特許ウォッチ

公開番号2025164478
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068483
出願日2024-04-19
発明の名称制御方法、溶接電源、溶接システム及び制御プログラム
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類B23K 9/095 20060101AFI20251023BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】ガスメタルアーク溶接において、パルスの有無を問わず、かつ最大溶接電流が500A以下の場合であっても、優れた溶込み性能を実現する。
【解決手段】ガスメタルアーク溶接における制御方法が、検出された瞬時電圧(Vo)と、前記瞬時電圧(Vo)から算出される平均電圧(Vave)とを制御部へ入力するステップと、前記制御部において、少なくとも前記瞬時電圧(Vo)と、前記平均電圧(Vave)と、アーク電圧基準値(Vsa)と、割合Rを含む下記式(A)に基づいてアーク電圧の誤差(Verr)を算出するステップと、前記アーク電圧の誤差(Verr)に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出するステップとを有し、式(A)は、Verr={R×(Vsa-Vo)}+{(1-R)×(Vsa-Vave)}であり、前記割合Rは0.25以上である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ガスメタルアーク溶接における制御方法であって、
検出された瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記瞬時電圧（Ｖｏ）から算出される平均電圧（Ｖａｖｅ）とを制御部へ入力するステップと、
前記制御部において、少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出するステップと、
前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出するステップと、
を有し、
前記割合Ｒは０．２５以上であることを特徴とする、制御方法。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
短絡及びアークを判別するステップと、
短絡を判定した直後に、予め定めた短絡解除電流値まで電流を増加するステップと、
をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記アーク電圧基準値（Ｖｓａ）は、少なくとも、電圧設定値（Ｖｓ）と外部特性（Ａｃ）とに基づいて算出されることを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
前記割合Ｒは０．９０以上であることを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
前記短絡解除電流値は、設定電流よりも大きい値であり、
前記電流を増加するステップでは、前記短絡を判定した直後に、２００Ａ／ｍｓｅｃ以上の傾きで前記短絡解除電流値まで電流を増加し、前記短絡の解除を判定するまで、電流の値を前記短絡解除電流値で維持することを特徴とする、請求項２に記載の制御方法。
【請求項６】
ガスメタルアーク溶接に用いられる溶接電源であって、
予め定められた期間中に検出された瞬時電圧（Ｖｏ）の平均値である平均電圧（Ｖａｖｅ）を算出する平均アーク電圧算出部と、
前記瞬時電圧（Ｖｏ）及び前記平均電圧（Ｖａｖｅ）の入力に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出する制御回路とを備え、
前記制御回路では、少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいて前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、
前記割合Ｒは０．２５以上である、溶接電源。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）
【請求項７】
ガスメタルアーク溶接に用いられる、溶接電源を備えた溶接システムであって、
前記溶接電源は、
予め定められた期間中に検出された瞬時電圧（Ｖｏ）の平均値である平均電圧（Ｖａｖｅ）を算出する平均アーク電圧算出部と、
前記瞬時電圧（Ｖｏ）及び前記平均電圧（Ｖａｖｅ）の入力に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出する制御回路とを備え、
前記制御回路では、少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいて前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、
前記割合Ｒは０．２５以上である、溶接システム。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）
【請求項８】
ガスメタルアーク溶接における制御プログラムであって、制御回路によって実行された時に、
検出された瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記瞬時電圧（Ｖｏ）から算出される平均電圧（Ｖａｖｅ）とを入力とし、
少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、
前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出し、
