(57)【要約】【課題】アークスタート時及びワークの位置ズレ等の突出し長さが変化する時等のアークが不安定となる場合にスパッタが多量に発生する。【解決手段】溶接電圧を検出する溶接電圧検出部７と、溶接電圧を設定する溶接電圧設定部９と、前記溶接電圧検出部７の出力と前記溶接電圧設定部９の出力を入力とし該２入力の差を増幅する誤差増幅部８と、ベース電流を設定するベース電流設定部１２と、ピーク電流を設定するピーク電流設定部１５と、前記ベース電流設定部１２の出力と前記誤差増幅部８の出力を入力とし前記誤差増幅部８の出力に応じてベース電流を増減するベース電流演算部１４と、前記ピーク電流設定部１５の出力と前記誤差増幅部８の出力を入力とし前記誤差増幅部８の出力に応じてピーク電流を増減するピーク電流演算部１６で構成される消耗電極式パルスアーク溶接装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤと溶接母材間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給し、短絡が発生しない条件から低下させた場合の設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号と、そのように設定された場合の溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号を用いて電流のパルス周波数の平均を一定に保つようにパルス期間を設定するとともに、前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて低い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を高くすることを特徴とするパルス出力制御方法。
【請求項２】
溶接ワイヤと溶接母材間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給し、短絡が発生しない条件から低下させた場合の設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号と、そのように設定された場合の溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号を用いて電流のパルス周波数の平均を一定に保つようにパルス期間を設定するとともに、前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて高い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を低くすることを特徴とするパルス出力制御方法。
【請求項３】
前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて低い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を高くすることを特徴とする請求項２記載のパルス出力制御方法。
【請求項４】
ワイヤ送給量、ワイヤ径あるいはワイヤ材質の少なくとも一つに応じてベース電流及びピーク電流の上限値及び下限値を設定することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のパルス出力制御方法。
【請求項５】
溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、溶接電圧を設定する溶接電圧設定部と、前記溶接電圧検出部の出力と前記溶接電圧設定部の出力を入力とし該２入力の差を増幅する誤差増幅部と、ベース電流を設定するベース電流設定部と、ピーク電流を設定するピーク電流設定部と、前記ベース電流設定部の出力と前記誤差増幅部の出力を入力とし誤差増幅部の出力に応じてベース電流を増減するベース電流演算部と、前記ピーク電流設定部の出力と前記誤差増幅部の出力を入力とし誤差増幅部の出力に応じてピーク電流を増減するピーク電流演算部を備え、設定電圧設定値に対する溶接出力電圧の誤差増幅量をベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方の増減量として制御する消耗電極式パルスアーク溶接装置。
【請求項６】
ワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質等の溶接条件を設定する溶接条件設定部と、前記溶接条件設定部の出力を入力としてワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質の少なくとも一つに応じてベース電流及びピーク電流の上限値及び下限値を設定する前記ベース電流演算部及び前記ピーク電流演算部を備えた請求項５記載の消耗電極式パルスアーク溶接装置。
【請求項７】
ベース電流及びピーク電流の設定値を調整する微調整部を備えた請求項５または６記載の消耗電極式パルスアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極（以下、ワイヤと称する）を送給し、ワイヤと溶接母材（以下、母材と称する）間にピーク電流とベース電流とを交互に繰り返し供給して溶接出力制御を行う溶接出力制御方法及び消耗電極式パルスアーク溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では生産性を向上させるために溶接の低スパッタに対する要求が一段と高まってきている。特にアークスタート時及びワークの位置ズレ等による突出し長さが変化するときの低スパッタ化が要求されている。
【０００３】
従来の消耗電極式パルスアーク溶接機は、溶接速度を高める時などで溶接電圧を低下させる場合パルス周波数の平均を変化させないようにパルス期間を短縮させ、１パルス毎に短絡を規則的に発生させることでスパッタの発生量を抑制している。（例えば特許文献１参照）
