(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極と母材との間に印加する溶接出力電圧の極性を逆極性と正極性とに交互に繰り返し切り換える消耗電極式アーク溶接電源において、溶接電流設定部で設定した所定の溶接電流に応じた溶接電圧指令値を決定し、溶接電圧微調整設定部で設定した前記溶接電圧指令値を補正するための所定の第１の補正値と極性比率設定部で設定した所定の極性の比率に応じた前記溶接電圧指令値を補正するための第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算して溶接電圧指令値を決定するようにした溶接電圧制御方法。
【請求項２】
消耗電極と母材との間に印加する溶接出力の極性を逆極性と正極性とに交互に繰り返し切り換える消耗電極式アーク溶接電源において、溶接電流設定部と、溶接電圧微調整設定部と、逆極性と正極性との所定の比率を設定する極性比率設定部と、前記極性比率設定部の出力信号を入力して極性の切り換えを制御する極性切換制御部と、前記溶接出力の電流を検出する溶接電流検出部と、前記溶接出力の電圧を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電流設定部の出力信号と前記溶接電圧微調整設定部の出力信号と前記極性比率設定部の出力信号を入力して溶接電圧指令値を決定する溶接電圧一元化演算部と、前記溶接電流設定部の出力信号と前記溶接電圧一元化演算部の出力信号と前記溶接電流検出部の出力信号と前記溶接電圧検出部の出力信号を入力して前記溶接出力の出力を制御する溶接出力制御部とを備え、前記溶接電圧一元化演算部は前記溶接電流設定部で設定した所定の溶接電流に応じた溶接電圧指令値を決定するとともに、前記溶接電圧微調整設定部で設定した前記溶接電圧指令値を補正するための所定の第１の補正値と前記極性比率設定部で設定した所定の極性の比率に応じた前記溶接電圧指令値を補正するための第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算し決定するようにした消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項３】
前記第２の補正値が、極性比率と溶接電流指令値により決定されるようにした請求項１ないし請求項２のいづれかに記載の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項４】
前記第２の補正値が、極性比率とシールドガスの種類，消耗電極の種類により決定されるようにした請求項１ないし請求項２のいづれかに記載の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項５】
前記第２の補正値が、極性比率と溶接電流指令値，シールドガスの種類，消耗電極の種類により決定されるようにした請求項１ないし請求項２記載の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極と母材との間に印加する溶接出力電圧の極性を逆極性と正極性とに交互に繰り返し切り換え溶接を行う消耗電極式アーク溶接における溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、消耗電極と母材との間に印加する電圧を逆極性と正極性とで交互に繰り返し切り換える消耗電極式アーク溶接電源は、溶接電圧は溶接電流指令値のみに対応した一元化電圧指令値で溶接電圧を制御している。
【０００３】
以下、従来の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源について図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図４は従来の消耗電極式アーク溶接電源の構成を示すブロック図である。図４において、１は入力交流電源、２は溶接出力部、３は第１スイッチング素子、４は第２スイッチング素子、５および６は出力端子、７は溶接出力制御部、８は溶接電流検出部、９は溶接電圧検出部、１０は溶接電流設定部、１１は溶接電圧微調整設定部、１２は極性比率設定部、１３は極性切換制御部、１４は溶接電圧一元化演算部である。
【０００５】
上記構成においてその動作を説明する。まず、溶接電流設定部１０は設定された所定の電流値に応じた出力信号を出力する。また、極性比率設定部１２は設定された所定の逆極性と正極性の比率に応じた出力信号を出力する。つぎに、溶接電圧一元化演算部１４は、溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整設定部１１の出力信号を入力して、溶接電流設定部１０で設定した所定の電流値に対応した溶接電圧指令値を決定するとともに、溶接電圧微調整設定部で設定した所定の補正値を溶接電圧指令値より加減算し決定した一元化電圧指令値を出力する。また、溶接電流検出部８は溶接出力電流を検出し、溶接電圧検出部９は、溶接出力電圧を検出する。
【０００６】
極性切換制御部１３は、極性比率設定部１２の出力信号を入力し、極性比率設定部１２の出力信号が逆極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオン，第２スイッチング素子４をオフとし、溶接出力部２の出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に逆極性で供給し、また、極性比率設定部１２の出力信号が正極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオフ，第２スイッチング素子４をオンとし、溶接出力部２が出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に正極性で供給する。
【０００７】
