JP2009072814A - 交流消耗電極短絡アーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】交流消耗電極短絡アーク溶接方法において、極性切換に伴う溶滴移行の不安定状態を抑制して良好な溶接品質を得ること。
【解決手段】短絡電流波形パラメータに従った短絡電流が通電する短絡期間Ｔｓと定電圧特性に従ったアーク電流が通電するアーク期間Ｔａとを繰り返し、溶接電源の出力極性を電極プラス極性ＥＰと電極マイナス極性ＥＮとに短絡期間Ｔｓ中の所定極性切換タイミングで交互に切り換え、短絡電流波形パラメータを電極プラス極性期間Ｔｅｐと電極マイナス極性期間Ｔｅｎとで異なる値に設定して溶接を行う交流消耗電極短絡アーク溶接方法において、短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間Ｔｓ中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生した後（ｔ４）に各出力極性に対応した値に切り換わる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電極プラス極性と電極マイナス極性とを交互に切り換えて溶接を行う交流消耗電極短絡アーク溶接において極性切り換えに伴う溶接状態の不安定を抑制するための交流消耗電極短絡アーク溶接方法に関するものである。

短絡アーク溶接は、消耗電極である溶接ワイヤを定速で送給すると共に、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返しながら溶接が行われる。短絡期間中は予め定めた短絡電流波形パラメータに従って短絡電流を通電し、アーク期間中は溶接電源の定電圧特性に従ってアーク電流を通電する。短絡アーク溶接には、中電流域以下のＣＯ2溶接、ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接等が該当する。短絡アーク溶接は、通常は溶接ワイヤが陽極となり母材が陰極となる電極プラス極性で溶接が行われる。しかし、ワークが薄板でギャップの大きい場合には、電極プラス極性と電極マイナス極性とを交互に切り換えて溶接を行う交流消耗電極短絡アーク溶接方法が使用されることが多い。これは、交流消耗電極短絡アーク溶接方法では、電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間との時間比率を調整することによって母材への入熱及びワイヤ溶着量を所望値に設定することができるので、ギャップのある薄板を高品質に溶接することができるからである。極性を切り換える周期は、０．２〜１０Ｈｚ程度である。

溶接中において極性を切り換えるためには、下記に説明する様々な工夫を行う必要がある。溶接中に極性を切り換える場合において、その切換タイミングがアーク状態であると、極性切換時にアーク切れが発生して不良な溶接になってしまう。このアーク切れを防止するために、極性切換時に数百Ｖの高電圧を印加する必要がある。この高電圧印加回路は回路構成が複雑であるために高価であり、かつ、大型であるという問題を有している。この問題を短絡アーク溶接において解決するために提案されたのが、以下に説明する従来技術（特許文献１、２参照）である。この従来技術では、溶接中の極性切り換えを必ず短絡期間において行うものである。アーク期間ではないのでアーク切れが発生する心配はない。このために、上記の高電圧印加回路も不要となる。以下、この従来技術について図面を参照して説明する。

図３は、従来技術の交流消耗電極短絡アーク溶接方法における電圧・電流波形図である。同図（Ａ）は極性切換信号Ｓａを示し、同図（Ｂ）は極性切換開始信号Ｓｂを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤと母材との間の電圧である溶接電圧ｖを示し、同図（Ｄ）はアーク／短絡負荷を通電する溶接電流ｉを示す。同図において、ＥＰとは電極プラス極性を示し、ＥＮとは電極マイナス極性を示す。以下、同図を参照して説明する。

短絡期間Ｔｓ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧ｖは数Ｖ程度の短絡電圧値となり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流ｉは予め定めた短絡電流波形パラメータに従って通電する。すなわち、短絡が発生すると、短絡電流を予め定めた短絡初期期間Ｔｉ中は小電流値（数十Ａ）の予め定めた短絡初期電流値Ｉｉにアーク電流から減少させ、その後は予め定めた上昇特性Ｃｕに従って増加させ、これでも短絡が解除しないときは短絡発生から予め定めた短絡解除期間Ｔｋが経過した後は大電流値（400〜600Ａ程度）の予め定めた短絡解除電流値Ｉｋに急増させる。したがって、上記の短絡電流波形パラメータは、短絡初期期間Ｔｉ、短絡初期電流値Ｉｉ、上昇特性Ｃｕ、短絡解除期間Ｔｋ及び短絡解除電流値Ｉｋから形成される。短絡電流波形パラメータは、短絡期間Ｔｓ中の短絡電流の波形を定義するためのものであるので、同図に示した以外にも種々なパラメータの設定方法がある。短絡電流波形パラメータは出力極性おとに適正値に設定される。したがって、短絡電流波形パラメータの一部又は全部は、電極プラス極性期間Ｔepと電極マイナス極性期間Ｔenとは異なった値になる。この短絡期間Ｔｓ中は、短絡電流波形パラメータに従った短絡電流を通電するために、溶接電源は定電流特性となる。

