WO2017029783A1 - アーク溶接制御方法 - Google Patents

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WO2017029783A1
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droplet
arc
arc welding
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昂裕 野口
海斗 松井
将史 藤原
将 古和
篤寛 川本
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073—Stabilising the arc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
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    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Definitions

  • the present invention relates to an arc welding control method for performing welding by generating an arc between a welding wire that is a consumable electrode and a base material that is a workpiece.
  • arc welding In which welding is performed by generating an arc between the welding wire and the base material, when the critical current value is exceeded, the droplet transfer form is spray transfer.
  • a welding method in which a peak current higher than the critical current value and a base current lower than the critical current value for maintaining the arc are alternately repeated is called pulse arc welding, which is more than direct current spray transfer welding.
  • the spray transfer can be performed with a low average current.
  • the droplet transfer is performed during the base current period in which the influence of the arc force is least. Therefore, it is possible to greatly reduce spatter.
  • the pulse arc welding method is restricted by the composition of the shielding gas. And when the ratio of the carbon dioxide gas in shielding gas exceeds 30%, the sputter
  • spatter When spatter occurs, it adheres to the base material, and when spatter enters the movable part of the product that operates, it limits the movable range of the product and significantly reduces the product value. For this reason, the post process which removes a sputter
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a pulse arc welding control method using a shielding gas containing carbon dioxide as a main component, and shows an arc process, a welding voltage V, and a welding current I.
  • the output of the peak current Ip is started and the peak time Tp is started. From the melting start time t3, melting of the tip of the welding wire is started, and in the droplet growth period T4, the droplet grows at the tip of the welding wire, constriction occurs, and welding starts to be detached. The droplet is detached at the time t5 when the droplet is detached, and the droplet separation is completed. Pulse arc welding that repeats from the melting start time t3 to the droplet detachment time t5 is performed. Since the arc length is increased in a short time at the droplet detachment time t5 when the droplet detaches, the welding voltage V increases sharply.
  • the welding current I is reduced from the peak current Ip to a predetermined reduction current Ir lower than the peak current Ip, thereby preventing spattering.
  • the welding current I is maintained at the reduction current Ir in the decrease period TM, and after the elapse of the decrease period TM, the welding current I is increased to the original peak current Ip to melt the tip of the wire.
  • the base current Ib starts to be output, and the base time Tb starts (see, for example, Patent Document 1).
  • the arc welding device is controlled by the arc welding control method so that a part of the welding wire is melted.
  • the time at which the droplet has separated from the welding wire is detected.
  • the welding current is reduced to a reduced current.
  • the welding current is increased to the predetermined current after the predetermined current decreasing period has elapsed since the welding current was decreased to the decreased current.
  • This arc welding control method can reduce spatter and obtain a bead with a uniform width.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an arc welding apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an arc welding control method in the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing another arc welding control method in the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a conventional pulse arc welding control method.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an arc welding apparatus 1001 according to the embodiment.
  • An arc welding apparatus 1001 converts a primary rectification unit 2 that rectifies AC power input from an input power source 1, a switching unit 3 that controls welding output, and inputs the output of the switching unit 3 to convert it into power suitable for welding.
  • the transformer 4 is provided.
  • the arc welding apparatus 1001 includes a secondary rectification unit 5 that rectifies the secondary output of the transformer 4, a reactor 6 that smoothes the output of the secondary rectification unit 5, a drive unit 7 that drives the switching unit 3, and a welding current.
  • Welding current detection unit 8 for detecting welding welding voltage detection unit 9 for detecting welding voltage, and detachment of droplets at the tip of welding wire 18 based on the outputs of welding current detection unit 8 and welding voltage detection unit 9
  • a droplet detachment detecting unit 10 for detecting.
  • the arc welding apparatus 1001 further includes a welding condition setting unit 13 and a storage unit 12.
  • the welding condition setting unit 13 sets welding conditions such as a set current, a set voltage, a wire feed amount, a shield gas type, a wire type, and a wire diameter.
  • the storage unit 12 stores various parameters such as information set by the welding condition setting unit 13 and a reactor value of electronic reactor control for each wire feed speed.
  • the arc welding apparatus 1001 further includes an arc control unit 11.
  • the arc control unit 11 controls current and voltage at the time of arc generation based on outputs from the welding voltage detection unit 9, the droplet detachment detection unit 10, and the storage unit 12. Output a signal.
  • the drive unit 7 controls the switching unit 3 based on the output of the arc control unit 11.
  • the welding wire 18 is fed by a feeding motor controlled by a wire feeding unit 19.
  • a welding power is supplied to the welding wire 18 via a tip 15 provided on the torch 14, and an arc 20 is generated between the welding wire 18 and the base material 17 to perform welding.
  • each component which comprises the arc welding apparatus 1001 shown in FIG. 1 may each be comprised independently, and you may comprise a some composite part.
  • FIG. 2 shows an arc welding control method in the arc welding apparatus 1001.
  • the detection invalid period T6 is a period in which detection is not performed even when the threshold value for detection of departure is exceeded.
  • welding is performed by constant voltage control that is resistant to disturbances based on a set current Is and a set voltage Vs set by an operator.
  • the storage unit 12 stores a feeding amount that is a speed at which the welding wire 18 is fed.
  • the feed amount of the welding wire 18 is determined by the set current Is, and is experimentally derived in advance for the set current Is.
  • the storage unit 12 stores the feeding amount of the welding wire 18.
  • the storage unit 12 also stores a plurality of values of welding control parameters corresponding to a plurality of values of the feeding amount of the wire 18, respectively.
  • the welding control method in the embodiment in arc welding with constant voltage control in a spray transition state, based on a set voltage Vs for setting the output of the welding voltage V and a set current Is for setting the output of the welding current I,
  • the welding output which is the welding voltage V and the welding current I is controlled.
  • the welding current I is concavely curved so as to have a minimum value IL by initiating and accelerating the melting of the protruding peak current Ip when the droplet 23 is detached and the welding wire 18.
  • the melting current Ig that continuously changes is alternately repeated.
  • the welding output is controlled so that the current fluctuation width It which is the difference between the peak current Ip and the minimum value IL of the melting current Ig becomes a predetermined value, and welding is performed.
  • the current fluctuation width It is set so that the transition period Tt from when the droplet 23 is detached from the welding wire 18 until the welding wire 18 is melted and then the droplet 23 is separated from the welding wire 18 is within a predetermined range. Adjusted. In other words, the current fluctuation width It is adjusted so that the droplet 23 is detached from the welding wire 18 only once per transition period Tt.
  • the current fluctuation width It is within a range of ⁇ 25% or more and ⁇ 45% or less of the center value, more preferably the center value, centering on the average value of the moving average of the welding current I or the center value which is the set current Is.
  • the welding output is controlled so as to be ⁇ 25% or more and ⁇ 30% or less.
  • the peak current Ip is larger than the center value of the welding current I by a value not less than 25% and not more than 45% of the above-mentioned center value of the welding current I, and the minimum value IL of the melting current Ig is the welding current I.
