JP2000254779A

JP2000254779A - 交流パルスアーク溶接方法及び溶接装置

Info

Publication number: JP2000254779A
Application number: JP11059566A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kamiyama; 智之上山; Kosaku Yamaguchi; 耕作山口
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術のパルスアーク溶接方法では、板厚
が１［mm］未満の極薄板での溶接において、良好な溶接
継ぎ手品質を確保した上でかつメリハリのある美しいウ
ロコ状の溶接ビード外観を得ることができなかった。【解決手段】本発明の交流パルスアーク溶接方法で
は、ＥＰ極性で溶滴移行させるようにピーク電流通電時
間のピーク電流とベース電流通電時間のベース電流から
形成されるパルス電流を通電し、ＥＮ極性で溶滴移行さ
せないようにＥＮ電流通電時間のＥＮ電流を通電する第
１及び第２の交流パルス電流群において、アーク長が大
の第１の交流パルス電流群を高アーク長時周期の間通電
し、アーク長が小の第２の交流パルス電流群を低アーク
長時周期の間通電し、それらを交互に繰り返して通電す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム及び
アルミニウム合金、鉄鋼、ステンレス鋼等の金属溶接に
おいて、ビード外観を良好にすると共に、極薄板の溶接
可能範囲の拡大を図ることができる消耗電極式の交流パ
ルスアーク溶接方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム及びアルミニウム合金（以
下、アルミニウム合金等という）、鉄鋼、ステンレス鋼
等の金属材料は、車両、自動車、二輪車、建築構造物の
内装等に幅広く使用されており、それらの製造過程では
消耗電極ガスシールドアーク溶接が使われることが多
い。上記のような溶接構造物では、溶接継ぎ手がそのま
ま構造物の外面を形成していることが多いので、溶接継
ぎ手の強度だけでなく溶接ビード外観が美しいことも要
求されるようになっている。また、上記のような溶接構
造物では軽量化のために使用される金属材料の板厚が薄
くなってきており、１［mm］未満の極薄板に対しても良
好な溶接ができることが要求されている。

【０００３】以下に、上記の要求に対応するための２つ
の従来技術について説明を行う。図１７は、第１の従来
技術（以下、従来技術１という）であるパルスアーク溶
接方法の溶接電流波形を示す図である。横軸は時間ｔの
経過を示しており、縦軸は溶接電流Ｉｗを示している。

【０００４】同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴ
の間は高アーク長時パルス電流群を通電し、低アーク長
時周期ＬＴの間は低アーク長時パルス電流群を通電し
て、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し切り換
えて通電する。高アーク長時パルス電流群は、高アーク
長時ピーク電流ＨＩｐを通電する高アーク長時ピーク電
流通電時間ＨＴｐと、高アーク長時ベース電流ＨＩｂを
通電する高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂとから
成る高アーク長時基本パルス電流波形を複数回繰り返
す。また、低アーク長時パルス電流群は、低アーク長時
ピーク電流ＬＩｐを通電する低アーク長時ピーク電流通
電時間ＬＴｐと、低アーク長時ベース電流ＬＩｂを通電
する低アーク長時ベース電流通電時間ＬＴｂとから成る
低アーク長時基本パルス電流波形を複数回繰り返す。

【０００５】上記の高アーク長時ピーク電流ＨＩｐは、
溶接ワイヤの溶滴がスプレー移行するように臨界電流値
以上に予め設定する。高アーク長時ピーク電流通電時間
ＨＴｐは、溶滴移行が１パルス１溶滴移行又は１パルス
数個の溶滴移行になるように予め設定する。高アーク長
時ベース電流ＨＩｂは、溶滴移行しないように臨界電流
値未満に予め設定する。高アーク長時ベース電流通電時
間ＨＴｂについては、アーク長が適正範囲になるように
予め設定するか、又はチップ・被溶接材間の溶接電圧Ｖ
ｗの平均値が高アーク長時電圧設定値ＨＶｓに近づくよ
うにフィードバック制御によって自動調整されるように
しても良い。

【０００６】一方、低アーク長時パルス電流群の各パラ
メータ設定についても上記と同様である。但し、高アー
ク長時のアーク長に比べて低アーク長時のアーク長が短
くなるようにするために上述した各パラメータ設定範囲
内において、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐ、低アーク
長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ、低アーク長時ベース電
流ＬＩｂ及び低アーク長時ベース電流通電時間又は低ア
ーク長時電圧設定値ＬＶｓの少なくとも１つ以上のパラ
メータは高アーク長時とは異なった値に設定する。

【０００７】図１８は、図１７で示すパルス電流群を通
電したときのアークの形状及び溶融池の形状を示す図で
あり、同図（Ａ）はアーク発生箇所を横から見た説明図
であり、同図（Ｂ）はアーク発生時の溶融池形状を上か
ら見た説明図である。

【０００８】同図（Ａ）において、溶接ワイヤ１は、溶
接トーチの先端部に取り付けられたチップ４ａを通して
送給及び給電される。また、溶接トーチの先端に取り付
けられたノズル４ｂの内側からシールドガスが放流され
る。高アーク長時パルス電流群を通電しているときは高
アーク長時アーク３ａが発生しており、そのときのアー
ク長は高アーク長時アーク長ＨＬａとなる。一方、低ア
ーク長時パルス電流群を通電しているときは低アーク長
時アーク３ｂが発生しており、そのときのアーク長は高
アーク長時よりも短い低アーク長時アーク長ＬＬａとな
る。高アーク長時と低アーク長時とのアーク長変化分
は、高／低アーク長変化分ΔＬａとなる。アーク熱によ
って被溶接材２上に溶融池が形成されて、高アーク長時
は高アーク長時溶融池２ａとなり、その幅は高アーク長
時溶融池幅ＨＷｐとなる。また、低アーク長時は低アー
ク長時溶融池２ｂとなり、その幅は高アーク長時よりも
狭い低アーク長時溶融池幅ＬＷｐとなる。

【０００９】同図（Ｂ）において、実線で示す高アーク
長時溶融池２ａは上側から見た高アーク長時の溶融池形
状を示しており、点線で示す低アーク長時溶融池２ｂｈ
は上側から見た低アーク長時の溶融池形状を示してい
る。高アーク長時は、広い高アーク長時溶融池幅ＨＷｐ
の溶融池が溶接速度で移動し、低アーク長時は狭い低ア
ーク長時溶融池幅ＬＷｐの溶融池が溶接速度で移動し
て、冷却後に溶接ビードを形成する。従って、溶接ビー
ド外観の幅は、高アーク長時溶融池幅ＨＷｐと等しくな
り、高／低溶融池幅変化分ΔＷｐ＝ＨＷｐ−ＬＷｐによ
って美しいウロコ状の溶接ビード外観が形成されること
になる。上記において、ウロコ状ビードのピッチは高／
低溶融池幅変化分ΔＷｐの値によって決まるので、メリ
ハリのあるウロコ状ビード外観を得るためには高／低溶
融池幅変化分ΔＷｐが大きな値になる必要がある。

【００１０】図１９は、上述した従来技術１のパルスア
ーク溶接方法による溶接ビード外観の一例を示す図であ
る。被溶接材の材質はアルミニウム合金Ａ５０５２、３
［mm］であり、溶接ワイヤには直径１．２［mmΦ］のＡ
５３５６を使用している。平均溶接電流値は１００
［Ａ］、平均溶接電圧値は２０［Ｖ］及び溶接速度は５
０［cm/分］であり、高アーク長時周期ＨＴ＝１５０［m
s］及び低アーク長時周期ＬＴ＝１５０［ms］の溶接条
件における平板上溶接（以下、ビードオンプレート溶接
という）の場合である。同図に示すように溶接ビード２
ｃの外観は、波目のピッチの揃った美しいウロコ状ビー
ド外観となっており、溶接構造物の外面部分に十分その
まま使用できる。

【００１１】図２０は、従来技術１を実施するための装
置のブロック図である。同図において、商用電源ＡＣは
本装置の入力電源であり、通常は３相２００／２２０Ｖ
が多く使用されている。出力制御回路ＩＮＶには、商用
電源ＡＣを整流する１次側整流回路、整流されたリップ
ルのある電圧を平滑する平滑回路及び平滑された直流電
圧を高周波交流に変換するインバータ回路を含んでい
る。さらに、インバータ回路を構成するパワートランジ
スタのドライブ回路及び後述する誤差増幅信号Ｅａを入
力としてインバータ回路のＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御
回路も含んでいる。

【００１２】高周波変圧器ＩＮＴは、高周波交流を溶接
アーク負荷に適した電圧値に降圧する。２次側整流器Ｄ
1a及びＤ1bは、降圧された高周波交流を直流に整流す
る。リアクトルＷＬは、リップルのある直流電圧を平滑
する。溶接ワイヤ１は、予め設定した送給速度で送給ロ
ール５によって溶接トーチ４を通って送給されると共
に、溶接トーチ先端部のチップから給電されて、被溶接
材２との間にアーク３が発生する。

【００１３】溶接電圧検出回路ＶＤは、チップ・被溶接
材間の溶接電圧Ｖｗを検出して溶接電圧検出信号Ｖｄを
出力する。溶接電圧Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＶは、上記の溶
接電圧検出信号Ｖｄを入力としてＡ／Ｄ変換した溶接電
圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを出力する。割り込み周期設定回
路ＤＴは、割り込み周期設定信号ΔＴを出力する。割り
込み発生回路ＩＴは、上記の割り込み周期設定信号ΔＴ
を入力として、割り込み周期ΔＴ毎にＨレベルのトリガ
信号である割り込み発生信号Ｉｔを出力する。

【００１４】高アーク長時パルス条件設定回路ＨＰは、
高アーク長時周期設定信号ＨＴ、高アーク長時ピーク電
流通電時間設定信号ＨＴｐ、高アーク長時ピーク電流設
定信号ＨＩｐ、高アーク長時ベース電流設定信号ＨＩｂ
及び高アーク長時電圧設定信号ＨＶｓから成る高アーク
長時パルス条件設定信号Ｈｐを出力する。低アーク長時
パルス条件設定回路ＬＰは、低アーク長時周期設定信号
ＬＴ、低アーク長時ピーク電流通電時間設定信号ＬＴ
ｐ、低アーク長時ピーク電流設定信号ＬＩｐ、低アーク
長時ベース電流設定信号ＬＩｂ及び低アーク長時電圧設
定信号ＬＶｓから成る低アーク長時パルス条件設定信号
Ｌｐを出力する。

【００１５】電流波形制御回路ＷＣは、上記の溶接電圧
Ａ／Ｄ変換信号Ａdv、割り込み周期設定信号ΔＴ、割り
込み発生信号Ｉｔ、高アーク長時パルス条件設定信号Ｈ
ｐ及び低アーク長時パルス条件設定信号Ｌｐを入力とし
て、それらの信号をソフトウェアで処理して電流設定信
号Ｉｓを出力する。ソフトウェア処理の詳細について
は、後述する。電流設定Ｄ／Ａ変換回路ＤＡＩは、上記
の電流設定信号Ｉｓを入力として、Ｄ／Ａ変換した電流
設定Ｄ／Ａ変換信号Ｄaiを出力する。溶接電流検出回路
ＣＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｃ
ｄを出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の電流設定Ｄ
／Ａ変換信号Ｄaiと溶接電流検出信号Ｃｄとの誤差を増
幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。以上の回路ブロッ
ク構成によって、電流設定信号Ｉｓに対応する溶接電流
Ｉｗを通電することができるために、上述したパルス電
流群を通電することができる。

【００１６】図２１及び図２２は、上述した電流波形制
御回路ＷＣのソフトウェア処理の内容を示すフローチャ
ートである。ステップ１において、高アーク長時パルス
条件設定信号Ｈｐ、低アーク長時パルス条件設定信号Ｌ
ｐ及び割り込み設定信号ΔＴを読み込む。上述したよう
に高アーク長時パルス条件設定信号Ｈｐは、高アーク長
時周期設定信号ＨＴ、高アーク長時ピーク電流通電時間
設定信号ＨＴｐ、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩ
ｐ、高アーク長時ベース電流設定信号ＨＩｂ及び高アー
ク長時電圧設定信号ＨＶｓから構成されている。同様
に、低アーク長時パルス条件設定信号Ｌｐは、低アーク
長時周期設定信号ＬＴ、低アーク長時ピーク電流通電時
間設定信号ＬＴｐ、低アーク長時ピーク電流設定信号Ｌ
Ｉｐ、低アーク長時ベース電流設定信号ＬＩｂ及び低ア
ーク長時電圧設定信号ＬＶｓから構成されている。

【００１７】ステップ２において、周期カウンタ値ｎ、
波形カウンタ値ｍ及び電圧加算値Ｖｉに０を代入して初
期化する。さらに、高アーク長時ピーク電流通電時間設
定信号ＨＴｐをピーク電流通電時間設定値Ｔｐに、高ア
ーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐをピーク電流設定値
Ｉｐに、高アーク長時ベース電流設定信号ＨＩｂをベー
ス電流設定値Ｉｂに、高アーク長時電圧設定信号ＨＶｓ
を電圧設定値Ｖｓにそれぞれ代入する。ステップ３にお
いて、割り込み発生信号ＩｔがＨレベルかを判定して、
ＹＥＳならばステップ４に進み、ＮＯならばＨレベルに
なるまで待機する。ステップ４において、周期カウンタ
値ｎに１を加算する。

【００１８】ステップ５において、周期カウンタ値ｎと
割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、高アーク
長時周期設定信号ＨＴと等しいかを判定して、ＹＥＳな
らばステップ９に進み、ＮＯならばステップ６に進む。
このステップでは高アーク長時周期ＨＴが経過したかを
判定している。ステップ６において、周期カウンタ値ｎ
と割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、高アー
ク長時周期設定信号ＨＴと低アーク長時周期設定信号Ｌ
Ｔとの加算値と等しいかを判定して、ＹＥＳならばステ
ップ７に進み、ＮＯならば図２２のステップ１１に進
む。このステップでは低アーク長時周期ＬＴが経過した
かを判定している。ステップ７において、周期カウンタ
値ｎ及び波形カウンタ値ｍを０にリセットする。

