(57)【要約】【課題】消耗電極アーク溶接において、アークスタート性の良否に基づいて、通常アークスタート制御又はリトラクトアークスタート制御を自動的に選択すること。【解決手段】溶接ワイヤ１を母材２に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御と、溶接ワイヤ１を母材２に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御とを備え、通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法において、通常アークスタート制御を複数回行ってアークスタート性の良否を示す指標Ｂｄを算出し、この指標Ｂｄに基づいてアークスタート制御の方式を通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に、自動的に切り換える。【選択図】  図３
2013111623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御とを備え、前記通常アークスタート制御と前記リトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法において、
前記通常アークスタート制御を複数回行ってアークスタート性の良否を示す指標を算出し、この指標に基づいてアークスタート制御の方式を前記通常アークスタート制御から前記リトラクトアークスタート制御に切り換える
ことを特徴とするアークスタート制御方法。
【請求項２】
前記指標が、単位アークスタート回数に占める、アークスタート時の最初の短絡が基準時間以上であった回数の比率である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【請求項３】
前記指標が、アークスタート時の最初の短絡の平均時間である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接開始信号が入力されると、溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると定常の溶接電流を通電して定常のアークを発生させる通常アークスタート制御と、溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると小電流値の初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを母材から後退送給し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤを再び前進送給すると共に定常の溶接電流を通電して定常のアークに移行させるリトラクトアークスタート制御とを備えた溶接電源が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
リトラクトアークスタート制御によって溶接を開始すると、種々の溶接条件によらず良好なアークスタート性を得ることができる。しかし、リトラクトアークスタート制御では、溶接ワイヤを後退送給する期間が余分に必要となるために、アークスタートに時間がかかり、生産効率が低下するという問題がある。このために、できるだけ通常アークスタート制御を選択し、アークスタート性が問題となる場合のみにリトラクトアークスタート制御を選択している。
【０００４】
したがって、溶接ワイヤの直径、材質、送給速度、溶接休止期間等に応じて通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制御とを切り換えている。溶接ワイヤの直径が１．２mmであるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、直径が１．０mm以下となるとアークスタート性が悪くなるので、リトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。また、溶接ワイヤの材質が鉄鋼であるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、ステンレス鋼のときはアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。送給速度が比較的高速であるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、比較的低速であるときはアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。上記の溶接休止期間とは、前回の溶接が終了してから今回の溶接が開始されるまでの期間である。この溶接休止期間が短いときにはワイヤ先端温度が高い状態で溶接が開始されるためにアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、長いときはワイヤ先端温度が低くなった状態で溶接が開始されるためにアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。ロボット溶接にあっては、溶接個所ごとにこれらの溶接条件を考慮して通常アークスタート制御を選択するかリトラクトアークスタート制御を選択するかを作業プログラムに記載している。これにより、溶接条件に適したアークスタート制御の方式が選択されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶接ワイヤの直径、材質、送給速度、溶接休止期間等の溶接条件が決まり、通常アークスタート制御によってテスト溶接を行い、そのときのアークスタート性が明らかに悪い場合にはリトラクトアークスタート制御を選択することができる。反面、アークスタート性が悪くなければ、通常アークスタート制御が選択されることになる。
【０００７】
実際の溶接施工において、選択された通常アークスタート制御によって繰り返して溶接を行っている場合に、アークスタート性が明らかに悪いほどではないが、良好であるとも言えない微妙なケースが生じることがある。このような中間的なアークスタート性となる場合には、リトラクトアークスタート制御に切り換えるべきかについて判断を迷うことになる。これは、通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換えるかめの明確な基準がないためである。明確な基準がないことは、品質管理の面からも問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す明確な基準に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができるアークスタート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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御とを備え、前記通常アークスタート制御と前記リトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法において、
前記通常アークスタート制御を複数回行ってアークスタート性の良否を示す指標を算出し、この指標に基づいてアークスタート制御の方式を前記通常アークスタート制御から前記リトラクトアークスタート制御に切り換える
ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記指標が、単位アークスタート回数に占める、アークスタート時の最初の短絡が基準時間以上であった回数の比率である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記指標が、アークスタート時の最初の短絡の平均時間である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す指標に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができる。したがって、アークスタート制御の切り換えを、客観的な基準に基づいて行うことができるので、溶接品質を均一化することができる。さらには、この切り換えは自動的に行われるので、特別な工数を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法において、通常アークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法において、リトラクトアークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法において、通常アークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートを図１に示し、リトラクトアークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートを図２に示す。本実施の形態では、消耗電極アーク溶接が消耗電極パルスアーク溶接である場合である。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）はアークスタート制御設定信号Ｓｒを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｅ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１７】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。また、同図（Ｂ）に示すアークスタート制御設定信号ＳｒはＨｉｇｈレベルであるので、通常アークスタート制御が選択されている。
【００１８】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｅ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度となり、溶接ワイヤは母材へと次第に接近する。通常アークスタート制御では、送給速度Ｆｗの値は０又は正の値となり、０のときは送給が停止しており、正の値のときは前進送給されている。
【００１９】
時刻ｔ２において、溶接ワイヤと母材とが接触して導通すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは大電流値に予め定めたホットスタート電流Ｉｈが通電する。短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベル（短絡）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは３〜２０m/min程度の範囲で設定された定常送給速度に変化する。このホットスタート電流Ｉｈは、最初の短絡が継続している期間中通電する。このホットスタート電流Ｉｈは、４５０〜６００Ａ程度に設定される。このホットスタート電流Ｉｈは、溶接ワイヤの先端を早急に溶融してアークを発生させるために通電する。
【００２０】
最初の短絡が継続した後の時刻ｔ３において、アークが発生すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベルに変化する。したがって、起動後の最初の短絡が、時刻ｔ３で終了したことになる。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ベース電流Ｉｂの通電を開始し、その後はピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電をパルス周期Ｔｆとして繰り返すことになる。同様に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ベース電圧となり、その後はピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。したがって、時刻ｔ１〜ｔ３の期間がアークスタート期間となり、時刻ｔ３以降が定常溶接期間となる。ピーク電流Ｉｐは臨界値以上の４００〜５００Ａ程度に設定され、ピーク期間は１．０〜１．５ms程度に設定され、ベース電流Ｉｂは臨界値未満の２０〜８０Ａ程度に設定される。ピーク電圧及びベース電圧は、アーク長に比例した値となる。ピーク期間Ｔｐとピーク電流Ｉｐとの組合せは、ユニットパルス条件と呼ばれ、実験によって溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等に応じて、いわゆる１パルス周期１溶滴移行となる適正値を算出し、この適正値に設定される。溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた定常溶接電圧設定値と等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されて、アーク長制御が行われる。このアーク長制御の方式を周波数変調制御と呼ぶ。また、パルス周期Ｔｆを固定してピーク期間Ｔｐを変化させるパルス幅変調制御も慣用される。
【００２１】
同図（Ｆ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになってから短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベルになっている期間（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）を、最初の短絡期間Ｔsiと呼ぶことにする。アークスタート性が良好であるときは、この最初の短絡期間Ｔsiが短くなる。アークスタート性が悪いときは、この最初の短絡期間Ｔsiが長くなる。したがって、この最初の短絡期間Ｔsiに基づく以下に説明する第１又は第２の指標によって、アークスタート性の良否を判別することができる。
【００２２】
（第１の指標）
アークスタート性の良否を示す指標が、単位アークスタート回数に占める、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiが基準時間Ｔｔ以上であった回数の比率である場合である。以下の各ステップを行うことによって、第１の指標を算出することができる。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行いながら、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiを計測する。
２）上記の最初の短絡期間Ｔsiが予め定めた基準時間Ｔｔ以上であるかを判別し、以上であるときはカウンタに１を加算する。すなわち、このカウンタ値は、アークスタート性が悪かった回数を示すことになる。
３）上記１）及び２）を単位アークスタート回数繰り返す。
４）単位アークスタート回数に達すると、第１の指標＝比率＝カウンタ値／単位アークスタート回数を算出する。そして、この第１の指標が予め定めた基準比率以上であるかを判別し、以上であるときはアークスタート性不良と判定し、アークスタート性判定信号ＢｄをＨｉｇｈレベルにセットして出力する。したがって、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルのときは不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
５）カウンタを０にリセットして、上記１）のステップに戻る。
【００２３】
上記の基準時間は、５〜２０ms程度の範囲で実験によって適正値に設定される。上記の単位アークスタート回数は、１０〜１００程度の範囲で実験によって適正値に設定される。上記の基準比率は、０．１〜０．３程度の範囲で実験によって適正値に設定される。１回のアークスタートに基づいて良否を判定しないで、単位アークスタート回数ごとに判定している理由は、以下のとおりである。同一の溶接条件によって溶接を行っても、１回ごとのアークスタート性の良否にはバラツキがある。このために、アークスタート性を評価するためには、ある程度のアークスタートを行い、その結果に基づいて統計的に判定を行う必要があるためである。
【００２４】
（第２の指標）
アークスタート性の良否を示す指標が、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiの平均値である場合である。以下の各ステップを行うことによって、第２の指標を算出することができる。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行いながら、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiを計測し、記憶する。
