JPH0481277A - パルスアーク溶接方法およびこの方法を用いたパルスアーク溶接装置 - 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、パルスアーク溶接方法およびこの方法を用い
たパルスアーク溶接装置の改良に関する。

［従来の技術］ この種のパルスアーク溶接は、溶滴の移行に必要なピー
ク電流Ｔｐとベース電流ｒｂとを溶接ワイヤに交互に通
電し、ピーク電流１ｐの通電によって溶接ワイヤをピン
チ効果で溶滴離脱させて溶接を行うものであるが、設定
すべきファクターが多いことから、一般には、溶接条件
に応じて溶接平均電流１ａ（ワイヤ送給速度）、ピーク
電流Ｉｐとその通電期間ｔｐ、ベース電流Ｉｂ１　溶接
平均電圧Ｅａを設定し、通電周期Ｔを可変制御すること
によって、溶接平均電圧Ｅａが規定レベルになるようｔ
こアーク電圧制御を行っているのが通例である（ピーク
電流通電期間ｔｐが設定されているので通電周期Ｔを可
変制御することはベース電流通電期間ｔｂを可変制御す
ることに相当する）。

ところで、従来では、このようなベース電流通電期間ｔ
ｂ（通電周期Ｔ）の制御を行う構成として、検知した溶
接電圧を溶接平均電圧基準値と比較してその誤差信号を
求め、求めた誤差信号を電圧／周波数変換回路（Ｖ／Ｆ
変換回路）などに加えて誤差信号レヘルに応じた周期Ｔ
毎にベース電流１ｂからピーク電流ｒｐの通電に切り換
え、これによって、ベース電流通電期間ｔ　ｌ）を可変
制御する負帰還制御方式が採られている。

しかしながら、このような負帰還制御方式を用いた制御
系では、制御の時間遅れが生しるために過渡的な溶接電
圧の変動に対して制御系が追従できないうえに、制御系
に伏在する時定数要素によって制御が不安定になったり
、ひどいときにはハンチングが持続してしまうなどの問
題があり、精度の高いアーク電圧制御が望めないのが実
状であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ベース電流
通電期間の制御系における制御の時間遅れや制御系の不
安定要素をなくし、過渡的な溶接電圧の変動に対しても
溶接平均電圧を安定して所定値に自動制御することので
きるパルスアーク溶接方法を提供することを目的として
いる。

また、同時に提案される本発明は、上記溶接方法を実現
するための溶接装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために提案される請求項１に記載の
本発明方法は、ピーク電流通電期間を予め設定された所
定値に制御しながら、溶接平均電圧が溶接平均電圧基準
値と一致するようにベース電流通電期間を制御するため
に、ピーク電流通電開始時から検知した溶接電圧を予め
定められた溶接平均電圧基準値と比較してその差分の積
分を開始し、引き続くベース電流通電時において、この
積分出力レベルが積分開始時の積分出力レベルと一致し
たときにはベース電流の通電を停止させてピーク電流の
通電に切り換えるようにされている。

請求項２に記載の本発明装置は、ピーク電流通電期間を
予め設定された所定値に制御するピーク期間制御手段と
、溶接平均電圧が溶接平均電圧基準値と一致するように
ベース電流通電期間を制御するために、上記ピーク電流
通電開始時から検知した溶接電圧を予め定められた溶接
平均電圧基準値と比較してその差分の積分を開始すると
ともに、引き続くベース電流通電時においても、同様に
して、検知した溶接電圧を上記溶接平均電圧基準値と比
較してその差分の積分を行う溶接電圧誤差積分回路と、
該溶接電圧誤差積分回路の積分出力レベルが積分開始時
の積分出力レベルと一致したときには上記ピーク期間制
御手段ヘベース電流通電終了信号を出力してピーク電流
の通電に切り換える電圧積分レベル判別部とを含んで成
るベース期間制御手段とを備えた構成とされている。

このような本発明におけるベース期間制御手段の一例と
しては、溶接電圧誤差積分回路において、ピーク電流通
電開始時からベース電流通電時に渡って検知した溶接電
圧を溶接平均電圧基準値と比較してその差分なゼロレベ
ルから積分し、その積分出力レベルが再びゼロレベルに
なったときにゼロクロス検出回路で成る電圧積分レベル
判別部で判別してピーク電流通電開始信号を出力させる
構成を採ることができる。

