(57)【要約】【課題】  溶接開始時の時刻ｔ３にアークが発生すると、アーク長Ｌａを溶接電圧値Ｖｗによって検出し、この溶接電圧値Ｖｗが予め定めた電圧設定値Ｖｒと略等しくなるように溶接電源装置を出力制御してアーク長Ｌａを適正値Ｌｃに収束させる消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法において、初期期間Ｔｉ中のアーク長Ｌａの過渡特性を改善する。【解決手段】  本発明は、溶接開始時にアークが発生してから予め定めた初期期間Ｔｉ中は、溶接電圧値Ｖｗと電圧設定値Ｖｒとが略等しくなるように溶接電源装置の出力制御に加えてワイヤ送給速度Ｆｓの可変速制御を行うことによって、アーク長Ｌａを速やかに適正値Ｌｃに収束させる。【選択図】図１
2005066615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始時にアークが発生すると、アーク長を溶接電圧値によって検出し、この溶接電圧値が予め定めた電圧設定値と略等しくなるように溶接電源装置を出力制御してアーク長を適正値に収束させる消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法において、
溶接開始時にアークが発生してから予め定めた初期期間中は、前記溶接電圧値と前記電圧設定値とが略等しくなるように前記溶接電源装置の出力制御に加えてワイヤ送給速度の可変速制御を行うことによってアーク長を速やかに適正値に収束させ、前記初期期間が経過後は、前記ワイヤ送給速度を予め定めた定常送給速度にすると共に前記溶接電源装置の出力制御によってアーク長を適正値に維持することを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法。
【請求項２】
初期期間を、溶接開始時の溶接ワイヤと母材との短絡期間の時間長さに応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法。
【請求項３】
初期期間中の可変速制御によるワイヤ送給速度を予め定めた制限範囲内に制限することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法。
【請求項４】
初期期間中の溶接電源装置の出力制御におけるフィードバック制御の利得を、初期期間経過後よりも小さく設定することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極ガスシールドアーク溶接において溶接開始時のアーク長を速やかに定常状態に収束させるための溶接開始時アーク長制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極ガスシールドアーク溶接では、溶接開始指令が入力されると、溶接ワイヤの送給が開始されて、溶接ワイヤが母材と接触してアークが発生する。そして、アーク長は、このアーク発生時点から過渡期間を経て定常状態に収束する。この過渡期間中のアーク長は、オーバーシュート、アンダーシュート等の過渡特性を呈する。溶接ワイヤの材質、溶接ワイヤの先端粒径、母材の材質、母材の表面状態等の種々の溶接条件によって、過渡期間中のアーク負荷状態が変化するために、それに伴ってアーク長の過渡特性も種々の特性となる。特に、アルミニウムワイヤを使用した場合、溶接開始時に溶接ワイヤと母材との数十msを超える長期短絡が発生しやすいために、アーク発生直後にアーク長が非常に長く（１０mm程度）なり、定常状態（３mm程度）に収束するのに５００ms程度と長い過渡期間を要する。このように、溶接開始時のアーク長の過渡特性が悪いと、溶接開始部の溶け込み深さ、ビード外観等の溶接品質が悪くなる。したがって、アーク長の過渡特性を良好にすることは重要である。
【０００３】
図８は、従来技術のアーク長制御方法を示す出力波形図である。同図（Ａ）はアーク長Ｌａ［mm］の、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗ［Ｖ］の、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗ［Ａ］の、同図（Ｄ）はワイヤ送給速度Ｆｓ［m/min］の波形図である。溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗは、それぞれの瞬時値を数百Ｈｚ程度のローパスフィルタによって平滑した値である。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
