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WO2015163101A1 - アーク溶接制御方法 - Google Patents

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WO2015163101A1
WO2015163101A1 PCT/JP2015/060347 JP2015060347W WO2015163101A1 WO 2015163101 A1 WO2015163101 A1 WO 2015163101A1 JP 2015060347 W JP2015060347 W JP 2015060347W WO 2015163101 A1 WO2015163101 A1 WO 2015163101A1
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WO
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welding
current
circuit
period
arc
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PCT/JP2015/060347
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English (en)
French (fr)
Inventor
章博 井手
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Publication date
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Priority to JP2016514836A priority patent/JP6448622B2/ja
Priority to EP15782980.5A priority patent/EP3135420B1/en
Priority to US15/302,765 priority patent/US10456852B2/en
Priority to CN201580006780.3A priority patent/CN105992666B/zh
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • 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 periodically repeats normal and reverse feeding speeds of the welding wire to generate a short-circuit period and an arc period. During the arc period, the first welding current is applied and then the first welding current is applied.
  • the present invention also relates to an arc welding control method for energizing a small second welding current.
  • a welding wire as a consumable electrode is fed at a constant speed, and an arc is generated between the welding wire and the base material to perform welding.
  • the welding wire and the base material are often in a welding state in which a short circuit state and an arc generation state are alternately repeated.
  • FIG. 3 is a waveform diagram in the welding method in which the feeding speed is periodically forwarded and reversed.
  • FIG. 4A shows the waveform of the feeding speed Fw
  • FIG. 4B shows the waveform of the welding current Iw
  • FIG. 4C shows the waveform of the welding voltage Vw.
  • the feed speed Fw is a forward feed period above 0 and a reverse feed period below. Forward feeding is feeding in the direction in which the welding wire is brought closer to the base material, and reverse feeding is feeding in a direction away from the base material.
  • the feeding speed Fw changes in a sine wave shape and has a waveform shifted to the forward feeding side. For this reason, the average value of the feeding speed Fw is a positive value, and the welding wire is fed forward on average.
  • the feeding speed Fw is 0 at time t1
  • the period from time t1 to t2 is the forward acceleration period
  • the maximum value of forward feeding at time t2 and the time t2 to
  • the period of t3 is the forward deceleration period
  • the period of time t3 to t4 is the reverse acceleration period
  • the period of time t4 to t5 is the reverse deceleration period It becomes.
  • the feeding speed Fw is in the reverse feed period from time t3, so the welding wire is fed backward.
  • the short circuit is released by this reverse feed, and the arc is regenerated at time t31.
  • the reoccurrence of the arc often occurs before and after the maximum reverse feed value at time t4. In the figure, the case occurs at time t31 during the reverse acceleration period before the reverse maximum value.
  • the welding voltage Vw When the arc is regenerated at time t31, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of several tens of volts as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the welding current Iw is suddenly reduced from about a few hundred ⁇ s before the time t31 by the control for detecting the constriction of the droplet, which is a precursor phenomenon of arc re-occurrence, and at the time t31.
  • the current value When the arc is regenerated, the current value is small.
  • the detection of the necking is performed by detecting that when the necking is formed in the droplet, the current path becomes narrow and the resistance value or the welding voltage value between the welding wire and the base material increases.
  • the feeding speed Fw is reversely sent from time t31 to time t5.
  • the arc length becomes longer.
  • the welding current Iw increases at a predetermined slope, and when the predetermined first welding current value is reached, that value is set at the time of arc re-occurrence (time Maintain for a predetermined period from t31). Thereafter, a second welding current that is smaller than the first welding current is applied until time t61 when the next short circuit occurs.
  • the feeding speed Fw is a forward feeding period from time t5 and becomes a forward feeding peak value at time t6.
  • the next short circuit occurs.
  • the welding voltage Vw gradually decreases as shown in FIG. 5C, and the welding current Iw also gradually decreases as shown in FIG.
  • the cycle between the short circuit and the arc substantially coincides with the cycle between the forward feed and the reverse feed of the feed speed. That is, in this welding method, the cycle between the short circuit and the arc can be set to a desired value by setting the cycle between the forward feed and the reverse feed of the feed speed. For this reason, if this welding method is carried out, it becomes possible to suppress the variation in the cycle between the short circuit and the arc and make it substantially constant, and perform welding with a small amount of spatter generation and a good bead appearance. Can do.
  • the period of the short-circuit and the arc and the period of the forward and reverse feeding speeds are in a synchronized deviation state while keeping the period of the feeding speed forward and backward feeding constant. It is an object of the present invention to provide an arc welding control method capable of suppressing the occurrence of a stable welding.
  • the present invention provides: A short-circuit period and an arc period are generated by periodically repeating forward and reverse feeding speeds of the welding wire, and after the first welding current is applied during the arc period, the first welding current is smaller than the first welding current.
  • the arc welding control method of energizing the second welding current of Detecting the phase of the feed speed at the time of transition from the arc period to the short-circuit period, and changing the value of the first welding current and / or the energization period according to the detected phase An arc welding control method characterized by the above.
  • the present invention changes the value of the first welding current and / or the energization period according to an error between the detected phase and a predetermined short-circuit phase setting value.
  • the time length of the arc period can be adjusted by changing the value of the first welding current and / or the energization period according to the phase of the feeding speed when the short circuit occurs, Variations in the phase of the feeding speed at which a short circuit occurs can be suppressed.
  • the cycle of the short circuit and the arc and the cycle of the forward feed and the reverse feed of the feed rate are synchronized with each other while keeping the cycle of the feed feed forward and reverse feed constant. Stable welding can be performed while suppressing the state.
  • FIG. 1 is a block diagram of a welding power source for carrying out an arc welding control method according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.
  • the power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200V, performs output control such as inverter control according to an error amplification signal Ea described later, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw.
  • a commercial power supply not shown
  • output control such as inverter control according to an error amplification signal Ea described later
  • This power supply main circuit PM is omitted in the drawing, but a primary rectifier that rectifies commercial power, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current to high frequency alternating current, and high frequency alternating current for welding A high-frequency transformer that steps down the voltage to an appropriate voltage value, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current into direct current, a reactor that smoothes the rectified direct current, and modulation that performs pulse width modulation control using the error amplification signal Ea as an input.
