JPWO2016059805A1 - アーク溶接の制御方法 - Google Patents

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Abstract

パルス溶接と短絡溶接とを交互に繰り返して行う消耗電極式のアーク溶接において、パルス溶接から短絡溶接へ移行する際のパルス溶接期間中におけるパルス波形において、移行直前の溶接電流は、パルス波形でのベース電流より下げるように電流を制御することで、パルスのピーク電流の値から溶接電流が減少するときのアンダーシュートを抑制でき、安定した溶接を実現する。

Description

本発明は、パルス溶接と短絡溶接とを交互に繰り返す消耗電極式のアーク溶接の制御方法に関する。
消耗電極式のアーク溶接法において、代表的なものに、パルス溶接と短絡溶接があり、実用に供されている。ただし、パルス溶接と短絡溶接には、次のような欠点がある。
パルス溶接は臨界電流を超える一定電流によるスプレー移行に比較すると低入熱であるが、安定なパルス移行を維持するにはある程度、長いアーク長が必要であり、このため、入熱を低く抑えることは出来ない。従って、立て向き、上向きなどのいわゆる姿勢溶接においては、ビードの垂れ下がりなどの不良形状のビードが発生し易い。
短絡溶接は、アーク長が短く、かつ、短絡期間は、アークによる入熱が小さいことから、融合不良などの溶接欠陥が生じやすい。また、短アーク長および短絡によるスパッタの発生が多い。
以上のような欠点を抑制する手段として、短絡溶接とパルス溶接とを任意の回数ずつ交互に繰り返すように制御するアーク溶接法が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、入熱の制御およびビード形状の制御を行い、融合不良などの溶接欠陥や姿勢溶接におけるビードの垂れ下がりなどの不良形状のビードの発生を抑制できることを記載している。
特開昭６０−２５５２７６号公報
パルス溶接と短絡溶接とを交互に繰り返して行う消耗電極式のアーク溶接において、パルス溶接から短絡溶接へ移行直前の溶接電流は、パルスでのベース電流より下げるように溶接電流を制御する。
図１Ａは実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成図である。 図１Ｂは実施の形態１におけるアーク溶接の溶接部位を示す概略拡大断面図である。 図２は実施の形態１におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図３は実施の形態２におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図４は実施の形態２における他のアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図５は実施の形態３におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図６は実施の形態３における他のアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図７は実施の形態３におけるさらに他のアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図８は実施の形態３におけるさらに他のアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す図である。 図９は実施の形態４におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給量を示す図である。 図１０は実施の形態４における他のアーク溶接での溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給量を示す図である。 図１１は実施の形態５におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧と平均電圧を示す図である。 図１２は実施の形態６におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧と平均電圧を示す図である。 図１３は実施の形態７におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧と溶接ワイヤの送給量を示す図である。 図１４は従来のアーク溶接における溶接電流を示す図である。
（実施の形態１）
図１Ａは実施の形態１におけるアーク溶接装置５０の概略構成図である。アーク溶接装置５０は主に、消耗性の溶接電極である溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間に電力を供給する溶接電源部１９と、溶接トーチ１６と、溶接ワイヤ１５を送給するワイヤ送給部１４から構成される。具体的にはワイヤ送給部１４は、溶接対象物１８に向かう正送方向Ｄ１０１に溶接ワイヤ１５を送給する。ワイヤ送給部１４は、正送方向Ｄ１０１の逆の逆送方向Ｄ１０２に溶接ワイヤ１５を送ることもできる。なお、溶接トーチ１６は例えば溶接ロボットに取り付けられ、溶接ロボットにより溶接が行われる。あるいは、溶接トーチ１６は例えば作業者に保持され、作業者により溶接が行われる。溶接電源部１９において、入力電源１から入力した交流電力は、１次整流部２で整流され、スイッチング部３により交流に変換され、トランス４により降圧され、２次整流部５及びＤＣＬ（インダクタンス）６により整流され、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間に印加される。溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間に印加される電力により溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間で溶接アーク１７が発生して溶接が行われる。また、溶接電源部１９は、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部７と、溶接電流を検出する溶接電流検出部８と、パルス溶接期間／短絡溶接期間の経過時間またはパルスの出力する回数をカウントするカウンタ部９とを備えている。また、アーク溶接装置５０は、カウンタ部９でカウントされた数に基づき溶接出力の制御を切り替える制御切替部１０と、溶接条件等を設定するための設定部２０と、パルス溶接期間における電流を制御するパルス溶接時の電流制御部１２と、短絡溶接期間における電流を制御する短絡溶接時の電流制御部１１と、駆動部１３と、をさらに備えている。なお、カウンタ部９は、溶接トーチ１６に設けられたトーチスイッチが操作される、あるいは、溶接ロボットの動作プログラムが実行されることにより溶接の開始が指示された後に、最初に生じる溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との接触を検出して時間のカウントやパルスの出力回数のカウントを行う。また、設定部２０は、溶接を行うために設定する設定溶接電流や、溶接を行うために設定する設定溶接電圧や、溶接ワイヤ１５の送給速度や、シールドガスの種類や、溶接ワイヤ１５の材質や、溶接ワイヤ１５の径や、パルス溶接の期間やパルスの出力回数、短絡溶接の期間や短絡の回数等を設定するためのものである。なお、溶接電源部１９を構成する各構成部は、必要に応じて各々単独に構成してもよいし、複数の構成部を複合して構成するようにしてもよい。
次に、アーク溶接装置５０の動作について説明する。図１Ｂは実施の形態１におけるアーク溶接の溶接部位を示す模式拡大断面図である。