［作用］ 請求項１に記載の本発明では、ピーク電流通電期間を予
め設定された値に制御しながら、ピーク電流通電開始時
から検知した溶接電圧を予め定められた溶接平均電圧基
準値と比較してその差分の積分を開始し、引き続くベー
ス電流通電時において、この積分出力レベルが積分開始
時の積分出力レベルと一致したときにはベース電流の通
電を停止させてピーク電流の通電に切り換え、これによ
って、溶接平均電圧が溶接平均電圧基準値と一致するよ
うにベース電流通電期間を自動制御する。

この結果、ピーク電流とベース電流とが交互に切換通電
されて溶接が行われる。

請求項２に記載の本発明では、ピーク期間制御手段では
、ベース期間制御手段から出力されるベース電流通電終
了信号を受ける毎に、予め設定された所定時間だけピー
ク電流通電信号を出力した後にベース電流通電信号に切
り換える一方、ベース期間制御手段では、溶接電圧誤差
積分回路において、ピーク電流通電開始時から検知した
溶接電圧（ピーク電圧の瞬時値）を予め定められた溶接
平均電圧基準値と比較してその差分の積分を開始し、引
き続くベース電流通電時においても、同様にして、検知
した溶接電圧（ペース電圧の瞬時値）を溶接平均電圧基
準値と比較して差分の積分を行い、この積分出力レベル
が積分開始時の積分出力レベルと一致したときには電圧
積分レベル判別部で判別してピーク期間制御手段へベー
ス電流通電終了信号を出力してピーク電流の通電に切り
換え、これによって、溶接平均電圧が溶接平均電圧基準
値と一致するようにベース電流通電期間を制御する。こ
の結果、ピーク電流とベース電流とが交互に切換通電さ
れて溶接が行われる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、請求項１に記載した本発明のパルスアーク溶
接方法を実施するための溶接装置の要部構成例をブロッ
ク図をもって示したものである。

本発明の要旨は、ピーク電流Ｉｐおよびその通電期間ｔ
ｐ、溶接平均電流１　ａ、　　ベース電流ｒｂおよび溶
接平均電圧Ｅａの各基準値を手動設定すれば、溶接平均
電圧Ｅａが溶接平均電圧基準値Ｅｒに一致するようにベ
ース電流通電期間ｔｂが自動制御されるものである。

図において、１はベース電流通電期間ｔｂを自動制御す
るためのベース期間制御手段、２はピーク電流通電期間
ｔｐを手動設定された値に制御するためのピーク期間制
御手段、３は溶接平均電圧基準値Ｅｒを手動設定するた
めの溶接電圧設定部である。尚、図では、ピーク期間制
御手段２から出力されるピーク電流通電信号あるいはベ
ース電流通電信号に応して溶接電流の通電制御を行う電
流制御手段（後述する）を省略しており、この電流制御
手段によって設定されたピーク電流１ｐあるいはベース
電流１ｂが安定して通電されるように負帰還制御が行わ
れる。

ベース期間制御手段１は、ピーク電流通電開始時から溶
接ワイヤと溶接母材との間の溶接電圧Ｅ（ピーク電圧Ｅ
ｐ）の瞬時値を溶接電圧設定部３で設定された溶接平均
電圧基準値Ｅｒと比較してその差分信号の積分を開始し
、引き続くベース電流通電時においても同様に溶接電圧
Ｅ（ベース電圧Ｅｂ）の瞬時値を溶接平均電圧基準値Ｅ
ｒと比較してその差分信号を積分する溶接電圧誤差積分
回路１０と、溶接電圧誤差積分回路１０の積分出力レベ
ルがピーク電流通電開始時における積分開始時の積分出
力レベルと一致したときにベース電流通電終了信号を出
力する電圧積分レベル判別部１１とを備えている。

尚、本構成では、溶接電圧誤差積分回路１０ては、ピー
ク電流通電開始時からベース電流通電時に渡って、積分
出力レベルがゼロレヘルの状態から差分信号の積分を開
始し、この積分出力レベルが再びゼロレヘル（以下）に
なったときにゼロクロス検出回路で成る電圧積分レヘル
判別部１１（以下、ゼロクロス検出回路と記載）で判別
してベース電流通電終了信号を出力するようにしている
。