図３は上記従来の消耗電極式パルスアーク溶接機を示しており、１は入力電源、２は第１整流部、３はインバータ回路部、４は主変圧器、５は第２整流部、６はリアクタ、７は溶接電圧検出部、８は誤差増幅部、９は溶接電圧設定部、１０はパルス出力設定部、１１はパルス周波数設定部、１３はワイヤ送給装置、２２はトーチ、２３はワイヤ、２４は母材である。
【０００４】
以上のように構成された消耗電極式パルスアーク溶接機について、その動作を説明する。
【０００５】
溶接電圧を低下させる場合（溶接速度を高速化する場合等で行う）パルス周波数の平均を変化させないようにパルス期間を設定することにより、溶接電圧低下時に発生する短絡を１パルス毎に規則的に発生させスパッタの発生量を抑制する。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０７５２６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の消耗電極式パルスアーク溶接機は高速溶接時等のスパッタ抑制は可能となったが、アークスタート時及びワークの位置ズレ等の突出し長さが変化する時等のアークが不安定となる場合、すなわち溶接出力電圧の変動が大きい場合、その大きな変動量を補正するために、パルス周波数の変化を大きくしなければならなく、ワイヤ送給量一定時にパルス周波数を大きく変化させることは１パルス１ドロップが成立せずに不規則な短絡発生が増加しスパッタ発生量が増加するので、スパッタが多いという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記アーク不安定時のスパッタを抑制する消耗電極式パルスアーク溶接機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明のパルス出力制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給し、短絡が発生しない条件から低下させた場合の設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号と、そのように設定された場合の溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号を用いて電流のパルス周波数の平均を一定に保つようにパルス期間を設定するとともに、前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて低い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を高くするものである。
【００１０】
この制御方法によりアークが不安定となる場合、すなわち溶接出力電圧の変動が大きい場合、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制することができ、これにより、不規則な短絡発生を抑制しスパッタを抑制できる。
【００１１】
第２の発明のパルス出力制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材間にピーク電流とベース電流をパルス状に繰り返し供給し、短絡が発生しない条件から低下させた場合の設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号と、そのように設定された場合の溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号を用いて電流のパルス周波数の平均を一定に保つようにパルス期間を設定するとともに、前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて高い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を低くするものである。
【００１２】
この制御方法によりアークが不安定となる場合、すなわち溶接出力電圧の変動が大きい場合、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制することができ、これにより、不規則な短絡発生を抑制しスパッタを抑制できる。
【００１３】
第３の発明のパルス出力制御方法は、第２の発明のおいて、前記溶接出力電圧または溶接出力電圧に相当する信号が設定溶接電圧または設定溶接電圧に相当する信号に比べて低い場合に、ベース電流あるいはピーク電流の少なくともいずれか一方を高くするものである。
【００１４】
この制御方法によりアークが不安定となる場合、すなわち溶接出力電圧の変動が大きい場合、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制することができ、これにより、不規則な短絡発生を抑制しスパッタを抑制できる。
【００１５】
第４の発明のパルス出力制御方法は、前記のべース電流及びピーク電流に、ワイヤ径あるいはワイヤ材質の少なくとも一つに応じて上限値及び下限値を設定するものである。
【００１６】
次に、第５の発明の消耗電極式パルスアーク溶接装置は、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部と、溶接電圧を設定する溶接電圧設定部と、前記溶接電圧検出部の出力と前記溶接電圧設定部の出力を入力とし該２入力の差を増幅する誤差増幅部と、ベース電流を設定するベース電流設定部と、ピーク電流を設定するピーク電流設定部と、前記ベース電流設定部の出力と前記誤差増幅部の出力を入力とし誤差増幅部の出力に応じてベース電流を増減するベース電流演算部と、前記ピーク電流設定部の出力と前記誤差増幅部の出力を入力とし誤差増幅部の出力に応じてピーク電流を増減するピーク電流演算部を備えている。これにより溶接出力電圧の変動が大きい場合（アーク不安定時）、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制し、スパッタを抑制できる。
