JP2016150350A - アーク溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える溶接において、溶接終了時のアンチスティック期間中の溶接状態を安定化させる。【解決手段】溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを正送期間と逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行って、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、溶接終了指令Ｓｔが入力されてアーク期間から短絡期間へと移行した時点ｔ１３で、送給速度Ｆｗを正逆送給制御から正送制御に切り換えて溶接を終了する。これにより、正送制御に切り換えた以後のアンチスティック期間中は、溶接ワイヤが正送制御されるので、安定した溶接状態となる。【選択図】 図２

Description

本発明は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行って、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法に関するものである。

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。

溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。

特許文献１の発明では、溶接電流設定値に応じた送給速度の平均値とし、溶接ワイヤの正送と逆送との周波数及び振幅を溶接電流設定値に応じた値とする。

特許文献２の発明では、定常溶接時はワイヤ送給速度を所定の一定速度とし、溶接の終了を指示した時点からは、ワイヤ送給速度を、所定の一定速度から正送と逆送とを繰り返す送給に切り替える。

特許第５２０１２６６号公報 ＷＯ2013／１３６６４３号公報

上述したように、従来技術では、定常溶接期間中に、送給速度を所定の正送期間と所定の逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行うことによって、安定した溶接を行うことができる。しかし、従来技術では、溶接を終了する際に、正逆送給制御から送給を停止させるまでの過渡期間であるいわゆるアンチスティック期間中に溶接状態が不安定になるという問題があった。

そこで、本発明では、送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える溶接において、アンチスティック期間中の溶接状態を安定化することができるアーク溶接制御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、請求項１の発明は、
溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行って、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、
溶接終了指令が入力されると、前記送給速度を前記正逆送給制御から正送制御に切り換えて溶接を終了する、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。

請求項２の発明は、前記正送制御を所定期間継続した時点で送給を停止して前記正送制御を終了する、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接制御方法である。

請求項３の発明は、前記正送制御への切り換えを、前記溶接終了指令が入力された後に前記アーク期間から前記短絡期間へと移行した後に行う、
ことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法である。

請求項４の発明は、前記正送制御が終了した後に溶接電圧の出力を停止する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法である。

請求項５の発明は、前記正送制御中の前記送給速度を一定値にする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法である。

請求項６の発明は、前記正送制御中の前記送給速度を、時間経過に伴って次第に減速させる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法である。

本発明によれば、正送制御に切り換えた以後のアンチスティック期間中は、溶接ワイヤが正送制御されるので、安定した溶接状態となる。このために、本発明では、溶接終了時において、溶接ワイヤ先端とビードとの距離が適正距離となるので、溶接ワイヤがビードと溶着することを防止することができる。さらに、本発明では、溶接ワイヤ先端粒の大きさが適正化され、次回のアークスタート性を良好にすることができる。

本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を示す、図１の溶接電源における溶接終了時の各信号のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を示す、図３の溶接電源における溶接終了時の各信号のタイミングチャートである。

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。

［実施の形態１］
実施の形態１の発明は、溶接電源に溶接終了指令が入力されると、送給速度を正逆送給制御から所定期間の正送制御に切り換え、正送制御が終了した後に溶接電圧の出力を停止して溶接を終了するものである。正送制御への切り換えは、溶接終了指令が入力された後にアーク期間から短絡期間へと移行した後に行う。

図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御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。

電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）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等による出力制御を行い、出力電圧Ｅ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次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の駆動信号Ｄｖによって駆動されるインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流器を備えている。

リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば２００μＨである。

送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、定常溶接期間中は正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。

溶接ワイヤ１は、上記の送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が短絡判別値（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間であると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間であると判別してＬｏｗレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力する。

溶接開始回路ＳＴは、溶接開始指令のときはＨｉｇｈレベルとなり、溶接終了指令のときはＬｏｗレベルとなる溶接開始信号Ｓｔを出力する。この溶接開始回路ＳＴは、溶接トーチ４の起動スイッチ、溶接工程を制御するＰＬＣ、ロボット制御装置等が相当する。