すなわち、ベース期間制御手段１ては、ピーク電流通電
期間ｔ　ｌ）におけるピーク電圧Ｅｐと溶接平均電圧基
準値Ｅｒとの差分の積分レベルが、ベース電流通電期間
ｔｂにおけるベース電圧Ｅｂと溶接平均電圧基準値Ｅｒ
との差分の積分レベルと一致したときにベース電流１ｂ
の通電を停止してピーク電流１ｐの通電に切り換える動
作を行っているので、溶接平均電圧Ｅａを溶接平均電圧
基準値Ｅｒに完全に一致させるようにベース電流通電１
１１間ｔｂが制御され、しかも、負帰還制御系ではない
ので制御の時間遅れやハンチングが生じない回路構成と
なっている。

一方、ピーク期間制御手段２は、ベース期間制御手段１
から出力されるベース電流通電終了信号を受ける句に、
予め設定された所定の時間ｔｐだけピーク電流通電信号
を出力し、この後に、ベース電流通電信号に切り換える
動作を行うようになっている。

このような構成によって実施される本発明の溶接方法を
第２図（ａ）〜（ｆ）の波形図を参照して説明する。尚
、第１図の対応した部分には対応した（　ｂ　）〜（ｆ
）の符号を付している（第１図には溶接電流を記載して
いないので符号（ａ）は不図示）。

溶接条件に応じて、溶接平均電流Ｔａ（溶接ワイヤ送給
速度）、ピーク電流Ｉｐ、ピーク電流通電期間ｔｐ、ベ
ース電流１ｂおよび溶接平均電圧Ｅａを設定する。

■ベース期間制御手段１からベース電流通電終了信号が
出力されると、ピーク期間制御手段２ては、このＪｑ−
スミ流通型終了信号を受けた時点から予め定められた所
定の時間ｔｐだけピーク電流通電信号を出力し、この後
に、ベース電流通電信号を出力する。

このように、ピーク期間制御手段２ては、ベース期間制
御手段１からベース電流通電終了信号を受ける毎に、所
定の時間ｔｐだりピーク電流通電信号を出力する動作を
繰り返して行う。

一方、ベース期間制御手段１は次の動作を行う。

■ベース期間制御手段１から出力するベース電流通電終
了信号によって、ピーク期間制御手段２からピーク電流
通電信号が出力されると、溶接電圧誤差積分回路１０て
は、検知された溶接電圧Ｅ（ピーク電圧Ｅｐの瞬時値）
を溶接電圧設定部３で設定された溶接平均電圧基準値Ｅ
ｒと比較して差分信号の積分を開始する。

■ピーク期間制御手段２から出力されるピーク電流通電
信号が停止し、引き続いてベース電流通電信号が出力さ
れると、溶接電圧誤差積分回路１０ては、検知された溶
接電圧Ｅ（ベース電圧Ｅｂの瞬時値）を溶接電圧設定部
３で設定された溶接平均電圧基準値Ｅｒと比較して差分
信、号を積分する。

■一方、ゼロクロス検出回路１１では溶接電圧誤差積分
回路１０の積分出力レベルを監視しており、ピーク電流
通電開始時からベース電流通電時に渡る差分信号の積分
出力レベルがゼロレベル（以下）になるとピーク期間制
御手段２にベース電流通電終了信号を出力し、ピーク期
間制御手段２ではピーク電流通電信号を出力して再び■
の動作に戻る。

ベース期間制御手段１では、上記■〜■の動作を繰り返
して行うことによってベース電流通電終了信号を出力す
る。

すなわち、ベース期間制御手段１では、ベース電流ｒｂ
の通電を終了させるタイミング信号を出力し、ピーク期
間制御手段２では、ベース期間制御手段１から出力され
るベース電流通電終了信号を受ので所定の時間だけピー
ク電流通電信号を出力し、これによって、ベース電流ｒ
ｂとピーク電流１ｐとを交互；こ切換通電している。

第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明のポイントでもあるベ
ース期間制御手段１の動作原理を説明するための波形を
示したものである。