短絡電流パラメータは、アーク期間Ｔａ中に溶接ワイヤ先端に形成された溶滴を短絡期間Ｔｓ中に円滑に溶融池に移行させるために適正値に設定される。溶滴の下端部が溶融池に接触すると短絡が発生する。この状態をより確実な短絡状態に導くために、短絡初期期間Ｔｉを設けて短絡初期電流Ｉｉを通電する。その後は上昇特性Ｃｕに従って短絡電流を増加させて短絡解除に導く。この上昇特性Ｃｕが急勾配過ぎると短絡解除時に大粒のスパッタが発生してビード外観が悪くなる。他方、この上昇特性Ｃｕが緩やかな勾配過ぎると短絡が解除されずに不安定な溶接状態になる。１秒間に３０〜８０回程度発生する短絡は、ほとんどこの上昇特性Ｃｕの短絡電流が通電しているときに解除されてアークが発生する。しかし、ワイヤ送給速度の変動、溶融池の不規則な運動、トーチ高さの変動等の外乱によって溶滴サイズが大きくなる場合がときたま生じる。このようなときには、上昇特性Ｃｕの短絡電流の通電では短絡が解除できない場合がある。このときは、短絡発生時点から短絡解除期間Ｔｋが経過した後は短絡解除電流Ｉｋを通電して強制的な短絡解除を行う。短絡電流波形パラメータを出力極性に応じて異なった値に設定する理由は、出力極性によって溶滴サイズが大きく異なるためである。すなわち、電極プラス極性期間Ｔep中はワイヤ直径よりも少し大きい程度の溶滴サイズになる。他方、電極マイナス極性期間Ｔen中の溶滴サイズは、電極プラス極性期間Ｔepよりも約２倍程度大きくなり、かつ、そのサイズが大きく変動する。このために、電極マイナス極性期間Ｔen中の短絡電流波形パラメータは、電極プラス極性期間Ｔep中に比べて以下のように設定される。すなわち、上昇特性Ｃｕは急勾配に、短絡解除期間Ｔｋは短く、短絡解除電流値Ｉｋは大きく設定される。

次に、アーク期間Ｔａ中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧ｖは数十Ｖ程度のアーク電圧値となり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流ｉはアーク電流となり次第に減少する。アーク期間Ｔａ中は溶接電源は定電圧特性になるので、このアーク電流は定電圧特性とアーク負荷との関係によって変化する。アーク期間Ｔａ中は定電圧特性に設定される理由は、アーク長を適正値に制御するためである。

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、極性切換信号Ｓａが変化すると、これに応動して同図（Ｂ）に示すように、極性切換開始信号Ｓｂは時刻ｔ１以降の最初の短絡が時刻ｔ２で発生した後の短絡初期期間Ｔｉが経過した時刻ｔ３において変化する。これに応動して、同図（Ｃ）に示す溶接電圧ｖ及び同図（Ｄ）に示す溶接電流ｉの極性は、電極プラス極性ＥＰから電極マイナス極性ＥＮへと切り換わる。電極マイナス極性ＥＮから電極プラス極性ＥＰに切り換わるときも同図と同様に行う。同図では、極性切換タイミングを短絡初期期間Ｔｉが経過した時点としているが、短絡期間Ｔｓ又は短絡初期期間Ｔｉ中の任意の時点で行っても良い。

