｔｄとを入力して、第１のパルス周期信号ＡＴｆを遅延時間Ｔｄだけ遅延させた遅延パルス周期信号Ｏｄを出力する。単安定マルチバイブレータＭＭは、遅延パルス周期信号Ｏｄと第２のピーク電流通電時間設定信号ＢＴｐとを入力し、遅延パルス周期信号ＯｄがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化することをトリガとして、第２のピーク電流通電時間設定信号ＢＴｐによって設定された時間だけＨｉｇｈレベルとなる第２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する。
【００２６】
その他の符号の説明については、上記の第１の溶接電圧ＡＶｗ及び第１の溶接電流ＡＩｗを第２の溶接電圧ＢＶｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗに、第１のピーク電流設定回路ＡＩＰ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを第２のピーク電流設定回路ＢＩＰ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに、第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第１のベース電流設定信号ＡＩｂを第２のベース電流設定回路ＢＩＢ及び第２のベース電流設定信号ＢＩｂに、第１の切換回路ＡＳＷ及び第１の電流制御設定信号ＡＩｓｃを第２の切換回路ＢＳＷ及び第２の電流制御設定信号ＢＩｓｃに、第１の送給速度設定回路ＡＷＳ及び第１の送給速度設定信号ＡＷｓを第２の送給速度設定回路ＢＷＳ及び第２の送給速度設定信号ＢＷｓに、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦを第２のワイヤ送給装置ＢＷＦにそれぞれ読み替えると同様になるので、説明を省略する。
【００２７】
以下、動作を説明する。まず、第１の溶接電源装置ＡＰＳによって第１のコンタクトチップＡ４１と被溶接物２との間に第１の溶接電圧ＡＶｗが印加されると共に、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦによって第１の溶接ワイヤＡ１が送給されて、被溶接物２との間に第１のアークＡ３が発生して第１の溶接電流ＡＩｗが通電される。また、パルス周期Ｔｓで、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐは、第１のピーク電流ＡＩｐを通電し、第１のベース電流通電時間ＡＴｂは第１のベース電流ＡＩｂを通電する第１の溶接電流ＡＩｗの制御が出力制御回路ＩＮＶによって行われる。
【００２８】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳによって第２のコンタクトチップＢ４１と被溶接物２との間に第２の溶接電圧ＢＶｗが印加されると共に、第１のワイヤ送給装置ＢＷＦによって第２の溶接ワイヤＢ１が送給されて、被溶接物２との間に第２のアークＢ３が発生して第２の溶接電流ＢＩｗが通電される。また、遅延時間演算回路ＴＤで遅延時間Ｔｄが演算されて、第１のピーク電流ＡＩｐの立ち上がりから遅延時間Ｔｄ後に第２のピーク電流ＢＩｐが立ち上がり、パルス周期Ｔｓで、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐは第２のピーク電流ＢＩｐを通電し、第２のベース電流通電時間ＢＴｂは第２のベース電流ＢＩｂを通電する第２の溶接電流ＢＩｗの制御が出力制御回路ＩＮＶによって行われる。
【００２９】
この結果、図６に示したように、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのパルス周期Ｔｓが同じで、第１のピーク電流ＡＩｐの中心時刻と第２のベース電流ＢＩｂの中心時刻とが一致するので、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのそれぞれのピーク電流が重なることがない制御を行うことができる。従って、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されないために、両方のアークが互いに引っ張られることがなく、安定したアーク長制御を行うことができ、スパッタの発生が少なく、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００３０】
図７において、パルス周期設定回路ＴＳ、第１のピーク電流通電時間設定回路ＡＴＰ、第２のピーク電流通電時間設定回路ＢＴＰ及び遅延時間演算回路ＴＤを溶接電源装置内に設けているが、これらの回路を溶接電源装置の外部に設けてもよい。また、溶接用ロボットを用いて溶接を行う場合は、パルス周期設定信号信号Ｔｓ、第１のピーク電流通電時間設定信号ＡＴｐ、第２のピーク電流通電時間設定信号ＢＴｐ及び遅延時間演算信号Ｔｄを、ロボット制御装置からの通信信号によって設定してもよい。
