(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワイヤには予め設定した第１のピーク電流の通電と予め設定した第１のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピーク電圧の印加による第２のピーク電流の通電と第２のベース電圧の印加による第２のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
前記第２の溶接ワイヤに、第1回目の前記第１のピーク電流の通電期間は前記第２のピーク電圧を印加して前記第２のピーク電流を通電し、前記第１のベース電流の通電期間は前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、続いて第２回目の前記第１のピーク電流の通電期間及び前記第１のベース電流の通電期間は前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、
さらに予め設定した２以上の整数である倍率ｎによって前記第２回目と同様の通電を第ｎ回目まで繰り返し、前記第１回目乃至第ｎ回目の通電を１組として繰り返して通電し、
第１のピーク電圧時間を予め定めて、第１の溶接電圧の平均値を予め定めた第１の電圧設定値と等しくなるように第１ワイヤ溶接電流のパルス周波数を変化させることによって、前記第１の溶接ワイヤのアーク長を制御し、
前記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のピーク電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御し、前記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のベース電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワイヤには予め設定した第１のピーク電流の通電と予め設定した第１のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピーク電圧の印加による第２のピーク電流の通電と第２のベース電圧の印加による第２のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、前記第２の溶接ワイヤに、前記第１のピーク電流の通電期間の開始時点から予め設定した遅延時間の経過時点までの期間は前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、前記経過時点から前記第１のピーク電流の通電期間の終了時点までの期間は前記第２のピーク電圧を印加して前記第２のピーク電流を通電し、前記第１のベース電流の通電期間は第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、第１のピーク電圧時間を予め定めて、第１の溶接電圧の平均値を予め定めた第１の電圧設定値と等しくなるように第１ワイヤ溶接電流のパルス周波数を変化させることによって、前記第１の溶接ワイヤのアーク長を制御し、
前記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のピーク電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御し、前記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のベース電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項３】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワイヤには予め設定した第１のピーク電流の通電と予め設定した第１のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピーク電圧の印加による第２のピーク電流の通電と第２のベース電圧の印加による第２のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、前記第２の溶接ワイヤに、第1回目の前記第１のピーク電流の通電期間の開始時点から予め設定した遅延時間の経過時点までの期間は予め設定した前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、前記経過時点から前記第１のピーク電流の通電期間の終了時点までの期間は前記第２のピーク電圧を印加して前記第２のピーク電流を通電し、前記第１のベース電流の通電期間は前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、続いて第２回目の前記第１のピーク電流の通電期間及び前記第１のベース電流の通電期間は前記第２のベース電圧を印加して前記第２のベース電流を通電し、さらに予め設定した２以上の整数である倍率ｎによって前記第２回目と同様の通電を第ｎ回目まで繰り返し、前記第１回目乃至第ｎ回目の通電を１組として繰り返して通電し、
第１のピーク電圧時間を予め定めて、第１の溶接電圧の平均値を予め定めた第１の電圧設定値と等しくなるように第１ワイヤ溶接電流のパルス周波数を変化させることによって、前記第１の溶接ワイヤのアーク長を制御し、
前記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のピーク電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御し、前記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって前記第２のベース電圧の印加期間中の前記第２の溶接ワイヤのアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項４】
１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第１の溶接ワイヤには予め設定した第１のピーク電流の通電と予め設定した第１のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、前記第２の溶接ワイヤには予め設定した第２のピーク電圧の印加による第２のピーク電流の通電と第２のベース電圧の印加による第２のベース電流の通電とを１周期とする通電を繰り返し、前記第１の溶接ワイヤ及び前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、
前記第１の溶接ワイヤと被溶接物との間の第１の溶接電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、電圧設定信号を出力する電圧設定回路と、前記電圧検出信号及び前記電圧設定信号を入力としてそれらの信号間の誤差によるパルス周波数変調制御によって第１のパルス周期信号を出力する変調回路と、第１のピーク電流設定信号を出力する第１のピーク電流設定回路と、第１のベース電流設定信号を出力する第１のベース電流設定回路と、前記第１のパルス周期信号と前記第１のピーク電流設定信号と前記第１のベース電流設定信号とを入力として前記第１のパルス周期信号によって前記第１のピーク電流設定信号と前記第１のベース電流設定信号とを切り換えて第１の電流制御設定信号として出力する第１の切換回路とから成り、前記第１の電流制御設定信号によって前記第１ワイヤ溶接電流を制御する第１の溶接電源装置並びに２以上の整数である倍率設定信号ｎを出力する倍率設定回路と、前記第１のパルス周期信号を入力としてその信号と同期しかつその信号の前記倍率設定信号ｎ倍の周期を有する信号に変換して第２のパルス周期信号を出力する周期変換回路と、遅延時間設定信号を出力する遅延時間設定回路と、前記第２のパルス周期信号と前記遅延時間設定信号とを入力として前記第２のパルス周期信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化した時刻から前記遅延時間設定信号で定まる期間Ｌｏｗレベルとなる遅延信号を出力する遅延回路と、前記第２のパルス周期信号及び前記遅延信号の論理積（ＡＮＤ）を行い切換信号を出力する論理積回路と、ピーク電圧設定信号を出力するピーク電圧設定回路と、ベース電圧設定信号を出力するベース電圧設定回路と、前記切換信号と前記ピーク電圧設定信号と前記ベース電圧設定信号とを入力として前記切換信号によって前記ピーク電圧設定信号と前記ベース電圧設定信号とを切り換えて電圧制御設定信号として出力する第２の切換回路と、前記第２の溶接ワイヤと被溶接物２との間の第２の溶接電圧を検出して第２の電圧検出信号を出力する第２の電圧検出回路と、前記第２の電圧検出信号と前記電圧制御設定信号とを入力として電圧誤差増幅信号を出力する電圧誤差増幅回路とから成り、前記電圧誤差増幅信号によって第２の溶接電圧を制御する第２の溶接電源装置から構成される多電極パルスアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された２本の溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接方法において、２つのアークの相互間に作用する力によるアークが相互干渉するためにアーク発生状態が不安定になることを抑制する多電極パルスアーク溶接制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多電極パルスアーク溶接方法では、１つの溶接トーチに設けた電気的に絶縁した２つのコンタクトチップを通して２本の溶接ワイヤを送給して、それらの溶接ワイヤと被溶接物との間に２つのパルスアークを発生させて溶接を行う。この溶接方法は、２本の溶接ワイヤが同時に溶融するので高溶着量を得ることができるので、薄板の溶接では４［ｍ／分］を超える高速溶接を行うことができ、また、厚板の多層溶接では層数を減らして溶接を行うことができ、溶接作業の高効率化を図ることができる。かつ、本溶接方法はパルスアーク溶接方法であるので、スパッタの発生が少なく、美しいビード外観を得ることができる。この溶接方法は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の種々の金属に対して使用することができる。