【００１７】
次に、第６の発明の消耗電極式パルスアーク溶接装置は、ワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質等の溶接条件を設定する溶接条件設定部と、前記溶接条件設定部の出力を入力としてワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質の少なくとも一つに応じてベース電流及びピーク電流の上限値及び下限値を設定する前記ベース電流演算部及び前記ピーク電流演算部を備えている。これにより溶接出力電圧の変動が大きい場合（アーク不安定時）、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制し、スパッタを抑制できる。
【００１８】
第７の発明の消耗電極式パルスアーク溶接装置は、ベース電流及びピーク電流の設定値を調整する微調整部を備えている。これにより溶接出力電圧の変動が大きい場合（アーク不安定時）、その大きな変動量を補正するために、ベース電流あるいはピーク電流を増減することでパルス周波数の変化を抑制し、スパッタを抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本実施の形態において従来例と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
図１において、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部７と、溶接電圧を設定する溶接電圧設定部９と、前記溶接電圧検出部７の出力と前記溶接電圧設定部９の出力を入力とし該２入力の差を増幅する誤差増幅部８と、ベース電流を設定するベース電流設定部１２と、ピーク電流を設定するピーク電流設定部１５と、前記ベース電流設定部１２の出力と前記誤差増幅部８の出力を入力とし前記誤差増幅部８の出力に応じてベース電流を増減するベース電流演算部１４と、前記ピーク電流設定部１５の出力と前記誤差増幅部８の出力を入力とし前記誤差増幅部８の出力に応じてピーク電流を増減するピーク電流演算部１６を示す。
【００２１】
以上のように構成された本実施の形態について、その動作を説明する。
【００２２】
溶接電圧検出部７で検出された出力電圧信号が設定溶接電圧設定部９で設定された設定溶接電圧信号に対して大きい場合、誤差増幅部８はその差分をとりその出力をベース電流演算部１４及びピーク電流演算部１６に入力する。
【００２３】
そしてベース電流演算部１４及びピーク電流演算部１６は溶接出力電圧を低下させるために、ベース電流設定部１２の出力あるいはピーク電流演算部１６の出力の少なくともいずれか一方を低下させる。
【００２４】
なお、溶接出力電圧の検出信号は、溶接出力電圧に相当する信号であっても良い。
【００２５】
これにより設定溶接電圧に対する溶接出力電圧の補正をパルス期間及びパルス周波数で制御することに更にベース電流及びピーク電流を制御することで、パルス周波数の変化を抑制することができ、不規則な短絡発生を抑制しスパッタを抑制できる。
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
図２においてワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質等の溶接条件を設定する溶接条件設定部１７と、前記溶接条件設定部１７の出力を入力としてワイヤ送給量あるいはワイヤ径あるいはワイヤ材質の少なくとも一つに応じてベース電流及びピーク電流の上限値及び下限値を設定する前記ベース電流演算部１４及び前記ピーク電流演算部１６を備えている。
【００２７】
実施の形態１と異なる点は、ベース電流演算部及びピーク電流演算部が、溶接条件によってベース電流及びピーク電流の上下限値を設定する点である。
【００２８】
これにより、溶接条件毎に最適な上下限値を設定することでスパッタを更に抑制できる。
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１及び２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図２においてベース電流及びピーク電流の設定値を調整する微調整部１８を備えている。なおこの微調整部は、溶接電源外部のコントローラに内臓されていてもよい。
【００３０】
これにより特殊なワイヤ材質あるいはシールドガス組成等の特殊条件時に、ベース電流及びピーク電流を微調整することで対応範囲を拡大できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のパルス出力制御方法及び消耗電極式パルスアーク溶接機は、アークスタート時及びワークの位置ズレ等の突出し長さが変化する時等のアークが不安定となる場合に発生するスパッタを抑制することができ、溶接品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消耗電極式アーク溶接装置のブロック回路図
【図２】本発明の消耗電極式アーク溶接装置のブロック回路図
【図３】従来例の消耗電極式アーク溶接装置のブロック回路図
【符号の説明】
１・・入力電源
２・・第一整流部
３・・インバータ部
４・・変圧器
５・・第二整流部
６・・リアクタ
７・・溶接電圧検出部
８・・誤差増幅部
９・・溶接電圧設定部
１０・・パルス出力設定部
１１・・パルス周波数設定部
１２・・ベース電流設定部
１３・・ワイヤ送給装置
１４・・ベース電流演算部
１５・・ピーク電流設定部
１６・・ピーク電流演算部
１７・・溶接条件設定部
１８・・微調整部
２２・・トーチ
２３・・ワイヤ
２４・・母材
【図１】
2004237342.tif 000003
【図２】
2004237342.tif 000004
【図３】
2004237342.tif 000005