アークスタート制御方法
【課題】 消耗電極ガスソールドアーク溶接の溶接開始時に、溶接ワイヤを被溶接物に一旦接触させた後に引き離してアークを発生させるアークスタート制御方法において、前記引き離し時に再接触又はアーク切れが発生することを防止すると共に、定常アーク状態へと円滑に移行させて、良好なアークスタート性を確保する。
【解決手段】 本発明は、溶接開始に際して、溶接ワイヤ１を被溶接物２に接触させた後に、溶接ワイヤ１を被溶接物２から引き離して初期アーク３ａを発生させ、この引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達した後に、前記初期アーク３ａから定常アーク３ｂへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【解決手段】 本発明は、溶接開始に際して、溶接ワイヤ１を被溶接物２に接触させた後に、溶接ワイヤ１を被溶接物２から引き離して初期アーク３ａを発生させ、この引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達した後に、前記初期アーク３ａから定常アーク３ｂへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正逆回転が可能なワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、続けて溶接ワイヤが被溶接物に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時に小電流値の初期電流Ｉｓを通電し、続けて後退送給によって初期アークが発生すると溶接ワイヤを定常の送給速度Ｗfsで再び前進送給し、同時に定常の溶接電流Ｉｗを通電してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法が従来から知られている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について図５〜８を参照して説明する。
【０００３】
図５は、溶接ワイヤの送給系統を示す模式図である。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結した送給ロール５ａによって、溶接トーチ４を通って送給される。ワイヤ送給モータＷＭが正回転すると溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給し、逆回転すると被溶接物２から後退送給する。溶接電源装置ＰＳからの溶接電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられたコンタクトチップ４ａによって溶接ワイヤに給電する。また、溶接ワイヤ１の先端と被溶接物２との間の最短距離が、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ［mm］となる。
【０００４】
図６は、前述した従来技術のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００５】
電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／アーク判別回路ＳＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間が接触状態のときは短絡信号を、アーク発生状態のときはアーク発生信号を、短絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する。遅延回路ＤＴは、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号へ変化したことをトリガとして、予め定めた遅延時間Ｔｄの間Ｈｉｇｈレベルとなる遅延信号Ｄｔを出力する。
【０００６】
定常の送給速度設定回路ＷＳは、定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度設定値Ｗｉに相当する初期送給速度Ｗfiで前進送給し、続けて上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度設定値Ｗｒに相当する後退送給速度Ｗfrで後退送給し、続けて上記の遅延信号Ｄｔの出力が終了した時点で再び溶接ワイヤ１を被溶接物２へ上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当する定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、図５の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤ１を前進送給又は後退送給する。
【０００７】
電圧設定回路ＶＳは、溶接電源装置ＰＳの溶接電圧Ｖｗを設定するための電圧設定信号Ｖｓを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等によってアーク３を安定に維持するために適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この出力制御回路ＩＮＶは、外部からの溶接開始信号Ｓｔが入力された時点から上記の遅延信号Ｄｔの出力が終了する時点まで間は予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓの値に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。
【０００８】
図７は、図６で上述した溶接電源装置ＰＳ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の時間変化を示しており、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は遅延信号Ｄｔの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００９】
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値Ｗｉとなり、同図（Ｇ１）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ初期送給速度Ｗfiで前進送給される。なお、送給制御信号Ｆｃが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。また、同時に、図６の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示していないが、無負荷電圧が溶接電圧Ｖｗとして印加する。
次に、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、上記の前進送給によって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは徐々に短くなる。
【００１０】
（２）時刻ｔ２〜ｔ３の期間
時刻ｔ２において、同図（Ｇ２）に示すように、前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化する。この短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は被溶接物２から後退送給速度Ｗfrで後退送給される。同時に、同図（Ｅ）に示すように、（１）項で上述した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。この初期電流Ｉｓの値を５０［Ａ］程度の小電流値に設定する理由は、溶接ワイヤ１が初期電流Ｉｓによって溶融して被溶接物２に溶着しないようにするためである。
次に、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中、溶接ワイヤ１は後退送給されているが、図６で前述したワイヤ送給モータＷＭの正逆反転の応答遅れ時間及び溶接ワイヤ１の溶接トーチ内での曲がりによる遊び分の後退送給にかかる時間によって、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、この期間中は０［mm］のままである。
