(57)【要約】【課題】  予め適切な溶接条件を求めておかなくても、溶込み深さを制御することができる。【解決手段】  基準パルス溶接を行う場合の基準パルス溶接条件と、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス溶接条件と、継続基準パルス期間Ｔｄと、制御パルス溶接期間Ｔｃと、を定めておき、基準パルス溶接期間中にワイヤと母材の短絡が検出された場合は、短絡発生から継続基準パルス期間Ｔｄ経過後、溶接条件を前記制御パルス溶接条件に切り替え、制御パルス溶接期間Ｔｃ経過後、溶接条件を基準パルス溶接条件に切り換える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤと母材との間にパルス電流とベース電流を交互に供給して溶接を行うパルスアーク溶接方法において、
基準パルス溶接を行う場合の基準パルス溶接条件と、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス溶接条件と、継続基準パルス期間と、制御パルス溶接期間と、を定めておき、
基準パルス溶接期間中にワイヤと母材の短絡が検出された場合は、
短絡発生から前記継続基準パルス期間経過後、溶接条件を前記制御パルス溶接条件に切り替え、
前記制御パルス溶接期間経過後、溶接条件を前記基準パルス溶接条件に切り換えることを特徴とするパルスアーク溶接方法。
【請求項２】
短絡を評価するための短絡評価期間を定めておき、前記短絡評価期間中に発生する短絡評価期間内に発生した短絡時間の積算値／短絡評価期間で定義される短絡発生時間の平均値が予め定める判定時間より大きくなった場合に短絡と判定することを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項３】
短絡が検出された時期が前記基準パルス周期の途中である場合、
次の前記基準パルス周期の開始を待って前記継続基準パルス期間の計時を開始することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項４】
前記継続基準パルス期間と前記制御パルス溶接期間を、パルス周期の個数で設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項５】
前記継続基準パルス期間の計時が開始されてから少なくとも前記制御パルス溶接期間が経過する迄は、短絡を検出しないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項６】
前記基準パルス溶接期間の最大値を最大基準パルス溶接期間として定めておき、前記最大基準パルス溶接期間が経過しても短絡が発生しない場合は、前記基準パルス溶接条件において前記ベース電流を供給するベース期間を予め定める量（≧０）だけ増加させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項７】
前記短絡発生時間の平均値Ｔが予め定める短絡軽減判定時間よりも長い場合は、前記基準パルス溶接条件において前記ベース電流を供給するベース期間を予め定める量（≧０）だけ減少させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接方法。
【請求項８】
溶接ワイヤと母材との間にパルス電流とベース電流を交互に供給して溶接を行うパルスアーク溶接装置において、
溶接アークを発生させるための電力を供給する電源回路と、
溶接ワイヤと母材の間に生じる短絡を検出する短絡検出回路と、
基準パルス溶接を行う場合の基準パルス出力制御回路と、
制御パルス溶接を行う場合の制御パルス出力制御回路と、
前記２つのパルス出力制御回路のいずれかを前記電源回路に接続する切替器と、
出力制御に必要な各種制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段と、
前記短絡検出回路からの出力状態および前記制御パラメータ設定手段からの制御パラメータに基づいて前記切替を切り替える制御手段と、
