２ワイヤ溶接制御方法
【課題】２ワイヤ溶接方法において、磁気吹きの発生によるアーク切れを抑制すること。
【解決手段】消耗電極と母材との間にピーク電圧Ｖｐの印加とベース電圧Ｖｂの印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流Ｉｗを通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、前記ベース電圧Ｖｂの上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別（時刻ｔ４２）し、前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流Ｉｗと同一方向の電流Ｉｆを通電することによって磁気吹きを解消（時刻ｔ４３）させる。溶接ワイヤ及びフィラーワイヤに同一方向の電流が通電するために、磁気吹きによって偏向したアークに吸引力が作用して、アークの偏向を正常化する。
【解決手段】消耗電極と母材との間にピーク電圧Ｖｐの印加とベース電圧Ｖｂの印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流Ｉｗを通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、前記ベース電圧Ｖｂの上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別（時刻ｔ４２）し、前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流Ｉｗと同一方向の電流Ｉｆを通電することによって磁気吹きを解消（時刻ｔ４３）させる。溶接ワイヤ及びフィラーワイヤに同一方向の電流が通電するために、磁気吹きによって偏向したアークに吸引力が作用して、アークの偏向を正常化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを上記の溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接方法において、磁気吹きによるアーク不安定状態を抑制するための２ワイヤ溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
［従来技術１］
消耗電極（以下、溶接ワイヤという）と母材との間にアークを発生させて溶融池を形成すると共に、その溶融池にフィラーワイヤを送給して溶接する２ワイヤ溶接方法（特許文献１参照）が従来から知られている。この２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤの溶融金属にフィラーワイヤの溶融金属が加わるために、溶融金属量が増加し、高速で高効率な溶接が可能となる。特に、２ワイヤ溶接方法によって高速溶接を行うときには、ハンピングビードになるのを防止するために、フィラーワイヤを消耗電極アークよりも後方から溶融池に接触させて送給することが重要である。これは、フィラーワイヤを消耗電極アーク中に送給して溶融すると、溶融池はほとんど冷却されず、かつ、フィラーワイヤによって溶融池を抑えることもできないためにハンピングビードを抑制する効果はない。これに対して、フィラーワイヤをアーク周縁部の溶融池の後部に接触させて送給し、溶融池の熱によって溶融するようにすれば溶融池が冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。したがって、従来技術の２ワイヤ溶接方法では、フィラーワイヤには電流を通電せずに冷たい状態で溶融池と接触させることによって、溶融池を冷却するようにしている。
【０００３】
２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させる方法として、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法、パルスアーク溶接法、交流アーク溶接法等の種々な消耗電極式アーク溶接法を使用することができる。また、フィラーワイヤは基本的にワイヤ先端が溶融池と接触しており、溶融池からの熱によって溶融する。したがって、フィラーワイヤと母材との間にはアークは発生していない。本発明では、上記の消耗電極式アーク溶接法としてパルスアーク溶接法を使用する場合である。
【０００４】
図１２は、パルスアーク溶接法における一般的な電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００５】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界電流値以上の大電流値のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤと母材との間にアーク長に比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。
【０００６】
時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を形成しないようにするために小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。時刻ｔ１〜ｔ３までの期間を１周期（パルス周期Ｔｆ）として繰り返して溶接が行われる。
【０００７】
ところで、良好なパルスアーク溶接を行うためには、アーク長を適正値に維持することが重要である。アーク長を適正値に維持するために以下のような出力制御が行われる。アーク長は、同図（Ｂ）で破線で示す溶接電圧平均値Ｖavと略比例関係にある。このために、溶接電圧平均値Ｖavを検出し、この検出値が適正アーク長に相当する溶接電圧設定値と等しくなるように同図（Ａ）の破線で示す溶接電流平均値Ｉavを変化させる出力制御を行う。溶接電圧平均値Ｖavが溶接電圧設定値よりも大きいときはアーク長が適正値よりも長いときであるので、溶接電流平均値Ｉavを小さくしてワイヤ溶融速度を小さくしアーク長が短くなるようにする。他方、溶接電圧平均値Ｖavが溶接電圧設定値よりも小さいときはアーク長が適正値よりも短いときであるので、溶接電流平均値Ｉavを大きくしてワイヤ溶融速度を大きくしアーク長が長くなるようにする。上記の溶接電圧平均値Ｖavとしては、一般的に溶接電圧Ｖｗを平滑した値が使用される。また、溶接電流平均値Ｉavを変化させる手段として、ピーク期間Ｔｐ、パルス周期Ｔｆ、ピーク電流Ｉｐ又はベース電流Ｉｂの少なくとも１つを変化させることが行われている。
【０００８】
［従来技術２］
パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接においては、母材を通電する溶接電流によってアーク周辺部に磁界が形成されて、この磁界からアークは力を受けて偏向する場合がある。このような状態を、一般的に磁気吹き又はアークブローと呼んでいる。磁気吹きが発生するかは、母材に通電する溶接電流によって形成される磁界の形態によって決まる。したがって、大電流値のピーク電流を通電するパルスアーク溶接法では、強い磁界が形成されるので、磁気吹きが発生しやすい。その他の要因としては、溶接継手形状、母材への溶接ケーブルの接続位置等によって磁気吹きが発生しやすくなる。
【０００９】
図１３は、磁気吹きが発生したときのアーク状態を示す図である。同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤ１と母材２との間に通常のアーク３が発生している。この状態で磁気吹きが発生すると、同図（Ｂ）に示すように、アーク３は磁界からの力によって大きく偏向し、アーク長が長くなる。さらに偏向が大きくなると、同図（Ｃ）に示すように、アークを維持することができなくなりアーク切れが発生する。パルスアーク溶接では、ピーク期間中は大電流が通電するのでアークの硬直性が強く、磁界からの力が作用してもアークはほとんど偏向しない。他方、ベース期間中は小電流が通電するのでアークの硬直性が弱く、磁界からの力によって大きく偏向する。したがって、磁気吹きが発生してアーク切れが生じるのは、ベース期間中である。磁気吹きによるアーク切れが多数回発生すると、アーク発生状態が不安定となり、スパッタの大量発生、ビード外観の悪化等が生じる。したがって、パルスアーク溶接においては、磁気吹きによるアーク切れを抑制することは良好な溶接品質を得るために重要である。
【００１０】
図１４は、パルスアーク溶接において磁気吹きが発生したときの電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１１】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、４００〜６００Ａ程度のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、アーク長に略比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２以降のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、数十Ａ程度のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、アーク長に略比例したベース電圧Ｖｂが印加する。
【００１２】
時刻ｔ２１において、磁気吹きが発生してアークが偏向すると、同図（Ｂ）に示すように、アークの偏向に伴ってアーク長が長くなり、ベース電圧Ｖｂが次第に上昇して大きくなる。一方、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂは定電流制御されているので一定値のままである。時刻ｔ３において、磁気吹きによるアークの偏向がさらに大きくなると、アーク長が非常に長くなるためにアークを維持することができなくなり、アーク切れが発生する。アーク切れが発生すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは出力最大電圧の無負荷電圧となる。
【００１３】
従来技術２の磁気吹き対処制御方法（特許文献２参照）は、ベース電圧Ｖｂの上昇率が予め定めた基準上昇率以上になったときは、磁気吹きが発生したと判別してベース電流を２００Ａ以上に急増させ、この磁気吹き期間中にベース電圧Ｖｂが減少したときは磁気吹きが解消したと判別してベース電流を通常値に戻し、磁気吹きによるアーク切れを抑制するものである。
【００１４】
［従来技術３］
従来技術３の磁気吹き対処制御方法（特許文献３参照）は、電極と母材との間にアークを発生させ、そのアークにより母材の開先にビードを形成する溶接方法において、アーク電圧と、上記電極の前方位置に配置された前方ワイヤと上記電極の後方位置に配置された後方ワイヤとのワイヤ電圧と、をそれぞれ制御して、磁気吹きによるアークの偏向方向を制御するものである。すなわち、、アーク電圧が高く、かつ前方ワイヤと後方ワイヤとのワイヤ電圧が設定電圧から外れた場合、磁気吹きが発生していると判別し、それに基づいて前方ワイヤ、後方ワイヤのワイヤ電圧の極性を変え、アークの偏向を修正するものである。上記の前方ワイヤ及び後方ワイヤは、溶融量を増大させるためのフィラーワイヤではなく、磁気吹きを判別するための手段であり、かつ、電圧の極性を変化させることによってアークの偏向を修正するための手段である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−１７５４５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２６８０８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来技術１で上述した２ワイヤ溶接方法において、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させる方法としてパルスアーク溶接法を使用する場合には、上述したように磁気吹きが発生しやすい。このために、良好な溶接品質を確保するために、磁気吹き対策を行う必要がある。
【００１７】
この磁気吹き対策として、上述した従来技術２の方法を適用する場合、以下のような問題がある。従来技術２の方法では、ベース期間中に磁気吹きが発生すると、これをベース電圧の上昇によって判別し、ベース電流の値を大幅に増加させることによって、磁気吹き
によるアークの偏向を修正する。しかし、通常は数十Ａのベース電流値を、２００Ａ以上の大電流値に増加させて通電するために、溶滴移行状態が一時的に不安定になる。この結果、ビード外観の一部が悪くなる場合が生じる。
【００１８】
また、磁気吹き対策として、上述した従来技術３の方法を適用する場合には、溶接トーチにフィラーワイヤ以外の前方ワイヤ及び後方ワイヤを特別に配置する必要があり、溶接トーチの構造が複雑になり、価格が高額になる。また、前方ワイヤ及び後方ワイヤに電圧を供給するための特別な電源も必要となり、さらに価格が高くなる。
【００１９】
そこで、本発明では、２ワイヤ溶接方法において、溶滴移行状態を不安定にすることがなく、溶接トーチに特別なワイヤを配置するひつようもなく、磁気吹きを抑制して良好な溶接品質を得ることができる２ワイヤ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】
【００２０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させる、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から前記ベース電圧の下降によって磁気吹きの解消を判別するまでの期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から所定期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２３】
