JP2003145266A - アークスタート制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消耗電極ガスシールドアーク溶接において、
通常のアークスタート制御では、溶接ワイヤの種類、送
給速度等の溶接条件によってはアークスタート性が悪い
場合がある。他方、アークスタート時に溶接ワイヤが母
材に接触すると溶接ワイヤを少し引き戻してアークを確
実に発生させた後に再び送給するリトラクトアークスタ
ート制御では、１回当りのアークスタートに要する時間
が長くなるために生産効率が低下すると共に、送給モー
タ及び溶接トーチの消耗部品の摩耗が激しいためにそれ
らの交換間隔が短くなる。 【解決手段】 本発明は、リトラクトアークスタート制
御と通常アークスタート制御とを備え、溶接ワイヤの種
類、送給速度等の溶接条件に応じて選択されるアークス
タート選択信号Ｓｃによって、リトラクトアークスター
ト制御と通常アークスタート制御とを切り換えてアーク
スタートさせる制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極ガスシー
ルドアーク溶接におけるアークスタート制御方法の改善
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、消耗電極ガスシールドアーク溶
接を行うための溶接装置の構成図である。以下、同図を
参照して、各構成物について説明する。溶接電源装置Ｐ
Ｓは、外部に設けられた溶接開始回路ＡＳから溶接開始
信号Ａｓが入力されると、溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及
び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、溶接ワイヤ１を送給
モータＷＭによって送給するための送給制御信号Ｆｃを
出力する。上記の溶接開始回路ＡＳは、溶接トーチに取
り付けられたトーチスイッチ、溶接工程を制御する制御
装置内の回路等が相当する。溶接ワイヤ１は、送給モー
タＷＭに直結された送給ロール５が回転することによっ
て、溶接トーチ４内のライナを通って送給されると共
に、溶接トーチ４の先端に取り付けられたコンタクトチ
ップ４ａから給電されて、溶接ワイヤ１と母材２との間
にアークが発生して溶接が行われる。このとき、送給ロ
ール５が正回転すると溶接ワイヤ１は母材２に近づく方
向へ前進送給され、逆に、送給ロールが逆回転すると溶
接ワイヤ１は母材２から離れる方向へ後退送給される。
ワイヤ先端・母材間距離Ｌｗは、溶接ワイヤ１の先端と
母材２との距離を表わし、アーク発生状態ではアーク長
と略等しくなる。後述する従来技術１の通常アークスタ
ート制御では、溶接ワイヤは前進送給のみ行われ、後述
する従来技術２のリトラクトアークスタート制御では、
溶接ワイヤは前進送給及び後退送給の両方がわれる。

【０００３】［従来技術１］従来技術１は、溶接開始信
号が入力されると溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接
ワイヤが母材に接触又は接近すると定常の溶接電流を通
電して定常のアークを発生させるアークスタート制御方
法（以下、通常アークスタート制御という）である。以
下、図面を参照して通常アークスタート制御について説
明する。

【０００４】図２は、通常アークスタート制御の各信号
のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信
号Ａｓの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給制御信号Ｆ
ｃの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間
変化を示し、同図（Ｄ）はワイヤ先端・母材間距離Ｌｗ
の時間変化を示し、同図（Ｅ１）〜（Ｅ４）は各時刻に
おけるアーク発生部の状態を示す。

【０００５】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間 時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始
信号Ａｓが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、同図
（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃの値は初期送給
速度設定値Ｆsiとなり、後述する定常送給速度設定値Ｆ
ｓよりも遅い速度で溶接ワイヤの送給が開始される。同
時に、図示していないが、溶接電源装置の出力も開始さ
れて、溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧が印加する。
この期間中は、同図（Ｄ）に示すように、ワイヤ先端・
母材間距離Ｌｗは上記の初期送給速度設定値Ｆsiに相当
する速度で徐々に短くなる。

【０００６】 時刻ｔ２以降の期間 時刻ｔ２において、同図（Ｅ２）に示すように、溶接ワ
イヤの先端が母材に接触するか又は非常に短い距離まで
接近すると、同図（Ｅ３）に示すように、アーク３が発
生し、同図（Ｃ）に示すように、定常の溶接電流が通電
する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、送給
制御信号Ｆｃの値は定常送給速度設定値Ｆｓとなり、溶
接ワイヤはこの設定値に相当する速度で送給される。そ
して、同図（Ｄ）に示すように、アーク長（ワイヤ先端
・母材間距離Ｌｗ）は、時刻ｔ２〜ｔ３の過渡的な期間
を経て、同図（Ｅ４）に示すように、適正な定常アーク
長になる。