を備えていることを特徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項９】
基準パルス溶接を行う場合の基準パルス溶接条件、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス溶接条件、継続基準パルス期間および制御パルス溶接期間を設定する設定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記基準パルス溶接期間中にワイヤと母材の短絡が検出された場合に、短絡発生から前記継続基準パルス期間経過後、溶接条件を前記制御パルス溶接条件に切り替え、前記制御パルス溶接期間経過後、溶接条件を前記基準パルス溶接条件に切り替えることを特徴とする請求項８記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１０】
短絡が検出された時期が前記基準パルス周期の途中である場合、次の前記基準パルス周期の開始を待って前記継続基準パルス期間の計時を開始する計時手段をさらに備えていることを特徴とする請求項９記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１１】
前記設定手段は、前記継続基準パルス期間と前記制御パルス溶接期間を、パルス周期の個数で設定することを特徴とする請求項８に記載のパルスアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融池内で発生する溶融金属の振動を制御するようにしたパルスアーク溶接方法およびパルスアーク溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類のパルス電流波形を予め定める周期で交互に切り替え、アーク圧力などの変化を利用して溶融池の挙動やビード形状を強制的に制御するようにした溶接方法および溶接装置が提案されている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特許第２９９３１７４号
【特許文献２】特許第３３２７４５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
適切な溶接条件を定めることができた場合、上記の技術により品質に優れる溶接を行うことができる。
【０００４】
しかし、ワークの形状や寸法は様々であり、ワークの形状や寸法が同じであっても溶接姿勢によって最適な溶接条件は異なる。溶接条件が変わると溶融池の挙動も変化するので、上記従来技術によって所望の効果を得るためには、予め膨大なデータを準備しておく必要があった。
【０００５】
また、溶融池の振動は、溶接電流・アーク電圧変化などの周波数解析で求められるが、装置が複雑・大形化するとともに、インプロセスでの検出も容易ではない。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、予め適切な溶接条件を求めておかなくても、溶込み深さを制御することができるパルスアーク溶接方法およびパルスアーク溶接装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１のパルス電流（以下、「基準パルス」という。）を用いる基準パルス溶接条件と、第２のパルス電流（以下、「制御パルス」という。）を用いる制御パルス溶接条件を、制御パルスによるアーク圧力が基準パルスによるアーク圧力よりも大きくなるように、制御パルスのパラメータを設定しておく。そして、基準パルス溶接条件による基準パルス溶接中に溶接条件を制御パルス溶接条件に切り換えると、制御パルスにより溶融池は強く押し下げられる。この状態で溶接条件を基準パルス溶接条件に切り換えると、溶融池に加えられるアーク圧力が低下することにより溶融池が盛り上がり、溶融池には制御パルスの大きさに応じた振動が生じる。本発明者は、基準パルスの平均アーク電圧を微小短絡が発生する程度に設定すると、この時に発生する短絡は溶融池の振動にほぼ同期することを見出した。