正送制御期間判別回路ＳＴＫは、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベル（溶接終了指令）に変化した後に、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点でＨｉｇｈレベルにセットされ、それから予め定めた正送制御期間Ｔｋが経過した時点でＬｏｗレベルにリセットされる正送制御期間信号Ｓtkを出力する。

アンチスティック電圧出力期間判別回路ＳＴＢは、上記の正送制御期間信号Ｓtkを入力として、正送制御期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時点でＨｉｇｈレベルにセットされ、それから予め定めたアンチスティック電圧出力期間Ｔｂが経過した時点でＬｏｗレベルにリセットされるアンチスティック電圧出力期間信号Ｓtbを出力する。ここで、アンチスティック電圧出力期間Ｔｂは、上記の正送制御期間Ｔｋ以上の期間である。

平均送給速度設定回路ＦＡＲは、予め定めた平均送給速度設定信号Ｆarを出力する。周期設定回路ＴＦＲは、予め定めた周期設定信号Ｔfrを出力する。振幅設定回路ＷＦＲは、予め定めた振幅設定信号Ｗfrを出力する。

定常溶接期間送給速度設定回路ＦＣＲは、上記の平均送給速度設定信号Ｆar、上記の周期設定信号Ｔfr及び上記の振幅設定信号Ｗfrを入力として、振幅設定信号Ｗfrによって定まる振幅Ｗｆ及び周期設定信号Ｔfrによって定まる周期Ｔｆで正負対称形状に変化する予め定めた台形波を、平均送給速度設定信号Ｆarの値だけ正送側にシフトした波形となる定常溶接期間送給速度設定信号Ｆcrを出力する。この定常溶接期間送給速度設定信号Ｆcrについては、図２で詳述する。

正送送給速度設定回路ＦＫＲは、予め定めた正送送給速度設定信号Ｆkrを出力する。Ｆkrは正送であるので正の値となる。

送給速度設定回路ＦＲは、上記の定常溶接期間送給速度設定信号Ｆcr、上記の正送送給速度設定信号Ｆkr及び上記の正送制御期間信号Ｓtkを入力として、正送制御期間信号ＳtkがＬｏｗレベルのときは定常溶接期間送給速度設定信号Ｆcrを送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｓtk＝Ｈｉｇｈレベルのときは正送送給速度設定信号Ｆkrを送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。

送給制御回路ＦＣは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の正送制御期間信号Ｓtk及び上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始指令）に変化すると送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを出力し、正送制御期間信号ＳtkがＬｏｗレベルに変化した時点で送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。

定常出力電圧設定回路ＥＣＲは、予め定めた定常出力電圧設定信号Ｅcrを出力する。アンチスティック出力電圧設定回路ＥＢＲは、予め定めたアンチスティック出力電圧設定信号Ｅbrを出力する。

出力電圧設定回路ＥＲは、上記の定常出力電圧設定信号Ｅcr、上記のアンチスティック出力電圧設定信号Ｅbr及びアンチスティック電圧出力期間信号Ｓtbを入力として、アンチスティック電圧出力期間信号ＳtbがＬｏｗレベルのときは定常出力電圧設定信号Ｅcrを出力電圧設定信号Ｅｒとして出力し、Ｓtb＝Ｈｉｇｈレベルのときはアンチスティック出力電圧設定信号Ｅbrを出力電圧設定信号Ｅｒとして出力する。

出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この回路によって、溶接電源は定電圧制御される。

駆動回路ＤＶは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記のアンチスティック電圧出力期間信号Ｓtbを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始指令）に変化すると電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、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を出力し、アンチスティック電圧出力期間信号ＳtbがＬｏｗレベルに変化すると駆動信号Ｄｖの出力を停止する。すなわち、溶接電源は、溶接開始信号がＨｉｇｈレベルに変化した時点からアンチスティック電圧出力期間信号ＳtbがＬｏｗレベルに変化した時点まで起動されて、溶接電圧Ｖｗが出力される。