前記割合Ｒは０．２５以上であることを特徴とする、制御プログラム。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスメタルアーク溶接における制御方法、溶接電源、溶接システム及び制御プログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスメタルアーク溶接において、優れた溶込み性能を得るために、従来では「埋もれアーク」という状態になるように溶接条件を設定することがある。埋もれアークは、一般的に、電極となる溶接ワイヤと母材（以降、「被溶接材」又は「ワーク」とも称する。）の間で発生するアークの圧力（以降、「アーク圧」とも称する。）によって、母材側の溶融部（以降、「溶融池」とも称する。）が押され、凹状になり、その凹み部分の空間（以降、「埋もれ空間」とも称する。）の中に溶接ワイヤの先端部が入り込んだ状況で発生するアークの状態を指す。この埋もれアークの状態を安定的に維持することによって、深い溶込み効果や溶接欠陥（融合不良、ブローホールなど）の抑制効果などを得ることができる。
【０００３】
ここで、安定的に埋もれアークを維持する従来技術としては、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。特許文献１では、母材の被溶接部に溶接ワイヤを送給すると共に、溶接ワイヤに平均電流３００Ａ以上の溶接電流を供給することによって、溶接ワイヤの先端部及び被溶接部間にアークを発生させ、母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接方法であって、先端部及び被溶接部間に発生したアークによって母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる埋もれ空間に先端部が進入する速度で、溶接ワイヤを送給し、溶接電流を変動させ、大電流期間における溶接電流を、溶接ワイヤの先端部から溶融部分の側部への溶滴移行が各大電流期間で複数回行われるように制御する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、埋もれアークにて溶接する第１モード、又はオープンアークにて溶接する第２モードを選択するモード設定回路と、突き出し長さが長くなった場合、溶接ワイヤの送給速度が速くなり、突き出し長さが短くなった場合、送給速度が遅くなるように、送給速度を制御する送給速度制御回路と、突き出し長さが長くなった場合、出力電圧が大きくなり、突き出し長さが短くなった場合、出力電圧が小さくなるように、電源部の出力を制御する電圧制御回路とを備え、溶接ワイヤの突き出し長さに応じた送給速度の変化量に対する出力電圧の変化量は、第１モード設定時の方が第２モード設定時に比べて小さくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１８／１０５５４８号
特開２０２０－１９２５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２ともに、埋もれアークを安定的に維持する条件として、パルス電流かつ平均電流３００Ａ以上（最大溶接電流：８００Ａ）の大電流を用いる必要があり、限られた電流域にのみにしか適用できない。さらに、最大溶接電流が１０００Ａまで出力できる電源を用いるか、あるいは電源を複数並列して用いる必要があるなど設備的な制約もある。特許文献１及び特許文献２は、ともに、最大溶接電流が５００Ａまで出力できる汎用的な溶接電源のみでは適用できない。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルスの有無を問わず、かつ最大溶接電流が５００Ａ以下の場合であっても、優れた溶込み性能を有することができるガスメタルアーク溶接における制御方法、溶接電源、溶接システム及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、下記の構成からなる。
【０００９】
（１）ガスメタルアーク溶接における制御方法であって、
検出された瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記瞬時電圧（Ｖｏ）から算出される平均電圧（Ｖａｖｅ）とを制御部へ入力するステップと、
前記制御部において、少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出するステップと、
前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出するステップと、
を有し、
前記割合Ｒは０．２５以上であることを特徴とする、制御方法。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）
【００１０】
（２）ガスメタルアーク溶接に用いられる溶接電源であって、
予め定められた期間中に検出された瞬時電圧（Ｖｏ）の平均値である平均電圧（Ｖａｖｅ）を算出する平均アーク電圧算出部と、
前記瞬時電圧（Ｖｏ）及び前記平均電圧（Ｖａｖｅ）の入力に基づいてアーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）に基づいて、少なくとも電流又は電圧のいずれか一つの指令値を算出する制御回路とを備え、
前記制御回路では、少なくとも前記瞬時電圧（Ｖｏ）と、前記平均電圧（Ｖａｖｅ）と、アーク電圧基準値（Ｖｓａ）と、割合Ｒを含む下記式（Ａ）に基づいて前記アーク電圧の誤差（Ｖｅｒｒ）を算出し、
前記割合Ｒは０．２５以上である、溶接電源。
Ｖｅｒｒ＝｛Ｒ×（Ｖｓａ－Ｖｏ）｝＋｛（１－Ｒ）×（Ｖｓａ－Ｖａｖｅ）｝・・・式（Ａ）
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許