JPH11104830A

JPH11104830A - 溶接アーク長制御方法及びアーク溶接装置

Info

Publication number: JPH11104830A
Application number: JP28467097A
Authority: JP
Inventors: Kougun Dou; 紅軍仝; Toshiro Uesono; 敏郎上園; Toshiaki Nakamata; 利昭中俣
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】被溶接材の表面状況の不均一、被溶接材の温
度変化等によって発生する見かけのアーク長の変動を抑
制する。【解決手段】所定のアーク長に対応したアーク電圧平
均値Ｖａに相当するアーク電圧設定信号Ｖｓ及び溶接電
流Ｉｗを検出して平滑した溶接電流平均値Ｉａに相当す
る平均溶接電流信号Ｉavを入力として、電源外部特性の
傾斜信号Ｋ及び電源外部特性の出力電流が零のときの出
力電圧を定める出力電圧定数Ｖｏを算出し、出力電圧定
数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性の傾斜Ｋ
との積を減算した出力端子電圧Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉａに
相当する出力端子電圧信号Ｖｔを出力する電源外部特性
演算回路ＫＣを備え、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して平滑
した検出電圧平均信号Ｖavと上記の出力端子電圧信号Ｖ
ｔとによって溶接電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを制御してア
ーク長の変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク長の変化を
抑制する消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接アーク
長制御方法及びアーク溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム及びその合金の消耗電極ガ
スシールドアーク溶接では、被溶接材の表面状況の不均
一、その被溶接材の温度変化等によって、陰極点が移動
する範囲が異なり、アークの発生状態も大きく変化する
ので、同じアーク電圧平均値Ｖａであっても、見かけの
アーク長（以下、アーク長という）Ｌａが異なり、溶接
結果も異なるために、溶接不良が発生する。

【００１０】図１は、ワイヤの先端１ａが、チップから
突き出し、突き出し長さＥｘを流れる溶接電流Ｉｗによ
るジュール熱と突き出し長さＥｘのアーク熱とによっ
て、溶融して被溶接材の溶融部に移行する説明図であ
る。

【００１２】図１において、送給ロールによって送給し
た溶接用ワイヤ１は、ノズルの中にあるチップを通過
し、チップから溶接電流Ｉｗを給電する。溶接用ワイヤ
１はチップから突き出し、その先端と被溶接材との間に
アークを発生する。突き出し長さＥｘを流れる溶接電流
Ｉｗによるジュール熱と突き出し長さＥｘのアーク熱と
によって、ワイヤの先端１ａは溶融して被溶接材の溶融
部に移行する。

【００１４】従来では、アーク長Ｌａが溶接負荷電圧Ｖ
ｗに比例するという仮定に基づいて、溶接中のアーク長
Ｌａを一定に保つために、溶接負荷電圧Ｖｗを一定に維
持させるように制御している。即ち、適切な溶接負荷電
圧Ｖｗを設定し、実際の溶接負荷電圧値をフィードバッ
クして設定した溶接負荷電圧Ｖｗと比較し、その差を小
にすように制御している。

【００２０】図２は、溶接電源の外部特性（以下、電源
外部特性という）と溶接アークの負荷特性（以下、アー
ク負荷特性という）とワイヤ溶融特性との関係を示す電
源外部・アーク特性図である。同図において、横軸は溶
接電流平均値Ｉａ［Ａ］であり、縦軸はアーク電圧設定
値Ｖｓ及びアーク電圧平均値Ｖａ［Ｖ］であって、電源
外部特性Ｖ１Ｓ及びＶ２Ｓとアーク負荷特性Ｌ１及びＬ
２とワイヤ溶融特性Ｗｍとの関係を示す。

【００２２】ワイヤ送給速度Ｗｓを一定速度で送給する
と、通常のアーク発生状態で平均的には、ワイヤ溶融速
度Ｗｍもワイヤ送給速度Ｗｓと等しくなる。図２におい
て、溶接電流平均値Ｉa1［Ａ］を通電するアーク電圧設
定値Ｖs1を設定すると、溶接電源は外部特性Ｖ１Ｓの出
力電流及び出力電圧を出力する。このときのワイヤ溶融
速度がＷｍであると、アーク負荷特性は、電源外部特性
Ｖ１Ｓとワイヤ溶融特性Ｗｍとの交差点Ｃ１を通る直線
となり、アーク長Ｌa1が定まる。

【００２４】同様に、溶接電流平均値Ｉa2［Ａ］を通電
するアーク電圧設定値Ｖs2を設定すると、溶接電源は外
部特性Ｖ２Ｓの出力電流及び出力電圧を出力する。この
ときのワイヤ溶融速度がＷｍであると、負荷特性は、電
源外部特性Ｖ２Ｓとワイヤ溶融特性Ｗｍとの交差点Ｃ２
を通る直線となり、アーク長Ｌa2が定まる。

【００２６】図２において、ワイヤ溶融速度Ｗｍを定め
るワイヤ送給速度Ｗｓとアーク長Ｌａを定めるチップ被
溶接材間距離とを一定値にすると、アーク電圧設定値
（Ｖs1、Ｖs2等）を設定することによって、アーク長
（Ｌa1、Ｌa2等）を制御することができる。

【００２７】なお、点線で示すアーク負荷特性Ｌｎ、ワ
イヤ溶融速度がＷｎ等については、後述する図５ととも
に説明する。

【００２８】したがって、通常の消耗電極ガスシールド
アーク溶接方法においては、溶接負荷電圧Ｖｗを検出し
フィードバック制御して一定値に制御すると、アーク長
Ｌａも一定値に維持することができる。電源外部特性の
傾斜は、溶接電源の電源外部特性と溶接電流通電回路の
インピーダンス値Ｚとによって決まり、アーク電圧設定
値とは関係しない。

【００２９】しかし、アルミニウム及びその合金の消耗
電極ガスシールドアーク溶接では、被溶接材の表面状況
の不均一、その被溶接材の温度変化等によって、陰極点
が移動する範囲が異なり、アークの発生状態も大きく変
化するので、同じアーク電圧平均値Ｖａであっても、見
かけのアーク長Ｌａが異なり、溶接結果も異なるため
に、溶接不良が発生する。

【００３０】図３は、図２の電源外部・アーク特性図か
ら定まるアーク長を制御する従来の溶接装置のブロック
図である。溶接負荷電圧Ｖｗを検出して平滑したアーク
電圧平均値Ｖａと、所定のアーク長を得るための予め設
定したアーク電圧設定値Ｖｓとを比較して、その差の設
定・検出電圧比較信号Ｃm2によって、パルス電流の周波
数、ベース電流通電時間等を増減させて、アーク電圧設
定値Ｖｓとアーク電圧平均値Ｖａとが等しくなるように
制御する。

