パルスアーク溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置
【課題】高い溶接電流域でパルス溶接を行うと、アンダ−カットあるいはスパッタ発生量の増大等により溶接速度を高速化できない。
【解決手段】溶接ワイヤと溶接母材との間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することでスパッタを低減して高速溶接を実現可能とする。
【解決手段】溶接ワイヤと溶接母材との間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することでスパッタを低減して高速溶接を実現可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極（以下、ワイヤと称する）を自動送給し、ワイヤと溶接母材（以下、母材と称する）間にピーク電流とベース電流とを交互に繰り返し供給して溶接出力制御を行うパルスアーク溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶接業界では、生産性向上のために溶接の高速度化及びスパッタ低減に対する要求が高まってきている。溶接速度を高速化することは時間当たりの生産数を増加させ、また、スパッタ低減はワークに付着したスパッタを除去する後処理工程を削減できるため、溶接生産性を向上できるからである。
【０００３】
従来のパルス溶接出力制御は、パルス電流の出力開始時を時間起点として基本パルス周期である第１時限よりも小なる所定の第２時限の経過後にワイヤの母材への短絡が無くアーク発生していれば、前記基本パルス周期により次のパルス電流を出力し、一方前記第２時限の経過後にワイヤの母材への短絡があれば、パルス電流の立ち上がり速度より小なる値の電流を出力し、短絡が開放されればパルス電流よりも小でベース電流よりも大なる値の電流を所定時間出力し、この後、次のパルス電流の出力を開始する。このようにしてスパッタを低減するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、上記した従来のパルスアーク溶接装置におけるパルス溶接出力制御について、図４を用いて説明する。図４は従来のパルスアーク溶接装置における従来の出力制御で溶接を行った際の電流波形を示している。図４において１０１は基本パルス周期、１０２はワイヤと母材が短絡している短絡期間、１０３は短絡開放後次の溶滴移行のための溶融塊を形成するためのアーク初期時間（期間）を示している。
【０００５】
従来のパルスアーク溶接装置では、短絡発生時、パルス波形回路部によるパルス制御を待機状態とし、ディップ波形回路部による短絡制御を優先して波形制御を行う。そして、図４に示す電流波形の例において、図４における２つ目の基本パルス周期１０１の１０６で示す時点においても溶接状態が短絡中であるため、短絡が開放するまでの短絡期間１０２の間は短絡制御を継続する。そして、短絡の解放後、次の溶滴移行のための溶融塊を形成するために、パルス電流よりも小でベ−ス電流よりも大なる値の電流をア−ク初期時間１０３の間出力する。そして、ア−ク初期時間１０３の経過後にパルス電流を印加する。これによりスパッタを低減するものである。
【特許文献１】特開平１−２６６９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のパルスアーク溶接装置における出力制御では、例えば２５０〜３５０Ａ（アンペア）といった高い溶接電流で溶接速度をさらに高速化（例えば、１．５ｍ／ｍｉｎ以上）すると、アンダーカットやハンピング等が発生するため、さらに溶接電圧を低く設定しなければならない。しかし、溶接電圧が低いと短絡時間（短絡開始から短絡開放までの時間）が長くなると共に短絡開放時の電流が高くなるので、短絡開放時のスパッタが増加してしまう。また、例えば３００Ａ（アンペア）といったように設定された溶接電流が高いほどベース期間が短くなるので、基本パルス周期の高い電流域にもかかわらず、短絡時間が長くなると次のパルス開始タイミングが遅れてしまうため、設定された溶接電流に対応して送給されるワイヤが十分溶融できず、アーク不安定となるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、高い溶接電流（例えば、２５０〜３５０Ａ）で高速化のために溶接電圧を低下させても、アークが安定し、スパッタ発生量を低減できるパルス溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、溶接出力を制御するスイッチング素子と、溶接出力電流を検出する溶接電流値検出部と、溶接出力電圧を検出する溶接電圧値検出部と、前記溶接電圧値検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判別するアーク短絡判定部と、短絡期間用及びアーク期間用の溶接に関するパラメータを設定する設定部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力としてアーク期間中のパルス出力を制御するパルス波形回路部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力として短絡期間中の出力制御を行うディップ波形回路部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力として短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減する二次側制御部と、前記パルス波形回路部の出力と前記ディップ波形回路部の出力と前記二次側制御部の出力を前記設定部からの信号と前記アーク短絡判定部の出力に基づいて選択して前記スイッチング素子に出力する駆動部を備えたものである。
【００１０】
上記により、パルス溶接の短絡発生時に短絡開放直前のくびれ現象を検知して出力を急峻に低減させて短絡を開放することでスパッタ発生量を低減できる。
【００１１】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、短絡開放直前のくびれ現象を検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放を検出すると溶接電流を急峻に増加するものである。
【００１２】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、二次側制御部が、短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放が開放されると溶接電流を急峻に増加するものである。
【００１３】
上記により、アーク切れを防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材との短絡を検出すると溶接電流を急峻に低減させてからパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、二次側制御部がアーク短絡判定部からの信号に基づいて短絡発生時にも溶接電流を急峻に低減することを特徴とするものである。
【００１６】
上記により、短絡が発生した瞬間にも溶接電流を急峻に低下させてスパッタ発生量を低減できる。