  • the current fluctuation width It is controlled so that it is smaller than the center value of the welding current I by 25% or more and 45% or less of the center value.
  • the peak current Ip is larger than the average value of the welding current I by a value not less than 25% and not more than 30% of the average value of the welding current I
  • the minimum value IL of the melting current Ig is the average value of the welding current I.
  • the current fluctuation width It is controlled so that it is smaller than the average value of the welding current I by 25% or more and 30% or less.
  • the predetermined period for calculating the moving average is an integral multiple of the transition period Tt.
  • the transition period Tt adjusted by the current fluctuation width It is 15 msec or more and 35 msec or less, more preferably 15 msec or more and 20 msec or less.
  • the feed amount of the welding wire 18 that is sufficiently in the spray transfer state is selected.
  • the wire feed amount of the welding wire 18 is determined by the set current Is.
  • the droplet 23 at the tip 18P of the welding wire 18 begins to melt and grow, and after the growth period T4 during which the droplet 23 grows, the droplet 23 becomes the tip 18P at the tip 18P of the welding wire 18. Leave.
  • the welding current I when the droplet 23 is detached is large, the arc reaction force becomes large. Since the molten droplet 23 is pushed back in the direction toward the welding wire 18 by the arc reaction force, the molten droplet 23 does not detach stably and is spattered and scattered. Therefore, the droplet separation time t5 when the droplet 23 is detached is detected, and immediately after the droplet separation time t5 is detected, the welding current I is reduced, the arc reaction force is suppressed, and the spatter is reduced.
  • the droplet detachment detecting unit 10 determines that the droplet 23 is welded to the welding wire 18 according to the welding resistance R or the change amount per unit time of the welding resistance R, or the absolute value of the welding voltage V or the change amount per unit time of the welding voltage V. Detecting the separation from the tip 18P of the liquid droplets, the droplet separation time t5 is detected.
  • the droplet detachment detecting unit 10 detects that the droplet 23 has detached from the change amount of the welding resistance R per unit time for the following reason.
  • the welding voltage V in the spray transfer state changes rapidly due to the variation of the arc length L20. Therefore, when the detachment of the droplet 23 is detected using the amount of change of the welding voltage V per unit time or the absolute value of the welding voltage V, erroneous detection due to pulsation, which is a minute fluctuation of the welding voltage V, frequently occurs. Since the welding resistance R does not change suddenly but changes gradually due to pulsation, the occurrence of erroneous detection can be suppressed.
  • the welding resistance R has little pulsation (steep fluctuation)
  • the welding current I is sharply reduced from the peak current Ip before the droplet 23 detaches to the reduced current Ir. Then, the reduced current Ir is maintained for the current drop period T1.
  • the value of the decrease current Ir may be experimentally determined in advance as a value at which the tip 18P of the welding wire 18 after the output of the decrease current Ir smoothly melts regardless of the stable region of the current fluctuation width It. When the decrease current Ir becomes small, the amount of heat input to the welding wire 18 becomes insufficient, so that the droplet 23 does not begin to melt smoothly and the arc 20 becomes unstable. Further, if the reduction current Ir is large, the effect of reducing the sputtering is weakened.
  • the constant current control pulsed arc welding method shown in FIG. 4 can reduce spatter because the tip of the welding wire does not short-circuit when the arc length is slightly larger than the diameter of the droplet. It is. However, during welding, the distance between the tip of the welding wire and the base material may be shortened due to disturbances such as fluctuations in the protruding length of the welding wire protruding from the tip and displacement of the base material. Constant current control is easily influenced by disturbances such as fluctuations in protrusion length and misalignment of the base material. In particular, when the distance between the tip of the welding wire and the base material is shortened, the tip of the welding wire and the base material are short-circuited before the droplets are detached.
  • a large amount of spatter is generated when the current when the short circuit occurs is high.
  • Spray transfer welding in pulsed arc welding using carbon dioxide gas as a shielding gas has a particularly large arc reaction force, and droplets grown at the tip of the welding wire are pushed back in the direction of the welding wire. Therefore, since the droplets do not detach stably, the occurrence frequency of short circuit with the base material is high, and a large amount of spatter is scattered.
  • the undershoot of the current generated when outputting the reduced current Ir converges within the current reduction period T1.
  • the welding current I is increased to the predetermined current If in the current increase period T2 with a predetermined slope ⁇ .
  • the current drop period T1 is shorter than the current rise period T2.
  • the current drop period T1 becomes longer, the period during which the current is lower becomes longer and the arc becomes unstable.
  • the current rise period T2 is shortened and the angle ⁇ of the rise of the welding current I is increased, the current flows through the welding wire 18 at a stretch and red heat is generated, and the force pushing the molten pool becomes too large and the occurrence of spatter increases.
  • the current increase period T2 be a period in which the spattering of the spatter due to melting and detachment of the droplets 23 is suppressed and the welding current I is increased to a predetermined current If ”.
  • the inclination ⁇ and the current rise period T2 are set, and the predetermined current If after the detection of the detachment of the droplet 23 is detected is melted. It is made substantially the same as the peak current Ip before the detection of the drop 23 detachment.
  • constant current control is performed in a predetermined period Tft that is the sum of the current decrease period T1 and the current increase period T2, and constant voltage control is performed in the period T7.
  • Switching from constant current control to constant voltage control stabilizes constant current control during a predetermined period Tft, which is a period during which spatter is reduced, and constant voltage control during period T7 during which the droplet 23 is grown and the arc is stabilized. As soon as the welding current I rises to the predetermined current If, it is carried out.
  • the welding current I alternately repeats the peak current Ip and the melting current Ig curved in a concave shape.
  • the welding current I is sharply lowered after the droplet detachment time t5 when the detachment of the droplet 23 is detected, and then increases to a predetermined current If in a current rising period T2 with a predetermined slope ⁇ .
  • the welding current I is increased in the current rising period T2 with a predetermined slope ⁇ so that the predetermined current If is substantially the same as the peak current Ip before the detection of the detachment of the droplet 23, and at least the current fluctuation width It is set. Control. Thereby, generation
  • the predetermined gradient ⁇ that increases to the predetermined current If during the current rising period T2 is smaller than the gradient ⁇ when the gradient that sharply decreases the welding current I after the droplet detachment time t5 is defined as the gradient ⁇ . .
  • FIG. 3 shows another arc welding control method in the arc welding apparatus 1001, and the welding wire 18 of the arc welding apparatus 1001, the welding current I, the welding voltage V, and the welding resistance which is the ratio of the welding voltage V to the welding current I. R.
  • the same parts as those in FIG. In the present embodiment the feeding amount of the welding wire 18 that is sufficiently in the spray transfer state is selected.
  • the welding current I is kept constant from the time when it increases to a predetermined current If until the time point t5 at which the droplet 23 is detached.
  • the feeding amount of the welding wire 18 is determined by the set current Is. Also in the operation shown in FIG. 3, as in FIG.
