JP2001219273A - アーク溶接機およびそのためのトーチ - Google Patents

アーク溶接機およびそのためのトーチ

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JP2001219273A JP2000386244A JP2000386244A JP2001219273A JP 2001219273 A JP2001219273 A JP 2001219273A JP 2000386244 A JP2000386244 A JP 2000386244A JP 2000386244 A JP2000386244 A JP 2000386244A JP 2001219273 A JP2001219273 A JP 2001219273A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱入力を変えずまた接触端を工作物に対して
物理的に動かすことなくＣＴＷＤを制御する方法を提供
する。 【解決手段】 アーク電流とアーク電圧を発生するた
め、接触端に接続された第１導線と工作物に接続された
第２導線をもつ、該接触端を通って進む消耗電極と該工
作物の間にアーク溶接プロセスを発生させるための電気
アーク溶接機において、前記接触端が上端部と下端部に
分けられ、それらを電気的に絶縁する絶縁体を有し、前
記導線の１つを上端部に接続する導通状態に選択的に切
換可能な第１スイッチ、１つの導線を下端部に接続する
導通状態に選択的に切換可能な第２スイッチおよびアー
ク溶接プロセスの有効ＣＴＷＤを制御するため、第１ス
イッチを導通状態に切り換える第１スイッチ信号および
／または第２スイッチを導通状態に切り換える第２スイ
ッチ信号を発生するスイッチ操作ネットワークからなる
アーク溶接機。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気アーク溶接技術
に関し、さらに詳しくはアーク溶接機および電気アーク
溶接に用いられる独特の溶接トーチに関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術とその課題】ガス金属アーク溶接（ＧＭＡ
Ｗ）は、消耗電極すなわち溶接ワイヤが工作物に向かっ
て動くときに通過する溶接トーチ内の接触端に電流を流
すことを伴う。この接触端によって溶接ワイヤに接続し
た電流により、標準溶接技術に従った溶接処理用のアー
クが作られる。通常、高速切換インバータである電源が
溶接電流を生じ、そして通常、定電圧溶接あるいはパル
ス溶接において安定したアーク長さを維持するため、ア
ーク電圧にもとづいて電源が調整される。接触端を通っ
て工作物に向かう電極は、特定処理用に適した長さをも
つ電気アークによって工作物と電気的に接触する。接触
端と工作物の間のスペースは、接触端−工作物距離（Ｃ
ＴＷＤ）として知られる溶接パラメータである。このパ
ラメータは、接触端からアークへの前進溶接ワイヤの長
さである電極スティックアウト（Ｅ，ＳＯ）とは区別さ
れ、Ｅ，ＳＯとアーク長さとの和である。ＧＭＡＷにお
いて、アーク長さを安定に保つため、ＣＴＷＤを制御す
ることが好ましい。ＣＴＷＤは溶接寸法許容誤差、固定
位置決め精度および部分歪みのような加工攪乱のために
変動する。ＣＴＷＤ変動を補償してアークを安定に保つ
ため、アーク電流を熱入力を変えるように調整し、ワイ
ヤの焼尽（ｂｕｒｎ−ｏｆｆ）率を変えることが、ＧＭ
ＡＷにおける通常の処理である。定電圧に保ちながら、
アーク電流を変えることにより、溶接ビーズの単位長さ
当りの熱入力が実質的に変化し、溶接溜まり固化の冷却
率が変わる。この熱入力の変化を使うことにより、溶接
面プロフィール、浸透プロフィール、ベース金属溶解、
および溶接ビーズ内の冶金的性質及び機械的性質に対応
する変化が生じる。したがって、ＣＴＷＤの変動を補償
するため定電圧溶接において電流を変えることは、まず
熱影響ゾーンに現れる実質的な処理・変動を与える。さ
らに、溶接の歪みレベルと溶接構造の品質は、ＣＴＷＤ
変動を補償するためにアーク電流を用いるとき、そして
