(57)【要約】【課題】消耗電極アーク溶接の溶接開始時に、アーク発生を正確に判別して溶接トーチの移動開始との同期を正確に行えるようにすることを目的とする。【解決手段】溶接開始に際して溶接ワイヤと母材との間にアークが発生したことを判別して溶接トーチの移動を開始する消耗電極アーク溶接の溶接開始方法において、予め定めたサンプリング周期ごとに溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖを検出し、検出された複数組の溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖによって予め定めた特性算出期間Ｔｃ（ｍ）ごとに１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂ（ａ及びｂは定数）を算出し、この切片ｂが予め定めたアーク判定範囲内にあるときは前記アークが発生したと判別して、前記溶接トーチの移動を開始する。これにより、ワイヤ突出し部の電圧値が大きいときでも誤動作なしにアーク発生状態を判別することができる。【選択図】  図１
2009142823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始に際して溶接ワイヤと母材との間にアークが発生したことを判別して溶接トーチの移動を開始する消耗電極アーク溶接の溶接開始方法において、
予め定めたサンプリング周期ごとに溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖを検出し、
予め定めた特性算出期間ごとの前記検出された複数組の溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖによって１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂ（ａ及びｂは定数）を刻々と算出し、
この切片ｂが予め定めたアーク判定範囲内にあるときは前記アークが発生したと判別する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接開始方法。
【請求項２】
前記切片ｂが前記アーク判定範囲内にあり、かつ、前記傾きａが正の値であるときに、前記アークが発生したと判別する、ことを特徴とする請求項１記載の消耗電極アーク溶接の溶接開始方法。
【請求項３】
前記切片ｂが前記アーク判定範囲内にあり、かつ、前記傾きａが所定範囲内であるときに、前記アークが発生したと判別する、ことを特徴とする請求項１記載の消耗電極アーク溶接の溶接開始方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接開始時にアーク発生を正確に判別して溶接トーチの移動を開始させるための消耗電極アーク溶接の溶接開始方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極アーク溶接の溶接開始時においては、アークが発生したことを判別して溶接トーチの移動を開始する必要がある。溶接装置に溶接開始信号が入力されると、溶接ワイヤの送給が開始され、この送給によって溶接ワイヤが母材と短絡すると溶接電流が通電する。この時点においてアークが瞬時に発生する場合もあるが、１０〜１００ms程度の長期短絡状態のままで溶接電流が通電した後にアークが発生する場合もある。さらに、長期短絡の後に溶接ワイヤの突出し部が溶接電流の通電によるジュール熱によって加熱されて破断され再び無負荷状態に戻る場合もある。したがって、溶接トーチを移動させるタイミングは、溶接開始信号が入力されたときではなく、溶接電流が通電したときでもなく、アークが発生したときにする必要がある。アーク発生よりも早く溶接トーチの移動が開始されると、溶接開始部に溶接ビードが形成されないことになるために不良な溶接品質となる。また、アーク発生から遅れて溶接トーチの移動が開始されると、溶接開始部の溶接ビードが大きく盛り上がった状態になり、やはり不良な溶接品質になる。上記の長期短絡が生じる場合としては、溶接ワイヤの先端に絶縁物が付着しているとき、溶接ワイヤの直径が１．０mm以下の細径であるとき、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼又はアルミニウム材であるとき、溶接電流平均値が１００Ａ以下の小電流域であるとき、ワイヤ突出し長さが比較的長いとき、母材が亜鉛メッキ鋼板等の表面処理鋼板であるとき等種々な場合がある。以下、従来技術の溶接開始方法について説明する（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
図６は、ロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の一般的な構成図である。以下、同図を参照して各構成物について説明する。
【０００４】
ロボット制御装置ＲＣは、記憶されている作業プログラムに従ってロボット本体ＲＭを動作させるためにサーボモータ（図示せず）を制御するための動作制御信号Ｍｃを出力する。
