JP5349152B2 - 交流パルスアーク溶接制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極マイナス極性電流比率を大きな値に設定したときに、安定した溶接状態を得ることができる交流パルスアーク溶接制御方法に関するものである。

交流パルスアーク溶接では、電極プラス極性期間中のピーク電流及びベース電流の通電と、電極マイナス極性期間中のベース電流の通電とを１周期として繰り返すことによって溶接が行われる。この交流パルスアーク溶接では、電極マイナス極性期間を調整して電極マイナス極性電流比率を変化させることによって、母材への入熱を調整することができる。このために、低入熱溶接が可能となり、高品質な薄板溶接を行うことができる。また、電極マイナス極性電流比率を変化させることによって、溶け込み深さ、余盛り高さ等のビード形状をワークに合わせて適正化することができる。以下、従来技術の交流パルスアーク溶接について説明する（例えば、特許文献１、２参照）。

図４は、交流パルスアーク溶接における一般的な電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。同図において、０Ａ及び０Ｖから上側が電極プラス極性ＥＰ時であり、下側が電極マイナス極性ＥＮ時である。溶接電流Ｉｗはアークを通電する電流であり、溶接電圧Ｖｗは溶接ワイヤと母材との間の電圧である。ここで、溶接ワイヤと母材との電圧を検出することは難しいので、溶接トーチの給電チップと母材との間の電圧又は溶接電源の出力端子間の電圧を検出してその代わりとするのが通常である。溶接ワイヤは予め定めた送給速度で送給されている。また、極性切換時には、アーク切れを防止するために、数百Ｖの高電圧（図示は省略）を短時間溶接ワイヤと母材との間に印加している。以下、同図を参照して説明する。

電極マイナス極性期間Ｔen中は、同図（Ａ）に示すように、予め定めた電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ベース電圧Ｖbnが印加する。この電極マイナス極性ベース電流Ｉbnは、溶接ワイヤ先端に溶滴を形成しないように臨界値未満の値に設定される。例えば、Ｉbn＝２０〜２００Ａ程度である。臨界値とは、溶接ワイヤの溶滴移行状態がスプレー移行状態になる溶接電流値のことであり、その値は溶接ワイヤの材質、シールドガスの種類等によって異なる。交流パルスアーク溶接によく使用されるアルミニウムワイヤ（シールドガスはアルゴンガス）の場合では、臨界値は３５０Ａ程度である。また、鉄鋼ワイヤ（シールドガスはアルゴンガス８０％＋炭酸ガス２０％）の場合では、臨界値は４５０Ａ程度である。

電極プラス極性期間Ｔepは、ピーク期間Ｔｐとベース期間Ｔｂとに分かれる。このピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴移行をさせるために臨界値以上の大電流値に予め定めたピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが印加する。ここで、ピーク期間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐは、いわゆる１パルス１溶滴移行状態になるように設定される。１パルス１溶滴移行状態とは、１回のピーク電流Ｉｐの通電によって１周期中に１回の溶滴が溶融池へと移行する状態であり、安定した溶接状態となる。ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を形成しないために臨界値未満の小電流値に予め定めたベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。例えば、Ｉｂ＝２０〜８０Ａ程度である。

上記の電極マイナス極性期間Ｔen、上記のピーク期間Ｔｐ及び上記のベース期間Ｔｂを１パルス周期Ｔｆとして繰り返して溶接が行われる。上記の電極マイナス極性期間Ｔen及び上記のピーク期間Ｔｐは予め定めた期間であり、上記のベース期間Ｔｂはアーク長が適正になるようにフィードバック制御によって定まる期間である。このアーク長制御は、同図（Ｂ）の破線で示す溶接電圧Ｖｗの絶対値の平均値（電圧平均値Ｖav）が予め定めた電圧設定値Ｖｒ（図示は省略）と等しくなるようにベース期間Ｔｂの長さが制御されることによって行われる。

交流パルスアーク溶接における溶滴の形成及び移行についてまとめると以下のようになる。上記のピーク期間Ｔｐの終了前後（終了前、終了時又は終了後）において溶滴が移行する。続くベース期間Ｔｂ中は、臨界値未満の小電流値のベース電流Ｉｂが通電するので、溶接ワイヤ先端はほとんど溶融せず溶滴は形成されない。続く電極マイナス極性期間Ｔen中は、臨界値未満の小電流値の電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電する。同一値の小電流であっても、電極マイナス極性ＥＮ時の方が電極プラス極性ＥＰ時よりも溶接ワイヤ先端を溶融する作用が大きくなる。しかし、交流パルスアーク溶接では、電極マイナス極性電流比率が０〜３０％程度の範囲で使用されるのが一般的であるので、上記の電極マイナス極性期間Ｔenは短い期間となる。このために、溶接ワイヤ先端が少し溶融する程度であり、小さな溶滴が形成されることになる。続くピーク期間Ｔｐ中は、臨界値以上の大電流値のピーク電流Ｉｐが通電する。このピーク電流Ｉｐの通電に伴って溶接ワイヤ先端が急激に溶融して溶滴が形成される。さらに、ピーク電流Ｉｐの通電によって形成された溶滴上部に電磁的ピンチ力が作用してくびれが形成される。そして、ピーク期間Ｔｐの終了前後においてくびれが急激に進行して、溶滴が溶融池へと移行する。直流パルスアーク溶接においても、ピーク期間Ｔｐ中に溶滴の形成及び移行が行われる。交流パルスアーク溶接では、電極マイナス極性期間Ｔen中に小さな溶滴が形成される場合があるが、基本的には直流パルスアーク溶接のときと同様に、ピーク期間Ｔｐ中に溶滴の形成及び移行が行われると考えて良い。上記のように、１周期で１溶滴移行を行わせる１パルス１溶滴移行状態にすることが、安定した溶接状態にすることになり、良好な溶接品質を得ることになる。