第４の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２４】
第５の発明は、前記フィラーワイヤに通電する電流は、時間経過に伴いその値が増加するスロープを有している、
ことを特徴とする第１〜第４の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２５】
第６の発明は、前記フィラーワイヤに電流を通電している期間中は、前記フィラーワイヤの送給速度を前記フィラーワイヤに電流を通電していない期間よりも速くする、
ことを特徴とする第１〜第５の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２６】
第７の発明は、前記フィラーワイヤに通電する電流値に応じて、前記フィラーワイヤの送給速度を変化させる、
ことを特徴とする第１〜第５の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００２７】
上記第１及び第２の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別する。この磁気吹きの発生を判別している期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、磁気吹きが発生してもアーク切れに至り、溶接不良になることがない。さらに、溶接ワイヤを通電するベース電流は通常値のままであうので、溶滴移行状態が不安定になりビード外観が悪くなることもない。さらに、
溶接トーチは通常のものを使用することができ、特別な磁気吹き対処用ワイヤを配置する必要もない。
【００２８】
上記第３の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、第３の発明では、溶接条件によっては判別が正確に行えない場合がある磁気吹きの解消の判別を行う必要がないので、磁気吹き対処制御を安定して行うことができる。また、磁気吹きの発生だけを判別すれば良いので、判別手段が簡単になる。
【００２９】
上記第４の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から次周期のピーク電圧が印加するまでの期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、第４の発明では、フィラーワイヤ電流の通電によって磁気吹きが一旦解消してもピーク電流が通電するまではフィラーワイヤ電流の通電を継続するので、再び磁気吹きが発生することを防止することができる。
【００３０】
上記第５の発明によれば、第１〜第４の発明の効果に加えて、フィラーワイヤ電流にスロープを持たせたことによってフィラーワイヤと溶融池との接触が解除されて電流が通電できなくなることを防止することができる。
【００３１】
上記第６及び第７の発明によれば、第１〜第５の発明の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、フィラーワイヤに電流を通電している期間中のフィラーワイヤの送給速度を速くすることによって、フィラーワイヤの溶融速度と送給速度とを常にバランスさせることができる。このために、フィラーワイヤの先端が溶融池から離れたり、フィラーワイヤの先端が溶融池に突っ込んだりする不安定状態になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図２】図１に示す磁気吹き対処期間（時刻ｔ４１〜ｔ４３の期間）におけるアーク発生部の様子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図１２】従来技術において、パルスアーク溶接法における電流・電圧波形図である。
【図１３】従来技術において、磁気吹きが発生したときのアーク状態を示す図である。
【図１４】従来技術において、パルスアーク溶接における磁気吹きが発生したときの電流・電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００３５】
時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は、磁気吹きが発生していないために、安定した溶接状態にある。時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。この時刻ｔ１〜ｔ３の期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆは通電しない。
【００３６】
時刻ｔ３〜ｔ４のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００３７】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。時刻ｔ４３において、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は停止する。時刻ｔ４３〜ｔ５の残りのベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧値Ｖｂが印加する。この期間のアークは、磁気吹きが発生していないので、安定した状態にある。
【００３８】
上記において、基準電圧値Ｖｔは、磁気吹きが発生していない状態でのベース電圧値Ｖｂの変動を考慮して、溶接条件に応じて適正値に設定する。例えば、ベース電圧Ｖｂの変動は、ピーク電圧値Ｖｐまで及ぶことはないので、基準電圧値Ｖｔをピーク電圧値Ｖｐに近い値に設定する。また、ベース電圧Ｖｂと基準電圧値Ｖｔとの比較にあたって、ヒステリシスを持たせるようにしても良い。すなわち、ベース電圧Ｖｂが通常値から上昇していくときの基準値を第１基準電圧値Ｖt1とし、ベース電圧Ｖｂが一旦Ｖt1以上になりその後に下降するときの基準値を第２基準電圧値Ｖt2とするものである。このときに、Ｖt1＞Ｖt2である。また、ベース電圧Ｖｂの上昇率が基準値に達したことによって磁気吹きの発生を判別し、その後にベース電圧Ｖｂの下降率が基準値に達したことによって磁気吹きの解消を判別するようにしても良い。ベース電圧Ｖｂによる従来から行われている種々の磁気吹きの発生の判別方法を使用することができる。
【００３９】
フィラーワイヤ電流Ｉｆの値は、磁気吹きによるアーク偏向を修正することができ、かつ、フィラーワイヤが溶融して破談し、フィラーワイヤと母材との接触状態が解消されることがない値に溶接条件に応じて適正値に設定する。例えば、１００Ａ程度であり、フィラーワイヤ先端が溶融池から離れてもアークが発生しないようにするために、フィラーワイヤと母材とに印加する無負荷電圧値は小さな値にする。
【００４０】
図２は、図１で上述した磁気吹き対処期間（時刻ｔ４１〜ｔ４３の期間）におけるアーク発生部の様子を示す模式図である。同図（Ａ）は時刻ｔ４１直前の様子であり、同図（Ｂ）は時刻ｔ４２時点の様子であり、同図（Ｃ）は時刻ｔ４２とｔ４３との中間時点での様子である。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
同図（Ａ）は、磁気吹きが発生していないときのアークの様子を示している。左方向に溶接が進行しており、溶接ワイヤ１が先行した位置にあり、母材２との間にアーク３が発生している。このアーク３によって溶融池２ａが形成されている。フィラーワイヤ６は、後行位置にあり、アーク３に直接触れないように溶融池２ａの後方位置に接触しながら送給される。アーク３は溶接ワイヤ１の送給方向に発生しており、偏向していない。
【００４２】
同図（Ｂ）は、磁気吹きが発生しているときのアークの様子を示している。磁気吹きが発生しているために、アーク３が溶接ワイヤ１の送給方向とは関係のない前方方向に大きく偏向しており、アーク長が長くなっている。
【００４３】
同図（Ｃ）は、磁気吹き対処のためにフィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているときのアークの様子を示している。溶接ワイヤ１にはベース電流Ｉｂが通電しており、フィラーワイヤ６にはフィラーワイヤ電流Ｉｆが同じ方向に通電している。このために、アーク３にはフィラーワイヤ６側に引き寄せる力が作用することになり、アーク３は溶接ワイヤ１の送給方向に近づいていく。このようにして、磁気吹きによるアークの偏向を正常状態に戻すことができる。
【００４４】
図３は、上述した本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００４５】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御によって出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧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３を発生させるために適正な電圧値に降圧する高周波トランス、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から構成される。
【００４６】
溶接ワイヤ１は、溶接ワイヤ送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給され、上記の電源主回路ＰＭから給電チップ（図示は省略）を介して給電されて、母材２との間に消耗電極アーク３が発生する。フィラーワイヤ６は、フィラーワイヤ送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ送給ロール８の回転によってフィラーワイヤトーチ７内を送給され、後述するフィラーワイヤ用電源ＦＰから給電チップ（図示は省略）を介して給電されて、消耗電極アーク３によって形成された溶融池に接触して挿入される。同図においては、溶接トーチ４とフィラーワイヤトーチ７とが別のトーチである場合を示しているが、１つのトーチ内に溶接ワイヤ用給電チップとフィラーワイヤ用給電チップとを設けて、１つのノズルから２つのワイヤ（溶接ワイヤ１及びフィラーワイヤ６）が送給されるようにしても良い。
【００４７】
溶接ワイヤ送給速度設定回路ＷＲは、予め定めた溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒを出力する。溶接ワイヤ送給制御回路ＷＣは、上記の溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒの値に相当する送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための溶接ワイヤ送給制御信号Ｗｃを上記の溶接ワイヤ送給モータＷＭに出力する。フィラーワイヤ送給速度設定回路ＦＲは、予め定めたフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒを出力する。フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣは、上記のフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度でフィラーワイヤ６を送給するためのフィラーワイヤ送給制御信号Ｆｃを上記のフィラーワイヤ送給モータＦＭに出力する。
【００４８】
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。電圧平滑回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、平滑（平均化）して、溶接電圧平均値信号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。
【００４９】
電圧・周波数変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖの値に比例した周波数の信号に変換して、この周波数（パルス周期）ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになるパルス周期信号Ｔｆを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めた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、上記のパルス周期信号Ｔｆ及び上記のピーク期間設定信号Ｔprを入力として、パルス周期信号Ｔｆが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だけＨｉｇｈ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、その周期がパルス周期となり、ピーク期間の間はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間の間はＬｏｗレベルになる信号である。
【００５０】
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。電流設定回路ＩＲ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）のときはピーク電流設定信号Ｉprを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときはベース電流設定信号Ｉbrを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号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を入力として、この信号に基づいてパルス幅変調制御を行い、その結果に基づいて上記の電源主回路ＰＭ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。
