JPH10277740A - パルスアーク溶接装置 - Google Patents

パルスアーク溶接装置

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JPH10277740A
JPH10277740A JP9083083A JP8308397A JPH10277740A JP H10277740 A JPH10277740 A JP H10277740A JP 9083083 A JP9083083 A JP 9083083A JP 8308397 A JP8308397 A JP 8308397A JP H10277740 A JPH10277740 A JP H10277740A
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pulse
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current
pulse current
frequency
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JP9083083A
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Takaaki Ogasawara
隆明 小笠原
Masaru Tabata
勝 田畑
Masahiro Honma
正浩 本間
Eiichi Sato
英市 佐藤
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Kobe Steel Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/093—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits the frequency of the pulses produced being modulable

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アーク長制御の応答性を高め、かつ、溶接条
件の変更に速やかに追随できるパルスアーク溶接装置を
提供する。 【解決手段】 パルスアーク溶接装置は、消耗電極を定
速度で送給し、定電圧特性のパルス電流と定電流特性の
ベース電流とからなる溶接電流を印加してアーク溶接す
る。パルス電流制御回路１７及びパルス周波数制御回路
１４は、それぞれの検出器と設定器との差信号に基づ
き、指令値を出力する。パルス電流比較調整回路２４
は、パルス電流指令値と上限値又は下限値を入力して、
指令値が上限値より大きい場合は、上限値を出力し、下
限値より小さい場合は下限値を出力し、それ以外の場合
は指令値を出力する。パルス周波数補正回路２６は、パ
ルス電流比較調整回路で、上限値又は下限値が連続して
所定回数選択されたときに、回数に応じてパルス周波数
を所定値ずつ増減させるように、パルス周波数制御回路
１４に周波数補正値を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被溶接部に消耗電極
を定速度で供給し、この消耗電極と被溶接物との間に溶
接電流を印加してアーク溶接するパルスアーク溶接装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極を定速度で送給して溶接するパ
ルスアーク溶接方法は、アークを維持するベース電流に
臨界電流値以上のパルス電流を周期的に重畳させて溶接
を行う。
【０００３】このパルスアーク溶接方法において、被溶
接物として、板厚が異なるものを組み合わせた場合及び
材質が異なるものを組み合わせた場合の溶接が増加しつ
つある。また、溶接装置においては、ロボット又は自動
機による溶接の自動化が高度化されつつあり、ビジョン
センサ等の組み合わせにより、被溶接物の継手の変化に
対応して、プリセット又はリアルタイムで、溶接条件
（電流、電圧、溶接速度等）を適正値に制御する技術が
必要になってきた。
【０００４】近時、ロボットと各種センサとを組み合わ
せた溶接システムの溶接施工においては、連続する１つ
の溶接継手の中で、板厚、材質及びギャップの変化に応
じて、溶接条件を従来の溶接施工以上大きく変化させ