【００３２】以下、図３のブロック図の動作について説
明する。ワイヤ送給速度設定回路ＷＳは、ワイヤ送給速
度信号Ｗｓを出力してモータＭＷに入力し、ワイヤ送給
速度を制御する。溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤは、溶接
負荷電圧Ｖｗを検出して溶接電圧瞬時値信号Ｖｄを出力
する。アーク電圧設定回路ＶＳは、所定のアーク長に対
応したアーク電圧平均値を設定して、アーク電圧設定値
Ｖｓに相当するアーク電圧設定信号Ｖｓを出力する。

【００３４】検出電圧平滑回路ＶＤＡは、この溶接電圧
瞬時値信号Ｖｄを入力して平滑したアーク電圧平均値Ｖ
ａに相当する検出電圧平均信号Ｖavを出力する。設定・
検出電圧比較回路ＣＭ２は、検出電圧平均信号Ｖavとア
ーク電圧設定信号Ｖｓとを入力して、アーク電圧平均値
Ｖａとアーク電圧設定値Ｖｓとを比較してその差の設定
・検出電圧比較信号Ｃm2を出力する。

【００３６】電圧・周波数変換回路ＶＦは、設定・検出
電圧比較信号Ｃm2を入力して、次のピーク電流Ｉｐの通
電を指令する周波数制御信号Ｖｆ信号を出力する。

【００３８】ピーク通電時間設定回路ＴＰは、ピーク通
電時間（パルス幅）Ｔｐを設定してピーク通電時間設定
信号Ｔｐを出力する。ピーク電流値設定回路ＩＰＳは、
ピーク電流値Ｉｐを設定してピーク電流値設定信号Ｉps
を出力する。ベース電流値設定回路ＩＢＳは、ベース電
流値Ｉｂを設定してベース電流値設定信号Ｉbsを出力す
る。

【００４０】パルス周波数・幅制御回路ＤＦは、ピーク
通電時間設定信号Ｔｐ及び周波数制御信号Ｖｆを入力し
て、パルス周波数・幅制御信号Ｄｆを出力する。ピーク
・ベース電流値切換回路ＳＷ１は、パルス周波数・幅制
御信号Ｄｆが入力されている期間だけピーク電流値設定
信号Ｉpsを通電し、パルス周波数・幅制御信号Ｄｆが停
止されている期間はベース電流値設定信号Ｉbsを通電す
るピーク・ベース電流値切換信号Ｓw1を出力する。

【００４２】設定・検出電流比較回路ＣＭ１は、溶接電
流検出回路ＩＤの出力である溶接電流検出信号Ｉｄとピ
ーク・ベース電流値切換信号Ｓw1入力して溶接電流制御
信号Ｃm1を出力して、ＰＷＭ制御のインバータ回路を備
えた溶接電源ＰＳに入力して溶接電流Ｉｗを制御する。

【００５０】図４は、前述した図３の従来の溶接装置の
各回路の出力信号の時間的経過を示すタイミングチャー
トである。同図（Ａ）は溶接電圧瞬時値検出信号Ｖｄで
あり、同図（Ｂ）は検出電圧平滑信号Ｖav及びアーク電
圧設定信号Ｖｓであり、同図（Ｃ）は周波数制御信号Ｖ
ｆであり、同図（Ｄ）はパルス周波数・幅制御信号Ｄｆ
であり、同図（Ｅ）はピーク・ベース電流値切換信号Ｓ
w1であり、同図（Ｆ）は溶接電流検出信号Ｉｄである。

【００５２】図４に示す各信号は次の回路から出力され
る。設定・検出電圧比較回路ＣＭ２は、溶接負荷電圧Ｖ
ｗを平滑したアーク電圧平均値Ｖａとアーク電圧設定値
Ｖｓとを比較して、その差の設定・検出電圧比較信号Ｃ
m2を出力し、電圧・周波数変換回路ＶＦは、この設定・
検出電圧比較信号Ｃm2に対応した周波数制御信号Ｖｆを
出力する。パルス周波数・幅制御回路ＤＦは、この周波
数制御信号Ｖｆとピーク通電時間設定信号Ｔｐとからパ
ルス周波数とピーク期間Ｔｐ（パルス幅）とを制御する
パルス周波数・幅制御信号Ｄｆを出力する。

【００５４】ピーク・ベース電流値切換回路ＳＷ１は、
パルス周波数・幅制御信号Ｄｆが入力されているときに
ピーク電流値設定信号Ｉpsを出力し、パルス周波数・幅
制御信号Ｄｆが入力されていないときにベース電流値設
定信号Ｉbsを出力する。設定・検出電流比較回路ＣＭ１
は、ピーク電流値設定信号Ｉpsとベース電流値設定信号
Ｉbsとを繰り返すピーク・ベース電流値切換信号Ｓw1と
溶接電流検出回路ＩＤの出力である溶接電流検出信号Ｉ
ｄとを比較して、その差の溶接電流制御信号Ｃm1を出力
する。溶接電源ＰＳは、溶接電流制御信号Ｃm1を入力し
て溶接電流を出力する。

【００６０】

【発明が解決しようとする課題】前述した図２乃至図４
で示した消耗電極ガスシールドアーク溶接の従来のアー
ク長制御方法では、以下の問題がある。前述したよう
に、アルミニウム及びその合金の消耗電極ガスシールド
アーク溶接では、被溶接材の表面状況の不均一、その被
溶接材の温度変化等によって、陰極点が移動する範囲が
異なり、アークの発生状態も大きく変化するので、同じ
アーク電圧平均値Ｖａであっても、見かけのアーク長Ｌ
ａが異なり、溶接結果も異なるために、溶接不良が発生
する。

【００６２】一般に、アーク長が増加すると、溶接負荷
電圧値Ｖｗも略直線的に増加することは周知であるが、
このアーク長は、正確に言うと、通常の見かけのアーク
長Ｌ１、Ｌ２等ではなく、実際のアーク長Ｌｂである。

【００６４】図５は、同じ溶接負荷電圧値Ｖｗであって
も、見かけのアーク長がＬa1からＬa2まで変化して、溶
接線ＷＬの両側のビード幅もＷａからＷｂに変化してし
まう現象を説明する図である。同図において、溶接の進
行にしたがって、被溶接材の温度が高くなり、ビード両
端から離れた位置も温度が高くになる。その結果、陰極
点の動く範囲が拡大してアークが広がる。アルミニウム
及びその合金の導電率が高くて突き出し長さＥｘの抵抗
値が小さいために、同じ溶接負荷電圧値Ｖｗのときは、
アークが広がるにしたがって突き出し長さＥｘが長くな
り、見かけのアーク長がＬa1からＬa2まで短くなってし
まう。