  • the circuit includes an inverter drive circuit that receives a pulse width modulation control signal as input and drives a switching element of the inverter circuit.
  • the current reducing resistor R is inserted between the power supply main circuit PM and the welding torch 4.
  • the value of the current reducing resistor R is set to a value (about 0.5 to 3 ⁇ ) that is 10 times or more larger than the short-circuit load (about 0.01 to 0.03 ⁇ ).
  • the feed motor WM receives a feed control signal Fc, which will be described later, and feeds the welding wire 1 at a feed speed Fw by periodically repeating forward feed and reverse feed.
  • a feed control signal Fc which will be described later
  • Fc feed control signal
  • the feeding motor WM may be installed near the tip of the welding torch 4. In some cases, two feed motors WM are used to form a push-pull feed system.
  • the welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 coupled to the feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the base metal 2 and the welding wire 1.
  • a welding voltage Vw is applied between the power feed tip (not shown) in the welding torch 4 and the base material 2, and a welding current Iw is conducted.
  • the welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id.
  • the welding voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd.
  • the short-circuit determination circuit SD receives the welding voltage detection signal Vd as described above, and when this value is less than a predetermined short-circuit / arc determination value (set to about 10 V), determines that it is in the short-circuit period and becomes High level. In the above case, it is determined that the arc period is in effect, and a short-circuit determination signal Sd that goes low is output.
  • a predetermined short-circuit / arc determination value set to about 10 V
  • the feed speed setting circuit FR outputs a feed speed setting signal Fr having a predetermined pattern in which the forward feed and the reverse feed are periodically repeated as will be described in detail with reference to FIG.
  • the feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr and inputs a feed control signal Fc for feeding the welding wire 1 at a feed speed Fw corresponding to the set value to the feed motor WM. Output to.
  • the short circuit phase setting circuit BR outputs a short circuit phase setting signal Br for setting the phase of the feed speed Fw that causes a short circuit.
  • the short-circuit phase detection circuit BD receives the feed speed setting signal Fr and the short-circuit determination signal Sd as inputs, and detects the phase of the feed speed setting signal Fr when the short-circuit determination signal Sd changes to a high level (short circuit). It detects and outputs as a short circuit phase detection signal Bd. Details of this operation will be described later with reference to FIG.
  • G is a predetermined amplification factor (positive value).
  • the first welding current setting signal Iwr1 is output. I0 is a predetermined initial value. By this circuit, the first welding current setting signal Iwr1 is feedback-controlled so that the short circuit phase detection signal Bd matches the short circuit phase setting signal Br.
  • the constriction detection circuit ND receives the short-circuit determination signal Sd, the welding voltage detection signal Vd, and the welding current detection signal Id, and detects the welding voltage when the short-circuit determination signal Sd is at a high level (short-circuit period).
  • the voltage rise value of the signal Vd reaches a predetermined squeezing detection reference value, it is determined that a squeezing has been formed and becomes a high level, and when the short-circuit determination signal Sd changes to a low level (arc period), it becomes a low level.
  • the squeezing detection signal Nd is output.
  • the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level when the differential value of the welding voltage detection signal Vd during the short circuit period reaches the squeezing detection reference value corresponding thereto. Further, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the value of the welding voltage detection signal Vd by the value of the welding current detection signal Id, and when the differential value of the resistance value reaches the corresponding squeezing detection reference value, the squeezing occurs. The detection signal Nd may be changed to a high level.
  • the low level current setting circuit ILR outputs a predetermined low level current setting signal Ilr.
  • the current comparison circuit CM receives the low level current setting signal Ilr and the welding current detection signal Id as input, and becomes a high level when Id ⁇ Ilr, and a low level current comparison signal Cm when Id ⁇ Ilr. Is output.
  • the drive circuit DR receives the current comparison signal Cm and the above-described squeezing detection signal Nd, changes to a low level when the squeezing detection signal Nd changes to a high level, and then changes to a high level when the current comparison signal Cm changes to a high level.
  • the drive signal Dr that changes in level is output to the base terminal of the transistor TR. Therefore, when the constriction is detected, the drive signal Dr becomes a low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted into the energization path. Therefore, the welding current Iw for energizing the short-circuit load decreases rapidly. .
  • the sharply decreased welding current Iw value decreases to the low level current setting signal Ilr value
  • the drive signal Dr becomes a high level and the transistor TR is turned on, so that the current reducing resistor R is short-circuited and is normally Return to the state.
  • the current control setting circuit ICR receives the short circuit determination signal Sd, the low level current setting signal Ilr, the squeezing detection signal Nd, and the first welding current setting signal Iwr1 as input, and performs the following processing.
  • a control setting signal Icr is output. 1)
  • a predetermined initial current set value is output as the current control setting signal Icr during a predetermined initial period from the time when the short circuit determination signal Sd changes to the high level (short circuit). 2) Thereafter, the value of the current control setting signal Icr is increased from the initial current setting value to a predetermined peak setting value at a predetermined short-circuit slope, and the value is maintained.
  • the off-delay circuit TDS receives the short-circuit determination signal Sd and the first welding current energization period setting signal Twr1 as input, and sets the first welding current energization period when the short-circuit determination signal Sd changes from the High level to the Low level.
  • the delay signal Tds is output with an off-delay for the period of the signal Twr1. Therefore, the delay signal Tds is a signal that becomes a high level when the short-circuiting period starts, and is turned off and delayed to a low level only during the period of the first welding current energization period setting signal Twr1 after the arc is regenerated.
  • the current error amplification circuit EI amplifies an error between the current control setting signal Icr (+) and the welding current detection signal Id ( ⁇ ), and outputs a current error amplification signal Ei.
  • the voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr for setting the welding voltage during the arc period.
  • the voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr (+) and the welding voltage detection signal Vd ( ⁇ ), and outputs a voltage error amplification signal Ev.
  • the control switching circuit SW receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, and the delay signal Tds as inputs, and the delay signal Tds is at the high level (the arc is regenerated from the start of the short circuit and the first welding is performed).
  • the current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea when the current energization period setting signal Twr1 elapses), and the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea when the current level is low (arc). Output as.