【００１１】
（３）時刻ｔ３〜ｔ４の期間
時刻ｔ３において、同図（Ｇ３）に示すように、後退送給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触しなくなると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生する。この初期アーク３ａが発生したことを判別して、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）からアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）へと変化する。この変化をトリガとして、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号Ｄｔが予め定めた遅延時間Ｔｄ（時刻ｔ３〜ｔ４）の間出力（Ｈｉｇｈレベル）される。
上記の遅延信号Ｄｔが出力されている時刻ｔ３〜ｔ４の後退送給時間Ｔｒ中は、同図（Ｇ４）に示すように、上記の初期アーク発生状態３ａを維持したままで後退送給を継続する。したがって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、徐々に長くなる。
【００１２】
（４）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
時刻ｔ４において、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号Ｄｔの出力が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物２へ再び前進送給される。同時に、図６の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Ｗfsに対応した大電流の定常の溶接電流Ｉｗを通電する。
また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４のときの再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwt［mm］から、上記の定常の溶接電流Ｉｗの通電によって収束時間Ｔc1［ｓ］経過後の時刻ｔ５において定常のアーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間距離）Ｌwc［mm］へと収束する。したがって、この期間中において、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状態３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと移行する。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５６−６７８４号公報
【特許文献２】特開昭５６−９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来技術のアークスタート制御方法には、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させるための下記の２つの解決すべき課題がある。
【００１５】
（１）第１の解決しようとする課題
図７で前述したように、後退送給速度Ｗfrによる後退送給の期間中（時刻ｔ３〜ｔ４）は、溶接ワイヤと被溶接物とを再接触させることなく、かつ、アーク切れを発生させることなく、初期アーク発生状態を安定に維持したままで後退送給を継続する必要がある。その理由は、初期アーク発生後に再接触すると溶接ワイヤと被溶接物とが溶着する可能性が大きいために、アークスタートをすることができない状態となるからである。また、この期間中にアーク切れが発生すると、再前進送給によって溶接ワイヤが被溶接物と再び接触するまでの長い時間にわたってアークが発生せず、その結果アークスタート部分のビード外観が不良となるからである。
【００１６】
上記の再接触を防止するには、初期アーク発生後のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを速やかに長くするために後退送給速度Ｗfrを速くする必要がある。他方、上記のアーク切れを発生させないためには、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて上記の後退送給速度Ｗfrの最大値が制限される。したがって、上記の後退送給速度Ｗfrは、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて再接触もアーク切れも生じない適正値に設定する必要がある。例えば、シールドガスの種類が炭酸ガス１００［％］のときは、炭酸ガス２０［％］＋アルゴンガス８０［％］の混合ガスのときよりもアーク切れが発生しやすいために、上記の後退送給速度Ｗfrを遅くする必要がある。
【００１７】
しかしながら、図７で前述したように、従来技術では後退送給を行う遅延時間Ｔｄは一定値であるために、上述した理由によって後退送給速度Ｗfrの設定が変化すると、結果として再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが変化することになる。この変化によって上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtと定常のアーク長Ｌwcとの差が大きくなると、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Ｔc1が長くなるために、アークスタート部分のビード外観が悪くなるという課題がある。
【００１８】
（２）第２の解決しようとする課題
前述した図７（Ｆ）に示す定常のアーク長Ｌwcは、シールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて、電圧設定信号Ｖｓによって適正値に設定される。したがって、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Ｔc1を短くしてアークスタート部分のビード外観を良好にするためには、上記の定常のアーク長Ｌwcとの差が小さくなるようにシールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtを適正値に制御する必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来技術では、上記（１）項の理由によって後退送給速度Ｗfrが適正値に定まると遅延時間Ｔｄは一定値であるために、結果的に再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtは一定値となり、任意の値に制御することはできない。したがって、従来技術では、定常のアーク長Ｌwcの設定が変化しても再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtをそれに応じて制御することができないために、両値の差が大きくなり収束時間Ｔc1が長くかかりアークスタート部分のビード外観が悪くなることを防止することができないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、溶接ワイヤを被溶接物に接触させた後に、溶接ワイヤを被溶接物から引き離して初期アークを発生させ、この初期アークを維持しながら再接触が発生しない値以上でかつアーク切れが発生する値未満の速度での引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した後に、前記初期アークから定常アークへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記後退距離設定値を、定常アーク長に略等しい値に設定する、ことを特徴とする第１の発明記載のアークスタート制御方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記引き離しの速度を、シールドガスの種類、定常の送給速度又は被溶接物の板厚の少なくとも１つに応じた適正値に設定する、ことを特徴とする第１又は第２の発明記載のアークスタート制御方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて引き離し速度が変化しても、引き離し終了時のワイヤ先端・被溶接物間距離は予め定めた後退距離設定値Ｌｓと等しくなるように制御されるので、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行は、上記の引き離し速度rが変化しても常に一定の短時間で円滑に行われ、その結果アークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