特開昭５８−３８６６４号公報 特開２００６−１４２３１７号公報

上述した従来技術では、図３に示すように、極性切換タイミングは短絡期間Ｔｓ中となる。時刻ｔ３において極性が切り換わると、それに伴って短絡電流波形パラメータも切り換わる。上述したように、短絡電流波形パラメータの値は、アーク期間Ｔａ中に形成された溶滴を円滑に移行うさせるように設定される。時刻ｔ２において溶融池と接触する溶滴はそれ以前のアーク期間Ｔａ中に形成されたものである。したがって、時刻ｔ２時点での溶滴は電極プラス極性ＥＰで形成されたものであるのでそのサイズは小さい。しかし、時刻ｔ３において短絡電流波形パラメータは電極マイナス極性ＥＮ用の値に切り換わるために、小さなサイズの溶滴に対しては不適合であり、大粒のスパッタが発生しビード外観が悪くなる。このようになる理由は、電極プラス極性ＥＰで形成された溶滴が電極マイナス極性ＥＮ用の短絡電流波形パラメータ値によって移行させられるためである。電極マイナス極性ＥＮから電極プラス極性ＥＰに切り換わるときも同様に溶接状態が不安定になる。すなわち、電極マイナス極性ＥＮのアーク期間Ｔａで形成された大きなサイズの溶滴を、電極プラス極性ＥＰ用の短絡電流波形パラメータ値によって移行させるために短絡解除に長い時間がかかり溶接状態が不安定になる。

そこで、本発明は、極性切換に伴う溶滴移行状態の不安定を抑制することができる交流消耗電極短絡アーク溶接方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、
溶接ワイヤを送給すると共に、予め定めた短絡電流波形パラメータに従った短絡電流が通電する短絡期間と予め定めた定電圧特性に従ったアーク電流が通電するアーク期間とを繰り返す短絡アーク溶接にあって、
溶接電源の出力極性を電極プラス極性と電極マイナス極性とに前記短絡期間中の所定極性切換タイミングで交互に切り換え、前記短絡電流波形パラメータを前記電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とで異なる値に設定して溶接を行う交流消耗電極短絡アーク溶接方法において、
前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生した後に各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする交流消耗電極短絡アーク溶接方法である。

第２の発明は、短絡が発生すると、短絡電流を予め定めた短絡初期期間中は小電流値の予め定めた短絡初期電流値に減少させ、その後は予め定めた上昇特性に従って増加させ、短絡発生後予め定めた短絡解除期間が経過すると大電流値の予め定めた短絡解除電流値に急増させて短絡を解除させ、
前記短絡電流波形パラメータとして、前記上昇特性、前記短絡解除期間又は前記短絡解除電流値の少なくとも１つ以上を設定する、ことを特徴とする第１の発明記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法である。

第３の発明は、前記極性切換タイミングが前記短絡初期期間中である、ことを特徴とする第２の発明記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法である。

第４の発明は、前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定期間経過後に各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法である。

第５の発明は、前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定回数の短絡が発生した時点で各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法である。

上記第１の発明によれば、短絡電流波形パラメータは出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生した後に各出力極性に対応した値に切り換わる。このために、極性切換前に形成された溶滴が極性切換後もその溶滴サイズに適合した短絡電流波形パラメータに従った短絡電流によって溶滴移行が行われるので、安定した溶滴移行となり、良好な溶接品質を得ることができる。

上記第２の発明によれば、短絡が発生すると、短絡電流を予め定めた短絡初期期間中は小電流値の予め定めた短絡初期電流値に減少させ、その後は予め定めた上昇特性に従って増加させ、短絡発生後予め定めた短絡解除期間が経過すると大電流値の予め定めた短絡解除電流値に急増させて短絡を解除させる場合において、
短絡電流波形パラメータとして上昇特性、短絡解除期間又は短絡解除電流値の少なくとも１つ以上を設定することによって、上記の効果を奏することができる。

第３の発明によれば、極性切換タイミングが短絡初期期間中であるときは、小電流の状態で極性を切り換えることができるので、極性切換用スイッチング素子へのサージ電圧の印加を抑制することができる。このために溶接電源の信頼性を向上させることができる。

第４の発明によれば、短絡電流波形パラメータを、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定期間経過後に各出力極性に対応した値に切り換えるようにしている。極性切換後のしばらくの間は、極性切換前に溶接ワイヤに蓄積された熱量のために溶滴形成が影響される場合がある。このために、極性切換後の短絡が解除されてから所定期間の間は極性切換前の短絡電流波形パラメータ値を使用することによって、安定した溶滴移行を行うことができる。

第５の発明によれば、短絡電流波形パラメータを、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定回数の短絡が発生したときに各出力極性に対応した値に切り換えるようにしている。極性切換後のしばらくの間は、極性切換前に溶接ワイヤに蓄積された熱量のために溶滴形成が影響される場合がある。このために、極性切換後の短絡が解除されてから所定回数の短絡が発生するまでの間は極性切換前の短絡電流波形パラメータ値を使用することによって、安定した溶滴移行を行うことができる。