溶接電圧誤差積分回路１０では、ピーク電流通電期間ｔ
ｐの開始時からピーク電圧Ｅｐと溶接平均電圧基準値Ｅ
ｒとの差分（Ｅｐ−Ｅｒ）をゼロレベルから積分く第３
図（ｂ）の斜線部αに対応）して差分に応じた傾斜で積
分出力レベルは上昇し、引き続いてベース電流通電時に
は、ベース電圧Ｅｂと溶接平均電圧基準値Ｅｒとの差分
（Ｅｂ−Ｅｒ）を積分（第３図（ｂ）斜線部βに対応）
して差分に応じた傾斜て積分出力レヘルは下降する。

そして、積分出力レベルがゼロレベル（α＝β）になっ
たときにベース電流Ｉｂの通電を終了させている。

従ってこの制御によれば、例えば、溶接平均電圧Ｅａが
低く設定され、ベース電流通電期間ｔｂ中におりる溶滴
離脱時に短絡が発生して（第３図〈ｂ）参照）溶接電圧
が急激に低下したような場合でも、溶接電圧誤差積分回
路１０の積分出力の下降が差分に応じて急峻になって自
動的にベース電流通電期間ｔｂをｔｂｌまで減少させて
溶接平均電圧Ｅａを溶接平均電圧基準値Ｅｒに一致させ
るように制御が行われる（第３図（ｂ）のα９＝β′参
照）。また、溶接中に手振れなどの原因で過渡的にアー
ク長が増加してベース電圧ＥｂがＥｂｌまて増加したよ
うな場合でも、溶接電圧誤差積分回路１０の積分出力の
下降が差分（Ｅｂｌ−Ｅｒ）に応じて緩やかになって自
動的にベース電流通電期間なｔｂ２まで増加させて溶接
平均電圧Ｅａを溶接平均電圧基準値Ｅｒに一致させる制
御が行われる（第３図（１））のα”＝β”参照）。更
に、これら以外の溶接条件の過渡的な変動によって溶接
電圧Ｅ（ピーク電圧Ｅｐおよびベース電圧Ｅｂ）が変動
した場合であっても、溶接平均電圧Ｅａが溶接平均電圧
基準値Ｅｒに完全に一致するようにベース電流通電期間
ｔｂが制御される。

このように、本発明では、溶接電圧が如何なる要因で変
動した場合でも、ピーク電流通電期間ｔｐとベース電流
通電期間ｔｂとで成る各通電ザイクル毎に、溶接平均電
圧Ｅａを溶接平均電圧基準値Ｅｒと完全に一致させるよ
うにベース電流通電期間ｔ　ｂをリアルタイム制御して
いるので、過渡現象に対しても溶接平均電圧の安定度を
著しく向上させることができ、負帰還制御系などで生じ
る制御の時間遅れやハンチングなどの問題もなくなる。

第４図は、上述した本発明のパルスアーク溶接方法を実
施するパルスアーク溶接装置の構成例をブロック図をも
って示したものである（請求項２に対応）。

図において、　１はベース期間制御手段、２はピーク期
間制御手段、３は溶接電圧設定部であり、これらは第１
図と同一であるので同一の符号を付している。４はピー
ク期間制御手段２から出力されるピーク電流通電信号あ
るいはベース電流通電信号に応じてピーク電流Ｉｐ及び
ベース電流ｒｂを切り換えて通電するための通電制御信
号を出力する電流制御手段、５は溶接装置の起動時にア
ークの発生及び伸張を促すための補償信号を出力する起
動制御部である。ＡＭＰ　１は溶接電流を増幅する溶接
電流増幅回路、ＡＭＰ２は溶接電圧を増幅する（本実施
例では、増幅度を１未溝に設定）溶接電圧増幅回路であ
り、６は電流制御手段４から出力される通電制御信号に
応じて、インバータＴＮＶから出力するスイッチング電
圧のデユーティ−を制御するパルス幅制御部、７は溶接
ワイヤＷの送給制御を行うワイヤ送給制御部である。ま
た、ＲＥＣは三相交流電圧を整流する整流回路部、Ｔは
インバータＴＮＶから出力されるスイッチング電圧を絶
縁変圧するトランス、ＤＩ、Ｄ２はドロー ランスＴから出力される電源を全波整流するダイオード
、Ｓは溶接電流レベルを対応した電圧レベルとして取り
出すためのシャント抵抗、Ｌはりアクドル、Ｍは溶接母
材を示している。