溶接電源ＰＳは、ワイヤ送給モータＷＭを制御するための送給制御信号Ｆｃを出力すると共に、アーク３を発生させるための溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを出力する。また、上記のロボット制御装置ＲＣと溶接電源ＰＳとの間では、インターフェース信号Ｉｆが送受信される。このインターフェース信号Ｉｆには、少なくとも溶接開始信号Ｓｔ及びアーク発生判別信号Ａｄが含まれている。溶接開始信号Ｓｔは、ロボット制御装置ＲＣから溶接電源ＰＳに送信され、アーク発生判別信号Ａｄは逆に溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信される。これ以外にも、インターフェース信号Ｉｆには、溶接電圧設定信号、溶接電流設定信号（送給速度設定信号）等が含まれている。
【０００５】
ロボット本体ＲＭには、ワイヤ送給モータＷＭ及び溶接トーチ４が載置されている。溶接ワイヤ１はワイヤ送給モータＷＭによって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われる。
【０００６】
図７は、上述した溶接装置における溶接開始時の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接電圧ｖを示し、同図（Ｃ）は溶接電流ｉを示し、同図（Ｄ）はアーク発生判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００７】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが溶接電源ＰＳに入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、溶接ワイヤの送給が開始される。この時点では、溶接ワイヤ先端は母材と離れているために無負荷状態にあるので、同図（Ｂ）に示すように、高電圧値の無負荷電圧が溶接ワイヤ・母材間に印加する。
【０００８】
時刻ｔ２において、溶接ワイヤの先端が母材と短絡すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖは低電圧値の短絡電圧に変化し、同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流ｉが通電する。そして、短い短絡期間の後の時刻ｔ３において、アークが発生する。アークが発生すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖはアーク電圧に上昇し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流ｉは緩やかに下降する。このアーク電圧値がアーク判定範囲ΔＶａ内にあるときはアークが発生したと判別して、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ３においてアーク発生判別信号Ａｄがロボット制御装置ＲＣに送信（Ｈｉｇｈレベル）される。上記のアーク判定範囲ΔＶａの下限値は短絡電圧値よりも高い値（例えば１２Ｖ）に設定されており、上限値は無負荷電圧よりも低い値（例えば６０Ｖ）に設定されている。また、溶接電流ｉが通電しているか否かによって無負荷状態は判別することができるので、溶接電流ｉが通電しているときの溶接電圧ｖの値がアーク判定範囲ΔＶａの下限値以上であるときをアーク発生状態として判別することもできる。
【０００９】
アーク発生判別信号Ａｄが出力（Ｈｉｇｈレベル）されると、ロボット本体ＲＭに載置された溶接トーチ４は作業プログラムに従って溶接線に沿って移動を開始する。これにより、溶接開始時において、アーク発生と溶接トーチの移動開始が同期することになり、良好な溶接品質が得られる。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２６２３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した図７の場合は、溶接開始時に長期短絡が発生せずに良好なアークスタートが行われた場合である。これに対して、図８は、長期短絡が発生したときの各信号のタイミングチャートである。同図は上述した図７に対応しており、同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は同一である。長期短絡が発生する場合には上述したように種々な場合があるが、ここでは溶接ワイヤの直径が１．０mm以下の細径ワイヤを使用した場合を例示する。以下、同図を参照して説明する。
【００１２】