て、溶接する施工方法が増えつつある。このため、溶接
条件の設定値を変化させたときには、その条件に適した
アーク長に速やかに安定化させる必要があり、加えて、
板厚及び継手形状に応じて相対的に変動するワイヤ突出
し長さに対しても、適正アーク長に保持させる必要性が
高まっている。つまり、アーク長制御の応答性が早いこ
とが増々必要になってきている。
【０００５】本願出願人はこのパルスアーク溶接におけ
るアーク長制御の応答性を高める技術を既に提案してい
る（特開平５−２３８５０号公報）。この先行技術にお
いては、その図１及び図３に示すように、１パルス１溶
滴移行の安定した溶接移行を確保すべく、定電圧期間中
のパルス電流の上限値及び下限値を設定し、アーク長が
急変した時に、この上限値又は下限値に達するような極
めて短いか又は長いアーク長だった場合には、パルス電
流の設定値と検出値との差信号に基づき、パルス周波数
ｆを増減する制御に加えて、パルス周波数ｆに所定値Δ
ｆを増減させ、平均電流値の変化巾を増加させてアーク
長制御の応答性を高めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時の
溶接施工においては、前記先行出願のアーク長制御のよ
うに、パルス周波数に所定値Δｆを増減しただけでは、
溶接条件設定値又はワイヤ突出し長さの大きな変動に対
してこれを補償しきれず、適正アーク長になるまで、時
間がかかりすぎてしまう。このため、アーク長が長い場
合には、溶接ビードがへこんだり、アークの集中性がな
くなり、ビードがとぎれたり、偏肉が生じたりするとい
う難点がある。また、アーク長が短い場合には、溶接ビ
ードが凸になりすぎたり、アーク切れが生じてしまい、
又は溶け落ちが発生したりする。いずれの場合にも、良
好な溶接結果を得ることが困難であった。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アーク長制御の応答性を著しく高めること
ができ、溶接条件の変更に速やかに追随することを可能
とするパルスアーク溶接装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパルスアー
ク溶接装置は、消耗電極を定速度で送給し、消耗電極と
被溶接物との間に定電圧特性のパルス電流と定電流特性
のベース電流とからなる溶接電流を印加してアーク溶接
するパルスアーク溶接装置において、パルス電圧検出手
段及びパルス電圧設定手段と、このパルス電圧検出手段
とパルス電圧設定手段との差信号に基づき、パルス電流
指令値を出力するパルス電流制御手段と、パルス電流検
出手段及びパルス電流設定手段と、このパルス電流検出
手段とパルス電流設定手段の差信号に基づき、パルス周
波数指令値を出力するパルス周波数制御手段と、パルス
電流上限値又は下限値を出力するパルス電流上下限値設
定手段と、パルス電流指令値とパルス電流上限値又は下
限値を入力して、パルス電流指令値がパルス電流の上限
値より大きい場合は、パルス電流上限値を出力し、及び
／又は、パルス電流指令値がパルス電流の下限値より小
さい場合はパルス電流下限値を出力し、それ以外の場合
はパルス電流指令値を出力するパルス電流比較調整手段
と、パルス電流比較調整手段でパルス電流の上限値又は
下限値が連続して所定回数選択されたときに、この選択
された回数に応じてパルス周波数を所定値Δｆずつ増減
させるように、パルス周波数制御手段に周波数補正値ｆ
ｅを出力するパルス周波数補正手段とを有することを特
徴とする。
【０００９】このパルスアーク溶接装置において、ワイ
ヤ送給速度に応じたパルス周波数基準値を出力するパル
ス周波数基準値設定手段と、このパルス周波数基準値と
前記パルス周波数制御手段の出力であるパルス周波数指
令値を加算して、パルス周波数加算値ｆを出力するパル
ス周波数加算手段とを有するように構成することができ
る。
【００１０】また、前記所定値Δｆが、前記パルス周波
数基準値又は前記パルス周波数加算値のいずれかの大き
さに応じた値であるか、又は前記所定値Δｆが、前記パ
ルス電流指令値と、パルス電流上限値、パルス電流下限
値又はパルス電流設定手段の出力値との差に応じた値で
あるように構成することができる。
【００１１】本発明に係る第２のパルスアーク溶接装置
は、消耗電極を定速度で送給し、この消耗電極と被溶接
物との間に定電圧特性のパルス電流と定電流特性のベー