ベース期間制御手段１は、溶接電圧誤差積分回路１０と
ゼロクロス検出回路で成る電圧積分レベル判別部１１と
は第１図の場合と同一であるので同一の符号を付して説
明を省略する。アナログスイッチ５ＷＩＯは、アークが
発生ずるまでの期間は開成して溶接電圧増幅回路ＡＭＰ
　２で増幅された無負荷電圧が溶接電圧誤差積分回路１
０に加わることを禁止しており、これによって、アーク
が発生するまでの無負荷電圧（アーク発生後の溶接電圧
よりも高い）によりゼロクロス検出回路１１から出力さ
れるベース電流通電終了信号の出力タイミングが遅れる
ことを防止し、ベース電流通電期間ｔｂを最短に制御し
て（後述するようにｔｍに制御している）アークの伸張
を促している。

電流制御手段４は、溶接平均電流基べｔ値Ｉｒを設定す
る溶接電流設定部４０、ピーク電流基準値Ｉ　ｐ　ｒを
設定するピーク電流設定部４１、およびベース電流基準
値１ｂｒを設定するベース電流設定部４２と、これらの
各設定部で設定された基準レベルをピーク期間制御手段
２から出力されるピーク電流通電信号あるいはベース電
流通電信号に応じて切換選択するアナログスイッチ５Ｗ
４０゜Ｓ　Ｗ　４．１と、ピーク電流基準値１ｐｒある
いはベース電流基準値Ｔｂｒと溶接電流増幅回路ＡＭＰ
１から出力される溶接電流Ｉとの誤差信号を出力する溶
接電流誤差増幅回路４３とを備えている。

尚、ピーク電流設定部４１は溶接電流設定部４０と連動
するようになっており、ピーク電流基準値Ｔｐｒを最小
に設定した場合であっても溶接平均電流基準値１ｒより
も低い値にならないようにされている。また、溶接電流
設定部４０で設定された溶接平均電流基準値１ｒは、ワ
イヤ送給制御部７に出力されて、溶接平均電流基準値１
ｒに比例した速度で溶接ワイヤの送給が行われる。

パルス幅制御部６は、ＰＷＭ制御回路６１で電流制御手
段４から伝送された誤差信号に応じたパルス幅制御信号
を生成し、ドライブ回路６０を通じてインバータＩＮＶ
に伝送してスイッチング電圧のデユーティ−を変化させ
、これによって溶接電流Ｉ（ピーク電流Ｉｐ及び！ベー
ス電流１ｂ）が常に電流制御手段４の設定レベルに一致
するように帰還制御が行われる。

起動制御部５は、アークが発生するまでの期間はベース
期間制御手段１のアナログスイッチ５Ｗ１０を開成する
一方、アークが発生してから所定の時間ｔ１が経過する
までは、電流制御手段４の溶接電流誤差増幅回路７１３
に起動電流基準信号■Ｓを送出する動作を行ってアーク
の発生、伸張を促している。

次に、このような第４図に示した構成のパルスアーク溶
接装置の動作を第５図（ａ）〜（ｉ）に示した波形を参
照して説明する。尚、第４図には対応した（ａ）〜（ｉ
）の符号を付している。

１、溶接開始時の動作。

■１・−チスイッチ（不図示）を操作すると溶接ワイヤ
Ｗと母材Ｍとの間に無負荷電圧が加えられる。

■無負荷電圧が加えられてからアークが発生ずるまでの
期間は、起動制御部５によってベース期間制御手段１の
アナログスイッチＳ　Ｗ　１．０が開成しているので、
無負荷電圧が溶接電圧誤差積分回路ｌＯに入力されるこ
とを禁止する。これによって、溶接電圧誤差積分回路１
０はゼロレベルの溶接電圧と溶接平均電圧基準値Ｅｒと
の差分（−Ｅｒ）を積分するので出力レベルがゼロとな
り、ゼロクロス検出回路１１からピーク期間制御手段２
へベース電流通電終了信号が継続して出力される。

■溶接ワイヤＷが母材Ｍに接触するとアークが発生し、
アークが発生してから所定の時間ｔｌが経過するまでの
期間は、起動制御部５から電流制御手段４の溶接電流誤
差増幅回路４３に起動電流基準信号Ｉｓを送出して溶接
電流Ｉを最大値に制御し、アーク長の増加を促進させる
。

