JP2002178145A - アークスタート制御方法及び溶接電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイ
ヤ１を被溶接物２へ前進送給し、溶接ワイヤ１が被溶接
物２に接触した時点で小電流値の初期電流Ｉｓを通電す
ると共に溶接ワイヤ１を被溶接物２から後退送給し、こ
の後退送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２と離れる
て初期アーク３ａが発生すると溶接ワイヤ１を定常の送
給速度Ｗfsで再び前進送給すると共に定常の溶接電流Ｉ
ｗを通電するアークスタート制御方法において、初期ア
ーク３ａから定常のアーク３ｂへの移行に時間がかかる
ために、アークスタート部のビード外観が悪くなる。 【解決手段】 本発明は、上記初期アーク３ａが発生し
た後も後退送給を継続して、ワイヤ先端・被溶接物間距
離Ｌｗが、定常のアーク３ｂのアーク長Ｌwcと略等しく
なるように定めた後退距離設定値Ｌｓに達した時点で、
上記再前進送給を行うアークスタート制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正逆回転が可能な
ワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを被溶接物へ前
進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極
ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワ
イヤを被溶接物へ前進送給し、続けて溶接ワイヤが被溶
接物に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆
回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時に小電流値の
初期電流Ｉｓを通電し、続けて後退送給によって初期ア
ークが発生すると溶接ワイヤを定常の送給速度Ｗfsで再
び前進送給し、同時に定常の溶接電流Ｉｗを通電してア
ークスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接の
アークスタート制御方法が従来から知られている。以
下、この従来技術のアークスタート制御方法について図
２〜４を参照して説明する。

【０００３】図２は、溶接ワイヤの送給系統を示す模式
図である。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭと直
結した送給ロール５ａによって、溶接トーチ４を通って
送給される。ワイヤ送給モータＷＭが正回転すると溶接
ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給し、逆回転すると被溶
接物２から後退送給する。溶接電源装置ＰＳからの溶接
電圧Ｖｗは、溶接トーチ４の先端に取り付けられたコン
タクトチップ４ａによって溶接ワイヤに給電する。ま
た、溶接ワイヤ１の先端と被溶接物２との間の最短距離
が、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ［mm］となる。

【０００４】図３は、前述した従来技術のアークスター
ト制御方法を実施するための溶接電源装置のブロック図
である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて
説明する。

【０００５】電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出
して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／アーク判別
回路ＳＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、溶
接ワイヤ１と被溶接物２との間が接触状態のときは短絡
信号を、アーク発生状態のときはアーク発生信号を、短
絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する。遅延回路ＤＴ
は、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号からア
ーク発生信号へ変化したことをトリガとして、予め定め
た遅延時間Ｔｄの間Ｈｉｇｈレベルとなる遅延信号Ｄｔ
を出力する。

【０００６】定常の送給速度設定回路ＷＳは、定常の送
給速度設定信号Ｗｓを出力する。送給制御回路ＦＣは、
外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接ワイヤ
１を被溶接物２へ予め定めた初期送給速度設定値Ｗｉに
相当する初期送給速度Ｗfiで前進送給し、続けて上記の
短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になった時点で溶
接ワイヤ１を被溶接物２から予め定めた後退送給速度設
定値Ｗｒに相当する後退送給速度Ｗfrで後退送給し、続
けて上記の遅延信号Ｄｔの出力が終了した時点で再び溶
接ワイヤ１を被溶接物２へ上記の定常の送給速度設定信
号Ｗｓに相当する定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送
給制御信号Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、
図２の説明の項で前述したように、上記の送給制御信号
Ｆｃに従って溶接ワイヤ１を前進送給又は後退送給す
る。

【０００７】電圧設定回路ＶＳは、溶接電源装置ＰＳの
溶接電圧Ｖｗを設定するための電圧設定信号Ｖｓを出力
する。出力制御回路ＩＮＶは、商用電源を入力として、
インバータ制御、サイリスタ位相制御等によってアーク
３を安定に維持するために適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接
電流Ｉｗを出力する。この出力制御回路ＩＮＶは、外部
からの溶接開始信号Ｓｔが入力された時点から上記の遅
延信号Ｄｔの出力が終了する時点まで間は予め定めた小
電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特
性を形成し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号
Ｗｓの値に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する上記
の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。

【０００８】図４は、図３で上述した溶接電源装置ＰＳ
の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶
接開始信号Ｓｔの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は
送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、同図（Ｃ）
は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示しており、
同図（Ｄ）は遅延信号Ｄｔの時間変化を示しており、同
図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図
（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を
示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は各時刻における
溶接ワイヤ１の送給状態を示している。以下、同図を参
照して説明する。

