(57)【要約】【課題】  本発明では、溶接開始時のガス流量が適正であることを判別して、良好なアークスタートを行うアーク溶接のガス制御方法を提供する。【解決手段】  溶接開始に際して予め定めたプリフロー期間だけシールドガスを放流しながら溶接電流の通電を停止し、前記プリフロー期間終了後に前記シールドガスの放流を継続しながら溶接電流を通電するアーク溶接のガス制御方法において、前記プリフロー期間が終了したときのガス流量の下降率を算出し、前記下降率が予め定めた基準下降率未満のとき前記溶接電流を通電し、前記基準下降率以上のとき前記下降率が前記基準下降率未満になるまで待機して前記溶接電流を通電する、ことを特徴とするアーク溶接のガス制御方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始に際して予め定めたプリフロー期間だけシールドガスを放流しながら溶接電流の通電を停止し、前記プリフロー期間終了後に前記シールドガスの放流を継続しながら溶接電流を通電するアーク溶接のガス制御方法において、
前記プリフロー期間が終了したときのガス流量の下降率を算出し、前記下降率が予め定めた基準下降率未満のとき前記溶接電流を通電し、前記基準下降率以上のとき前記下降率が前記基準下降率未満になるまで待機して前記溶接電流を通電する、ことを特徴とするアーク溶接のガス制御方法。
【請求項２】
前記プリフロー期間が終了したときの前記ガス流量の最大値が経過しており、且つ、前記下降率が前記基準下降率未満になると前記溶接電流を通電する、ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接のガス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接におけるシールドガスのプリフロー期間の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミグ、マグ溶接等の消耗電極式アーク溶接（以下、単にアーク溶接という）では、溶接中に溶接部をシールドガスによって大気から遮蔽する必要がある。この遮蔽状態が不完全のとき、溶融池酸化されるために、不良な溶接ビードになる。このために、溶接電流を通電するプリフロー期間からシールドガスの放流を開始し、溶接電流の通電停止後もアフターフロー期間だけシールドガスの放流を継続する。
【０００３】
図５に示す電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する電源駆動信号Ｄｖに応じてインバータ制御による出力制御を行い溶接電流Ｉｉを出力する。溶接トーチ４に装着された消耗電極１と母材２との間にアーク３が発生し、アーク３中を溶接電流Ｉｉが通電する。そして、アーク３を大気から遮蔽するようにシールドガス５が放流される。このシールドガス５の放流／停止の制御は、ガスボンベ６と溶接トーチ４とをつなぐガス配管７の途中に設けられたガス電磁弁ＧＢの開閉によって行われる。
【０００４】
主制御回路ＳＣは、起動回路ＴＳからの起動信号Ｔｓに応じて動作を開始し、主制御信号Ｓｃ、電磁弁駆動信号Ｓｇ、モータ制御信号Ｓｍ及びプリフロー設定信号Ｓｔを出力する。
【０００５】
本電流設定回路ＩＲは、予め定めた本電流設定信号Ｉｒを出力する。プリフロー期間設定回路ＰＴは、プリフロー設定信号Ｓｔに応じて予め定めた期間のプリフロー期間信号Ｐｔを出力する。出力電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｉを検出して出力電流検出信号Ｉｄとして出力する。
【０００６】
モータ駆動回路ＧＭは、モータ制御信号Ｓｍ及びプリフロー期間信号Ｐｔの反転信号Ｉｎに応じてモータ駆動信号Ｇｍを出力する。電源駆動回路ＤＶは、主制御信号Ｓｃ及びプリフロー期間信号Ｐｔの反転信号Ｉｎに応じて電源駆動信号Ｄｖを出力する。
【０００７】
図６は、従来技術の溶接電源の電気接続図の動作を説明するタイミング図である。図６において、同図（Ａ）は起動信号Ｔｓを示し、同図（Ｂ）は電磁弁駆動信号Ｓｇを示し、同図（Ｃ）はシールドガスのガス流量Ｇｑを示し、同図（Ｄ）はプリフロー期間信号Ｐｔを示し、同図（Ｅ）はモータ制御信号Ｓｍを示し、同図（Ｆ）は主制御信号Ｓｃを示し、同図（Ｇ）は電源駆動信号Ｄｖを示す。
以下、図６を参照して動作について説明する。
【０００８】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１において、同図（Ａ）に示す起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、主制御回路ＳＣは、同図（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号Ｓｇ、同図（Ｅ）に示すモータ制御信号Ｓｍ、同図（Ｆ）に示す主制御信号Ｓｃ及び図示省略のプリフロー設定信号Ｓｔを出力する。