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。

図１は、本発明の実施の形態に係る交流消耗電極短絡アーク溶接方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は極性切換信号Ｓａを示し、同図（Ｂ）は極性切換開始信号Ｓｂを示し、同図（Ｃ）は溶接電圧ｖを示し、同図（Ｄ）は溶接電流ｉを示し、同図（Ｅ）はパラメータ切換信号Ｓｐを示す。同図は上述した図３と対応しており、以下異なる点について同図を参照して説明する。

同図（Ｄ）に示すように、短絡電流波形パラメータは、電極プラス極性ＥＰのときは（短絡初期期間Ｔip，短絡初期電流値Ｉip，上昇特性Ｃup，短絡解除期間Ｔkp，短絡解除電流値Ｉkp）から形成され、電極マイナス極性ＥＮのときは（短絡初期期間Ｔin，短絡初期電流値Ｉin，上昇特性Ｃun，短絡解除期間Ｔkn，短絡解除電流値Ｉkn）から形成される。極性によって、上昇特性、短絡解除期間又は短絡解除電流値の少なくとも１つ以上は異なった値に設定される。

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、、極性切換信号Ｓａが変化し、最初の短絡が発生して短絡初期期間Ｔipが経過した時点（ｔ３）ににおいて、同図（Ｂ）に示すように、極性切換開始信号Ｓｂが変化する。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、電極プラス極性ＥＰから電極マイナス極性ＥＮに切り換わる。同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ２に短絡が発生し、短絡初期期間Ｔipに入るために短絡電流は短絡初期電流値Ｉipになる。この短絡初期電流値Ｉipは数十Ａ程度の小さな値であるので、後述する極性切換用スイッチング素子（図２のＰＴＲ及びＮＴＲ）へのサージ電圧の印加が小さくなり負担が抑制される。短絡期間Ｔｓ中に極性を切り換えているので、アーク切れの心配は不要であり安定した極性切換を行うことができる。

時刻ｔ４において極性切換後の最初の短絡が解除されると、同図（Ｅ）に示すように、パラメータ切換信号Ｓｐが変化する。これに応動して、短絡電流波形パラメータは、上述した電極プラス極性ＥＰ用の値から電極マイナス極性ＥＮ用の値に切り換わる。このために、時刻ｔ２からの最初の短絡期間Ｔｓ中は電極プラス極性ＥＰ用の短絡電流波形パラメータ値になる。したがって、極性切換前に電極プラス極性ＥＰで形成された溶滴が、極性切換後も電極プラス極性ＥＰ用の短絡電流波形パラメータ値で移行させられることになり、安定した溶滴移行を行うことができる。電極マイナス極性ＥＮから電極プラス極性ＥＰに切り換えるときも同様に安定した溶滴移行を行うことができる。

同図においては、極性切換後の最初の短絡が解除される時点で短絡電流波形パラメータ値を切り換える場合を例示した。これ以外にも、最初の短絡が解除されてアークが発生してから所定期間経過した時点で短絡電流波形パラメータ値を切り換えても良い。また、最初の短絡が解除されてアークが発生した後に所定回数の短絡が解除された時点で短絡電流波形パラメータ値を切り換えるようにしても良い。

図２は、上述した実施の形態に係る交流消耗電極短絡アーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

インバータ回路ＩＮＶは、交流商用電源ＡＣ（３相２００Ｖ等）を入力として整流し、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御によって高周波交流を出力する。高周波トランスＩＮＴは、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値へと降圧した高周波交流を出力する。２次側ダイオードＤ２ａ〜Ｄ２ｄは、降圧された高周波交流を直流に整流する。電極プラス極性スイッチング素子ＰＴＲは、後述する電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐｄに従ってオン／オフされ、オン状態のときは電極プラス極性ＥＰになる。電極マイナス極性スイッチング素子ＮＴＲは、後述する電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎｄに従ってオン／オフされ、オン状態のときは電極マイナス極性ＥＮになる。リアクトルＷＬは、整流されたリップルのある直流を平滑する。溶接ワイヤ１はワイヤ送給装置の送給ロール５によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。

電圧検出回路ＶＤは、交流の溶接電圧ｖを検出し絶対値に変換して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、この電圧検出信号Ｖｄの値によって短絡期間とアーク期間とを判別し、短絡期間のときはＨｉｇｈレベルとなりアーク期間のときはＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。電流検出回路ＩＤは、交流の溶接電流ｉを検出し絶対値に変換して、電流検出信号Ｉｄを出力する。