【０００３】
［第１の従来技術］
この溶接方法として、例えば、Welding  Journalの１９９９年５月号の３１〜３４頁に記載されている「Twin-Wire  GMAW：Process  Characteristics  and  Applications」には、２本のワイヤを用いたGMAW（ガスメタルアーク溶接）において、図２に示すパルス電流を２本のワイヤにそれぞれ通電し、この２本のワイヤに通電するそれぞれのパルス電流のピーク期間が重ならないように制御することが提案されている。同図（Ａ）は、第１の溶接ワイヤに通電する第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は、第２の溶接ワイヤに通電する第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの時間変化を示している。ＡＩｐ及びＢＩｐは第１のピーク電流値及び第２のピーク電流値であり、ＡＩｂ及びＢＩｂは第１のベース電流値及び第２のベース電流値であり、ＡＴｐ及びＢＴｐは第１のピーク電流通電時間及び第２のピーク電流通電時間であり、ＡＴｂ及びＢＴｂは第１のベース電流通電時間及び第２のベース電流通電時間である。この場合、第１の溶接ワイヤに通電される第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗが第１のベース電流通電時間ＡＴｂでは、第１の溶接ワイヤＡ１のアークの電磁力が第２の溶接ワイヤＢ１のアークに強い影響を与えないために、溶融池は安定し、美麗なビードが得られることが示されている。
【０００４】
しかし、溶接速度を向上させるためには、ワイヤの送給速度と平均溶接電流値とを増加させて、ワイヤの溶融量を増加させなければならない。そこで、平均溶接電流値を大きくするためにパルス周波数を高くして第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗと第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗとのパルス波形が、図３に示すように密になる場合、次の理由によって大量のスパッタが発生する。図３は、パルス周波数を高くして第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗと第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗとのパルス波形が密になる場合を示す図である。
同図（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの第１のピーク電流ＡＩｐを通電した直後に同図（Ｂ）に示す第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの第２のピーク電流ＢＩｐを通電した場合、第１の溶接ワイヤＡ１の溶滴離脱は、時刻ｔ２の第１のピーク電流ＡＩｐから立ち下がった第１のベース電流ＡＩｂを通電し始める時期に発生する。この時期は同図（Ｂ）に示すように、第２のピーク電流ＢＩｐが通電し始める時期である。第２のピーク電流ＢＩｐの値が第１のベース電流ＡＩｂの値よりもかなり大きな値である。したがって、図４に示すように、第１のアークＡ３に作用する電磁力Ｆによって第１のアークＡ３が第２のアークＢ３に引き寄せられた状態になる。図４は、図３に示す時刻ｔ２における溶滴１の離脱の状態を説明する図である。同図において、第１の溶接ワイヤＡ１から溶滴１が離脱するとき、溶滴１は第２の溶接ワイヤＢ１の方向に飛び出すために溶融池に落下しないでスパッタに成る。
【０００５】
また例えば、ワイヤの直径が１．２［ｍｍ］の軟鋼溶接ワイヤの場合、１パルス１溶滴移行を行う適切なパルス条件は、一般的にピーク電流値が４５０［Ａ］乃至５００［Ａ］、ピーク電流通電時間が１．５［ｍｓ］乃至２．０［ｍｓ］であって、ピーク電流値が４５０［Ａ］よりも小さいときは、溶融エネルギ及びピンチ力が不足するために、数個のパルスで１個の溶滴が溶接ワイヤ先端から離脱するｎパルス１溶滴移行又は短絡移行になる。また、ピーク電流値が５００［Ａ］よりも大きいときは、溶融エネルギ及びピンチ力が過大となるために、１個のパルスによって数個の溶滴が溶接ワイヤ先端から離脱する１パルスｎ溶滴移行となる。これらの場合、スパッタの発生が増加し、アーク状態も不安定になる。
【０００６】
また、本出願の発明者は、溶接学会全国大会講演概要第６６集（２０００）の２４０頁に記載しているように、後行ワイヤの平均通電電流値は、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値の約４０［％］が適正値であることを提案した。以下、その理由を説明する。
図５は、２電極アーク溶接制御方法における第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値［Ａ］（横軸）と最大溶接速度［ｍ／ｍｉｎ］（縦軸）との関係を示す図である。同図は、被溶接物が軟鋼で、直径が１．２［ｍｍ］の軟鋼ワイヤを使用してアルゴンが８０［％］と炭酸ガスが２０［％］とのシールドガスで、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値を３００［Ａ］、３５０［Ａ］及び４００［Ａ］に変化させて溶接したときの第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値［Ａ］（横軸）と最大溶接速度［ｍ／ｍｉｎ］（縦軸）との関係を示している。
上記の３種の平均通電電流値のうち、例えば、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値が４００［Ａ］であって、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が１００［Ａ］のときは、第２の溶接ワイヤＢ1のアークＢ３によって形成される溶接金属の量が不足するために、溶接ビードが全体に亘り細くなり、アンダカットが発生し、又は溶融池後方に流れようとする湯流れを第２の溶接ワイヤＢ１のアークＢ３のアーク力が抑えきれないためにハンピングビードが発生してしまう。従って、最大溶接速度は２．３［ｍ／ｍｉｎ］に制限される。
【０００７】
また、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値を２００［Ａ］に増加させると、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が過大になるために、第２の溶接ワイヤＢ1のアークＢ３による溶融池の掘り下げが大きくなり、溶融金属の流れが乱れて両アーク間に大きな湯溜まりが形成され、この不安定な湯溜まりが溶接ビード形状を悪化させる。従って、最大溶接速度は３．３［ｍ／ｍｉｎ］に制限される。
さらに、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値を２５０［Ａ］まで増加させると、第２の溶接ワイヤＢ1のアーク力がさらに過大になり、アンダカット又はハンピングビードが発生する傾向が増加する。従って、正常な溶接ビードを形成させことができる最大溶接速度は２．２［ｍ／ｍｉｎ］に低下してしまう。
【０００８】
これに対して、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が約１５０［Ａ］のときは、第２の溶接ワイヤＢ1のアーク力が第１の溶接ワイヤA1のアーク力によって後方に流れる溶融金属の流れを緩和し、溶接ビードの表面高さを均一にするように作用するので、４．０［ｍ／ｍｉｎ］の高速溶接の場合においても、溶接ビード形状が良好である。
【０００９】
また同図において、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値が３５０［Ａ］のときは、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が約１３０［Ａ］のときに、最大溶接速度は４．２［ｍ／ｍｉｎ］となり溶接ビード形状も良好である。また、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値が３００［Ａ］のときは、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が約１２０［Ａ］のときに、最大溶接速度は３．２［ｍ／ｍｉｎ］となり溶接ビード形状が良好である。