時刻ｔ２までの動作は図７と同一であるので、説明は省略する。時刻ｔ２において溶接ワイヤと母材とが短絡状態になると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖは低い値の短絡電圧値になり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流ｉが通電する。その後、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流ｉが急増するのに伴い、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖも増加する。特に、細径ワイヤであるのでワイヤ突出し部の抵抗値が大きいために、溶接電圧値ｖの増加傾きが大きくなる。この結果、時刻ｔ２１において、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖの値がアーク判定範囲ΔＶａの下限値以上になる。このために、同図（Ｄ）に示すように、アーク発生判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルになる。しかし、短絡状態はまだ解除されていないためにそれ以降も溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖが増加する。大電流が長期間通電するために、ワイヤ突出し部はジュール熱によって加熱されて破断しやすい状態になる。
【００１３】
時刻ｔ３においてワイヤ突出し部が破断するとアークが発生し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧ｖはアーク電圧値に上昇し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流ｉは下降する。同図（Ｄ）に示すように、アーク発生判別信号Ａｄは誤動作して時刻ｔ２１にＨｉｇｈレベルになるが、本来は時刻ｔ３においてＨｉｇｈレベルにならなければならない。このために、溶接トーチの移動がアーク発生よりも早くなり、溶接開始部のビードが不良となるおそれが生じる。長期短絡の長さは、１００msに達する場合もあるために、このタイミングのずれは大きい。
【００１４】
そこで、本発明は、溶接開始時に種々な溶接条件下でも正確にアーク発生を判別することができ、アーク発生と溶接トーチの移動開始とを同期させることができる消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
溶接開始に際して溶接ワイヤと母材との間にアークが発生したことを判別して溶接トーチの移動を開始する消耗電極アーク溶接の溶接開始方法において、
予め定めたサンプリング周期ごとに溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖを検出し、
予め定めた特性算出期間ごとの前記検出された複数組の溶接電流ｉ及び溶接電圧ｖによって１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂ（ａ及びｂは定数）を刻々と算出し、
この切片ｂが予め定めたアーク判定範囲内にあるときは前記アークが発生したと判別する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接開始方法である。
【００１６】
第２の発明は、  前記切片ｂが前記アーク判定範囲内にあり、かつ、前記傾きａが正の値であるときに、前記アークが発生したと判別する、ことを特徴とする第１の発明記載の消耗電極アーク溶接の溶接開始方法である。
【００１７】
第３の発明は、前記切片ｂが前記アーク判定範囲内にあり、かつ、前記傾きａが所定範囲内であるときに、前記アークが発生したと判別する、ことを特徴とする第１の発明記載の消耗電極アーク溶接の溶接開始方法である。
【発明の効果】
【００１８】
上記第１の発明によれば、複数組の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉの検出値を使用して１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出し、この切片ｂの値がアーク判定範囲内にあるときはアーク発生状態であると判別して、アーク発生判別信号を出力して溶接トーチの移動を開始する。これによって、ワイヤ突出し部の抵抗値、溶接ケーブルの抵抗値等が大きい場合でも、アーク発生状態を正確に判別することができる。このために、良好な溶接開始部の溶接品質を得ることができる。
【００１９】
上記第２の発明によれば、１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出し、この傾きａが正の値であり、かつ、切片ｂがアーク判定範囲内にあるときはアーク発生状態であると判別して、アーク発生判別信号を出力する。このアーク発生判別信号が出力されたことに同期して溶接トーチの移動を開始する。アーク発生判別基準に、傾きａ及び切片ｂを使用することによって、アーク発生状態の判別精度が向上する。特に、１次近似式の算出期間が短いときに正確にアーク発生状態を判別することができる。このために、アーク発生状態の判別をより遅れなしに行うことができる。
【００２０】
