(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号を出力する溶接電圧検出回路部と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電流検出回路部と、前記溶接電圧検出信号を入力して短絡またはアークを判定して短絡アーク判定信号を出力する短絡アーク判定回路部と、前記溶接電流検出信号を入力して短絡波形制御信号を出力する短絡波形制御回路部と、前記溶接電圧検出信号を入力してアーク期間のアーク波形制御信号を出力するアーク波形制御回路部と、前記短絡波形制御信号および前記アーク波形制御信号を入力して前記短絡アーク判定信号に基づき、前記アーク期間では前記アーク波形制御信号を選択し前記短絡期間では前記短絡波形制御信号を選択して出力するスイッチング回路部とを備え、前記スイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御し、ワイヤを送給して前記ワイヤと母材間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機において、
前記溶接電圧検出信号と前記溶接電流検出信号とを入力してアーク抵抗信号を演算して出力するアーク抵抗演算部を備え、前記アーク抵抗信号を、前記短絡波形制御回路部または前記アーク波形制御回路部の少なくともどちらかに入力して、溶接出力を制御することを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
【請求項２】
前記短絡波形制御回路部は前記溶接電流検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに短絡波形制御信号を出力するとともに、前記スイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示すときには前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示すときには前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記スイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項３】
前記アーク波形制御回路部が、前記溶接電圧検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとにアーク波形制御信号を出力するとともに、前記スイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示すときには前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示すときには前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記スイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項４】
前記短絡波形制御回路部は前記溶接電流検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに短絡波形制御信号を出力する構成とし、前記アーク波形制御回路部は前記溶接電圧検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに前記アーク期間のアーク波形制御信号を出力する構成とし、前記スイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示すときには前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示すときには前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記スイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項５】
溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号を出力する溶接電圧検出回路部と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電流検出回路部と、前記溶接電圧検出信号を入力して短絡またはアークを判定して短絡アーク判定信号を出力する短絡アーク判定回路部と、前記溶接電流検出信号を入力して短絡波形制御信号を出力する短絡波形制御回路部と、前記溶接電圧検出信号を入力してアーク期間のアーク波形制御信号を出力するアーク波形制御回路部と、前記短絡波形制御信号および前記アーク波形制御信号を入力して前記短絡アーク判定信号に基づき、前記アーク期間では前記アーク波形制御信号を選択し前記短絡期間では前記短絡波形制御信号を選択して出力する第１のスイッチング回路部とを備え、前記第１のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御し、ワイヤを送給して前記ワイヤと母材間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機において、
