(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤを予め定めた速度で送給すると共に、溶接電源の定電流特性によって予め定めた溶接電流をアークに通電して溶接する定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法において、
母材・溶接ワイヤ間の溶接電圧を検出し、この溶接電圧検出値を移動平均して溶接電圧移動平均値を算出し、前記溶接電圧検出値が前記溶接電圧移動平均値と略等しくなるように前記定電流特性による前記溶接電流値を変化させることを特徴とする定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法。
【請求項２】
前記消耗電極ガスシールドアーク溶接がピーク期間中のピーク電流の通電及びベース期間中のベース電流の通電をパルス周期として繰り返す消耗電極パルスアーク溶接であり、前記溶接電流値が前記パルス周期ごとの溶接電流平均値であり、前記溶接電圧値が前記パルス周期ごとの溶接電圧平均値であり、前記ピーク期間又は前記ピーク電流又は前記ベース期間又は前記ベース電流の少なくとも１つ以上を変化させて前記パルス周期ごとの溶接電流平均値を変化させることを特徴とする請求項１記載の定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接において外乱によるアーク長変動を抑制するための定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
［従来技術１］
図７は、アルミニウムＭＩＧ溶接における溶接ワイヤの溶融特性Ｌ１と溶接電源の外部特性ＣＰ１との関係を示す図である。同図の横軸はアークに通電する溶接電流Ｉｗを示し、縦軸は溶接ワイヤと母材との間の溶接電圧Ｖｗを示す。溶融特性Ｌ１は、溶接ワイヤの送給速度を予め定めた一定値に設定し、溶接電圧Ｖｗを変化させたときの溶接電流Ｉｗ及びアーク長Ｌａの変化を測定したものである。Ｑ１点においてアーク長Ｌａ＝２mm程度となり、これよりも下の溶融特性Ｌ１上の各点では溶滴移行形態が短絡移行形態になる。Ｑ２点においてアーク長Ｌａ＝６mm程度となり、これよりも上の溶融特性Ｌ１上の各点では溶滴移行形態がスプレー移行形態になる。Ｑ１〜Ｑ２点の間の各点では溶滴移行形態はメソスプレー移行形態になる。このメソスプレー移行形態では、１ms以下の微小時間の短絡が発生しつつ溶滴はスプレー移行する。スパッタ、ビード外観、ブローホール等の溶接品質を考慮して実用上使用するアーク長Ｌａの範囲は２〜５mm程度である。したがって実用上使用するアーク長Ｌａの範囲では、溶滴移行形態はメソスプレー移行形態となる。
【０００３】
ところで、アーク長Ｌａは溶接ワイヤの送給速度と溶融速度とのバランスによって定まる。溶融速度は溶接電流Ｉｗに依存する。溶融特性Ｌ１は送給速度が一定の場合であるので、各アーク長において溶融速度と送給速度とが等しくなるように溶接電流Ｉｗの値が定まる。溶融特性Ｌ１において、アーク長Ｌａ＝６mmのＱ２点の溶接電流値がアーク長Ｌａ＝２mmのＱ１点の溶接電流値よりも大きいので、Ｑ２点の方が単位溶接電流値当りの溶融量（以下，比溶融量という）は小さくなる。すなわち、メソスプレー移行形態においては、アーク長Ｌａに反比例して比溶融量が小さくなる。このために、溶接電流Ｉｗが一定値である場合（定電流特性の溶接電源を使用した場合）、送給速度の変動、給電チップ・母材間距離の変動等の外乱によってアーク長Ｌａが過渡的に長くなると比溶融量が小さくなり溶融速度が遅くなるために、アーク長Ｌａは短くなる方向に制御される。逆にアーク長Ｌａが外乱によって短くなった場合は、比溶融量が大きくなり溶融速度が速くなるために、アーク長Ｌａは長くなる方向に制御される。このようにアーク長の変動を復元する作用をアーク固有の自己制御作用と呼んでいる。
【０００４】
一般的に、アルミニウムＭＩＧ溶接には定電圧特性ＣＰ１の溶接電源が使用される。この場合、送給速度が設定されると溶融特性Ｌ１が決まり、溶接電圧Ｖｗが設定されると定電圧特性ＣＰ１が決まる。これら両特性の交点Ｐ１が動作点となる。このＰ１点のアーク長Ｌａ＝４mmとする。定常アーク状態では動作点はＰ１点に停止し、アーク長Ｌａは４mmに維持される。この状態で外乱によってアーク長Ｌａが過渡的に長くなると、動作点が定電圧特性ＣＰ１上のＰ２点に過渡的に移動する。この結果、溶接電流値Ｉｗが小さくなり溶融速度が遅くなるために、アーク長Ｌａは短くなる方向に復元される。この作用を上記のアーク固有の自己制御作用と区別して外部特性による自己制御作用と呼んでいる。通常、外乱によるアーク長Ｌａの変動を抑制して良好な溶接品質を得るためには、アーク固有の自己制御作用では応答性に問題があるので外部特性による自己制御作用が利用される。このために、アルミニウムＭＩＧ溶接においては定電圧特性の溶接電源が使用される。
【０００５】