極性切換信号生成回路ＳＡは、予め定めた電極プラス極性期間Ｔepの間はＨｉｇｈレベルになり予め定めた電極マイナス極性期間Ｔenの間はＬｏｗレベルになる極性切換信号Ｓａを出力する。極性切換開始信号生成回路ＳＢは、この極性切換信号Ｓａが変化した後に後述する短絡初期期間終了信号Ｓtiが入力された時点で変化する極性切換開始信号Ｓｂを出力する。駆動回路Ｄｖは、この極性切換開始信号ＳｂがＨｉｇｈレベルのときは電極プラス極性スイッチング素子ＰＴＲを駆動するための電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐｄを出力し、Ｌｏｗレベルのときは電極マイナス極性スイッチング素子ＮＴＲを駆動するための電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎｄを出力する。

電極プラス極性用短絡電流波形パラメータ設定回路ＰＰＲは、予め定めた電極プラス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号Ｐprを出力する。電極マイナス極性用短絡電流波形パラメータ設定回路ＰＮＲは、予め定めた電極マイナス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号Ｐnrを出力する。ここで、Ｐpr＝（Ｔip，Ｉip，Ｃup，Ｔkp，Ｉkp）であり、Ｐnr＝（Ｔin，Ｉin，Ｃun，Ｔkn，Ｉkn）である。パラメータ切換信号生成回路ＳＰは、上記の極性切換開始信号Ｓｂが変化し、かつ、上記の短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点で変化するパラメータ切換信号Ｓｐを出力する。パラメータ切換回路ＳＷＰは、このパラメータ切換信号ＳｐがＨｉｇｈレベルのときは上記の電極プラス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号Ｐprをパラメータ設定信号Ｐｒとして出力し、Ｌｏｗレベルのときは上記の電極マイナス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号Ｐnrをパラメータ設定信号Ｐｒとして出力する。短絡電流設定回路ＩＲは、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）になった時点からこのパラメータ設定信号Ｐｒに従った短絡電流を通電するための短絡電流設定信号Ｉｒを出力する。この短絡電流波形パラメータによる短絡電流の通電については、図１で上述している。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の短絡電流設定信号Ｉｒと電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、この電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。外部特性切換回路ＳＷは、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）のときは上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｌｏｗレベル（アーク期間）のときは上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。したがって、溶接電源の外部特性は短絡期間中は定電流特性となり、アーク期間中は定電圧特性となる。上述したブロック構成によって、図１の各信号が出力されて交流の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉが通電する。

上述した実施の形態によれば、短絡電流波形パラメータは出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生した後に各出力極性に対応した値に切り換わる。このために、極性切換前に形成された溶滴が極性切換後もその溶滴サイズに適合した短絡電流波形パラメータに従った短絡電流によって溶滴移行が行われるので、安定した溶滴移行となり、良好な溶接品質を得ることができる。

短絡が発生すると、短絡電流を予め定めた短絡初期期間中は小電流値の予め定めた短絡初期電流値に減少させ、その後は予め定めた上昇特性に従って増加させ、短絡発生後予め定めた短絡解除期間が経過すると大電流値の予め定めた短絡解除電流値に急増させて短絡を解除させる場合において、短絡電流波形パラメータとして上昇特性、短絡解除期間又は短絡解除電流値の少なくとも１つ以上を設定することによって、上記の効果を奏することができる。

極性切換タイミングが短絡初期期間中であるときは、小電流の状態で極性を切り換えることができるので、極性切換用スイッチング素子へのサージ電圧の印加を抑制することができる。このために溶接電源の信頼性を向上させることができる。

短絡電流波形パラメータを、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定期間経過後に各出力極性に対応した値に切り換えるようにしても良い。極性切換後のしばらくの間は、極性切換前に溶接ワイヤに蓄積された熱量のために溶滴形成が影響される場合がある。このために、極性切換後の短絡が解除されてから所定期間の間は極性切換前の短絡電流波形パラメータ値を使用することによって、安定した溶滴移行を行うことができる。この所定期間は、１０〜１００ms程度である。

短絡電流波形パラメータを、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定回数の短絡が発生したときに各出力極性に対応した値に切り換えるようにしても良い。極性切換後のしばらくの間は、極性切換前に溶接ワイヤに蓄積された熱量のために溶滴形成が影響される場合がある。このために、極性切換後の短絡が解除されてから所定回数の短絡が発生するまでの間は極性切換前の短絡電流波形パラメータ値を使用することによって、安定した溶滴移行を行うことができる。この所定回数は、１〜１０回程度である。