■一方、ベース期間制御手段１から出力されるベース電
流通電終了信号によってピーク期間制御手段２では予め
設定された所定の時間ｔｐだけピーク電流通電信号を出
力し、時間ｔｐが経過するとベース電流通電信号に切り
換える。このベース電流通電信号により、電流制御手段
へのアナログスイッチ５Ｗ４１を閉成して溶接電流Ｉを
ベース電流ｒｂに切り換える。尚、本実施例では後述す
るように、ベース期間制御手段１からピーク期間制御手
段２にベース電流通電終了信号が継続して出力されてい
る場合であっても、ピーク期間制御手段２では、ベース
電流通電期間ｔｂが最小値ｔｍを維持するようにされて
いる。

■一方、ベース期間制御手段１ては、アークが発生する
とアナログスイッチ５ＷＩＯを閉成し、溶接電圧Ｅを溶
接電圧誤差積分回路１０に加えて溶接平均電圧基準値Ｅ
ｒとの差分の積分を開始し、溶接電圧Ｅの上昇に伴って
ベース電流通電終了信号の出力タイミングを遅らせ、こ
れによってベース電流通電期間Ｌ　ｌ）を増加させてい
く。

このように、溶接初期には、ベース期間制御手段１によ
ってベース電流通電期間ｔ　ｌ）を最短にするとともに
、時間ｔ１が経過するまでは起動制御部５によって起動
電流■Ｓを通電し、溶接ワイヤの溶融を促進してアーク
長が速やかに所定値に達するように制御を行い、この後
、溶接電圧の増加（アーク長の増大）に伴ってベース期
間制御手段１てはベース電流通電期間ｔ　ｂを漸次増加
させ、これによって、溶接平均電圧Ｅａを溶接平均電圧
基準値Ｅｒに安定させて所定のアーク長を持続させる制
御を行っている。

２、定常溶接時の動作。

上記溶接初期の動作を経て定常溶接状態に入ると、第１
図において説明した動作によってピーク期間制御手段２
からピーク電流通電信号、ベース電流通電信号が交互に
出力され、電流制御手段へては、これらの通電信号を受
けてピーク電流Ｔｐあるいはベース電流１ｂを交互に通
電して溶接を行う。尚、溶接平均電圧が低く設定されて
ベース電流通電期間ｔｂ中の溶滴離脱時に短絡が発生す
る場合の動作や、過渡的にアーク長が増加してベース電
圧Ｅｂが増加した場合の動作などについては、上記第３
図において述べた動作と同一であるので省略する。

乙のように、本発明のパルスアーク溶接装置では、原理
説明においても述べたように、ベース期間制御手段ｌに
よって、溶接平均電圧Ｅａが溶接平均電圧基準値Ｅｒと
完全に一致するようにベース電流通電期間ｔ、　ｂを制
御でき、しかも負帰還制御系を使用していないので、Ｖ
／Ｆ変挽回路などを使用して負帰還回路を構成したもの
に比べて制御の時間遅れが生じず過渡的な溶接電圧の変
動に対しても安定した制御を行うことができるとともに
、ハンチングなどの不安定現象が発生しないので、溶接
平均電圧Ｅａの安定度を著しく向上させることが可能に
なる。

第６図は、本発明のパルスアーク溶接装置の具体的な回
路例を示したもので、第４図と対応した部分には対応し
た符号を付しており、また、第５図（ａ）〜（１）の波
形図と対応した部分には対応した（ａ）〜（ｉ）の符号
を付している。

図において、ベース期間制御手段１の溶接電圧誤差積分
回路１０は、演算増幅器１０ａを用いた積分回路の反転
入力端子側に、溶接電圧増幅回路ＡＭＰ　２から出力さ
れる反転増幅された負レベルの溶接電圧Ｅと溶接電圧設
定部３て設定された正レベルの溶接平均電圧基準値Ｅｒ
とを同時に加え、これらの和を求めて積分することによ
って等価的に溶接電圧Ｅと溶接平均電圧基準値Ｅｒとの
差分を積分している。ダイオード１０ｂ（ショットキー
バリアダイオードを使用）は演算増幅器１０ａの出力レ
ベルがゼロレベル（実際には、ダイオードの順方向電圧
だけゼロレベルよりも低下するため、約−〇、２ボルト
になる）よりも低下させないようにして、ピーク電流通
電期間ｔｐに切り換えられた時点でゼロレベルから直ち
に積分出力を立ち上げるためのクランプダイオードであ
る。また、ゼロクロス検出回路１１は基準電圧をゼロレ
ベルに設定したコンパレータｌｌａで構成され、反転入
力端子側にゼロレベルよりも低い積分信号が入力されて
いる期間はｒＨＪレベルのベース電流通電終了信号を出
力するようになっている。尚、本実施例では、ゼロクロ
ス検出回路１１のコンパレータｌｌａを正負の直流電源
を供給して動作さ−２１＋− せているが、正電圧のみの直流電源によって作動させる
ことも可能であり、その場合には、コンパレータ２１ａ
の反転入力端子側に過大な負電圧が加えられて誤動作が
生しることを防ぐために、溶接電圧誤差積分回路１０の
ダイオ−Ｆ’　１０　ｂによって積分出力レベルを−０
，２ボルトにクランプさせて誤動作防止を兼ねさせてい
る。