【００１７】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、短絡発生からの経過時間または出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更するものである。そして、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくするものである。
【００１８】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、設定部が短絡発生からの経過時間または出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更するものである。そして、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくするものである。
【００１９】
上記により、短絡時間を低減させてア−クの安定性を向上することができる。
【００２０】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、設定部により溶接電流を急峻に低減する際の溶接電流の下限値を設定可能とするものである。
【００２１】
これにより、溶接電流を急峻に低減する際のアーク切れを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、パルス溶接時に短絡が発生した場合のスパッタ発生量を低下させることができ、ア−クの安定性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、図１と図２を用いて本実施の形態について説明する。なお、背景技術における従来のパルスアーク溶接装置による制御方法を説明した図４と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１に本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示す。図１において、１は入力電源、２３は入力電源の出力を整流する１次側整流素子、２２は１次側整流素子２３の出力を入力として溶接出力を制御する一次側スイッチング素子、２は一次側スイッチング素子２２の出力を入力として電力を絶縁して変換するトランス、２４はトランスの二次側出力を整流する二次側整流素子、１９は二次側整流素子２４に直列に接続された二次側スイッチング素子、２０は二次側スイッチング素子１９に並列に接続された抵抗、５は二次側スイッチング素子１９に直列に接続されたリアクトル、１０は溶接電圧を検出する溶接電圧値検出部、６は分流器であり、１１は分流器６の出力により溶接電流を検出する溶接電流値検出部である。なお、この分流器６と溶接電流値検出部１１とを一体としても良い。
【００２５】
また、２１は設定電流あるいは設定電圧やワイヤ送給量やシールドガス種類やワイヤ種類やワイヤ径や溶接法等の設定条件により種々のパラメータを設定して出力する設定部、１３は溶接電圧値検出部１０の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定してアーク短絡信号を出力するアーク短絡判定部、１５は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいてパルス波形を制御するパルス波形回路部、１６は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいて短絡期間中及び短絡解放してからの所定時間中に一次側スイッチング素子２２を制御して短絡処理を行うためのディップ波形回路部、２５は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいて短絡解放直前のくびれ（ネックともいう）時に溶接出力を急峻に低下させる信号を出力する二次側制御部、１８はパルス波形回路部１５やディップ波形回路部１６や二次側制御部２５やアーク短絡判定部１３や設定部２１の出力に基づいて一次側スイッチング素子２２や二次側スイッチング素子１９を駆動する駆動部である。
【００２６】
以上のように構成されたパルスアーク溶接装置について、その動作を説明する。
【００２７】
なお、図２に本実施の形態における短絡発生時の溶接電流波形を示す。そして、詳細は後述するが、図２において、１０７時点では、くびれ（ネック）制御を実施し、溶接電流を急峻に低減させた例を示している。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示す２つ目の基本パルス周期１０１内の１０８の時点で短絡が発生して短絡制御が行われており、基本パルス周期１０１である１０６時点でも短絡中であるため、図４で示したものと同様な短絡制御が継続されている。そして、溶接電圧値検出部１０の出力等に基づいて二次側制御部２５が短絡解放直前のくびれ現象を検知すると、二次側制御部２５は駆動部１８に対してくびれを検知した場合の制御を行わせる旨の信号を出力する。この信号を入力した駆動部１８は二次側スイッチング素子１９に信号を出力し、スイッチング素子１９をＯＦＦ（非導通）とする。そして、このスイッチング素子１９が非導通となると、溶接通電経路中のエネルギーは抵抗２０で消費されることとなり、これにより溶接電流は図２における１０７の時点に示すように急峻に低減される。なお、くびれ時に溶接電流を低減したとしても、溶融したワイヤはピンチ力により母材に移行されるので、短絡の解放にはほとんど影響しない。
【００２９】
以上のように、パルス溶接中に短絡が発生した場合、この短絡を開放するためにパルス電流の電流波形の立ち上がり時の傾きよりも小なる傾きの電流を通電し、この通電により生じる短絡解放の際にくびれを検知して溶接電流値を急峻に低減させるので、短絡開放時のスパッタ発生に関する溶接電流の影響を低減することができ、この結果、短絡開放時のスパッタ発生量を低減することができる。
【００３０】
なお、上記した短絡の解放後は、従来のパルスアーク溶接装置による制御と同様に、図２に示すアーク初期時間１０３の間ア−ク初期制御を実施することで、ワイヤ先端に次の溶滴移行のための溶融塊を形成し、アーク初期時間１０３の経過後にパルス電流を印加してスプレー状に溶滴離脱させてパルスアーク溶接を行う。
【００３１】
なお、本実施の形態は一例であり、電流を急峻に低減させる手段としは、コンデンサ等の他の電気部品を用いても良い。
【００３２】
なお、本実施の形態のパルスアーク溶接機は、短絡解放の際にくびれを検知して溶接電流を急峻に低減させた後に、短絡開放を検知すると電流を急峻に増加するものである。このようにすることで、溶接電流を急峻に低減させたことに伴うアーク切れを防ぐことができる。また、電流を急峻に増加するタイミングとしては、くびれを検知した時点から所定の時間２０１を経過した場合に電流を急峻に増加するようにしても良い。なお、この場合の経過時間は、ワイヤの送給速度などのパラメータなどによって決めることができる。
【００３３】
