(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のピーク電流の通電と第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１の溶接ワイヤに前記第１のベース電流が通電する期間中に、前記第２の溶接ワイヤに前記第２のピーク電流が通電するときは前記第１の溶接ワイヤに予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流を通電し、前記第２の溶接ワイヤに前記第２のピーク電流が通電しないときは前記第１の溶接ワイヤに予め設定した通常値の第１のベース電流を通電し、かつ、前記第２の溶接ワイヤに前記第２のベース電流が通電する期間中に、前記第1の溶接ワイヤに前記第１のピーク電流が通電するときは前記第２の溶接ワイヤに予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流を通電し、前記第１の溶接ワイヤに前記第１のピーク電流が通電しないときは前記第２の溶接ワイヤに予め設定した通常値の第２のベース電流を通電する多電極パルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
通常値よりも大きな値の第１のベース電流の値が第２のピーク電流の値に対応して定まり、通常値よりも大きな値の第２のベース電流の値が第１のピーク電流の値に対応して定まる請求項１の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の溶接ワイヤには第１のピーク電流の通電と第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の溶接ワイヤには第２のピーク電流の通電と第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る溶接であって、前記第１の溶接ワイヤと被溶接物との間の溶接電圧を検出して第１の電圧検出信号を出力する第１の電圧検出回路と、第１の電圧設定信号を出力する第１の電圧設定回路と、前記第１の電圧検出信号及び前記第１の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周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第１のパルス周期信号を出力する第１の変調回路と、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のパルス周期信号及び前記第１のピーク電流設定信号及び前記第１のベース電流設定信号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のピーク電流及び前記第１のベース電流の通電を制御する第１の溶接電源装置並びに前記第２の溶接ワイヤと被溶接物との間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、第２の電圧設定信号を出力する第２の電圧設定回路と、前記第２の電圧検出信号及び前記第２の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周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第２のパルス周期信号を出力する第２の変調回路と、第２のピーク電流設定信号を出力する第２のピーク電流設定回路と、第２のベース電流設定信号を出力する第２のベース電流設定回路と、前記第２のパルス周期信号及び前記第２のピーク電流設定信号及び前記第２のベース電流設定信号を入力として前記第２のパルス周期信号によって前記第２のピーク電流設定信号と前記第２のベース電流設定信号とを切り換えて第２の電流制御設定信号として出力する第２の切換回路とから成り、前記第２の電流制御設定信号によって前記第２のピーク電流及び前記第２のベース電流の通電を制御する第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において、前記第１のベース電流設定回路が、前記第２のパルス周期信号を入力としてその入力信号が前記第２のピーク電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号を出力し、その入力信号が前記第２のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第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であり、かつ、前記第２のベース電流設定回路が、前記第１のパルス周期信号を入力としてその入力信号が前記第1のピーク電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号を出力し、そ��入力信号が前記第1のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号を出力する第２のベース電流設定回路である多電極パルスアーク溶接装置。
【請求項４】
第１のベース電流設定回路が、第２のパルス周期信号及び第２のピーク電流設定信号を入力として前記第２のパルス周期信号が第２のピーク電流設定信号に切り換える信号であるときは前記第２のピーク電流設定信号の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号を出力し、前記第２のパルス周期信号が第２のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第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であり、かつ、第２のベース電流設定回路が、第１のパルス周期信号及び第１のピーク電流設定信号を入力として前記第１のパルス周期信号が第１のピーク電流設定信号に切り換える信号であるときは前記第１のピーク電流設定信号の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号を出力し前記第１のパルス周期信号が第１のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号を出力する第２のベース電流設定回路である請求項３の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の相互干渉によってアーク発生状態が不安定になることを抑制することができる多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置に関する。
【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。しかも、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。しかしながら、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法では、後述するように、２つのアークの相互間に作用する力によるアークの相互干渉によってアーク発生状態が不安定になるという解決すべき課題がある。以下、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。
【０００３】
図１は、従来技術の多電極パルスアーク溶接装置（以下、従来溶接装置という）の構成図である。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２の溶接電源装置ＢＰＳ、第２のワイヤ送給装置ＢＷＦ及び溶接トーチ４から構成されている。
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。これらの２つのアークによって１つの溶融池２１が形成される。
【０００４】
第１の溶接電源装置ＡＰＳは、一般的なパルスアーク溶接用の溶接電源装置であり、第１のワイヤ送給装置ＡＷＦに送給制御信号Ｗｃを出力すると共に、第１の溶接ワイヤＡ１に第１の溶接電圧ＡＶｗを供給して、その結果、第１の溶接電流ＡＩｗが通電する。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。また、第２の溶接電源装置ＢＰＳ及び第２のワイヤ送給装置ＢＷＦについても、上記と同様であるので説明を省略する。