【００５１】
磁気吹き判別回路ＡＢは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄ及び上記のピーク期間信号Ｔｐを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＬｏｗレベル（ベース期間）のときに溶接電圧検出信号Ｖｄ（ベース電圧）の値が予め定めた基準電圧値以上になったときはＨｉｇｈレベルにセットされ、その後に溶接電圧検出信号Ｖｄの値が上記の基準電圧値未満になったときにＬｏｗレベルにリセットされる磁気吹き判別信号Ａｂを出力する。したがって、この磁気吹き判別信号Ａｂは、磁気吹きが発生している期間中Ｈｉｇｈレベルになる信号である。フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲは、予め定めたフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを出力する。上記のフィラーワイヤ用電源ＦＰは、上記の磁気吹き判別信号Ａｂ及び上記のフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベル（磁気吹き発生）の期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。したがって、このフィラーワイヤ用電源ＦＰは、定電流特性又は垂下特性を有する電源である。
【００５２】
上述した実施の形態１によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別し、その後のベース電圧値の下降によって磁気吹きの解消を判別する。そして、この磁気吹きの発生を判別している期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、磁気吹きが発生してもアーク切れに至り、溶接不良になることがない。さらに、溶接ワイヤを通電するベース電流は通常値のままであうので、溶滴移行状態が不安定になりビード外観が悪くなることもない。さらに、溶接トーチは通常のものを使用することができ、特別な磁気吹き対処用ワイヤを配置する必要もない。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、磁気吹きを解消させるために一部の期間のみ通電するので、上述した溶融池の冷却効果を失うことはない。
【００５３】
［実施の形態２］
実施の形態２と上述した実施の形態１とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。この動作は、実施の形態２でも同一である。そして、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。これに対して、実施の形態２では、磁気吹きの発生を判別してから所定期間だけフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。以下、実施の形態２について、図面を参照して説明する。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１と対応しており、時刻ｔ４までの説明は同一であるので省略する。また、図１と同様に、同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００５５】
時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００５６】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。しかし、時刻ｔ４３以降においても、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は継続する。そして、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生の判別時点（時刻ｔ４２）から予め定めた通電期間Ｔｄが経過する時刻ｔ４４において、フィラーワイヤ電流Ｉｆは通電を停止する。時刻ｔ４４〜ｔ５の残りのベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧値Ｖｂが印加する。この期間のアークは、磁気吹きが発生していないので、安定した状態にある。
【００５７】
上記において、通電期間Ｔｄは、溶接試験を行い、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電したときに磁気吹きが解消するまでの時間（時刻ｔ４２〜ｔ４３の時間）を計測し、この計測結果に基づいて平均時間及び偏差値を考慮して磁気吹きが解消されるよりも長い時間になるように設定する。このように設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別することは精度良く行うことができる。しかし、磁気吹きの解消の判別は、溶接条件によっては精度が悪くなる場合が生じる。このために、本実施の形態では、磁気吹きの解消を判別する必要がないようにしたものである。磁気吹きの発生の判別方法については、実施の形態１と同様である。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値についても実施の形態１と同様である。また、磁気吹き対処中のアーク発生部の模式図についても、上述した図２と同様である。
【００５８】
図５は、上述した本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図３とは異なる破線で示すブロックについて、同図を参照して説明する。
【００５９】
第２磁気吹き判別回路ＡＢ２は、溶接電圧検出信号Ｖｄ及びピーク期間信号Ｔｐを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＬｏｗレベル（ベース期間）のときに溶接電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた基準電圧値以上になったときに短時間Ｈｉｇｈレベルになる磁気吹き判別信号Ａｂを出力する。通電期間設定回路ＴＤＲは、予め定めた通電期間設定信号Ｔdrを出力する。第２フィラーワイヤ用電源ＦＰ２は、上記の磁気吹き判別信号Ａｂ、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfr及び上記の通電期間設定信号Ｔdrを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点から通電期間設定信号Ｔdrによって定まる期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。
【００６０】
上述した実施の形態２によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態では、溶接条件によっては判別が正確に行えない場合がある磁気吹きの解消の判別を行う必要がないので、磁気吹き対処制御を安定して行うことができる。また、磁気吹きの発生だけを判別すれば良いので、判別回路が簡単になる。
【００６１】
［実施の形態３］
実施の形態３と上述した実施の形態１及び２とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１及び２では、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。この動作は、実施の形態３でも同一である。そして、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。また、実施の形態２では、磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間経過後にフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。
これに対して、実施の形態３では、磁気吹きの発生を判別してから溶接ワイヤに次周期のピーク電圧Ｖｐの印加（ピーク電流Ｉｐの通電）が開始されるまでの期間中フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。以下、実施の形態３について、図面を参照して説明する。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１及び図４と対応しており、時刻ｔ４までの説明は同一であるので省略する。また、図１と同様に、同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００６３】
時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００６４】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。しかし、時刻ｔ４３以降においても、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は継続する。そして、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電する時刻ｔ５４において通電を停止する。したがって、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生を判別した時点（時刻ｔ４２）からピーク電流Ｉｐが通電する時点（時刻ｔ５）までの期間中通電する。
【００６５】
上記のようにフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電タイミングを設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、同図に示すように、時刻ｔ４３において磁気吹きが一旦解消してもまた磁気吹きが発生するおそれがあるために、ピーク電流Ｉｐが通電するまでフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電するものである。ピーク電流Ｉｐが通電すると、上述したように、大電流値によるアークの硬直性によって、磁気吹きは発生しない常態になる。したがって、磁気吹きが発生してから短時間でピーク電流Ｉｐの通電タイミングが来ても、このピーク電流Ｉｐの通電によって磁気吹きは解消される。ここで、磁気吹きの発生の判別方法については、実施の形態１と同様である。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値についても実施の形態１と同様である。また、磁気吹き対処中のアーク発生部の模式図についても、上述した図２と同様である。
【００６６】
図７は、上述した本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図５と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図５の通電期間設定回路ＴＤＲを削除し、図５の第２フィラーワイヤ用電源ＦＰ２を破線でしめす第３フィラーワイヤ用電源ＦＰ３に置換したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００６７】
第３フィラーワイヤ用電源ＦＰ３は、磁気吹き判別信号Ａｂ、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfr及びピーク期間信号Ｔｐを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）になるまでの期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。
【００６８】
上述した実施の形態３によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から次周期のピーク電流が通電するまでの期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態では、フィラーワイヤ電流の通電によって磁気吹きが一旦解消してもピーク電流が通電するまではフィラーワイヤ電流の通電を継続するので、再び磁気吹きが発生することを防止することができる。
【００６９】
［実施の形態４］
実施の形態４と上述した実施の形態１〜３とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１〜３では、フィラーワイヤ電流Ｉｆを一定値として通電していた。これに対して、実施の形態４では、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値は、時間経過に伴って次第に増加するスロープを有している。以下、実施の形態４について、図面を参照して説明する。
【００７０】
図８は、本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１と対応しており、同図（Ｃ）に示すフィラーワイヤ電流Ｉｆがスロープを有している点のみが異なる。以下、同図を参照してこの相違点について説明する。
【００７１】
フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生を判別すると予め定めた初期値Ｉｓを通電し、その後は予め定めたスロープを有して増加し、定常値Ｉｃに達すると一定値となる。スロープは、直線でも曲線でも良い。初期値Ｉｓは０でも良い。フィラーワイヤ電流Ｉｆにスロープを持たせる理由は、以下のとおりである。すなわち、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が小さいほどフィラーワイヤが先端以外で溶融する可能性が低くなる。フィラーワイヤが先端以外で溶融すると溶融池との接触が解除されて無負荷状態になるために、電流は通電しなくなる。この状態が発生することを防止するために、スロープを設けている。
