アーク長揺動パルスアーク溶接制御方法
【課題】低周波の切換周波数でアーク長を周期的に揺動させて溶接するアーク長揺動パルスアーク溶接方法において、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減すること。
【解決手段】溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間ＨＴｐ、ＬＴｐ中のピーク電流ＨＩｐ、ＬＩｐ及びベース期間ＨＴｂ、ＬＴｂ中のベース電流ＨＩｂ、ＬＩｂを交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間Ｔｓ中は、前記切換周波数（初期周波数ｆｓ）をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数ｆｔよりも低い値に設定する。これにより、溶接開始時の溶融池を十分に撹拌することができ、ブローホールの発生を低減することができる。
【解決手段】溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間ＨＴｐ、ＬＴｐ中のピーク電流ＨＩｐ、ＬＩｐ及びベース期間ＨＴｂ、ＬＴｂ中のベース電流ＨＩｂ、ＬＩｂを交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間Ｔｓ中は、前記切換周波数（初期周波数ｆｓ）をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数ｆｔよりも低い値に設定する。これにより、溶接開始時の溶融池を十分に撹拌することができ、ブローホールの発生を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク長を低周波で揺動させることによって溶融池を撹拌してブローホールの発生を抑制することができるアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ワイヤを定速で送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に高低方向に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法が広く慣用されている。この溶接方法は、アルミニウム材に対してはビード外観に美しい波目模様を形成することができる特長を有している。また、この溶接方法では、切換周波数を低周波に設定すると、アーク長の揺動に伴うアーク力の変化によって溶融池が撹拌されて、ブローホール及びピット（以下、合わせてブローホールという）の発生を低減することができる。以下、このアーク長揺動パルスアーク溶接方法について説明する。
【０００３】
図５は、従来技術におけるアーク長揺動パルスアーク溶接方法を示す波形図である。同図（Ａ）はアーク長を周期的に揺動させるための切換信号Stcを示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｄ）はアーク長Ｌａを示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
同図（Ａ）に示すように、切換信号Ｓtcは、予め定めた高アーク長期間ＨＴ中はＨｉｇｈレベルになり、予め定めた低アーク長期間ＬＴ中はＬｏｗレベルになる。この高アーク長期間ＨＴと低アーク長期間ＬＴとを合わせた期間が、切換周期Ｔｃとなる。したがって、切換周波数ｆｃ＝１／Ｔｃとなる。
【０００５】
高アーク長期間ＨＴ中は、同図（Ｂ）に示すように、高ピーク期間ＨＴｐ中の高ピーク電流ＨＩｐ及び高ベース期間ＨＴｂ中の高ベース電流ＨＩｂから成る高パルス電流群が通電する。この高ピーク期間ＨＴｐと高ベース期間ＨＴｂとを合わせて高パルス周期ＨＴｆになる。そして、この高パルス電流群の通電に対応して、同図（Ｃ）に示すように、高ピーク期間ＨＴｐ中は高ピーク電圧ＨＶｐが溶接ワイヤ・母材間に印加し、高ベース期間ＨＴｂ中は高ベース電圧ＨＶｂが印加する。
【０００６】
低アーク長期間ＬＴ中は、同図（Ｂ）に示すように、低ピーク期間ＬＴｐ中の低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース期間ＬＴｂ中の低ベース電流ＬＩｂから成る低パルス電流群が通電する。この低ピーク期間ＬＴｐと低ベース期間ＬＴｂとを合わせて低パルス周期ＬＴｆになる。そして、この低パルス電流群の通電に対応して、同図（Ｃ）に示すように、低ピーク期間ＬＴｐ中は低ピーク電圧ＬＶｐが溶接ワイヤ・母材間に印加し、低ベース期間ＬＴｂ中は低ベース電圧ＬＶｂが印加する。
【０００７】
上記において、高ピーク期間ＨＴｐ、高ピーク電流ＨＩｐ、高ベース電流ＨＩｂ、低ピーク期間ＬＴｐ、低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース電流ＬＩｂは予め所定値に設定される。そして、溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるように上記の高パルス周期ＨＴｆ及び低パルス周期ＬＴｆがフィードバック制御によって決定される。この制御は周波数変調制御と呼ばれる。この周波数変調制御は、溶接電源を消耗電極式アーク溶接に適した定電圧特性にするためである。
【０００８】
ここで、高ピーク期間ＨＴｐ＞低ピーク期間ＬＴｐ及び／又は高ピーク電流ＨＩｐ＞低ピーク電流ＬＩｐに設定することによって、アーク長Ｌａを揺動させることができる。すなわち、同図（Ｄ）に示すように、高アーク長期間ＨＴ中は高アーク長ＨＬａになり、低アーク長期間ＬＴ中は低アーク長ＬＬａになる。このように、アーク長Ｌａを切換周期Ｔｃ（切換周波数ｆｃ）で周期的に揺動させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特許第２９９３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
亜鉛メッキ鋼板をアーク溶接する場合、アーク熱によって亜鉛が蒸気となり溶融池内部に侵入し凝固して、ブローホールが多く発生するという問題がある。パルスアーク溶接においても同様である。この亜鉛メッキ鋼板に対してアーク長揺動パルスアーク溶接方法を適用した場合、切換周波数ｆｃを２０〜５０Ｈｚの範囲の低周波に設定して溶融池を撹拌することによって、溶融池内部に侵入した亜鉛蒸気を外部に放出することができるために、ブローホールの発生を低減することができる。
【００１１】