上記第３の発明によれば、１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出し、この傾きａが所定範囲内にあり、かつ、切片ｂがアーク判定範囲内にあるときはアーク発生状態であると判別して、アーク発生判別信号を出力する。このアーク発生判別信号が出力されたことに同期して溶接トーチの移動を開始する。アーク発生判別基準に、傾きａ及び切片ｂを使用することによって、アーク発生状態の判別精度が向上する。特に、１次近似式の算出期間が短いときに正確にアーク発生状態を判別することができる。このために、アーク発生状態の判別をより遅れなしに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を示すための上述した図８と対応するタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接電圧ｖを示し、同図（Ｃ）は溶接電流ｉを示し、同図（Ｄ）はアーク発生判別信号Ａｄを示す。同図（Ａ）〜（Ｃ）の各波形は、上述した図８と全く同一であり、同図（Ｄ）に示すアーク発生判別信号Ａｄのみが異なっている。以下、同図を参照して説明する。
【００２３】
予め定めたサンプリング周期（例えば１００μｓ）ごとに溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、同時にＡ／Ｄ変換してデジタル値のサンプリング値を得る。時刻ｔ１から予め定めた特性算出期間Ｔｃごとの溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉのサンプリング値を使用して１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂ（ａ及びｂは定数）を算出する。
【００２４】
第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)中の溶接電圧のサンプリング値をｖ(1,1)〜ｖ(1,n)とし、溶接電流のサンプリング値をｉ(1,1)〜ｉ(1,n)とする。ここで、ｎ＝Ｔｃ／（サンプリング周期）である。特性算出期間Ｔｃは２〜１０ms程度の値である。例えば、Ｔｃ＝１０ms、サンプリング周期＝１００μｓのときはｎ＝１００となる。これらｖ(1,1)〜ｖ(1,n)
及びｉ(1,1)〜ｉ(1,n)のｎ組の値を使用して１次近似式ｖ＝ａ１×ｉ＋ｂ１を算出する。
【００２５】
第２回目の特性算出期間Ｔｃ(2)においても同様に、ｖ(2,1)〜ｖ(2,N)及びｉ(2,1)〜ｉ(2,n)によって１次近似式ｖ＝ａ２×ｉ＋ｂ２を算出する。この近似式の算出を特性算出期間Ｔｃごとに行う。
【００２６】
図２は、上記のサンプリング値の動作点と１次近似直線を示す図である。同図の横軸は溶接電流ｉを示し、縦軸は溶接電圧ｖをしめす。以下、同図を参照して説明する。
【００２７】
サンプリング値ｖ(1,1)を縦軸の値とし、ｉ(1,1)を横軸の値として丸印で表示したものが動作点である。ここでは、特性算出期間を６つの動作点で表示している。実際は、Ｔｃ＝１０ms、サンプリング周期１００μｓのときは１００個の動作点から形成される。同図において丸印の数字は、特性算出期間Ｔｃ(m)の番号ｍを示している。したがって、丸１は、第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)中の動作点を示す。
【００２８】
（１）  第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)中の動作
この期間中は無負荷状態であるので、溶接電流ｉ＝０となり、動作点は丸１に略集中する。したがって、この期間中は１次近似式は算出されない。
【００２９】
（２）  第２回目の特性算出期間Ｔｃ(2)中の動作
この期間中の動作点は、丸２の６個から形成されている。この動作点から１次近似式ｖ＝ａ２×ｉ＋ｂ２が算出される。この近似直線はＬ１となる。算出された切片ｂ２（切片とはｉ＝０のときのｖの値である）が予め定めたアーク判定範囲ΔＶｂ内にあるかを比較する。この期間中の切片ｂ２はアーク判定範囲ΔＶｂ内にはないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００３０】
（３）  第３回目の特性算出期間Ｔｃ(3)中の動作
この期間中も上記（２）と同様にして、１次近似式ｖ＝ａ３×ｉ＋ｂ３を算出する。この近似直線もＬ１となる。算出された切片ｂ３はアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００３１】
（４）  第４回目の特性算出期間Ｔｃ(4)中の動作
この期間中の動作点は丸４で示されている。これらによって１次近似式ｖ＝ａ４×ｉ＋ｂ４が算出される。この近似直線はＬ２となる。動作点の１つがＬ１上にあるが、それ以外の動作点の数が多いために近似直線はＬ２となる。この切片ｂ４はアーク判定範囲ΔＶｂ内にあるために、アーク発生状態であると判別する。したがって、上述した図１において、同図（Ｄ）に示すように、アーク発生判別信号Ａｄは第４回目の特性算出期間Ｔｃ(4)が終了する時点ｔ２でＨｉｇｈレベルに変化する。このようにして、溶接開始時のアーク発生を正確に判別することができる。上記のアーク判定範囲ΔＶｂは、１２〜６０Ｖ程度に設定する。