【００７２】
図９は、上述した本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図３のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを破線で示す第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２に置換したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００７３】
第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２は、磁気吹き判別信号Ａｂを入力として、この磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点で予め定めた初期値Ｉｓとなり、その後は予め定めたスロープで増加し、予め定めた定常値Ｉｃに達すると一定値となるフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを出力する。
【００７４】
上記においては、実施の形態１を基礎とした場合を説明したが、実施の形態２及び３を基礎とした場合も同様である。すなわち、実施の形態２では図５のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを、実施の形態３では図７のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを、上記の第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２に置換すれば良い。
【００７５】
上述した実施の形態４によれば、実施の形態１〜３の効果に加えて、フィラーワイヤ電流にスロープを持たせたことによってフィラーワイヤと溶融池との接触が解除されて電流が通電できなくなることを防止することができる。
【００７６】
［実施の形態５］
実施の形態５と上述した実施の形態１〜４とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１〜４では、フィラーワイヤの送給速度は一定値であった。これに対して、実施の形態５では、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電している期間中は、フィラーワイヤの送給速度をフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電していない期間よりも速くする。以下、実施の形態５について、図面を参照して説明する。
【００７７】
図１０は、本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示し、同図（Ｄ）はフィラーワイヤの送給速度Ｆｗを示す。同図は、上述した図１と対応しており、同図（Ａ）〜（Ｃ）は同一であり、同図（Ｄ）に示すフィラーワイヤ送給速度Ｆｗの波形図が追加されている点が異なる。以下、同図を参照してこの相違点について説明する。
【００７８】
同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗは、同図（Ｃ）に示すフィラーワイヤ電流Ｉｆが通電していないときは所定値となり、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているときは所定値よりも速くなる。すなわち、時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているので、この期間中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｗはそれ以外の期間よりも速くなる。送給速度の増加値は、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値に応じて設定される。例えば、送給速度の増加値ΔＦｗ＝ａ・Ｉｆとする。ここで、ａは定数である。フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを速くする理由は、以下のとおりである。すなわち、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗは、上述したように、電流を通電しない状態で溶融池からの熱によって先端が溶融するように所定値に設定されている。溶融速度に比べてフィラーワイヤ送給速度Ｆｗが遅いときは、先端が燃え上がり、先端が溶融池から離れることになり、安定した溶接状態にはならない。他方、溶融速度に比べてフィラーワイヤ送給速度Ｆｗが速いときは、溶融池にフィラーワイヤが突っ込む状態になり、やはり溶接状態は安定しない。したがって、溶融速度とフィラーワイヤ送給速度Ｆｗとをバランスさせることが安定した溶接を行うために重要である。磁気吹き対策のために、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電すると、溶融速度が速くなるために、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗとのバランスを崩すことになる。フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が比較的小さいとき、又は、通電期間が比較的短いときには、このアンバランスはさほど問題にはならない。しかし、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が大きいとき、又は、通電期間が長いときには、このアンバランスが問題となる。このようなときに、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを速くすることによって、溶融速度とのバランスを取るようにしたものである。
【００７９】
図１１は、上述した本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図３に、破線で示すフィラーワイヤ電流検出回路ＩＦＤ及び破線で示すフィラーワイヤ送給速度加算回路ＦＲＡを追加したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００８０】
フィラーワイヤ電流検出回路ＩＦＤは、フィラーワイヤ電流Ｉｆを検出して、フィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdを出力する。フィラーワイヤ送給速度加算回路ＦＲＡは、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒ及び上記のフィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdを入力として、フィラーワイヤ送給速度加算信号Ｆra＝Ｆｒ＋ａ・Ｉfdを出力する。ここでａは定数である。ａ・Ｉfdは、上述したように、送給速度を増加させるための関数の一例である。例えば、この関数の別の例としては、２次曲線状に増加するようにしても良い。また、フィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdが閾値以上のときにだけ送給速度を速くするようにしても良い。フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣは、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒの代わりに上記のフィラーワイヤ送給速度加算信号Ｆraを入力として、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを制御する。
【００８１】
上述した実施の形態５においては、実施の形態１を基礎とした場合を説明したが、実施の形態２〜４を基礎とした場合も同様である。すなわち、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電している期間中は、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗをフィラーワイヤ電流Ｉｆの値に応じて速くしている。
【００８２】
上述した実施の形態５によれば、実施の形態１〜４の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、フィラーワイヤに電流を通電している期間中のフィラーワイヤの送給速度を速くすることによって、フィラーワイヤの溶融速度と送給速度とを常にバランスさせることができる。このために、フィラーワイヤの先端が溶融池から離れたり、フィラーワイヤの先端が溶融池に突っ込んだりする不安定状態になることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００８３】
1 溶接ワイヤ
2 母材
２ａ 溶融池
3 アーク
4 溶接トーチ
５ 溶接ワイヤ送給ロール
6 フィラーワイヤ
7 フィラーワイヤトーチ
8 フィラーワイヤ送給ロール
ａ （送給速度増加関数の）定数
ＡＢ 磁気吹き判別回路
Ａｂ 磁気吹き判別信号
ＡＢ２ 第２磁気吹き判別回路
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 フィラーワイヤ送給制御回路
Ｆｃ フィラーワイヤ送給制御信号
ＦＭ フィラーワイヤ送給モータ
ＦＰ フィラーワイヤ用電源
ＦＰ２ 第２フィラーワイヤ用電源
ＦＰ３ 第３フィラーワイヤ用電源
ＦＲ フィラーワイヤ送給速度設定回路
Ｆｒ フィラーワイヤ送給速度設定信号
ＦＲＡ フィラーワイヤ送給速度加算回路
Ｆra フィラーワイヤ送給速度加算信号
Ｆｗ フィラーワイヤ送給速度
Ｉav 溶接電流平均値
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
Ｉｃ 定常値
ＩＦＤ フィラーワイヤ電流検出回路
Ｉfd フィラーワイヤ電流検出信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｆ フィラーワイヤ電流
ＩＦＲ フィラーワイヤ電流設定回路
Ｉfr フィラーワイヤ電流設定信号
ＩＦＲ２ 第２フィラーワイヤ電流設定回路
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 溶接電流設定信号
Ｉｓ 初期値
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
Ｔｂ ベース期間
Ｔｄ 通電期間
ＴＤＲ 通電期間設定回路
Ｔdr 通電期間設定信号
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
ＶＡＶ 電圧平滑回路
Ｖav 溶接電圧平均値 （信号）
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｔ 基準電圧値
Ｖt1 第１基準電圧値
Ｖt2 第２基準電圧値
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣ 溶接ワイヤ送給制御回路
Ｗｃ 溶接ワイヤ送給制御信号
ＷＭ 溶接ワイヤ送給モータ
ＷＲ 溶接ワイヤ送給速度設定回路
Ｗｒ 溶接ワイヤ送給速度設定信号
ΔＦｗ 送給速度の増加値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを上記の溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接方法において、磁気吹きによるアーク不安定状態を抑制するための２ワイヤ溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
［従来技術１］
消耗電極（以下、溶接ワイヤという）と母材との間にアークを発生させて溶融池を形成すると共に、その溶融池にフィラーワイヤを送給して溶接する２ワイヤ溶接方法（特許文献１参照）が従来から知られている。この２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤの溶融金属にフィラーワイヤの溶融金属が加わるために、溶融金属量が増加し、高速で高効率な溶接が可能となる。特に、２ワイヤ溶接方法によって高速溶接を行うときには、ハンピングビードになるのを防止するために、フィラーワイヤを消耗電極アークよりも後方から溶融池に接触させて送給することが重要である。これは、フィラーワイヤを消耗電極アーク中に送給して溶融すると、溶融池はほとんど冷却されず、かつ、フィラーワイヤによって溶融池を抑えることもできないためにハンピングビードを抑制する効果はない。これに対して、フィラーワイヤをアーク周縁部の溶融池の後部に接触させて送給し、溶融池の熱によって溶融するようにすれば溶融池が冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。したがって、従来技術の２ワイヤ溶接方法では、フィラーワイヤには電流を通電せずに冷たい状態で溶融池と接触させることによって、溶融池を冷却するようにしている。
【０００３】
２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させる方法として、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法、パルスアーク溶接法、交流アーク溶接法等の種々な消耗電極式アーク溶接法を使用することができる。また、フィラーワイヤは基本的にワイヤ先端が溶融池と接触しており、溶融池からの熱によって溶融する。したがって、フィラーワイヤと母材との間にはアークは発生していない。本発明では、上記の消耗電極式アーク溶接法としてパルスアーク溶接法を使用する場合である。
