(57)【要約】【課題】溶接中のアーク切れを有効に抑制することが可能なアーク溶接用電源装置を提供する。【解決手段】アーク溶接用電源装置１００は、電流指令値に基づいて溶接の電流値を制御する制御部１６と、制御部１６に接続され、制御部１６により制御されて電流値を調整するインバータ１３と、インバータ１３の状態に基づいて電流指令値の補正の要否を判断し、電流指令値の補正が必要であると判断した場合に電流指令値を補正するための補正情報を出力して電流指令値を補正する補正部２０とを備える。補正部２０は、制御部１６によりインバータ１３が短絡の発生に基づいてオフ状態とされた後オン状態になった場合に電流指令値の補正が必要であると判断する第１判断部２４を含む。【選択図】図１
2016107316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流指令値に基づいて溶接の電流値を制御する制御部と、
前記制御部に接続され、前記制御部により制御されて前記電流値を調整するインバータと、
前記インバータの状態に基づいて前記電流指令値の補正の要否を判断し、前記電流指令値の補正が必要であると判断した場合に前記電流指令値を補正するための補正情報を出力して前記電流指令値を補正する補正部と、
を備え、
前記補正部は、短絡の発生に基づいて前記制御部により前記インバータがオフ状態とされた後オン状態になった場合に前記電流指令値の補正が必要であると判断する第１判断部を含む、
アーク溶接用電源装置。
【請求項２】
前記電流値を検出し、前記電流値の情報である電流値情報を出力する電流検出部をさらに備え、
前記補正部は、前記電流値情報に基づいて算出される前記電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上となった場合に、前記電流指令値の補正が必要であると判断する第２判断部を含む、
請求項１に記載のアーク溶接用電源装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記電流減少割合に基づいて前記電流指令値に対する補正値を算出する補正値算出部をさらに含む、
請求項２に記載のアーク溶接用電源装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記電流値情報から把握される前記電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、前記第２判断部の判断にかかわらず前記電流指令値の補正が不要であると判断する第３判断部をさらに含む、
請求項２または３に記載のアーク溶接用電源装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアーク溶接用電源装置を備える、
アーク溶接装置。
【請求項６】
電流指令値に基づいてインバータを駆動して溶接の電流値を制御するステップと、
前記インバータの状態に基づいて前記電流指令値の補正の要否を判断し、前記電流指令値の補正が必要であると判断した場合に前記電流指令値を補正するための補正情報を出力して前記電流指令値を補正するステップと、
を備え、
前記電流指令値を補正するステップは、短絡の発生に基づいて前記インバータがオフ状態とされた後オン状態になった場合に前記電流指令値の補正が必要であると判断するステップを含む、
アーク溶接用電源装置の制御方法。
【請求項７】
前記電流値を検出し、前記電流値の情報である電流値情報を出力するステップをさらに備え、
前記電流指令値を補正するステップは、前記電流値情報に基づいて算出される前記電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上となった場合に、前記電流指令値の補正が必要であると判断するステップをさらに含む、
請求項６に記載のアーク溶接用電源装置の制御方法。
【請求項８】
前記電流指令値を補正するステップは、前記電流減少割合に基づいて前記電流指令値に対する補正値を算出するステップをさらに含む、
請求項７に記載のアーク溶接用電源装置の制御方法。
【請求項９】
前記電流指令値を補正するステップは、前記電流値情報から把握される前記電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、前記電流減少割合の値にかかわらず前記電流指令値の補正が不要であると判断するステップをさらに含む、
請求項７または請求項８に記載のアーク溶接用電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接装置、アーク溶接用電源装置、およびアーク溶接用電源装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電極と母材との間にアークを発生させ、このアークを熱源として母材を溶融して溶接を行うアーク溶接においては、アーク切れの発生が問題となる場合がある。アーク切れが発生すると、溶接状態が不安定になるため、溶接の品質が悪くなる。
【０００３】