前記溶接電圧検出信号と前記溶接電流検出信号とを入力してアーク抵抗信号を演算して出力するアーク抵抗演算部と、前記アーク抵抗信号を入力し前記アーク抵抗信号が継続して一定値以上の値をとるときに定電流制御期間を示す定電流制御期間信号を出力する定電流制御期間設定部と、前記溶接電流検出信号を入力しそれをもとに所定の定電流値になるように定電流信号を出力する定電流回路部と、前記定電流制御期間信号により前記定電流制御期間においては前記定電流信号を選択し定電流制御期間以外は前記第１のスイッチング回路部からの出力信号を選択して出力する第２のスイッチング回路部とを備え、前記定電流制御期間以外において、前記アーク抵抗信号を、前記短絡波形制御回路部または前記アーク波形制御回路部の少なくともどちらかに入力して、前記第２のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
【請求項６】
前記短絡波形制御回路部は前記溶接電流検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに短絡波形制御信号を出力するとともに、前記第１のスイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示す時には前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示す時には前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記第２のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項５に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項７】
前記アーク波形制御回路部は前記溶接電圧検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとにアーク波形制御信号を出力するとともに、前記第１のスイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示すときには前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示す時には前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記第２のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項５に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項８】
前記短絡波形制御回路部は前記溶接電流検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに短絡波形制御信号を出力する構成とし、前記アーク波形制御回路部は前記溶接電圧検出信号と前記アーク抵抗信号とを入力し前記アーク抵抗信号をもとに前記アーク期間のアーク波形制御信号を出力する構成とし、前記第１のスイッチング回路部は前記短絡アーク判定信号が前記アーク期間を示すときには前記アーク波形制御信号を選択しまた前記短絡アーク判定信号が前記短絡期間を示すときには前記短絡波形制御信号を選択して出力する構成とし、前記第２のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする請求項５に記載の消耗電極式アーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ワイヤ（以下、ワイヤ）と溶接母材（以下、母材）との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行う従来の消耗電極式アーク溶接機において、アーク期間には電圧制御を行ない、短絡期間には電流制御を行うことが一般的に知られている。これらの技術は、例えば、特開平１０−１０９１６３号公報に記載されている。
【０００３】
従来の消耗電極式アーク溶接機の概略構成を図５に示す。図５に示す従来の消耗電極式アーク溶接機においては、３相交流入力１１の出力がダイオード整流回路１２により一旦直流に整流される。その後、その直流がスイッチング素子１３により数十ｋ〜数百ｋＨｚの高周波に変換されて、変圧器１４にて降圧される。さらに降圧された高周波出力は、ダイオード整流回路１５によって整流される。そして、整流された出力は、リアクトル１６を経てトーチ１７を通してワイヤ１８に給電され、ワイヤ１８を溶かして母材１９に溶接が行われる。