上記の電極マイナス極性電流比率Ｒen（％）は以下のように定義される。
Ｒen＝（(Ｔen・｜Ｉbn｜）／(Ｔen・｜Ｉbn｜＋Ｔｐ・Ｉｐ＋Ｔｂ・Ｉｂ))×100
すなわち、この電極マイナス極性電流比率Ｒenは、溶接電流の絶対値の平均値に占める電極マイナス極性期間中の溶接電流の比率を表している。

上式において、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂは所定値であり、ピーク期間Ｔｐも所定値である。ベース期間Ｔｂもアーク長が適正値にある定常状態では略所定値と見なせる。したがって、電極マイナス極性期間Ｔen及び／又は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnを調整することによって電極マイナス極性電流比率Ｒenを調整することができる。この電極マイナス極性電流比率Ｒenを変化させると、溶け込み部及び余盛り部が変化してビード形状が変化することになる。

特開２００２−８６２７１号公報 特開２００７−２８３３９３号公報

上述したように、交流パルスアーク溶接においては、電極マイナス極性電流比率を０〜３０％程度の範囲でワークに合わせて適正値に設定して溶接を行うのが一般的である。電極マイナス極性電流比率が０％とは、直流パルスアーク溶接のことになる。この電極マイナス極性電流比率が上記の通常範囲では、電極マイナス極性期間Ｔen中に溶滴が大きく形成されることがないので、ピーク期間Ｔｐにおいて溶滴の形成及び移行を行わせることができる。

しかし、ワークによっては、溶け込み部を小さくし、余盛り部を大きくした希釈率の小さなビード形状を形成する必要がある場合がある。例えば、鉄鋼材の薄板溶接において、溶接継手部に大きなギャップがあるワークを高速溶接するような場合である。このような場合には、ギャップを溶融金属で埋め、かつ溶け込みを小さくするために、希釈率の小さなビード形状が必要になる。このようなビード形状を形成するためには、電極マイナス極性電流比率を上記の通常範囲よりも大きな値である３０％以上に設定する必要がある。ときには５０％を超える値に設定する必要がある場合も生じる。従来技術において、電極マイナス極性電流比率を大きな値に設定するには、上述したように、電極マイナス極性期間Ｔen及び／又は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnを大きな値に設定することになる。このようにすると、電極マイナス極性期間Ｔen中において溶接ワイヤ先端が溶融されることになり、大きな溶滴が形成されることになる。この状態でピーク期間Ｔｐに入るので、ピーク期間Ｔｐ中に溶滴はさらに巨大になり、ピーク期間Ｔｐが終了しても溶滴が完全には移行することができず、溶接ワイヤ先端に溶滴が残留することになる。この残留溶滴が次の周期の溶滴移行に影響を与えることになり、結果的に１パルス１溶滴移行状態を保つことができなくなり、溶滴移行がランダムに生じる不安定な溶接状態になる。

そこで、本発明では、電極マイナス極性電流比率を通常範囲よりも大きな値に設定しても安定した溶接状態を得ることができる交流パルスアーク溶接制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、溶接ワイヤを送給すると共に、電極マイナス極性ピーク期間中は臨界値以上の電極マイナス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ピーク期間中は臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ベース期間中は臨界値未満の電極プラス極性ベース電流を通電し、続けて電極マイナス極性ベース期間中は臨界値未満の電極マイナス極性ベース電流を通電し、これらの通電を１周期として繰り返して溶接を行う交流パルスアーク溶接制御方法において、
前記電極プラス極性ピーク期間又は前記電極プラス極性ベース期間中に溶滴移行が行われなかったときは、前記電極プラス極性ベース期間と前記電極マイナス極性ベース期間との間に前記電極プラス極性ピーク期間及び前記電極プラス極性ベース期間を再度設ける、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法である。

第２の発明は、再度設けた前記電極プラス極性ピーク期間又は再度設けた前記電極プラスベース期間中に溶滴移行が行われなかったときは、さらに再度電極プラス極性ピーク期間及び前記電極プラス極性ベース期間を設ける、
ことを特徴とする第１の発明記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。

第３の発明は、前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化によって判別する、
ことを特徴とする第１又は第２の発明記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。

第４の発明は、前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化率が予め定めた基準値未満であったことによって判別する、
ことを特徴とする第１又は第２の発明記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。

第５の発明は、前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化が所定範囲内であったことによって判別する、
ことを特徴とする第１又は第２の発明記載の交流パルスアーク溶接制御方法である。

