JPH038577A - 消耗電極アーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアーク溶接装置に係わり、特に消耗電極と母材
との間でアーク発生と短絡とを繰り返しながら溶接する
消耗電極アーク溶接用の溶接電源に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、消耗電極アーク溶接
における溶滴移行の形態とワイヤ電圧波形及びワイヤ電
流波形との関係を説明するものである。消耗電極（以下
、ワイヤと言う）■と母材２との間でアーク３を発生し
て溶滴４をワイヤ１の先端に形成し、その溶滴４が母材
２にある溶融池５と接触（電気的に見ると短絡）して溶
融池５側に移行することを繰り返して溶接が進む。

このようなアーク発生と短絡とを繰り返しながら溶接す
る消耗電極アーク溶接には、従来は第５図の等価回路で
示すように、定電圧を出力する電源部６と、出力電流の
急激な変化を適度に抑えるために電源部６と直列にリア
クトル７を接続した構成の溶接電源８が採用されていた
。第４図の（Ｂ）及び゛（Ｃ）はその様な電源を用いた
ときのワイヤ電圧及びワイヤ電流波形の例を示している
。

第４図において溶滴４が溶融池５と接触（すなわち短絡
）すると〔同図（Ａ）の（ニ）〕、第４図（Ｃ）に示す
ようにワイヤ電流は次第に高くなる。溶滴４が溶融池５
側への短絡移行を終了するときにはワイヤと溶融池との
間で繋がっている部分がくびれで（へ）、ついには分離
すなわち短絡が破れ（ト）、アークが再生する。このア
ーク再生する瞬間の電流が高いほど、アークプラズマの
膨張や細くなった溶滴の過熱による蒸発が急激に生じて
、ワイヤ先端に残っていた溶滴や溶融池５を構成してい
る溶融金属を飛び散らせる力が大きくなり、スパッタを
多量に発生する。そして、しばしば、ビード外観の均一
性も損なってしまう。

引き続いて、アーク３によるワイヤ先端の溶融が進み（
イ）〜（ロ）、ワイヤ先端に大粒の溶滴４を形成してそ
れをアーク３が下から支える形で保持するが（ハ）、こ
のとき瞬間的に溶融池５と接触し、その接触部に高い電
流が流れて過熱したり、電磁力で溶滴４と溶融池５とを
引き離すことにより瞬間的な接触すなわち瞬間短絡を形
成する。

この瞬間短絡を多発する時期（ハ）には、アーク３及び
溶滴４の動きが激しく不安定となっており、しばしば溶
滴４が千切れた形で溶融池５の外に落ち、大粒のスパッ
タを発生する。この瞬間短絡を暫く繰り返している内に
、アーク３が溶滴４を支え切れなくなくて溶融池５と接
触（ニ）し、本格的な溶滴移行（ホ）を開始する。

このように、スパッタの発生は、溶滴４が溶接ワイヤ１
の先端で大きく成長して溶融池５と短絡しようとする段
階（ハ）や、溶滴４が溶接ワイヤ１先端から切断分離し
てアーク再生する瞬間（ト）に多い。このような現象解
明が進み、最近では、スパッタの形成を防止するには、
アーク再生時（ト）の電流を低くすること、また短絡直
前（ハ）のアーク電流を低くして溶滴４が安定するよう
に図って瞬間短絡の発生をなるべく少なくなるようにす
るのが効果的との知見が一般的なものとなった。そして
最近は溶接電源にインバータ回路が採用され、溶接電流
波形の制御がより容易に出来るようになったので、前記
の知見に基づいた各種の電流波形制御がなされるように
なってきた。

第４図（Ｄ）は、そのような知見に基づいて工夫を加え
られた特開昭６０−１０８１７９号公報記載の発明によ
るワイヤ電流制御の例を示すものである。（Ａ）の溶滴
移行の周期と関係づけて説明すると、短絡開始（ニ）し
だ後暫くの間、即ち、接触が十分に形成される期間Ｔｓ
ｓ（１〜４　ｍ　ｓ　）を置いてから電流を上げ、短絡
部分を通電加熱する。短絡終了直前には溶滴にくびれが
生じて（へ）、その部分の抵抗値が増すことをワイヤ電
圧とワイヤ電流の変化などから検知して、電源からの出
力電流を下げる。アーク再生する時（ト）の電流を瞬間
的に低くし、短絡力９冬了（ト）すると一定の高アーク
電流期間ＴＡＰを保った後、低アーク電流ｌＡｌ１とし
短絡の発生を待っている。