ス電流と正極性電流とからなる溶接電流を付加してアー
ク溶接する交流パルスアーク溶接装置において、パルス
電圧検出手段及びパルス電圧設定手段と、このパルス電
圧検出手段とパルス電圧設定手段との差信号に基づきパ
ルス電流指令値を出力するパルス電流制御手段と、パル
ス電流検出手段及びパルス電流設定手段と、このパルス
電流検出手段及びパルス電流設定手段の差信号に基づ
き、パルス周波数指令値を出力するパルス周波数制御手
段と、パルス電流上限値及び／又は下限値を出力するパ
ルス電流上下限値設定手段と、パルス電流指令値とパル
ス電流上限値及び／又は下限値を入力して、パルス電流
指令値がパルス電流の上限値より大きい場合は、パルス
電流上限値を出力し、及び／又は、パルス電流指令値が
パルス電流の下限値より小さい場合はパルス電流下限値
を出力し、それ以外の場合はパルス電流指令値を出力す
るパルス電流比較調整手段と、パルス電流比較調整手段
でパルス電流の上限値及び／又は下限値が連続して所定
回数選択されたときに、この選択された回数に応じてパ
ルス周波数を所定値Δｆ増減させるように、パルス周波
数制御手段に周波数補正値を出力するパルス周波数補正
手段とを有することを特徴とする。
【００１２】このパルスアーク溶接装置において、ワイ
ヤ送給速度及び正極性比率に応じたパルス周波数基準値
を出力するパルス周波数基準値設定手段と、このパルス
周波数基準値と前記パルス周波数制御手段の出力である
パルス周波数指令値を加算して、パルス周波数加算値を
出力するパルス周波数加算手段とを有するように構成す
ることができる。
【００１３】また、前記所定値Δｆが、前記パルス周波
数基準値又は前記パルス周波数加算値のいずれかの大き
さに応じた値であるか、又は前記所定値Δｆが、前記パ
ルス電流指令値又は前記パルス電流設定手段の出力値と
前記パルス電流上限値及び／又はパルス電流下限値との
差に応じた値であるように構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施例について具体的に説明する。図１は本発明の
実施例方法にて使用する装置を示すブロック図である。
電源１、整流器２，６、平滑用コンデンサ３、インバー
タ４、ダウントランス５、及び直流リアクトル７は、公
知のインバータ式溶接機と同様の構成である。
【００１５】直流リアクトル７と母材９との間には、出
力制御回路の電流検出器１０が直列に接続されていると
共に、母材９と消耗電極８との間には電圧検出器１１が
並列に接続されている。
【００１６】電流検出器１０が検出した電流値ｉfは、
インバータ駆動回路２１に入力されると共に、出力制御
回路のパルス電流検出器１２に入力され、電圧検出器１
１が検出した電圧値ｖfはパルス電圧検出器１５に入力
される。パルス電流検出器１２はパルス電流の検出値ｉ
fを入力してパルス期間中の平均値を求め、これをパル
ス電流検出値ｉpfとしてパルス周波数制御回路１４へ出
力する。また、パルス周波数制御回路１４にはパルス電
流設定器１３からのパルス電流の設定値ｉprefが出力さ
れる。パルス周波数制御回路１４はこの検出値ｉpfと設
定値ｉprefとの差に基づいて、パルス周波数指令値ｆを
パルス波形選択回路２０に出力する。
【００１７】一方、パルス電圧検出器１５は電圧検出器
１１の検出値ｖfを入力して後述のパルス波形選択回路
２０の信号によりパルス期間中のパルス電圧検出値ｖpf
をパルス電流制御回路１７に出力する。パルス電圧設定
器１６はパルス電圧の設定値ｖprefを出力する。これら
パルス電圧検出値ｖpfとパルス電圧設定値ｖprefとを入
力するパルス電流制御回路１７はこのパルス電圧の検出
値ｖpfと設定値ｖprefとの差信号を増幅したパルス電流
指令値ｉpを求め、これを後述するパルス電流クランプ
回路２５のパルス電流比較調整回路２４に出力する。
【００１８】また、このパルス波形選択回路２０には、
パルス幅設定器１８から出力されるパルス幅の設定値ｔ
p及びベース電流設定器１９から出力されるベース電流
の設定値ｉbも入力される。そして、パルス波形選択回
路２０はパルス幅の設定値ｔp及びパルス周波数の指令
値ｆを基に、パルス期間Ｔpはパルス電流の指令値ｉ
pを、ベース期間ＴBはベース電流の設定値ｉbを選択
し、これを電流指令値ｉrefとしてインバータ駆動回路
２１に出力する。インバータ駆動回路２１は電流検出値