ピーク期間制御手段２は、エツジトリガ動作（立上がり
電圧で起動）を行う単安定マルチバイブレータ２ａ（以
下、単安定ＭＶと記載）、ベース電流通電期間ｔｂの最
小値ｔｍを設定するとともに、ベース電流通電終了信号
が継続して出力されている場合でも単安定Ｍ　Ｖ　２　
ａをエツジトリガ可能にするために論理積回路ＡＮＤを
含んだ調整回路２ｂを備えており、ベース期間制御手段
１からベース電流通電終了信号が出力される毎に論理積
回路ＡＮＤを介して単安定Ｍ　Ｖ　２　ａがトリガされ
て抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１で定まる所定の時間ｔ　ｐ
だけ信号出力端子Ｑからピーク電流通電信号を出力する
ようになっている。調整回路２ｂは、論理積回路ＡＮＤ
で、単安定Ｍ　Ｖ　２　ａの亘端子（ベース電流通電信
号の出力端子）とベース期間制御手段１側から出力され
るベース電流通電終了信号との論理積を求めることによ
って、起動時などにベース電流通電終了信号が継続して
出方された場合であっても、単安定Ｍ　Ｖ　２　ａのト
リガ端子Ｔを抵抗Ｒ２、コンデンｔ　０２に応じた所定
の時間だけ一旦「Ｌ」レベルに引き下げる動作を行フて
おり、これによって、論理積回路ＡＮＤの立上がり電圧
で再度単安定Ｍ　Ｖ　２　ａをトリガすることを可能に
するとともに、ベース電流通電期間ｔｂの最小値がｔｍ
になるように制御を行っている。

尚、−ヒ述した本実施例では、ベース期間制御手段１の
溶接電圧誤差積分回路１ｏにおいて、ピーク電流通電時
にはゼロレベルから誤差積分を開始し、ベース電流通電
時には下降させてゼロレベルになったときに電圧積分レ
ベル判別部（ゼロクロス検出回路）１１で検出する構成
としているが、このような構成に限らず、例えば、溶接
電圧誤差積分回路１０において、ピーク電流通電開始時
には所定レベルから下降する方向に積分を行い２、ベー
ス電流通電時には上昇する方向に積分を行って、この積
分出力レベルが積分開始時のレベルに一致したときに電
圧積分レベル判別部１１で検出するなどの回路構成を採
ることが可能である。

第７図は、第４図に示した本発明の溶接装置において、
ベース期間制御手段１、ピーク期間制御手段２、起動制
御部５をＣＰＵで成る信号処理部８に置き換えた場合の
構成例を示したもので、信号処理部８には処理プログラ
ム、データなどの格納されたＲＯＭ８ａと、−特約に処
理データなどを記憶するＲＡＭ８ｂとが接続されている
。

このような構成の溶接装置では、ベース期間制御手段１
で行われていた溶接電圧誤差積分処理及びゼロクロス検
出処理をＲＯＭ　８　ａに格納されたプログラムに従っ
て信号処理部８で集中して行うようになっており、また
、ピーク期間制御手段２て行われていたピーク期間制御
処理をも信号処理部８で集中して行っているので、部品
点数を削減することができるとともに、ＲＯＭ　８　ａ
に格納されたプログラムを修正するだけで処理内容を容
易に変更することが可能となり、設計が容易で信頼性を
向上させることができる。また、本構成では、上記第６
図で示したピーク期間制御手段２の抵抗Ｒ１の値を手動
設定するためのピークＩｌ１間設定部２０を外部に設け
た構成としている。