時刻ｔ１において、溶接電源装置に溶接開始指令が入力されると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗが印加し、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤは定常ワイヤ送給速度Ｆscよりも遅いスローダウン速度で送給される。時刻ｔ２において、溶接ワイヤが母材と接触すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡電圧値となる。時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間Ｔｓ中は、同図（Ｃ）に示すように、この短絡状態を早期に解除するために大電流を通電する。また、ワイヤ送給速度Ｆｓは、まだスローダウン速度のままである（短絡期間Ｔｓ中は送給を停止する方法もある）。
【０００５】
時刻ｔ３において、アークが発生すると、同図（Ａ）に示すように、アーク長Ｌａは、時刻ｔ４までの過渡期間Ｔｔを経て定常アーク長Ｌｃに収束する。従来技術のアーク長制御は、アーク長Ｌａと溶接電圧Ｖｗとが略比例関係にあることを利用してアーク長制御する。すなわち、同図（Ｂ）に示すように、アーク長Ｌａを溶接電圧Ｖｗで検出し、この溶接電圧Ｖｗが定常アーク長Ｌｃに相当する電圧設定値Ｖｒと略等しくなるように溶接電源装置の出力制御を行う。同図（Ａ）に示すように、過渡期間Ｔｔ中のアーク長Ｌａはオーバーシュートしているので、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗもアーク長Ｌａとほぼ同じ波形となる。この溶接電圧Ｖｗが電圧設定値Ｖｒと略等しくなるように出力制御されて、同図（Ｃ）に示すように、この出力制御とアーク負荷との関係からアーク長Ｌａが長くなると溶接電流Ｉｗは小さくなる。ワイヤ溶融速度は溶接電流Ｉｗと略比例関係にあるので、溶接電流Ｉｗが小さくなるとワイヤ溶融速度が遅くなり、アーク長Ｌａは短くなる。このときに、同図（Ｄ）に示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓは、時刻ｔ３においてアークが発生すると定常ワイヤ送給速度Ｆscで定速送給される。したがって、従来技術のアーク長制御は、出力制御によって電圧設定値Ｖｒに相当する定電圧特性を形成し、アーク長Ｌａの変化によって溶接電流Ｉｗの変化をもたらしワイヤ溶融速度を変化させてアーク長Ｌａを制御する方法である。ワイヤ送給速度Ｆｓを一定として、ワイヤ溶融速度を可変してアーク長Ｌａを制御している。同図は、アーク発生直後のアーク長Ｌａ（以下、初期アーク長Ｌａという）が定常アーク長Ｌｃに近い値であり、アーク長Ｌａの過渡特性は良好となる場合である。
【０００６】
図９は、溶接開始時の初期アーク長Ｌｓが非常に長くなり、アーク長の過渡特性が大きくオーバーシュートした場合の出力波形図である。同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は、上述した図８（Ａ）〜（Ｄ）と同一である。時刻ｔ３のアーク発生直後にアーク長Ｌａが長くなる原因は、上述したように溶接条件によって種々あるが、同図では時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間Ｔｓが数十ms以上となる長期短絡の場合を例示している。この長期短絡は溶接開始時にしばしば発生する現象であり、上述したように、溶接ワイヤがアルミニウムワイヤの場合に発生しやすい。長期短絡が発生すると、アーク発生直後にアークが急速に燃上り、初期アーク長Ｌｓが１０mm程度まで長くなることが多い。これは、長期短絡中の大電流の通電によってワイヤ突出し部は十分に加熱されて高温状態になるために、ワイヤ突出し部の中途で溶断してアークが高い位置から発生しやすくなるからである。また、アーク発生後に一気に溶融が進行してアーク長が急速に長くなるからである。以下、同図を参照して説明する。
【０００７】
時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間Ｔｓが長期短絡となると、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ３のアーク発生後にアーク長Ｌａは急速に燃上り非常に長くなる。このために、アーク長Ｌａの過渡特性は大きくオーバーシュートし、長い過渡期間Ｔｔを経て定常アーク長Ｌｃに収束する。この過渡期間Ｔｔ中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク長Ｌａに略比例した波形となり、上述したように、溶接電圧Ｖｗが電圧設定値Ｖｒと略等しくなるように出力制御される。このために、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、過渡期間Ｔｔ中定常値Ｉｃよりも小さくなり、ワイヤ溶融速度Ｍｓ［m/min］が遅くなる。アーク長Ｌａは、ワイヤ溶融速度Ｍｓとワイヤ送給速度Ｆｓ［m/min］との差によって変化する。すなわち、アーク長の変化率dL/dt＝ＭｓーＦｓとなる。ここで、ワイヤ送給速度Ｆｓは一定値であるので、上述したように、溶接電流Ｉｗが小さくなりワイヤ溶融速度Ｍｓがワイヤ送給速度Ｆｓよりも遅くなり、アーク長変化率dL/dt＜０となる。アーク長変化率dL/dt＜０となると、アーク長Ｌａは短くなる方向に変化する。この結果、アーク長Ｌａは、長い状態から次第に短くなり、定常アーク長Ｌｃに収束する。