【０００９】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間 時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始
信号Ｓｔが外部から入力されると、同図（Ｂ）に示すよ
うに、送給制御信号Ｆｃは正の値の初期送給速度設定値
Ｗｉとなり、同図（Ｇ１）に示すように、溶接ワイヤ１
は被溶接物２へ初期送給速度Ｗfiで前進送給される。な
お、送給制御信号Ｆｃが正の値のときは前進送給とな
り、負の値のときは後退送給となる。また、同時に、図
３の説明の項で前述したように、出力制御回路ＩＮＶは
定電流特性又は垂下特性を形成して、図示していない
が、無負荷電圧が溶接電圧Ｖｗとして印加する。次に、
時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、上記の前進送給によって、
同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離
Ｌｗは徐々に短くなる。

【００１０】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 時刻ｔ２において、同図（Ｇ２）に示すように、前進送
給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触すると、同
図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化する。この短絡／アー
ク判別信号Ｓａが短絡信号に変化すると、同図（Ｂ）に
示すように、送給制御信号Ｆｃは負の値の後退送給速度
設定値Ｗｒとなり、溶接ワイヤ１は被溶接物２から後退
送給速度Ｗfrで後退送給される。同時に、同図（Ｅ）に
示すように、項で上述した定電流特性又は垂下特性に
よって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。この初期電
流Ｉｓの値を５０［Ａ］程度の小電流値に設定する理由
は、溶接ワイヤ１が初期電流Ｉｓによって溶融して被溶
接物２に溶着しないようにするためである。次に、時刻
ｔ２〜ｔ３の期間中、溶接ワイヤ１は後退送給されてい
るが、図３で前述したワイヤ送給モータＷＭの正逆反転
の応答遅れ時間及び溶接ワイヤ１の溶接トーチ内での曲
がりによる遊び分の後退送給にかかる時間によって、溶
接ワイヤ１と被溶接物２とは接触状態のままである。し
たがって、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗは、この期間中は０［mm］のままであ
る。

【００１１】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間 時刻ｔ３において、同図（Ｇ３）に示すように、後退送
給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２とが接触しなくな
ると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが
発生する。この初期アーク３ａが発生したことを判別し
て、同図（Ｃ）に示すように、短絡／アーク判別信号Ｓ
ａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）からアーク発生信号
（Ｌｏｗレベル）へと変化する。この変化をトリガとし
て、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号Ｄｔが予め定め
た遅延時間Ｔｄ（時刻ｔ３〜ｔ４）の間出力（Ｈｉｇｈ
レベル）される。上記の遅延信号Ｄｔが出力されている
時刻ｔ３〜ｔ４の後退送給時間Ｔｒ中は、同図（Ｇ４）
に示すように、上記の初期アーク発生状態３ａを維持し
たままで後退送給を継続する。したがって、同図（Ｆ）
に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、徐
々に長くなる。

【００１２】 時刻ｔ４〜ｔ５の期間 時刻ｔ４において、同図（Ｄ）に示すように、遅延信号
Ｄｔの出力が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、送
給制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓ
となり、溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物
２へ再び前進送給される。同時に、図３の説明の項で前
述したように、出力制御回路ＩＮＶは定電圧特性を形成
して、上記の定常の送給速度Ｗfsに対応した大電流の定
常の溶接電流Ｉｗを通電する。また、同図（Ｆ）に示す
ように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４
のときの再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌ
wt［mm］から、上記の定常の溶接電流Ｉｗの通電によっ
て収束時間Ｔc1［ｓ］経過後の時刻ｔ５において定常の
アーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間距離）Ｌwc
［mm］へと収束する。したがって、この期間中におい
て、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状態３ａから同
図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと移行す
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のア
ークスタート制御方法には、初期アーク発生状態から定
常のアーク発生状態へと円滑に移行させるための下記の
２つの解決すべき課題がある。 第１の解決しようとする課題 図４で前述したように、後退送給速度Ｗfrによる後退送
給の期間中（時刻ｔ３〜ｔ４）は、溶接ワイヤと被溶接
物とを再接触させることなく、かつ、アーク切れを発生
させることなく、初期アーク発生状態を安定に維持した
ままで後退送給を継続する必要がある。その理由は、初
期アーク発生後に再接触すると溶接ワイヤと被溶接物と
が溶着する可能性が大きいために、アークスタートをす
ることができない状態となるからである。また、この期
間中にアーク切れが発生すると、再前進送給によって溶
接ワイヤが被溶接物と再び接触するまでの長い時間にわ
たってアークが発生せず、その結果アークスタート部分
のビード外観が不良となるからである。