  • constant current control is performed during the short-circuit period + first welding current energization period, and constant voltage control is performed during the other arc periods.
  • FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding power source of FIG. 1 for explaining the arc welding control method according to the first embodiment of the present invention.
  • the figure (A) shows the time change of the feeding speed Fw of the welding wire 1
  • the figure (B) shows the time change of the welding current Iw
  • the figure (C) shows the time change of the welding voltage Vw
  • (D) shows the time change of the squeezing detection signal Nd
  • (E) shows the time change of the drive signal Dr
  • (F) shows the time change of the delay signal Tds
  • G Shows the time change of the current control setting signal Icr.
  • the feeding speed Fw when the feeding speed Fw is a positive value above 0, it indicates that the welding wire is being fed forward, and when the feeding speed Fw is a negative value below 0, Indicates that it is being sent back. Since the feeding speed Fw shown in FIG. 5A is set by a feeding speed setting signal Fr (not shown), both waveforms are similar waveforms. Further, the feeding speed Fw shown in FIG. 3A has the same waveform as the feeding speed Fw shown in FIG.
  • the feeding speed Fw is 0 at time t1
  • the period from time t1 to t2 is the forward acceleration period
  • the maximum value of forward feeding at time t2 and the time t2 to
  • the period of t3 is the forward deceleration period
  • the period of time t3 to t4 is the reverse acceleration period
  • the period of time t4 to t5 is the reverse deceleration period It becomes. Therefore, the feeding speed Fw has a waveform that repeats the period from time t1 to t5 as one cycle. This one period is a constant value during welding and does not change.
  • the phase of the feeding speed Fw is 0 ° at time t1, 90 ° at time t2, 180 ° at time t3, 270 ° at time t4, and 360 ° (0 °) at time t5.
  • it changes in a sine wave shape in the figure, it may be changed in a triangular wave shape or a trapezoidal wave shape.
  • the normal transmission period from time t1 to t3 is 5.4 ms
  • the reverse transmission period from time t3 to t5 is 4.6 ms
  • one period is 10 ms.
  • the maximum value for forward feed is 50 m / min
  • the maximum value for reverse feed is ⁇ 40 m / min.
  • the average value of the feeding speed Fw is about +4 m / min
  • the average welding current value is about 150A.
  • the welding voltage Vw rapidly decreases to a short circuit voltage value of several volts.
  • the short-circuit phase detection circuit BD in FIG. 1 detects the phase of the feed speed Fw (feed speed setting signal Fr) when the short-circuit occurs and outputs the short-circuit phase detection signal Bd.
  • Bd 110 °.
  • G is a predetermined amplification factor (positive value).
  • the phase error amplification signal Eb is input to the first welding current setting circuit IWR1 and the first welding current energization period setting circuit TWR1 in FIG. 1, and the first welding current setting signal Iwr1 after the arc generation (time t33) and A first welding current energization period setting signal Twr1 is output.
  • the phase error amplification signal Eb is a negative value
  • the first welding current setting signal Iwr1 and the first welding current energization period setting signal Twr1 are decreased.
  • the time length of the arc period from time t33 to t61 is controlled to be short.
  • the phase of the next short circuit occurrence at time t61 is accelerated, and the value of the short circuit phase detection signal Bd becomes small, so that it approaches the value of the short circuit phase setting signal Br.
  • the phase of the short circuit occurring at time t21 is smaller than the value of the short circuit phase setting signal Br
  • the first welding current setting signal Iwr1 and the first welding current energization period setting signal Twr1 increase.
  • the phase of the next short-circuit occurrence is delayed and the short-circuit phase detection signal Bd is increased, so that it approaches the value of the short-circuit phase setting signal Br.
  • the delay signal Tds changes from the Low level to the High level as shown in FIG.
  • the current control setting signal Icr changes to a predetermined initial current setting value which is a small value at time t21.
  • the current control setting signal Icr becomes the above initial current set value during a predetermined initial period from time t21 to t22, and during a predetermined short circuit during the period from time t22 to t23. It rises with an inclination and becomes a predetermined peak set value during the period of time t23 to t31. Since the constant current control is performed as described above during the short circuit period, the welding current Iw is controlled to a value corresponding to the current control setting signal Icr. For this reason, as shown in FIG.
  • the welding current Iw rapidly decreases from the welding current during the arc period at time t21, becomes an initial current value during the initial period from time t21 to t22, and reaches from time t22 to t23. During the period, it rises with a slope at the time of short circuit, and reaches a peak value during the period from time t23 to t31.
  • the initial period is set to 1 ms
  • the initial current is set to 50 A
  • the short-circuit slope is set to 400 A / ms
  • the peak value is set to 450 A. As shown in FIG.
  • the squeezing detection signal Nd is at a high level during a period between times t31 and t33, which will be described later, and is at a low level during other periods.
  • the drive signal Dr is at a low level during a period from time t31 to t32 described later, and is at a high level during other periods. Therefore, during the period before time t31 in the figure, the drive signal Dr is at a high level and the transistor TR in FIG. 1 is turned on, so that the current reducing resistor R is short-circuited and the normal consumable electrode arc welding power source is connected. It becomes the same state.
  • the welding voltage Vw increases from around time t23 when the welding current Iw reaches its peak value. This is because a constriction is gradually formed in the droplet due to the reverse feed of the welding wire and the action of the pinch force caused by the welding current Iw.
  • the constriction detection signal Nd changes to a high level as shown in FIG.
  • the drive signal Dr becomes a low level, so that the transistor TR in FIG. 1 is turned off, and the current reducing resistor R is inserted into the energization path.
  • the current control setting signal Icr decreases to the value of the low level current setting signal Ilr. For this reason, as shown in FIG. 5B, the welding current Iw rapidly decreases from the peak value to the low level current value Il.
  • the drive signal Dr returns to the high level as shown in FIG. 5E, so that the transistor TR in FIG. The device R is short-circuited.
  • the welding current Iw maintains the low level current value Il until the arc is regenerated at time t33 because the current control setting signal Icr remains the low level current setting signal Ilr. Therefore, the transistor TR is turned off only during a period from the time when the squeezing detection signal Nd changes to the high level at time t31 until the welding current Iw decreases to the low level current value Il at time t32.