【０００７】上述した通常アークスタート制御によっ
て、消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート
は行われる。しかしながら、溶接ワイヤの材質がアルミ
ニウム又はステンレス鋼である場合には、この通常アー
クスタート制御ではアークスタート直後にアーク切れ又
は長期間の短絡状態が発生しやすく、不良なアークスタ
ートとなりやすいことが知れれている。また、溶接ワイ
ヤの材質が鉄鋼である場合にはアークスタート性はほぼ
良好であるが、溶接ワイヤの直径が０．８〜１．０［m
m］と細いとき及び１．６［mm］と太いときには、直径
が１．２［mm］のときに比べてアークスタート性は悪
い。さらに、溶接電流値が低い（送給速度が遅い）とき
にもアークスタート性は悪くなる。すなわち、通常アー
クスタート制御では、溶接ワイヤの種類（材質及び直
径）、送給速度等の溶接条件によってはアークスタート
性が悪くなる場合がある。この問題を解決するために、
以下に説明する従来技術２のリトラクトアークスタート
制御が提案されている。

【０００８】［従来技術２］図３は、リトラクトアーク
スタート制御の各信号のタイミングチャートである。同
図（Ａ）は溶接開始信号Ａｓの時間変化を示し、同図
（Ｂ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、同図
（Ｃ）は溶接ワイヤ・母材間の短絡状態を判別する短絡
判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接電流
Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）はワイヤ先端・母材
間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｆ１）〜（Ｆ５）
は各時刻におけるアーク発生部の状態を示す。同図にお
いて、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中の動作は、前述した図２
と同様であるので、説明は省略する。以下、時刻ｔ２以
降の期間の動作について同図を参照して説明する。

【０００９】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 時刻ｔ１〜ｔ２の期間中に初期送給速度設定値Ｆsiに相
当する速度で溶接ワイヤが母材へ前進送給されて、時刻
ｔ２において、同図（Ｆ２）に示すように、溶接ワイヤ
の先端が母材に接触すると、同図（Ｄ）に示すように、
数［Ａ］〜数十［Ａ］程度に予め定めた初期電流Ｉｓが
通電する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、
送給制御信号Ｆｃの値は予め定めた負の値の後退送給速
度設定値Ｆsrに変化し、溶接ワイヤはこの設定値に相当
する速度で母材から後退送給される。ここで、送給制御
信号Ｆｃの値が正の値であるときは溶接ワイヤは前進送
給され、負の値であるときは後退送給される。同時に時
刻ｔ２において、同図（Ｃ）に示すように、溶接ワイヤ
と母材とが接触状態になるので、短絡判別信号ＳｄはＨ
ｉｇｈレベル（短絡）に変化する。この期間中、溶接ワ
イヤは後退送給されるが、送給モータが正回転から逆回
転へと切り換わるための時間遅れ及び溶接トーチの曲が
りによる溶接ワイヤの遊び分を後退送給するための時間
遅れによって、同図（Ｅ）に示すように、ワイヤ先端・
母材間距離Ｌｗは０［mm］で接触した状態のままであ
る。

【００１０】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間 時刻ｔ３において、同図（Ｆ３）に示すように、上記の
後退送給によってワイヤ先端が母材から離れると、初期
電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが発生する。このと
き、同図（Ｃ）に示すように、短絡判別信号Ｓｄは上記
の初期アーク３ａの発生を判別するが予め定めたオフデ
ィレイの遅延時間Ｔｄが経過する時刻ｔ４までＨｉｇｈ
レベルのままであるために、この期間中は後退送給が継
続され、同図（Ｅ）に示すように、ワイヤ先端・母材間
距離Ｌｗは時間経過と共に長くなる。

【００１１】 時刻ｔ４以降の期間 時刻ｔ４において、同図（Ｃ）に示すように、遅延時間
Ｔｄが経過して短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベルになる
と、同図（Ｂ）に示すように、送給制御信号Ｆｃの値は
予め定めた正の値の定常送給速度設定値Ｆｓに変化し、
溶接ワイヤはこの設定値に相当する速度で再び前進送給
される。同時に、同図（Ｄ）に示すように、定常の溶接
電流が通電し、時刻ｔ５に至って、同図（Ｅ）に示すよ
うに、ワイヤ先端・母材間距離Ｌｗは定常のアーク長と
なり、同図（Ｆ５）に示すように、定常のアーク３ｂへ
移行する。

【００１２】上述したように、リトラクトアークスター
ト制御では、溶接ワイヤの先端を一度母材に接触させた
後に、溶接ワイヤを後退送給させて初期アークを確実に
発生させ、再び溶接ワイヤを前進送給して定常のアーク
へと移行させる。この方法によれば、溶接ワイヤの材
質、直径、送給速度等の溶接条件に係わりなく常に良好
なアークスタート性を得ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
技術１の通常アークスタート制御では、溶接ワイヤの材
質がアルミニウム又はステンレス鋼である場合、溶接ワ
イヤの直径が１．２［mm］よりも細いか又は太い場合及
び送給速度が遅く溶接電流平均値が低い場合には、アー
クスタート性が悪いために、アークスタート失敗による
溶接作業の中断、溶接品質の悪化等が発生する場合があ
った。