また、パルスアーク溶接装置は、パルスの立ち上がりや立ち下がりに関し急峻な電流変化が必要なため、短絡溶接用の溶接機に用いられるリアクトルと比べインダクタンスが非常に小さいリアクトルを用いている。このため、パルスアーク溶接装置でくびれ発生時に急峻に電流を低減させる制御を行うと、インダクタンスが小さいため電流値が下がり過ぎてしまい、電流値が例えば約１００Ａを下回るとアーク切れが発生しやすいという課題がある。従って、従来、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを組み合わせた制御を行うといった思想はなく、また、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを両立させることは非常に困難であった。
【００３４】
これに対し、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置による制御では、上記アーク切れに対して、くびれ時に電流を急峻に低下させる場合の下限値（例えば１００Ａ）を設定し、下限値以下にならないよう制御する手段と、電流を急峻に低下させた後のアーク発生後急峻に電流を上昇させる制御を採用することで、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを両立可能とした。下限値以下にならないようする方法としては、定電流制御を行い、下限値で定電流制御するものなどが挙げられる。
【００３５】
（実施の形態２）
図１と図２を用いて本実施の形態のアーク溶接装置の制御について説明する。
【００３６】
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、二次側制御部２５が短絡開放時だけでなく短絡発生時にもスイッチング素子１９を制御して溶接電流を急峻に低下させるようにした点である。
【００３７】
ここで、一般的に、アーク溶接においては、短絡発生時の電流値が高いほどスパッタの発生量が多くなる。そこで、ア−ク短絡判定部１３で短絡発生を検出するとその旨が設定部２１に伝えられ、その後直ちに電流低減用パラメ−タが設定部２１から二次側制御部２５に出力される。そして制御部２５から駆動部１８に制御信号が送信され、駆動部１８は二次側スイッチング素子１９をＯＦＦ（非導通）とする。これにより、図２に示すように、１０８の時点で短絡が発生した場合に溶接電流を急峻に低減させることができる。そして、これにより短絡発生時のスパッタ発生量を低減することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においても溶接電流を急峻に低減させる際の下限値を設定しておき、これを下回らない電流で所定時間２０２の間定電流制御を行い、所定時間２０２経過後に図２に示すようにある傾斜をもって電流を増加するように制御を行う。なお、上記所定時間２０２は設定電流に基づいて決められるものである。
【００３９】
また、パルス溶接におけるピ−ク電流期間中やパルス立下り時に短絡が発生すると、その時の溶接電流値は高く、最大５００Ａ程度となり多量なスパッタ発生を招くが、本実施の形態のように、短絡発生時に溶接電流を急峻に低減することで短絡時の溶接電流を低くしてスパッタを低減することができ、特に、大電流時に短絡が発生した場合に効果がある。
【００４０】
なお、本実施の形態は一例であり、エネルギーの急峻な低減手段としてコンデンサ等の他の電気部品を用いて溶接電流を低減するようにしても良い。
【００４１】
また、本実施の形態では、短絡発生時と短絡開放時との両方の時点で溶接電流を急峻に低減させてスパッタを低減する例を示したが、短絡発生時のみ溶接電流を急峻に低減させてスパッタを低減するようにしても良い。
【００４２】
（実施の形態３）
図３を用いて、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の制御について説明する。
【００４３】
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。詳細は後述するが、実施の形態１と異なるのは、設定部２１が短絡の状態等に基づいて図３に示すように短絡中で短絡を開放させるために加える電流の波形の傾きを変化するようにした点である。なお、図３に示す溶接電流波形における点線で示す部分は、短絡を開放させるために加える電流の波形の傾きを高めた場合の例を示している。
【００４４】
以下、図３を用いて、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の制御について説明する。
【００４５】
先ず、図３を用いて、短絡の発生によりパルス開始タイミングが遅れてしまう例について説明し、その後、この遅れを低減するための本実施の形態の制御について説明する。
【００４６】
図３において、基本パルス周期１０１に基づき図３における３つ目のパルス開始タイミングは１０６時点となるべきであるが、１０８の時点で短絡が発生しており（１０２の期間短絡が継続）、パルス開始タイミングとなるべき１０６時点でも短絡中であるため、１０９で示す電流波形の傾斜で短絡制御を継続する。そして、１０２の終端で短絡が解放し、その後実施の形態１で示したものと同様のア−ク初期制御（図示せず）を完了した後１１０で示す時点でパルス印加を開始する。この結果、パルス開始タイミングは、１０６の時点から１１０の時点に遅延することとなる。ここで、このような遅延状態が高い頻度で発生すると、パルス開始タイミングが遅れてしまうため、溶接電圧を設定した電圧値まで高めることができず、入熱不足となり、結果としてア−ク不安定となる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、パルス開始タイミングが短絡制御により所定時間遅れたり、言い換えると、溶接設定電圧に対して出力電圧が所定量低い場合に、設定部２１は短絡制御の電流傾斜を高めた設定値（１０９ａ）をディップ波形回路部１６に出力し、このディップ波形回路１６の出力に基づいて短絡時の溶接電流波形の傾きを大きくすることで、電流傾斜１０９の場合の短絡時間１０２に比べて１０２ａまで短絡時間を短縮することができる。
【００４８】
以上のように、パルス開始タイミングの遅れ時間あるいは出力電圧の低下に基づいて短絡中の溶接電流波形の傾斜をかえることで、短絡時間を１０２から１０２ａに短縮し、パルス開始タイミングを１１０から１１０ａ（１０６の時点）に短縮することができ、これによりパルス周期の開始タイミングの遅れを低減することができるのでア−クの安定性を向上することができる。
【００４９】
なお、パルス開始タイミングの遅れ、あるいは出力電圧の低下は、設定部２１で監視され、判断される。
【００５０】
また、前回の短絡時点でのパルス開始タイミングの遅れまたは溶接設定電圧の低下に基づいて、次の短絡時点の溶接電流波形の傾きが制御される。
【００５１】
また、溶接電流波形の傾斜をかえる別の例として、短絡が発生しており１０６の時点でもまだ短絡中である場合は、この１０６の時点でそれまでの傾きより傾斜を大きくする制御を行うようにしてもよい。この場合、次の短絡時ではなく、その短絡中に電流の傾斜を変えることができ、短絡時間を短くすることができる。
【００５２】
さらに溶接電流の傾斜をかえる別の例として、設定部２１がアーク短絡判定部１３から出力されるアーク短絡信号に基づいて短絡開始からの経過時間を計時し、短絡開始時間から所定の時間が経過した場合に傾斜を大きくする制御を行うようにしてもよい。また、この場合、経過時間毎に電流の傾きを大きくするようにしてもよい。そして、短絡時間が長くなるほど電流傾斜値を高める（傾きを大きくする）ことで短絡している時間を短縮することができるので、溶接電圧の下限裕度を広げることができ、溶接の高速化のため、より低電圧を設定することが可能となる。特に、電流域が高い場合パルス周期が高まりパルスが終了してから次ぎのパルス開始までの時間が短い場合に有効である。