  • the welding voltage Vw rapidly increases after once decreasing from time t31 because the welding current Iw becomes small.
  • the low level current value Il is set to 50 A, for example.
  • the feed speed Fw is decelerated while maintaining the reverse feed state, as shown in FIG.
  • the value of the current control setting signal Icr rises from the value of the low level current setting signal Ilr with a predetermined arc slope as shown in FIG.
  • the delay signal Tds remains at the high level until time t41 when the period Td of the first welding current energization period setting signal Twr1 elapses after the arc is regenerated at time t33. is there.
  • the welding power source is controlled at a constant current until time t41, as shown in FIG. 5B, the welding current Iw rises at the arc slope from time t33, and the value of the first welding current setting signal Iwr1.
  • the value is maintained until time t41.
  • the welding voltage Vw is in a state of a large first welding voltage value during the first welding current energization period Tw1 from time t33 to t41.
  • the squeezing detection signal Nd changes to the low level because the arc is regenerated at time t33.
  • the arc inclination is set to 400 A / ms.
  • the delay signal Tds changes to the Low level as shown in FIG.
  • the welding power source is switched from constant current control to constant voltage control. From the time when the arc is regenerated at time t33 to time t5, the welding wire is fed backward, so the arc length gradually increases. Since it is the forward feed acceleration period from time t5, the feed speed Fw is switched to forward feed as shown in FIG.
  • the welding current Iw is energized by the second welding current Iw2 that gradually decreases from the first welding current Iw1.
  • the welding voltage Vw gradually decreases from the first welding voltage value.
  • the next short circuit occurs at time t61 after the maximum value for forward feeding at time t6.
  • the phase of the short circuit occurrence is closer to the value of the short circuit phase setting signal Br than the phase of the short circuit occurrence at time t21.
  • the phase of the feed speed Fw at which a short circuit occurs is maintained substantially constant even if a disturbance occurs, so that the cycle of the short circuit and the arc, and the cycle of forward feed and reverse feed of the feed speed are It is possible to suppress a synchronization shift state.
  • one cycle of the feeding speed Fw from time t1 to t5 is constant and does not change.
  • the phase of the feeding speed at the time of transition from the arc period to the short-circuit period is detected, and the value of the first welding current and / or the energization period is changed according to the detected phase. .
  • the time length of the arc period can be adjusted by changing the value of the first welding current and / or the energization period according to the phase of the feeding speed when the short circuit occurs, the short circuit occurs.
  • the fluctuation in the phase of the feeding speed can be suppressed.
  • the period of the short-circuit and the arc and the period of the forward and reverse of the feeding speed are maintained while the period of the forward and backward feeding of the feeding speed is kept constant. Stable welding can be performed by suppressing the synchronous shift state.
  • the cycle between the forward feed and the reverse feed of the feed speed is kept constant, and the cycle of the short circuit and the arc and the cycle of the feed speed forward feed and the reverse feed are in a synchronized shift state. Therefore, it is possible to provide an arc welding control method capable of suppressing welding and performing stable welding.

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Abstract

　溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法において、溶接状態の安定性を向上させる。　溶接ワイヤの送給速度Ｆｗの正送と逆送とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、アーク期間中は第１溶接電流Ｉｗ１を通電した後に第１溶接電流Ｉｗ１よりも小の第２溶接電流Ｉｗ２を通電するアーク溶接制御方法において、アーク期間から短絡期間に移行した時点ｔ２１の送給速度Ｆｗの位相を検出し、検出された位相に応じて第１溶接電流の値Ｉｗ１及び／又は通電期間Ｔｗ１を変化させる。これにより、外乱による短絡発生時の送給速度の位相が変動することを抑制することができるので、溶接状態の安定性を向上させることができる。

Description

アーク溶接制御方法
　本発明は、溶接ワイヤの送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、アーク期間中は第１溶接電流を通電した後に第１溶接電流よりも小の第２溶接電流を通電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状態とアーク発生状態とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。
　ところで、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。
　図３は、送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法における波形図である。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの波形を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの波形を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの波形を示す。以下、同図を参照して説明する。