このアーク切れを抑制する技術として、予め設定された電圧指令値に基づいて定電圧制御を行うアーク溶接電源の制御装置において、溶接電流がアーク切れの懸念される基準値以下になった場合に、電圧指令値を上昇させることにより溶接電流を増加させて、アーク切れを抑制する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、アークスタート後の過渡期間における最小電流値を予め通常値よりも大きな値に設定することによって、アークスタート時のアーク切れを抑制する技術が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。さらに、電圧がある一定以上の傾きで上昇し、かつ短絡からアークへ移行してから一定時間以上経過した場合に、磁気吹きであると判断して電源の出力を上昇させることによって、磁気吹きによるアーク切れを抑制する技術が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２０６１６１号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０９８６号公報
【特許文献３】特開２００７−２４５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１および特許文献２においては、溶接電流がアーク切れの懸念される基準値以下になってから出力を上昇させている。そのため、アーク切れを回避するための対応が遅れがちとなる。この問題に対応するため、電源装置の出力部にループ状のコアを有するリアクトルや容量の大きい棒状のコアを有するリアクトルを搭載して、電流値の減少を緩やかにすることによって、アーク切れを回避する対応が採用される。
【０００６】
上述のように、電流の変化を緩やかにするためのリアクトルを出力部に搭載した場合、アークスタート時に電流が速やかに立ち上がらないため、溶接のスタート性が悪くなる。そのため、溶接のスタート性を改善する目的で上記リアクトルの入力端子と出力端子との間を短絡させる回路や電流の立ち上がりを補助するコンデンサ回路等、高価な回路を追加する対策が採用される。また、細い電極ワイヤによって溶接を行う場合、上述の特許文献２の技術のように最低出力時の電流指令値を上げると溶接の品質が悪くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することが可能なアーク溶接装置、アーク溶接用電源装置、およびアーク溶接用電源装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従ったアーク溶接用電源装置は、電流指令値に基づいて溶接の電流値を制御する制御部と、制御部に接続され、制御部により制御されて電流値を調整するインバータと、インバータの状態に基づいて電流指令値の補正の要否を判断し、電流指令値の補正が必要であると判断した場合に、電流指令値を補正するための補正情報を出力して電流指令値を補正する補正部とを備える。そして、補正部は、短絡の発生に基づいて制御部によりインバータがオフ状態とされた後オン状態になった場合に電流指令値の補正が必要であると判断する第１判断部を含む。
【０００９】
従来のアーク溶接用電源装置は、溶接電流がアーク切れの懸念される電流値以下になったことに基づいて、電流値を上昇させる対応を取っていた。そのため、電流値が急激に減少した場合等において、アーク切れ回避のための対応に遅れが生じる場合があった。特に、消耗電極と母材との間に短絡が発生し、スパッタの発生を抑制するためにインバータを一旦ＯＦＦ状態にする場合、電流値が極めて急激に減少するため、アーク切れが発生する可能性が高くなる。これに対し、本発明のアーク溶接用電源装置は、短絡の発生に基づいてインバータがＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えられた場合、ただちに第１判断部が、電流指令値の補正が必要であると判断する。そのため、アーク切れの発生しやすい短絡発生後のインバータ回路のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切り替え時においても、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行い、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。このように、本発明に従ったアーク溶接用電源装置によれば、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。
【００１０】
上記アーク溶接用電源装置は、電流値を検出し、電流値の情報である電流値情報を出力する電流検出部をさらに備えていてもよい。上記補正部は、電流値情報に基づいて算出される電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上となった場合に、電流指令値の補正が必要であると判断する第２判断部を含んでもよい。
【００１１】
上記アーク溶接用電源装置において、上記補正部は、電流減少割合に基づいて電流指令値に対する補正値を算出する補正値算出部をさらに含んでもよい。
【００１２】
上記アーク溶接用電源装置において、上記補正部は、電流値情報から把握される電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、第２判断部の判断にかかわらず電流指令値の補正が不要であると判断する第３判断部をさらに含んでもよい。
【００１３】
本発明に従ったアーク溶接装置は、上記アーク溶接用電源装置を備える。