【００６６】同じ溶接負荷電圧値Ｖｗであっても、見か
けのアーク長がＬa1からＬa2まで変化する理由は次のと
おりである。アルミニウム及びその合金の表面は、酸化
物で覆われており、他方、陰極点は酸化物上に発生しや
すい。陰極点は非常に高温になるために、一度、陰極点
が発生すると、陰極点の酸化物が破壊してしまうため
に、新たな陰極点に移る。時間の経過とともに、新たな
陰極点が周辺に移っていく。溶接開始時は、図５（Ａ）
に示すように、陰極点が２ａの位置にあるが、上記の新
たな陰極点はビード両端から離れた位置に移る。新たな
陰極点はビード両端から離れた位置に移ると、実際のア
ークが広がり、後述するように、溶接電流平均値が減少
するので、溶融幅（ビード幅）も広がる。

【００６８】しかし、新たな陰極点はビード両端から離
れた位置に移ると、前述した図２に示すように、実際の
アーク長Ｌｂのアーク電圧が大になるために、アーク負
荷特性はＬｎとなる。このとき、アーク電圧設定値Ｖs1
が一定値であると、外部特性はＶ１Ｓである。このとき
のワイヤ溶融速度がＷｎに低下し、アーク負荷特性は、
電源外部特性Ｖ１Ｓとワイヤ溶融特性Ｗｎとの交差点Ｃ
ｎを通る直線となり、実際のアーク長Ｌｂはアーク負荷
特性Ｌｎ上で定まる。

【００７０】上記の電源外部特性Ｖ１Ｓとワイヤ溶融特
性Ｗｎとの交差点Ｃｎでの溶接電流平均値はＩan［Ａ］
に減少するので、ワイヤ溶融速度がＷｎに低下して、見
かけのアーク長が、図５（Ｂ）及び（Ａ）に示すよう
に、Ｌa1からＬa2に減少してしまう。

【００７２】図５の（Ａ）と（Ｂ）とを対比すると、溶
接負荷電圧値Ｖｗは両者同じであるにもかかわらず、同
（Ａ）の見かけのアークが長Ｌa1であり、同（Ｂ）の見
かけのアーク長がＬa2であって、両者異なっている。溶
接負荷電圧値Ｖｗが両者同じである理由は、両者とも、
実際のアーク長Ｌｂが同じであるためである。

【００７４】逆に、溶接負荷電圧値Ｖｗが両者同じであ
るにもかかわらず、同（Ｂ）の見かけのアーク長Ｌa2が
同（Ａ）の見かけのアーク長Ｌa1よりも小になると、実
際のアーク長Ｌｂが同じであるので、同（Ｂ）の陰極点
２ｂがビード両端から離れ、ビード幅が広くなり、溶け
込み深さが浅くなる。場合によっては、長い短絡が多発
してスパッタが多くなり、アークは不安定になる。

【００７６】上記のように、被溶接材表面の酸化被膜の
分布は、不均一であり、さらに、溶接する前の表面清浄
作業は、この不均一性を高め、ビード両側の遠い位置に
酸化物があると、その位置に陰極点が集中する。このよ
うに、被溶接材表面の酸化被膜分布状態によってアーク
の広がりが異なり、同一の溶接負荷電圧値であっても見
かけのアーク長は不定になってしまう。

【００７８】上述したように、従来技術では、溶接負荷
電圧値を一定値に制御するだけであるために、見かけの
アーク長の変化を抑制することができないので、アーク
を安定に維持し、溶接結果を均一にすることができな
い。

【００８０】そこで、本発明の目的は、被溶接材の表面
状況の不均一、被溶接材の温度変化等によって、見かけ
のアーク長の変動を抑制したアーク長制御方法及びアー
ク溶接装置を提供する。特に、消耗電極アーク溶接が、
アルゴンガスを主成分とするシールドガスでガスシール
ドして、アルミニウム又はその合金の消耗電極を予め設
定した一定の送給速度でアルミニウム又はその合金の被
溶接材に送給し、アーク長を短く設定して溶接する消耗
電極アーク溶接のアーク長制御方法及びアーク溶接装置
に適している。

【０１０１】

【課題を解決するための手段】請求項１の溶接アーク長
制御方法は、図８に示すように、アーク電圧設定値Ｖｓ
（Ｖ１〜Ｖ４）ごとの溶接電源の電源外部特性（外部特
性１〜外部特性４）の傾斜を、図６に示すアーク負荷特
性（Ｌ１〜Ｌ４）の傾斜と同じ値に連動させることによ
って、アークの広がりの影響を受けないで見かけのアー
ク長の変化を抑制する溶接アーク長制御方法である。

【０１０２】請求項２の溶接アーク長制御方法は、所定
の見かけのアーク長を得るためのアーク電圧設定値Ｖｓ
を設定し、図８に示すように、アーク電圧設定値Ｖｓ
（Ｖ１〜Ｖ４）ごとの溶接電源の電源外部特性（外部特
性１〜外部特性４）の傾斜Ｋを、図６に示すアーク負荷
特性（Ｌ１〜Ｌ４）の傾斜と同じ値にする出力端子電圧
値Ｖｔを算出し、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して平滑した
アーク電圧平均値Ｖａと上記の出力端子電圧値Ｖｔとの
差の値によって、上記のアーク電圧設定値Ｖｓと上記の
アーク電圧平均値Ｖａとが等しくなるように制御するこ
とによって、アークの広がりの影響を受けないで見かけ
のアーク長の変化を抑制する溶接アーク長制御方法であ
る。

【０１０３】請求項３の溶接アーク長制御方法は、所定
の見かけのアーク長を得るためのアーク電圧設定値Ｖｓ
を設定し、図８に示すように、アーク電圧設定値Ｖｓ
（Ｖ１〜Ｖ４）ごとの溶接電源の電源外部特性（外部特
性１〜外部特性４）の傾斜Ｋを、図６に示すアーク負荷
特性（Ｌ１〜Ｌ４）の傾斜と同じ値に定めるとともに、
電源外部特性の出力電流が零のときの出力電圧に相当す
る出力電圧定数Ｖｏを算出し、上記の出力電圧定数Ｖｏ
から溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性の傾斜Ｋとの積
を減算した出力端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉａを算出
し、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して平滑したアーク電圧平
均値Ｖａと上記の出力端子電圧値Ｖｔとの差の値によっ
て、上記のアーク電圧設定値Ｖｓと上記のアーク電圧平
均値Ｖａとが等しくなるように制御することによって、
アークの広がりの影響を受けないで見かけのアーク長の
変化を抑制する溶接アーク長制御方法である。