図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接制御方法を示す、図１の溶接電源における溶接終了時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、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は正送制御期間信号Ｓtkの時間変化を示し、同図（Ｇ）はアンチスティック電圧出力期間信号Ｓtbの時間変化を示す。以下、同図を参照して溶接終了時における各信号の動作について説明する。

同図に示すように、時刻ｔ１３までの期間が定常溶接期間となり、時刻ｔ１３〜ｔ１９の期間がアンチスティック期間となる。そして、時刻ｔ１３〜ｔ１７の期間が正送制御期間Ｔｋとなり、時刻ｔ１３〜ｔ１９の期間がアンチスティック電圧出力期間Ｔｂとなる。後述するように、アンチスティック期間、正送制御期間Ｔｋ及びアンチスティック電圧出力期間Ｔｂの各開始時点は同一時刻ｔ１３であり、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接終了指令）に変化した時点ｔ１１の後に、アーク期間から短絡期間へと移行した時点ｔ１３である。また、正送制御期間Ｔｋ及びアンチスティック電圧出力期間Ｔｂの終了時点は、それぞれ独立して設定される。Ｔｋ≦Ｔｂに設定される。

同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定回路ＦＲから出力される送給速度設定信号Ｆｒの値に制御される。定常溶接期間中の送給速度設定信号Ｆｒ（定常溶接期間送給速度設定信号Ｆcr）は、振幅設定信号Ｗfrによって定まる振幅Ｗｆ及び周期設定信号Ｔfrによって定まる周期Ｔｆで正負対称形状に変化する予め定めた台形波を、平均送給速度設定信号Ｆarの値だけ正送側にシフトした波形となる。このために、同図（Ｂ）に示すように、定常溶接期間中の送給速度Ｆｗは、平均送給速度設定信号Ｆarによって定まる破線で示す平均送給速度Ｆａを基準線として、上下に対称となる振幅Ｗｆ及び周期Ｔｆで予め定めた台形波状の送給速度パターンとなる。すなわち、基準線から上側の振幅と下側の振幅とは同一値であり、基準線より上側の期間と下側の期間とは同一値となっている。

ここで、０を基準線として定常溶接期間中の送給速度Ｆｗの台形波を見ると、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ５の定常溶接期間逆送期間は、それぞれ所定の定常溶接期間逆送加速期間、定常溶接期間逆送ピーク期間、定常溶接期間逆送ピーク値及び定常溶接期間逆送減速期間から形成され、時刻ｔ５〜ｔ９の定常溶接期間正送期間は、それぞれ所定の定常溶接期間正送加速期間、定常溶接期間正送ピーク期間、定常溶接期間正送ピーク値及び定常溶接期間正送減速期間から形成される。

［時刻ｔ１〜ｔ５の定常溶接期間逆送期間の動作 ］
同図（A）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＨｉｇｈレベル（溶接開始指令）になっている。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ１〜ｔ２の定常溶接期間逆送加速期間に入り、０から上記の定常溶接期間逆送ピーク値まで加速する。この期間中は短絡状態が継続しているので、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡）となっている。

時刻ｔ２において定常溶接期間逆送加速期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ２〜ｔ４の定常溶接期間逆送ピーク期間に入り、上記の定常溶接期間逆送ピーク値になる。この期間中の時刻ｔ３において、逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってアークが発生する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増し、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはこれ以降のアーク期間中は次第に減少する。

時刻ｔ４において定常溶接期間逆送ピーク期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４〜ｔ５の定常溶接期間逆送減速期間に入り、上記の定常溶接期間逆送ピーク値から０へと減速する。

［時刻ｔ５〜ｔ９の定常溶接期間正送期間の動作］
同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ５〜ｔ６の定常溶接期間正送加速期間に入り、０から上記の定常溶接期間正送ピーク値まで加速する。この期間中は、アーク期間のままである。