溶接出力制御部７は、溶接電流検出部８の出力信号と溶接電圧検出部９の出力信号と溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とを入力し、溶接出力電流と設定電流または出力電圧と設定電圧が一致するように溶接出力部２を制御し溶接制御を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源では、極性比率に応じて適正な溶接電圧が異なるため、極性比率の設定によって溶接電圧の再調整をする必要があり、また、その調整量は溶接電流指令値やシールドガスの種類や消耗電極の種類などにより異なっており、溶接条件調整が困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するもので、所定の極性比率に対応して溶接電流指令値の補正を行うことのできる溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる本発明は、消耗電極と母材との間に印加する溶接出力電圧の極性を逆極性と正極性とに交互に繰り返し切り換える消耗電極式アーク溶接電源において、溶接電流設定部で設定した所定の溶接電流に応じた溶接電圧指令値を決定し、溶接電圧微調整設定部で設定した前記溶接電圧指令値を補正するための所定の第１の補正値と極性比率設定部で設定した所定の極性の比率に応じた前記溶接電圧指令値を補正するための第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算して溶接電圧指令値を決定するようにした溶接電圧制御方法である。
【００１１】
本発明により、設定した極性比率に応じて溶接電圧指令値が補正され、溶接条件の調整、特に溶接電圧調整の作業性を改善することができる。
【００１２】
請求項２に係わる本発明は、消耗電極と母材との間に印加する溶接出力の極性を逆極性と正極性とに交互に繰り返し切り換える消耗電極式アーク溶接電源において、溶接電流設定部と、溶接電圧微調整設定部と、逆極性と正極性との所定の比率を設定する極性比率設定部と、前記極性比率設定部の出力信号を入力して極性の切り換えを制御する極性切換制御部と、前記溶接出力の電流を検出する溶接電流検出部と、前記溶接出力の電圧を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電流設定部の出力信号と前記溶接電圧微調整設定部の出力信号と前記極性比率設定部の出力信号を入力して溶接電圧指令値を決定する溶接電圧一元化演算部と、前記溶接電流設定部の出力信号と前記溶接電圧一元化演算部の出力信号と前記溶接電流検出部の出力信号と前記溶接電圧検出部の出力信号を入力して前記溶接出力の出力を制御する溶接出力制御部とを備え、前記溶接電圧一元化演算部は前記溶接電流設定部で設定した所定の溶接電流に応じた溶接電圧指令値を決定するとともに、前記溶接電圧微調整設定部で設定した前記溶接電圧指令値を補正するための所定の第１の補正値と前記極性比率設定部で設定した所定の極性比率に応じた前記溶接電圧指令値を補正するための第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算し決定するようにした消耗電極式アーク溶接電源である。
【００１３】
本発明により、請求項１に係わる本発明と同じ作用と効果を得ることができる。
【００１４】
請求項３に係わる本発明は、前記第２の補正値が、溶接電流指令値により決定されるようにした溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源である。
【００１５】
本発明により、請求項１に係わる本発明と同じ作用と効果を得ることができる。
【００１６】
請求項４に係わる本発明は、前記第２の補正値が、シールドガスの種類，消耗電極の径により決定されるようにした請求項１ないし請求項２のいづれかに記載の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源である。
【００１７】
本発明により、請求項１に係わる本発明と同じ作用と効果を得ることができる。
【００１８】
請求項５に係わる本発明は、前記第２の補正値が、溶接電流指令値，シールドガスの種類，消耗電極の種類により決定されるようにした請求項１ないし請求項２記載の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源である。
【００１９】
本発明により、請求項１に係わる本発明と同じ作用と効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。本発明は請求項１および請求項２に係わる。
【００２１】
図１は本実施の形態の構成を示すブロック図である。なお、図４に示した従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施の形態が従来例と異なる点は、溶接電圧一元化演算部が溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整部１１の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号とを入力し、極性比率に応じて溶接設定指令値を補正するようにしたことにある。
【００２２】
上記構成においてその動作を説明する。まず、溶接電流設定部１０は、設定された所定の電流値に応じた出力信号を出力する。また、溶接電圧微調整設定部１１は、設定された所定の微調整値に応じた出力信号を出力する。さらに、極性比率設定部１２は、設定された所定の逆極性と正極性の比率に応じた出力信号を出力する。
【００２３】
つぎに、溶接電圧一元化演算部１４は、溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整設定部１１の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号とを入力して、溶接電流設定部１０で設定した所定の溶接電流に対応した溶接電圧指令値を決定するとともに、溶接電圧微調整設定部１１で設定した所定の第１の補正値と前記極性比率設定部１２で設定した所定の極性の比率に応じた第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算し決定した一元化電圧指令値を出力する。さらに、溶接電流検出部８は溶接出力電流を検出し、溶接電圧検出部９は、溶接出力電圧を検出する。
