电弧焊接方法以及电弧焊接装置技术领域
本发明涉及将作为消耗电极的焊丝重复正向传送和反向传送的同时
交替地产生短路状态和电弧状态来进行焊接的电弧焊接控制方法以及电
弧焊接装置。
背景技术
以往，公知一种消耗电极式电弧焊接，其为了减少焊接作业工序中的
损耗工序即溅射物除去工序，以降低溅射为目的，对焊丝进给速度重复进
行正向传送和反向传送，交替地产生短路状态和电弧状态来进行焊接。
图9是表示在以往的电弧焊接控制方法中，焊丝进给速度和焊接输出
的时间变化的时间波形的图。
例如，关于供给作为消耗电极的焊丝的同时交替地产生短路状态和电
弧状态来进行焊接的电弧焊接控制方法，公知有如下的方法。即，设置：
进给速度控制器，其控制焊丝进给电动机，使得对焊丝进给速度周期性地
重复正向传送和反向传送；以及输出控制器，其接收该进给速度控制器的
增减信号，从而如图9所示那样控制成在焊丝进给量少的期间，使焊接输
出成为低输出，在焊丝进给量多的期间，使焊接输出成为高输出。由此，
在短路状态时，能够利用降低焊丝进给速度而带来的脱离力作为焊丝熔融
块的过渡力，即使是降低了成为产生溅射的主要原因的短路电流，也能够
持续稳定的短路过渡焊接(例如，参照专利文献1)。
在一般的电弧焊接控制中，进行如下控制：以固定速度输出相当于设
定电流的焊丝进给速度，并基于电弧期间的焊接电压来输出焊接电流，使
输出电压与设定电压一致。
根据专利文献1所示的技术，如图9所示，对焊丝进给速度周期性地
重复正向传送Z1和反向传送Z2而使其增减。由此，在焊丝进给量少的
期间将焊接输出设为低输出、在焊丝进给量多的期间将焊接输出设为高输
出的控制方法中，在短路的一个周期中以一定的比率产生短路期间和电弧
期间。由此，由于电弧稳定，所以能够降低溅射的产生。但是，若采用一
般的基于电弧期间的恒压控制即焊接电压来输出焊接电流的方法，则认为
焊接电压很难与设定电压一致。这是因为，由于电弧期间固定，所以需要
在决定的时间内控制焊接电压。此外，若过度控制焊接电压，会增加增益，
电弧长度变动变大，存在引起电弧的不稳定的可能性。通过这些问题可知，
存在难以稳定地控制焊接电流和焊接电压的课题。
专利文献1：日本特开昭62-6775号公报
发明内容
本发明是用于解决上述课题的，提供一种在使焊丝进给速度周期性地
重复正向传送和反向传送来周期性地产生短路状态和电弧状态，从而进行
焊接的电弧焊接控制方法中，实现稳定地控制焊接电压的方法以及实现该
方法的装置。
本发明的电弧焊接方法使用作为消耗电极的焊丝，重复短路状态和电
弧状态来进行焊接，并决定对应于设定电流的短路电流的增加斜率，基于
上述设定电压与输出电压之差，随着时间改变对应于上述设定电流的上述
短路电流的增加斜率，从而控制为上述输出电压的电压值与上述设定电压
的电压值一致。
根据这个方法，通过使输出电压对准设定电压，从而能够稳定地控制
焊接电压。
此外，本发明的电弧焊接装置在作为消耗电极的焊丝和被焊接物之间
重复电弧状态和短路状态来进行焊接，该电弧焊接装置包括：开关元件，
其控制焊接输出；焊接电压检测部，其检测焊接电压；状态检测部，其基
于焊接电压检测部的输出，检测是短路状态还是电弧状态；短路控制部，
其接收来自状态检测部的短路的信号，在短路期间进行短路电流的控制；
电弧控制部，其接收来自状态检测部的电弧的信号，在电弧期间进行电弧
电压的控制；设定电流设定部，其用于设定设定电流；以及设定电压设定
部，其用于设定设定电压，短路控制部包括：增加斜率基本设定部，其基
于操作者设定的设定电流，决定短路电流的增加斜率；以及增加斜率控制
部，其基于由设定电压设定部设定的电压与焊接电压检测部检测出的电压
之差，改变由增加斜率基本设定部决定的短路电流的增加斜率；基于由设
定电压设定部设定的设定电压与由焊接电压检测部检测出的电压之差，短
路控制部改变短路电流的增加斜率。
根据这个结构，通过使输出电压对准设定电压，从而能够稳定地控制
焊接电压。
此外，本发明的电弧焊接装置在作为消耗电极的焊丝和被焊接物之间
重复电弧状态和短路状态来进行焊接，该电弧焊接装置包括：开关元件，
其控制焊接输出；焊接电压检测部，其检测焊接电压；状态检测部，其基
于焊接电压检测部的输出，检测是短路状态还是电弧状态；短路控制部，
其接收来自状态检测部的短路的信号，在短路期间进行短路电流的控制；
电弧控制部，其接收来自状态检测部的电弧的信号，在电弧期间进行电弧
电压的控制；设定电流设定部，其用于设定设定电流；以及设定电压设定
部，其用于设定设定电压，短路控制部包括：增加斜率基本设定部，其基
于操作者设定的设定电流，决定短路电流的第一阶段的增加斜率和短路电
流的第二阶段的增加斜率；临界点基本设定部，其基于操作者设定的设定
电流，决定短路电流的增加斜率从短路电流的第一阶段的增加斜率变化为
短路电流的第二阶段的增加斜率的临界点；增加斜率控制部，其基于由设
定电压设定部设定的电压与焊接电压检测部检测出的电压之差，改变由增
加斜率基本设定部决定的短路电流的第一阶段的增加斜率和短路电流的
第二阶段的增加斜率；以及临界点控制部，其基于由设定电压设定部设定