アーク長さが変化するとき、維持するのが一層困難であ
る。特にロボット溶接において、ＣＴＷＤ変動にもとづ
くアーク電流の増減の必要性をなくすため、アーク電流
が測られ、接触端と工作物の間のスペースを機械的に調
整するために使われる。この処理は、トーチが継ぎ目に
沿って動くときトーチが前後に進むロボット溶接設備の
継ぎ目追跡にしばしば援用される。この進みの各端でＣ
ＴＷＤは比較され、トーチが接合の中央にあるかどうか
決められる。変動により、トーチの通路が変えられて、
継ぎ目を追跡する。
【０００３】機械的な問題と、熱差と同様にＣＴＷＤを
調整するときのフィードバックループ処理への依存性が
あることから、アークを安定させるためにアーク電流を
使用する方法は、とくに高速溶接においては、使われて
いない。工作物に対して接触端のスペースを物理的に調
整する他のやり方は、溶接操作の間、上記スペースを実
際に走査する監視システムである。このシステムは、高
価であり困難な環境下での維持に適さないため援用され
ていない。要するに、アークを安定に保つのに最も広く
受け入れられてきた方法は、溶接電流を調整して、ＣＴ
ＷＤ変動を補償する方法である。これは上記に詳述した
問題を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は熱入力を変えず
また工作物に対して接触端を物理的に動かさずに、ＣＴ
ＷＤを制御する方法に関するものである。このＣＴＷＤ
の制御方法はフィードバックループによる溶接電流制御
を伴わず、また工作物に対する接触端すなわちトーチの
物理的動きを伴わないので、通常の溶接、又はシームト
ラッキングの間ＣＴＷＤを保つという従来技術による不
利な点が軽減する。本発明は従来の制御方法に伴う不利
をなくして、定電圧溶接操作即ちパルス溶接操作におい
てアーク長さを安定に保つ。
【０００５】本発明によれば、溶接ガンすなわちトーチ
アセンブリに使われる改良された接触端が提供される。
本発明は上端部と下端部からなる２つの電気的に絶縁さ
れた部分に接触端を分けることを含む。これらの２つの
部分は空隙や他の絶縁体によって分けられ、それにより
消耗接触ワイヤ又は電極がまず上端部を通過し、次に下
端部を通過して工作物に向かう。トーチ又はガンを駆動
する溶接機の電源は導線（１本のリード）を有し、それ
は出力電流を分けるための２つのスイッチによって制御
される。アーク電流は各導通状態に選択的にスイッチを
切り替えることによって、上端又は下端の接触チップ部
のいずれかあるいはその双方に流れる。全体の溶接電流
は上端部、下端部あるいはその双方を流れる電流ととも
に維持される。溶接電流が上端部のみに流れると、ＣＴ
ＷＤは上端部と工作物とのスペースによって決まる距離
である。また、電流が下端部に流れると、ＣＴＷＤは下
端部と工作物とのスペースによって決まる。したがっ
て、電流が上端部に流れるときにはＣＴＷＤは、電流が
下端部に流れるときよりも大きくなる。本発明によれ
ば、電流は上端部と下端部の間で時分割される。本発明
の好ましい態様によれば、約１ｋＨｚ未満といった低周
波数で作動するパルス幅変調器は制御されたデューティ
サイクルを有する。その出力ロジックにより、溶接電流
が上部端あるいは下端部に導かれる。デューティサイク
ルにもとづいて時分割される。したがって、検知された
ＣＴＷＤは下端部あるいは上端部からの距離ではない。
「有効」ＣＴＷＤは、電流が上端部あるいは下端部に流
れる時間にもとづいてその２つの部分の間のどこかにあ
る距離である。下端部よりも上端部に流れる時間をふや
すと、有効ＣＴＷＤはふえる。同様に、その逆にする
と、有効ＣＴＷＤは減る。単にデューティサイクルを調
整するだけで、有効ＣＴＷＤは変化して所定のアーク長
さを保ち、溶接プロセスの安定性が保たれる。アーク長
さとアーク電圧は、デューティサイクル、すなわち時分
割回路の相対的な切替時間を調整することにより制御さ
れる。トーチアセンブリが工作物に対して近すぎると、
より多くの電流が上端部に流れて有効なトーチ−工作物
距離を逆転する。このとき、トーチを工作物から引き離
すと、より多くの電流が下端部に流れて有効ＣＴＷＤを
