(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク期間中の出力電圧を設定する溶接電圧指令値として、短絡後のアーク発生から所定時間の間、所定の減衰傾度で低下させた溶接電圧指令値を用いて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項２】
溶接電流が２７０Ａ以上の時には前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、溶接電流が１８０Ａ以下の時には前記所定時間を溶接電流が２７０Ａ以上の時より長く設定し、かつ前記減衰傾度を溶接電流が２７０Ａ以上の時より急峻に設定する請求項１記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項３】
フラックスワイヤを用いるときには前記所定時間を短く設定し、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、  ソリッドワイヤを用いるときには前記所定時間をフラックスワイヤを用いるときより長く設定し、かつ前記減衰傾度をフラックスワイヤを用いるときより急峻に設定する請求項１または２記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項４】
短絡の時間が一定時間以上の場合に溶接電圧指令値を設定する請求項１から３のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項５】
溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として検出し、この溶接電圧検出値と溶接電圧指令値との差分処理を行い前記差分処理後の値を所定範囲内に制限して、前記溶接電圧指令値に加算する請求項１から４のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項６】
溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として検出し、この溶接電圧検出値と比較して短絡発生を検出するしきい値電圧と、前記溶接電圧検出値と比較してアーク発生を検出するしきい値電圧を、それぞれ設けて判定を行う請求項１から５のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法。
【請求項７】
溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の出力から短絡またはアークを判定する短絡・アーク判定部と、前記短絡・アーク判定部の出力を入力としアーク期間中の出力電圧を設定する溶接電圧設定値を出力する溶接電圧指令部を備え、前記溶接電圧指令部は、前記短絡・アーク判定部の出力によりアークが再発生する毎にアーク発生から所定時間の間、所定の減衰傾度で低下させた前記溶接電圧設定値を出力する消耗電極式アーク溶接機。
【請求項８】
溶接電圧指令部は、溶接電流が２７０Ａ以上の時には前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、溶接電流が１８０Ａ以下の時には前記所定時間を溶接電流が２７０Ａ以上の時より長く、かつ前記減衰傾度を溶接電流が２７０Ａ以上の時より急峻に設定する請求項７記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項９】
溶接電圧指令部は、  フラックスワイヤを用いるときには前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、  ソリッドワイヤを用いるときには前記所定時間をフラックスワイヤを用いるときより長く、かつ前記減衰傾度をフラックスワイヤを用いるときより急峻に設定する請求項７または８記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項１０】
短絡・アーク判定部の出力を入力とし、短絡発生時を起点として予め設定している所定時間経過時に信号を出力する短絡初期時間設定部と、前記溶接電圧指令部の出力を入力とし前記短絡初期時間設定部の出力により短絡発生時を起点として予め設定している所定時間を経過して短絡が終了する場合に前記溶接電圧指令部からの入力を出力するスイッチ部を設けた請求項７から９のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項１１】
