JP2006116585A

JP2006116585A - 消耗電極式アーク溶接方法

Info

Publication number: JP2006116585A
Application number: JP2004309395A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Tanaka; 義朗田中; Akihiko Kitajima; 明彦北島; Kimiya Sato; 公哉佐藤; Yasushi Hamamoto; 康司濱本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP4341527B2

Abstract

【課題】くびれ誤検知が発生した際にもスムースに短絡開放制御へ復帰し、溶接不安定を防ぎ、ビード不正や溶け込み不良を防ぐアーク溶接方法の提供
【解決手段】消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の短期間低減する物理量低減手段と、物理量低減手段で所定の物理量を低減後、第１の所定期間内にアークが再生しない時にくびれ誤検知と判定するくびれ誤検知判定手段と、くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、くびれ誤検知が発生した際にも、アークの再生が確実に行われ、溶接不安定、ビード不正等を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、消耗電極ワイヤを送給して、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接方法であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出した際に溶接電流を所定の短期間低減させることでスパッタの発生を抑制する消耗電極式アーク溶接方法に関するものである。

近年、スパッタ発生量、ビード外観、溶け込みといった溶接品質のさらなる高品位化が求められている。中でもスパッタの発生を低減することは、溶接品質が向上すると共に、治具へのスパッタ付着を防ぐことで保守性が向上し、作業環境の改善を実現できる。

従来のスパッタ低減方法としては、短絡終期に消耗電極ワイヤ先端のくびれを検知して、短絡電流を所定の電流まで下げることにより、アーク再発生の時に発生するスパッタを低減する方法がある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

図９を用いて、上記した従来の方法について説明する。図９はくびれを検知してスパッタ発生を低減している溶接電流波形を示しており、図中Ｅ１はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ５は短絡状態からアークが再発生した時点を示している。

図９について説明する。短絡中のＥ１でくびれを後述する方法で検出する検出手段により消耗電極ワイヤ先端のくびれを検知すると、所定の電流値まで電流を急峻に低減させる（以後、くびれ検知処理と呼ぶ）。そして、Ｅ５の時点でアークが再発生した後、電流を急峻に上昇させ、アーク制御に移行する。

なお、くびれ検出方法としては、例えば溶接電圧の時間的変化量ｄＶ／ｄｔが所定の値に達することを検知する方法等がある。

このように、アーク再発生時点での電流値を低く保持することで、アーク再発生時のスパッタの発生を抑制していた。
特開昭５９−２０２１７１号公報特開平３−２８１０６３号公報

しかし、上記した従来のスパッタ低減方法では、くびれが発生していないのにくびれが発生していると誤って検知してしまった場合、すなわち、消耗電極ワイヤ先端のくびれを正常に検知しなかった場合（以後、くびれ誤検知という）に、アーク不安定・ビード不正が発生するという問題があった。
くびれ誤検知が発生すると、くびれ検知処理により短絡電流が低減されるため、短絡開放のための入熱が不足し、短絡の開放が遅れ、その結果長時間短絡が発生する。この長時間短絡は、次のアーク期間中にアーク切れを誘発する。そして、長時間短絡やアーク切れに伴う極端な母材への入熱不足は、アーク不安定・ビード不正・溶け込み不良の原因となる。
また、一旦くびれ誤検知が発生すると、アーク不安定となり、さらに次のくびれ誤検知を誘発するといった悪循環が発生することがある。このように、連続してくびれ誤検知が発生してアーク不安定に陥ることで、正常な溶接状態に復帰するまでに時間がかかり、ビードや溶け込みに与える悪影響も大きなものになってしまっていた。
また、くびれ誤検知は、溶融プールの不規則な振動や消耗電極ワイヤの突発的な送給ばらつきにより常に発生する可能性がある。このくびれ誤検知を回避するためには、くびれ検知感度を下げることが有効である。しかし、くびれ検知感度を下げることによりくびれ検知が遅れ、結果として、アーク再生時の短絡電流を十分下げることが出来ず、スパッタ低減の性能を十分に発揮することができなくなる。そして、場合によっては、くびれ検知処理がほとんど性能を発揮できないような場合もある。
このように、スパッタ低減の性能を確保しつつ、さらにくびれ誤検出を防ぐことは非常に困難であるため、性能を確保するために裕度のないくびれ検知感度に設定せざるをえなかった。
本発明は、くびれ誤検知が発生した際にもスムーズに短絡開放制御へ復帰し、溶接不安定を防ぎ、ビード不正や溶け込み不良を防ぐことができるアーク溶接方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の消耗電極式アーク溶接方法は、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の期間低減する物理量低減手段と、前記物理量低減手段で所定の物理量を低減後、第１の所定期間内にアークが再生しない時にくびれ誤検知と判定するくびれ誤検知判定手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備える。