【０００８】
上述したアーク長Ｌａの変化を数値例で説明する。アーク長Ｌａが１０mmまで燃上り、ワイヤ送給速度Ｆｓ＝１２m/minである場合を考える。溶接電流Ｉｗが非常に小さくなり、ワイヤ溶融速度Ｍｓが略零と極端な場合を仮定すると、アーク長変化率dL/dt＝Ｍｓ−Ｆｓ＝−１２m/minとなる。したがって、アーク長Ｌａが１０mmから定常アーク長Ｌｃ＝３mmまで収束するのに要する時間は、７mm／（１２００mm/min）＝０．３５秒となる。実際には、溶接電流Ｉｗは零にはならないのでワイヤ溶融速度Ｍｓも零にはならない。したがって、上記の過渡期間Ｔｔは実際には０．５秒程度と長い時間となる。この長い過渡期間Ｔｔの間、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常値Ｉｃよりも小さな状態が続くことになる。溶接電流値Ｉｗが小さい状態が続くと、図１０に示すように、溶接開始部の溶け込み深さ２ｃが定常時よりも浅くなる。さらに、ワイヤ溶着量は溶接電流値Ｉｗに略比例するので、溶接電流値Ｉｗが小さい状態が続くと、溶接開始部のビード２ａが定常状態よりも細くなる。また、アーク長Ｌａが適正範囲外となり、アーク状態が不安定になるために、スパッタ２ｂが多く発生する。このように、アーク発生直後にアーク長Ｌａが非常に長くなると、溶接開始部の溶接品質が悪くなる。上記は、初期アーク長Ｌｓが長くなる場合について説明したが、逆に短くなる場合も溶接電流Ｉｗが定常値Ｉｃよりも長い期間大きくなるので、やはり溶接開始部の溶接品質が悪くなる。
【０００９】
ところで、図９（Ｄ）に示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓは通常Ｌ１のように一定値で送給される。しかし、従来技術の中には、アークスタート性を改善するために、アーク発生後のワイヤ送給速度Ｆｓを、Ｌ２のように緩やかに立ち上げたり、Ｌ３のように一定期間高速にしたりする方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、これらの方法では、アーク長の過渡特性とは何ら関係なく、所定期間の間ワイヤ送給速度Ｆｓが定常値Ｆscとは異なる値となる。このために、アーク長の過渡特性は改善されない。
【００１０】
【特許文献１】特公平８−１８１２８号公報
【特許文献２】特開２００２−８６２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、溶接開始時にアーク発生直後の初期アーク長が非常に長く又は短くなると、アーク長が定常値に収束するまでの過渡期間が長くなり、かつ、過渡特性も悪くなる。このために、アーク長は大きく変動し、これを収束させるために、溶接電流が大きく変動することになる。この結果、溶け込み深さ、ビード外観等が変動して溶接開始部の溶接品質が悪くなる。アーク発生直後の初期アーク長が非常に長くなる原因の代表例は長期短絡が発生した場合であるが、これ以外にも溶接条件によって種々の要因がある。同様に、アーク長が短くなる原因も種々の場合がある。
【００１２】
そこで、本発明では、溶接開始時のアーク長の過渡特性を改善して溶接開始部の溶接品質を良好にすることができる溶接開始時アーク長制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、溶接開始時にアークが発生すると、アーク長を溶接電圧値によって検出し、この溶接電圧値が予め定めた電圧設定値と略等しくなるように溶接電源装置を出力制御してアーク長を適正値に収束させる消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法において、
溶接開始時にアークが発生してから予め定めた初期期間中は、前記溶接電圧値と前記電圧設定値とが略等しくなるように前記溶接電源装置の出力制御に加えてワイヤ送給速度の可変速制御を行うことによってアーク長を速やかに適正値に収束させ、前記初期期間が経過後は、前記ワイヤ送給速度を予め定めた定常送給速度にすると共に前記溶接電源装置の出力制御によってアーク長を適正値に維持することを特徴とする消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法である。
【００１４】
また、第２の発明は、初期期間を、溶接開始時の溶接ワイヤと母材との短絡期間の時間長さに応じて変化させることを特徴とする第１の発明記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法である。