ここでは、溶滴４のくびれ（へ）に伴う電圧の上昇を検
知してから瞬間的に電流を下げようとしているが、特開
昭６２−２１２０６９号公報に記載されているように、
スパッタの発生で問題になる分離の瞬間の電流は十分に
は下がり切ることが出来なかったり、また電圧によるく
びれの検知がうまく機能するには相当な困難がある。こ
のため、短絡終了してアーク再生するときの電流の抑制
の点での配慮については、未だ改善の余地があるものと
なっていた。

また、高アーク電流期間ＴＡＰとその時のアーク電流値
ｒａｐはワイヤ送給速度に対応して事前に決められた値
に制御され、その後は低アーク電流のままとして短絡の
発生を待っている。ところが短絡に入る直前に高い電流
値のままであれば、大粒のスパッタを発生するし、また
短絡の発生の周期性についてもそれ程期待できない。そ
して事前の条件設定に変数とし勘案されていないワイヤ
の材質、エクステンション、溶接姿勢など、溶滴な移行
現象に大きく関係する因子があるので、結局はそれらの
影響を無視できる程度にまで、短絡前の低いアーク電流
の期間ＴＡｌｌを長くせざるを得なくなっていた。低ア
ーク電流の期間は、結果としては高アーク電流期間ＴＡ
Ｐと同等程度にされている。

しかし、この期間は単に短絡待ちの意義しかなく、その
間アークが持続の点でかなり不安定になるので、できる
だけ短いことが好ましい。また、この期間を余り長くす
ると、母材への入熱も不足し、いわゆる渦流れが悪いと
言った現象を生じる。現実には、それらの兼ね合いから
、結局は多少のスパッタを伴う短めの条件で妥協されて
いる。

前述の例では、ワイヤ送給速度のみに着目して高アーク
電流状態を設定しているが、実際には溶接中にワイヤ・
エクステンションや溶接姿勢が変化し、またワイヤ材質
も変化するので、それらの条件変化によって最適な移行
周期が変化することまでは対応できていない。この為、
溶接作業に最適な状態をもたらすことには必ずしもなっ
ていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術の多くは、ワイヤ送給速度など一部の溶接条件
因子については配慮を加えながらも、限られた条件につ
いて事前に設定した最適短絡移行状態、短絡移行周期な
どを基準にしたワイヤ電流波形制御を行い、スパッタの
形成を減少しようとしていた。あるいは、短絡の予兆や
短絡終了の予兆を検知して、ワイヤ電流を制御してスパ
ッタの発生を減少しようとしていた。しかし実際には予
兆の検知がかなり困難なため、十分な効果をもたらさな
いと言う問題が残されていた。

このように、従来技術は溶滴が短絡移行する周期の安定
化、短絡前の溶滴挙動の安定化および短絡終了してアー
ク再生するときの電流の抑制などの点での十分な対策が
なされておらず、スパッタは従来より減少したとは言え
、かなりの量が発生しており、現在なお改善が望まれる
状態にある。

本発明の目的は、ワイヤ送給速度のみならず、ワイヤ・
エクステンション、溶接姿勢ばか諸溶接条件が変化して
も、常に短絡周期を安定化してワイヤ溶滴の短絡移行の
状態を最適状態に保ち、安定したアーク状態でスパッタ
を殆ど発生しない短絡移行溶接を行う手段を提供する事
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、消耗電極と母材との間でアーク発生と短
絡とを操り返して溶接する消耗電極アーク溶接装置にお
いて、ワイヤ電圧から短絡中かアーク発生中かを検知し
、その信号により溶接中に十分な溶滴の移行を伴う短絡
か溶滴の移行を伴わない短絡かを判別し、十分な溶滴の
移行を伴う短絡の終了からその次の短絡開始までの短絡
間時間間隔を繰り返し測定して短絡間時間間隔の平均値
を求める一方、次の十分な溶滴の移行を伴う短絡の終了
の瞬間を起点としてそれまでに求めた該平均値より所定
の値だけ短い期間中には高アーク電流を保ち、その期間
が過ぎると低アーク電流にするよう溶接電源の出力を制
御すること、および短絡終了時には低電流としておくこ
とによって達成される。換言すれば、溶滴の移行状態を
勘案した短絡量時間間隔測定結果から次の短絡が形成さ
れると推定された時点より少し前に高アーク電流期間を
終了して短絡に入り、また短絡終了時には低電流として
おくことによって達成される。