　同図（Ａ）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を母材に近づける方向に送給することであり、逆送とは母材から離反する方向に送給することである。送給速度Ｆｗは、正弦波状に変化しており、正送側にシフトした波形となっている。このために、送給速度Ｆｗの平均値は正の値となり、溶接ワイヤは平均的には正送されている。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１時点では０であり、時刻ｔ１～ｔ２の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２で正送の最大値となり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ３～ｔ４の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４で逆送の最大値となり、時刻ｔ４～ｔ５の期間は逆送減速期間となる。
　溶接ワイヤと母材との短絡は、時刻ｔ２の正送最大値の前後で発生することが多い。同図では、正送最大値の後の正送減速期間中の時刻ｔ２１で発生した場合である。時刻ｔ２１において短絡が発生すると、同図（Ｃ）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（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗも小電流値の初期電流値に減少する。その後、溶接電流Ｉｗは、所定の傾斜で増加し、予め定めたピーク値に達するとその値を維持する。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からは逆送期間になるので、溶接ワイヤは逆送される。この逆送によって短絡が解除されて、時刻ｔ３１においてアークが再発生する。アークの再発生は、時刻ｔ４の逆送最大値の前後で発生することが多い。同図では、逆送最大値の前の逆送加速期間中の時刻ｔ３１で発生した場合である。
　時刻ｔ３１においてアークが再発生すると、同図（Ｃ）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。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、アーク再発生の前兆現象である溶滴のくびれを検出する制御によって、時刻ｔ３１よりも数百μｓ程度前の時点から急減し、時刻ｔ３１のアーク再発生時点では小電流値となっている。このくびれの検出は、溶滴にくびれが形成されると通電路が狭くなり溶接ワイヤと母材との間の抵抗値又は溶接電圧値が上昇することを検出することによって行われる。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３１から時刻ｔ５まで逆送される。この期間中は、アーク長が長くなる期間となる。時刻ｔ３１～ｔ５の期間中は、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、所定の傾斜で増加し、所定の第１溶接電流値に達するとその値をアーク再発生時（時刻ｔ３１）からの所定期間維持する。その後は次の短絡が発生する時刻ｔ６１まで第１溶接電流よりも小となる第２溶接電流が通電する。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ５から正送期間となり、時刻ｔ６で正送ピーク値となる。そして、時刻ｔ６１において、次の短絡が発生する。この時刻ｔ５～ｔ６１の期間中は、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは次第に減少し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗも次第に減少する。
　上述したように、短絡とアークとの周期は、送給速度の正送と逆送との周期と略一致することになる。すなわち、この溶接方法では、送給速度の正送と逆送との周期を設定することによって短絡とアークとの周期を所望値にすることができる。このために、この溶接方法を実施すれば、短絡とアークとの周期のばらつきを抑制して略一定にすることが可能となり、スパッタ発生量の少ない、かつ、ビード外観の良好な溶接を行なうことができる。
　しかし、送給速度の正送と逆送とを繰り返す溶接方法において、給電チップ・母材間距離、溶融池の不規則な運動、溶接姿勢の変化等の外乱によって、短絡が上述した適正なタイミングで発生しない場合が生じる。このようになると、短絡とアークとの周期と正送と逆送との周期とが同期しなくなり、短絡とアークとの周期がばらつくことになる。この同期ズレ状態を元の同期状態に戻すための方法が、特許文献１に開示されている。
　特許文献１の発明では、溶接ワイヤの正送中で送給速度の減速中に、送給速度が所定の送給速度になるまでに短絡が発生しない場合には、周期的な変化を中止して送給速度を第１の送給速度に一定制御し、第１の送給速度による正送中に短絡が発生すると第１の送給速度から減速を開始して周期的な変化を再開して溶接を行うものである。これにより、同期ズレ状態を同期状態に戻そうとしている。
日本国特許第４８０７４７４号公報
　特許文献１の発明では、短絡が適正なタイミングで発生しないときは、送給速度を正送の一定速度に切り換え、短絡が発生すると送給速度を元の周期的な変化に戻している。しかし、この制御では、送給速度の周期を自ら変動させることになり、溶接状態が不安定状態に陥る場合が生じる。
　そこで、本発明では、送給速度の正送と逆送との周期を一定に保ったままで、短絡とアークとの周期と送給速度の正送と逆送との周期とが同期ズレ状態になることを抑制し、安定した溶接を行なう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、本発明は、
溶接ワイヤの送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、前記アーク期間中は第１溶接電流を通電した後に前記第１溶接電流よりも小の第２溶接電流を通電するアーク溶接制御方法において、
　前記アーク期間から前記短絡期間に移行した時点の前記送給速度の位相を検出し、前記検出された位相に応じて前記第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させる、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。
　本発明は、前記検出された位相と予め定めた短絡位相設定値との誤差に応じて前記第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させる、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。
　本発明によれば、短絡が発生したときの送給速度の位相に応じて第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させることによってアーク期間の時間長さを調整することができるので、短絡が発生する送給速度の位相の変動を抑制することができる。このために、本発明では、送給速度の正送と逆送との周期を一定に保ったままで、短絡とアークとの周期と送給速度の正送と逆送との周期とが同期ズレ状態になることを抑制し、安定した溶接を行なうことができる。
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説明するための、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。 従来技術において、送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返す溶接方法における波形図である。
　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、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗ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、整流された直流を平滑するリアクトル、上記の誤差増幅信号Ｅａを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信号を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路を備えている。
　減流抵抗器Ｒは、上記の電源主回路ＰＭと溶接トーチ４との間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡負荷（０．０１～０．０３Ω程度）の１０倍以上大きな値（０．５～３Ω程度）に設定される。この減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、溶接電源内の直流リアクトル及び外部ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電される。トランジスタＴＲは、減流抵抗器Ｒと並列に接続されて、後述する駆動信号Ｄｒに従ってオン又はオフ制御される。
　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。この送給モータ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。
　溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。
　短絡判別回路ＳＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡／アーク判別値（１０Ｖ程度に設定）未満であるときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間にあると判別してＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。
　送給速度設定回路ＦＲは、図２（Ａ）で詳述するように、正送と逆送とが周期的に繰り返される予め定めたパターンの送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
　送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この設定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。