ｉfと電流指令値ｉrefとが一致するようにインバータ４
を駆動制御する。
【００１９】そして、パルス電流制御回路１７とパルス
波形選択回路２０との間に、パルス電流クランプ回路２
５及びパルス周波数補正回路２６が接続されている。パ
ルス電流クランプ回路２５は制御パルス電流の上限値ｉ
pmaxを出力するパルス電流上限値設定器２２と、パルス
電流の下限値ｉpminを出力するパルス電流下限値設定器
２３と、パルス電流比較調整回路２４とから構成されて
いる。なお、パルス電流上限値設定器２２及びパルス電
流下限値設定器２３は、そのいずれか一方を設置しても
足りる。
【００２０】パルス電流比較調整回路２４の出力ｉpout
はパルス波形選択回路２０に入力される。そして、パル
ス周波数補正回路２６の出力ｆeはパルス周波数制御回
路１４に入力される。
【００２１】アーク長が長くなりｉpminが指令値ｉpout
として選択された場合には、パルス電流比較調整器２４
はパルス電流期間に同期してパルス周波数補正回路２６
に対して、１ショットのパルス信号Ｓ1を出力する。仮
に、連続してｉpminがｉpoutとして選択されれば、パル
ス電流の周期毎に連続したパルス信号Ｓ1になる。
【００２２】パルス周波数補正回路２６は、パルス信号
Ｓ1をカウントして所定回数例えば２回連続してｉpmin
が選択された場合には、３回目以降信号Ｓ1がなくなる
までは、パルス周波数制御回路１４に対して、周波数補
正値ｆeを出力する。この周波数補正値ｆeの値は、パル
ス周期毎に所定値Δｆを減算する値とする。
【００２３】上述の如く構成された制御装置において
は、消耗電極８に供給されるパルス波形は図２（ａ）に
示すようになる。パルス期間ＴPにおいては、パルス波
形選択回路２０によりパルス電流指令値ｉpをｉrefとし
てインバータ駆動回路２１に出力する。従って、所定の
パルス電圧設定値ｖprefとパルス電圧検出値ｖpfとが一
致するようなパルス電流指令値ｉpによりインバータ４
が駆動される。これにより、パルス電圧Ｖpは定電圧特
性の外部特性となる。一方、ベース期間ＴBにおいて
は、パルス波形選択回路２０によりベース電流設定値ｉ
bがインバータ駆動回路２１に与えられる。これによ
り、インバータ４は所定のベース電流設定値ｉbにより
駆動制御される。このため、ベース電流ＩBは定電流特
性の外部特性となる。
【００２４】そして、アーク長が短くなった場合には、
パルス電圧Ｖpを保持しようと、パルス電流Ｉpが瞬時に
増加し、アーク長が急に長くなった場合には、パルス電
流Ｉpが瞬時に減少する。
【００２５】比較的緩やかなアーク長の変動に対する補
償及び消耗電極の送給速度と溶融速度との適合性に対す
る補償として、パルス電流検出値ｉpfと所定のパルス電
流設定値ｉprefとの差信号に基づいて、パルス周波数ｆ
を制御する。例えば、設定値ｉprefより検出値ｉpfが大
きい場合、アーク長を短く周波数指令値ｆを大きくして
平均電流を増加させることにより、消耗電極の溶融速度
を増加させてアーク長を長くする。逆に、検出値ｉpfが
設定値ｉprefより小さい場合、アーク長を長く、周波数
指令値ｆを小さくして平均電流を減少させることによ
り、消耗電極の溶融速度を減少させてアーク長を短くす
る。これにより、結果的にパルス電流の検出値ｉpfが大
きくなる。
【００２６】このように、パルス周波数ｆを調整してｉ
pfがｉprefと一致するように制御することにより、パル
ス電流Ｉpが略一定値となる。これにより、１パルス１
溶滴のエネルギが確保され、円滑な溶滴移行が実現され
る。また、平均電流を変更することにより、溶融速度を
制御して消耗電極の送給速度とのマッチングが図られ
る。更に、パルス電圧Ｖpにおけるパルス電流Ｉpが略一
定になることは、アーク抵抗が所定値になり、アーク長
が一定となるように制御することを意味する。
【００２７】そして、アーク長が長くなりｉpminが指令
値ｉpoutとして選択された場合には、図２に示すよう
に、パルス電流比較調整回路２４はパルス電流期間に同
期してパルス周波数補正回路２６に対して、１ショット
のパルス信号Ｓ1を出力する。仮に、連続してｉpminが
ｉpoutとして選択されれば、パルス電流の周期毎に連続
したパルス信号Ｓ1になる。パルス周波数補正回路２６
は、パルス信号Ｓ1をカウントして所定回数例えば２回
連続してｉpminが選択された場合には、３回目以降信号