アルミニウムワイヤの材質、直径、シールドガスの種類等の溶接条件が決まり、送給速度が設定されると溶融特性Ｌ１が定まる。このために所望のアーク長Ｌａになるように定電圧特性ＣＰ１を設定すればよい。しかし、アルミニウムＭＩＧ溶接においては、母材の酸化皮膜の状態によって溶融特性Ｌ１が変化するという性質がある。図８は、母材の酸化皮膜の状態が変化したときの溶融特性Ｌ１、Ｌ２を示す図である。溶融特性Ｌ１は、上述した図７の溶融特性Ｌ１と同一である。ＭＩＧ溶接では、母材の酸化皮膜をアークによって除去（クリーニング作用）しながら溶接が行われる。この酸化皮膜のクリーニング状態は、母材表面の汚れ具合、母材の温度、シールドガスのシールド状態等の変動によって大きく影響される。しかも酸化皮膜のクリーニング状態は溶接中にも刻々と変化する。
【０００６】
酸化皮膜のクリーニング状態が変化すると、溶融特性がＬ１からＬ２へと変化する。これは酸化皮膜のクリーニング状態の変化によってアーク形状が変化し溶融速度が変化するためである。溶融特性がＬ１のときにアーク長Ｌａ＝４mmの所望値に設定するために、定電圧特性をＣＰ１に設定して動作点がＰ１点になるようにしている。この状態で溶融特性がＬ２に変化したときにアーク長Ｌａを５mmに維持するためには、動作点をＰ３点に移動させる必要がある。このために、定電圧特性をＣＰ１からＣＰ２に設定変更する必要がある。すなわち、アルミニウムＭＩＧ溶接においては、酸化皮膜のクリーニング状態が変化するごとにアーク長を所望値に維持するために定電圧特性の設定を修正しなければならなかった。上述したように、酸化皮膜のクリーニング状態は溶接中にも変化するために、定電圧特性も溶接中に設定変更する必要があった。このために、溶接作業者が酸化皮膜のクリーニング状態の変動によるアーク長の変動を目視で確認しながら手動で定電圧特性を調整することが現場では行われてきた。しかし、この方法では自動化が困難であり、かつ、アーク長を正確に所望値に維持することができないという問題があった。
【０００７】
［従来技術２］
上述した問題を解決するための従来技術２について以下説明する。図９は、図８で上述した溶融特性Ｌ１、Ｌ２について縦軸を溶接電圧Ｖｗからアーク長Ｌａに変更して描いた溶融特性Ｌ３である。同図の溶融特性Ｌ３は、酸化皮膜のクリーニング状態が変化しても変化しない。これは、溶接電流Ｉｗによって溶融速度が決まり溶融速度によってアーク長が決まる原理は酸化皮膜のクリーニング状態が変化しても変化しないためである。上述した図８においては、溶接電圧Ｖｗによってアーク長を制御しているために、酸化皮膜のクリーニング状態が変化してアーク形状が変化すると同一アーク長に対する溶接電圧Ｖｗの値が変化して上述した問題が発生する。これに対して、同図では溶接電流Ｉｗによってアーク長Ｌａを制御するので、酸化皮膜のクリーニング状態の変動の影響は受けない。
【０００８】
同図において、アーク長Ｌａ＝４mmの所望値に設定するためには、溶接電源の外部特性を定電流特性ＣＣ１にして動作点をＰ４点にすればよい。これによって酸化皮膜のクリーニング状態が変化しても動作点Ｐ４は変化しないのでアーク長Ｌａは所望値の４mmのままである。したがって、上述した従来技術１の問題は解決される（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特許第２９９３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来技術２においては、送給速度の変動、給電チップ・母材間距離の変動等の外乱によってアーク長Ｌａが変動したときの復元力は、上述したアーク固有の自己制御作用となる。すなわち、図９において、外乱によってアーク長Ｌａが過渡的に長くなると動作点はＰ５に移動する。この動作点Ｐ５においても溶接電流値Ｉｗは一定値であるので従来技術１のように外部特性による自己制御作用は働かない。この場合には上述したように、アーク長Ｌａが長くなって比溶融量が小さくなるために同一溶接電流値Ｉｗでの溶融速度が遅くなりアーク長Ｌａは短くなる方向に制御される。しかし、このアーク固有の自己制御作用ではアーク長を復元させる過渡応答性が悪いという問題がある。従来技術１における外部特性による自己制御作用によれば、アーク長を復元させる過渡応答性は２０ms程度である。これに対して、アーク固有の自己制御作用による過渡応答性は７０ms程度と数倍も遅い。この結果、外乱によるアーク長Ｌａの変動幅が大きくなり、溶接品質が悪くなるおそれがある。このために、ＭＩＧ溶接に定電流特性の溶接電源を使用することは実用上ほとんどなかった。
【００１１】
そこで、本発明では、外乱によるアーク長の変動を小さくすることができる過渡応答性に優れた定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、溶接ワイヤを予め定めた速度で送給すると共に、溶接電源の定電流特性によって予め定めた溶接電流をアークに通電して溶接する定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法において、