【００１４】上記の再接触を防止するには、初期アーク
発生後のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを速やかに長
くするために後退送給速度Ｗfrを速くする必要がある。
他方、上記のアーク切れを発生させないためには、シー
ルドガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等
に応じて上記の後退送給速度Ｗfrの最大値が制限され
る。したがって、上記の後退送給速度Ｗfrは、シールド
ガスの種類、溶接ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応
じて再接触もアーク切れも生じない適正値に設定する必
要がある。例えば、シールドガスの種類が炭酸ガス１０
０［％］のときは、炭酸ガス２０［％］＋アルゴンガス
８０［％］の混合ガスのときよりもアーク切れが発生し
やすいために、上記の後退送給速度Ｗfrを遅くする必要
がある。

【００１５】しかしながら、図４で前述したように、従
来技術では後退送給を行う遅延時間Ｔｄは一定値である
ために、上述した理由によって後退送給速度Ｗfrの設定
が変化すると、結果として再前進送給時のワイヤ先端・
被溶接物間距離Ｌwtが変化することになる。この変化に
よって上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距
離Ｌwtと定常のアーク長Ｌwcとの差が大きくなると、初
期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行に
かかる収束時間Ｔc1が長くなるために、アークスタート
部分のビード外観が悪くなるという課題がある。

【００１６】 第２の解決しようとする課題 前述した図４（Ｆ）に示す定常のアーク長Ｌwcは、シー
ルドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板厚
等に応じて、電圧設定信号Ｖｓによって適正値に設定さ
れる。したがって、初期アーク発生状態から定常のアー
ク発生状態への移行にかかる収束時間Ｔc1を短くしてア
ークスタート部分のビード外観を良好にするためには、
上記の定常のアーク長Ｌwcとの差が小さくなるようにシ
ールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接物の板
厚等に応じて再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距
離Ｌwtを適正値に制御する必要がある。

【００１７】しかしながら、従来技術では、上記項の
理由によって後退送給速度Ｗfrが適正値に定まると遅延
時間Ｔｄは一定値であるために、結果的に再前進送給時
のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtは一定値となり、任
意の値に制御することはできない。したがって、従来技
術では、定常のアーク長Ｌwcの設定が変化しても再前進
送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtをそれに応じ
て制御することができないために、両値の差が大きくな
り収束時間Ｔc1が長くかかりアークスタート部分のビー
ド外観が悪くなることを防止することができないという
課題がある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１の発明
は、図５及び図6に示すように、溶接開始信号Ｓｔが入
力されると溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給し、上
記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２に接触した時点で予め
定めた小電流値の初期電流Ｉｓを溶接電源装置ＰＳから
通電すると共に上記溶接ワイヤ１を上記被溶接物２から
後退送給し、上記後退送給によって上記溶接ワイヤ１が
上記被溶接物２と離れると上記初期電流Ｉｓが通電する
初期アーク３ａが発生してその初期アーク発生状態３ａ
を維持したままで上記後退送給を継続し、ワイヤ先端・
被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに
達した時点で上記溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給
速度Ｗfsで再び上記被溶接物２へ前進送給すると共に上
記定常の送給速度Ｗfsに対応した定常の溶接電流Ｉｗを
通電することによって上記初期アーク発生状態３ａから
定常のアーク発生状態３ｂへと円滑に移行させる消耗電
極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法で
ある。

【００１９】出願時の請求項２の発明は、図７に示すよ
うに、出願時の請求項１に記載する後退送給によってワ
イヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに
達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の送
給速度Ｗfrを積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが上記後
退距離設定値Ｌｓに達したことによって判別する出願時
の請求項１のアークスタート制御方法である。

【００２０】出願時の請求項３の発明は、図８に示すよ
うに、出願時の請求項１に記載する後退送給によってワ
イヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに
達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の時
間Ｔｒが上記後退距離設定値Ｌｓ及び後退送給の送給速
度設定値Ｗｒに対応して定まる後退送給時間設定値Ｔrs
に達したことによって判別する出願時の請求項１のアー
クスタート制御方法である。

【００２１】出願時の請求項４の発明は、図９に示すよ
うに、出願時の請求項１に記載する後退送給によってワ
イヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに
達したことを、初期アーク発生状態での溶接電圧値Ｖｗ
が上記後退距離設定値Ｌｓ及び初期電流の設定値Ｉｓに
対応して定まる後退距離電圧設定値Ｖrsに達したことに
よって判別する出願時の請求項１のアークスタート制御
方法である。