【０００４】
図１２は、パルスアーク溶接法における一般的な電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００５】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界電流値以上の大電流値のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤと母材との間にアーク長に比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。
【０００６】
時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を形成しないようにするために小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。時刻ｔ１〜ｔ３までの期間を１周期（パルス周期Ｔｆ）として繰り返して溶接が行われる。
【０００７】
ところで、良好なパルスアーク溶接を行うためには、アーク長を適正値に維持することが重要である。アーク長を適正値に維持するために以下のような出力制御が行われる。アーク長は、同図（Ｂ）で破線で示す溶接電圧平均値Ｖavと略比例関係にある。このために、溶接電圧平均値Ｖavを検出し、この検出値が適正アーク長に相当する溶接電圧設定値と等しくなるように同図（Ａ）の破線で示す溶接電流平均値Ｉavを変化させる出力制御を行う。溶接電圧平均値Ｖavが溶接電圧設定値よりも大きいときはアーク長が適正値よりも長いときであるので、溶接電流平均値Ｉavを小さくしてワイヤ溶融速度を小さくしアーク長が短くなるようにする。他方、溶接電圧平均値Ｖavが溶接電圧設定値よりも小さいときはアーク長が適正値よりも短いときであるので、溶接電流平均値Ｉavを大きくしてワイヤ溶融速度を大きくしアーク長が長くなるようにする。上記の溶接電圧平均値Ｖavとしては、一般的に溶接電圧Ｖｗを平滑した値が使用される。また、溶接電流平均値Ｉavを変化させる手段として、ピーク期間Ｔｐ、パルス周期Ｔｆ、ピーク電流Ｉｐ又はベース電流Ｉｂの少なくとも１つを変化させることが行われている。
【０００８】
［従来技術２］
パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接においては、母材を通電する溶接電流によってアーク周辺部に磁界が形成されて、この磁界からアークは力を受けて偏向する場合がある。このような状態を、一般的に磁気吹き又はアークブローと呼んでいる。磁気吹きが発生するかは、母材に通電する溶接電流によって形成される磁界の形態によって決まる。したがって、大電流値のピーク電流を通電するパルスアーク溶接法では、強い磁界が形成されるので、磁気吹きが発生しやすい。その他の要因としては、溶接継手形状、母材への溶接ケーブルの接続位置等によって磁気吹きが発生しやすくなる。
【０００９】
図１３は、磁気吹きが発生したときのアーク状態を示す図である。同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤ１と母材２との間に通常のアーク３が発生している。この状態で磁気吹きが発生すると、同図（Ｂ）に示すように、アーク３は磁界からの力によって大きく偏向し、アーク長が長くなる。さらに偏向が大きくなると、同図（Ｃ）に示すように、アークを維持することができなくなりアーク切れが発生する。パルスアーク溶接では、ピーク期間中は大電流が通電するのでアークの硬直性が強く、磁界からの力が作用してもアークはほとんど偏向しない。他方、ベース期間中は小電流が通電するのでアークの硬直性が弱く、磁界からの力によって大きく偏向する。したがって、磁気吹きが発生してアーク切れが生じるのは、ベース期間中である。磁気吹きによるアーク切れが多数回発生すると、アーク発生状態が不安定となり、スパッタの大量発生、ビード外観の悪化等が生じる。したがって、パルスアーク溶接においては、磁気吹きによるアーク切れを抑制することは良好な溶接品質を得るために重要である。
【００１０】
図１４は、パルスアーク溶接において磁気吹きが発生したときの電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
【００１１】
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、４００〜６００Ａ程度のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、アーク長に略比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２以降のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、数十Ａ程度のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、アーク長に略比例したベース電圧Ｖｂが印加する。
【００１２】
時刻ｔ２１において、磁気吹きが発生してアークが偏向すると、同図（Ｂ）に示すように、アークの偏向に伴ってアーク長が長くなり、ベース電圧Ｖｂが次第に上昇して大きくなる。一方、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂは定電流制御されているので一定値のままである。時刻ｔ３において、磁気吹きによるアークの偏向がさらに大きくなると、アーク長が非常に長くなるためにアークを維持することができなくなり、アーク切れが発生する。アーク切れが発生すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは出力最大電圧の無負荷電圧となる。
【００１３】
従来技術２の磁気吹き対処制御方法（特許文献２参照）は、ベース電圧Ｖｂの上昇率が予め定めた基準上昇率以上になったときは、磁気吹きが発生したと判別してベース電流を２００Ａ以上に急増させ、この磁気吹き期間中にベース電圧Ｖｂが減少したときは磁気吹きが解消したと判別してベース電流を通常値に戻し、磁気吹きによるアーク切れを抑制するものである。
【００１４】
［従来技術３］
従来技術３の磁気吹き対処制御方法（特許文献３参照）は、電極と母材との間にアークを発生させ、そのアークにより母材の開先にビードを形成する溶接方法において、アーク電圧と、上記電極の前方位置に配置された前方ワイヤと上記電極の後方位置に配置された後方ワイヤとのワイヤ電圧と、をそれぞれ制御して、磁気吹きによるアークの偏向方向を制御するものである。すなわち、、アーク電圧が高く、かつ前方ワイヤと後方ワイヤとのワイヤ電圧が設定電圧から外れた場合、磁気吹きが発生していると判別し、それに基づいて前方ワイヤ、後方ワイヤのワイヤ電圧の極性を変え、アークの偏向を修正するものである。上記の前方ワイヤ及び後方ワイヤは、溶融量を増大させるためのフィラーワイヤではなく、磁気吹きを判別するための手段であり、かつ、電圧の極性を変化させることによってアークの偏向を修正するための手段である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−１７５４５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２６８０８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来技術１で上述した２ワイヤ溶接方法において、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させる方法としてパルスアーク溶接法を使用する場合には、上述したように磁気吹きが発生しやすい。このために、良好な溶接品質を確保するために、磁気吹き対策を行う必要がある。
【００１７】
この磁気吹き対策として、上述した従来技術２の方法を適用する場合、以下のような問題がある。従来技術２の方法では、ベース期間中に磁気吹きが発生すると、これをベース電圧の上昇によって判別し、ベース電流の値を大幅に増加させることによって、磁気吹き
によるアークの偏向を修正する。しかし、通常は数十Ａのベース電流値を、２００Ａ以上の大電流値に増加させて通電するために、溶滴移行状態が一時的に不安定になる。この結果、ビード外観の一部が悪くなる場合が生じる。
【００１８】
また、磁気吹き対策として、上述した従来技術３の方法を適用する場合には、溶接トーチにフィラーワイヤ以外の前方ワイヤ及び後方ワイヤを特別に配置する必要があり、溶接トーチの構造が複雑になり、価格が高額になる。また、前方ワイヤ及び後方ワイヤに電圧を供給するための特別な電源も必要となり、さらに価格が高くなる。
【００１９】
そこで、本発明では、２ワイヤ溶接方法において、溶滴移行状態を不安定にすることがなく、溶接トーチに特別なワイヤを配置するひつようもなく、磁気吹きを抑制して良好な溶接品質を得ることができる２ワイヤ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】
【００２０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させる、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２１】
第２の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から前記ベース電圧の下降によって磁気吹きの解消を判別するまでの期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２２】
第３の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から所定期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２３】
第４の発明は、前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする第１の発明記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２４】
第５の発明は、前記フィラーワイヤに通電する電流は、時間経過に伴いその値が増加するスロープを有している、
ことを特徴とする第１〜第４の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２５】
第６の発明は、前記フィラーワイヤに電流を通電している期間中は、前記フィラーワイヤの送給速度を前記フィラーワイヤに電流を通電していない期間よりも速くする、
ことを特徴とする第１〜第５の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【００２６】
第７の発明は、前記フィラーワイヤに通電する電流値に応じて、前記フィラーワイヤの送給速度を変化させる、
ことを特徴とする第１〜第５の発明のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００２７】
上記第１及び第２の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別する。この磁気吹きの発生を判別している期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、磁気吹きが発生してもアーク切れに至り、溶接不良になることがない。さらに、溶接ワイヤを通電するベース電流は通常値のままであうので、溶滴移行状態が不安定になりビード外観が悪くなることもない。さらに、
溶接トーチは通常のものを使用することができ、特別な磁気吹き対処用ワイヤを配置する必要もない。
【００２８】
上記第３の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、第３の発明では、溶接条件によっては判別が正確に行えない場合がある磁気吹きの解消の判別を行う必要がないので、磁気吹き対処制御を安定して行うことができる。また、磁気吹きの発生だけを判別すれば良いので、判別手段が簡単になる。
【００２９】
上記第４の発明によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から次周期のピーク電圧が印加するまでの期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、第４の発明では、フィラーワイヤ電流の通電によって磁気吹きが一旦解消してもピーク電流が通電するまではフィラーワイヤ電流の通電を継続するので、再び磁気吹きが発生することを防止することができる。
【００３０】
上記第５の発明によれば、第１〜第４の発明の効果に加えて、フィラーワイヤ電流にスロープを持たせたことによってフィラーワイヤと溶融池との接触が解除されて電流が通電できなくなることを防止することができる。
【００３１】
上記第６及び第７の発明によれば、第１〜第５の発明の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、フィラーワイヤに電流を通電している期間中のフィラーワイヤの送給速度を速くすることによって、フィラーワイヤの溶融速度と送給速度とを常にバランスさせることができる。このために、フィラーワイヤの先端が溶融池から離れたり、フィラーワイヤの先端が溶融池に突っ込んだりする不安定状態になることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図２】図１に示す磁気吹き対処期間（時刻ｔ４１〜ｔ４３の期間）におけるアーク発生部の様子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接装置のブロック図である。
【図１２】従来技術において、パルスアーク溶接法における電流・電圧波形図である。