本発明によれば、ピーク期間を電極マイナス極性ピーク期間及び電極プラス極性ピーク期間から形成することによって、電極マイナス極性電流比率を大きな値に設定することが可能となった。さらに、溶滴移行の有無に応じて電極プラス極性ピーク期間及び電極プラス極性ベース期間を複数回繰り返すことによって、１周期ごとに確実に１つの溶滴を移行させることができる。このために、電極マイナス極性電流比率が通常範囲よりも大きな値に設定されたときでも、安定した溶接を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る交流パルスアーク溶接制御方法を示す溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗの波形図である。 本発明の実施の形態１に係る溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る交流パルスアーク溶接制御方法を示す溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗの波形図である。 従来技術の交流パルスアーク溶接における電流・電圧波形図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る交流パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。同図において、０Ａ及び０Ｖから上側が電極プラス極性ＥＰを示し、下側が電極マイナス極性ＥＮを示す。同図は、電極マイナス極性電流比率が通常範囲（０〜３０％程度）よりも大きく設定された場合である。同図（Ｂ）において、極性切換時のアーク切れを防止するために、極性切換時に短時間の間、高電圧（図示は省略）を溶接電圧Ｖｗに重畳している。以下、同図を参照して説明する。

同図において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示し、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は電極マイナス極性ピーク期間Ｔpnを示し、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示す。また、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は電極マイナス極性ピーク期間Ｔpnを示し、時刻ｔ７〜ｔ８の期間は電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ８〜ｔ９の期間は電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ９〜ｔ１０の期間は２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間は２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示す。時刻ｔ２〜ｔ６の期間が第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)となり、時刻ｔ６〜ｔ１２の期間が第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)となる。第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)においては、電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１に溶滴移行が行われた場合である。また、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)においては、２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ101に溶滴移行が行われた場合である。

（１）第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)中の動作
時刻ｔ１〜ｔ２の電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ベース電圧が印加する。時刻ｔ２から第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)が開始する。時刻ｔ２〜ｔ３の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ３において極性が反転する。時刻ｔ３〜ｔ４の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ４〜ｔ５の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)においては、この電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１時点で、溶滴移行が行われる。そして、上記の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は上記の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に溶滴移行が行われたために、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行する。電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に溶滴移行が行われなかったときの動作については、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)において説明する。時刻ｔ５において極性が反転し、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は、再び上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnとなり、時刻ｔ６において第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)が終了する。時刻ｔ１〜ｔ３の期間が、電極マイナス極性期間Ｔenとなる。

第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)における溶滴の形成及び移行について説明する。時刻ｔ１〜ｔ２の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnにおいて、溶接ワイヤ先端に溶滴が形成される。同図は、電極マイナス極性電流比率が大きい場合であるので、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnが長くなる。このために、電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが臨界値未満の小電流値であっても、電極マイナス極性ＥＮでは溶接ワイヤ先端の溶融が促進されるので溶滴が形成されることになる。時刻ｔ２〜ｔ３の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、臨界値以上の大電流が通電するために溶滴はさらに大きくなる。時刻ｔ３〜ｔ４の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、臨界値以上の大電流が通電するために、溶滴に強い電磁的ピンチ力が作用して溶滴上部にくびれが形成され、このくびれが急速に進行する。そして、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐの終了時点ｔ４の前後において、溶滴は溶融池へと移行することになる。ここで、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐの終了時点の前後とは、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐの終了時点又は電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中を意味している。ここでは、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース期間Ｔｂに入った直後の時刻ｔ４１において、溶滴が移行した場合を示している。時刻ｔ４〜ｔ５の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、極性が電極プラス極性であり、かつ、臨界値未満の小電流値の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電するために、溶接ワイヤ先端はほとんど溶融しないので溶滴はほとんど形成されない。時刻ｔ５〜ｔ６の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnの動作は上述したとおりである。上記において、移行する溶滴サイズは直流パルスアーク溶接及び通常の電極マイナス電流比率での交流パルスアーク溶接の場合に比べて大きくなる。上述したように、電極マイナス極性電流比率が大きな値に設定されるときは、電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中にも溶滴が形成されることになり、ピーク期間中に移行させるべき溶滴のサイズが大きくなる。このために、ピーク期間を２つ設け、かつ、一方を電極マイナス極性ピーク期間Ｔpnとし、他方を電極プラス極性ピーク期間Ｔｐとすることによって、大きなサイズの溶滴を移行させるようにしている。さらに、この２つのピーク期間の極性を変えることによって、電極マイナス極性電流比率を大きな値に設定しやすくしている。

