JPWO2018131345A1 - 正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法 - Google Patents

Abstract

送給速度の正送期間と逆送期間とを交互に切り換える正逆送給アーク溶接において、溶接開始部のビード外観を良好にする。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正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法において、アークスタート時は複数回のパルス電流を通電するパルス期間Ｔｐを設け、その後に溶接ワイヤの正送期間から正逆送給制御を開始する。パルス期間Ｔｐ中は、アーク期間が連続するように溶接ワイヤの正送速度Ｆｐを設定する。また、パルス期間Ｔｐ中は、パルス期間Ｔｐの時間長さ及び／又は溶接電圧Ｖｗの値に基づいて正送速度Ｆｐを変化させる。

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正逆送給アーク溶接のアークスタート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溶接する方法が慣用されている。

この正逆送給アーク溶接方法においては、アークスタート時に溶接ワイヤを正送し、溶接ワイヤが母材と接触して溶接電流が通電した後に、溶接ワイヤの逆送期間から正逆送給制御を行って溶接を開始する(例えば、特許文献１参照)。

国際公開ＷＯ２０１６／０３９１１３号公報

正逆送給アーク溶接方法では、定常溶接期間中は安定した溶接を行うことができる。しかし、正逆送給アーク溶接方法では、正送送給のみを行う通常のアーク溶接方法に比べて、溶接開始部のビード外観が劣るという問題がある。これは、溶接開始時のビード外観が凸形状となり、ビードと母材との止端部のなじみが悪くなる傾向がある。母材の材質がアルミニウム材であるときは、この問題が顕著となる。

そこで、本発明では、正逆送給アーク溶接方法において、溶接開始部の溶接ビードの品質を良好にすることができる正逆送給アーク溶接のアークスタート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、本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、
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正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法において、
アークスタート時は複数回のパルス電流を通電するパルス期間を設け、その後に溶接ワイヤの前記正送期間から前記正逆送給制御を開始する、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記パルス期間中は、前記溶接ワイヤを正送する、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記パルス期間を、予め定めた期間又は前記パルス電流の周期が所定回数となる期間に設定する、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記パルス期間中は、前記アーク期間が連続するように前記正送の速度を設定する、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記パルス期間中は、前記パルス期間の時間長さ及び／又は溶接電圧値に基づいて前記正送の速度を変化させる、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記正逆送給制御を行うプル側送給モータと、正送送給制御を行うプッシュ側送給モータとを備え、
前記パルス期間の開始時における前記プル側送給モータの加速期間は前記プッシュ側送給モータの加速期間よりも短い期間である、
ことを特徴とするものである。

本開示の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法は、前記パルス期間の開始時における前記プッシュ側送給モータの前記加速期間を前記パルス期間よりも長い期間に設定する、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、正逆送給アーク溶接方法において、溶接開始部の溶接ビードの品質を良好にすることができる。

本発明の実施の形態１に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート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に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法を示す、図１の溶接電源における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に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート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に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法を示す、図３の溶接電源における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］
図１は、本発明の実施の形態１に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート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１００μＨ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、正送と逆送とを交互に切り換えて溶接ワイヤ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。

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。

出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。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。

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。

電流通電判別回路ＣＤは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、この値がしきい値（１０Ａ程度）以上のときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルとなる電流通電判別信号Ｃｄを出力する。

パルス電流設定回路ＩＰＲは、上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、予め定めたピーク期間中は予め定めたピーク電流値となり、続けて予め定めたベース期間中は予め定めたベース電流値となり、その後はピーク期間とベース期間とを繰り返してパルス電流設定信号Ｉprを出力する。

電流誤差増幅回路ＥＩは、上記のパルス電流設定信号Ｉpr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、パルス電流設定信号Ｉpr（＋）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。この回路によって、パルス期間中は溶接電源は定電流制御される。

パルス期間設定回路ＴＰＲは、予め定めたパルス期間設定信号Ｔprを出力する。このパルス期間設定信号Ｔprは、所定期間に設定しても良いし、パルス電流の周期が所定回数となる期間として設定しても良い。

パルス期間タイマ回路ＳＴＰは、上記の電流通電判別信号Ｃｄ及び上記のパルス期間設定信号Ｔprを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化した時点からパルス期間設定信号Ｔprによって定まるパルス期間Ｔｐ中はＨｉｇｈレベルとなるパルス期間タイマ信号Ｓtpを出力する。