２）上記１）を単位アークスタート回数繰り返す。
３）単位アークスタート回数に達すると、第２の指標として、各アークスタート時の上記最初の短絡期間Ｔsiの平均値を算出する。そして、この第２の指標が予め定めた基準平均値以上であるかを判別し、以上であるときはアークスタート性不良と判定し、アークスタート性判定信号ＢｄをＨｉｇｈレベルにセットして出力する。したがって、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルのときは不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
４）上記１）のステップに戻る。
【００２５】
上記の単位アークスタート回数は、上述した第１の指標のときと同様である。上記の基準平均値は、３〜１０ms程度の範囲で実験によって適正値に設定される。
【００２６】
次に、上記の指標及びアークスタート性判定信号Ｂｄを用いて、通常アークスタート制御からどのようにしてリトラクトアークスタート制御に切り換えるかを説明する。この切換えは、以下のステップによって行う。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行い、単位アークスタート回数ごとに、上述した第１又は第２の指標を算出して、アークスタート性判定信号Ｂｄを出力する。上述したように、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルになるとアークスタート性が不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
２）アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルになると、アークスタート制御の方式を通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換える。そして、次の溶接からはリトラクトアークスタート制御によって溶接を開始する。一旦リトラクトアークスタート制御に切り換えられると、アークスタート性判定信号Ｂｄがリセットされない限り継続する。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）はアークスタート制御設定信号Ｓｒを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｅ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２８】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。また、同図（Ｂ）に示すアークスタート制御設定信号ＳｒはＬｏｗレベルであるので、リトラクトアークスタート制御が選択されている。
【００２９】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｅ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度（正の値）となり、溶接ワイヤは前進送給されて母材へと次第に接近する。ここで、送給速度Ｆｗの値が、０であるときは溶接ワイヤが停止していることを示し、正の値であるときは溶接ワイヤが前進送給されていることを示し、負の値であるときは溶接ワイヤが後退送給されていることを示す。
【００３０】
時刻ｔ２において、溶接ワイヤと母材とが接触して導通すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電して、その値は予め定めた初期電流値Ｉｉとなる。この初期電流値Ｉｉは、５０Ａ程度の小電流値に設定される。小電流値に設定する理由は、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中に溶接ワイヤの先端を溶融しないようにするためである。短絡期間中にワイヤ先端が溶融すると溶着して、溶接ワイヤの引き離しができなくなり、スタート不良となる。初期アーク発生期間中にワイヤ先端が溶融すると、初期アークのアーク長を所定値まで引き上げるときにバラツクことになり、定常アークへの行こうが円滑でなくなる。時刻ｔ２に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、送給モータに後退送給指令が送られる。しかし、送給モータの回転が逆転するまでに時間遅れがあるために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２からスロープ状に小さくなり、時刻ｔ２１で０となる。その後、送給モータは逆回転を開始するが、溶接トーチの送給経路内の溶接ワイヤの遊び分を後退送給によって吸収するには時間が必要となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２１〜ｔ３の間は０のままである。この時刻ｔ２〜ｔ３の期間が短絡期間となる。
【００３１】
同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からスロープ状に変化して負の値の後退送給速度となる。この時刻ｔ３直後に溶接ワイヤが母材から離れるので、初期アークが発生する。初期アークが発生すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベルに変化した時点ｔ３から予め定めた遅延期間だけ経過した時刻ｔ４までが、初期アーク発生期間となる。この初期アーク発生期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の後退送給速度のままであるので、溶接ワイヤの後退送給が継続される。したがって、初期アークのアーク長は次第に長くなる。この遅延期間は、初期アークのアーク長が定常アークのアーク長と等しくなるように設定される。この遅延期間は、例えば１００ms程度である。初期アーク発生期間中は、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記の初期電流値Ｉｉのままである。
【００３２】
時刻ｔ４において上記の遅延期間が経過すると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗはスロープ状に変化して正の値の定常送給速度となる。このために、溶接ワイヤは後退送給から再前進送給へと切り換えられる。時刻ｔ１〜ｔ４までがアークスタート期間となり、時刻ｔ４以降の期間が定常溶接期間となる。定常溶接期間になると、同図（Ｄ）に示すように、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電をパルス周期Ｔｆとして繰り返すことになる。同様に、同図（Ｅ）に示すように、ピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図１と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。
【００３３】
図３は、上述した本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法を実施するための溶接電源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。
【００３４】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われる。溶接トーチ４は、ロボット（図示は省略）に搭載されている。
【００３５】
