(57)【要約】【課題】アークスタート時に溶接ワイヤの溶断した大きなスパッタを飛散させることなく、アークを確実に発生させる。【解決手段】溶接ワイヤ４を送給するワイヤ送給手段１０と、溶接電流値を検出する溶接電流検出手段１２と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出手段１３とを備える消耗電極式アーク溶接装置において、溶接電流値と溶接電圧値とに基づいてアーク状態を判定するアーク状態判定手段１５と、溶接ワイヤ４と被溶接物との接触を検出する接触検出手段１４と、アークスタート時に、アーク状態判定手段１５と接触検出手段１４との結果に応じてワイヤ送給速度を変更するワイヤ送給速度制御手段１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤを送給するワイヤ送給手段と、溶接電流値を検出する溶接電流検出手段と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出手段とを備える消耗電極式アーク溶接装置において、
前記溶接電流値と前記溶接電圧値とに基づいてアーク状態を判定するアーク状態判定手段と、
前記溶接ワイヤと被溶接物との接触を検出する接触検出手段と、
アークスタート時に、前記アーク状態判定手段と前記接触検出手段との結果に応じてワイヤ送給速度を変更するワイヤ送給速度制御手段とを備えることを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
前記ワイヤ送給速度制御手段は、前記接触検出手段で接触が検出された後、前記アーク状態判定手段でアーク発生と判定されるまでは、ワイヤ送給速度を定常速度より小さくすることを特徴とする請求項１記載のアーク溶接装置。
【請求項３】
前記ワイヤ送給速度制御手段は、前記接触検出手段で接触が検出された後、前記アーク状態判定手段でアーク発生と判定されるまでは、ワイヤ送給速度を１ｍ／分以下、または、ワイヤ送給を停止することを特徴とする請求項１乃至２記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接電源のアーク溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、アークスタート性能向上のためワイヤ送給速度制御に特徴を有する発明が開示されている。
従来のアーク溶接電源について、図４を用いて説明する。図４は従来のアーク溶接電源のワイヤ送給制御に関する構成図である。アーク溶接電源２４のワイヤ送給速度制御手段は、第１ワイヤ送給速度設定手段２０、第２ワイヤ送給速度設定手段２１、定常ワイヤ送給速度設定手段２２、ワイヤ送給速度切替手段２３からなる。第１ワイヤ送給速度設定手段２０はアークスタート時において溶接ワイヤが被溶接物に接触するまでの第１ワイヤ送給速度を設定する。第２ワイヤ送給速度設定手段２１はアークスタート時において、溶接ワイヤが被溶接物に接触してからある所定時間経過までの第２ワイヤ送給速度を設定する。定常ワイヤ送給速度設定手段２２は、溶接定常状態でのワイヤ送給速度を設定する。ワイヤ送給速度制御手段２３は、前述の第１ワイヤ送給速度、第２ワイヤ送給速度、定常ワイヤ送給速度に、ワイヤ送給速度を順次切替え制御する。
【０００３】
図５はワイヤ送給速度の切り替え制御を表すタイミングチャートである。時刻t0において、溶接開始指令がONすると溶接電源は無負荷電圧を出力すると同時に、第１ワイヤ送給速度V１にて溶接ワイヤの送給を開始する。時刻t1において溶接ワイヤが被溶接物に接触した時点でワイヤ送給速度を第１ワイヤ送給速度V1から第２ワイヤ送給速度V２に切り替え、溶接ワイヤを高速に送給する。同時に溶接電源はスタートパルス電流を流すことでアーク発生を試みる。スタートパルス印加後、予め設定された一定時間が経過した時刻ｔ２において、ワイヤ送給速度を第２ワイヤ送給速度V2から定常ワイヤ送給速度Vfに減速させ、定常溶接状態に移行する。このように、先願の発明のアークスタート制御方法では、溶接ワイヤが被溶接物に接触した時点から予め設定された一定時間経過期間は、ワイヤ送給速度を第２ワイヤ送給速度に切り替え、第１ワイヤ送給速度よりも高速に制御することによりアークスタート性向上を図っていた（例えば、特許文献１）。