  • the welding current I is sharply lowered after the droplet detachment time t5 when the detachment of the droplet 23 is detected, and then the predetermined current is supplied during the current rising period T2 with the predetermined inclination ⁇ . Increases to If. Control is performed by increasing the welding current I during the current rising period T2 with a predetermined slope ⁇ so that the predetermined current If becomes substantially the same as the peak current Ip before detection of the detachment of the droplet 23. Thereby, generation
  • the storage unit 12 may store an inductance value of electronic reactor control as a welding control parameter.
  • the constant voltage control current of spray transfer welding using carbon dioxide gas as the shielding gas can be adjusted by adjusting the inductance value, for example.
  • the current fluctuation width It is controlled by changing the inductance value related to the welding output.
  • the inductance value is a sum of the reactor 6 and the electronic reactor value of the electronic reactor control stored in the storage unit 12, and an output control signal based on this inductance value is output to the drive unit 7.
  • the welding current I having the current fluctuation width It shown in FIG. 2 is easier to control the detachment of the spray transfer droplet 23 than using the constant welding current I shown in FIG. This is because by controlling the current fluctuation width It of the curved waveform, the welding current I is reduced when the droplet 23 grows at the tip 18P of the welding wire 18, and the welding current is increased when the droplet 23 is detached. Because it is possible to do.
  • the melting current Ig becomes small, so that the amount of heat input to the welding wire 18 when the droplet 23 grows is insufficient. Therefore, the distance between the tip 18P of the welding wire 18 fed toward the base material 17 and the base material 17 is shortened when the droplet 23 grows. Therefore, the droplet 23 does not sufficiently grow at the tip 18P of the welding wire 18 and the tip 18P of the wire 18 does not melt sufficiently, and the tip 18P of the welding wire 18 and the base material 17 are not separated before the droplet 23 is detached. Short circuit. As a result, the arc 20 becomes unstable and spatter occurs.
  • the current fluctuation width It is too small, the minimum value IL of the melting current Ig becomes large, so that the arc reaction force when the droplet 23 grows becomes large. Therefore, since the droplet 23 at the tip 18P of the melted wire 18 is pushed back toward the welding wire 18, the arc 20 becomes unstable and is scattered from the tip 18P of the welding wire 18 to be sputtered. Therefore, by optimizing the current fluctuation width It, the transition period Tt from when the welding wire 18 starts to melt until the droplet 23 is released is stabilized, so that the arc 20 is stabilized.
  • the current fluctuation width It is adjusted by constant voltage control, and the welding current I is controlled.
  • the curved welding current I shown in FIG. 2 is used, the droplet 23 grows stably, and the droplet 23 can be detached from the welding wire 18 at a stable cycle.
  • the arc 20 is stabilized and the arc length L20 is controlled to be always constant.
  • the arc length L20 is constant, fluctuations in the arc length L20 are suppressed even when disturbances such as fluctuations in the protrusion length L18 and positional deviation of the base material 17 occur, so that a short circuit is suppressed and spattering occurs. And a bead with a uniform width can be obtained.
  • the detachment of the droplet 23 is detected, and immediately after the detachment is detected, the welding current I is reduced to the reduced current Ir. Thereafter, after the welding current I reaches a predetermined current If through a current drop period T1 and a current rise period T2, a melting current Ig that curves in a concave shape is output.
  • the welding current I is sharply reduced from the peak current Ip to the reduced current Ir immediately after the droplet detachment time t5, so that the droplet 23 is released.
  • the arc reaction force at the time can be suppressed, and the spatter generated when the droplet 23 is released can also be reduced.
  • the welding control is switched from constant current control to constant voltage control, and hunting of the welding current I is likely to occur.
  • the inductance value is small, and hunting is more easily promoted than the constant welding current I shown in FIG. Accordingly, hunting of the value of the welding resistance R tends to occur easily.
  • the detachment of the droplet 23 is the amount of change per unit time of the welding resistance R or the welding resistance R, or the welding voltage V or the unit time of the welding voltage V. It is detected based on the amount of change per hit.
  • the constant current control is performed, and after the predetermined period Tft has passed, the control is switched to the constant voltage control, that is, when the predetermined period Tft has passed. From the time when the welding current I reaches the predetermined current If, the detection invalid period T6 does not detect the detachment of the droplet 23. Thereby, the droplet 23 can be detected stably by the welding resistance R, a micro short circuit can be reduced, and spatter can be reduced.
  • the arc 20 is unstable and sputtered without being restricted by the composition of the shielding gas containing carbon dioxide as a main component unlike the conventional pulsed arc welding method. Even in the case of spray transfer welding using a gas containing carbon dioxide as a main component, a stable arc 20 with low spatter can be obtained.
  • the arc welding control method in the spray transfer state uses the arc welding apparatus 1001 that outputs the welding current I to the welding wire 18.
  • the arc welding apparatus 1001 is controlled so as to melt a part of the welding wire 18.
  • a droplet separation time t ⁇ b> 5 when the droplet 23 has separated from the welding wire 18 is detected.
  • the welding current I is reduced to the reduction current Ir.
  • the welding current I is reduced to the reduction current Ir, it is increased to the predetermined current If after a predetermined current decrease period T1 has elapsed.
  • constant current control When controlling the arc welding apparatus 1001 so that a part of the welding wire 18 is melted, constant current control may be performed from the droplet separation time t5, and then the constant current control may be switched to constant voltage control.
  • the operation for detecting that the droplet 23 has detached from the welding wire 18 is not performed during the predetermined detection invalid period T6 from the time when the predetermined current decrease period T1 has elapsed, and the predetermined detection invalid period T6 has elapsed. After that, the operation of detecting that the droplet 23 has detached from the welding wire 18 is performed.
  • the arc welding apparatus 1001 may be controlled so that the welding current I becomes a constant current until a part of the welding wire 18 is melted and the droplet 23 is detached from the welding wire 18.
  • the welding current I curves continuously so as to have a peak current Ip when the droplet 23 is detached from the welding wire 18 and a concave minimum value IL when starting and promoting melting of the welding wire 18.
  • the arc welding apparatus 1001 may be controlled so as to alternately repeat the changing melting current Ig.
  • the welding current I may be increased to the predetermined current If during the predetermined current rising period T2 with the predetermined slope ⁇ so that the predetermined current If becomes substantially the same as the peak current Ip.
  • the current fluctuation width It which is the difference between the peak current Ip and the minimum value IL of the melting current Ig is controlled.
  • the current fluctuation width It may be controlled by adjusting the predetermined slope ⁇ and the predetermined current rise period T2.
  • the current fluctuation range It may be adjusted around the set current Is by changing the value of the inductance related to the welding output.
  • the inductance may consist of an added value of a reactor and an electronic reactor value by electronic reactor control.
  • the arc welding apparatus 1001 may be controlled so that the welding current I repeats the peak current Ip and the melting current Ig based on the set voltage Vs that sets the output of the welding voltage V.
  • the drop current Ir may be smaller than the minimum value IL.
  • the predetermined current decrease period T1 may be shorter than the predetermined current increase period T2.