Ｓ1がなくなるまでは、パルス周波数制御回路１４に対
して、周波数補正値ｆeを出力する。このｆeの値は、パ
ルス周期毎に所定値Δｆを減算する値とする。
【００２８】これによれば、ワイヤ突き出し長さが急に
長くなり、アーク長が極端に長くなった場合に所定値Δ
ｆのみパルス周波数を小さくする方法に比べて、その後
まだアーク長が長いとｉpminが選択された回数をかけ合
わせたｎ×Δｆのパルス周波数の分だけ更に小さくする
ため、平均電流を急激に下げることが可能となり、アー
ク長が長い状態から適正な長さに速やかに戻すことがで
きる。
【００２９】以上は、アーク長が長くなった時の動作で
あるが、逆にアーク長が短くなってｉpmaxがｉpoutとし
て選択された場合には、図３に示すように、パルス電流
比較調整回路２４は、１ショットのパルス信号Ｓ2を出
力する。パルス周波数補正回路２６は、パルス信号Ｓ2
をカウントして３回目以降、信号Ｓ2がなくなるまで
は、周期数補正値ｆeを出力し、このｆeの値はパルス周
期毎に所定値Δｆを加算する値とする。これによれば、
ワイヤ突き出し長さが急に短くなった場合には、Ｉpm ax
が選択された回数をかけあわせたｎ×Δｆのパルス周波
数の分大きくするため、平均電流を急激に上げることが
可能となり、この結果アーク長が短い状態から適正長さ
にすばやく戻すことができる。
【００３０】本実施例においては、Ｉpminが選択された
ときには周波数を急激に低下させ、更にＩpmaxが選択さ
れたときには周波数を急激に上げて、アーク長の応答性
を高める。Ｉpminが連続してアーク長が長い状態が続く
と、アーク集中性がなくなるため、板厚が相違する被溶
接物の溶接時は、熱容量が小さい温度が高い薄板側にア
ークが飛んでビードに偏りが生じやすくなる。
【００３１】また、Ｉpmaxが連続してアーク長が短い状
態が続くと、この高いパルス電流により、薄板溶接時に
は溶け落ちてしまう現象が発生しやすい。このため、熱
容量が違う被溶接物のビードの偏りを防止するには、Ｉ
pmin選択時の周波数の低減制御の効果が顕著であり、薄
板溶接時の溶け落ち防止には、Ｉpmax選択時の周波数の
上昇制御の効果が明確に表れる。
【００３２】このようにいずれか一方の制御であっても
溶接対象物によっては、充分に効果がある。
【００３３】信号Ｓ１の発生から補正値ｆeの出力まで
のＳ1又はＳ2の回数を３回に設定したが、これは被溶接
物側のアーク発生点が安定しない場合（陰極点が安定せ
ずにアークがはいまわる現象）に、アークの電気抵抗が
急変するために、Ｉpmin又はＩpmaxが選択される場合が
あり、このとき、周波数を補正すると、不安定状態を増
長させてしまう。
【００３４】これを防止するために、所定回数連続し
て、アーク長が長いか又は短いことを確認した後に、実
際に周波数の補正を行う。この所定回数は主にワイヤと
被溶接物の材質及びシールドガス等により１〜１０数回
の任意の回数に設定することが望ましい。
【００３５】なお、パルス電流比較調整器２４内にエラ
ーアンプを追加して、第１実施例の信号Ｓ1に加えてｉ
pmin又はｉpmaxとｉpとの差信号Δｉpを追加することが
できる。この差信号Δｉｐを図１に破線にて示す。パル
ス周波数補正回路２６はこの差信号Δｉp1…nに比例し
たΔｆ1…nを演算する。このため、パルス周波数補正回
路２６の出力の周波数補正値ｆeは、図４に示すよう
に、パルス周期毎に差信号ｉp1…nに比例したΔｆ1…n
を減算した値になる。
【００３６】実際のアーク長はパルス指令値とパルス下
限値との差Δｉｐが大きい程短いため、この差Δｉpに
応じて、所定値Δｆを大きくすれば周波数補正値ｆeは
パルス周波数を大きく下げることになり、第１実施例に
比して更に応答性がよくなる。なお、パルス電流下限値
ｉpminの代わりに、パルス電流値設定値ｉprefを使用し
ても同様の効果が得られる。
【００３７】次に、本発明の第２実施例について、図５
のブロック図を参照して説明する。第１実施例では、パ
ルス周波数ｆは、パルス電流検出値ｉpfと設定値ｉpref
との差に基づき決定されている。パルス周波数ｆはワイ
ヤ材質及びワイヤ径が決まれば、ほぼ送給速度のみの関
数として表される。この第１実施例では、ｉpfとｉpr ef
との差からｆ1を出力するためには、パルス周波数制御
回路１４のゲインを大きくする必要があり、定常時の発
振が起こりやすい。