【０００９】
電磁弁ＧＢは、図６（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号ＳｇがＨｉｇｈレベルになると開状態になり、ガスボンベ６からガス配管７を介してシールドガス５を溶接トーチ４に供給する。このときガス配管７に充填されたシールドガスが一気に流れて、図６（Ｃ）に示すガス流量Ｇｑが電磁弁ＧＢを介して溶接トーチ４に突流ガスとして流れる。
【００１０】
時刻ｔ＝ｔ１において、図示省略のプリフロー設定信号ＳｔのＨｉｇｈレベルに応じてプリフロー期間設定回路ＰＴは、予め定めたプリフロー期間Ｔｐの間、プリフロー期間設定信号ＰｔをＨｉｇｈレベルにする。
【００１１】
モータ駆動回路ＧＭは、プリフロー期間信号Ｐｔの反転信号Ｉｎとモータ制御信号Ｓｍとのアンド論理を行ってモータ駆動信号Ｇｍを出力しモータＭを回転させる。
【００１２】
電源駆動回路ＤＶは、主制御信号Ｓｃとプリフロー期間信号Ｐｔの反転信号Ｉｎとのアンド論理を行って、時刻ｔ＝ｔ２のとき、図６（Ｇ）に示す電源駆動信号ＤｖをＨｉｇｈレベルにし電源主回路ＰＭを駆動させる。このとき、シールドガス５の流量の変化が大きく、このガス流量変化によってアークスタートの不良を招いてしまう。
【００１３】
時刻ｔ＝ｔ３において、起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると、主制御回路ＳＣは、図６（Ｅ）に示すモータ制御信号ＳｍをＬｏｗレベルにしてモータＭの回転を停止させる、と共に同図（Ｆ）に示す主制御信号ＳｃをＬｏｗレベルにして電源主回路ＰＭの動作を停止させる。
【００１４】
続いて、時刻ｔ＝ｔ４において、アフターフロー期間が終了すると図６（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号ＳｇをＬｏｗレベルにして電磁弁ＧＢを閉状態にし、溶接トーチ４にシールドガス５の供給を停止する。以後は、上述と同一動作を行うので説明は省略する。
【００１５】
上述より、プリフロー期間が充分でないと、プリフロー期間終了時に過大な流量のシールドガス５が放出されているため、アークスタート不良を招いてしまう。
【００１６】
特許文献１に記載されたガスシールド溶接のプリフロー制御装置では、トーチスイッチの投入操作により、作業者が任意にプリフロー期間を調整できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１１−２１６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
半自動溶接では、ガスボンベからガスレギュレータで所定のガス流量に調整し電磁弁を介して溶接部にシールドガスが供給される。そして、電磁弁を開いた時、すなわち溶接を開始する際のプリフロー処理中に過大な流量のガスが放出される。この現象を以下では突流と表現する。突流は、ガスの配管長、圧力、前回のガスＯＦＦからの経過時間等によって、その最大流量が変化する。
【００１９】
図４は、ガスの突流の様子を説明するための図である。同図は、設定流量を１５リットル／分とした場合に、前回のガスＯＦＦからの経過時間が何秒だったかによってガス流量が時間の経過とともにどのように変化するかを示している。同図（ａ）は前回のガスＯＦＦからの経過時間が４秒のときの流量変化を示している。同様に、同図（ｂ）は１秒、同図（ｃ）は０．５秒のときの流量変化をそれぞれ示している。同図に示すように、電磁弁を開いてしばらくの間は、突流によって過剰な流量のガスが噴出され、時間の経過とともに設定流量である１５リットル／分に近づく。プリフロー時間が０．５秒に設定されていると仮定すると、例えば同図（ａ）では、約４２リットル／分のガスが出力されている状態でアークスタート処理が行われることになるために、アークスタート不良や溶接アークが変動することでビード変動を起してしまう。この不具合を解消するために従来では、突入時のガスの流量が安定するまでプリフロー期間を長く設定することで対処してきた。しかし、毎回溶接開始時に長いプリフロー期間が必要とするため、作業性が悪くガスの無駄使いになる。
【００２０】
そこで、本発明では、溶接開始時のガス流量値に基づいて適正なプリフロー期間が適正でき、シールドガスの消費量を抑制及び良好なアークスタートを行うアーク溶接のガス制御方法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】