【００１４】
本発明に従ったアーク溶接用電源装置の制御方法は、電流指令値に基づいてインバータを駆動して溶接の電流値を制御するステップと、インバータの状態に基づいて電流指令値の補正の要否を判断し、電流指令値の補正が必要であると判断した場合に電流指令値を補正するための補正情報を出力して電流指令値を補正するステップとを備える。上記電流指令値を補正するステップは、短絡の発生に基づいてインバータがオフ状態とされた後オン状態になった場合に電流指令値の補正が必要であると判断するステップを含む。
【００１５】
本発明のアーク溶接用電源装置の制御方法においては、短絡の発生に基づいてインバータがＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えられた場合、ただちに電流指令値の補正が必要であると判断される。そのため、アーク切れの発生しやすい短絡発生後のインバータ回路のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切り替え時においても、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行い、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。このように、本発明に従ったアーク溶接用電源装置の制御方法によれば、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。
【００１６】
上記アーク溶接用電源装置の制御方法は、電流値を検出し、電流値の情報である電流値情報を出力するステップをさらに備えていてもよい。上記電流指令値を補正するステップは、電流値情報に基づいて算出される電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上となった場合に、電流指令値の補正が必要であると判断するステップをさらに含んでもよい。
【００１７】
上記アーク溶接用電源装置の制御方法において、上記電流指令値を補正するステップは、電流減少割合に基づいて電流指令値に対する補正値を算出するステップをさらに含んでもよい。
【００１８】
上記アーク溶接用電源装置の制御方法において、上記電流指令値を補正するステップは、電流値情報から把握される電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、電流減少割合の値にかかわらず電流指令値の補正が不要であると判断するステップをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に従ったアーク溶接装置、アーク溶接用電源装置、およびアーク溶接用電源装置の制御方法によれば、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】アーク溶接装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】アーク溶接用電源装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】電流指令値と電流検出部により検出される電流値との関係を示す図である。
【図４】実施の形態２のアーク溶接装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】傾き算出部の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図６】補正値算出部の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図７】実施の形態２のアーク溶接用電源装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２における電流指令値と電流検出部により検出される電流値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２２】
＜実施の形態１＞
１．本実施の形態のアーク溶接装置およびアーク溶接用電源装置の構成
図１は、アーク溶接装置３００の概略的な電気的構成を示すブロック図である。図１を参照して、アーク溶接装置３００は、金属からなる母材６７の一部をアークの熱によって溶融させて、母材６７を溶接するための溶接装置である。アーク溶接装置３００は、アーク溶接用電源装置１００と、溶接制御装置６０と、溶接トーチ６５と、消耗電極（電極ワイヤ）６６とを備える。アーク溶接用電源装置１００は、消耗電極６６と母材６７との間に、溶接電流Ｉを流すための装置である。溶接制御装置６０は、各種演算処理を行うとともに、アーク溶接装置３００全体の動作を制御する。
【００２３】
消耗電極６６は、母材６７との間にアークを形成するための電極である。消耗電極６６は、図示しないワイヤ送給装置により、溶接トーチ６５内を通って先端部が母材６７に隣接する位置まで送給される。
【００２４】
次に、アーク溶接用電源装置１００について詳細に説明する。アーク溶接用電源装置１００は、電流値を検出する電流検出部（ＭＡ）１７と、電源の出力制御を行う出力制御回路１０と、電流指令値の補正の要否を判断して補正情報を出力する補正部２０と、電流指令値の入力を受ける電流指令値入力部（ＣＩ）２９と、電流指令値を調整する電流指令値調整部（ＣＡ）２８とを備える。
