パルスアーク溶接の終了制御方法
【課題】消耗電極式パルスアーク溶接において、溶接が終了したときに溶接ワイヤの先端に形成される溶融球を、アークスタート制御の方式に応じて適正化すること。
【解決手段】最終ピーク電流ＬＩｐの通電を判別すると最終ベース電流ＬＩｂを最終ベース期間ＬＴｂだけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流ＬＩｂ及び／又は最終ベース期間ＬＴｂの値を変化させる。これにより、アークスタート制御の方式に適合した溶融球が形成されるので、良好なアークスタート性を得ることができる。
【解決手段】最終ピーク電流ＬＩｐの通電を判別すると最終ベース電流ＬＩｂを最終ベース期間ＬＴｂだけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流ＬＩｂ及び／又は最終ベース期間ＬＴｂの値を変化させる。これにより、アークスタート制御の方式に適合した溶融球が形成されるので、良好なアークスタート性を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接終了後のワイヤ先端に形成される溶融球のサイズを、アークスタート制御の方式に応じて適正化することができるパルスアーク溶接の終了制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式アーク溶接においては、溶接を終了した後の溶接ワイヤ先端に形成された溶融球のサイズが、次のアークスタートの良否を決める主要因の１つである。消耗電極式パルスアーク溶接も消耗電極式アーク溶接の１つであるので、溶融球のサイズが次のアークスタート性に大きな影響を与えることは同様である。溶融球のサイズをどの程度にすれば、次のアークスタート性が良好になるかは、溶接ワイヤの材質によって異なっている。溶接ワイヤの材質がアルミミウム又はステンレス鋼である場合には、溶融球は小さい方が次のアークスタート性が良好になるので、溶接ワイヤの直径と略同一になるように制御される。他方、溶接ワイヤの材質が鉄鋼である場合には、溶融球をあまり小さくするとその底部にスラグが付着した状態になることが多い。スラグは絶縁物であるので、底部にスラグが付着していると、次のアークスタート時にワイヤ先端が母材と接触して最初の短絡が発生してからアークが発生するまでに時間が長くかかることになる。ときには、最初の短絡のままでアークが発生しない場合も生じる。このために、溶接ワイヤの材質が鉄鋼である場合には、溶融球は溶接ワイヤの直径の１．２倍程度になるように制御される。一般的に、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼であるときのアークスタート性は、鉄鋼であるときのアークスタート性に比べて悪い。ステンレス鋼ワイヤのアークスタート性を少しでも改善するためには、溶融球のサイズをより精密に制御する必要がある。以下、ステンレス鋼のパルスアーク溶接を例として、溶接終了時の溶融球のサイズを精密に制御するための従来技術（例えば、特許文献１参照）について説明する。
【０００３】
図５は、従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法を示す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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示す。上記の溶接開始信号Ｓｔは、溶接電源の外部から入力される信号であり、Ｈｉｇｈレベルになると溶接開始を指令する信号となり、Ｌｏｗレベルになると溶接終了を指令する信号となる。半自動溶接にあっては、溶接開始信号Ｓｔはトーチスイッチのオン／オフに対応する信号であり、ロボット溶接にあっては、ロボット制御装置から送信される溶接の開始又は終了を指令する信号である。上記の送給速度Ｆｗは、溶接ワイヤの先端の速度を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
時刻ｔ１以前の定常溶接期間中は、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＨｉｇｈレベルになっているので、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（起動）になり、溶接電源から溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗが出力されてアークが発生している。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは予め定めた定常送給速度になっている。同図（Ｃ）に示すように、破線の送給停止判別基準値Ｆｔは、送給停止を判別するための基準値であり、０よりも少し大きな値（例えば０．５m/min）に設定されている。同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号Ｓｄは、送給速度Ｆｗと送給停止判別基準値Ｆｔとを比較して、Ｆｗ＜ＦｔのときにＨｉｇｈレベルになる信号である。すなわち、送給速度Ｆｗが略０となった時点で、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化する。時刻ｔ１以前の期間では、Ｆｗ＞Ｆｔであるので、同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号ＳｄはＬｏｗレベルの状態にある。また、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号Ｐｄは、時刻ｔ１以前の期間中はＬｏｗレベルの状態にある。同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を１パルス周期Ｔｆとして繰り返している。同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電圧となり、ベース期間Ｔｂ中はベース電圧となる。溶接ワイヤが直径１．２mmのステンレス鋼ワイヤである場合には、上記のピーク期間は１．０ms程度に設定され、上記のピーク電流Ｉｐは臨界値（２００Ａ）以上の４００Ａ程度に設定され、ベース電流Ｉｂは臨界値未満の４０Ａ程度に設定される。ピーク電圧及びベース電圧は、アーク長に比例した値となる。上記のピーク期間Ｔｐとピーク電流Ｉｐとの組合せは、ユニットパルス条件と呼ばれ、実験によって溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等に応じて、いわゆる１パルス周期１溶滴移行となる適正値を算出し、この適正値に設定される。溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた定常溶接電圧設定値と等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されて、アーク長制御が行われる。このアーク長制御の方式を周波数変調制御と呼ぶ。また、パルス周期Ｔｆを固定してピーク期間Ｔｐを変化させるパルス幅変調制御も慣用される。
【０００５】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化する。しかし、同図（Ｂ）に示すように、起動信号Ｏｎは、後述する最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了する時刻ｔ４までＨｉｇｈレベルを継続する。時刻ｔ１〜ｔ４の期間が、アンチスティック期間Ｔａとなる。溶接開始信号Ｓｔの変化に応動して送給モータへの電力の供給が遮断されるが、慣性によって回転速度はスロープ状に遅くなるので、完全に停止するまでには時間がかかる。したがって、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ１からスロープ状に遅くなり、時刻ｔ２において上記の送給停止判別基準値Ｆｔ未満となり、その直後に０となる。送給速度Ｆｗが慣性によって０となるまでの期間は、送給モータの種類、定常送給速度等によって変化するが、１００ms程度である。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ２においてＦｗ＜ＦｔとなるのでＨｉｇｈレベルとなる。また、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１以降もピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を繰り返す。そして、同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点（時刻ｔ２）以降の最初のピーク電流の通電が終了する時刻ｔ３において、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化する。さらに、時刻ｔ３〜ｔ４の最終ベース期間ＬＴｂ中は最終ベース電流ＬＩｂを通電する。時刻ｔ４において最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、同図（Ｂ）に示す起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになり、溶接電源の出力は停止されて溶接が終了する。同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、上述したピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電に応じたピーク電圧及びベース電圧が繰り返される。アンチスティック期間Ｔａ中は、溶接電圧Ｖｗの平均値が定常溶接電圧設定値よりも小さな値に予め定めたアンチスティック用溶接電圧設定値と等しくなるようにパルス周期Ｔｆが、上述したようにフィードバック制御される。アンチスティック期間Ｔａ中のピーク電流（最終ピーク電流も含む）、ピーク期間（最終ピーク期間も含む）及びベース電流は、定常溶接期間中と同一値に設定しても良いし、１パルス周期１溶滴移行が成立する範囲において異なる値に設定しても良い。
【０００６】
以下、従来技術における溶融球の形成について説明する。時刻ｔ３において、同図（Ｆ）に示すように、最終ピーク電流ＬＩｐの通電が終了した時点で、最終ピーク電流ＬＩｐの通電によって形成された溶滴が溶融池に移行する。したがって、この時点においては、ワイヤ先端の溶融球は形成されていない状態（１．０倍の状態）である。最終ベース電流ＬＩｂの通電に伴って、ワイヤ先端が溶融されて溶融球が次第に大きくなる。そして、時刻ｔ４において、最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、それまでに形成された溶融球が冷却されて凝固する。この溶融球の形状の一例を図６に示す。溶接ワイヤ１の先端に形成された溶融球１ａは略球形となっており、ワイヤ直径よりも少し大きくなっている。溶融球のサイズは、最終ベース電流ＬＩｂ及び最終ベース期間ＬＴｂの値によって定まることになる。最終ベース電流Ｌｉｂの値が５０Ａであるときには、最終ベース期間ＬＴｂは０〜１００ms程度の範囲に設定される。ＬＴｂ＝０のときは最終ベース電流ＬＩｂを通電しないで溶接を終了する場合であり、この場合の溶融球はワイヤ直径の１．０倍程度になる。他方、ＬＴｂ＝１００msであるときには、溶融球はワイヤ直径の２．０倍程度となる。直系１．２mmのステンレス鋼ワイヤの場合、ＬＩｂ＝５０Ａ及び最終ベース期間ＬＴｂ＝０〜２０ms程度に設定される。これにより、溶融球はワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度に制御される。アンチスティック期間Ｔａ中のピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂは、時刻ｔ１以前の定常溶接期間と同一値又は異なった値に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８９３９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１４５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パルスアーク溶接では、溶接開始信号が溶接電源に入力されると、溶接ワイヤを遅いスローダウン送給速度で前進送給し、溶接ワイヤが母材と接触して初期アークが発生すると定常送給速度に切り換えて定常アークへと移行させる通常アークスタート制御が行われる。しかし、前回の溶接終了時点から今回の溶接開始時点までの休止期間が３秒程度以上になると溶接ワイヤの先端温度が低下するために、アークスタート性は休止期間が３秒未満のときに比べて悪くなる。また、平均溶接電流値が１５０Ａ程度以下の小電流域である場合には、アークスタート性が悪くなる。
【０００９】
このような場合のアークスタート性を改善するために、リトラクトアークスタート制御（例えば、特許文献２参照）と呼ばれる方法が慣用されている。このリトラクトアークスタート制御では、溶接開始信号が溶接電源に入力されると、溶接ワイヤをスローダウン送給速度で前進送給して母材に一旦接触させた後に、後退送給に切り換えて母材から引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に再び定常送給速度での前進送給に切り換えて定常アークへと移行させるものである。このリトラクトアークスタート制御を採用すれば、上述した休止期間が長いために溶接ワイヤの先端温度が低下している場合、溶接電流平均値が小さい場合等であっても良好なアークスタート性を得ることができる。
【００１０】
反面、リトラクトアークスタート制御では、溶接ワイヤを後退送給する期間だ必要な分だけ通常アークスタート制御よりも時間がかかることになり、生産効率が低下する問題がある。このために、１つのワークに複数の溶接個所がある場合において、アークスタート性が良好な溶接個所は通常アークスタート制御を行い、アークスタート性が悪い溶接個所だけを選択してリトラクトアークスタート制御を行うようにすることによって、生産効率の低下を抑制している。
【００１１】