【００２４】
さらに、本発明では、引き離し終了時のワイヤ先端・被溶接物間距離が、定常のアーク長Ｌwcと略等しい後退距離設定値Ｌｓと等しくなるように制御されるので、シールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて電圧設定信号Ｖｓによって適正値に設定される定常のアーク長Ｌwcが変化しても、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと常に短時間で円滑に移行してアークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態の一例は、図２に示すように、
溶接開始信号Ｓｔが入力されると溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給し、
上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２に接触した時点で予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを溶接電源装置ＰＳから通電すると共に上記溶接ワイヤ１を上記被溶接物２から後退送給し、
上記後退送給によって上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２と離れると上記初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生してその初期アーク発生状態３ａを維持したままで上記後退送給を継続し、
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達した時点で上記溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速度Ｗfsで再び上記被溶接物２へ前進送給すると共に上記定常の送給速度Ｗfsに対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電することによって上記初期アーク発生状態３ａから定常のアーク発生状態３ｂへと円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
【００２６】
［実施例１］
実施例１の発明は、前述した再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtを、後述する後退距離設定信号Ｌｓによって定常のアーク長Ｌwcに対応した適正値に設定することができる。以下、実施例１の発明について説明する。
【００２７】
図１は、実施例１のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。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符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図６とは異なる回路ブロックである後退距離設定回路ＬＳ、距離判別回路ＬＤ、後退距離送給制御回路ＦＣＲ及び出力制御回路ＩＮＶについて、同図を参照して説明する。
【００２８】
後退距離設定回路ＬＳは、図７で前述した定常のアーク長Ｌwcに対応して設定される後退距離設定信号Ｌｓを出力する。距離判別回路ＬＤは、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが上記の後退距離設定信号Ｌｓの値と等しいときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの検出方法としては、実施例２〜４で後述する方法、前述した出力制御回路ＩＮＶがインバータ制御のときはそのＰＷＭ制御のパルス幅によって、サイリスタ位相制御のときはその点弧位相角によって行う方法等がある。後退距離送給制御回路ＦＣＲは、図６のときと同様に、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度設定値Ｗｉに相当する初期送給速度Ｗfiで前進送給し、続けて短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度設定値Ｗｒに相当する後退送給速度Ｗfrで後退送給し、続けて図６のときとは異なり上記の距離一致信号Ｌｄが出力された時点で再び溶接ワイヤ１を被溶接物２へ定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当する定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送給制御信号Ｆｃを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、外部からの溶接開始信号Ｓｔが入力された時点から上記の距離一致信号Ｌｄが出力される時点までの間は予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓの値に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。
【００２９】
図２は、上述した実施例１の溶接電源装置ＰＳにおける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の時間変化を示しており、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は距離一致信号Ｌｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示している。同図における時刻ｔ１〜ｔ３期間の動作は、前述した図７の同一時刻のときの動作と同様であるので説明は省略する。以下、図７の時刻ｔ４に相当する同図の時刻ｔ４１及び図７の時刻ｔ５に相当する同図の時刻ｔ５１の動作について、同図を参照して説明する。
【００３０】
時刻ｔ４１〜ｔ５１の期間
時刻ｔ４１において、同図（Ｆ）に示すように、後退送給速度Ｗfrでの後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが前述した後退距離設定信号Ｌｓの値と等しくなると、同図（Ｄ）に示すように、距離一致信号Ｌｄが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。上記の距離一致信号Ｌｄが出力されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは定常の送給速度設定信号Ｗｓの値となり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物２へ再び前進送給される。同時に、図１で前述した出力制御回路ＩＮＶは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Ｗfsに対応した大電流値の定常の溶接電流Ｉｗを通電する。
また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４１においては上記の後退距離設定信号Ｌｓの値に等しい再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwt［mm］となり、時刻ｔ５１においては定常のアーク長Ｌwc［mm］となる。このとき、前述したように、上記の後退距離設定信号Ｌｓは定常のアーク長Ｌwcと略等しい値に設定されるので、上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtと上記の定常のアーク長Ｌwcとの差は小さくなり収束時間Ｔc2は図７の従来技術のときの収束時間Ｔc1よりも短い時間となる。したがって、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状態３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと短時間で円滑に移行する。