【００２５】
電流検出部（ＭＡ）１７は、消耗電極６６と母材６７との間に流れる溶接電流Ｉの値を検出して、溶接電流Ｉの値の情報を含む電流値情報である電流検出信号３２を出力する。
【００２６】
出力制御回路１０は、商用電源１を電源として溶接電流Ｉの制御を行う。商用電源１としては、例えば、交流３相２００［Ｖ］の電源が使用される。本実施の形態においては、出力制御回路１０は、１次側整流回路（ＤＲ１）１１と、平滑回路（ＣＤ）１２と、インバータ回路（ＩＮＶ）１３と、変圧器（ＴＲ）１４と、２次側整流回路（ＤＲ２）１５と、制御部（ＣＮ）１６とを含む。
【００２７】
１次側整流回路１１は、商用電源１から出力される交流電流を直流電流に変換する。平滑回路１２は、１次側整流回路１１により直流に変換された電流を平滑化する。インバータ回路（ＩＮＶ）１３は、複数のパワートランジスタを備え、平滑回路１２により平滑化された直流電流を交流電流に変換する。変圧器１４は、交流電圧をアーク溶接に適した電圧に降圧する。２次側整流回路１５は、交流電流を直流電流に変換する。
【００２８】
制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値に基づいて消耗電極６６と母材６７との間に流れる溶接電流Ｉを制御する。制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値に基づいて、インバータ回路（ＩＮＶ）１３にインバータ駆動信号４１を出力して、溶接電流Ｉを制御する。
【００２９】
次に、補正部２０について説明する。補正部２０は、制御部（ＣＮ）１６に接続され、インバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０に基づいて電流指令値の補正の要否を判断し、電流指令値の補正が必要であると判断した場合に補正情報を出力して電流指令値を補正する。補正部２０は、補正判断部３０と、補正値算出部（ＣＣ）２７とを含む。
【００３０】
補正判断部３０は、第１判断部（Ｄ１）２４と、要否判断部（ＰＤ）２５とを含み、電流指令値の補正を行うか否かを判断する。
【００３１】
第１判断部（Ｄ１）２４は、制御部（ＣＮ）１６に接続される。本実施の形態においては、消耗電極６６と母材６７との間に短絡が発生した場合、スパッタの発生を抑制するために、制御部（ＣＮ）１６は、インバータ駆動信号４１によりインバータ回路（ＩＮＶ）１３を一旦ＯＦＦ状態とし、その後再度ＯＮ状態にする。このときインバータ回路（ＩＮＶ）１３が短絡発生後にＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わったことを示すインバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０が、制御部（ＣＮ）１６から第１判断部（Ｄ１）２４に出力される。そして、第１判断部（Ｄ１）２４は、インバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０に基づいて電流指令値の補正が必要であると判断し、要否判断部（ＰＤ）２５に第１判断信号３５を出力する。
【００３２】
要否判断部（ＰＤ）２５は、第１判断部（Ｄ１）２４に接続される。要否判断部（ＰＤ）２５は、第１判断部（Ｄ１）２４から第１判断信号３５が入力されると、電流指令値の補正が必要であると判断して、補正値算出部（ＣＣ）２７に補正命令信号３６を出力する。このとき補正命令信号３６には、補正命令信号３６が第１判断信号３５に基づくものであることを示す情報が含まれる。
【００３３】
補正値算出部（ＣＣ）２７は、補正判断部３０の要否判断部（ＰＤ）２５に接続され、要否判断部（ＰＤ）２５から出力される補正命令信号３６に基づいて補正値を算出する。そして、補正値算出部（ＣＣ）２７は電流指令値を補正するための補正情報である補正値信号３７を出力する。第１判断信号３５に基づいて補正命令信号３６が出力される場合、補正値算出部（ＣＣ）２７は、例えば予め定められた一定値を補正値として含む補正値信号３７を出力する。
【００３４】
電流指令値入力部（ＣＩ）２９は、例えば作業者による電流指令値の入力を受けて、溶接電流Ｉの値を設定するための電流指令値の情報である指令値入力信号３８を出力する。電流指令値入力部（ＣＩ）２９には、溶接の対象物の材質、厚み等の条件を考慮した適切な電流指令値が入力される。
【００３５】
電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、消耗電極６６と母材６７との間に流れる溶接電流Ｉの目標値の情報を含む電流指令値調整信号３９を出力する。電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、上述した電流指令値入力部（ＣＩ）２９に接続され、指令値入力信号３８に基づいて電流指令値調整信号３９を制御部（ＣＮ）１６に出力する。また、電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、補正値算出部（ＣＣ）２７に接続され、補正値算出部（ＣＣ）２７から入力される補正値信号３７に基づいて補正される電流指令値の情報を含む電流指令値調整信号３９を制御部（ＣＮ）１６に出力する。そして、制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値調整信号３９に基づいて溶接電流Ｉを制御する。