【０００４】
具体的には、消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号Ｓ１を出力する溶接電圧検出回路部５と、溶接電流を電流検出器２０により検出して溶接電流検出信号Ｓ２を出力する溶接電流検出回路部６とを備えている。そして、溶接電圧検出信号Ｓ１を入力して短絡状態であるのかアーク状態であるのかを判定して短絡アーク判定信号Ｓ３を出力する短絡アーク判定回路部７を備えている。加えて、溶接電流検出信号Ｓ２を入力しそれをもとに短絡波形制御信号Ｓ４を出力する短絡波形制御回路部１０８と、溶接電圧検出信号Ｓ１を入力しそれをもとにアーク期間のアーク波形制御信号Ｓ５を出力するアーク波形制御回路部１０９とを備えている。さらに、短絡アーク判定信号Ｓ３により、アーク期間はアーク波形制御信号Ｓ５を、短絡期間は短絡波形制御信号Ｓ４を選択して出力するスイッチング回路部１０を備えている。スイッチング回路部１０によって、短絡期間は短絡波形制御信号Ｓ４をスイッチング素子１３に伝達し、短絡が解除されてアーク期間になるとアーク波形制御信号Ｓ５をスイッチング素子１３に伝達する。
【０００５】
しかし、従来の消耗電極式アーク溶接機は、ある所定の溶接条件に対してアーク期間では電圧制御を行ない、短絡期間では電流制御を行うのが一般的である。特にアーク期間中は、アーク長自己制御に頼る部分が大きい。しかし、従来の制御方法では、溶接中の微小短絡の発生やアーク期間中のワイヤ先端溶滴の肥大などの要因により、アーク期間の電圧制御や短絡期間の電流制御では制御できない状態が発生する。このため、従来の制御方法は、アークの不安定やスパッタの発生、あるいはアーク切れなどの溶接中の不安定要素の発生をともなう。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号を出力する溶接電圧検出回路部と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電流検出回路部と、溶接電圧検出信号を入力して短絡またはアークを判定して短絡アーク判定信号を出力する短絡アーク判定回路部と、溶接電流検出信号を入力して短絡波形制御信号を出力する短絡波形制御回路部と、溶接電圧検出信号を入力してアーク期間のアーク波形制御信号を出力するアーク波形制御回路部と、短絡波形制御信号およびアーク波形制御信号を入力して短絡アーク判定信号に基づきアーク期間はアーク波形制御信号をまた短絡期間は短絡波形制御信号を選択して出力するスイッチング回路部とを備え、スイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御する、ワイヤを送給してワイヤと母材間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機において、溶接電圧検出信号と溶接電流検出信号とを入力してアーク抵抗信号を演算して出力するアーク抵抗演算部を備え、アーク抵抗信号を、短絡波形制御回路部またはアーク波形制御回路部の少なくともどちらかに入力して、溶接出力を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号を出力する溶接電圧検出回路部と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電流検出回路部と、溶接電圧検出信号を入力して短絡またはアークを判定して短絡アーク判定信号を出力する短絡アーク判定回路部と、溶接電流検出信号を入力して短絡波形制御信号を出力する短絡波形制御回路部と、溶接電圧検出信号を入力してアーク期間のアーク波形制御信号を出力するアーク波形制御回路部と、短絡波形制御信号およびアーク波形制御信号を入力して短絡アーク判定信号に基づきアーク期間はアーク波形制御信号をまた短絡期間は短絡波形制御信号を選択して出力する第１のスイッチング回路部とを備え、第１のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御する、ワイヤを送給してワイヤと母材間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機において、溶接電圧検出信号と溶接電流検出信号とを入力してアーク抵抗信号を演算して出力するアーク抵抗演算部と、アーク抵抗信号を入力しアーク抵抗信号が継続して一定値以上の値をとるときに定電流制御期間を示す定電流制御期間信号を出力する定電流制御期間設定部と、溶接電流検出信号を入力しそれをもとに所定の定電流値になるように定電流信号を出力する定電流回路部と、定電流制御期間信号により定電流制御期間においては定電流信号を選択し定電流制御期間以外は第１のスイッチング回路部からの出力信号を選択して出力する第２のスイッチング回路部とを備え、定電流制御期間以外において、アーク抵抗信号を、短絡波形制御回路部またはアーク波形制御回路部の少なくともどちらかに入力して、第２のスイッチング回路部の出力に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧と溶接電流から求めたアーク抵抗信号に基づいて溶接出力を制御することで安定した溶接を実現することができる。