【００２４】
極性切換制御部１３は、極性比率設定部１２の出力信号を入力し、極性比率設定部１２の出力信号が逆極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオン，第２スイッチング素子４をオフとし、溶接出力部２の出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に逆極性で供給し、また、極性比率設定部１２の出力信号が正極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオフ，第２スイッチング素子４をオンとし、溶接出力部２が出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に正極性で供給する。
【００２５】
溶接出力制御部７は、溶接電流検出部８の出力信号と溶接電圧検出部９の出力信号と溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とを入力し、溶接出力電流と設定電流または溶接出力電圧と設定電圧が一致するように溶接出力部２を制御し溶接電圧制御を行っている。
【００２６】
ここで、溶接出力制御部７は、消耗電極と母材との間で接触短絡とアークとを周期的に繰り返しながら溶接が進行するショートアーク溶接と、溶接電流にパルス電流を周期的に重畳させ溶接が進行しするパルスアーク溶接とではアーク発生期間中の制御内容が異なっており、ショートアーク溶接の場合は、溶接電圧検出部９の出力信号または溶接電圧検出部９の出力信号を平均化した平均値と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とが一致するように、アーク発生期間の溶接電圧を制御する。また、パルスアーク溶接の場合は、溶接電圧検出部９の出力信号または溶接電圧検出部９の出力信号を平均化した平均値と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とが一致するように、パルス電流のパルス幅またはパルス周波数を制御する。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、所定の極性比率に対応して溶接電圧指令値の補正を行うことのでき、溶接電圧の再調整作業を簡素化することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
以下、本発明の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。本発明は請求項１および請求項３に係わる。
【００２９】
図２は本実施の形態の構成を示すブロック図である。なお、図１に示した実施の形態１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、溶接電流設定部１０の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号を補正量演算部１５に入力し、溶接電圧一元化演算部１４に溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整部１１の出力信号と補正量演算部１５の出力信号とを入力し、溶接電流指令値と極性比率に応じて溶接電圧指令値を補正するようにしたことにある。
【００３０】
上記構成においてその動作を説明する。まず、溶接電流設定部１０は、設定された所定の電流値に応じた出力信号を出力する。また、溶接電圧微調整設定部１１は、設定された所定の微調整値に応じた出力信号を出力する。さらに、極性比率設定部１２は、設定された所定の逆極性と正極性の比率に応じた出力信号を出力する。補正量演算部１５は、溶接電流設定部１０の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号とを入力して、溶接電流設定部１０の出力信号の関数となる出力信号を出力する。
【００３１】
つぎに、溶接電圧一元化演算部１４は、溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整設定部１１の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号とを入力して、溶接電流設定部１０で設定した所定の溶接電流に対応した溶接電圧指令値を決定するとともに、溶接電圧微調整設定部１１で設定した所定の第１の補正値と前記補正量演算部１５で演算した所定の溶接電流指令値と所定の極性の比率に応じた第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算し決定した一元化電圧指令値を出力する。さらに、溶接電流検出部８は溶接出力電流を検出し、溶接電圧検出部９は、溶接出力電圧を検出する。
【００３２】
極性切換制御部１３は、極性比率設定部１２の出力信号を入力し、極性比率設定部１２の出力信号が逆極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオン，第２スイッチング素子４をオフとし、溶接出力部２の出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に逆極性で供給し、また、極性比率設定部１２の出力信号が正極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオフ，第２スイッチング素子４をオンとし、溶接出力部２が出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に正極性で供給する。