上記において、溶滴が移行するときには、以下の２つのパターンがある。一つ目は、短絡を伴うことなく溶滴が自由落下によって移行する場合である。二つ目は、短時間の短絡を伴って移行する場合である。アーク長が比較的長い場合には、前者の短絡を伴わない移行形態となることが多い。逆に、高速溶接時のようにアーク長が比較的短い場合、又は溶接ワイヤの材質がアルミニウム材である場合には、後者の短絡を伴う移行形態になることが多い。短絡を伴わない移行形態の場合には、溶滴が移行したときのアーク長が瞬間的に長くなるために、溶接電圧Ｖｗは瞬間的に大きくなる。他方、短絡を伴う移行形態の場合には、溶滴が移行したときに短絡状態になるために、同図（Ｂ）の時刻ｔ４１に示すように、溶接電圧Ｖｗは瞬間的に０Ｖ近くまで急降下する。溶滴移行が終了すると短絡状態が解消されるために溶接電圧Ｖｗは元の値に復帰する。したがって、溶接電圧Ｖｗの変化を検出することによって、溶滴移行の有無を判別することができる。すなわち、溶接電圧Ｖｗの変化率（微分値）の絶対値を算出し、この算出値が基準値以上であるときは溶滴移行が行われたと判別することができる。溶接電圧Ｖｗの変化率の符号が正であるときは、上述した短絡を伴わない溶滴移行が行われたときであり、符号が負であるときは、上述した短絡を伴う溶滴移行が行われたときである。上記の基準値は、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、溶接ワイヤの送給速度、電圧設定値等に応じて適正値に設定される。また、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の溶接電圧Ｖｗが各々の期間における所定範囲外になったときは、溶滴移行が行われたと判別することができる。すなわち、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中の溶接電圧Ｖｗの変化に対して所定範囲を設け、溶接電圧Ｖｗの変化がこの所定範囲外になったときは溶滴移行が行われたと判別する。同様に、電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の溶接電圧Ｖｗの変化に対して所定範囲を設け、溶接電圧Ｖｗの変化がこの所定範囲外になったときは溶滴移行が行われたと判別する。電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の各々の所定範囲は、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、溶接ワイヤの送給速度、電圧設定値等に応じて適正値に設定される。ここで、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に溶滴移行が行われなかったことを判別するときは、両期間中の溶接電圧の変化率（絶対値）が基準値未満であったことを判別するか、又は両期間中の溶接電圧の変化が所定範囲内であったことを判別するかによって行うことができる。

上記の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ、上記の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐ、上記の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn、上記の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpn、上記の電極マイナス極性ベース電流Ｉbn及び上記の電極プラス極性ベース電流Ｉｂは、予め適正値に設定されている。また、溶接電圧の絶対値の平均値が予め定めた電圧設定値に等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆの長さがフィードバック制御（アーク長制御）される。このパルス周期Ｔｆを変化させるために上記の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ又は上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnが上記のフィードバック制御によって変化する。上記の電極プラス極性ベース期間Ｔｂがフィードバック制御によって変化するときは、上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnは予め適正値に設定される。逆に、上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnがフィードバック制御によって変化するときは、上記の電極プラス極性ベース期間Ｔｂは予め適正値に設定される。同図においては、電極マイナス極性電流比率Ｒenは以下のようになる。
Ｒen＝（（Ｔpn・｜Ｉpn｜＋Ｔbn・｜Ｉbn｜）／（Ｔｐ・Ｉｐ＋Ｔpn・｜Ｉpn｜＋Ｔbn・｜Ｉbn｜＋Ｔｂ・Ｉｂ））×100

同図において、上記の電極プラス極性ベース期間Ｔｂがフィードバック制御によって変化する場合に電極マイナス極性電流比率を変化させるときは、上記の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn、電極マイナス極性ピーク電流Ｉpn、電極マイナス極性ベース期間Ｔbn又は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnの少なくとも１つ以上を変化させることによって行う。上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnがフィードバック制御によって変化する場合に電極マイナス極性電流比率を変化させるときは、上記の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn、電極マイナス極性ピーク電流Ｉpn又は電極マイナス極性ベース電流Ｉbnの少なくとも１つ以上を変化させることによって行う。ここで、電極マイナス極性電流比率を通常範囲よりも大きく設定するためには、上記の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn又は上記の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpnの少なくとも１つ以上を調整することによって行うことが望ましい。

（２）第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)中の動作
時刻ｔ６から第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)が開始する。時刻ｔ６〜ｔ７の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ７において極性が反転する。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ８〜ｔ９の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は時刻ｔ８〜ｔ９の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の溶接電圧Ｖｗは、同図（Ｂ）に示すように、急上昇も急降下もしていないので、これらの期間中には溶滴移行が行われなかったことを示している。このために、本来の動作である電極マイナス極性ベース期間Ｔbnへの移行は行わずに、２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂに移行する。時刻ｔ９〜ｔ１０の２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ１０〜ｔ１１の２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。この２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ１０１において、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗが短時間の間急降下している。このことは、時刻ｔ１０１において、溶滴移行が行われたことを示している。但し、２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に、溶滴移行が行われたか否かにかかわらず、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行する。時刻ｔ１１において極性が反転し、時刻ｔ１１〜ｔ１２の電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ベース電圧が印加する。これで、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)が終了し、次のパルス周期へと移行する。