上述したように、亜鉛メッキ鋼板をアーク長揺動パルスアーク溶接することによって、溶接開始部分を除く定常部分のビードのブローホールを低減することができる。しかし、この従来技術の溶接方法では、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができない場合があり、そのことが溶接品質状問題であった。
【００１２】
そこで、本発明では、亜鉛メッキ鋼板の溶接において、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができるアーク長揺動パルスアーク溶接制御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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、
溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、前記切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する、
ことを特徴とするアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【００１４】
第２の発明は、前記初期期間中の前記切換周波数は、前記定常周波数よりも低い値に予め定めた一定値の初期周波数である、
ことを特徴とする第１の発明記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【００１５】
第３の発明は、前記初期期間中の前記切換周波数は、溶接開始時点で予め定めた初期周波数となり、時間経過に伴って次第に高くなり、前記初期期間経過時点で前記定常周波数となる、
ことを特徴とする第１の発明記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、切換周波数でアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する。これにより、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができ、溶接開始部から溶接終了部にわたって健全なビードを形成することができる。さらに、上記第３の発明によれば、初期期間中の切換周波数を、初期周波数から定常周波数へと連続的に高くなるように設定することによって、切換周波数の変化がビード外観の変化に及ぼす影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を示す溶接開始時の溶接電流波形図である。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
時刻ｔ１において、送給された溶接ワイヤが母材と接触してアークが発生し溶接が開始する。本稿において、溶接開始時点とは、アークが発生して溶接電流が通電を開始した時点のことである。時刻ｔ１の溶接開始時点から所定期間が経過する時刻ｔ２までが、初期期間Ｔｓとなる。初期期間Ｔｓ以降の期間が定常期間となる。初期期間Ｔｓ中の切換周期が初期切換周期となり、定常期間中の切換周期が定常切換周期となる。周波数は周期の逆数であるので、初期期間Ｔｓ中の切換周波数が初期周波数ｆｓとなり、定常期間中の切換周波数が定常周波数ｆｔとなる。ここで、ｆｓ＜ｆｔに設定される。上述したように、亜鉛メッキ鋼板に対してブローホール低減効果を奏するためには、上記の定常周波数ｆｔは２０〜５０Ｈｚの範囲でワイヤ送給速度、母材の亜鉛メッキ層の厚さ、継手形状等の溶接条件に応じて適正値に設定される。これに対して、上記の初期周波数ｆｓは、５〜１５Ｈｚの範囲で溶接条件に応じて適正値に設定される。
【００２０】
同図に示すように、初期期間Ｔｓ中は、高ピーク期間ＨＴｐの高ピーク電流ＨＩｐ及び高ベース期間ＨＴｂの高ベース電流ＨＩｂから成る高パルス電流群が高アーク長期間ＨＴｓの間通電し、続けて低ピーク期間ＬＴｐの低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース期間ＬＴｂの低ベース電流ＬＩｂから成る低パルス電流群が低アーク長期間ＬＴｓの間通電し、これらの通電が上記の初期周波数ｆｓで繰り返される。同様に、定常期間中は、高パルス電流群が高アーク長期間ＨＴｔの間通電し、続けて低パルス電流群が低アーク長期間ＬＴｔの間通電し、これらの通電が上記の定常周波数ｆｔで繰り返される。ここで、高アーク長期間と低アーク長期間との時間比率が５０％の場合、ＨＴｓ＝ＬＴｓ＝１／２・ｆｓとなり、ＨＴｔ＝ＬＴｔ＝１／２・ｆｔとなる。
【００２１】
初期周波数ｆｓを定常周波数ｆｔよりも低い周波数に設定することによって、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができる理由は、以下のとおりである。すなわち、溶接開始部での溶融池はまだ形成途中であるためにそのサイズが小さい。このために、定常期間と同様の定常周波数ｆｔで溶融池を撹拌させようとしても、周波数が高すぎて溶融池はうまく撹拌しない。このために、周波数を低く設定し、溶融池を定常期間よりも低い初期周波数ｆｓで撹拌すれば、溶融池はうまく撹拌される。この結果、溶融池内部に侵入した亜鉛蒸気を外部に放出することができ、ブローホールの発生を低減することができる。上記の初期期間Ｔｓは、溶接開始部から１〜５cm程度のビードが形成されるまでの時間に設定される。したがって、ビード長をＬｂ(cm)とし、溶接速度をＷｓ(cm/min)とすると、初期期間Ｔｓ＝６０・Ｌｂ／Ｗｓ秒となる。数値例を挙げると、Ｌｂ＝２cm、Ｗｓ＝６０cm/minとすると、初期期間Ｔｓ＝２秒となる。
【００２２】
本発明によって亜鉛メッキ鋼板を溶接した場合の溶接条件の一例を以下に示す。
母材：厚さ３mmの亜鉛メッキ鋼板、継手形状：重ねすみ肉、溶接ワイヤ：直径１．２mmのパルスアーク溶接用鉄鋼ワイヤ、シールドガス：アルゴン８０％＋炭酸ガス２０％、溶接速度８０cm/min、ワイヤ送給速度：７．２m/min、平均溶接電流：２２０Ａ、平均溶接電圧：２４Ｖ、初期周波数ｆｓ：６Ｈｚ、定常周波数ｆｔ：２０Ｈｚ、初期期間Ｔｓ：２秒、高ピーク期間ＨＴｐ：１．６ms、高ピーク電流ＨＩｐ：５００Ａ、高ベース電流ＨＩｂ：５０Ａ、低ピーク期間ＬＴｐ：１．４ms、低ピーク電流ＬＩｐ：４８０Ａ、低ベース電流ＬＩｂ：４０Ａ