【００３８】図５に示す第２実施例においては、周波数
設定器３３はワイヤ送給速度設定器３２の信号を入力し
て、送給速度に比例したパルス周波数基準値ｆrefを設
定する。加算器３４はこのｆrefとパルス周波数制御回
路１４の出力ｆcとを加算して、実際に出力すべき溶接
出力のパルス周波数ｆを出力する。このパルス周波数ｆ
はパルス波形選択回路２０に入力される。ワイヤ送給速
度設定器３２の設定値はワイヤ送給モータ制御回路３１
にも入力され、ワイヤ送給モータ３０を前記設定値に基
づいて駆動制御する。このワイヤ送給モータ３０は消耗
電極８を送給駆動する。
【００３９】本実施例によれば、ｆcは、パルス周波数
基準値ｆrefと継手形状、板厚及び溶接速度等によっ
て、多少異なる適正なパルス周波数ｆとの偏差であれば
よいため、パルス周波数制御回路１４のゲインを小さく
でき、定常時の発振を防止できる。
【００４０】また、図６に示すように、被溶接物の板厚
が途中で厚くなるような溶接継手のとき、ワイヤ送給速
度の設定値をＷ1からＷ2へ急に変更する場合には、各送
給速度Ｗ1とＷ2の適正パルス周波数が例えばｆ1、ｆ2と
すれば、Ａ点からＢ点に動作点が移動することになる。
【００４１】図５に示す本実施例の回路によれば、この
Ａ点からＢ点に移動する過程では、ワイヤ送給速度の設
定値がＷ1からＷ2に変わるとパルス周波数基準値ｆref
がｆr ef1からｆref2に変更されると共に、パルス周波数
制御回路の出力ｆcは、第１実施例で説明したように、
パルス周波数制御回路１４と、パルス周波数補正回路２
６の動作によって速やかにｆc1からｆc2に制御されるた
め、パルス周波数ｆ1が送給速度Ｗ2に適したパルス周波
数ｆ2に速やかに変更される。この結果、ワイヤ送給速
度を大きく変化させても、各ワイヤ送給速度に最適なア
ーク長さに瞬時に調整される。
【００４２】次に、本実施例の変形例について説明す
る。図５において、破線で示すように周波数設定器３３
からパルス周波数補正回路２６へ周波数基準値ｆrefを
出力し、このパルス周波数補正回路２６内の所定値Δｆ
をｆrefの大きさが大きいときにはΔｆも大きい値とな
るように設定する。この場合、ワイヤ送給速度が大き
く、ｆrefが大きい場合には、パルス周波数補正値ｆeも
大きくなるため、Δｆが一定の場合に比較して、パルス
周波数の応答性が改善される。
【００４３】次に、本発明を交流のパルスアーク溶接装
置に適用した場合の第３実施例について説明する。図７
は本発明の第２実施例の図５に対し、第２のインバータ
２６、極性切替制御回路２７、正極性ベース電流設定器
２８、極性比率設定器４０及び正極性ベース期間設定器
４１を設けた点が異なる。第２のインバータ２６は消耗
電極８と被溶接物９との間に並列に接続されている。ま
た、パルス周波数の指令値ｆ及びパルス幅の設定値ｔp
は極性切替制御回路２７に入力される。この極性切替制
御回路２７はこの指令値ｆ及びパルス幅指令値ｔpを基
に、所定の正極性の期間ＴENがベース期間に入るよう
に、極性切替信号Ｐeを出力すると共に、消耗電極８と
母材９との間に交流電流が供給されるように、第２のイ
ンバータ２６を駆動する。なお、パルス波形選択回路２
０の出力であるパルス電流指令値ｉre fはインバータ駆
動回路２１に入力され、インバータ４の駆動に供され
る。
【００４４】正極性ベース電流設定器２８から出力され
た正極性ベース電流指令値ｉenがパルス波形選択回路２
０に入力され、極性切替信号Ｐeが正極性側を示してい
る間は、電流指定値ｉrefとして、指令値ｉenが選択さ
れるようにしている。
【００４５】この構成により、出力される電流波形は、
図８に示すようになり、Ｔp期間中は定電圧特性、ＴB期
間中は定電流特性の外部特性が得られる。
【００４６】正極性期間ＴENは、正極性比率設定器で設
定された比率γ及びパルス幅の指令値Ｔpr、パルスピー
ク電流の設定値ｉpref正極性ベース電流の指令値ｔenを
正極性期間演算器に入力すると、γ＝ｉen×ｔen／（Ｉ
pref×ｔp＋ｉen×ｔen）になるような正極性ベース期
間の指令値ｔenが演算されて、決定される。
【００４７】本実施例においては、アーク長制御のため
に、パルス電流の検出値と設定値との差信号に応じて、
平均電流を増減する場合には、パルス周波数ｆ（ＴEN固
定で、ＴB−ＴENを可変）を増減させて制御する。
【００４８】周波数指令値ｆはパルス周波数基準値ｆ