第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)における溶滴の形成及び移行について説明する。前パルス周期中の時刻ｔ５〜ｔ６の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnにおいて、溶接ワイヤ先端に溶滴が形成される。時刻ｔ６〜ｔ７の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、臨界値以上の大電流が通電するために溶滴はさらに大きくなる。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、臨界値以上の大電流が通電するために、溶滴に強い電磁的ピンチ力が作用して溶滴上部にくびれが形成される。しかし、大きなサイズの溶滴に対してアーク力、重力等が作用して、その形状が歪な形状になる場合がある。このような場合には、くびれが充分に進行しない状態で、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐが終了することになる。くびれが充分に進行しない状態で、時刻ｔ８からの電極プラス極性ベース期間Ｔｂに入っても、この期間中には溶滴移行は行われない。このようなときには、時刻ｔ９から２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを設けて、溶滴移行を促すようにしている。すなわち、時刻ｔ９〜ｔ１０の２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び時刻ｔ１０〜ｔ１１の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けて、溶滴を移行させるようにしている。もし、溶滴移行が行われていないにもかかわらず、時刻ｔ９において電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行すると、大きな溶滴がさらに巨大になり、ピーク電流の通電と同期することなくランダムに移行するようになる。このような状態になると、スパッタの発生が多くなり、ビード外観も悪くなる。したがって、１パルス周期ごとに１つの溶滴を移行させることは、良好な溶接品質を得るために重要である。２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂにおいても、溶滴移行が行われないことはまれなことである。したがって、本実施の形態では、２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に溶滴移行が行われたか否かにかかわらず、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行する。

電極マイナス極性電流比率を通常範囲よりも大きく設定した交流パルスアーク溶接では、パルス周波数は１００Ｈｚ程度となる。パルス周波数はパルス周期の逆数であるので、１秒間に１００回のパルス周期が繰り返されることになる。この１００回のパルス周期のほとんどは、上述した第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)と同様の動作となる。これは、１回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は１回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中において、溶滴移行がほとんど行われるためである。しかし、ときたま、溶滴移行が行われない場合が生じる。このような場合には、上述した第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)と同様の動作を行うことによって、１パルス１溶滴移行の状態を維持するようにしている。従来技術のように、第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)と同様の動作だけを行っている場合には、ときどき生じる１パルス周期中に溶滴移行が行われなかった状態を起因として、溶接状態が不安定になることがあった。本実施の形態では、このような状態になることを抑制することができる。

同図においては、上記の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐ及び上記の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpnの立上り及び立下りが急峻であり矩形波となる場合を示している。しかし、これらピーク電流の立上り及び又は立下りに所定の傾斜を持たせるようにして、台形波となるようにしても良い。アルミニウム材に対する交流パルスアーク溶接では、これらピーク電流を台形波にすることで、アーク力を弱くしてスパッタの発生を削減することができる。

図２は、上述した本発明の実施の形態１に係る交流パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上記の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnがフィードバック制御によって変化する場合である。同図において、上述した極性切換時の高電圧印加回路については省略している。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

インバータ回路ＩＮＶは、３相２００Ｖ等の交流商用電源（図示は省略）を入力として、整流及び平滑した直流電圧を、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉによるパルス幅変調制御によりインバータ制御を行い、高周波交流を出力する。インバータトランスＩＮＴは、高周波交流電圧をアーク溶接に適した電圧値に降圧する。２次整流器Ｄ２ａ〜Ｄ２ｄは、降圧された高周波交流を直流に整流する。電極プラス極性トランジスタＰＴＲは後述する電極プラス極性駆動信号Ｐｄによってオン状態になり、このときは溶接電源の出力は電極プラス極性ＥＰになる。電極マイナス極性トランジスタＮＴＲは後述する電極マイナス極性駆動信号Ｎｄによってオン状態になり、このときは溶接電源の出力は電極マイナス極性ＥＮになる。リアクトルＷＬは、リップルのある出力を平滑する。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。

電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧Ｖｗの絶対値を検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均化回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄを平均化して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電圧・周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数の信号に変換して、この周波数ごとに短時間だけＨｉｇｈレベルになるパルス周期信号Ｔｆを出力する。

電極プラス極性ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めた電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprを出力する。電極マイナス極性ピーク期間設定回路ＴＰＮＲは、予め定めた電極マイナス極性ピーク期間設定信号Ｔpnrを出力する。電極プラス極性ベース期間設定回路ＴＢＲは、予め定めた電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrを出力する。溶滴移行判別回路ＭＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び後述するタイマ信号Ｔｍを入力として、タイマ信号Ｔｍの値が１（電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn）になるとＬｏｗレベルにリセットされ、タイマ信号Ｔｍの値が２（電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ）又は３（電極プラス極性ベース期間Ｔｂ）のときに電圧検出信号Ｖｄの変化によって溶滴移行が行われたかを判別して行われたときはＨｉｇｈレベルにセットされ、タイマ信号Ｔｍの値が４（電極マイナス極性ベース期間Ｔbn）になると再びＬｏｗレベルにリセットされる溶滴移行判別信号Ｍｄを出力する。電圧検出信号Ｖｄの変化から溶滴移行が行われたかの判別方法については、図１で上述したとおりである。すなわち、電圧検出信号Ｖｄの変化率（絶対値）が基準値以上になったときは溶滴移行が行われたと判別する。また、電圧検出信号Ｖｄの値が各期間ごとに設定された所定範囲外になったときは溶滴移行が行われたと判別する。