【０００８】
以上の知見に基づき、本発明の第１の手段は、溶接ワイヤと母材との間にベース電流とパルス電流を交互に供給して溶接を行うパルスアーク溶接方法において、基準パルス溶接を行う場合の基準パルス溶接条件と、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス溶接条件と、継続基準パルス期間Ｔｄと、制御パルス溶接期間Ｔｃと、を定めておき、基準パルス溶接期間中にワイヤと母材の短絡が検出された場合は、短絡発生から前記継続基準パルス期間Ｔｄ経過後、溶接条件を前記制御パルス溶接条件に切り替え、前記制御パルス溶接期間Ｔｃ経過後、溶接条件を前記基準パルス溶接条件に切り換えることを特徴とする。
【０００９】
その際、短絡を評価するための短絡評価期間を定めておき、前記短絡評価期間中に発生する短絡評価期間内に発生した短絡時間の積算値／短絡評価期間で定義される短絡発生時間の平均値が予め定める判定時間より大きくなった場合に短絡と判定する。また、短絡が検出された時期が前記基準パルス周期の途中である場合、次の前記基準パルス周期の開始を待って前記継続基準パルス期間の計時を開始する。さらに、前記継続基準パルス期間と前記制御パルス溶接期間を、パルス周期の個数で設定する。
【００１０】
なお、前記継続基準パルス期間の計時が開始されてから少なくとも前記制御パルス溶接期間が経過する迄は、短絡を検出することはせず、また、前記基準パルス溶接期間の最大値を最大基準パルス溶接期間として定めておき、前記最大基準パルス溶接期間が経過しても短絡が発生しない場合は、前記基準パルス溶接条件において前記ベース電流を供給するベース期間を予め定める量（≧０）だけ増加させる。さらに、前記短絡発生時間の平均値Ｔが予め定める短絡軽減判定時間よりも長い場合は、前記基準パルス溶接条件において前記ベース電流を供給するベース期間を予め定める量（≧０）だけ減少させる。
【００１１】
また、本発明の第２の手段は、溶接ワイヤと母材との間にパルス電流とベース電流を交互に供給して溶接を行うパルスアーク溶接装置において、溶接アークを発生させるための電力を供給する電源回路と、溶接ワイヤと母材の間に生じる短絡を検出する短絡検出回路と、基準パルス溶接を行う場合の基準パルス出力制御回路と、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス出力制御回路と、前記２つのパルス出力制御回路のいずれかを前記電源回路に接続する切替器と、出力制御に必要な各種制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段と、前記短絡検出回路からの出力状態および前記制御パラメータ設定手段からの制御パラメータに基づいて前記切替を切り替える制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
この場合、基準パルス溶接を行う場合の基準パルス溶接条件、制御パルス溶接を行う場合の制御パルス溶接条件、継続基準パルス期間および制御パルス溶接期間を設定する設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記基準パルス溶接期間中にワイヤと母材の短絡が検出された場合に、短絡発生から前記継続基準パルス期間経過後、溶接条件を前記制御パルス溶接条件に切り替え、前記制御パルス溶接期間経過後、溶接条件を前記基準パルス溶接条件に切り替えるようにするとよい。また、短絡が検出された時期が前記基準パルス周期の途中である場合、次の前記基準パルス周期の開始を待って前記継続基準パルス期間の計時を開始する計時手段を設けてもよい。なお、前記設定手段は、例えば、前記継続基準パルス期間と前記制御パルス溶接期間を、パルス周期の個数で設定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶融池の挙動と密接に関係する短絡発生挙動を信号としてパルス電流波形を切り替え、その時に生じるアーク圧力の変化を利用して溶融池金属の振動を制御することが可能となるため、溶融池金属の振動と密接に関係する溶込み深さを間接的に制御することができる。