　短絡位相設定回路ＢＲは、短絡を発生させる送給速度Ｆｗの位相を設定するための短絡位相設定信号Ｂｒを出力する。短絡位相検出回路ＢＤは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化したときの送給速度設定信号Ｆｒの位相を検出して、短絡位相検出信号Ｂｄとして出力する。この動作の詳細は、図２で後述する。
　位相誤差増幅回路ＥＢは、上記の短絡位相設定信号Ｂｒ（＋）と上記の短絡位相検出信号Ｂｄ（－）との誤差を増幅して、位相誤差増幅信号Ｅｂ＝Ｇ・（Ｂｒ－Ｂｄ）を出力する。ここで、Ｇは、予め定めた増幅率（正の値）である。
　第１溶接電流設定回路ＩＷＲ１は、上記の位相誤差増幅信号Ｅｂ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化するごとに、Ｉｗｒ１＝Ｉ０＋ΣＥｂの加算を溶接中行い、第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１を出力する。Ｉ０は、予め定めた初期値である。この回路によって、短絡位相検出信号Ｂｄが短絡位相設定信号Ｂｒと一致するように第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１がフィードバック制御される。
　第１溶接電流通電期間設定回路ＴＷＲ１は、上記の位相誤差増幅信号Ｅｂ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化するごとに、Ｔｗｒ１＝Ｔ０＋ΣＥｂの加算を溶接中行い、第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１を出力する。Ｔ０は、予め定めた初期値である。この回路によって、短絡位相検出信号Ｂｄが短絡位相設定信号Ｂｒと一致するように第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１がフィードバック制御される。
　くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄ及び上記の溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの溶接電圧検出信号Ｖｄの電圧上昇値が予め定めたくびれ検出基準値に達した時点でくびれが形成されたと判別してＨｉｇｈレベルとなり、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Ｌｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の溶接電圧検出信号Ｖｄの微分値がそれに対応したくびれ検出基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。さらに、溶接電圧検出信号Ｖｄの値を溶接電流検出信号Ｉｄの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応するくびれ検出基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。
　低レベル電流設定回路ＩＬＲは、予め定めた低レベル電流設定信号Ｉｌｒを出力する。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉｌｒ及び上記の溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、Ｉｄ＜ＩｌｒのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉｄ≧ＩｌｒのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。
　駆動回路ＤＲは、この電流比較信号Ｃｍ及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するとＬｏｗレベルに変化し、その後に電流比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化するとＨｉｇｈレベルに変化する駆動信号Ｄｒを上記のトランジスタＴＲのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Ｄｒはくびれが検出されるとＬｏｗレベルになり、トランジスタＴＲがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されるので、短絡負荷を通電する溶接電流Ｉｗは急減する。そして、急減した溶接電流Ｉｗの値が低レベル電流設定信号Ｉｌｒの値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになり、トランジスタＴＲがオン状態になるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の状態に戻る。
　電流制御設定回路ＩＣＲは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の低レベル電流設定信号Ｉｌｒ、上記のくびれ検出信号Ｎｄ及び上記の第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１を入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉｃｒを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点から予め定めた初期期間中は、予め定めた初期電流設定値を電流制御設定信号Ｉｃｒとして出力する。
２）その後は、電流制御設定信号Ｉｃｒの値を、上記の初期電流設定値から予め定めた短絡時傾斜で予め定めたピーク設定値まで上昇させ、その値を維持する。
３）くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、電流制御設定信号Ｉｃｒの値を低レベル電流設定信号Ｉｌｒの値に切り換えて維持する。
４）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化すると、電流制御設定信号Ｉｃｒを、予め定めたアーク時傾斜で第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１の値まで上昇させ、その値を維持する。
　オフディレイ回路ＴＤＳは、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１を入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する時点を第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１の期間だけオフディレイさせて遅延信号Ｔｄｓを出力する。したがって、この遅延信号Ｔｄｓは、短絡期間になるとＨｉｇｈレベルとなり、アークが再発生してから第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１の期間だけオフディレイしてＬｏｗレベルになる信号である。
　電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉｃｒ（＋）と上記の溶接電流検出信号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、アーク期間中の溶接電圧を設定するための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（＋）と上記の溶接電圧検出信号Ｖｄ（－）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。
　制御切換回路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及び上記の遅延信号Ｔｄｓを入力として、遅延信号ＴｄｓがＨｉｇｈレベル（短絡開始からアークが再発生して第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１の期間が経過するまでの期間）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｌｏｗレベル（アーク）のとき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。この回路により、短絡期間＋第１溶接電流通電期間中は定電流制御となり、それ以外のアーク期間中は定電圧制御となる。
　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説明するための、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）は溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｄ）はくびれ検出信号Ｎｄの時間変化を示し、同図（Ｅ）は駆動信号Ｄｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）は遅延信号Ｔｄｓの時間変化を示し、同図（Ｇ）は電流制御設定信号Ｉｃｒの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、０よりも上側の正の値のときは溶接ワイヤが正送されていることを示し、０よりも下側の負の値のときは逆送されていることを示す。同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆｒ（図示は省略）によって設定されるので、両波形は相似波形となる。また、同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは、図３（Ａ）の送給速度Ｆｗと同一波形である。
　同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１時点では０であり、時刻ｔ１～ｔ２の期間は正送加速期間となり、時刻ｔ２で正送の最大値となり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は正送減速期間となり、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ３～ｔ４の期間は逆送加速期間となり、時刻ｔ４で逆送の最大値となり、時刻ｔ４～ｔ５の期間は逆送減速期間となる。したがって、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ１～ｔ５の期間を１周期として繰り返す波形となる。この１周期は、溶接中は一定値であり変化しない。送給速度Ｆｗの位相は、時刻ｔ１が０°となり、時刻ｔ２が９０°となり、時刻ｔ３が１８０°となり、時刻ｔ４が２７０°となり、時刻ｔ５が３６０°（０°）となる。同図では正弦波状に変化しているが、三角波状又は台形波状に変化するようにしても良い。例えば、時刻ｔ１～ｔ３の正送期間は５．４ｍｓであり、時刻ｔ３～ｔ５の逆送期間は４．６ｍｓであり、１周期は１０ｍｓとなる。また、正送の最大値は５０ｍ／ｍｉｎであり、逆送の最大値は－４０ｍ／ｍｉｎである。このときの送給速度Ｆｗの平均値は約＋４ｍ／ｍｉｎとなり、平均溶接電流値は約１５０Ａとなる。