電源特性切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記のパルス期間タイマ信号Ｓtpを入力として、パルス期間タイマ信号ＳtpがＨｉｇｈレベルとなるパルス期間Ｔｐ中は電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、パルス期間タイマ信号ＳtpがＬｏｗレベルとなる定常溶接期間中は電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。この回路によって、パルス期間Ｔｐ中は溶接電源は定電流制御され、定常溶接期間中は定電圧制御される。

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、溶接電源を起動するときにＨｉｇｈ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プログラマブル・ロジック・コントローラ、ロボット制御装置等が相当する。

駆動回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）のときは誤差増幅信号Ｅａ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を出力する。

パルス期間正送速度設定回路ＦＰＲは、上記のパルス期間設定信号Ｔpr及び上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、両値を入力とする予め定めた関数に基づいて算出されたパルス期間正送速度設定信号Ｆprを出力する。この関数は、例えば以下のように設定される。パルス期間設定信号Ｔprの値によってＦprの初期値が設定される。さらに、パルス期間Ｔｐ中の電圧検出信号Ｖｄの平均値(平滑値)に基づいて初期値から修正される。パルス期間設定信号Ｔprの値が大きいほど(パルス期間Ｔｐが長いほど)、初期値は大きくなる。また、電圧検出信号Ｖｄの平均値が大きくなるほど、Ｆprの値は大きくなる。パルス期間設定信号Ｔpr又は電圧検出信号Ｖｄの一方によってＦprの値が変化するようにしても良い。

正送ピーク値設定回路ＦＳＲは、予め定めた正送ピーク値設定信号Ｆsrを出力する。逆送ピーク値設定回路ＦＲＲは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Ｆrrを出力する。

送給速度設定回路ＦＲは、上記のパルス期間正送速度設定信号Ｆpr、上記の正送ピーク値設定信号Ｆsr、上記の逆送ピーク値設定信号Ｆrr、上記のパルス期間タイマ信号Ｓtp及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、図２で後述する処理を行い送給速度設定信号Ｆｒを出力する。

送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、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を上記の送給モータＷＭに出力する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法を示す、図１の溶接電源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、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）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｇ）はパルス期間タイマ信号Ｓtpの時間変化を示す。以下、同図を参照してアークスタート時における各信号の動作について説明する。

同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは、０よりも上側が正送期間となり、下側が逆送期間となる。正送とは溶接ワイヤ１を母材２に近づける方向に送給することであり、逆送とは母材２から離反する方向に送給することである。

時刻ｔ１において、同図(Ａ)に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から予め定めた正の値のスローダウン速度に変化し、溶接ワイヤ１は正送される。このスローダウン速度は、１〜２m/min程度の小さな値に設定される。同時に、時刻ｔ１において、溶接電源が起動されるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは最大出力電圧値の無負荷電圧値になる。同図(Ｃ)に示すように、溶接電流Ｉｗは通電していないので０Ａとなる。

時刻ｔ２において、上記の正送によって溶接ワイヤ１が母材２と接触すると、溶接電流Ｉｗが通電してアーク３が発生する。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、溶接電圧Ｖｗの値が予め定めた短絡判別値（１０Ｖ程度）未満になるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化する。直後に短絡が解除されてアーク３が発生するので、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルに変化する。同時に、時刻ｔ２において、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始し、同図（Ｅ）に示すように、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、パルス期間タイマ信号ＳtpがＨｉｇｈレベルに変化し、それからパルス期間設定信号Ｔprによって定まる時刻ｔ２〜ｔ３のパルス期間Ｔｐ中はＨｉｇｈレベルを維持する。

パルス期間Ｔｐ中は、同図(Ｃ)に示すように、パルス電流設定信号Ｉprによって定まるパルス電流が通電する。パルス電流は、予め定めたピーク電流値となる予め定めたピーク期間と、予め定めたベース電流値となる予め定めたベース期間とを１周期として繰り返す波形となる。同図(Ｄ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは、アーク長に比例したパルス波形となる。パルス期間Ｔｐは、予め定めた期間又はパルス電流の周期が所定回数となる期間に設定される。パルス電流の波形パラメータ(ピーク電流値、ピーク期間、ベース電流値、ベース期間)及びパルス期間Ｔｐは、溶接開始部の溶接ビードの止端部のなじみが良く、平坦な形状となる値に設定される。例えば母材２の材質がアルミニウム材のときは、ピーク電流値＝３５０Ａ、ピーク期間＝１．５ms、ベース電流値＝５０Ａ、ベース期間＝１．５ms、パルス期間Ｔｐ＝１０〜５０msに設定される。