しかし、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とでは、アークスタート性を最良にするための溶融球のサイズが異なっている。上述したように、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とが混在する場合には、どちらか片方に最適な溶融球に制御すると、もう一方にとっては適正な溶融球のサイズではなくなることになる。この結果、両方のアークスタート制御を最良の状態にすることができないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明では、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とが混在する場合において、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球に制御することができるパルスアーク溶接の終了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、請求項１の発明は、ピーク電流及びベース電流を繰り返し通電して溶接するパルスアーク溶接にあって、
溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御とを備え、
溶接を終了する際に、最終ピーク電流の通電を判別すると予め定めた最終ベース電流を予め定めた最終ベース期間だけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるか前記通常アークスタート制御であるかに応じて前記最終ベース電流及び／又は前記最終ベース期間の値を変化させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるときは前記最終ベース期間を０よりも大きな値に設定し、通常アークスタート制御であるときは最終ベース期間を０に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記溶接ワイヤの材質がステンレス鋼である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流及び／又は最終ベース期間の値を変化させて適性化している。このために、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球のサイズに制御することができるので、アークスタート制御の方式によらず良好なアークスタート性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御のタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了制御方法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了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。
【図５】従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法を示すタイミングチャートである。
【図６】従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法によって形成された溶融球の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
まず、本発明で使用される通常アークスタート制御（図１）とリトラクトアークスタート制御（図２）とについて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｈ）は短絡判別信号Ａｄを示す。同図では、上述した図５に対して、同図（Ｈ）に示す短絡判別信号Ａｄを追加している。以下、同図を参照して説明する。
【００２１】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号が出力される。このアークスタート制御設定信号は、作業プログラムに記載されており、溶接個所ごとのアークスタート制御を通常アークスタート制御にするかリトラクトアークスタート制御にするかを指令する。ここでは、通常アークスタート制御が指令された場合である。
【００２２】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｇ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度となり、溶接ワイヤは母材へと次第に接近する。通常アークスタート制御では、送給速度Ｆｗの値は０又は正の値となり、０のときは送給が停止しており、正の値のときは前進送給されている。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ１において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ以上となるので、Ｌｏｗレベルに変化する。同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄはＬｏｗレベルのままである。
【００２３】
時刻ｔ２において、溶融球底部と母材とが接触して導通すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは大電流値に予め定めたホットスタート電流Ｉｈが通電する。短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベル（短絡）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは３〜２０m/min程度の範囲で設定された定常送給速度に変化する。このホットスタート電流Ｉｈは、最初の短絡が継続している期間中通電する。このホットスタート電流Ｉｈは、ピーク電流Ｉｐ以上の値である４５０〜６００Ａ程度の範囲で設定される。このホットスタート電流Ｉｈは、溶接ワイヤの先端を早急に溶融してアークを発生させるために通電する。
【００２４】
最初の短絡が継続した後の時刻ｔ３において、アークが発生すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベルに変化する。したがって、起動後の最初の短絡が、時刻ｔ３で終了したことになる。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ベース電流Ｉｂの通電を開始し、その後はピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を繰り返すことになる。同様に、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ベース電圧となり、その後はピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。したがって、時刻ｔ１〜ｔ３の期間がアークスタート期間となり、時刻ｔ３以降が定常溶接期間となる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図５と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。
【００２５】
上述した通常アークスタート制御では、時刻ｔ１に溶接を開始する際の溶接ワイヤの溶融球は、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度であることが望ましい。すなわち、後述するリトラクトアークスタート制御の場合に比べて小さい方が望ましい。これは、溶融球が小さいと、時刻ｔ２に溶融球底部が母材に接触してから時刻ｔ３にアークが発生するまでの最初の短絡期間が短くなり、円滑にアークが発生するからである。さらには、溶融球が小さい方がアークスタート時のスパッタ発生が少なくなるからである。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｈ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２７】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号が出力される。このアークスタート制御設定信号は、作業プログラムに記載されており、溶接個所ごとのアークスタート制御を通常アークスタート制御にするかリトラクトアークスタート制御にするかを指令する。ここでは、リトラクトアークスタート制御が指令された場合である。
【００２８】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｇ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度（正の値）となり、溶接ワイヤは前進送給されて母材へと次第に接近する。ここで、送給速度Ｆｗの値が、０であるときは溶接ワイヤが停止していることを示し、正の値であるときは溶接ワイヤが前進送給されていることを示し、負の値であるときは溶接ワイヤが後退送給されていることを示す。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ１において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ以上となるので、Ｌｏｗレベルに変化する。同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄはＬｏｗレベルのままである。
【００２９】
時刻ｔ２において、溶融球底部と母材とが接触して導通すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電して、その値は予め定めた初期電流値Ｉｉとなる。この初期電流値Ｉｉは、５０Ａ程度の小電流値に設定される。小電流値に設定する理由は、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中に溶接ワイヤの先端を溶融しないようにするためである。短絡期間中にワイヤ先端が溶融すると溶着して、溶接ワイヤの引き離しができなくなり、スタート不良となる。初期アーク発生期間中にワイヤ先端が溶融すると、初期アークのアーク長を所定値まで引き上げるときにバラツクことになり、定常アークへの行こうが円滑でなくなる。時刻ｔ２に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、送給モータに後退送給指令が送られる。しかし、送給モータの回転が逆転するまでに時間遅れがあるために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２からスロープ状に小さくなり、時刻ｔ２１で０となる。その後、送給モータは逆回転を開始するが、溶接トーチの送給経路内の溶接ワイヤの遊び分を後退送給によって吸収するには時間が必要となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２１〜ｔ３の間は０のままである。この時刻ｔ２〜ｔ３の期間が短絡期間となる。
【００３０】
同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からスロープ状に変化して負の値の後退送給速度となる。この時刻ｔ３直後に溶接ワイヤの溶融球底部が母材から離れるので、初期アークが発生する。初期アークが発生すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベルに変化した時点ｔ３から予め定めた遅延期間だけ経過した時刻ｔ４までが、初期アーク発生期間となる。この初期アーク発生期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の後退送給速度のままであるので、溶接ワイヤの後退送給が継続される。したがって、初期アークのアーク長は次第に長くなる。この遅延期間は、初期アークのアーク長が定常アークのアーク長と等しくなるように設定される。この遅延期間は、例えば１００ms程度である。初期アーク発生期間中は、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記の初期電流値Ｉｉのままである。
【００３１】
時刻ｔ４において上記の遅延期間が経過すると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗはスロープ状に変化して正の値の定常送給速度となる。このために、溶接ワイヤは後退送給から再前進送給へと切り換えられる。時刻ｔ１〜ｔ４までがアークスタート期間となり、時刻ｔ４以降の期間が定常溶接期間となる。定常溶接期間になると、同図（Ｆ）に示すように、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を繰り返すことになる。同様に、同図（Ｇ）に示すように、ピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図５と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。
【００３２】
上述したリトラクトアークスタート制御では、時刻ｔ１に溶接を開始する際の溶接ワイヤの溶融球は、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度であることが望ましい。すなわち、上述した通常アークスタート制御の場合に比べて大きい方が望ましい。これは、溶融球が小さいと、時刻ｔ２に溶融球底部が母材と接触したときに不要なアークが発生する確率が高くなり、このアークによって溶接ワイヤが母材と溶着して、後退送給によって引き離すことができなくなるからである。さらには、溶融球が小さいと、時刻ｔ３において初期アークが発生した直後に再び短絡が発生する確率が高くなり、この再短絡が発生するとアークスタート不良となるからである。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了制御方法を示す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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示す。同図は上述した図５と同一波形であり、最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流値ＬＩｂが固定値ではなく、次の溶接個所におけるアークスタート制御に応じて自動的に切り換えられて最適化される点が異なっている。同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。以下、図５と同一の動作については説明を簡略化し、異なる点について同図を参照して説明する。