〔作用〕

アーク光体と短絡とを繰り返しながら溶接する消耗電極
アーク溶接では、ワイヤ送給速度のみならず、ワイヤ材
質、エクステンション、溶接姿勢、シールドガス成分ば
か様々な因子が溶滴の移行現象に影響を及ぼす。しかし
結局は、短絡の周期、期間等で移行状態が集約的に表現
できる。この様な溶接中の短絡の発生状況を見ると、溶
滴移行を伴う短絡は周期的に発生しようとする傾向があ
るが、不規則に住しる瞬間短絡がその周期性を乱してい
ることが知られている。

第６図は、短絡移行溶接中に生じた１００回の短絡につ
いての短絡時間とその発生度数を測定した一例である。

短絡後はぼ１ｍｓのところが谷となった二つの山を持つ
分布を示している。１　ｍ　ｓ以下で山を形成している
短絡は従来から瞬間的短絡と言われてきたもので、現象
を調べて見ると溶滴の移行は多くの場合はとんど伴って
いないことが分かった。そして２〜５　ｍ　ｓの所で山
を形成している短絡は、十分な量の溶滴な移行している
短絡であることが分かった。このようにして２種類の短
絡は、短絡時間がｌ　ｍ　ｓより長いか短いかでほぼ判
別できることが分かった。　安定した溶接を行うには、
溶滴移行を伴う短絡が周期的に規則正しく生じ、かつ１
回に短絡移行する溶滴量が少ない事が望ましい。つまり
、同じワイヤ送給速度に対しては、瞬間短絡を除く、す
なわち実質的に十分な量の溶滴を移行する短絡回数が多
いことが最適条件選択の一つの目安になる。この様なと
き、アーク長さも短くとれ、溶接作業もより容易になる
。

この様な状態に導くには、適量のワイヤ溶融が進むと直
ぐ短絡移行が生じるようにするとよい。

それには高いアーク電流でワイヤ溶融を進め、溶融池と
接触、すなわち短絡できるはど溶滴が大きくなった時に
アーク電流を急に低下させるとよい。

するとプラズマ柱の収縮と溶滴が球状になろうとする表
面張力との作用により、溶滴と溶融池の溶融金属は互い
に引き寄せられるように動いて接触し、ワイヤ先端で溶
滴を形成していた溶融金属は溶融池側に移行するように
なるからである。

ところで、瞬間短絡は溶滴移行するに十分な大きさの溶
滴を形成してしまってから生じるので、溶滴移行を伴っ
た短絡の終了時点から瞬間短絡を含めた次の短絡開始ま
での期間は、溶滴移行をするに適した量のワイヤ溶融が
進む期間と見做せる。

それに対して、瞬間短絡終了時点から瞬間短絡を含めた
次の短絡開始までの期間は、溶滴移行をするに適した量
のワイヤ溶融が進む期間の検出には関係の無い、言わば
ノイズである。従って、短絡期間がｌ　ｍ　ｓ以上の短
絡を溶滴移行を伴う短絡と見做し、先のｌ　ｍ、　ｓ以
上の短絡終了のあと最初に生じた短絡開始までの期間を
正規の短絡間時間間隔として測定する。短絡期間が１ｍ
ｓ以下の短絡は瞬間短絡として判断し、１ｍｓ以下の短
絡から次の短絡に入るまでの時間間隔は測定値から除外
する。この様にして測定した値を基に、短絡移行終了し
てから、次の短絡が開始するまでの平均的な時間間隔を
求め、その値を基に次の短絡が開始する直前を推定し、
短絡直前から低電流にする。

若し推定した時点以前に短絡が生じた時には、直ちに低
電流にし、溶滴の移行を伴う短絡移行が終了するまで低
電流に保つ。

以上のようにすると、最初はｌ　ｍ　５以下の瞬間短絡
が生じていても、それを含めた短絡信号を基に、短絡間
時間間隔は一番短い短絡移行状態の間隔に、即ち実質的
に溶滴の移行を伴う短絡の回数がその溶接状態で最も多
い状態に、引き込まれていくようになる。