上記の溶接条件によって溶接を行うことで、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを品質上問題がないレベルまで低減することができた。当然、定常部分から溶接終了部分にかけても健全なビードを形成することができた。
【００２３】
図２は、上述した実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源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。
【００２４】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の賞用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランス、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトル、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、変調信号に従って上記のインバータ回路を駆動する駆動回路、から構成される。溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。溶接ワイヤの送給に関するブロックについては、省略する。
【００２５】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均値算出回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄの平均値（平滑値）を算出して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電圧・周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、この信号の値に比例した周波数を有するパルス周期信号Ｔｆを出力する。すなわち、このパルス周期信号Ｔｆは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。
【００２６】
溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルとなる溶接開始信号Ｓｔを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出
力する。経過時間計測回路ＴＷは、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになり、かつ、電流検出信号Ｉｄが基準値以上になった時点（溶接開始時点）からの経過時間を計測して、経過時間信号Ｔｗを出力する。電流検出信号Ｉｄの値が基準値以上になったことは、溶接電流Ｉｗが通電を開始したことを意味している。
【００２７】
初期期間設定回路ＴＳＲは、予め定めた初期期間設定信号Ｔsrを出力する。切換周波数設定回路ＦＣＲは、上記の経過時間信号Ｔｗ及び上記の初期期間設定信号Ｔsrを入力として、予め定めた切換周波数設定関数によって経過時間に伴って変化する切換周波数設定信号Ｆcrを出力する。この初期期間設定関数については、図３及び図４で後述する。時間比率設定回路ＤＲは、時間比率(％)＝100・高アーク長期間／（高アーク長期間＋低アーク長期間）で定義される時間比率設定信号Ｄｒを出力する。すなわち、時間比率設定信号Ｄｒは、高アーク長期間と低アーク長期間とのデューティを設定する信号である。切換信号生成回路ＳＴＣは、上記の切換周波数設定信号Ｆcr及び上記の時間比率設定信号Ｄｒを入力として、高アーク長期間＝Ｄｒ／100・Ｆcr及び低アーク長期間＝(100−Ｄｒ)／100・Ｆcrを算出し、算出された高アーク長期間の間はＨｉｇｈレベルになり、続けて算出された低アーク長期間の間はＬｏｗレベルになり、以後これらを交互に繰り返す切換信号Ｓtcを出力する。したがって、この切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベルのときは高アーク長期間となり、Ｌｏｗレベルのときは低アーク長期間となる。そして、高アーク長期間と低アーク長期間とを合わせた切換周期（１／切換周波数）となる。
【００２８】
ピーク期間設定回路ＴＰＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ピーク期間設定値ＨＴｐ及び予め定めた低ピーク期間設定値ＬＴｐを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ピーク期間設定値ＨＴｐとなるピーク期間設定信号Ｔprを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ピーク期間設定値ＬＴｐとなるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。ピーク期間タイマ回路ＴＰは、このピーク期間設定信号Ｔpr及び上記のパルス周期信号Ｔｆを入力として、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間Ｈｉｇｈレベルになり、それ以外の期間はＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔｐを出力する。したがって、このピーク期間信号Ｔｐは、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間中はＬｏｗレベルになる信号である。
【００２９】
ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ピーク電流設定値ＨＩｐ及び予め定めた低ピーク電流設定値ＬＩｐを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ピーク電流設定値ＨＩｐとなるピーク電流設定信号Ｉprを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ピーク電流設定値ＬＩｐとなるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ベース電流設定値ＨＩｂ及び予め定めた低ベース電流設定値ＬＩｂを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ベース電流設定値ＨＩｂとなるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ベース電流設定値ＬＩｂとなるベース電流設定信号Ｉbrを出力する。電流制御設定回路ＩＣＲは、上記のピーク期間信号Ｔｐ、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記のベース電流設定信号Ｉbrを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベルピーク期間）のときは上記のピーク電流設定信号Ｉprを電流制御設定信号Ｉcrとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときは上記のベース電流設定信号Ｉbrを電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcrと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。これらの回路構成によって、図１で上述した溶接電流波形が通電する。