溶接電圧検出部の出力と前記溶接電圧指令部の出力の差分処理を行い、前記差分処理後の出力値を所定範囲内に制限する制限部と、前記制限部の出力を前記溶接電圧指令部に加算処理する加算部を設けた請求項７から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機。
【請求項１２】
短絡発生を判別するための第１のしきい値電圧を設定する第１しきい値設定部と、アーク発生を判別する前記第１しきい値設定部の出力値より高い第２のしきい値電圧を設定する第２しきい値設定部と、短絡発生時を時間起点とし所定時間経過後に信号を出力する時間設定部と、前記時間設定部の出力により前記第１しきい値設定部の出力と前記第２しきい値設定部の出力を入力とし前記時間設定部の出力により短絡発生時を時間起点とし、所定時間内の場合は前記第１しきい値設定部からの入力を出力し、所定時間経過後は前記第２しきい値設定部からの入力を出力するスイッチ部と、前記溶接電圧検出部の出力と前記スイッチ部の出力を比較する比較部を設けた請求項７から１１のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極と溶接母材（以下母材と言う。）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その制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアーク溶接機の出力制御では、検出された溶接電圧値の平滑値と所定の一定電圧値である溶接電圧設定値を誤差増幅し、その出力信号により溶接出力を制御しており、以下、図を用いて説明する。
【０００３】
図８は従来のアーク溶接機の構成を示す図で、電源６に第１整流部７の入力側を接続し、この第１整流部７の整流出力側にスイッチング部８の入力側を接続している。
【０００４】
そして、スイッチング部８の出力側と主変圧器９の一次側を接続し、主変圧器９の二次側は第２整流部１０の入力側に接続し、この第２整流部１０の出力側の一方に直流リアクタ１１の一端を接続し、この直流リアクタ１１の他端と第２整流部１０の出力側の他方の間に溶接電圧検出部５を並列接続している。
【０００５】
この直流リアクタ１１の他端と第２整流部１０の出力側の他方は溶接出力として出力され、直流リアクタ１１の他端からワイヤ送給装置１３とトーチ１４を介してワイヤ１５へ通電し、第２整流部１０の出力側の他方は母材１２に接続し、このワイヤ１５と母材１２間でアーク溶接を行うようにしていた。
【０００６】
なお、従来の制御回路としては、溶接電圧検出部５からの信号を平滑部１６に入力して平滑し、この平滑された平滑信号と溶接電圧設定部４からの溶接電圧指令値を誤差増幅部１で誤差増幅し、この誤差増幅された信号により、スイッチング部８のスイッチング制御を行うようにしていた。
【０００７】
次に図９を用いて溶接電圧設定部４からの溶接電圧指令値と、溶接電流・溶接電圧の挙動について説明する。
【０００８】
すなわち、従来は一定電圧への制御のため、図７に示すような一定値の溶接電圧指令値と、上記平滑信号を誤差増幅部で差分をとって出力制御しているが、図９のｇに示すような手振れあるいはウィービングといったワイヤ−母材間距離（以下、突出長さという）が変動する場合、アークの追従性が悪くなっていた。
【０００９】
これは出力電圧が所定の一定電圧に制御されるためワイヤ先端部に球滴の形成が促進されるので、時間の長いアーク期間が発生し、短絡が発生するまでの時間が長くなるためである。そして大きく成長した球滴が次に短絡した場合は球滴が大きいため円滑に短絡移行できずスパッタの発生となり、アークの追従性が悪くなり、ビード外観不良を招いていた。
【００１０】
また、溶接電圧検出部５で検出した溶接出力電圧の瞬時値を平滑部１６で平滑するため、溶接出力電圧は溶接電圧指令値に対して瞬時に制御されるのではなく溶接出力電圧の平均値で制御されていた。
【００１１】
このため、短絡、アークの繰り返しにて行われる溶接においてアーク期間の出力制御が瞬時行われていないため、短絡、アークの周期性が一定でなくなり溶接の安定性が損なわれていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の出力制御では、手振れあるいはウィービングといったワイヤ−母材間距離（以下、突出長さという）が変動する場合、アークの追従性が悪くなっていた。
【００１３】