【００１９】ステップ８において、高アーク長時ピーク
電流通電時間設定信号ＨＴｐをピーク電流通電時間設定
値Ｔｐに、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐをピ
ーク電流設定値Ｉｐに、高アーク長時ベース電流設定信
号ＨＩｂをベース電流設定値Ｉｂに、高アーク長時電圧
設定信号ＨＶｓを電圧設定値Ｖｓにそれぞれ代入する。
ステップ９において、波形カウンタ値ｍを０にリセット
する。ステップ１０において、低アーク長時ピーク電流
通電時間設定信号ＬＴｐをピーク電流通電時間設定値Ｔ
ｐに、低アーク長時ピーク電流設定信号ＬＩｐをピーク
電流設定値Ｉｐに、低アーク長時ベース電流設定信号Ｌ
Ｉｂをベース電流設定値Ｉｂに、低アーク長時電圧設定
信号ＬＶｓを電圧設定値Ｖｓにそれぞれ代入する。

【００２０】これ以降は、図２２の説明である。ステッ
プ１１において、波形カウンタ値ｍに１を加算する。ス
テップ１２において、溶接電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを読
み込む。ステップ１３において、電圧加算値Ｖｉに上記
の溶接電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを加算する。ステップ１
４において、上記の電圧加算値Ｖｉを波形カウンタ値ｍ
で除算した値を平均電圧値Ｖiaに代入する。このステッ
プでは溶接電圧Ｖｗの平均値を割り込み周期毎に計算し
ている。

【００２１】ステップ１５において、波形カウンタ値ｍ
と割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値がピーク電
流通電時間設定値Ｔｐ以下かを判定して、ＹＥＳならば
ステップ１６に進み、ＮＯならばステップ１７に進む。
このステップではピーク電流通電時間中であるかを判定
している。ステップ１６において、ピーク電流設定値Ｉ
ｐを電流設定信号Ｉｓに代入する。ステップ１７におい
て、ベース電流設定値Ｉｂを電流設定信号Ｉｓに代入す
る。

【００２２】ステップ１８において、上記の平均電圧値
Ｖiaが電圧設定値Ｖｓ以下かを判定して、ＹＥＳならば
ステップ１９に進み、ＮＯならばステップ２０に進む。
このステップでは、上述したようにピーク電流通電時間
の開始時点から割り込み周期毎に計算される溶接電圧Ｖ
ｗの平均値が電圧設定値以下になったかを判定して、Ｙ
ＥＳならばベース電流通電時間を終了するステップに進
めている。ステップ１９において、波形カウンタ値ｍ及
び電圧加算値Ｖｉを０にリセットする。ステップ２０に
おいて、電流設定信号Ｉｓを出力する。ステップ２１に
おいて、溶接終了かを判定して、ＹＥＳならば終了し、
ＮＯならばステップ３に戻る。

【００２３】図２３は、上述した図２０のブロック図並
びに図２１及び図２２のフローチャートで示した各信号
のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉ
ｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗ
の時間変化を示しており、同図（Ｃ）はソフトウェア内
部の信号である平均電圧値Ｖiaの時間変化を示してお
り、同図（Ｄ）は電流設定信号Ｉｓの時間変化を示して
いる。時刻ｔ０乃至時刻ｔ１（高アーク長時ピーク電流通電
時間ＨＴｐ）時刻ｔ０から高アーク長時周期ＨＴが始まり、電圧加算
値Ｖｉへの同図（Ｂ）に示す溶接電圧Ｖｗの加算を初期
値零から開始すると共に、同図（Ｃ）に示す平均電圧値
Ｖiaの計算を開始する。また、同図（Ｄ）に示す電流設
定信号Ｉｓは、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐ
になり、高アーク長時ピーク電流を通電する。時刻ｔ１乃至時刻ｔ２（高アーク長時ベース電流通電
時間ＨＴｂ）電流設定信号Ｉｓは、高アーク長時ベース電流設定信号
ＨＩｂになり、高アーク長時ベース電流を通電する。同
時に、上述したように割り込み周期毎に刻々と計算され
る平均電圧値Ｖiaが同図（Ｃ）に示す高アーク長時電圧
設定信号ＨＶｓ以下かを判定して、以下になった時刻ｔ
２においてベース電流通電時間を終了する。時刻ｔ２乃至ｔ３上記の乃至の動作を高アーク長時周期ＨＴが終了す
る時刻ｔ３まで繰り返す。時刻ｔ３乃至時刻ｔ４（低アーク長時周期ＬＴ）低アーク長時周期ＬＴの動作については、高アーク長時
の各パラメータを対応する低アーク長時の各パラメータ
に置換することで同様であるので説明を省略する。以上
の乃至の動作を繰り返すことによって、従来技術１
のパルス電流群を通電することができる。

【００２４】図２４は、第２の従来技術（以下、従来技
術２という）である交流パルスアーク溶接方法の溶接電
流波形を示す図である。横軸は時間ｔの経過を示してお
り、縦軸は溶接電流Ｉｗを示している。以下の説明にお
いて、溶接ワイヤが陽極となり被溶接材が陰極となっ
て、溶接電流Ｉｗが溶接ワイヤ側から被溶接材側方向に
通電する逆極性をＥＰ極性ということにし、反対の正極
性をＥＮ極性ということにする。

【００２５】同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴ
の間は高アーク長時交流パルス電流群を通電し、低アー
ク長時周期ＬＴの間は低アーク長時交流パルス電流群を
通電して、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し
切り換えて通電する。高アーク長時交流パルス電流群
は、ＥＰ極性においてピーク電流Ｉｐを通電するピーク
電流通電時間Ｔｐと、ベース電流Ｉｂを通電するベース
電流通電時間Ｔｂと、ＥＮ極性においてＥＮ電流Ｉenを
通電する高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴenから成る
高アーク長時基本交流パルス電流波形を複数回繰り返
す。また、低アーク長時交流パルス電流群は、ＥＰ極性
においてピーク電流Ｉｐを通電するピーク電流通電時間
Ｔｐと、ベース電流Ｉｂを通電するベース電流通電時間
Ｔｂと、ＥＮ極性においてＥＮ電流Ｉenを通電する低ア
ーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenから成る低アーク長時
基本交流パルス電流波形を複数回繰り返す。

【００２６】上記のピーク電流Ｉｐは溶接ワイヤの溶滴
がスプレー移行するように臨界電流値以上に予め設定
し、ピーク電流通電時間Ｔｐは溶滴移行が１パルス１溶
滴移行又は１パルス数個の溶滴移行になるように予め設
定する。ベース電流Ｉｂは溶滴移行しないように臨界電
流値未満に予め設定し、ベース電流通電時間Ｔｂはアー
ク長が適正範囲になるように予め設定する。さらに、Ｅ
Ｎ電流Ｉenは溶滴移行しないように臨界電流値未満に予
め設定し、高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴen及び低
アーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenは、ＥＮ極性期間中
に形成される溶滴が過大に成長しない範囲内で、高アー
ク長時のアーク長が低アーク長時のアーク長よりも長く
なるようにＨＴen＞ＬＴenの条件で予め設定する。

【００２８】図２５は、図２４で示す交流パルス電流群
を通電したときのアークの形状及び溶融池の形状を示す
図である。同図において、高アーク長時交流パルス電流
群を通電しているときは高アーク長時アーク３ａが発生
しており、そのときのアーク長は高アーク長時アーク長
ＨＬａとなる。一方、低アーク長時交流パルス電流群を
通電しているときは低アーク長時アーク３ｂが発生して
おり、そのときのアーク長は高アーク長時よりも短い低
アーク長時アーク長ＬＬａとなる。高アーク長時と低ア
ーク長時のアーク長変化分は、高／低アーク長変化分Δ
Ｌａとなる。また、高アーク長時の溶融池幅は高アーク
長時溶融池幅ＨＷｐとなり、低アーク長時の溶融池幅は
低アーク長時溶融池幅ＬＷｐとなり、その変化分は溶融
池幅変化分ΔＷｐとなる。

【００２９】交流パルスアーク溶接では、ＥＰ極性時の
電流（以下、ＥＰ電流という）通電期間において、直流
パルスアーク溶接と同様に溶滴が移行すると共に被溶接
材に大きな入熱が加えられる。一方、ＥＮ電流通電期間
においては、溶滴の移行はほとんど行われずに溶滴サイ
ズのみが大きく成長し、この期間での被溶接材への入熱
は小さくなる。従って、交流パルスアーク溶接でのＥＰ
期間とＥＮ期間との合計としての被溶接材への入熱は、
直流パルスアーク溶接よりも小さくなるために、薄板の
溶接性能が良好になる。

【００３０】また、ＥＰ電流通電時のアークに比べてＥ
Ｎ電流通電時のアークは、溶接ワイヤ上方部分から発生
するのでアーク長は長くなる。従って、上述したように
ＥＮ比率が大きいほどＥＮ電流通電時間が長いので、平
均的なアーク長は長くなる。一方、ＥＰ電流通電時とＥ
Ｎ電流通電時とのアークの広がりには大きな差がないた
めに、ＥＮ比率が変化してもアークの広がりの変化は小
さい。従って、ＥＮ比率の異なる高アーク長時と低アー
ク長時との高／低アーク長変化分ΔＬａは大きくなる。
しかし、ピーク電流Ｉｐ，ピーク電流通電時間Ｔｐ、ベ
ース電流Ｉｂ及びベース電流通電時間Ｔｂから成るＥＰ
電流が同一値であるので、高アーク長時と低アーク長時
のアークの広がりには大きな差はないために溶融池幅変
化分ΔＷｐは小さくなる。上記のことから、従来技術２
の交流パルスアーク溶接方法では、薄板の溶接性能は良
好になるが、メリハリのあるウロコ状の溶接ビード外観
を形成するには溶融池幅変化分ΔＷｐが小さいことにな
る。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】図２６は、従来技術１
及び従来技術２によるアルミニウム合金のパルスアーク
溶接における溶接可能下限板厚を示す図である。横軸は
溶接速度［cm/分］を示しており、縦軸は板厚［mm］を
示している。被溶接材にはアルミニウム合金Ａ５０５２
を、溶接ワイヤには直径１．２［mmΦ］のＡ５３５６を
使用して、重ねすみ肉溶接の場合である。

【００３２】従来技術１の基本パルス電流波形の各パラ
メータについては、高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを３
２０［Ａ］に、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴｐ
を２［ms］に、高アーク長時ベース電流ＨＩｂを３０
［Ａ］に、高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂを被
溶接材の板厚によって１０乃至１７［ms］に設定し、低
アーク長時ピーク電流ＬＩｐを２８０［Ａ］に、低アー
ク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐを１．２［ms］に、低
アーク長時ベース電流ＬＩｂを３０［Ａ］に、低アーク
長時ベース電流通電時間ＬＴｂを被溶接材の板厚によっ
て５乃至９［ms］に設定している。また、溶接電流Ｉｗ
は６０乃至８０［Ａ］である。

【００３３】従来技術２の基本交流パルス電流波形の各
パラメータについては、ピーク電流Ｉｐを２８０［Ａ］
に、ピーク電流通電時間Ｔｐを１．２［ms］に、ベース
電流Ｉｂを３０［Ａ］に、ＥＮ電流Ｉenを４０［Ａ］に
設定し、被溶接材の板厚によってベース電流通電時間Ｔ
ｂを５乃至９［ms］に、高アーク長時ＥＮ電流通電時間
ＨＴenを２．４乃至３［ms］に、低アーク長時ＥＮ電流
通電時間ＨＴenを１．２乃至１．５［ms］に設定してい
る。その結果、高アーク長時ＥＮ比率ＨＥｎは２０
［％］となり、低アーク長時ＥＮ比率ＬＥｎは１０
「％」となる。

【００３４】同図に示すように、従来技術１の直流パル
スアーク溶接方法では、板厚１［mm］が溶接できる下限
の板厚となる。それに対して、従来技術２の交流パルス
アーク溶接方法では、板厚０．６［mm］まで溶接するこ
とができる。

【００３５】図２７は、従来技術１及び従来技術２によ
るアルミニウム合金のパルスアーク溶接を行ったときの
溶融池幅変化分ΔＷｐを示す図である。横軸は高アーク
長時のＥＮ比率を示しており、縦軸は溶融池幅変化分Δ
Ｗｐを示している。上述したように溶融池幅変化分ΔＷ
ｐが大きいほどメリハリのある美しいウロコ状ビード外
観となる。被溶接材にはアルミニウム合金Ａ５０５２、
１．５［mm］を、溶接ワイヤには直径１．２［mmΦ］の
Ａ５３５６を使用している。平均溶接電流値は８０
［Ａ］、平均溶接電圧値は１９［Ｖ］及び溶接速度は４
０［cm/分］であり、高アーク長時周期ＨＴ＝２５０［m
s］及び低アーク長時周期ＬＴ＝２５０［ms］の溶接条
件の場合である。

【００３６】従来技術１の基本パルス電流波形の各パラ
メータについては、高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを３
２０［Ａ］に、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴｐ
を２［ms］に、高アーク長時ベース電流ＨＩｂを３０
［Ａ］に、高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂを１
０［ms］に設定し、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐを２
８０［Ａ］に、低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ
を１．２［ms］に、低アーク長時ベース電流ＬＩｂを３
０［Ａ］に、低アーク長時ベース電流通電時間ＬＴｂを
５［ms］に設定している。

【００３７】従来技術２の基本交流パルス電流波形の各
パラメータについては、ピーク電流Ｉｐを２８０［Ａ］
に、ピーク電流通電時間Ｔｐを１．２［ms］に、ベース
電流Ｉｂを３０［Ａ］に、ＥＮ電流Ｉenを４０［Ａ］
に、ベース電流通電時間Ｔｂを５［ms］に設定し、低ア
ーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenを１．２［ms］に、高
アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴenを高アーク長時ＥＮ
比率の設定値に応じて１．２乃至６［ms］に設定してい
る。その結果、低アーク長時ＥＮ比率ＬＥｎは１０
［％］になり、高アーク長時ＥＮ比率ＨＥｎは１０乃至
５０［％］になる。