かくして本発明では、事前の設定ではなく、溶接中の短
絡信号からまさにその条件下に於ける移行の周期を基準
にして、高アーク電流期間の適正値を求めながら溶接す
るようになるので、初めは不規則的に生じている短絡も
、言わば同調をとって自励発振するような形となり、極
めて周期的な現象として移行状態が安定化するようにな
る。このようにして、瞬間短絡が発生しなくなり、溶滴
が大きくなった時期に生じ易かった大粒のスパッタは発
生しな（なる。

短絡直前から低電流にするが、引き続いて、溶滴の短絡
移行が進展し終了する時にも電流を低いままにしておく
と、溶滴が括れて分離するときにも括れ部分の過熱も少
なく、アーク再生の時にも低いアーク電流の小さなプラ
ズマ柱を形成するのみなのでプラズマ柱の膨張も緩やか
であり、スパッタが発生することがない。

本発明では、自ずと最適の短絡移行周期になるよう溶接
中の短絡移行状態を積算的に修正していくので、短絡終
了から短絡開始間での期間はワイヤ送給速度の関数とす
るなどの事前条件設定などは、本質的には不要である。

〔発明の実施例〕

第１図に、本発明の実施例による（Ａ）溶滴の移行状態
と（Ｂ）ワイヤ電圧波形及び（Ｃ）ワイヤ電流波形とを
示す。

ｌ　ｍ　ｓ以上の短絡を終了（Ｔａ）してからむ（例え
ば、０．３　ｍ　ｓ　）経過後に、電源の制御を定電圧
特性にしてワイヤ電圧がＶｐになるように切り替えるが
、それに伴いアーク電流は高くなり高電流１ｐ（例えば
２００Ａ）の期間に入り、母材とワイヤの溶融を進行す
る一次にｌ　ｍ　ｓ以上の短絡を終了（Ｔａ）してから
後述のも２時間経過後に、電源の制御を定電流特性にし
てベース電流Ｉｂ（例えば４０Ａ）に切り替える。する
と、アーク電流の急減により、アーク力の減少、プラズ
マ柱の収縮、溶滴の表面張力などの作用、及びワイヤ送
給速度一定でかつワイヤ溶融量が減少するのでワイヤ先
端が次第に母材に近づくことにもよって、溶滴の短絡が
誘起される。先のｌ　ｍ　ｓ以上の短絡が終了（Ｔａ’
）してから次の短絡が発生（Ｔｓ）するまでの時間ｔ３
を測定する。この＋３は短絡の度に測定するが、今回の
設定値をｔ：＋１とし、 ｔ　：１）％　＝　０．８　　ｔ　ｙｍ　’　　＋　０
．２　　ｔ　ｆｆ−−−−−−−（１）から求めたＬ３
ｍを次回の設定値とし、そして、低いアーク電流に保つ
口標時間ｔ４を１ｍｓに設定して、 ｔｚ　　＝　　ｔｘＩＩｊ　４　　　　　　　　　　　
−−−−−−（２）の関係から、次回の高電流から低電
流に切り替える時間ｔ２の設定値を求める。

最初の溶接ビードのアーク発生開始時の＋３□の設定値
は長めにしておけば、どの様な値でも問題ないが、この
値が不適切な期間中はスパッタが発生するので、早く適
正値に収斂していくために、通常１００　ｍ　ｓに設定
してスタートする。次回からの溶接ビードのアーク発生
開始時の＋３１の設定値は、前回のアーク発生中の値を
記憶しておいて使用している。

また、（２）式に従って求めた＋２に到達する前に、た
またま溶滴の短絡が発生したときには、それが１ｍｓ以
下の瞬間的な短絡であっても、そのまま直ちに低電流の
ベース電流ｒｂに切り替える。この様にして、短絡移行
終了時（へ）には常に低電流ｒｂになっている。短絡移
行終了時（へ）の電流は低い程スパッタは少なくなるが
、実用範囲は６０Ａ以下である。しかし２０Ａ以下にな
るとアーク再生についての安定性が悪くなる。これらの
兼ね合いから、ベース電流ｒｂを４０Ａに選択した。４
０Ａ付近では、スパッタは発生せず、しかもアーク再生
の安定性についても、実用上問題ない。