【００３６】
２．本実施の形態のアーク溶接装置およびアーク溶接用電源装置の制御方法
次に、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置３００およびアーク溶接用電源装置１００の制御方法について説明する。
【００３７】
まず、作業者により電流指令値入力部（ＣＩ）２９に電流指令値が入力される。これに基づき、電流指令値入力部（ＣＩ）２９から指令値入力信号３８が出力される。そして、指令値入力信号３８を受けた電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、制御部（ＣＮ）１６に電流指令値の情報を含む電流指令値調整信号３９を出力する（図２において、ステップＳ１０、以下、「ステップ」を省略する）。制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値調整信号３９に基づいて、インバータ回路（ＩＮＶ）１３にインバータ駆動信号４１を出力して、溶接電流Ｉを制御する（Ｓ２０）。
【００３８】
次に、電流指令値の補正が行われる場合の具体的な手順（Ｓ３０〜Ｓ６０）について説明する。図３は、電流指令値と電流検出部（ＭＡ）１７により検出される電流値との関係を示す図である。図３を参照して、横軸は、溶接における経過時間（単位：例えばμｓ）を示し、縦軸は、電流値（単位：例えばＡ）を示す。図３において、電流検出部（ＭＡ）１７で検出される電流値８５が実線で示され、制御部（ＣＮ）１６に入力される電流指令値８６が破線で示されている。電流指令値入力部（ＣＩ）２９から電流指令値調整部（ＣＡ）２８に入力される電流指令値８６はＩ１で示される。Ｉ１は、例えば１０Ａである。
【００３９】
ここで時刻ｔ１において短絡が発生すると、制御部（ＣＮ）１６は、スパッタの発生を抑制するためにインバータ駆動信号４１によりインバータ回路（ＩＮＶ）１３を一旦ＯＦＦ状態とする。その後、制御部（ＣＮ）１６は、時刻ｔ２においてインバータ駆動信号４１によりインバータ回路（ＩＮＶ）１３を再度ＯＮ状態とする。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、インバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態にされた時間である。また、時刻ｔ２にインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わっている。そして、インバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態にされた時間である時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は電流値が急激に減少する。
【００４０】
このとき、溶接時の短絡発生後にインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わったことを示すインバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０が、制御部（ＣＮ）１６から第１判断部（Ｄ１）２４に出力される。そして、インバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０を受けて、第１判断部（Ｄ１）２４が要否判断部（ＰＤ）２５に第１判断信号３５を出力する（Ｓ３０でＹＥＳ）。次に、第１判断信号３５を受けて、要否判断部（ＰＤ）２５が補正命令信号３６を補正値算出部（ＣＣ）２７に出力する。このとき補正命令信号３６には、第１判断信号３５に基づく判断であるとの情報が含まれる。
【００４１】
次に、補正値算出部（ＣＣ）２７は、補正命令信号３６に基づいて電流指令値に加算すべき予め定められた一定の補正値の情報を含む補正値信号３７を電流指令値調整部（ＣＡ）２８に出力する（Ｓ４０）。電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、補正値信号３７に基づいて電流指令値の補正を行い（Ｓ５０）、補正された電流指令値の情報である電流指令値調整信号３９を制御部（ＣＮ）１６へ出力する（Ｓ６０）。制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値調整信号３９が入力されると、補正後の電流指令値に基づいて溶接の電流値Ｉを制御する。図３には、時刻ｔ２に短絡の発生に基づいてインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わり、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間において電流指令値に補正値８７を加算する補正がされた例が示されている。電流指令値を補正する時間の長さ（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間の長さ）は、適切に設定され、例えば予め一定値が設定されていてもよいし、電流検出信号３２に基づいて決定されてもよい。補正値８７は、例えば、２０Ａである。
【００４２】