また、前記くびれ誤検知判定手段において同一短絡期間中に所定回数誤検知と判定したら、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止するものである。

また、前回または過去所定回数の短絡またはアーク期間中に、溶接状態が異常と判定した場合、今回の短絡期間中にくびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止するものである。

また、前回または過去所定回数の短絡またはアーク期間中に、溶接状態が異常と判定した場合、今回の短絡期間中のくびれ検出手段におけるくびれ検知感度を下げるものである。

また、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の期間低減する物理量低減手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、短絡発生後の第３の所定期間内、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止するものである。

また、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の期間低減する物理量低減手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、短絡発生してから溶接電流、電圧、および電力の少なくとも１つの物理量が各所定値に達するまで、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止するものである。

そして、これらの方法により、くびれ誤検知の発生を極力防ぎ、くびれ誤検知が発生した際にも、アークの再生が確実に行われ、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる。

以上のように、本発明は、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の短期間低減する物理量低減手段と、前記物理量低減手段で所定の物理量を低減後、第１の所定期間内にアークが再生しない時にくびれ誤検知と判定するくびれ誤検知判定手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備えることで、くびれ誤検知が発生した際にも、アークの再生が確実に行われ、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えること等ができる

以下、本実施の形態における消耗電極式アーク溶接方法について、図面を用いて説明する。
なお、図中、Ｅ１はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ２はＥ１発生から後述する時間Ｔ１が経過した時点を示し、Ｅ３はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ４はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ５は短絡状態からアークが再発生した時点を示し、Ｅ６は短絡が発生した時点を示し、Ｅ７はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ８はくびれ検知が発生した時点を示し、Ｅ９（図７に示す）はアーク切れが発生した時点を示し、Ｔ１は第１の所定期間を示し、Ｔ２は第２の所定期間を示し、Ｔ３は第３の所定期間を示し、Ｉｓ１は第１の所定電流値を示し、Ｉｓ２は所定の電流値を示し、Ｉｅ１はくびれを検出した時の溶接電流を示すものである。
（実施の形態１）
図１は、短絡とアークを交互に繰り返す消耗電力式アーク溶接における溶接電流波形を示している。短絡中は所定の短絡溶接制御が行われ、アーク中は所定のアーク溶接制御が行われる。
図１において、短絡中に後述するくびれ検出手段によりくびれ検知Ｅ１が発生した場合、くびれ検知処理として、消耗電極ワイヤに供給する電流をくびれを検出した時の溶接電流Ｉｅ１から第１の所定の電流値Ｉｓ１に低減する。なお、この第１の所定電流値Ｉｓ１は、固定値（例えば５０Ａ）でも、あるいは送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求められる関数でもよく、また、くびれを検出した時の溶接電流の関数、例えば、くびれを検出した時の溶接電流Ｉｅ１から５０Ａを減算した値としてもよい。
上述したくびれ検出手段は、例えば、溶接電圧の微分を検出し、所定の電圧微分値（例えば０．５Ｖ／ｍｓ）以上を検出した場合にくびれを検知するようにしてもよく、また、溶接電流、溶接電圧から消耗電極ワイヤの抵抗値の微分を算出し、所定の抵抗微分値（例えば２ｍΩ／ｍｓ）以上を検出した場合にくびれを検知するようにしてもよい。
そして、くびれを検出したＥ１時点から第１の所定期間Ｔ１が経過したＥ２時点までアーク再発生しない場合には、くびれ誤検知判定手段により、くびれ誤検知と判定し、供給電流増加手段を用いて、溶接電流を後述する所定の電流値Ｉｓ２まで増加させる。この供給電流増加手段は、溶接電源に対して出力電流を増加するように指令してもよく、電力を増加するように指令してもよい。
なお、上述したアーク再発生の有無は、例えば、溶接ワイヤと母材との間の電圧を計測し、溶接電源内に設けられたＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）により、予めわかっているアーク中の電圧と比較することにより判断することができる。