【００３８】従来技術１は直流パルスアーク溶接である
のでＥＮ比率は０［％］で変化しないが、その溶融池幅
変化分ΔＷｐは２［mm］となり、メリハリのある美しい
ウロコ状ビード外観となる。一方、従来技術２の交流パ
ルスアーク溶接では上述したようにＥＮ比率を変化させ
て溶融池幅を変化させているので、低アーク長時ＥＮ比
率ＬＥｎ＝１０［％］固定値として、高アーク長時ＥＮ
比率ＨＥｎを１０乃至５０［％］の範囲で変化させたと
きの溶融池幅変化分ΔＷｐを示している。高アーク長時
ＥＮ比率ＨＥｎが大きくなるのに比例して溶融池幅変化
分ΔＷｐも大きくなるが、ＨＥｎ＝５０［％］のときで
も溶融池幅変化分ΔＷｐは１［mm］程度であり、従来技
術１の半分の値しかないので、メリハリのあるウロコ状
ビード外観にならない。しかも、高アーク長時ＥＮ比率
ＨＥｎが３０［％］以上になると、アーク切れ、大粒の
スパッタ発生等の溶接不安定状態になりやすくなる。

【００３９】図２８は、図２７において横軸で示す高ア
ーク長時ＥＮ比率ＨＥｎを４０［％］に設定して従来技
術２の交流パルスアーク溶接を行ったときの溶接ビード
外観の一例である。溶接条件はすべて図２７と同じであ
る。同図に示すように、ウロコ状の波目がはっきりとし
ない溶接ビード外観であり、溶接構造物の外面を飾るの
にふさわしい溶接ビード外観ではない。

【００４０】上記のことから、従来技術１の直流パルス
アーク溶接方法では板厚が１［mm］未満の極薄板を溶接
することができない。一方、従来技術２の交流パルスア
ーク溶接方法では、ＥＮ比率を大きく変化させてアーク
長及びアークの広がりを周期的に変化させても、溶融池
幅の変化が小さいためにメリハリのある美しいウロコ状
の溶接ビード外観を形成することができない。従って、
従来技術１又は従来技術２のどちらの溶接方法を使用し
ても、板厚が１［mm］未満の極薄板での溶接において、
良好な溶接継ぎ手品質を確保した上でかつメリハリのあ
る美しいウロコ状の溶接ビード外観を得ることはできな
かった。

【００４１】さらに、従来技術２のような交流パルスア
ーク溶接方法では、本来ＥＮ比率は被溶接材の材質、板
厚、継ぎ手部のギャップ長等によってその適正値が決ま
る。それにもかかわらず、従来技術２ではウロコ状の溶
接ビード外観を得るためにＥＮ比率を大きく変化させて
いるので、継ぎ手部の溶接品質を低下させることにな
る。

【００４２】そこで、本発明の目的は、板厚が１［mm］
未満である極薄板の被溶接材に対して、良好な継ぎ手部
の溶接品質を確保することができ、かつメリハリのある
美しいウロコ状の溶接ビード外観を得ることができる交
流パルスアーク溶接方法及び装置を提供することであ
る。

【００４３】

【課題を解決するための手段】出願時請求項１の交流パ
ルスアーク溶接方法は、図１に示すように、溶接電流Ｉ
ｗを溶接ワイヤ側から被溶接材側方向に通電する逆極性
（ＥＰ極性）では溶滴移行をさせるピーク電流通電時間
のピーク電流及びベース電流通電時間のベース電流から
成るパルス電流と溶接電流Ｉｗを被溶接材側から溶接ワ
イヤ側方向に通電する正極性（ＥＮ極性）では溶滴移行
をさせない第１の正極性直流電流通電時間ＨＴenの正極
性直流電流とから形成される第１の交流パルス電流をア
ーク長が大の高アーク長時周期ＨＴの間繰り返す第１の
交流パルス電流群と、逆極性（ＥＰ極性）では溶滴移行
をさせるピーク電流通電時間のピーク電流及びベース電
流通電時間のベース電流から成るパルス電流と正極性
（ＥＮ極性）では溶滴移行をさせない第２の正極性直流
電流通電時間ＬＴenの正極性直流電流とから形成される
第２の交流パルス電流をアーク長が小の低アーク長時周
期ＬＴの間繰り返す第２の交流パルス電流群とを交互に
繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接方法におい
て、上記第１の交流パルス電流群の上記ピーク電流通電
時間及び上記ピーク電流値及び上記ベース電流通電時間
及び上記ベース電流値及び上記正極性直流電流値の少な
くとも１つと、上記第２の交流パルス電流群の上記ピー
ク電流通電時間及び上記ピーク電流値及び上記ベース電
流通電時間及び上記ベース電流値及び上記正極性直流電
流値の少なくとも１つとを異なる値に設定して、高アー
ク長時周期ＨＴの平均アーク長を低アーク長時周期ＬＴ
の平均アーク長よりも増大させて溶接する交流パルスア
ーク溶接方法である。

【００４４】出願時請求項２の交流パルスアーク溶接方
法は、図１に示すように、出願時請求項１に記載する第
１の交流パルス電流群のピーク電流通電時間及びピーク
電流値及びベース電流通電時間及びベース電流値及び正
極性直流電流値の少なくとも１つと、出願時請求項１に
記載する第２の交流パルス電流群のピーク電流通電時間
及びピーク電流値及びベース電流通電時間及びベース電
流値及び正極性直流電流値の少なくとも１つとを異なる
値に設定して、高アーク長時ＥＮ比率ＨＥｎ＝｛｜正極
性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間ＨＴen｜
／（ピーク電流値・ピーク電流通電時間＋ベース電流値
・ベース電流通電時間＋｜正極性直流電流値・第１の正
極性直流電流通電時間ＨＴen｜）｝×１００と、低アー
ク長時ＥＮ比率ＬＥｎ＝｛｜正極性直流電流値・第２の
正極性直流電流通電時間ＬＴen｜／（ピーク電流値・ピ
ーク電流通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間
＋｜正極性直流電流値・第２の正極性直流電流通電時間
ＬＴen｜）｝×１００との変化を小にして溶接する出願
時請求項１に記載の交流パルスアーク溶接方法である。

【００４５】出願時請求項３の交流パルスアーク溶接方
法は、図１に示すように、出願時請求項１に記載する高
アーク長時周期ＨＴと低アーク長時周期ＬＴとを異なっ
た値に設定して溶接する出願時請求項１又は出願時請求
項２に記載の交流パルスアーク溶接方法である。

【００４６】出願時請求項４の交流パルスアーク溶接方
法は、図１に示すように、出願時請求項１に記載する第
１の交流パルス電流群のベース電流通電時間を、逆極性
時溶接電圧Ｖｗの平均値が予め設定した高アーク長時電
圧設定値ＨＶｓに近づけるフィードバック制御によって
自動調整すると共に、出願時請求項１に記載する第２の
交流パルス電流群のベース電流通電時間を、逆極性時溶
接電圧Ｖｗの平均値が予め設定した低アーク長時電圧設
定値ＬＶｓに近づけるフィードバック制御によって自動
調整して溶接する出願時請求項１又は出願時請求項２又
は出願時請求項３に記載の交流パルスアーク溶接方法で
ある。

【００４７】出願時請求項５の交流パルスアーク溶接方
法は、図１に示すように、出願時請求項１に記載する第
１の交流パルス電流群の波形から算出した高アーク長時
ＥＮ比率ＨＥｎ＝｛｜正極性直流電流値・第１の正極性
直流電流通電時間ＨＴen｜／（ピーク電流値・ピーク電
流通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間＋｜正
極性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間ＨＴen
｜）｝×１００を、予め設定した高アーク長時ＥＮ比率
設定値ＨＥｓに近づけるフィードバック制御によって上
記第１の正極性直流電流通電時間ＨＴenを自動調整する
と共に、出願時請求項１に記載する第２の交流パルス電
流群の波形から算出した低アーク長時ＥＮ比率ＬＥｎ＝
｛｜正極性直流電流値・第２の正極性直流電流通電時間
ＬＴen｜／（ピーク電流値・ピーク電流通電時間＋ベー
ス電流値・ベース電流通電時間＋｜正極性直流電流値・
第２の正極性直流電流通電時間ＬＴen｜）｝×１００
を、予め設定した低アーク長時ＥＮ比率設定値ＬＥｓに
近づけるフィードバック制御によって上記第２の正極性
直流電流通電時間ＬＴenを自動調整して溶接する出願時
請求項１又は出願時請求項２又は出願時請求項３又は出
願時請求項４に記載の交流パルスアーク溶接方法であ
る。

【００４８】出願時請求項６の交流パルスアーク溶接方
法は、図３に示すように、出願時請求項１に記載する第
１の交流パルス電流群のピーク電流に高アーク長時ピー
ク立ち上がり時間ＨＴｕ及び高アーク長時ピーク立ち下
り時間ＨＴｄとを設定して高アーク長時のアーク力の変
化をソフトにして溶接する出願時請求項１又は出願時請
求項２又は出願時請求項３又は出願時請求項４又は出願
時請求項５に記載の交流パルスアーク溶接方法である。

【００４９】出願時請求項７の交流パルスアーク溶接方
法は、図４に示すように、出願時請求項１に記載する第
２の交流パルス電流群のピーク電流に低アーク長時ピー
ク立ち上がり時間ＬＴｕ及び低アーク長時ピーク立ち下
り時間ＬＴｄとを設定して低アーク長時のアーク力の変
化をソフトにして溶接する出願時請求項１又は出願時請
求項２又は出願時請求項３又は出願時請求項４又は出願
時請求項５に記載の交流パルスアーク溶接方法である。

【００５０】出願時請求項８の交流パルスアーク溶接方
法は、図２に示すように、出願時請求項１に記載する第
１の交流パルス電流群のピーク電流に高アーク長時ピー
ク立ち上がり時間ＨＴｕ及び高アーク長時ピーク立ち下
り時間ＨＴｄとを設定して高アーク長時のアーク力の変
化をソフトにすると共に、出願時請求項１に記載する第
２の交流パルス電流群のピーク電流に低アーク長時ピー
ク立ち上がり時間ＬＴｕ及び低アーク長時ピーク立ち下
り時間ＬＴｄとを設定して低アーク長時のアーク力の変
化をソフトにして溶接する出願時請求項１又は出願時請
求項２又は出願時請求項３又は出願時請求項４又は出願
時請求項５に記載の交流パルスアーク溶接方法である。

【００５１】出願時請求項９の交流パルスアーク溶接装
置は、図５に示すように、溶接電流Ｉｗを溶接ワイヤ側
から被溶接材側方向に通電する逆極性（ＥＰ極性）では
溶滴移行をさせるピーク電流通電時間のピーク電流及び
ベース電流通電時間のベース電流から成るパルス電流と
溶接電流Ｉｗを被溶接材側から溶接ワイヤ側方向に通電
する正極性（ＥＮ極性）では溶滴移行をさせない第１の
正極性直流電流通電時間ＨＴenの正極性直流電流とから
形成される第１の交流パルス電流をアーク長が大の高ア
ーク長時周期ＨＴの間繰り返す第１の交流パルス電流群
と、逆極性（ＥＰ極性）では溶滴移行をさせるピーク電
流通電時間のピーク電流及びベース電流通電時間のベー
ス電流から成るパルス電流と正極性（ＥＮ極性）では溶
滴移行をさせない第２の正極性直流電流通電時間ＬＴen
の正極性直流電流とから形成される第２の交流パルス電
流をアーク長が小の低アーク長時周期ＬＴの間繰り返す
第２の交流パルス電流群とを交互に繰り返して溶接する
交流パルスアーク溶接装置において、上記第１の交流パ
ルス電流群のピーク電流通電時間及びピーク電流値及び
ベース電流通電時間及びベース電流値及び第１の正極性
直流電流通電時間ＨＴen及び正極性直流電流及び高アー
ク長時周期ＨＴとを設定する高アーク長時交流パルス条
件設定信号Ｈpcを出力する高アーク長時交流パルス条件
設定回路ＨＰＣと、上記第２の交流パルス電流群のピー
ク電流通電時間及びピーク電流及びベース電流通電時間
及びベース電流及び第２の正極性直流電流通電時間ＬＴ
en及び正極性直流電流及び低アーク長時周期ＬＴとを設
定する低アーク長時交流パルス条件設定信号Ｌpcを出力
する低アーク長時交流パルス条件設定回路ＬＰＣと、上
記高アーク長時交流パルス設定信号Ｈpcの第１の正極性
直流電流通電時間設定値ＨＴenを除く各設定値と上記低
アーク長時交流パルス条件設定信号Ｌpcの第２の正極性
直流電流通電時間設定値ＬＴenを除く各設定値との少な
くとも１つを異なる値に設定して、上記高アーク長時交
流パルス条件設定信号Ｈpcと上記低アーク長時交流パル
ス条件設定信号Ｌpcとを入力として上記第１及び第２の
交流パルス電流群の波形を形成する電流設定信号Ｉｓを
出力する交流電流波形制御回路ＷＡＣとから構成され、
上記電流設定信号Ｉｓに相当する溶接電流値Ｉｗを通電
して高アーク長時周期ＨＴの平均アーク長を低アーク長
時周期ＬＴの平均アーク長よりも増大させて溶接する交
流パルスアーク溶接装置である。

【００５２】出願時請求項１０の交流パルスアーク溶接
装置は、図５に示すように、溶接電圧Ｖｗを検出して溶
接電圧検出信号Ｖｄを出力する溶接電圧検出回路ＶＤ
と、高アーク長時電圧設定信号ＨＶｓを出力する設定回
路と、低アーク長時電圧設定信号ＬＶｓを出力する設定
回路と、上記溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として出願時
請求項９に記載する第１の交流パルス電流群の逆極性時
平均電圧値Ｖiaを算出し、上記平均電圧値Ｖiaと上記高
アーク長時電圧設定信号ＨＶｓとが近づくように出願時
請求項９に記載する高アーク長時交流パルス条件設定信
号Ｈpcのベース電流通電時間を算出し、さらに上記溶接
電圧検出信号Ｖｄを入力として出願時請求項９に記載す
る第２の交流パルス電流群の逆極性時平均電圧値Ｖiaを
算出し、上記平均電圧値Ｖiaと上記低アーク長時電圧設
定信号LＶｓとが近づくように出願時請求項９に記載す
る低アーク長時交流パルス条件設定信号Ｌpcのベース電
流通電時間を算出する出願時請求項９に記載する交流電
流波形制御回路ＷＡＣとから構成される出願時請求項９
に記載の交流パルスアーク溶接装置である。