パルス期間Ｔｐ中は、同図(Ｂ)に示すように、送給速度Ｆｗは、パルス期間正送速度設定信号Ｆprによって定まる正送速度Ｆｐとなる。正送速度Ｆｐは、パルス期間中アーク期間が連続するように設定される。例えば、正送速度Ｆｐ＝１０m/minに設定される。

また、正送速度Ｆｐは、パルス期間Ｔｐの時間長さ及び／又は溶接電圧Ｖｗに基づいて変化するようにしても良い。これは、パルス期間Ｔｐが長くなるのに伴いアーク長が長くなるために、正送速度Ｆｐを速くしてアーク長が長くなることを抑制するためである。溶接電圧Ｖｗの平均値はアーク長と比例するために、溶接電圧Ｖｗによってアーク長を検出し、アーク長が長くなったときは正送速度Ｆｐを速くしてアーク長が長くなることを抑制している。アーク長が長くなると、シールド状態が不十分になりアーク状態が不安定になる。さらに、アーク長が長くなると、スマット(すす)が多く発生し、ビード外観が悪くなる。

時刻ｔ３において、同図(Ｇ)に示すように、パルス期間タイマ信号ＳtpがＬｏｗレベルに変化すると、パルス期間Ｔｐが終了して、定常溶接期間に入る。定常溶接期間は、正送期間から開始し、正送期間は時刻ｔ４に短絡が発生すると終了する。時刻ｔ３〜ｔ４の正送期間中は、同図(Ｂ)に示すように、予め定めた正送速度で溶接ワイヤを正送する。この正送速度は、上述したパルス期間Ｔｐ中の正送速度Ｆｐ及び後述する正送ピーク値Ｆｓとは独立して設定され、同一値又は異なる値に設定される。同図(Ｃ)に示すように、アーク電流が通電し、同図(Ｄ)に示すように、アーク電圧が印加する。同図(Ｆ)に示すように、この期間中はアーク期間となるので、短絡判別信号ＳｄはＬｏｗレベルのままである。

時刻ｔ４において、溶接ワイヤの正送によって短絡が発生すると、同図(Ｄ)に示すように、溶接電圧Ｖｗはほぼ０Ｖの短絡電圧値に急減するので、同図(Ｆ)に示すように、短絡判別信号Ｓｄは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、正送速度から逆送ピーク値設定信号Ｆrrによって定まる逆送ピーク値Ｆrpまで傾斜を有して変化する。この逆送期間は、時刻ｔ５にアーク３が再発生するまで継続する。時刻ｔ４〜ｔ５の短絡期間中は、同図(Ｃ)に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に増加し、同図(Ｄ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡電圧値のままとなる。

時刻ｔ５において、溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力及び溶接ワイヤの逆送によって溶滴が移行してアーク３が再発生すると、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するので、同図(Ｆ)に示すように、短絡判別信号Ｓｄは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、逆送ピーク値Ｆrpから正送ピーク値設定信号Ｆsrによって定まる正送ピーク値Ｆｓまで傾斜を有して変化する。この正送期間は、時刻ｔ６に短絡が再発生するまで継続する。時刻ｔ５〜ｔ６のアーク期間中は、同図(Ｃ)に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に減少し、同図(Ｄ)に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク電圧値となる。これ以降は、時刻ｔ４〜ｔ６の正逆送給アーク溶接を繰り返す。定常溶接期間中の送給速度Ｆｗは、正負に略台形波状に変化する波形となり、その平均値は正の値となる。したがって、溶接ワイヤ１は平均的には正送される。

以下、上述した実施の形態１の作用効果について説明する。実施の形態１によれば、アークスタート時は複数回のパルス電流を通電するパルス期間を設け、その後に溶接ワイヤの正送期間から正逆送給制御を開始する。アークスタート時にパルス電流を通電することによって母材への入熱を大きくすることができる。このために、溶接開始部のビードを平坦形状にし、止端部のなじみを良好にすることができる。さらに、実施の形態１によれば、パルス期間から正逆送給制御への切り換えを正送期間から開始する。これにより、溶接状態が不安定になることなく円滑に切り換えることができる。

さらに好ましくは、実施の形態１において、パルス期間中は、溶接ワイヤを正送する。これにより、パルス期間中の溶接状態を安定化することができる。

さらに好ましくは、実施の形態１において、パルス期間を、予め定めた期間又はパルス電流の周期が所定回数となる期間に設定する。これにより、溶接開始部への入熱量を適正値に設定することができる。この結果、溶接開始部と定常溶接部のビードを略同一形状にすることができ、溶接品質を向上させることができる。