【００３１】
［実施例２］
実施例２の発明は、実施例１の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の送給速度Ｗfrを積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが、上記の後退距離設定値Ｌｓに達したことによって判別する実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実施例２の発明について説明する。
【００３２】
図３は、実施例２のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図１とは異なる回路ブロックである送給速度検出回路ＷＤ及び送給速度積分回路ＩＷについて、同図を参照して説明する。
【００３３】
送給速度検出回路ＷＤは、送給速度Ｗｆを検出して、送給速度検出信号Ｗｄを出力する。この検出方法としては、ワイヤ送給モータＷＭにエンコーダを取り付けてエンコータの出力信号によって検出する方法、送給速度Ｗｆに比例するワイヤ送給モータＷＭの電機子電圧によって検出する方法等が慣用されている。
送給速度積分回路ＩＷは、図１で前述した距離判別回路ＬＤと置換する回路であって、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給期間中の上記の送給速度検出信号Ｗｄを積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが、後退距離設定信号Ｌｓの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記の初期アーク発生時点（短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点）からの後退送給速度Ｗfrの積分値は、後退送給速度Ｗfrの設定値に関係なく溶接ワイヤの後退距離であるワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗとなる。
また、上述した実施例２の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図２と同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
［実施例３］
実施例３の発明は、実施例１の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後述する後退送給時間Ｔｒが上記後退距離設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して定まる後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達したことによって判別する実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実施例３の発明について説明する。
【００３５】
図４は、実施例３のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図１とは異なる回路ブロックである後退送給時間設定回路ＴＲＳ及び後退送給タイマ回路ＴＲについて、同図を参照して説明する。
【００３６】
後退送給時間設定回路ＴＲＳは、後退距離設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して定まる後退送給時間設定信号Ｔrsを出力する。この対応関係は、Ｔrs［ｓ］＝Ｌｓ［mm］／Ｗｒ［mm/s］となる。
後退送給タイマ回路ＴＲは、図１で前述した距離判別回路ＬＤと置換する回路であって、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給時間Ｔｒが、上記の後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。したがって、この距離一致信号Ｌｄの出力時点は、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが後退距離設定信号Ｌｓの値と等しくなった時点である。
また、上述した実施例３の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図２と同様であるので、説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１の溶接電源装置のブロック図である。
【図２】実施例１のタイミングチャートである。
【図３】実施例２の溶接電源装置のブロック図である。
【図４】実施例３の溶接電源装置のブロック図である。
【図５】溶接ワイヤの送給系統を示す模式図である。
【図６】従来装置のブロック図である。
【図７】従来装置の各信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１ 溶接ワイヤ
２ 被溶接物
３ａ 初期アーク（発生状態）
３ｂ 定常のアーク（発生状態）
４ 溶接トーチ
４ａ コンタクトチップ
５ａ ワイヤ送給装置の送給ロール
ＤＴ 遅延回路
Ｄｔ 遅延信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣＲ 後退距離送給制御回路
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉｓ 初期電流（値／設定値）
ＩＷ 送給速度積分回路
Ｌｄ 距離一致信号
ＬＤ 距離判別回路
Ｌｒ 溶接ワイヤ後退距離
ＬＳ 後退距離設定回路
Ｌｓ 後退距離設定値（信号）
Ｌｗ ワイヤ先端・被溶接物間距離
Ｌwc 定常のアーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間距離）
Ｌwt 再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離
ＰＳ 溶接電源装置
ＳＡ 短絡／アーク判別回路
Ｓａ 短絡／アーク判別信号
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔｃ 収束時間
Ｔｄ 遅延時間（設定値）
ＴＲ 後退送給タイマ回路
Ｔｒ 後退送給時間
Ｔrs 後退送給時間設定（値／信号）
ＴＲＳ 後退送給時間設定回路
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧（値）
ＷＤ 送給速度検出回路
Ｗｄ 送給速度検出信号
Ｗｆ 送給速度
Ｗfi 初期送給速度
Ｗfr 後退送給速度
Ｗfs 定常の送給速度
Ｗｉ 初期送給速度設定値
ＷＭ ワイヤ送給モータ
Ｗｒ 後退送給速度設定値
ＷＳ 定常の送給速度設定回路
Ｗｓ 定常の送給速度設定信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正逆回転が可能なワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、続けて溶接ワイヤが被溶接物に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時に小電流値の初期電流Ｉｓを通電し、続けて後退送給によって初期アークが発生すると溶接ワイヤを定常の送給速度Ｗfsで再び前進送給し、同時に定常の溶接電流Ｉｗを通電してアークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法が従来から知られている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について図５〜８を参照して説明する。
【０００３】