【００５３】出願時請求項１１の交流パルスアーク溶接
装置は、図５に示すように、高アーク長時ＥＮ比率設定
信号ＨＥｓを出力する設定回路と、低アーク長時ＥＮ比
率設定信号ＬＥｓを出力する設定回路と、出願時請求項
９に記載する第１の交流パルス電流群の波形から高アー
ク長時ＥＮ比率ＨＥｎ＝｛｜正極性直流電流値・第１の
正極性直流電流通電時間ＨＴen｜／（ピーク電流値・ピ
ーク電流通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間
＋｜正極性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間
ＨＴen｜）｝×１００を算出し、上記高アーク長時ＥＮ
比率算出値ＨＥｎと上記高アーク長時ＥＮ比率設定信号
ＨＥｓとが近づくように出願時請求項９に記載する第１
の正極性直流電流通電時間ＨＴenを算出し、さらに、出
願時請求項９に記載する第２の交流パルス電流群の波形
から低アーク長時ＥＮ比率ＬＥｎ＝｛｜正極性直流電流
値・第２の正極性直流電流通電時間ＬＴen｜／（ピーク
電流値・ピーク電流通電時間＋ベース電流値・ベース電
流通電時間＋｜正極性直流電流値・第２の正極性直流電
流通電時間ＬＴen｜）｝×１００を算出し、上記低アー
ク長時ＥＮ比率算出値ＨＥｎと上記低アーク長時ＥＮ比
率設定信号ＨＥｓとが近づくように出願時請求項９に記
載する第２の正極性直流電流通電時間ＬＴenを算出する
出願時請求項９に記載する交流電流波形制御回路ＷＡＣ
とから構成される出願時請求項９又は出願時請求項１０
に記載の交流パルスアーク溶接装置である。

【００５４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、図１に示
すように、溶接電流Ｉｗを溶接ワイヤ側から被溶接材側
方向に通電する逆極性（ＥＰ極性）では溶滴移行をさせ
るピーク電流通電時間のピーク電流及びベース電流通電
時間のベース電流から成るパルス電流と溶接電流Ｉｗを
被溶接材側から溶接ワイヤ側方向に通電する正極性（Ｅ
Ｎ極性）では溶滴移行をさせない第１の正極性直流電流
通電時間ＨＴenの正極性直流電流とから形成される第１
の交流パルス電流をアーク長が大の高アーク長時周期Ｈ
Ｔの間繰り返す第１の交流パルス電流群と、逆極性（Ｅ
Ｐ極性）では溶滴移行をさせるピーク電流通電時間のピ
ーク電流及びベース電流通電時間のベース電流から成る
パルス電流と正極性（ＥＮ極性）では溶滴移行をさせな
い第２の正極性直流電流通電時間ＬＴenの正極性直流電
流とから形成される第２の交流パルス電流をアーク長が
小の低アーク長時周期ＬＴの間繰り返す第２の交流パル
ス電流群とを交互に繰り返して溶接する交流パルスアー
ク溶接方法において、上記第１の交流パルス電流群の上
記ピーク電流通電時間及び上記ピーク電流値及び上記ベ
ース電流通電時間及び上記ベース電流値及び上記正極性
直流電流値の少なくとも１つと、上記第２の交流パルス
電流群の上記ピーク電流通電時間及び上記ピーク電流値
及び上記ベース電流通電時間及び上記ベース電流値及び
上記正極性直流電流値の少なくとも１つとを異なる値に
設定して、高アーク長時周期ＨＴの平均アーク長を低ア
ーク長時周期ＬＴの平均アーク長よりも増大させて溶接
する交流パルスアーク溶接方法である。

【００５５】

【実施例】図１は、本発明のパルス電流群切換交流パル
スアーク溶接方法における第１の実施例（以下、実施例
１という）の溶接電流波形を示す図である。横軸は時間
ｔの経過を示しており、縦軸は溶接電流Ｉｗを示してい
る。同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴの間は高
アーク長時交流パルス電流群を通電し、低アーク長時周
期ＬＴの間は低アーク長時交流パルス電流群を通電し
て、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し切り換
えて通電する。

【００５６】高アーク長時交流パルス電流群は、ＥＰ極
性において高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを通電する高
アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴｐと、高アーク長時
ベース電流ＨＩｂを通電する高アーク長時ベース電流通
電時間ＨＴｂと、ＥＮ極性において高アーク長時ＥＮ電
流ＨＩenを通電する高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴ
enとから成る高アーク長時基本交流パルス電流波形を複
数回繰り返す。また、低アーク長時交流パルス電流群
は、ＥＰ極性において低アーク長時ピーク電流ＬＩｐを
通電する低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐと、低
アーク長時ベース電流ＬＩｂを通電する低アーク長時ベ
ース電流通電時間ＬＴｂと、ＥＮ極性において低アーク
長時ＥＮ電流ＬＩenを通電する低アーク長時ＥＮ電流通
電時間ＬＴenとから成る低アーク長時基本交流パルス電
流波形を複数回繰り返す。

【００５７】上記の高アーク長時ピーク電流ＨＩｐは溶
接ワイヤの溶滴がスプレー移行するように臨界電流値以
上に予め設定し、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴ
ｐは溶滴移行が１パルス１溶滴移行又は１パルス数個の
溶滴移行になるように予め設定する。高アーク長時ベー
ス電流ＨＩｂは溶滴移行しないように臨界電流値未満に
予め設定し、高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂは
ＥＰ極性期間中の溶接電圧Ｖｗの平均値が高アーク長時
電圧設定値ＨＶｓと等しくなるように予め設定又はフィ
ードバック制御によって自動調整される。さらに、高ア
ーク長時ＥＮ電流ＨＩenは溶滴移行しないように臨界電
流値未満に予め設定し、高アーク長時ＥＮ電流通電時間
ＨＴenは高アーク長時のＥＮ比率算出値ＨＥｎが高アー
ク長時ＥＮ比率設定値ＨＥｓと等しくなるように予め設
定又はフィードバック制御によって自動調整される。

【００５８】一方、低アーク長時交流パルス電流群の各
パラメータ設定についても上記と同様である。但し、高
アーク長時のアーク長に比べて低アーク長時のアーク長
が短くなるようにするために上述した各パラメータ設定
範囲内において、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐ、低ア
ーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ、低アーク長時ベー
ス電流ＬＩｂ、低アーク長時ベース電流通電時間ＬＴｂ
又は低アーク長時電圧設定値ＬＶｓ及び低アーク長時Ｅ
Ｎ電流ＬＩenの少なくとも１つ以上のパラメータは高ア
ーク長時とは異なった値に設定する。また、高アーク長
時ＥＮ比率設定値ＨＥｓ及び低アーク長時ＥＮ比率設定
値ＬＥｓは、被溶接材の材質、板厚、ギャップ長等に対
して最適値で互いに近い値に設定する。

【００５９】上述したように、基本交流パルス電流波形
の高アーク長時パラメータと低アーク長時パラメータと
を異なった値に設定した交流パルス電流群を周期的に切
り換えて通電することによって、アーク長及びアークの
広がりが周期的に大きく変化するので溶融池幅の変化も
大きくなり、メリハリのある美しいウロコ状の溶接ビー
ド外観が形成される。さらに、被溶接材の材質、板厚、
ギャップ長等に対して最適なＥＮ比率設定値を設定でき
るので、極薄板の溶接において良好な継ぎ手部の溶接品
質を得ることができる。また、高アーク長時周期ＨＴ及
び低アーク長時周期ＬＴの設定値を変化させることで、
ウロコ状ビードのピッチを任意に調整できるので、被溶
接材の継ぎ手形状に適した溶接ビード外観を得ることが
できる。

【００６０】図２は、本発明のパルス電流群切換交流パ
ルスアーク溶接方法における第２の実施例（以下、実施
例２という）の溶接電流波形を示す図である。横軸は時
間ｔの経過を示しており、縦軸は溶接電流Ｉｗを示して
いる。

【００６１】同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴ
の間は高アーク長時交流パルス電流群を通電し、低アー
ク長時周期ＬＴの間は低アーク長時交流パルス電流群を
通電して、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し
切り換えて通電する。

【００６２】高アーク長時交流パルス電流群は、ＥＰ極
性においてベース電流値からピーク電流値まで一定のス
ロープで上昇する上昇遷移電流を通電する高アーク長時
ピーク立ち上がり時間ＨＴｕと、高アーク長時ピーク電
流ＨＩｐを通電する高アーク長時ピーク電流通電時間Ｈ
Ｔｐと、ピーク電流値からベース電流値まで一定のスロ
ープで下降する下降遷移電流を通電する高アーク長時ピ
ーク立ち下り時間ＨＴｄと、高アーク長時ベース電流Ｈ
Ｉｂを通電する高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂ
と、ＥＮ極性において高アーク長時ＥＮ電流ＨＩenを通
電する高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴenとから成る
高アーク長時基本交流パルス電流波形を複数回繰り返
す。

【００６３】また、低アーク長時交流パルス電流群は、
ＥＰ極性においてベース電流値からピーク電流値まで一
定のスロープで上昇する上昇遷移電流を通電する低アー
ク長時ピーク立ち上がり時間ＬＴｕと、低アーク長時ピ
ーク電流ＬＩｐを通電する低アーク長時ピーク電流通電
時間ＬＴｐと、ピーク電流値からベース電流値まで一定
のスロープで下降する下降遷移電流を通電する低アーク
長時ピーク立ち下り時間ＬＴｄと、低アーク長時ベース
電流ＬＩｂを通電する低アーク長時ベース電流通電時間
ＬＴｂと、ＥＮ極性において低アーク長時ＥＮ電流ＬＩ
enを通電する低アーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenとか
ら成る低アーク長時基本交流パルス電流波形を複数回繰
り返す。

【００６４】上記の高アーク長時ピーク電流ＨＩｐは溶
接ワイヤの溶滴がスプレー移行するように臨界電流値以
上に予め設定し、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴ
ｐは溶滴移行が１パルス１溶滴移行又は１パルス数個の
溶滴移行になるように予め設定する。高アーク長時ベー
ス電流ＨＩｂは溶滴移行しないように臨界電流値未満に
予め設定し、高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂは
ＥＰ極性期間中の溶接電圧Ｖｗの平均値が高アーク長時
電圧設定値ＨＶｓと等しくなるように予め設定又はフィ
ードバック制御によって自動調整される。また、高アー
ク長時ピーク立ち上がり時間ＨＴｕ及び高アーク長時ピ
ーク立ち下り時間ＨＴｄは、その設定値によってアーク
力の変化の度合いを調整することができるので、被溶接
材の材質、板厚、継ぎ手形状等に対して適正な値に設定
する。この設定値が小さいと急峻なアーク力の変化とな
り、大きくなるにつれてソフトなアーク力の変化とな
る。さらに、高アーク長時ＥＮ電流ＨＩenは溶滴移行し
ないように臨界電流値未満に予め設定し、高アーク長時
ＥＮ電流通電時間ＨＴenは高アーク長時のＥＮ比率算出
値ＨＥｎが高アーク長時ＥＮ比率設定値ＨＥｓと等しく
なるように予め設定又はフィードバック制御によって自
動調整される。

【００６５】一方、低アーク長時交流パルス電流群の各
パラメータ設定についても上記と同様である。但し、高
アーク長時のアーク長に比べて低アーク長時のアーク長
が短くなるようにするために上述した各パラメータ設定
範囲内において、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐ、低ア
ーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ、低アーク長時ベー
ス電流ＬＩｂ、低アーク長時ベース電流通電時間ＬＴｂ
又は低アーク長時電圧設定値ＬＶｓ及び低アーク長時Ｅ
Ｎ電流ＬＩenの少なくとも１つ以上のパラメータは高ア
ーク長時とは異なった値に設定する。また、高アーク長
時ＥＮ比率設定値ＨＥｓ及び低アーク長時ＥＮ比率設定
値ＬＥｓは、被溶接材の材質、板厚、ギャップ長等に対
して最適値で互いに近い値に設定する。

【００６６】上述したような交流パルス電流群を通電す
ることによって、実施例１の効果に加えて以下の効果が
ある。ピーク立ち上がり時間及びピーク立ち下り時間に
よってアーク力の変化がソフトになるのでアーク力によ
る溶け落ちを抑制できるために、極薄板の溶接性能がよ
り向上する。反面、アーク長及びアークの広がりの変化
もソフトになるので、実施例１に比べてややメリハリの
少ないウロコ状ビード外観になる場合もある。

【００６７】図３は、本発明のパルス電流群切換交流パ
ルスアーク溶接方法における第３の実施例（以下、実施
例３という）の溶接電流波形を示す図である。横軸は時
間ｔの経過を示しており、縦軸は溶接電流Ｉｗを示して
いる。

【００６８】同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴ
の間は高アーク長時交流パルス電流群を通電し、低アー
ク長時周期ＬＴの間は低アーク長時交流パルス電流群を
通電して、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し
切り換えて通電する。

【００６９】高アーク長時交流パルス電流群は、ＥＰ極
性においてベース電流値からピーク電流値まで一定のス
ロープで上昇する上昇遷移電流を通電する高アーク長時
ピーク立ち上がり時間ＨＴｕと、高アーク長時ピーク電
流ＨＩｐを通電する高アーク長時ピーク電流通電時間Ｈ
Ｔｐと、ピーク電流値からベース電流値まで一定のスロ
ープで下降する下降遷移電流を通電する高アーク長時ピ
ーク立ち下り時間ＨＴｄと、高アーク長時ベース電流Ｈ
Ｉｂを通電する高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂ
と、ＥＮ極性において高アーク長時ＥＮ電流ＨＩenを通
電する高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴenとから成る
高アーク長時基本交流パルス電流波形を複数回繰り返
す。