【００３１】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２の２電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において、第１の溶接電源装置ＡＰＳの電圧検出回路ＶＤは、第１の溶接電圧ＡＶｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。第１のピーク電圧設定回路ＡＶＰは、予め設定した第１のピーク電圧設定信号ＡＶｐを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、フィードバック信号である上記の電圧検出信号Ｖｄと、目標値である上記の第１のピーク電圧設定信号ＡＶｐとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、予め設定した第１のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、フィードバック信号である電流検出信号Ｉｄと、目標値である上記の第１のベース電流設定信号ＡＩｂとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。第１の切換回路ＡＳＷは、第１のパルス周期信号ＡＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に接続されて、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを第１の出力制御設定信号ＡＯｓｃとして出力制御回路ＩＮＶに出力する。また、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に接続されて、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを第１の出力制御設定信号ＡＯｓｃとして出力制御回路ＩＮＶに出力する。
【００３２】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳにおいては、第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第１のベース電流設定信号ＡＩｂを第２のベース電流設定回路ＢＩＢ及び第２のベース電流設定信号ＢＩｂに、第１のピーク電圧設定回路ＡＶＰ及び第１のピーク電圧設定信号ＡＶｐを第２のピーク電圧設定回路ＢＶＰ及び第２のピーク電圧設定信号ＢＶｐに、第１の切換回路ＡＳＷを第２の切換回路ＢＳＷに、第１の出力制御設定信号ＡＯｓｃを第２の出力制御設定信号ＢＯｓｃにそれぞれ読み替えると同様になるので、説明を省略する。
【００３３】
その他の図７に示す機能と同一機能に同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
以下、動作を説明する。第１の溶接電源装置ＡＰＳによって第１のコンタクトチップＡ４１と被溶接物２との間に第１の溶接電圧ＡＶｗが印加されると共に、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦによって第１の溶接ワイヤＡ１が送給されて、被溶接物２との間に第１のアークＡ３が発生して第１の溶接電流ＡＩｗが通電される。また、パルス周期Ｔｓで、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐは、電圧検出信号Ｖｄが第１のピーク電圧設定信号ＡＶｐと等しくなるように第１のピーク電圧を変化させ、第１のベース電流通電時間ＡＴｂは、電流検出信号Ｉｄが第１のベース電流設定信号ＡＩｂと等しくなるように第１のベース電流を変化させるように第１の溶接電流ＡＩｗの制御が出力制御回路ＩＮＶによって行われる。
【００３５】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳによって第２のコンタクトチップＢ４１と被溶接物２との間に第２の溶接電圧ＢＶｗが印加されると共に、第２のワイヤ送給装置ＢＷＦによって第２の溶接ワイヤＢ１が送給されて、被溶接物２との間に第２のアークＢ３が発生して第２の溶接電流ＢＩｗが通電される。また、遅延時間演算回路ＴＤで遅延時間Ｔｄが演算されて、第１のピーク電流ＡＩｐの立ち上がりから遅延時間Ｔｄ後に第２のピーク電流ＢＩｐが立ち上がり、パルス周期Ｔｓで、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐは、電圧検出信号Ｖｄが第２のピーク電圧設定信号ＢＶｐと等しくなるように第２のピーク電圧を変化させ、第２のベース電流通電時間ＢＴｂは、電流検出信号Ｉｄが第２のベース電流設定信号ＢＩｐと等しくなるように第２のベース電流を変化させるように第２の溶接電流ＢＩｗの制御が出力制御回路ＩＮＶによって行われる。