アーク溶接装置５０において、ガス供給口よりシールドガスを供給してアーク及び溶接部を外気からシールドしつつ、溶接電源部１９より溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８の間に電流を供給する。これにより溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８に溶接アーク１７を発生させて、溶接アーク１７の熱で溶接ワイヤ１５の先端と溶接対象物１８の一部を溶かす。溶けた溶接ワイヤ１５は溶接対象物１８上に滴下して、溶接アーク１７の熱により溶けた溶接対象物１８の一部と共に溶融池１５Ｐを形成する。溶接トーチ１６の溶接対象物１８に対しての相対的な溶接方向Ｄ１５への移動により、溶融池１５Ｐが形成されながら溶接対象物１８に対して相対的に溶接方向Ｄ１５に移動してビード１８Ａを形成しつつ溶接対象物１８を溶着する。
その溶接の溶接条件は設定部２０で設定され、また溶接ワイヤ１５の送給速度等の条件も同様に設定部２０で予め設定され、この設定条件になるように溶接電源部１９の出力及びモータの回転が制御される。上述の各制御部による溶接の制御は溶接電圧や溶接電流を監視しながら設定条件になるように駆動部１３の制御をすることによって行う。この制御の元となる溶接ワイヤ１５に流れる電流である溶接電流及び溶接電流の波形は溶接電流検出部８の出力により得る。
図２は溶接電流Ｉと、溶接ワイヤ１５の電圧である溶接電圧Ｖとを示す。図２において、縦軸は溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖを示し、横軸は時間を示す。短絡溶接期間Ｔｓに短絡溶接が行われ、パルス溶接期間Ｔｐにパルス溶接が行われる。
図２に示すアーク溶接では、パルス溶接を行うパルス溶接期間Ｔｐと、短絡溶接を行う短絡溶接期間Ｔｓとに交互に繰り返して移行する。パルス溶接期間Ｔｐにおいて、溶接電極である溶接ワイヤ１５を流れる溶接電流Ｉがピーク電流Ｉｐの１つ以上の値Ｉｐ１〜Ｉｐ６とベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５とを交互に繰り返す複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ６を形成するようにアーク溶接装置５０が制御される。ベース電流Ｉｂの値Ｉｂ１〜Ｉｂ５は同じでもよく、または異なっていてもよい。
短絡溶接期間Ｔｓにおいて、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８とを短絡させる１つ以上の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３と、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間Ｔｓａ１、Ｔｓａ２とを有し、１つ以上の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３と１つ以上のアーク発生期間Ｔｓａ１、Ｔｓａ２とに交互にそれぞれに移行するようにアーク溶接装置５０が制御される。
溶接電流検出部８で検出された溶接電流の波形によってパルス溶接期間ＴｐのパルスＰｐ１〜Ｐｐ６が検出される。パルス溶接期間ＴｐのパルスＰｐ１〜Ｐｐ６は、例えば、溶接電流Ｉ（瞬時電流）が、予め設定した閾値Ｉｓより大きい値から小さい値に変化することで検出することができる。したがって、溶接電流を閾値Ｉｓと比較することにより、パルス溶接期間ＴｐでのパルスＰｐ１〜Ｐｐ６を検出できる。パルスＰｐ１〜Ｐｐ６の検出方法は、この例に限らず各々のパルスＰｐ１〜Ｐｐ６を検出できれば、どのような方法でもよい。
短絡溶接期間Ｔｓでの溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との短絡は、例えば、溶接電圧検出部７で溶接電圧を監視し、溶接電圧Ｖ（瞬時電圧）が、予め設定した閾値Ｖｓより大きい値から小さい値に変化することで検出できる。この際、短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３が非常に短い微小短絡を短絡と判定しないようにするため、溶接電圧Ｖが閾値Ｖｓより大きい値から小さい値に変化した時から予め設定した所定時間を経過する間に継続して所定の閾値Ｖｓより小さい場合を１回の短絡と判定してもよい。短絡の検出方法は、この例に限らず各々の短絡を検出できれば、どのような方法でもよい。また、短絡溶接期間Ｔｓにおいて、設定部２０により設定されたワイヤ送給速度での短絡溶接を安定に行わせることのできる溶接電圧Ｖの値が設定部２０によって予め設定されている。また、短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３の回数も設定部２０に予め設定してもよい。一方パルス溶接期間Ｔｐにおいては、設定部２０のパルス条件と組み合わせ、パルス溶接期間Ｔｐでの溶接電流Ｉの平均値がスプレー移行の臨界電流を超えないようにワイヤ送給速度が設定部２０に予め設定されている。また、パルスＰｐ１〜Ｐｐ６の数も設定部２０に予め設定されている。従って、アーク溶接装置５０の溶接電源部１９では、例えば設定部２０で設定された回数だけパルスＰｐ１〜Ｐｐ６を発生してパルス溶接を行うと、次は設定部２０で設定された回数だけ短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３で短絡を発生して短絡溶接を行うようパルス溶接時の電流制御部１２および短絡溶接時の電流制御部１１によって制御出力を出す。そして、短絡溶接時の電流制御部１１やパルス溶接時の電流制御部１２等の制御部の出力を受けた駆動部１３は各制御出力に応じた溶接電流Ｉの波形が得られるよう、制御出力をスイッチング部３に与える。これにより、溶接電源部１９は例えば図２に示す溶接電流を出力して溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８に流す。また、パルス溶接時や短絡溶接時と対応するワイヤ送給速度となるように制御切替部１０はワイヤ送給部１４に制御出力を与えることにより、ワイヤ送給部１４は、制御切替部１０の制御出力に対応するワイヤ送給速度となるようにモータを回転駆動する。これにより、溶接ワイヤ１５は最適な速度で送給される。これによって、パルス溶接と短絡溶接とを設定条件で交互に繰り返しながら、かつ、その時のパルス溶接や短絡溶接での最適なワイヤ送給速度で溶接ワイヤ１５を送りつつ、溶接を行って行く。
次に、本実施の形態における溶接電流Ｉの波形について説明する。本実施の形態における溶接電流Ｉの波形において、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際のパルス溶接期間Ｔｐ中のパルス波形において、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５を形成した後で短絡溶接期間Ｔｓへ移行する直前における溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の少なくとも１つよりも小さい電流値（Ａ）になるよう制御されている。実施の形態１では、短絡直前の溶接電流Ｉの値Ｉｂ６をその前のパルスＰｐ５のベース電流Ｉｂの値Ｉｂ５より下げるように制御する。実施の形態１では、溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の平均値よりも小さい電流値になるよう制御されてもよく、もしくは、溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５よりも小さい電流値になるよう制御されてもよい。