【００７０】また、低アーク長時交流パルス電流群は、
ＥＰ極性において低アーク長時ピーク電流ＬＩｐを通電
する低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐと、低アー
ク長時ベース電流ＬＩｂを通電する低アーク長時ベース
電流通電時間ＬＴｂと、ＥＮ極性において低アーク長時
ＥＮ電流ＬＩenを通電する低アーク長時ＥＮ電流通電時
間ＬＴenとから成る低アーク長時基本交流パルス電流波
形を複数回繰り返す。

【００７１】上記の高アーク長時基本交流パルス電流波
形の各パラメータ設定については、実施例２の高アーク
長時と同じであるので説明を省略する。また、低アーク
長時基本交流パルス電流波形の各パラメータ設定につい
ては、実施例１の低アーク長時と同じであるので説明を
省略する。但し、高アーク長時のアーク長に比べて低ア
ーク長時のアーク長が短くなるようにするために上述し
た各パラメータ設定範囲内において、低アーク長時ピー
ク電流ＬＩｐ、低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴ
ｐ、低アーク長時ベース電流ＬＩｂ、低アーク長時ベー
ス電流通電時間ＬＩｂ又は低アーク長時電圧設定値ＬＶ
ｓ及び低アーク長時ＥＮ電流ＬＩenの少なくとも１つ以
上のパラメータは高アーク長時とは異なった値に設定す
る。また、高アーク長時ＥＮ比率設定値ＨＥｓ及び低ア
ーク長時ＥＮ比率設定値ＬＥｓは、被溶接材の材質、板
厚、ギャップ長等に対して最適値で互いに近い値に設定
する。

【００７２】上述したような交流パルス電流群を通電す
ることによって、実施例１の効果に加えて以下の効果が
ある。高アーク長時はピーク立ち上がり時間及びピーク
立ち下り時間によってアーク力の変化がソフトになり、
低アーク長時はピーク立ち上がり時間及びピーク立ち下
り時間がないのアーク力の変化は急峻になる。そのため
に、後述するように極薄板のＴ継ぎ手溶接において、低
アーク長時の急峻なアーク力の変化によって溶融池中心
部の融合不良の発生を防止し、かつ高アーク長時のソフ
トなアーク力の変化によって溶け落ちを防止することが
できる。

【００７３】図４は、本発明のパルス電流群切換交流パ
ルスアーク溶接方法における第４の実施例（以下、実施
例４という）の溶接電流波形を示す図である。横軸は時
間ｔの経過を示しており、縦軸は溶接電流Ｉｗを示して
いる。

【００７４】同図に示すように、高アーク長時周期ＨＴ
の間は高アーク長時交流パルス電流群を通電し、低アー
ク長時周期ＬＴの間は低アーク長時交流パルス電流群を
通電して、それら２組のパルス電流群を交互に繰り返し
切り換えて通電する。

【００７５】高アーク長時交流パルス電流群は、ＥＰ極
性において高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを通電する高
アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴｐと、高アーク長時
ベース電流ＨＩｂを通電する高アーク長時ベース電流通
電時間ＨＴｂと、ＥＮ極性において高アーク長時ＥＮ電
流ＨＩenを通電する高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴ
enとから成る高アーク長時基本交流パルス電流波形を複
数回繰り返す。

【００７６】また、低アーク長時交流パルス電流群は、
ＥＰ極性においてベース電流値からピーク電流値まで一
定のスロープで上昇する上昇遷移電流を通電する低アー
ク長時ピーク立ち上がり時間ＬＴｕと、低アーク長時ピ
ーク電流ＬＩｐを通電する低アーク長時ピーク電流通電
時間ＬＴｐと、ピーク電流値からベース電流値まで一定
のスロープで下降する下降遷移電流を通電する低アーク
長時ピーク立ち下り時間ＬＴｄと、低アーク長時ベース
電流ＬＩｂを通電する低アーク長時ベース電流通電時間
ＬＴｂと、ＥＮ極性において低アーク長時ＥＮ電流ＬＩ
enを通電する低アーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenとか
ら成る低アーク長時基本交流パルス電流波形を複数回繰
り返す。

【００７７】上記の高アーク長時基本交流パルス電流波
形の各パラメータ設定については、実施例１の高アーク
長時と同じであるので説明を省略する。また、低アーク
長時基本交流パルス電流波形の各パラメータ設定につい
ては、実施例２の低アーク長時と同じであるので説明を
省略する。但し、高アーク長時のアーク長に比べて低ア
ーク長時のアーク長が短くなるようにするために上述し
た各パラメータ設定範囲内において、低アーク長時ピー
ク電流ＬＩｐ、低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴ
ｐ、低アーク長時ベース電流ＬＩｂ、低アーク長時ベー
ス電流通電時間ＬＩｂ又は低アーク長時電圧設定値ＬＶ
ｓ及び低アーク長時ＥＮ電流ＬＩenの少なくとも１つ以
上のパラメータは高アーク長時とは異なった値に設定す
る。また、高アーク長時ＥＮ比率設定値ＨＥｓ及び低ア
ーク長時ＥＮ比率設定値ＬＥｓは、被溶接材の材質、板
厚、ギャップ長等に対して最適値で互いに近い値に設定
する。

【００７８】上述したような交流パルス電流群を通電す
ることによって、実施例１の効果に加えて以下の効果が
ある。高アーク長時はピーク立ち上がり時間及びピーク
立ち下り時間がないのでアーク力の変化が急峻になり、
低アーク長時はピーク立ち上がり時間及びピーク立ち下
り時間によってアーク力の変化はソフトになる。そのた
めに、後述するように中・厚板のＶ開先継ぎ手溶接にお
いて、低アーク長時のソフトなアーク力の変化によって
開先内エッジ部の溶け落ちを防止し、かつ高アーク長時
の急峻なアーク力の変化によって開先側面部に十分な溶
け込み深さを得ることができる。

【００７９】図５は、本発明の実施例１乃至実施例４に
対応する装置のブロック図である。同図において、従来
技術１の装置を示す図２０と同じ回路ブロックについて
は、同一符号を付けており説明を省略する。

【００８０】２次側整流器Ｄ2a乃至Ｄ２ｄは、高周波変
圧器ＩＮＴによって降圧された高周波交流を直流に整流
する。ＥＰ極性トランジスタＰＴＲは、後述するＥＰ極
性ドライブ信号ＰdvがＨ信号のときにオン状態となり、
ＥＰ電流を通電する。ＥＮ極性トランジスタＮＴＲは、
後述するＥＮ極性ドライブ信号ＮdvがＨ信号のときにオ
ン状態となり、ＥＮ電流を通電する。ＥＰ電流はＤ2a又
はＤ2b→ＰＴＲ→溶接ワイヤ→被溶接材→ＷＬの経路で
通電し、ＥＮ電流はＷＬ→被溶接材→溶接ワイヤ→ＮＴ
Ｒ→Ｄ2c又はＤ2dの経路で通電する。

【００８１】溶接電流絶対値回路ＣＲは、溶接電流検出
信号Ｉｄを入力として、その絶対値である溶接電流絶対
値信号Ｃｒを出力する。高アーク長時ＥＮ比率設定回路
ＨＥＳは、高アーク長時ＥＮ比率設定信号ＨＥｓを出す
る。低アーク長時ＥＮ比率設定回路ＬＥＳは、低アーク
長時ＥＮ比率設定信号ＬＥｓを出する。

【００８２】高アーク長時交流パルス条件設定回路ＨＰ
Ｃは、高アーク長時周期設定信号ＨＴ、高アーク長時ピ
ーク電流通電時間設定信号ＨＴｐ、高アーク長時ピーク
電流設定信号ＨＩｐ、高アーク長時ベース電流設定信号
ＨＩｂ、高アーク長時ピーク立ち上がり時間設定信号Ｈ
Ｔｕ、高アーク長時ピーク立ち下り時間設定信号ＨＴ
ｄ、高アーク長時電圧設定信号ＨＶｓ及び高アーク長時
ＥＮ電流設定信号ＨＩenから成る高アーク長時交流パル
ス条件設定信号Ｈpcを出力する。低アーク長時交流パル
ス条件設定回路ＬＰＣは、低アーク長時周期設定信号Ｌ
Ｔ、低アーク長時ピーク電流通電時間設定信号ＬＴｐ、
低アーク長時ピーク電流設定信号ＬＩｐ、低アーク長時
ベース電流設定信号ＬＩｂ、低アーク長時ピーク立ち上
がり時間設定信号ＬＴｕ、低アーク長時ピーク立ち下り
時間設定信号ＬＴｄ、低アーク長時電圧設定信号ＬＶｓ
及び低アーク長時ＥＮ電流設定信号ＬＩenから成る低ア
ーク長時交流パルス条件設定信号Ｌpcを出力する。

【００８３】交流電流波形制御回路ＷＡＣは、溶接電圧
Ａ／Ｄ変換信号Ａdv、割り込み周期設定信号ΔＴ、割り
込み発生信号Ｉｔ、高アーク長時交流パルス条件設定信
号Ｈpc及び低アーク長時交流パルス条件設定信号Ｌpcを
入力として、それらの信号をソフトウェアで処理して電
流設定信号Ｉｓ並びにＥＰ極性切換信号Ｐon及びＥＮ極
性切換信号Ｎonを出力する。ソフトウェア処理の詳細に
ついては後述する。

【００８４】ＥＰ極性ドライブ回路ＰＤＶは、ＥＰ極性
切換信号Ｐonを入力として、その信号がＨ信号のときに
ＥＰ極性トランジスタＰＴＲをオン状態にするＨ信号の
ＥＰ極性ドライブ信号Ｐdvを出力する。ＥＮ極性ドライ
ブ回路ＮＤＶは、ＥＮ極性切換信号Ｎonを入力として、
その信号がＨ信号のときにＥＮ極性トランジスタＮＴＲ
をオン状態にするＨ信号のＥＮ極性ドライブ信号Ｎdvを
出力する。

【００８５】図６乃至図８は、上述した交流電流波形制
御回路ＷＡＣのソフトウェア処理の内容を示すフローチ
ャートである。

【００８６】ステップ１０１において、高アーク長時交
流パルス条件設定信号Ｈpc、低アーク長時交流パルス条
件設定信号Ｌpc、割り込み設定信号ΔＴ、高アーク長時
ＥＮ比率設定信号ＨＥｓ及び低アーク長時ＥＮ比率設定
信号ＬＥｓを読み込む。高アーク長時交流パルス条件設
定信号Ｈpcは、上述したように高アーク長時周期設定信
号ＨＴ、高アーク長時ピーク電流通電時間設定信号ＨＴ
ｐ、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐ、高アーク
長時ベース電流設定信号ＨＩｂ、高アーク長時ピーク立
ち上がり時間設定信号ＨＴｕ、高アーク長時ピーク立ち
下り時間設定信号ＨＴｄ、高アーク長時電圧設定信号Ｈ
Ｖｓ及び高アーク長時ＥＮ電流設定信号ＨＩenから構成
されている。また、低アーク長時交流パルス条件設定信
号Ｌpcは、上述したように低アーク長時周期設定信号Ｌ
Ｔ、低アーク長時ピーク電流通電時間設定信号ＬＴｐ、
低アーク長時ピーク電流設定信号ＬＩｐ、低アーク長時
ベース電流設定信号ＬＩｂ、低アーク長時ピーク立ち上
がり時間設定信号ＬＴｕ、低アーク長時ピーク立ち下り
時間設定信号ＬＴｄ、低アーク長時電圧設定信号ＬＶｓ
及び低アーク長時ＥＮ電流設定信号ＬＩenから構成され
ている。

【００８７】ステップ１０２において、上記の読込み値
から（ＨＩｐ−ＨＩｂ）／（ＨＴｕ／ΔＴ）を計算して
高アーク長時電流加算ステップ値ＨＩｕに代入し、（Ｈ
Ｉｐ−ＨＩｂ）／（ＨＴｄ／ΔＴ）を計算して高アーク
長時電流減算ステップ値ＨＩｄに代入し、（ＬＩｐ−Ｌ
Ｉｂ）／（ＬＴｕ／ΔＴ）を計算して低アーク長時電流
加算ステップ値ＬＩｕに代入し、（ＬＩｐ−ＬＩｂ）／
（ＬＴｄ／ΔＴ）を計算して低アーク長時電流減算ステ
ップ値ＬＩｄに代入する。

【００８８】ステップ１０３において、高アーク長時ピ
ーク電流通電時間設定信号ＨＴｐをピーク電流通電時間
設定値Ｔｐに、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐ
をピーク電流設定値Ｉｐに、高アーク長時ベース電流設
定信号ＨＩｂをベース電流設定値Ｉｂに、高アーク長時
ピーク立ち上がり時間設定信号ＨＴｕをピーク立ち上が
り時間設定値Ｔｕに、高アーク長時ピーク立ち下り時間
設定信号ＨＴｄをピーク立ち下り時間設定値Ｔｄに、高
アーク長時電圧設定信号ＨＶｓを電圧設定値Ｖｓに、高
アーク長時ＥＮ電流設定信号ＨＩenをＥＮ電流設定値Ｉ
enに、高アーク長時ＥＮ比率設定信号ＨＥｓをＥＮ比率
設定値Ｅｓに代入し、高アーク長時電流加算ステップ値
ＨＩｕを電流加算ステップ値Ｉｕに代入し、高アーク長
時電流減算ステップ値ＨＩｄを電流減算ステップ値Ｉｄ
にそれぞれ代入する。さらに、周期カウンタ値ｎ、波形
カウンタ値ｍ、ＥＮ波形カウンタ値ｋ、電圧加算値Ｖｉ
及び電流加算値Ｉｉに０を代入し、電流設定信号Ｉｓに
ベース電流設定値Ｉｂを代入する。

【００８９】ステップ１０４において、割り込み発生信
号ＩｔがＨレベルかを判定して、ＹＥＳならばステップ
１０５に進み、ＮＯならばＨレベルになるまで待機す
る。ステップ１０５において、周期カウンタ値ｎに１を
加算する。ステップ１０６において、周期カウンタ値ｎ
と割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、高アー
ク長時周期設定信号ＨＴと等しいかを判定して、ＹＥＳ
ならばステップ１１０に進み、ＮＯならばステップ１０
７に進む。このステップ１０６では高アーク長時周期Ｈ
Ｔが経過したかを判定している。