【００１４】
また、２種類（基準パルスおよび制御パルス）のパルス波形パラメータはもとより、短絡を検出してから溶融池制御パルスを発生させる迄の遅延期間（継続基準パルス期間）、ならびに溶融池制御パルスの発生期間をそれぞれ独立かつ自由に設定・変更することが可能であるため、目的に応じて溶融池金属の挙動をインプロセスで広範囲に制御することができる。
【００１５】
さらに、溶接期間中に生じる溶融池金属の振動現象を検出し、溶融池の振動を適切な状態に制御することにより、例えばビード形状を所望形状にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。  
図１は本実施形態に係るパルスアーク溶接方法を行う場合の出力波形を模式的に示す図であり、上段はアーク電圧、下段は溶接電流を示している。  
１周期（１個）の基準パルスは、基準ピーク期間Ｔｐ１と基準べース電圧Ｔｂ１とから構成され、基準ピーク期間Ｔｐ１における電圧値は基準ピーク電圧Ｖｐ１、基準べース期間Ｔｂ１における電圧値は基準べース電圧Ｔｂ１である。また、１周期（１個）の制御パルスは、制御ピーク期間Ｔｐ２と制御べース電圧Ｔｂ２とから構成され、制御ピーク期間Ｔｐ２における電圧値は制御ピーク電圧Ｖｐ２、制御べース期間Ｔｂ２における電圧値は制御べース電圧Ｔｂ２である。そして、溶接回路には、基準ピーク電圧Ｖｐ１、基準べース電圧Ｖｂ１、制御ピーク電圧Ｖｐ２、制御べース電圧Ｖｂ２に応じた溶接電流が流れる。
【００１７】
同図に示すように、本実施形態では、基準パルス溶接条件による基準パルス溶接期間中に短絡が発生しても、予め定めるパルス周期（以下、「継続基準パルス期間」という。図では２周期。）Ｔｄが経過するまでは基準パルス溶接を継続し、継続基準パルス期間Ｔｄ経過後に出力を制御パルス溶接条件による制御パルス溶接に切り替える。そして、予め定める期間（制御パルス期間）Ｔｃが経過すると、溶接条件を再び基準パルス溶接条件に切り替える。
【００１８】
なお、同図に示すように、継続基準パルス期間Ｔｄの計時を短絡検出と同時に実行せず、次のパルス周期の開始を待ち、次のパルス周期の開始に合わせて計時を始めるようにすると、制御が容易になる。
【００１９】
図２は本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接装置の構成図である。パルスアーク溶接装置は、溶接電流回路とその制御部とから基本的に構成されている。溶接電流回路は、整流器１、インバータ制御回路２、変圧器３、整流器４およびリアクタ５から構成され、制御部は、第１および第２の出力制御回路１２，１３、パルス切替器１１、短絡検出回路１４、ＰＷＭ制御回路１０およびＣＰＵ１６から構成されている。
【００２０】
前記溶接電流回路では、商用交流３０が整流器１により直流に変換され、インバータ制御回路２により交流出力に変換される。インバータ制御回路２から出力される高周波交流出力は、変圧器３により溶接に適する電圧に降圧され、整流器４により整流される。整流器４により整流された直流出力は、リアクタ５により平滑されて溶接ワイヤ６と母材９に供給され、ワイヤ送給ローラ７によって送給される溶接ワイヤ６と母材９との間にアーク８が形成される。リアクタ５にはインダクタンスＬ２の二次巻線５ａが設けられている。インバータ制御回路２はＰＷＭ制御回路１０によって駆動され、ＰＷＭ制御回路１０は後述するＣＰＵ１６の出力制御プログラムに基いて制御される。
【００２１】
制御部には、前述のように第１および第２の出力制御回路１２，１３が設けられている。第１の出力制御回路１２は基準パルスの波形を規定する回路であり、第２の出力制御回路１３は制御パルスの波形を規定する回路である。第１の出力制御回路１２は、ＣＰＵ１６から入力される基準ピーク電圧値、基準ベース電圧値、基準ピーク期間、基準べース期間を規定する制御信号をパルス切替器１１に入力する。第２の出力制御回路１３は、ＣＰＵ１６から入力される制御ピーク電圧値、制御ベース電圧値、制御ピーク期間、制御べース期間を規定する制御信号をパルス切替器１１に入力する。切替器１１はＣＰＵ１６からの指令に応じて第１または第２の出力制御回路１２，１３のいずれかを選択し、ＰＷＭ制御回路１０に接続する。