このように、パルス溶接期間Ｔｐにおいて、溶接電流ＩがパルスＰｐ１〜Ｐｐ５を形成した後で、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂよりも小さいときに短絡溶接期間Ｔｓに移行する。また、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓにおいて、移行直後の短絡期間Ｔｓｓ１における短絡の検出後の溶接電流Ｉの値Ｉｂ７を、移行前のパルス溶接期間Ｔｐのベース電流Ｉｂの値Ｉｂ５よりも小さく、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接間Ｔｓに移行する直前においての溶接電流Ｉの値Ｉｂ６より小さい電流値（Ｂ）に制御している。また、短絡溶接期間Ｔｓにおいて短絡を検出した時点および溶接ワイヤ１５のネック１５Ａを検出した時点の少なくとも一つの時点で溶接電流Ｉを急峻に下げる制御（Ｂ及びＣ）を行っている。ここで、ネック１５Ａとは、図１Ｂに示すように、短絡が開放する直前に溶接ワイヤ１５に生じるくびれである。溶接ワイヤ１５がネック１５Ａでくびれることによって溶接ワイヤ１５の断面積が減少し、抵抗値が上昇するので、それに伴って電圧が上昇する。単位時間あたりの電圧変化ｄｖ／ｄｔを監視することで、短絡の開放の直前の溶接ワイヤ１５のくびれであるネック１５Ａを検出することができる。以上の溶接電流Ｉの効果を説明する。
パルス溶接と短絡溶接とを任意の回数ずつ交互に繰り返す消耗電極式アーク溶接法において、パルス溶接期間と短絡溶接期間では、溶融した溶接ワイヤよりなる溶滴の大きさが異なる、または溶滴により形成される溶融池の大きさが異なる等の違いがある。そのため、例えばパルス溶接から短絡溶接への移行する際には、溶滴に高い熱量が加えられた状態で短絡が発生するので、短絡の直後に短絡が開放される微小短絡となり易く、スパッタが発生し易い。また、微小短絡が生じると、短絡の周期が不安定になり、溶接が安定しない。一方、短絡溶接からパルス溶接へ移行する際には、溶融池が小さくアークが広がらない状態で、パルスのピーク電流を出力するので、アーク反力が強くなり、形成された溶滴がアーク反力によって吹き飛び、大粒のスパッタが発生する場合がある。
実施の形態１におけるアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際のパルス溶接期間Ｔｐにおいて、移行直前において溶接電流ＩをパルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂよりも小さい電流値（Ａ）に制御すると、短絡溶接期間Ｔｓに移行直後の短絡を促進することができ、溶接ワイヤ１５の溶融で発生する溶滴の成長を抑制した状態で溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８とを短絡することが可能となり、短絡時のスパッタの発生が抑制できる。また連続して繰り返し発生するパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のベース電流Ｉｂよりも移行直前の溶接電流Ｉを小さい電流値（Ａ）で所定期間保持することで、パルスＰｐ６のピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ６から溶接電流Ｉが減少するときのアンダーシュートを抑制でき、安定した溶接が実現できる。
パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓにおいて、移行直後の短絡期間Ｔｓｓ１における短絡の検出後の溶接電流Ｉを、移行前のパルス溶接期間ＴｐのパルスＰｐ６のベース電流Ｉｂよりも小さく、かつ溶接電流Ｉの電流（Ａ）より小さい電流値（Ｂ）に制御すると、確実に溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８を短絡することができ、短絡の直後に短絡が開放する微小短絡の発生を抑制でき、スパッタの発生を抑制することができる。
短絡溶接期間Ｔｓ中において短絡の検出の時点およびネック１５Ａの検出の時点の少なくとも一つの時点で溶接電流Ｉを急峻に下げる制御（Ｂ及びＣ）を行うと、短絡時および短絡の開放時の電流Ｉを低減することができ、それに応じて短絡時および短絡開放時のスパッタの発生を抑制できる。
以上のように溶接電流Ｉを制御することで、高入熱のパルス溶接と、低入熱の短絡溶接とを短い周期で交互に繰りかえしても、溶接期間Ｔｐ、Ｔｓの移行でのスパッタが発生しにくいので、両溶接法の長所を兼ね備えた溶接法を実現できる。また、パルスＰｐ１〜Ｐｐ６の数と短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３の数とを適宜に組み合わせることにより、入熱を容易に制御できる。これにより、ビード１８Ａの形状を改善することができ、姿勢溶接が容易に行えるようになる。
上述のように、パルス溶接期間Ｔｐにおいて複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ６を形成した後でかつパルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓに移行する直前における溶接電流Ｉの値Ｉｂ６が複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の少なくとも１つより小さくなるように溶接装置５０が制御される。
また、パルス溶接期間Ｔｐにおいて溶接電流Ｉの値Ｉｂ６が複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の平均値より小さくなるように溶接装置５０が制御されてもよい。
また、パルス溶接期間Ｔｐにおいて溶接電流Ｉの値Ｉｂ６が複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５より小さくなるように溶接装置５０が制御されてもよい。
また、短絡溶接期間Ｔｓにおいて、溶接電極（溶接ワイヤ１５）と溶接対象物１８との短絡を検出する。短絡溶接期間Ｔｓにおいて、短絡を検出した後の溶接電流Ｉの値Ｉｂ７をベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５よりも小さく、かつ溶接電流Ｉの値Ｉｂ６より小さくなるように溶接装置５０を制御してもよい。
また、短絡溶接期間Ｔｓにおいて溶接ワイヤ１５のネック１５Ａを検出してもよい。短絡溶接期間Ｔｓにおいて、短絡を検出した時点およびネック１５Ａを検出した時点の少なくとも一つで溶接電流Ｉを下げるように溶接装置５０を制御してもよい。
以上詳述したように、入熱の制御およびビード１８Ａの形状の制御のため、パルス溶接と短絡溶接とを回数ずつ交互に繰り返す。高入熱のパルス溶接と低入熱の短絡溶接とを短時間で交互に繰り返すことから、両溶接法の長所を兼ね備えた溶接法を実現できる。また、短絡溶接の回数と、パルス溶接の回数を適宜に組み合わせることにより、入熱の制御が容易に行えるようになり、これによりビード１８Ａの形状を改善することができ、姿勢溶接が容易に行なえる。
（実施の形態２）