【００３０】
図３は、上記の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の一例を示す図である。同図の横軸は経過時間Ｔｗ(秒)をしめし、縦軸は切換周波数設定信号Ｆcr(Ｈｚ)をしめす。同図において、Ｔｗ＝０の時点が溶接開始時点である。また、Ｔsrは初期期間設定信号(秒)を示す。関数は以下のようになる。
０≦Ｔｗ＜Ｔsr Ｆcr＝ｆｓ
Ｔsr≦Ｔｗ Ｆcr＝ｆｔ
但し、ｆｓは予め定めた初期周波数であり、ｆｔは予め定めた定常周波数であり、ｆｓ＜ｆｔである。同図ではＴsr＝２秒、ｆｓ＝５Ｈｚ及びｆｔ＝３０Ｈｚの場合である。
【００３１】
図４は、上記の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の図３とは異なる一例を示す図である。同図の横軸は経過時間Ｔｗ(秒)をしめし、縦軸は切換周波数設定信号Ｆcr(Ｈｚ)をしめす。同図において、Ｔｗ＝０の時点が溶接開始時点である。また、Ｔsrは初期期間設定信号(秒)を示す。関数は以下のようになる。
０≦Ｔｗ＜Ｔsr Ｆcr＝((ｆｔ−ｆｓ)／Ｔsr)＋ｆｓ
Ｔsr≦Ｔｗ Ｆcr＝ｆｔ
但し、ｆｓは予め定めた初期周波数であり、ｆｔは予め定めた定常周波数であり、ｆｓ＜ｆｔである。同図ではＴsr＝２秒、ｆｓ＝５Ｈｚ及びｆｔ＝３０Ｈｚの場合である。同図では直線状に増加しているが、曲線状に増加するようにしても良い。
【００３２】
上述した実施の形態によれば、切換周波数でアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する。これにより、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができ、溶接開始部から溶接終了部にわたって健全なビードを形成することができる。さらに、図４で上述したように、初期期間中の切換周波数を、初期周波数から定常周波数へと連続的に高くなるように設定することによって、切換周波数の変化がビード外観の変化に及ぼす影響を少なくすることができる。
【００３３】
上述した実施の形態においては、直流パルスアーク溶接方法に本発明を適用した場合を説明したが、交流パルスアーク溶接方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を示す溶接開始時の溶接電流波形図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。
【図３】図２の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の一例を示す図である。
【図４】図２の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の図３とは異なる一例を示す図である。
【図５】従来技術におけるアーク長揺動パルス溶接方法を示す電流・電圧波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＲ 時間比率設定回路
Ｄｒ 時間比率設定信号
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
ｆｃ 切換周波数
ＦＣＲ 切換周波数設定回路
Ｆcr 切換周波数設定信号
ｆｓ 初期周波数
ｆｔ 定常周波数
ＨＩｂ 高ベース電流（設定値）
ＨＩｐ 高ピーク電流（設定値）
ＨＬａ 高アーク長
ＨＴ 高アーク長期間
ＨＴｂ 高ベース期間
ＨＴｆ 高パルス周期
ＨＴｐ 高ピーク期間（設定値）
ＨＴｓ （初期期間中の）高アーク長期間
ＨＴｔ （定常期間中の）高アーク長期間
ＨＶｂ 高ベース電圧
ＨＶｐ 高ピーク電圧
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｌａ アーク長
Ｌｂ 初期期間のビード長
ＬＩｂ 低ベース電流（設定値）
ＬＩｐ 低ピーク電流（設定値）
ＬＬａ 低アーク長
ＬＴ 低アーク長期間
ＬＴｂ 低ベース期間
ＬＴｆ 低パルス周期
ＬＴｐ 低ピーク期間（設定値）
ＬＴｓ（初期期間中の） 低アーク長期間
ＬＴｔ （定常期間中の）低アーク長期間
ＬＶｂ 低ベース電圧
ＬＶｐ 低ピーク電圧
ＰＭ 電源主回路
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＴＣ 切換信号生成回路
Ｓtc 切換信号
Ｔｃ 切換周期
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ ピーク期間信号
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
Ｔｓ 初期期間
ＴＳＲ 初期期間設定回路
Ｔsr 初期期間設定信号
ＴＷ 経過時間計測回路
Ｔｗ 経過時間（信号）
ＶＡＶ 電圧平均値算出回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ 送給モータ
Ｗｓ 溶接速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク長を低周波で揺動させることによって溶融池を撹拌してブローホールの発生を抑制することができるアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ワイヤを定速で送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に高低方向に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法が広く慣用されている。この溶接方法は、アルミニウム材に対してはビード外観に美しい波目模様を形成することができる特長を有している。また、この溶接方法では、切換周波数を低周波に設定すると、アーク長の揺動に伴うアーク力の変化によって溶融池が撹拌されて、ブローホール及びピット（以下、合わせてブローホールという）の発生を低減することができる。以下、このアーク長揺動パルスアーク溶接方法について説明する。