【００３４】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接終了指令）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給モータへの電力供給が遮断されるので送給速度Ｆｗは慣性によって次第に遅くなる。そして、時刻ｔ２において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ未満になると、同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになる。同図（Ｆ）に示すように、時刻ｔ１以降の期間（アンチスティック期間Ｔａ）中の溶接電流Ｉｗは、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を上述した周波数変調制御によって定まるパルス周期Ｔｆごとに繰り返す。そして、同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点（時刻ｔ２）以降の最初のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する。そして、時刻ｔ３において、この最終ピーク電流ＬＩｐの通電終了を判別すると、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化する。この最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、ロボット制御装置からのアークスタート制御設定信号（図示は省略）にもとづいてその値が設定される最終ベース期間ＬＴｂの間最終ベース電流ＬＩｂを通電する。時刻ｔ４において、最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（停止）に変化し、溶接電源の出力は停止されて溶接が終了する。
【００３５】
上記の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂの値は、次の溶接個所におけるアークスタート制御の方式に応じて自動的に設定される。すなわち、次の溶接個所におけるアークスタート制御が上述した通常アークスタート制御であるか上述したリトラクトアークスタート制御であるかに応じて、最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂの値が変化することになる。次の溶接個所におけるアークスタート制御が通常アークスタート制御であるときは、今回の溶接終了時の溶融球が、上述したように、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度になるように両値が設定される。他方、アークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるときは、溶融球が、上述したように、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度になるように設定される。
【００３６】
以下に数値例を挙げる。以下において、ＬＴｂ＝０又はＬＩｂ＝０のときとは、最終ベース電流ＬＩｂを通電しないで、最終ピーク電流ＬＩｐの通電が終了する時刻ｔ３で溶接を終了する場合である。このときの溶融球はワイヤ直径の１．０倍程度となる。
（１）最終ベース電流ＬＩｂ＝５０Ａで固定し、最終ベース期間ＬＴｂのみを変化させる場合
通常アークスタート制御 ０〜２０msの範囲で設定
リトラクトアークスタート制御 ４０〜６０msの範囲で設定
（２）最終ベース期間ＬＴｂ＝５０msで固定し、最終ベース電流ＬＩｂのみを変化させる場合
通常アークスタート制御 ０〜２０Ａの範囲で設定
リトラクトアークスタート制御 ４０〜６０Ａの範囲で設定
（３）最終ベース期間ＬＴｂ及び最終ベース電流ＬＩｂを共に変化させる場合
通常アークスタート制御 ＬＴｂ＝２０ms、ＬＩｂ＝２５Ａ
リトラクトアークスタート制御 ＬＴｂ＝２５ms、ＬＩｂ＝１００Ａ
【００３７】
図４は、上述した本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了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。
【００３８】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗ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次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って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高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。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の回転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。溶接トーチ４は、ロボット（図示は省略）に搭載されている。
【００３９】
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧平均化回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、ローパスフィルタ等によって平均化して、溶接電圧平均値信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、定常溶接期間中は予め定めた定常溶接電圧設定値となり、アンチスティック期間中は予め定めたアンチスティック用溶接電圧設定値となる溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆコンバータ回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数の信号に変換して、パルス周期信号Ｔfsを出力する。したがって、このパルス周期信号Ｔfsは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。送給速度検出回路ＦＤは、上記の送給モータＷＭからの回転速度信号を入力として、送給速度Ｆｗに換算し、送給速度検出信号Ｆｄとして出力する。回転速度の検出は、直流モータにあっては回転速度と比例関係にある電機子電圧を検出することによって行うことができる。また、回転速度に比例した電圧を発生するタコジェネレータを送給モータＷＭに取り付けることによっても、回転速度を検出することができる。さらに、エンコーダ付き送給モータＷＭの場合には、エンコーダからのパルス信号によって回転速度を検出することができる。送給停止判別回路ＳＤは、上記の送給速度検出信号Ｆｄを入力として、この送給速度検出信号Ｆｄの値が予め定めた送給停止判別基準値Ｆｔ未満になったときはＨｉｇｈレベルになる送給停止判別信号Ｓｄを出力する。ピーク期間回路ＴＰＳは、上記のパルス周期信号Ｔfsを入力として、この信号が短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに予め定めたピーク期間だけＨｉｇｈレベルになり、それ以降は次の短時間のＨｉｇｈレベルの信号が来るまではＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔpsを出力する。このピーク期間信号Ｔps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。最終ピーク電流判別回路ＰＤは、このピーク期間信号Ｔps及び上記の送給停止判別信号Ｓｄを入力として、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（送給停止）に変化した時点からピーク期間信号ＴpsがＬｏｗレベルに変化した時点でＨｉｇｈレベルに変化する最終ピーク電流判別信号Ｐｄを出力する。この最終ピーク電流判別信号Ｐｄは、図３において、時刻ｔ２に送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになってから、時刻ｔ３において、ピーク期間信号ＴpsがＬｏｗレベルに変化した時点で、Ｈｉｇｈレベルに変化する信号である。すなわち、最終ピーク電流ＬＩｐの通電終了を判別してＨｉｇｈレベルになる信号である。
【００４０】
ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムを記憶しており、この作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）の動作を制御すると共に、溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号Ｓｒを出力する。このアークスタート制御設定信号Ｓｒは、作業プログラムに記載されており、各溶接個所におけるアークスタート制御の方式を選択する信号である。この信号がＨｉｇｈレベルのときは通常アークスタート制御の指令となり、Ｌｏｗレベルのときはリトラクトアークスタート制御の指令となる。この信号は、溶接開始信号ＳｔをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化させたとき（アンチスティック期間Ｔａに入ったとき、図３の時刻ｔ１）に、次の溶接個所におけるアークスタート制御に対応する値として出力される。
【００４１】
起動回路ＯＮは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の最終ピーク電流判別信号Ｐｄ及び後述する最終ベース期間設定信号ＬＴbrを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになるとＨｉｇｈレベルに変化し、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルになった時点から最終ベース期間設定信号ＬＴbrによって定まる期間が経過した後にＬｏｗレベルに変化する起動信号Ｏｎを出力する。
【００４２】
短絡判別回路ＡＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値が予め定めた短絡判別基準値以下になったことを判別すると、Ｈｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ａｄを出力する。溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。
【００４３】
期間設定回路ＭＳは、上記の最終ピーク電流判別信号Ｐｄ、上記の短絡判別信号Ａｄ、上記のピーク期間信号Ｔps、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、以下のような処理を行い期間設定信号Ｍｓを出力する。
１）起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（起動）に変化すると、その値が１となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、スローダウン送給期間中は１となる。
２）その後に、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、その値が２となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、最初の短絡期間中は２となる。
３）アークスタート制御設定信号ＳｒがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した後に、ピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
他方、アークスタート制御設定信号ＳｒがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した時点でその値が３となり、それから遅延期間が経過した後にピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
４）その後に、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベル（最終ピーク電流の判別以降）のときは、その値が６となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
したがって、通常アークスタート制御である図１の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。他方、リトラクトアークスタート制御である図２の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中は３となり、時刻ｔ４以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。さらに、図３において、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ３以前のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となり、時刻ｔ３以降の最終ベース期間ＬＴｂ中は６となる。
【００４４】
ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。初期電流設定回路ＩＩＲは、予め定めた初期電流設定信号Ｉirを出力する。スタート電流設定回路ＩＳＲは、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr、上記の初期電流設定信号Ｉir及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときはホットスタート電流設定信号Ｉhrをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは初期電流設定信号Ｉirをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めた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、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。
【００４５】
最終ベース電流設定回路ＬＩＢＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときは予め定めた通常アークスタート制御用最終ベース電流設定値を最終ベース電流設定信号ＬＩbrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは予め定めたリトラクトアークスタート制御用最終ベース電流設定値を最終ベース電流設定信号ＬＩbrとして出力する。最終ベース期間設定回路ＬＴＢＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときは予め定めた通常アークスタート制御用最終ベース期間設定値を最終ベース期間設定信号ＬＴbrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは予め定めたリトラクトアークスタート制御用最終ベース期間設定値を最終ベース期間設定信号ＬＴbrとして出力する。
【００４６】
電流設定回路ＩＲは、上記の最終ベース電流設定信号ＬＩbr、上記のピーク電流設定信号Ｉpr、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のスタート電流設定信号Ｉsr及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、期間設定信号Ｍｓ＝１〜３のときはスタート電流設定信号Ｉsrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝４のときはピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝５のときはベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝６のときは最終ベース電流設定信号ＬＩbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
【００４７】
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルのときは電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、起動信号ＯｎがＬｏｗレベルのときは駆動信号Ｄｖの出力を停止する。
【００４８】
送給速度設定回路ＦＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒ及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
１）Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧２のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
２）Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ＝２〜３のときは予め定めた後退送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧４のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
【００４９】
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは溶接ワイヤ１を送給速度設定信号Ｆｒによって定まる速度で送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
【００５０】
上記においては、送給速度を検出し、送給が略停止した時点から最初のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別している。これ以外の最終ピーク電流ＬＩｐの判別方法として、以下のような方法もある。図３において、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになった時点（時刻ｔ１）から、予め定めたｎ会目のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する。ｎは正の整数であり、例えば３〜２０の範囲で設定する。このｎの設定は、送給モータの種類、溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等の溶接条件に応じて適正値に設定する。さらに、別の判別方法として、図３において、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになった時点（時刻ｔ１）から所定期間経過した後のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する方法もある。この所定期間とは、送給モータが完成によって停止するまでの期間に相当する。したがって、この所定期間は、送給モータの種類、溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等の溶接条件に応じて適正値に設定する。
【００５１】
上述した実施の形態では、リトラクトアークスタート制御の場合を示す図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接ワイヤを母材に接触させる動作を前進送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを前進移動させて行うようにしても良い。同様に、時刻ｔ２〜ｔ４の溶接ワイヤを母材から引き離す動作を後退送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを後退移動させて行うようにしても良い。上述した実施の形態において、通常アークスタート制御用最終ベース電流設定値及び最終ベース期間設定値を、リトラクトアークスタート制御用最終ベース電流設定値及び最終ベース期間設定値の所定比率（例えば０．３倍）として設定するようにしても良い。
【００５２】
上述した実施の形態の作用効果について、モデルケースを想定して説明する。１つのワークには第１〜第３の溶接個所があるとする。このワークを繰り返して溶接する場合を想定する。第１溶接個所は、ワークが交換されて最初に溶接される個所である。ワークの交換には３秒以上かかるために、第１溶接個所を溶接するときには溶接ワイヤの先端温度は低下しているので、リトラクトアークスタート制御が選択されている。第２溶接個所及び第３溶接個所は、その前の溶接の終了後に直ぐに溶接が開始されるために、溶接ワイヤの先端温度は高温のままである。このために、通常アークスタート制御が選択されている。
１）第ｎ−１番目のワークにおける第３溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第１溶接個所となるので、アークスタート制御はリトラクトアークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂはリトラクトアークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度と大きくなる。
２）第ｎ番目のワークにおける第１溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第２溶接個所となるので、アークスタート制御は通常アークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂは通常アークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度と小さくなる。
３）第ｎ番目のワークにおける第２溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第３溶接個所となるので、アークスタート制御は通常アークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂは通常アークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度と小さくなる。
以降、これら１）〜２）の動作を繰り返して溶接が行われる。
【００５３】
上述した実施の形態によれば、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流及び／又は最終ベース期間の値を変化させて適性化している。このために、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球のサイズに制御することができるので、アークスタート制御の方式によらず良好なアークスタート性を得ることができる。本実施の形態は、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム等であるときに適用することができる。特に、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼であるときは、上述したように、アークスタート性が悪い。このために、アークスタート制御の方式に応じて溶融球を適正化できることは、アークスタート性を改善するためにより有効である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 溶接ワイヤ
１ａ 溶融球
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＡＤ 短絡判別回路
Ａｄ 短絡判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
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 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＤ 送給速度検出回路
Ｆｄ 送給速度検出信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｔ 送給停止判別基準値
Ｆｗ 送給速度
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｈ ホットスタート電流
ＩＨＲ ホットスタート電流設定回路
Ｉhr ホットスタート電流設定信号
Ｉｉ 初期電流
ＩＩＲ 初期電流設定回路
Ｉir 初期電流設定信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
ＩＳＲ スタート電流設定回路
Ｉsr スタート電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＬＩｂ 最終ベース電流
ＬＩＢＲ 最終ベース電流設定回路
ＬＩbr 最終ベース電流設定信号
ＬＩｐ 最終ピーク電流
ＬＴｂ 最終ベース期間
ＬＴＢＲ 最終ベース期間設定回路
ＬＴbr 最終ベース期間設定信号
ＭＳ 期間設定回路
Ｍｓ 期間設定信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＤ 最終ピーク電流判別回路
Ｐｄ 最終ピーク電流判別信号
ＰＭ 電源主回路
ＲＣ ロボット制御装置
ＳＤ 送給停止判別回路
Ｓｄ 送給停止判別信号
Ｓｒ アークスタート制御設定信号
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔａ アンチスティック期間
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期
Ｔfs パルス周期信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＰＳ ピーク期間回路
Ｔps ピーク期間信号
ＶＡＶ 溶接電圧平均化回路
Ｖav 溶接電圧平均値信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ Ｖ／Ｆコンバータ回路
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ 送給モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接終了後のワイヤ先端に形成される溶融球のサイズを、アークスタート制御の方式に応じて適正化することができるパルスアーク溶接の終了制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式アーク溶接においては、溶接を終了した後の溶接ワイヤ先端に形成された溶融球のサイズが、次のアークスタートの良否を決める主要因の１つである。消耗電極式パルスアーク溶接も消耗電極式アーク溶接の１つであるので、溶融球のサイズが次のアークスタート性に大きな影響を与えることは同様である。溶融球のサイズをどの程度にすれば、次のアークスタート性が良好になるかは、溶接ワイヤの材質によって異なっている。溶接ワイヤの材質がアルミミウム又はステンレス鋼である場合には、溶融球は小さい方が次のアークスタート性が良好になるので、溶接ワイヤの直径と略同一になるように制御される。他方、溶接ワイヤの材質が鉄鋼である場合には、溶融球をあまり小さくするとその底部にスラグが付着した状態になることが多い。スラグは絶縁物であるので、底部にスラグが付着していると、次のアークスタート時にワイヤ先端が母材と接触して最初の短絡が発生してからアークが発生するまでに時間が長くかかることになる。ときには、最初の短絡のままでアークが発生しない場合も生じる。このために、溶接ワイヤの材質が鉄鋼である場合には、溶融球は溶接ワイヤの直径の１．２倍程度になるように制御される。一般的に、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼であるときのアークスタート性は、鉄鋼であるときのアークスタート性に比べて悪い。ステンレス鋼ワイヤのアークスタート性を少しでも改善するためには、溶融球のサイズをより精密に制御する必要がある。以下、ステンレス鋼のパルスアーク溶接を例として、溶接終了時の溶融球のサイズを精密に制御するための従来技術（例えば、特許文献１参照）について説明する。