【００９０】ステップ１０７において、周期カウンタ値
ｎと割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、高ア
ーク長時周期設定信号ＨＴと低アーク長時周期設定信号
ＬＴとの加算値と等しいかを判定して、ＹＥＳならばス
テップ１０８に進み、ＮＯならば図７のステップ１１２
に進む。このステップ１０７では低アーク長時周期ＬＴ
が経過したかを判定している。

【００９１】ステップ１０８において、高アーク長時ピ
ーク電流通電時間設定信号ＨＴｐをピーク電流通電時間
設定値Ｔｐに、高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐ
をピーク電流設定値Ｉｐに、高アーク長時ベース電流設
定信号ＨＩｂをベース電流設定値Ｉｂに、高アーク長時
ピーク立ち上がり時間設定信号ＨＴｕをピーク立ち上が
り時間設定値Ｔｕに、高アーク長時ピーク立ち下り時間
設定信号ＨＴｄをピーク立ち下り時間設定値Ｔｄに、高
アーク長時電圧設定信号ＨＶｓを電圧設定値Ｖｓに、高
アーク長時ＥＮ電流設定信号ＨＩenをＥＮ電流設定値Ｉ
enに、高アーク長時ＥＮ比率設定信号ＨＥｓをＥＮ比率
設定値Ｅｓに代入し、高アーク長時電流加算ステップ値
ＨＩｕを電流加算ステップ値Ｉｕに代入し、高アーク長
時電流減算ステップ値ＨＩｄを電流減算ステップ値Ｉｄ
にそれぞれ代入する。ステップ１０９において、周期カ
ウンタ値ｎ、波形カウンタ値ｍ及びＥＮ波形カウンタ値
ｋを０にリセットし、ベース電流設定値Ｉｂを電流設定
信号Ｉｓに代入する。

【００９２】ステップ１１０において、低アーク長時ピ
ーク電流通電時間設定信号ＬＴｐをピーク電流通電時間
設定値Ｔｐに、低アーク長時ピーク電流設定信号ＬＩｐ
をピーク電流設定値Ｉｐに、低アーク長時ベース電流設
定信号ＬＩｂをベース電流設定値Ｉｂに、低アーク長時
ピーク立ち上がり時間設定信号ＬＴｕをピーク立ち上が
り時間設定値Ｔｕに、低アーク長時ピーク立ち下り時間
設定信号ＬＴｄをピーク立ち下り時間設定値Ｔｄに、低
アーク長時電圧設定信号ＬＶｓを電圧設定値Ｖｓに、低
アーク長時ＥＮ電流設定信号ＬＩenをＥＮ電流設定値Ｉ
enに、低アーク長時ＥＮ比率設定信号ＬＥｓをＥＮ比率
設定値Ｅｓに代入し、低アーク長時電流加算ステップ値
ＬＩｕを電流加算ステップ値Ｉｕに代入し、低アーク長
時電流減算ステップ値ＬＩｄを電流減算ステップ値Ｉｄ
にそれぞれ代入する。ステップ１１１において、波形カ
ウンタ値ｍ及びＥＮ波形カウンタ値ｋを０にリセット
し、ベース電流設定値Ｉｂを電流設定信号Ｉｓに代入す
る。

【００９３】以下、図７を参照して説明する。ステップ
１１２において、波形カウンタ値ｍに１を加算する。ス
テップ１１３において、波形カウンタ値ｍと割り込み周
期設定信号ΔＴとを乗算した値が、ピーク立ち上がり時
間設定値Ｔｕ以下かを判定して、ＹＥＳならばステップ
１１４に進み、ＮＯならばステップ１１５に進む。この
ステップ１１３ではピーク立ち上がり時間中であるかを
判定している。ステップ１１４において、前回の電流設
定信号Ｉｓと電流加算ステップ値Ｉｕとを加算して電流
設定信号Ｉｓに代入する。

【００９４】ステップ１１５において、波形カウンタ値
ｍと割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、ピー
ク立ち上がり時間設定値Ｔｕとピーク電流通電時間設定
値Ｔｐとの加算値以下かを判定して、ＹＥＳならばステ
ップ１１６に進み、ＮＯならばステップ１１７に進む。
このステップ１１５ではピーク電流通電時間中であるか
を判定している。ステップ１１６において、ピーク電流
設定値Ｉｐを電流設定信号Ｉｓに代入する。

【００９５】ステップ１１７において、波形カウンタ値
ｍと割り込み周期設定信号ΔＴとを乗算した値が、ピー
ク立ち上がり時間設定値Ｔｕとピーク電流通電時間設定
値Ｔｐとピーク立ち下り時間設定値Ｔｄとの加算値以下
かを判定して、ＹＥＳならばステップ１１８に進み、Ｎ
Ｏならばステップ１１９に進む。このステップ１１７で
はピーク立ち下り時間中であるかを判定している。ステ
ップ１１８において、前回の電流設定信号Ｉｓから電流
減算ステップ値Ｉｄを減算して電流設定信号Ｉｓに代入
する。ステップ１１９において、後述する平均電圧値Ｖ
iaが電圧設定値Ｖｓ以下かを判定して、ＮＯならばステ
ップ１２０に進み、ＹＥＳならば図８のステップ１２６
に進む。このステップ１１９では、上述したようにピー
ク電流通電時間の開始時点から割り込み周期毎に計算さ
れる溶接電圧Ｖｗの平均値が電圧設定値以下になったか
を判定して、ＹＥＳならばベース電流通電時間を終了す
るステップに進めている。ステップ１２０において、ベ
ース電流設定値Ｉｂを電流設定信号Ｉｓに代入する。

【００９６】以下、図８を参照して説明する。ステップ
１２１において、溶接電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを読み込
む。ステップ１２２において、前回の電圧加算値Ｖｉに
上記の溶接電圧Ａ／Ｄ変換信号Ａdvを加算する。ステッ
プ１２３において、前回の電流加算値Ｉｉに電流設定信
号Ｉｓを加算する。ステップ１２４において、電圧加算
値Ｖｉを波形カウンタ値ｍで除算した値を平均電圧値Ｖ
iaに代入する。ステップ１２５において、ＥＰ極性切替
信号Ｐonに１（Ｈ信号）を代入し、ＥＮ極性切替信号Ｎ
onに０（Ｌ信号）を代入する。

【００９７】ステップ１２６において、ＥＮ電流設定値
Ｉenを電流設定信号Ｉｓに代入する。ステップ１２７に
おいて、ＥＰ極性切替信号Ｐonに０（Ｌ信号）を代入
し、ＥＮ極性切替信号Ｎonに１（Ｈ信号）を代入する。
ステップ１２８において、｛（Ｉｉ・Ｅｓ）／（１００
−Ｅｓ）｝／Ｉenを計算してＥＮ電流通電時間設定値Ｔ
enに代入する。このステップ１２８では、ＥＰ電流の電
流加算値ＩｉとＥＮ比率設定値ＥｓからＥＮ電流通電時
間Ｔenを計算している。ステップ１２９において、ＥＮ
波形カウンタ値ｋに１を加算する。ステップ１３０にお
いて、ＥＮ波形カウンタ値ｋと割り込み周期設定信号Δ
Ｔとを乗算した値が、ＥＮ電流通電時間Ｔen以下かを判
定して、ＹＥＳならばステップ１３３に進み、ＮＯなら
ばステップ１３１に進む。このステップ１３０ではＥＮ
電流通電時間中であるかを判定している。

【００９８】ステップ１３１において、波形カウンタ値
ｍ及びＥＮは計カウンタ値ｋを０にリセットする。ステ
ップ１３２において、電圧加算値Ｖｉ及び電流加算値Ｉ
ｉを０にリセットする。ステップ１３３において、ＥＰ
極性切換信号Ｐon及びＥＮ極性切換信号Ｎonを出力す
る。ステップ１３４において、電流設定信号Ｉｓを出力
する。ステップ１３５において、溶接終了かを判定し
て、ＹＥＳならば終了し、ＮＯならばステップ１０４に
戻る。

【００９９】図９は、上述した図５のブロック図及び図
６乃至図８のフローチャートで示した各信号のタイミン
グチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変
化を示しており、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化
を示しており、同図（Ｃ）はソフトウェア内部の信号で
ある平均電圧値Ｖiaの時間変化を示しており、同図
（Ｄ）は電流設定信号Ｉｓの時間変化を示している。以
下、図５を参照して、図９を説明する。

【０１００】時刻ｔ０乃至時刻ｔ１（高アーク長時ピ
ーク立ち上がり時間ＨＴｕ）時刻ｔ０から高アーク長時周期ＨＴが始まり、ＥＰ極性
切換信号ＰonがＬ信号からＨ信号に変化して、ＥＰ極性
トランジスタＰＴＲがオン状態になるので、ＥＰ極性と
なる。同時に、電圧加算値Ｖｉへの溶接電圧Ｖｗの加算
を初期値零から開始すると共に、同図（Ｃ）に示す平均
電圧値Ｖiaの計算を開始する。さらに、同図（Ｄ）に示
す電流設定信号Ｉｓは、高アーク長時ベース電流設定信
号ＨＩｂから高アーク長時ピーク電流設定信号ＨＩｐま
で一定のスロープで上昇して、上昇遷移電流を通電す
る。時刻ｔ１乃至時刻ｔ２（高アーク長時ピーク電流通電
時間ＨＴｐ）電流設定信号Ｉｓは、高アーク長時ピーク電流設定信号
ＨＩｐになり、高アーク長時ピーク電流を通電する。時刻ｔ２乃至時刻ｔ３（高アーク長時ピーク立ち下り
時間ＨＴｄ）電流設定信号Ｉｓは、高アーク長時ピーク電流設定信号
ＨＩｐから高アーク長時ベース電流設定信号ＨＩｂまで
一定のスロープで下降して、下降遷移電流を通電する。時刻ｔ３乃至時刻ｔ４（高アーク長時ベース電流通電
時間ＨＴｂ）電流設定信号Ｉｓは、高アーク長時ベース電流設定信号
ＨＩｂになり、高アーク長時ベース電流を通電する。同
時に、割り込み周期毎に計算される上記の平均電圧値Ｖ
iaが、同図（Ｃ）に示す高アーク長時電圧設定信号ＨＥ
ｓ以下になったかを判定して、以下になった時刻ｔ４で
ベース電流通電時間を終了する。さらに、時刻ｔ４にお
いて上述したように高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴ
enを計算する。時刻ｔ４乃至時刻ｔ５（高アーク長時ＥＮ電流通電時
間ＨＴen）ＥＮ極性切換信号ＮonがＬ信号からＨ信号に変化して、
ＥＮ極性トランジスタＮＴＲがオン状態になるので、Ｅ
Ｎ極性となる。同時に、電流設定信号Ｉｓは、高アーク
長時ＥＮ電流設定信号ＨＩenになり、高アーク長時ＥＮ
電流を通電する。時刻ｔ５乃至時刻ｔ６上記の乃至の動作を高アーク長時周期ＨＴが終了す
る時刻ｔ６まで繰り返す。時刻ｔ６乃至時刻ｔ７（低アーク長時周期ＬＴ）低アーク長時周期ＬＴの動作については、高アーク長時
の各パラメータを対応する低アーク長時の各パラメータ
に置換すると同様であるので説明を省略する。以上の
乃至の動作を繰り返すことによって、実施例２の交流
パルス電流群を通電することができる。

【０１０１】また、実施例１については、高アーク長時
及び低アーク長時のピーク立ち上がり時間及びピーク立
ち下り時間の設定値を０．１［ms］以下にすることによ
って実質的に同等の交流パルス電流波形となる。さら
に、実施例３については、低アーク長時のピーク立ち上
がり時間及びピーク立ち下り時間の設定値を０．１［m
s］以下にすることによって実質的に同等の交流パルス
電流波形となるり、実施例４については、高アーク長時
のピーク立ち上がり時間及びピーク立ち下り時間の設定
値を０．１［ms］以下にすることによって実質的に同等
の交流パルス電流波形となる。従って、図５で示す装置
は、実施例１乃至実施例４のパルス電流群切換交流パル
スアーク溶接方法を実現できる。

【０１０２】図１０は、本発明によるアルミニウム合金
のパルス電流群切換交流パルスアーク溶接における溶接
可能下限板厚を示す図である。横軸は溶接速度［cm/
分］を示しており、縦軸は板厚［mm］を示しており、従
来技術１及び従来技術２については上述した図２６の場
合である。本発明の溶接条件については、以下に述べる
基本交流パルス電流波形のパラメータ設定以外は図２６
と同じである。本発明の基本交流パルス電流波形の各パ
ラメータについては、高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを
３２０［Ａ］に、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴ
ｐを２［ms］に、高アーク長時ベース電流ＨＩｂを３０
［Ａ］に、高アーク長時ＥＮ電流ＨＩenを４０［Ａ］に
設定し、被溶接材の板厚によって高アーク長時ベース電
流通電時間ＨＴｂを１０乃至１７［ms］に、高アーク長
時ＥＮ電流通電時間ＨＴenを２．３乃至２．９［ms］に
設定している。その結果、高アーク長時ＥＮ比率ＨＥｎ
は１０［％］となる。

【０１０３】また、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐを２
８０［Ａ］に、低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ
を１．２［ms］に、低アーク長時ベース電流ＬＩｂを３
０［Ａ］に、低アーク長時ＥＮ電流ＬＩenを４０［Ａ］
に設定し、被溶接材の板厚によって低アーク長時ベース
電流通電時間ＬＴｂを５乃至９［ms］に、低アーク長時
ＥＮ電流通電時間ＬＴenを１．２乃至１．５［ms］に設
定している。その結果、低アーク長時ＥＮ比率ＬＥｎは
１０［％］となる。