  • the arc length L20 is stabilized even when disturbance such as fluctuation of the protruding length L18 and displacement of the base material 17 occurs. Therefore, the workability of the operator is improved, the base material 17 can be welded with a uniform bead width, and spatters generated at the time of the detachment of the droplet 23 and a minute short circuit can be suppressed.
  • the arc length can be stabilized in the arc welding control method according to the present invention, it is useful for arc welding in a state where a disturbance occurs.

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Abstract

溶接ワイヤ（１８）の一部を溶融させるようにアーク溶接装置（１００１）を制御する。溶接ワイヤ（１８）の溶滴（２３）が溶接ワイヤ（１８）から離脱した溶滴離脱時点（ｔ５）を検出する。溶滴離脱時点（ｔ５）の後直ちに溶接電流（Ｉ）を低下電流（Ｉｒ）まで低下させる。溶接電流（Ｉ）を低下電流（Ｉｒ）まで低下させるステップにおいて、所定の電流低下期間（Ｔ１）が経過した後に所定の電流（Ｉｆ）へ上昇させる。このアーク溶接制御方法により、スパッタが低減すると共に幅の均一なビードを得る事ができる。

Description

アーク溶接制御方法
　本発明は消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物である母材との間でアークを発生させて溶接を行うアーク溶接制御方法に関する。
　溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接において、臨界電流値を超えると溶滴の移行形態はスプレー移行となる。臨界電流値よりも高いピーク電流と、アークを維持するための臨界電流値より低いベース電流とを、交互に繰り返す事で行う溶接方法はパルスアーク溶接法と呼ばれ、直流のスプレー移行溶接よりも低い平均電流で、スプレー移行を行わせることができる。
　パルスアーク溶接法では、アークを維持するために、溶滴の移行がアーク力の影響を受けることの最も少ないベース電流期間中にて行われる。従って、スパッタを大幅に低減することが可能である。
　しかし、パルスアーク溶接法は、シールドガスの組成に制約を受ける。そして、シールドガス中の炭酸ガスの割合が３０％を超えると、スパッタの低減効果が薄弱になる。一方、主成分として、高価なアルゴンガスを大量に使用すると、シールドガスのコストが高くなる。そこで、炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いて安定したスプレー移行溶接が可能なアーク溶接法が求められている。
　なお、スパッタが発生すると、母材に付着し、また、動作を行う製品の可動部にスパッタが入り込むと、製品の可動範囲を制限し、製品価値を著しく低下させる。このため、スパッタを除去する後工程が必要となり、溶接生産性を著しく低下させる。
　図４は炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いたパルスアーク溶接制御方法を説明するための図であり、アーク部の工程と溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉとを示す。
　図４に示すように、ピーク電流Ｉｐの出力が開始されてピーク時間Ｔｐが開始される。溶融開始時点ｔ３から溶接ワイヤの先端の溶融が開始され、溶滴の成長期間Ｔ４にて溶接ワイヤの先端で溶滴が成長し、くびれが生じて溶接が離脱し始める。溶滴離脱時点ｔ５で溶滴が離脱し、溶滴離脱が完了する。溶融開始時点ｔ３から溶滴離脱時点ｔ５を繰り返すパルスアーク溶接が行われる。溶滴が離脱する溶滴離脱時点ｔ５ではアーク長が短時間で長くなるので、溶接電圧Ｖが急峻に高くなる。
　このため、溶接電圧Ｖが所定の電圧しきい値を超えた場合に、あるいは、溶接電圧Ｖの単位時間当たりの変化量（ｄＶ／ｄｔ）が所定値を超えた場合に、溶滴の離脱を検出することができる。
　溶滴の離脱後は、溶滴にかかるアーク力が強いすなわちアーク密度が高いと、アーク力の反力でスパッタが増加する。従って、溶滴の離脱後は、溶接電流Ｉをピーク電流Ｉｐからピーク電流Ｉｐよりも低い所定の低下電流Ｉｒに低下し、スパッタの発生を防止している。
　その後、低下期間ＴＭでは溶接電流Ｉは低下電流Ｉｒに維持され、低下期間ＴＭの経過後は、溶接電流Ｉは元のピーク電流Ｉｐに高められてワイヤの先端部を溶融させる。ピーク時間Ｔｐが終了すると、ベース電流Ｉｂが出力され始め、ベース時間Ｔｂが開始される（例えば、特許文献１参照）。
特許第５０３６１９７号公報
　溶接ワイヤの一部を溶融させるようにアーク溶接装置をアーク溶接制御方法で制御する。溶接ワイヤの溶滴が溶接ワイヤから離脱したことを検出する動作を行うことにより溶滴が溶接ワイヤから離脱した溶滴離脱時点を検出する。溶滴離脱時点の後直ちに溶接電流を低下電流まで低下させる。溶接電流を低下電流まで低下させるステップにおいて溶接電流を低下電流まで低下させてから所定の電流低下期間が経過した後に所定の電流へ上昇させる。
　このアーク溶接制御方法により、スパッタが低減すると共に幅の均一なビードを得る事ができる。
図１は実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成図である。 図２は実施の形態におけるアーク溶接制御方法を示す図である。 図３は実施の形態における他のアーク溶接制御方法を示す図である。 図４は従来のパルスアーク溶接制御方法を示す図である。
　図１は、実施の形態におけるアーク溶接装置１００１の概略構成図である。アーク溶接装置１００１は、入力電源１から入力した交流電力を整流する１次整流部２と、溶接出力を制御するスイッチング部３と、スイッチング部３の出力を入力して溶接に適した電力に変換するトランス４とを備える。
　アーク溶接装置１００１は、トランス４の２次側出力を整流する２次整流部５と、２次整流部５の出力を平滑するリアクトル６と、スイッチング部３を駆動する駆動部７と、溶接電流を検出する溶接電流検出部８と、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部９と、溶接電流検出部８と溶接電圧検出部９の出力に基づいて溶接ワイヤ１８の先端部分の溶滴の離脱を検出する溶滴離脱検出部１０と、をさらに備える。
　アーク溶接装置１００１は溶接条件設定部１３と記憶部１２とをさらに備える。溶接条件設定部１３は、設定電流や設定電圧やワイヤ送給量やシールドガス種類やワイヤ種類やワイヤ径等の溶接条件等を設定する。記憶部１２は、溶接条件設定部１３により設定された情報やワイヤ送給速度毎の電子リアクトル制御のリアクトル値等の種々のパラメータを格納する。