【０００３】
図５は、従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法を示す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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示す。上記の溶接開始信号Ｓｔは、溶接電源の外部から入力される信号であり、Ｈｉｇｈレベルになると溶接開始を指令する信号となり、Ｌｏｗレベルになると溶接終了を指令する信号となる。半自動溶接にあっては、溶接開始信号Ｓｔはトーチスイッチのオン／オフに対応する信号であり、ロボット溶接にあっては、ロボット制御装置から送信される溶接の開始又は終了を指令する信号である。上記の送給速度Ｆｗは、溶接ワイヤの先端の速度を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
時刻ｔ１以前の定常溶接期間中は、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＨｉｇｈレベルになっているので、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（起動）になり、溶接電源から溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗが出力されてアークが発生している。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは予め定めた定常送給速度になっている。同図（Ｃ）に示すように、破線の送給停止判別基準値Ｆｔは、送給停止を判別するための基準値であり、０よりも少し大きな値（例えば０．５m/min）に設定されている。同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号Ｓｄは、送給速度Ｆｗと送給停止判別基準値Ｆｔとを比較して、Ｆｗ＜ＦｔのときにＨｉｇｈレベルになる信号である。すなわち、送給速度Ｆｗが略０となった時点で、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化する。時刻ｔ１以前の期間では、Ｆｗ＞Ｆｔであるので、同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号ＳｄはＬｏｗレベルの状態にある。また、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号Ｐｄは、時刻ｔ１以前の期間中はＬｏｗレベルの状態にある。同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を１パルス周期Ｔｆとして繰り返している。同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電圧となり、ベース期間Ｔｂ中はベース電圧となる。溶接ワイヤが直径１．２mmのステンレス鋼ワイヤである場合には、上記のピーク期間は１．０ms程度に設定され、上記のピーク電流Ｉｐは臨界値（２００Ａ）以上の４００Ａ程度に設定され、ベース電流Ｉｂは臨界値未満の４０Ａ程度に設定される。ピーク電圧及びベース電圧は、アーク長に比例した値となる。上記のピーク期間Ｔｐとピーク電流Ｉｐとの組合せは、ユニットパルス条件と呼ばれ、実験によって溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等に応じて、いわゆる１パルス周期１溶滴移行となる適正値を算出し、この適正値に設定される。溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた定常溶接電圧設定値と等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されて、アーク長制御が行われる。このアーク長制御の方式を周波数変調制御と呼ぶ。また、パルス周期Ｔｆを固定してピーク期間Ｔｐを変化させるパルス幅変調制御も慣用される。
【０００５】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化する。しかし、同図（Ｂ）に示すように、起動信号Ｏｎは、後述する最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了する時刻ｔ４までＨｉｇｈレベルを継続する。時刻ｔ１〜ｔ４の期間が、アンチスティック期間Ｔａとなる。溶接開始信号Ｓｔの変化に応動して送給モータへの電力の供給が遮断されるが、慣性によって回転速度はスロープ状に遅くなるので、完全に停止するまでには時間がかかる。したがって、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ１からスロープ状に遅くなり、時刻ｔ２において上記の送給停止判別基準値Ｆｔ未満となり、その直後に０となる。送給速度Ｆｗが慣性によって０となるまでの期間は、送給モータの種類、定常送給速度等によって変化するが、１００ms程度である。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ２においてＦｗ＜ＦｔとなるのでＨｉｇｈレベルとなる。また、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１以降もピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を繰り返す。そして、同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点（時刻ｔ２）以降の最初のピーク電流の通電が終了する時刻ｔ３において、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化する。さらに、時刻ｔ３〜ｔ４の最終ベース期間ＬＴｂ中は最終ベース電流ＬＩｂを通電する。時刻ｔ４において最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、同図（Ｂ）に示す起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになり、溶接電源の出力は停止されて溶接が終了する。同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、上述したピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電に応じたピーク電圧及びベース電圧が繰り返される。アンチスティック期間Ｔａ中は、溶接電圧Ｖｗの平均値が定常溶接電圧設定値よりも小さな値に予め定めたアンチスティック用溶接電圧設定値と等しくなるようにパルス周期Ｔｆが、上述したようにフィードバック制御される。アンチスティック期間Ｔａ中のピーク電流（最終ピーク電流も含む）、ピーク期間（最終ピーク期間も含む）及びベース電流は、定常溶接期間中と同一値に設定しても良いし、１パルス周期１溶滴移行が成立する範囲において異なる値に設定しても良い。
【０００６】
以下、従来技術における溶融球の形成について説明する。時刻ｔ３において、同図（Ｆ）に示すように、最終ピーク電流ＬＩｐの通電が終了した時点で、最終ピーク電流ＬＩｐの通電によって形成された溶滴が溶融池に移行する。したがって、この時点においては、ワイヤ先端の溶融球は形成されていない状態（１．０倍の状態）である。最終ベース電流ＬＩｂの通電に伴って、ワイヤ先端が溶融されて溶融球が次第に大きくなる。そして、時刻ｔ４において、最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、それまでに形成された溶融球が冷却されて凝固する。この溶融球の形状の一例を図６に示す。溶接ワイヤ１の先端に形成された溶融球１ａは略球形となっており、ワイヤ直径よりも少し大きくなっている。溶融球のサイズは、最終ベース電流ＬＩｂ及び最終ベース期間ＬＴｂの値によって定まることになる。最終ベース電流Ｌｉｂの値が５０Ａであるときには、最終ベース期間ＬＴｂは０〜１００ms程度の範囲に設定される。ＬＴｂ＝０のときは最終ベース電流ＬＩｂを通電しないで溶接を終了する場合であり、この場合の溶融球はワイヤ直径の１．０倍程度になる。他方、ＬＴｂ＝１００msであるときには、溶融球はワイヤ直径の２．０倍程度となる。直系１．２mmのステンレス鋼ワイヤの場合、ＬＩｂ＝５０Ａ及び最終ベース期間ＬＴｂ＝０〜２０ms程度に設定される。これにより、溶融球はワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度に制御される。アンチスティック期間Ｔａ中のピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂは、時刻ｔ１以前の定常溶接期間と同一値又は異なった値に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８９３９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１４５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パルスアーク溶接では、溶接開始信号が溶接電源に入力されると、溶接ワイヤを遅いスローダウン送給速度で前進送給し、溶接ワイヤが母材と接触して初期アークが発生すると定常送給速度に切り換えて定常アークへと移行させる通常アークスタート制御が行われる。しかし、前回の溶接終了時点から今回の溶接開始時点までの休止期間が３秒程度以上になると溶接ワイヤの先端温度が低下するために、アークスタート性は休止期間が３秒未満のときに比べて悪くなる。また、平均溶接電流値が１５０Ａ程度以下の小電流域である場合には、アークスタート性が悪くなる。
【０００９】
このような場合のアークスタート性を改善するために、リトラクトアークスタート制御（例えば、特許文献２参照）と呼ばれる方法が慣用されている。このリトラクトアークスタート制御では、溶接開始信号が溶接電源に入力されると、溶接ワイヤをスローダウン送給速度で前進送給して母材に一旦接触させた後に、後退送給に切り換えて母材から引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に再び定常送給速度での前進送給に切り換えて定常アークへと移行させるものである。このリトラクトアークスタート制御を採用すれば、上述した休止期間が長いために溶接ワイヤの先端温度が低下している場合、溶接電流平均値が小さい場合等であっても良好なアークスタート性を得ることができる。
【００１０】
反面、リトラクトアークスタート制御では、溶接ワイヤを後退送給する期間だ必要な分だけ通常アークスタート制御よりも時間がかかることになり、生産効率が低下する問題がある。このために、１つのワークに複数の溶接個所がある場合において、アークスタート性が良好な溶接個所は通常アークスタート制御を行い、アークスタート性が悪い溶接個所だけを選択してリトラクトアークスタート制御を行うようにすることによって、生産効率の低下を抑制している。
【００１１】
しかし、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とでは、アークスタート性を最良にするための溶融球のサイズが異なっている。上述したように、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とが混在する場合には、どちらか片方に最適な溶融球に制御すると、もう一方にとっては適正な溶融球のサイズではなくなることになる。この結果、両方のアークスタート制御を最良の状態にすることができないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明では、リトラクトアークスタート制御と通常アークスタート制御とが混在する場合において、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球に制御することができるパルスアーク溶接の終了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、請求項１の発明は、ピーク電流及びベース電流を繰り返し通電して溶接するパルスアーク溶接にあって、
溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御とを備え、
溶接を終了する際に、最終ピーク電流の通電を判別すると予め定めた最終ベース電流を予め定めた最終ベース期間だけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるか前記通常アークスタート制御であるかに応じて前記最終ベース電流及び／又は前記最終ベース期間の値を変化させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるときは前記最終ベース期間を０よりも大きな値に設定し、通常アークスタート制御であるときは最終ベース期間を０に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記溶接ワイヤの材質がステンレス鋼である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパルスアーク溶接の終了制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流及び／又は最終ベース期間の値を変化させて適性化している。このために、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球のサイズに制御することができるので、アークスタート制御の方式によらず良好なアークスタート性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御のタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了制御方法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了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。