【００３６】
この結果、図６に示すように、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのパルス周期Ｔｓが同じで、第１のピーク電流ＡＩｐの中心時刻と第２のベース電流ＢＩｂの中心時刻とが一致するので、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのそれぞれのピーク電流が重なることがない制御を行うことができる。従って、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されないために、両方のアークが互いに引っ張られることがなく、安定したアーク長制御を行うことができ、スパッタの発生が少なく、適切な溶接ビードを形成することができる。
また、第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗのピーク電流通電時間は溶接電源装置の外部特性を定電圧制御し、ベース電流通電時間は溶接電源装置の外部特性を定電流制御することができ、より安定したアーク長制御を行うことができる。
【００３７】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態３の２電極パルスアーク溶接制御方法の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示す図である。
同図に示す溶接電流の溶接条件は、直径が１．６［ｍｍ］で材質がＡ５３５６ＷＹのアルミニウムの溶接ワイヤを使用し、周波数が６６［Ｈｚ］、第１の最大ピーク電流ＡＩｐｍが４００［Ａ］、第１の最大ピーク電流通電時間ＡＴｐｍが１．６［ｍｓ］、第１の立ち上がり時間ＡＴｕ及び第１の立ち下り時間ＡＴｄが１．６［ｍｓ］、第１のベース電流ＡＩｂが１５０［Ａ］、第１のベース電流通電時間ＡＴｂが約１０［ｍｓ］であり、第１の平均溶接電流が約２００［Ａ］である。また、同図（Ｂ）に示す第２の溶接電流ＢＩＷにおいても同様である。
同図に示すように、本発明の実施の形態３は、第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗのそれぞれの平均溶接電流が２００［Ａ］以上で、それぞれのベース電流を１００［Ａ］以上に設定することによって、一方の溶接電流の立ち上がり時間、最大ピーク電流通電時間及び立ち下り時間から構成される全ピーク電流通電時間が、他方の溶接電流のベース電流通電時間より短いために、一方の全ピーク電流が他方の全ピーク電流と重なることがない。
【００３８】
従って、２本の溶接ワイヤに発生するアークが互いに引っ張られることがないために、安定したアーク長制御を行うことができ、スパッタの発生が少なく、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明の実施の形態１は、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのパルス周期Ｔｓを同じとし、第１のピーク電流ＡＩｐの中心時刻と第２のベース電流ＢＩｂの中心時刻とを一致させることによって、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとのそれぞれのピーク電流が重なることがない制御を行うことができる。
従って、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されないために、両方のアークが互いに引っ張られることがなく、安定したアーク長制御を行うことができ、スパッタの発生が少なく、適切な溶接ビードを形成することができる。
【００４０】
本発明の実施の形態２は、実施の形態１に加えて、第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗのそれぞれのピーク電流通電時間に、電圧検出信号Ｖｄがピーク電圧設定信号と等しくなるようにピーク電圧を変化させ、ベース電流通電時間に、電流検出信号Ｉｄがベース電流設定信号と等しくなるようにベース電流を変化させるように溶接電流の制御を出力制御回路ＩＮＶによって行う。
この結果、実施の形態１が奏する効果に加えて、より安定したアーク長制御を行うことができる。
【００４１】
本発明の実施の形態３は、第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗのそれぞれの平均溶接電流が２００［Ａ］以上で、それぞれのベース電流を１００［Ａ］以上に設定することによって、一方の溶接電流の立ち上がり時間、最大ピーク電流通電時間及び立ち下り時間から構成される全ピーク電流通電時間が、他方の溶接電流のベース電流通電時間より短いために、一方の全ピーク電流が他方の全ピーク電流と重なることがない。