また、従来の出力制御では出力電圧の瞬時値を制御していなかったため、短絡、アークの繰り返しにて行われる溶接においてアーク期間の出力電圧は溶接電圧設定値に対して瞬時に制御されず、短絡、アークの周期性が一定でなくなり溶接の安定性が損なわれていた。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するもので、手振れあるいはウィービングといったワイヤ−母材間距離（以下、突出長さという）が変動した場合でも、アークの追従性を良化でき、また、短絡、アークの周期性を一定化させて溶接の安定性を向上できる消耗電極式アーク溶接機とその制御方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、アーク期間中の出力電圧を設定する溶接電圧指令値として、短絡後のアーク発生から所定時間の間、所定の減衰傾度で低下させた溶接電圧指令値を用いて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００１６】
請求項２記載の本発明は、溶接電流が２７０Ａ以上の時には前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、溶接電流が１８０Ａ以下の時には前記所定時間を溶接電流が２７０Ａ以上の時より長く設定し、かつ前記減衰傾度を溶接電流が２７０Ａ以上の時より急峻に設定する請求項１記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００１７】
請求項４記載の本発明は、  フラックスワイヤを用いるときには前記所定時間を短く設定し、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、  ソリッドワイヤを用いるときには前記所定時間をフラックスワイヤを用いるときより長く設定し、かつ前記減衰傾度をフラックスワイヤを用いるときより急峻に設定する請求項１または２記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００１８】
請求項４記載の本発明は、短絡の時間が一定時間以上の場合に、溶接電圧指令値を設定する請求項１から３のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００１９】
請求項５記載の本発明は、溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として検出し、この溶接電圧検出値と溶接電圧指令値との差分処理を行い前記差分処理後の値を所定範囲内に制限して、前記溶接電圧指令値に加算する請求項１から４のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００２０】
請求項６記載の本発明は、溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として検出し、この溶接電圧検出値と比較して短絡発生を検出するしきい値電圧と、前記溶接電圧検出値と比較してアーク発生を検出するしきい値電圧を、それぞれ設けて判定を行う請求項１から５のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機の制御方法である。
【００２１】
請求項７記載の本発明は、溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の出力から短絡またはアークを判定する短絡・アーク判定部と、前記短絡・アーク判定部の出力を入力とし、アーク期間中の出力電圧を設定する溶接電圧設定値を出力する溶接電圧指令部を備え、前記溶接電圧指令部は、前記短絡・アーク判定部の出力によりアークが再発生する毎にアーク発生から所定時間の間、所定の減衰傾度で低下させた前記溶接電圧設定値を出力する消耗電極式アーク溶接機である。
【００２２】
請求項８記載の本発明は、溶接電圧指令部は、溶接電流が２７０Ａ以上の時には前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、溶接電流が１８０Ａ以下の時には前記所定時間を溶接電流が２７０Ａ以上の時より長く、かつ前記減衰傾度を溶接電流が２７０Ａ以上の時より急峻に設定する請求項７記載の消耗電極式アーク溶接機である。
【００２３】
請求項９記載の本発明は、溶接電圧指令部は、  フラックスワイヤを用いるときには前記所定時間を短く、かつ前記減衰傾度を緩やかに設定し、  ソリッドワイヤを用いるときには前記所定時間をフラックスワイヤを用いるときより長く、かつ前記減衰傾度をフラックスワイヤを用いるときより急峻に設定する請求項７または８記載の消耗電極式アーク溶接機である。
【００２４】