アークスタート時や未だ短絡移行周期が安定し切れない
時期、また通常の溶接中にも、稀に短絡が中々破れず、
ｌ　Ｑ　ｍ　ｓ以上の長い短絡現象が生じる事がある。

このような場合には従来技術で採用されているように、
１０ｍ５を超すと即座に３００Ａなどの大電流を流して
短絡部を加熱して溶断を発生させてアーク再生を行うよ
うにしており、これにより長期短絡によるアーク不安定
現象やワイヤが母材に引つついたまま固まってしまう「
スタッピング」を防止している。即ち、短絡時間ｔ。

も測定しておき、これが１０ｍｓ以上になるとスタッピ
ングの恐れが生じたとして、高電流に切り替え、速やか
に溶断を生じさせてアーク再生させる。この溶断時には
スパッタの発生が伴うが、このような自体はごく稀にし
か起きないので、全体としてみるときスパッタの発生は
非常に少なくなったと言える。このような制御を採用し
ているので、従来の電源と同程度のアークの持続性が保
たれており、アーク切れやスタッピングなどでとりわけ
て不安定になる事もない。

本実施例では、１ｍｓ以上の短絡を終了（Ｔ　ａ　）し
てから１＋　　（例えば、０．５　ｍ　ｓ　）経過後に
、電源の制御を定電圧特性にしてワイヤ電圧がＶｐにな
るように切り替え、それに伴いアーク電流は高くなり高
電流１ｐ（例えば２００Ａ）の期間に入るようにしてい
るが、これは短絡終了後に溶融池とワイヤ先端の溶融金
属の表面形影状が安定する時間として設けたものである
。実際には、電源の出カケープルに付随したりアクタン
スで電流の立ち上がりが抑制される問題もあり、実質的
にｔ。

はＱ　ｍ　ｓとして、付加しない場合もある。

また、本実施例での高アーク電流となる時の電流Ｉｐは
、電源９（第２図参照）を定電圧出力特性としてワイヤ
送給速度との兼ね合いから従属的に定まる値にしている
が、ワイヤ速度と関数関係、例えば比例などから定めた
定電流にすることもできる。

低いアーク電流に保つ目標時間Ｌ４は、ワイヤ先端で大
きくなった溶滴が、母材に安定して接触するために設け
たものである。余り短いと短絡移行の周期が少し乱れた
ときに、高電流期間中に短絡を生じることになって大粒
のスパッタを形成する頻度が増す。これを避けるために
ｔ４を大きくし過ぎると、アーク電流の平均値が低下し
、ワイヤの溶融量、即ち溶着金属形成量に比較して母材
の溶融が少なくなってビード形状が悪くなり、またアー
クの安定性も悪くなる。適正な範囲は０．５〜３ｍｓ程
度であり、本実施例では１ｍｓに設定した。

第２図は、本発明に係る溶接電源の主要構成を説明する
図である。３相交流電圧を入力とし、インバータ回路か
らなる直流主電力回路１０で直流溶接電流を出力する。

その出力特性は、出力電流検出ｎ１）あるいは出力端子
電圧検出器１２からの信号ｖ、、ｖ２を出力制御回路１
）にフィードバックして、定電流特性あるいは定電圧特
性に随時切り替えて制御している。また、短絡検出回路
１４では出力端子電圧検出器１２からの信号■２を受け
て溶滴４が溶融池５　（共に第１図参照）に接触してい
るかどうか、即ち短絡中かどうか判定し、期間計測・短
絡判別回路１５に出力Ｖ３　ｂている。期間計測・短絡
検出回路工５では、短絡時間を測定し、短絡が判別基準
時間設定回路１６で設定した判別基準時間１　ｍ　ｓ以
上継続しているかどうか、１０　ｍ　ｓ以上継続してい
るかどうかの判定と、ｌ　ｍ、　ｓ以上の短絡の短絡終
了から次の短絡の開始までの時間を測定して、結果を制
御信号回路１７に出力ｖ４する。制御信号回路１７は主
としてマイクロコンピュータから構成されており、入力
信号ｖ４を基にした演算を行い、定電圧出力として高ア
ーク電流とする期間信号■５を出力制御回路１）に送る
。出力制御回路１）では、定電圧出力の高アーク電流期
間、定電流で低い電流を出力する期間などの出力制御信
号ｖ６を形成し、直流主電力回路１０に送る。この様に
構成し、第１図で説明した制御を行っている。