的电压和焊接电压检测部检测出的电压之差，改变由临界点基本设定部决
定的短路电流的增加斜率的临界点；基于由设定电压设定部设定的设定电
压与由焊接电压检测部检测出的电压之差，短路控制部改变短路电流的第
一阶段的增加斜率、短路电流的第二阶段的增加斜率以及临界点的电流值
中的至少任一个。
根据这个结构，通过使输出电压高精度地对准设定电压，从而能够进
一步稳定地控制焊接电压。
如上所述，根据本发明，在产生短路状态和电弧状态来进行焊接的控
制方法中，控制短路电流的增加斜率或短路电流的增加斜率变化的临界
点、峰值期间和基本期间的电流值或峰值期间的时间。由此，能够使短路
期间和电弧期间的比率随着时间变动，能够使输出电压对准设定电压。因
此，能够稳定地控制焊接电压。
此外，是一种通过对焊丝进给速度周期性地重复正向传送和反向传送
来产生短路状态和电弧状态从而进行焊接的控制方法，焊丝进给速度的正
向传送和反向传送的波形也是正弦波或梯形波。由此，能够减小对进给电
动机或齿轮等电动机周边部件的负荷。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊
接电流的时间波形的图。
图2是表示本发明的实施方式1中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊
接电流的时间波形的图。
图3是表示本发明的实施方式1中的输出电压与短路电流的增加斜率
的关系的一例的图。
图4是表示本发明的实施方式1中的输出电压与短路电流临界点的关
系的一例的图。
图5是表示本发明的实施方式1中的输出电压与峰值电流值的关系的
一例的图。
图6是表示本发明的实施方式1中的输出电压与峰值电流时间的关系
的一例的图。
图7是表示本发明的实施方式1中的电弧焊接装置的示意结构的结构
图。
图8是表示本发明的实施方式2中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊
接电流的时间波形的图。
图9是表示以往的焊丝进给速度和焊接输出的时间波形的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，由于对相
同的结构元件附加了相同的符号，所以有时省略说明。另外，本发明并不
是由该实施方式所限定的。
(实施方式1)
在本实施方式中，首先说明焊接控制方法，之后说明焊接装置。
图1和图2表示交替地重复短路状态和电弧状态的消耗电极式电弧焊
接中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊接电流的时间波形。
在图1和图2中，P1表示开始了短路的时刻，而且也是短路初期时
间的开始的时刻。P2表示短路初期时间的结束时刻，而且也是开始了短
路电流的每个单位时间的电流增加量、即短路电流的增加斜率(di/dt)的
输出的时刻。此外，P3是成为短路电流的第一阶段的增加斜率(di1/dt)
和第二阶段的增加斜率(di2/dt)的临界点的时刻。此外，P4表示短路电
流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)的输出结束的时刻，而且也是检测出
在熔池和焊丝前端之间出现的熔滴的中间变细部分(くびれ)并瞬间过渡
到低电流的时刻。此外，P5是熔滴的中间变细部分脱离且短路状态结束
而产生了电弧的时刻。而且也是在电弧产生之后立即开始输出峰值电流的
焊接电流的时刻。此外，P6是开始了从峰值电流到基本电流的过渡的时
刻。从P6到P7，既可以是电流控制，也可以是电压控制。从P7输出基
本电流，P8表示产生了下一个短路的时刻。
此外，在图1和图2所示的焊丝进给控制中，是以规定的频率和规定
的振幅周期性地重复作为基本波形的正弦波状的正向传送和反向传送的
焊丝进给控制。因此，在出现正向传送侧的峰值时，在P1周边产生短路，
在出现反向传送侧的峰值时，在P5周边产生电弧。由此，短路状态或电
弧状态的产生基本上依赖于周期性地重复焊丝进给速度的正向传送和反
向传送的焊丝进给控制。
图1是在输出电压大于设定电压时想要立即将输出电压控制得较小
的情况。即，以短路电流的第一阶段的斜率(di1/dt)(以下，设为图1所
示的“IS1”)、短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)(以下，设为图1
所示的“IS2”)、从短路电流的第一阶段的斜率IS1变化为短路电流的第
二阶段的增加斜率IS2的临界点的电流值(图1所示的“ISC”)、峰值电
流和峰值时间以及基本电流分别大于对应于设定电流的各个基准值的方
式，表示了短路的一个周期的控制例。
另外，例如，将多个周期的平均值或规定期间的电压的平均值求出多
个，并对这些多个平均值取平均，从而能够求出输出电压。
图2是在输出电压小于设定电压时想要立即将输出电压控制得较大
的情况。即，以短路电流的第一阶段的斜率IS1、短路电流的第二阶段的
增加斜率IS2、从短路电流的第一阶段的斜率IS1变化为短路电流的第二
阶段的增加斜率IS2的临界点的电流值(ISC)、峰值电流和峰值时间以及