【００２２】出願時の請求項５の発明は、図5及び図6に
示すように、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給又は
被溶接物２から後退送給するワイヤ送給モータＷＭと、
上記溶接ワイヤ１と上記被溶接物２との間が接触状態の
ときは短絡信号をアーク発生状態のときはアーク発生信
号を短絡／アーク判別信号Ｓａとして出力する短絡／ア
ーク判別回路ＳＡと、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ
が予め定めた後退距離設定信号Ｌｓの値と等しいときに
距離一致信号Ｌｄを出力する距離判別回路ＬＤと、溶接
開始信号Ｓｔが入力されると上記溶接ワイヤ１を上記被
溶接物２へ前進送給し、上記短絡／アーク判別信号Ｓａ
が短絡信号になった時点で上記溶接ワイヤ１を上記被溶
接物２から後退送給し、上記距離一致信号Ｌｄが出力さ
れた時点で上記溶接ワイヤ１を予め定めた定常の送給速
度Ｗfsで再び上記被溶接物２へ前進送給する後退距離送
給制御回路ＦＣＲと、上記溶接開始信号Ｓｔが入力され
た時点から上記距離一致信号Ｌｄが出力される時点まで
の間は予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定
電流特性又は垂下特性を形成しそれ以降は上記定常の送
給速度Ｗfsに対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する定
電圧特性を形成する出力制御回路ＩＮＶとから構成され
て、上記溶接開始信号Ｓｔが入力されると上記溶接ワイ
ヤ１を前進送給し、上記短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号になった時点で上記初期電流Ｉｓを通電すると共
に上記溶接ワイヤ１を後退送給し、上記後退送給によっ
て上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２と離れると上記初
期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生してその初
期アーク発生状態３ａを維持したままで上記後退送給を
継続し、上記距離一致信号Ｌｄが出力された時点で上記
溶接ワイヤ１を定常の送給速度Ｗfsで再び前進送給する
と共に上記定常の溶接電流Ｉｗを通電することによって
上記初期アーク発生状態３ａから定常のアーク発生状態
３ｂへと円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク
溶接用の溶接電源装置ＰＳである。

【００２３】出願時の請求項６の発明は、図7に示すよ
うに、出願時の請求項５に記載する距離判別回路ＬＤ
が、初期アーク発生時点からの後退送給の送給速度Ｗfr
を積分した溶接ワイヤ後退距離Ｌｒが後退距離設定信号
Ｌｓの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する送
給速度積分回路ＩＷである出願時の請求項５の溶接電源
装置ＰＳである。

【００２４】出願時の請求項７の発明は、図8に示すよ
うに、出願時の請求項５に記載する距離判別回路ＬＤ
が、初期アーク発生時点からの後退送給の時間Ｔｒが後
退距離設定信号Ｌｓ及び後退送給の送給速度設定値Ｗｒ
に対応して定まる後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達し
たときに距離一致信号Ｌｄを出力する後退送給タイマ回
路ＴＲである出願時の請求項５の溶接電源装置ＰＳであ
る。

【００２５】出願時の請求項８の発明は、図９に示すよ
うに、出願時の請求項５に記載する距離判別回路ＬＤ
が、初期アーク発生状態３ａでの溶接電圧値Ｖｗが後退
距離設定信号Ｌｓ及び初期電流の設定値Ｉｓに対応して
定まる後退距離電圧設定信号Ｖrsの値に達したときに距
離一致信号Ｌｄを出力する電圧比較回路ＣＭである出願
時の請求項５の溶接電源装置ＰＳである。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例は、図
１（図６と同一の図）に示すように、溶接開始信号Ｓｔ
が入力されると溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給
し、上記溶接ワイヤ１が上記被溶接物２に接触した時点
で予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを溶接電源装置Ｐ
Ｓから通電すると共に上記溶接ワイヤ１を上記被溶接物
２から後退送給し、上記後退送給によって上記溶接ワイ
ヤ１が上記被溶接物２と離れると上記初期電流Ｉｓが通
電する初期アーク３ａが発生してその初期アーク発生状
態３ａを維持したままで上記後退送給を継続し、ワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値
Ｌｓに達した時点で上記溶接ワイヤ１を予め定めた定常
の送給速度Ｗfsで再び上記被溶接物２へ前進送給すると
共に上記定常の送給速度Ｗfsに対応した定常の溶接電流
Ｉｗを通電することによって上記初期アーク発生状態３
ａから定常のアーク発生状態３ｂへと円滑に移行させる
消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御
方法である。

【００２７】

【実施例】［実施例１］以下に説明する実施例１の発明
は、出願時の請求項１及び請求項５の発明に対応してい
る。実施例１の発明は、前述した再前進送給時のワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌwtを、後述する後退距離設定信
号Ｌｓによって定常のアーク長Ｌwcに対応した適正値に
設定することができる。以下、実施例１の発明について
説明する。