図３は実施の形態２におけるアーク溶接での溶接電流と溶接電圧を示す。図３において、図２に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態２では実施の形態１と異なり、短絡溶接期間Ｔｓからパルス溶接期間Ｔｐへ移行する際のパルス溶接期間Ｔｐ中に連続して発生する複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５において、移行後の１回目のパルスＰｐ１における少なくともピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１に達するまでの傾斜（Ｄ１）は２回目以降のパルスＰｐ２〜Ｐｐ５の傾斜（Ｄ２）とは異なる。これは、短絡溶接期間Ｔｓとパルス溶接期間Ｔｐとで溶融池１５Ｐの大きさが異なることに基づく。短絡溶接期間Ｔｓではパルス溶接期間Ｔｐに比べて入熱が低いので、パルス溶接期間Ｔｐと比較すると溶融池１５Ｐが小さい。したがって、短絡溶接期間Ｔｓからパルス溶接期間Ｔｐに移行する際は、短絡溶接期間Ｔｓで形成された小さな溶融池１５Ｐに対してパルス溶接期間Ｔｐの初めのパルスＰｐ１で大きいピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１を瞬時に与える。この期間は、溶融池１５Ｐが小さいためにアーク１７が広がらずアーク反力が強い。そのため、アーク反力によって形成された溶滴が吹き飛んでしまい、大粒のスパッタが発生する場合がある。実施の形態２では、図３に示すように、短絡溶接期間Ｔｓからパルス溶接期間Ｔｐへ移行する際のパルス溶接期間Ｔｐ中に連続して発生する複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５において、移行後の１回目のパルスＰｐ１における少なくともピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１に達するまでの傾斜（Ｄ１）を２回目以降のパルスＰｐ２〜Ｐｐ５のピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ２〜Ｉｐ５に達するまでの傾斜とは異なる傾斜（Ｄ２）とする。これにより、アーク反力が瞬時に高まることを防ぎ、大粒のスパッタ発生を抑制できる。
上述のように、複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のうちの１回目のパルスＰｐ１におけるピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５のうちの１回目のパルスＰｐ１を構成するピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１に達するまでの傾斜が、複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５のうちの他のパルスＰｐ２〜Ｐｐ５における他のピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ２〜Ｉｐ５に達するまでの傾斜とは異なるように溶接電流Ｉを制御する。
図４は、実施の形態２における他のアーク溶接の溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖとを示す。図４において、図３に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図４に示すアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐ中における複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５において、（１）ピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５に達するまでの傾斜、および（２）ピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５からベース電流Ｉｂに戻るまでの傾斜、および（３）ピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５とのパラメータ群（１）〜（３）の少なくともいずれか一つのパラメータ群を、時間に対して徐々に単調に（連続的に）変更している（Ｅ）。「単調」は変化率が一定か、または変化するかにかかわらず、パラメータ群が時間に対して増加し続ける、もしく減少し続けることを意味する。この制御により、溶融池１５Ｐの大きさに応じて連続的に溶接電流Ｉの波形を変更している。ここで、連続的に変更する又は徐々に単調に変化させるという表現は、複数回連続して発生するパルスＰｐ１〜Ｐｐ５の一部において徐々に単調に変化する少なくとも２つの部分が含まれることを言う。大粒スパッタの発生を抑制できる限り、図３、図４いずれの方法を用いても良い。
上述のように、複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５におけるピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５に達するまでの傾斜を単調に変化させる。複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５におけるピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５からベース電流Ｉｂに戻るまでの傾斜を単調に変化させてもよい。また、ピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５を単調に変化させてもよい。
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３におけるアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖを示す。図５において、図２に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図５に示すアーク溶接の実施の形態３では、実施の形態１と異なり、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓ中に連続して発生する短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３において、移行後の１回目の短絡期間Ｔｓｓ１における溶接電流Ｉの増加の傾斜（Ｆ１）を２回目以降の短絡期間Ｔｓｓ２、Ｔｓｓ３における溶接電流Ｉの増加の傾斜（Ｆ２）とは異なるようにアーク溶接を制御する。この制御は、パルス溶接期間Ｔｐと短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３とで溶滴に加えられる入熱が異なるためである。パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓに移行する際には、溶滴に加えられる入熱が高いので、短絡直後に短絡が開放する微小短絡が発生し易い。移行後の１回目の短絡期間Ｔｓｓ１において溶接電流Ｉの増加の傾斜を２回目以降の短絡期間Ｔｓｓ２、Ｔｓｓ３の溶接電流Ｉの増加の傾斜と比較して低減させることで、短絡期間Ｔｓｓ１中に溶接ワイヤ１５に与える入熱を抑制して微小短絡の発生を抑制する。これによって、微小短絡の発生が抑制できスパッタ発生を抑制できる。
上述のように、複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３のうちの１回目の短絡期間Ｔｓｓ１における溶接電流Ｉの増加の傾斜が複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３のうちの１回目の短絡期間Ｔｓｓ１の他の短絡期間Ｔｓｓ２、Ｔｓｓ３での溶接電流Ｉの増加の傾斜とは異なるように溶接電流Ｉを制御する。