【００２１】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接開始に際して予め定めたプリフロー期間だけシールドガスを放流しながら溶接電流の通電を停止し、前記プリフロー期間終了後に前記シールドガスの放流を継続しながら溶接電流を通電するアーク溶接のガス制御方法において、
前記プリフロー期間が終了したときのガス流量の下降率を算出し、前記下降率が予め定めた基準下降率未満のとき前記溶接電流を通電し、前記基準下降率以上のとき前記下降率が前記基準下降率未満になるまで待機して前記溶接電流を通電する、ことを特徴とするアーク溶接のガス制御方法である。
【００２２】
請求項２の発明は、前記プリフロー期間が終了したときの前記ガス流量の最大値が経過しており、且つ、前記下降率が前記基準下降率未満になると前記溶接電流を通電する、ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接のガス制御方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１によれば、シールドガスの予め定めたプリフロー期間が終了した時点でのガス流量を検出し、このガス流量が予め定めた基準下降率未満であるか否かを判定し、ガス流量が基準下降率未満のとき溶接電流を通電し、基準下降率以上のときはガス流量が基準下降率未満になるまで待機して溶接電流を通電する。このことによって、溶接開始時において突流が発生し、ガス流量が過多になることによるアークスタート不良を防止できる、と共にシールドガスの消費量を抑制できる。
【００２４】
本発明の請求項２によれば、プリフロー期間が終了したときのガス流量を検出し、このガス流量の最大値がプリフロー期間中に経過したか否かを判定し、経過していないときにはガス流量の最大値から下降率を算出し、基準下降率未満になるまで待機して溶接電流を通電する。このことによって、アークスタート性が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係るアーク溶接のガス制御方法を実施するための溶接            電源の電気接続図である。
【図２】実施形態１の動作を説明するタイミング図である。
【図３】実施形態２の動作を説明するタイミング図である。
【図４】シールドガスのガス流量と時間との相関図である。
【図５】従来技術のアーク溶接のガス制御方法を実施するための溶接電源の電気接続            図である。
【図６】従来技術の動作を説明するタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１、図２及び図３を参照して本発明の実施形態１について説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係るアーク溶接のガス制御方法を実施するための溶接電源の電気接続図である。同図において、図４に示す従来技術の溶接電源の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
【００２７】
図１に示す電磁弁ＧＢは、電磁弁駆動信号ＳｇがＨｉｇｈレベルになると開状態になりガスボンベ６からガス配管７を介してシールドガスを溶接トーチ４に供給する、と共にシールドガスのガス流量を測定してガス流量Ｇｑとして出力するガス流量センサー機能も有している。
【００２８】
プリフロー期間演算回路ＰＧＲは、プリフロー設定信号Ｓｔが入力するとプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＨｉｇｈレベルにする、と共にガス流量Ｇｑに基づいてガス流量の下降率を演算し、ガス流量の下降率が予め定めたガス流量基準値以下になったとき、プリフローが終了したと判別してプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
【００２９】
モータ駆動回路ＧＭは、モータ制御信号Ｓｍ及びプリフロー期間演算信号Ｐｇｒの反転信号Ｉｎに応じてモータ駆動信号Ｇｍを出力する。電源駆動回路ＤＶは、主制御信号Ｓｃ及びプリフロー期間演算信号Ｐｇｒの反転信号Ｉｎに応じて電源駆動信号Ｄｖを出力する。
【００３０】
図２は、動作を説明するタイミング図である。図２において、同図（Ａ）は起動信号Ｔｓを示し、同図（Ｂ）は電磁弁駆動信号Ｓｇを示し、同図（Ｃ）はシールドガスのガス流量Ｇｑを示し、同図（Ｄ）はプリフロー期間演算信号Ｐｇｒを示し、同図（Ｅ）はモータ制御信号Ｓｍを示し、同図（Ｆ）は主制御信号Ｓｃを示し、同図（Ｇ）は電源駆動信号Ｄｖを示す。
以下、同図を参照して動作について説明する。
【００３１】