【００２８】図５は、実施例１のアークスタート制御方
法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。
同図において、前述した図３と同一の回路ブロックには
同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以
下、点線で囲んだ図３とは異なる回路ブロックである後
退距離設定回路ＬＳ、距離判別回路ＬＤ、後退距離送給
制御回路ＦＣＲ及び出力制御回路ＩＮＶについて、同図
を参照して説明する。

【００２９】後退距離設定回路ＬＳは、図４で前述した
定常のアーク長Ｌwcに対応して設定される後退距離設定
信号Ｌｓを出力する。距離判別回路ＬＤは、ワイヤ先端
・被溶接物間距離Ｌｗが上記の後退距離設定信号Ｌｓの
値と等しいときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記の
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの検出方法としては、
実施例２〜４で後述する方法、前述した出力制御回路Ｉ
ＮＶがインバータ制御のときはそのＰＷＭ制御のパルス
幅によって、サイリスタ位相制御のときはその点弧位相
角によって行う方法等がある。後退距離送給制御回路Ｆ
ＣＲは、図３のときと同様に、外部から溶接開始信号Ｓ
ｔが入力されると、溶接ワイヤ１を被溶接物２へ予め定
めた初期送給速度設定値Ｗｉに相当する初期送給速度Ｗ
fiで前進送給し、続けて短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号になった時点で溶接ワイヤ１を被溶接物２から予
め定めた後退送給速度設定値Ｗｒに相当する後退送給速
度Ｗfrで後退送給し、続けて図３のときとは異なり上記
の距離一致信号Ｌｄが出力された時点で再び溶接ワイヤ
１を被溶接物２へ定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当す
る定常の送給速度Ｗfsで前進送給する送給制御信号Ｆｃ
を出力する。出力制御回路ＩＮＶは、外部からの溶接開
始信号Ｓｔが入力された時点から上記の距離一致信号Ｌ
ｄが出力される時点までの間は予め定めた小電流値の初
期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形成
し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓの値
に対応した定常の溶接電流Ｉｗを通電する電圧設定信号
Ｖｓに対応した定電圧特性を形成する。

【００３０】図６は、上述した実施例１の溶接電源装置
ＰＳにおける各信号のタイミングチャートである。同図
（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示しており、同
図（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示しており、
同図（Ｃ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示
しており、同図（Ｄ）は距離一致信号Ｌｄの時間変化を
示しており、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示
しており、同図（Ｆ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌ
ｗの時間変化を示しており、同図（Ｇ１）〜（Ｇ５）は
各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示している。
同図における時刻ｔ１〜ｔ３期間の動作は、前述した図
４の同一時刻のときの動作と同様であるので説明は省略
する。以下、図４の時刻ｔ４に相当する同図の時刻ｔ４
１及び図４の時刻ｔ５に相当する同図の時刻ｔ５１の動
作について、同図を参照して説明する。

【００３１】時刻ｔ４１〜ｔ５１の期間 時刻ｔ４１において、同図（Ｆ）に示すように、後退送
給速度Ｗfrでの後退送給によってワイヤ先端・被溶接物
間距離Ｌｗが前述した後退距離設定信号Ｌｓの値と等し
くなると、同図（Ｄ）に示すように、距離一致信号Ｌｄ
が出力（Ｈｉｇｈレベル）される。上記の距離一致信号
Ｌｄが出力されると、同図（Ｂ）に示すように、送給制
御信号Ｆｃは定常の送給速度設定信号Ｗｓの値となり、
溶接ワイヤ１は定常の送給速度Ｗfsで被溶接物２へ再び
前進送給される。同時に、図５で前述した出力制御回路
ＩＮＶは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度
Ｗfsに対応した大電流値の定常の溶接電流Ｉｗを通電す
る。また、同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ４１においては上記の後退距
離設定信号Ｌｓの値に等しい再前進送給時のワイヤ先端
・被溶接物間距離Ｌwt［mm］となり、時刻ｔ５１におい
ては定常のアーク長Ｌwc［mm］となる。このとき、前述
したように、上記の後退距離設定信号Ｌｓは定常のアー
ク長Ｌwcと略等しい値に設定されるので、上記の再前進
送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtと上記の定常
のアーク長Ｌwcとの差は小さくなり収束時間Ｔc2は図４
の従来技術のときの収束時間Ｔc1よりも短い時間とな
る。したがって、同図（Ｇ４）に示す初期アーク発生状
態３ａから同図（Ｇ５）に示す定常のアーク発生状態３
ｂへと短時間で円滑に移行する。

【００３２】［実施例２］以下に説明する実施例２の発
明は、出願時の請求項２及び請求項６の発明に対応して
いる。実施例２の発明は、実施例１の説明の項で前述し
た後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが
後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク
発生時点からの後退送給の送給速度Ｗfrを積分した溶接
ワイヤ後退距離Ｌｒが、上記の後退距離設定値Ｌｓに達
したことによって判別する実施例１のアークスタート制
御方法である。以下、実施例２の発明について説明す
る。