第３図は、本発明の他の実施例に係る（Ａ）ワイヤ電圧
と（Ｂ）ワイヤ電流を示すものである。

溶接電源の主要構成は、第２図と殆ど同じで、期間計測
・短絡判別回路１５の内部構成の一部が異なる程度なの
で図示は省略した。

短絡移行中のワイヤ電流が低い場合には、溶滴をくびれ
させるまでの時間が長くなり、溶接ワイヤの送給速度が
速い時には、その間にワイヤの未溶融部分までが溶融池
に入り込み、溶接ワイヤが母材に溶着してアーク再発生
に至らなくなる「スタッピング」を生じる可能性が強ま
る。これを防止するために、ワイヤ速度が速いときには
、短絡中にも高電流を流すようにしたものである。この
場合も、ワイヤ電流の値の如何にかかわらず、その状態
での短絡時間に注目した制御を行っている。

第３図の実施例では、第１図で説明した１ｍｓ以上の短
絡終了（Ｔａ’）から短絡開始（Ｔ　ｓ　）までの時間
ｔ、を測定して高電流のアーク発生時間を制御する機能
を持たせたまま、その外に短絡移行の期間も検出し、１
ｍｓ以上の短絡開始時点（Ｔ　ｓ　）から一定時間ｔｂ
　　（１ｍｓ）経過後に定電流制御の状態で高電流１ｓ
（１５０Ａ）に戻して、溶滴の短絡移行終了以前１．に
て再び低電流Ｉｂ（４０Ａ）に戻すようにしている。即
ち、それ以前のｌ　ｍ　ｓ以上の短絡移行中の短絡時間
ｔ。

について毎回測定して求めた短絡時間の平均値をｔｌ、
′とし、新しく測定した短絡時間をｔ、として、次式か
ら新しい短絡時間の平均値ｊｓｍを求める。

ｔｓｍ＝０．８　　ｊ５ｍ’　　＋　０．２　　ｔｓ　
　　−−−−−−−（３１実際には短絡開始から１ｍｓ
経過後に高電流Ｉｓにし、そして ｔ　７　＝　ｊ　Ｓ＋＋＋　　ｏ、　５　ｒｎ　３　　
　　−・−−−−−（４１から求まるも７時間が短絡開
始から経過後に、再び低電流Ｉｂに戻すようにしている
。

本実施例では、短絡開始時間（Ｔｓ）から一定時間ｔｂ
　（１ｍｓ）経過後に定電流制御の状態で高電流Ｉｓ　
　（１５０Ａ）にしているａ　　ｊ＆の期間はもはや大
電流を流しても直ぐに焼切れない程度にまで、溶滴が溶
融池と十分に接触を深めるのに必要な期間で、その様な
接触状態を形成するには通常、０．５　ｍ　ｓ以上は必
要である。

また、溶滴の短絡移行終了以前ｔ７にて再び低電流１ｂ
（４０Ａ）に戻すようにしているが、ＬＳＩＩ　ｊ？の
値は、短絡終了時（ト）にワイヤ電流がスパッタを発生
しない程度に十分低くするのに必要な時間から定めてい
る。これは、電源の動特性に関係してくるが、出来るだ
け短くすることが好ましく、本実施例では０．５　ｍ　
ｓとした。　この実施例によれば、短絡終了時の電流は
十分低いので、スパッタを形成することなく、また短絡
移行中の溶滴は高い電流により抵抗加熱されるので短絡
移行がよりスムースになり、移行時間も短くなるので、
短絡終了した後のアークの再生がより安定化する効果が
ある。

ここに掲げた実施例では、短絡終了から短絡開始までの
平均時間Ｌ３ｍあるいは短絡の平均時間ｊｓｍの算出に
は、経済性も考慮し、簡易なマイクロコンピュータで容
易に演算できることから、前記（１）式及び（３）式を
用いたが、これらの式に限られるものではなく、ファジ
ィ理論あるいは知識処理理論に基づいて推定した重み付
きの平均時間などを用いることもできる。また、これら
の時間の計測並びに制御は、マイクロコンピュータに依
らないで、アナログ回路的に構成して実施することもで
きる。

〔発明の効果〕

従来のスパッタ発生対策は、全てプリセット的に電流や
電圧変化の周期や時間を決めていた。それに対して本発
明では、溶接中にその移行状態をモニタしながら電流や
電圧の変化の適正時間を変えるようにして、的確な適正
出力条件が自動的に決められるようにしているので、溶
滴の移行状態がより周期的にそして規則正しくなり、ア
ーク安定性に優れかつスパッタの発生が非常に少ない溶
接が、幅広い溶接条件範囲に対して適用できるようにな
った。