【００５３】
なお、設定部２１からディップ波形回路部１６に出力される電流傾斜については、パルスタイミングの遅れと電流傾斜値の関係、および／または出力電圧と電流傾斜値との関係、および／または短絡開始からの経過時間と電流傾斜値との関係が、テーブルとして設定部２１に記憶されており、パルスタイミングの遅れおよび／または出力電圧および／または短絡開始からの経過時間に基づいて設定部２１内で選定され出力されるものである。 また、このテーブルは書き換え可能な記憶手段に記憶されものであり、溶接の種類や条件などにより変更することが可能である。また、この記憶手段は、設定部２１の内部に限らず外部に設けるようにしても良い。また、電流傾斜値は、テーブルではなく上記の各要素に基づく関数として求めるようにしてもよい。
【００５４】
また、短絡制御の電流傾斜を高めることは一例であり、直線状の電流傾斜ではなく折れ線状の電流傾斜としてもよいし、直線状でなく曲線状としてもよいし、短絡発生の早期時点から電流の面積（積分値）を高めるように調整するものであれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置は、スパッタ発生量を低減することができ、特に高速溶接を行う溶接制御方法およびアーク溶接装置として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【図４】従来のパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１ 入力電源
２ 主変圧器
３ 整流平滑回路部
４ 溶接出力制御素子
５ リアクトル
６ 分流器
７ 出力端子
８ 通電用コンタクトチップ
９ 溶接用ワイヤ
１０ 溶接電圧検出部
１１ 溶接電流検出部
１２ 母材
１３ アーク短絡判定回路部
１４ ディップパルス制御回路
１５ パルス波形回路部
１６ ディップ波形回路部
１７ 切換素子
１８ 駆動回路部
２０ 抵抗
２１ 設定部
２２ 一次側スイッチング素子
２３ 一次側整流素子
２４ 二次側整流素子
２５ 二次側制御部
１０１ 基本パルス周期
１０２ 短絡期間
１０３ アーク初期時間
１０４ ベ−ス電流
１０５ ピ−ク電流
１０６ パルス開始タイミング
１０７ ネック制御
１０８ 短絡初期制御
１０９ 電流傾斜
１０９ａ 電流傾斜ａ
１１０ パルス開始タイミング
１１０ａ パルス開始タイミングａ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極（以下、ワイヤと称する）を自動送給し、ワイヤと溶接母材（以下、母材と称する）間にピーク電流とベース電流とを交互に繰り返し供給して溶接出力制御を行うパルスアーク溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶接業界では、生産性向上のために溶接の高速度化及びスパッタ低減に対する要求が高まってきている。溶接速度を高速化することは時間当たりの生産数を増加させ、また、スパッタ低減はワークに付着したスパッタを除去する後処理工程を削減できるため、溶接生産性を向上できるからである。
【０００３】
従来のパルス溶接出力制御は、パルス電流の出力開始時を時間起点として基本パルス周期である第１時限よりも小なる所定の第２時限の経過後にワイヤの母材への短絡が無くアーク発生していれば、前記基本パルス周期により次のパルス電流を出力し、一方前記第２時限の経過後にワイヤの母材への短絡があれば、パルス電流の立ち上がり速度より小なる値の電流を出力し、短絡が開放されればパルス電流よりも小でベース電流よりも大なる値の電流を所定時間出力し、この後、次のパルス電流の出力を開始する。このようにしてスパッタを低減するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、上記した従来のパルスアーク溶接装置におけるパルス溶接出力制御について、図４を用いて説明する。図４は従来のパルスアーク溶接装置における従来の出力制御で溶接を行った際の電流波形を示している。図４において１０１は基本パルス周期、１０２はワイヤと母材が短絡している短絡期間、１０３は短絡開放後次の溶滴移行のための溶融塊を形成するためのアーク初期時間（期間）を示している。
【０００５】
従来のパルスアーク溶接装置では、短絡発生時、パルス波形回路部によるパルス制御を待機状態とし、ディップ波形回路部による短絡制御を優先して波形制御を行う。そして、図４に示す電流波形の例において、図４における２つ目の基本パルス周期１０１の１０６で示す時点においても溶接状態が短絡中であるため、短絡が開放するまでの短絡期間１０２の間は短絡制御を継続する。そして、短絡の解放後、次の溶滴移行のための溶融塊を形成するために、パルス電流よりも小でベ−ス電流よりも大なる値の電流をア−ク初期時間１０３の間出力する。そして、ア−ク初期時間１０３の経過後にパルス電流を印加する。これによりスパッタを低減するものである。
【特許文献１】特開平１−２６６９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のパルスアーク溶接装置における出力制御では、例えば２５０〜３５０Ａ（アンペア）といった高い溶接電流で溶接速度をさらに高速化（例えば、１．５ｍ／ｍｉｎ以上）すると、アンダーカットやハンピング等が発生するため、さらに溶接電圧を低く設定しなければならない。しかし、溶接電圧が低いと短絡時間（短絡開始から短絡開放までの時間）が長くなると共に短絡開放時の電流が高くなるので、短絡開放時のスパッタが増加してしまう。また、例えば３００Ａ（アンペア）といったように設定された溶接電流が高いほどベース期間が短くなるので、基本パルス周期の高い電流域にもかかわらず、短絡時間が長くなると次のパルス開始タイミングが遅れてしまうため、設定された溶接電流に対応して送給されるワイヤが十分溶融できず、アーク不安定となるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、高い溶接電流（例えば、２５０〜３５０Ａ）で高速化のために溶接電圧を低下させても、アークが安定し、スパッタ発生量を低減できるパルス溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、溶接出力を制御するスイッチング素子と、溶接出力電流を検出する溶接電流値検出部と、溶接出力電圧を検出する溶接電圧値検出部と、前記溶接電圧値検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判別するアーク短絡判定部と、短絡期間用及びアーク期間用の溶接に関するパラメータを設定する設定部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力としてアーク期間中のパルス出力を制御するパルス波形回路部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力として短絡期間中の出力制御を行うディップ波形回路部と、前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力の少なくとも１つを入力として短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減する二次側制御部と、前記パルス波形回路部の出力と前記ディップ波形回路部の出力と前記二次側制御部の出力を前記設定部からの信号と前記アーク短絡判定部の出力に基づいて選択して前記スイッチング素子に出力する駆動部を備えたものである。