時刻ｔ６において定常溶接期間正送加速期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ６〜ｔ８の定常溶接期間正送ピーク期間に入り、上記の定常溶接期間正送ピーク値になる。この期間中の時刻ｔ７において、正送によって短絡が発生する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減し、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはこれ以降の短絡期間中は次第に増加する。

時刻ｔ８において定常溶接期間正送ピーク期間が終了すると、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ８〜ｔ９の定常溶接期間正送減速期間に入り、上記の定常溶接期間正送ピーク値から０へと減速する。

時刻ｔ９〜ｔ１０の定常溶接期間逆送期間中は上記の動作を繰り返す。したがって、定常溶接期間逆送ピーク期間中にアークが発生する。

時刻ｔ１０から定常溶接期間正送期間に入り、時刻ｔ１０〜ｔ１２の定常溶接期間正送加速期間中の時刻ｔ１１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接終了指令）に変化する。したがって、溶接開始信号Ｓｔはアーク期間中にＬｏｗレベルに変化したことになる。溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化した後に、最初にアーク期間から短絡期間へと変化した時点（同図では時刻ｔ１３）までは定常溶接期間となる。したがって、時刻ｔ１０〜ｔ１３の定常溶接期間正送期間中は、上記と同様の動作を繰り返す。このために、定常溶接期間正送ピーク期間中に短絡が発生する。溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになるタイミングは、送給速度Ｆｗの任意のタイミングとなり、アーク期間中であるか短絡期間中であるかも任意となる。

［時刻ｔ１３〜ｔ１９のアンチスティック期間中の動作］
時刻ｔ１３からアンチスティック期間に入る。時刻ｔ１３において、短絡が発生すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、短絡判別信号ＳｄはＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、正送制御期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化し、予め定めた正送制御期間Ｔｋ経過後の時刻ｔ１７においてＬｏｗレベルに戻る。同時に、同図（Ｇ）に示すように、アンチスティック電圧出力期間信号ＳtbもＨｉｇｈレベルに変化し、予め定めたアンチスティック電圧出力期間Ｔｂ経過後の時刻ｔ１９にＬｏｗレベルに戻る。正送制御期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、予め定めた一定値の正送送給速度Ｆｋに減速する。この正送送給速度Ｆｋは、図１の正送送給速度設定信号Ｆkrによって設定される。時刻ｔ１３〜ｔ１７の期間が予め定めた正送制御期間Ｔｋとなり、時刻ｔ１３〜ｔ１９の期間が予め定めたアンチスティック電圧出力期間Ｔｂとなる。上述したように、ＴｋとＴｂは独立して設定されるので、Ｔｋ≦Ｔｂであれば良い。同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、正送制御期間Ｔｋ中は正送送給速度Ｆｋとなり、時刻ｔ１７において送給が停止されるので０となる。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの出力は、アンチスティック電圧出力期間Ｔｂ中継続されて、時刻ｔ１９において０となる。溶接電源は全期間中定電圧制御されており、定常溶接期間中は定常出力電圧設定信号Ｅcrに基づいて定電圧制御され、アンチスティック期間中はアンチスティック出力電圧設定信号Ｅbrに基づいて定電圧制御される。Ｅbr＜Ｅcrに設定される。

正送制御期間Ｔｋ中の時刻ｔ１４においてアークが発生し、時刻ｔ１５に短絡が発生し、時刻ｔ１６にアークが発生する。時刻ｔ１６からのアーク期間中の時刻ｔ１７において、同図（Ｆ）に示すように、正送制御期間信号ＳtkがＬｏｗレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは０となり、送給は停止する。

送給が停止した状態で溶接ワイヤ先端が溶融されるので、アーク長が次第に長くなり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは時刻ｔ１７から次第に増加する。そして、時刻ｔ１８において、アーク長が長くなり過ぎたために、アークを維持することができなくなり、アークが消滅する。アークが消滅すると、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは無負荷電圧値に急増する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは時刻ｔ１３〜ｔ１４の短絡期間中は次第に増加し、時刻ｔ１４〜ｔ１５のアーク期間中は次第に減少し、時刻ｔ１５〜ｔ１６の短絡期間中は次第に増加し、時刻ｔ１６からのアーク期間中は次第に減少し、時刻ｔ１７からは急減して、時刻ｔ１８に０となり、通電しなくなる。