【００１４】また、前述したように、従来技術２のリト
ラクトアークスタート制御では、溶接ワイヤの材質、直
径、送給速度等の溶接条件に係わりなく常に良好なアー
クスタート性を得ることができる。しかしながら、この
リトラクトアークスタート制御には以下の解決課題があ
る。 アークスタートに要する時間が長い 通常アークスタート制御では、図２で前述したように、
時刻ｔ２において溶接ワイヤが母材と接触した後、時刻
ｔ３において定常のアーク状態になり、接触後のアーク
スタートに要する時間は、時刻ｔ２〜ｔ３の期間とな
る。これに対して、リトラクトアークスタート制御で
は、図３で前述したように、時刻ｔ２において溶接ワイ
ヤが母材と接触した後、時刻ｔ２〜ｔ４の後退送給の期
間及び時刻ｔ４〜ｔ５の定常のアークへの移行期間が必
要であるために、接触後のアークスタートに要する時間
は、時刻ｔ２〜ｔ５となり、通常アークスタート制御時
よりも長くなる。ところで、自動車、電子機器等の部品
の溶接においては、短い溶接長の溶接個所を１つのワー
クに対して多数回行う場合が多い。このようなワークを
溶接する場合には、１回当りのアークスタートに要する
時間が長くなると生産効率が低下する。したがって、リ
トラクトアークスタート制御は通常アークスタート制御
に比べてアークスタートに要する時間が長くかかるため
に、生産効率が低下するという問題がある。

【００１５】 送給モータ及び溶接トーチの消耗部品
の耐用寿命が短くなる リトラクトアークスタート制御では、図３で前述したよ
うに、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は送給モータを正回転さ
せて溶接ワイヤを前進送給させ、続く時刻ｔ２〜ｔ４の
期間中は送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送
給させ、続く時刻ｔ４以降の期間中は再び送給モータを
正回転させて溶接ワイヤを前進送給させる。このよう
に、１回のアークスタートごとに送給モータは正／逆回
転を繰り返すことになるために、正回転だけを行う通常
アークスタート制御に比べて耐用寿命は短くなる。ま
た、アークスタートごとに溶接ワイヤの前進／後退送給
を繰り返すために、溶接トーチ内に挿入された溶接ワイ
ヤを通すためのコイルライナ、溶接トーチ先端に取り付
けられた溶接ワイヤに給電するためのコンタクトチップ
等の消耗部品の摩耗が早くなり、交換周期が短くなる。
上述したように、リトラクトアークスタート制御では、
送給モータ及び溶接トーチの消耗部品（以下、消耗部品
等という）の耐用寿命が短くなるために、短い周期で交
換する必要があり、そのための経費及び交換作業時間の
増大が問題であった。そこで、本発明では、上述した通
常アークスタート制御及びリトラクトアークスタート制
御の課題を解決するためのアークスタート制御方法を提
供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図４に示
すように、溶接開始信号Ａｓが入力されると溶接ワイヤ
を母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると小
電流値の初期電流Ｉｓを通電すると共に溶接ワイヤを母
材から後退送給し、この後退送給によって溶接ワイヤが
母材から離れて初期アーク３ａが発生した後に溶接ワイ
ヤを再び前進送給すると共に定常の溶接電流を通電して
定常のアーク３ｂに移行させるリトラクトアークスター
ト制御と、上記溶接開始信号Ａｓが入力されると溶接ワ
イヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触する
と定常の溶接電流を通電して定常のアークを発生させる
通常アークスタート制御とを備え、溶接ワイヤの種類、
送給速度等の溶接条件に応じて選択されるアークスター
ト選択信号Ｓｃによって上記リトラクトアークスタート
制御と上記通常アークスタート制御とを切り換えてアー
クスタートさせる消耗電極ガスシールドアーク溶接のア
ークスタート制御方法である。

【００１７】第２の発明は、図５に示すように、第１の
発明に記載するアークスタート選択信号Ｓｃが、溶接電
源装置に設けられたアークスタート選択スイッチＳＷを
切り換えることによって設定されるアークスタート制御
方法である。

【００１８】第３の発明は、図６に示すように、ティー
チペンダントＴＰによって溶接条件を設定し、溶接電源
装置ＰＳ及び溶接ロボットを使用して行うロボットアー
ク溶接において、第１の発明に記載するアークスタート
選択信号Ｓｃを上記溶接条件の一つとして上記ティーチ
ペンダントＴＰによって設定するアークスタート制御方
法である。

【００１９】第４の発明は、図７に示すように、第１の
発明に記載するアークスタート選択信号Ｓｃが、溶接ワ
イヤ選択信号Ｍｓ又は送給速度設定信号Ｆｓの少なくと
も一つの信号の値に応動して設定されるアークスタート
制御方法である。