さらに好ましくは、実施の形態１において、パルス期間中は、アーク期間が連続するように溶接ワイヤの正送速度を設定する。これにより、パルス期間中には短絡がほとんど発生しないために、パルス期間における母材への入熱量を正確に制御することができる。この結果、溶接開始部のビード形状のばらつきを抑制することができる。

さらに好ましくは、実施の形態１において、パルス期間中は、パルス期間の時間長さ及び／又は溶接電圧値に基づいて正送速度を変化させる。パルス期間が長くなるのに伴いアーク長が長くなる。したがって、パルス期間の時間長さが長くなるほど、正送速度を速くすることによってアーク長を適正値に維持することができる。また、溶接電圧によってアーク長を検出することができるので、溶接電圧に応じて正送速度を変化させることによって、アーク長を適正値に維持することができる。この結果、パルス期間中に溶接状態が不安定になることを抑制することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、実施の形態１の正逆送給制御を行うプル側送給モータに加えて正送送給制御を行うプッシュ側送給モータを備える。

図３は、本発明の実施の形態２に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート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にプッシュ側送給モータＷＭ２、定常送給速度設定回路ＦＣＲ、加速期間設定回路ＴＵＲ、第２送給速度設定回路ＦＲ２及び第２送給制御回路ＦＣ２を追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。

図１の送給モータＷＭが同図ではプル側送給モータとなり、送給系の下流側に設置されている。このプル側送給モータＷＭに対する正逆送給制御については実施の形態１と同一である。プッシュ側送給モータＷＭ２が新たに送給系の上流側に設置されている。このプッシュ側送給モータＷＭ２は、後述する第２送給制御信号Ｆc2によって正送送給制御される。

定常送給速度設定回路ＦＣＲは、予め定めた定常送給速度設定信号Ｆcrを出力する。この定常送給速度設定信号Ｆcrの値は、プル側送給モータＷＭへの送給速度設定信号Ｆｒの定常溶接期間中の平均値と略同一値に設定される。

加速期間設定回路ＴＵＲは、予め定めた加速期間設定信号Ｔurを出力する。この加速期間設定信号Ｔurの値は、パルス期間設定信号Ｔprの値よりも大きな値に設定される。すなわち、パルス期間Ｔｐ＜加速期間Ｔｕとなる。

第２送給速度設定回路ＦＲ２は、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記のパルス期間タイマ信号Ｓtp、上記の加速期間設定信号Ｔur及び上記の定常送給速度設定信号Ｆcrを入力として、図４で後述する処理を行い、第２送給速度設定信号Ｆr2を出力する。

第２送給制御回路ＦＣ２は、上記の第２送給速度設定信号Ｆr2を入力として、第２送給速度設定信号Ｆr2の値に相当する送給速度で上記のプッシュ側送給モータＷＭ２を回転させるための第２送給制御信号Ｆc2を上記のプッシュ側送給モータＷＭ２に出力する。

図４は、本発明の実施の形態２に係る正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法を示す、図３の溶接電源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、同図（Ｂ）はプル側の送給速度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）は電流通電判別信号Ｃｄの時間変化を示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｇ）はパルス期間タイマ信号Ｓtpの時間変化を示し、同図（Ｈ）はプッシュ側送給速度Ｆw2の時間変化を示す。同図は上述した図２と対応しており、図２に同図（Ｈ）に示すプッシュ側送給速度Ｆw2を追加したものである。このプッシュ側送給速度Ｆw2以外の各信号の動作は図２と同一であるので、説明は繰り返さない。以下、同図を参照して、溶接開始時におけるプッシュ側送給速度Ｆw2の動作について説明する。

時刻ｔ１において、同図(Ａ)に示す溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）に変化すると、同図(Ｂ)に示すように、プル側送給速度Ｆｗは０から予め定めた正の値のスローダウン速度に変化し、同図（Ｈ）に示すように、プッシュ側送給速度Ｆw2は０から予め定めた正の値の第２スローダウン速度に変化し、溶接ワイヤは遅い速度で正送される。スローダウン速度と第２スローダウン速度とは略同一値に設定される。

時刻ｔ２において、溶接ワイヤ１が母材２と接触して溶接電流Ｉｗが通電し、アーク３が発生すると、同図（Ｅ）に示すように、電流通電判別信号Ｃｄ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、プル側送給速度Ｆｗは予め定めた正送速度Ｆｐまで急速に加速される。一方、同図(Ｈ)に示すように、プッシュ側送給速度Ｆw2は緩やかに加速されて、時刻ｔ５〜ｔ６の間の時刻ｔ５１において定常送給速度設定信号Ｆcrによって定まる定常送給速度に収束する。