【図１３】従来技術において、磁気吹きが発生したときのアーク状態を示す図である。
【図１４】従来技術において、パルスアーク溶接における磁気吹きが発生したときの電流・電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００３５】
時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は、磁気吹きが発生していないために、安定した溶接状態にある。時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。この時刻ｔ１〜ｔ３の期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆは通電しない。
【００３６】
時刻ｔ３〜ｔ４のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００３７】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。時刻ｔ４３において、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は停止する。時刻ｔ４３〜ｔ５の残りのベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧値Ｖｂが印加する。この期間のアークは、磁気吹きが発生していないので、安定した状態にある。
【００３８】
上記において、基準電圧値Ｖｔは、磁気吹きが発生していない状態でのベース電圧値Ｖｂの変動を考慮して、溶接条件に応じて適正値に設定する。例えば、ベース電圧Ｖｂの変動は、ピーク電圧値Ｖｐまで及ぶことはないので、基準電圧値Ｖｔをピーク電圧値Ｖｐに近い値に設定する。また、ベース電圧Ｖｂと基準電圧値Ｖｔとの比較にあたって、ヒステリシスを持たせるようにしても良い。すなわち、ベース電圧Ｖｂが通常値から上昇していくときの基準値を第１基準電圧値Ｖt1とし、ベース電圧Ｖｂが一旦Ｖt1以上になりその後に下降するときの基準値を第２基準電圧値Ｖt2とするものである。このときに、Ｖt1＞Ｖt2である。また、ベース電圧Ｖｂの上昇率が基準値に達したことによって磁気吹きの発生を判別し、その後にベース電圧Ｖｂの下降率が基準値に達したことによって磁気吹きの解消を判別するようにしても良い。ベース電圧Ｖｂによる従来から行われている種々の磁気吹きの発生の判別方法を使用することができる。
【００３９】
フィラーワイヤ電流Ｉｆの値は、磁気吹きによるアーク偏向を修正することができ、かつ、フィラーワイヤが溶融して破談し、フィラーワイヤと母材との接触状態が解消されることがない値に溶接条件に応じて適正値に設定する。例えば、１００Ａ程度であり、フィラーワイヤ先端が溶融池から離れてもアークが発生しないようにするために、フィラーワイヤと母材とに印加する無負荷電圧値は小さな値にする。
【００４０】
図２は、図１で上述した磁気吹き対処期間（時刻ｔ４１〜ｔ４３の期間）におけるアーク発生部の様子を示す模式図である。同図（Ａ）は時刻ｔ４１直前の様子であり、同図（Ｂ）は時刻ｔ４２時点の様子であり、同図（Ｃ）は時刻ｔ４２とｔ４３との中間時点での様子である。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
同図（Ａ）は、磁気吹きが発生していないときのアークの様子を示している。左方向に溶接が進行しており、溶接ワイヤ１が先行した位置にあり、母材２との間にアーク３が発生している。このアーク３によって溶融池２ａが形成されている。フィラーワイヤ６は、後行位置にあり、アーク３に直接触れないように溶融池２ａの後方位置に接触しながら送給される。アーク３は溶接ワイヤ１の送給方向に発生しており、偏向していない。
【００４２】
同図（Ｂ）は、磁気吹きが発生しているときのアークの様子を示している。磁気吹きが発生しているために、アーク３が溶接ワイヤ１の送給方向とは関係のない前方方向に大きく偏向しており、アーク長が長くなっている。
【００４３】
同図（Ｃ）は、磁気吹き対処のためにフィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているときのアークの様子を示している。溶接ワイヤ１にはベース電流Ｉｂが通電しており、フィラーワイヤ６にはフィラーワイヤ電流Ｉｆが同じ方向に通電している。このために、アーク３にはフィラーワイヤ６側に引き寄せる力が作用することになり、アーク３は溶接ワイヤ１の送給方向に近づいていく。このようにして、磁気吹きによるアークの偏向を正常状態に戻すことができる。
【００４４】
図３は、上述した本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００４５】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御によって出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧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３を発生させるために適正な電圧値に降圧する高周波トランス、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から構成される。
【００４６】
溶接ワイヤ１は、溶接ワイヤ送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給され、上記の電源主回路ＰＭから給電チップ（図示は省略）を介して給電されて、母材２との間に消耗電極アーク３が発生する。フィラーワイヤ６は、フィラーワイヤ送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ送給ロール８の回転によってフィラーワイヤトーチ７内を送給され、後述するフィラーワイヤ用電源ＦＰから給電チップ（図示は省略）を介して給電されて、消耗電極アーク３によって形成された溶融池に接触して挿入される。同図においては、溶接トーチ４とフィラーワイヤトーチ７とが別のトーチである場合を示しているが、１つのトーチ内に溶接ワイヤ用給電チップとフィラーワイヤ用給電チップとを設けて、１つのノズルから２つのワイヤ（溶接ワイヤ１及びフィラーワイヤ６）が送給されるようにしても良い。
【００４７】
溶接ワイヤ送給速度設定回路ＷＲは、予め定めた溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒを出力する。溶接ワイヤ送給制御回路ＷＣは、上記の溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒの値に相当する送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための溶接ワイヤ送給制御信号Ｗｃを上記の溶接ワイヤ送給モータＷＭに出力する。フィラーワイヤ送給速度設定回路ＦＲは、予め定めたフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒを出力する。フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣは、上記のフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度でフィラーワイヤ６を送給するためのフィラーワイヤ送給制御信号Ｆｃを上記のフィラーワイヤ送給モータＦＭに出力する。
【００４８】
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。電圧平滑回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、平滑（平均化）して、溶接電圧平均値信号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。
【００４９】
電圧・周波数変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖの値に比例した周波数の信号に変換して、この周波数（パルス周期）ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになるパルス周期信号Ｔｆを出力する。ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めた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、上記のパルス周期信号Ｔｆ及び上記のピーク期間設定信号Ｔprを入力として、パルス周期信号Ｔｆが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だけＨｉｇｈ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、その周期がパルス周期となり、ピーク期間の間はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間の間はＬｏｗレベルになる信号である。
【００５０】
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。電流設定回路ＩＲ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）のときはピーク電流設定信号Ｉprを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときはベース電流設定信号Ｉbrを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号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を入力として、この信号に基づいてパルス幅変調制御を行い、その結果に基づいて上記の電源主回路ＰＭ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。
【００５１】
磁気吹き判別回路ＡＢは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄ及び上記のピーク期間信号Ｔｐを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＬｏｗレベル（ベース期間）のときに溶接電圧検出信号Ｖｄ（ベース電圧）の値が予め定めた基準電圧値以上になったときはＨｉｇｈレベルにセットされ、その後に溶接電圧検出信号Ｖｄの値が上記の基準電圧値未満になったときにＬｏｗレベルにリセットされる磁気吹き判別信号Ａｂを出力する。したがって、この磁気吹き判別信号Ａｂは、磁気吹きが発生している期間中Ｈｉｇｈレベルになる信号である。フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲは、予め定めたフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを出力する。上記のフィラーワイヤ用電源ＦＰは、上記の磁気吹き判別信号Ａｂ及び上記のフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベル（磁気吹き発生）の期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。したがって、このフィラーワイヤ用電源ＦＰは、定電流特性又は垂下特性を有する電源である。
【００５２】
上述した実施の形態１によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別し、その後のベース電圧値の下降によって磁気吹きの解消を判別する。そして、この磁気吹きの発生を判別している期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、磁気吹きが発生してもアーク切れに至り、溶接不良になることがない。さらに、溶接ワイヤを通電するベース電流は通常値のままであうので、溶滴移行状態が不安定になりビード外観が悪くなることもない。さらに、溶接トーチは通常のものを使用することができ、特別な磁気吹き対処用ワイヤを配置する必要もない。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、磁気吹きを解消させるために一部の期間のみ通電するので、上述した溶融池の冷却効果を失うことはない。
【００５３】
［実施の形態２］
実施の形態２と上述した実施の形態１とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。この動作は、実施の形態２でも同一である。そして、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。これに対して、実施の形態２では、磁気吹きの発生を判別してから所定期間だけフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。以下、実施の形態２について、図面を参照して説明する。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１と対応しており、時刻ｔ４までの説明は同一であるので省略する。また、図１と同様に、同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００５５】