【００３２】
上記において、溶接電流ｉが所定値（例えば２０Ａ）以上通電しているときの動作点のみによって１次近似式を算出するようにしても良い。このようにすれば、無負荷状態での動作点を除くことができる。上述した第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)のように、無負荷状態のときは１次近似式は算出されない。そのために、無負荷状態を溶接電流ｉの通電によって判別しておくことで、１次近似式を算出することを省略することができる。このときには、上記のアーク判定範囲ΔＶｂはその下限値のみを設定すれば良い。
【００３３】
同図において、近似直線Ｌ１は短絡負荷特性を示すことになり、近似直線Ｌ２はアーク負荷特性を示すことになる。すなわち、短絡状態のときの動作点はＬ１上に乗ることになり、アーク発生状態のときの動作点はＬ２上に乗ることになる。近似直線Ｌ２の切片ｂの値によって負荷状態を判別するのは、溶接電流ｉによって短絡電圧値が大きくなり負荷状態の判別ができなくなることを改善するためである。これによって、溶接電源の出力端子から溶接トーチ又は母材までの溶接ケーブルの抵抗値及びワイヤ突出し部の抵抗値が大きい場合でも、負荷状態を正確に判別することができる。切片ｂの値は溶接電流ｉが０Ａのときのアーク電圧値を特性上求めることになり、この状態では短絡付加による電圧は０Ｖとなりその影響を除去することができる。このためにアーク発生状態を正確に判別することができる。
【００３４】
図３は、上述した実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００３５】
ロボット制御装置ＲＣ内の動作制御回路ＭＣは、予め設定された作業プログラムに従って、ロボット本体ＲＭを動作させるための動作制御信号Ｍｃを出力すると共に、溶接開始信号Ｓｔを出力する。また、動作制御回路ＭＣは、アーク発生判別信号Ａｄを入力として、溶接トーチを溶接線に沿って移動させるための動作制御信号Ｍｃを出力する。ロボット側インターフェース回路ＩＦＲは、上記の溶接開始信号Ｓｔを送信し、アーク発生判別信号Ａｄを受信する。
【００３６】
溶接電源側インターフェース回路ＩＦＰは、上記の溶接開始信号Ｓｔを受信し、アーク発生判別信号Ａｄを送信する。電源主回路ＰＭは、上記の溶接開始信号Ｓｔが入力されると起動されて、アークを発生させるための溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを出力する。電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧ｖを検出して、電圧検出信号ｖｄを出力する。電流検出回路ＩＤは、溶接電流ｉを検出して、電流検出信号ｉｄを出力する。
【００３７】
近似式算出回路ＬＣは、上記の電圧検出信号ｖｄ及び電流検出信号ｉｄを予め定めたサンプリング周期ごとに同時にＡ／Ｄ変換して、サンプリング値を得る。さらに、近似式算出回路ＬＣは、特性算出期間Ｔｃごとに上記のサンプリング値を使用して１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出して出力する。アーク発生判別回路ＡＤは、溶接開始信号Ｓｔが入力された後に、１次近似式の切片ｂがアーク判定範囲ΔＶｂ内にあるときはアーク発生判別信号Ａｄを出力する。
【００３８】
送給制御回路ＦＣは、上記の溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤを送給するための送給制御信号Ｆｃをワイヤ送給モータＷＭに出力する。
【００３９】
上述した実施の形態１によれば、特性算出期間ごとに溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉの検出値を使用して１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出し、この切片ｂの値が所定範囲（アーク判定範囲）内にあるときはアーク発生状態であると判別して、アーク発生判別信号を出力して溶接トーチの移動を開始する。これによって、ワイヤ突出し部の抵抗値、溶接ケーブルの抵抗値等が大きい場合でも、アーク発生状態を正確に判別することができる。このために、良好な溶接開始部の溶接品質を得ることができる。
【００４０】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を示すタイミングチャートである。同図は上述した図１と対応しており、同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は同一であり、かつ、その波形も同一である。異なるのは、特性算出期間Ｔｃを図１に比べて１／２に短縮した点である。同図において、（１）は第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)をしめし、（ｍ）は第ｍ回目の特性算出期間Ｔｃ(m)を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