refとパルス周波数制御回路１４の出力ｆcとの和である
ことは第２実施例（図５）と同じであるが、パルス周波
数設定器３３に、正極性比率設定器から比率γの信号が
入力されている。正極性の比率を大きく設定すると、ワ
イヤ送給速度が同じであっても平均電流が小さくてすむ
ために、結果的にパルス周波数を小さくした状態で溶接
がなされることになる。そこで、パルス周波数設定器３
３は予めワイヤ送給速度と正極性比率に応じた図９の実
線で示すようなパルス周波数基準値ｆrefの関数を持た
せている。
【００４９】この図９においては、溶接継手のギャップ
が途中で大きくなっているため、正極性比率γの設定を
図９のγ1からγ2へ大きくした場合には、各正極性比率
γ1、γ2の適正パルス周波数が例えばｆ3、ｆ4とすれ
ば、Ｃ点からＤ点に動作点が移動する。
【００５０】本実施例によれば、このＣ点からＤ点に移
動する過程では、比率の設定がγ1からγ2へ変わるとパ
ルス周波数基準値を、ｆref3からｆref4に変更させると
共に、パルス周波数制御回路１４とパルス周波数補正回
路２６の動作により、パルス周波数制御回路１４の出力
ｆcが速やかにｆc3からｆc4に制御される。この結果、
極性比率を大きく変化させても、各極性比率に最適なア
ーク長さに瞬時に調整できる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パルス電流の上限値又は下限値が連続して所定回数選択
されたときに、この選択された回数に応じてパルス周波
数を所定値Δｆずつ増減させるように、パルス周波数制
御手段に周波数補正値ｆｅを出力するパルス周波数補正
手段を設けたので、アーク長制御の応答性を著しく高め
ることができ、溶接条件の変更に速やかに追随すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】同じくその波形図である。
【図３】同じくその波形図である。
【図４】第１実施例の変形例を示す波形図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図６】同じくその動作を説明するグラフ図である。
【図７】本発明の第３実施例を示すブロック図である。
【図８】同じくその波形図である。
【図９】同じくその動作を説明するグラフ図である。
【符号の説明】
４：インバータ ８：消耗電極 ９：被溶接物 １０：電流検出器 １１：電圧検出器 １２：パルス電流ピーク値検出器 １３：パルス電流ピーク値設定器 １４：パルス周波数制御回路 １５：パルス電圧検出器 １６：パルス電圧設定器 １７：パルス電流制御回路 １８：パルス幅設定器 １９：ベース電流設定器 ２０：パルス波形選択回路 ２１：インバータ駆動回路 ２２、２３：設定器 ２４：パルス電流比較調整回路 ２５：パルス電流クランプ回路 ２６：パルス周波数補正回路 ２７：極性切替制御回路 ２８：正極性ベース電流設定器 ２９：ワイヤ送給ローラ ３０：ワイヤ送給モータ ３１：ワイヤ送給モータ制御回路 ３２：ワイヤ送給速度設定器 ３３：周波数設定器 ３４：加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 正浩 愛知県豊橋市三弥町字中原１番地２ 株式 会社神戸製鋼所豊橋ＦＡ・ロボットセンタ ー内 (72)発明者 佐藤 英市 愛知県豊橋市三弥町字中原１番地２ 株式 会社神戸製鋼所豊橋ＦＡ・ロボットセンタ ー内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 消耗電極を定速度で送給し、消耗電極と
    被溶接物との間に定電圧特性のパルス電流と定電流特性
    のベース電流とからなる溶接電流を印加してアーク溶接
    するパルスアーク溶接装置において、 パルス電圧検出手段及びパルス電圧設定手段と、 このパルス電圧検出手段とパルス電圧設定手段との差信
    号に基づき、パルス電流指令値を出力するパルス電流制
    御手段と、 パルス電流検出手段及びパルス電流設定手段と、 このパルス電流検出手段とパルス電流設定手段の差信号
    に基づき、パルス周波数指令値を出力するパルス周波数
    制御手段と、 パルス電流上限値又は下限値を出力するパルス電流上下
    限値設定手段と、 パルス電流指令値とパルス電流上限値又は下限値を入力
    して、パルス電流指令値がパルス電流の上限値より大き