また、くびれ誤検知の判断基準となる第１の所定期間Ｔ１は、実験でもとめた固定値（例えば０．５ｍｓ）でもよく、くびれ検出手段においてくびれを検出した時点での溶接電流の関数（例えば、３００Ａで検出した場合は、１ｍｓに設定する）でもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求められる関数でもよく、溶接電圧の時間的変化の割合の大きさ（例えば、くびれを検出した時点のｄＶ／ｄｔ値が１Ｖ／ｍｓの場合は、１ｍｓに設定する）から求めてもよく、今回の短絡の溶接電流の積算値（例えば、くびれを検出した時点までの溶接電流積算値が、３００Ａ・ｓの場合は、１ｍｓに設定）から求めてもよい。なお、上記した関数の算出や積算は、例えば、上述したＣＰＵにより行われる。
また、所定の電流値Ｉｓ２は、固定値（例えば３５０Ａ）でもよく、また、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求められる関数でもよく、また、くびれを検出した時の溶接電流の関数、例えば、くびれを検出した時の溶接電流に５０Ａを加算した値としてもよく、仮にくびれ検知処理が発生しなかった場合に仮想的に到達していると推定される短絡電流値でもよい。なお、上記した関数の算出や推定は、例えば、上述したＣＰＵにより行われる。
また、所定の電流値Ｉｓ２は、短絡を開放するのに十分な値に設定する必要がある。これにより短絡からアークへの移行が正常に行われる。このように、Ｅ１でのくびれ検知が誤検知であった場合でも、所定期間後に正常な短絡制御に早々に復帰するため、溶接安定性・ビード品質に与える悪影響を最小限に抑えることが出来る。
ここで、本実施の形態と従来例との違いが分かりやすいように、図２を用いて、所定期間であるＴ１経過後に短絡電流を復帰しない従来の方式について説明する。
図２は従来の方式における電流波形であり、Ｅ１の時点でくびれを検知して電流を低減し、その後、第１の所定期間であるＴ１が経過しても短絡電流を復帰しない場合の従来の方式の電流波形を示しており、くびれ検知処理後に長時間アークが再生せず、長時間短絡が発生した例である。
時間Ｅ１におけるくびれ検知によるくびれ検知処理により、短絡電流はＩｅ１からＩｓ１に低減される。そして、くびれ検知Ｅ１が誤検知であった場合、短絡を正常に開放するために十分な熱量が必要となるが、上述したように短絡電流が低減しているため、適正な入熱が得られず、その結果、図２に示すように、短絡期間が異常に長くなる。このような長時間短絡は溶接不安定の原因となり、特に母材に対する入熱不足からビード不正が発生する可能性がある。また、長時間短絡が発生した結果、アーク再発生時にヒューズ効果によりワイヤを吹き飛ばし、アーク再発生直後にアークの持続が困難となり、アーク切れが発生することもある。そして、アーク切れも、同様に、溶接不安定の原因となる。
次に、図１に戻り、図１に示す第２の所定期間Ｔ２について説明する。第１の所定期間Ｔ１が経過し、時点Ｅ１でのくびれ検知が誤検知であったと判定され、溶接電流がＩｓ２に増加された時点Ｅ２からの所定期間が第２の所定期間Ｔ２である。
図１に示すように、Ｔ２期間内の時点Ｅ３でくびれ検知されたとしても、Ｅ３では、くびれ検知処理が禁止される。そして、第２の所定期間Ｔ２経過後に発生したくびれ検知Ｅ４よりくびれ検知処理を実行する。なお、Ｔ２期間内にアーク再発生した場合は、アーク制御に移行する。
なお、検知処理の禁止とは、溶接ワイヤと母材との間の電圧の検出結果によりくびれが発生していると判断した場合でも、溶接電流の低減を行わないようにすることであり、これはＣＰＵにより行われる。
ここで、本実施の形態ではＴ２期間中にくびれ検知を禁止する例を示したが、本実施の形態との比較として、図３を用いて、Ｔ２期間中もくびれ検知を禁止しない場合について説明する。
図３は、図１におけるＴ１の後の所定期間Ｔ２に相当する期間中においてもくびれ検知を禁止しない方式で、連続してくびれ誤検知が発生した例を示す図である。
図３では、まず、くびれ誤検知が発生し、所定の時間Ｔ１後に正常な短絡電流制御に復帰した後、瞬時にくびれ誤検知が再発生するといった連続してくびれ誤検知が発生する状態に陥った例を示している。
くびれ誤検知発生後の溶接状態は一般的に不安定となるため、図３に示すように連続してくびれ誤検知が発生する可能性が高い。その結果、長時間短絡が発生し、アーク不安定・ビード不正を招く。
しかし、図１に示すように、本実施の形態によれば、第２の所定時間Ｔ２期間中は、くびれ検知を禁止することで、溶接状態が安定するのを待ち、その時点からくびれ検知を許可することで正常なくびれ検知が実現でき、連続したくびれ誤検知が発生することを防ぐことができる。
なお、第２の所定期間Ｔ２は、固定値（例えば１．５ｍｓ）でもよく、くびれ検出手段においてくびれを検知した時点での溶接電流の関数（例えば、３００Ａで検出した場合は、１ｍｓに設定）でもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める関数としてもよく、また、今回の短絡中に積算した溶接電流（例えば、くびれを検出した時点の溶接電流積算値が、３００Ａ・ｓの場合は、１ｍｓに設定）から求めてもよい。
また、図１において、Ｔ２が経過した後のＥ４にて再度くびれ検知が発生し、くびれ検知処理を実行し、第１の所定期間Ｔ１のカウントが開始される。そして、Ｔ１期間内のＥ５において短絡状態からアークが再発生し、アーク制御に移行する。次にアーク中のＥ６時点にて短絡が発生し、アーク制御から短絡電流制御に移行する。
