(57)【要約】【課題】アークエンド時において、アーク長の値を長く設定するとワイヤ先端部の溶融粒径が大きくなり、次回以後のアークスタートの成功率が悪くなる。【解決手段】溶接電源装置に溶接開始信号Ｓｔが入力されると溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速度Ｗｓで被溶接物２に前進送給すると共に上記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流Ｉｉを通電し、続いて溶接開始信号Ｓｔの入力が停止すると上記溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めたワイヤ溶融抑制送給速度Ｗｒでの後退送給を開始すると共に小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒを通電し、上記ワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電によって発生するアーク電圧Ｖｗを検出し、上記検出したアーク電圧Ｖｗが予め定めた基準アーク電圧Ｖｒ以上になると上記溶接ワイヤ１の後退送給を停止すると共に上記ワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電を停止して溶接を終了することを特徴とするアークエンド制御方法である。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を予め定めた定常の送給速度で被溶接物に前進送給すると共に前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を通電し、続いて前記溶接開始信号の入力が停止すると前記溶接ワイヤを被溶接物から予め定めた速度での後退送給を開始すると共に予め定めた小電流のワイヤ溶融抑制電流を通電し、前記ワイヤ溶融抑制電流の通電によって発生するアーク電圧を検出し、前記検出したアーク電圧が予め定めた基準アーク電圧以上になると前記溶接ワイヤの後退送給を停止すると共に前記ワイヤ溶融抑制電流の通電を停止して溶接を終了することを特徴とするアークエンド制御方法。
【請求項２】
ワイヤ溶融抑制電流の通電によって発生するアーク電圧が基準アーク電圧未満のときにアークが消滅すると、その時点で溶接ワイヤの後退送給を停止して溶接を終了することを特徴とする請求項１のアークエンド制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ送給する消耗電極式ガスシールドアーク溶接のアークエンド制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来技術のアークエンド制御方法を実施する溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００３】
溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結した送給ロール５によって、溶接トーチ４を通って送給される。溶接電源装置ＰＳからの溶接電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられた図示省略コンタクトチップ４ａによって溶接ワイヤ１に給電する。
【０００４】
出力電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、出力電流検出信号Ｉｄを出力する。出力電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧（アーク電圧）Ｖｗを検出して、出力電圧検出信号Ｖｄを出力する。
【０００５】
アーク長検出回路ＶＬは、外部からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると動作を開始し、出力電圧検出信号Ｖｄが入力されるとアーク長検出信号ＶｌをＨｉｇｈレベルにして出力する。続いて、アーク電圧Ｖｗと予め定めた基準アーク電圧Ｖｒとを逐次比較し、上記アーク電圧Ｖｗが上記基準アーク電圧Ｖｒに達したときに、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗが所定の距離になったと判別して上記アーク長検出信号Ｖｌの出力を停止する。
【０００６】
定常の送給速度設定回路ＷＳは、定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されＨｉｇｈレベルになると動作を開始し、上記溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルの期間中は、上記定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた送給制御信号Ｆｃを出力し、続けて上記溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになると上記送給制御信号Ｆｃの出力を停止する。
【０００７】
出力制御回路ＳＣは、外部からの溶接開始信号Ｓｔが入力されＨｉｇｈレベルになると動作を開始して定常の溶接電流設定値Ｉｉに応じた出力制御信号Ｓｃを出力し、続いて上記溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになり、アーク長検出信号ＶｌがＨｉｇｈレベルの期間中は動作を継続し、予め定めたワイヤ溶融粒電流値Ｉｅに応じた出力制御信号Ｓｃを出力する。
【０００８】
溶接電源主回路ＩＮＶは、商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等によってアーク３を安定にするために適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。
【０００９】
図１０は、図９に示す溶接電源装置の動作を説明するための波形図である。図１０（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、図１０（Ｂ）は溶接電圧（アーク電圧）Ｖｗの時間変化を示し、図１０（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、１０（Ｄ）はアーク長検出信号Ｖｌの時間変化を示し、図１０（Ｅ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示す。また、図１０のＳ１〜Ｓ４は各時刻における溶接ワイヤ１の先端部と被溶接物２との距離を示している。以下、同図を参照して動作を説明する。