一方、制御部（ＣＮ）１６から短絡発生後のインバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０が、第１判断部（Ｄ１）２４に出力されていない場合は（Ｓ３０でＮＯ）、溶接時の短絡発生後にインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わったか否かの判断が継続して行われる。
【００４３】
本実施の形態のアーク溶接装置３００、アーク溶接用電源装置１００、およびアーク溶接用電源装置の制御方法によれば、短絡の発生に基づいてインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態にされて電流値が急激に減少するような場合に、ＯＮ状態へ切り替えた直後に電流指令値の補正を行って電流値を増加させる。そのため、アーク切れの発生しやすい短絡発生後のインバータ回路（ＩＮＶ）１３のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切り替え時において、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行い、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。このように、アーク溶接装置３００、アーク溶接用電源装置１００、およびアーク溶接用電源装置１００の制御方法によれば、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。
【００４４】
＜実施の形態２＞
１．本実施の形態のアーク溶接装置およびアーク溶接用電源装置の構成
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図４は、実施の形態２のアーク溶接装置４００の概略的な電気的構成を示すブロック図である。実施の形態２のアーク溶接装置４００およびアーク溶接用電源装置２００は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構成を有し、同様に制御される。しかし、アーク溶接用電源装置２００では、補正部５０が傾き算出部（ＩＣ）２１をさらに含み、補正判断部５５が第１判断部（Ｄ１）２４に加えて、第２判断部（Ｄ２）２２および第３判断部（Ｄ３）２３を含む点において実施の形態１と異なっている。
【００４５】
補正部５０は、制御部（ＣＮ）１６に接続され、インバータＯＮ／ＯＦＦ信号４０に基づいて電流指令値の補正の要否を判断するとともに、電流検出部（ＭＡ）１７に接続され、電流検出信号３２に基づいて電流指令値の補正の要否を判断し、電流指令値の補正が必要であると判断した場合に補正情報を出力して電流指令値を補正する。補正部５０は、傾き算出部（ＩＣ）２１と、補正判断部５５と、補正値算出部（ＣＣ）２７とを含む。
【００４６】
傾き算出部（ＩＣ）２１は、電流検出部（ＭＡ）１７に接続され、電流検出部（ＭＡ）１７から出力される電流値の情報を含む電流検出信号３２に基づいて、電流値の単位時間あたりの変化量を算出する。そして、傾き算出部（ＩＣ）２１は第２判断部（Ｄ２）２２に、電流値の単位時間あたりの電流変化量の情報である傾き検出信号３１を出力する。
【００４７】
図５は、傾き算出部（ＩＣ）２１の具体的な回路構成の一例を示す図である。傾き算出部（ＩＣ）２１の回路７０は、微分回路７１を備える。微分回路７１には、電流検出部（ＭＡ）１７からの電流検出信号３２が入力される。そして、微分回路７１は、入力された電流検出信号３２の時間微分値を計算し、電流値の単位時間あたりの電流変化量の情報である傾き検出信号３１を出力する。
【００４８】
補正判断部５５は、第１判断部（Ｄ１）２４と、第２判断部（Ｄ２）２２と、第３判断部（Ｄ３）２３と、要否判断部（ＰＤ）２５とを含み、電流指令値の補正を行うか否かを判断する。
【００４９】
第２判断部（Ｄ２）２２は、傾き算出部（ＩＣ）２１から出力される傾き検出信号３１に基づいて電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上か否かを判断する。そして、電流減少割合が予め設定された閾値以上である場合に、第２判断部（Ｄ２）２２は、指令値の補正が必要であるとの判断を含む第２判断信号３３を要否判断部（ＰＤ）２５に出力する。
【００５０】
第３判断部（Ｄ３）２３は、電流値情報から把握される電流値が、予め設定された電流上限値以上であるか否かを判断する。そして、電流値情報から把握される電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、第３判断部（Ｄ３）２３は、指令値の補正が不要であるとの判断を含む第３判断信号３４を要否判断部（ＰＤ）２５に出力する。
【００５１】
要否判断部（ＰＤ）２５は、第１判断部（Ｄ１）２４、第２判断部（Ｄ２）２２、および第３判断部（Ｄ３）２３に接続される。要否判断部（ＰＤ）２５は、第１判断部（Ｄ１）２４から出力される第１判断信号３５、第２判断部（Ｄ２）２２から出力される第２判断信号３３、および第３判断部（Ｄ３）２３から出力される第３判断信号３４に基づいて、電流指令値の補正を行うか否かを判断する。そして、要否判断部（ＰＤ）２５は、電流指令値の補正を行う場合、補正値算出部（ＣＣ）２７に補正命令信号３６を出力する。