尚、第７図では、ベース期間制御手段１１　　ピーク期
間制御手段２及び起動制御部５０機能を信号処理部８で
行わせる構成としているが、これ以外の機能を信号処理
部８で集中して行わせる構成とすることも可能である。

また、上記説明では、８０Ｍ８ａに格納されたプログラ
ムによって信号処理部８が信号処理を行う構成としてい
るが、処理速度を向上させるために、信号処理部８内に
マイクロプログラム（ハードによって構成されプログラ
ムと同等の処理を行うもの）を一体的に設けて処理する
構成とすることも可能である。

［発明の効果］ 請求項１に記載した本発明によれば、負帰還制御回路に
よらないベース期間制御系によって、各＝２８− 通電サイクル毎に溶接平均電圧を基準値に完全に一致さ
せるようにベース電流通電期間をリアルタイム制御して
いるので、制御の時間遅れやハンチングなとの問題がな
くなり、溶接平均電圧が低く溶滴離脱時に短絡が発生し
たり、手振れなどの要因によってアーク長が過渡的に変
動するような溶接電圧のあらゆる変動要因に対して溶接
平均電圧の安定度を著しく向上さぜることができ、アー
ク長を安定させた溶接を行うことが可能となる。

請求項２に記載した本発明によれば、請求項１の溶接方
法を実現できる溶接装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に記載の本発明の方法を実施するため
の溶接装置の要部構成を示したブロック図、第２図はそ
の各部の波形図、第３図（ａ）〜（ｃ）は各通電周１１
ＩＩＦｉに溶接平均電圧を基準値と一致させるための制
御の原理説明図、第４図は請求項２に記載の本発明の溶
接装置のブロック構成例図、第５図はその各部の波形図
、第６図はその具体的な回路側図、第７図は請求項２に
記載の本発明の溶接装置をＣＰＵを用いて構成した場合
のブロック構成側図である。 ［符号の説明］ １・・・ベース期間制御手段 ２・・・ピーク期間制御手段 １０・・・溶接電圧誤差積分回路 １１・・・電圧積分レベル判別部（ゼロクロス検出回路
） Ｅ・・・溶接電圧 Ｅｒ・・・溶接平均電圧基準値 Ｉｐ・・・ピーク電流 Ｉｂ・・・ベース電流 Ｍ・・・溶接母材 ｔｐ・・・ピーク電流通電期間 ｔｂ・・・ベース電流通電期間 Ｗ・・・溶接ワイヤ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピーク電流とベース電流とを溶接ワイヤと溶接母
   材との間に交互に通電して行うパルスアーク溶接方法に
   おいて、 ピーク電流通電期間を予め設定された所定値に制御しな
   がら、 溶接平均電圧が溶接平均電圧基準値と一致するようにベ
   ース電流通電期間を制御するために、上記ピーク電流通
   電開始時から検知した溶接電圧を予め定められた溶接平
   均電圧基準値と比較してその差分の積分を開始し、引き
   続くベース電流通電時において、この積分出力レベルが
   積分開始時の積分出力レベルと一致したときにはベース
   電流の通電を停止させてピーク電流の通電に切り換える
   ようにしたことを特徴とするパルスアーク溶接方法。
2. （２）ピーク電流とベース電流とを溶接ワイヤと溶接母
   材との間に交互に通電するようにしたパルスアーク溶接
   装置において、 ピーク電流通電期間を予め設定された所定値に制御する
   ピーク期間制御手段と、 溶接平均電圧が溶接平均電圧基準値と一致するようにベ
   ース電流通電期間を制御するために、上記ピーク電流通
   電開始時から検知した溶接電圧を予め定められた溶接平
   均電圧基準値と比較してその差分の積分を開始するとと
   もに、引き続くベース電流通電時においても、同様にし
   て、検知した溶接電圧を上記溶接平均電圧基準値と比較
   してその差分の積分を行う溶接電圧誤差積分回路と、該
   溶接電圧誤差積分回路の積分出力レベルが積分開始時の
   積分出力レベルと一致したときには上記ピーク期間制御
   手段へベース電流通電終了信号を出力してピーク電流の
   通電に切り換える電圧積分レベル判別部とを含んで成る
   ベース期間制御手段とを備えたことを特徴とするパルス
   アーク溶接装置。