【０００５】
上記の第１の溶接電源装置ＡＰＳ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳでは、図２で後述するように、電圧フィードバック制御によるアーク長制御及び電流フィードバック制御による電流波形制御の２つの制御が同時に行われている。従来技術においては、これらの制御は両電源装置間で完全に独立して行われている。
【０００６】
図２は、上述した第１の溶接電源装置ＡＰＳ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの出力波形を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は第１の溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接電圧ＡＶｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は第２の溶接電圧ＢＶｗの時間変化を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００７】
▲１▼  時刻ｔ１〜ｔ２の期間（第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ）
同図（Ａ）に示すように、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐの間は第１のピーク電流ＡＩｐが通電する。通常、この両値としては、溶接ワイヤがアーク熱によって１パルス１溶滴移行するように予め設定する。また、同図（Ｂ）に示すように、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐの間は第１のピーク電流ＡＩｐに対応した第１のピーク電圧ＡＶｐが第１の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
【０００８】
▲２▼  時刻ｔ２〜ｔ３の期間
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ２から第１のパルス周期ＡＴｆ期間が終了する時刻ｔ３までの間は、溶滴移行しない範囲で予め設定した第１のベース電流ＡＩｂが通電する。この第１のパルス周期ＡＴｆの継続時間は、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値と電源装置の外部から設定される第１の電圧設定信号ＡＶｓとの誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御（電圧フィードバック制御）によって自動的に決定される。一般的に、溶接電圧の平均値とアーク長とは比例関係にあるので、上記の電圧フィードバック制御は、溶接品質に重大な影響を及ぼすアーク長の制御を行っている。
また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中は第１のベース電流ＡＩｂに対応した第１のベース電圧ＡＶｂが第１の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。時刻ｔ１以前及び時刻ｔ３以後の期間は、上記の▲１▼項及び▲２▼項の動作を繰り返して第１の溶接電源装置ＡＰＳによる溶接が行われる。
【０００９】
▲３▼  時刻ｔ４〜ｔ５の期間（第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ）
同図（Ｃ）に示すように、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐの間は第２のピーク電流ＢＩｐが通電する。上記と同様に、これら両値は、溶接ワイヤがアーク熱によって１パルス１溶滴移行するように予め設定する。なお、これら両値はワイヤ送給速度（溶接電流の平均値）によって異なる値に設定されるので、上記の第１の溶接電流ＡＩｗの平均値と上記の第２の溶接電流ＢＩｗの平均値とが異なれば、第１のピーク電流通電時間ＡＴｐと第２のピーク電流通電時間ＢＴｐとは異なった値となり、第１のピーク電流ＡＩｐと第２のピーク電流ＢＩｐとは異なった値になる。
また、同図（Ｄ）に示すように、第２のピーク電流通電時間ＢＴｐの間は第２のピーク電流ＢＩｐに対応した第２のピーク電圧ＢＶｐが第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
【００１０】
▲４▼  時刻ｔ５〜ｔ６の期間
同図（Ｃ）に示すように、時刻ｔ５から第２のパルス周期ＢＴｆ期間が終了する時刻ｔ６までの間は、溶滴移行しない範囲で予め設定した第２のベース電流ＢＩｂが通電する。通常、この値は、ワイヤ送給速度（溶接電流の平均値）によって異なる値に設定されるので、上記の第１の溶接電流ＡＩｗの平均値と上記の第２の溶接電流ＢＩｗの平均値とが異なれば、第１のベース電流ＡＩｂと第２のベース電流ＢＩｂとは異なった値となる。
上記の第２のパルス周期ＢＴｆの継続時間は、上記の▲２▼項と同様に、第２の溶接電圧ＢＶｗの平均値と電源装置の外部から設定される第２の電圧設定信号ＢＶｓとの誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御（電圧フィードバック制御）によって自動的に決定される。
また、同図（Ｄ）に示すように、この期間中は第２のベース電流ＢＩｂに対応した第２のベース電圧ＢＶｂが第２の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。時刻ｔ４以前及び時刻ｔ６以後の期間は、上記の▲３▼項及び▲４▼項の動作を繰り返して第２の溶接電源装置ＢＰＳによる溶接が行われる。
【００１１】
上記の▲１▼項及び▲２▼項に示す第１の溶接電源装置ＡＰＳにおける電圧フィードバック制御及び溶接電流の通電を制御する電流波形制御並びに上記の▲３▼項及び▲４▼項に示す第２の溶接電源装置ＢＰＳにおける電圧フィードバック制御及び電流波形制御は、各溶接電源装置ごとに完全に独立して行われる。そのために、第１のピーク電流ＡＩｐ及び第１のベース電流ＡＩｂの通電するタイミングと、第２のピーク電流ＢＩｐ及び第２のベース電流ＢＩｂが通電するタイミングとは、同図（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、アトランダムになる。
なお、第１のベース電圧ＡＶｂが同図（Ｂ）のイ部に示すように持ち上がる期間は、第２のピーク電流ＢＩｐの通電期間と一致し、同様に第２のベース電圧ＢＶｂが同図（Ｄ）のロ部に示すように持ち上がる期間は、第１のピーク電流ＡＩｐの通電期間と一致する。この現象は、第１のアークと第２のアークとの間のアークの相互干渉によって発生しており、この現象の詳細は図８で後述する。
【００１２】
図３は、前述した従来技術の第１の溶接電源装置ＡＰＳ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの回路構成を示すブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【００１３】
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を行い、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、インバータ制御回路は、交流の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構成されており、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のオン／オフが制御されて出力制御が行われる。
【００１４】