このように、本出願人が提案した技術では、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値と第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値との比がそれぞれ、１５０／４００＝０．３８、１３０／３５０＝０．３７、１２０／３００＝０．４０となるので、第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値が、第１の溶接ワイヤA1の平均通電電流値の約４０［％］のときに、正常な溶接ビードを最も高速度で形成することが可能であった。
【００１０】
そこで、平均溶接電流値を大きくするためにパルス周波数を高くした図３の波形において、１パルス１溶滴移行を行う適切なパルス条件を満たすと同時に第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］に設定しようとした場合、次の問題が有る。
例えば、ワイヤの直径が１．２［ｍｍ］の軟鋼溶接ワイヤの場合、第１のピーク電流値ＡＩｐが５００［Ａ］、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐが２［ｍｓ］、第２のピーク電流値ＢＩｐが４５０［Ａ］、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐが１．５［ｍｓ］程度にしかならないために、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との平均電流値が略同じ値になり、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすことができない。
【００１１】
また、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との平均電流値が略同じ値になるために、１ワイヤ当りの平均電流値を最大で（ピーク電流値＋ベース電流値）／２までしか大きくできないために、高速溶接に必要な大電流化を図ることが困難である。
【００１２】
上記の問題点を解決するために、本出願人と同一出願人によって平成１２年７月２８日に特許出願（特願２０００−２２８３３０）（以下、第２の従来技術という）がされている。
また、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすために、第２の溶接ワイヤＢ１に通電する電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電する電流のパルス周波数の１／ｎ（ｎは２以上の自然数）にする方法も提案した。
以下、第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置について説明する。
【００１３】
［第２の従来技術］
図６は第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置の回路構成を示すブロック図である。同図に示すように、この溶接装置は、第１の溶接電源装置ＡＰＳ、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦ、第１の送給速度設定回路ＡＷＳ、第２の溶接電源装置ＢＰＳ、第２のワイヤ送給装置ＢＷＦ、第２の送給速度設定回路ＢＷＳ及び溶接トーチ４から構成されている。以下、同図を参照してこれらの構成装置について説明する。
【００１４】
溶接トーチ４には、相互に電気的に絶縁された第１のコンタクトチップＡ４１及び第２のコンタクトチップＢ４１が装着されており、これらのコンタクトチップＡ４１及びＢ４１を通して第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１が送給及び給電されて、被溶接物２との間に第１のアークＡ３及び第２のアークＢ３が発生する。
【００１５】
第１の溶接電源装置ＡＰＳは、一点鎖線で囲んだ範囲内の各回路ブロックから構成されており、以下、これらの回路ブロックについて説明する。
出力制御回路ＩＮＶは、商用電源を入力として出力制御し、アーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は以下の回路から形成されている。すなわち、商用電源を整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから形成されており、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【００１６】
電圧検出回路ＶＤは、第１の溶接電圧ＡＶｗを検出して平均化した電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧設定回路ＶＳは、電源装置の外部に設けられており、電圧設定信号Ｖｓを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、フィードバック信号である上記の電圧検出信号Ｖｄと、目標値である上記の電圧設定信号Ｖｓ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変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力としてＶ／Ｆ変換を行い、Ｖ／Ｆ変換信号Ｖｆを出力する。ピーク電流通電時間設定回路ＴＰは、予め設定したピーク電流通電時間設定信号Ｔｐを出力する。モノマルチバイブレータＭＭは、上記のＶ／Ｆ変換信号ＶｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化することをトリガとして、上記のピーク電流通電時間設定信号Ｔｐによって設定した時間Ｈｉｇｈレベルとなる図２で前述した第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する。
【００１７】
点線で囲んだ変調回路ＭＣは、上記の電圧誤差増幅回路ＥＶ、Ｖ／Ｆ変換回路ＶＦ、ピーク電流通電時間設定回路ＴＰ及びモノマルチバイブレータＭＭから形成される。この変調回路ＭＣは、上記の電圧検出信号Ｖｄと上記の電圧設定信号Ｖｓとを入力として、それらの信号間の誤差によるパルス周波数変調制御によって上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する。
【００１８】
第１のピーク電流設定回路ＡＩＰは、予め設定した第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する。第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、予め設定した第１のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する。第１の切換回路ＡＳＷは、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に接続されて上記の第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを第１の電流制御設定信号ＡＩscとして出力し、上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に接続されて上記の第１のベース電流設定信号ＡＩｂを第１の電流制御設定信号ＡＩscとして出力する。電流検出回路ＩＤは、第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、フィードバック信号である上記の電流検出信号Ｉｄと、目標値である上記の第１の電流制御設定信号ＡＩscとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って上記の出力制御回路ＩＮＶによって上記の第１ワイヤ溶接電流の制御が行われて、第１の溶接電圧ＡＶｗが印加する。
【００１９】
第１の送給速度設定回路ＡＷＳは、電源装置の外部に設けられており、第１の送給速度設定信号ＡＷｓを出力する。送給制御回路ＷＣは、上記の第１の送給速度設定信号ＡＷｓを入力として、送給制御信号Ｗｃを出力する。第１のワイヤ送給装置ＡＷＦは、上記の送給制御信号Ｗｃに従って第１の溶接ワイヤＡ１の送給を制御する。
【００２０】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳを構成する各回路ブロックについて説明する。
倍率設定回路ＮＳは、１以上の整数である倍率設定信号ｎを出力する。周期変換回路ＴＣは、第１の溶接電源装置ＡＰＳから出力された上記の第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び上記の倍率設定信号ｎを入力として、第１のパルス周期信号ＡＴｆと同期し、かつ、その信号のｎ倍の周期を有する信号に変換して、第２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する。
【００２１】
第２の切換回路ＢＳＷは、上記の第２のパルス周期信号ＢＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に接続されて第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを第２の電流制御設定信号ＢＩscとして出力し、上記の第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に接続されて上記の第２のベース電流設定信号ＢＩｂを第２の電流制御設定信号ＢＩscとして出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、フィードバック信号である電流検出信号Ｉｄと、目標値である上記の第２の電流制御設定信号ＢＩscとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って出力制御回路ＩＮＶによって上記の第２ワイヤ溶接電流の制御が行われて、第２の溶接電圧ＢＶｗが印加する。