【００２０】第５の発明は、図８に示すように、第１の
発明に記載するアークスタート選択信号Ｓｃが、前回の
溶接終了時点から今回の溶接開始時点までの溶接停止時
間Ｔｍに応動して設定されるアークスタート制御方法で
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の例
として、実施例１〜５について図面を参照して説明す
る。 ［実施例１］実施例１の発明は、リトラクトアークスタ
ート制御と通常アークスタート制御とを備え、溶接ワイ
ヤの種類、送給速度等の溶接条件に応じて選択されるア
ークスタート選択信号Ｓｃによって上記リトラクトアー
クスタート制御と上記通常アークスタート制御とを切り
換えてアークスタートさせるアークスタート制御方法で
ある。例えば、母材の材質がアルミニウム又はステンレ
ス鋼である場合にはアークスタート性が悪いために、ア
ークスタート選択信号をＨｉｇｈレベルに設定してリト
ラクトアークスタート制御を選択する。また、母材の材
質が鉄鋼である場合にはアークスタート性は良好なの
で、生産効率の向上及び消耗部品等の長寿命化のため
に、アークスタート選択信号ＳｃをＬｏｗレベルに設定
して通常アークスタート制御を選択する。さらには、母
材の材質が鉄鋼であり、２個所の溶接個所の一方は送給
速度が遅く（溶接電流平均値が低く）、もう一方の溶接
個所の送給速度が速い（溶接電流平均値が高い）場合に
は、前者の溶接個所を溶接するときにはアークスタート
選択信号ＳｃをＨｉｇｈレベルに設定してリトラクトア
ークスタート制御を選択してアークスタート性を良好に
し、後者の溶接個所を溶接するときにはアークスタート
性は良好なので、生産効率の向上及び消耗部品等の長寿
命化のために、アークスタート選択信号ＳｃをＬｏｗレ
ベルに設定して通常アークスタート制御を選択する。さ
らには、母材の溶接個所の溶接品質の要求レベルに応じ
て、非常に高い品質を求められている場合にはアークス
タート選択信号ＳｃをＨｉｇｈレベルに設定してリトラ
クトアークスタート制御を選択し、そうでない場合には
アークスタート選択信号ＳｃをＬｏｗレベルに設定して
通常アークスタート制御を選択することもできる。以
下、実施例１の発明について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００２２】図４は、実施例１の発明を実施するための
溶接電源装置ＰＳのブロック図である。以下、同図を参
照して説明する。出力制御回路ＩＮＶは、商用電源（３
相２００［Ｖ］等）を入力として、後述する駆動信号Ｄ
ｖに従ってインバータ制御、サイリスタ制御等の出力制
御を行い、溶接に適した溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗ
を出力する。

【００２３】溶接開始回路ＡＳは、溶接トーチ、溶接工
程制御装置等に設けられて、溶接開始信号Ａｓを出力す
る。電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電
流検出信号Ｉｄを出力する。通電判別回路ＣＤは、上記
の電流検出信号Ｉｄを入力として、溶接電流Ｉｗが通電
しているときにはＨｉｇｈレベルとなり、通電していな
いときにはＬｏｗレベルとなる通電判別信号Ｃｄを出力
する。初期送給速度設定回路ＦＳＩは、予め定めた初期
送給速度設定信号Ｆsiを出力する。送給速度切換回路Ｓ
Ｆは、上記の通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（非通
電）のときはａ側に切り換わり上記の初期送給速度設定
信号Ｆsiを送給速度制御設定信号Ｆscとして出力し、Ｈ
ｉｇｈレベル（通電）のときはｂ側に切り換わり後述す
る後退／定常送給速度設定信号Ｓｒを送給速度制御設定
信号Ｆscとして出力する。定常送給速度設定回路ＦＳ
は、予め定めた定常送給速度設定信号Ｆｓを出力する。
後退送給速度設定回路ＦＳＲは、予め定めた後退送給速
度設定信号Ｆsrを出力する。

【００２４】点線で示すアークスタート選択回路ＳＣ
は、通常アークスタート制御を選択したときはＬｏｗレ
ベルとなり、リトラクトアークスタート制御を選択した
ときはＨｉｇｈレベルとなるアークスタート選択信号Ｓ
ｃを出力する。電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検
出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤ
は、図３（Ｃ）で前述したように、上記の電圧検出信号
Ｖｄの値によって、短絡の発生を判別した時点からアー
クの発生を判別した後に遅延時間Ｔｄが経過した時点ま
での間Ｈｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ｓｄを出力す
る。論値積回路ＡＮＤは、上記のアークスタート選択信
号Ｓｃ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、論理
積信号Ａndを出力する。後退／定常送給速度切換回路Ｓ
Ｒは、上記の論理積信号ＡndがＬｏｗレベルのときはａ
側に切り換わり上記の定常送給速度設定信号Ｆｓを後退
／定常送給速度設定信号Ｓｒとして出力し、Ｈｉｇｈレ
ベルのときはｂ側に切り換わり上記の後退送給速度設定
信号Ｆsrを後退／定常送給速度設定信号Ｓｒとして出力
する。