タイマ回路ＴＭは、上記のパルス周期信号Ｔｆ、上記の電極マイナス極性ピーク期間設定信号Ｔpnr、上記の電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔpr、上記の電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbr及び上記の溶滴移行判別信号Ｍｄを入力として、以下の処理を行い、タイマ信号Ｔｍを出力する。
（１）パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点から電極マイナス極性ピーク期間設定信号Ｔpnrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を１にして出力する。
（２）続いて、電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を２にして出力する。
（３）続いて、電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を３にして出力する。そして、この期間が終了した時点で、溶滴移行判別信号ＭｄがＨｉｇｈレベル（溶滴移行あり）であるかを判断し、ＹＥＳならば（６）に進み、ＮＯならば（４）に進む。
（４）続いて、再び電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を２にして出力する。
（５）続いて、再び電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を３にして出力する。
（６）続いて、再びパルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルになるまでの期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を４にして出力する。以後、これらの動作を繰り返す。

電極プラス極性ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めた電極プラス極性ピーク電流設定信号Ｉprを出力する。電極マイナス極性ピーク電流設定回路ＩＰＮＲは、予め定めた電極マイナス極性ピーク電流設定信号Ｉpnrを出力する。電極マイナス極性ベース電流設定回路ＩＢＮＲは、予め定めた電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrを出力する。電極プラス極性ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めた電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbrを出力する。切換回路ＳＷは、上記のタイマ信号Ｔｍ、上記の電極マイナス極性ピーク電流設定信号Ｉpnr、上記の電極プラス極性ピーク電流設定信号Ｉpr、上記の電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbr及び上記の電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrを入力として、タイマ信号Ｔｍ＝１のとき電極マイナス極性ピーク電流設定信号Ｉpnrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、タイマ信号Ｔｍ＝２のとき電極プラス極性ピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、タイマ信号Ｔｍ＝３のとき電極プラス極性ベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、タイマ信号Ｔｍ＝４のとき電極マイナス極性ベース電流設定信号Ｉbnrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗの絶対値を検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

駆動回路ＤＶは、上記のタイマ信号Ｔｍを入力として、タイマ信号Ｔｍ＝１又は４のとき上記の電極マイナス極性駆動信号Ｎｄを出力し、タイマ信号Ｔｍ＝２又は３のとき上記の電極プラス極性駆動信号Ｐｄを出力する。これによって、電極マイナス極性ベース期間及び電極マイナス極性ピーク期間は電極マイナス極性となり、電極プラス極性ピーク期間及び電極プラス極性ベース期間は電極プラス極性となる。送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、その値に対応した送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記のワイヤ送給モータＷＭに出力する。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る交流パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示す。同図において、０Ａ及び０Ｖから上側が電極プラス極性ＥＰを示し、下側が電極マイナス極性ＥＮを示す。同図は、電極マイナス極性電流比率が通常範囲（０〜３０％程度）よりも大きく設定された場合である。同図（Ｂ）において、極性切換時のアーク切れを防止するために、極性切換時に短時間の間、高電圧（図示は省略）を溶接電圧Ｖｗに重畳している。同図は、上述した図１と対応しており、時刻ｔ１〜ｔ９の期間の動作は同一であるので、これらの期間の説明は省略する。以下、同図を参照して説明する。

同図において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示し、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は電極マイナス極性ピーク期間Ｔpnを示し、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示す。また、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は電極マイナス極性ピーク期間Ｔpnを示し、時刻ｔ７〜ｔ８の期間は電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ８〜ｔ９の期間は電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ９〜ｔ１０の期間は２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間は２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間は３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを示し、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間は３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを示し、時刻ｔ１３〜ｔ１４の期間は電極マイナス極性ベース期間Ｔbnを示す。時刻ｔ２〜ｔ６の期間が第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)となり、時刻ｔ６〜ｔ１４の期間が第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)となる。第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)においては、電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ４１に溶滴移行が行われた場合である。また、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)においては、３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ1２1に溶滴移行が行われた場合である。したがって、図１で上述した実施の形態１との相違点は、溶滴移行が行われなかったために、時刻ｔ１１〜ｔ１３の３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けたことである。第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)の動作は、図１と同一であるので、その説明は省略する。

（２−１）第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)中の動作
時刻ｔ６から第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)が開始する。時刻ｔ６〜ｔ７の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極マイナス極性ピーク電流Ｉpnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ７において極性が反転する。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ８〜ｔ９の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は時刻ｔ８〜ｔ９の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の溶接電圧Ｖｗは、同図（Ｂ）に示すように、急上昇も急降下もしていないので、これらの期間中には溶滴移行が行われなかったことを示している。このために、本来の動作である電極マイナス極性ベース期間Ｔbnへの移行は行わずに、２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂに移行する。時刻ｔ９〜ｔ１０の２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ１０〜ｔ１１の２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。時刻ｔ９〜ｔ１０の２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は時刻ｔ１０〜ｔ１１の２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の溶接電圧Ｖｗは、同図（Ｂ）に示すように、急上昇も急降下もしていないので、これらの期間中には溶滴移行が行われなかったことを示している。このために、本来の動作である電極マイナス極性ベース期間Ｔbnへの移行は行わずに、３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂに移行する。時刻ｔ１１〜ｔ１２の３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ピーク電圧が印加する。時刻ｔ１２〜ｔ１３の３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極プラス極性ベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極プラス極性ベース電圧が印加する。この３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中の時刻ｔ１２１において、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗが短時間の間急降下している。このことは、時刻ｔ１２１において、溶滴移行が行われたことを示している。但し、３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に、溶滴移行が行われたか否かにかかわらず、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行する。時刻ｔ１３において極性が反転し、時刻ｔ１３〜ｔ１４の電極マイナス極性ベース期間Ｔbn中は、同図（Ａ）に示すように、臨界値未満の電極マイナス極性ベース電流Ｉbnが通電し、同図（Ｂ）に示すように、電極マイナス極性ベース電圧が印加する。これで、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)が終了し、次のパルス周期へと移行する。