基本电流分别大于对应于设定电流的各个基准值的方式，表示了短路的一
个周期的控制例。
另外，在图1和图2中，用虚线表示了使输出电压符合设定电压时的
电流波形和电压波形，作为基本波形。并且，用实线表示了按照输出电压
符合设定电压的方式进行恒压控制的控制例。
首先，以下说明在图1和图2中用虚线表示的、P1至P8的期间即短
路的一个周期的基本控制。
在P1周边的时刻，在正弦波状的焊丝进给控制的正向传送的峰值时，
焊丝接触到被焊接物而产生短路。然后，在从P1至P2的短路初期时间，
输出比产生短路时的P1之前的电流还低的短路初期电流。
这里，说明将从P1至P2为止的短路初期时间设为低电流的目的。
若在产生短路之后立即向高电流增加短路电流，则短路立即变开路，之后
会立即再次产生短路，因此会破坏短路的周期性。因此，通过就在产生短
路之后设置输出低电流的期间，从而可靠地确保短路的状态。若是在这样
确保了短路的状态之后，就能够进行向高电流增加短路电流的控制。
另外，短路初期时间和短路初期电流值是通过实验验证等导出后采用
的。并且，这些短路初期时间和短路初期电流的基本设定值采用通过实验
验证等导出的、以某一焊接速度(在该实施方式中，设为1m/min)进行
了焊接时短路期间与电弧期间的比率分别为50％且能够进行稳定的焊接
的适当的值。并且，在未图示的存储部中与设定电流对应地存储短路初期
时间和短路初期电流值，作为表格等。
接着，在P2时刻，从焊丝与被焊接物可靠地短路的的状态，基于设
定电流来决定短路电流的第一阶段的增加斜率IS1。并且，实际的短路电
流沿着该短路电流的第一阶段的增加斜率IS1上升，达到作为P3时刻的
短路电流的临界点的电流值ISC。于是，实际的短路电流沿着根据设定电
流决定的短路电流的第二阶段的增加斜率IS2而增加。另外，短路电流的
第一阶段的增加斜率IS1、短路电流的第二阶段的增加斜率IS2以及成为
短路电流的临界点的电流值ISC的基本设定值采用通过实验验证导出的、
以某一焊接速度(在该实施方式中，设为1m/min)进行了焊接时短路期
间Ts与电弧期间Ta的比率分别为50％且能够进行稳定的焊接的适当的
值。并且，在未图示的存储部中与设定电流对应地存储这些短路电流的增
加斜率(di/dt)以及临界点，作为表格或数学式等。另外，利用短路期间
Ts和电弧期间Ta之和(周期T)的倒数来表示焊丝进给的频率F，利用
振幅速度AV来表示正向传送和反向传送之和。
接着，从P4至P5，如现有技术那样，进行检测熔融的焊丝的中间变
细部分来使短路电流急剧降低的控制。
接着，在P5周边，在出现基于正弦波状的焊丝进给控制的反向传送
的峰值时，焊丝脱离被焊接物，短路变成开路。此外，在从P5至P6的
电弧期间，从电弧产生初期时刻的P5开始通过电流控制，使电流以规定
的斜率上升至峰值电流IP。此外，若需要维持峰值电流IP来进行输出，
则还能够继续必要的时间。
接着，从P6至P7，既可以通过电压控制，根据焊接电压来输出焊接
电流，也可以进行电流控制来输出规定的电流。不论是哪种控制，若使熔
滴增大，则都需要稳定地维持适当的电弧长度。
接着，从P7至P8，通过电流控制来保持基本电流IB的状态，并作
为等待产生下一个短路P8的状态。在P8周边，在出现基于正弦波状的
焊丝进给控制的正向传送的峰值时，焊丝与被焊接物接触，从而产生短路。
通过保持基本电流IB的状态，从而具有如下的效果：确保容易产生短路
的状态，并且即使产生了微小短路，也因焊接电流低而不易产生大粒溅射
物。
另外，从P5至P6的峰值电流IP和峰值电流时间PW、以及从P7至
P8的基本电流IB是通过实验验证等导出之后采用的。并且，这些峰值电
流IP和峰值电流时间PW以及基本电流IB的基本设定值采用通过实验验
证等导出的、以某一焊接速度(在该实施方式中，设为1m/min)进行了
焊接时短路期间Ts与电弧期间Ta的比率分别为50％且能够进行稳定的焊
接的适当的值。并且，在未图示的存储部中与设定电流对应地存储峰值电
流IP和峰值电流时间PW以及基本电流IB，作为表格等。
如以上所述，将P1至P8的控制作为一个周期，重复该周期来进行
焊接。
以下说明图1和图2中的、按照输出电压符合设定电压的方式在时间
上进行自动调整的控制。
焊丝进给控制以规定的频率和规定的振幅、以正弦波状周期性地重复
正向传送和反向传送的同时进行焊丝进给，且将该状态设为基本波形。
因此，由于周期性地供给焊丝，所以通过控制短路的每一周期的短路
期间和电弧期间的比率，能够控制输出电压。
例如，在软钢MAG焊接中设定电流为120A时，当短路期间为50％、
电弧期间为50％时，若将电压设为15V，则通过将短路期间调整为40％、
将电弧期间调整为60％，从而能够设成17V。此外，相反地，通过将短
路期间调整为60％、将电弧期间调整为40％，能够设成13V，能够根据
短路期间与电弧期间的比率，将电压控制得较大。
通过在每隔数μs或数十μs，在时间上控制该短路期间和电弧期间的
比率，从而能够对准设定电压。
如图1所示，在为了降低电压而延长短路期间的情况下，通过减小第