保ち、溶接を安定にする。
【０００６】ＣＴＷＤを調整するためにトーチを機械的
には調整しないので、ＣＴＷＤ変動に対する応答は非常
に速い。機械的慣性による遅れがない。したがって、本
発明は半自動および全自動（ロボット）用途に適用でき
る。この優れた高速応答性を溶接プロセスの制御に導入
することにより、本発明は安定性とアーク長さ制御を溶
融制御から切り離せる。こうして、本発明によれば電流
制御に頼ることなく、有効ＣＴＷＤを調整して維持でき
る。定熱、定ワイヤ溶融、定ワイヤ寸法、定形状、定冶
金・機械特性および低溶融歪を維持しながら、加工安定
性が達成される。継ぎ目追跡を伴う溶接装置において、
デューティサイクルが工作物と接触端とのスペースの大
きさを示す。したがって、デューティサイクルはフィー
ドバック手段として使われ、工作物に対するトーチの距
離を制御し、継ぎ目追跡を与える。
【０００７】本発明によれば、消耗電極と工作物の間に
アーク溶接を生じるアーク電流とアーク電圧を発生する
ための電源をもつアーク溶接機において改良が与えられ
る。その電源には多様な形があるが、接触端に接続され
た第１導線と工作物に接続された第２導線を有する。発
明的な改良は、通常の接触端を上端部、下端部に分け、
およびこれらを電気的に絶縁する絶縁体を設けたことで
ある。絶縁体は空隙あるいはセラミック充挿体からな
り、電極すなわちワイヤが工作物に向かって進むとき、
そこを通る。本発明によれば、導通状態に選択的に切り
替えて導線の１つを上端部に接続する第１スイッチ、同
様に１つの導線を下端部に接続する第２スイッチ、およ
び第１・第２スイッチを各導通状態に切り替えるための
第１・第２スイッチ信号を生じて有効ＣＴＷＤを制御す
るためのスイッチ作動回路が与えられる。上端部と下端
部の間の時分割によって、有効ＣＴＷＤが調整される。
本発明により、アーク電流を調整することなく、定電圧
溶接操作においてＣＴＷＤを予め選んだ値に保つことが
できる。
【０００８】本発明の他の面によれば、スイッチ作動回
路はパルス幅変調器で、出力がデューティサイクルによ
って制御されるロジックをもつので、他方のスイッチ信
号を生じるために変換されるスイッチ信号を生じる。し
たがって、デューティサイクルは上端部に流れる電流と
下端部に流れる電流の間の時分割を決める。このように
して、パルス幅変調器のデューティサイクルを変えるだ
けで有効ＣＴＷＤを調整できる。
【０００９】本発明の第１の目的は、溶接トーチを機械
的に動かすことなく、また、溶接電流を変えることなく
ＣＴＷＤを調整できる電気アーク溶接機を提供すること
にある。本発明の他の目的は、空隙やセラミック套管の
ような絶縁体によって２つの部分に分けられた接触端を
有し、時分割スイッチ回路が有効ＣＴＷＤを変えるため
に使われる上記電気アーク溶接機を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、接触端の上端部、下端
部あるいはそれらの双方へ選択的に溶接電流を送る上記
アーク溶接機の使用方法を提供することにある。さらに
他の目的は、機械的調整あるいは電流変調の必要なく有
効ＣＴＷＤを調整するため溶接電流の時分割に使われ
る、上記分割接触端の概念を利用するトーチアセンブリ
を提供することにある。これらおよび他の目的と利点
は、添付図面を用いた以下の説明によって明らかになる
であろう。
【００１０】各図は本発明の実施例を説明するためだけ
のものであり、それと同一の内容に本発明を限定するた
めのものではない。図１は、溶接電流をトーチガンＢに
与えてトーチが溶接を行うことができる定電圧タイプの
電気アーク溶接機を示している。標準スプール１２から
供給されトーチあるいはガンＢを通って工作物ＷＰに導
かれる消耗電極すなわちワイヤ１０は、アークＰにおい
て溶融される。そのとき、溶融金属は工作物ＷＰ上の溶
融ビーズに移る。電源ＰＳは本発明の一部ではなく、い
くぶん標準的な構造に従って配列されている。図１で、
それはインバータであるが、伝統的な非インバータ電源
も使い得る。３相入力２０が入力整流器２２を駆動し
て、コンデンサ２８の対向端子上の導線２４，２６にわ