図５は、溶接ワイヤの送給系統を示す模式図である。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直結した送給ロール５ａによって、溶接トーチ４を通って送給される。ワイヤ送給モータＷＭが正回転すると溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給し、逆回転すると被溶接物２から後退送給する。溶接電源装置ＰＳからの溶接電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられたコンタクトチップ４ａによって溶接ワイヤに給電する。また、溶接ワイヤ１の先端と被溶接物２との間の最短距離が、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ［mm］となる。
【０００４】
図６は、前述した従来技術のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【０００５】
電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／アーク判別回路ＳＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間が接触状態のときは短絡信号を、アーク発生状態のときはアーク発生信号を、短絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する。遅延回路ＤＴは、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号へ変化したことをトリガとして、予め定めた遅延時間Ｔｄの間Ｈｉｇｈレベルとなる遅延信号Ｄｔを出力する。
【０００６】
定常の送給速度設定回路ＷＳは、定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度設定値Ｗｉに相当する初期送給速度Ｗfiで前進送給し、続けて上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度設定値Ｗｒに相当する後退送給速度Ｗfrで後退送給し、続けて上記の遅延信号Ｄｔの出力が終了した時点で再び溶接ワイヤ１を被溶接物２へ上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当する定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、図５の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤ１を前進送給又は後退送給する。
【０００７】
電圧設定回路ＶＳは、溶接電源装置ＰＳの溶接電圧Ｖｗを設定するための電圧設定信号Ｖｓを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等によってアーク３を安定に維持するために適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この出力制御回路ＩＮＶは、外部からの溶接開始信号Ｓｔが入力された時点から上記の遅延信号Ｄｔの出力が終了する時点まで間は予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓの値に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。
【０００８】
図７は、図６で上述した溶接電源装置ＰＳ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の時間変化を示しており、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は遅延信号Ｄｔの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００９】
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値Ｗｉとなり、同図（Ｇ１）に示すように、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ初期送給速度Ｗfiで前進送給される。なお、送給制御信号Ｆｃが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。また、同時に、図６の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示していないが、無負荷電圧が溶接電圧Ｖｗとして印加する。
次に、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、上記の前進送給によって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは徐々に短くなる。
【００１０】
（２）時刻ｔ２〜ｔ３の期間
時刻ｔ２において、同図（Ｇ２）に示すように、前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化する。この短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は被溶接物２から後退送給速度Ｗfrで後退送給される。同時に、同図（Ｅ）に示すように、（１）項で上述した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。この初期電流Ｉｓの値を５０［Ａ］程度の小電流値に設定する理由は、溶接ワイヤ１が初期電流Ｉｓによって溶融して被溶接物２に溶着しないようにするためである。
次に、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中、溶接ワイヤ１は後退送給されているが、図６で前述したワイヤ送給モータＷＭの正逆反転の応答遅れ時間及び溶接ワイヤ１の溶接トーチ内での曲がりによる遊び分の後退送給にかかる時間によって、溶接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、この期間中は０［mm］のままである。
【００１１】
（３）時刻ｔ３〜ｔ４の期間
時刻ｔ３において、同図（Ｇ３）に示すように、後退送給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触しなくなると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生する。この初期アーク３ａが発生したことを判別して、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）からアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）へと変化する。この変化をトリガとして、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号Ｄｔが予め定めた遅延時間Ｔｄ（時刻ｔ３〜ｔ４）の間出力（Ｈｉｇｈレベル）される。
上記の遅延信号Ｄｔが出力されている時刻ｔ３〜ｔ４の後退送給時間Ｔｒ中は、同図（Ｇ４）に示すように、上記の初期アーク発生状態３ａを維持したままで後退送給を継続する。したがって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、徐々に長くなる。
【００１２】
（４）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
時刻ｔ４において、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号Ｄｔの出力が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物２へ再び前進送給される。同時に、図６の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Ｗfsに対応した大電流の定常の溶接電流Ｉｗを通電する。