【００１０】
上記により、パルス溶接の短絡発生時に短絡開放直前のくびれ現象を検知して出力を急峻に低減させて短絡を開放することでスパッタ発生量を低減できる。
【００１１】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、短絡開放直前のくびれ現象を検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放を検出すると溶接電流を急峻に増加するものである。
【００１２】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、二次側制御部が、短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放が開放されると溶接電流を急峻に増加するものである。
【００１３】
上記により、アーク切れを防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤと溶接母材との短絡を検出すると溶接電流を急峻に低減させてからパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、二次側制御部がアーク短絡判定部からの信号に基づいて短絡発生時にも溶接電流を急峻に低減することを特徴とするものである。
【００１６】
上記により、短絡が発生した瞬間にも溶接電流を急峻に低下させてスパッタ発生量を低減できる。
【００１７】
また、本発明のパルスアーク溶接制御方法は、短絡発生からの経過時間または出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更するものである。そして、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくするものである。
【００１８】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、設定部が短絡発生からの経過時間または出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更するものである。そして、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくするものである。
【００１９】
上記により、短絡時間を低減させてア−クの安定性を向上することができる。
【００２０】
また、本発明のパルスアーク溶接装置は、設定部により溶接電流を急峻に低減する際の溶接電流の下限値を設定可能とするものである。
【００２１】
これにより、溶接電流を急峻に低減する際のアーク切れを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、パルス溶接時に短絡が発生した場合のスパッタ発生量を低下させることができ、ア−クの安定性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、図１と図２を用いて本実施の形態について説明する。なお、背景技術における従来のパルスアーク溶接装置による制御方法を説明した図４と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１に本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示す。図１において、１は入力電源、２３は入力電源の出力を整流する１次側整流素子、２２は１次側整流素子２３の出力を入力として溶接出力を制御する一次側スイッチング素子、２は一次側スイッチング素子２２の出力を入力として電力を絶縁して変換するトランス、２４はトランスの二次側出力を整流する二次側整流素子、１９は二次側整流素子２４に直列に接続された二次側スイッチング素子、２０は二次側スイッチング素子１９に並列に接続された抵抗、５は二次側スイッチング素子１９に直列に接続されたリアクトル、１０は溶接電圧を検出する溶接電圧値検出部、６は分流器であり、１１は分流器６の出力により溶接電流を検出する溶接電流値検出部である。なお、この分流器６と溶接電流値検出部１１とを一体としても良い。
【００２５】
また、２１は設定電流あるいは設定電圧やワイヤ送給量やシールドガス種類やワイヤ種類やワイヤ径や溶接法等の設定条件により種々のパラメータを設定して出力する設定部、１３は溶接電圧値検出部１０の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定してアーク短絡信号を出力するアーク短絡判定部、１５は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいてパルス波形を制御するパルス波形回路部、１６は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいて短絡期間中及び短絡解放してからの所定時間中に一次側スイッチング素子２２を制御して短絡処理を行うためのディップ波形回路部、２５は溶接電圧値検出部１０や溶接電流値検出部１１や設定部２１の出力のうち少なくとも１つに基づいて短絡解放直前のくびれ（ネックともいう）時に溶接出力を急峻に低下させる信号を出力する二次側制御部、１８はパルス波形回路部１５やディップ波形回路部１６や二次側制御部２５やアーク短絡判定部１３や設定部２１の出力に基づいて一次側スイッチング素子２２や二次側スイッチング素子１９を駆動する駆動部である。
【００２６】
以上のように構成されたパルスアーク溶接装置について、その動作を説明する。
【００２７】
なお、図２に本実施の形態における短絡発生時の溶接電流波形を示す。そして、詳細は後述するが、図２において、１０７時点では、くびれ（ネック）制御を実施し、溶接電流を急峻に低減させた例を示している。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示す２つ目の基本パルス周期１０１内の１０８の時点で短絡が発生して短絡制御が行われており、基本パルス周期１０１である１０６時点でも短絡中であるため、図４で示したものと同様な短絡制御が継続されている。そして、溶接電圧値検出部１０の出力等に基づいて二次側制御部２５が短絡解放直前のくびれ現象を検知すると、二次側制御部２５は駆動部１８に対してくびれを検知した場合の制御を行わせる旨の信号を出力する。この信号を入力した駆動部１８は二次側スイッチング素子１９に信号を出力し、スイッチング素子１９をＯＦＦ（非導通）とする。そして、このスイッチング素子１９が非導通となると、溶接通電経路中のエネルギーは抵抗２０で消費されることとなり、これにより溶接電流は図２における１０７の時点に示すように急峻に低減される。なお、くびれ時に溶接電流を低減したとしても、溶融したワイヤはピンチ力により母材に移行されるので、短絡の解放にはほとんど影響しない。