たって直流電圧を発生する。高速切替タイプのインバー
タ３０がこの直流電圧を、変圧器４０の１次巻線に接続
されたライン３２，３４にわたる交流出力に変換する。
変圧器の２次巻線から導線４２，４４にわたる交流電圧
が発生する。この交流電圧は出力整流器５０によって直
流電流に変換される。出力整流器５０は溶接ワイヤ１０
と工作物ＷＰの間でなされる溶接を駆動するための出力
導線５２，５４をもつ。標準実務によれば、導線５２，
５４間の直流電圧Ｖa は回路５６によって検知され、ア
ーク電流Ｉa は分流器として示されている回路５８（ホ
ール効果センサも使用可）によって検知される。直流電
流を平滑に保つため、チョークコイル６０が工作物ＷＰ
に接続された出力導線５４に与えられている。導線５２
はトーチＢ内の接触端に接続され、この接触端は本発明
に従って構成されている。消耗電極すなわちワイヤ１０
を通る電流を所定値に保つため、電流命令信号Ｉc が波
形回路７２の入力であるライン７０に加えられる。この
回路は電気アーク溶接の電流波形を制御する。この回路
の出力７２ａは溶接電流の波形を制御する電流命令信号
を生ずる。この命令信号は誤差アンプ８０によって、ラ
イン５８ａ上の検知されたアーク電流Ｉa と比較され
る。実際には、本発明はデジタル的に実施され、アンプ
８０はＰＩＤブロックである。誤差アンプ概念は全く説
明のためのものであり、閉ループ制御器の通常の表現と
一致している。アンプ８０の出力８０ａは電源パルス幅
変調器８２への電圧入力である。電源パルスは、一般に
約２０ｋＨｚを超える周波数のオッシレータ８４によっ
てその周波数を制御される。ライン８６のパルスはイン
バータ３０内の切換回路を制御して、出力ライン３２，
３４間に所定の交流電圧を生じて溶接プロセスの電流を
制御する。上記のように、電気アーク溶接機ＡとガンＢ
は電極１０を工作物ＷＰ上に溶融させるための標準溶接
機とトーチと同一である。
【００１１】本発明によればトーチアセンブリＢの接触
端は下端１００ａをもつ上端部１００と、下端１０２ａ
をもつ下端部１０２に分かれている。接触端の標準的な
作動では、空隙１１０によって絶縁された上端部１００
と下端部１０２をワイヤ１０が通り抜け、空隙１１０は
セラミックや他の空気絶縁材からなるスペーサ１１２に
よって充填されている。図１では、スペーサ１１２はセ
ラミック套管１１４の一部であり、外側金属筐体１２０
から接触端部１００・１０２を分けており、筐体１２０
は二酸化炭素、アルゴンあるいはその混合物のようなシ
ールドガスＧのための通路１２２を区画している。電流
を導線５２から、前進する溶接ワイヤ１０まで導くため
の接触端は、２つの垂直方向に隔てられた部分に分けら
れて、下端部１０２によって決まる距離ａをもつ第１Ｃ
ＴＷＤと、上端部１００によって決まる距離ｂをもつ第
２ＣＴＷＤを生じる。本発明によれば、導線５２からの
電流はスイッチＳＷ１・ＳＷ２の導通状態によって決ま
る時分割配列において接触端部１００・１０２に導かれ
る。スイッチＳＷ１の出力５２ａは上端部１００に接続
され、スイッチＳＷ２の出力５２ｂは下端部１０２に接
続されている。スイッチＳＷ１が導通していると、導線
５２からの電流は上端部１００に導かれ、スイッチＳＷ
２が導通していると同電流は下端部１０２に導かれる。
溶接の間スイッチＳＷ１・ＳＷ２を操作することによ
り、有効ＣＴＷＤは距離ａとｂの間の距離ｃとして制御
される。こうして、有効ＣＴＷＤは溶接電流がスイッチ
ＳＷ１・ＳＷ２を流れる相対時間によって制御できる。
スイッチＳＷ１・ＳＷ２が同時に閉あるいは開（導通）
のときには、導線５２からの電流は２つの分板を通る電
流が受けるインピーダンスに応じて、上端部１００と下
端部１０２を流れる。要するに、溶接操作の間、異なる
時間にスイッチＳＷ１・ＳＷ２を操作して所定のＣＴＷ
Ｄを生じるために、溶接プロセスを制御し得る。
【００１２】上端部１００および下端部１０２に対する
時分割が制御されて、所定の有効ＣＴＷＤを得る。図１
では、時分割ネットワーク１５０はスイッチＳＷ２の導
通を制御するための出力１５４をもつ第２パルス幅変調
器１５２を有し、インバータ１５６がスイッチＳＷ１の