図１のときと同様に、溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、サンプリング周期ごとにＡ／Ｄ変換してサンプリング値を得る。そして、各特性算出期間ごとにこれら複数組のサンプリング値を使用して１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出する。
【００４２】
図５は、上述したサンプリング値による動作点の軌跡を示す図である。同図の横軸は溶接電流ｉを示し、縦軸は溶接電圧ｖを示す。同図は上述した図２と対応している。以下、各特性算出期間の動作について説明する。
【００４３】
（１）  第１回目の特性算出期間Ｔｃ(1)中の動作
この期間中は無負荷状態であるので、溶接電流ｉ＝０となり、動作点は丸１に略集中する。したがって、この期間中は１次近似式は算出されない。
【００４４】
（２）  第２回目の特性算出期間Ｔｃ(2)中の動作
この期間中も無負荷状態であるので、溶接電流ｉ＝０となり、動作点は丸１に略集中する。したがって、この期間中は１次近似式は算出されない。
【００４５】
（３）  第３回目の特性算出期間Ｔｃ(3)中の動作
この期間中の動作点は、丸３の６個から形成されている。この動作点から１次近似式ｖ＝ａ３×ｉ＋ｂ３が算出される。この近似直線はＬ１となる。ここで、算出された傾きａ３が正の値であり、かつ、算出された切片ｂ３が予め定めたアーク判定範囲ΔＶｂ内にあるかを比較する。この結果、ａ３＞０であるが、切片ｂ３はアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００４６】
（４）  第４回目の特性算出期間Ｔｃ(4)中の動作
この期間中も上記（３）と同様にして、１次近似式ｖ＝ａ４×ｉ＋ｂ４を算出する。この近似直線もＬ１となる。算出された傾きａ４＞０であるが、算出された切片ｂ４はアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００４７】
（５）  第５回目の特性算出期間Ｔｃ(5)中の動作
この期間中も上記（３）と同様にして、１次近似式ｖ＝ａ５×ｉ＋ｂ５を算出する。この近似直線もＬ１となる。算出された傾きａ４＞０であるが、算出された切片ｂ５はアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００４８】
（６）  第６回目の特性算出期間Ｔｃ(6)中の動作
この期間中も上記（３）と同様にして、１次近似式ｖ＝ａ６×ｉ＋ｂ６を算出する。この近似直線もＬ１となる。算出された傾きａ５＞０であるが、算出された切片ｂ６はアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００４９】
（７）  第７回目の特性算出期間Ｔｃ(7)中の動作
この期間中の動作点は丸７で示されている。これらによって１次近似式ｖ＝ａ７×ｉ＋ｂ７が算出される。この近似直線はＬ３となる。動作点の１つがＬ１上にあり、他の動作点はＬ２上にある。このために、１次近似直線はＬ１及びＬ２とは異なるＬ３となる。これは、動作点が短絡負荷とアーク負荷とにまたがっているためである。特性算出期間が短くなると、このような過渡的な状態が発生する確率が高くなる。したがって、このような過渡状態を判別するために傾きａ７が正の値であり、かつ、切片ｂ７がアーク判定範囲ΔＶｂ内にあうかの２重のチェックを行っている。ここでは、傾きａ７＜０であり、かつ、切片ｂ７もアーク判定範囲ΔＶｂ内にないので、アーク発生状態ではないと判別する。
【００５０】
（８）  第８回目の特性算出期間Ｔｃ(8)中の動作
この期間中の動作点は丸８で示されている。これらの動作点から１次近似式ｖ＝ａ８×ｉ＋ｂ８が算出される。この近似直線はＬ２となる。ここで、傾きａ８＞０であり、かつ、切片ｂ８がアーク判定範囲ΔＶｂ内にあるので、アーク発生状態であると判別する。したがって、上述した図４において、同図（Ｄ）に示すように、アーク発生判別信号Ａｄは第８回目の特性算出期間Ｔｃ(8)が終了する時点ｔ２でＨｉｇｈレベルに変化する。このようにして、溶接開始時のアーク発生を正確に判別することができる。
【００５１】
上述した実施の形態２では、アーク発生状態の判別のために、実施の形態１と同様に切片ｂがアーク判定範囲ΔＶｂ内にあることに加えて、傾きａが正の値であることを条件としている。これは、算出された１次近似式がアーク負荷特性であることをより正確に判別するためである。アーク負荷特性であれば、傾きａは正の値となり、かつ、切片はアーク判定範囲内になるからである。このようにすれば、特性算出期間Ｔｃの長さを短くしたときの短絡負荷とアーク負荷とが混在する過渡状態でも誤判別することがなくなる。さらに、傾きが所定範囲にあり、かつ、切片がアーク判定範囲内にあることを判別基準としても良い。この判別基準の方がより厳密にアーク発生状態を判別することができる。
【００５２】