　アーク溶接装置１００１はアーク制御部１１をさらに備える、アーク制御部１１は、溶接電圧検出部９や溶滴離脱検出部１０や記憶部１２からの出力に基づいてアーク発生時の電流や電圧を制御する信号を出力する。駆動部７は、アーク制御部１１の出力に基づいてスイッチング部３を制御する。
　溶接ワイヤ１８は、ワイヤ送給部１９により制御される送給モータによって送給される。溶接ワイヤ１８には、トーチ１４に備え付けられたチップ１５を介して溶接用の電力が供給され、溶接ワイヤ１８と母材１７との間でアーク２０を発生させて溶接が行われる。
　なお、図１で示したアーク溶接装置１００１を構成する各構成部は、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してもよい。
　アーク溶接装置１００１の動作を以下に説明する。図２はアーク溶接装置１００１におけるアーク溶接制御方法を示し、アーク溶接装置１００１の溶接ワイヤ１８と、溶接電流Ｉと、溶接電圧Ｖと、溶接電圧Ｖの溶接電流Ｉに対する比である溶接抵抗Ｒとを示す。検出無効期間Ｔ６は離脱検出の閾値を超えても検出を実施しない期間である。
　溶接を行っている間には、溶接ワイヤ１８のトーチ１５から突き出す長さである突出し長さＬ１８の変動や母材１７の位置ずれ等の外乱が発生する。溶接は、作業者が設定する設定電流Ｉｓおよび設定電圧Ｖｓに基づいて、外乱に強い定電圧制御にて行われる。
　記憶部１２は、溶接ワイヤ１８を送給する速度である送給量を記憶する。溶接ワイヤ１８の送給量は設定電流Ｉｓにて決定され、設定電流Ｉｓに対する予め実験的に導出されている。記憶部１２は、溶接ワイヤ１８の送給量を記憶する。記憶部１２は、ワイヤ１８の送給量の複数の値にそれぞれに対応する溶接制御パラメータの複数の値も記憶する。
　実施の形態におけるアーク溶接制御方法では、スプレー移行状態の定電圧制御のアーク溶接において、溶接電圧Ｖの出力を設定する設定電圧Ｖｓ、および溶接電流Ｉの出力を設定する設定電流Ｉｓに基づいて、溶接電圧Ｖと溶接電流Ｉである溶接出力が制御される。図２に示す動作では、溶接電流Ｉは、溶滴２３が離脱する際の突起状のピーク電流Ｉｐと溶接ワイヤ１８の溶融を開始して促進して極小値ＩＬを有するように凹状に湾曲して連続的に変化する溶融電流Ｉｇとを交互に繰り返す。ピーク電流Ｉｐと溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬとの差分である電流変動幅Ｉｔが所定の値になるように溶接出力が制御されて、溶接が行われる。溶接ワイヤ１８から溶滴２３が離脱してから、溶接ワイヤ１８が溶融して次に溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱するまでの移行周期Ｔｔが所定の範囲に収まるように電流変動幅Ｉｔが調整される。言い換えると溶滴２３が溶接ワイヤ１８から移行周期Ｔｔあたりに１回だけ離脱するように電流変動幅Ｉｔが調整される。
　電流変動幅Ｉｔが、溶接電流Ｉの所定期間の移動平均の平均値または設定電流Ｉｓである中心値を中心として、中心値の±２５％以上±４５％以下の幅に、より好ましくは中心値の±２５％以上±３０％以下となるように溶接出力が制御される。具体的には、ピーク電流Ｉｐが溶接電流Ｉの上記の中心値の２５％以上で４５％以下の値だけ溶接電流Ｉの中心値より大きく、かつ溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬが溶接電流Ｉの中心値の２５％以上で４５％以下の値だけ溶接電流Ｉの中心値より小さくなるように電流変動幅Ｉｔを制御する。
　具体的には、ピーク電流Ｉｐが溶接電流Ｉの平均値の２５％以上で３０％以下の値だけ溶接電流Ｉの平均値より大きく、かつ溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬが溶接電流Ｉの平均値の２５％以上で３０％以下の値だけ溶接電流Ｉの平均値より小さくなるように電流変動幅Ｉｔを制御する。移動平均を算出する上記の所定期間は移行周期Ｔｔの整数倍である。電流変動幅Ｉｔで調整される移行周期Ｔｔは１５ｍｓｅｃ以上３５ｍｓｅｃ以下であり、より好ましくは１５ｍｓｅｃ以上２０ｍｓｅｃ以下である。これにより、移行周期Ｔｔが安定するのでアーク２０の長さであるアーク長Ｌ２０の変動が抑制され、溶接により生成されるビードの幅の均一化が図られる。
　実施の形態では、十分にスプレー移行状態となる溶接ワイヤ１８の送給量が選択される。溶接ワイヤ１８のワイヤ送給量は設定電流Ｉｓにて決定される。
　溶融開始時点ｔ３で溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐの溶滴２３が溶融し始めて成長し始め、溶滴２３が成長する成長期間Ｔ４を経て溶滴離脱時点ｔ５で溶滴２３は溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐから離脱する。溶滴２３が離脱する際の溶接電流Ｉが大きいとアーク反力が大きくなる。アーク反力により溶接ワイヤ１８に向かう方向に溶滴２３が押し戻されるので、溶滴２３が安定して離脱せず、スパッタとなり飛散する。そのため、溶滴２３が離脱した溶滴離脱時点ｔ５を検出し、溶滴離脱時点ｔ５を検出した後直ちに溶接電流Ｉを低下させ、アーク反力を抑制し、スパッタを低減する。
　溶滴２３が離脱した溶滴離脱時点ｔ５では、アーク長Ｌ２０が急に長くなるため、溶滴離脱時点ｔ５で溶接電圧Ｖが急峻に高くなるまたは溶接抵抗Ｒが急峻に大きくなることを検知して溶滴２３が溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐから離脱したことを検出する。溶滴離脱検出部１０は、溶接抵抗Ｒまたは溶接抵抗Ｒの単位時間当たりの変化量、あるいは、溶接電圧Ｖの絶対値または溶接電圧Ｖの単位時間当たりの変化量により溶滴２３が溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐから離脱したことを検出して溶滴離脱時点ｔ５を検出する。
　なお、実施の形態におけるアーク溶接制御方法では以下の理由から溶滴離脱検出部１０は溶接抵抗Ｒの単位時間当たりの変化量により溶滴２３が離脱したことを検出する。スプレー移行状態の溶接電圧Ｖはアーク長Ｌ２０の変動によって俊敏に変化する。したがって、溶接電圧Ｖの単位時間当たりの変化量または溶接電圧Ｖの絶対値を用いて溶滴２３の離脱を検出すると、溶接電圧Ｖの微細な変動である脈動による誤検出が頻発する。溶接抵抗Ｒは脈動により急峻には変化せず緩やかに変化するため、誤検出の発生を抑制する事が出来る。また、溶接抵抗Ｒは脈動（急峻な変動）が少ないため、溶滴２３の離脱による溶接抵抗Ｒの単位時間当たりの変化量の検出に用いる閾値を小さく設定する事が可能である。そのため、溶接電圧Ｖやその変化量に比べて、溶接抵抗Ｒの単位時間当たりの変化量に基づいて、溶滴２３の離脱を早期にかつ正確に検出する事が可能となる。
　溶滴２３の離脱を検出した後に、アーク反力を低減させてスパッタを抑制するために、溶滴２３が離脱する前のピーク電流Ｉｐから急峻に溶接電流Ｉを低下電流Ｉｒまで低下させた後、電流低下期間Ｔ１だけ低下電流Ｉｒに維持する。低下電流Ｉｒの値は、電流変動幅Ｉｔの安定領域にかかわらず、低下電流Ｉｒの出力後の溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐが円滑に溶融する値に予め実験的に定めても良い。低下電流Ｉｒが小さくなると溶接ワイヤ１８への入熱量が不足するため、溶滴２３が円滑に溶融し始めなくなり、アーク２０が不安定となる。また、低下電流Ｉｒが大きいとスパッタ低減の効果が弱まる。