一阶段和第二阶段的短路电流的增加斜率IS1、IS2以及短路电流的增加
斜率的临界点IPC，从而能够延迟短路变开路，由此延长短路期间。
通过减小电弧期间Ta的峰值电流IP和基本电流IB，能够缩短电弧
长度，所以能够缩短电弧期间Ta。
如上所述，在焊接期间内输出电流大于设定电流的情况下，减小短路
电流的第一阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的增加斜率IS2、从短
路电流的第一阶段的斜率变成短路电流的第二阶段的增加斜率的临界点
的电流值ISC、以及电弧期间Ta的峰值电流IP和基本电流IB。由此，能
够将短路期间Ta调整得较长、将电弧期间Ta调整得较短，可在时间上自
动调整成输出电压降低。
与此相反，如图2所示，在为了提高电压而缩短短路期间Ts的情况
下，通过将第一阶段和第二阶段的短路电流的增加斜率IS1、IS2以及短
路电流的增加斜率的临界点ISC设置成比与设定电流对应的值还大，从
而能够提前短路变开路、缩短短路期间Ts。
通过将电弧期间Ta的峰值电流IP和基本电流IB的电流设置成比与
设定电流对应的值还大，从而能够延长电弧长度、延长电弧期间Ta。
如上所述，在焊接期间内输出电流小于设定电流的情况下，通过增加
短路电流的第一阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的增加斜率IS2、
从短路电流的第一阶段的斜率变成短路电流的第二阶段的增加斜率的临
界点的电流值ISC、以及电弧期间Ta的峰值电流IP和基本电流IB，从而
能够将短路期间Ta调整得较长、将电弧期间Ta调整得较短，可在时间上
自动调整成输出电压变高。
另外，作为自动调整的例子，也可以对电压差分值与短路电流的第一
阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的增加斜率IS2以及临界点的电流
值ISC建立关联后存储在未图示的存储部中，并根据电压差分值来决定
短路电流的第一阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的增加斜率IS2以
及临界点的电流值ISC。或者，也可以将对电压差分值与短路电流的第一
阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的增加斜率IS2以及临界点的电流
值ISC建立关联后的数学式存储在未图示的存储部中，并根据电压差分
值来决定短路电流的增加斜率(di/dt)以及临界点的电流值ISC。
也可以与上述的短路电流的第一阶段的斜率IS1和短路电流的第二
阶段的增加斜率IS2以及临界点的电流值ISC相同地，将峰值电流IP和
峰值电流时间PW以及基本电流IB也存储在存储部中，从而进行决定。
即，本发明的电弧焊接方法使用作为消耗电极的焊丝，重复短路状态
和电弧状态来进行焊接，且包括以下方法：决定对应于设定电流的短路电
流的增加斜率，基于设定电压和输出电压之差，随着时间改变对应于设定
电流的短路电流的增加斜率(di/dt)，从而将输出电压的电压值控制成与
设定电压的电压值一致。
根据该方法，通过使输出电压符合设定电压，从而能够稳定地控制焊
接电压。
此外，也可以是如下的方法，即：在输出电压小于设定电压的情况下，
使短路电流的增加斜率(di/dt)变化得比对应于设定电流的短路电流的增
加斜率(di/dt)更陡，在输出电压大于设定电压的情况下，使短路电流的
增加斜率(di/dt)变化得比对应于设定电流的短路电流的增加斜率(di/dt)
更缓。
根据该方法，能够进一步高精度且稳定地控制焊接电压。
此外，也可以是如下的方法，即：与对应于设定电压和输出电压的差
分值的绝对值成比例地改变短路电流的增加斜率(di/dt)，或者将短路电
流的增加斜率(di/dt)改变为基于与设定电压和输出电压的差分值对应的
变化率的值。
根据这个方法，能够进一步高精度且稳定地控制焊接电压。
接着，使用图3说明控制短路电流的增加斜率(di/dt)的例子。图3
是表示本发明的实施方式1中的输出电压与短路电流的增加斜率(di/dt)
的关系的一例的图。关于短路电流的增加斜率(di/dt)，例示了第一阶段
的增加斜率IS1。
例如，在设定电压与输出电压相同的情况下，如图3所示，短路电流
的第一阶段的增加斜率IS1是一元值150A/ms。这里，一元值意味着输出
电压的初期值，该输出电压的初期值成为设定电压。但是，考虑输出电压
为设定电压-α(这里，α＝2V)的情况。即，在输出电压比设定电压小2V
的输出情况下，为了提高输出电压，如图3的曲线图所示，短路电流的第
一阶段的增加斜率IS1从一元值150A/ms增加40A/ms而成为190A/ms。
由此，控制短路期间Ts缩短。
此外，还可以通过对如图3所示的特性乘以系数等来增加或减小调整
量。
另外，关于短路电流的第一阶段的斜率IS1和短路电流的第二阶段的
增加斜率IS2的变更，也可以在第一阶段和第二阶段增加或减少相同值来
进行变更，也可以单独进行变更。例如，也可以仅在第一阶段增加或减少，