また、図１に示す第３の所定期間Ｔ３は、短絡が発生した時点Ｅ６からカウントが開始され、本実施の形態では、第３の所定期間Ｔ３期間中のくびれ検知を禁止するようになっている。従って、図１では、Ｔ３期間中であるＥ７の時点がくびれが検知された場合であっても電流の低減は行われていない。これにより、短絡初期のワイヤ先端と溶融プールの状態が不安定な段階でのくびれ誤検知を防ぎ、溶接不安定を防止することができる。
なお、第３の所定期間Ｔ３は、固定値（例えば１．５ｍｓ）でもよく、短絡が発生した時点での溶接電流の関数（例えば、１００Ａで短絡を検出した場合は、０．５ｍｓに設定）としてもよく、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める関数としてもよい。
また、図１では、短絡発生からくびれ検知を禁止する区間を、短絡発生からの所定の経過時間である第３の所定時間Ｔ３としているが、短絡発生から溶接短絡電流が所定値（例えば、１７５Ａ）に達するまでを禁止区間としてもよい。あるいは、短絡中の溶接電流の時間的変化の割合の大きさが任意の所定値に達するまでを禁止区間としてもよい。例えば、短絡電流が増加中はくびれ検知を禁止するために溶接電流のｄｉ／ｄｔ値が０Ａ／ｍｓとなるまでくびれ検知を禁止するようにしてもよい。
以上のように、くびれ誤検知の発生を極力防止し、仮にくびれ誤検知が発生した場合も連続したくびれ誤検知の発生を防ぐことで、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図４では、短絡中であるＥ１の時点でくびれ検知が発生して電流を低減し、第１の所定時間Ｔ１経過したＥ２時点でくびれ誤検知判定手段によりくびれ誤検知と判定されて電流を増加し、次回アーク発生までの期間くびれ検知を禁止する例を示してしる。
図４に示す例では、同一短絡中に発生したくびれ検知Ｅ４を禁止しており、時点Ｅ４でくびれ検知されたとしても電流は低減されていない。本短絡区間においては、くびれ検知処理によるスパッタ低減の効果が期待できないが、連続したくびれ誤検知の発生を防ぎ、アーク不安定等の問題を最小限に抑えることができる。
また、図４では、くびれ誤検知を１回検出した後、次回アーク発生までの同一短絡中のくびれ検知を禁止する例を示しているが、図５に示すように、くびれ誤検知を複数回（図５の例では３回）検出した後は、同一短絡中のくびれ検知を禁止するようにしてもよい。図５の例では、同一短絡中に発生したくびれ検知Ｅ４を禁止しており、Ｅ４でくびれが検知されたとしても電流の低減は行われていない。
以上のように、くびれ誤検知が１回もしくは複数回発生した時点で、同一短絡中のくびれ検知を禁止することで、連続したくびれ誤検知の発生を防ぎ、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる。
なお、図６に示すように、前回の短絡でくびれ誤検知があった場合には、溶接状態が異常であると判定し、くびれ検知を禁止するようにしてもよい。
図６において、Ｅ６で発生した短絡中に発生したくびれ検知Ｅ８は、前回の短絡中にくびれ誤検知Ｅ１が存在するため、溶接状態を異常と判定し、くびれ検知処理が禁止される。なお、この処理は、例えば、電源装置に設けられたＣＰＵにより行われる。
また、図７に示すように、前回のアーク期間中に、アーク切れが発生した場合には、溶接状態を異常と判定し、その後の短絡中ではくびれ検知を禁止するようにしてもよい。
図７において、Ｅ６で発生した短絡中に発生したくびれ検知Ｅ８は、前回のアーク期間中にアーク切れＥ９が発生していることから、溶接状態を異常と判定し、くびれ検知処理が禁止される。なお、この処理は、例えば、電源装置に設けられたＣＰＵにより行われる。
また、図８に示すように、前回のアーク期間が異常に短い場合には、溶接状態を異常と判定し、くびれ検知を禁止するようにしてもよい。
図８において、Ｅ６で発生した短絡中に発生したくびれ検知Ｅ８について、前回のアーク期間（Ｅ５からＥ６までの間）が微小時間（例えば０．５ｍｓ未満）であることにより溶接状態が異常であると判定し、くびれ検知処理を禁止する。また、前回の短絡期間が異常に長い場合（例えば１０ｍｓ以上）にも溶接状態を異常と判定し、今回の短絡中のくびれ検知を禁止するようにしてもよい。なお、この処理は、例えば、電源装置に設けられたＣＰＵにより行われる。
また、前回のアーク期間中の平均電圧が異常に低い場合に溶接状態を異常と判定し、くびれ検知感度を鈍くすることで、溶接不安定を防ぐようにしてもよい。
例えば、くびれ検知を電圧微分値（ｄＶ／ｄｔ値）で判定している場合で、安定溶接時のくびれ検知感度を０．５Ｖ／ｍｓとしている場合に、前回のアーク期間中の平均電圧が低く（例えば１５Ｖ未満）溶接状態が異常と判定された際は、検知感度を１．０Ｖ／ｍｓに設定する。ｄｖ／ｄｔが大きいほどくびれ誤検知が発生する可能性が低いため、連続したくびれ誤検知が発生することを防ぐことができる。
以上のように、溶接状態を異常と判定した際に、くびれ検知を禁止する、もしくは、くびれ検知感度を低く設定することで、くびれ誤検知が発生した場合も連続したくびれ誤検知の発生を防ぎ、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良の発生等を最小限に抑えることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることができる。