請求項１０記載の本発明は、短絡・アーク判定部の出力を入力とし、短絡発生時を起点として予め設定している所定時間経過時に信号を出力する短絡初期時間設定部と、前記溶接電圧指令部の出力を入力とし前記短絡初期時間設定部の出力により短絡発生時を起点として予め設定している所定時間を経過して短絡が終了する場合に前記溶接電圧指令部からの入力を出力するスイッチ部を設けた請求項７から９のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機である。
【００２５】
請求項１１記載の本発明は、溶接電圧検出部の出力と前記溶接電圧指令部の出力の差分処理を行い、前記差分処理後の出力値を所定範囲内に制限する制限部と、前記制限部の出力を前記溶接電圧指令部に加算処理する加算部を設けた請求項７から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機である。
【００２６】
請求項１２記載の本発明は、短絡発生を判別するための第１のしきい値電圧を設定する第１しきい値設定部と、アーク発生を判別する前記第１しきい値設定部の出力値より高い第２のしきい値電圧を設定する第２しきい値設定部と、短絡発生時を時間起点とし所定時間経過後に信号を出力する時間設定部と、前記時間設定部の出力により前記第１しきい値設定部の出力と前記第２しきい値設定部の出力を入力とし前記時間設定部の出力により短絡発生時を時間起点とし、所定時間内の場合は前記第１しきい値設定部からの入力を出力し、所定時間経過後は前記第２しきい値設定部からの入力を出力するスイッチ部と、前記溶接電圧検出部の出力と前記スイッチ部の出力を比較する比較部を設けた請求項７から１１のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接機である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
上記構成および方法によれば、手振れあるいはウィービングといったワイヤ−母材間の距離（以下、突出長さと省略する）が変動する場合であっても、溶接電圧指令値を適宜低下させることにより、良好なアークの追従性を得ることができ、スパッタの抑制を行え、良好なビード外観を得ることができる。
【００２８】
また、溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として用いるため、アーク期間の出力制御が瞬時に行われ、短絡・アークの周期を均一にでき、溶接の安定性を向上することができる。
【００２９】
また、短絡判定を行うしきい値と、アーク発生を判定するしきい値をそれぞれ設けているので、高速度で溶接する場合においても、短絡・アークの判別を確実に行うことができる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態例について説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態例における消耗電極式アーク溶接機の構成を説明した図である。
【００３２】
商用電源６に第１整流部７の入力側を接続し、この第１整流部７の整流出力側にスイッチング部８の入力側に接続している。
【００３３】
このスイッチング部８の出力側に主変圧器９の一次側を接続していて、この主変圧器９の二次側に第２整流部１０の入力側を接続している。
【００３４】
この第２整流部１０の整流出力側の一方に直流リアクタ１１の一端を直列接続し、この直流リアクタ１１の他端と、第２整流部１０の整流出力側の他方を溶接出力として出力するようにしている。
【００３５】
直流リアクタ１１の他端にはワイヤ送給装置１３とトーチ１４を介してワイヤ１５に通電しており、また、第２整流部１０の整流出力側の他方を母材１２に接続して、ワイヤ１５と母材１２の間にアークを発生させて溶接を行うようにしている。
【００３６】
そして、直流リアクタ１１の他端と第２整流部１０の他方の溶接出力間に溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部５を並列に設け、この溶接電圧検出部５の出力を入力して短絡かアークか判定する短絡・アーク判定部３を設けている。
【００３７】
この短絡・アーク判定部３の出力は、アーク期間中の溶接出力電圧を設定するための溶接電圧指令値を出力する溶接電圧指令部４に入力している。
【００３８】
この溶接電圧指令部４は、短絡後のアーク発生毎にアークが発生してから所定時間の間、所定の減衰傾度で溶接電圧を低下させる溶接電圧指令値を出力するように構成している。
【００３９】
そして、これら溶接電圧検出部５の出力（溶接電圧瞬時値）と溶接電圧指令部４の出力（溶接電圧指令値）を制限部１に入力している。
【００４０】
この制限部１は、入力された溶接電圧瞬時値と溶接電圧指令値の差分を求め、この差分値が所定範囲内に収まるように制限し、この制限された差分値を出力するように構成している。