従って、２本の溶接ワイヤに発生するアークが互いに引っ張られることがないために、安定したアーク長制御を行うことができ、スパッタの発生が少なく、適切な溶接ビードを形成することができる。また、プラズマ気流にシールドガスが巻き込まれることがないために、アーク及び溶融金属を空気から十分遮蔽することができ、溶接金属中にブローホール等の溶接欠陥を生じることがなく、溶接の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のピーク電流通電時間ＡＴｐと第２のピーク電流通電時間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させるように第１の溶接電流ＡＩＷ及び第２の溶接電流ＢＩＷを通電した波形を示す図である。
【図２】アルゴンガスに炭酸ガスが混合されたシールドガスを噴出して鉄を溶接する場合に、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されたときのアークの発生状態を示す図である。
【図３】アルミニウム又はステンレスを溶接する場合に、２本の溶接ワイヤに同時にピーク電流が通電されたときのアークの発生状態を示す図である。
【図４】一方の溶接ワイヤにベース電流を通電する時間に他方の溶接ワイヤにピーク電流を通電する波形を示す図である。
【図５】従来技術の１本の溶接ワイヤに通電する平均溶接電流を約２００［Ａ］以上にする場合の第１の溶接電流ＡＩＷ及び第２の溶接電流ＢＩＷの時間変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の２電極パルスアーク溶接制御方法の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の２電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態２の２電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３の２電極パルスアーク溶接制御方法の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１　ノズル
２　被溶接物
４　溶接トーチ
Ａ１　第１の溶接ワイヤ
Ａ３　第１のアーク
Ａ４１　第１のコンタクトチップ
ＡＩＢ　第１のベース電流設定回路
ＡＩｂ　第１のベース電流、第１のベース電流設定信号
ＡＩＰ　第１のピーク電流設定回路
ＡＩｐ　第１のピーク電流、第１のピーク電流設定信号
ＡＩｐｍ　第１の最大ピーク電流
ＡＩｓｃ　第１の電流制御設定信号
ＡＩｗ　第１の溶接電流
ＡＭ　無安定マルチバイブレータ
ＡＯｓｃ　第１の出力制御設定信号
ＡＰＳ　第１の溶接電源装置
ＡＳＷ　第１の切換回路
ＡＴｆ　第１のパルス周期、第１のパルス周期信号
ＡＴｂ　第１のベース電流通電時間
ＡＴｄ　第１の立ち下り時間
ＡＴＰ　第１のピーク電流通電時間設定回路
ＡＴｐ　第１のピーク電流通電時間、第１のピーク電流通電時間設定信号
ＡＴｐｍ　第１の最大ピーク電流通電時間
ＡＴｕ　第１の立ち上がり時間
ＡＶＰ　第１のピーク電圧設定回路
ＡＶｐ　第１のピーク電圧、第１のピーク電圧設定信号
ＡＶｗ　第１の溶接電圧
ＡＷＦ　第１のワイヤ送給装置
ＡＷＳ　第１の送給速度設定回路
ＡＷｓ　第１の送給速度設定信号
Ｂ１　第２の溶接ワイヤ
Ｂ３　第２のアーク
Ｂ４１　第２のコンタクトチップ
ＢＩＢ　第２のベース電流設定回路
ＢＩｂ　第２のベース電流、第２のベース電流設定信号
ＢＩＰ　第２のピーク電流設定回路
ＢＩｐ　第２のピーク電流、第２のピーク電流設定信号
ＢＩｐｍ　第２の最大ピーク電流
ＢＩｓｃ　第２の電流制御設定信号
ＢＩｗ　第２の溶接電流
ＢＯｓｃ　第２の出力制御設定信号
ＢＰＳ　第２の溶接電源装置
ＢＳＷ　第２の切換回路
ＢＴｆ　第２のパルス周期、第２のパルス周期信号
ＢＴｂ　第２のベース電流通電時間
ＢＴｄ　第２の立ち下り時間
ＢＴＰ　第２のピーク電流通電時間設定回路
ＢＴｐ　第２のピーク電流通電時間、第２のピーク電流通電時間設定信号
ＢＴｐｍ　第２の最大ピーク電流通電時間
ＢＴｕ　第２の立ち上がり時間
ＢＶＰ　第２のピーク電圧設定回路
ＢＶｐ　第２のピーク電圧、第２のピーク電圧設定信号
ＢＶｗ　第２の溶接電圧
ＢＷＦ　第２のワイヤ送給装置
ＢＷＳ　第２の送給速度設定回路
ＢＷｓ　第２の送給速度設定信号
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
ＩＤ　電流検出回路
Ｉｄ　電流検出信号
ＩＮＶ　出力制御回路
ＭＭ　単安定マルチバイブレータ
ＯＤ　遅延回路
Ｏｄ　遅延パルス周期信号
ＴＤ　遅延時間演算回路
Ｔｄ　遅延時間、遅延時間設定信号
ＶＤ　電圧検出回路
Ｖｄ　電圧検出信号
ＴＳ　パルス周期設定回路
Ｔｓ　パルス周期、パルス周期設定信号
ＷＣ　送給制御回路
Ｗｃ　送給制御信号
【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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