第１の電圧検出回路ＡＶＤは、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を検出して平均化した第１の電圧検出信号ＡＶｄを出力する。第１の電圧設定回路ＡＶＳは、電源装置の外部に設けられており、第１の電圧設定信号ＡＶｓ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第１の電圧検出信号ＡＶｄと、目標値である上記第１の電圧設定信号ＡＶｓ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だけ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。
【００１５】
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から点線で囲んだ第１の変調回路ＡＭＣが形成される。この第１の変調回路ＡＭＣは、上記の第１の電圧検出信号ＡＶｄと上記の第１の電圧設定信号ＡＶｓとを入力として、それらの信号間の誤差による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。この変調方式としては、上記の周波数変調制御の他にパルス幅変調制御も慣用技術として使用されている。
【００１６】
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の溶接電流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電流検出信号Ｉｄと、目標値である第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に従って出力制御が行われて、第１の溶接電圧ＡＶｗが印加する。
【００１７】
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、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。
【００１８】
次に、第２の溶接電源装置ＢＰＳ及び第２のワイヤ送給装置ＢＷＦの回路ブロックの説明は、上記の第１の溶接電圧ＡＶｗ及び第１の溶接電流ＡＩｗを第２の溶接電圧ＢＶｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗに、第１の電圧検出回路ＡＶＤ及び第１の電圧検出信号ＡＶｄを第２の電圧検出回路ＢＶＤ及び第２の電圧検出信号ＢＶｄに、第１の電圧設定回路ＡＶＳ及び第１の電圧設定信号ＡＶｓを第２の電圧設定回路ＢＶＳ及び第２の電圧設定信号ＢＶｓに、第１の変調回路ＡＭＣを第２の変調回路ＢＭＣ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のパルス周期信号ＡＴｆを第２のパルス周期信号ＢＴｆ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、それぞれ読み替えることで説明は同様になるので省略する。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の溶接電流ＢＩｗが通電する。
【００１９】
上述したように、第１の溶接電源装置ＡＰＳ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳにおいて、電圧フィードバック制御を行う電圧誤差増幅回路ＥＶ及び電流フィードバック制御を行う電流誤差増幅回路ＥＩは、両電源装置間では独立しているために、図２で前述したように、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとの通電タイミングはアトランダムになる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の多電極パルスアーク溶接方法では、２つのアークの相互間に作用する力によってアークの形状が変形するアークの相互干渉に起因して、アーク長が変動してアーク発生状態が不安定になる現象が生じる。以下、まずこのアークの相互干渉の発生原因について説明し、続いてアークの相互干渉によって発生する従来技術の問題点について説明する。
【００２１】
図４は、単独で発生しているアーク３に作用する力を説明するためのアーク発生部模式図である。同図（Ａ）は、発生しているアーク３の形状が溶接ワイヤ１の送給方向（以下、送給方向という）ａ−ｂを中心線として対称形状である場合であり、同図（Ｂ）は、発生しているアーク３の形状が送給方向ａ−ｂを中心線として対称形状でない場合である。
同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にアーク３が発生しており、溶接電流Ｉｗが通電している。この溶接電流Ｉｗは、溶接電源装置の図示していないプラス端子から溶接ワイヤ１→アーク３→被溶接物２と順次に通電した後にマイナス端子へと戻る。溶接ワイヤ１を通電する電流によって同図（Ａ）に示すような磁界が形成される。しかしこの場合は、アーク３の形状が対称形状であるので、この磁界によってアーク３に力は作用しない。一方、アーク３を通電する電流により形成された磁界によって、同図（Ａ）に示すようにアーク３を収縮させる力（以下、アークによる収縮力という）ＦＸが作用する。したがって、対称形状のアークには、アークによる収縮力のみが作用する。
【００２２】
次に、同図（Ｂ）においては、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間に、後述する図８（Ｂ）の第２のアークＢ３のように非対称形状のアーク３がａ−ｃ方向に発生して溶接電流Ｉｗが通電している。この溶接ワイヤ１を通電する電流によって、図示するような磁界が形成される。この場合には同図（Ａ）とは異なり、アーク３の形状が対称形状でないので、この磁界によってアーク３には力（以下、磁界による力という）ＦＹが作用する。一方、アーク３を通電する電流により形成される磁界によって、同図（Ｂ）に示すようにアーク３にはアークによる収縮力ＦＸが作用する。上記の磁界による力ＦＹはアーク３を送給方向ａ−ｂに引き戻すように作用し、かつ、上記のアークによる収縮力ＦＸはアークの形状を維持するように作用するので、アークは同図（Ａ）に示すような対称形状に戻り、その形状を保持する性質（アークの硬直性）を有する。また、上記の磁界による力ＦＹ及びアークによる収縮力ＦＸの力の大きさは、磁界を形成する電流値の大きさに比例する。
【００２３】
次に、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法における２つのアーク相互間に作用する力について図５〜図８を参照して説明する。
図５は、前述した図２と同様に、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法の電流・電圧波形図であり、同図（Ａ）は第１の溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接電圧ＡＶｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は第２の溶接電圧ＢＶｗの時間変化を示している。前述したように、第１の溶接電流ＡＩｗと第２の溶接電流ＢＩｗとはアトランダムに通電しているために、それぞれのピーク電流とベース電流との通電の組み合わせは下記の４通りとなる。
【００２４】
すなわち、同図の時刻ｔ１においては、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のピーク電流ＢＩｐが通電している。この状態でのアークの相互干渉については図６で後述する。次に、時刻ｔ２においては、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のベース電流ＡＩｂが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のベース電流ＢＩｂが通電している。この状態でのアークの相互干渉については図７で後述する。
【００２５】
さらに、時刻ｔ３においては、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のベース電流ＢＩｂが通電している。また、時刻ｔ４においては、上記とは逆に、第１の溶接電流ＡＩｗとして第１のベース電流ＡＩｂが通電し、かつ、第２の溶接電流ＢＩｗとして第２のピーク電流ＢＩｐが通電している。これらの状態でのアークの相互干渉については図８で後述する。