時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００５６】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。しかし、時刻ｔ４３以降においても、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は継続する。そして、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生の判別時点（時刻ｔ４２）から予め定めた通電期間Ｔｄが経過する時刻ｔ４４において、フィラーワイヤ電流Ｉｆは通電を停止する。時刻ｔ４４〜ｔ５の残りのベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧値Ｖｂが印加する。この期間のアークは、磁気吹きが発生していないので、安定した状態にある。
【００５７】
上記において、通電期間Ｔｄは、溶接試験を行い、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電したときに磁気吹きが解消するまでの時間（時刻ｔ４２〜ｔ４３の時間）を計測し、この計測結果に基づいて平均時間及び偏差値を考慮して磁気吹きが解消されるよりも長い時間になるように設定する。このように設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別することは精度良く行うことができる。しかし、磁気吹きの解消の判別は、溶接条件によっては精度が悪くなる場合が生じる。このために、本実施の形態では、磁気吹きの解消を判別する必要がないようにしたものである。磁気吹きの発生の判別方法については、実施の形態１と同様である。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値についても実施の形態１と同様である。また、磁気吹き対処中のアーク発生部の模式図についても、上述した図２と同様である。
【００５８】
図５は、上述した本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図３とは異なる破線で示すブロックについて、同図を参照して説明する。
【００５９】
第２磁気吹き判別回路ＡＢ２は、溶接電圧検出信号Ｖｄ及びピーク期間信号Ｔｐを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＬｏｗレベル（ベース期間）のときに溶接電圧検出信号Ｖｄの値が予め定めた基準電圧値以上になったときに短時間Ｈｉｇｈレベルになる磁気吹き判別信号Ａｂを出力する。通電期間設定回路ＴＤＲは、予め定めた通電期間設定信号Ｔdrを出力する。第２フィラーワイヤ用電源ＦＰ２は、上記の磁気吹き判別信号Ａｂ、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfr及び上記の通電期間設定信号Ｔdrを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点から通電期間設定信号Ｔdrによって定まる期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。
【００６０】
上述した実施の形態２によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態では、溶接条件によっては判別が正確に行えない場合がある磁気吹きの解消の判別を行う必要がないので、磁気吹き対処制御を安定して行うことができる。また、磁気吹きの発生だけを判別すれば良いので、判別回路が簡単になる。
【００６１】
［実施の形態３］
実施の形態３と上述した実施の形態１及び２とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１及び２では、ベース電圧Ｖｂの上昇によって磁気吹きの発生を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。この動作は、実施の形態３でも同一である。そして、実施の形態１では、ベース電圧Ｖｂの下降によって磁気吹きの解消を判別するとフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。また、実施の形態２では、磁気吹きの発生を判別した時点から所定期間経過後にフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を停止する。
これに対して、実施の形態３では、磁気吹きの発生を判別してから溶接ワイヤに次周期のピーク電圧Ｖｐの印加（ピーク電流Ｉｐの通電）が開始されるまでの期間中フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。以下、実施の形態３について、図面を参照して説明する。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１及び図４と対応しており、時刻ｔ４までの説明は同一であるので省略する。また、図１と同様に、同図において時刻ｔ１〜ｔ３のパルス周期中は磁気吹きが発生していない安定した溶接状態のときを示しており、続く時刻ｔ３〜ｔ５のパルス周期中は磁気吹きが発生した溶接状態のときを示している。以下、同図を参照して本実施の形態における磁気吹き対策について説明する。
【００６３】
時刻ｔ４からベース期間Ｔｂが開始し、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、通常値のベース電圧Ｖｂが印加する。このベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１において、磁気吹きが発生してアークが偏向したためにアーク長が長くなり、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが上昇して高くなる。そして、時刻ｔ４２において、ベース電圧Ｖｂの値が、破線で示す予め定めた基準電圧値Ｖｔ以上になる。ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になったことを判別すると、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電を開始する。時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、ベース電圧値Ｖｂが上記の基準電圧値Ｖｔ以上になっている。この期間中は、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電する。他方、時刻ｔ４からのベース期間中、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂの値は変化しない。
【００６４】
時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、溶接ワイヤにベース電流Ｉｂが通電し、フィラーワイヤにも電流Ｉｆが通電する。両電流の通電方向が同じであるので、引き合うように力が作用することになり、磁気吹きによって偏向したアークにこの引き合う力が作用して偏向を修正することになる。このために、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において、ベース電圧値Ｖｂは上記の基準電圧値Ｖｔ未満になり、その後は急速に減少して通常値に戻る。したがって、磁気吹きは、時刻ｔ４１に発生して、時刻ｔ４３の直後に解消される。しかし、時刻ｔ４３以降においても、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆの通電は継続する。そして、同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐが通電する時刻ｔ５４において通電を停止する。したがって、フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生を判別した時点（時刻ｔ４２）からピーク電流Ｉｐが通電する時点（時刻ｔ５）までの期間中通電する。
【００６５】
上記のようにフィラーワイヤ電流Ｉｆの通電タイミングを設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、同図に示すように、時刻ｔ４３において磁気吹きが一旦解消してもまた磁気吹きが発生するおそれがあるために、ピーク電流Ｉｐが通電するまでフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電するものである。ピーク電流Ｉｐが通電すると、上述したように、大電流値によるアークの硬直性によって、磁気吹きは発生しない常態になる。したがって、磁気吹きが発生してから短時間でピーク電流Ｉｐの通電タイミングが来ても、このピーク電流Ｉｐの通電によって磁気吹きは解消される。ここで、磁気吹きの発生の判別方法については、実施の形態１と同様である。また、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値についても実施の形態１と同様である。また、磁気吹き対処中のアーク発生部の模式図についても、上述した図２と同様である。
【００６６】
図７は、上述した本発明の実施の形態３に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図５と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図５の通電期間設定回路ＴＤＲを削除し、図５の第２フィラーワイヤ用電源ＦＰ２を破線でしめす第３フィラーワイヤ用電源ＦＰ３に置換したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００６７】
第３フィラーワイヤ用電源ＦＰ３は、磁気吹き判別信号Ａｂ、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfr及びピーク期間信号Ｔｐを入力として、磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）になるまでの期間中は、フィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrに相当するフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電する。
【００６８】
上述した実施の形態３によれば、ベース電圧値の上昇によって磁気吹きの発生を判別した時点から次周期のピーク電流が通電するまでの期間中は、フィラーワイヤに電流を通電して、磁気吹きによるアークの偏向を元の正常状態に引き戻す。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態では、フィラーワイヤ電流の通電によって磁気吹きが一旦解消してもピーク電流が通電するまではフィラーワイヤ電流の通電を継続するので、再び磁気吹きが発生することを防止することができる。
【００６９】
［実施の形態４］
実施の形態４と上述した実施の形態１〜３とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１〜３では、フィラーワイヤ電流Ｉｆを一定値として通電していた。これに対して、実施の形態４では、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値は、時間経過に伴って次第に増加するスロープを有している。以下、実施の形態４について、図面を参照して説明する。
【００７０】
図８は、本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示す。同図は、上述した図１と対応しており、同図（Ｃ）に示すフィラーワイヤ電流Ｉｆがスロープを有している点のみが異なる。以下、同図を参照してこの相違点について説明する。
【００７１】
フィラーワイヤ電流Ｉｆは、同図（Ｃ）に示すように、磁気吹きの発生を判別すると予め定めた初期値Ｉｓを通電し、その後は予め定めたスロープを有して増加し、定常値Ｉｃに達すると一定値となる。スロープは、直線でも曲線でも良い。初期値Ｉｓは０でも良い。フィラーワイヤ電流Ｉｆにスロープを持たせる理由は、以下のとおりである。すなわち、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が小さいほどフィラーワイヤが先端以外で溶融する可能性が低くなる。フィラーワイヤが先端以外で溶融すると溶融池との接触が解除されて無負荷状態になるために、電流は通電しなくなる。この状態が発生することを防止するために、スロープを設けている。
【００７２】
図９は、上述した本発明の実施の形態４に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図３のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを破線で示す第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２に置換したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００７３】
第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２は、磁気吹き判別信号Ａｂを入力として、この磁気吹き判別信号ＡｂがＨｉｇｈレベルに変化した時点で予め定めた初期値Ｉｓとなり、その後は予め定めたスロープで増加し、予め定めた定常値Ｉｃに達すると一定値となるフィラーワイヤ電流設定信号Ｉfrを出力する。
【００７４】
上記においては、実施の形態１を基礎とした場合を説明したが、実施の形態２及び３を基礎とした場合も同様である。すなわち、実施の形態２では図５のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを、実施の形態３では図７のフィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲを、上記の第２フィラーワイヤ電流設定回路ＩＦＲ２に置換すれば良い。