【００２２】
短絡検出回路１４はＣＰＵ１６からの指令信号に基づき、後述する継続基準パルス期間Ｔｄを除く基準ベース期間Ｔｂ１における二次巻線５ａの端子間電圧ｅ２（ただし、ｅ２＝−Ｌ２（ｄｉ／ｄｔ）である。）の値を調べ、端子間電圧ｅ２が負の場合は、短絡が発生したと判定する。この場合、短絡発生信号を直ちにＣＰＵ１６に出力するように構成しても良いが、この実施形態における短絡検出回路１４は以下のように動作する。
【００２３】
すなわち、短絡検出回路１４は、基準パルス期間における予め定める期間（例えば、２００ｍｓ。以下、「短絡評価期間Ｔｋ」という。）中に発生する短絡発生時間の平均値Ｔ（短絡評価期間Ｔｋ内に発生した短絡時間の積算値／短絡評価期間Ｔｋ）が予め定める判定時間Ｔｊより大きくなった場合に、短絡が発生したものとして短絡検出信号をＣＰＵ１６に出力する。
【００２４】
このように、短絡発生時間の平均値Ｔを短絡検出信号として利用すると、短絡が発生する度に短絡発生と判定する場合に比べて安定な制御を行うことができる。
【００２５】
なお、短絡時に端子間電圧ｅ２が負になるのは、短絡が発生すると溶接ワイヤ６と母材９との間に短絡解放電流が流れるため、電流値が増加してｄｉ／ｄｔが正の値になるからである。また、制御パルス期間における端子間電圧ｅ２を測定しないのは、制御パルス電流の立上り期間においても端子間電圧ｅ２が正の値となるためである。
【００２６】
ワイヤ送給制御回路１５は、ＣＰＵ１６からの指令信号に基いてワイヤ送給ローラ７を駆動する。なお、この実施形態におけるて溶接ワイヤの８の送給速度は一定である。
【００２７】
パーソナルコンピュータ１７は、ＲＳ２３２Ｃを利用して、出力制御に必要な各種制御パラメータの設定値をＣＰＵ１６へ入力する。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るパルスアーク溶接装置の動作手順を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、基準パルスの固定パラメータである基準ピーク電圧Ｖｐ１、基準ベース電圧Ｖｂ１および基準ピーク期間Ｔｐ１を設定した後（図中の手順Ｓ１０）、ワイヤ送給速度ＷＦと基準パルスの平均アーク電圧を規定するパラメータである基準ベース期間Ｔｂ１を設定する（Ｓ２０）。
【００３０】
そして、短絡が生じない場合にアーク電圧を自動的に低減させる短絡促進制御のパラメータである短絡促進Ｔｂ１増加率α（ただし、α≧０）、および最大基準パルス溶接期間Ｔｍａｘを入力する（Ｓ３０、Ｓ４０）。なお、短絡促進制御の詳細については後述する。
【００３１】
続いて制御パルスの固定パラメータである制御ピーク電圧Ｖｐ２、制御ベース電圧Ｖｂ２および制御ピーク期間Ｔｐ２を設定した後（Ｓ５０）、制御パルスの平均アーク電圧を規定するパラメータである制御ベース期間Ｔｂ２を設定する（Ｓ６０）。
【００３２】
また、制御パルス発生期間Ｔｃを規定する制御パルス発生数Ｎｃを入力すると共に（Ｓ７０）、短絡検出後も基準パルスの出力を継続する継続基準パルス期間Ｔｄを規定する継続基準パルス数ｎｄを入力する（Ｓ８０）。この結果、継続基準パルス期間Ｔｄはｎｄ（Ｔｐ１＋Ｔｂ１）として、制御パルス発生期間ＴｃはＮｃ（Ｔｐ２＋Ｔｂ２）として与えられる。
【００３３】
このように、継続基準パルス期間Ｔｄおよび制御パルス発生期間Ｔｃを、それぞれのパルス周期の個数ｎｄおよびＮｃを用いて設定すると、パルス波形を変化させる時期をパルス周期の完結点であるそれぞれのベース期間終了時に合わせることができ、パルス波形の変化に伴う溶滴移行の乱れなどを抑制することができる。
【００３４】