【０１０４】請求項４のアーク長を制御するアーク溶接
装置は、図７に示すように、所定のアーク長に対応した
アーク電圧平均値Ｖａに相当するアーク電圧設定信号Ｖ
ｓ及び溶接電流Ｉｗを検出して平滑した溶接電流平均値
Ｉａに相当する平均溶接電流信号Ｉavを入力として、電
源外部特性の傾斜Ｋ及び電源外部特性の出力電流が零の
ときの出力電圧を定める出力電圧定数Ｖｏを算出し、出
力電圧定数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性
の傾斜Ｋとの積を減算した出力端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−
Ｋ×Ｉａに相当する出力端子電圧信号Ｖｔを出力する電
源外部特性演算回路ＫＣを備え、溶接負荷電圧Ｖｗを検
出して平滑した検出電圧平滑信号Ｖavと上記の出力端子
電圧信号Ｖｔとによって溶接電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを
制御してアーク長の変化を抑制するアーク溶接装置であ
る。

【０１０５】請求項５のアーク長を制御するアーク溶接
装置は、溶接電圧瞬時値信号Ｖｄを入力して平滑したア
ーク電圧平均値Ｖａに相当する検出電圧平滑信号Ｖavを
出力する検出電圧平滑回路ＶＤＡと、所定のアーク長に
対応したアーク電圧平均値Ｖａに相当するアーク電圧設
定信号Ｖｓを出力するアーク電圧設定回路ＶＳと、溶接
電流Ｉｗを検出して平滑した溶接電流平均値Ｉａに相当
する平均溶接電流信号Ｉavを出力する溶接電流平滑回路
ＩＤＡと、アーク電圧設定信号Ｖｓ及び平均溶接電流信
号Ｉavを入力として、電源外部特性の傾斜Ｋ及び電源外
部特性の出力電流が零のときの出力電圧を定める出力電
圧定数Ｖｏを算出し、出力電圧定数Ｖｏから溶接電流平
均値Ｉａと電源外部特性の傾斜Ｋとの積を減算した出力
端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉａに相当する出力端子電
圧信号Ｖｔを出力する電源外部特性演算回路ＫＣ検出電
圧平滑信号Ｖavと出力端子電圧信号Ｖｔとによって溶接
電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを制御してアーク長の変化を抑
制するアーク溶接装置である。

【０１０６】請求項６のアーク長を制御するアーク溶接
装置は、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して溶接電圧瞬時値信
号Ｖｄを出力する溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤと、この
溶接電圧瞬時値信号Ｖｄを入力して平滑したアーク電圧
平均値Ｖａに相当する検出電圧平滑信号Ｖavを出力する
検出電圧平滑回路ＶＤＡと、所定のアーク長に対応した
アーク電圧平均値Ｖａに相当するアーク電圧設定信号Ｖ
ｓを出力するアーク電圧設定回路ＶＳと、溶接電流Ｉｗ
を検出して溶接電流検出信号Ｉｄを出力する溶接電流検
出回路ＩＤと、この溶接電流検出信号Ｉｄを平滑して溶
接電流平均値Ｉａに相当する平均溶接電流信号Ｉavを出
力する溶接電流平滑回路ＩＤＡと、アーク電圧設定信号
Ｖｓ及び平均溶接電流信号Ｉavを入力として、電源外部
特性の傾斜Ｋ及び電源外部特性の出力電流が零のときの
出力電圧を定める出力電圧定数Ｖｏを算出し、出力電圧
定数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性の傾斜
Ｋとの積を減算した出力端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉ
ａに相当する出力端子電圧信号Ｖｔを出力する電源外部
特性演算回路ＫＣと、上記の検出電圧平滑信号Ｖavと出
力端子電圧信号Ｖｔとを入力して、アーク電圧平均値Ｖ
ａと出力端子電圧値値Ｖｔとを比較してその差の設定・
検出電圧比較信号Ｃm2を出力する設定・検出電圧比較回
路ＣＭ２と、溶接電流検出信号Ｉｄ及び設定・検出電圧
比較信号Ｃm2を入力して溶接電流制御信号Ｃm1を出力す
る設定・検出電流比較回路ＣＭ１と、この溶接電流制御
信号Ｃm1によって溶接電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを制御し
てアーク長の変化を抑制するアーク溶接装置である。

【０１０７】請求項７のアーク長を制御するアーク溶接
装置は、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して溶接電圧瞬時値信
号Ｖｄを出力する溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤと、この
溶接電圧瞬時値信号Ｖｄを入力して平滑したアーク電圧
平均値Ｖａに相当する検出電圧平滑信号Ｖavを出力する
検出電圧平滑回路ＶＤＡと、所定のアーク長に対応した
アーク電圧平均値Ｖａに相当するアーク電圧設定信号Ｖ
ｓを出力するアーク電圧設定回路ＶＳと、溶接電流Ｉｗ
を検出して溶接電流検出信号Ｉｄを出力する溶接電流検
出回路ＩＤと、この溶接電流検出信号Ｉｄを平滑して溶
接電流平均値Ｉａに相当する平均溶接電流信号Ｉavを出
力する溶接電流平滑回路ＩＤＡと、アーク電圧設定信号
Ｖｓを入力として、電源外部特性の出力電流が零のとき
の出力電圧に相当する出力電圧定数信号Ｖｏ及び電源外
部特性の傾斜信号Ｋを出力する電源外部特性設定回路Ｋ
Ｔと、電源外部特性の傾斜信号Ｋ及び出力電圧定数信号
Ｖｏ及び平均溶接電流信号Ｉavを入力して、出力電圧定
数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性の傾斜Ｋ
との積を減算した出力端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉａ
に相当する出力端子電圧信号Ｖｔを出力する減算回路Ｖ
Ｔと、上記の検出電圧平滑信号Ｖavと出力端子電圧信号
Ｖｔとを入力して、アーク電圧平均値Ｖａと出力端子電
圧値Ｖｔとを比較してその差の設定・検出電圧比較信号
Ｃm2を出力する設定・検出電圧比較回路ＣＭ２と、溶接
電流検出信号Ｉｄ及び設定・検出電圧比較信号Ｃm2を入
力して溶接電流制御信号Ｃm1を出力する設定・検出電流
比較回路ＣＭ１と、この溶接電流制御信号Ｃm1によって
溶接電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを制御してアーク長の変化
を抑制するアーク溶接装置である。

【０１０８】請求項８の溶接アーク長制御方法は、請求
項１又は請求項２又は請求項３の溶接アーク制御方法
が、アルゴンガスを主成分とするシールドガスでガスシ
ールドして、アルミニウム又はその合金の消耗電極を予
め設定した一定の送給速度でアルミニウム又はその合金
の被溶接材に送給し、アーク長を短く設定して溶接する
溶接アーク長制御方法である。