【００７５】
上述した実施の形態４によれば、実施の形態１〜３の効果に加えて、フィラーワイヤ電流にスロープを持たせたことによってフィラーワイヤと溶融池との接触が解除されて電流が通電できなくなることを防止することができる。
【００７６】
［実施の形態５］
実施の形態５と上述した実施の形態１〜４とは以下の点で異なる。すなわち、実施の形態１〜４では、フィラーワイヤの送給速度は一定値であった。これに対して、実施の形態５では、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電している期間中は、フィラーワイヤの送給速度をフィラーワイヤ電流Ｉｆを通電していない期間よりも速くする。以下、実施の形態５について、図面を参照して説明する。
【００７７】
図１０は、本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤを通電する電流Ｉｆを示し、同図（Ｄ）はフィラーワイヤの送給速度Ｆｗを示す。同図は、上述した図１と対応しており、同図（Ａ）〜（Ｃ）は同一であり、同図（Ｄ）に示すフィラーワイヤ送給速度Ｆｗの波形図が追加されている点が異なる。以下、同図を参照してこの相違点について説明する。
【００７８】
同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗは、同図（Ｃ）に示すフィラーワイヤ電流Ｉｆが通電していないときは所定値となり、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているときは所定値よりも速くなる。すなわち、時刻ｔ４２〜ｔ４３の期間中は、フィラーワイヤ電流Ｉｆが通電しているので、この期間中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｗはそれ以外の期間よりも速くなる。送給速度の増加値は、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値に応じて設定される。例えば、送給速度の増加値ΔＦｗ＝ａ・Ｉｆとする。ここで、ａは定数である。フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを速くする理由は、以下のとおりである。すなわち、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗは、上述したように、電流を通電しない状態で溶融池からの熱によって先端が溶融するように所定値に設定されている。溶融速度に比べてフィラーワイヤ送給速度Ｆｗが遅いときは、先端が燃え上がり、先端が溶融池から離れることになり、安定した溶接状態にはならない。他方、溶融速度に比べてフィラーワイヤ送給速度Ｆｗが速いときは、溶融池にフィラーワイヤが突っ込む状態になり、やはり溶接状態は安定しない。したがって、溶融速度とフィラーワイヤ送給速度Ｆｗとをバランスさせることが安定した溶接を行うために重要である。磁気吹き対策のために、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電すると、溶融速度が速くなるために、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗとのバランスを崩すことになる。フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が比較的小さいとき、又は、通電期間が比較的短いときには、このアンバランスはさほど問題にはならない。しかし、フィラーワイヤ電流Ｉｆの値が大きいとき、又は、通電期間が長いときには、このアンバランスが問題となる。このようなときに、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを速くすることによって、溶融速度とのバランスを取るようにしたものである。
【００７９】
図１１は、上述した本発明の実施の形態５に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図３に、破線で示すフィラーワイヤ電流検出回路ＩＦＤ及び破線で示すフィラーワイヤ送給速度加算回路ＦＲＡを追加したものである。以下、破線で示すこのブロックについて、同図を参照して説明する。
【００８０】
フィラーワイヤ電流検出回路ＩＦＤは、フィラーワイヤ電流Ｉｆを検出して、フィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdを出力する。フィラーワイヤ送給速度加算回路ＦＲＡは、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒ及び上記のフィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdを入力として、フィラーワイヤ送給速度加算信号Ｆra＝Ｆｒ＋ａ・Ｉfdを出力する。ここでａは定数である。ａ・Ｉfdは、上述したように、送給速度を増加させるための関数の一例である。例えば、この関数の別の例としては、２次曲線状に増加するようにしても良い。また、フィラーワイヤ電流検出信号Ｉfdが閾値以上のときにだけ送給速度を速くするようにしても良い。フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣは、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒの代わりに上記のフィラーワイヤ送給速度加算信号Ｆraを入力として、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗを制御する。
【００８１】
上述した実施の形態５においては、実施の形態１を基礎とした場合を説明したが、実施の形態２〜４を基礎とした場合も同様である。すなわち、フィラーワイヤ電流Ｉｆを通電している期間中は、フィラーワイヤ送給速度Ｆｗをフィラーワイヤ電流Ｉｆの値に応じて速くしている。
【００８２】
上述した実施の形態５によれば、実施の形態１〜４の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、フィラーワイヤに電流を通電している期間中のフィラーワイヤの送給速度を速くすることによって、フィラーワイヤの溶融速度と送給速度とを常にバランスさせることができる。このために、フィラーワイヤの先端が溶融池から離れたり、フィラーワイヤの先端が溶融池に突っ込んだりする不安定状態になることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００８３】
1 溶接ワイヤ
2 母材
２ａ 溶融池
3 アーク
4 溶接トーチ
５ 溶接ワイヤ送給ロール
6 フィラーワイヤ
7 フィラーワイヤトーチ
8 フィラーワイヤ送給ロール
ａ （送給速度増加関数の）定数
ＡＢ 磁気吹き判別回路
Ａｂ 磁気吹き判別信号
ＡＢ２ 第２磁気吹き判別回路
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 フィラーワイヤ送給制御回路
Ｆｃ フィラーワイヤ送給制御信号
ＦＭ フィラーワイヤ送給モータ
ＦＰ フィラーワイヤ用電源
ＦＰ２ 第２フィラーワイヤ用電源
ＦＰ３ 第３フィラーワイヤ用電源
ＦＲ フィラーワイヤ送給速度設定回路
Ｆｒ フィラーワイヤ送給速度設定信号
ＦＲＡ フィラーワイヤ送給速度加算回路
Ｆra フィラーワイヤ送給速度加算信号
Ｆｗ フィラーワイヤ送給速度
Ｉav 溶接電流平均値
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
Ｉｃ 定常値
ＩＦＤ フィラーワイヤ電流検出回路
Ｉfd フィラーワイヤ電流検出信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｆ フィラーワイヤ電流
ＩＦＲ フィラーワイヤ電流設定回路
Ｉfr フィラーワイヤ電流設定信号
ＩＦＲ２ 第２フィラーワイヤ電流設定回路
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 溶接電流設定信号
Ｉｓ 初期値
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
Ｔｂ ベース期間
Ｔｄ 通電期間
ＴＤＲ 通電期間設定回路
Ｔdr 通電期間設定信号
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
ＶＡＶ 電圧平滑回路
Ｖav 溶接電圧平均値 （信号）
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｔ 基準電圧値
Ｖt1 第１基準電圧値
Ｖt2 第２基準電圧値
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣ 溶接ワイヤ送給制御回路
Ｗｃ 溶接ワイヤ送給制御信号
ＷＭ 溶接ワイヤ送給モータ
ＷＲ 溶接ワイヤ送給速度設定回路
Ｗｒ 溶接ワイヤ送給速度設定信号
ΔＦｗ 送給速度の増加値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させる、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項２】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から前記ベース電圧の下降によって磁気吹きの解消を判別するまでの期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項３】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から所定期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項４】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項５】
前記フィラーワイヤに通電する電流は、時間経過に伴いその値が増加するスロープを有している、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項６】
前記フィラーワイヤに電流を通電している期間中は、前記フィラーワイヤの送給速度を前記フィラーワイヤに電流を通電していない期間よりも速くする、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項７】
前記フィラーワイヤに通電する電流値に応じて、前記フィラーワイヤの送給速度を変化させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項１】
消耗電極と母材との間にピーク電圧の印加とベース電圧の印加とを１周期として繰り返すことによって溶接電流を通電してアークを発生させて溶融池を形成すると共に、フィラーワイヤを前記溶融池に送給しながら溶接を行う２ワイヤ溶接制御方法において、
前記ベース電圧の上昇によって前記アークに磁気吹きが発生していることを判別し、
前記磁気吹きの発生を判別したときは前記フィラーワイヤに前記溶接電流と同一方向の電流を通電することによって磁気吹きを解消させる、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項２】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から前記ベース電圧の下降によって磁気吹きの解消を判別するまでの期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項３】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から所定期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項４】
前記フィラーワイヤへの電流の通電を、前記磁気吹きの発生が判別された時点から次周期の前記ピーク電圧の印加が開始される時点までの期間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項５】
前記フィラーワイヤに通電する電流は、時間経過に伴いその値が増加するスロープを有している、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項６】
前記フィラーワイヤに電流を通電している期間中は、前記フィラーワイヤの送給速度を前記フィラーワイヤに電流を通電していない期間よりも速くする、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【請求項７】
前記フィラーワイヤに通電する電流値に応じて、前記フィラーワイヤの送給速度を変化させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の２ワイヤ溶接制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１６７４８９（Ｐ２０１０−１６７４８９Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５９７４（Ｐ２００９−１７５９７４）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【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８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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