【００１０】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ１において、溶接ワイヤ１は定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた速度で送給され、溶接電源主回路ＩＮＶは、定電圧特性を形成し定常の溶接電流値Ｉｉに応じた溶接電流を通電する。次に、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、上記定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた速度で上記溶接ワイヤ１が送給され、短絡とアークを繰り返しながら溶接する。
【００１１】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ２において、図１０（Ｓ２）に示すように、溶接ワイヤ１の先端部を予め定めたワイヤ溶融粒電流Ｉｅを通電して、上記溶接ワイヤ１の先端部の溶融を開始する。
【００１２】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ２以後において、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると、図１０（Ｅ）に示す定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた送給制御信号Ｆｃの出力が停止し、図１０（Ｓ２）に示すように溶接ワイヤ１の送給が停止したままでワイヤ溶融粒電流Ｉｅを出力する。また、同時にアーク長検出回路ＶＬは、外部からの溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになると動作を開始し、出力電圧検出信号Ｖｄが入力されるとアーク長検出信号ＶｌをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００１３】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ４において、アーク長検出回路ＶＬは、アーク電圧Ｖｗが基準アーク電圧Ｖｒに達したときに、溶接ワイヤ１の先端部が溶融してワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗが所定の距離になったと判別してアーク長検出信号Ｖｌの出力を停止する。また、上記アーク長検出信号Ｖｌの出力が停止するとワイヤ溶融粒電流値Ｉｅの通電も停止する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
溶接ワイヤ（軟質アルミワイヤ）を被溶接物へ送給する消耗電極式ガスシールドアーク溶接のアークエンド制御方法において、溶接開始信号終了と共にワイヤ送給を停止した状態で所定のワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）を得るために予め定めたワイヤ溶融電流を通電してワイヤ先端部を溶融する。このときワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗの値に応じて、上記ワイヤ先端部の溶融量が変わり溶融粒径の大きさに違いが生じる。上記よりアーク長が長くなると上記ワイヤ先端部の溶融粒径が大きくなり、次回以後のアークスタート率が悪くなってしまう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１の発明は、ワイヤ溶融抑制溶接電源装置ＰＳＣに溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速度Ｗｓで被溶接物２に前進送給すると共に前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流Ｉｉを通電し、続いて上記溶接開始信号Ｓｔの入力が停止すると上記溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めたワイヤ溶融抑制送給速度Ｗｒでの後退送給を開始すると共に予め定めた小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒを通電し、上記ワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電によって発生するアーク電圧Ｖｗを検出し、上記検出したアーク電圧Ｖｗが予め定めた基準アーク電圧Ｖｒ以上になると上記溶接ワイヤ１の後退送給を停止すると共に上記ワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電を停止して溶接を終了することを特徴とするアークエンド制御方法である。
【００１６】
出願時の請求項２の発明は、ワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電によって発生するアーク電圧Ｖｗが基準アーク電圧Ｖｒ未満のときにアークが消滅すると、その時点で接ワイヤ１の後退送給を停止して溶接を終了することを特徴とする請求項１のアークエンド制御方法である。
【００１７】
【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。図１は、本発明のアークエンド制御方法を実施する溶接電源装置のブロック図である。同図において、図９に示す従来技術の電源装置装置のブロック図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００１８】
溶接ワイヤ１は、図２に示すワイヤ送給モータＷＭと直結した送給ロール５によって、溶接トーチ４を通って前進送給又は後退送給される。また、ワイヤ溶融抑制溶接電源装置ＰＳＣからの溶接電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられた図２のコンタクトチップ４ａによって溶接ワイヤ１に給電する。
【００１９】
アーク長検出回路ＶＬは、外部からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると動作を開始し、出力電圧検出信号Ｖｄが入力されるとアーク長検出信号ＶｌをＨｉｇｈレベルにしてワイヤ溶融抑制送給制御回路ＦＣＳ及びワイヤ溶融抑制出力制御信号ＳＣＳに出力する。続いて、アーク電圧Ｖｗと予め定めた基準アーク電圧Ｖｒとを逐次比較し、上記アーク電圧Ｖｗが基準アーク電圧Ｖｒに達したときに、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗが所定の距離になったと判別して上記アーク長検出信号Ｖｌの出力を停止する。