【００２９】
以上のように、パルス溶接中に短絡が発生した場合、この短絡を開放するためにパルス電流の電流波形の立ち上がり時の傾きよりも小なる傾きの電流を通電し、この通電により生じる短絡解放の際にくびれを検知して溶接電流値を急峻に低減させるので、短絡開放時のスパッタ発生に関する溶接電流の影響を低減することができ、この結果、短絡開放時のスパッタ発生量を低減することができる。
【００３０】
なお、上記した短絡の解放後は、従来のパルスアーク溶接装置による制御と同様に、図２に示すアーク初期時間１０３の間ア−ク初期制御を実施することで、ワイヤ先端に次の溶滴移行のための溶融塊を形成し、アーク初期時間１０３の経過後にパルス電流を印加してスプレー状に溶滴離脱させてパルスアーク溶接を行う。
【００３１】
なお、本実施の形態は一例であり、電流を急峻に低減させる手段としは、コンデンサ等の他の電気部品を用いても良い。
【００３２】
なお、本実施の形態のパルスアーク溶接機は、短絡解放の際にくびれを検知して溶接電流を急峻に低減させた後に、短絡開放を検知すると電流を急峻に増加するものである。このようにすることで、溶接電流を急峻に低減させたことに伴うアーク切れを防ぐことができる。また、電流を急峻に増加するタイミングとしては、くびれを検知した時点から所定の時間２０１を経過した場合に電流を急峻に増加するようにしても良い。なお、この場合の経過時間は、ワイヤの送給速度などのパラメータなどによって決めることができる。
【００３３】
また、パルスアーク溶接装置は、パルスの立ち上がりや立ち下がりに関し急峻な電流変化が必要なため、短絡溶接用の溶接機に用いられるリアクトルと比べインダクタンスが非常に小さいリアクトルを用いている。このため、パルスアーク溶接装置でくびれ発生時に急峻に電流を低減させる制御を行うと、インダクタンスが小さいため電流値が下がり過ぎてしまい、電流値が例えば約１００Ａを下回るとアーク切れが発生しやすいという課題がある。従って、従来、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを組み合わせた制御を行うといった思想はなく、また、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを両立させることは非常に困難であった。
【００３４】
これに対し、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置による制御では、上記アーク切れに対して、くびれ時に電流を急峻に低下させる場合の下限値（例えば１００Ａ）を設定し、下限値以下にならないよう制御する手段と、電流を急峻に低下させた後のアーク発生後急峻に電流を上昇させる制御を採用することで、パルス溶接とくびれ時に電流を急峻に低下させる制御とを両立可能とした。下限値以下にならないようする方法としては、定電流制御を行い、下限値で定電流制御するものなどが挙げられる。
【００３５】
（実施の形態２）
図１と図２を用いて本実施の形態のアーク溶接装置の制御について説明する。
【００３６】
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、二次側制御部２５が短絡開放時だけでなく短絡発生時にもスイッチング素子１９を制御して溶接電流を急峻に低下させるようにした点である。
【００３７】
ここで、一般的に、アーク溶接においては、短絡発生時の電流値が高いほどスパッタの発生量が多くなる。そこで、ア−ク短絡判定部１３で短絡発生を検出するとその旨が設定部２１に伝えられ、その後直ちに電流低減用パラメ−タが設定部２１から二次側制御部２５に出力される。そして制御部２５から駆動部１８に制御信号が送信され、駆動部１８は二次側スイッチング素子１９をＯＦＦ（非導通）とする。これにより、図２に示すように、１０８の時点で短絡が発生した場合に溶接電流を急峻に低減させることができる。そして、これにより短絡発生時のスパッタ発生量を低減することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においても溶接電流を急峻に低減させる際の下限値を設定しておき、これを下回らない電流で所定時間２０２の間定電流制御を行い、所定時間２０２経過後に図２に示すようにある傾斜をもって電流を増加するように制御を行う。なお、上記所定時間２０２は設定電流に基づいて決められるものである。
【００３９】
また、パルス溶接におけるピ−ク電流期間中やパルス立下り時に短絡が発生すると、その時の溶接電流値は高く、最大５００Ａ程度となり多量なスパッタ発生を招くが、本実施の形態のように、短絡発生時に溶接電流を急峻に低減することで短絡時の溶接電流を低くしてスパッタを低減することができ、特に、大電流時に短絡が発生した場合に効果がある。
【００４０】
なお、本実施の形態は一例であり、エネルギーの急峻な低減手段としてコンデンサ等の他の電気部品を用いて溶接電流を低減するようにしても良い。
【００４１】
また、本実施の形態では、短絡発生時と短絡開放時との両方の時点で溶接電流を急峻に低減させてスパッタを低減する例を示したが、短絡発生時のみ溶接電流を急峻に低減させてスパッタを低減するようにしても良い。
【００４２】
（実施の形態３）
図３を用いて、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の制御について説明する。
【００４３】
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。詳細は後述するが、実施の形態１と異なるのは、設定部２１が短絡の状態等に基づいて図３に示すように短絡中で短絡を開放させるために加える電流の波形の傾きを変化するようにした点である。なお、図３に示す溶接電流波形における点線で示す部分は、短絡を開放させるために加える電流の波形の傾きを高めた場合の例を示している。
【００４４】
以下、図３を用いて、本実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の制御について説明する。
【００４５】
先ず、図３を用いて、短絡の発生によりパルス開始タイミングが遅れてしまう例について説明し、その後、この遅れを低減するための本実施の形態の制御について説明する。
【００４６】
図３において、基本パルス周期１０１に基づき図３における３つ目のパルス開始タイミングは１０６時点となるべきであるが、１０８の時点で短絡が発生しており（１０２の期間短絡が継続）、パルス開始タイミングとなるべき１０６時点でも短絡中であるため、１０９で示す電流波形の傾斜で短絡制御を継続する。そして、１０２の終端で短絡が解放し、その後実施の形態１で示したものと同様のア−ク初期制御（図示せず）を完了した後１１０で示す時点でパルス印加を開始する。この結果、パルス開始タイミングは、１０６の時点から１１０の時点に遅延することとなる。ここで、このような遅延状態が高い頻度で発生すると、パルス開始タイミングが遅れてしまうため、溶接電圧を設定した電圧値まで高めることができず、入熱不足となり、結果としてア−ク不安定となる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、パルス開始タイミングが短絡制御により所定時間遅れたり、言い換えると、溶接設定電圧に対して出力電圧が所定量低い場合に、設定部２１は短絡制御の電流傾斜を高めた設定値（１０９ａ）をディップ波形回路部１６に出力し、このディップ波形回路１６の出力に基づいて短絡時の溶接電流波形の傾きを大きくすることで、電流傾斜１０９の場合の短絡時間１０２に比べて１０２ａまで短絡時間を短縮することができる。