母材・溶接ワイヤ間の溶接電圧を検出し、この溶接電圧検出値を移動平均して溶接電圧移動平均値を算出し、前記溶接電圧検出値が前記溶接電圧移動平均値と略等しくなるように前記定電流特性による前記溶接電流値を変化させることを特徴とする定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法である。
【００１３】
また、第２の発明は、前記消耗電極ガスシールドアーク溶接がピーク期間中のピーク電流の通電及びベース期間中のベース電流の通電をパルス周期として繰り返す消耗電極パルスアーク溶接であり、前記溶接電流値が前記パルス周期ごとの溶接電流平均値であり、前記溶接電圧値が前記パルス周期ごとの溶接電圧平均値であり、前記ピーク期間又は前記ピーク電流又は前記ベース期間又は前記ベース電流の少なくとも１つ以上を変化させて前記パルス周期ごとの溶接電流平均値を変化させることを特徴とする第１の発明記載の定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法である。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の発明によれば、定電流特性によって消耗電極ガスシールドアーク溶接を行い、溶接電圧Ｖｗとその移動平均値Ｖraとが略等しくなるように定電流特性を変化させることによって外部特性による自己制御作用を働かせることができる。このために、外乱及び酸化皮膜のクリーニング状態の変動によるアーク長の変動を迅速に抑制することができ、良好な溶接品質を得ることができる。これにより、定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接が実用上可能となった。
【００１５】
上記第２の発明によれば、消耗電極パルスアーク溶接において上記と同様の効果を奏することができ、パルスアーク溶接における溶接品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１は、溶接電圧を検出し、この溶接電圧検出値を移動平均して溶接電圧移動平均値を算出し、上記の溶接電圧検出値が上記の溶接電圧移動平均値と略等しくなるように定電流特性による溶接電流値を変化させる定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法である。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１に係る定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法の動作原理を説明するための溶融特性Ｌ３と定電流特性ＣＣ１、ＣＣ２との関係図である。同図の横軸は溶接電流Ｉｗを示し、縦軸はアーク長Ｌａを示す。同図の溶融特性Ｌ３及び定電流特性ＣＣ１は、上述した図９と同一である。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
まず、上述した外乱が発生しておらず、かつ、酸化皮膜のクリーニング状態も変化していない定常アーク状態について考える。送給速度が設定されると溶融特性はＬ３になる。アーク長Ｌａが所望値の４mmになるように定電流特性をＣＣ１に設定する。動作点は両特性の交点Ｐ４になる。定常アーク状態では動作点はＰ４点に固定されるので、アーク長Ｌａは所望値に維持される。
【００２０】
この定常アーク状態において外乱が発生してアーク長Ｌａが過渡的に長くなると、動作点はＰ４からＰ５へ移動する。本発明では溶接電圧Ｖｗと溶接電圧移動平均値Ｖraとの電圧誤差増幅値ΔＶ＝Ｇ・（Ｖra−Ｖｗ）に応じて定電流特性による溶接電流値Ｉｗを変化させる。ここでＧは増幅率である。すなわち、Ｉw2＝Ｉw1＋ΔＶとなる。溶接電流Ｉw1は定電流特性ＣＣ１の電流値である。外乱によってアーク長Ｌａが長くなると、溶接電圧Ｖｗが溶接電圧移動平均値Ｖraよりも大きくなり、上記の電圧誤差増幅値ΔＶ＜０となる。この結果、Ｉw2＜Ｉw1となり定電流特性はＣＣ２に変化する。これに応動して動作点はＰ５からＰ６へと移動する。動作点がＰ６になると溶接電流は減少するので、溶融速度が遅くなり、アーク長Ｌａは短くなる方向へ制御される。すなわち、外乱によるアーク長Ｌａの変動を上記の電圧誤差増幅値ΔＶによって検出し、定電流特性を変化させて外部特性による自己制御作用を働かせている。上述したように、アーク固有の自己制御作用に比べて外部特性による自己制御作用の方がアーク長制御の過渡応答性が良く変動幅も小さくなる。
【００２１】