【図５】従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法を示すタイミングチャートである。
【図６】従来技術におけるパルスアーク溶接の終了制御方法によって形成された溶融球の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
まず、本発明で使用される通常アークスタート制御（図１）とリトラクトアークスタート制御（図２）とについて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｈ）は短絡判別信号Ａｄを示す。同図では、上述した図５に対して、同図（Ｈ）に示す短絡判別信号Ａｄを追加している。以下、同図を参照して説明する。
【００２１】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号が出力される。このアークスタート制御設定信号は、作業プログラムに記載されており、溶接個所ごとのアークスタート制御を通常アークスタート制御にするかリトラクトアークスタート制御にするかを指令する。ここでは、通常アークスタート制御が指令された場合である。
【００２２】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｇ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度となり、溶接ワイヤは母材へと次第に接近する。通常アークスタート制御では、送給速度Ｆｗの値は０又は正の値となり、０のときは送給が停止しており、正の値のときは前進送給されている。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ１において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ以上となるので、Ｌｏｗレベルに変化する。同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄはＬｏｗレベルのままである。
【００２３】
時刻ｔ２において、溶融球底部と母材とが接触して導通すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは大電流値に予め定めたホットスタート電流Ｉｈが通電する。短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベル（短絡）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは３〜２０m/min程度の範囲で設定された定常送給速度に変化する。このホットスタート電流Ｉｈは、最初の短絡が継続している期間中通電する。このホットスタート電流Ｉｈは、ピーク電流Ｉｐ以上の値である４５０〜６００Ａ程度の範囲で設定される。このホットスタート電流Ｉｈは、溶接ワイヤの先端を早急に溶融してアークを発生させるために通電する。
【００２４】
最初の短絡が継続した後の時刻ｔ３において、アークが発生すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベルに変化する。したがって、起動後の最初の短絡が、時刻ｔ３で終了したことになる。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ベース電流Ｉｂの通電を開始し、その後はピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を繰り返すことになる。同様に、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ベース電圧となり、その後はピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。したがって、時刻ｔ１〜ｔ３の期間がアークスタート期間となり、時刻ｔ３以降が定常溶接期間となる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図５と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。
【００２５】
上述した通常アークスタート制御では、時刻ｔ１に溶接を開始する際の溶接ワイヤの溶融球は、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度であることが望ましい。すなわち、後述するリトラクトアークスタート制御の場合に比べて小さい方が望ましい。これは、溶融球が小さいと、時刻ｔ２に溶融球底部が母材に接触してから時刻ｔ３にアークが発生するまでの最初の短絡期間が短くなり、円滑にアークが発生するからである。さらには、溶融球が小さい方がアークスタート時のスパッタ発生が少なくなるからである。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｈ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００２７】
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号が出力される。このアークスタート制御設定信号は、作業プログラムに記載されており、溶接個所ごとのアークスタート制御を通常アークスタート制御にするかリトラクトアークスタート制御にするかを指令する。ここでは、リトラクトアークスタート制御が指令された場合である。
【００２８】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｇ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度（正の値）となり、溶接ワイヤは前進送給されて母材へと次第に接近する。ここで、送給速度Ｆｗの値が、０であるときは溶接ワイヤが停止していることを示し、正の値であるときは溶接ワイヤが前進送給されていることを示し、負の値であるときは溶接ワイヤが後退送給されていることを示す。同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号Ｓｄは、時刻ｔ１において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ以上となるので、Ｌｏｗレベルに変化する。同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄはＬｏｗレベルのままである。
【００２９】
時刻ｔ２において、溶融球底部と母材とが接触して導通すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電して、その値は予め定めた初期電流値Ｉｉとなる。この初期電流値Ｉｉは、５０Ａ程度の小電流値に設定される。小電流値に設定する理由は、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中に溶接ワイヤの先端を溶融しないようにするためである。短絡期間中にワイヤ先端が溶融すると溶着して、溶接ワイヤの引き離しができなくなり、スタート不良となる。初期アーク発生期間中にワイヤ先端が溶融すると、初期アークのアーク長を所定値まで引き上げるときにバラツクことになり、定常アークへの行こうが円滑でなくなる。時刻ｔ２に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、送給モータに後退送給指令が送られる。しかし、送給モータの回転が逆転するまでに時間遅れがあるために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２からスロープ状に小さくなり、時刻ｔ２１で０となる。その後、送給モータは逆回転を開始するが、溶接トーチの送給経路内の溶接ワイヤの遊び分を後退送給によって吸収するには時間が必要となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２１〜ｔ３の間は０のままである。この時刻ｔ２〜ｔ３の期間が短絡期間となる。
【００３０】
同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からスロープ状に変化して負の値の後退送給速度となる。この時刻ｔ３直後に溶接ワイヤの溶融球底部が母材から離れるので、初期アークが発生する。初期アークが発生すると、同図（Ｇ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｈ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベルに変化した時点ｔ３から予め定めた遅延期間だけ経過した時刻ｔ４までが、初期アーク発生期間となる。この初期アーク発生期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の後退送給速度のままであるので、溶接ワイヤの後退送給が継続される。したがって、初期アークのアーク長は次第に長くなる。この遅延期間は、初期アークのアーク長が定常アークのアーク長と等しくなるように設定される。この遅延期間は、例えば１００ms程度である。初期アーク発生期間中は、同図（Ｆ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記の初期電流値Ｉｉのままである。
【００３１】
時刻ｔ４において上記の遅延期間が経過すると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗはスロープ状に変化して正の値の定常送給速度となる。このために、溶接ワイヤは後退送給から再前進送給へと切り換えられる。時刻ｔ１〜ｔ４までがアークスタート期間となり、時刻ｔ４以降の期間が定常溶接期間となる。定常溶接期間になると、同図（Ｆ）に示すように、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電を繰り返すことになる。同様に、同図（Ｇ）に示すように、ピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図５と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。
【００３２】
上述したリトラクトアークスタート制御では、時刻ｔ１に溶接を開始する際の溶接ワイヤの溶融球は、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度であることが望ましい。すなわち、上述した通常アークスタート制御の場合に比べて大きい方が望ましい。これは、溶融球が小さいと、時刻ｔ２に溶融球底部が母材と接触したときに不要なアークが発生する確率が高くなり、このアークによって溶接ワイヤが母材と溶着して、後退送給によって引き離すことができなくなるからである。さらには、溶融球が小さいと、時刻ｔ３において初期アークが発生した直後に再び短絡が発生する確率が高くなり、この再短絡が発生するとアークスタート不良となるからである。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了制御方法を示す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）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は送給停止判別信号Ｓｄを示し、同図（Ｅ）は最終ピーク電流判別信号Ｐｄを示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｇ）は溶接電圧Ｖｗを示す。同図は上述した図５と同一波形であり、最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流値ＬＩｂが固定値ではなく、次の溶接個所におけるアークスタート制御に応じて自動的に切り換えられて最適化される点が異なっている。同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。以下、図５と同一の動作については説明を簡略化し、異なる点について同図を参照して説明する。
【００３４】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接終了指令）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給モータへの電力供給が遮断されるので送給速度Ｆｗは慣性によって次第に遅くなる。そして、時刻ｔ２において、送給速度Ｆｗが送給停止判別基準値Ｆｔ未満になると、同図（Ｄ）に示すように、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになる。同図（Ｆ）に示すように、時刻ｔ１以降の期間（アンチスティック期間Ｔａ）中の溶接電流Ｉｗは、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を上述した周波数変調制御によって定まるパルス周期Ｔｆごとに繰り返す。そして、同図（Ｄ）に示す送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点（時刻ｔ２）以降の最初のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する。そして、時刻ｔ３において、この最終ピーク電流ＬＩｐの通電終了を判別すると、同図（Ｅ）に示すように、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化する。この最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、ロボット制御装置からのアークスタート制御設定信号（図示は省略）にもとづいてその値が設定される最終ベース期間ＬＴｂの間最終ベース電流ＬＩｂを通電する。時刻ｔ４において、最終ベース電流ＬＩｂの通電が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（停止）に変化し、溶接電源の出力は停止されて溶接が終了する。