在第二阶段不变更。
此外，在图3中，举例说明了在输出电压和设定电压之差为±1V时
将短路电流的增加斜率设为±20A/ms的绝对值方式，但也可以是±1V时设
为±20％/ms的变动率方式。
此外，在图3中，表示了输出电压和短路电流的增加斜率(di/dt)的
关系为一次函数的例子，但并不限于此，只要是增加斜率的符号相同，则
例如也可以是二次曲线等一次函数以外的函数。
接着，使用图4说明第一阶段的短路电流的增加斜率IS1和第二阶段
的短路电流的增加斜率IS2的临界点ISC的变更。图4是表示本发明的实
施方式1中的输出电压与短路电流的临界点的电流值ISC的关系的一例
的图。
例如，在设定电压与输出电压相同的情况下，如图4所示，作为短路
电流的临界点的电流值是一元值200A。但是，考虑输出电压为设定电压
-α(这里，α＝2V)的情况。即，在输出电压比设定电压小2V的输出情
况下，为了提高输出电压，作为短路电流的临界点的电流值ISC成为对
一元值200A增加了40A的240A，控制短路期间Ts缩短。
此外，还可以通过对如图4所示的特性乘以系数等来增加或减小调整
量。
另外，在图4中，举例说明了±1V时设为±20A的绝对值方式，但也
可以是±1V时设为±20％的变动率方式。
此外，在图4中，输出电压与临界点的电流值ISC的关系是一次函
数，但只要是增加斜率的符号相同，则例如也可以是二次曲线等一次函数
以外的函数。
如图3和图4所示，在以相对设定电压变大或变小的值作为输出电压
来进行输出的情况下，根据该输出，改变从P2至P3的第一阶段的短路
电流的增加斜率IS1、从P3至P4的第二阶段的短路电流的增加斜率IS2、
以及P3时刻成为短路电流的临界点的电流值ISC。
此外，如图3和图4所示，也可以对第一阶段的短路电流的增加斜率
IS1、第二阶段的短路电流的增加斜率IS2、以及成为临界点的电流值ISC
设置上限值和下限值，由此，能够防止过度的调整。若不设置上限值和下
限值，则导致短路电流的增加斜率(di/dt)和短路电流的临界点ISC向增
大的方向过度变动，溅射会大幅地增加，且电弧会变得不稳定。
另外，从P2至P3的第一阶段的短路电流的增加斜率IS1、从P3至
P4的第二阶段的短路电流的增加斜率IS2、以及P3时刻成为短路电流的
临界点的电流值ISC是基于输出电压与设定电压的差分值、进给的消耗
电极线的线直径、线种类、线突出长度、所供给的保护气体、以及焊接电
流的设定电流值中的至少一个进行设定的。
即，本发明的电弧焊接方法决定对应于设定电流的短路电流的第一阶
段的增加斜率IS1、以及与短路电流的第一阶段的增加斜率IS1相接的短
路电流的第二阶段的增加斜率IS2，作为对应于设定电流的短路电流的增
加斜率(di/dt)。并且，也可以是如下的方法：基于设定电压和输出电压
之差，随着时间改变短路电流的第一阶段的增加斜率IS1和短路电流的第
二阶段的增加斜率IS2，从而控制成输出电压的电压值与设定电压的电压
值一致。
根据这个方法，通过使输出电压高精度地对准设定电压，从而能够进
一步稳定地控制焊接电压。
此外，也可以是短路电流的第一阶段的增加斜率IS1和短路电流的第
二阶段的增加斜率IS2的增加斜率不同的方法。
根据这个方法，能够将短路期间Ts设定为期望的时间。
此外，也可以是短路电流的第一阶段的增加斜率IS1比短路电流的第
二阶段的增加斜率IS2大的方法。
根据这个方法，能够将短路期间Ts设定为期望的时间。
此外，也可以是如下的方法，即：根据设定电流，决定成为增加斜率
从短路电流的第一阶段的增加斜率IS1变化成短路电流的第二阶段的增
加斜率IS2的临界点的电流值ISC，并根据输出电压和所述设定电压的差
分值，随着时间改变成为临界点的电流值ISC。
根据这个方法，能够防止溅射的大幅度增加和电弧变得不稳定的情
况，能够实现稳定的电弧焊接方法。
此外，也可以是如下的方法，即：在输出电压小于设定电压的情况下，
使成为临界点的电流值ISC变化为比成为对应于设定电流的临界点的电
流值ISC还大，在输出电压大于设定电压的情况下，使成为临界点的电
流值ISC变化为比成为对应于设定电流的临界点的电流值ISC还小。
根据这个方法，能够防止溅射的大幅度增加和电弧变得不稳定的情
况，能够实现稳定的电弧焊接方法。
此外，也可以是如下的方法，即：使成为临界点的电流值ISC与设
定电压和输出电压的差分值对应的绝对值成比例地变化，或者使成为临界
点的电流值ISC变化成基于与设定电压和输出电压的差分值对应的变化
率的值。
根据这个方法，能够防止溅射的大幅度增加和电弧变得不稳定的情
况，能够实现稳定的电弧焊接方法。
接着，使用图5说明电弧期间Ta的峰值电流IP的变更。图5是表示
本发明的实施方式1中的输出电压与峰值电流IP的电流值的关系的一例
的图。
例如，在设定电压与输出电压相同的情况下，如图5所示，作为峰值
电流IP的电流值是一元值300A。但是，考虑输出电压为设定电压+α(这
里，α＝2V)的情况。即，在输出电压比设定电压大2V的输出情况下，
为了提高输出电压，作为峰值电流的电流值成为对一元值300A增加了
30A的330A，控制电弧期间Ta延长。