【００２０】
ワイヤ溶融抑制送給制御回路ＦＣＳは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力され上記溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルの期間中は、定常の送給速度設定値Ｗｓに応じたワイヤ溶融抑制送給制御信号Ｆｃｓを出力し、続けて溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると共にアーク長検出信号ＶｌがＨｉｇｈレベルの期間中は、予め定めたワイヤ溶融抑制送給速度設定値Ｗｒに応じたワイヤ溶融抑制送給制御信号Ｆｃｓを出力し、ワイヤ送給モータＷＭを逆回転させて溶接ワイヤ１を後退送給する。
【００２１】
ワイヤ溶融抑制出力制御信号ＳＣＳは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力され上記溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルの期間中は、定常の溶接電流設定値Ｉｉを選択し、上記定常の溶接電流設定値Ｉｉに応じた出力制御信号Ｓｃを出力し、続けて溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると共にアーク長検出信号ＶｌがＨｉｇｈレベルの期間中は動作を継続し、予め定めたワイヤ溶融抑制電流設定値Ｉｒを選択し、上記ワイヤ溶融抑制電流設定値Ｉｒに応じた出力制御信号Ｓｃを出力する。また、上記ワイヤ溶融抑制電流設定値Ｉｒは溶接ワイヤ１の先端部が溶融しない小電流の値に設定している。
【００２２】
図３は、図１に示す溶接電源装置の動作を説明するための波形図である。図３（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、図３（Ｂ）は溶接電圧（アーク電圧）Ｖｗの時間変化を示し、図３（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、図３（Ｄ）はアーク長検出信号Ｖｌの時間変化を示し、図３（Ｅ）はワイヤ溶融抑制送給制御信号Ｆｃｓの時間変化を示し、図３のＳ１〜Ｓ４は各時刻における溶接ワイヤ１の先端部と被溶接物２との距離を示している。以下、同図を参照して動作を説明する。
【００２３】
図３に示す時刻ｔ＝ｔ１において、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力されると、定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた送給制御信号Ｆｃｓが出力され、図３（Ｓ１）に示すように、溶接ワイヤ１を前進送給しながら定常の溶接電流値Ｉｉを通電する。次に、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、上記定常の送給速度設定値Ｗｓに応じた速度で上記溶接ワイヤ１が前進送給され、短絡とアークを繰り返しながら溶接する。
【００２４】
図３に示す時刻ｔ＝ｔ２において、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になると、アーク長検出回路ＶＬは動作を開始し、出力電圧検出信号Ｖｄが入力されるとアーク長検出信号ＶｌをＨｉｇｈレベルにする。ワイヤ溶融抑制送給制御回路ＦＣＳは、上記溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接開始信号終了）になった時点から予め定めたワイヤ溶融抑制送給速度設定値Ｗｒに応じた速度で後退送給を開始し、溶接電源主回路ＩＮＶは溶接ワイヤ１の先端部が溶融しない小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒを通電してアークを発生させる。
【００２５】
図３に示す時刻ｔ＝ｔ３において、小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電によって発生するアーク電圧Ｖｗを出力電圧検出回路ＶＤによって検出して出力電圧検出信号Ｖｄとして出力する。アーク長検出回路ＶＬは、アーク電圧Ｖｗと基準アーク電圧Ｖｒと逐次比較して、上記アーク電圧Ｖｗが基準アーク電圧Ｖｒに達するまでアーク長検出信号Ｖｌを出力する。また、溶接ワイヤ１はワイヤ溶融抑制送給速度設定値Ｗｒに応じた速度で後退送給すると共に上記溶接ワイヤ１に小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒを通電する。
【００２６】
図３（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、アーク電圧が基準アーク電圧Ｖｒに達すると、アーク長検出回路ＶＬは、アーク長検出信号Ｖｌの出力を停止する。また、ワイヤ溶融抑制送給制御回路ＦＣＳは上記アーク長検出信号ＶｌがＬｏｗレベルになると溶接ワイヤ１の後退送給を停止する。また、ワイヤ溶融抑制出力制御信号ＳＣＳも上記アーク長検出信号ＶｌがＬｏｗレベルになると小電流のワイヤ溶融抑制電流Ｉｒの通電を停止する。
【００２７】
［実施例２］
図４は、本発明のアークスタート制御方法の実施例２の動作を説明するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、図１及び図９に示す溶接電源装置のブロック図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２８】
アーク判別回路ＡＳは、出力電圧検出信号Ｖｄの値によってアーク状態を判別し、上記出力電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた値の範囲内のとき、アーク発生状態と判別してアーク判別信号ＡｓをＨｉｇｈレベルにして出力し、上記出力電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた値の範囲外のとき、アーク消滅状態と判別して上記アーク判別信号ＡｓをＬｏｗレベルにする。また、アークが消滅すると、ワイヤ溶融抑制出力制御回路ＦＣＳは、ワイヤ溶融抑制出力制御信号Ｆｃｓの出力を停止する。
【００２９】