【００３３】図７は、実施例２のアークスタート制御方
法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。
同図において、前述した図５と同一の回路ブロックには
同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以
下、点線で囲んだ図５とは異なる回路ブロックである送
給速度検出回路ＷＤ及び送給速度積分回路ＩＷについ
て、同図を参照して説明する。

【００３４】送給速度検出回路ＷＤは、送給速度Ｗｆを
検出して、送給速度検出信号Ｗｄを出力する。この検出
方法としては、ワイヤ送給モータＷＭにエンコーダを取
り付けてエンコータの出力信号によって検出する方法、
送給速度Ｗｆに比例するワイヤ送給モータＷＭの電機子
電圧によって検出する方法等が慣用されている。送給速
度積分回路ＩＷは、図５で前述した距離判別回路ＬＤと
置換する回路であって、短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送
給期間中の上記の送給速度検出信号Ｗｄを積分した溶接
ワイヤ後退距離Ｌｒが、後退距離設定信号Ｌｓの値に達
したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。上記の初期ア
ーク発生時点（短絡／アーク判別信号Ｓａが短絡信号か
らアーク発生信号に変化した時点）からの後退送給速度
Ｗfrの積分値は、後退送給速度Ｗfrの設定値に関係なく
溶接ワイヤの後退距離であるワイヤ先端・被溶接物間距
離Ｌｗとなる。また、上述した実施例２の溶接電源装置
ＰＳにおける各信号のタイミングチャートは、前述した
図６と同様であるので、説明は省略する。

【００３５】［実施例３］以下に説明する実施例３の発
明は、出願時の請求項３及び請求項７の発明に対応して
いる。実施例３の発明は、実施例１の説明の項で前述し
た後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが
後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク
発生時点からの後述する後退送給時間Ｔｒが上記後退距
離設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して
定まる後退送給時間設定信号Ｔrsの値に達したことによ
って判別する実施例１のアークスタート制御方法であ
る。以下、実施例３の発明について説明する。

【００３６】図８は、実施例３のアークスタート制御方
法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。
同図において、前述した図５と同一の回路ブロックには
同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以
下、点線で囲んだ図５とは異なる回路ブロックである後
退送給時間設定回路ＴＲＳ及び後退送給タイマ回路ＴＲ
について、同図を参照して説明する。

【００３７】後退送給時間設定回路ＴＲＳは、後退距離
設定信号Ｌｓ及び後退送給速度設定値Ｗｒに対応して定
まる後退送給時間設定信号Ｔrsを出力する。この対応関
係は、Ｔrs［ｓ］＝Ｌｓ［mm］／Ｗｒ［mm/s］となる。
後退送給タイマ回路ＴＲは、図５で前述した距離判別回
路ＬＤと置換する回路であって、短絡／アーク判別信号
Ｓａが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点から
の後退送給時間Ｔｒが、上記の後退送給時間設定信号Ｔ
rsの値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。し
たがって、この距離一致信号Ｌｄの出力時点は、再前進
送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが後退距離設
定信号Ｌｓの値と等しくなった時点である。また、上述
した実施例３の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイ
ミングチャートは、前述した図６と同様であるので、説
明は省略する。

【００３８】［実施例４］以下に説明する実施例４の発
明は、出願時の請求項４及び請求項８の発明に対応して
いる。実施例４の発明は、実施例１の説明の項で前述し
た後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが
後退距離設定信号Ｌｓの値に達したことを、初期アーク
発生状態での溶接電圧値Ｖｗが、上記の後退距離設定信
号Ｌｓ及び初期電流設定値Ｉｓに対応して定まる後述す
る後退距離電圧設定値Ｖrsに達したことによって判別す
る実施例１のアークスタート制御方法である。以下、実
施例４の発明について説明する。

【００３９】図９は、実施例４のアークスタート制御方
法を実施するための溶接電源装置のブロック図である。
同図において、前述した図５と同一の回路ブロックには
同一符号を付しており、それらの説明は省略する。以
下、点線で囲んだ図５とは異なる回路ブロックである後
退距離電圧設定回路ＶＲＳ及び電圧比較回路ＣＭについ
て、同図を参照して説明する。