【００２６】
図６は、２つのアークに通電する第１及び第２の溶接電流が共にピーク電流である前述した図５の時刻ｔ１におけるアーク発生部の模式図である。以下、同図を参照して、この状態でのアークの相互干渉について説明する。
同図に示すように、第１の溶接ワイヤＡ１には第１のピーク電流ＡＩｐが通電して、前述した図４（Ａ）のときと同様に第１のアークＡ３が対称形状で発生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１には第２のピーク電流ＢＩｐが通電して、上記と同様に第２のアークＢ３が対称形状で発生している。
【００２７】
この状態では、前述した図４（Ａ）のときと同様に、第１のアークＡ３には、第１の溶接ワイヤＡ１を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによる磁界による力は作用せず、第１のアークＡ３を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによるアークによる収縮力ＡＦＸ１のみが作用する。また、第１のアークＡ３の周囲には第２の溶接ワイヤＢ１を通電する第２のピーク電流ＢＩｐによって磁界が形成されており、この磁界に対しては第１のアークＡ３は対称形状ではないために、第１のアークＡ３には、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ１に加えて磁界による力ＡＦＺ１が作用する。通常、２つのアークを通電する電流値が略等しいときは、アーク形状を維持する力であるアークによる収縮力ＡＦＸ１が、アーク形状を変形させる力である磁界による力ＡＦＺ１よりも大きいので、第１のアークＡ３の形状は変化しない。同様に、第２のアークＢ３の形状も変化しない。
【００２８】
上述したように時刻ｔ１の状態では、自己のアークによる収縮力（ＡＦＸ１及びＢＦＸ１）が他方のアークからの干渉である磁界による力（ＡＦＺ１及びＢＦＺ１）よりも大きいので、アークの形状は変化しない。すなわち、２つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はほとんどない。
【００２９】
図７は、２つのアークに通電する第１及び第２の溶接電流が共にベース電流である前述した図５の時刻ｔ２におけるアーク発生部の模式図である。
同図に示す状態は、上述した図６において２つのアークを通電する電流がピーク電流からベース電流に代わっただけであり、その動作は同様である。すなわち、自己のアークによる収縮力（ＡＦＸ２及びＢＦＸ２）が他方のアークからの干渉である磁界による力（ＡＦＺ２及びＢＦＺ２）よりも大きいので、アークの形状は変化しない。したがって、図６のときと同様に、２つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はほとんどない。
【００３０】
図８は、第１のアークＡ３に第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、第２のアークＢ３に第２のベース電流ＢＩｂが通電する前述した図５の時刻ｔ３におけるアーク発生部の模式図であり、同図（Ａ）は時刻ｔ３の時点でのアーク発生状態を示しており、同図（Ｂ）は時刻ｔ３直後のアーク発生状態を示している。以下、同図を参照して、この状態でのアークの相互干渉について説明する。
【００３１】
▲１▼  同図（Ａ）に示すように、第１の溶接ワイヤＡ１には第１のピーク電流ＡＩｐが通電し、前述した図４（Ａ）のときと同様に、第１のアークＡ３が対称形状で発生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１には第２のベース電流ＢＩｂが通電し、前述した図４（Ａ）のときと同様に、第２のアークＢ３が対称形状で発生している。
【００３２】
この状態では、第１のアークＡ３には、第１のアークＡ３を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによるアークによる収縮力ＡＦＸ１が作用する。さらに、第１のアークＡ３には、他方の第２の溶接ワイヤＢ１を通電する第２のベース電流ＢＩｂによる磁界による力ＡＦＺ２が作用する。ここで、第１のピーク電流ＡＩｐの値は第２のベース電流ＢＩｂの値に比べてかなり大きな値であるので、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ１が上記の磁界による力ＡＦＺ２よりも大きくなり、その結果、第１のアークＡ３の形状は変化しない。
【００３３】
他方、第２のアークＢ３には、第２のアークＢ３を通電する第２のベース電流ＢＩｂによるアークによる収縮力ＢＦＸ２が作用する。さらに、第２のアークＢ３には、他方の第１の溶接ワイヤＡ１を通電する第１のピーク電流ＡＩｐによる磁界による力ＢＦＺ１が作用する。ここで、第２のベース電流ＢＩｂの値は第１のピーク電流ＡＩｐの値に比べてかなり小さい値であるので、上記のアークによる収縮力ＢＦＸ２は上記の磁界による力ＢＦＺ１よりも小さくなり、その結果、第２のアークＢ３の形状は次の▲２▼項で説明する同図（Ｂ）のように変形する。
【００３４】
▲２▼  同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３直後においても、第１のアークＡ３の形状は上記▲１▼項と同様に変化しない。他方、第２のアークＢ３は上記▲１▼項の動作によって第１のアークＡ３方向に吸引されるために、同図（Ｂ）に示すようにアークの陰極点がｂ点からｃ点に移動して、アークの形状も非対称形状に大きく変形する。この変形した第２のアークＢ３の状態は、図４（Ｂ）で前述した状態と同じであるので、第２のアークＢ３には、上記▲１▼項で説明した力に加えて第２の溶接ワイヤＢ１を通電する第２のベース電流ＢＩｂによる磁界による力ＢＦＹ２が新たに作用する。その結果、ＢＦＺ１＝ＢＦＸ２＋ＢＦＹ２となり第２のアークＢ３に作用する力の均衡が保たれることになるので、第２のアークＢ３は同図（Ｂ）に示す形状を保持することになる。
【００３５】
また、第２のアークＢ３が同図（Ｂ）に示すように変形してアーク長がａ−ｂからａ−ｃに変化するために、アーク長は変形前よりも長くなる。アーク長が長くなると、アーク長に比例する溶接電圧値が大きくなるので、図５（Ｄ）の時刻ｔ３に示すように、第２の溶接電圧ＢＶｗの値は、通常の値よりも持ち上がって大きな値となる。
【００３６】
上述したように、自己のアークを通電する電流値よりも、他方のアークを通電する電流値が大きいときは、自己のアークは他方のアークの干渉によって吸引されて、その形状が変形すると共にアーク長も長くなる。特に、パルスアーク溶接では、一般的にピーク電流値は４００〜６００［Ａ］程度に設定し、ベース電流値は３０〜６０［Ａ］程度に設定するために、その電流差はかなり大きくなり、その結果、上記のアークの相互干渉は強くなり、アークの変形も大きくなる。
【００３７】
▲３▼  上記▲１▼項及び▲２▼項の場合とは逆に、第1のアークＡ３に第１のベース電流ＡＩｂが通電し、第２のアークＢ３に第２のピーク電流ＢＩｐが通電する前述した図５の時刻ｔ４においては、第２のアークＢ３の形状は変化しないが、他方、第１のアークＡ３は第２のアークＢ３からの干渉によって吸引されて、そのアークの形状は変形してアーク長は長くなる。そのために、図５（Ｂ）の時刻ｔ４に示すように、第２の溶接電圧ＢＶｗは持ち上がり通常値よりも大きな値となる。
【００３８】
上述したように、２つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉の影響は少ないが、通電する電流値の差が大きいときには、アークの相互干渉によって通電する電流値の小さな方のアークは大きく影響されて、その形状が大きく変形する。この後者の状態が発生すると、以下に説明するように、アーク発生状態が不安定になり、溶接品質が不良となる。
すなわち、前述した図５の時刻ｔ３では第２のアークＢ３の形状が、また時刻ｔ４では第１のアークＡ３の形状が、上述したアークの相互干渉によって変形してアーク長も長くなるために、溶滴移行が１パルス１溶滴移行の安定状態から外れて不安定になり、その結果、スパッタの大量発生、ビード外観の悪化、溶け込み不良等が生じて溶接品質が著しく悪化する。