【００３３】
溶接出力制御部７は、溶接電流検出部８の出力信号と溶接電圧検出部９の出力信号と溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とを入力し、溶接出力電流と設定電流または溶接出力電圧と設定電圧が一致するように溶接出力部２を制御し溶接電圧制御を行っている。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、所定の極性比率と溶接電流指令値に対応して溶接電圧指令値の補正を行うことのでき、溶接電圧の再調整作業を簡素化することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
以下、本発明の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源の実施の形態３について図面を参照しながら説明する。本発明は請求項１および請求項４に係わる。
【００３６】
図３は本実施の形態の構成を示すブロック図である。なお、図２に示した実施の形態２と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施の形態が実施の形態２と異なる点は、極性比率設定部１２の出力信号とシールドガス設定部の出力信号と消耗電極設定部の出力信号を補正量演算部１５に入力し、極性比率とシールドガスの種類と消耗電極の種類に応じて溶接電圧指令値を補正するようにしたことにある。
【００３７】
上記構成においてその動作を説明する。まず、溶接電流設定部１０は、設定された所定の電流値に応じた出力信号を出力する。また、溶接電圧微調整設定部１１は、設定された所定の微調整値に応じた出力信号を出力する。さらに、極性比率設定部１２は、設定された所定の逆極性と正極性の比率に応じた出力信号を出力する。補正量演算部１５は、極性比率設定部１２の出力信号とシールドガス設定部１６の出力信号と消耗電極設定部１７の出力信号を入力して、シールドガス設定部１６の出力信号と消耗電極設定部１７の出力信号の関数となる出力信号を出力する。
【００３８】
つぎに、溶接電圧一元化演算部１４は、溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧微調整設定部１１の出力信号と極性比率設定部１２の出力信号とを入力して、溶接電流設定部１０で設定した所定の溶接電流に対応した溶接電圧指令値を決定するとともに、溶接電圧微調整設定部１１で設定した所定の第１の補正値と前記補正量演算部１５で演算した所定の極性の比率とシールドガスの種類と消耗電極の種類に応じた第２の補正値を前記溶接電圧指令値より加減算し決定した一元化電圧指令値を出力する。さらに、溶接電流検出部８は溶接出力電流を検出し、溶接電圧検出部９は、溶接出力電圧を検出する。
【００３９】
極性切換制御部１３は、極性比率設定部１２の出力信号を入力し、極性比率設定部１２の出力信号が逆極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオン，第２スイッチング素子４をオフとし、溶接出力部２の出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に逆極性で供給し、また、極性比率設定部１２の出力信号が正極性を指令している場合には、第１スイッチング素子３をオフ，第２スイッチング素子４をオンとし、溶接出力部２が出力する電圧を出力端子５と出力端子６との間に正極性で供給する。
【００４０】
溶接出力制御部７は、溶接電流検出部８の出力信号と溶接電圧検出部９の出力信号と溶接電流設定部１０の出力信号と溶接電圧一元化演算部１４の出力信号とを入力し、溶接出力電流と設定電流、または溶接出力電圧と設定電圧が一致するように溶接出力部２を制御し溶接電圧制御を行っている。
【００４１】
以上のように本実施の形態によれば、所定の極性比率とシールドガスの種類と消耗電極の種類に対応して溶接電圧指令値の補正を行うことのでき、溶接電圧の再調整作業を簡素化することができる。
【００４２】
また、実施の形態２および実施の形態３を組合せ、補正量演算部１５は、溶接電流指令値，シールドガスの種類，消耗電極の種類の関数としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１ないし請求項５に係わるいずれの本発明の溶接電圧制御方法および消耗電極式アーク溶接電源においても、逆極性と正極性の極性の比率に応じて溶接電圧を補正することによって、溶接電圧の再調整をする必要がなくなり、溶接条件調整の作業の改善ができる。
【００４４】
さらに、極性比率に対応した電圧補正値を溶接電流指令値，シールドガスの種類に応じて決定することにより、溶接状態に対応した適切な溶接電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消耗電極式アーク溶接電源の実施の形態１の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態２の構成を示すブロック図
【図３】同実施の形態３の構成を示すブロック図
【図４】従来の消耗電極式アーク溶接電源の構成図
【符号の説明】
１      入力交流電源
２      溶接出力部
３      第１スイッチング素子
４      第２スイッチング素子
５，６  出力端子
７      溶接出力制御部
８      溶接電流検出部
９      溶接電圧検出部
１０    溶接電流設定部
１１    溶接電圧微調整設定部
１２    極性比率設定部
１３    極性切換制御部
１４    溶接電圧一元化演算部
１５    補正量演算部
１６    シールドガス設定部
１７    消耗電極設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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