【００３５】
上記の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂの値は、次の溶接個所におけるアークスタート制御の方式に応じて自動的に設定される。すなわち、次の溶接個所におけるアークスタート制御が上述した通常アークスタート制御であるか上述したリトラクトアークスタート制御であるかに応じて、最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂの値が変化することになる。次の溶接個所におけるアークスタート制御が通常アークスタート制御であるときは、今回の溶接終了時の溶融球が、上述したように、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度になるように両値が設定される。他方、アークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるときは、溶融球が、上述したように、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度になるように設定される。
【００３６】
以下に数値例を挙げる。以下において、ＬＴｂ＝０又はＬＩｂ＝０のときとは、最終ベース電流ＬＩｂを通電しないで、最終ピーク電流ＬＩｐの通電が終了する時刻ｔ３で溶接を終了する場合である。このときの溶融球はワイヤ直径の１．０倍程度となる。
（１）最終ベース電流ＬＩｂ＝５０Ａで固定し、最終ベース期間ＬＴｂのみを変化させる場合
通常アークスタート制御 ０〜２０msの範囲で設定
リトラクトアークスタート制御 ４０〜６０msの範囲で設定
（２）最終ベース期間ＬＴｂ＝５０msで固定し、最終ベース電流ＬＩｂのみを変化させる場合
通常アークスタート制御 ０〜２０Ａの範囲で設定
リトラクトアークスタート制御 ４０〜６０Ａの範囲で設定
（３）最終ベース期間ＬＴｂ及び最終ベース電流ＬＩｂを共に変化させる場合
通常アークスタート制御 ＬＴｂ＝２０ms、ＬＩｂ＝２５Ａ
リトラクトアークスタート制御 ＬＴｂ＝２５ms、ＬＩｂ＝１００Ａ
【００３７】
図４は、上述した本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の終了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。
【００３８】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗ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次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って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高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。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の回転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。溶接トーチ４は、ロボット（図示は省略）に搭載されている。
【００３９】
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧平均化回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、ローパスフィルタ等によって平均化して、溶接電圧平均値信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、定常溶接期間中は予め定めた定常溶接電圧設定値となり、アンチスティック期間中は予め定めたアンチスティック用溶接電圧設定値となる溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆコンバータ回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数の信号に変換して、パルス周期信号Ｔfsを出力する。したがって、このパルス周期信号Ｔfsは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。送給速度検出回路ＦＤは、上記の送給モータＷＭからの回転速度信号を入力として、送給速度Ｆｗに換算し、送給速度検出信号Ｆｄとして出力する。回転速度の検出は、直流モータにあっては回転速度と比例関係にある電機子電圧を検出することによって行うことができる。また、回転速度に比例した電圧を発生するタコジェネレータを送給モータＷＭに取り付けることによっても、回転速度を検出することができる。さらに、エンコーダ付き送給モータＷＭの場合には、エンコーダからのパルス信号によって回転速度を検出することができる。送給停止判別回路ＳＤは、上記の送給速度検出信号Ｆｄを入力として、この送給速度検出信号Ｆｄの値が予め定めた送給停止判別基準値Ｆｔ未満になったときはＨｉｇｈレベルになる送給停止判別信号Ｓｄを出力する。ピーク期間回路ＴＰＳは、上記のパルス周期信号Ｔfsを入力として、この信号が短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに予め定めたピーク期間だけＨｉｇｈレベルになり、それ以降は次の短時間のＨｉｇｈレベルの信号が来るまではＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔpsを出力する。このピーク期間信号Ｔps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。最終ピーク電流判別回路ＰＤは、このピーク期間信号Ｔps及び上記の送給停止判別信号Ｓｄを入力として、送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（送給停止）に変化した時点からピーク期間信号ＴpsがＬｏｗレベルに変化した時点でＨｉｇｈレベルに変化する最終ピーク電流判別信号Ｐｄを出力する。この最終ピーク電流判別信号Ｐｄは、図３において、時刻ｔ２に送給停止判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルになってから、時刻ｔ３において、ピーク期間信号ＴpsがＬｏｗレベルに変化した時点で、Ｈｉｇｈレベルに変化する信号である。すなわち、最終ピーク電流ＬＩｐの通電終了を判別してＨｉｇｈレベルになる信号である。
【００４０】
ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムを記憶しており、この作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）の動作を制御すると共に、溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ及びアークスタート制御設定信号Ｓｒを出力する。このアークスタート制御設定信号Ｓｒは、作業プログラムに記載されており、各溶接個所におけるアークスタート制御の方式を選択する信号である。この信号がＨｉｇｈレベルのときは通常アークスタート制御の指令となり、Ｌｏｗレベルのときはリトラクトアークスタート制御の指令となる。この信号は、溶接開始信号ＳｔをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化させたとき（アンチスティック期間Ｔａに入ったとき、図３の時刻ｔ１）に、次の溶接個所におけるアークスタート制御に対応する値として出力される。
【００４１】
起動回路ＯＮは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の最終ピーク電流判別信号Ｐｄ及び後述する最終ベース期間設定信号ＬＴbrを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになるとＨｉｇｈレベルに変化し、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベルになった時点から最終ベース期間設定信号ＬＴbrによって定まる期間が経過した後にＬｏｗレベルに変化する起動信号Ｏｎを出力する。
【００４２】
短絡判別回路ＡＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値が予め定めた短絡判別基準値以下になったことを判別すると、Ｈｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ａｄを出力する。溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。
【００４３】
期間設定回路ＭＳは、上記の最終ピーク電流判別信号Ｐｄ、上記の短絡判別信号Ａｄ、上記のピーク期間信号Ｔps、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、以下のような処理を行い期間設定信号Ｍｓを出力する。
１）起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（起動）に変化すると、その値が１となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、スローダウン送給期間中は１となる。
２）その後に、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、その値が２となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、最初の短絡期間中は２となる。
３）アークスタート制御設定信号ＳｒがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した後に、ピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
他方、アークスタート制御設定信号ＳｒがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した時点でその値が３となり、それから遅延期間が経過した後にピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
４）その後に、最終ピーク電流判別信号ＰｄがＨｉｇｈレベル（最終ピーク電流の判別以降）のときは、その値が６となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
したがって、通常アークスタート制御である図１の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。他方、リトラクトアークスタート制御である図２の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中は３となり、時刻ｔ４以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。さらに、図３において、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ３以前のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となり、時刻ｔ３以降の最終ベース期間ＬＴｂ中は６となる。
【００４４】
ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。初期電流設定回路ＩＩＲは、予め定めた初期電流設定信号Ｉirを出力する。スタート電流設定回路ＩＳＲは、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr、上記の初期電流設定信号Ｉir及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときはホットスタート電流設定信号Ｉhrをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは初期電流設定信号Ｉirをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めた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、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。
【００４５】
最終ベース電流設定回路ＬＩＢＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときは予め定めた通常アークスタート制御用最終ベース電流設定値を最終ベース電流設定信号ＬＩbrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは予め定めたリトラクトアークスタート制御用最終ベース電流設定値を最終ベース電流設定信号ＬＩbrとして出力する。最終ベース期間設定回路ＬＴＢＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときは予め定めた通常アークスタート制御用最終ベース期間設定値を最終ベース期間設定信号ＬＴbrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは予め定めたリトラクトアークスタート制御用最終ベース期間設定値を最終ベース期間設定信号ＬＴbrとして出力する。
【００４６】