【００２５】ここで、上記のアークスタート選択信号Ｓ
ｃの設定値によって、上記の送給速度制御設定信号Ｆsc
の値がどのように変化するかを以下にまとめる。 アークスタート選択信号ＳｃがＬｏｗレベル（通常
アークスタート制御）のとき（前述した図２の動作と同
一） 論理積信号Ａndは常にＬｏｗレベルになるので、後退／
定常送給速度設定信号Ｓｒは常に定常送給速度設定信号
Ｆｓとなる。そして、送給速度制御設定信号Ｆscは、通
電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化する時
点（図２の時刻ｔ２）までは初期送給速度設定信号Ｆsi
となり、変化時点以降は定常送給速度設定信号Ｆｓとな
る。

【００２６】 アークスタート選択信号ＳｃがＨｉｇ
ｈレベル（リトラクトアークスタート制御）のとき（前
述した図３の動作と同一） 通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電）に変化する
時点（図３の時刻ｔ２）までは、送給速度制御設定信号
Ｆscは初期送給速度設定信号Ｆsiとなる。続いて、短絡
判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化（図３の
時刻ｔ２）すると、論理積信号ＡndはＨｉｇｈレベルに
変化するので、送給速度制御設定信号Ｆscは後退送給速
度設定信号Ｆsrとなる。続いて、短絡判別信号ＳｄがＬ
ｏｗレベルに変化（図３の時刻ｔ４）すると、論理積信
号ＡndはＬｏｗレベルに変化するので、送給速度制御設
定信号Ｆscは定常送給速度設定信号Ｆｓとなる。

【００２７】送給制御回路ＦＣは、溶接開始信号Ａｓが
Ｈｉｇｈレベル（開始）であるときには、上記の送給速
度制御設定信号Ｆscに相当する速度で溶接ワイヤを送給
するための送給制御信号Ｆｃを送給モータＷＭへ出力す
る。

【００２８】電圧設定回路ＶＳは、予め定めた電圧設定
信号Ｖｓを出力する。初期電流設定回路ＩＳＩは、予め
定めた初期電流設定信号Ｉsiを出力する。電圧誤差増幅
回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｓと電圧検出信号Ｖ
ｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力す
る。この電圧誤差増幅回路ＥＶのフィードバック制御に
よって、溶接電源装置の外部特性は定常の溶接電流を通
電するための定電圧特性となる。電流誤差増幅回路ＥＩ
は、上記の初期電流設定信号Ｉsiと電流検出信号Ｉｄと
の誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
この電流誤差増幅回路ＥＩのフィードバック制御によっ
て、外部特性は初期電流Ｉｓを通電するための定電流特
性となる。

【００２９】フリップフロップ回路ＦＦは、アークスタ
ート選択信号Ｓｃを禁止端子に入力し、溶接開始信号Ａ
ｓをセット（Ｓ）端子に入力し、短絡判別信号Ｓｄをリ
セット（Ｒ）端子に入力して、切換信号Ｆｆを出力す
る。アークスタート選択信号ＳｃがＬｏｗレベル（通常
アークスタート制御）のときには、切換信号Ｆｆは常に
Ｌｏｗレベルになる。他方、アークスタート選択信号Ｓ
ｃがＨｉｇｈレベル（リトラクトアークスタート制御）
のときには、溶接開始信号ＡｓがＨｉｇｈレベル（開
始）に変化した時点から短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベ
ルに変化する時点までの期間（図３の時刻ｔ１〜ｔ４）
は、Ｈｉｇｈレベルになる。外部特性切換回路ＳＰは、
上記の切換信号ＦｆがＬｏｗレベルのときには電圧誤差
増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｈｉｇ
ｈレベルのときには電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信
号Ｅａとして出力する。

【００３０】アークスタート選択信号ＳｃがＬｏｗレベ
ル（通常アークスタート制御）のときには、電圧誤差増
幅信号Ｅｖが常に選択されて定電圧特性が形成される。
したがって、図２で前述したように、時刻ｔ２において
溶接ワイヤが母材に接触すると、電圧設定信号Ｖｓに対
応する定電圧特性によって定常の溶接電流が通電する。
他方、アークスタート選択信号ＳｃがＨｉｇｈレベル
（リトラクトアークスタート制御）のときには、図３の
時刻ｔ１〜ｔ４の期間中は電流誤差増幅信号Ｅｉが選択
されて定電流特性を形成する。したがって、溶接開始信
号Ａｓが入力された時点からアークが発生して遅延時間
Ｔｄが経過する時点までの図３の時刻ｔ１〜ｔ４の期間
中は、初期電流Ｉｓを通電するために定電流特性を形成
し、それ以降の期間中は定電圧特性を形成して定常の溶
接電流を通電する。

【００３１】駆動回路ＤＶは、溶接開始信号ＡｓがＨｉ
ｇｈレベル（開始）のときには、上記の誤差増幅信号Ｅ
ａに従って定電圧特性又は定電流特性を形成するための
駆動信号Ｄｖを出力する。

【００３２】上述した溶接電源装置を使用すれば、アー
クスタート選択信号Ｓｃの設定値を切り換えるだけで、
溶接ワイヤの種類、送給速度等の種々の溶接条件に適し
たアークスタート制御方法を選択することができる。