本発明の消耗電極式アーク溶接方法は、くびれ誤検知を極力防ぎ、くびれ誤検知が発生した際にも、長時間短絡の発生、アーク切れの発生を防ぎ、アーク不安定、ビード欠陥、スパッタ増加、溶け込み不良等の問題を最小限に留めることができ、生産効率や作業環境への悪影響を抑えることが可能であり、くびれ検知によるスパッタ低減手法を用いたアーク溶接手法に有用であり、消耗電極式アーク溶接施工を行う自動車、造船、橋梁といったスパッタの発生を問題としている業界で広く利用可能性がある。

本発明における実施の形態１を説明する図くびれ誤検知が発生した際の形態を示す図くびれ誤検知が発生した際の形態を示す図本発明における実施の形態２を説明する図本発明における実施の形態２を説明する図本発明における実施の形態３を説明する図本発明における実施の形態４を説明する図本発明における実施の形態５を説明する図従来のくびれ検知処理を用いたアーク溶接制御の形態を示す図

符号の説明

Ｅ１くびれ検知が発生した点
Ｅ２Ｅ１発生からＴ１が経過した点
Ｅ３くびれ検知が発生した点
Ｅ４くびれ検知が発生した点
Ｅ５短絡状態からアークが再発生した点
Ｅ６短絡が発生した点
Ｅ７くびれ検知が発生した点
Ｅ８くびれ検知が発生した点
Ｅ９アーク切れが発生した点
Ｔ１第１の所定期間
Ｔ２第２の所定期間
Ｔ３第３の所定期間
Ｉｓ１第１の所定電流値
Ｉｓ２所定の電流値
Ｉｅ１くびれを検出した時の溶接電流