導通を制御するための逆転出力１５８を生じる。こうし
て、出力１５４のロジック“１”によってスイッチＳＷ
２を閉じ、スイッチＳＷ１を開く。ロジック“０”によ
って逆の結果になる。
【００１３】第２パルス幅変調器１５２のパルスはオッ
シレータ１６０によって決まる率で発生する。この率は
オッシレータ１６０が約１ｋＨｚ未満で作動するとき、
１〜５ｍｓである。デューティサイクルはＰＩＤフィル
タ１７２の出力であるライン１７０の電圧によって制御
される。このフィルタによって、ライン１７４の所定ア
ーク長さとライン５６ａのアーク電圧Ｖa が比較され
る。本発明によれば、ライン１７４の所定アーク長さ信
号がライン５６ａの実際の電圧と比較されて、パルス幅
変調器１５２のデューティサイクルが決定され、上端部
１００と下端部１０２のそれぞれに溶接電流が流れる相
対時間が制御される。これにより、有効ＣＴＷＤが生
じ、アーク電圧、したがってアーク長さを安定化する。
本発明の他の面によれば、出力１７０のデューティサイ
クル信号は積分器１８０によって積分され、ライン１８
２に信号を生じる。この信号は有効ＣＴＷＤを表し、図
３に示すような継ぎ目追跡に使われる。
【００１４】図２において、オッシレータ１６０は第２
パルス幅変調器１５２の出力１５４でパルス幅ｘを生じ
る。時間ｙの間、スイッチＳＷ１は導通で、デューティ
サイクルはｘ：ｙの比である。パルスｙの幅を調整する
ことにより、有効ＣＴＷＤが制御される。図２のよう
に、有効ＣＴＷＤの調整はライン５８ａのアーク電流Ｉ
a に影響を及ぼさない。アーク電流Ｉa は一定に保た
れ、ＣＴＷＤを修正するために調整されることを要しな
い。
【００１５】図３はライン１７０の有効ＣＴＷＤを用い
て、ロボット自動溶接機の追跡ヘッド２００を制御する
ことを示す。トーチＢが溶接部Ｊ内を進んでいるとき
（図３Ａ）、フィードからアークライン１９０までのト
ーチ位置およびライン１７０の有効ＣＴＷＤの双方が回
路１９２で比較される。接合部Ｊ内のトーチＢの進行の
両端部でのＣＴＷＤの大きさを決めることにより、継ぎ
目を離れた（ｏｆｆ−ｓｅａｍ）エラー信号がライン１
７４に生じる。この信号は追跡デバイス内に供給され、
所期トーチ進路に対してオフセットを加えることによ
り、トーチＢは接合部Ｊの中央に維持される。有効ＣＴ
ＷＤにおける差違はトーチＢが継ぎ目の中心から外れる
ことによって生じると、追跡ヘッド２００が機構２０２
で示すようにトーチＢの位置を調整する。この概念を図
３Ａに示す。ここで、トーチＢはビーズ２１４を置くた
め工作物２１０・２２０間を追跡するために使われる。
回路１９２によって接合部Ｊの端部で有効ＣＴＷＤに差
違が見出されると、トーチＢは継ぎ目を追跡しない。ト
ーチの横断運動により、トーチを位置変えする。
【００１６】本発明によれば、図６の信号発生器２５０
によって信号が、ライン１５４ａ・１５８ａに発生し
て、それぞれスイッチＳＷ２・ＳＷ１を制御する。信号
発生器２５０はパルス幅変調器１５２よりも多くの多様
性を有している。たとえば図４に示すように、パルス２
３０はスイッチＳＷ１の導通状態を表している。同様
に、負パルス２３２はスイッチＳＷ２の非導通状態を表
している。この負パルス２３２はパルス２３０に対して
大きさを減らすことができ、スイッチＳＷ１の導通時に
重なって、スイッチＳＷ１が切れる前に重なっている。
実際上の重なりｍ−ｎは５μｓ〜３０μｓである。本発
明によれば、スイッチＳＷ１・ＳＷ２の少なくとも１つ
は溶接の間、どんな瞬間にも導通している。通常、全電
流を下端部１０２を通して導くため、スイッチＳＷ２を
閉じてトーチが動き始める。しかし、過渡電流を制御す
るため、２つのスイッチを同時に導通させることは本発
明内にある。スイッチＳＷ１に対する始動パルス２６０
がスイッチＳＷ２に対する始動パルス２６２と重なる様
子を図５に示す。溶接サイクルの始動時、スイッチＳＷ
１・ＳＷ２ともに導通して、溶接電流を上端部１００と
下端部１０２の双方に流す。その後、信号発生器２５０
あるいはパルス幅変調器１５２を用いて切換サイクルが
変えられる。パルス溶接モードにおける１電流パルスの