従来の短絡移行する消耗電極アーク溶接では、程度の差
はあれスパッタの発生が避けられないものとなっていた
が、本発明によればスパッタを殆ど発生すること無く短
絡移行アーク溶接が実施できるようになったので、スパ
ッタの発生を嫌う個所の溶接に短絡移行アーク溶接を適
用でき、また通常の用途においても溶接後のスパッタ除
去の操作が不要となる効果がある。また、短絡移行の周
期が安定化するので、溶接ビード表面もより美麗になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接装置により溶接中の溶滴の移行現
象、アーク電圧波形及びアーク電流波形の説明図、第２
図は本発明の溶接装置の構成図、第３図は本発明の他の
実施例の説明図、第４図は従来技術の説明図、第５図は
従来の溶接電源の説明図、第６図は短絡時間分布を示す
特性図である。 ■・・・ワイヤ、２・・・母材、３・・・アーク、４・
・・溶滴、５・・・溶融池、９・・・溶接電源、１０・
・・主電力回路、１）・・・電流検出器、１２・・・電
圧検出器、１）・・・出力制御回路、１４・・・短絡検
出回路、１５・・・期間計測・短絡判別回路、１６・・
・判別基準時間設定回路、１７・・・制御信号回路。 Ｄ￥ン叶則 い′Ｖや一概 いＸ−計一田り旨女財 い￥ン糟屓 粥絡醐間 （ｍｓ） シールドがス Ａｒ８０％−〇０２２０％

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク電源、ワイヤ送給装置、アークトーチ、シ
   ールドガス供給装置とを備え、シールドガス中で消耗電
   極と母材との間でアーク発生と短絡とを繰り返して溶接
   する消耗電極アーク溶接装置において、 出力電流あるいは出力電圧を制御する出力制御手段と、 ワイヤ電圧から消耗電極と母材との短絡移行中か否かを
   検出する短絡検出手段と、 基準時間を設定する基準時間設定手段と、 短絡時間および短絡間隔を計測する計時手段と、前記基
   準時間以上の時間の短絡と、基準時間より短い時間の短
   絡とを判別する判別手段と、前記短絡間隔を繰り返して
   測定した結果に基づいて、基準時間以上の時間の短絡終
   了時点から次の短絡の開始までの間に高アーク電流を出
   力する期間を定め、その期間中に前記出力制御手段に制
   御信号を出力する制御信号出力手段とを備えたことを特
   徴とする消耗電極アーク溶接装置。
2. （２）請求項（１）記載において、前記基準時間が１ミ
   リ秒であることを特徴とする消耗電極アーク溶接装置。
3. （３）請求項（１）または請求項（２）記載において、
   前記制御信号出力手段が、基準時間以上の時間の短絡が
   終了してから１ミリ秒以内に１００Ａ以上の高アーク電
   流期間に入り、短絡間隔の測定に基づいて次の短絡が生
   じると推定される時点より以前の０．５〜３ミリ秒の期
   間中に６０Ａ以下の定電流に制御する期間に入るように
   制御信号を出力する構成になつていることを特徴とする
   消耗電極アーク溶接装置。
4. （４）請求項（１）から請求項（３）記載において、設
   定した高アーク電流期間中に短絡が発生したときは、直
   ちに６０Ａ以下の定電流に制御する期間に入るように制
   御信号を出力する構成になつていることを特徴とする消
   耗電極アーク溶接装置。
5. （５）請求項（１）から請求項（４）記載において、前
   記基準時間以上の短絡についてその短絡時間を測定する
   手段と、 その短絡時間を繰り返し測定した結果に基づき、次の基
   準時間以上の時間の短絡中に１００Ａ以上の定電流に出
   力を制御する期間を定めて、出力制御回路に制御信号を
   出力する手段と、 短絡を開始してから１ミリ秒以上経過後に１００Ａ以上
   の電流に出力制御する期間に入り、基準時間以上の時間
   の短絡についての短絡時間測定結果から今回の短絡が終
   了すると推定された時点より０．５ミリ秒以前に、６０
   Ａ以下の電流に出力電流を保つ手段とを備えたことを特
   徴とする消耗電極アーク溶接装置。