　図４に示す定電流制御のパルスアーク溶接方法は、アーク長が溶滴の直径より少しでも大きい場合には、溶接ワイヤの先端部と母材とが短絡しないので、スパッタを低減することが可能である。しかし、溶接中には、チップから溶接ワイヤが突き出ている突出し長さの変動や母材の位置ずれ等の外乱により、溶接ワイヤの先端と母材との距離が短くなる場合がある。定電流制御は、突出し長さの変動や母材の位置ずれ等の外乱に影響されやすい。特に溶接ワイヤの先端と母材間との距離が短くなると、溶滴が離脱する前に溶接ワイヤの先端と母材とが短絡する。そして、短絡が発生する時の電流が高電流の時、多量のスパッタが発生する。シールドガスに炭酸ガスを用いたパルスアーク溶接でのスプレー移行溶接は、特に、アーク反力が大きく、溶接ワイヤの先端で成長した溶滴が溶接ワイヤの方向に押し戻される。したがって、溶滴が安定に離脱しないため、母材との短絡の発生頻度が高く、多量のスパッタが飛散する。
　つまり、炭酸ガスを用いたスプレー溶接には、溶滴離脱時および突出し長さの変動やワークの位置ずれ等の外乱発生時に多量のスパッタが発生する。
　実施の形態におけるアーク溶接制御方法では、図２に示すように、低下電流Ｉｒを出力する際に発生する電流のアンダーシュートが電流低下期間Ｔ１内で収束する。電流低下期間Ｔ１が経過した後に所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に溶接電流Ｉを所定の電流Ｉｆまで増加させる。
　なお、電流低下期間Ｔ１は、電流上昇期間Ｔ２より短い。電流低下期間Ｔ１が長くなると電流が低い期間が長くなり、アークが不安定になる。また、電流上昇期間Ｔ２が短くなり、溶接電流Ｉの上昇の角度αが大きくなると溶接ワイヤ１８に電流が一気に流れて赤熱し、溶融プールを押す力が大きく成り過ぎてスパッタの発生が増加する「電流上昇期間Ｔ２は、溶滴２３の溶融離脱によるスパッタの飛散を抑えて溶接電流Ｉを所定の電流Ｉｆまで増加させる期間とすることが望ましい」。
　溶滴２３が溶融し始める時の溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐへの入熱を確保するために傾きαと電流上昇期間Ｔ２を設定し、溶滴２３の離脱の検出後の所定の電流Ｉｆを溶滴２３の離脱の検出前のピーク電流Ｉｐと実質的に同じにする。これにより、溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆまで上昇した時点から溶滴離脱時点ｔ５までの定電圧制御がされている期間Ｔ７で、所定の電流Ｉｆと溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬとの差分である電流変動幅Ｉｔを調整して最適化することによって、溶接ワイヤ１８の溶融の開始から溶滴２３離脱までの移行周期Ｔｔが安定するため、アーク２０が安定する。
　ここで、電流低下期間Ｔ１と電流上昇期間Ｔ２との和である所定の期間Ｔｆｔでは定電流制御が行われ、期間Ｔ７は定電圧制御が行われる。定電流制御から定電圧制御への切替は、スパッタを低減する期間である所定の期間Ｔｆｔの定電流制御と、溶滴２３を成長させアークを安定させる期間Ｔ７の定電圧制御とがそれぞれ安定して行われるように、溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに上昇後直ちに、実施する。
　以上のように、実施の形態におけるアーク溶接装置１００１を用いたアーク溶接制御方法では、溶接電流Ｉがピーク電流Ｉｐと凹状に湾曲している溶融電流Ｉｇとを交互に繰り返す。溶滴２３の離脱を検出した溶滴離脱時点ｔ５の後に溶接電流Ｉを急峻に下げた後に所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に所定の電流Ｉｆまで増加する。所定の電流Ｉｆが溶滴２３の離脱の検出前のピーク電流Ｉｐと実質的に同じになるように、所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に溶接電流Ｉを増加させ、少なくとも電流変動幅Ｉｔを制御する。これによりスパッタの発生と、入熱量不足を抑制して、安定なアーク２０で溶接を行う事ができる。
　なお、電流上昇期間Ｔ２に所定の電流Ｉｆまで増加する所定の傾きαは、溶滴離脱時点ｔ５の後に、溶接電流Ｉを急峻に下げる傾きを傾きβとした場合、傾きαは傾きβより小さい。
　図３はアーク溶接装置１００１における他のアーク溶接制御方法を示し、アーク溶接装置１００１の溶接ワイヤ１８と、溶接電流Ｉと、溶接電圧Ｖと、溶接電圧Ｖの溶接電流Ｉに対する比である溶接抵抗Ｒとを示す。図３において、図２と同じ部分には同じ参照番号を付す。本実施の形態では、十分にスプレー移行状態となる溶接ワイヤ１８の送給量を選択する。溶接電流Ｉは、所定の電流Ｉｆまで増加してから溶滴２３が離脱する溶滴離脱時点ｔ５まで一定に維持される。溶接ワイヤ１８の送給量は設定電流Ｉｓにより決定される。図３に示す動作でも、図２と同様に、溶滴２３の離脱を検出した溶滴離脱時点ｔ５の後に溶接電流Ｉを急峻に下げた後に所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に所定の電流Ｉｆまで増加する。所定の電流Ｉｆが溶滴２３の離脱の検出前のピーク電流Ｉｐと実質的に同じになるように、所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に溶接電流Ｉを増加させ制御する。これによりスパッタの発生と、入熱量不足を抑制して、安定なアーク２０で溶接を行う事ができる。
　記憶部１２は溶接制御パラメータとして電子リアクトル制御のインダクタンス値を記憶してもよい。シールドガスとして炭酸ガスを用いたスプレー移行溶接の定電圧制御の電流は、例えばインダクタンス値を調整する事で調整できる。
　また、電流変動幅Ｉｔは溶接の出力に関連するインダクタンス値を変更することで制御する。インダクタンス値はリアクトル６と、記憶部１２に記憶された電子リアクトル制御の電子リアクトル値との加算値からなり、このインダクタンス値による出力制御信号を駆動部７に出力する。
　図３に示す一定の溶接電流Ｉを用いるよりも図２に示す電流変動幅Ｉｔを有する溶接電流Ｉの方がスプレー移行の溶滴２３の離脱を制御しやすい。これは、湾曲状の波形の電流変動幅Ｉｔを制御することにより、溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐで溶滴２３が成長する時には溶接電流Ｉを小さくし、溶滴２３が離脱する時には溶接電流を大きくすることが可能なためである。
　電流変動幅Ｉｔが大きすぎると、溶融電流Ｉｇが小さくなるので、溶滴２３が成長する時の溶接ワイヤ１８への入熱量が不足する。そのため、母材１７に向かって送給されている溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐと母材１７との間の距離が溶滴２３が成長する時に短くなる。したがって、溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐで溶滴２３が十分に成長せずにワイヤ１８の先端１８Ｐが十分に溶融せず、溶滴２３が離脱する前に溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐと母材１７が短絡する。これにより、アーク２０が不安定となると共にスパッタが発生する。
