【手続補正書】
【提出日】平成19年2月20日(2007.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】 
略１．５ｍ／分以上の溶接速度で溶接を行い、短絡を検出したときに少なくとも５００Ａ／ｍｓｅｃ程度で短絡を開放するよう制御する溶接電源を用いて行なう消耗電極による高速炭酸ガス溶接方法において、
溶接ワイヤ送給速度、溶接電圧、溶接ワイヤが溶融して溶融池に移行する溶滴体積との関係を表す第１の式と、
前記溶接ワイヤ送給速度、前記溶接電圧、前記溶接ワイヤが溶融して溶融池に移行する溶滴移行周期との関係を表す第２の式にて
適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算して、得られた溶接条件における適正な溶滴体積で溶接を行うことを特徴とする高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項２】
前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算する際、
直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶滴体積は３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲とし、前記溶滴移行周期は９ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項３】
前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が９ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲であり、
前記溶接速度が略２．０〜２．５ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１５ｍ／分〜２０ｍ／分の範囲である時、
前記第１の式をＷ ＝（α１＊Ｖｆ＋α２）＊Ｖｗ＋α３＊Ｖｆ＋α４とし、
前記第２の式をＴｄ＝（α５＊Ｖｆ＋α６）＊Ｖｗ＋α７＊Ｖｆ＋α８
（α１、α２、α３、α４、α５、α６、α７、α８は定数）として前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算することを特徴とする請求項１記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項４】
予め前記溶接速度における前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接電圧との関係を測定しておき、
前記測定によってアークが前記溶融池内部で発生する埋れアーク領域と、母材が破れるまたは溶接が安定しない領域とを求め、
前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた前記溶接電圧を演算する際には前記領域外の前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接電圧を代入することを特徴とする請求項１記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項５】
直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶接速度が略２．５ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１８ｍ／分〜２０ｍ／分の範囲であり、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が９ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃの範囲であり、前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接速度を入力として、前記溶滴体積がほぼ一定になるように前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、
前記第１の式をＷ ＝（−0.0243＊Ｖｆ＋0.4029）＊Ｖｗ＋1.1548＊Ｖｆ−15.885とし、
前記第２の式をＴｄ＝（−0.0591＊Ｖｆ＋0.9634）＊Ｖｗ＋2.3245＊Ｖｆ−27.329として前記溶接電圧を演算することを特徴とする請求項４記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項６】
直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶接速度が略２ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１５ｍ／分〜１７ｍ／分の範囲であり、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が１０ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲であり、前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接速度を入力として、前記溶滴体積がほぼ一定になるように前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、
前記第１の式をＷ ＝（−0.0326＊Ｖｆ＋0.48）＊Ｖｗ＋1.1273＊Ｖｆ−12.698とし、
前記第２の式をＴｄ＝（−0.1＊Ｖｆ＋1.4661）＊Ｖｗ＋2.646＊Ｖｆ−24.736として前記溶接電圧を演算することを特徴とする請求項４記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【請求項７】