そのため、溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機として産業上有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
本実施の形態１における消耗電極式アーク溶接機について、図１と図２とを用いて説明する。背景技術において図５を用いて説明した従来の消耗電極式アーク溶接機と同様の構成要素については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態１の消耗電極式アーク溶接機が従来と異なる主な点は、短絡波形制御回路部８が異なることと、後述するアーク抵抗演算部１を新たに設けた点である。
【００１０】
図１において、溶接電圧検出回路部５は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号Ｓ１を出力する。溶接電流検出回路部６は、溶接電流を検出して溶接電流検出信号Ｓ２を出力する。アーク抵抗演算部１は、溶接電圧検出信号Ｓ１と、溶接電流検出信号Ｓ２とを入力信号とする。そしてこれらの入力信号に基づいてアーク抵抗値を演算する（例えば、溶接電圧検出信号Ｓ１を溶接電流検出信号Ｓ２で除すことによりアーク抵抗値を算出する）。そして、アーク抵抗演算部１は、その演算結果をアーク抵抗信号Ｓ６として短絡波形制御回路部８に出力する。また、短絡アーク判定回路部７は、溶接電圧検出信号Ｓ１を入力信号とし、これに基づいて短絡状態であるかアーク状態であるかを判定し、短絡アーク判定信号Ｓ３をスイッチング回路部１０に伝える。短絡波形制御回路部８は、アーク抵抗信号Ｓ６と溶接電流検出信号Ｓ２とを入力信号とし、これらの入力信号に応じて短絡波形制御信号Ｓ７を出力してスイッチング回路部１０に伝える。短絡時に、短絡波形制御信号Ｓ７により、短絡電流波形の傾きを変化させることにより短絡電流波形を制御することができる。また、アーク波形制御回路部１０９は、溶接電圧検出信号Ｓ１を入力信号とし、これに基づいてアーク波形制御信号Ｓ５を出力してスイッチング回路部１０に伝える。スイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３、アーク波形制御信号Ｓ５、短絡波形制御信号Ｓ７を入力信号とする。そして、スイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３が、短絡状態を示す時には短絡波形制御信号Ｓ７を選択し、アーク状態を示す時にはアーク波形制御信号Ｓ５を選択して、スイッチング素子１３にスイッチング素子制御信号Ｓ８を出力する。
【００１１】
図２は、本実施の形態１の消耗電極式アーク溶接機における、溶接電流２４と溶接電圧２３およびアーク抵抗信号２５の関係の一例の波形を示す。図２に示すように、短絡期間２１においては、溶接電圧２３は低いレベルの値であり、溶接電流２４は短絡波形制御信号Ｓ７に基づいてある傾きを持って増加する。図５に示す従来の消耗電極式アーク溶接機における溶接制御では、短絡状態の溶接電流は短絡波形制御信号Ｓ４に基づいて制御されているが、その時の溶接電圧は制御されていない。しかし、ワイヤ１８の先端形状や母材１９とワイヤ１８との接触状態は不安定であり、溶接電圧は常に変化している。そして、この溶接電圧が過大となった場合は、スパッタが発生する原因にもなっていた。
【００１２】
これに対し、本実施の形態１の消耗電極式アーク溶接機は、図１に示すように、溶接電圧検出信号Ｓ１と溶接電流検出信号Ｓ２とに基づいてアーク抵抗信号Ｓ６を演算して出力するアーク抵抗演算部１を備えている。そして、短絡期間２１において溶接電圧２３が変化した場合、その変化分に応じたアーク抵抗信号Ｓ６を短絡波形制御回路部８に出力する。すなわち、溶接電流だけでなく溶接電圧をも考慮したアーク抵抗信号Ｓ６が出力される。そして、短絡波形制御回路部８は、溶接電流検出信号Ｓ２以外にアーク抵抗信号Ｓ６を入力することで、溶接電流だけでなく溶接電圧の変化分にも応じた短絡波形制御信号Ｓ７を出力する。スイッチング回路１０は、この短絡波形制御信号Ｓ７を入力して、これに基づきスイッチング素子制御信号Ｓ８を出力する。そしてこのスイッチング素子制御信号Ｓ８がスイッチング素子１３に入力されて溶接出力の制御が行われる。