【００２２】
その他の符号の説明については、上記の第１の溶接電圧ＡＶｗ及び第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗを第２の溶接電圧ＢＶｗ及び第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗに、第１のピーク電流設定回路ＡＩＰ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを第２のピーク電流設定回路ＢＩＰ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに、第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第１のベース電流設定信号ＡＩｂを第２のベース電流設定回路ＢＩＢ及び第２のベース電流設定信号ＢＩｂに、第１の切換回路ＡＳＷ及び第１の電流制御設定信号ＡＩscを第２の切換回路ＢＳＷ及び第２の電流制御設定信号ＢＩscに、第１の送給速度設定回路ＡＷＳ及び第１の送給速度設定信号ＡＷｓを第２の送給速度設定回路ＢＷＳ及び第２の送給速度設定信号ＢＷｓに、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦを第２のワイヤ送給装置ＢＷＦにそれぞれ読み替えると同様になるので、説明を省略する。
結果的に、上記の第２の溶接電源装置ＢＰＳによって第２の溶接電圧ＢＶｗが印加すると共に、上記の第２のワイヤ送給装置ＢＷＦによって第２の溶接ワイヤＢ１が送給されて、被溶接物２との間に第２のアークＢ３が発生して第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗが通電する。
【００２３】
また、図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝１の場合の溶接電流及び溶接電圧の波形を図７に示し、倍率設定信号ｎ＝２の場合の溶接電流及び溶接電圧の波形を図８に示す。図７と図８とを比較すると、倍率設定信号ｎ＝２に設定することによって、後行ワイヤに通電する平均溶接電流を先行ワイヤに通電する平均溶接電流の約４０［％］にすることができる。この場合の溶滴移行現象を図９乃至図１１を参照して説明する。図９に示すように、時刻ｔ２乃至ｔ４の期間は第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１に第１のピーク電流ＡＩｐ及び第２のピーク電流ＢＩｐをそれぞれ通電する。この第１のピーク電流ＡＩｐ及び第２のピーク電流ＢＩｐを通電する期間は、電流値が大きいためにアークの硬直性の性質によって図１０に示すように、第１のアークＡ３及び第２のアークＢ３は第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１の送給方向に発生する。したがって、一方のアークが他方のアークの方向に引っ張られることがなく、安定したアーク長制御を行うことができる。
さらに、第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１からの溶滴離脱が図９に示す時刻ｔ５付近で発生し、アークの磁気的干渉の最も少ない第１のベース電流ＡＩｂ及び第２のベース電流ＢＩｂの通電期間に近い時期に溶滴離脱が発生するため、図１１に示すように、溶滴１が溶融池内に落下して、スパッタの発生を著しく減少させることができる。
【００２４】
また、第２の従来技術の第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１とに第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗと第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗとを同時に通電する溶接方法において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎが第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにすることによって、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすことができる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の第２の従来技術においては、第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長制御を第１の溶接電圧ＡＶｗをフィードバックしてパルス周波数変調で行っている。これに対して、第２の溶接ワイヤＢ１に通電する第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗは、単に第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのパルス周波数に同期して変化しているだけで、第２の溶接電圧ＢＶｗをフィードバックしてないので、第２溶接ワイヤＢ１のアーク長制御を行っていない。したがって、溶接中にトーチが振動したり、被溶接物２の溶接線上に凹凸がある場合、第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長制御を行うことができるが、第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御を十分に行うことができないために、美麗な溶接ビードを形成することができない。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
【００２８】
請求項１に記載の発明は、図１５に示す実施例２であって、第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１のピーク電流及びベース電流の通電期間をそれぞれ一致させ、第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにして、ｎ＝２とした場合であり、
１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電圧ＢＶｐの印加による第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電圧ＢＶｂの印加による第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第２の溶接ワイヤＢ１に、第1回目の上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間は上記第２のピーク電圧ＢＶｐを印加して第２のピーク電流ＢＩｐを通電し、
上記第１のベース電流ＡＩｂの通電期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
続いて第２回目の上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間及び上記第１のベース電流ＡＩｂの通電期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
さらに予め設定した２以上の整数である倍率ｎによって上記第２回目と同様の通電を第ｎ回目まで繰り返し、上記第１回目乃至第ｎ回目の通電を１組として繰り返して通電し、
第１のピーク電圧時間ＡＴｐを予め定めて、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値を予め定めた第１の電圧設定値ＡＶｓと等しくなるように第１ワイヤ溶接電流ＡＩＷのパルス周波数を変化させることによって、上記第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長を制御し、
上記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のピーク電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御し、上記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のベース電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、図１６に示す実施例３であって、第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させる場合であり、
１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電圧ＢＶｐの印加による第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電圧ＢＶｂの印加による第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第２の溶接ワイヤＢ１に、上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間の開始時点から予め設定した遅延時間Ｔodの経過時点までの期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