【００４８】
以上のように、パルス開始タイミングの遅れ時間あるいは出力電圧の低下に基づいて短絡中の溶接電流波形の傾斜をかえることで、短絡時間を１０２から１０２ａに短縮し、パルス開始タイミングを１１０から１１０ａ（１０６の時点）に短縮することができ、これによりパルス周期の開始タイミングの遅れを低減することができるのでア−クの安定性を向上することができる。
【００４９】
なお、パルス開始タイミングの遅れ、あるいは出力電圧の低下は、設定部２１で監視され、判断される。
【００５０】
また、前回の短絡時点でのパルス開始タイミングの遅れまたは溶接設定電圧の低下に基づいて、次の短絡時点の溶接電流波形の傾きが制御される。
【００５１】
また、溶接電流波形の傾斜をかえる別の例として、短絡が発生しており１０６の時点でもまだ短絡中である場合は、この１０６の時点でそれまでの傾きより傾斜を大きくする制御を行うようにしてもよい。この場合、次の短絡時ではなく、その短絡中に電流の傾斜を変えることができ、短絡時間を短くすることができる。
【００５２】
さらに溶接電流の傾斜をかえる別の例として、設定部２１がアーク短絡判定部１３から出力されるアーク短絡信号に基づいて短絡開始からの経過時間を計時し、短絡開始時間から所定の時間が経過した場合に傾斜を大きくする制御を行うようにしてもよい。また、この場合、経過時間毎に電流の傾きを大きくするようにしてもよい。そして、短絡時間が長くなるほど電流傾斜値を高める（傾きを大きくする）ことで短絡している時間を短縮することができるので、溶接電圧の下限裕度を広げることができ、溶接の高速化のため、より低電圧を設定することが可能となる。特に、電流域が高い場合パルス周期が高まりパルスが終了してから次ぎのパルス開始までの時間が短い場合に有効である。
【００５３】
なお、設定部２１からディップ波形回路部１６に出力される電流傾斜については、パルスタイミングの遅れと電流傾斜値の関係、および／または出力電圧と電流傾斜値との関係、および／または短絡開始からの経過時間と電流傾斜値との関係が、テーブルとして設定部２１に記憶されており、パルスタイミングの遅れおよび／または出力電圧および／または短絡開始からの経過時間に基づいて設定部２１内で選定され出力されるものである。 また、このテーブルは書き換え可能な記憶手段に記憶されものであり、溶接の種類や条件などにより変更することが可能である。また、この記憶手段は、設定部２１の内部に限らず外部に設けるようにしても良い。また、電流傾斜値は、テーブルではなく上記の各要素に基づく関数として求めるようにしてもよい。
【００５４】
また、短絡制御の電流傾斜を高めることは一例であり、直線状の電流傾斜ではなく折れ線状の電流傾斜としてもよいし、直線状でなく曲線状としてもよいし、短絡発生の早期時点から電流の面積（積分値）を高めるように調整するものであれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置は、スパッタ発生量を低減することができ、特に高速溶接を行う溶接制御方法およびアーク溶接装置として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【図４】従来のパルスアーク溶接制御の溶接電流波形を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１ 入力電源
２ 主変圧器
３ 整流平滑回路部
４ 溶接出力制御素子
５ リアクトル
６ 分流器
７ 出力端子
８ 通電用コンタクトチップ
９ 溶接用ワイヤ
１０ 溶接電圧検出部
１１ 溶接電流検出部
１２ 母材
１３ アーク短絡判定回路部
１４ ディップパルス制御回路
１５ パルス波形回路部
１６ ディップ波形回路部
１７ 切換素子
１８ 駆動回路部
２０ 抵抗
２１ 設定部
２２ 一次側スイッチング素子
２３ 一次側整流素子
２４ 二次側整流素子
２５ 二次側制御部
１０１ 基本パルス周期
１０２ 短絡期間
１０３ アーク初期時間
１０４ ベ−ス電流
１０５ ピ−ク電流
１０６ パルス開始タイミング
１０７ ネック制御
１０８ 短絡初期制御
１０９ 電流傾斜
１０９ａ 電流傾斜ａ
１１０ パルス開始タイミング
１１０ａ パルス開始タイミングａ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤと溶接母材との間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することを特徴とするパルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
短絡開放直前のくびれ現象を検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放を検出すると溶接電流を急峻に増加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制御方法。
【請求項３】
溶接ワイヤと溶接母材との短絡を検出すると溶接電流を急峻に低減させてからパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項４】
短絡からの経過時間を計時し、前記経過時間に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項５】
短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくする請求項４記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項６】
出力電圧を検出し、前記出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項７】
溶接出力を制御するスイッチング素子と、
溶接出力電流を検出する溶接電流値検出部と、
溶接出力電圧を検出する溶接電圧値検出部と、
前記溶接電圧値検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定するアーク短絡判定部と、
短絡期間用及びアーク期間用の溶接に関するパラメータを設定する設定部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力としてアーク期間中のパルス出力を制御するパルス波形回路部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力として短絡期間中の出力制御を行うディップ波形回路部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力として短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減する二次側制御部と、
前記パルス波形回路部の出力と前記ディップ波形回路部の出力と前記二次側制御部の出力を前記設定部からの信号と前記アーク短絡判定部の出力に基づいて選択して前記スイッチング素子に出力する駆動部とを備えたパルスアーク溶接装置。