此外，还可以通过对如图5所示的特性乘以系数等来增加或减小调整
量。
另外，在图5中，举例说明了±1V时设为±15A的绝对值方式，但也
可以是±1V时设为±10％的变动率方式。
此外，在图5中，输出电压和峰值电流IP的关系为一次函数，但只
要是增加斜率的符号相同，则例如也可以是二次曲线等一次函数以外的函
数。
接着，使用图6说明电弧期间Ta的峰值电流时间PW的变更。图6
是表示本发明的实施方式1中的输出电压与峰值电流时间PW的关系的一
例的图。
例如，在设定电压与输出电压相同的情况下，如图6所示，作为峰值
电流时间的时间值是一元值1000μs。但是，考虑输出电压为设定电压+α
(这里，α＝2V)的情况。即，在输出电压比设定电压大2V的输出情况
下，为了提高输出电压，作为峰值电流时间的时间值成为对一元值1000μs
增加了400μs的1400μs，控制电弧期间Ta延长。
此外，还可以通过对如图6所示的特性乘以系数等来增加或减小调整
量。
另外，在图6中，举例说明了±1V时设为±200μs的绝对值方式，但
也可以是±1V时±20％的变动率方式。
此外，在图6中，输出电压和峰值电流时间PW的关系为一次函数，
但只要是增加斜率的符号相同，则例如也可以是二次曲线等一次函数以外
的函数。
如图5和图6所示，在作为相对设定电压变大或变小的值来输出输出
电压的情况下，根据该输出电压，改变从P5至P6的峰值电流IP和峰值
电流时间PW。
此外，如图5和图6所示，也可以对成为峰值电流IP和峰值电流时
间PW的值设置上限值和下限值，由此，能够防止过度的调整。若不设置
上限值和下限值，则导致峰值电流IP和峰值电流时间PW向增大的方向
过度变动，存在溅射大幅度增加、电弧变得不稳定的情况。
另外，从P5至P6的峰值电流IP和峰值电流时间PW、以及成为从
P5至P6的峰值电流IP和峰值电流时间PW的值是基于输出电压与设定
电压的差分值、进给的消耗电极线的线直径、线种类、线突出长度、所供
给的保护气体、以及焊接电流的设定电流值中的至少一个进行设定的。
如上所述，通过进行本实施方式所示的自动调整，控制短路电流的第
一阶段的斜率IS1、短路电流的第二阶段的增加斜率IS2、临界点的电流
值ISC、峰值期间Ta的峰值电流IP和基本电流IB、以及峰值电流时间
PW。由此，能够控制短路期间Ts和电弧期间Ta的比率，能够容易地使
输出电压符合设定电压。
此外，不需要根据所有参数进行恒压控制，仅通过必要的参数进行控
制也没有任何问题。
即，本发明的电弧焊接方法也可以决定对应于设定电流的电弧期间
Ta中的峰值期间的电流值、和电弧期间Ta中的基本期间的电流值，并根
据设定电压和输出电压的差分值，随着时间改变峰值期间的电流值和基本
期间的电流值。
根据这个方法，能够稳定地控制焊接电压。
此外，也可以是如下的方法，即：在输出电压小于设定电压的情况下，
使峰值期间的电流值和基本期间的电流值变化为比对应于设定电流的峰
值期间的电流值和基本期间的电流值还大，并且，在输出电压大于设定电
压的情况下，使峰值期间的电流值和基本期间的电流值变化为比对应于设
定电流的峰值期间的电流值和基本期间的电流值还小。
根据这个方法，能够进一步稳定地控制焊接电压。
此外，也可以是如下的方法，即：将峰值期间的电流值和基本期间的
电流值改变成与设定电压和输出电压的差分值对应的绝对值，或者改变成
基于与设定电压和输出电压的差分值对应的变化率的值。
根据这个方法，能够进一步稳定地控制焊接电压。
此外，也可以是如下的方法，即：决定对应于设定电流的电弧期间中
的峰值期间的时间，并根据设定电压和输出电压的差分值，改变峰值期间
的时间。
根据这个方法，能够进一步稳定地控制焊接电压。此外，能够防止溅
射的大幅度增加、电弧变得不稳定的情况，能够实现稳定的电弧焊接方法。
此外，也可以是如下的方法，即：在输出电压小于设定电压的情况下，
使电弧期间Ta中的峰值期间的时间变化得比对应于设定电流的电弧期间
Ta中的峰值期间的时间长，或者，在输出电压大于设定电压的情况下，
将电弧期间Ta中的峰值期间的时间变化得比对应于设定电流的电弧期间
Ta中的峰值期间的时间短。
根据这个方法，能够进一步稳定地控制焊接电压。此外，能够防止溅
射的大幅度增加、电弧变得不稳定的情况，能够实现稳定的电弧焊接方法。
此外，也可以是如下的方法，即：使电弧期间Ta中的所述峰值期间
的时间变化成与设定电压和输出电压的差分值对应的绝对值，或者变化成
基于与设定电压和输出电压的差分值对应的变化率的值。
根据这个方法，能够防止溅射的大幅度增加、电弧变得不稳定的情况，
能够实现稳定的电弧焊接方法。
此外，也可以是如下的方法，即：将对应于设定电流的焊丝进给速度
设为平均进给速度，并以规定的频率和规定的振幅，使焊丝进给周期性地
重复正向传送和反向传送，从而周期性地产生短路状态和电弧状态来进行
焊接。
根据这个方法，通过使输出电压进一步高精度地对准设定电压，从而
能够进一步稳定地控制焊接电压。
接着，说明进行基于上述的本实施方式1的方法的控制的电弧焊接装
置。
图7是表示本发明的实施方式1的电弧焊接装置的示意结构的结构