間、スイッチは数回操作される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトーチアセンブリと結合した電気
アーク溶接機の構成を示す回路図。
【図２】図１のトーチアセンブリの時分割を示す電流の
グラフ。
【図３】トーチアセンブリの継ぎ目追跡を説明するため
のブロック回路図および３Ａは本発明による継ぎ目追跡
を説明するための溶接部付近の拡大断面図。
【図４】図６の信号発生器を用いて得られる重なりを説
明するための電流のグラフ。
【図５】溶接プロセスの始動時を説明するための電流の
グラフ。
【図６】本発明において信号発生器を用いる場合のブロ
ック回路図。
【符号の説明】
Ａ： 電気アーク溶接機 Ｂ： トーチ（ガン） Ｐ： アーク ＷＰ： 工作物 １０： 電極（ワイヤ） ３０： インバータ ４０： 変圧器 ５０： 出力整流器 ＳＷ１・ＳＷ２： スイッチ １００： 上端部 １０２： 下端部 １１０： 空隙 １２０： 外側金属筐体 Ｊ： 接合部 ２５０： 信号発生器

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アーク電流とアーク電圧を発生するため
    電源をもちまた接触端に接続された第１導線と工作物に
    接続された第２導線をもつ電気アーク溶接機において、
    前記接触端が電気的に絶縁する絶縁体によって上端部と
    下端部に分けられており、前記導線の１つを上端部に接
    続する導通状態に選択的に切換可能な第１スイッチ、上
    記１つの導線を下端部に接続する導通状態に選択的に切
    換可能な第２スイッチ、およびアーク溶接プロセスの有
    効ＣＴＷＤを制御するため、第１スイッチを導通状態に
    切り換える第１スイッチ信号および／または第２スイッ
    チを導通状態に切り換える第２スイッチ信号を発生する
    スイッチ操作ネットワークを有することを特徴とするア
    ーク溶接機。
  2. 【請求項２】 前記スイッチ操作ネットワークが、制御
    されたデューティサイクルをもちスイッチ信号の１つを
    生じる出力を有するパルス幅変調器、および１つのスイ
    ッチ信号を他方のスイッチ信号に変換するためのインバ
    ータからなる請求項１のアーク溶接機。
  3. 【請求項３】 有効ＣＴＷＤを制御するためデューティ
    サイクルを調整するためのデューティサイクル信号をも
    つ出力を有する制御回路を含む請求項２のアーク溶接
    機。
  4. 【請求項４】 制御回路が所定アーク長さを表す信号と
    アーク電圧との比較によって出力上のデューティサイク
    ル信号の大きさを制御する請求項３のアーク溶接機。
  5. 【請求項５】 デューティサイクルを読み取ってＣＴＷ
    Ｄ信号を生じるための部材を有する請求項４のアーク溶
    接機。
  6. 【請求項６】 デューティサイクルを読み取ってＣＴＷ
    Ｄ信号を生じるための部材を有する請求項３のアーク溶
    接機。
  7. 【請求項７】 デューティサイクルを読み取ってＣＴＷ
    Ｄ信号を生じるための部材を有する請求項２のアーク溶
    接機。
  8. 【請求項８】 スイッチ操作ネットワークが第１・第２
    スイッチ信号を発生するための信号発生器である請求項
    １のアーク溶接機。
  9. 【請求項９】 第１・第２スイッチ信号が、一方のスイ
    ッチ信号から他方のスイッチ信号に切り換わるとき、５
    μｓ〜３０μｓの間、同時に生じる請求項８のアーク溶
    接機。
  10. 【請求項１０】 第１・第２スイッチ信号の双方が、ア
    ーク溶接プロセスの始動時に存在する請求項８のアーク
    溶接機。
  11. 【請求項１１】 スイッチ操作ネットワークが第１及び
    第２スイッチ信号の相対時間を制御する請求項１のアー
    ク溶接機。
  12. 【請求項１２】 前記スイッチ操作ネットワークが、制
    御されたデューティサイクルをもちスイッチ信号の１つ
    を生じる出力を有するパルス幅変調器、および１つのス