また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４のときの再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwt［mm］から、上記の定常の溶接電流Ｉｗの通電によって収束時間Ｔc1［ｓ］経過後の時刻ｔ５において定常のアーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間距離）Ｌwc［mm］へと収束する。したがって、この期間中において、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状態３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと移行する。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５６−６７８４号公報
【特許文献２】特開昭５６−９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来技術のアークスタート制御方法には、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行させるための下記の２つの解決すべき課題がある。
【００１５】
（１）第１の解決しようとする課題
図７で前述したように、後退送給速度Ｗfrによる後退送給の期間中（時刻ｔ３〜ｔ４）は、溶接ワイヤと被溶接物とを再接触させることなく、かつ、アーク切れを発生させることなく、初期アーク発生状態を安定に維持したままで後退送給を継続する必要がある。その理由は、初期アーク発生後に再接触すると溶接ワイヤと被溶接物とが溶着する可能性が大きいために、アークスタートをすることができない状態となるからである。また、この期間中にアーク切れが発生すると、再前進送給によって溶接ワイヤが被溶接物と再び接触するまでの長い時間にわたってアークが発生せず、その結果アークスタート部分のビード外観が不良となるからである。
【００１６】
上記の再接触を防止するには、初期アーク発生後のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを速やかに長くするために後退送給速度Ｗfrを速くする必要がある。他方、上記のアーク切れを発生させないためには、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて上記の後退送給速度Ｗfrの最大値が制限される。したがって、上記の後退送給速度Ｗfrは、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて再接触もアーク切れも生じない適正値に設定する必要がある。例えば、シールドガスの種類が炭酸ガス１００［％］のときは、炭酸ガス２０［％］＋アルゴンガス８０［％］の混合ガスのときよりもアーク切れが発生しやすいために、上記の後退送給速度Ｗfrを遅くする必要がある。
【００１７】
しかしながら、図７で前述したように、従来技術では後退送給を行う遅延時間Ｔｄは一定値であるために、上述した理由によって後退送給速度Ｗfrの設定が変化すると、結果として再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが変化することになる。この変化によって上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtと定常のアーク長Ｌwcとの差が大きくなると、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Ｔc1が長くなるために、アークスタート部分のビード外観が悪くなるという課題がある。
【００１８】
（２）第２の解決しようとする課題
前述した図７（Ｆ）に示す定常のアーク長Ｌwcは、シールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて、電圧設定信号Ｖｓによって適正値に設定される。したがって、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Ｔc1を短くしてアークスタート部分のビード外観を良好にするためには、上記の定常のアーク長Ｌwcとの差が小さくなるようにシールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtを適正値に制御する必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来技術では、上記（１）項の理由によって後退送給速度Ｗfrが適正値に定まると遅延時間Ｔｄは一定値であるために、結果的に再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtは一定値となり、任意の値に制御することはできない。したがって、従来技術では、定常のアーク長Ｌwcの設定が変化しても再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtをそれに応じて制御することができないために、両値の差が大きくなり収束時間Ｔc1が長くかかりアークスタート部分のビード外観が悪くなることを防止することができないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、溶接ワイヤを被溶接物に接触させた後に、溶接ワイヤを被溶接物から引き離して初期アークを発生させ、この初期アークを維持しながら再接触が発生しない値以上でかつアーク切れが発生する値未満の速度での引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した後に、前記初期アークから定常アークへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記後退距離設定値を、定常アーク長に略等しい値に設定する、ことを特徴とする第１の発明記載のアークスタート制御方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記引き離しの速度を、シールドガスの種類、定常の送給速度又は被溶接物の板厚の少なくとも１つに応じた適正値に設定する、ことを特徴とする第１又は第２の発明記載のアークスタート制御方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、シールドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて引き離し速度が変化しても、引き離し終了時のワイヤ先端・被溶接物間距離は予め定めた後退距離設定値Ｌｓと等しくなるように制御されるので、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行は、上記の引き離し速度rが変化しても常に一定の短時間で円滑に行われ、その結果アークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
【００２４】
さらに、本発明では、引き離し終了時のワイヤ先端・被溶接物間距離が、定常のアーク長Ｌwcと略等しい後退距離設定値Ｌｓと等しくなるように制御されるので、シールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚等に応じて電圧設定信号Ｖｓによって適正値に設定される定常のアーク長Ｌwcが変化しても、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと常に短時間で円滑に移行してアークスタート部分のビード外観は常に良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態の一例は、図２に示すように、
溶接開始信号Ｓｔが入力されると溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給し、
上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２に接触した時点で予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを溶接電源装置ＰＳから通電すると共に上記溶接ワイヤ１を上記被溶接物２から後退送給し、
上記後退送給によって上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２と離れると上記初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生してその初期アーク発生状態３ａを維持したままで上記後退送給を継続し、