【０１０９】請求項９のアーク溶接装置は、請求項４又
は請求項５又は請求項６は請求項７の消耗電極アーク溶
接装置が、アルゴンガスを主成分とするシールドガスで
ガスシールドして、アルミニウム及びその合金の消耗電
極を予め設定した一定の送給速度でアルミニウム及びそ
の合金の被溶接材に送給し、アーク長を短く設定して溶
接するアーク溶接装置である。

【０１１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、図７に示
すように、溶接負荷電圧Ｖｗを検出して溶接電圧瞬時値
信号Ｖｄを出力する溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤと、こ
の溶接電圧瞬時値信号Ｖｄを入力して平滑したアーク電
圧平均値Ｖａに相当する検出電圧平均信号Ｖavを出力す
る検出電圧平滑回路ＶＤＡと、所定のアーク長に対応し
たアーク電圧平均値Ｖａに相当するアーク電圧設定信号
Ｖｓを出力するアーク電圧設定回路ＶＳと、溶接電流Ｉ
ｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する溶接電流検出
回路ＩＤと、電流検出信号Ｉｄを入力として溶接電流
平均値Ｉａに相当する平均溶接電流信号Ｉavを出力する
溶接電流平滑回路ＩＤＡと、上記のアーク電圧設定信号
Ｖｓを入力して、電源外部特性の出力電流が零のときの
出力電圧に相当する出力電圧定数信号Ｖｏ及び電源外部
特性の傾斜信号Ｋを出力する電源外部特性設定回路ＫＴ
と、上記の電源外部特性の傾斜信号Ｋ及び出力電圧定数
信号Ｖｏ及び平均溶接電流信号Ｉavを入力して、出力電
圧定数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａと電源外部特性の傾
斜Ｋとの積を減算した出力端子電圧値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×
Ｉａに相当する出力端子電圧信号Ｖｔを出力する減算回
路ＶＴと、上記の検出電圧平滑信号Ｖavと出力端子電圧
信号Ｖｔとを入力して、アーク電圧平均値Ｖａと出力端
子電圧値Ｖｔとを比較してその差の設定・検出電圧比較
信号Ｃm2を出力する設定・検出電圧比較回路ＣＭ２と、
溶接電流検出信号Ｉｄ及び設定・検出電圧比較信号Ｃm2
を入力して溶接電流制御信号Ｃm1を出力する設定・検出
電流比較回路ＣＭ１と、この溶接電流制御信号Ｃm1によ
って溶接電源ＰＳの溶接電流Ｉｗを制御してアーク長の
変化を抑制するアーク溶接装置である。

【０１２０】

【実施例】従来技術は、電源外部特性の傾斜がアーク電
圧設定値に関係なく予め設定した一定値にしていたが、
本発明は、電源外部特性の傾斜をアーク電圧設定値に連
動して変化させることによって、見かけのアーク長の変
化を抑制する溶接アーク長制御方法及びアーク溶接装置
である。

【０１２２】図６は、アーク電圧平均値Ｖａが低くなる
にしたがって、ワイヤ溶融特性Ｗｍの湾曲して、アーク
負荷特性の傾斜が変化することを示すアーク負荷特性傾
斜変化図である。この図６は、正常アークのワイヤ溶融
特性と広がりアークのワイヤ溶融特性について、見かけ
のアーク長の溶接電流平均値Ｉａ（横軸）とアーク電圧
設定値Ｖｓ及びアーク電圧平均値Ｖａ（縦軸）との関係
を示す実験データに基づいて作成している。

【０１２４】ワイヤ送給速度Ｗｓを一定にしたときのワ
イヤ溶融特性Ｗｍは、前述した図５（Ａ）のような広が
りが大きくない正常アーク形状の場合においては、図６
の太線の曲線（以下、正常アークワイヤ溶融特性とい
う）となる。ワイヤ溶融特性Ｗｍが図６の太線の曲線と
なる現象は、請求項８及び請求項９に記載したように、
アルゴンガスを主成分とするシールドガスでガスシール
ドして、アルミニウム又はその合金の消耗電極を予め設
定した一定の送給速度でアルミニウム又はその合金の被
溶接材に送給し、アーク長を短く設定して溶接した場合
に顕著に現れる。この現象は、アーク長を短く設定して
溶接するので、溶滴移行がスプレー移行と短絡移行との
中間にあるので、本出願人は「メソ・スプレー移行」と
呼んでいる。

【０１２５】上記の正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍ上
に、アーク電圧設定値Ｖ１乃至Ｖ４を設定すると、アー
ク負荷特性は、アーク電圧設定値Ｖ１の場合はＬ１とな
り、Ｖ２の場合はＬ２となり、Ｖ３の場合はＬ３とな
り、Ｖ４の場合はＬ４となる。

【０１２６】これに対して、アークが前述した図５
（Ｂ）のような広がりが大きくなると、正常アーク形状
のときと同じワイヤ送給速度Ｗｓであるにもかかわら
ず、ワイヤ溶融特性Ｗｎは、図６の細線の曲線（以下、
広がりアークワイヤ溶融特性という）となる。この広が
りアークワイヤ溶融特性曲線Ｗｎ上に、アーク電圧平均
値Ｖ1n乃至Ｖ4nを設定すると、アーク負荷特性はアーク
電圧平均値Ｖ1nの場合はＬ１となり、Ｖ2nの場合はＬ２
となり、Ｖ3nの場合はＬ３となり、Ｖ4nの場合はＬ４と
なる。正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍと広がりアークワ
イヤ溶融特性Ｗｎとを対比すると、アーク電圧設定値Ｖ
１が高いときは、両者のアーク負荷特性Ｌ１は同じであ
る。

【０１２８】しかし、アーク電圧設定値が低くなると、
正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍでのアーク電圧設定値Ｖ
３では、アーク負荷特性はＬ３であるにもかかわらず、
広がりアークワイヤ溶融特性Ｗｎでは、アーク負荷特性
はＬ４となり、広がりアークワイヤ溶融特性Ｗｎでのア
ーク電圧平均値Ｖ4nは、正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍ
でのアーク電圧設定値Ｖ３となる。ここで、仮にアーク
電圧設定値Ｖ３を高くしてＶ3nにすれば、アーク負荷特
性は変化しないでＬ３を維持することができる。

【０１３０】ワイヤ送給速度Ｗｓを一定値に設定してア
ーク広がりを変化させたて調べた結果、例えば、アーク
電圧設定値をＶ４に設定したときに、正常アークワイヤ
溶融特性Ｗｍでのアーク負荷特性はＬ４であり、広がり
アークワイヤ溶融特性Ｗｎ上のアーク電圧平均値がＶ4n
になったときも、アーク負荷特性はＬ４である。言い換
えると、正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍのアーク電圧設
定値Ｖ４は勿論、広がりアークワイヤ溶融特性Ｗｎ上の
アーク電圧平均値Ｖ4nも、同じアーク負荷特性Ｌ４の直
線上に存在する。したがって、正常アークワイヤ溶融特
性Ｗｍのアーク電圧設定値Ｖ１乃至Ｖ４は勿論、広がり
アークワイヤ溶融特性Ｗｎ上のアーク電圧平均値Ｖ1n乃
至Ｖ4nは、それぞれ同じアーク負荷特性Ｌ１乃至Ｌ４の
直線上に存在する。