图。如图7所示，本实施方式1的电弧焊接装置是在作为消耗电极的焊丝
27和被焊接物30之间重复电弧状态和短路状态来进行焊接的装置。通过
焊丝进给电动机26，对焊丝27周期性地重复正向传送和反向传送。焊丝
27贯通顶端28，从其前端对被焊接物30放电出焊弧(welding arc)29。
该电弧焊接装置包括开关元件3、焊接电压检测部8、状态检测部10、
短路控制部11、电弧控制部16、设定电流设定部23、以及设定电压设定
部24。这里，开关元件3控制焊接输出，焊接电压检测部8检测焊接电
压。此外，状态检测部10基于焊接电压检测部8的输出，检测是短路状
态还是电弧状态，短路控制部11接收来自状态检测部10的短路的信号，
在短路期间Ts内进行短路电流的控制。电弧控制部16接收来自状态检测
部10的电弧的信号，在电弧期间Ta内进行电弧电压的控制。设定电流设
定部23设定设定电流，设定电压设定部24设定设定电压。并且，短路控
制部11包括增加斜率基本设定部12和增加斜率控制部13，且基于在设
定电压设定部24中设定的设定电压和在焊接电压检测部8中检测出的电
压之差，短路控制部11改变短路电流的增加斜率(di/dt)的结构。
根据这个结构，通过使输出电压对准设定电压，从而能够稳定地控制
焊接电压。
本实施方式1的电弧焊接装置，例如按照如下方式构成。如图7所示，
在电弧焊接装置中，来自输入电源1的电力在初级整流部2中被整流，并
通过开关元件3被转换为交流电压。然后，通过变压器4对交流电压进行
降压，通过次级整流部5和作为电感器的DCL6对交流电压进行整流，并
施加到焊丝27和被焊接物30之间。此外，电弧焊接装置包括：驱动部7，
其用于控制开关元件3；焊接电压检测部8，其连接在焊接用电源输出端
子之间；以及焊接电流检测部9，其检测焊接输出电流。并且，电弧焊接
装置包括：状态检测部10，其基于来自焊接电压检测部8的信号，判定
是否产生了短路或电弧；短路控制部11，其从状态检测部10接收短路的
信号，在短路期间Ts内进行短路电流的控制；以及电弧控制部16。这里，
电弧控制部16接收来自状态检测部10的电弧的信号，在电弧期间Ta内
进行电弧电压的控制。并且，包括：用于设定电流的设定电流设定部23、
用于设定电压的设定电压设定部24、以及求出输出电压与在设定电压设
定部24中设定的设定电压之差的差分计算部25。
首先，在下面说明该电弧焊接装置中的焊丝进给控制。
焊丝进给的频率基本设定部21和焊丝进给的振幅基本设定部22对作
为与设定电流设定部23的设定电流值对应的焊丝进给速度的平均进给速
度，输出焊丝进给速度，该焊丝进给速度重复具有规定的频率和规定的振
幅的正弦波状的正向传送和反向传送。
另外，相对于设定电流的平均进给速度或规定的频率和规定的振幅的
关系例如被存储在未图示的存储部中，作为表格或数学式，而且是基于设
定电流决定的。
接着，在下面说明电弧焊接装置中的焊接控制。
焊接电压检测部8连接在焊接用电源输出端子之间，向状态检测部
10输出对应于检测出的电压的信号。状态检测部10基于来自焊接电压检
测部8的信号，判定焊接输出电压在一定值以上还是小于一定值。根据该
判定结果，判定焊丝27是与被焊接物30接触而短路，还是以非接触状态
与被焊接物30产生焊弧，从而输出判定信号。
并且，短路控制部11包括增加斜率基本设定部12、临界点基本设定
部14、增加斜率控制部13、以及临界点控制部15。短路控制部11基于
在设定电压设定部24中设定的设定电压与在焊接电压检测部8中检测出
的电压之差，改变短路电流的第一阶段的增加斜率IS1、短路电流的第二
阶段的增加斜率IS2以及所述临界点的电流值ISC中的至少任一个。这里，
增加斜率基本设定部12基于操作者设定的设定电流，决定短路电流的第
一阶段的增加斜率(di1/dt)和短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)。
临界点基本设定部14基于操作者设定的设定电流，决定短路电流的增加
斜率从短路电流的第一阶段的增加斜率(di1/dt)变化为短路电流的第二
阶段的增加斜率(di2/dt)的临界点的电流值ISC。增加斜率控制部13基
于由设定电压设定部24设定的电压与焊接电压检测部8检测出的电压之
差，改变在增加斜率基本设定部12中决定的短路电流的第一阶段的增加
斜率(di1/dt)和所述短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)。临界点控
制部15基于由设定电压设定部24设定的电压与焊接电压检测部8检测出
的电压之差，改变在临界点基本设定部14中决定的短路电流的增加斜率
的临界点的电流值ISC。
根据这个结构，通过使输出电压高精度地对准设定电压，从而能够进
一步稳定地控制焊接电压。
另外，相对于设定电流的短路电流的第一阶段的增加斜率(di1/dt)
和短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)与临界点的关系例如被作为