本発明の実施の形態に係る交流消耗電極短絡アーク溶接方法を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係る交流消耗電極短絡アーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 従来技術の交流消耗電極短絡アーク溶接方法を示す波形図である。

符号の説明

１ 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
ＡＣ 交流商用電源
Ｃｕ 上昇特性
Ｃun 電極マイナス極性用上昇特性
Ｃup 電極プラス極性用上昇特性
Ｄ２ａ〜Ｄ２ｄ ２次側ダイオード
Ｄｖ 駆動回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＮ 電極マイナス極性
ＥＰ 電極プラス極性
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ｉ 溶接電流
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉｉ 短絡初期電流
Ｉin 電極マイナス極性用短絡初期電流値
Ｉip 電極プラス極性用短絡初期電流値
Ｉｋ 短絡解除電流値
Ｉkn 電極マイナス極性用短絡解除電流値
Ｉkp 電極プラス極性用短絡解除電流値
ＩＮＴ 高周波トランス
ＩＮＶ インバータ回路
ＩＲ 短絡電流設定回路
Ｉｒ 短絡電流設定信号
Ｎｄ 電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号
ＮＴＲ 電極マイナス極性スイッチング素子
Ｐｄ 電極プラス極性スイッチング素子駆動信号
ＰＮＲ 電極マイナス極性用短絡電流波形パラメータ設定回路
Ｐnr 電極マイナス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号
ＰＰＲ 電極プラス極性用短絡電流波形パラメータ設定回路
Ｐpr 電極プラス極性用短絡電流波形パラメータ設定信号
Ｐｒ パラメータ設定信号
ＰＴＲ 電極プラス極性スイッチング素子
ＳＡ 極性切換信号生成回路
Ｓａ 極性切換信号
ＳＢ 極性切換開始信号生成回路
Ｓｂ 極性切換開始信号
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＰ パラメータ切換信号生成回路
Ｓｐ パラメータ切換信号
Ｓti 短絡初期期間終了信号
ＳＷ 外部特性切換回路
ＳＷＰ パラメータ切換回路
Ｔａ アーク期間
Ｔｅｎ 電極マイナス極性期間
Ｔep 電極プラス極性期間
Ｔｉ 短絡初期期間
Ｔin 電極マイナス極性用短絡初期期間
Ｔip 電極プラス極性用短絡初期期間
Ｔｋ 短絡解除期間
Ｔkn 電極マイナス極性用短絡解除期間
Ｔkp 電極プラス極性用短絡解除期間
Ｔｓ 短絡期間
ｖ 溶接電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
ＷＬ リアクトル

Claims (5)

1. 溶接ワイヤを送給すると共に、予め定めた短絡電流波形パラメータに従った短絡電流が通電する短絡期間と予め定めた定電圧特性に従ったアーク電流が通電するアーク期間とを繰り返す短絡アーク溶接にあって、
   溶接電源の出力極性を電極プラス極性と電極マイナス極性とに前記短絡期間中の所定極性切換タイミングで交互に切り換え、前記短絡電流波形パラメータを前記電極プラス極性期間と電極マイナス極性期間とで異なる値に設定して溶接を行う交流消耗電極短絡アーク溶接方法において、
   前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生した後に各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする交流消耗電極短絡アーク溶接方法。
2. 短絡が発生すると、短絡電流を予め定めた短絡初期期間中は小電流値の予め定めた短絡初期電流値に減少させ、その後は予め定めた上昇特性に従って増加させ、短絡発生後予め定めた短絡解除期間が経過すると大電流値の予め定めた短絡解除電流値に急増させて短絡を解除させ、
   前記短絡電流波形パラメータとして、前記上昇特性、前記短絡解除期間又は前記短絡解除電流値の少なくとも１つ以上を設定する、ことを特徴とする請求項１記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法。
3. 前記極性切換タイミングが前記短絡初期期間中である、ことを特徴とする請求項２記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法。
4. 前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定期間経過後に各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法。
5. 前記短絡電流波形パラメータは、出力極性が短絡期間中に切り換わりこの短絡が解除されてアークが発生してから所定回数の短絡が発生した時点で各出力極性に対応した値に切り換わる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の交流消耗電極短絡アーク溶接方法。

Images