第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)における溶滴の形成及び移行について説明する。前パルス周期中の時刻ｔ５〜ｔ６の電極マイナス極性ベース期間Ｔbnにおいて、溶接ワイヤ先端に溶滴が形成される。時刻ｔ６〜ｔ７の電極マイナス極性ピーク期間Ｔpn中は、臨界値以上の大電流が通電するために溶滴はさらに大きくなる。時刻ｔ７〜ｔ８の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中は、臨界値以上の大電流が通電するために、溶滴に強い電磁的ピンチ力が作用して溶滴上部にくびれが形成される。しかし、大きなサイズの溶滴に対してアーク力、重力等が作用して、その形状が歪な形状になる場合がある。このような場合には、くびれが充分に進行しない状態で、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐが終了することになる。くびれが充分に進行しない状態で、時刻ｔ８からの電極プラス極性ベース期間Ｔｂに入っても、この期間中には溶滴移行は行われない。このようなときには、時刻ｔ９から２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐを設けて、溶滴移行を促すようにしている。すなわち、時刻ｔ９〜ｔ１０の２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び時刻ｔ１０〜ｔ１１の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けて、溶滴を移行させるようにしている。しかしながら、２回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び２回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けたにもかかわらず、これらの期間中にも溶滴移行が行われなかった場合には、溶滴移行を確実に行うために、さらに、時刻ｔ１１〜ｔ１２の３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び時刻ｔ１２〜ｔ１３の３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けている。もし、溶滴移行が行われていないにもかかわらず、時刻ｔ９又はｔ１１において電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行すると、大きな溶滴がさらに巨大になり、ピーク電流の通電と同期することなくランダムに移行するようになる。このような状態になると、スパッタの発生が多くなり、ビード外観も悪くなる。したがって、１パルス周期ごとに１つの溶滴を移行させることは、良好な溶接品質を得るために重要である。３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂにおいても、溶滴移行が行われないことは極まれなことである。したがって、本実施の形態では、３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中に溶滴移行が行われたか否かにかかわらず、電極マイナス極性ベース期間Ｔbnに移行する。

電極マイナス極性電流比率を通常範囲よりも大きく設定した交流パルスアーク溶接では、パルス周波数は１００Ｈｚ程度となる。パルス周波数はパルス周期の逆数であるので、１秒間に１００回のパルス周期が繰り返されることになる。この１００回のパルス周期のほとんどは、上述した第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)と同様の動作となる。これは、１回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ又は１回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂ中において、溶滴移行がほとんど行われるためである。しかし、ときたま、溶滴移行が行われない場合が生じる。このような場合には、上述した第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔｆ(n+1)と同様の動作を行うことによって、２回目又は３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けて、１パルス１溶滴移行の状態を維持するようにしている。従来技術のように、第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)と同様の動作だけを行っている場合には、ときたま生じる１パルス周期中に溶滴移行が行われなかった状態を起因として、溶接状態が不安定になることがあった。本実施の形態では、このような状態になることを抑制することができる。さらに、本実施の形態では、３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び３回目の電極プラス極性ベース期間Ｔｂを設けることによって、上述した実施の形態１よりも１パルス１溶滴移行状態を維持する確率が高くなった。

上述した実施の形態２に係る交流パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図は、上述した図２と同一である。但し、上記のタイマ回路ＴＭの動作が、以下のように変更になる。タイマ回路ＴＭは、パルス周期信号Ｔｆ、電極マイナス極性ピーク期間設定信号Ｔpnr、電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔpr、電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbr及び溶滴移行判別信号Ｍｄを入力として、以下の処理を行い、タイマ信号Ｔｍを出力する。
（１）パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点から電極マイナス極性ピーク期間設定信号Ｔpnrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を１にして出力する。
（２）続いて、電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を２にして出力する。
（３）続いて、電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を３にして出力する。そして、この期間が終了した時点で、溶滴移行判別信号ＭｄがＨｉｇｈレベル（溶滴移行あり）であるかを判断し、ＹＥＳならば（８）に進み、ＮＯならば（４）に進む。
（４）続いて、再び電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を２にして出力する。
（５）続いて、再び電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を３にして出力する。そして、この期間が終了した時点で、溶滴移行判別信号ＭｄがＨｉｇｈレベル（溶滴移行あり）であるかを判断し、ＹＥＳならば（８）に進み、ＮＯならば（６）に進む。
（６）続いて、再び電極プラス極性ピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を２にして出力する。
（７）続いて、再び電極プラス極性ベース期間設定信号Ｔbrによって定まる期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を３にして出力する。
（８）続いて、再びパルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベルになるまでの期間中は、タイマ信号Ｔｍの値を４にして出力する。以後、これらの動作を繰り返す。