プル側送給速度Ｆｗの加速期間はプッシュ側送給速度Ｆw2の加速期間Ｔｕよりも短い時間に設定される。プル側送給速度Ｆｗの加速期間は０．５〜５ms程度に設定される。プッシュ側送給速度Ｆw2の加速期間Ｔｕは加速期間設定信号Ｔurによって２０〜１００ms程度に設定される。このようにすることによって、時刻ｔ２にアークが発生してからアーク長が適正値となる状態への移行が円滑になる。このために、アークスタート時のスパッタ発生を少なくすることができる。

プッシュ側送給速度Ｆw2の加速期間Ｔｕは、パルス期間Ｔｐよりも長い期間に設定することが好ましい。このようにすると、パルス期間Ｔｐから定常溶接期間への移行が円滑になり、溶接品質がより向上する。

上述した実施の形態２においては、正逆送給制御を行うプル側送給モータと、正送送給制御を行うプッシュ側送給モータとを備え、パルス期間の開始時におけるプル側送給モータの加速期間はプッシュ側送給モータの加速期間よりも短い期間に設定される。これにより、実施の形態２は、実施の形態１の効果に加えて、アークスタート時のスパッタ発生をより少なくすることができる。

さらに好ましくは、実施の形態２において、パルス期間の開始時におけるプッシュ側送給モータの加速期間をパルス期間よりも長い期間に設定する。これにより、実施の形態２では、パルス期間から定常溶接期間への移行をより円滑にすることができる。

本発明によれば、正逆送給アーク溶接方法において、溶接開始部の溶接ビードの品質を良好にすることができる。

本出願は、２０１７年１月１６日出願の日本特許出願（特願２０１７−００４９１３）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

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
ＣＤ 電流通電判別回路
Ｃｄ 電流通電判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
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
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＣ２ 第２送給制御回路
Ｆc2 第２送給制御信号
ＦＣＲ 定常送給速度設定回路
Ｆcr 定常送給速度設定信号
Ｆｐ 正送速度
ＦＰＲ パルス期間正送速度設定回路
Ｆpr パルス期間正送速度設定信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
ＦＲ２ 第２送給速度設定回路
Ｆr2 第２送給速度設定信号
Ｆrp 逆送ピーク値
ＦＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｆrr 逆送ピーク値設定信号
Ｆｓ 正送ピーク値
ＦＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｆsr 正送ピーク値設定信号
Ｆｗ 送給速度／プル側送給速度
Ｆw2 プッシュ側送給速度
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＰＲ パルス電流設定回路
Ｉpr パルス電流設定信号
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
ＳＴＰ パルス期間タイマ回路
Ｓtp パルス期間タイマ信号
ＳＷ 電源特性切換回路
Ｔｐ パルス期間
ＴＰＲ パルス期間設定回路
Ｔpr パルス期間設定信号
Ｔｕ 加速期間
ＴＵＲ 加速期間設定回路
Ｔur 加速期間設定信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ／プル側送給モータ
ＷＭ２ プッシュ側送給モータ

Claims (7)

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正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法において、
   アークスタート時は複数回のパルス電流を通電するパルス期間を設け、その後に溶接ワイヤの前記正送期間から前記正逆送給制御を開始する、
   正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
2. 前記パルス期間中は、前記溶接ワイヤを正送する、
   請求項１に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
3. 前記パルス期間を、予め定めた期間又は前記パルス電流の周期が所定回数となる期間に設定する、
   請求項１又は２に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
4. 前記パルス期間中は、前記アーク期間が連続するように前記正送の速度を設定する、
   請求項２〜３のいずれか１項に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
5. 前記パルス期間中は、前記パルス期間の時間長さ及び／又は溶接電圧値に基づいて前記正送の速度を変化させる、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
6. 前記正逆送給制御を行うプル側送給モータと、正送送給制御を行うプッシュ側送給モータとを備え、
   前記パルス期間の開始時における前記プル側送給モータの加速期間は前記プッシュ側送給モータの加速期間よりも短い期間である、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。
7. 前記パルス期間の開始時における前記プッシュ側送給モータの前記加速期間を前記パルス期間よりも長い期間に設定する、
   請求項６に記載の正逆送給アーク溶接のアークスタート制御方法。

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