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧平均化回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、ローパスフィルタ等によって平均化して、溶接電圧平均値信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、予め定めた溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆコンバータ回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数の信号に変換して、パルス周期信号Ｔfsを出力する。したがって、このパルス周期信号Ｔfsは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。ピーク期間回路ＴＰＳは、このパルス周期信号Ｔfsを入力として、この信号が短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに予め定めたピーク期間だけＨｉｇｈレベルになり、それ以降は次の短時間のＨｉｇｈレベルの信号が来るまではＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔpsを出力する。このピーク期間信号Ｔpsは、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間中はＬｏｗレベルになる信号である。
【００３６】
ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムを記憶しており、この作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）の動作を制御すると共に、溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔを出力する。
【００３７】
短絡判別回路ＡＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値が予め定めた短絡判別基準値以下になったことを判別すると、Ｈｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ａｄを出力する。アークスタート性判定回路ＢＤは、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記の短絡判別信号Ａｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化し他時点から最初に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）になっている時間長さＴsiを計測して記憶し、上述したように、第１又は第２の指標を算出して、この指標に基づいてアークスタート性判定信号Ｂｄを出力する。このアークスタート性判定信号Ｂｄは、上述したように、アークスタート性が不良であると判定されたときはＨｉｇｈレベルにセットされる信号である。このアークスタート性判定信号Ｂｄは、溶接ワイヤの直径、材質、定常送給速度、溶接休止期間、ワークの種類等の溶接条件が変更されたときはＬｏｗレベルにリセットされる。
【００３８】
アークスタート制御選択回路ＳＳは、通常アークスタート制御を選択するときはＨｉｇｈレベルとなり、リトラクトアークスタート制御を選択するときはＬｏｗレベルとなるアークスタート制御選択信号Ｓｓを出力する。このアークスタート制御選択信号Ｓｓは、上述したように、テスト溶接の結果に基づいて、溶接管理者がアークスタート制御の方式を選択するための信号である。アークスタート制御設定回路ＳＲは、このアークスタート制御選択信号Ｓｓ及び上記のアークスタート性判定信号Ｂｄを入力として、以下の処理を行い、アークスタート制御設定信号Ｓｒを出力する。
１）アークスタート制御選択信号ＳｓがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）にして出力する。
２）アークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、かつ、アークスタート性判定信号ＢｄがＬｏｗレベル（良好）であるときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）にして出力する。
３）アークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、かつ、アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベル（不良）であるときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）にして出力する。
【００３９】
期間設定回路ＭＳは、上記の短絡判別信号Ａｄ、上記のピーク期間信号Ｔps、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、以下のような処理を行い期間設定信号Ｍｓを出力する。
１）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）に変化すると、その値が１となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、スローダウン送給期間中は１となる。
２）その後に、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、その値が２となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、最初の短絡期間中は２となる。
３）アークスタート制御設定信号ＳｒがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した後に、ピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
他方、アークスタート制御設定信号ＳｒがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した時点でその値が３となり、それから遅延期間が経過した後にピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
したがって、通常アークスタート制御である図１の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。他方、リトラクトアークスタート制御である図２の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中は３となり、時刻ｔ４以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。
【００４０】
ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。初期電流設定回路ＩＩＲは、予め定めた初期電流設定信号Ｉirを出力する。スタート電流設定回路ＩＳＲは、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr、上記の初期電流設定信号Ｉir及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときはホットスタート電流設定信号Ｉhrをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは初期電流設定信号Ｉirをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。
【００４１】
電流設定回路ＩＲは、上記のピーク電流設定信号Ｉpr、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のスタート電流設定信号Ｉsr及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、期間設定信号Ｍｓ＝１〜３のときはスタート電流設定信号Ｉsrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝４のときはピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝５のときはベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
【００４２】
溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは駆動信号Ｄｖの出力を停止する。