上記経過時点から上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間の終了時点までの期間は上記第２のピーク電圧ＢＶｐを印加して第２のピーク電流ＢＩｐを通電し、
上記第１のベース電流ＡＩｂの通電期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
第１のピーク電圧時間ＡＴｐを予め定めて、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値を予め定めた第１の電圧設定値ＡＶｓと等しくなるように第１ワイヤ溶接電流ＡＩＷのパルス周波数を変化させることによって、上記第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長を制御し、
上記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のピーク電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御し、上記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のベース電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００３０】
請求項３に記載の発明は、図１７に示す実施例４であって、第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させ、第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにし、ｎ＝２とした場合であって、
１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電圧ＢＶｐの印加による第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電圧ＢＶｂの印加による第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第２の溶接ワイヤＢ１に、第1回目の上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間の開始時点から予め設定した遅延時間Ｔodの経過時点までの期間は予め設定した上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
上記経過時点から上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間の終了時点までの期間は上記第２のピーク電圧ＢＶｐを印加して第２のピーク電流ＢＩｐを通電し、
上記第１のベース電流ＡＩｂの通電期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
続いて第２回目の上記第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間及び上記第１のベース電流ＡＩｂの通電期間は上記第２のベース電圧ＢＶｂを印加して第２のベース電流ＢＩｂを通電し、
さらに予め設定した２以上の整数である倍率ｎによって上記第２回目と同様の通電を第ｎ回目まで繰り返し、上記第１回目乃至第ｎ回目の通電を１組として繰り返して通電し、
第１のピーク電圧時間ＡＴｐを予め定めて、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値を予め定めた第１の電圧設定値ＡＶｓと等しくなるように第１ワイヤ溶接電流ＡＩＷのパルス周波数を変化させることによって、上記第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長を制御し、
上記第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のピーク電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御し、上記第２のベース電圧を予め定めたベース電圧設定値と等しくなるように制御することによって上記第２のベース電圧の印加期間中の上記第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御する、多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００３１】
請求項４に記載の発明は、図１８に示すように、
１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電圧ＢＶｐの印加による第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電圧ＢＶｂの印加による第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、
上記第１の溶接ワイヤＡ１と被溶接物２との間の第１の溶接電圧ＡＶｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、
電圧設定信号Ｖｓを出力する電圧設定回路ＶＳと、
上記電圧検出信号Ｖｄ及び上記電圧設定信号Ｖｓを入力としてそれらの信号間の誤差によるパルス周波数変調制御によって第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する変調回路ＭＣと、
第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する第１のピーク電流設定回路ＡＩＰと、
第１のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢと、
上記第１のパルス周期信号ＡＴｆと上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐと上記第１のベース電流設定信号ＡＩｂとを入力として上記第１のパルス周期信号ＡＴｆによって上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐと上記第１のベース電流設定信号ＡＩｂとを切り換えて第１の電流制御設定信号ＡＩscとして出力する第１の切換回路ＡＳＷとから成り、
上記第１の電流制御設定信号ＡＩscによって上記第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗを制御する第１の溶接電源装置ＡＰＳ並びに
２以上の整数である倍率設定信号ｎを出力する倍率設定回路ＮＳと、
上記第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力としてその信号と同期しかつその信号の上記倍率設定信号ｎ倍の周期を有する信号に変換して第２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する周期変換回路ＴＣと、
遅延時間設定信号Ｔodを出力する遅延時間設定回路ＴＯＤと、
上記第２のパルス周期信号ＢＴｆと上記遅延時間設定信号Ｔodとを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化した時刻から上記遅延時間設定信号Ｔodで定まる期間Ｌｏｗレベルとなる遅延信号Ｏｄを出力する遅延回路ＯＤと、
上記第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び上記遅延信号Ｏｄの論理積（ＡＮＤ）を行い切換信号Ａｄを出力する論理積回路ＡＮＤと、
ピーク電圧設定信号ＢＶｐを出力するピーク電圧設定回路ＢＶＰと、
ベース電圧設定信号ＢＶｂを出力するベース電圧設定回路ＢＶＢと、
上記切換信号Ａｄと上記ピーク電圧設定信号ＢＶｐと上記ベース電圧設定信号ＢＶｂとを入力として上記切換信号Ａｄによって上記ピーク電圧設定信号ＢＶｐと上記ベース電圧設定信号ＢＶｂとを切り換えて電圧制御設定信号ＢＶscとして出力する第２の切換回路ＢＳＷと、
上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間の第２の溶接電圧ＢＶｗを検出して第２の電圧検出信号ＢＶｄを出力する第２の電圧検出回路ＢＶＤと、
上記第２の電圧検出信号ＢＶｄと上記電圧制御設定信号ＢＶscとを入力として電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する電圧誤差増幅回路ＥＶとから成り、
上記電圧誤差増幅信号Ｅｖによって第２の溶接電圧ＢＶｗを制御する第２の溶接電源装置ＢＰＳから構成される多電極パルスアーク溶接装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。後述する図１８と同じなので、説明は図１８で後述する。