次に、定常アーク状態において酸化皮膜のクリーニング状態が変動すると溶接電圧Ｖｗが変化する。しかし、酸化皮膜のクリーニング状態の変動速度は上記の外乱による変動速度よりも緩やかである。例えば、外乱による変動速度は数ms〜十数ms程度であり、他方酸化皮膜のクリーニング状態の変動速度は数十ms〜数百ms程度である。そこで、溶接電圧移動平均値Ｖraを算出するための移動平均期間を、外乱の変動速度よりも長く、かつ、酸化皮膜のクリーニング状態の変動速度よりも短く設定する。これによって、酸化皮膜のクリーニング状態の緩やかな変動が発生した場合には、Ｖｗ≒Ｖraとなり定電流特性はＣＣ１のままで変化しない。このために、酸化皮膜のクリーニング状態が変動してもアーク長Ｌａは所望値のままである。他方、外乱が発生したときは上述したようにＶａ≠Ｖraとなり定電流特性がＣＣ１からＣＣ２等に過渡的に変化して外部特性による自己制御作用が働く。定常アーク状態に戻ると定電流特性はＣＣ１に戻る。
【００２２】
図２は、上述した実施の形態１に係る定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。電源主回路ＭＣは、商用交流電源（３相２００Ｖ等）を入力として後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従ってインバータ制御等によって出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【００２３】
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧移動平均値算出回路ＶＲＡは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを移動平均して溶接電圧移動平均値信号Ｖraを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧移動平均値信号Ｖraと上記の溶接電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して電圧誤差増幅信号ΔＶ＝Ｇ・（Ｖra−Ｖｄ）を出力する。Ｇは予め定めた増幅率である。電流設定回路ＩＳは、予め定めた電流設定信号Ｉｓを出力する。加算回路ＡＤは、上記の電流設定信号Ｉｓと上記の電圧誤差増幅信号ΔＶとの加算を行い、電流制御設定信号Ｉsc＝Ｉｓ＋ΔＶを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉscと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この回路によって、電流制御設定信号Ｉscにより定まる定電流特性が形成される。上記の電圧誤差増幅信号ΔＶ＝０の定常アーク状態においては、Ｉsc＝Ｉｓとなるので、電流設定信号Ｉｓにより定まる定電流特性が形成される。例えば、上述した図１において、Ｉｓ＝Ｉw1に設定すると、定電流特性ＣＣ１が形成される。同様に、外乱によって電圧誤差増幅信号ΔＶ＞０となりＩsc＝Ｉw2になると、定電流特性ＣＣ２が形成される。
【００２４】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、実施の形態１における消耗電極ガスシールドアーク溶接として消耗電極パルスアーク溶接を使用する場合である。図３は、パルスアーク溶接の電流・電圧波形を示す。同図（Ａ）は溶接電流瞬時値ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧瞬時値ｖｗの時間変化を示す。時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を移行させるために大電流値のピーク電流Ｉｐを通電し、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤと母材との間にピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤを溶融させないために小電流値のベース電流Ｉｂを通電し、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤと母材との間にベース電圧Ｖｂが印加する。ピーク期間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂからパルス周期Ｔｆが形成される。パルスアーク溶接においては、パルス周期Ｔｆごとに１溶滴が母材に移行するいわゆる１パルス１溶滴移行となる。したがって、アーク長Ｌａは１パルス周期Ｔｆごとに変化する。このために、上述した実施の形態１における溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗとして、実施の形態２ではパルス周期Ｔｆごとの溶接電流平均値Ｉwa及びパルス周期Ｔｆごとの溶接電圧平均値Ｖwaを使用する必要がある。すなわち、実施の形態２では上記のパルス周期溶接電流平均値Ｉwaが一定値になるように定電流特性が形成される。また、溶接電圧移動平均値Ｖraは上記のパルス周期溶接電圧平均値Ｖwaを移動平均して算出する。したがって、電圧誤差増幅値ΔＶ＝Ｇ・（Ｖra−Ｖwa）となる。