電流設定回路ＩＲは、上記の最終ベース電流設定信号ＬＩbr、上記のピーク電流設定信号Ｉpr、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のスタート電流設定信号Ｉsr及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、期間設定信号Ｍｓ＝１〜３のときはスタート電流設定信号Ｉsrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝４のときはピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝５のときはベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝６のときは最終ベース電流設定信号ＬＩbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。
【００４７】
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルのときは電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、起動信号ＯｎがＬｏｗレベルのときは駆動信号Ｄｖの出力を停止する。
【００４８】
送給速度設定回路ＦＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒ及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
１）Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧２のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
２）Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ＝２〜３のときは予め定めた後退送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧４のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
【００４９】
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは溶接ワイヤ１を送給速度設定信号Ｆｒによって定まる速度で送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
【００５０】
上記においては、送給速度を検出し、送給が略停止した時点から最初のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別している。これ以外の最終ピーク電流ＬＩｐの判別方法として、以下のような方法もある。図３において、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになった時点（時刻ｔ１）から、予め定めたｎ会目のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する。ｎは正の整数であり、例えば３〜２０の範囲で設定する。このｎの設定は、送給モータの種類、溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等の溶接条件に応じて適正値に設定する。さらに、別の判別方法として、図３において、同図（Ａ）に示す溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになった時点（時刻ｔ１）から所定期間経過した後のピーク電流を最終ピーク電流ＬＩｐとして判別する方法もある。この所定期間とは、送給モータが完成によって停止するまでの期間に相当する。したがって、この所定期間は、送給モータの種類、溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等の溶接条件に応じて適正値に設定する。
【００５１】
上述した実施の形態では、リトラクトアークスタート制御の場合を示す図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接ワイヤを母材に接触させる動作を前進送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを前進移動させて行うようにしても良い。同様に、時刻ｔ２〜ｔ４の溶接ワイヤを母材から引き離す動作を後退送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを後退移動させて行うようにしても良い。上述した実施の形態において、通常アークスタート制御用最終ベース電流設定値及び最終ベース期間設定値を、リトラクトアークスタート制御用最終ベース電流設定値及び最終ベース期間設定値の所定比率（例えば０．３倍）として設定するようにしても良い。
【００５２】
上述した実施の形態の作用効果について、モデルケースを想定して説明する。１つのワークには第１〜第３の溶接個所があるとする。このワークを繰り返して溶接する場合を想定する。第１溶接個所は、ワークが交換されて最初に溶接される個所である。ワークの交換には３秒以上かかるために、第１溶接個所を溶接するときには溶接ワイヤの先端温度は低下しているので、リトラクトアークスタート制御が選択されている。第２溶接個所及び第３溶接個所は、その前の溶接の終了後に直ぐに溶接が開始されるために、溶接ワイヤの先端温度は高温のままである。このために、通常アークスタート制御が選択されている。
１）第ｎ−１番目のワークにおける第３溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第１溶接個所となるので、アークスタート制御はリトラクトアークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂはリトラクトアークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．４〜１．６倍程度と大きくなる。
２）第ｎ番目のワークにおける第１溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第２溶接個所となるので、アークスタート制御は通常アークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂは通常アークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度と小さくなる。
３）第ｎ番目のワークにおける第２溶接個所のアンチスティック期間において、次の溶接個所は第ｎ番目のワークにおける第３溶接個所となるので、アークスタート制御は通常アークスタート制御となる。したがって、このアンチスティック期間中の最終ベース期間ＬＴｂ及び／又は最終ベース電流ＬＩｂは通常アークスタート制御用の設定値となる。この結果、溶融球のサイズは、ワイヤ直径の１．０〜１．２倍程度と小さくなる。
以降、これら１）〜２）の動作を繰り返して溶接が行われる。
【００５３】
上述した実施の形態によれば、次の溶接個所のアークスタート制御がリトラクトアークスタート制御であるか通常アークスタート制御であるかに応じて、最終ベース電流及び／又は最終ベース期間の値を変化させて適性化している。このために、それぞれのアークスタート制御に適した溶融球のサイズに制御することができるので、アークスタート制御の方式によらず良好なアークスタート性を得ることができる。本実施の形態は、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム等であるときに適用することができる。特に、溶接ワイヤの材質がステンレス鋼であるときは、上述したように、アークスタート性が悪い。このために、アークスタート制御の方式に応じて溶融球を適正化できることは、アークスタート性を改善するためにより有効である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 溶接ワイヤ
１ａ 溶融球
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＡＤ 短絡判別回路
Ａｄ 短絡判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
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 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＤ 送給速度検出回路
Ｆｄ 送給速度検出信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｔ 送給停止判別基準値
Ｆｗ 送給速度
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｈ ホットスタート電流
ＩＨＲ ホットスタート電流設定回路
Ｉhr ホットスタート電流設定信号
Ｉｉ 初期電流
ＩＩＲ 初期電流設定回路
Ｉir 初期電流設定信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
ＩＳＲ スタート電流設定回路
Ｉsr スタート電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＬＩｂ 最終ベース電流
ＬＩＢＲ 最終ベース電流設定回路
ＬＩbr 最終ベース電流設定信号
ＬＩｐ 最終ピーク電流
ＬＴｂ 最終ベース期間
ＬＴＢＲ 最終ベース期間設定回路
ＬＴbr 最終ベース期間設定信号
ＭＳ 期間設定回路
Ｍｓ 期間設定信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＤ 最終ピーク電流判別回路
Ｐｄ 最終ピーク電流判別信号
ＰＭ 電源主回路
ＲＣ ロボット制御装置
ＳＤ 送給停止判別回路
Ｓｄ 送給停止判別信号
Ｓｒ アークスタート制御設定信号
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔａ アンチスティック期間
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期
Ｔfs パルス周期信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＰＳ ピーク期間回路
Ｔps ピーク期間信号
ＶＡＶ 溶接電圧平均化回路
Ｖav 溶接電圧平均値信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ Ｖ／Ｆコンバータ回路
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ 送給モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク電流及びベース電流を繰り返し通電して溶接するパルスアーク溶接にあって、
溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御とを備え、
溶接を終了する際に、最終ピーク電流の通電を判別すると予め定めた最終ベース電流を予め定めた最終ベース期間だけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるか前記通常アークスタート制御であるかに応じて前記最終ベース電流及び／又は前記最終ベース期間の値を変化させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の終了制御方法。
【請求項２】
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるときは前記最終ベース期間を０よりも大きな値に設定し、通常アークスタート制御であるときは最終ベース期間を０に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の終了制御方法。
【請求項３】
前記溶接ワイヤの材質がステンレス鋼である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパルスアーク溶接の終了制御方法。
【請求項１】
ピーク電流及びベース電流を繰り返し通電して溶接するパルスアーク溶接にあって、
溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御とを備え、
溶接を終了する際に、最終ピーク電流の通電を判別すると予め定めた最終ベース電流を予め定めた最終ベース期間だけ通電して溶接を終了するパルスアーク溶接の終了制御方法において、
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるか前記通常アークスタート制御であるかに応じて前記最終ベース電流及び／又は前記最終ベース期間の値を変化させる、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の終了制御方法。
【請求項２】
次の溶接個所のアークスタート制御が前記リトラクトアークスタート制御であるときは前記最終ベース期間を０よりも大きな値に設定し、通常アークスタート制御であるときは最終ベース期間を０に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載のパルスアーク溶接の終了制御方法。
【請求項３】
前記溶接ワイヤの材質がステンレス鋼である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパルスアーク溶接の終了制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０７０９２（Ｐ２０１３−１０７０９２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２２１（Ｐ２０１１−２５２２２１）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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