【００５２】
図６は、補正値算出部（ＣＣ）２７が有する具体的な回路構成の一例を示す図である。実施の形態２においては、補正値算出部（ＣＣ）２７は回路７５を含んでいる。回路７５は、例えば微分回路７１と、ダイオード７２と、増幅回路７３とを備える。そして、第２判断部（Ｄ２）２２から出力される第２判断信号３３に基づいて補正値を算出する場合、電流検出部（ＭＡ）１７は、微分回路７１に電流検出信号３２を出力する。微分回路７１は、入力された電流検出信号３２の時間微分値を計算し、電流値の単位時間あたりの電流変化量の情報の信号を出力する。次に、出力された信号の中から、電流値の単位時間あたりの電流変化量が負の値のもの、すなわち、電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合の情報が、ダイオード７２により選択されて増幅回路７３に入力される。そして、増幅回路７３により、例えば予め定められた係数α倍に電流減少割合が増幅されて、電流指令値の補正値の情報である補正値信号３７が出力される。
【００５３】
２．本実施の形態のアーク溶接用電源装置の制御方法
次に、図４および図７を参照して、実施の形態２におけるアーク溶接用電源装置２００の制御方法について説明する。本発明の実施の形態２においては、図２に示す実施の形態１の制御が行われつつ、図７の制御が行われる。
【００５４】
初めに実施の形態１と同様に、作業者により電流指令値入力部（ＣＩ）２９に電流指令値が入力される。これに基づき、電流指令値入力部（ＣＩ）２９から指令値入力信号３８が出力される。そして、電流指令値調整部（ＣＡ）２８により、制御部（ＣＮ）１６に電流指令値の情報を含む電流指令値調整信号３９が入力される。制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値調整信号３９に基づいて、インバータ回路（ＩＮＶ）１３にインバータ駆動信号４１を出力して、溶接電流Ｉを制御する。そして、母材６７の溶接が開始され、実施の形態１と同様に、短絡発生後にインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わった場合に指令値を補正する制御が行われる。
【００５５】
電流検出部（ＭＡ）１７は、消耗電極６６と母材６７との間に流れる溶接電流Ｉの値を検出して（Ｔ１０）、溶接電流Ｉの値の情報を含む電流値情報である電流検出信号３２を傾き算出部（ＩＣ）２１、第３判断部（Ｄ３）２３、および補正値算出部（ＣＣ）２７に出力する。
【００５６】
次に、第３判断部（Ｄ３）２３は、電流検出信号３２から把握される電流値が予め設定された電流上限値以上であるか否かを判断する（Ｔ２０）。そして、第３判断部（Ｄ３）２３は、電流検出信号３２から把握される電流値が予め設定された電流上限値以上である場合に、要否判断部（ＰＤ）２５に第３判断信号３４を入力する。要否判断部（ＰＤ）２５は第３判断信号３４を受信した場合、電流指令値の補正が不要であると判断して（Ｔ２０でＮＯ）、補正命令信号３６を出力しない。
【００５７】
一方、要否判断部（ＰＤ）２５に、第３判断信号３４が入力されない場合（Ｔ２０でＹＥＳ）は、次のステップ（Ｔ３０）が実施される。Ｔ３０では、傾き算出部（ＩＣ）２１が、電流検出信号３２に基づいて電流値の単位時間あたりの変化量を算出し、傾き検出信号３１を第２判断部（Ｄ２）２２に出力する。そして、第２判断部（Ｄ２）２２は、傾き検出信号３１に基づいて把握される電流値の単位時間あたりの減少量である電流減少割合が予め設定された閾値以上か否かを判断する。電流減少割合が予め設定された閾値以上である場合、第２判断部（Ｄ２）２２は、要否判断部（ＰＤ）２５に第２判断信号３３を出力する（Ｔ３０でＹＥＳ）。
【００５８】
一方、要否判断部（ＰＤ）２５は、第２判断信号３３が入力されない場合には、電流指令値の補正が不要であると判断して（Ｔ３０でＮＯ）、補正命令信号３６を出力しない。
【００５９】
次に、第１判断部（Ｄ１）２４および第２判断部（Ｄ２）２２の判断結果に基づいて電流指令値の補正が行われる場合の具体的な手順（Ｔ４０〜Ｔ６０）について説明する。図８は、電流指令値８１と電流検出部（ＭＡ）１７により検出される電流値８０との関係を示す図である。図８を参照して、横軸は時間（単位：例えばμｓ）を示し、縦軸は電流値（単位：例えばＡ）を示す。図８においては、電流検出部（ＭＡ）１７で検出される電流値８０が実線で示され、制御部（ＣＮ）１６に入力される電流指令値８１が破線で示されている。電流指令値入力部（ＣＩ）２９から電流指令値調整部（ＣＡ）２８に入力される電流指令値８１がＩ２で示される。Ｉ２は、例えば１０Ａである。また、予め設定された電流上限値Ｉ５が、一点鎖線で示されている。電流上限値Ｉ５は、例えばＩ２に対して２０Ａを加えた値である。
【００６０】
図７および図８を参照して、Ｔ２０において電流値が上限値未満であると判断され、Ｔ３０で時刻ｔ４から時刻ｔ５の間における電流値の電流減少割合（Ｉ４−Ｉ３）／（ｔ５−ｔ４）が予め設定された閾値以上であると判断された場合に、時刻ｔ５において電流指令値の補正が行われる。
【００６１】