同図（Ａ）において、ピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ、ベース期間Ｔｂ及びベース電流Ｉｂを設定すると、パルス周期溶接電流平均値Ｉwaが所定値に定まる．したがって、パルス周期溶接電流平均値Ｉwaを変化させるためには、ピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ、ベース期間Ｔｂ又はベース電流Ｉｂの少なくとも１つ以上を変化させれば良い。上記以外は実施の形態１と同様である。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態２に係る定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図において上述した図２と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図２とは異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００２６】
パルス周期溶接電圧平均値算出回路ＶＷＡは、溶接電圧瞬時値ｖｗを検出した溶接電圧検出信号Ｖｄをパルス周期Ｔｆごとに平均値を算出し、パルス周期溶接電圧平均値信号Ｖwaを出力する。溶接電圧移動平均値算出回路ＶＲＡは、上記のパルス周期溶接電圧平均値信号Ｖwaを移動平均して溶接電圧移動平均値信号Ｖraを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧移動平均値信号Ｖraとパルス周期溶接電圧平均値信号Ｖwaとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号ΔＶ＝Ｇ・（Ｖra−Ｖwa）を出力する。Ｇは予め定めた増幅率である。
【００２７】
ベース期間設定回路ＴＢＳは、予め定めたベース期間設定信号Ｔbsを出力する。減算回路ＳＢは、上記のベース期間設定信号Ｔbsから上記の電圧誤差増幅信号ΔＶを減算して、ベース期間制御設定信号Ｔbsc＝Ｔbs−ΔＶを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＳは、予め定めたピーク期間設定信号Ｔpsを出力する。タイマ回路ＴＭは、上記のピーク期間設定信号Ｔpsによって定まる期間中はＨｉｇｈレベルになり、続く上記のベース期間制御設定信号Ｔbscによって定まる期間中はＬｏｗレベルになり、以後この動作を繰り返すタイマ信号Ｔｍを出力する。すなわち、このタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルのときはピーク期間になり、Ｌｏｗレベルのときはベース期間になる。ピーク電流設定回路ＩＰＳは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉpsを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＳは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbsを出力する。切換回路ＳＷは、上記のタイマ信号ＴｍがＨｉｇｈレベルのときはａ側に切り換わり上記のピーク電流設定信号Ｉpsを電流制御設定信号Ｉscとして出力し、Ｌｏｗレベルのときはｂ側に切り換わり上記のベース電流設定信号Ｉbsを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。この電流制御設定信号Ｉscに相当する図３で上述した溶接電流瞬時値ｉｗが通電する。
【００２８】
同図において定常アーク状態にあるときは電圧誤差増幅信号ΔＶ＝０となるので、Ｔbsc＝Ｔbsとなる。したがって、ピーク期間設定信号Ｔpsによって定まる期間中はピーク電流設定信号Ｉpsによって定まる電流が通電し、ベース期間設定信号Ｔbsによって定まる期間中はベース電流設定信号Ｉbsによって定まる電流が通電する。この状態でのパルス周期溶接電流平均値Ｉwaが、上記した図１のＩw1となる。
【００２９】
定常アーク状態において外乱が発生してアーク長Ｌａが過渡的に長くなると、電圧誤差増幅信号ΔＶ＞０となる。したがって、Ｔbsc＜Ｔbsとなり、ベース期間は定常アーク状態よりも短くなる。この結果、パルス周期溶接電流平均値Ｉwaは小さくなり、上述した図１のＩw2となる。これによって外部特性による自己制御作用を働かせてアーク長Ｌａの変動を抑制する。
【００３０】
上記においてはベース期間Ｔｂを可変してパルス周期溶接電流平均値Ｉwaを変化させる場合を説明した。これ以外にピーク期間Ｔｐを可変する場合はＴｐ＝Ｔps＋ΔＶとすれば良い。同様に、ベース電流Ｉｂを可変する場合はＩｂ＝Ｉbs＋ΔＶとすれば良い。さらにピーク電流Ｉｐを可変する場合はＩｐ＝Ｉps＋ΔＶとすれば良い。また、上記はアルミニウムＭＩＧ溶接について説明したが、母材に酸化皮膜が形成されるマグネシウム等のＭＩＧ溶接にも適用することができる。