【０１３２】上記のアーク負荷特性Ｌ１の傾斜は、正常
アークワイヤ溶融特性Ｗｍと略直交し、アーク負荷特性
Ｌ１は略水平な直線であり、アーク負荷特性Ｌ４は略垂
直な直線である。上記のアーク負荷特性Ｌ１乃至Ｌ４の
傾斜は、正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍと略直交し、ア
ーク電圧設定値（Ｖ１乃至Ｖ４）が低くなるにしたがつ
て、アーク負荷特性は略水平な直線から、略垂直な直線
に変化することがわかった。

【０１３４】この実験結果を利用して、アーク電圧設定
値（Ｖ１乃至Ｖ４）ごとの電源外部特性の傾斜を、アー
ク負荷特性Ｌ１乃至Ｌ４の傾斜と同じにすることによっ
て、アークの広がりの影響を受けないで、見かけのアー
ク長の変化を抑制することができる。

【０１４０】図７は、本発明のアーク長制御方法を実施
する溶接装置のブロック図である。本発明は、従来の制
御方法と異なり、電源外部特性を、アーク負荷特性と対
応させた傾斜にすることによって、アーク負荷に応じた
適正なアーク電圧値及び電流値を供給するアーク長制御
方法である。以下、図７を参照して、本発明のアーク長
制御方法を実施する溶接装置のブロック図について説明
する。同図において、点線で示される電源外部特性演算
回路ＫＣは、本発明の変更部分であり、この点線で示さ
れる部分以外は従来の溶接装置と同様である。

【０１４２】溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを
検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。溶接電流平滑回
路ＩＤＡは電流検出信号Ｉｄを入力として平滑した溶接
電流平均値Ｉａに相当する平均溶接電流信号Ｉavを出力
する。電源外部特性設定回路ＫＴは、アーク電圧設定信
号Ｖｓを入力として、電源外部特性の出力電流が零のと
きの出力電圧に相当する出力電圧定数信号Ｖｏ及び電源
外部特性の傾斜信号Ｋを出力する。上記の電源外部特性
の傾斜信号Ｋ及び出力電圧定数信号Ｖｏは、ワイヤ送給
速度Ｗｓ、溶接電流通電回路のインピーダンスＺ等の影
響も考慮に入れると誤差を少なくし、また広範囲のアー
クの広がりにも適応させることができる。

【０１４４】減算回路ＶＴは、電源外部特性の傾斜信号
Ｋ及び出力電圧定数信号Ｖｏと平均溶接電流信号Ｉavと
を入力して、出力電圧定数Ｖｏから溶接電流平均値Ｉａ
と電源外部特性の傾斜Ｋとの積を減算した出力端子電圧
値Ｖｔ＝Ｖｏ−Ｋ×Ｉａに相当する出力端子電圧信号Ｖ
ｔを出力する。

【０１４６】インピーダンスＺの影響も考慮に入れる場
合は、電源出力端子電圧Ｖｐは、溶接負荷電圧Ｖｗに、
インピーダンスＺと溶接電流平均値Ｉａとの積のインピ
ーダンス降下Ｖｚを加算した値を出力する。

【０１５０】図８は、本発明のアーク長制御方法を適応
したアーク電圧設定値に連動して、電源外部特性の傾斜
を変化させることによって、見かけのアーク長の変化を
抑制する特性傾斜制御電源外部特性を示す。図８におい
て、ワイヤ送給速度Ｗｓを予め設定した一定値にしてお
き、アーク電圧設定値をＶ１に設定したとき、電源外部
特性は略定電圧の電源外部特性１を出力する。アーク電
圧設定値をＶ２からＶ４に向かって低い値に設定してい
くと、電源外部特性の傾斜は外部特性２から外部特性４
に向かって略定電圧特性から垂下特性の方向に変化して
いる。また、いずれの電源外部特性も、正常アークワイ
ヤ溶融特性Ｗｍと略直交している。

【０１５２】電源外部特性の傾斜が外部特性４のように
垂下特性になっていると、陰極点がビード両端から離れ
た位置に移動して、前述した図２に示すように、実際の
アーク長Ｌｂのアーク電圧が大になるために、アーク負
荷特性はＬｎとなり、電源外部特性Ｖ１とワイヤ溶融特
性Ｗｎとの交差点Ｃｎでの溶接電流平均値はＩanに減少
するために、ワイヤ溶融速度がＷｎに低下して、見かけ
のアーク長が、図５（Ｂ）及び（Ａ）に示すように、Ｌ
a1からＬa2に減少してしまうことを抑制することができ
る。

【０１５４】前述したように、電源外部特性の外部特性
１乃至外部特性４が、正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍと
略直交していると、ワイヤ送給速度Ｗｓ、溶接電源の出
力電流、出力電圧等が変動して、ワイヤ送給速度Ｗｓと
正常アークワイヤ溶融特性Ｗｍとのバランスが過渡的に
崩れたときでも、交差する動作点の変動が小さいので、
陰極点の移動範囲の拡大及びアーク形状の広がりに起因
する見かけアーク長の変化を抑制することができる。見
かけアーク長が一定であれば、アークの安定性及び溶接
結果の均一性を確保することができる。

【１０００】

【本発明の効果】図９は、アーク電圧設定値Ｖｓが予め
設定した一定値であっても、電源外部特性を変化させ
て、陰極点の移動による実際のアーク長Ｌｂの変化に対
応した溶接負荷電圧を出力することによって、見かけの
アーク長Ｌａの変化を抑制して、ビード幅をほとんど変
化させていない現象を説明する図である。

【１００１】前述した図５においては、同じ溶接負荷電
圧値Ｖｗであっても、見かけのアーク長がＬa1からＬa2
まで変化して、ビード幅もＷａからＷｂに変化してしま
っていた。