表格或数学式而存储在未图示的存储部中，并且是基于设定电流决定的。
接着，说明状态检测部10的判定之后的电弧控制。
图7所示的电弧控制部16包括电流基本设定部17、时间基本设定部
19、电流控制部18以及时间控制部20。并且，电弧控制部16改变电弧
期间Ta中的峰值期间的电流值、基本期间的电流值以及电弧期间Ta中的
峰值期间的时间中的至少任一个。这里，电流基本设定部17基于操作者
设定的设定电流，设定峰值期间和基本期间的电流。时间基本设定部19
基于操作者设定的设定电流，设定峰值期间的时间。电流控制部18基于
由设定电压设定部24设定的电压与焊接电压检测部8检测出的电压之差，
改变在电流基本设定部17中设定的峰值期间和基本期间的电流。时间控
制部20基于由设定电压设定部设定的电压与焊接电压检测部检测出的电
压之差，改变在所述峰值期间的时间基本设定部中设定的峰值期间的时
间。
根据这个结构，能够进一步稳定地控制焊接电压。由此，由于稳定了
电弧，所以能够降低溅射的产生等。
另外，相对于设定电流的峰值电流、基本电流以及峰值电流时间的关
系例如被作为表格或数学式而存储在未图示的存储部中，并且是基于设定
电流决定的。
并且，在计算输出电压与设定电压之差的差分计算部25中，监视焊
接电压检测部8与设定电压设定部24之差，短路控制部11接收来自差分
计算部25的电压差分值。并且，短路电流的增加斜率控制部13和短路电
流的临界点控制部15向驱动部7输出对来自增加斜率基本设定部12和临
界点基本设定部14的值进行了变更的值。由此，控制短路电流的第一阶
段的增加斜率IS1、短路电流的第二阶段的增加斜率IS2以及短路电流的
临界点的电流值ISC，从而控制短路电流。
此外，电弧控制部16接收来自差分计算部25的电压差分值。并且，
电流控制部18和时间控制部20向驱动部7输出对来自电流基本设定部
17和时间基本设定部19的值进行了变更的值。由此，控制峰值电流、基
本电流以及峰值电流时间，从而控制电弧电流。
通过如上所述的电弧焊接装置，随着时间自动调整作为短路电流的增
加斜率(di/dt)、短路电流的临界点、峰值电流、基本电流以及峰值电流
时间的值。由此，能够自动调整短路期间Ts和电弧期间Ta的比率，能够
随着时间使输出电压自动跟踪设定电压。
此外，构成图7所示的电弧焊接装置的各个结构部分既可以分别单独
构成，也可以将多个结构部分结合而构成。
另外，在本实施方式1中，说明了使短路电流的增加斜率(di/dt)、
短路电流的临界点、峰值电流、基本电流以及峰值电流时间与设定电流相
对应地存储到存储部中的例子。但是，设定电流与焊丝进给速度或焊丝进
给量具有比例关系。因此，也可以代替设定电流，根据焊丝进给速度或焊
丝进给量，将短路电流的第一阶段的增加斜率(di1/dt)、短路电流的第二
阶段的增加斜率(di2/dt)、短路电流的临界点、峰值电流、基本电流以及
峰值电流时间存储在未图示的存储部中。
(实施方式2)
图8是表示本发明的实施方式2中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊
接电流的时间波形的图。在本实施方式2中，与实施方式1的不同点主要
在于，焊丝进给不是正弦波状，而是如图8所示的梯形波状。
若焊丝进给是以规定的频率F和规定的振幅AV周期性地重复正向传
送和反向传送的控制，则即使是梯形波状，也能够表现出与正弦波状相同
的性能。
另外，由于控制方法和焊接装置与实施方式1相同，所以省略说明。
如上所述，根据本发明，在周期性地增减焊丝进给速度的控制方法中，
通过控制短路电流的第一阶段的增加斜率IS1、短路电流的第二阶段的增
加斜率IS2、临界点的电流值ISC、峰值期间和基本期间的电流、以及峰
值期间的时间，从而能够使输出电压对准设定电压。
并且，即使因突出长度的偏差或间隙等的干扰而导致电弧焊接的状态
不同，也认为电弧焊接不易引起电弧不稳定。
此外，由于焊丝进给速度的增减也是正弦波状或梯形波状，所以认为
对进给电动机或齿轮等电动机周边部件的负荷小。
(产业上的可利用性)
根据本发明，能够针对焊接速度的高速化以及突出长度的变化或被焊
接物间的间隙等的干扰，将因电弧不稳定引起的焊缝(weld bead)缺陷、
溅射物增加、焊入不良等问题抑制在最小限度内。由此，能够抑制对生产
效率或作业环境的恶劣影响，例如，在产业上，作为在以进行消耗电极式
电弧焊接施工的汽车等的薄板中的高速焊接为主的业界中所使用的焊接
方法和焊接装置而很有用。
符号说明
1 输入电源
2 初级整流部
3 开关元件
4 变压器
5 次级整流部
6 DCL
7 驱动部
8 焊接电压检测部
9 焊接电流检测部
10 状态检测部
11 短路控制部
12 增加斜率基本设定部
13 增加斜率控制部
14 临界点基本设定部
15 临界点控制部
16 电弧控制部
17 电流基本设定部
18 电流控制部
19 时间基本设定部
20 时间控制部
21 频率基本设定部
22 振幅基本设定部
23 设定电流设定部
24 设定电压设定部
25 差分计算部
26 焊丝进给电动机
27 焊丝
28 顶端
29 焊弧
30 被焊接物