【００４３】
送給速度設定回路ＦＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒ及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
１）Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧２のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
２）Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ＝２〜３のときは予め定めた後退送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧４のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
【００４４】
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは溶接ワイヤ１を送給速度設定信号Ｆｒによって定まる速度で送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
【００４５】
上述した実施の形態では、リトラクトアークスタート制御の場合を示す図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接ワイヤを母材に接触させる動作を前進送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを前進移動させて行うようにしても良い。同様に、時刻ｔ２〜ｔ４の溶接ワイヤを母材から引き離す動作を後退送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを後退移動させて行うようにしても良い。上述した実施の形態では、消耗電極パルスアーク溶接の場合を例示したが、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶接、ミグ溶接、交流消耗電極アーク溶接、交流消耗電極パルスアーク溶接等の消耗電極アーク溶接全般に適用することができる。また、１つのワークに異なる溶接条件で溶接する複数の溶接個所がある場合には、各溶接個所ごとにアークスタート性判定信号Ｂｄの値を算出及び記憶するようにすれば良い。さらに、アークスタート性判定信号Ｂｄによって通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換えられた情報を、ロボット制御装置ＲＣに送信して、作業プログラムに反映させるようにしても良い。
【００４６】
以下、上述した実施の形態の作用効果について説明する。
１）溶接対称となるワーク（母材）が決まり、これに対応した溶接ワイヤの直径、材質、定常送給速度、溶接休止期間等の溶接条件が設定される。
２）上記のワークに対して上記の溶接条件によってテスト溶接を行い、アークスタート制御の方式を通常アークスタート制御にするか、リトラクトアークスタート制御にするかを決定する。この決定に従い、図３で上述したアークスタート制御選択回路ＳＳのアークスタート制御選択信号Ｓｓを、通常アークスタート制御を選択するときはＨｉｇｈレベルに設定し、リトラクトアークスタート制御を選択するときはＬｏｗレベルに設定する。
３）上記のワークに対して上記の溶接条件によって実溶接施工を繰り返して行う。このときに、上記のアークスタート制御選択信号ＳｓがＬｏｗレベルであるときは、リトラクトアークスタート制御による溶接を常に繰り返す。他方、上記のアークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベルであるときは、図３で上述したアークスタート性判定信号ＢｄがＬｏｗレベル（良好）である限り通常アークスタート制御による溶接を繰り返し、アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベル（不良）にセットされるとリトラクトアークスタート制御に自動的に切り換えてそれ以降の溶接を繰り返す。
【００４７】
上述した実施の形態によれば、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す指標（アークスタート性判定信号Ｂｄ）に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができる。したがって、アークスタート制御の切り換えを、客観的な基準に基づいて行うことができるので、溶接品質を均一化することができる。さらには、この切り換えは自動的に行われるので、特別な工数を必要としない。
【符号の説明】
【００４８】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
５            送給ロール
ＡＤ            短絡判別回路
Ａｄ            短絡判別信号
ＢＤ            アークスタート性判定回路
Ｂｄ            アークスタート性判定信号
ＤＶ            駆動回路
Ｄｖ            駆動信号
ＥＩ            電流誤差増幅回路
Ｅｉ            電流誤差増幅信号
ＥＶ            電圧誤差増幅回路
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
Ｆｗ            送給速度
Ｉｂ            ベース電流
ＩＢＲ            ベース電流設定回路
Ｉbr            ベース電流設定信号
ＩＤ            溶接電流検出回路
Ｉｄ            溶接電流検出信号
Ｉｈ            ホットスタート電流
ＩＨＲ            ホットスタート電流設定回路
Ｉhr            ホットスタート電流設定信号
Ｉｉ            初期電流値
ＩＩＲ            初期電流設定回路
Ｉir            初期電流設定信号
Ｉｐ            ピーク電流
ＩＰＲ            ピーク電流設定回路
Ｉpr            ピーク電流設定信号
ＩＲ            電流設定回路
Ｉｒ            電流設定信号
ＩＳＲ            スタート電流設定回路
Ｉsr            スタート電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＭＳ            期間設定回路
Ｍｓ            期間設定信号
ＰＭ            電源主回路
ＲＣ            ロボット制御装置
ＳＲ            アークスタート制御設定回路
Ｓｒ            アークスタート制御設定信号
ＳＳ            アークスタート制御選択回路
Ｓｓ            アークスタート制御選択信号
Ｓｔ                  溶接開始信号
Ｔｂ            ベース期間
Ｔｆ            パルス周期
Ｔfs            パルス周期信号
Ｔｐ            ピーク期間
ＴＰＳ            ピーク期間回路
Ｔps            ピーク期間信号
Ｔsi            最初の短絡期間
Ｔｔ            基準時間
ＶＡＶ            溶接電圧平均化回路
Ｖav            溶接電圧平均値信号
ＶＤ            溶接電圧検出回路
Ｖｄ            溶接電圧検出信号
ＶＦ            Ｖ／Ｆコンバータ回路
ＶＲ            溶接電圧設定回路
Ｖｒ            溶接電圧設定信号
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＭ            送給モータ
【図１】
2013111623.tif 000003
【図２】
2013111623.tif 000004
【図３】
2013111623.tif 000005