【１００２】図９に示す本発明のアーク長制御では、溶
接の進行にしたがって、被溶接材の温度が高くなり、ビ
ード両端から離れた位置が高温になっても、見かけのア
ーク長は一定に維持されるていることを示す。溶接の進
行にしたがって、アークは広がり、実際のアーク長はＬ
b1からＬb2に増加して、アークの広がりと一致するクリ
ーニング幅はＷc1からＷc2に増加するが、アーク負荷特
性に対応させた電源外部特性を設定しているので、チッ
プと被溶接材間に出力する溶接負荷電圧Ｖｗが電源外部
特性上を自動的に変化するので、見かけのアーク長の変
化は抑制される。その結果、溶接アークは安定し、均一
な溶け込み深さ及びビード幅を得ることができる。ま
た、被溶接材表面の酸化物分布が不均一であっても、見
かけのアーク長の変化は少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ワイヤの先端１ａが、チップから突き
出し、突き出し長さＥｘを流れる溶接電流Ｉｗによるジ
ュール熱と突き出し長さＥｘのアーク熱とによって、溶
融して被溶接材の溶融部に移行する説明図である。

【図２】図２は、電源外部特性とアーク負荷特性とワイ
ヤ溶融特性との関係を示す電源外部・アーク特性図であ
る。

【図３】図３は、図２の電源外部・アーク特性図から定
まるアーク長を制御する従来の溶接装置のブロック図で
ある。

【図４】図４は、前述した図３の従来の溶接装置の各回
路の出力信号の時間的経過を示すタイミングチャートで
ある。

【図５】図５は、同じ溶接負荷電圧値Ｖｗであっても、
見かけのアーク長がＬa1からＬa2まで変化して、ビード
幅もＷａからＷｂに変化してしまう現象を説明する図で
ある。

【図６】図６は、アーク電圧平均値Ｖａが低くなるにし
たがって、ワイヤ溶融特性Ｗｍの湾曲して、アーク負荷
特性の傾斜が変化することを示すアーク負荷特性傾斜変
化図である。

【図７】図７は、本発明のアーク長制御方法を実施する
溶接装置のブロック図である。

【図８】図８は、本発明のアーク長制御方法を適応した
アーク電圧設定値に連動して、電源外部特性の傾斜を変
化させることによって、見かけのアーク長の変化を抑制
する特性傾斜制御電源外部特性を示す。

【図９】図９は、アーク電圧設定値Ｖｓが予め設定した
一定値であっても、電源外部特性を変化させて、陰極点
の移動による実際のアーク長Ｌｂの変化に対応した溶接
負荷電圧を出力することによって、見かけのアーク長Ｌ
ａの変化を小にして、ビード幅をほとんど変化させてい
ない現象を説明する図である。