このように、従来のアーク溶接装置のアークスタート制御方法では、溶接ワイヤが接触した時点で高速に溶接ワイヤを送給させ、ある一定時間経過後に定常ワイヤ送給速度に切り替えることを特徴としていた。
【特許文献１】特開平１０−３４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のアーク溶接装置のアークスタート制御方法では、アークが発生したか否かに関わらず常に溶接ワイヤが被溶接物に接触した時点でワイヤ送給を高速にするので、アークスタート時に溶接ワイヤを溶断させて大きなスパッタを飛散させるという問題があった。従来のアークスタート制御方法における溶接ワイヤの溶断現象について図６を用いて説明する。図６は従来の発明でのアークスタート時における溶接状態図である。図６(a)は時刻t1における溶接状態を示しており、溶接ワイヤ４が被溶接物５に接触しスタートパルス電流が印加開始された瞬間である。
【０００５】
図６(b)は時刻t1’における溶接状態を示している。時刻t1’では、まだアークが発生していないにもかかわらず、溶接ワイヤ４が第２ワイヤ送給速度V2で高速に送給され続けるため、溶接ワイヤ４が溶融されずに屈曲してしまう。図６(c)は時刻t2における溶接状態であり、溶接ワイヤ４が高速に送給され続けることで屈曲し溶断されることにより、アークが発生する。このように、アークが発生していない状態で溶接ワイヤ４を高速に送給すると、溶接ワイヤ４が屈曲し溶断される量が大きくなり、アークスタート時における多大なスパッタ５発生の一因となる。又、溶接ワイヤ４が被溶接物に接触した時点でアークが発生した場合においても、溶接ワイヤ４を高速に送給すると一旦発生したアークを消弧させることがあり、アークスタート性を悪化させる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、アークスタート時に溶接ワイヤの溶断した大きなスパッタを飛散させることなく、アークを確実に発生させることができるアーク溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の請求項１記載のアーク溶接装置は、溶接ワイヤを送給するワイヤ送給手段と、溶接電流値を検出する溶接電流検出手段と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出手段とを備える消耗電極式アーク溶接装置において、前記溶接電流値と前記溶接電圧値とに基づいてアーク状態を判定するアーク状態判定手段と、前記溶接ワイヤと被溶接物との接触を検出する接触検出手段と、アークスタート時に、前記アーク状態判定手段と前記接触検出手段との結果に応じてワイヤ送給速度を変更するワイヤ送給速度制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２記載のアーク溶接装置は、前記ワイヤ送給速度制御手段は、前記接触検出手段で接触が検出された後、前記アーク状態判定手段でアーク発生と判定されるまでは、ワイヤ送給速度を定常速度より小さくすることを特徴とするものである。
本発明の請求項３記載のアーク溶接装置は、前記ワイヤ送給速度制御手段は、前記接触検出手段で接触が検出された後、前記アーク状態判定手段でアーク発生と判定されるまでは、ワイヤ送給速度を１ｍ／分以下、または、ワイヤ送給を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアーク溶接装置によると、溶接ワイヤが被溶接物に接触し短絡している間はワイヤ送給速度を遅くし、過剰に溶接ワイヤを送給しないので、確実にアークを点弧させることができ、溶接ワイヤの溶断した大きなスパッタを飛散させることなく、確実にアークスタートさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明のアーク溶接装置の構成図である。
溶接ワイヤ４は、ワイヤ送給手段１０により溶接トーチ２へ送給される。溶接ワイヤ４は、溶接トーチ２の先端から被溶接物３へ送り出され、アーク溶接を実行する。また、溶接時の溶接電流値は、溶接電流検出手段１２で検出される。同様に、溶接電圧値は、溶接電圧検出手段１３で検出される。