【０００３】
図５は、従来技術におけるアーク長揺動パルスアーク溶接方法を示す波形図である。同図（Ａ）はアーク長を周期的に揺動させるための切換信号Stcを示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｄ）はアーク長Ｌａを示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
同図（Ａ）に示すように、切換信号Ｓtcは、予め定めた高アーク長期間ＨＴ中はＨｉｇｈレベルになり、予め定めた低アーク長期間ＬＴ中はＬｏｗレベルになる。この高アーク長期間ＨＴと低アーク長期間ＬＴとを合わせた期間が、切換周期Ｔｃとなる。したがって、切換周波数ｆｃ＝１／Ｔｃとなる。
【０００５】
高アーク長期間ＨＴ中は、同図（Ｂ）に示すように、高ピーク期間ＨＴｐ中の高ピーク電流ＨＩｐ及び高ベース期間ＨＴｂ中の高ベース電流ＨＩｂから成る高パルス電流群が通電する。この高ピーク期間ＨＴｐと高ベース期間ＨＴｂとを合わせて高パルス周期ＨＴｆになる。そして、この高パルス電流群の通電に対応して、同図（Ｃ）に示すように、高ピーク期間ＨＴｐ中は高ピーク電圧ＨＶｐが溶接ワイヤ・母材間に印加し、高ベース期間ＨＴｂ中は高ベース電圧ＨＶｂが印加する。
【０００６】
低アーク長期間ＬＴ中は、同図（Ｂ）に示すように、低ピーク期間ＬＴｐ中の低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース期間ＬＴｂ中の低ベース電流ＬＩｂから成る低パルス電流群が通電する。この低ピーク期間ＬＴｐと低ベース期間ＬＴｂとを合わせて低パルス周期ＬＴｆになる。そして、この低パルス電流群の通電に対応して、同図（Ｃ）に示すように、低ピーク期間ＬＴｐ中は低ピーク電圧ＬＶｐが溶接ワイヤ・母材間に印加し、低ベース期間ＬＴｂ中は低ベース電圧ＬＶｂが印加する。
【０００７】
上記において、高ピーク期間ＨＴｐ、高ピーク電流ＨＩｐ、高ベース電流ＨＩｂ、低ピーク期間ＬＴｐ、低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース電流ＬＩｂは予め所定値に設定される。そして、溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるように上記の高パルス周期ＨＴｆ及び低パルス周期ＬＴｆがフィードバック制御によって決定される。この制御は周波数変調制御と呼ばれる。この周波数変調制御は、溶接電源を消耗電極式アーク溶接に適した定電圧特性にするためである。
【０００８】
ここで、高ピーク期間ＨＴｐ＞低ピーク期間ＬＴｐ及び／又は高ピーク電流ＨＩｐ＞低ピーク電流ＬＩｐに設定することによって、アーク長Ｌａを揺動させることができる。すなわち、同図（Ｄ）に示すように、高アーク長期間ＨＴ中は高アーク長ＨＬａになり、低アーク長期間ＬＴ中は低アーク長ＬＬａになる。このように、アーク長Ｌａを切換周期Ｔｃ（切換周波数ｆｃ）で周期的に揺動させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特許第２９９３１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
亜鉛メッキ鋼板をアーク溶接する場合、アーク熱によって亜鉛が蒸気となり溶融池内部に侵入し凝固して、ブローホールが多く発生するという問題がある。パルスアーク溶接においても同様である。この亜鉛メッキ鋼板に対してアーク長揺動パルスアーク溶接方法を適用した場合、切換周波数ｆｃを２０〜５０Ｈｚの範囲の低周波に設定して溶融池を撹拌することによって、溶融池内部に侵入した亜鉛蒸気を外部に放出することができるために、ブローホールの発生を低減することができる。
【００１１】
上述したように、亜鉛メッキ鋼板をアーク長揺動パルスアーク溶接することによって、溶接開始部分を除く定常部分のビードのブローホールを低減することができる。しかし、この従来技術の溶接方法では、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができない場合があり、そのことが溶接品質状問題であった。
【００１２】
そこで、本発明では、亜鉛メッキ鋼板の溶接において、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができるアーク長揺動パルスアーク溶接制御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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、
溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、前記切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する、
ことを特徴とするアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【００１４】
第２の発明は、前記初期期間中の前記切換周波数は、前記定常周波数よりも低い値に予め定めた一定値の初期周波数である、
ことを特徴とする第１の発明記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【００１５】
第３の発明は、前記初期期間中の前記切換周波数は、溶接開始時点で予め定めた初期周波数となり、時間経過に伴って次第に高くなり、前記初期期間経過時点で前記定常周波数となる、