【００１５】
また、第３の発明は、初期期間中の可変速制御によるワイヤ送給速度を予め定めた制限範囲内に制限することを特徴とする第１の発明又は第２の発明記載の消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法である。
【００１６】
また、第４の発明は、初期期間中の溶接電源装置の出力制御におけるフィードバック制御の利得を、初期期間経過後よりも小さく設定することを特徴とする第１乃至第３の発明に記載する消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接開始時アーク長制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１の発明によれば、初期期間中は溶接電圧値と電圧設定値との電圧誤差に応じて溶接電源装置の出力制御及び送給可変速制御を同時に行うことによって、溶接電流の変化幅を小さくした上でアーク長の過渡特性を改善することができ、この結果、溶接開始部の溶け込み深さ、ビード外観等の溶接品質を良好にすることができる。
【００１８】
また、上記第２の発明によれば、溶接開始時の短絡期間の時間長さに応じて初期期間を変化させることによって、アーク長の過渡特性が収束した直後に送給可変速制御が停止するので、上記の効果に加えて、ワイヤ送給モータ等への負担が軽減される。
【００１９】
また、上記第３の発明によれば、送給可変速制御によるワイヤ送給速度を予め定めた制限範囲内に制限することによって、上記の効果に加えて、ワイヤ送給速度が速く又は遅くなり過ぎてアーク状態が不安定になることを防止することができる。
【００２０】
また、上記第４の発明によれば、出力制御の電圧利得を初期期間中はそれ以降の期間よりも小さくすることによって、より溶接電流の変化幅を小さくすることができるので、上記の効果に加えて、より溶接開始部の溶接品質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１は、溶接開始時にアークが発生してから予め定めた初期期間Ｔｉ中は、溶接電圧値Ｖｗと電圧設定値Ｖｒとが略等しくなるように溶接電源装置の出力制御を行い、それに加えてワイヤ送給速度Ｆｓの可変速制御を行うことによってアーク長を速やかに適正値に収束させ、初期期間Ｔｉが経過後は、ワイヤ送給速度Ｆｓを予め定めた定常送給速度Ｆscにすると共に溶接電源装置の出力制御によってアーク長を適正値に維持するものである。すなわち、電圧設定値Ｖｒと溶接電圧値Ｖｗとの電圧誤差ΔＶ＝Ｖｒ−Ｖｗをフィードバック制御して、溶接電源装置の出力制御及びワイヤ送給速度Ｆｓの可変速制御を同時に行うものである。以下、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る出力波形図である。同図（Ａ）はアーク長Ｌａの、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの、同図（Ｄ）はワイヤ送給速度Ｆｓの波形図である。同図は、上述した図９の場合と同様に、溶接開始時に長期短絡Ｔｓが発生し、アーク発生直後の初期アーク長Ｌｓが非常に長くなった場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００２４】
時刻ｔ３において、長期短絡Ｔｓが解除してアークが発生すると、同図（Ａ）に示すように、アーク長Ｌａは急速に長い状態になる。このために、アーク長Ｌａと略比例する溶接電圧値Ｖｗは電圧設定値Ｖｒよりも大きくなる。このときの電圧誤差ΔＶ＝Ｖｒ−Ｖｗに応じて溶接電源装置の出力制御が行われて、その結果、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが減少する。また、同時に、上記の電圧誤差ΔＶに応じて、同図（Ｄ）に示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓが可変速制御されて増加する。このワイヤ送給速度Ｆｓの増加は、電圧誤差ΔＶに応じて変化するものであり、予め定めたパターンによるものではない。
【００２５】
上述したように、アーク長変化率dL/ct＝Ｍｓ−Ｆｓである。溶接電流Ｉｗが減少してワイヤ溶融速度Ｍｓが小さくなり、ワイヤ送給速度Ｆｓが可変速制御によって定常値Ｆscよりも大きくなると、アーク長変化率dL/ctは負の値となり、その絶対値が大きくなる。したがって、同図（Ａ）に示すように、アーク長Ｌａの過渡特性は良好になり、過渡期間Ｔｔも大幅に短縮されて、時刻ｔ４には定常アーク長Ｌｃに収束する。すなわち、ワイヤ溶融速度Ｍｓを変化させるだけでなく、ワイヤ送給速度Ｆｓも変化させて、アーク長変化率を大きくして過渡特性を改善している。従来技術では、ワイヤ溶融速度Ｍｓ（溶接電流Ｉｗ）のみを変化させてアーク長Ｌａを変化させていたために、アーク長変化率を大きくするにはワイヤ溶融速度Ｍｓ（溶接電流Ｉｗ）を定常値Ｉｃから大きく外れて変化させる必要があった。