図２に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図２（Ａ）に示す起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、主制御回路ＳＣは、同図（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号Ｓｇ、同図（Ｅ）に示すモータ制御信号Ｓｍ、同図（Ｆ）に示す主制御信号Ｓｃ及び図示省略のプリフロー設定信号ＳｔをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００３２】
電磁弁ＧＢは、電磁弁駆動信号ＳｇがＨｉｇｈレベルになると開状態になりガスボンベ６からガス配管７を介してシールドガスを溶接トーチ４に供給する、と共にシールドガスの流量を測定してガス流量Ｇｑとして出力する。
【００３３】
時刻ｔ＝ｔ１において、プリフロー期間演算回路ＰＧＲは、プリフロー設定信号ＳｔのＨｉｇｈレベルに応じて動作を開始し、図２（Ｄ）に示すプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＨｉｇｈレベルにする。
【００３４】
時刻ｔ＝ｔ２において、図５（Ｃ）に示すプリフロー期間信号Ｐｔが終了するとガス流量Ｇｑのガス流量の下降率を算出し、この下降率と予め定めた基準下降率とを比較し、下降率が基準下降率より大きいとき、下降率が基準下降率未満になるまで待機し未満になる時刻ｔ＝ｔ３のとき、図２（Ｄ）はプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
【００３５】
モータ駆動回路ＧＭは、モータ制御信号Ｓｍとプリフロー期間演算信号Ｐｇｒの反転信号Ｉｎとのアンド論理を行って時刻ｔ＝ｔ３において、図示省略のモータ駆動信号Ｇｍを出力してモータＭを回転させる。
【００３６】
電源駆動回路ＤＶは、主制御信号Ｓｃとプリフロー期間演算信号Ｐｇｒの反転信号Ｉｎとのアンドを行って時刻ｔ＝ｔ３において、電源駆動信号Ｄｖを出力して電源主回路ＰＭを動作し溶接電流を通電する。
【００３７】
時刻ｔ＝ｔ４において、起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると、主制御回路ＳＣは、図２（Ｅ）に示すモータ制御信号ＳｍをＬｏｗレベルにしてモータＭの回転を停止させる。そして、同図（Ｆ）に示す主制御信号ＳｃもＬｏｗレベルにし電源主回路ＰＭの動作も停止させる。
【００３８】
続いて、時刻ｔ＝ｔ５において、アフターフロー期間が終了すると図５（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号ＳｇをＬｏｗレベルにして電磁弁ＧＢを閉状態にして溶接トーチ４にシールドガスの供給を停止する。
【００３９】
図２に示す時刻ｔ＝ｔ６において、再び、図２（Ａ）に示す起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、主制御回路ＳＣは、同図（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号Ｓｇ、同図（Ｅ）に示すモータ制御信号Ｓｍ、同図（Ｆ）に示す主制御信号Ｓｃ及び図示省略のプリフロー設定信号ＳｔをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００４０】
電磁弁ＧＢは、電磁弁駆動信号ＳｇがＨｉｇｈレベルになると開状態になりガスボンベ６からガス配管７を介してシールドガスを溶接トーチ４に供給する、と共にシールドガスの流量を測定してガス流量Ｇｑとして出力する。
【００４１】
時刻ｔ＝ｔ６において、プリフロー期間演算回路ＰＧＲは、プリフロー設定信号ＳｔのＨｉｇｈレベルに応じて、再びプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＨｉｇｈレベルにする。
【００４２】
時刻ｔ＝ｔ７において、図２（Ｃ）に示すプリフロー期間信号Ｐｔが終了するとガス流量Ｇｑのガス流量の下降率を算出し、この下降率と基準下降率とを比較し、下降率が基準下降率以下のとき、時刻ｔ＝ｔ７で同図（Ｄ）はプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
そして、以後の動作は、上記と同一動作を行うので説明は省略する。
【００４３】
上述より、シールドガスのプリフロー期間が終了した時点でのガス流量を検出し、このガス流量が基準下降率未満であるか否かを判定し、基準下降率未満のとき溶接電流を通電し、基準下降率以上のときはガス流量が基準下降率未満になるまで待機して溶接電流を通電することで、溶接開始時の突流発生が抑制でき、ガス流量が過多になることによるアークスタート不良を防止でき、更にシールドガスの消費量も抑制できる。
【００４４】
「実施の形態２」