図６は、実施の形態３における他のアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖを示す。図６において、図５に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図６に示すアーク溶接では、短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３における溶接電流Ｉの増加の傾斜を徐々に単調に変更している（Ｇ）。溶融した溶接ワイヤ１５である溶滴に加えられる入熱に応じて、短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３の溶接電流Ｉの増加の傾斜を徐々に単調に（連続的）に変更している（Ｇ）。微小短絡の発生を抑制できる限り、図５、図６いずれの方法を用いても良い。
上述のように、複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３における溶接電流Ｉの増加の傾斜を単調に変更するように溶接電流Ｉを制御する。
図７は、実施の形態３におけるさらに他のアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖを示す。図７において、図５に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図７に示すアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓ中に連続する短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３において、移行後の１回目の短絡期間Ｔｓｓ１における短絡初期電流Ｉｓｓ１（Ｂ）の値を２回目以降の短絡期間Ｔｓｓ２、Ｔｓｓ３における短絡初期電流Ｉｓｓ２、Ｉｓｓ３の値とは異なるようにアーク溶接を制御する。これによって、短絡期間Ｔｓｓ１における溶接ワイヤ１５への入熱を抑制でき微小短絡の発生を抑制できる。
上述のように、複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３のうちの１回目の短絡期間Ｔｓｓ１での溶接電流Ｉの初期値（短絡初期電流Ｉｓｓ１）が複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３のうちの１回目の短絡期間Ｔｓｓ１の他の短絡期間Ｔｓｓ２、Ｔｓｓ３での溶接電流Ｉの初期値（短絡初期電流Ｉｓｓ２、Ｉｓｓ３）とは異なるように溶接電流Ｉを制御する。
図８は、実施の形態３におけるさらに他のアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖを示す。図８において、図７に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図８に示すアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓ中に連続する短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３における溶接電流Ｉの初期値である短絡初期電流Ｉｓｓ１〜Ｉｓｓ３の値を徐々に単調に（連続的）に変更する（Ｈ）。微小短絡の発生を抑制できる限り、図７、図８いずれの方法を用いても良い。ここで、連続的に変更する又は徐々に変化させるという表現は、溶接電流Ｉの複数回連続して発生する部分において、少なくとも徐々に変化する部分が含まれていることを言う。
上述のように、複数の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３での溶接電流Ｉの初期値（短絡初期電流Ｉｓｓ１〜Ｉｓｓ３）を単調に変更するように溶接電流Ｉを制御する。
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４におけるアーク溶接での溶接電流Ｉと、溶接電圧Ｖと、溶接電極である溶接ワイヤ１５を送給する単位時間当りの量であるワイヤ１５の送給量ＷＦとを示す。図９において、縦軸は送給量ＷＦと溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉを示し、横軸は時間を示す。図９において、図３に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態４では、パルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の送給量ＷＦの移動平均値である平均送給量と、短絡溶接期間Ｔｓにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量とを同一にしている。特に、図９に示すアーク溶接では、溶接期間Ｔｐ、Ｔｓ中の送給量ＷＦを常に一定にして溶接対象物１８を溶接する。したがって、溶接ワイヤ１５が溶接対象物１８に溶着する量を一定に保つことが可能となる。
図１０は、実施の形態４における他のアーク溶接の溶接電流Ｉと、溶接電圧Ｖと、溶接電極である溶接ワイヤ１５を送給する単位時間当りの量であるワイヤ送給量ＷＦとを示す。図１０において、図９に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１０に示すアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の送給量ＷＦの平均値である平均送給量と短絡溶接期間Ｔｓにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量とが異なる。このようにする理由は、溶接ワイヤ１５の同一送給量で比較した場合、短絡溶接期間Ｔｓでのビード１８Ａの外観と、パルス溶接期間Ｔｐでのビード１８Ａの外観が異なるためである。短絡溶接期間Ｔｓでのビード１８Ａの外観は、パルス溶接期間Ｔｐでのビード１８Ａの外観と比較して、入熱が低いので、ビード１８Ａの幅が細く、高い凸形状になり易い。図１０に示すように短絡溶接期間Ｔｓ中における溶接ワイヤ１５の平均送給量をパルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量に比べて多くすることでビード１８Ａの幅を揃えて一致させることができる。パルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量と短絡溶接期間Ｔｓにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量を同一にする場合と、異なる値にする場合とは以下のように使い分けることができる。すなわち、パルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓとでビード１８Ａの外観の違いが現れ難い程度に溶接期間Ｔｐ、Ｔｓが短い（例えば５０ｍｓｅｃ以下）場合には、パルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓとで溶接ワイヤ１５の送給量を同一とすることが望ましい。これに対し、パルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓが長い場合（例えば１ｓｅｃ以上）には、ビード１８Ａの外観の違いが現れ易いので、ビード１８Ａの外観、特にビード１８Ａの幅をパルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓとで合わせるために、図１０に示すようにパルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓでの送給量ＷＦを異なる値としても良い。また、各々の送給量ＷＦにおいてスパッタが生じやすい領域、スパッタが生じ難い領域、あるいは溶接対象物１８に応じて溶け落ちし易い領域、溶け落ちし難い領域等が存在するので、平均送給量は場合に応じて適宜使い分ければよい。