しかし、本発明では、アーク長変化率をワイヤ溶融速度Ｍｓとワイヤ送給速度Ｆｓで分担するので、過渡期間Ｔｔが短縮した上で、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗ（ワイヤ溶融速度Ｍｓ）の変化を従来よりも小さくすることができる。この結果、過渡期間Ｔｔが短縮されて、かつ、溶接電流Ｉｗの変動幅も小さくすることができるので、溶け込み深さ、ビード外観等を改善することができる。アーク長変化率に寄与する分担率は、電圧誤差ΔＶに応じてワイヤ溶融速度Ｍｓを変化させる電圧利得Ｇｖと、ワイヤ送給速度Ｆｓを変化させる送給利得Ｇｆを調整することによって可能となる。すなわち、ワイヤ溶融速度ＭｓはＧｖ×ΔＶによってフィードバック制御され、ワイヤ送給速度ＦｓはＧｆ×ΔＶによってフィードバック制御される。
【００２６】
同図において、短縮された過渡期間Ｔｔに相当する期間又はそれよりも少し長い期間に初期期間Ｔｉを設定する。時刻ｔ５において初期期間Ｔｉが経過すると、同図（Ｄ）に示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓの可変速制御は停止して、定常送給速度Ｆscの一定値で送給される。アーク長制御は、出力制御のみによって行う。すなわち、初期期間Ｔｉ経過後は通常のアーク長制御を行う。これは、一旦アーク長Ｌａが定常アーク長Ｌｃに収束した後は、出力制御によるアーク長制御で良好な状態を維持することができるからである。
【００２７】
図２は、上述した実施の形態１に係る溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００２８】
電源主回路ＰＭは、商用交流電源（３相２００Ｖ等）を入力して、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭに直結した送給ロール５の回転によって、溶接トーチ４を通ってワイヤ送給速度Ｆｓで送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【００２９】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を算出して、電圧誤差信号ΔＶ＝Ｖｒ−Ｖｄを出力する。電圧誤差増幅回路ＧＶは、上記の電圧誤差信号ΔＶに予め定めた電圧利得Ｇｖを乗じて、電圧誤差増幅信号Ｅｖ＝Ｇｖ×ΔＶを出力する。駆動回路ＤＶは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに従って上記の電源主回路ＰＭを出力制御するための駆動信号Ｄｖを出力する。
【００３０】
初期期間設定回路ＴＩＲは、予め定めた初期期間の時間長さを設定するための初期期間設定信号Ｔirを出力する。初期期間タイマ回路ＴＴＩは、上記の電圧検出信号Ｖｄによって溶接開始時のアーク発生を判別し、その時点から上記の初期期間設定信号Ｔirによって定まる初期期間Ｈｉｇｈレベルとなる初期期間信号Ｔtiを出力する。送給誤差増幅回路ＧＦは、上記の電圧誤差信号ΔＶに予め定めた送給利得Ｇｆを乗じて、送給誤差増幅信号Ｅｆ＝Ｇｆ×ΔＶを出力する。誤差積分回路ＩＣは、上記の送給誤差増幅信号Ｅｆを積分して、送給可変速制御設定信号Ｆrcを出力する。送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。切換回路ＳＷは、上記の初期期間信号ＴtiがＨｉｇｈレベルのときはａ側に切り換わり上記の送給可変速制御設定信号Ｆrcを切換出力信号Ｓｗ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送給速度設定信号Ｆｒを切換出力信号Ｓｗとして出力する。送給制御回路ＦＣは、上記の切換出力信号Ｓｗに従ってワイヤ送給モータＷＭの送給を制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。上記のように、初期期間信号Ｔtiによって送給可変速制御設定信号Ｆrcと送給速度設定信号Ｆｒとを切り換えることで、アーク発生後の初期期間中のみ送給可変速制御を行うことになる。
【００３１】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、上述した実施の形態１において、初期期間Ｔｉを、溶接開始時の溶接ワイヤと母材との短絡期間Ｔｓの時間長さに応じて変化させるものである。これは、上述したように、溶接開始時においてアーク発生直後にアーク長が非常に長くなる代表的なケースが、上記の短絡期間Ｔｓが長期短絡となる場合であるからである。そして、この溶接開始時の短絡期間Ｔｓの時間長さによって初期アーク長が変化し、その結果過渡期間が変化する。このために、短絡期間Ｔｓの時間長さに応じて初期期間Ｔｉを変化させることで、アーク長が収束して定常状態に入った時点で即時に定常状態にふさわしいアーク長制御に切り換えることができる。すなわち、送給可変速制御はワイヤモータ等に負担をかけるので、この制御が不必要な定常状態に入った時点で即時にこの制御を停止することが望ましい。