さらに、図５の時刻ｔ５に示すように、上述したアークの相互干渉によってアーク長が長くなり過ぎるとアークを維持することができなくなり、ついにはアーク切れが発生する。溶接中にアーク切れが頻繁に発生すると、溶け込み不良、ビード外観の悪化等の溶接欠陥が生じる。
【００３９】
そこで、本発明は、多電極パルスアーク溶接方法において、２つのアークの相互干渉によって生じる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多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置を提供する。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
出願時の請求項１の発明は、図９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のピーク電流ＢＩｐの通電と第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１の溶接ワイヤＡ１に上記第１のベース電流ＡＩｂが通電する期間中に、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク電流ＢＩｐが通電するときは上記第１の溶接ワイヤＡ１に予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2を通電し、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク電流ＢＩｐが通電しないときは上記第１の溶接ワイヤＡ１に予め設定した通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通電し、かつ、
上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のベース電流ＢＩｂが通電する期間中に、上記第1の溶接ワイヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通電するときは上記第２の溶接ワイヤＢ１に予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2を通電し、上記第１の溶接ワイヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通電しないときは上記第２の溶接ワイヤＢ１に予め設定した通常値の第２のベース電流ＢＩb1を通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００４１】
出願時の請求項２の発明は、図９に示すように、
通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2の値が第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応して定まり、通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値が第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応して定まる出願時の請求項１の多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００４２】
出願時の請求項３の発明は、図１０及び図１１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には第１のピーク電流ＡＩｐの通電と第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には第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第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を発生させる溶接であって、
上記第１の溶接ワイヤＡ１と被溶接物２との間の溶接電圧ＡＶｗを検出して第１の電圧検出信号ＡＶｄを出力する第１の電圧検出回路ＡＶＤと、第１の電圧設定信号ＡＶｓを出力する第１の電圧設定回路ＡＶＳと、上記第１の電圧検出信号ＡＶｄ及び上記第１の電圧設定信号ＡＶｓを入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第１のパルス周期信号ＡＴｆを出力する第１の変調回路ＡＭＣ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及び上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐ及び上記第１のベース電流設定信号ＡＩｂ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のピーク電流ＡＩｐ及び上記第１のベース電流ＡＩｂの通電を制御する第１の溶接電源装置ＡＰＳ並びに
上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間の溶接電圧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、第２の電圧設定信号ＢＶｓを出力する第２の電圧設定回路ＢＶＳと、上記第２の電圧検出信号ＢＶｄ及び上記第２の電圧設定信号ＢＶｓを入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する第２の変調回路ＢＭＣと、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを出力する第２のピーク電流設定回路ＢＩＰと、第２のベース電流設定信号ＢＩｂを出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢと、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐ及び上記第２のベース電流設定信号ＢＩｂを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴｆによって上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐと上記第２のベース電流設定信号ＢＩｂとを切り換えて第２の電流制御設定信号ＢＩscとして出力する第２の切換回路ＢＳＷとから成り、上記第２の電流制御設定信号ＢＩscによって上記第２のピーク電流ＢＩｐ及び上記第２のベース電流ＢＩｂの通電を制御する第２の溶接電源装置ＡＰＳから構成される多電極パルスアーク溶接装置において、
上記第１のベース電流設定回路ＡＩＢが、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆを入力としてその入力信号が上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を出力し、その入力信号が上記第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢであり、かつ、
上記第２のベース電流設定回路ＢＩＢが、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力としてその入力信号が上記第1のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を出力し、その入力信号が上記第1のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢである多電極パルスアーク溶接装置である。
【００４３】
出願時の請求項４の発明は、図１２及び図１３に示すように、
第１のベース電流設定回路ＡＩＢが、第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号であるときは上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を出力し、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢであり、かつ、