上述のように、パルス溶接期間Ｔｐにおいて、溶接電極である溶接ワイヤ１５を送給して溶接対象物１８にビード１８Ａを形成するように、溶接ワイヤ１５を流れる溶接電流Ｉがピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂとを交互に繰り返す複数のパルスＰｐ１〜Ｐｐ５を形成するようにアーク溶接装置５０を制御する。さらに、短絡溶接期間Ｔｓにおいて、溶接ワイヤ１５を送給して溶接対象物１８にビード１８Ａを形成するように、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８とを短絡させる１つ以上の短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３と、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との間でアーク１７を発生する１つ以上のアーク発生期間Ｔｓａ１、Ｔｓａ２とに交互にそれぞれに移行するようにアーク溶接装置５０を制御する。パルス溶接期間Ｔｐにおけるビード１８Ａの幅を短絡溶接期間Ｔｓでのビード１８Ａの幅と合わせるように、パルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量と短絡溶接期間Ｔｓにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量とが異なるように溶接ワイヤ１５を送給する。パルス溶接期間Ｔｐにおけるビード１８Ａの幅を短絡溶接期間Ｔｓでのビード１８Ａの幅と合わせるように、パルス溶接期間Ｔｐにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量と短絡溶接期間Ｔｓにおける溶接ワイヤ１５の平均送給量とが異なるように溶接ワイヤ１５を送給する。
（実施の形態５）
図１１は、実施の形態５におけるアーク溶接の溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖと溶接電圧Ｖの平均値である平均電圧ＷＶとを示す。図１１において、縦軸は平均電圧ＷＶと溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉとを示し、横軸は時間を示す。図１１において、図３に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１に示すアーク溶接では、パルス溶接期間Ｔｐと短絡溶接期間Ｔｓにおいて溶接電圧Ｖが予め設定される設定電圧に近づくように定電圧制御する。定電圧制御とは、パルス溶接期間ＴｐではパルスＰｐ１〜Ｐｐ５の周期を時間に対して変更する、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５の幅を時間に対して変更する、またはピーク電流Ｉｐの値Ｉｐ１〜Ｉｐ５／ベース電流Ｉｂの値を時間に応じて変更する等の調整で行うことができる。また、定電圧制御とは、短絡期間Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３では、溶接電流Ｉの傾斜を時間に応じて変更する、または短絡の開放後のアーク発生期間Ｔｓａ１、Ｔｓａ２では溶接電流Ｉのピーク電流を時間に応じて変更する等の調整をすることにより行う。以上により、同一波形を交互に繰り返す場合と比較して溶接電圧Ｖを一定に保つことができるので、入熱の制御が容易に行えるようになる。
（実施の形態６）
図１２は、実施の形態６におけるアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖと溶接電圧Ｖの平均値である平均電圧を示す。図１２において、縦軸は平均電圧ＷＶと溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉとを示し、横軸は時間を示す。図１２において、図１１に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１２に示すアーク溶接では、パルス溶接と短絡溶接との切替えを、定電圧制御によって決定している。このようにすることで、溶け落ちを抑制できる。溶接電圧Ｖの所定期間での移動平均である平均電圧ＷＶの上限Ｖａと下限Ｖｂを予め設定する。例えば、溶接中に計測している平均電圧ＷＶが所定の上限Ｖａまたは所定の下限Ｖｂに達するかを判断する。具体的には、パルス溶接期間Ｔｐにおいて平均電圧ＷＶが上限Ｖａ以上の値に達したらパルス溶接から短絡溶接に切替えて、短絡溶接期間Ｔｓに平均電圧ＷＶが下限Ｖｂ以下の値に達したら短絡溶接からパルス溶接に切替える。溶接対象物１８に対する入熱は溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖの積で表されるので、パルス溶接と短絡溶接とをあらかじめ決められた溶接電流Ｉの波形で交互に繰り返して溶接を行う場合、例えば、溶接電流Ｉの波形が同じであっても、必ずしも溶接電圧Ｖの波形が同じとは限らない。短絡溶接を続けると平均電圧ＷＶは入熱が低い短絡溶接での平均電圧ＷＶに近づいてくる。また、パルス溶接を続けると平均電圧ＷＶが高くなる場合がある。平均電圧ＷＶが高くなると、入熱が高くなり溶接対象物１８が溶け落ちし易くなる。そこで、パルス溶接と短絡溶接とを交互に繰り返して行う上記制御を用いることで、溶接電圧Ｖを常に一定の範囲内に留めることができ、母材である溶接対象物１８への入熱が多くなりすぎるのを抑制できる。
このように、パルス溶接期間Ｔｐにおいて溶接ワイヤ１５（溶接電極）の平均電圧ＷＶが所定の上限Ｖａに達したらパルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓに移行する。さらに、短絡溶接期間Ｔｓにおいて溶接ワイヤ１５の平均電圧ＷＶが所定の下限Ｖｂに達したら短絡溶接期間Ｔｓからパルス溶接期間Ｔｐに移行する。
（実施の形態７）
図１３は、実施の形態７におけるアーク溶接での溶接電流Ｉと溶接電圧Ｖと溶接ワイヤ１５のワイヤ送給量を示す。図１３において、縦軸は送給量ＷＦと溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉとを示し、横軸は時間を示す。図１３において、図９に示すものと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１３に示すアーク溶接では、短絡溶接期間Ｔｓにおいて、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との短絡またはアークの検出に基づいて溶接ワイヤ１５を正送方向Ｄ１０１または逆送方向Ｄ１０２に送る。短絡溶接期間Ｔｓにおいて、短絡を検出すると、正送方向Ｄ１０１の反対であり溶接対象物１８から離れる逆送方向Ｄ１０２に溶接ワイヤ１５を送る。さらに、短絡溶接期間Ｔｓにおいて、短絡開放（アーク）を検出すると溶接ワイヤ１５を正送方向Ｄ１０１に送給する。この制御により、短絡と短絡の開放とに応じて溶接ワイヤ１５の正送及び逆送の動作が機械的に行われて、短絡の開放時の電流を低減できる。したがって、短絡の開放時に発生するスパッタを低減できる。
図１Ａから図１３に示す実施の形態１〜７のアーク溶接において、溶接電極である溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８とが短絡したら、溶接ワイヤ１５を減速しながら正送方向Ｄ１０１に送給してもよく、あるいは、溶接ワイヤ１５を正送方向Ｄ１０１と逆の逆送方向Ｄ１０２に送給してもよい。さらに、溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８との短絡を開放したら溶接ワイヤ１５を加速しながら正送方向Ｄ１０１に送給してもよい。