【００３１】
［効果］
図５は、本発明の効果を説明するためにアーク長変動時の過渡応答性を測定する方法を示す図である。溶接ワイヤに直径１．２mmのアルミニウム合金材を使用し、平均溶接電流１００Ａ、平均溶接電圧１８Ｖ、溶接速度８０cm/minでパルスＭＩＧ溶接を行った場合である。時刻ｔ１においてアーク長を２mmに設定し、時刻ｔ２において母材の段差により給電チップ・母材間距離が長くなりアーク長は６mmに長くなる。この状態から外部特性による自己制御作用によってアーク長が復元されて時刻ｔ３において２mmに戻る。この時刻ｔ２〜ｔ３までの時間をアーク長復元時間として測定する。測定は比較のために従来技術２と本発明の両者について行った。その結果を図６に示す。同図から明らかなように、従来技術２ではアーク長復元時間は７０ms程度であった。これに対して本発明では、アーク長復元時間は大幅に短縮されて２０ms程度であった。このために、外乱によるアーク長の変動を迅速に復元させることができ変動幅も小さくすることができるので、溶接品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定電流特性による消耗電極ガスシールドアーク溶接方法を示す溶融特性と定電流特性との関係図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る溶接電源のブロック図である。
【図３】パルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る溶接電源のブロック図である。
【図５】本発明の効果を説明するためにアーク長変動時のアーク長復元時間の測定方法を示す図である。
【図６】図５の測定方法によって行った従来技術と本発明のアーク長復元時間の測定結果を示す図である。
【図７】従来技術１における溶融特性と定電圧特性との関係図である。
【図８】従来技術１における課題を示す溶融特性と定電圧特性との関係図である。
【図９】従来技術２における課題を示す溶融特性と定電流特性との関係図である。
【符号の説明】
【００３３】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
５            送給ロール
ＡＤ            加算回路
ＣＣ１〜２        定電流特性
ＣＰ１〜２        定電圧特性
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
Ｉｂ            ベース電流
ＩＢＳ            ベース電流設定回路
Ｉbs            ベース電流設定信号
ＩＤ            溶接電流検出回路
Ｉｄ            溶接電圧検出信号
Ｉｐ            ピーク電流
ＩＰＳ            ピーク電流設定回路
Ｉps            ピーク電流設定信号
ＩＳ            電流設定回路
Ｉｓ            電流設定信号
Ｉsc            電流制御設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ｉｗ            溶接電流瞬時値
Ｉwa            パルス周期溶接電流平均値（信号）
Ｌ１〜３          溶融特性
Ｌａ            アーク長
ＭＣ            電源主回路
Ｐ１〜６          動作点
ＳＢ            減算回路
ＳＷ            切換回路
Ｔｂ            ベース期間
ＴＢＳ            ベース期間設定回路
Ｔbs            ベース期間設定信号
Ｔbsc          ベース期間制御設定信号
Ｔｆ            パルス周期
ＴＭ            タイマ回路
Ｔｍ            タイマ信号
Ｔｐ            ピーク期間
ＴＰＳ            ピーク期間設定回路
Ｔps            ピーク期間設定信号
Ｖｂ            ベース電圧
ＶＤ            溶接電圧検出回路
Ｖｄ            溶接電圧検出信号
Ｖｐ            ピーク電圧
ＶＲＡ            溶接電圧移動平均値算出回路
Ｖra            溶接電圧移動平均値（信号）
Ｖｗ            溶接電圧
ｖｗ            溶接電圧瞬時値
ＶＷＡ            パルス周期溶接電圧平均値算出回路
Ｖwa            パルス周期溶接電圧平均値（信号）
ΔＶ            電圧誤差増幅（値／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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