上述した実施の形態２を実施するための溶接装置のブロック図は、上述した図３と同一である。但し、アーク発生判別回路ＡＤは、傾きａが正の値であり、かつ、切片ｂがアーク判定範囲内にあるときに、アーク発生判別信号Ａｄを出力する。また、アーク発生判別回路ＡＤは、傾きａが所定範囲にあり、かつ、切片ｂがアーク判定範囲内にあるときに、アーク発生判別信号Ａｄを出力するようにしても良い。これ以外のブロックの動作は、図３と同一であるので、説明は省略する。
【００５３】
上述した実施の形態２によれば、特性算出期間ごとに１次近似式ｖ＝ａ×ｉ＋ｂを算出し、この傾きａが正の値であり、かつ、切片ｂがアーク判定範囲内にあるときはアーク発生状態であると判別して、アーク発生判別信号を出力する。このアーク発生判別信号が出力されたことに同期して溶接トーチの移動を開始する。アーク発生判別基準に、傾きａ及び切片ｂを使用することによって、アーク発生状態の判別精度を向上させることができる。特に、特性算出期間が短く設定されたときに正確にアーク発生状態を判別することができる。特性算出期間を短く設定することができれば、アーク発生状態の判別をより遅れなしに行うことができる。傾きａが正の値であることを判定する代わりに、傾きａが所定範囲内にあることによって判定するようにすれば、よりアーク発生状態の判別精度を向上させることができる。
【００５４】
上述した実施の形態１〜２の発明は、消耗電極アーク溶接全般に適用することができる。すなわち、ｃｏ2溶接、ＭＡＧ／ＭＩＧ溶接、パルスアーク溶接、交流消耗電極アーク溶接等に適用することができる。また、実施の形態１〜２においては、ロボットを使用した溶接装置について説明したが、自動台車、溶接トーチの３次源移動機構を有する自動溶接装置等にも適用することができる。また、１次近似式の代わりに２次以上の近似式を使用しても良い。また、上述した実施の形態１〜２では、特性算出期間ごとに１次近似式を算出しているが、以下のようにしても良い。第１特性算出期間Ｔｃ(1)中のサンプリングデータをｉ(1)〜ｉ(n)及びｖ(1)〜ｖ(n)とし、これらから１次近似式を算出する。次に、第２特性算出期間Ｔｃ(2)中のサンプリングデータをｉ(2)〜ｉ(n+1)及びｖ(2)〜ｖ(n+1)とし、これらから１次近似式を算出する。すなわち、溶接電流及び溶接電圧はサンプリング周期ごとに検出され、１次近似式は特性算出期間のサンプリングデータによって算出され、算出される周期はサンプリング周期ごとになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を示すタイミングチャートである。
【図２】図１に示す溶接電流ｉと溶接電圧ｖとの動作点の軌跡を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る溶接装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を示すタイミングチャートである。
【図５】図４に示す溶接電流ｉと溶接電圧ｖとの動作点の軌跡を示す図である。
【図６】従来技術における消耗電極アーク溶接装置の構成図である。
【図７】従来技術における消耗電極アーク溶接の溶接開始方法を示すタイミングチャートである。
【図８】課題を説明するための長期短絡が発生したときの図７に対応するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
ａ            傾き
ＡＤ            アーク発生判別回路
Ａｄ            アーク発生判別信号
ｂ            切片
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ｉ            溶接電流
ＩＤ            電流検出回路
ｉｄ            電流検出信号
Ｉｆ            インターフェース信号
ＩＦＰ            溶接電源側インターフェース回路
ＩＦＲ            ロボット側インターフェース回路
Ｌ１〜Ｌ３        近似直線
ＬＣ            近似式算出回路
ＭＣ            動作制御回路
Ｍｃ            動作制御信号
ＰＭ            電源主回路
ＰＳ            溶接電源
ＲＣ            ロボット制御装置
ＲＭ            ロボット本体
Ｓｔ            溶接開始信号
Ｔｃ            特性算出期間
ｖ            溶接電圧
ＶＤ            電圧検出回路
ｖｄ            電圧検出信号
ＷＭ            ワイヤ送給モータ
ΔＶａ            アーク判定範囲
ΔＶｂ            アーク判定範囲
【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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