接触検出手段１４は、溶接ワイヤ４が被溶接物３に接触すると、溶接電圧値が低下することによって接触を検出する。または、溶接電流が流れることにより、接触を検出する。接触検出手段１４は、接触を検出した場合、ワイヤ送給速度制御手段１６に接触を通知する。
アーク状態判定手段１５は、溶接電流検出手段１２と溶接電圧検出手段１３の検出した溶接電流値及び溶接電圧値を元に、アークの発生を判定する。
【００１２】
以下に、発明の時系列的な変化を説明する。
図２に本発明によるワイヤ送給速度の切り替え制御を表すタイミングチャートを示す。時刻t0において、溶接開始指令がONするとアーク溶接電源は無負荷電圧を出力すると同時に、第１ワイヤ送給速度V１にて溶接ワイヤ４の送給を開始する。時刻t1において溶接ワイヤ４が被溶接物３に接触した時点でワイヤ送給速度を第１ワイヤ送給速度V１から第２ワイヤ送給速度V2に切り替え、溶接ワイヤ送給を減速させる。同時にアーク溶接電源２４はスタートパルス電流を流すことでアーク発生を試みる。スタートパルス電流は３００A以上のパルス波形である。スタートパルス電流印加後、アーク状態判定手段１５によりアークが発生したかを監視し、アークが発生するまでワイヤ送給速度は第２ワイヤ送給速度で減速した状態を保持する。時刻ｔ２においてアークが発生すると、ワイヤ送給速度を第２ワイヤ送給速度V2から定常ワイヤ送給速度Vfに加速させ、定常溶接状態に移行する。
【００１３】
図３に本発明のアークスタート制御方法による溶接状態図を示す。図３(a)は時刻t1における溶接状態を示しており、溶接ワイヤ４が被溶接物３に接触しスタートパルス電流が印加開始された瞬間である。図３(b)は時刻t1’における溶接状態を示している。時刻t1’では、ワイヤ送給速度を第２ワイヤ送給速度V2に減速しているため、溶接ワイヤ４が過剰に送給されることなく屈曲していない。図３(c)は時刻t2における溶接状態であり、溶接ワイヤ４が屈曲され溶断されることなく、アークが発生している。
尚、具体的には、第１ワイヤ送給速度V１は3ｍ／分以下、第２ワイヤ送給速度V2は１ｍ／分以下が最適であることを実験より確認した。
このように、本発明のアーク溶接装置では、溶接ワイヤが被溶接物に接触した時点でワイヤ送給を第２ワイヤ送給速度に減速させ、アークが発生したことを確認してから定常ワイヤ送給速度に切り替えるので、溶接ワイヤを溶断させることなく確実にアークを発生させることができ、アークスタート性を向上させることができる。
【実施例２】
【００１４】
本発明の第２の実施例では、第１の実施例において第２ワイヤ送給速度V2を０に設定することを特徴とするものである。すなわち、溶接ワイヤが被溶接物に接触し短絡した瞬間に、ワイヤ送給を停止させスタートパルス電流を印加し、アークが発生し所定時間経過後にワイヤ送給速度を定常ワイヤ送給速度に切替える。
このように、本発明の第２の実施例では、溶接ワイヤが被溶接物に接触した時点でワイヤ送給を停止させ、アークが発生したことを確認してから定常ワイヤ送給速度に切り替えるので、溶接ワイヤを溶断させることなく確実にアークを発生させることができ、アークスタート性をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接電源のアーク溶接装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の制御ブロック図
【図２】本発明の実施例を示すアークスタート制御のタイミングチャート
【図３】本発明のアークスタートの状態図
【図４】従来のアーク溶接電源のワイヤ送給制御に関するブロック図
【図５】従来のアークスタート制御のタイミングチャート
【図６】従来のアークスタート失敗の状態図
【符号の説明】
【００１７】
２：溶接トーチ３：被溶接物
４：溶接ワイヤ
１０：ワイヤ送給手段
１２：溶接電流検出手段
１３：溶接電圧検出手段
１４：接触検出手段
１５：アーク状態判定手段
１６：ワイヤ送給速度制御手段
【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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