第２のベース電流設定回路ＢＩＢが、第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを入力として上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号であるときは上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を出力し上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢである出願時の請求項３の多電極パルスアーク溶接装置である。
【００４４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図９は、本発明の第１の実施の形態（以下、実施形態１という）の多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図であり、同図（Ａ）は第１の溶接電流ＡＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は第１の溶接電圧ＡＶｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は第２の溶接電流ＢＩｗの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は第２の溶接電圧ＢＶｗの時間変化を示している。同図において、前述した図２と同様の時刻には同一符号を付しており、以下、同図及び図２を参照して説明する。
【００４５】
▲１▼  第１のアークを通電する第１の溶接電流ＡＩｗ
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間（第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ期間）中は、第１のアークには前述した図２のときと同様に、第１のピーク電流ＡＩｐが通電する。続いて、時刻ｔ２〜ｔ３期間中（第1のパルス周期ＡＴｆが終了する時刻まで）は、第１のアークには第１のベース電流ＡＩｂが通電する。このベース電流通電期間中であって、第２のアークに第２のピーク電流ＢＩｐが通電する時刻ｔ２〜ｔ２１期間中には、予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2を通電し、第２のアークに第２のベース電流ＢＩｂが通電する時刻ｔ２１〜ｔ３期間中には、予め設定した通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通電する。
また、同図（Ｂ）に示すように、第１の溶接電圧ＡＶｗは、上記の第１の溶接電流ＡＩｗに対応した電圧が印加する。
【００４６】
上述した第１の溶接電流ＡＩｗの通電によって、第１のアークの発生状態は以下のようになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２期間中は大きな値の第１のピーク電流ＡＩｐが通電してアークによる収縮力が大きいので、この期間中の第１のアークの発生状態は、第２のアークに通電する電流値によらず第２のアークからの干渉の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ２１〜ｔ３期間中には小さな値の通常値の第１のベ−ス電流ＡＩb1が通電してアークによる収縮力ｊは小さいが、このときの第２のアークを通電する通常値の第２のベース電流ＢＩb1の値も同程度であるために、図７で前述したときと同様に、第1のアークの発生状態は、第２のアークからの干渉の影響はなく、良好である。
【００４７】
一方、時刻ｔ２〜ｔ２１期間中の第１のアークの発生状態は、図２で前述した従来技術では、前述した図８（Ａ）において第１のアークと第２のアークとを入れ替えた状態と同様である。すなわち、第１のアークＡ３には、第２のピーク電流ＢＩｐの通電による磁界による力ＡＦＺ１及び通常値の第１のベース電流ＡＩｂの通電によるアークによる収縮力ＡＦＸ２が作用しており、このときＡＦＺ１＞ＡＦＸ２であるので、第１のアークＡ３は変形することになる。しかし、本発明では、第1のアークＡ３には通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2が通電するので、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ２は上記のときよりも大きくなる。その結果、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるので、第1のアークＡ３は変形しないで安定したアーク発生状態を維持する。上記の通常値よりも大きな値の第1のベース電流ＡＩb2の値は、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるように設定する。その設定値の一例としては、８０〜１５０［Ａ］程度となる。
【００４８】
▲２▼  第２のアークを通電する第２の溶接電流ＢＩｗ
図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ４〜ｔ５期間（第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ期間）中は、第２のアークには、前述した図２のときと同様に第２のピーク電流ＢＩｐが通電する。続いて、時刻ｔ５〜ｔ６期間中（第２のパルス周期ＢＴｆが終了する時刻まで）は、第２のアークには、第２のベース電流ＢＩｂが通電する。このベース電流通電期間中であって、第１のアークに第１のピーク電流ＡＩｐが通電する時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５２〜ｔ６の期間中には、予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2を通電し、第１のアークに第１のベース電流ＡＩｂが通電する時刻ｔ５１１〜ｔ５２期間中には予め設定した通常値の第２のベース電流ＢＩb1を通電する。
また、図９（Ｄ）に示すように、第２の溶接電圧ＢＶｗは、上記の第２の溶接電流ＢＩｗに対応した電圧が印加する。
【００４９】
上述した第２の溶接電流ＢＩｗの通電によって、第２のアークの発生状態は以下のようになる。すなわち、時刻ｔ４〜ｔ５期間中には、大きな値の第２のピーク電流ＢＩｐが通電してアークによる収縮力が大きいので、第２のアークの発生状態は、第１のアークからの干渉の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ５１〜ｔ５２期間中には、小さな値の通常値の第２のベ−ス電流ＢＩb1が通電してアークによる収縮力は小さいが、このときの第１のアークを通電する通常値の第１のベース電流ＡＩb1の値も同程度であるために、図７で前述したときと同様に、第２のアークの発生状態は、第１のアークからの干渉の影響はなく、良好である。
【００５０】
一方、時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５２〜ｔ６期間中の第２のアークの発生状態は、図２で前述した従来技術では、前述した図８（Ａ）の状態と同様である。すなわち、第２のアークＢ３には、第１のピーク電流ＡＩｐの通電による磁界による力ＢＦＺ１及び通常値の第２のベース電流ＢＩｂの通電によるアークによる収縮力ＢＦＸ２が作用しており、このときＢＦＺ１＞ＢＦＸ２であるので、第２のアークＢ３は変形することになる。しかし、本発明では、第２のアークＢ３には通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2が通電するので、上記のアークによる収縮力ＢＦＸ２は上記のときよりも大きくなる。その結果、ＢＦＺ１＜ＢＦＸ２となるので、第２のアークＢ３は変形しないで安定したアーク発生状態を維持する。上記の通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値は、ＢＦＺ１＜ＢＦＸ２となるように設定する。その設定値の一例としては、８０〜１５０［Ａ］程度となる。