【００４１】
この制限部１の出力と、溶接電圧指令部４の出力（溶接電圧指令値）を加算部２に入力し、加算処理した後の信号をスイッチング部８の制御信号として出力するように構成している。
【００４２】
このように構成された消耗電極式アーク溶接機の溶接電圧指令値、溶接電圧、溶接電流の挙動について図４を用いて説明する。
【００４３】
本実施の形態例において、溶接電圧の瞬時値を検出するため、短絡状態を的確に判断でき、この短絡発生後のアークが再発生する度に、アーク発生から所定時間の間、溶接電圧指令値ＶＡから所定の傾度で減衰する溶接電圧指令値を出力するようにしている。
【００４４】
これにより、出力電圧が溶接電圧指令値通りに低下するので、突出長さが長くなる場合においても、アーク期間が長くならずに短時間で短絡状態へ移行できる。
【００４５】
したがって、ワイヤの先端部は大きな球滴にならないため、ワイヤの追従性が良化でき、溶接作業性の向上およびスパッタの抑制によるビード外観の向上を実現することができる。
【００４６】
また、溶接電圧指令値に対する溶接電圧瞬時値の差が大きな場合、補正値が大きくなるが、そのまま大きな補正値を出力すると溶接電圧が急激に高くなり、これに伴い溶接電流も急激に増えるため、アーク不安定（ワイヤ先端の溶滴が押し上げられアーク長が伸長したり、ひどい場合にはアーク切れが発生する）を招く恐れがある（これは特に溶接電圧瞬時値の低い場合に顕著に現れる）ため、本実施の形態例のように制限部１で所定値（例えば溶接電圧指令値）に対して所定の範囲（例えば−１．０Ｖから＋１．０Ｖの範囲）に制限することで、溶接電圧の急激な変化を抑制でき、アーク期間中毎の溶接電圧を溶接電圧指令値へ制限することができるので、ワイヤ先端の溶滴の形成を影響の無いものにできる。
【００４７】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態例における消耗電極式アーク溶接機の構成を説明した図である。
【００４８】
商用電源６に第１整流部７の入力側を接続し、この第１整流部７の整流出力側にスイッチング部８の入力側に接続している。
【００４９】
このスイッチング部８の出力側に主変圧器９の一次側を接続していて、この主変圧器９の二次側に第２整流部１０の入力側を接続している。
【００５０】
この第２整流部１０の整流出力側の一方に直流リアクタ１１の一端を直列接続し、この直流リアクタ１１の他端と、第２整流部１０の整流出力側の他方を溶接出力として出力するようにしている。
【００５１】
直流リアクタ１１の他端にはワイヤ送給装置１３とトーチ１４を介してワイヤ１５に通電しており、また、第２整流部１０の整流出力側の他方を母材１２に接続して、ワイヤ１５と母材１２の間にアークを発生させて溶接を行うようにしている。
【００５２】
そして、直流リアクタ１１の他端と第２整流部１０の他方の溶接出力間に溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部５を並列に設け、この溶接電圧検出部５の出力を入力して短絡かアークか判定する短絡・アーク判定部３を設けている。
【００５３】
この短絡・アーク判定部３の出力を短絡初期時間設定部１９に入力し、この短絡初期時間設定部１９は短絡発生から予め設定している所定時間経過した時に信号を出力するように構成している。
【００５４】
この短絡初期時間設定部１９からの信号をスイッチ部２０に入力し、この短絡初期時間設定部１９からの信号によりスイッチ部２０の動作を制御している。
【００５５】
このスイッチ部２０は、短絡後のアーク発生毎にアークが発生してから所定時間の間、所定の減衰傾度で溶接電圧を低下させる溶接電圧指令部４の出力（溶接電圧指令値）を入力するように構成している。
【００５６】
この溶接電圧指令部４は、溶接電流設定部１７の出力を入力するように構成し、短絡回数が少ない高い溶接電流（約２７０Ａ以上）を指示する出力時に上述した所定時間を短く設定し、かつ減衰傾度を緩やかにし、短絡回数が多い低い溶接電流（約１８０Ａ以下）を指示する出力時に上述した所定時間を長くし、かつ減衰傾度を急峻に設定し、その間の溶接電流（約１８０Ａから２７０Ａの間）を指示する出力時に上述した所定時間と減衰傾度を高い溶接電流の時と低い溶接電流の間の値に設定するように構成している。
【００５７】
また、溶接電圧指令部４は、ワイヤ材質設定部１８の出力も入力するように構成し、フラックスワイヤ等の短絡回数が少なくアーク期間が長くなりやすいワイヤを用いると指示される場合には、上述した所定時間を短く設定し、かつ減衰傾度を緩やかにし、ソリッドワイヤ等の短絡回数が多くアーク期間が短くなりやすいワイヤを用いると指示された場合には、上述した所定時間を長くし、かつ減衰傾度を急峻に設定するように構成している。