次に、短絡を評価するための短絡評価期間Ｔｋと制御パルスへ移行を指令するためのしきい値とする短絡判定時間Ｔｊを入力する（Ｓ９０）。
【００３５】
以上で制御パラメータの設定が終了する。
【００３６】
以下、起動信号の入力を監視し（Ｓ１００）、ＯＮの場合はＳ１１０の処理を行い、ＯＦＦの場合はＳ２４０の処理を行う。
【００３７】
Ｓ１１０では溶接が既に開始されているかどうかを判定し、溶接が既に開始されている場合はＳ１８０の処理を行い、溶接が開始されていない場合はＳ１２０の処理を行う。
【００３８】
Ｓ１２０では基準パルス溶接期間カウンタＴ０、短絡発生時間の平均値Ｔ、継続パルス数カウンタｎおよび制御パルス数カウンタＮを初期化し、溶接開始制御シーケンスに従ってアークを発生させ（Ｓ１３０）、Ｓ１０およびＳ２０で設定されたパラメータに従った基準パルス溶接を開始する（Ｓ１４０）。
【００３９】
基準パルス溶接が開始されると、基準パルスのみの溶接（制御パルスなし）かどうかを判定し（Ｓ１５０）、制御パルスなしの場合はＳ１００の処理を行い、制御パルスありの場合はＳ１６０の処理を行う。
【００４０】
Ｓ１６０では基準パルス溶接期間カウンタＴ０が最大基準パルス溶接期間Ｔｍａｘを超えていないかどうかを判定し、基準パルス溶接期間カウンタＴ０が最大基準パルス溶接期間Ｔｍａｘを超えていない場合はＳ１００の処理を行う。また、基準パルス溶接期間カウンタＴ０が最大基準パルス溶接期間Ｔｍａｘに達した場合は、Ｓ３０で設定された短絡促進Ｔｂ１増加率αを用いて、基準パルス溶接のベース期間Ｔｂ１をＴｂ１（１＋α）に変更して基準パルス溶接の平均アーク電圧を低下させた後（Ｓ１７０）、Ｓ１００の処理を行う。なお、短絡促進Ｔｂ１増加率αの設定が０の場合は、Ｓ１７０の短絡促進制御は事実上実行されないこととなる。
【００４１】
Ｓ１８０では、制御パルスのあり／なしを判定し、制御パルスなしの場合はＳ１４０の処理を行い、制御パルスありの場合はＳ１９０の処理を行う。
【００４２】
Ｓ１９０では短絡発生時間の平均値Ｔと短絡判定時間Ｔｊとを比較し、短絡発生時間の平均値Ｔが短絡判定時間Ｔｊを超えていない場合はＳ１４０の処理を行い、その他の場合はＳ２００の処理を行う。
【００４３】
なお、短絡発生時間の平均値Ｔが短絡判定時間Ｔｊに達しても、そのタイミングがパルス期間あるいはベース期間などパルス周期の途中である場合は、そのパルス周期中は継続パルス数カウンタｎの作動を停止させ、次のパルス周期開始と同時に継続パルス数カウンタｎを動作させる。
【００４４】
Ｓ２００では継続パルス数カウンタｎのカウントを開始し、継続パルス数カウンタｎが継続基準パルス数ｎｄに到達すると、溶接条件を制御パルス条件に切り替え、Ｓ５０およびＳ６０で設定されたパラメータに従った制御パルス溶接を行うと共に（Ｓ２１０）、制御パルス数カウンタＮのカウントを開始する（Ｓ２２０）。そして、制御パルス数カウンタＮが制御パルス数Ｎｃに到達すると、４種類のカウンタ（Ｔ０、Ｔ、ｎおよびＮ）をクリアして（Ｓ２３０）、Ｓ１４０の処理を行う。
【００４５】
また、Ｓ２４０では溶接終了処理を行うかどうかを判定し、溶接終了処理を行う場合は溶接終了制御シーケンスに従って溶接を終了し（Ｓ２５０）、溶接が継続されている場合はＳ１０へ戻り、Ｓ１０からＳ９０で設定された制御パラメータの設定値に変更がないかどうかを監視する。
【００４６】
次に、Ｓ１７０における処理である短絡促進制御についてさらに説明する。  
図４は、短絡促進制御の動作の一例を示すタイムチャートである。  
基準パルス溶接のベース期間をＴｂ１からＴｂ１（１＋α）へ増加させると、基準パルス溶接の平均アーク電圧はΔＶａｖだけ低下し、溶接ワイヤの先端と母材とが接近するので、短絡が発生しやすくなる。平均アーク電圧をΔＶａｖ低下させた後、次の最大基準パルス溶接期間Ｔｍａｘが経過しても短絡が発生しない場合は、再度ベース期間を（１＋α）倍に増加させて平均アーク電圧を低下させる。以下、短絡が検出されるまでこの動作を繰返し、短絡が検出されると短絡促進制御は停止される。
【００４７】