【００３２】
図３は、上述した実施の形態２に係る溶接電源装置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。
【００３３】
短絡期間計測回路ＴＳＤは、電圧検出信号Ｖｄによって溶接開始時の短絡期間を判別してその時間長さを計測し、短絡期間計測信号Ｔsdを出力する。第２初期期間設定回路ＴＩＲ２は、上記の短絡期間計測信号Ｔsdの値に応じて初期期間の時間長さを予め定めた関数に従って変化させて、初期期間設定信号Ｔirを出力する。この関数の一例を以下に示す。
Ｔsd＜０．１秒ならばＴir＝０．１秒
Ｔsd≧０．１秒ならばＴir＝０．３秒
【００３４】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３は、上述した実施の形態１又は２において、初期期間Ｔｉ中の送給可変速制御によるワイヤ送給速度Ｆｓを、予め定めた制限範囲Ｗ内に制限するものである。このようにする理由は、初期期間Ｔｉ中の電圧誤差に基づく送給可変速制御によってワイヤ送給速度Ｆｓは大きく変化する。この変化値が所定範囲外になると、ワイヤ送給速度Ｆｓが速く又は遅くなり過ぎてアーク状態が不安定になる場合が生じるからである。したがって、送給可変速制御によるワイヤ送給速度Ｆｓを予め定めた制限範囲Ｗ内に制限することによって、アーク状態が不安定になるのを防止することができる。この制限範囲Ｗは、本発明の目的であるアーク長の過渡特性の改善効果にほとんど影響を与えない値に設定される。以下、図面を参照して説明する。
【００３５】
図４は、上述した実施の形態３に係る出力波形図である。同図において、同図（Ｄ）以外は上述した図１と同一であるのでそれらの説明は省略する。以下、図１とは異なる同図（Ｄ）について説明する。
【００３６】
同図（Ｄ）に示すように、初期期間Ｔｉ中は、ワイヤ送給速度Ｆｓは電圧誤差に基づいて送給可変速制御されるので、その値は大きく変化する。このワイヤ送給速度Ｆｓの変化範囲を予め定めた制限範囲Ｗ内に制限する。この結果、同図（Ｄ）の個所Ａに示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓは上限値が制限される。この制限によるアーク長の過渡特性への影響はほとんどない。
【００３７】
図５は、上述した実施の形態３に係る溶接電源装置のブロック図である。同図は、上述した図３（実施の形態２）を元として実施の形態３を実現したものである。したがって、同図において、図３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３とは異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００３８】
第２誤差積分回路ＩＣ２は、送給誤差増幅信号Ｅｆを積分し、その値を予め定めた制限範囲Ｗ内に制限して、送給可変速制御設定信号Ｆrcを出力する。同図は図３を元にしたが、図２（実施の形態１）を元にした場合も同様である。
【００３９】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４は、上述した実施の形態１〜３において、初期期間Ｔｉ中の溶接電源装置の出力制御におけるフィードバック制御の電圧利得Ｇｖを、初期期間Ｔｉ経過後よりも小さく設定するものである。以下、図面を参照して説明する。
【００４０】
図６は、上述した実施の形態４に係る出力波形図である。同図は、上述した図１とは以下の点のみが異なる。実施の形態４では、電圧利得Ｇｖを初期期間Ｔｉ中はそれ以降の期間よりも小さく設定する。電圧利得Ｇｖは、上述したように、電圧誤差ΔＶに対する溶接電源装置の出力制御におけるフィードバック制御の利得を決める値である。したがって、初期期間Ｔｉ中の電圧利得Ｇｖが小さくなると、同図（Ｃ）に示すように、同じ電圧誤差ΔＶに対する溶接電流Ｉｗの変化幅が小さくなる（Ｂ点）。他方、アーク長の過渡特性を良好な状態に保つために、送給可変速制御の送給利得Ｇｆを大きくすれば良い。この結果、同図（Ｄ）に示すように、ワイヤ送給速度Ｆｓの変化幅が大きくなる（Ｄ点）。これによって、溶接電流Ｉｗの変化幅をより小さくすることができるので、溶接開始時の溶接品質をより良好にすることができる。
【００４１】
図７は、上述した実施の形態４に係る溶接電源装置のブロック図である。同図は、上述した図５（実施の形態３）を元にして実施の形態４を実現したものである。同図において、図５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５とは異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００４２】