溶接トーチを備えたロボットによって溶接を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の高速炭酸ガス溶接方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１は、略１．５ｍ／分以上の溶接速度で溶接を行い、短絡を検出したときに少なくとも５００Ａ／ｍｓｅｃ程度で短絡を開放するよう制御する溶接電源を用いて行なう消耗電極による高速炭酸ガス溶接方法において、溶接ワイヤ送給速度、溶接電圧、溶接ワイヤが溶融して溶融池に移行する溶滴体積との関係を表す第１の式と、前記溶接ワイヤ送給速度、前記溶接電圧、前記溶接ワイヤが溶融して溶融池に移行する溶滴移行周期との関係を表す第２の式にて適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算して、得られた溶接条件における適正な溶滴体積で溶接を行うことを特徴とするものである。本発明の請求項２は、前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算する際、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶滴体積は３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲とし、前記溶滴移行周期は９ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃの範囲とすることを特徴とするものである。本発明の請求項３は、前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が９ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲であり、前記溶接速度が略２．０〜２．５ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１５ｍ／分〜２０ｍ／分の範囲である時、前記第１の式をＷ ＝（α１＊Ｖｆ＋α２）＊Ｖｗ＋α３＊Ｖｆ＋α４とし、前記第２の式をＴｄ＝（α５＊Ｖｆ＋α６）＊Ｖｗ＋α７＊Ｖｆ＋α８（α１、α２、α３、α４、α５、α６、α７、α８は定数）として前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の請求項４は、予め前記溶接速度における前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接電圧との関係を測定しておき、前記測定によってアークが前記溶融池内部で発生する埋れアーク領域と、母材が破れるまたは溶接が安定しない領域とを求め、前記第１の式と前記第２の式にて前記適正な溶滴体積に応じた前記溶接電圧を演算する際には前記領域外の前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接電圧を代入することを特徴とするものである。本発明の請求項５は、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶接速度が略２．５ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１８ｍ／分〜２０ｍ／分の範囲であり、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が９ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃの範囲であり、前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接速度を入力として、前記溶滴体積がほぼ一定になるように前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、前記第１の式をＷ ＝（−0.0243＊Ｖｆ＋0.4029）＊Ｖｗ＋1.1548＊Ｖｆ−15.885とし、前記第２の式をＴｄ＝（−0.0591＊Ｖｆ＋0.9634）＊Ｖｗ＋2.3245＊Ｖｆ−27.329として前記溶接電圧を演算することを特徴とするものである。本発明の請求項６は、直径１．２ｍｍの溶接ワイヤを使用し、前記溶接速度が略２ｍ／分であり、前記溶接ワイヤ送給速度（Ｖｆ）が１５ｍ／分〜１７ｍ／分の範囲であり、前記溶滴体積（Ｗ）が３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲であり、前記溶滴移行周期（Ｔｄ）が１０ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲であり、前記溶接ワイヤ送給速度と前記溶接速度を入力として、前記溶滴体積がほぼ一定になるように前記溶接電圧（Ｖｗ）を演算する際、前記第１の式をＷ ＝（−0.0326＊Ｖｆ＋0.48）＊Ｖｗ＋1.1273＊Ｖｆ−12.698とし、前記第２の式をＴｄ＝（−0.1＊Ｖｆ＋1.4661）＊Ｖｗ＋2.646＊Ｖｆ−24.736として前記溶接電圧を演算することを特徴とするものである。本発明の請求項７は、溶接トーチを備えたロボットによって溶接を行うことを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
次に、第２実施例について説明する。第１実施例において、溶接ワイヤは溶接ワイヤ径が１．２ｍｍのものを使用し、適正な溶滴体積の値を３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲、溶滴移行周期は９ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃの範囲とし、ワイヤ送給速度、溶接電圧、溶滴体積との関係を表す式とワイヤ送給速度、溶接電圧、溶滴移行周期との関係を表す式にて溶接電圧を演算し、溶接を行う。第３実施例について説明する。第１実施例において、溶接速度を２．５ｍ／分、溶接ワイヤ送給速度を１５〜２０ｍ／分の範囲、溶滴体積を３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲、溶滴移行周期を９ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲とし、溶滴体積をＷ（ｍｍ３）、溶滴移行周期をＴｄ（ｍｓｅｃ）、溶接ワイヤ送給速度をＶｆ（ｍ／ｍｉｎ）、溶接電圧をＶｗ（Ｖ）と表すと、溶滴体積、溶滴移行周期は、図２および図３から 