ことを特徴とする第１の発明記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、切換周波数でアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する。これにより、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができ、溶接開始部から溶接終了部にわたって健全なビードを形成することができる。さらに、上記第３の発明によれば、初期期間中の切換周波数を、初期周波数から定常周波数へと連続的に高くなるように設定することによって、切換周波数の変化がビード外観の変化に及ぼす影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を示す溶接開始時の溶接電流波形図である。以下、同図を参照して説明する。
【００１９】
時刻ｔ１において、送給された溶接ワイヤが母材と接触してアークが発生し溶接が開始する。本稿において、溶接開始時点とは、アークが発生して溶接電流が通電を開始した時点のことである。時刻ｔ１の溶接開始時点から所定期間が経過する時刻ｔ２までが、初期期間Ｔｓとなる。初期期間Ｔｓ以降の期間が定常期間となる。初期期間Ｔｓ中の切換周期が初期切換周期となり、定常期間中の切換周期が定常切換周期となる。周波数は周期の逆数であるので、初期期間Ｔｓ中の切換周波数が初期周波数ｆｓとなり、定常期間中の切換周波数が定常周波数ｆｔとなる。ここで、ｆｓ＜ｆｔに設定される。上述したように、亜鉛メッキ鋼板に対してブローホール低減効果を奏するためには、上記の定常周波数ｆｔは２０〜５０Ｈｚの範囲でワイヤ送給速度、母材の亜鉛メッキ層の厚さ、継手形状等の溶接条件に応じて適正値に設定される。これに対して、上記の初期周波数ｆｓは、５〜１５Ｈｚの範囲で溶接条件に応じて適正値に設定される。
【００２０】
同図に示すように、初期期間Ｔｓ中は、高ピーク期間ＨＴｐの高ピーク電流ＨＩｐ及び高ベース期間ＨＴｂの高ベース電流ＨＩｂから成る高パルス電流群が高アーク長期間ＨＴｓの間通電し、続けて低ピーク期間ＬＴｐの低ピーク電流ＬＩｐ及び低ベース期間ＬＴｂの低ベース電流ＬＩｂから成る低パルス電流群が低アーク長期間ＬＴｓの間通電し、これらの通電が上記の初期周波数ｆｓで繰り返される。同様に、定常期間中は、高パルス電流群が高アーク長期間ＨＴｔの間通電し、続けて低パルス電流群が低アーク長期間ＬＴｔの間通電し、これらの通電が上記の定常周波数ｆｔで繰り返される。ここで、高アーク長期間と低アーク長期間との時間比率が５０％の場合、ＨＴｓ＝ＬＴｓ＝１／２・ｆｓとなり、ＨＴｔ＝ＬＴｔ＝１／２・ｆｔとなる。
【００２１】
初期周波数ｆｓを定常周波数ｆｔよりも低い周波数に設定することによって、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができる理由は、以下のとおりである。すなわち、溶接開始部での溶融池はまだ形成途中であるためにそのサイズが小さい。このために、定常期間と同様の定常周波数ｆｔで溶融池を撹拌させようとしても、周波数が高すぎて溶融池はうまく撹拌しない。このために、周波数を低く設定し、溶融池を定常期間よりも低い初期周波数ｆｓで撹拌すれば、溶融池はうまく撹拌される。この結果、溶融池内部に侵入した亜鉛蒸気を外部に放出することができ、ブローホールの発生を低減することができる。上記の初期期間Ｔｓは、溶接開始部から１〜５cm程度のビードが形成されるまでの時間に設定される。したがって、ビード長をＬｂ(cm)とし、溶接速度をＷｓ(cm/min)とすると、初期期間Ｔｓ＝６０・Ｌｂ／Ｗｓ秒となる。数値例を挙げると、Ｌｂ＝２cm、Ｗｓ＝６０cm/minとすると、初期期間Ｔｓ＝２秒となる。
【００２２】
本発明によって亜鉛メッキ鋼板を溶接した場合の溶接条件の一例を以下に示す。
母材：厚さ３mmの亜鉛メッキ鋼板、継手形状：重ねすみ肉、溶接ワイヤ：直径１．２mmのパルスアーク溶接用鉄鋼ワイヤ、シールドガス：アルゴン８０％＋炭酸ガス２０％、溶接速度８０cm/min、ワイヤ送給速度：７．２m/min、平均溶接電流：２２０Ａ、平均溶接電圧：２４Ｖ、初期周波数ｆｓ：６Ｈｚ、定常周波数ｆｔ：２０Ｈｚ、初期期間Ｔｓ：２秒、高ピーク期間ＨＴｐ：１．６ms、高ピーク電流ＨＩｐ：５００Ａ、高ベース電流ＨＩｂ：５０Ａ、低ピーク期間ＬＴｐ：１．４ms、低ピーク電流ＬＩｐ：４８０Ａ、低ベース電流ＬＩｂ：４０Ａ
上記の溶接条件によって溶接を行うことで、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを品質上問題がないレベルまで低減することができた。当然、定常部分から溶接終了部分にかけても健全なビードを形成することができた。
【００２３】
図２は、上述した実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源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。
【００２４】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の賞用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランス、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトル、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、変調信号に従って上記のインバータ回路を駆動する駆動回路、から構成される。溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。溶接ワイヤの送給に関するブロックについては、省略する。
【００２５】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均値算出回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄの平均値（平滑値）を算出して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電圧・周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖを入力として、この信号の値に比例した周波数を有するパルス周期信号Ｔｆを出力する。すなわち、このパルス周期信号Ｔｆは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。
【００２６】
溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルとなる溶接開始信号Ｓｔを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出