本発明におけるアーク溶接の制御方法では、スパッタの発生を抑制でき、周期が安定した溶接が実現でき、入熱制御やビードの外観制御を問題なく行えるようになるので、消耗電極式のアーク溶接装置に有用である。
１ 入力電源
２ １次整流部
３ スイッチング部
４ トランス
５ ２次整流部
６ ＤＣＬ（インダクタンス）
７ 溶接電圧検出部
８ 溶接電流検出部
９ カウンタ部
１０ 制御切替部
１１ 電流制御部
１２ 電流制御部
１３ 駆動部
１４ ワイヤ送給部
１５ 溶接ワイヤ（溶接電極）
１５Ａ ネック
１６ 溶接トーチ
１７ 溶接アーク
１８ 溶接対象物
１８Ａ ビード（第１のビード、第２のビード）
１９ 溶接電源部
２０ 設定部
Ｄ１０１ 正送方向
Ｄ１０２ 逆送方向
Ｉｂ ベース電流
Ｉｐ ピーク電流
Ｐｐ１〜Ｐｐ６ パルス
Ｔｐ パルス溶接期間
Ｔｓ 短絡溶接期間
Ｔｓｓ１〜Ｔｓｓ３ 短絡期間
Ｔｓａ１，Ｔｓａ２ アーク発生期間
次に、本実施の形態における溶接電流Ｉの波形について説明する。本実施の形態における溶接電流Ｉの波形において、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際のパルス溶接期間Ｔｐ中のパルス波形において、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５を形成した後で短絡溶接期間Ｔｓへ移行する直前における溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の少なくとも１つよりも小さい電流値（Ａ）になるよう制御されている。実施の形態１では、短絡直前の溶接電流Ｉの値Ｉｂ６をその前のパルスＰｐ５のベース電流Ｉｂの値Ｉｂ５より下げるように制御する。実施の形態１では、溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５の平均値よりも小さい電流値になるよう制御されてもよく、もしくは、溶接電流Ｉの値Ｉｂ６は、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂの１つ以上の値Ｉｂ１〜Ｉｂ５よりも小さい電流値になるよう制御されてもよい。このように、パルス溶接期間Ｔｐにおいて、溶接電流ＩがパルスＰｐ１〜Ｐｐ５を形成した後で、パルスＰｐ１〜Ｐｐ５でのベース電流Ｉｂよりも小さいときに短絡溶接期間Ｔｓに移行する。また、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓにおいて、移行直後の短絡期間Ｔｓｓ１における短絡の検出後の溶接電流Ｉの値Ｉｂ７を、移行前のパルス溶接期間Ｔｐのベース電流Ｉｂの値Ｉｂ５よりも小さく、パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓに移行する直前においての溶接電流Ｉの値Ｉｂ６より小さい電流値（Ｂ）に制御している。また、短絡溶接期間Ｔｓにおいて短絡を検出した時点および溶接ワイヤ１５のネック１５Ａを検出した時点の少なくとも一つの時点で溶接電流Ｉを急峻に下げる制御（Ｂ及びＣ）を行っている。ここで、ネック１５Ａとは、図１Ｂに示すように、短絡が開放する直前に溶接ワイヤ１５に生じるくびれである。溶接ワイヤ１５がネック１５Ａでくびれることによって溶接ワイヤ１５の断面積が減少し、抵抗値が上昇するので、それに伴って電圧が上昇する。単位時間あたりの電圧変化ｄｖ／ｄｔを監視することで、短絡の開放の直前の溶接ワイヤ１５のくびれであるネック１５Ａを検出することができる。以上の溶接電流Ｉの効果を説明する。
パルス溶接期間Ｔｐから短絡溶接期間Ｔｓへ移行する際の短絡溶接期間Ｔｓにおいて、移行直後の短絡期間Ｔｓｓ１における短絡の検出後の溶接電流Ｉを、移行前のパルス溶接期間ＴｐのパルスＰｐ６のベース電流Ｉｂよりも小さく、かつ溶接電流Ｉの電流値（Ａ）より小さい電流値（Ｂ）に制御すると、確実に溶接ワイヤ１５と溶接対象物１８を短絡することができ、短絡の直後に短絡が開放する微小短絡の発生を抑制でき、スパッタの発生を抑制することができる。
以上詳述したように、入熱の制御およびビード１８Ａの形状の制御のため、パルス溶接と短絡溶接とを複数の回数ずつ交互に繰り返す。高入熱のパルス溶接と低入熱の短絡溶接とを短時間で交互に繰り返すことから、両溶接法の長所を兼ね備えた溶接法を実現できる。また、短絡溶接の回数と、パルス溶接の回数を適宜に組み合わせることにより、入熱の制御が容易に行えるようになり、これによりビード１８Ａの形状を改善することができ、姿勢溶接が容易に行なえる。

Claims (19)

  1. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流の１つ以上の値とベース電流の１つ以上の値とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記パルス溶接期間において前記複数のパルスを形成した後でかつ前記パルス溶接期間から前記短絡溶接期間に移行する直前における前記溶接電流の第１の値が前記複数のパルスの前記ベース電流の前記１つ以上の値の少なくとも１つより小さくなるように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  2. 前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記溶接電流の前記第１の値が前記複数の前記ベース電流の前記１つ以上の値の平均値より小さくなるように前記溶接装置を制御するステップを含む、請求項１に記載のアーク溶接の制御方法。
  3. 前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記溶接電流の前記第１の値が前記複数の前記ベース電流の前記１つ以上の値より小さくなるように前記溶接装置を制御するステップを含む、請求項１に記載のアーク溶接の制御方法。
  4. 前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物との短絡を検出するステップをさらに含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記短絡期間において、前記短絡を検出した後の前記溶接電流の第２の値を前記ベース電流の前記１つ以上の値よりも小さく、かつ前記溶接電流の前記第１の値より小さくなるように前記溶接装置を制御するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のアーク溶接の制御方法。
  5. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と前記溶接対象物との短絡を検出するステップと、
    を含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記短絡期間において、前記短絡を検出した後の前記溶接電流を前記ベース電流よりも小さくなるように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  6. 前記短絡溶接期間において前記溶接電極のネックを検出するステップをさらに含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記短絡溶接期間において、前記短絡を検出した時点および前記ネックを検出した時点の少なくとも一つで前記溶接電流を下がるように前記溶接装置を制御するステップをさらに含む、請求項５に記載のアーク溶接の制御方法。