時刻ｔ１９において、同図（Ｇ）に示すように、アンチスティック電圧出力期間信号ＳtbがＬｏｗレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの出力が停止して０となる。同図においては、時刻ｔ１３〜ｔ１９のアンチスティック期間中に２回の短絡が発生した場合を例示しているが、１〜１０回程度発生する。

時刻ｔ１３〜ｔ１９のアンチスティック期間中は、溶接ワイヤは一定の正送状態で短絡とアークとを繰り返す安定した溶接状態となる。そして、送給が停止したときに溶接ワイヤ先端が溶融されてアーク長が長くなった状態でアークが消滅する。このために、時刻ｔ１９に溶接が終了した時点において、溶接ワイヤの先端とビードとの距離及び溶接ワイヤ先端粒の大きさが適正になる。上記の正送送給速度Ｆｋ及び正送制御期間Ｔｋは、溶接ワイヤ先端とビードとの距離及び溶接ワイヤ先端粒が適正値になるように溶接ワイヤの直径、材質等の、溶接条件に応じて設定される。例えば、正送送給速度Ｆｋは３〜１０m/min程度に設定され、正送制御期間Ｔｋは１０〜５０ms程度に設定される。

上記においては、 定常溶接期間中の送給速度Ｆｗが台形波状に変化する場合であるが、正弦波状、三角波状に変化するようにしても良い。

定常溶接期間中の送給速度Ｆｗの台形波の数値例を以下に示す。
周期Ｔｆ＝１０ms、振幅Ｗｆ＝６０m/min、平均送給速度Ｆａ＝５m/min、半周期の各傾斜期間＝１．２ms、ピーク期間＝２．６ms、ピーク値＝３０m/minの台形波に設定すると、この台形波を平均送給速度Ｆａ＝５m/minだけ正送側にシフトした波形となる。平均溶接電流は約２５０Ａとなる。この場合の各波形パラメータは、以下のようになる。
定常溶接期間逆送期間＝４．６ms、定常溶接期間逆送加速期間＝１．０ms、定常溶接期間逆送ピーク期間＝２．６ms、定常溶接期間逆送ピーク値＝−２５m/min、定常溶接期間逆送減速期間＝１．０ms
定常溶接期間正送期間＝５．４ms、定常溶接期間正送加速期間＝１．４ms、定常溶接期間正送ピーク期間＝２．６ms、定常溶接期間正送ピーク値＝３５m/min、定常溶接期間正送減速期間＝１．４ms

上述した実施の形態１によれば、溶接終了指令が入力されると、送給速度を正逆送給制御から正送制御に切り換えて溶接を終了する。アンチスティック期間中は、溶接ワイヤが正送制御されるので、短絡期間とアーク期間とが繰り返されて、安定した溶接状態となる。このために、溶接終了時において、溶接ワイヤ先端とビードとの距離が適正距離となるので、溶接ワイヤがビードと溶着することを防止することができる。さらに、溶接ワイヤ先端粒の大きさが適正化され、次回のアークスタート性を良好にすることができる。

さらに、上述した実施の形態１によれば、正送制御への切り換えを、溶接終了指令が入力された後にアーク期間から短絡期間へと移行した後に行う。これにより、定常溶接期間からアンチスティック期間への移行が円滑になり、アンチスティック期間中の溶接状態がより安定化する。

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、正送制御中の送給速度を、実施の形態１のときのように一定値ではなく、時間経過に伴って次第に減速させるものである。

図３は、実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は繰り返さない。同図は、図１の正送送給速度設定回路ＦＫＲを第２正送送給速度設定回路ＦＫＲ２に置換したものである。以下、同図を参照してこのブロックについて説明する。