発明の実施の形態は、出願時の請求項５項に記載の多電極パルスアーク溶接装置であって、１つの溶接トーチ４から互いに電気的に絶縁された第１の溶接ワイヤＡ１及び第２の溶接ワイヤＢ１をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第１の溶接ワイヤＡ１には予め設定した第１のピーク電流ＡＩｐの通電と予め設定した第１のベース電流ＡＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返すと共に、上記第２の溶接ワイヤＢ１には予め設定した第２のピーク電圧ＢＶｐの印加による第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第２のベース電圧ＢＶｂの印加による第２のベース電流ＢＩｂの通電とを１周期とする通電を繰り返し、上記第１の溶接ワイヤＡ１及び上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間に２つのアークＡ３及びＢ３を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、上記第１の溶接ワイヤＡ１と被溶接物２との間の第１の溶接電圧ＡＶｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出回路ＶＤと、電圧設定信号Ｖｓを出力する電圧設定回路ＶＳと、上記電圧検出信号Ｖｄ及び上記電圧設定信号Ｖｓを入力としてそれらの信号間の誤差によるパルス周波数変調制御によって第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する変調回路ＭＣと、第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを出力する第１のピーク電流設定回路ＡＩＰと、第１のベース電流設定信号ＡＩｂを出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢと、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆと上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐと上記第１のベース電流設定信号ＡＩｂとを入力として上記第１のパルス周期信号ＡＴｆによって上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐと上記第１のベース電流設定信号ＡＩｂとを切り換えて第１の電流制御設定信号ＡＩscとして出力する第１の切換回路ＡＳＷとから成り、上記第１の電流制御設定信号ＡＩscによって上記第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗを制御する第１の溶接電源装置ＡＰＳ並びに２以上の整数である倍率設定信号ｎを出力する倍率設定回路ＮＳと、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力としてその信号と同期しかつその信号の上記倍率設定信号ｎ倍の周期を有する信号に変換して第２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する周期変換回路ＴＣと、遅延時間設定信号Ｔodを出力する遅延時間設定回路ＴＯＤと、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆと上記遅延時間設定信号Ｔodとを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化した時刻から上記遅延時間設定信号Ｔodで定まる期間Ｌｏｗレベルとなる遅延信号Ｏｄを出力する遅延回路ＯＤと、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び上記遅延信号Ｏｄの論理積（ＡＮＤ）を行い切換信号Ａｄを出力する論理積回路ＡＮＤと、ピーク電圧設定信号ＢＶｐを出力するピーク電圧設定回路ＢＶＰと、ベース電圧設定信号ＢＶｂを出力するベース電圧設定回路ＢＶＢと、上記切換信号Ａｄと上記ピーク電圧設定信号ＢＶｐと上記ベース電圧設定信号ＢＶｂとを入力として上記切換信号Ａｄによって上記ピーク電圧設定信号ＢＶｐと上記ベース電圧設定信号ＢＶｂとを切り換えて電圧制御設定信号ＢＶscとして出力する第２の切換回路ＢＳＷとから成り、上記電圧制御設定信号ＢＶscによって第２の溶接電圧ＢＶｗを制御する第２の溶接電源装置ＢＰＳから構成さ���る多電極パルスアーク溶接装置である。
【００３３】
【実施例】
［実施例１］
図１２は、出願時の請求項１の発明に対応する実施例１の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流を示す図であり、同図（Ａ）は第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの時間変化を示している。また、実施例１の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を図１８に示し、後述する。
図１２において、第１の溶接ワイヤＡ１については、第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのパルス周波数を変化させて第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値を増減させることによって第１の溶接ワイヤＡ１のアーク長を制御する。また、第２の溶接ワイヤＢ１については、第２のパルス周期ＢＴｆ及び第２のピーク電流通電時間ＢＴｐを第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの第１のパルス周期ＡＴｆ及び第１のピーク電流通電時間ＡＴｐとそれぞれ同期させ、第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの第２のピーク電流ＢＩｐの値を変化させて第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を増減させることによって第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長を制御する。
【００３４】
ここで、図１３を参照して、図１２に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのパルス周波数を変化させてアーク長を一定に制御することを説明し、次に図１４を参照して、第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの第２のピーク電流ＢＩｐの値を変化させてアーク長を一定に制御することを説明する。
【００３５】
図１３は図１２（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのパルス周波数を変化させてアーク長を一定に制御することを説明する図であって、パルス周波数変調方式のアーク長制御について、溶接電圧波形図を参照して説明する。同図において、時刻ｔ１を起点として、第１の電圧設定値ＡＶｓに対して実際の電圧波形の平均値を近づけるために、次のパルスを発生させる時刻を求める。ここで、第１のピーク電圧ＡＶｐと第１のピーク電圧時間ＡＴｐと第１のベース電圧ＡＶｂと第１のベース電圧時間ＡＴｂとの関係は次の式（１）となる。
ＡＶｓ×（ＡＴｐ＋ＡＴｂ）＝ＡＶｐ×ＡＴｐ＋ＡＶｂ×ＡＴｂ・・・（１）
第１のピーク電圧時間ＡＴｐと第１の電圧設定値ＡＶｓとは、予め設定されているとする。
この式（１）から第１のベース電圧時間ＡＴｂを求めると式（２）になる。
ＡＴｂ＝ＡＴｐ×（ＡＶｐ−ＡＶｓ）／（ＡＶｓ−ＡＶｂ）・・・（２）
アーク長が長くなる状態とは、第１のピーク電圧ＡＶｐ及び第１のベース電圧ＡＶｂの値が大きくなることである。この場合、式（２）の右辺の（ＡＶｐ−ＡＶｓ）が大きくなり、（ＡＶｓ−ＡＶｂ）が小さくなる。したがって、第１のベース電圧時間ＡＴｂが大きくなる。第１のベース電圧時間ＡＴｂが大きくなるということは、次のパルスを発生させる時刻を遅らせることになる。
【００３６】
次に、上記の関係を基に、図１２（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を説明する。時刻ｔ１乃至ｔ２の期間は、第１の溶接ワイヤＡ１の溶接ワイヤ送給速度と溶接ワイヤ溶融量とがバランスしているとする。
そして、時刻ｔ２乃至ｔ３の期間において、例えば被溶接物の加工精度、位置決め精度等によってコンタクトチップと被溶接物との間の距離が変動してアーク長が短くなると、第１のベース電流通電時間ＡＴｂが時刻ｔ１乃至ｔ２の期間のATb1よりも短いATb2になり、時刻ｔ３において、パルスが発生する。
次に、時刻ｔ３乃至ｔ４の期間において、コンタクトチップと被溶接物との間の距離が変動してアーク長が長くなると、第１のベース電流通電時間ＡＴｂがATb3と長くなり、時刻ｔ４において、パルスが発生する。
そして、時刻ｔ４乃至ｔ５において、前述した時刻ｔ１乃至ｔ２の期間と同じパルス周期の第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗ及び第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗが通電する。
【００３７】
図１４は、第２のピーク電圧の印加期間中は、第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御することによってアーク長を一定に制御することを説明する図であって、第２の溶接ワイヤＢ１の先端から被溶接物２までの距離であるアーク長が変化したときの第２のピーク電流ＢＩｐ［Ａ］（横軸）と第２のピーク電圧ＢＶｐ［Ｖ］（縦軸）との関係を示す図である。
図１２に示す時刻ｔ１乃至ｔ２の期間は、図１４に示す第２のピーク電流ＢＩｐとしてBIp2が通電されて第２の溶接ワイヤＢ１の溶接ワイヤ送給速度と溶接ワイヤ溶融量とがバランスし、このときのアーク長ＬをＬ２とする。