【０１０４】同図に示すように、本発明では板厚が０．
６乃至１［mm］の極薄板まで良好な溶接が可能である。

【０１０５】図１１は、本発明によるアルミニウム合金
のパルス電流群切換交流パルスアーク溶接を行ったとき
の溶融池幅変化分ΔＷｐを示す図である。横軸はＥＮ比
率を示しており、縦軸は溶融池幅変化分ΔＷｐを示して
いる。従来技術１及び従来技術２は上述した図２７の場
合である。本発明の溶接条件については、以下に述べる
基本交流パルス電流波形のパラメータ設定以外は図２７
と同じである。

【０１０６】本発明の基本交流パルス電流波形の各パラ
メータについては、高アーク長時ピーク電流ＨＩｐを３
２０［Ａ］に、高アーク長時ピーク電流通電時間ＨＴｐ
を２［ms］に、高アーク長時ベース電流ＨＩｂを３０
［Ａ］に、高アーク長時ＥＮ電流ＨＩenを４０［Ａ］に
設定し、高アーク長時ベース電流通電時間ＨＴｂを１０
［ms］に、高アーク長時ＥＮ電流通電時間ＨＴenを２．
３［ms］に設定している。その結果、高アーク長時ＥＮ
比率ＨＥｎは１０［％］となる。

【０１０７】また、低アーク長時ピーク電流ＬＩｐを２
８０［Ａ］に、低アーク長時ピーク電流通電時間ＬＴｐ
を１．２［ms］に、低アーク長時ベース電流ＬＩｂを３
０［Ａ］に、低アーク長時ＥＮ電流ＬＩenを４０［Ａ］
に設定し、低アーク長時ベース電流通電時間ＬＴｂを５
［ms］に、低アーク長時ＥＮ電流通電時間ＬＴenを１．
２［ms］に設定している。その結果、低アーク長時ＥＮ
比率ＬＥｎは１０［％］となる。

【０１０８】同図に示すように、本発明での溶融池幅変
化分ΔＷｐは２［mm］と十分に大きな値となり、その結
果メリハリのある美しいウロコ状ビード外観を得ること
ができる。

【０１０９】図１２は、本発明のパルス電流群切換交流
パルスアーク溶接方法による溶接ビード外観の一例を示
す図である。被溶接材の材料はアルミニウム合金Ａ５０
５２で板厚は０．８［mm］であり、溶接ワイヤには直径
１．２［mmΦ］のＡ５３５６を使用している。平均溶接
電流値は６０［Ａ］、平均溶接電圧値は１８［Ｖ］及び
溶接速度は４０［cm/分］であり、高アーク長時周期Ｈ
Ｔ＝３００［ms］及び低アーク長時周期ＬＴ＝２００
［ms］のビードオンプレート溶接の場合である。同図に
示すように、溶接ビード外観は、波目のピッチの揃った
メリハリのある美しいウロコ状ビード外観となってお
り、かつ溶接品質も良好である。

【０１１０】図１３は、本発明の実施例３に示すパルス
電流群切換交流パルスアーク溶接方法を実施することで
Ｔ継ぎ手溶接の融合不良を防止する効果があることを説
明するための溶接ビードの断面マクロ図である。同図
（Ａ）は溶け融合不良発生時の断面マクロ図を示してお
り、同図（Ｂ）は実施例３によって溶接したときの断面
マクロ図を示している。

【０１１１】同図において２ｄは溶着金属を示してい
る。被溶接材の材質はアルミニウム合金Ａ５０５２で板
厚は０．８［mm］であり、溶接ワイヤには直径１．２
［mmΦ］のＡ５３５６を使用している。平均溶接電流値
は６０［Ａ］、平均溶接電圧値は１８［Ｖ］及び溶接速
度は４０［cm/分］であり、高アーク長時周期ＨＴ＝２
５０［ms］及び低アーク長時周期ＬＴ＝２５０［ms］の
場合である。

【０１１２】実施例３では上述したように低アーク長時
の急峻なアーク力の変化によってＴ継ぎ手の溶融池中心
部に発生しやすい融合不良を防止すると共に、高アーク
長時のソフトなアーク力の変化によって溶け落ちの発生
を防止することができる。従って、同図（Ａ）に示すよ
うにアーク力の変化がソフトであると中心部に融合不良
が発生しやすく、アーク力の変化が急峻であると溶け落
ちが発生しやすくなる。それに対して、同図（Ｂ）に示
すように実施例３では極薄板のＴ継ぎ手溶接において、
融合不良も溶け落ちもない良好な溶接品質を得ることが
できる。

【０１１３】図１４は、本発明の実施例４に示すパルス
電流切換交流パルスアーク溶接方法を実施することで中
・厚板のＶ開先継ぎ手溶接において溶け落ちを防止する
効果があることを説明するための溶接ビードの断面マク
ロ図である。同図（Ａ）は溶け落ち発生時の断面マクロ
図を示しており、同図（Ｂ）は実施例４によって溶接し
たときの断面マクロ図を示している。

【０１１４】被溶接材の材料はアルミニウム合金Ａ５０
５２で板厚は１０［mm］であり、溶接ワイヤには直径
１．２［mmΦ］のＡ５３５６を使用している。平均溶接
電流値は２００［Ａ］、平均溶接電圧値は２５［Ｖ］及
び溶接速度は６０［cm/分］であり、高アーク長時周期
ＨＴ＝１５０［ms］及び低アーク長時周期ＬＴ＝１５０
［ms］の場合である。

【０１１５】実施例４では上述したように、低アーク長
時のソフトなアーク力の変化によってＶ開先内のエッジ
部２ｅが溶け落ちることを防止すると共に、高アーク長
時の急峻なアーク力の変化によってＶ開先内の側面部に
十分な溶け込み深さを確保することができる。従って、
同図（Ａ）に示すようにアーク力の変化が急峻であると
エッジ部２ｅが溶け落ちることもあったが、同図（Ｂ）
に示すように実施例４では低アーク長時のソフトなアー
ク力の変化によってエッジ部２ｅは溶け落ちることなく
良好な溶接品質となっている。

【０１１６】図１５は、本発明による鉄鋼のパルス電流
群切換交流パルスアーク溶接における溶接可能下限板厚
を示す図である。横軸は溶接速度［cm/分］を示してお
り、縦軸は板厚［mm］を示している。被溶接材には鉄鋼
ＳＳ４００を、溶接ワイヤには直径１．０［mmΦ］のＹ
ＧＷ１１を、シールドガスにはアルゴンガス（Ａｒ）が
９０［％］と炭酸ガス（ＣＯ2）が１０［％］との混合
ガスを使用した重ねすみ肉溶接の場合である。同図に示
すように、本発明では鉄鋼に対しても板厚が０．６乃至
１［mm］の極薄板まで良好な溶接が可能である。

【０１１７】図１６は、本発明のパルス電流群切換交流
パルスアーク溶接方法による鉄鋼材料の溶接ビード外観
の一例を示す図である。被溶接材の材質は鉄鋼ＳＳ４０
０で板厚は０．８［mm］であり、溶接ワイヤには直径
１．０［mmΦ］のＹＧＷ１１を使用している。平均溶接
電流値は７０［Ａ］、平均溶接電圧値は１８［Ｖ］及び
溶接速度は４０［cm/分］であり、高アーク長時周期Ｈ
Ｔ＝２５０［ms］及び低アーク長時周期ＬＴ＝２５０
［ms］のＴ継ぎ手溶接の場合である。同図に示すよう
に、溶接ビード外観は、波目のピッチの揃ったメリハリ
のある美しいウロコ状ビード外観となっており、かつ溶
接品質も良好である。

【０１１８】

【本発明の効果】上述したように本発明のパルス電流群
切換交流パルスアーク溶接方法は、従来技術では困難で
あった０．６乃至１［mm］の極薄板に対して良好な溶接
を行うことができると共に、波目のピッチの揃ったメリ
ハリのある美しいウロコ状の溶接ビード外観を得ること
ができる。そのために、本発明の溶接ビード外観は溶接
構造物の外面部分にそのまま使用することができる。

【０１１９】上記の効果に加えて実施例２のパルス電流
群切換交流パルスアーク溶接方法では、アーク力の変化
がソフトであるので極薄板の溶接品質がさらに向上す
る。また、実施例３のパルス電流群切換交流パルスアー
ク溶接方法では、Ｔ継ぎ手に対して融合不良及び溶け落
ち抑制効果があるので溶接性能が向上する。さらに、実
施例４のパルス電流群切換交流パルスアーク溶接方法で
は、中板及び厚板のＶ開先継ぎ手に対してＶ開先内エッ
ジ部の溶け落ちを抑制する効果があり、かつＶ開先内側
面部に十分な溶け込み深さを得ることができるので溶接
性能が向上する。本発明のパルス電流群切換交流パルス
アーク溶接方法は、アルミニウム合金等、鉄鋼、ステン
レス鋼等に対して上述した種々の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のパルス電流群切換交流パルス
アーク溶接方法における実施例１の溶接電流波形を示す
図である。

【図２】図２は、本発明のパルス電流群切換交流パルス
アーク溶接方法における実施例２の溶接電流波形を示す
図である。

【図３】図３は、本発明のパルス電流群切換交流パルス
アーク溶接方法における実施例３の溶接電流波形を示す
図である。

【図４】図４は、本発明のパルス電流群切換交流パルス
アーク溶接方法における実施例４の溶接電流波形を示す
図である。

【図５】図５は、本発明の実施例１乃至実施例４を実施
するための装置のブロック図である。

【図６】図６は、本発明における交流電流波形を制御す
るソフトウェア処理の内容を示すフローチャートであ
る。

【図７】図７は、本発明における交流電流波形を制御す
るソフトウェア処理の内容を示すフローチャートであ
る。

【図８】図８は、本発明における交流電流波形を制御す
るソフトウェア処理の内容を示すフローチャートであ
る。

【図９】図９は、本発明における図５のブロック図及び
図６乃至図８のフローチャートで示した各信号のタイミ
ングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間
変化を示しており、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変
化を示しており、同図（Ｃ）はソフトウェア内部の信号
である平均電圧値Ｖiaの時間変化を示しており、同図
（Ｄ）は電流設定信号Ｉｓの時間変化を示している。

【図１０】図１０は、本発明によるアルミニウム合金の
パルス電流群切換交流パルスアーク溶接における溶接可
能下限板厚を示す図である。

【図１１】図１１は、本発明によるアルミニウム合金の
パルス電流群切換交流パルスアーク溶接を行ったときの
溶融池幅変化分ΔＷｐを示す図である。

【図１２】図１２は、本発明のパルス電流群切換交流パ
ルスアーク溶接方法による溶接ビード外観の一例を示す
図である。

【図１３】図１３は、本発明の実施例３に示すパルス電
流群切換交流パルスアーク溶接方法を実施することでＴ
継ぎ手溶接の融合不良を防止する効果があることを説明
するための溶接ビードの断面マクロ図である。

【図１４】図１４は、本発明の実施例４に示すパルス電
流切換交流パルスアーク溶接方法を実施することで中板
及び厚板のＶ開先継ぎ手溶接において溶け落ち防止効果
があることを説明するための溶接ビードの断面マクロ図
である。

【図１５】図１５は、本発明による鉄鋼のパルス電流群
切換交流パルスアーク溶接における溶接可能下限板厚を
示す図である。

【図１６】図１６は、本発明のパルス電流群切換交流パ
ルスアーク溶接方法による鉄鋼材料の溶接ビード外観の
一例を示す図である。

【図１７】図１７は、従来技術１であるパルスアーク溶
接方法の溶接電流波形を示す図である。

【図１８】図１８は、図１７で示す従来技術１のパルス
電流群を通電したときのアークの形状及び溶融池の形状
を示す図であり、同図（Ａ）はアーク発生箇所を横から
見た図であり、同図（Ｂ）はアーク発生時の溶融池形状
を上から見た図である。

【図１９】図１９は、従来技術１のパルスアーク溶接方
法による溶接ビード外観の一例を示す図である。

【図２０】図２０は、従来技術１を実施するための装置
のブロック図である。

【図２１】図２１は、従来技術１における電流波形を制
御するソフトウェア処理の内容を示すフローチャートで
ある。

【図２２】図２２は、従来技術１における電流波形を制
御するソフトウェア処理の内容を示すフローチャートで
ある。

【図２３】図２３は、従来技術１における図２０のブロ
ック図並びに図２１及び図２２のフローチャートで示し
た各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶
接電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は溶接
電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）はソフト
ウェア内部の信号である平均電圧値Ｖiaの時間変化を示
しており、同図（Ｄ）は電流設定信号Ｉｓの時間変化を
示している。