    い場合は、パルス電流上限値を出力し、及び／又は、パ
    ルス電流指令値がパルス電流の下限値より小さい場合は
    パルス電流下限値を出力し、それ以外の場合はパルス電
    流指令値を出力するパルス電流比較調整手段と、 パルス電流比較調整手段でパルス電流の上限値又は下限
    値が連続して所定回数選択されたときに、この選択され
    た回数に応じてパルス周波数を所定値Δｆずつ増減させ
    るように、パルス周波数制御手段に周波数補正値ｆｅを
    出力するパルス周波数補正手段とを有することを特徴と
    するパルスアーク溶接装置。
  2. 【請求項２】 ワイヤ送給速度に応じたパルス周波数基
    準値を出力するパルス周波数基準値設定手段と、 このパルス周波数基準値と前記パルス周波数制御手段の
    出力であるパルス周波数指令値を加算して、パルス周波
    数加算値ｆを出力するパルス周波数加算手段とを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のパルスアーク溶接装
    置。
  3. 【請求項３】 前記所定値Δｆが、前記パルス周波数基
    準値又は前記パルス周波数加算値のいずれかの大きさに
    応じた値であることを特徴とする請求項２に記載のパル
    スアーク溶接装置。
  4. 【請求項４】 前記所定値Δｆが、前記パルス電流指令
    値と、パルス電流上限値、パルス電流下限値又はパルス
    電流設定手段の出力値との差に応じた値であることを特
    徴とする請求項２に記載のパルスアーク溶接装置。
  5. 【請求項５】 消耗電極を定速度で送給し、この消耗電
    極と被溶接物との間に定電圧特性のパルス電流と定電流
    特性のベース電流と正極性電流とからなる溶接電流を付
    加してアーク溶接する交流パルスアーク溶接装置におい
    て、 パルス電圧検出手段及びパルス電圧設定手段と、 このパルス電圧検出手段とパルス電圧設定手段との差信
    号に基づきパルス電流指令値を出力するパルス電流制御
    手段と、 パルス電流検出手段及びパルス電流設定手段と、 このパルス電流検出手段及びパルス電流設定手段の差信
    号に基づき、パルス周波数指令値を出力するパルス周波
    数制御手段と、 パルス電流上限値及び／又は下限値を出力するパルス電
    流上下限値設定手段と、 パルス電流指令値とパルス電流上限値及び／又は下限値
    を入力して、パルス電流指令値がパルス電流の上限値よ
    り大きい場合は、パルス電流上限値を出力し、及び／又
    は、パルス電流指令値がパルス電流の下限値より小さい
    場合はパルス電流下限値を出力し、それ以外の場合はパ
    ルス電流指令値を出力するパルス電流比較調整手段と、 パルス電流比較調整手段でパルス電流の上限値及び／又
    は下限値が連続して所定回数選択されたときに、この選
    択された回数に応じてパルス周波数を所定値Δｆ増減さ
    せるように、パルス周波数制御手段に周波数補正値を出
    力するパルス周波数補正手段とを有することを特徴とす
    るパルスアーク溶接装置。
  6. 【請求項６】 ワイヤ送給速度及び正極性比率に応じた
    パルス周波数基準値を出力するパルス周波数基準値設定
    手段と、 このパルス周波数基準値と前記パルス周波数制御手段の
    出力であるパルス周波数指令値を加算して、パルス周波
    数加算値を出力するパルス周波数加算手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項５に記載のパルスアーク溶接装
    置。
  7. 【請求項７】 前記所定値Δｆが、前記パルス周波数基
    準値又は前記パルス周波数加算値のいずれかの大きさに
    応じた値であることを特徴とする請求項６に記載のパル
    スアーク溶接装置。
  8. 【請求項８】 前記所定値Δｆが、前記パルス電流指令
    値又は前記パルス電流設定手段の出力値と前記パルス電
    流上限値及び／又はパルス電流下限値との差に応じた値
    であることを特徴とする請求項５に記載のパルスアーク
    溶接装置。
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