ここで時刻ｔ５において補正値算出部（ＣＣ）２７に要否判断部（ＰＤ）２５から補正命令信号３６が入力されると、補正値算出部（ＣＣ）２７は電流減少割合に基づいて電流指令値の補正値を算出する（Ｔ４０）。補正値は、例えば、電流減少割合に予め定められた定数を乗じて算出されてもよい。具体的には、例えば定数を２として、電流減少割合が１０μsあたり５Ａの場合に、補正値を１０μsあたり１０Ａとしてもよい。このように、電流減少割合に基づいて電流指令値に対する補正値が算出されることにより、電流値の減少割合に対応した補正を行うことができる。補正値が算出されると、補正値算出部（ＣＣ）２７は、電流指令値調整部（ＣＡ）２８に補正値の情報を含む補正情報である補正値信号３７を出力する。
【００６２】
次に、電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、補正値信号３７に基づいて電流指令値の補正を行う（Ｔ５０）。そして、電流指令値調整部（ＣＡ）２８は、補正された電流指令値の情報である電流指令値調整信号３９を制御部（ＣＮ）１６に出力する（Ｔ６０）。具体的には、例えば電流指令値入力部（ＣＩ）２９から入力される指令値入力信号３８に基づいて把握される電流指令値に、補正値算出部（ＣＣ）２７から入力される補正命令信号３６に基づいて把握される補正値を加えることで電流指令値を補正し、補正された電流指令値の情報である電流指令値調整信号３９を制御部（ＣＮ）１６に出力する。制御部（ＣＮ）１６は、電流指令値調整信号３９が入力されると、補正後の電流指令値に基づいて溶接の電流値Ｉを制御する。図８には、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間において、電流指令値が補正された例が示されている。そして、時刻ｔ６において、補正値信号３７が出力されなくなると、電流指令値調整部（ＣＡ）２８から制御部（ＣＮ）１６に元の電流指令値Ｉ２の情報を含む電流指令値調整信号３９が出力される。
【００６３】
実施の形態２のアーク溶接装置４００、アーク溶接用電源装置２００、およびアーク溶接用電源装置の制御方法によれば、短絡の発生に基づいてインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態にされて電流値が急激に減少するような場合に、ＯＮ状態へ切り替えた直後に電流指令値の補正を行って電流値を増加させる。さらに、電流減少割合が予め設定された閾値以上となった場合にも電流指令値が補正される。すなわち、短絡の発生に基づいてインバータ回路（ＩＮＶ）１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えられたか否かの判断に加えて、電流値の減少割合に基づく判断により補正が実施される。このように、アーク溶接装置４００、アーク溶接用電源装置２００、およびアーク溶接用電源装置１００の制御方法によれば、アーク切れを回避するための対応を適時に速やかに行うことにより、溶接中のアーク切れを有効に抑制することができる。
【００６４】
上記実施の形態２においては、第２判断信号３３および第３判断信号３４に基づいて、電流指令値の補正を行うか否かを判断していたが、第３判断信号３４を出力する第３判断部２３を備えずに、第２判断信号３３のみに基づいて、電流指令値の補正を行うか否かを判断してもよい。なお、第３判断部２３は、本発明において必須の構成ではないが、これを採用することで、アーク切れのおそれの極めて低い条件において電流指令値が補正されることを回避することができる。
【００６５】
また、上記実施の形態２においては、補正値算出部（ＣＣ）２７が電流減少割合に基づいて電流指令値の補正値を算出する場合について説明したが、電流指令値の補正値は、例えば、電流検出信号３２から把握される電流値に基づいて算出してもよい。また、電流指令値の補正値は予め定めた一定値であってもよい。
【００６６】
上記実施の形態においては、電流指令値が電流指令値入力部（ＣＩ）２９から入力される場合について説明したが、電流指令値は、制御部（ＣＮ）１６に予め記憶されていてもよい。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１  商用電源、１０  出力制御回路、１１  １次側整流回路、１２  平滑回路、１３  インバータ回路、１４  変圧器、１５  ２次側整流回路、１６  電流制御部、１７  電流検出部、２０，５０  補正部、２１  傾き算出部、２２  第２判断部、２３  第３判断部、２４  第１判断部、２５  要否判断部、２７  補正値算出部、２８  電流指令値調整部、２９  電流指令値入力部、３０，５５  補正判断部、３１  検出信号、３２  電流検出信号、３３  第２判断信号、３４  第３判断信号、３５  第１判断信号、３６  補正命令信号、３７  補正値信号、３８  指令値入力信号、３９  電流指令値調整信号、４０  インバータＯＮ／ＯＦＦ信号、４１  インバータ駆動信号、６０  溶接制御装置、６５  溶接トーチ、６６  消耗電極、６７  母材、７０，７５  回路、７１  微分回路、７２  ダイオード、７３  増幅回路、８０，８５  電流値、８１，８６  電流指令値、８７  補正値、１００，２００  アーク溶接用電源装置、３００，４００  アーク溶接装置。
【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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