第２電圧誤差増幅回路ＧＶ２は、電圧誤差信号ΔＶに初期期間信号Ｔtiによって変化する電圧利得Ｇｖを乗じて、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電圧利得Ｇｖは、上記の初期期間信号ＴtiがＨｉｇｈレベルのときは小さな値に設定され、Ｌｏｗレベルのときは大きな値に設定される。同図は、図５を元にした場合であるが、図２（実施の形態１）又は図３（実施の形態２）を元にした場合も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る出力波形図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る溶接電源装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る溶接電源装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る出力波形図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る溶接電源装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る出力波形図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る溶接電源装置のブロック図である。
【図８】従来技術における出力波形図である。
【図９】従来技術の課題を示す出力波形図である。
【図１０】従来技術のビード外観図及びビード断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１            溶接ワイヤ
２            母材
２ａ            ビード
２ｂ            スパッタ
２ｃ            溶け込み深さ
３            アーク
４            溶接トーチ
５            送給ロール
dL/dt        アーク長変化率
ＤＶ            駆動回路
Ｄｖ            駆動信号
Ｅｆ            送給誤差増幅信号
ＥＶ            電圧誤差回路
Ｅｖ            電圧誤差増幅信号
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ＦＲ            送給速度設定回路
Ｆｒ            送給速度設定信号
Ｆrc            送給可変速制御設定信号
Ｆｓ            ワイヤ送給速度
Ｆsc            定常ワイヤ送給速度
ＧＦ            送給誤差増幅回路
Ｇｆ            送給利得
ＧＶ            電圧誤差増幅回路
Ｇｖ            電圧利得
ＧＶ２            第２電圧誤差増幅回路
ＩＣ            誤差積分回路
Ｉｃ            定常溶接電流値
ＩＣ２            第２誤差積分回路
Ｉｗ            溶接電流
Ｌ１〜Ｌ３        送給特性
Ｌａ            アーク長
Ｌｃ            定常アーク長
Ｍｓ            ワイヤ溶融速度
ＰＭ            電源主回路
ＳＷ            切換回路
Ｓｗ            切換出力信号
Ｔｉ            初期期間
ＴＩＲ            初期期間設定回路
Ｔir            初期期間設定信号
Ｔｓ            短絡期間
ＴＳＤ            短絡期間計測回路
Ｔsd            短絡期間計測信号
Ｔｔ            過渡期間
ＴＴＩ            初期期間タイマ回路
Ｔti            初期期間信号
ＶＤ            電圧検出回路
Ｖｄ            電圧検出信号
ＶＲ            電圧設定回路
Ｖｒ            電圧設定（値／信号）
Ｖｗ            溶接電圧
Ｗ            制限範囲
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
ΔＶ            電圧誤差（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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【図１０】
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