そして、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１とは溶接トーチ４で一体であるので、上述した第１の溶接ワイヤＡ１と同様に、図１２に示す時刻ｔ２乃至ｔ３の期間において、コンタクトチップと被溶接物との間の距離が変動してアーク長Ｌが短くなり図１４に示すＬ３になる。
このとき、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐは、第２のピーク電圧を予め定めたピーク電圧設定値と等しくなるように制御していて、図１４に示すように、ピーク電圧設定値は、わずかに右肩さがりの直線を示している。その結果、アーク長Ｌが短くなってＬ３になると、第２のピーク電圧ＢＶｐが低くなって２のピーク設定電圧の直線とアーク長Ｌの曲線との交点が右に移動する。そして、第２のピーク電流ＢＩｐが増加してBIp3となり、図１２に示す時刻ｔ３において通電する第２のピーク電流ＢＩｐが大きくなる。したがって、第２の溶接ワイヤＢ１の溶融速度が増加してアーク長ＬがＬ２に戻る。
次に、図１２に示す時刻ｔ３乃至ｔ４の期間において、コンタクトチップと被溶接物との間の距離が変動してアーク長Ｌが長くなって、図１４に示すＬ１になると、第２のピーク電圧ＢＶｐが高くなって、ピーク電圧設定値の直線とアーク長Ｌの曲線との交点が左に移動する。そして、第２のピーク電流ＢＩｐが減少してBIp1となり、図１２に示す時刻ｔ４において通電する第２のピーク電流ＢＩｐが小さくなる。したがって、第２の溶接ワイヤＢ１の溶融速度が減少してアーク長がＬ２に戻る。
そして、図１２に示す時刻ｔ４乃至ｔ５において、前述した時刻ｔ１乃至ｔ２の期間と同じパルス周期の第２溶接電流ＢＩｗが通電する。また、上記と同様に、第２のベース電圧の印加期間中は、第２のベース電圧を予め定めた第２のベース設定電圧と等しくなるように制御することによってアーク長を一定に制御する。
【００３８】
したがって、実施例１においては、
（１）第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御を第２の溶接電圧をフィードバックしてパルスピーク変調方式で行うことによって、第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御をより安定して行うことができる。
（２）第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させることによって、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との溶滴離脱をアークの磁気的干渉の少ないベース電流通電期間で行うことができ、スパッタの発生を減少させることができる。
【００３９】
［実施例２］
図１５は、出願時の請求項２の発明に対応する実施例２の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流を示す図であり、同図（Ａ）は第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの時間変化を示している。また、実施例２の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を図１８に示し、後述する。
同図において、実施例２は上記の実施例１において、さらに、第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにし、同図はｎ＝２の場合である。したがって、同図（Ｂ）に示す第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの第２のパルス周期ＢＴｆは、同図（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの第１のパルス周期ＡＴｆの２倍の周期になる。したがって、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【００４０】
［実施例３］
図１６は、出願時の請求項３の発明に対応する実施例３の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流を示す図であり、同図（Ａ）は第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの時間変化を示している。また、実施例２の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を図１８に示し、後述する。
【００４１】
同図において、実施例３は上記の実施例１において、さらに、第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗのピーク電流通電期間ＢＴｐを第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのピーク電流通電期間ＡＴｐよりも短くしている。
（１）第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御を第２の溶接電圧をフィードバックしてパルスピーク変調方式で行うことによって、第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御をより安定して行うことができる。
（２）第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させることによって、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との溶滴離脱をアークの磁気的干渉の少ないベース電流通電期間で行うことができ、スパッタの発生を減少させることができる。
（３）第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗのピーク電流通電期間ＢＴｐを第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのピーク電流通電期間ＡＴｐと異なる値に設定することができるので、種々の条件の溶接施工に使用することができる。
【００４２】
［実施例４］
図１７は、出願時の請求項４の発明に対応する実施例４の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流を示す図であり、同図（Ａ）は第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの時間変化を示している。また、実施例２の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を図１８に示し、後述する。
【００４３】
同図において、実施例４は上記の実施例３において、さらに、第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにし、同図はｎ＝２の場合である。したがって、同図（Ｂ）に示す第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの第２のパルス周期ＢＴｆは、同図（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの第１のパルス周期ＡＴｆの２倍の周期になる。したがって、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【００４４】
図１８は、上記の実施例１乃至実施例４の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を示すブロック図である。同図において、前述した図６と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、図６とは異なる回路ブロックである遅延時間設定回路ＴＯＤ、遅延回路ＯＤ、論理積回路ＡＮＤ、ベース電圧設定回路ＢＶＢ、ピーク電圧設定回路ＢＶＰ及び電圧誤差検出回路ＥＶについて、同図を参照して説明する。
【００４５】
遅延時間設定回路ＴＯＤは、遅延時間設定信号Ｔodを出力する。遅延回路ＯＤは、第１のパルス周期信号ＡＴｆの周期をｎ倍した周期を有する第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したことをトリガとして、その時点から上記の遅延時間設定信号Ｔodで定まる期間Ｌｏｗレベルとなる遅延信号Ｏｄを出力する。論理積回路ＡＮＤは、上記の第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び遅延信号Ｏｄの論理積（ＡＮＤ）を行い、切換信号Ａｄを出力する。
図１２に示した実施例１は、遅延時間設定信号Ｔodを零とし、倍率設定信号ｎ＝１の場合であり、図１５に示した実施例２は、遅延時間設定信号Ｔodを零とし、倍率設定信号ｎ＝２の場合である。また、図１６に示した実施例３は、倍率設定信号ｎ＝１の場合であり、図１７に示した実施例４は、倍率設定信号ｎ＝２の場合である。
なお、図１８では、倍率設定回路ＮＳ及び遅延時間設定回路ＴＯＤは、第２の溶接電源装置内にあるが、これらの回路を電源装置の外部に設けてもよい。また、これらの倍率設定信号ｎ及び遅延時間設定信号Ｔodを、溶接ロボット制御装置からの通信信号によって設定してもよい。
【００４６】