上述した実施の形態１及び２において、電極プラス極性ベース期間Ｔｂを０（期間を削除）に設定しても良い。このようにすれば、電極マイナス極性電流比率を大きな値にさらに設定しやすくなる。また、上述した実施の形態１及び２では、全ての期間が定電流制御されている場合を説明した。この場合には、溶滴移行によってアーク長が急変しても、溶接電流Ｉｗの値は変化しない。このために、溶滴移行の有無の判別を溶接電圧Ｖｗの変化によって判別している。しかし、溶滴移行の有無を判別するためには、定電圧制御し、溶接電流Ｉｗの変化によって判別する方が判別精度が向上する場合がある。特に、電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ中に溶滴移行が行われたかを判別する場合には、判別精度が向上する。このために、（１）全期間、（２）１回目〜３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ及び電極プラス極性ベース期間Ｔｂ、（３）１回目〜３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐ、（４）２回目及び３回目の電極プラス極性ピーク期間Ｔｐのいずれか１つを選択して、これらの期間中は定電圧制御するようにしても良い。

１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＤＶ 駆動回路
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＮ 電極マイナス極性
ＥＰ 電極プラス極性
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｉｂ （電極プラス極性）ベース電流
Ｉbn 電極マイナス極性ベース電流
ＩＢＮＲ 電極マイナス極性ベース電流設定回路
Ｉbnr 電極マイナス極性ベース電流設定信号
ＩＢＲ 電極プラス極性ベース電流設定回路
Ｉbr 電極プラス極性ベース電流設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＮＴ インバータトランス
ＩＮＶ インバータ回路
Ｉｐ （電極プラス極性）ピーク電流
Ｉpn 電極マイナス極性ピーク電流
ＩＰＮＲ 電極マイナス極性ピーク電流設定回路
Ｉpnr 電極マイナス極性ピーク電流設定信号
ＩＰＲ 電極プラス極性ピーク電流設定回路
Ｉpr 電極プラス極性ピーク電流設定信号
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＤ 溶滴移行判別回路
Ｍｄ 溶滴移行判別信号
Ｎｄ 電極マイナス極性駆動信号
ＮＴＲ 電極マイナス極性トランジスタ
Ｐｄ 電極プラス極性駆動信号
ＰＴＲ 電極プラス極性トランジスタ
Ｒen 電極マイナス極性電流比率
ＳＷ 切換回路
Ｔｂ （電極プラス極性）ベース期間
Ｔbn 電極マイナス極性ベース期間
ＴＢＲ 電極プラス極性ベース期間設定回路
Ｔbr 電極プラス極性ベース期間設定信号
Ｔen 電極マイナス極性期間
Ｔep 電極プラス極性期間
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＭ タイマ回路
Ｔｍ タイマ信号
Ｔｐ （電極プラス極性）ピーク期間
Ｔpn 電極マイナス極性ピーク期間
ＴＰＮＲ 電極マイナス極性ピーク期間設定回路
Ｔpnr 電極マイナス極性ピーク期間設定信号
ＴＰＲ 電極プラス極性ピーク期間設定回路
Ｔpr 電極プラス極性ピーク期間設定信号
ＶＡＶ 電圧平均化回路
Ｖav 電圧平均値（信号）
Ｖｂ ベース電圧
Ｖbn 電極マイナス極性ベース電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧・周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定（値／信号）
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ ワイヤ送給モータ

Claims (5)

1. 溶接ワイヤを送給すると共に、電極マイナス極性ピーク期間中は臨界値以上の電極マイナス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ピーク期間中は臨界値以上の電極プラス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ベース期間中は臨界値未満の電極プラス極性ベース電流を通電し、続けて電極マイナス極性ベース期間中は臨界値未満の電極マイナス極性ベース電流を通電し、これらの通電を１周期として繰り返して溶接を行う交流パルスアーク溶接制御方法において、
   前記電極プラス極性ピーク期間又は前記電極プラス極性ベース期間中に溶滴移行が行われなかったときは、前記電極プラス極性ベース期間と前記電極マイナス極性ベース期間との間に前記電極プラス極性ピーク期間及び前記電極プラス極性ベース期間を再度設ける、
   ことを特徴とする交流パルスアーク溶接制御方法。
2. 再度設けた前記電極プラス極性ピーク期間又は再度設けた前記電極プラスベース期間中に溶滴移行が行われなかったときは、さらに再度電極プラス極性ピーク期間及び前記電極プラス極性ベース期間を設ける、
   ことを特徴とする請求項１記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
3. 前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化によって判別する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
4. 前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化率が予め定めた基準値未満であったことによって判別する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流パルスアーク溶接制御方法。
5. 前記溶滴移行が行われなかったことを、溶接電圧の変化が所定範囲内であったことによって判別する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流パルスアーク溶接制御方法。

Images