【００４０】後退距離電圧設定回路ＶＲＳは、後退距離
設定信号Ｌｓ及び初期電流設定値Ｉｓに対応して定まる
後退距離電圧設定信号Ｖrsを出力する。ここで、アーク
に通電する電流値が一定であれば、アーク長と溶接電圧
値Ｖｗとは比例関係にある。そこで、初期電流Ｉｓが通
電する初期アークのアーク長（ワイヤ先端・被溶接物間
距離Ｌｗ）が予め定めた後退距離設定信号Ｌｓの値と等
しいときの溶接電圧値Ｖｗを上記の後退距離電圧設定信
号Ｖrsの値として設定する。電圧比較回路ＣＭは、図５
で前述した距離判別回路ＬＤと置換する回路であって、
短絡／アーク判別信号Ｓａがアーク発生信号であるとき
の溶接電圧値Ｖｗが上記の後退距離電圧設定信号Ｖrsの
値に達したときに距離一致信号Ｌｄを出力する。したが
って、この距離一致信号Ｌｄの出力時点は、再前進送給
時のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌwtが後退距離設定信
号Ｌｓの値と等しくなった時点である。また、上述した
実施例４の溶接電源装置ＰＳにおける各信号のタイミン
グチャートは、前述した図６と同様であるので、説明は
省略する。なお、初期電流Ｉｓの通電時の電源特性が垂
下特性であるときには、上述した後退送給によってワイ
ヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定信号Ｌｓの
値に達したことを、初期アーク発生状態での溶接電流値
Ｉｗが、上記の後退距離設定信号Ｌｓに対応して定まる
後退距離電流設定値に達したことによって判別すること
もできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明では、シールドガスの種類、溶接
ワイヤの直径、被溶接物の板厚等に応じて後退送給速度
Ｗfrが変化しても、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接
物間距離Ｌwtは予め定めた後退距離設定値Ｌｓと等しく
なるように制御されるので、初期アーク発生状態から定
常のアーク発生状態への移行は、上記の後退送給速度Ｗ
frが変化しても常に一定の短時間で円滑に行われ、その
結果アークスタート部分のビード外観は常に良好にな
る。さらに、本発明では、再前進送給時のワイヤ先端・
被溶接物間距離Ｌwtが、定常のアーク長Ｌwcと略等しい
後退距離設定値Ｌｓと等しくなるように制御されるの
で、シールドガスの種類、定常の送給速度Ｗfs、被溶接
物の板厚等に応じて電圧設定信号Ｖｓによって適正値に
設定される定常のアーク長Ｌwcが変化しても、初期アー
ク発生状態から定常のアーク発生状態へと常に短時間で
円滑に移行してアークスタート部分のビード外観は常に
良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を例示する溶接電源装置の
ブロック図

【図２】溶接ワイヤの送給系統を示す模式図

【図３】従来装置のブロック図

【図４】従来装置の各信号のタイミングチャート

【図５】実施例１の溶接電源装置のブロック図

【図６】実施例１のタイミングチャート

【図７】実施例２の溶接電源装置のブロック図

【図８】実施例３の溶接電源装置のブロック図

【図９】実施例４の溶接電源装置のブロック図

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤ ２ 被溶接物 ３ａ 初期アーク（発生状態） ３ｂ 定常のアーク（発生状態） ４ 溶接トーチ ４ａ コンタクトチップ ５ａ ワイヤ送給装置の送給ロール ＣＭ 電圧比較回路 ＤＴ 遅延回路 Ｄｔ 遅延信号 ＦＣ 送給制御回路 Ｆｃ 送給制御信号 ＦＣＲ 後退距離送給制御回路 ＩＮＶ 出力制御回路 Ｉｓ 初期電流（値／設定値） ＩＷ 送給速度積分回路 Ｌｄ 距離一致信号 ＬＤ 距離判別回路 Ｌｒ 溶接ワイヤ後退距離 ＬＳ 後退距離設定回路 Ｌｓ 後退距離設定値（信号） Ｌｗ ワイヤ先端・被溶接物間距離 Ｌwc 定常のアーク長（定常のワイヤ先端・被溶接物間
距離） Ｌwt 再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離 ＰＳ 溶接電源装置 ＳＡ 短絡／アーク判別回路 Ｓａ 短絡／アーク判別信号 Ｓｔ 溶接開始信号 Ｔｃ 収束時間 Ｔｄ 遅延時間（設定値） ＴＲ 後退送給タイマ回路 Ｔｒ 後退送給時間 Ｔrs 後退送給時間設定（値／信号） ＴＲＳ 後退送給時間設定回路 ＶＤ 電圧検出回路 Ｖｄ 電圧検出信号 Ｖrs 後退距離電圧設定（値／信号） ＶＲＳ 後退距離電圧設定回路 ＶＳ 電圧設定回路 Ｖｓ 電圧設定信号 Ｖｗ 溶接電圧（値） ＷＤ 送給速度検出回路 Ｗｄ 送給速度検出信号 Ｗｆ 送給速度 Ｗfi 初期送給速度 Ｗfr 後退送給速度 Ｗfs 定常の送給速度 Ｗｉ 初期送給速度設定値 ＷＭ ワイヤ送給モータ Ｗｒ 後退送給速度設定値 ＷＳ 定常の送給速度設定回路 Ｗｓ 定常の送給速度設定信号