【符号の説明】１…溶接用ワイヤ１ａ、１ｂ…ワイヤの先端２…被溶接材２ａ、２ｂ…陰極点ＡＣ…商用電源ＣＭ１…設定・検出電流比較回路Ｃm1…溶接電流制御信号ＣＭ２…設定・検出電圧比較回路Ｃm2…設定・検出電圧比較信号ＤＦ…パルス周波数・幅制御回路Ｄｆ…パルス周波数・幅制御信号Ｅｘ…突き出し長さＩａ、Ｉa1、Ｉa2…平均溶接電流／溶接電流平均値Ｉav…平均溶接電流信号Ｉｂ…ベース電流／ベース電流値ＩＢＳ…ベース電流値設定回路Ｉbs…ベース電流値設定信号ＩＤ…溶接電流検出回路Ｉｄ…溶接電流検出信号ＩＤＡ…溶接電流平滑回路Ｉｐ…ピーク電流値ＩＰＳ…ピーク電流値設定回路Ｉps…ピーク電流値設定信号Ｉｗ…溶接電流（瞬時値）Ｋ…電源外部特性の傾斜／電源外部特性の傾斜信号ＫＣ…電源外部特性演算回路ＫＴ…電源外部特性設定回路Ｌａ、Ｌa1、Ｌa2…見かけのアーク長Ｌ１乃至Ｌ４、Ｌｎ…アーク負荷特性Ｌｂ、Ｌb1、Ｌb2…実際のアーク長ＰＳ…溶接電源ＳＷ１…ピーク・ベース電流値切換回路Ｓw1…ピーク・ベース電流値切換信号Ｔｂ…ベース期間／ベース通電時間設定信号ＴＰ…ピーク通電時間設定回路Ｔｐ…ピーク期間／ピーク通電時間設定信号Ｖ1n乃至Ｖ4n…アーク電圧平均値Ｖ１Ｓ、Ｖ２Ｓ…電源外部特性Ｖａ、Ｖa1、Ｖa2…アーク電圧／アーク電圧平均値Ｖav…検出電圧平滑信号Ｖｏ…出力電圧定数／出力電圧定数信号ＶＤ…溶接電圧瞬時値検出回路ＶＤＡ…検出電圧平滑回路Ｖｄ…溶接電圧瞬時値検出信号ＶＦ…電圧・周波数変換回路Ｖｆ…周波数制御信号Ｖｐ…電源出力端子電圧ＶＳ…アーク電圧設定回路Ｖｓ、Ｖs1、Ｖs2、Ｖ１乃至Ｖ４…アーク電圧設定値／
アーク電圧設定信号ＶＴ…減算回路ＶＴＶｔ…出力端子電圧（値）／出力端子電圧信号Ｖｗ…溶接負荷電圧（値）Ｖw1、Ｖw2…溶接電圧平均値Ｖｚ…インピーダンス降下Ｗａ、Ｗｂ…ビード幅Ｗc1、Ｗc2…クリーニング幅ＷＬ…溶接線ＷＭ…ワイヤ送給モータＷＳ…ワイヤ送給速度設定回路Ｗｓ…ワイヤ送給速度／ワイヤ送給速度設定信号Ｗｍ…ワイヤ溶融速度／ワイヤ溶融特性Ｗｎ…ワイヤ溶融速度／ワイヤ溶融特性Ｚ…インピーダンス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給して溶接する溶接アーク長制御方法に
おいて、アーク電圧設定値ごとの溶接電源の電源外部特
性の傾斜を、アーク負荷特性の傾斜と同じ値に連動させ
ることによって、アークの広がりの影響を受けないで見
かけのアーク長の変化を抑制する溶接アーク長制御方
法。
【請求項２】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給して溶接する溶接アーク長制御方法に
おいて、所定の見かけのアーク長を得るためのアーク電
圧設定値を設定し、前記アーク電圧設定値ごとの溶接電
源の電源外部特性の傾斜を、アーク負荷特性の傾斜と同
じ値にする出力端子電圧値を算出し、溶接負荷電圧を検
出して平滑したアーク電圧平均値と前記出力端子電圧値
との差の値によって、前記アーク電圧設定値と前記アー
ク電圧平均値とが等しくなるように制御することによっ
て、アークの広がりの影響を受けないで見かけのアーク
長の変化を抑制する溶接アーク長制御方法。
【請求項３】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給して溶接する溶接アーク長制御方法に
おいて、所定の見かけのアーク長を得るためのアーク電
圧設定値を設定し、前記アーク電圧設定値ごとの溶接電
源の電源外部特性の傾斜を、アーク負荷特性の傾斜と同
じ値に定めるとともに、電源外部特性の出力電流が零の
ときの出力電圧に相当する出力電圧定数を算出し、前記
出力電圧定数から溶接電流平均値と前記電源外部特性の
傾斜との積を減算した出力端子電圧値を算出し、溶接負
荷電圧を検出して平滑したアーク電圧平均値と前記出力
端子電圧値との差の値によって、前記アーク電圧設定値
と前記アーク電圧平均値とが等しくなるように制御する
ことによって、アークの広がりの影響を受けないで見か
けのアーク長の変化を抑制する溶接アーク長制御方法。
【請求項４】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給してアーク長を制御して溶接する消耗
電極アーク溶接装置において、所定のアーク長に対応し
たアーク電圧平均値に相当するアーク電圧設定信号及び
溶接電流を検出して平滑した溶接電流平均値に相当する
平均溶接電流信号を入力として、電源外部特性の傾斜及
び電源外部特性の出力電流が零のときの出力電圧を定め
る出力電圧定数を算出し、前記出力電圧定数から前記溶
接電流平均値と前記電源外部特性の傾斜との積を減算し
た出力端子電圧値に相当する出力端子電圧信号を出力す
る電源外部特性演算回路を備え、溶接負荷電圧を検出し
て平滑した検出電圧平滑信号と前記出力端子電圧信号と
によって溶接電源の溶接電流を制御してアーク長の変化
を抑制するアーク溶接装置。
【請求項５】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給してアーク長を制御して溶接する消耗
電極アーク溶接装置において、溶接電圧瞬時値信号を入
力して平滑したアーク電圧平均値に相当する検出電圧平
滑信号を出力する検出電圧平滑回路と、所定のアーク長
に対応したアーク電圧平均値に相当するアーク電圧設定
信号を出力するアーク電圧設定回路と、溶接電流を検出
して平滑した溶接電流平均値に相当する平均溶接電流信
号を出力する溶接電流平滑回路と、前記アーク電圧設定
信号及び前記平均溶接電流信号を入力として、電源外部
特性の傾斜及び電源外部特性の出力電流が零のときの出
力電圧を定める出力電圧定数を算出し、前記出力電圧定
数から前記溶接電流平均値と前記電源外部特性の傾斜と
の積を減算した出力端子電圧値に相当する出力端子電圧
信号を出力する電源外部特性演算回路と、前記検出電圧
平滑信号と前記出力端子電圧信号とによって溶接電源の
溶接電流を制御してアーク長の変化を抑制するアーク溶
接装置。
【請求項６】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給してアーク長を制御して溶接する消耗
電極アーク溶接装置において、溶接負荷電圧を検出して
溶接電圧瞬時値信号を出力する溶接電圧瞬時値検出回路
と、前記溶接電圧瞬時値信号を入力して平滑したアーク
電圧平均値に相当する検出電圧平滑信号を出力する検出
電圧平滑回路と、所定のアーク長に対応したアーク電圧
平均値に相当するアーク電圧設定信号を出力するアーク
電圧設定回路と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号
を出力する溶接電流検出回路と、前記溶接電流検出信号
を平滑して溶接電流平均値に相当する平均溶接電流信号
を出力する溶接電流平滑回路と、前記アーク電圧設定信
号及び前記平均溶接電流信号を入力として、電源外部特
性の傾斜及び電源外部特性の出力電流が零のときの出力
電圧を定める出力電圧定数を算出し、前記出力電圧定数
から前記溶接電流平均値と前記電源外部特性の傾斜との
積を減算した出力端子電圧値に相当する出力端子電圧信
号を出力する電源外部特性演算回路と、前記検出電圧平
滑信号と前記出力端子電圧信号とを入力して、前記アー
ク電圧平均値と前記出力端子電圧値とを比較してその差
の設定・検出電圧比較信号を出力する設定・検出電圧比
較回路と、前記溶接電流検出信号及び設定・検出電圧比
較信号を入力して溶接電流制御信号を出力する設定・検
出電流比較回路と、前記溶接電流制御信号によって溶接
電源の溶接電流を制御してアーク長の変化を抑制するア
ーク溶接装置。
【請求項７】消耗電極を予め設定した一定の送給速度
で被溶接材に送給してアーク長を制御して溶接する消耗
電極アーク溶接装置において、溶接負荷電圧を検出して
溶接電圧瞬時値信号を出力する溶接電圧瞬時値検出回路
と、前記溶接電圧瞬時値信号を入力して平滑したアーク
電圧平均値に相当する検出電圧平滑信号を出力する検出
電圧平滑回路と、所定のアーク長に対応したアーク電圧
平均値に相当するアーク電圧設定信号を出力するアーク
電圧設定回路と、溶接電流を検出して溶接電流検出信号
を出力する溶接電流検出回路と、前記溶接電流検出信号
を平滑して溶接電流平均値に相当する平均溶接電流信号
を出力する溶接電流平滑回路と、前記アーク電圧設定信
号を入力として、電源外部特性の出力電流が零のときの
出力電圧に相当する出力電圧定数信号及び電源外部特性
の傾斜信号を出力する電源外部特性設定回路と、前記電
源外部特性の傾斜信号及び前記出力電圧定数信号及び前
記平均溶接電流信号を入力して、前記出力電圧定数から
前記溶接電流平均値と前記電源外部特性の傾斜との積を
減算した出力端子電圧値に相当する出力端子電圧信号を
出力する減算回路と、前記検出電圧平滑信号と前記出力
端子電圧信号とを入力して、前記アーク電圧平均値と前
記出力端子電圧値とを比較してその差の設定・検出電圧
比較信号を出力する設定・検出電圧比較回路と、前記溶
接電流検出信号及び設定・検出電圧比較信号を入力して
溶接電流制御信号を出力する設定・検出電流比較回路
と、前記溶接電流制御信号によって溶接電源の溶接電流
を制御してアーク長の変化を抑制するアーク溶接装置。
【請求項８】請求項１又は請求項２又は請求項３の溶
接アーク制御方法が、アルゴンガスを主成分とするシー
ルドガスでガスシールドして、アルミニウム又はその合
金の消耗電極を予め設定した一定の送給速度でアルミニ
ウム又はその合金の被溶接材に送給しアーク長を短く設
定して溶接する溶接アーク長制御方法。
【請求項９】請求項４又は請求項５又は請求項６又は
請求項７の消耗電極アーク溶接装置が、アルゴンガスを
主成分とするシールドガスでガスシールドして、アルミ
ニウム及びその合金の消耗電極を予め設定した一定の送
給速度でアルミニウム及びその合金の被溶接材に送給し
アーク長を短く設定して溶接するアーク溶接装置。