短絡波形制御回路部８は、例えば、溶接電流検出信号Ｓ２とアーク抵抗信号Ｓ６とを加算演算する回路により構成することができる。アーク抵抗信号Ｓ６は、短絡期間２１におけるワイヤ先端の形状や母材１９とワイヤ１８との接触状態の変化、溶滴移行などに伴うアーク抵抗値変化を反映する。このため、アーク抵抗値が大きくなって溶接電圧が過大になった場合には、溶接電圧を下げてスパッタの発生を防止することが可能となる。或いは、アーク抵抗値が小さくなって溶接電圧が過少になってしまった場合には、溶接電圧を上げて短絡期間を短くし、早くアーク期間に移行させることによりワイヤ座屈等を防止することが可能となる。本実施の形態１の消耗電極式アーク溶接機によれば、このように適切な溶接出力の制御が可能となる。
【００１３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における消耗電極式アーク溶接機の概略構成を示すブロック図を示す。図３において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、短絡波形制御回路部１０８とアーク波形制御回路部９とが異なる点と、アーク抵抗演算部１の出力を、短絡波形制御回路部１０８にではなく、アーク波形制御回路部９に入力するようにした点とである。
【００１４】
図３において、アーク抵抗演算部１は、溶接電圧検出回路部５からの溶接電圧検出信号Ｓ１と、溶接電流検出回路部６からの溶接電流検出信号Ｓ２とを入力信号とする。そして、アーク抵抗演算部１は、これらの入力信号からアーク抵抗値を演算し、この演算結果をアーク抵抗信号Ｓ６としてアーク波形制御回路部９に伝える。アーク波形制御回路部９では、アーク抵抗信号Ｓ６と溶接電圧検出信号Ｓ１とを入力信号とし、これらの入力信号に応じてアーク波形制御信号Ｓ９を出力してスイッチング回路部１０に伝える。アーク波形制御信号Ｓ９は、アーク時の溶接電圧波形の傾きを変化させる制御信号を出力する。これにより、アーク時の溶接電圧波形を制御することができる。また、短絡波形制御回路部１０８は、溶接電流検出信号Ｓ２を入力信号とし、短絡波形制御信号Ｓ４をスイッチング回路部１０に出力する。スイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３、アーク波形制御信号Ｓ９、短絡波形制御信号Ｓ４を入力信号とする。そして、スイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３が、短絡状態示す時には短絡波形制御信号Ｓ４を選択し、アーク状態を示す時にはアーク波形制御信号Ｓ９を選択してスイッチング素子１３に出力する。
【００１５】
ここで、図２に示すように、アーク期間２２において、溶接電圧２３は、アーク波形制御信号Ｓ９に基づいてある傾きを持って減少する。また、溶接電流２４も減少する。図５に示す従来の消耗電極式アーク溶接機における溶接制御では、溶接電圧はアーク波形制御信号Ｓ５に基づいて制御されているが、溶接電流は制御されていない。しかし、母材１９の状態等により溶接電流も常に変化している。そして、アーク不安定性は溶接ビードの外観等にも影響する。このため、常に安定したアーク放電が求められる。また、アーク期間終了時点における溶接電流の変動はアーク切れの原因ともなり、溶接欠陥にもなりかねない。
【００１６】
これに対して、本実施の形態２の消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧検出信号Ｓ１と溶接電流検出信号Ｓ２に基づいてアーク抵抗信号Ｓ６を演算して出力するアーク抵抗演算部１を備えている。そして、アーク期間２２において溶接電流２４が変化した場合、溶接電流２４の変化分に応じたアーク抵抗信号Ｓ６をアーク波形制御回路部９に出力する。すなわち、溶接電圧だけでなく溶接電流をも考慮したアーク抵抗信号Ｓ６が出力される。そして、アーク波形制御回路部９は溶接電圧検出信号Ｓ１に加えてアーク抵抗信号Ｓ６を入力することにより、溶接電流の変化分に応じたアーク波形制御信号Ｓ９を出力する。そして、この出力に基づいて、スイッチング回路１０を介してスイッチング素子１３により溶接出力の制御が行われる。このため、アーク不安定性が防止でき適切な制御が可能となる。また、例えばアーク期間２２の終端時点において、アーク電流が低下し、アーク抵抗値が増大してある所定のレベルを超えた場合、この時のアーク抵抗信号Ｓ６に基づいてアーク波形制御回路部９がアーク波形制御信号Ｓ９を出力する。そして、この出力に基づいてスイッチング素子１３がアーク時の通常の定電圧制御で出力される電流値よりも高い所定の定電流値になるように溶接出力を制御することでアーク切れを防止することができる。
【００１７】