本発明の実施形態２について、図３を用いて実施形態１と相違する動作についてのみ説明する。
実施の形態２のプリフロー期間演算回路ＰＧＲは、プリフロー設定信号Ｓｔが入力するとプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＨｉｇｈレベルにする。そして、プリフロー期間Ｔｐが終了したとき、ガス流量の最大値が経過したか否を判定し、経過しているときガス流量Ｇｑのガス流量の下降率を算出し、この下降率と基準下降率とを比較し、下降率が基準下降率未満になるとプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
【００４５】
また、プリフロー期間Ｔｐが終了したとき、ガス流量の最大値が経過していないとき、ガス流量の最大値を検出し、この最大値から所定期間が経過した時点からガス流量の下降率を算出し、この下降率と基準下降率とを比較し、下降率が基準下降率未満になるとプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
【００４６】
以下、図２を参照して動作について説明する。
図２に示す時刻ｔ＝ｔ６において、同図（Ａ）に示す起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、主制御回路ＳＣは、同図（Ｂ）に示す電磁弁駆動信号Ｓｇ、同図（Ｅ）に示すモータ制御信号Ｓｍ、同図（Ｆ）に示す主制御信号Ｓｃ及びプリフロー設定信号ＳｔをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００４７】
電磁弁ＧＢは、電磁弁駆動信号ＳｇがＨｉｇｈレベルになると開状態になりガスボンベ６からガス配管７を介してシールドガスを溶接トーチ４に供給する、と共にシールドガスの流量を測定してガス流量Ｇｑとして出力する。
【００４８】
プリフロー期間演算回路ＰＲは、プリフロー期間Ｔｐが終了した時刻ｔ＝ｔ７のとき、ガス流量の最大値が経過したか否を判定し、経過していないとき、ガス流量の最大値を検出し、この最大値から所定期間が経過した時点からガス流量の下降率を算出し、この下降率と基準下降率とを比較し、下降率が基準下降率未満になる時刻ｔ＝８のときプリフロー期間演算信号ＰｇｒをＬｏｗレベルにする。
【００４９】
上述において、プリフロー期間が終了したときのガス流量を検出し、このガス流量の最大値がプリフロー期間中に経過したか否かを判定し、経過していないときにはガス流量の最大値を検出し、この最大値から所定期間が経過した時点で下降率を算出し、この下降率が基準下降率未満になるまで待機して溶接電流を通電することで、溶接開始時の突流発生防止が向上し、アークスタート性が更に向上する。
また、ガス流量の最大値がプリフロー期間中に経過していないときにガス流量の最大値を検出し、この最大値からのガス流量の下降率を算出してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１          非消耗電極
２          母材
３          アーク
４          溶接トーチ
５          シールドガス
６          ガスボンベ
７          ガス配管
８          レギュレータ
ＤＶ        電源駆動回路
Ｄｖ        電源駆動信号
ＧＢ        電磁弁
ＧＭ        モータ駆動回路
Ｇｍ        モータ駆動信号
ＩＤ        出力電流検出回路
Ｉｄ        出力電流検出信号
ＩＲ        本電流設定回路
Ｉｒ        本電流設定信号
ＩＮ        反転回路
Ｉｎ        反転信号
Ｍ          モータ
ＰＭ        源主回路
ＰＴ        プリフロー期間設定回路
Ｐｔ        プリフロー期間設定信号
ＰＧＲ      プリフロー期間演算回路
Ｐｇｒ      プリフロー期間演算信号
ＳＣ        主制御回路
Ｓｃ        主制御信号
Ｓｇ        電磁弁駆動信号
Ｓｍ        モータ制御動信号
Ｓｔ        プリフロー設定信号
ＴＳ        起動回路
Ｔｓ        起動信号
【図１】
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【図２】
2012125771.tif 000004
【図３】
2012125771.tif 000005
【図４】
2012125771.tif 000006
【図５】
2012125771.tif 000007
【図６】
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