【請求項８】
二次側制御部は、短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放が開放されると溶接電流を急峻に増加する請求項７記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項９】
二次側制御部は、アーク短絡判定部からの信号に基づいて短絡発生時にも溶接電流を急峻に低減する請求項７または８記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１０】
設定部は、アーク短絡判定部の信号に基づいて短絡発生からの経過時間を計時し、前記経過時間に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項７から９のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１１】
設定部は、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくする請求項１０記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１２】
設定部は、溶接電圧値検出部が検出する溶接出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する７から９のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１３】
設定部により溶接電流を急峻に低減する際の溶接電流の下限値を設定する請求項７から１２のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１】
溶接ワイヤと溶接母材との間にピ−ク電流とベ−ス電流をパルス状に繰り返し供給するパルスアーク溶接制御方法であって、前記溶接ワイヤと前記溶接母材との短絡を検出するとパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力し、短絡開放直前のくびれ現象を検出すると溶接電流を急峻に低減することを特徴とするパルスアーク溶接制御方法。
【請求項２】
短絡開放直前のくびれ現象を検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放を検出すると溶接電流を急峻に増加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制御方法。
【請求項３】
溶接ワイヤと溶接母材との短絡を検出すると溶接電流を急峻に低減させてからパルス電流の電流波形の立ち上がりの傾きよりも小なる傾きの電流を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項４】
短絡からの経過時間を計時し、前記経過時間に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項５】
短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくする請求項４記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項６】
出力電圧を検出し、前記出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接制御方法。
【請求項７】
溶接出力を制御するスイッチング素子と、
溶接出力電流を検出する溶接電流値検出部と、
溶接出力電圧を検出する溶接電圧値検出部と、
前記溶接電圧値検出部の出力に基づいて溶接状態が短絡期間であるのかアーク期間であるのかを判定するアーク短絡判定部と、
短絡期間用及びアーク期間用の溶接に関するパラメータを設定する設定部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力としてアーク期間中のパルス出力を制御するパルス波形回路部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力として短絡期間中の出力制御を行うディップ波形回路部と、
前記溶接電流値検出部の出力と前記溶接電圧値検出部の出力と前記設定部の出力のうち少なくとも１つを入力として短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減する二次側制御部と、
前記パルス波形回路部の出力と前記ディップ波形回路部の出力と前記二次側制御部の出力を前記設定部からの信号と前記アーク短絡判定部の出力に基づいて選択して前記スイッチング素子に出力する駆動部とを備えたパルスアーク溶接装置。
【請求項８】
二次側制御部は、短絡開放直前にワイヤ先端部がくびれるタイミングを検出して溶接電流を急峻に低減した後に短絡開放が開放されると溶接電流を急峻に増加する請求項７記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項９】
二次側制御部は、アーク短絡判定部からの信号に基づいて短絡発生時にも溶接電流を急峻に低減する請求項７または８記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１０】
設定部は、アーク短絡判定部の信号に基づいて短絡発生からの経過時間を計時し、前記経過時間に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する請求項７から９のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１１】
設定部は、短絡発生からの経過時間が長いほど短絡中の電流波形の傾きを大きくする請求項１０記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１２】
設定部は、溶接電圧値検出部が検出する溶接出力電圧に基づいて短絡中の電流波形の傾きを変更する７から９のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【請求項１３】
設定部により溶接電流を急峻に低減する際の溶接電流の下限値を設定する請求項７から１２のいずれか１項に記載のパルスアーク溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３３４６０１（Ｐ２００６−３３４６０１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５８７２４（Ｐ２００５−１５８７２４）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【特許番号】特許第３８４４００４号（Ｐ３８４４００４）
【特許公報発行日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【特許番号】特許第３８４４００４号（Ｐ３８４４００４）
【特許公報発行日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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