　また、電流変動幅Ｉｔが小さすぎると、溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬが大きくなるので、溶滴２３が成長する時のアーク反力が大きくなる。そのため、溶融させたワイヤ１８の先端１８Ｐでの溶滴２３が溶接ワイヤ１８に向かって押し戻されるため、アーク２０が不安定となると共に、溶接ワイヤ１８の先端１８Ｐから飛散しスパッタとなる。よって、電流変動幅Ｉｔを最適化することによって、溶接ワイヤ１８が溶融し始めてから溶滴２３が離脱するまでの移行周期Ｔｔが安定するため、アーク２０が安定する。
　このように、炭酸ガスを主成分とするガスを用いたスプレー移行溶接において、定電圧制御で電流変動幅Ｉｔを調整し、溶接電流Ｉを制御する。図２に示す湾曲した溶接電流Ｉを用いると、溶滴２３が安定に成長し、安定した周期で溶滴２３を溶接ワイヤ１８から離脱させることができる。また、溶滴２３が安定に成長し、安定した周期で溶滴２３が離脱するので、アーク２０が安定し、アーク長Ｌ２０が常に一定になるよう制御される。アーク長Ｌ２０が一定となるので、突出し長さＬ１８の変動や母材１７の位置ずれ等の外乱が発生した時においてもアーク長Ｌ２０の変動が抑制されるので、微小短絡が抑制され、スパッタが低減し、同時に幅の均一なビードが得られる。
　炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いたスプレー移行溶接において溶滴２３の離脱を検出し、離脱を検出した後直ちに溶接電流Ｉを低下電流Ｉｒに低下させる。その後、電流低下期間Ｔ１と電流上昇期間Ｔ２を経て溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに達した後は、凹状に湾曲する溶融電流Ｉｇを出力する。
　溶滴２３が離脱する溶滴離脱時点ｔ５を検出することにより、溶滴離脱時点ｔ５の直後に溶接電流Ｉを急峻にピーク電流Ｉｐから低下電流Ｉｒに低下させることで、溶滴２３が離脱する時のアーク反力を抑制でき、溶滴２３が離脱する時に発生するスパッタも低減する事ができる。
　所定の電流Ｉｆの前後の定電流制御から定電圧制御への溶接制御の切り替わり時に、言い換えると、溶滴２３の離脱を検出してから溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに到達するまでの定電流制御が行われる所定の期間Ｔｆｔと定電圧制御が行われる期間Ｔ７とが切替わり時点では、溶接電流Ｉのハンチングが生じやすく、これに伴い溶接抵抗Ｒの値のハンチングが生じ易く、溶滴２３の離脱の誤検出が発生する可能性がある。
　具体的には、溶滴２３の離脱を検出した後に、定電流制御を行い、溶接電流を、溶滴２３が離脱する前のピーク電流Ｉｐから低下電流Ｉｒに急峻に溶接電流Ｉを下げて電流低下期間Ｔ１の間維持し、その後所定の傾きαで電流上昇期間Ｔ２に溶接電流Ｉを増加させて所定の電流Ｉｆに達した後、定電流制御から定電圧制御に切替ると、電流上昇期間Ｔ２後の電流変動幅Ｉｔの電流の脈動が大きくなり安定し難くなるハンチングが生じ、溶滴２３の離脱の誤検出が発生する場合がある。
　なお、溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに到達した時点すなわち所定の期間Ｔｆｔが経過した時点で溶接制御は定電流制御から定電圧制御に切り替わり、溶接電流Ｉのハンチングが生じやすい。図２に示す湾曲状の電流変動幅Ｉｔを発生させる溶接装置ではインダクタンス値が小さく、図３に示す一定の溶接電流Ｉに比べて、さらにハンチングが助長され易く、溶接電流のハンチングが生じやすくなり、これに伴い溶接抵抗Ｒの値のハンチングが生じ易い傾向がある。
　実施の形態におけるアーク溶接制御方法では、溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに到達した電流上昇期間Ｔ２が経過した時点から所定の検出無効期間Ｔ６に溶滴２３を離脱したことを検出しない。
　以上のように、本実施の形態のアーク溶接制御方法では、溶滴２３の離脱は、溶接抵抗Ｒまたは溶接抵抗Ｒの単位時間当たりの変化量、あるいは、溶接電圧Ｖまたは溶接電圧Ｖの単位時間当たりの変化量に基づいて検出される。溶滴２３の離脱を検出した溶滴離脱時点ｔ５から所定の期間Ｔｆｔには、定電流制御を行い所定の期間Ｔｆｔが経過した後は定電圧制御に切り替え、所定の期間Ｔｆｔが経過した時点すなわち溶接電流Ｉが所定の電流Ｉｆに到達した時点から検出無効期間Ｔ６は溶滴２３の離脱の検出を行わない。これにより、溶接抵抗Ｒにより安定に溶滴２３を検出することが出来、微小短絡が低減しスパッタを低減することが出来る。
　これにより、アーク長Ｌ２０の変動に対して追従性が高く、従来のパルスアーク溶接法のように炭酸ガス主成分とするシールドガスの組成に制約を受けることもなく、アーク２０が不安定でスパッタが発生し易い、炭酸ガスを主成分とするガスを用いたスプレー移行溶接であっても、低スパッタで安定したアーク２０を得る事ができる。
　上述のように、スプレー移行状態のアーク溶接制御方法は、溶接ワイヤ１８に溶接電流Ｉを出力するアーク溶接装置１００１を用いる。このアーク溶接制御方法では、溶接ワイヤ１８の一部を溶融させるようにアーク溶接装置１００１を制御する。溶接ワイヤ１８の溶融した一部よりなる溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱したことを検出する動作を行うことにより溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱した溶滴離脱時点ｔ５を検出する。溶滴離脱時点ｔ５の後直ちに溶接電流Ｉを低下電流Ｉｒまで低下させる。溶接電流Ｉを低下電流Ｉｒまで低下させてから所定の電流低下期間Ｔ１が経過した後に所定の電流Ｉｆへ上昇させる。
　溶接ワイヤ１８の一部を溶融させるようにアーク溶接装置１００１を制御する際に、溶滴離脱時点ｔ５から定電流制御を行い、その後、定電流制御を定電圧制御に切替えてもよい。この場合に、所定の電流低下期間Ｔ１が経過した時点から所定の検出無効期間Ｔ６には溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱したことを検出する動作を行わず、所定の検出無効期間Ｔ６が経過した後に溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱したことを検出する動作を行う。
　溶接抵抗Ｒまたは溶接抵抗Ｒの変化量、または溶接電圧Ｖまたは溶接電圧Ｖの変化量により溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱したことを検出してもよい。
　溶接ワイヤ１８の一部を溶融させて溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱するまで溶接電流Ｉが一定電流となるようにアーク溶接装置１００１を制御してもよい。
　溶接電流Ｉが、溶滴２３が溶接ワイヤ１８から離脱する際のピーク電流Ｉｐと、溶接ワイヤ１８の溶融を開始して促進する際の凹状に極小値ＩＬを有するように湾曲して連続的に変化する溶融電流Ｉｇとを交互に繰り返すように、アーク溶接装置１００１を制御してもよい。