以上、アーク電圧の初期設定が高すぎて短絡が発生しない場合について述べたが、反対にアーク電圧の初期設定が低すぎて過大な短絡が発生する場合がある。
【００４８】
以下、アーク電圧の初期設定が低すぎた場合にアーク電圧を補正する短絡軽減制御ついて説明する。  
図５は短絡軽減制御を行う場合の手順を示すフローチャートであり、上記図３に示した手順に追加される手順である。  
図３に示したフローチャートに対して、同図（ａ）に示すように、短絡軽減Ｔｂ１減少率β（ただし、β≧０）を設定するためのＳ３５をＳ３０とＳ４０との間に追加する。また同図（ｂ）示すように、短絡軽減判定期間Ｔｊｍａｘを設定するＳ９５をＳ９０とＳ１００との間に追加する。さらに、同図（ｃ）に示すように、Ｓ１９３とＳ１９７を、Ｓ１９０とＳ２００との間に追加する。以下、同図（ｃ）により、短絡軽減制御を行う場合の手順について説明する。
【００４９】
図５（ｃ）において、短絡発生時間の平均値Ｔを短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘと比較し（Ｓ１９３）、短絡検出時間の平均値Ｔが短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘよりも短い場合はＳ１００の処理を行い、短絡検出時間の平均値Ｔが短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘ以上である場合は、Ｓ３５で設定された短絡軽減Ｔｂ１減少率βを用いて、基準パルス溶接のベース期間Ｔｂ１をＴｂ１（１−β）に変更して基準パルス溶接の平均アーク電圧を上昇させた後（Ｓ１９７）、Ｓ１００の処理を行う。なお、短絡軽減Ｔｂ１減少率βの設定が０の場合は、Ｓ１９７の短絡促進制御は事実上実行されないこととなる。
【００５０】
図６は、短絡軽減制御の動作の一例を示すタイムチャートである。  
アーク電圧の初期設定が低すぎてアーク起動直後から短絡を生じる場合、短絡評価期間Ｔｋにおける短絡検出時間の平均値Ｔが短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘ以上を超えるので、ベース期間Ｔｂ１を短絡軽減Ｔｂ１減少率βだけ減少させて平均アーク電圧をΔＶａｖ２増加させる。平均アーク電圧をΔＶａｖ２増加させた後、次の短絡評価期間Ｔｋにおける短絡検出時間の平均値Ｔが短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘ以上を超える場合は、再度ベース期間をＴｂ１（１−β）に変更して基準パルス溶接の平均アーク電圧をΔＶａｖ２上昇させる。以下、短絡評価期間Ｔｋにおける短絡検出時間の平均値Ｔが短絡軽減判定時間Ｔｊｍａｘ未満になるまでこの動作を繰返す。
【００５１】
なお、図７に示すように、制御パルス溶接から基準パルス溶接に移行した後に、短絡を検出しない短絡検出無効期間Ｔｘを設けるようにしてもよい。このように短絡検出無効期間Ｔｘを設けると、パルス電流波形の切り替えに伴う不安定現象が発生しても、その影響を受けることがない。
【００５２】
以上説明したように、この実施形態では、継続基準パルス期間Ｔｄを除く基準ベース期間Ｔｂ１に発生する短絡を検出し、継続基準パルス期間Ｔｄおよび制御パルス溶接期間Ｔｃは短絡を検出しないように構成したので、安定な制御を行うことができる。
【００５３】
また、短絡評価期間Ｔｋ中に発生する短絡発生時間の平均値Ｔにより短絡を評価するようにしたので、短絡の発生信号そのものを短絡検出信号として利用する場合に比べて、安定な制御を行うことができる。
【００５４】
なお、短絡評価期間Ｔｋ中に発生する短絡発生時間の平均値Ｔを短絡判定時間Ｔｊと比較するようにしたが、短絡評価期間Ｔｋ中に発生する短絡発生時間の積分値を短絡判定時間Ｔｊと比較するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００５５】
図８および図９は、本実施形態に係るよるパルスアーク溶接装置を用いて溶接をした結果の一例を示す図であり、上段は短絡検出の有無を、下段は電圧波形（電流波形）を示している。