【００５１】
上述したように、実施形態１の発明では、２つのアークの発生状態は、アークによる相互干渉の影響を受けないので、常に良好である。そのために、図９においては、前述した図２（Ｂ）のイ部及び図２（Ｄ）のロ部のようなアーク長の変動に伴うベース電圧の持ち上がり現象は発生しない。また、本発明ではアークの相互干渉を抑制した上で、２つのアークに対して独立した電圧フィードバック制御によるアーク長制御を行うことができるので、２つのアークそれぞれに対して溶接電流設定値及び溶接電圧設定値を独立して設定することができ、本溶接方法の適応範囲が広くなる。
【００５２】
図１０は、上述した実施形態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ブロック図である。同図において、図３で前述した従来溶接装置と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す図３とは異なる回路ブロックである第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のベース電流設定回路ＢＩＢについて説明する。
【００５３】
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２の変調回路ＢＭＣの出力信号である第２のパルス周期信号ＢＴｆを入力として、その入力信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、その入力信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。
【００５４】
第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１の変調回路ＡＭＣの出力信号である第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力として、その入力信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、予め設定した通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力し、その入力信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力する。
【００５５】
図１１は、上述した第１のベース電流設定回路ＡＩＢの詳細なブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
通常値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ１は、通常値の第1のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する。通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ２は、通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定信号ＡＩb2を出力する。ベース電流切換回路ＳＷＩＢは、第２のパルス周期信号ＢＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に切り換えられて、上記の通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に切り換えられて、上記の通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。また、第２のベース電流設定回路ＢＩＢについても、上記と同様の構成となる。
【００５６】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態（以下、実施形態２という）は、前述した図９と同様の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗを通電し、かつ、通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2の値を第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応させて設定し、通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値を第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応させて設定する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００５７】
上記の対応関係の一例を下式に示す。
ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）＝（７／２０）×ＢＩｐ−６０  （１）式
上式において、ＢＩｐ＝４００〜６００［Ａ］のとき、対応するＡＩb2＝８０〜１５０［Ａ］となる。他方、ＢＩb2＝ｆ（ＡＩｐ）の対応関係も、上式と同様に又は異なった関数として定めることができる。なお、
【００５８】
上述したように、通常値よりも大きな値のベース電流の値を、他方のアークを通電するピーク電流の値に対応させて適正値に設定することができる。そのために、上記の設定値が大きすぎて、その電流の通電によって溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定になることはなく、また逆に、上記の設定値が小さすぎて、アークの相互干渉を抑制する効果が不十分になりアーク発生状態が不安定になることもなく、常に良好なアーク発生状態を維持することができる。
【００５９】
図１２は、上述した実施形態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ブロック図である。同図において、前述した図３及び図１０と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す異なる回路ブロックである第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のベース電流設定回路ＢＩＢについて説明する。
【００６０】
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、上記第２のピーク電流設定信号の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、上記第２のパルス周期信号Ｔｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。
【００６１】
第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを入力として、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力し、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力する。
【００６２】
図１３は、上述した実施形態２における第１のベース電流設定回路ＡＩＢの詳細なブロック図である。同図において、前述した図１１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す異なる回路ブロックである通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定回路ＡＩＢ２について、同図を参照して説明する。
【００６３】
通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ２は、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として、ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）の対応関係によって定まる通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定信号ＡＩb2を出力する。この対応関係を上記（１）式で例示した。また、通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定回路ＢＩＢ２も、上記と同様の構成となる。