　同図は、短絡位相設定信号Ｂｒ（図示は省略）＝１００°の場合とする。同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤと母材との短絡が時刻ｔ２１で発生すると、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減する。このときに、図１の短絡位相検出回路ＢＤによって、短絡が発生したときの送給速度Ｆｗ（送給速度設定信号Ｆｒ）の位相が検出されて短絡位相検出信号Ｂｄが出力される。同図では、Ｂｄ＝１１０°の場合とする。
　次に、図１の位相誤差増幅回路ＥＢによって、位相誤差増幅信号Ｅｂ＝Ｇ・（Ｂｒ－Ｂｄ）＝Ｇ・（１００－１１０）＝Ｇ・（－１０）が出力される。ここで、Ｇは予め定めた増幅率（正の値）である。そして、この位相誤差増幅信号Ｅｂが図１の第１溶接電流設定回路ＩＷＲ１及び第１溶接電流通電期間設定回路ＴＷＲ１に入力されて、アーク発生（時刻ｔ３３）後の第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１及び第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１が出力される。同図では、位相誤差増幅信号Ｅｂが負の値であるので、第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１及び第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１が減少する。このために、時刻ｔ３３～ｔ６１のアーク期間の時間長さが短くなるように制御される。これにより、時刻ｔ６１の次の短絡発生の位相が早くなり、短絡位相検出信号Ｂｄの値が小さくなるので、短絡位相設定信号Ｂｒの値に近づくことになる。
　逆に、時刻ｔ２１に発生した短絡の位相が短絡位相設定信号Ｂｒの値よりも小さい場合には、第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１及び第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１は増加する。この結果、次の短絡発生の位相が遅くなり、短絡位相検出信号Ｂｄが大きくなるので、短絡位相設定信号Ｂｒの値に近づくことになる。
　時刻ｔ２１において短絡が発生して溶接電圧Ｖｗが短絡／アーク判別値Ｖｔａ未満になったことを判別すると、同図（Ｆ）に示すように、遅延信号ＴｄｓはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、電流制御設定信号Ｉｃｒは時刻ｔ２１において小さな値である予め定めた初期電流設定値に変化する。
　時刻ｔ３からは逆送加速期間となるので、送給速度Ｆｗは逆送方向に切り換わる。同図（Ｇ）に示すように、電流制御設定信号Ｉｃｒは、時刻ｔ２１～ｔ２２の予め定めた初期期間中は上記の初期電流設定値となり、時刻ｔ２２～ｔ２３の期間中は予め定めた短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ２３～ｔ３１の期間中は予め定めたピーク設定値となる。短絡期間中は上述したように定電流制御されているので、溶接電流Ｉｗは電流制御設定信号Ｉｃｒに相当する値に制御される。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ２１においてアーク期間の溶接電流から急減し、時刻ｔ２１～ｔ２２の初期期間中は初期電流値となり、時刻ｔ２２～ｔ２３の期間中は短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ２３～ｔ３１の期間中はピーク値となる。例えば、初期期間は１ｍｓに、初期電流は５０Ａに、短絡時傾斜は４００Ａ／ｍｓに、ピーク値は４５０Ａに設定される。同図（Ｄ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、後述する時刻ｔ３１～ｔ３３の期間はＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の期間はＬｏｗレベルとなる。同図（Ｅ）に示すように、駆動信号Ｄｒは、後述する時刻ｔ３１～ｔ３２の期間はＬｏｗレベルとなり、それ以外の期間はＨｉｇｈレベルとなる。したがって、同図において時刻ｔ３１以前の期間中は、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルとなり、図１のトランジスタＴＲがオン状態となるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の消耗電極アーク溶接電源と同一の状態となる。
　同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗがピーク値となる時刻ｔ２３あたりから上昇する。これは、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。
　時刻ｔ３１において、くびれの形成状態が基準状態に達すると、同図（Ｄ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｅ）に示すように、駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図１のトランジスタＴＲはオフ状態となり減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、同図（Ｇ）に示すように、電流制御設定信号Ｉｃｒは低レベル電流設定信号Ｉｌｒの値へと小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗはピーク値から低レベル電流値Ｉｌへと急減する。そして、時刻ｔ３２において溶接電流Ｉｗが低レベル電流値Ｉｌまで減少すると、同図（Ｅ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、図１のトランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、電流制御設定信号Ｉｃｒが低レベル電流設定信号Ｉｌｒのままであるので、時刻ｔ３３のアーク再発生までは低レベル電流値Ｉｌを維持する。したがって、トランジスタＴＲは、時刻ｔ３１にくびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点から時刻ｔ３２に溶接電流Ｉｗが低レベル電流値Ｉｌに減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが小さくなるので時刻ｔ３１から一旦減少した後に急上昇する。低レベル電流値Ｉｌは、例えば５０Ａに設定される。
　時刻ｔ３３において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが再発生すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの値は短絡／アーク判別値Ｖｔａ以上となる。
　アークが再発生した直後の時刻ｔ４からは逆送減速期間になるので、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送状態を維持しつつ減速する。時刻ｔ３３にアークが再発生すると、同図（Ｇ）に示すように、電流制御設定信号Ｉｃｒの値は、低レベル電流設定信号Ｉｌｒの値から予め定めたアーク時傾斜で上昇し、上記の第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１の値に達するとその値を維持する。同図（Ｆ）に示すように、遅延信号Ｔｄｓは、時刻ｔ３３にアークが再発生してから上記の第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１の期間Ｔｄが経過する時刻ｔ４１までＨｉｇｈレベルのままである。したがって、溶接電源は時刻ｔ４１まで定電流制御されているので、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ３３からアーク時傾斜で上昇し、第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１の値に達するとその値を時刻ｔ４１まで維持する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ３３～ｔ４１の第１溶接電流通電期間Ｔｗ１中は大きな値の第１溶接電圧値の状態にある。同図（Ｄ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ３３にアークが再発生するので、Ｌｏｗレベルに変化する。例えば、アーク時傾斜は４００Ａ／ｍｓに設定される。
　時刻ｔ４１において、同図（Ｆ）に示すように、遅延信号ＴｄｓがＬｏｗレベルに変化する。この結果、溶接電源は定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。時刻ｔ３３にアークが再発生してから時刻ｔ５までは、溶接ワイヤは逆送しているので、アーク長は次第に長くなる。時刻ｔ５からは正送加速期間になるので、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送に切り換えられる。時刻ｔ４１に定電圧制御に切り換えられると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、第１溶接電流Ｉｗ１から次第に減少する第２溶接電流Ｉｗ２が通電する。同様に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、第１溶接電圧値から次第に減少する。
　時刻ｔ６の正送最大値の後の時刻ｔ６１において、次の短絡が発生する。この短絡発生の位相は、時刻ｔ２１の短絡発生の位相よりも短絡位相設定信号Ｂｒの値に近づいている。このために、短絡が発生する送給速度Ｆｗの位相は外乱が発生しても略一定に維持されるので、短絡とアークとの周期と送給速度の正送と逆送との周期とが同期ズレ状態になることを抑制することができる。このときに、時刻ｔ１～ｔ５の送給速度Ｆｗの１周期は一定であり、変化しない。