【００３３】［実施例２］実施例２の発明は、実施例１
の発明に記載するアークスタート選択信号が、溶接電源
装置に設けられたアークスタート選択スイッチを切り換
えることによって設定されるアークスタート制御方法で
ある。以下、図面を参照して実施例２の発明について説
明する。

【００３４】実施例２の発明を実施するための溶接電源
装置は、前述した図４のブロック図におけるアークスタ
ート選択回路ＳＣを以下に説明する図５の構成としたも
のである。図５は、実施例２のアークスタート選択回路
ＳＣのブロック図である。アークスタート選択スイッチ
ＳＷは、溶接電源装置に設けられて、通常アークスター
ト制御を選択するときにはａ側に切り換え、リトラクト
アークスタート制御を選択するときにはｂ側に切り換え
る。アークスタート選択スイッチＳＷがａ側に切り換え
られると、抵抗器Ｒに電流が流れて電圧値Ｖ１は略０
［Ｖ］となるので、バッファ回路ＢＵＦの出力であるア
ークスタート選択信号ＳｃはＬｏｗレベルとなる。他
方、アークスタート選択スイッチＳＷがｂ側に切り換え
られると、電圧値Ｖ１は略５［Ｖ］となるので、アーク
スタート選択信号ＳｃはＨｉｇｈレベルとなる。

【００３５】上述したように、実施例２の発明は、アー
クスタート選択スイッチＳＷを切り換えるだけで、種々
の溶接条件に適したアークスタート制御方法を選択する
ことができる。

【００３６】［実施例３］実施例３の発明は、ティーチ
ペンダントによって溶接条件を設定し、溶接電源装置及
び溶接ロボットを使用して行うロボットアーク溶接にお
いて、実施例１の発明に記載するアークスタート選択信
号を上記溶接条件の一つとして上記ティーチペンダント
によって設定するアークスタート制御方法である。以
下、図面を参照して、実施例３の発明について説明す
る。

【００３７】図６は、実施例３の発明を実施するための
ロボットアーク溶接装置の構成図である。ティーチペン
ダントＴＰによって、マニピュレータＲＭの動作の教
示、溶接開始信号Ａｓ、電圧設定信号Ｖｓ、定常送給速
度設定信号Ｆｓ、アークスタート選択信号Ｓｃ等の溶接
条件を、ロボット制御装置ＲＣに予め設定する。ロボッ
ト制御装置ＲＣは、マニピュレータＲＭの動作を制御す
るための動作制御信号Ｍｃを出力し、ティーチペンダン
トＴＰによって設定された溶接開始信号Ａｓ、電圧設定
信号Ｖｓ、定常送給速度設定信号Ｆｓ及びアークスター
ト選択信号Ｓｃを含む溶接条件設定信号Ｗｓを溶接電源
装置ＰＳへ出力する。溶接電源装置ＰＳは、前述した図
４のブロック図における溶接開始信号Ａｓ、電圧設定信
号Ｖｓ，定常送給速度設定信号Ｆｓ及びアークスタート
選択信号Ｓｃを外部からの上記の溶接条件設定信号Ｗｓ
によって設定するように変更したものである。溶接電源
装置ＰＳは、溶接条件設定信号Ｗｓを入力として、溶接
電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、送給制御
信号Ｆｃを送給モータＷＭへ出力する。溶接ワイヤ１は
送給モータＷＭによって溶接トーチ４を通って送給され
て、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われ
る。

【００３８】上述したように、実施例３の発明は、ティ
ーチペンダントＴＰによってアークスタート選択信号Ｓ
ｃを設定することができ、種々の溶接条件に適したアー
クスタート制御方法を選択することができる。特に、溶
接ロボットの作業プログラムにアークスタート選択信号
Ｓｃの設定値を追加することによって、溶接個所ごとに
通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制
御とを選択することができる。

【００３９】［実施例４］実施例４の発明は、実施例１
の発明に記載するアークスタート選択信号が、溶接ワイ
ヤ選択信号又は送給速度設定信号の少なくとも一つの信
号の値に応動して設定されるアークスタート制御方法で
ある。以下、図面を参照して、実施例４の発明について
説明する。