力する。経過時間計測回路ＴＷは、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになり、かつ、電流検出信号Ｉｄが基準値以上になった時点（溶接開始時点）からの経過時間を計測して、経過時間信号Ｔｗを出力する。電流検出信号Ｉｄの値が基準値以上になったことは、溶接電流Ｉｗが通電を開始したことを意味している。
【００２７】
初期期間設定回路ＴＳＲは、予め定めた初期期間設定信号Ｔsrを出力する。切換周波数設定回路ＦＣＲは、上記の経過時間信号Ｔｗ及び上記の初期期間設定信号Ｔsrを入力として、予め定めた切換周波数設定関数によって経過時間に伴って変化する切換周波数設定信号Ｆcrを出力する。この初期期間設定関数については、図３及び図４で後述する。時間比率設定回路ＤＲは、時間比率(％)＝100・高アーク長期間／（高アーク長期間＋低アーク長期間）で定義される時間比率設定信号Ｄｒを出力する。すなわち、時間比率設定信号Ｄｒは、高アーク長期間と低アーク長期間とのデューティを設定する信号である。切換信号生成回路ＳＴＣは、上記の切換周波数設定信号Ｆcr及び上記の時間比率設定信号Ｄｒを入力として、高アーク長期間＝Ｄｒ／100・Ｆcr及び低アーク長期間＝(100−Ｄｒ)／100・Ｆcrを算出し、算出された高アーク長期間の間はＨｉｇｈレベルになり、続けて算出された低アーク長期間の間はＬｏｗレベルになり、以後これらを交互に繰り返す切換信号Ｓtcを出力する。したがって、この切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベルのときは高アーク長期間となり、Ｌｏｗレベルのときは低アーク長期間となる。そして、高アーク長期間と低アーク長期間とを合わせた切換周期（１／切換周波数）となる。
【００２８】
ピーク期間設定回路ＴＰＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ピーク期間設定値ＨＴｐ及び予め定めた低ピーク期間設定値ＬＴｐを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ピーク期間設定値ＨＴｐとなるピーク期間設定信号Ｔprを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ピーク期間設定値ＬＴｐとなるピーク期間設定信号Ｔprを出力する。ピーク期間タイマ回路ＴＰは、このピーク期間設定信号Ｔpr及び上記のパルス周期信号Ｔｆを入力として、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間Ｈｉｇｈレベルになり、それ以外の期間はＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔｐを出力する。したがって、このピーク期間信号Ｔｐは、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間中はＬｏｗレベルになる信号である。
【００２９】
ピーク電流設定回路ＩＰＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ピーク電流設定値ＨＩｐ及び予め定めた低ピーク電流設定値ＬＩｐを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ピーク電流設定値ＨＩｐとなるピーク電流設定信号Ｉprを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ピーク電流設定値ＬＩｐとなるピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、上記の切換信号Ｓtc、予め定めた高ベース電流設定値ＨＩｂ及び予め定めた低ベース電流設定値ＬＩｂを入力として、切換信号ＳtcがＨｉｇｈレベル（高アーク長期間）のときは上記の高ベース電流設定値ＨＩｂとなるベース電流設定信号Ｉbrを出力し、Ｌｏｗレベル（低アーク長期間）のときは上記の低ベース電流設定値ＬＩｂとなるベース電流設定信号Ｉbrを出力する。電流制御設定回路ＩＣＲは、上記のピーク期間信号Ｔｐ、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記のベース電流設定信号Ｉbrを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベルピーク期間）のときは上記のピーク電流設定信号Ｉprを電流制御設定信号Ｉcrとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときは上記のベース電流設定信号Ｉbrを電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcrと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。これらの回路構成によって、図１で上述した溶接電流波形が通電する。
【００３０】
図３は、上記の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の一例を示す図である。同図の横軸は経過時間Ｔｗ(秒)をしめし、縦軸は切換周波数設定信号Ｆcr(Ｈｚ)をしめす。同図において、Ｔｗ＝０の時点が溶接開始時点である。また、Ｔsrは初期期間設定信号(秒)を示す。関数は以下のようになる。
０≦Ｔｗ＜Ｔsr Ｆcr＝ｆｓ
Ｔsr≦Ｔｗ Ｆcr＝ｆｔ
但し、ｆｓは予め定めた初期周波数であり、ｆｔは予め定めた定常周波数であり、ｆｓ＜ｆｔである。同図ではＴsr＝２秒、ｆｓ＝５Ｈｚ及びｆｔ＝３０Ｈｚの場合である。
【００３１】
図４は、上記の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の図３とは異なる一例を示す図である。同図の横軸は経過時間Ｔｗ(秒)をしめし、縦軸は切換周波数設定信号Ｆcr(Ｈｚ)をしめす。同図において、Ｔｗ＝０の時点が溶接開始時点である。また、Ｔsrは初期期間設定信号(秒)を示す。関数は以下のようになる。
０≦Ｔｗ＜Ｔsr Ｆcr＝((ｆｔ−ｆｓ)／Ｔsr)＋ｆｓ
Ｔsr≦Ｔｗ Ｆcr＝ｆｔ
但し、ｆｓは予め定めた初期周波数であり、ｆｔは予め定めた定常周波数であり、ｆｓ＜ｆｔである。同図ではＴsr＝２秒、ｆｓ＝５Ｈｚ及びｆｔ＝３０Ｈｚの場合である。同図では直線状に増加しているが、曲線状に増加するようにしても良い。
【００３２】