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達した時点で上記溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速度Ｗfsで再び上記被溶接物２へ前進送給すると共に上記定常の送給速度Ｗfsに対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電することによって上記初期アーク発生状態３ａから定常のアーク発生状態３ｂへと円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
【００２６】
［実施例１］
実施例１の発明は、前述した再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtを、後述する後退距離設定信号Ｌｓによって定常のアーク長Ｌwcに対応した適正値に設定することができる。以下、実施例１の発明について説明する。
【００２７】
図１は、実施例１のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。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符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図６とは異なる回路ブロックである後退距離設定回路ＬＳ、距離判別回路ＬＤ、後退距離送給制御回路ＦＣＲ及び出力制御回路ＩＮＶについて、同図を参照して説明する。
【００２８】
後退距離設定回路ＬＳは、図７で前述した定常のアーク長Ｌwcに対応して設定される後退距離設定信号Ｌｓを出力する。距離判別回路ＬＤは、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが上記の後退距離設定信号Ｌｓの値と等しいときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの検出方法としては、実施例２〜４で後述する方法、前述した出力制御回路ＩＮＶがインバータ制御のときはそのＰＷＭ制御のパルス幅によって、サイリスタ位相制御のときはその点弧位相角によって行う方法等がある。後退距離送給制御回路ＦＣＲは、図６のときと同様に、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度設定値Ｗｉに相当する初期送給速度Ｗfiで前進送給し、続けて短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になった時点で溶接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度設定値Ｗｒに相当する後退送給速度Ｗfrで後退送給し、続けて図６のときとは異なり上記の距離一致信号Ｌｄが出力された時点で再び溶接ワイヤ１を被溶接物２へ定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当する定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送給制御信号Ｆｃを出力する。出力制御回路ＩＮＶは、外部からの溶接開始信号Ｓｔが入力された時点から上記の距離一致信号Ｌｄが出力される時点までの間は予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓの値に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。
【００２９】
図２は、上述した実施例１の溶接電源装置ＰＳにおける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の時間変化を示しており、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は距離一致信号Ｌｄの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示している。同図における時刻ｔ１〜ｔ３期間の動作は、前述した図７の同一時刻のときの動作と同様であるので説明は省略する。以下、図７の時刻ｔ４に相当する同図の時刻ｔ４１及び図７の時刻ｔ５に相当する同図の時刻ｔ５１の動作について、同図を参照して説明する。
【００３０】
時刻ｔ４１〜ｔ５１の期間
時刻ｔ４１において、同図（Ｆ）に示すように、後退送給速度Ｗfrでの後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが前述した後退距離設定信号Ｌｓの値と等しくなると、同図（Ｄ）に示すように、距離一致信号Ｌｄが出力（Ｈｉｇｈレベル）される。上記の距離一致信号Ｌｄが出力されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは定常の送給速度設定信号Ｗｓの値となり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物２へ再び前進送給される。同時に、図１で前述した出力制御回路ＩＮＶは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Ｗfsに対応した大電流値の定常の溶接電流Ｉｗを通電する。
また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４１においては上記の後退距離設定信号Ｌｓの値に等しい再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwt［mm］となり、時刻ｔ５１においては定常のアーク長Ｌwc［mm］となる。このとき、前述したように、上記の後退距離設定信号Ｌｓは定常のアーク長Ｌwcと略等しい値に設定されるので、上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtと上記の定常のアーク長Ｌwcとの差は小さくなり収束時間Ｔc2は図７の従来技術のときの収束時間Ｔc1よりも短い時間となる。したがって、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状態３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと短時間で円滑に移行する。
【００３１】
［実施例２］
実施例２の発明は、実施例１の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の送給速度Ｗfrを積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが、上記の後退距離設定値Ｌｓに達したことによって判別する実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実施例２の発明について説明する。
【００３２】
図３は、実施例２のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図１とは異なる回路ブロックである送給速度検出回路ＷＤ及び送給速度積分回路ＩＷについて、同図を参照して説明する。
【００３３】
送給速度検出回路ＷＤは、送給速度Ｗｆを検出して、送給速度検出信号Ｗｄを出力する。この検出方法としては、ワイヤ送給モータＷＭにエンコーダを取り付けてエンコータの出力信号によって検出する方法、送給速度Ｗｆに比例するワイヤ送給モータＷＭの電機子電圧によって検出する方法等が慣用されている。
送給速度積分回路ＩＷは、図１で前述した距離判別回路ＬＤと置換する回路であって、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給期間中の上記の送給速度検出信号Ｗｄを積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが、後退距離設定信号Ｌｓの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記の初期アーク発生時点（短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点）からの後退送給速度Ｗfrの積分値は、後退送給速度Ｗfrの設定値に関係なく溶接ワイヤの後退距離であるワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗとなる。