Claims

消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接方法であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の期間低減する物理量低減手段と、前記物理量低減手段で所定の物理量を低減後、第１の所定期間内にアークが再生しない時にくびれ誤検知と判定するくびれ誤検知判定手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備えた消耗電極式アーク溶接方法。
くびれ誤検知判定手段において誤検知と判定してから第２の所定期間内、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する請求項１記載の消耗電極式アーク溶接方法。
くびれ誤検知判定手段において同一短絡期間中に所定回数誤検知であると判定した場合には、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する請求項１記載の消耗電極式アーク溶接方法。
くびれ誤検知判定手段により誤検知と判定してからアークが再発生するまでは、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する請求項１記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数の短絡またはアーク期間中に、溶接状態が異常と判定した場合、今回の短絡期間中のくびれ検出手段におけるくびれ検知感度を下げる請求項１記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数の短絡またはアーク期間中に、溶接状態が異常と判定した場合、今回の短絡期間中にくびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止するる請求項１記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数の短絡期間中に、くびれ誤検知判定手段において誤検知と判定した場合に、当該短絡またはアーク期間の溶接状態が異常と判定する請求項５または６記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数のアーク期間中に、アーク切れが発生していた場合に、当該短絡またはアーク期間の溶接状態が異常であると判定する請求項５または６記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数のアーク期間が所定の値より短い場合に、当該短絡またはアーク期間の溶接状態が異常であると判定する請求項５または６記載の消耗電極式アーク溶接方法。
前回または過去所定回数の短絡およびアーク期間中の平均電圧が所定の値より小さい場合には、当該短絡またはアーク期間の溶接状態が異常であると判定する請求項５または６記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第１の所定期間は、くびれ検出手段においてくびれを検出した時の溶接電流と溶接電圧の少なくとも１つから求める請求項１から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第１の所定期間は、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める請求項１から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第１の所定期間は、溶接電圧の時間的変化の割合の大きさから求める請求項１から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第１の所定期間は、今回の短絡中に積算した溶接電流または溶接電力のいずれかから求める請求項１から１０のいずれかに記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第２の所定期間は、くびれ検出手段においてくびれを検出した時の溶接電流と溶接電圧の少なくとも１つから求める請求項２記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第２の所定期間は、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める請求項２記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第２の所定期間は、今回の短絡中に積算した溶接電流または溶接電力のいずれかから求める請求項２記載の消耗電極式アーク溶接方法。
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接方法であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の短期間低減する物理量低減手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、短絡発生後の第３の所定期間内、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する消耗電極式アーク溶接方法。
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接方法であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の短期間低減する物理量低減手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、短絡発生してから溶接電流、電圧、および電力の少なくとも１つの物理量が各所定値に達するまで、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する消耗電極式アーク溶接方法。
消耗電極ワイヤを送給し、短絡とアーク発生を交互に発生させて溶接する消耗電極式アーク溶接方法であって、短絡終期に生じる消耗電極ワイヤのくびれを検出するくびれ検出手段と、前記くびれ検出手段でくびれを検出した際に前記消耗電極ワイヤに供給する電流、電圧または電力の少なくともいずれかの所定の供給物理量を所定の短期間低減する物理量低減手段と、前記くびれ誤検知判定手段で誤検知と判定してから前記消耗電極ワイヤに供給する電流を所定の電流値まで増加させる供給電流増加手段とを備え、短絡発生してから溶接電流または電圧の時間的変化の割合の少なくとも１つの物理量が各所定値に達するまで、くびれ検出手段におけるくびれ検出を禁止する消耗電極式アーク溶接方法。
第３の所定期間は、短絡が発生した時の溶接電流と溶接電圧の少なくとも１つから求める請求項１８記載の消耗電極式アーク溶接方法。
第３の所定期間は、送給する消耗電極ワイヤのワイヤ径、ワイヤ種類、ワイヤ突出長、供給するシールドガス、および溶接電流の設定電流域の少なくとも１つから求める請求項１８記載の消耗電極式アーク溶接方法。