第２正送送給速度設定回路ＦＫＲ２は、上記の正送制御期間信号Ｓtkを入力として、正送制御期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化した時点で予め定めた初期値であり、時間経過に伴って次第に小さくなり、Ｓtk＝Ｌｏｗレベルに変化した時点で０となる正送送給速度設定信号Ｆkrを出力する。

図４は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接制御方法を示す、図３の溶接電源における溶接終了時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、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図Ｆ）は正送制御期間信号Ｓtkの時間変化を示し、同図（Ｇ）はアンチスティック電圧出力期間信号Ｓtbの時間変化を示す。同図は上述した図２と対応しており、同図（Ｂ）に示す送給速度Ｆｗの時刻ｔ１３〜ｔ１７の動作のみが異なっているので、これ以外の同一の動作についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照してこの異なる動作について説明する。

時刻ｔ１１に溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベル（溶接終了指令）に変化した後に、最初に短絡が発生した時刻ｔ１３において、同図（Ｆ）に示すように、正送制御期間信号ＳtkがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは正逆送給制御から正送制御へと切り換えられる。時刻ｔ１３〜ｔ１７の正送制御期間Ｔｋ中は、正送送給速度Ｆｋになる。この正送送給速度Ｆｋは、図３の第２正送送給速度設定回路ＦＫＲ２によって設定される。正送送給速度Ｆｋは、短絡が発生した時刻ｔ１３の定常溶接期間正送ピーク値から、時間経過に伴って次第に減速して、時刻ｔ１７において０となる。実施の形態１では、この正送送給速度Ｆｋが一定値である点が異なる。

上述した実施の形態２によれば、正送制御期間中の送給速度を、時間経過に伴って次第に減速させる。これにより、実施の形態２では、実施の形態１の効果に加えて、以下の効果を奏する。正送制御期間中の送給速度が次第に減速するために、送給が停止する溶接状態へと円滑に移行する。このために、アンチスティック期間中の溶接状態をさらに安定化することができる。

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
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
ＥＢＲ アンチスティック出力電圧設定回路
Ｅbr アンチスティック出力電圧設定信号
ＥＣＲ 定常出力電圧設定回路
Ｅcr 定常出力電圧設定信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
Ｆａ 平均送給速度
ＦＡＲ 平均送給速度設定回路
Ｆar 平均送給速度設定信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣＲ 定常溶接期間送給速度設定回路
Ｆcr 定常溶接期間送給速度設定信号
Ｆｋ 正送送給速度
ＦＫＲ 正送送給速度設定回路
Ｆkr 正送送給速度設定信号
ＦＫＲ２ 第２正送送給速度設定回路
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｗ 溶接電流
ＰＭ 電源主回路
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＴＢ アンチスティック電圧出力期間判別回路
Ｓtb アンチスティック電圧出力期間信号
ＳＴＫ 正送制御期間判別回路
Ｓtk 正送制御期間信号
Ｔｂ アンチスティック電圧出力期間
Ｔｆ 周期
ＴＦＲ 周期設定回路
Ｔfr 周期設定信号
Ｔｋ 正送制御期間
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗｆ 振幅
ＷＦＲ 振幅設定回路
Ｗfr 振幅設定信号
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ

Claims (6)

1. 溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換える正逆送給制御を行って、短絡期間とアーク期間とを発生させて溶接するアーク溶接制御方法において、
   溶接終了指令が入力されると、前記送給速度を前記正逆送給制御から正送制御に切り換えて溶接を終了する、
   ことを特徴とするアーク溶接制御方法。
2. 前記正送制御を所定期間継続した時点で送給を停止して前記正送制御を終了する、
   ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接制御方法。
3. 前記正送制御への切り換えを、前記溶接終了指令が入力された後に前記アーク期間から前記短絡期間へと移行した後に行う、
   ことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
4. 前記正送制御が終了した後に溶接電圧の出力を停止する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
5. 前記正送制御中の前記送給速度を一定値にする、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。
6. 前記正送制御中の前記送給速度を、時間経過に伴って次第に減速させる、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接制御方法。

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