　上記の場合に、所定の電流Ｉｆがピーク電流Ｉｐと実質的に同じになるように、所定の傾きαで所定の電流上昇期間Ｔ２だけ溶接電流Ｉを所定の電流Ｉｆに増加させてもよい。この場合、ピーク電流Ｉｐと溶融電流Ｉｇの極小値ＩＬとの差分である電流変動幅Ｉｔを制御する。
　所定の傾きαと所定の電流上昇期間Ｔ２を調整することにより電流変動幅Ｉｔを制御してもよい。
　溶接の出力に関連するインダクタンスの値を変更することにより設定電流Ｉｓを中心として電流変動幅Ｉｔを調整してもよい。
　インダクタンスは、リアクトルと電子リアクトル制御による電子リアクトル値との加算値からなっていてもよい。
　溶接電圧Ｖの出力を設定する設定電圧Ｖｓに基づいて、溶接電流Ｉがピーク電流Ｉｐと溶融電流Ｉｇとを繰り返すようにアーク溶接装置１００１を制御してもよい。
　低下電流Ｉｒは極小値ＩＬより小さくてもよい。
　所定の電流低下期間Ｔ１は、所定の電流上昇期間Ｔ２より短くてもよい。
　実施の形態におけるアーク溶接制御では、スプレー移行状態のアーク溶接を行う場合において、突出し長さＬ１８の変動や母材１７の位置ずれ等の外乱が発生した場合においてもアーク長Ｌ２０が安定する。したがって、作業者の作業性が向上すると共に、均一なビード幅で母材１７を溶接でき、溶滴２３の離脱や微小短絡時に発生するスパッタも抑制できる。
　本発明によるアーク溶接制御方法ではアーク長を安定化することができるので、外乱が発生する状態でのアーク溶接に有用である。
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　　リアクトル
７　　駆動部
８　　溶接電流検出部
９　　溶接電圧検出部
１０　　溶滴離脱検出部
１１　　アーク制御部
１２　　記憶部
１３　　溶接条件設定部
１４　　トーチ
１５　　チップ
１７　　母材
１８　　溶接ワイヤ
１９　　ワイヤ送給部
２０　　アーク
２３　　溶滴
Ｉｐ　　ピーク電流
Ｉｇ　　溶融電流
Ｉｔ　　電流変動幅
Ｉｒ　　低下電流
Ｔ１　　電流低下期間
Ｔ２　　電流上昇期間
ｔ３　　溶融開始時点
Ｔ４　　溶滴の成長期間
ｔ５　　溶滴離脱時点
Ｔ６　　検出無効期間
Ｔ７　　定電圧制御期間
Ｔｆｔ　　所定の期間
Ｉｂ　　ベース電流
α　　傾き

Claims (12)

  1. 溶接ワイヤに溶接電流を出力するアーク溶接装置を用いた、スプレー移行状態のアーク溶接制御方法であって、
    　　　前記溶接ワイヤの一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御するステップと、
    　　　前記溶接ワイヤの前記溶融した一部よりなる溶滴が前記溶接ワイヤから離脱したことを検出する動作を行うことにより前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱した溶滴離脱時点を検出するステップと、
    　　　前記溶滴離脱時点の後直ちに前記溶接電流を低下電流まで低下させるステップと、
    　　　前記溶接電流を前記低下電流まで低下させる前記ステップにおいて前記溶接電流を前記低下電流まで低下させてから所定の電流低下期間が経過した後に所定の電流へ上昇させるステップと、
    を含むアーク溶接制御方法。
  2. 前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、
    　　　前記溶滴離脱時点から定電流制御を行うステップと、
    　　　前記定電流制御を定電圧制御に切替えるステップと、
    を含み、
    前記溶滴離脱時点を検出する前記ステップは、前記所定の電流低下期間が経過した前記時点から所定の検出無効期間には前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱したことを検出する前記動作を行わず、前記所定の検出無効期間が経過した後に前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱したことを検出する前記動作を行うステップを含む、請求項１に記載のアーク溶接制御方法。
  3. 前記溶滴離脱時点を検出する前記ステップは、溶接抵抗または前記溶接抵抗の変化量、または溶接電圧または前記溶接電圧の変化量により前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱したことを検出するステップを含む、請求項１または２に記載のアーク溶接制御方法。
  4. 前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させて前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱するまで前記溶接電流が一定電流となるように前記アーク溶接装置を制御するステップを含む、請求項１または２に記載のアーク溶接制御方法。
  5. 前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、前記溶接電流が、前記溶滴が前記溶接ワイヤから離脱する際のピーク電流と、前記溶接ワイヤの溶融を開始して促進する際の凹状に極小値を有するように湾曲して連続的に変化する溶融電流とを交互に繰り返すように、前記アーク溶接装置を制御するステップを含む、請求項１または２に記載のアーク溶接制御方法。
  6. 前記溶接電流を前記所定の電流へ上昇させる前記ステップは、前記所定の電流が前記ピーク電流と実質的に同じになるように、所定の傾きで所定の電流上昇期間だけ前記溶接電流を前記所定の電流に増加させるステップを含み、
    前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、前記ピーク電流と前記溶融電流の前記極小値との差分である電流変動幅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制御方法。
  7. 前記電流変動幅を制御する前記ステップは、前記所定の傾きと前記所定の電流上昇期間を調整することにより前記電流変動幅を制御するステップを含む、請求項６に記載のアーク溶接制御方法。
  8. 前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、溶接の出力に関連するインダクタンスの値を変更することにより設定電流を中心として前記電流変動幅を調整するステップを含む、請求項７に記載のアーク溶接制御方法。
  9. 前記インダクタンスは、リアクトルと電子リアクトル制御による電子リアクトル値との加算値からなる、請求項７に記載のアーク溶接制御方法。
  10. 前記所定の電流低下期間は、前記所定の電流上昇期間より短い、請求項６から９のいずれか一項に記載のアーク溶接制御方法。
  11. 前記溶接ワイヤの前記一部を溶融させるように前記アーク溶接装置を制御する前記ステップは、溶接電圧の出力を設定する設定電圧に基づいて、前記溶接電流が前記ピーク電流と前記溶融電流とを繰り返すように前記アーク溶接装置を制御するステップを含む、請求項５に記載のアーク溶接制御方法。
  12. 前記低下電流は前記極小値より小さい、請求項５から１１のいずれか一項に記載のアーク溶接制御方法。
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