Iavと略等しくなるように設定し、初期期間Tdcを直流アーク溶接によるビード形状が交流アーク溶接によるビード形状と略同一になるように設定し、スロープSfを直流溶接電流Idcから交流溶接電流へと切り換えたときのワイヤ溶融速度の変化率に略比例する値に設定する。【選択図】図1Description本発明は、消耗電極交流アーク溶接のアークスタート性能を向上させるためのアークスタート制御方法に関するものである。消耗電極アーク溶接は、消耗電極である溶接ワイヤを予め定めた送給速度で母材に送給すると共に、溶接ワイヤと母材との間に直流又は交流の溶接電圧Vwを印加し溶接電流Iwを通電して溶接が行われる。したがって、消耗電極アーク溶接(以下、単にアーク溶接という)は、消耗電極直流アーク溶接(以下、単に直流アーク溶接という)と消耗電極交流アーク溶接(以下、単に交流アーク溶接という)に分けることができる。図5は、この直流アーク溶接の溶接電流Iwの波形図の一例である。直流アーク溶接では、溶接ワイヤが陽極となり母材が陰極となる電極プラス極性EPで溶接が行われるのが一般的である。同図は、溶接ワイヤ・母材間で短絡が発生していないアークのみが発生しているときの波形である。短絡が発生すると、短絡期間中の溶接電流Iwは上昇して短絡を早期に解除させるように作用する。アーク溶接ではアーク長を適正値に維持sすることが良好な溶接品質を得るために重要である。このアーク長制御としては、溶接電圧T値Vwが予め定めた電圧設定値Vrと等しくなるように溶接電源の出力を制御する方法が一般的である。図6は、直流アーク溶接の1種である直流パルスアーク溶接の溶接電流Iwの波形図である。同図に示すように、ピーク期間Tp中は溶接ワイヤを溶滴移行させるための大電流値のピーク電流Ipを通電し、ベース期間Tb中は溶滴を形成しないための小電流値のベース電流Ibを通電する。上記のピーク期間Tp及びベース期間Tbを1周期Tfとして繰り返して溶接が行われる。直流パルスアーク溶接も電極プラス極性EPで溶接するのが一般的である。このときのアーク長制御は、溶接電圧Vwの平均値が電圧設定値Vrと等しくなるように上記のベース期間Tb、ピーク電流Ip等が制御させる。溶接ワイヤが直径1.2mmのアルミニウム合金である場合、例えばTp=2ms、Ip=320A、Ib=35Aとなり、ベース期間Tbは上述したようにフィードバック制御によって定まるがIw=100AのときはTb=8ms程度である。図7は、交流アーク溶接の溶接電流Iwの波形図の一例である。同図に示すように、電極マイナス期間Ten中は電極マイナス電流Inが通電し、電極プラス期間Tep中は電極プラス電流Iepが通電する。上記の電極マイナス期間Ten及び電極プラス期間Tepを1周期Tfとして繰り返して溶接が行われる。ここで、電極マイナス時間比率(%)=100×(Ten/Tf)として定義される。電極マイナス電流比率(%)=100×(In×Ten/(In×Ten+Iep×Tep))として定義される。各電流値は絶対値とする。電極マイナス時間比率は1周期Tfに占める電極マイナス期間Tenの時間比率である。他方、電極マイナス電流比率は1周期Tfの電流積分値に占める電極マイナス電流積分値の比率である。電極マイナス比率Rn(%)という表記には上記の2つの意味が含まれている。交流アーク溶接では、電極マイナス期間Tenを可変することによって電極マイナス比率Rnを変化させて溶接ワイヤの溶融速度を制御することができる。これによって、交流アーク溶接では同一の溶接ビードを形成するための母材への入熱を少なくすることができるので、薄板溶接において溶接品質が向上する。このときのアーク長制御は、溶接電圧値Vwが電圧設定値Vrと等しくなるように溶接電源の出力が制御される。図8は、交流アーク溶接の1種である交流パルスアーク溶接の溶接電流Iwの波形図の一例である。同図に示すように、電極マイナス期間Ten中は電極マイナス電流Inを通電し、電極プラス極性EPでピーク期間Tp中はピーク電流Ipを通電し、ベース期間Tb中はベース電流Ibを通電する。上記の電極マイナス期間Ten、ピーク期間Tp及びベース期間Tbを1周期Tfとして繰り返して溶接が行われる。交流アーク溶接のほとんどは交流パルスアーク溶接であり、交流パルスアーク溶接の主な用途はアルミニウム材の薄板溶接用である。したがってこの場合、交流パルスアーク溶接は交流MIGパルスアーク溶接ということになる。交流パルスアーク溶接でも、電極マイナス比率Rnを調整してワイヤ溶融速度を適正値に設定することができる。電極マイナス比率Rnの調整には電極マイナス期間Tenを可変して行うのが一般的である。交流パルスアーク溶接のアーク長制御は、溶接電圧Vwの平均値が電圧設定値Vrと等しくなるようにベース期間Tb、ピーク電流Ip等が制御される。溶接ワイヤが直径1.2mmのアルミニウム合金である場合には、例えばTp=2ms、Ip=320A、Ib=35A、Ten=3.8ms、Ien=50Aであり、ベース期間Tbはフィードバック制御によって定まるがIw=100AのときはTb=4ms程度である。図7及び図8で上述した交流アーク溶接において、アークスタート直後のアーク状態は過渡的な不安定状態にあるために、極性切換時にアーク再発生に失敗してアーク切れが発生しやすい。アークスタート直後の母材温度は低いために、定常状態と同一の電極マイナス比率では溶込みが浅くなりビード形状も凸形状になりやすい。これらのアークスタート部の溶接品質を改善するために特許文献1記載の従来技術が提案されている。以下、この従来技術について説明する。図9は、特許文献1に記載する交流アーク溶接のアークスタート時の波形図である。