Ｗ＝（α１＊ｖｆ＋α２）＊Ｖｗ＋（α３＊Ｖｆ＋α４）・・・・・・・・（１）
Ｔｄ＝（α５＊ｖｆ＋α６）＊Ｖｗ＋（α７＊Ｖｆ＋α８）・・・・・・・・（２）
（α１、α２、α３、α４、α５、α６、α７、α８は定数である）となる。（１）式と（２）式を使って、適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算し、溶接を行う。
第４実施例について説明する。第１実施例において、まず、アークが溶融池内部で発生する埋もれアーク領域と、母材が破れたり溶接が安定しない領域とを予め実験にて求めておく。図４は、溶接速度２．５ｍ／分における前述の領域を図にしたものである。所望の溶接を行うための溶接電圧、溶接ワイヤ送給速度を前述した領域にかからないように選択し、ワイヤ送給速度、溶接電圧、溶滴体積との関係を表す式とワイヤ送給速度、溶接電圧、溶滴移行周期との関係を表す式にて適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算し、溶接を行う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第５実施例について説明する。まず、本実施例にかかる溶滴移行について説明する。図３に見られるように溶滴が溶接ワイヤ先端から離脱し母材に移行する周期（以降、溶滴移行周期という）がほぼ一定となっている。また、図２に見られるように溶接ワイヤ先端から離脱し母材に移行する溶滴の体積（以降、溶滴体積という）はほぼ一定となっている。図６は本発明溶接における溶接電流と溶接電圧の波形だが、短絡はほとんど発生していない。つまり、溶接ワイヤの先端に形成された溶滴は母材と短絡することなく、図７に見られるようにほぼ一定周期で移行しており、安定した溶接が行われていることを意味する。溶滴体積をＷ（ｍｍ３）、溶滴移行周期をＴｄ（ｍｓｅｃ）、溶接ワイヤ送給速度をＶｆ（ｍ／ｍｉｎ）、溶接電圧をＶｗ（Ｖ）とすると、溶滴体積、溶滴移行周期は
Ｗ ＝（ａ＊Ｖｆ＋ｂ）＊Ｖｗ＋（ｃ＊Ｖｆ＋ｄ）・・・・・・（３）
Ｔｄ＝（ｅ＊Ｖｆ＋ｆ）＊Ｖｗ＋（ｇ＊Ｖｆ＋ｈ）・・・・・・（４）
と表せる。ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは定数である。以下、実際に溶接を行う場合について説明する。所望の溶接を行うための溶接速度、溶接ワイヤ送給速度を選択し、（３）式により溶接電圧を演算する。この際、溶滴の体積はほぼ一定となるようにしておく。溶接条件設定器１に溶接ワイヤ送給速度、溶接速度、演算にて求めた溶接電圧を設定し、溶接を開始する。シールドガスとして炭酸ガスを使用する。設定された溶接ワイヤ送給速度に従って溶接ワイヤ送給装置３は溶接ワイヤを母材へ送り、設定された溶接電圧に従って溶接電源２は溶接ワイヤと母材の間にアークを発生させ、設定された溶接速度に従って図示しない溶接トーチ移動装置は溶接トーチを移動させ、所望の溶接が行われる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第６実施例について説明する。第６実施例において、溶接ワイヤは溶接ワイヤ径が１．２ｍｍのものを使用し、溶滴体積は３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３とほぼ一定になるようにして、（３）式により溶接電圧を演算し、溶接を行う。第７実施例について説明する。第６実施例において、溶接速度を２．５ｍ／分、溶接ワイヤ送給速度を１８〜２０ｍ／分の範囲、溶滴体積を３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲、溶滴移行周期を９ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲とすると、（３）（４）式は 
Ｗ ＝（−0.0243＊Ｖｆ＋0.4029）＊Ｖｗ＋(1.1548＊Ｖｆ−15.885)・・・（５）
Ｔｄ＝（−0.0591＊Ｖｆ＋0.9634）＊Ｖｗ＋(2.3245＊Ｖｆ−27.329)・・・（６）
となる。この（５）（６）式を使って、所望の溶接を行うための溶接電圧を演算し、溶接を行う。第８実施例について説明する。第５実施例において、溶接速度を２．０ｍ／分、溶接ワイヤ送給速度を１５〜１７ｍ／分の範囲、溶滴体積を３．０ｍｍ３〜４．５ｍｍ３の範囲、溶滴移行周期を１０ｍｓｅｃ〜１５ｍｓｅｃの範囲とすると、（３）（４）式は
Ｗ ＝（−0.0326＊Ｖｆ＋0.48）＊Ｖｗ＋（1.1273＊Ｖｆ−12.698）・・・（７）
Ｔｄ＝（-0.1＊Ｖｆ＋1.4661）＊Ｖｗ＋（2.646＊Ｖｆ−24.736）・・・（８）
となる。この（７）（８）式を使って、所望の溶接を行うための溶接電圧を演算し、溶接を行う。第９実施例について説明する。図１０に第９実施例にかかる溶接装置を示す。所望の溶接を行うための溶接速度、溶接ワイヤ送給速度を選択し、溶接電圧演算器４により適正な溶滴体積に応じた溶接電圧を演算する。溶接条件設定器１に溶接ワイヤ送給速度、演算にて求めた溶接電圧、ロボット制御装置５に溶接速度を設定し、溶接を開始する。シールドガスとして炭酸ガスを使用する。設定された溶接ワイヤ送給速度に従って溶接ワイヤ送給装置３は溶接ワイヤを母材へ送り、設定された溶接電圧に従って溶接電源２は溶接ワイヤと母材の間にアークを発生させ、設定された溶接速度に従ってロボット制御装置５により制御されるロボット６は把持した溶接トーチを移動させ、所望の溶接が行われる。