    イッチ信号を他方のスイッチ信号に変換するためのイン
    バータからなる請求項１１のアーク溶接機。
  13. 【請求項１３】 第１及び第２スイッチ信号の相対時間
    を比較することによりＣＴＷＤ信号を発生するための部
    材を有する請求項１１のアーク溶接機。
  14. 【請求項１４】 パルス幅変調器が約１ｋＨｚよりも低
    い周波数で作動する請求項２のアーク溶接機。
  15. 【請求項１５】 電源が約２０ｋＨｚよりも高い周波数
    で作動するスイッチングタイプである請求項１４のアー
    ク溶接機。
  16. 【請求項１６】 電源が約２０ｋＨｚよりも高い周波数
    で作動するスイッチングタイプである請求項１のアーク
    溶接機。
  17. 【請求項１７】 接触端に接続された第１導線と工作物
    に接続された第２導線を用い、アーク電源とアーク電圧
    を発生するための電源を使って、接触端を通って進む消
    耗電極と工作物の間でアーク溶接を行うに際し、（ａ）
    接触端を上端部と、該上端部から電気的に接続されて隔
    てられた下端部に分割し、そして（ｂ）有効ＣＴＷＤを
    制御するため導線の１つを選択された上端部または下端
    部の一方または双方に選択的に接続することからなるこ
    とを特徴とするアーク溶接方法。
  18. 【請求項１８】 前記接続のデューティサイクルが、上
    端部と下端部が１つの導線に接続される相対時間からな
    り、さらに、ＣＴＷＤを制御するためデューティサイク
    ルを調整するプロセスを有する請求項１７の方法。
  19. 【請求項１９】 デューティサイクルが約１ｋＨｚより
    も低い動作周波数によって生じる期間である請求項１８
    の方法。
  20. 【請求項２０】 電源が約２０ｋＨｚよりも高い周波数
    で作動するスイッチングタイプである請求項１９の方
    法。
  21. 【請求項２１】 電源が約２０ｋＨｚよりも高い周波数
    で作動するスイッチングタイプである請求項１７の方
    法。
  22. 【請求項２２】 デューティサイクルにもとづいてＣＴ
    ＷＤ信号を発生させるプロセスを含む請求項１８の方
    法。
  23. 【請求項２３】 ＣＴＷＤ信号にもとづいて電極の位置
    を変えるプロセスを含む請求項２２の方法。
  24. 【請求項２４】 接触端を通り抜けて工作物に向かう消
    耗電極に電流を導くための接触端をもち、該接触端が上
    端部、下端部およびこれらを電気的に絶縁する絶縁体か
    らなることにより、電流が選択的に上端部または下端部
    の一方あるいは双方に導かれてトーチの有効ＣＴＷＤを
    制御する、電気アーク溶接用トーチ。
  25. 【請求項２５】 前記上端部に電流を導くための第１ス
    イッチ、下端部に電流を導くための第２スイッチ、およ
    び第１・第２スイッチを選択的に作動させるスイッチ制
    御ネットワークを有する請求項２４のトーチ。
  26. 【請求項２６】 スイッチ制御ネットワークが、第１ス
    イッチを操作する第１出力信号、第２スイッチを操作す
    る第２出力信号、および第１・第２出力信号の間のデュ
    ーティサイクルを制御する回路を有する請求項２５のト
    ーチ。
  27. 【請求項２７】 デューティサイクルが約１ｋＨｚより
    も低い周波数で発生する期間をもつ請求項２６のトー
    チ。
  28. 【請求項２８】 期間が１ｍｓ〜５ｍｓの範囲にある請
    求項２７のトーチ。
  29. 【請求項２９】 接触端を通り抜けて工作物に向かう消
    耗電極に電流を導くための接触端、および時間割にもと
    づいて接触端に溶接電流を加えるスイッチからなり、前
    記接触端が上端部、下端部およびこれらを電気的に絶縁
    する絶縁体からなる電気アーク溶接用トーチ。
  30. 【請求項３０】 前記絶縁体が空隙である請求項２９の
    トーチ。
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