ピーク電圧設定回路ＢＶＰは、予め設定したピーク電圧設定信号ＢＶｐを出力する。ベース電圧設定回路ＢＶＢは、予め設定したベース電圧設定信号ＢＶｂを出力する。第２の切換回路ＢＳＷは、上記の切替信号ＡｄがＨｉｇｈレベルのときはａ側に接続されて上記のピーク電圧設定信号ＢＶｐを電圧制御設定信号ＢＶscとして出力する。また、上記の切替信号ＡｄがＬｏｗレベルのときはｂ側に接続されて上記のベース電圧設定信号ＢＶｂを上記の電圧制御設定信号ＢＶscとして出力する。第２の電圧検出回路ＢＶＤは、第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間の第２の溶接電圧ＢＶｗを検出して、第２の電圧検出信号ＢＶｄを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、フィードバック信号である上記の第２の電圧検出信号ＢＶｄと、目標値である上記の電圧制御設定信号ＢＶscとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この電圧誤差増幅信号Ｅｖに従って出力制御回路ＩＮＶによる出力制御が行われて、第２の溶接電圧ＢＶｗが印加する。
【００４７】
上述した実施例１乃至実施例４を実施する溶接装置においては、
（１）第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御をパルスピーク変調方式で行うことができ、
（２）第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させることができ、
（３）第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗのピーク電流通電期間ＢＴｐを第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのピーク電流通電期間ＡＴｐと異なる値にすることができ、
（４）第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにすることができるので、下記に詳述する効果を有する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置は、以下の効果を有する。
（１）２つのアークの相互干渉によって発生するアーク形状の変形、アーク長の変動等のアーク発生状態の不安定を抑制することができ、常に良好な溶接品質を得ることができる。
（２）第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御をパルスピーク変調方式で行うことによって、第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長制御をより安定して行うことができる。
（３）第１のピーク電流通電期間ＡＴｐと第２のピーク電流通電期間ＢＴｐとのパルスを同時に終了させることによって、第１の溶接ワイヤＡ１と第２の溶接ワイヤＢ１との溶滴離脱をアークの磁気的干渉の少ないベース電流通電期間で行うことができる。
（４）第２のピーク電流ＢＩｐの通電期間ＢＴｐを第１のピーク電流の通電期間ＡＴｐと異なる期間にすることによって、種々の条件の溶接施工に使用することができる。
（５）第２の溶接ワイヤＢ１に通電するパルス電流のパルス周波数を第１の溶接ワイヤＡ１に通電するパルス周波数の１／ｎにすることによって、高速溶接に適した第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗの平均値を第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗの平均値の約４０［％］にするという条件を満たすことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】従来技術１の２本のワイヤにそれぞれのパルス電流のピーク期間が重ならないように通電して制御することを説明するためのパルス電流を示す図である。
【図３】従来技術１のパルス周波数を高くして第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗと第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗとのパルス波形が密になる場合を示す図である。
【図４】図３に示す時刻ｔ２における溶滴１の離脱の状態を説明する図である。
【図５】被溶接物が軟鋼で、直径が１．２［ｍｍ］の軟鋼ワイヤを使用してアルゴンが８０［％］と炭酸ガスが２０［％］とのシールドガスで消耗電極ガスシールドアーク溶接制御方法を実施したときの第２の溶接ワイヤＢ1の平均通電電流値［Ａ］（横軸）と最大溶接速度［ｍ／ｍｉｎ］（縦軸）との関係を示す図である。
【図６】第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝１の場合の溶接電流及び溶接電圧の波形を示す図である。
【図８】図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝２の場合の溶接電流及び溶接電圧の波形を示す図である。
【図９】図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝２の場合の詳細な溶接電流の波形を示す図である。
【図１０】図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝２の場合のアークの発生状態を示す図である。
【図１１】図６に示した第２の従来技術の多電極パルスアーク溶接装置において、倍率設定回路ＮＳが出力する倍率設定信号ｎ＝２の場合の溶滴移行を示す図である。
【図１２】出願時の請求項１の発明に対応する実施例１の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流及び溶接電圧を示す図である。
【図１３】図１２（Ａ）に示す第１ワイヤ溶接電流ＡＩｗのパルス周波数を変化させてアーク長を一定に制御することを説明する図である。
【図１４】第２の溶接ワイヤＢ１のアーク長が変化したときの第２ワイヤ溶接電流ＢＩｗ［Ａ］（横軸）と第２の溶接電圧ＢＶｗ［Ｖ］（縦軸）との関係を示す図である。
【図１５】出願時の請求項２の発明に対応する実施例２の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流及び溶接電圧を示す図である。
【図１６】出願時の請求項３の発明に対応する実施例３の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流及び溶接電圧を示す図である。
【図１７】出願時の請求項４の発明に対応する実施例４の多電極パルスアーク溶接制御方法の溶接電流及び溶接電圧を示す図である。
【図１８】実施例１乃至実施例４の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  溶滴
２  被溶接物
４  溶接トーチ
Ａ１  第１の溶接ワイヤ
Ａ３  第１のアーク
Ａ４１  第１のコンタクトチップ
Ａｄ  切換信号
ＡＩＢ  第１のベース電流設定回路
ＡＩｂ  第１のベース電流、第１のベース電流設定信号
ＡＩＰ  第１のピーク電流設定回路
ＡＩｐ  第１のピーク電流、第１のピーク電流設定信号
ＡＩsc  第１の電流制御設定信号
ＡＩｗ  第１ワイヤ溶接電流
ＡＮＤ  論理積回路
ＡＰＳ  第１の溶接電源装置
ＡＳＷ  第１の切換回路
ＡＴｆ  第１のパルス周期、第１のパルス周期信号
ＡＴｂ  第１のベース電流通電時間（第１のベース電圧時間）
ＡＴｐ  第１のピーク電流通電時間（第１のピーク電圧時間）
ＡＶｂ  第１のベース電圧
ＡＶｐ  第１のピーク電圧
ＡＶｗ  第１の溶接電圧
ＡＷＦ  第１のワイヤ送給装置
ＡＷＳ  第１の送給速度設定回路
ＡＷｓ  第１の送給速度設定信号
Ｂ１  第２の溶接ワイヤ
Ｂ３  第２のアーク
Ｂ４１  第２のコンタクトチップ
ＢＩＢ  第２のベース電流設定回路
ＢＩｂ  第２のベース電流、第２のベース電流設定信号
ＢＩＰ  第２のピーク電流設定回路
ＢＩｐ  第２のピーク電流、第２のピーク電流設定信号
ＢＩsc  第２の電流制御設定信号
ＢＩｗ  第２ワイヤ溶接電流
ＢＰＳ  第２の溶接電源装置
ＢＳＷ  第２の切換回路
ＢＴｆ  第２のパルス周期、第２のパルス周期信号
ＢＴｐ  第２のピーク電流通電時間
ＢＶｂ  第２のベース電圧
ＢＶＤ  第２の電圧検出回路
ＢＶｄ  第２の電圧検出信号
ＢＶｐ  第２のピーク電圧
ＢＶsc  電圧制御設定信号
ＢＶｗ  第２の溶接電圧
ＢＷＦ  第２のワイヤ送給装置
ＢＷＳ  第２の送給速度設定回路
ＢＷｓ  第２の送給速度設定信号
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
Ｆ  電磁力
ＩＤ  電流検出回路
Ｉｄ  電流検出信号
ＩＮＶ  出力制御回路
Ｌ  アーク長
ＭＣ  変調回路
ＭＭ  モノマルチバイブレータ
ＮＳ  倍率設定回路
ｎ  倍率、倍率設定信号
ＯＤ  遅延回路
Ｏｄ  遅延信号
ＴＣ  周期変換回路
ＴＯＤ  遅延時間設定回路
Ｔod  遅延時間設定信号
ＴＰ  ピーク電流通電時間設定回路
Ｔｐ  ピーク電流通電時間設定信号
ＶＤ  電圧検出回路
Ｖｄ  電圧検出信号
ＶＦ  Ｖ／Ｆ変換回路
Ｖｆ  Ｖ／Ｆ変換信号
ＶＳ  第１の電圧設定回路
Ｖｓ  第１の電圧設定信号
ＷＣ  送給制御回路
Ｗｃ  送給制御信号
【図１】
0004175781.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004175781.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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