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤ
   を被溶接物へ前進送給し、前記溶接ワイヤが前記被溶接
   物に接触した時点で予め定めた小電流値の初期電流を溶
   接電源装置から通電すると共に前記溶接ワイヤを前記被
   溶接物から後退送給し、前記後退送給によって前記溶接
   ワイヤが前記被溶接物と離れると前記初期電流が通電す
   る初期アークが発生してその初期アーク発生状態を維持
   したままで前記後退送給を継続し、ワイヤ先端・被溶接
   物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した時点で前
   記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び前記被
   溶接物へ前進送給すると共に前記定常の送給速度に対応
   した定常の溶接電流を通電することによって前記初期ア
   ーク発生状態から定常のアーク発生状態へと円滑に移行
   させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスター
   ト制御方法。
2. 【請求項２】 後退送給によってワイヤ先端・被溶接物
   間距離が後退距離設定値に達したことを、初期アーク発
   生時点からの後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ
   後退距離が前記後退距離設定値に達したことによって判
   別する請求項１のアークスタート制御方法。
3. 【請求項３】 後退送給によってワイヤ先端・被溶接物
   間距離が後退距離設定値に達したことを、初期アーク発
   生時点からの後退送給の時間が前記後退距離設定値及び
   後退送給の送給速度設定値に対応して定まる後退送給時
   間設定値に達したことによって判別する請求項１のアー
   クスタート制御方法。
4. 【請求項４】 後退送給によってワイヤ先端・被溶接物
   間距離が後退距離設定値に達したことを、初期アーク発
   生状態での溶接電圧値が前記後退距離設定値及び初期電
   流の設定値に対応して定まる後退距離電圧設定値に達し
   たことによって判別する請求項１のアークスタート制御
   方法。
5. 【請求項５】 溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給又は被
   溶接物から後退送給するワイヤ送給モータと、前記溶接
   ワイヤと前記被溶接物との間が接触状態のときは短絡信
   号をアーク発生状態のときはアーク発生信号を短絡／ア
   ーク判別信号として出力する短絡／アーク判別回路と、
   ワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定
   信号の値と等しいときに距離一致信号を出力する距離判
   別回路と、溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤ
   を前記被溶接物へ前進送給し、前記短絡／アーク判別信
   号が短絡信号になった時点で前記溶接ワイヤを前記被溶
   接物から後退送給し、前記距離一致信号が出力された時
   点で前記溶接ワイヤを予め定めた定常の送給速度で再び
   前記被溶接物へ前進送給する後退距離送給制御回路と、
   前記溶接開始信号が入力された時点から前記距離一致信
   号が出力される時点までの間は予め定めた小電流値の初
   期電流を通電する定電流特性又は垂下特性を形成しそれ
   以降は前記定常の送給速度に対応した定常の溶接電流を
   通電する定電圧特性を形成する出力制御回路とから構成
   されて、 前記溶接開始信号が入力されると前記溶接ワイヤを前進
   送給し、前記短絡／アーク判別信号が短絡信号になった
   時点で前記初期電流を通電すると共に前記溶接ワイヤを
   後退送給し、前記後退送給によって前記溶接ワイヤが前
   記被溶接物と離れると前記初期電流が通電する初期アー
   クが発生してその初期アーク発生状態を維持したままで
   前記後退送給を継続し、前記距離一致信号が出力された
   時点で前記溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給
   すると共に前記定常の溶接電流を通電することによって
   前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと
   円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接用の
   溶接電源装置。
6. 【請求項６】 距離判別回路が、初期アーク発生時点か
   らの後退送給の送給速度を積分した溶接ワイヤ後退距離
   が後退距離設定信号の値に達したときに距離一致信号を
   出力する送給速度積分回路である請求項５の溶接電源装
   置。
7. 【請求項７】 距離判別回路が、初期アーク発生時点か
   らの後退送給の時間が後退距離設定信号及び後退送給の
   送給速度設定値に対応して定まる後退送給時間設定信号
   の値に達したときに距離一致信号を出力する後退送給タ
   イマ回路である請求項５の溶接電源装置。
8. 【請求項８】 距離判別回路が、初期アーク発生状態で
   の溶接電圧値が後退距離設定信号及び初期電流の設定値
   に対応して定まる後退距離電圧設定信号の値に達したと
   きに距離一致信号を出力する電圧比較回路である請求項
   ５の溶接電源装置。