なお、上記した実施の形態１と実施の形態２とにおいて、アーク抵抗演算部１の出力であるアーク抵抗信号Ｓ６を、短絡波形制御回路部１０８あるいはアーク波形制御回路部９の一方に入力する例を示したが、短絡波形制御回路部１０８あるいはアーク波形制御回路部９の両方に入力するようにしても良い。
【００１８】
また、アーク抵抗演算部１を設けず、短絡波形制御回路部１０８に溶接電流検出信号Ｓ２以外に溶接電圧検出信号Ｓ１を入力する構成や、或いは、アーク波形制御回路部９に溶接電圧検出信号Ｓ１以外に溶接電流検出信号を入力する構成として制御することも考えられるが、この場合には、結局、短絡波形制御回路部１０８とアーク波形制御回路部９の各々にアーク抵抗演算部１に相当する回路部を設ける必要が生じる。従って、本発明の実施の形態１、２のように、アーク抵抗演算部１を１つ設け、このアーク抵抗演算部１の出力Ｓ６を短絡波形制御回路部１０８やアーク波形制御回路部９に入力する構成とすることが、経済性やスペースの面等からも望ましい。
【００１９】
（実施の形態３）
本実施の形態において、実施の形態１および実施の形態２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１および実施の形態２と異なる主な点は、後述する定電流制御回路部２と、定電流制御期間設定部３と、第２のスイッチング回路部４とを設け、アーク期間中に溶接電流が低下したときに定電流制御を行ってアーク切れを防止するようにした点である。
【００２０】
図４において、アーク抵抗演算部１は、溶接電圧検出信号Ｓ１と溶接電流検出信号Ｓ２とからアーク抵抗値を演算し、この演算結果をアーク抵抗信号Ｓ６として定電流制御期間設定部３と短絡波形制御回路部８とアーク波形制御回路部９に出力する。短絡波形制御回路部８では、アーク抵抗信号Ｓ６と溶接電流検出信号Ｓ２に応じて短絡時の溶接電流波形を制御する短絡波形制御信号Ｓ７を第１のスイッチング回路部１０に出力する。短絡波形制御信号Ｓ７は、例えば、短絡時の溶接電流波形の傾きを変化させることができる制御信号とする。アーク波形制御回路部９では、アーク抵抗信号Ｓ６と溶接電圧検出信号Ｓ１とに応じてアーク時の溶接電圧波形を制御するアーク波形制御信号Ｓ９を第１のスイッチング回路部１０に出力する。アーク波形制御信号Ｓ９は、例えば、アーク時の溶接電圧波形の傾きを変化させる制御信号を出力する。第１のスイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３、短絡波形制御信号Ｓ７、アーク波形制御信号Ｓ９を入力信号とする。そして、第１のスイッチング回路部１０は、短絡アーク判定信号Ｓ３が、短絡状態を示す時には短絡波形制御信号Ｓ７を選択し、アーク状態を示す時にはアーク波形制御信号Ｓ９を選択して、第２のスイッチング回路部４にスイッチング素子制御信号Ｓ８を出力する。
【００２１】
定電流期間設定部３では、アーク抵抗信号Ｓ６と短絡アーク判定信号Ｓ３とを入力して定電流制御期間信号Ｓ１０を第２のスイッチング回路部４に出力する。定電流制御回路部２では、溶接電流検出信号Ｓ２をもとにして定電流信号Ｓ１１を第２のスイッチング回路部４に出力する。第２のスイッチング回路部４では、定電流制御期間信号Ｓ１０に基づき、スイッチング素子制御信号Ｓ８あるいは定電流信号Ｓ１１を選択してスイッチング素子制御信号Ｓ１２として、スイッチング素子１３に出力する。第２のスイッチング回路部４は、定電流制御期間信号Ｓ１０が定電流制御期間を示す場合には定電流信号Ｓ１１を選択し、定電流制御期間以外の場合にはスイッチング素子制御信号Ｓ８を選択する。ここで、定電流制御期間信号Ｓ１０が定電流制御期間を示すのは、アーク期間２２のある時間、アーク抵抗信号Ｓ６が一定の値以上である状態が継続した場合としている。
【００２２】
なお、その他図１または図３と共通する部分に同一符号を付して説明を省略している。
【００２３】
図２は、本実施の形態３の消耗電極式アーク溶接機における、溶接電流２４と溶接電圧２３およびアーク抵抗信号２５の関係の一例の波形を示す。
【００２４】
図２に示すように、短絡期間２１では、溶接電圧２３は低くなり、溶接電流２４は短絡波形制御信号Ｓ７に基づいてある傾きを持って増加する。短絡期間２１においては、溶接電圧２３が変化した場合、その変化分に応じたアーク抵抗信号Ｓ６を溶接電流検出信号Ｓ２と共に短絡波形制御回路部８に入力することで、その変化分に応じた短絡波形制御信号Ｓ７が出力される。短絡期間２１の場合、定電流制御期間設定部３は定電流制御期間信号Ｓ１０を出力しないので、第２のスイッチング回路部４はスイッチング回路部１０の出力であるスイッチング素子制御信号Ｓ８を選択する。したがって、短絡波形制御信号Ｓ７は、スイッチング回路部１０と第２のスイッチング回路部４とを介してスイッチング素子１３に出力される。これにより、電圧過大によるスパッタの発生や過少電圧によるワイヤ座屈を防止でき、適切な制御が可能となる。
【００２５】