【００４０】実施例４の発明を実施するための溶接電源
装置は、前述した図４のブロック図におけるアークスタ
ート選択回路ＳＣを、以下に説明する図７の構成とした
ものである。図７は、実施例４のアークスタート選択回
路ＳＣのブロック図である。溶接ワイヤ選択回路ＭＳ
は、溶接ワイヤの種類に対応した溶接ワイヤ選択信号Ｍ
ｓを出力する。例えば、溶接ワイヤの材質が鉄鋼で直径
が１．２［mm］のときの溶接ワイヤ選択信号Ｍｓ＝１と
し、溶接ワイヤの材質が鉄鋼で直径が１．０［mm］のと
きの溶接ワイヤ選択信号Ｍｓ＝２とし、溶接ワイヤの材
質がアルミニウムで直径が１．２［mm］のときの溶接ワ
イヤ選択信号Ｍｓ＝３とし、溶接ワイヤの材質がステン
レス鋼で直径が１．２［mm］のときの溶接ワイヤ選択信
号Ｍｓ＝４とする。実施例４のアークスタート選択回路
ＳＣは、上記の溶接ワイヤ選択信号Ｍｓ及び定常送給速
度設定信号Ｆｓを入力として、それらの値に応動して予
め定めた規則に従ってアークスタート選択信号Ｓｃを出
力する。この規則の一例を、図７に示す。例えば、溶接
ワイヤ選択信号Ｍｓ＝１であり定常送給速度設定信号Ｆ
ｓ≦７［ｍ／分］（溶接電流平均値では２２０［Ａ］に
相当）のときには、アークスタート選択信号ＳｃはＨｉ
ｇｈレベル（リトラクトアークスタート制御）となり、
定常送給速度設定信号Ｆｓ＞７［ｍ／分］のときには、
アークスタート選択信号ＳｃはＬｏｗレベル（通常アー
クスタート制御）となる。また、溶接ワイヤ選択信号Ｍ
ｓ＝２であり定常送給速度設定信号Ｆｓ≦６［ｍ／分］
（溶接電流平均値では１６０［Ａ］に相当）のときに
は、アークスタート選択信号ＳｃはＨｉｇｈレベル（リ
トラクトアークスタート制御）となり、定常送給速度設
定信号Ｆｓ＞６［ｍ／分］のときには、アークスタート
選択信号ＳｃはＬｏｗレベル（通常アークスタート制
御）となる。さらに、溶接ワイヤ選択信号Ｍｓ＝３であ
るときには、アークスタート選択信号ＳｃはＨｉｇｈレ
ベル（リトラクトアークスタート制御）となる。上記の
規則は一例であって、例えば、溶接ワイヤ選択信号Ｍｓ
＝１のときは、求められる溶接品質レベルに応じて、ア
ークスタート選択信号ＳｃをＬｏｗレベル（通常アーク
スタート制御）と決めることもでき、溶接ワイヤ選択信
号Ｍｓ＝４のときに定常送給速度設定信号Ｆｓの値によ
って、アークスタート選択信号ＳｃをＨｉｇｈレベル又
はＬｏｗレベルに設定することもできる。さらに、図７
の回路ブロックは、溶接電源装置の内部に設けても良い
し、前述した図６のロボット制御装置ＲＣの内部に設け
ても良い。

【００４１】上述したように、実施例４の発明では、溶
接ワイヤの種類及び送給速度に応動して、自動的に最適
なアークスタート制御方法が選択される。

【００４２】［実施例５］実施例５の発明は、実施例１
の発明に記載するアークスタート選択信号が、前回の溶
接終了時点から今回の溶接開始時点までの溶接停止時間
に応動して設定されるアークスタート制御方法である。
以下、図面を参照して、実施例５の発明について説明す
る。

【００４３】実施例５の発明を実施するための溶接電源
装置は、前述した図４のブロック図におけるアークスタ
ート選択回路ＳＣを、以下に説明する図８の構成とした
ものである。図８は、実施例５のアークスタート選択回
路ＳＣのブロック図である。溶接停止時間測定タイマ回
路ＴＭは、通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（非通電）
である時間長さに比例した値のタイマ信号Ｔｍを出力す
る。比較回路ＣＭは、上記のタイマ信号Ｔｍの値と予め
定めた基準値Ｔｓとを比較して、Ｔｍ≦Ｔｓのときには
Ｌｏｗレベル（通常アークスタート制御）のアークスタ
ート選択信号Ｓｃを出力し、Ｔｍ＞ＴｓのときにはＨｉ
ｇｈレベル（リトラクトアークスタート制御）のアーク
スタート選択信号Ｓｃを出力する。

【００４４】上述したように、実施例５の発明では、前
回の溶接終了時点から今回の溶接開始時点までの溶接停
止時間（タイマ信号Ｔｍ）の値によって、自動的に最適
なアークスタート制御方法を選択することができる。上
記のようにする理由は、溶接停止時間が短いときには、
溶接ワイヤの先端部は前回の溶接によって加熱されて高
温のままであるので、次のアークスタートは通常アーク
スタート制御でも良好になるためである。また、上述し
た実施例５の発明は、実施例１〜４の発明と併用するこ
とも可能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明のアークスタート制御方法では、
溶接ワイヤの種類、送給速度、要求される溶接品質レベ
ル等の種々の溶接条件に応じて、アークスタート選択信
号を適正値に設定することによって、通常アークスター
ト制御又はリトラクトアークスタート制御を選択するこ
とができるので、良好なアークスタート性と生産効率の
向上及び消耗部品等の長期化との両方の効果を得ること
ができる。さらに、実施例３の発明では、ロボットアー
ク溶接において、ティーチペンダントによってアークス
タート選択信号を設定することができ、溶接個所ごとに
通常アークスタート制御又はリトラクトアークスタート
制御ヲを選択することができる。さらに、実施例４の発
明では、溶接ワイヤの種類又は送給速度の少なくとも一
つの信号の値に応動して、アークスタート選択信号を適
正値に設定することができる。さらに、実施例５の発明
では、溶接停止時間に応動して、アークスタート選択信
号を適正値に設定することができる。これによって、溶
接停止時間が短くて溶接ワイヤの先端部がまだ高温であ
るときにはアークスタート性は良好であるので生産効率
の向上及び消耗部品等の長寿命化のために通常アークス
タート制御を行い、溶接停止時間が長くなり溶接ワイヤ
の先端部が低温になるとアークスタート性を良好にする
ためにリトラクトアークスタート制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の消耗電極ガスシールドアーク溶接装
置の構成図