【００５６】
ここで、図８は制御パルス数Ｎｃを５に固定して継続基準パルス数Ｎｄを１〜７の間で変化させた場合を、図９は継続基準パルス数Ｎｄを１に固定して制御パルス数Ｎｃを０〜１０の間で変化させた場合を、それぞれ示している。
【００５７】
なお、溶接条件は下記（１）〜（５）に示す通りである。
【００５８】
（１）溶接ワイヤ：ＪＩＳ  ＹＧＷ１７ソリッドワイヤ
（２）シールドガス：Ａｒ＋２０％ＣＯ２
（３）基準パルス溶接条件：
・ピーク電圧Ｖｐ１：４０Ｖ
・ベース電圧Ｖｂ１：１０Ｖ
・ピーク期間Ｔｐ１：１７ｍｓ
・ベース期間Ｔｂ１：４８ｍｓ
（４）制御パルス溶接条件：
・ピーク電圧Ｖｐ２：４８Ｖ
・ベース電圧Ｖｂ２：１０Ｖ
・ピーク期間Ｔｐ２：１．１ｍｓ
・ベース期間Ｔｂ２：３２ｍｓ
（５）ワイヤ送給速度ＷＦ：６ｍ／ｍｉｎ
いずれの場合も溶融池金属の振動周波数を適切に制御することができ、良好な溶接結果を得ることができた。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、基準パルス溶接の平均アーク電圧を微小短絡が発生する程度に設定し、溶接期間中に短絡が検出されたら制御パルスを発生させるようにしたので、制御パルスへ移行するまでの時間、制御パルスの発生個数、制御パルスパラメータ、基準パルスパラメータおよび基準パルスの平均アーク電圧などの設定値を変えてアーク圧力を変化させることにより、溶融池金属の振動周波数などを任意に制御することができる。
【００６０】
また、短絡判定時間Ｔｊの値を変化させることによって、比較的アーク電圧が高く微小短絡しか発生しない状態、あるいは比較的アーク電圧が低くやや大きい短絡が発生する状態など、制御パルスを発生させる時期を広範囲に選択することができる。
【００６１】
さらに、次の再アーク起動時の平均アーク電圧（ベース期間Ｔｂ１）の初期値は、上記短絡促進制御あるいは短絡軽減制御によって定められた最終の値を選択するか、それとも短絡促進制御・短絡軽減制御を行う前の設定値とするかを選択できるようにしておくと便利である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接方法を行う場合の出力波形を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】短絡促進制御の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図５】短絡軽減制御を行う場合の手順を示すフローチャートである。
【図６】短絡軽減制御の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施形態の変形例を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接装置を用いて溶接をした結果の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るパルスアーク溶接装置を用いて溶接をした結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  整流器
２  インバータ制御回路
３  変圧器
４  整流器
５  リアクタ
６  溶接ワイヤ
９  母材
１１  切替器
１２  第１の出力制御回路（基準パルス出力制御回路）
１３  第２の出力制御回路（制御パルス出力制御回路）
１４  短絡検出回路
１５  ワイヤ制御制御回路
１６  ＣＰＵ
Ｔｃ  制御パルス溶接期間
Ｔｄ  継続基準パルス期間
Ｔｊｋ  短絡評価期間
Ｔｊ  判定時間
【図１】
2005219106.tif 000003
【図２】
2005219106.tif 000004
【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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