【００５８】
そして、スイッチ部２０は、短絡初期時間設定部１９からの出力によって、短絡発生時から予め設定している所定時間を経過して短絡が終了する場合に溶接電圧指令部４からの溶接電流指令値を出力するように構成している。
【００５９】
このスイッチ部２０の出力（溶接電圧指令値）と溶接電圧検出部５の出力（溶接電圧瞬時値）を制限部１に入力し、この制限部１に入力された溶接電圧瞬時値と溶接電圧指令値の差分を求め、この差分値が所定範囲内に収まるように制限し、この制限された差分値を出力するように構成している。
【００６０】
この制限部１の出力と、スイッチ部２０の出力（溶接電圧指令値）を加算部２に入力し、加算処理した後の信号をスイッチング部８の制御信号として出力するように構成している。
【００６１】
これにより、出力電圧が溶接電圧指令値通りに低下するので、突出長さが長くなる場合においても、アーク期間が長くならずに短時間で短絡状態へ移行できる。
【００６２】
したがって、ワイヤの先端部は大きな球滴にならないため、ワイヤの追従性が良化でき、溶接作業性の向上およびスパッタの抑制によるビード外観の向上を実現することができる。
【００６３】
また、溶接電圧指令値に対する溶接電圧瞬時値の差が大きな場合、補正値が大きくなるが、そのまま大きな補正値を出力すると溶接電圧が急激に高くなり、これに伴い溶接電流も急激に増えるため、アーク不安定（ワイヤ先端の溶滴が押し上げられアーク長が伸長したり、ひどい場合にはアーク切れが発生する）を招く恐れがある（これは特に溶接電圧瞬時値の低い場合に顕著に現れる）ため、本実施の形態例のように制限部１で所定値（例えば溶接電圧指令値）に対して所定の範囲（例えば−１．０Ｖから＋１．０Ｖの範囲）に制限することで、溶接電圧の急激な変化を抑制でき、アーク期間中毎の溶接電圧を溶接電圧指令値へ制御することができるので、ワイヤ先端の溶滴の形成を影響の無いものにできる。
【００６４】
さらに、本実施の形態例では、短絡初期時間設定部１９とスイッチ部２０を設けたため、高速度で溶接する場合や、中、高電流で溶接する場合に頻繁に発生する瞬時短絡終了時に溶接電圧指令値を再設定せずに瞬時短絡発生前のアーク期間における溶接電圧指令値を継続して使用するのでアークの安定性を良化させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態例では、溶接電流設定部１７からの信号に応じて溶接電圧指令部４の制御を変えるので、突出長さが長くなる場合でも溶接電圧は溶接電圧指令値に応じて低下するのでアーク期間が長くならずに短時間で短絡を発生でき、ワイヤ先端に大きな球滴は形成されず、アークの追従性を良化でき、溶接の作業性の向上とスパッタの抑制によるビート外観の向上を行うことができる。
【００６６】
また、本実施の形態例では、ワイヤ材質設定部１８からの信号に応じて溶接電圧指令部４の制御を変えるので、突出長さが長くなる場合でも溶接電圧は溶接電圧指令値に応じて低下するので、アーク期間が長くならずに短時間で短絡を発生でき、ワイヤ先端に大きな球滴は形成されず、アークの追従性を良化でき、溶接の作業性の向上とスパッタの抑制によるビード外観の向上を行うことができる。
【００６７】
次に短絡・アーク判定部３の構成について図を用いて説明する。
【００６８】
図３に示すように、短絡・アーク判定部３は、比較部２０と、時間設定部２１と、第１しきい値設定部２２と、第２しきい値設定部２３と、スイッチ部２４からなり、第１しきい値設定部２２で短絡発生を検出するための第１のしきい値電圧を設定し、第２しきい値設定部２３でアーク発生を判別する第２のしきい値電圧を設定するように構成している。
【００６９】
なお、第１のしきい値電圧よりも第２のしきい値電圧を高く設定するようにしている。
【００７０】
時間設定部２１は、短絡発生から所定時間経過後に信号を出力するように構成しており、スイッチ部２４を、（１）短絡発生から所定時間以内は第１しきい値設定部２２からの信号を出力し、（２）短絡発生から所定時間経過後は第２しきい値設定部２３からの信号を出力するように動作させるように構成している。
【００７１】
そして、スイッチ部２４の出力信号と溶接電圧検出部５の出力（溶接電圧瞬時値）を比較部２０に入力し、短絡発生とアーク発生の判別を行い、その判定結果を短絡初期時間設定部１９に出力している。
【００７２】
図５は溶接電圧の波形と短絡・アーク発生の判定を行うためのしきい値を示した図である。
【００７３】
図に示すように、第１のしきい値電圧ｄと、この第１のしきい値電圧ｄよりも高い第２のしきい値電圧ｅを用いて、溶接電圧と比較を行う。