上述した実施の形態によれば、切換周波数でアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法において、溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する。これにより、溶接開始部分のビードに発生するブローホールを低減することができ、溶接開始部から溶接終了部にわたって健全なビードを形成することができる。さらに、図４で上述したように、初期期間中の切換周波数を、初期周波数から定常周波数へと連続的に高くなるように設定することによって、切換周波数の変化がビード外観の変化に及ぼす影響を少なくすることができる。
【００３３】
上述した実施の形態においては、直流パルスアーク溶接方法に本発明を適用した場合を説明したが、交流パルスアーク溶接方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係るアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法を示す溶接開始時の溶接電流波形図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。
【図３】図２の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の一例を示す図である。
【図４】図２の切換周波数設定回路ＦＣＲに内蔵されている切換周波数設定関数の図３とは異なる一例を示す図である。
【図５】従来技術におけるアーク長揺動パルス溶接方法を示す電流・電圧波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＲ 時間比率設定回路
Ｄｒ 時間比率設定信号
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
ｆｃ 切換周波数
ＦＣＲ 切換周波数設定回路
Ｆcr 切換周波数設定信号
ｆｓ 初期周波数
ｆｔ 定常周波数
ＨＩｂ 高ベース電流（設定値）
ＨＩｐ 高ピーク電流（設定値）
ＨＬａ 高アーク長
ＨＴ 高アーク長期間
ＨＴｂ 高ベース期間
ＨＴｆ 高パルス周期
ＨＴｐ 高ピーク期間（設定値）
ＨＴｓ （初期期間中の）高アーク長期間
ＨＴｔ （定常期間中の）高アーク長期間
ＨＶｂ 高ベース電圧
ＨＶｐ 高ピーク電圧
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｌａ アーク長
Ｌｂ 初期期間のビード長
ＬＩｂ 低ベース電流（設定値）
ＬＩｐ 低ピーク電流（設定値）
ＬＬａ 低アーク長
ＬＴ 低アーク長期間
ＬＴｂ 低ベース期間
ＬＴｆ 低パルス周期
ＬＴｐ 低ピーク期間（設定値）
ＬＴｓ（初期期間中の） 低アーク長期間
ＬＴｔ （定常期間中の）低アーク長期間
ＬＶｂ 低ベース電圧
ＬＶｐ 低ピーク電圧
ＰＭ 電源主回路
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＴＣ 切換信号生成回路
Ｓtc 切換信号
Ｔｃ 切換周期
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ ピーク期間信号
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
Ｔｓ 初期期間
ＴＳＲ 初期期間設定回路
Ｔsr 初期期間設定信号
ＴＷ 経過時間計測回路
Ｔｗ 経過時間（信号）
ＶＡＶ 電圧平均値算出回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ 送給モータ
Ｗｓ 溶接速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、
溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、前記切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する、
ことを特徴とするアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
前記初期期間中の前記切換周波数は、前記定常周波数よりも低い値に予め定めた一定値の初期周波数である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【請求項３】
前記初期期間中の前記切換周波数は、溶接開始時点で予め定めた初期周波数となり、時間経過に伴って次第に高くなり、前記初期期間経過時点で前記定常周波数となる、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【請求項１】
溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、切換周波数で前記ピーク期間及び／又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法において、
溶接開始時点から予め定めた初期期間中は、前記切換周波数をそれ以降の定常期間の予め定めた定常周波数よりも低い値に設定する、
ことを特徴とするアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
前記初期期間中の前記切換周波数は、前記定常周波数よりも低い値に予め定めた一定値の初期周波数である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【請求項３】
前記初期期間中の前記切換周波数は、溶接開始時点で予め定めた初期周波数となり、時間経過に伴って次第に高くなり、前記初期期間経過時点で前記定常周波数となる、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク長揺動パルスアーク溶接制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４２８２３（Ｐ２０１０−１４２８２３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２０４３４（Ｐ２００８−３２０４３４）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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