  7. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる複数の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記複数の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数のパルスのうちの１回目のパルスにおける前記ピーク電流の値に達するまでの傾斜が、前記複数のパルスのうちの他のパルスにおける前記ピーク電流の値に達するまでの傾斜とは異なるように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  8. 前記パルス溶接期間において前記溶接電流を制御するステップは、前記複数のパルスにおける前記ピーク電流の値に達するまでの傾斜を単調に変化させるステップをさらに含む、請求項７に記載のアーク溶接の制御方法。
  9. 前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数のパルスにおける前記ピーク電流の値から前記ベース電流に戻るまでの傾斜を単調に変化させるステップをさらに含む、請求項７または８に記載のアーク溶接の制御方法。
  10. 前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数のパルスにおける前記ピーク電流の値を単調に変化させるステップをさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載のアーク溶接の制御方法。
  11. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる複数の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記複数の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数の短絡期間のうちの１回目の短絡期間における前記溶接電流の増加の傾斜が前記複数の短絡期間のうちの前記１回目の短絡期間の他の短絡期間での前記溶接電流の増加の傾斜とは異なるように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  12. 前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数の短絡期間における前記溶接電流の増加の傾斜を単調に変更するように前記溶接装置を制御するステップを含む、請求項１１に記載のアーク溶接の制御方法。
  13. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる複数の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記複数の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数の短絡期間のうちの１回目の短絡期間での前記溶接電流の初期値が前記複数の短絡期間のうちの前記１回目の短絡期間の他の短絡期間での前記溶接電流の初期値とは異なるように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  14. 前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記複数の短絡期間での前記溶接電流の初期値を単調に変更するように前記溶接装置を制御するステップを含む、請求項１３に記載のアーク溶接の制御方法。
  15. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成しながら前記溶接電極を送給するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行しながら前記溶接電極を送給するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間における前記溶接ワイヤの平均送給量と前記短絡溶接期間における前記溶接電極の平均送給量とを同一にした、アーク溶接の制御方法。
  16. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を送給して溶接対象物に第１のビードを形成するように、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極を送給して前記溶接対象物に第２のビードを形成するように、前記溶接電極と前記溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記第１のビードの幅を前記第２のビードの幅と合わせるように、前記パルス溶接期間における前記溶接電極の平均送給量と前記短絡溶接期間における前記溶接電極の平均送給量とが異なるように前記溶接電極を送給するように前記溶接装置を制御するステップを含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記第２のビードの幅を前記第１のビードの幅と合わせるように、前記パルス溶接期間における前記溶接電極の平均送給量と前記短絡溶接期間における前記溶接電極の平均送給量とが異なるように前記溶接電極を送給するように前記溶接装置を制御するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  17. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記溶接電極の電圧である溶接電圧が所定の設定電圧に近づくように定電圧制御を行うステップを含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記溶接電圧が所定の設定電圧に近づくように定電圧制御を行うステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  18. パルス溶接を行うパルス溶接期間と、短絡溶接を行う短絡溶接期間とに交互に繰り返して移行する、溶接電極を備えたアーク溶接装置を用いる消耗電極式のアーク溶接の制御方法であって、
    前記パルス溶接期間において、前記溶接電極を流れる溶接電流がピーク電流とベース電流とを交互に繰り返す複数のパルスを形成するように前記溶接装置を制御するステップと、
    前記短絡溶接期間において、前記溶接電極と溶接対象物とを短絡させる１つ以上の短絡期間と、前記溶接電極と前記溶接対象物との間でアークを発生する１つ以上のアーク発生期間とを有し、前記１つ以上の短絡期間と前記１つ以上のアーク発生期間とに交互にそれぞれに移行するように前記溶接装置を制御するステップと、
    を含み、
    前記パルス溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記パルス溶接期間において前記溶接電極の平均電圧が所定の上限に達したら前記パルス溶接期間から前記短絡溶接期間に移行するステップを含み、
    前記短絡溶接期間において前記溶接装置を制御するステップは、前記短絡溶接期間において前記溶接電極の平均電圧が所定の下限に達したら前記短絡溶接期間から前記パルス溶接期間に移行するステップを含む、アーク溶接の制御方法。
  19. 前記パルス溶接期間において前記溶接電極を一定の送給量で前記溶接対象物に向かう正送方向に送給するステップと、
    前記短絡溶接期間において前記溶接電極と前記溶接対象物とが短絡したら、前記溶接電極を減速しながら前記正送方向に送給する、あるいは前記溶接電極を前記正送方向と逆の逆送方向に送給するステップと、
    前記短絡溶接期間において前記溶接電極と前記溶接対象物との短絡を開放したら前記溶接電極を加速しながら前記正送方向に送給するステップと、
    をさらに含む、請求項１から１８のいずれか１項に記載のアーク溶接の制御方法。
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