【００７４】
先ず、短絡発生時は第１のしきい値電圧ｄと溶接電圧を比較する。
【００７５】
次に、短絡発生から所定時間ｆ経過後は第２のしきい値電圧ｅと溶接電圧を比較する。
【００７６】
なお、短絡発生から所定時間ｆ経過するまでに（すなわち、所定時間ｆよりも短い時間ｆ’で）アーク検出される場合は、第１のしきい値電圧ｄと溶接電圧を比較する。
【００７７】
（比較例）
図６は第１しきい値のみで短絡・アーク判定を行う例を示し、図７はその溶接電圧の波形と短絡・アーク発生の判定を行うためのしきい値を示した図である。
【００７８】
この比較例において、短絡・アーク判定部３は、比較部２０と、第１しきい値設定部２２と、からなり、第１しきい値設定部２２でしきい値電圧を設定し、この第１しきい値設定部２２の出力信号と溶接電圧検出部５の出力信号を比較部２０に入力し、短絡発生とアーク発生の判別を行い、その判定結果を短絡初期時間設定部１９に出力する。
【００７９】
この場合、高速度で溶接を行うと（例えば１．５ｍ／分以上）、瞬時短絡（数ｍ秒以内で短絡が終了する短絡、図７中のａ点）の終了直後に低い溶接電圧のアーク期間（図７中のｂ点）が増える。
【００８０】
この瞬時短絡発生後のアーク期間において、アーク長が伸長しすぎる場合に溶接電圧が低くなり（図７中のａ点）、しきい値電圧よりも低くなるとアーク期間中であるにも関わらず短絡期間と誤って判定される恐れがある。
【００８１】
この対策としてしきい値電圧を下げることが考えられるが、短絡中の溶接電圧は時間経過とともに上昇する傾向があり（図７中のｃ点）、しきい値を下げすぎると反対に短絡中であるにも関わらずアーク期間と誤って判定される恐れがあり、速度の速い溶接に対応させるのが難しいという問題がある。
【００８２】
一方、上述したように第２の実施の形態例では、二つのしきい値電圧を適宜使って判定を行うことによって、高速度で溶接する場合に発生する瞬時短絡発生後の低い溶接電圧の期間においても、また、長時間短絡が続く場合でも、短絡・アークの判別を確実に行うことができ、良好な溶接を行うことができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば手振れあるいはウィービングといったワイヤ−母材間の距離（以下、突出長さと省略する）が変動する場合であっても、溶接電圧指令値を適宜低下させることにより、良好なアークの追従性を得ることができ、スパッタの抑制を行え、良好なビード外観を得ることができる。
【００８４】
また、溶接電圧の瞬時値を溶接電圧検出値として用いるため、アーク期間の出力制御が瞬時に行われ、短絡・アークの周期を均一にでき、溶接の安定性を向上することができる。
【００８５】
また、短絡判定を行うしきい値と、アーク発生を判定するしきい値をそれぞれ設けているので、高速度で溶接する場合においても、短絡・アークの判別を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例における消耗電極式アーク溶接機の構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態例における消耗電極式アーク溶接機の構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態例における短絡・アーク判定部の構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態例の消耗電極式アーク溶接機における溶接電圧、溶接電流、溶接電圧指令値の各波形を示した図
【図５】本発明の第２の実施の形態例の消耗電極式アーク溶接機における溶接電圧、しきい値の遷移を説明した図
【図６】比較例における短絡・アーク判定部の構成図
【図７】比較例における溶接電圧、しきい値の遷移を説明した図
【図８】従来の消耗電極式アーク溶接機の構成図
【図９】従来の消耗電極式アーク溶接機における溶接電圧、溶接電流、溶接電圧指令値の各波形を示した図
【符号の説明】
１    誤差増幅部
２    加算部
３    短絡・アーク判定部
４    溶接電圧設定部
５    溶接電圧検出部
６    入力電源
７    第１整流部
８    スイッチング部
９    主変圧器
１０  第２整流部
１１  直流リアクタ
１２  母材
１３  ワイヤ送給装置
１４  トーチ
１５  ワイヤ
１６  平滑部
【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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