【図２】従来技術１の通常アークスタート制御のタイミ
ングチャート

【図３】従来技術２のリトラクトアークスタート制御の
タイミングチャート

【図４】実施例１の溶接電源装置のブロック図

【図５】実施例２のアークスタート選択回路のブロック
図

【図６】実施例３の溶接装置の構成図

【図７】実施例４のアークスタート選択回路のブロック
図

【図８】実施例５のアークスタート選択回路のブロック
図

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤ ２ 母材 ３ アーク ３ａ 初期アーク ３ｂ 定常のアーク ４ 溶接トーチ ４ａ コンタクトチップ ５ 送給ロール ＡＮＤ 論理積回路 Ａnd 論理積信号 ＡＳ 溶接開始回路 Ａｓ 溶接開始信号 ＢＵＦ バッファ回路 ＣＤ 通電判別回路 Ｃｄ 通電判別信号 ＣＭ 比較回路 ＤＶ 駆動回路 Ｄｖ 駆動信号 Ｅａ 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 ＦＦ フリップフロップ回路 Ｆｆ 切換信号 ＦＳ 定常送給速度設定回路 Ｆｓ 定常送給速度設定信号 Ｆsc 送給速度制御設定信号 ＦＳＩ 初期送給速度設定回路 Ｆsi 初期送給速度設定信号 ＦＳＲ 後退送給速度設定回路 Ｆsr 後退送給速度設定信号 ＩＤ 電流検出回路 Ｉｄ 電流検出信号 ＩＮＶ 出力制御回路 Ｉｓ 初期電流 ＩＳＩ 初期電流設定回路 Ｉsi 初期電流設定信号 Ｉｗ 溶接電流 Ｌｗ ワイヤ先端・母材間距離 ＭＳ 溶接ワイヤ選択回路 Ｍｓ 溶接ワイヤ選択信号 ＰＳ 溶接電源装置 Ｒ 抵抗器 ＲＣ ロボット制御装置 ＲＭ マニピュレータ ＳＣ アークスタート選択回路 Ｓｃ アークスタート選択信号 ＳＤ 短絡判別回路 Ｓｄ 短絡判別信号 ＳＦ 送給速度切換回路 ＳＰ 外部特性切換回路 ＳＲ 後退／定常送給速度切換回路 Ｓｒ 後退／定常送給速度設定信号 ＳＷ アークスタート選択スイッチ Ｔｄ 遅延時間 ＴＭ 溶接停止時間測定タイマ回路 Ｔｍ タイマ信号 ＴＰ ティーチペンダント Ｔｓ （溶接停止時間）基準値 Ｖ１ 電圧値 ＶＤ 電圧検出回路 Ｖｄ 電圧検出信号 ＶＳ 電圧設定回路 Ｖｓ 電圧設定信号 Ｖｗ 溶接電圧 ＷＭ 送給モータ Ｗｓ 溶接条件設定信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤ
   を母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると小
   電流値の初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを母材か
   ら後退送給し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材
   から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤを再び
   前進送給すると共に定常の溶接電流を通電して定常のア
   ークに移行させるリトラクトアークスタート制御と、前
   記溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤを母材へ前進
   送給し、溶接ワイヤが母材に接触又は接近すると定常の
   溶接電流を通電して定常のアークを発生させる通常アー
   クスタート制御とを備え、溶接ワイヤの種類、送給速度
   等の溶接条件に応じて選択されるアークスタート選択信
   号によって前記リトラクトアークスタート制御と前記通
   常アークスタート制御とを切り換えてアークスタートさ
   せる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート
   制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するアークスタート選択
   信号が、溶接電源装置に設けられたアークスタート選択
   スイッチを切り換えることによって設定されるアークス
   タート制御方法。
3. 【請求項３】 ティーチペンダントによって溶接条件を
   設定し、溶接電源装置及び溶接ロボットを使用して行う
   ロボットアーク溶接において、 請求項１に記載するアークスタート選択信号を前記溶接
   条件の一つとして前記ティーチペンダントによって設定
   するアークスタート制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載するアークスタート選択
   信号が、溶接ワイヤ選択信号又は送給速度設定信号の少
   なくとも一つの信号の値に応動して設定されるアークス
   タート制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載するアークスタート選択
   信号が、前回の溶接終了時点から今回の溶接開始時点ま
   での溶接停止時間に応動して設定されるアークスタート
   制御方法。