一方、図２に示すように、アーク期間２２では、溶接電圧２３はアーク波形制御信号Ｓ９に基づいてある傾きを持って減少する。また、溶接電流２４は減少する。この溶接電流２４の変化分に応じたアーク抵抗信号Ｓ６をアーク波形制御回路部９に入力することで、その変化分に応じたアーク波形制御信号Ｓ９が出力される。この場合、定電流制御期間設定部３は定電流制御期間信号Ｓ１０を出力しないので、第２のスイッチング回路部４はスイッチング回路部１０の出力、スイッチング素子制御信号Ｓ８を選択する。したがって、アーク波形制御信号Ｓ９は、スイッチング回路部１０と第２のスイッチング回路部４とを介してスイッチング素子１３に出力される。これにより、本発明の実施の形態２に示すように、アーク不安定性が防止でき適切な制御が可能となる。
【００２６】
また、定電流制御期間設定部３はアーク抵抗信号Ｓ６と短絡アーク判定信号Ｓ３とを入力する。例えば、アーク期間２２のある時間、アーク抵抗信号Ｓ６が一定の値以上である状態が継続した場合、定電流制御期間信号Ｓ１０を第２のスイッチング回路部４に出力して定電流制御期間であることを示す。第２スイッチング回路部４は、定電流制御期間信号Ｓ１０が入力されると定電流信号Ｓ１１を選択し、それをスイッチング素子制御信号Ｓ１２としてスイッチング素子１３に出力する。これにより、定電流信号Ｓ１１がスイッチング素子１３に入力されて、溶接電流２４が定電流制御される。なお、この場合には、アーク波形制御信号Ｓ９の出力時に出力される溶接電流値よりも大きい所定の電流値で、溶接電流２４の定電流制御が行われる。従って、例えばアーク期間２２の終点付近で溶接電流２４が小さくなる場合や、あるいは、アーク抵抗信号Ｓ６がある期間に一定の値以上となった場合には、アーク波形制御信号Ｓ９の出力時に出力される溶接電流値よりも大きい所定の電流値で、溶接電流２４の定電流制御が行われる。すなわち、溶接電流２４は、ある大きさの電流値で短絡に移行するので、アーク切れを防止することができ、安定したアーク溶接を実現することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態３において、アーク抵抗信号Ｓ６を、短絡波形制御回路部８とアーク波形制御回路部９とに入力する例を示したが、どちらか一方にのみ入力するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の消耗電極式アーク溶接機は、溶接電圧と溶接電流から求めたアーク抵抗信号に基づいて溶接出力を制御することで安定した溶接を実現することができる。そのため、溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における消耗電極式アーク溶接機の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１〜３における溶接電圧と溶接電流とアーク抵抗信号の関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における消耗電極式アーク溶接機の概略構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態３における消耗電極式アーク溶接機の概略構成を示すブロック図
【図５】従来の消耗電極式アーク溶接機の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３０】
１    アーク抵抗演算部
２    定電流制御回路部
３    定電流制御期間設定部
４    第２のスイッチング回路部
５    溶接電圧検出回路部
６    溶接電流検出回路部
７    短絡アーク判定回路部
８，１０８    短絡波形制御回路部
９，１０９    アーク波形制御回路部
１０    スイッチング回路部（第１のスイッチング回路部）
１１    ３相交流入力
１２    ダイオード整流回路
１３    スイッチング素子
１４    変圧器
１５    ダイオード整流回路
１６    リアクトル
１７    トーチ
１８    ワイヤ
１９    母材
２０    電流検出器
２１    短絡期間
２２    アーク期間
２３    溶接電圧
２４    溶接電流
２５    アーク抵抗信号
Ｓ１    溶接電圧検出信号
Ｓ２    溶接電流検出信号
Ｓ３    短絡アーク判定信号
Ｓ４，Ｓ７    短絡波形制御信号
Ｓ５，Ｓ９    アーク波形制御信号
Ｓ６    アーク抵抗信号
Ｓ８，Ｓ１２    スイッチング素子制御信号
Ｓ１０    定電流制御期間信号
Ｓ１１    定電流信号
【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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