　上述した実施の形態１では、位相誤差増幅信号Ｅｂに応じて第１溶接電流設定信号Ｉｗｒ１及び第１溶接電流通電期間設定信号Ｔｗｒ１がフィードバック制御される場合を説明したが、どちらか一方だけを制御するようにしても良い。
　上述した実施の形態１によれば、アーク期間から短絡期間に移行した時点の送給速度の位相を検出し、検出された位相に応じて第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させる。これにより、短絡が発生したときの送給速度の位相に応じて第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させることによってアーク期間の時間長さを調整することができるので、短絡が発生する送給速度の位相の変動を抑制することができる。このために、本実施の形態では、送給速度の正送と逆送との周期を一定に保ったままで、短絡とアークとの周期と送給速度の正送と逆送との周期とが同期ズレ状態になることを抑制し、安定した溶接を行なうことができる。
　本発明によれば、送給速度の正送と逆送との周期を一定に保ったままで、短絡とアークとの周期と送給速度の正送と逆送との周期とが同期ズレ状態になることを抑制し、安定した溶接を行なうことができるアーク溶接制御方法を提供することができる。
　以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　本出願は、２０１４年４月２２日出願の日本特許出願（特願２０１４－０８８３１９）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
ＢＤ   短絡位相検出回路
Ｂｄ   短絡位相検出信号
ＢＲ   短絡位相設定回路
Ｂｒ   短絡位相設定信号
ＣＭ   電流比較回路
Ｃｍ   電流比較信号
ＤＲ   駆動回路
Ｄｒ   駆動信号
Ｅａ   誤差増幅信号
ＥＢ   位相誤差増幅回路
Ｅｂ   位相誤差増幅信号
ＥＩ   電流誤差増幅回路
Ｅｉ   電流誤差増幅信号
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
ＦＲ   送給速度設定回路
Ｆｒ   送給速度設定信号
Ｆｗ   送給速度
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉｃｒ 電流制御設定信号
ＩＤ   溶接電流検出回路
Ｉｄ   溶接電流検出信号
Ｉｌ   低レベル電流値
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉｌｒ 低レベル電流設定信号
Ｉｗ   溶接電流
Ｉｗ１ 第１溶接電流
Ｉｗ２ 第２溶接電流
ＩＷＲ１      第１溶接電流設定回路
Ｉｗｒ１      第１溶接電流設定信号
ＮＤ   くびれ検出回路
Ｎｄ   くびれ検出信号
ＰＭ   電源主回路
Ｒ     減流抵抗器
ＳＤ   短絡判別回路
Ｓｄ   短絡判別信号
ＳＷ   制御切換回路
ＴＤＳ オフディレイ回路
Ｔｄｓ 遅延信号
ＴＲ   トランジスタ
Ｔｗ１ 第１溶接電流通電期間
ＴＷＲ１      第１溶接電流通電期間設定回路
Ｔｗｒ１      第１溶接電流通電期間設定信号
ＶＤ   溶接電圧検出回路
Ｖｄ   溶接電圧検出信号
ＶＲ   電圧設定回路
Ｖｒ   電圧設定信号
Ｖｔａ 短絡／アーク判別値
Ｖｗ   溶接電圧
ＷＭ   送給モータ

Claims (2)

  1. 　溶接ワイヤの送給速度の正送と逆送とを周期的に繰り返して短絡期間とアーク期間とを発生させ、前記アーク期間中は第１溶接電流を通電した後に前記第１溶接電流よりも小の第２溶接電流を通電するアーク溶接制御方法において、
    　前記アーク期間から前記短絡期間に移行した時点の前記送給速度の位相を検出し、前記検出された位相に応じて前記第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させる、
    ことを特徴とするアーク溶接制御方法。
  2. 　前記検出された位相と予め定めた短絡位相設定値との誤差に応じて前記第１溶接電流の値及び／又は通電期間を変化させる、
    ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接制御方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020067074A1 (ja) 2018-09-26 2020-04-02 株式会社神戸製鋼所 溶接電源、溶接システム、溶接電源の制御方法及びプログラム

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12128508B2 (en) * 2018-10-22 2024-10-29 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for controlling arc initiation and termination in a welding process
JP7499434B2 (ja) * 2019-05-22 2024-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置
JP7265308B2 (ja) * 2019-08-30 2023-04-26 株式会社ダイヘン 溶接装置
CN112372111B (zh) * 2020-11-06 2022-06-17 唐山松下产业机器有限公司 双丝焊接的相位控制方法、装置、焊接设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6142484A (ja) * 1984-08-07 1986-02-28 Kobe Steel Ltd 溶接電源の出力制御装置
WO2010146844A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 パナソニック株式会社 消耗電極式アーク溶接方法および消耗電極式アーク溶接装置
WO2011013305A1 (ja) * 2009-07-29 2011-02-03 パナソニック株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置
JP2013022593A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Panasonic Corp アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS487474Y1 (ja) 1969-07-17 1973-02-26
AUPS274002A0 (en) * 2002-06-03 2002-06-20 University Of Wollongong, The Control method and system for metal arc welding
EP2216125B1 (en) * 2007-12-03 2015-01-07 Daihen Corporation Arc start control methods
JP5278542B2 (ja) * 2009-04-17 2013-09-04 パナソニック株式会社 アーク溶接制御方法およびアーク溶接制御装置
CN102441722B (zh) 2010-09-30 2015-05-27 株式会社大亨 电弧焊接方法
EP2505294B1 (en) * 2010-10-07 2016-08-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Arc welding method and arc welding device
JP5408364B2 (ja) * 2011-06-03 2014-02-05 パナソニック株式会社 アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置
JP5933947B2 (ja) * 2011-09-28 2016-06-15 株式会社ダイヘン アーク溶接方法およびアーク溶接システム
JP6089231B2 (ja) * 2012-06-18 2017-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置
US10065258B2 (en) * 2014-03-10 2018-09-04 Daihen Corporation Arc welding control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6142484A (ja) * 1984-08-07 1986-02-28 Kobe Steel Ltd 溶接電源の出力制御装置
WO2010146844A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 パナソニック株式会社 消耗電極式アーク溶接方法および消耗電極式アーク溶接装置
WO2011013305A1 (ja) * 2009-07-29 2011-02-03 パナソニック株式会社 アーク溶接方法およびアーク溶接装置
JP2013022593A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Panasonic Corp アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3135420A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020067074A1 (ja) 2018-09-26 2020-04-02 株式会社神戸製鋼所 溶接電源、溶接システム、溶接電源の制御方法及びプログラム
KR20210039482A (ko) 2018-09-26 2021-04-09 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 용접 전원, 용접 시스템, 용접 전원의 제어 방법 및 프로그램
US12214452B2 (en) 2018-09-26 2025-02-04 Kobe Steel, Ltd. Welding power source, welding system, welding power source control method, and program

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