図５は、図４に示す実施例２の動作を説明するための波形図である。図５（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、図５（Ｂ）は溶接電圧（アーク電圧）Ｖｗの時間変化を示し、図５（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、図５（Ｄ）はアーク長検出信号Ｖｌの時間変化を示し、図５（Ｅ）はワイヤ溶融抑制送給制御信号Ｆｃｓの時間変化を示し、図５のＳ１〜Ｓ３は各時刻における溶接ワイヤ１の先端部と被溶接物２との距離を示している。
【００３０】
図５に示す時刻ｔ＝ｔ３において、アーク判別回路ＡＳはアーク電圧が予め定めた値の範囲外であると判別し、アークが消滅したとしてアーク判別信号ＡｓをＬｏｗレベルにする。ワイヤ溶融抑制出力制御回路ＦＣＳは、上記アーク判別信号ＡｓがＬｏｗレベルになると、ワイヤ溶融抑制出力制御信号Ｆｃｓの出力を停止する。また、ワイヤ送給モータＷＭは、上記ワイヤ溶融抑制出力制御信号Ｆｃｓの入力が停止すると溶接ワイヤ１の後退送給を止める。
【００３１】
アーク消滅を判別するために、アーク電圧Ｖｗを用いて検出しているが、上記アーク電圧Ｖｗの代わりのアーク電流Ｉｗを用いてアーク消滅を判別してもよい。
【００３２】
図６は、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗを５ｍｍに設定し、アークエンドを繰り返し５０回行なったときの、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗの実測値の分布図である。上記より本発明では、アーク長の実測値と設定値とは、ほぼ同一値である。
【００３３】
図７は、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗを５ｍｍに設定し、アークエンドを繰り返し５０回行なったときのワイヤ先端粒径の値を測定し、その測定値から求めた平均ワイヤ先端粒径の比較図である。上記より本発明では、ワイヤ先端粒径が非常に小さい。
【００３４】
図８は、ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗを５ｍｍに設定し、アークエンドを繰り返し５０回行なったときの、再アークスタート時のスタート成功率の比較図である。上記より本発明では、再アークスタートの成功率は大幅に改善されている。
【００３５】
【発明の効果】
溶接ワイヤ（軟質アルミワイヤ）を被溶接物へ送給する消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、アークエンド時に溶接ワイヤを被溶接物から予め定めたワイヤ溶融抑制送給速度で後退送給を開始すると共に予め定めた小電流のワイヤ溶融抑制電流を通電することにより、（１）ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗの設定値に対して、ほぼ同一のアーク長が得られる。（２）ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）Ｌｗの値に関係なく、上記ワイヤ先端部の溶融粒径の値が常に一定になる。また、上記ワイヤ先端部の粒径が常に一定になるために、次回以後のアークスタートの成功率が大きく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアークエンド制御方法を実施する溶接電源装置のブロック図である。
【図２】図１に示す溶接電源装置の構成図である。
【図３】図１に示す溶接電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明のアークエンド制御方法の実施２の溶接電源装置のブロック図である。
【図５】本発明のアークエンド制御方法の実施例２の動作を説明するための波形図である。
【図６】ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを５ｍｍに設定したときの従来技術と本発明のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ（燃え上がり高さ）の分布図である。
【図７】ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを５ｍｍに設定したときの従来技術と本発明のワイヤ先端粒径の比較図である。
【図８】従来技術と本発明の再アークスタート時のスタート成功率の比較図である。
【図９】従来技術のアークエンド制御方法を実施する溶接電源装置のブロック図である。
【図１０】図１０に示す溶接電源装置の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１　　　　　　溶接ワイヤ
２　　　　　　被溶接物
３　　　　　　アーク
４　　　　　　溶接トーチ
４ａ　　　　　コンタクトチップ
５　　　　　　ワイヤ送給装置の送給ロール
ＡＳ　　　　　アーク判別回路
ＦＣ　　　　　送給制御回路
ＦＣＳ　　　　ワイヤ溶融抑制送給制御回路
ＩＤ　　　　　出力電流検出回路
ＩＮＶ　　　　溶接電源主回路
ＰＳ　　　　　溶接電源装置
ＰＳＣ　　　　ワイヤ溶融抑制溶接電源装置
ＳＣ　　　　　出力制御回路
ＳＣＳ　　　　ワイヤ溶融抑制出力制御回路
ＶＤ　　　　　出力電圧検出回路
ＶＬ　　　　　アーク長検出回路
ＷＳ　　　　　定常の送給速度設定回路
ＷＭ　　　　　ワイヤ送給モータ
Ａｓ　　　　　アーク判別信号
Ｆｃ　　　　　送給制御信号
Ｆｃｓ　　　　ワイヤ溶融抑制対応送給制御信号
Ｉｄ　　　　　出力電流検出信号
Ｉｅ　　　　　ワイヤ溶融粒電流（値／設定値）
Ｉｉ　　　　　定常の溶接電流（値／設定値）
Ｉｒ　　　　　ワイヤ溶融抑制電流（値／設定値）
Ｉｗ　　　　　溶接電流（アーク電流）
Ｌｗ　　　　　ワイヤ先端・被溶接物間距離（アーク長）
Ｓｃ　　　　　出力制御信号
Ｓｔ　　　　　溶接開始信号
Ｖｄ　　　　　出力電圧検出信号
Ｖｌ　　　　　アーク長検出信号
Ｖｒ　　　　　予め定めた基準アーク電圧
Ｖｗ　　　　　溶接電圧（アーク電圧）
Ｗｒ　　　　　ワイヤ溶融抑制送給速度設定値
Ｗｓ　　　　　定常の送給速度設定値
【図１】
2004042056.tif 000003
【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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【図１０】
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