【図２４】図２４は、従来技術２である交流パルスアー
ク溶接方法の溶接電流波形を示す図である。

【図２５】図２５は、図２４で示す従来技術２の交流パ
ルス電流群を通電したときのアークの形状及び溶融池の
形状を示す図である。

【図２６】図２６は、従来技術１及び従来技術２による
アルミニウム合金のパルスアーク溶接における溶接可能
下限板厚を示す図である。

【図２７】図２７は、従来技術１及び従来技術２による
アルミニウム合金のパルスアーク溶接を行ったときの溶
融池幅変化分ΔＷｐを示す図である。

【図２８】図２８は、従来技術２の交流パルスアーク溶
接を行ったときの溶接ビード外観の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…溶接ワイヤ２…被溶接材２ａ…高アーク長時溶融池２ｂ…低アーク長時溶融池２ｃ…溶接ビード２ｄ…溶着金属２ｅ…エッジ部３…アーク３ａ…高アーク長時アーク３ｂ…低アーク長時アーク４…溶接トーチ４ａ…チップ４ｂ…ノズル５…送給ロールＡＣ…商用電源ＡＤＶ…溶接電圧Ａ／Ｄ変換回路Ａdv…溶接電圧Ａ／Ｄ変換信号ＣＤ…溶接電流検出回路Ｃｄ…溶接電流検出信号ＣＲ…溶接電流絶対値回路Ｃｒ…溶接電流絶対値信号Ｄ1a、Ｄ1b…２次側整流器Ｄ2a、Ｄ2b、Ｄ2c、Ｄ2d…２次側整流器ＤＡＩ…電流設定Ｄ／Ａ変換回路Ｄai…電流設定Ｄ／Ａ変換信号ＤＴ…割り込み周期設定回路ＥＡ…誤差増風回路Ｅａ…誤差増幅信号ＨＥｎ…高アーク長時ＥＮ比率算出値ＨＥＳ…高アーク長時ＥＮ比率設定回路ＨＥｓ…高アーク長時ＥＮ比率設定信号ＨＩｂ…高アーク長時ベース電流（設定信号）ＨＩｄ…高アーク長時電流減算ステップ値ＨＩen…高アーク長時ＥＮ電流（設定信号）ＨＩｐ…高アーク長時ピーク電流（設定信号）ＨＩｕ…高アーク長時電流加算ステップ値ＨＬａ…高アーク長時アーク長ＨＰ…高アーク長時パルス条件設定回路Ｈｐ…高アーク長時パルス条件設定信号ＨＰＣ…高アーク長時交流パルス条件設定回路Ｈpc…高アーク長時交流パルス条件設定信号ＨＴ…高アーク長時周期（設定信号）ＨＴｂ…高アーク長時ベース電流通電時間（設定信号）ＨＴｄ…高アーク長時ピーク立ち下り時間（設定信号）ＨＴen…高アーク長時ＥＮ電流通電時間（設定値）ＨＴｐ…高アーク長時ピーク電流通電時間（設定信号）ＨＴｕ…高アーク長時ピーク立ち上がり時間（設定信
号）ＨＶｓ…高アーク長時電圧設定値／設定信号ＨＷｐ…高アーク長時溶融池幅Ｉｂ…ベース電流設定値Ｉｄ…電流減算ステップ値Ｉen…ＥＮ電流設定値Ｉｉ…電流加算値ＩＮＴ…高周波変圧器ＩＮＶ…出力制御回路Ｉｐ…ピーク電流設定値Ｉｓ…電流設定信号ＩＴ…割り込み発生回路Ｉｔ…割り込み発生信号Ｉｕ…電流加算ステップ値Ｉｗ…溶接電流ＬＥｎ…低アーク長時ＥＮ比率算出値ＬＥＳ…低アーク長時ＥＮ比率設定回路ＬＥｓ…低アーク長時ＥＮ比率設定信号ＬＩｂ…低アーク長時ベース電流（設定信号）ＬＩｄ…低アーク長時電流減算ステップ値ＬＩen…低アーク長時ＥＮ電流（設定信号）ＬＩｐ…低アーク長時ピーク電流（設定信号）ＬＩｕ…低アーク長時電流加算ステップ値ＬＬａ…低アーク長時アーク長ＬＰ…低アーク長時パルス条件設定回路Ｌｐ…低アーク長時パルス条件設定信号 LＰＣ…低アーク長時交流パルス条件設定回路Ｌpc…低アーク長時交流パルス条件設定信号ＬＴ…低アーク長時周期（設定信号）ＬＴｂ…低アーク長時ベース電流通電時間（設定信号）ＬＴｄ…低アーク長時ピーク立ち下り時間ＬＴen…低アーク長時ＥＮ電流通電時間（設定値）ＬＴｐ…低アーク長時ピーク電流通電時間（設定信号）ＬＴｕ…低アーク長時ピーク立ち上がり時間ＬＶｓ…低アーク長時電圧設定値／設定信号ＬＷｐ…低アーク長時溶融池幅ｍ…波形カウンタ値ｎ…周期カウンタ値ＮＤＶ…ＥＮ極性ドライブ回路Ｎdv…ＥＮ極性ドライブ信号Ｎon…ＥＮ極性切換信号ＮＴＲ…ＥＮ極性トランジスタＰＤＶ…ＥＰ極性ドライブ回路Ｐdv…ＥＰ極性ドライブ信号Ｐon…ＥＰ極性切換信号ＰＴＲ…ＥＰ極性トランジスタｔ…時間Ｔｄ…ピーク立ち下り時間設定値Ｔｐ…ピーク電流通電時間設定値Ｔｕ…ピーク立ち上がり時間設定値ＶＤ…溶接電圧検出回路Ｖｄ…溶接電圧検出信号Ｖｉ…電圧加算値Ｖia…平均電圧値Ｖｓ…電圧設定値Ｖｗ…溶接電圧ＷＡＣ…交流電流波形制御回路ＷＣ…電流波形制御回路ＷＬ…リアクトル ΔＬａ…高／低アーク長変化分 ΔＴ…割り込み周期（設定信号） ΔＷｐ…溶融池幅変化分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接電流を溶接ワイヤ側から被溶接材側
方向に通電する逆極性では溶滴移行をさせるピーク電流
通電時間のピーク電流及びベース電流通電時間のベース
電流から成るパルス電流と溶接電流を被溶接材側から溶
接ワイヤ側方向に通電する正極性では溶滴移行をさせな
い第１の正極性直流電流通電時間の正極性直流電流とか
ら形成される第１の交流パルス電流をアーク長が大の高
アーク長時周期の間繰り返す第１の交流パルス電流群
と、逆極性では溶滴移行をさせるピーク電流通電時間の
ピーク電流及びベース電流通電時間のベース電流から成
るパルス電流と正極性では溶滴移行をさせない第２の正
極性直流電流通電時間の正極性直流電流とから形成され
る第２の交流パルス電流をアーク長が小の低アーク長時
周期の間繰り返す第２の交流パルス電流群とを交互に繰
り返して溶接する交流パルスアーク溶接方法において、
前記第１の交流パルス電流群の前記ピーク電流通電時間
及び前記ピーク電流値及び前記ベース電流通電時間及び
前記ベース電流値及び前記正極性直流電流値の少なくと
も１つと、前記第２の交流パルス電流群の前記ピーク電
流通電時間及び前記ピーク電流値及び前記ベース電流通
電時間及び前記ベース電流値及び前記正極性直流電流値
の少なくとも１つとを異なる値に設定して、高アーク長
時周期の平均アーク長を低アーク長時周期の平均アーク
長よりも増大させて溶接する交流パルスアーク溶接方
法。
【請求項２】第１の交流パルス電流群のピーク電流通
電時間及びピーク電流値及びベース電流通電時間及びベ
ース電流値及び正極性直流電流値の少なくとも１つと、
第２の交流パルス電流群のピーク電流通電時間及びピー
ク電流値及びベース電流通電時間及びベース電流値及び
正極性直流電流値の少なくとも１つとを異なる値に設定
して、高アーク長時ＥＮ比率＝｜正極性直流電流値・第
１の正極性直流電流通電時間｜／（ピーク電流値・ピー
ク電流通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間＋
｜正極性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間
｜）｝×１００と、低アーク長時ＥＮ比率＝｛｜正極性
直流電流値・第２の正極性直流電流通電時間｜／（ピー
ク電流値・ピーク電流通電時間＋ベース電流値・ベース
電流通電時間＋｜正極性直流電流値・第２の正極性直流
電流通電時間｜）｝×１００との変化を小にして溶接す
る請求項１に記載の交流パルスアーク溶接方法。
【請求項３】高アーク長時周期と低アーク長時周期と
を異なった値に設定して溶接する請求項１又は請求項２
に記載の交流パルスアーク溶接方法。
【請求項４】第１の交流パルス電流群のベース電流通
電時間を、逆極性時溶接電圧の平均値が予め設定した高
アーク長時電圧設定値に近づけるフィードバック制御に
よって自動調整すると共に、第２の交流パルス電流群の
ベース電流通電時間を、逆極性時溶接電圧の平均値が予
め設定した低アーク長時電圧設定値に近づけるフィード
バック制御によって自動調整して溶接する請求項１又は
請求項２又は請求項３に記載の交流パルスアーク溶接方
法。
【請求項５】第１の交流パルス電流群の波形から算出
した高アーク長時ＥＮ比率＝｛｜正極性直流電流値・第
１の正極性直流電流通電時間｜／（ピーク電流値・ピー
ク電流通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間＋
｜正極性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間
｜）｝×１００を、予め設定した高アーク長時ＥＮ比率
設定値に近づけるフィードバック制御によって前記第１
の正極性直流電流通電時間を自動調整すると共に、第２
の交流パルス電流群の波形から算出した低アーク長時Ｅ
Ｎ比率＝｛｜正極性直流電流値・第２の正極性直流電流
通電時間｜／（ピーク電流値・ピーク電流通電時間＋ベ
ース電流値・ベース電流通電時間＋｜正極性直流電流値
・第２の正極性直流電流通電時間｜）｝×１００を、予
め設定した低アーク長時ＥＮ比率設定値に近づけるフィ
ードバック制御によって前記第２の正極性直流電流通電
時間を自動調整して溶接する請求項１又は請求項２又は
請求項３又は請求項４に記載の交流パルスアーク溶接方
法。
【請求項６】第１の交流パルス電流群のピーク電流に
高アーク長時ピーク立ち上がり時間及び高アーク長時ピ
ーク立ち下り時間とを設定して高アーク長時のアーク力
の変化をソフトにして溶接する請求項１又は請求項２又
は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の交流パル
スアーク溶接方法。
【請求項７】第２の交流パルス電流群のピーク電流に
低アーク長時ピーク立ち上がり時間及び低アーク長時ピ
ーク立ち下り時間とを設定して低アーク長時のアーク力
の変化をソフトにして溶接する請求項１又は請求項２又
は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の交流パル
スアーク溶接方法。
【請求項８】第１の交流パルス電流群のピーク電流に
高アーク長時ピーク立ち上がり時間及び高アーク長時ピ
ーク立ち下り時間とを設定して高アーク長時のアーク力
の変化をソフトにすると共に、第２の交流パルス電流群
のピーク電流に低アーク長時ピーク立ち上がり時間及び
低アーク長時ピーク立ち下り時間とを設定して低アーク
長時のアーク力の変化をソフトにして溶接する請求項１
又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に
記載の交流パルスアーク溶接方法。
【請求項９】溶接電流を溶接ワイヤ側から被溶接材側
方向に通電する逆極性では溶滴移行をさせるピーク電流
通電時間のピーク電流及びベース電流通電時間のベース
電流から成るパルス電流と溶接電流を被溶接材側から溶
接ワイヤ側方向に通電する正極性では溶滴移行をさせな
い第１の正極性直流電流通電時間の正極性直流電流とか
ら形成される第１の交流パルス電流をアーク長が大の高
アーク長時周期の間繰り返す第１の交流パルス電流群
と、逆極性では溶滴移行をさせるピーク電流通電時間の
ピーク電流及びベース電流通電時間のベース電流から成
るパルス電流と正極性では溶滴移行をさせない第２の正
極性直流電流通電時間の正極性直流電流とから形成され
る第２の交流パルス電流をアーク長が小の低アーク長時
周期の間繰り返す第２の交流パルス電流群とを交互に繰
り返して溶接する交流パルスアーク溶接装置において、
前記第１の交流パルス電流群のピーク電流通電時間及び
ピーク電流値及びベース電流通電時間及びベース電流値
及び第１の正極性直流電流通電時間及び正極性直流電流
及び高アーク長時周期とを設定する高アーク長時交流パ
ルス条件設定信号を出力する高アーク長時交流パルス条
件設定回路と、前記第２の交流パルス電流群のピーク電
流通電時間及びピーク電流及びベース電流通電時間及び
ベース電流及び第２の正極性直流電流通電時間及び正極
性直流電流及び低アーク長時周期とを設定する低アーク
長時交流パルス条件設定信号を出力する低アーク長時交
流パルス条件設定回路と、前記高アーク長時交流パルス
設定信号の第１の正極性直流電流通電時間設定値を除く
各設定値と前記低アーク長時交流パルス条件設定信号の
第２の正極性直流電流通電時間設定値を除く各設定値と
の少なくとも１つを異なる値に設定して、前記高アーク
長時交流パルス条件設定信号と前記低アーク長時交流パ
ルス条件設定信号とを入力として前記第１及び第２の交
流パルス電流群の波形を形成する電流設定信号を出力す
る交流電流波形制御回路とから構成され、前記電流設定
信号に相当する溶接電流値を通電して高アーク長時周期
の平均アーク長を低アーク長時周期の平均アーク長より
も増大させて溶接する交流パルスアーク溶接装置。
【請求項１０】溶接電圧を検出して溶接電圧検出信号
を出力する溶接電圧検出回路と、高アーク長時電圧設定
信号を出力する設定回路と、低アーク長時電圧設定信号
を出力する設定回路と、前記溶接電圧検出信号を入力と
して第１の交流パルス電流群の逆極性時平均電圧値を算
出し、前記平均電圧値と前記高アーク長時電圧設定信号
とが近づくように高アーク長時交流パルス条件設定信号
のベース電流通電時間を算出し、さらに前記溶接電圧検
出信号を入力として第２の交流パルス電流群の逆極性時
平均電圧値を算出し、前記平均電圧値と前記低アーク長
時電圧設定信号とが近づくように低アーク長時交流パル
ス条件設定信号のベース電流通電時間を算出する交流電
流波形制御回路とから構成される請求項９に記載の交流
パルスアーク溶接装置。
【請求項１１】高アーク長時ＥＮ比率設定信号を出力
する設定回路と、低アーク長時ＥＮ比率設定信号を出力
する設定回路と、第１の交流パルス電流群の波形から高
アーク長時ＥＮ比率＝｛｜正極性直流電流値・第１の正
極性直流電流通電時間｜／（ピーク電流値・ピーク電流
通電時間＋ベース電流値・ベース電流通電時間＋｜正極
性直流電流値・第１の正極性直流電流通電時間｜）｝×
１００を算出し、前記高アーク長時ＥＮ比率算出値と前
記高アーク長時ＥＮ比率設定信号とが近づくように第１
の正極性直流電流通電時間を算出し、さらに、第２の交
流パルス電流群の波形から低アーク長時ＥＮ比率＝｛｜
正極性直流電流値・第２の正極性直流電流通電時間｜／
（ピーク電流値・ピーク電流通電時間＋ベース電流値・
ベース電流通電時間＋｜正極性直流電流値・第２の正極
性直流電流通電時間｜）｝×１００を算出し、前記低ア
ーク長時ＥＮ比率算出値と前記低アーク長時ＥＮ比率設
定信号とが近づくように第２の正極性直流電流通電時間
を算出する交流電流波形制御回路とから構成される請求
項９又は請求項１０に記載の交流パルスアーク溶接装
置。