また、上述した実施例２の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図２と同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
［実施例３］
実施例３の発明は、実施例１の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後述する後退送給時間Ｔｒが上記後退距離設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して定まる後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達したことによって判別する実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実施例３の発明について説明する。
【００３５】
図４は、実施例３のアークスタート制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図１とは異なる回路ブロックである後退送給時間設定回路ＴＲＳ及び後退送給タイマ回路ＴＲについて、同図を参照して説明する。
【００３６】
後退送給時間設定回路ＴＲＳは、後退距離設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して定まる後退送給時間設定信号Ｔrsを出力する。この対応関係は、Ｔrs［ｓ］＝Ｌｓ［mm］／Ｗｒ［mm/s］となる。
後退送給タイマ回路ＴＲは、図１で前述した距離判別回路ＬＤと置換する回路であって、短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給時間Ｔｒが、上記の後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。したがって、この距離一致信号Ｌｄの出力時点は、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが後退距離設定信号Ｌｓの値と等しくなった時点である。
また、上述した実施例３の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図２と同様であるので、説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１の溶接電源装置のブロック図である。
【図２】実施例１のタイミングチャートである。
【図３】実施例２の溶接電源装置のブロック図である。
【図４】実施例３の溶接電源装置のブロック図である。
【図５】溶接ワイヤの送給系統を示す模式図である。
【図６】従来装置のブロック図である。
【図７】従来装置の各信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１ 溶接ワイヤ
２ 被溶接物
３ａ 初期アーク（発生状態）
３ｂ 定常のアーク（発生状態）
４ 溶接トーチ
４ａ コンタクトチップ
５ａ ワイヤ送給装置の送給ロール
ＤＴ 遅延回路
Ｄｔ 遅延信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣＲ 後退距離送給制御回路
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉｓ 初期電流（値／設定値）
ＩＷ 送給速度積分回路
Ｌｄ 距離一致信号
ＬＤ 距離判別回路
Ｌｒ 溶接ワイヤ後退距離
ＬＳ 後退距離設定回路
Ｌｓ 後退距離設定値（信号）
Ｌｗ ワイヤ先端・被溶接物間距離
Ｌwc 定常のアーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間距離）
Ｌwt 再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離
ＰＳ 溶接電源装置
ＳＡ 短絡／アーク判別回路
Ｓａ 短絡／アーク判別信号
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔｃ 収束時間
Ｔｄ 遅延時間（設定値）
ＴＲ 後退送給タイマ回路
Ｔｒ 後退送給時間
Ｔrs 後退送給時間設定（値／信号）
ＴＲＳ 後退送給時間設定回路
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧（値）
ＷＤ 送給速度検出回路
Ｗｄ 送給速度検出信号
Ｗｆ 送給速度
Ｗfi 初期送給速度
Ｗfr 後退送給速度
Ｗfs 定常の送給速度
Ｗｉ 初期送給速度設定値
ＷＭ ワイヤ送給モータ
Ｗｒ 後退送給速度設定値
ＷＳ 定常の送給速度設定回路
Ｗｓ 定常の送給速度設定信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させた後に、溶接ワイヤを被溶接物から引き離して初期アークを発生させ、この初期アークを維持しながら再接触が発生しない値以上でかつアーク切れが発生する値未満の速度での引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した後に、前記初期アークから定常アークへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法。
【請求項２】
前記後退距離設定値を、定常アーク長に略等しい値に設定する、ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【請求項３】
前記引き離しの速度を、シールドガスの種類、定常の送給速度又は被溶接物の板厚の少なくとも１つに応じた適正値に設定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアークスタート制御方法。
【請求項１】
溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させた後に、溶接ワイヤを被溶接物から引き離して初期アークを発生させ、この初期アークを維持しながら再接触が発生しない値以上でかつアーク切れが発生する値未満の速度での引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した後に、前記初期アークから定常アークへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法。
【請求項２】
前記後退距離設定値を、定常アーク長に略等しい値に設定する、ことを特徴とする請求項１記載のアークスタート制御方法。
【請求項３】
前記引き離しの速度を、シールドガスの種類、定常の送給速度又は被溶接物の板厚の少なくとも１つに応じた適正値に設定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアークスタート制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２３１４１４（Ｐ２００６−２３１４１４Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９５３９（Ｐ２００６−１４９５３９）
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【分割の表示】特願２０００−３７２４１４（Ｐ２０００−３７２４１４）の分割
【原出願日】平成１２年１２月７日（２０００．１２．７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【分割の表示】特願２０００−３７２４１４（Ｐ２０００−３７２４１４）の分割
【原出願日】平成１２年１２月７日（２０００．１２．７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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