【００６４】
図１４は、本発明の効果を示すためのアーク切れ回数の比較図である。図３に示す従来溶接装置及び図１３に示す本発明（実施形態２）の溶接装置を使用して、溶接中に発生したアーク切れ回数の比較を行った。このときの主な溶接条件は以下のとおりである。すなわち、第１の溶接電流ＡＩｗの平均値は４００［Ａ］であり、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値は３２［Ｖ］であり、また、第２の溶接電流ＢＩｗの平均値は２００［Ａ］であり、第２の溶接電圧ＢＶｗの平均値は２８［Ｖ］である。試験方法は、溶接速度５［ｍ／分］で溶接長が５０［cm］の溶接を１０回繰り返して行い、その測定結果から１回の溶接当りのアーク切れ回数を計算して比較した。
【００６５】
試験結果は、同図に示すように、従来技術では１回の溶接当り１８回もアーク切れが発生して、スパッタも多く発生し不良なビード外観となった。これに対して、本発明では、アーク切れは１回も発生しないで良好なビード外観となった。
【００６６】
図１５は、本発明の効果を示すためのスパッタ発生量の比較図である。図３に示す従来溶接装置及び図１３に示す本発明（実施形態２）の溶接装置を使用して、溶接中に発生したスパッタ発生量の比較を行った。このときの主な溶接条件は前述した図１４のときと同様である。試験方法は、溶接速度５［ｍ／分］の溶接を行い、その溶接中に発生した１分間当りのスパッタ発生量を測定して比較した。
試験結果は、同図に示すように、従来技術では２２［ｇ／分］と大量のスパッタが発生して不良なビード外観となった。これに対して、本発明では９［ｇ／分］と従来技術のときの約４０［％］に減少して、良好なビード外観となった。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、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るので、常に良好な溶接品質を得ることができる。
さらに、請求項２及び４の発明では、アークの相互干渉を抑制するための通常値よりも大きな値のベース電流の値を、他方のアークを通電するピーク電流の値に対応させて定めるので、その値が大きすぎて溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定になることはなく、また逆に、その値が小さすぎてアークの相互干渉の抑制効果が不十分になりアーク発生状態が不安定になることもなく、常に良好なアーク発生状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の多電極パルスアーク溶接装置の構成図である。
【図２】従来技術の電流・電圧波形図である。
【図３】従来技術の溶接電源装置のブロック図である。
【図４】単独で発生しているアークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図５】従来技術の電流・電圧波形図である。
【図６】従来技術の２つのアーク共にピーク電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図７】従来技術の２つのアーク共にベース電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図８】従来技術の一方のアークにピーク電流、他方のアークにベース電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図９】本発明の電流・電圧波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図１１】第１の実施の形態におけるベース電流設定回路の詳細なブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態におけるベース電流設定回路の詳細なブロック図である。
【図１４】本発明の効果を示すためのアーク切れ回数の比較図である。
【図１５】本発明の効果を示すためのスパッタ発生量の比較図である。
【符号の説明】
１  溶接ワイヤ
２  被溶接物
２１  溶融池
３  アーク
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
ＡＦＺ１〜２、ＢＦＺ１〜２  磁界による力
ＡＩＢ  第１のベース電流設定回路
ＡＩｂ  第１のベース電流（設定信号）
ＡＩＢ１  通常値の第1のベース電流設定回路
ＡＩb1  通常値の第1のベース電流（設定信号）
ＡＩＢ２  通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定回路
ＡＩb2  通常値よりも大きな値の第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（設定信号）
ＡＩsc  第１の電流制御設定信号
ＡＩｗ  第１の溶接電流
ＡＭＣ  第１の変調回路
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（信号）
ＡＴｐ  第１のピーク電流通電時間
ＡＶｂ  第１のベース電圧
ＡＶＤ  第１の電圧検出回路
ＡＶｄ  第１の電圧検出信号
ＡＶｐ  第１のピーク電圧
ＡＶＳ  第１の電圧設定回路
ＡＶｓ  第１の電圧設定信号
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（設定信号）
ＢＩＢ１  通常値の第２のベース電流設定回路
ＢＩb1  通常値の第2のベース電流（設定信号）
ＢＩＢ２  通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定回路
ＢＩb2  通常値よりも大きな値の第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（設定信号）
ＢＩsc  第２の電流制御設定信号
ＢＩｗ  第２の溶接電流
ＢＭＣ  第２の変調回路
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（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
ＢＶＳ  第２の電圧設定回路
ＢＶｓ  第２の電圧設定信号
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
ＦＸ、ＡＦＸ１〜２、ＢＦＸ１〜２  アークによる収縮力
ＦＹ、ＢＦＹ２  磁界による力
ＩＤ  電流検出回路
Ｉｄ  電流検出信号
ＩＮＶ  出力制御回路
Ｉｗ  溶接電流
ＭＭ  モノマルチバイブレータ
ＳＷＩＢ  ベース電流切換回路
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
ＶＦ  Ｖ／Ｆ変換回路
Ｖｆ  Ｖ／Ｆ変換信号
ＷＣ  送給制御回路
Ｗｃ  送給制御信号
【図１】
0004342689.tif 000002
【図２】
0004342689.tif 000003
【図３】
0004342689.tif 000004
【図４】
0004342689.tif 000005
【図５】
0004342689.tif 000006
【図６】
0004342689.tif 000007
【図７】
0004342689.tif 000008
【図８】
0004342689.tif 000009
【図９】
0004342689.tif 000010
【図１０】
0004342689.tif 000011
【図１１】
0004342689.tif 000012
【図１２】
0004342689.tif 000013
【図１３】
0004342689.tif 000014
【図１４】
0004342689.tif 000015
【図１５】
0004342689.tif 000016