同図(A)は溶接開始信号Stの、同図(B)は溶接電流Iwの、同図(C)は電極マイナス比率Rnの、同図(D)は溶接ワイヤの送給速度Wfの時間変化を示す。同図では交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接の場合である。以下、同図を参照して説明する。時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号StがHighレベルに変化すると、同図(D)に示すように、溶接ワイヤは遅い速度のスローダウン送給速度Fsで送給される。時刻t2において、溶接ワイヤの先端が母材に到達すると、同図(B)に示すように、溶接電流Iwの通電が開始しアークスタートする。アークスタート後の時刻t3までの所定期間Ta中は、同図(C)に示すように、電極マイナス比率Rnを0%から定常電極マイナス比率Rcへと徐々に上昇させる。このときに同時に、同図(D)に示すように、送給速度Wfもスローダウン送給速度Fsから定常送給速度Fcへと上昇させる。これに伴って、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは電極マイナス比率Rn=0%すなわち電極プラス極性EPのみのパルス電流の通電から始まり、徐々に電極マイナス期間が長くなるパルス電流波形となる。時刻t3以降は、定常電極マイナス比率Rc及び定常送給速度Fcとなり、図8で上述した定常状態のパルス電流波形となる。上述した従来技術によれば、電極マイナス比率Rnの低い状態から定常値へと徐々に上昇させるので初期的な母材入熱が増大し、この結果極性切換時のアーク切れ防止及びアークスタート部の溶込み、ビード形状の改善に効果を奏すると記載している。図9で上述した従来技術には以下の課題が存在する。従来技術では電極マイナス比率Rnが過渡的に数%と非常に低い状態が存在する。電極マイナス比率Rnは上述したように電極マイナス期間の長さによって調整される。このために、数%の電極マイナス比率Rnを実現するためには電極マイナス期間は非常に短くなる必要がある。電流通電路のインダクタンス値及び抵抗値の影響によって電極マイナス期間を短くできる限界があり、数%の電極マイナス比率Rnは現実的に実現困難である。10%程度以下の電極マイナス比率Rnでは、EP→EN極性切換直後にEN→EPへと極性を切り換えることになり、極性切換直後の不安定状態での再度の極性切り換えとなり、アーク切れが発生しやすい。(2)母材温度が低いことに起因する極性切換時のアーク切れの問題アークスタート時の電極マイナス比率Rn=0%のときは極性を切り換える必要がないのでアーク切れは発生しない。その後は電極マイナス比率Rnは0ではないために、極性を切り換える必要がある。この状態では母材はまだ十分に温度上昇していないために、極性切換時にアーク切れが発生しやすい。従来技術では、所定期間Ta、電極マイナス比率Rnの上昇率及び送給速度Wfの上率の3つのパラメータを適正化して溶込み及びビード形状を調整しなければならない。これらのパラメータの調整は複雑であり、調整に時間がかかる。そこで、本発明では、上記の課題を解決することができる交流アーク溶接のアークスタート制御方法を提供する。等しくなるように設定され、かつ、前記初期期間は前記直流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状が前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状と略同一になるように設定され、かつ、前記スロープは前記直流アーク溶接の直流溶接電流から前記交流アーク溶接の交流溶接電流へと切り換えたときのワイヤ溶融速度の変化率に略比例する値に設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。第2の発明は、第1の発明記載の直流アーク溶接が直流パルスアーク溶接であり、かつ、第1の発明記載の交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接である、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。第3の発明は、第1の発明記載の送給速度のスロープが溶接ワイヤの種類に応じて設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法である。本発明によれば、以下の従来技術における課題をすべて解決することができる。本発明では、初期期間Tdc中は直流アーク溶接であるので極性を切り換える必要がないために、極性切換に伴うアーク切れは発生しない。続く交流アーク溶接の期間中は、電極マイナス比率Rnはアークが安定する値に設定されるので、低電極マイナス比率に設定されることもない。したがって、上記(1)の課題は解決される。本発明では、母材温度の低い初期期間Tdc中は直流アーク溶接を行うので、極性の切り換えはないためにアーク切れは発生しない。その後、交流アーク溶接に切り換わった時点では母材温度は上昇しておりアーク切れは発生しない。したがって、上記(2)の課題も解決される。本発明では、アークスタート部の溶込みを定常部と均一にするために、初期期間Tdc中の直流溶接電流Idcを交流溶接電流の平均値Iavと等しくなるように初期送給速度Fiが決まる。アークスタート部のビード形状を定常部と均一にするためには、初期期間Tdcのみを調整すればよい。したがって、パラメータの設定が簡単であり、上記(3)の課題も解決される。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。図1は、本発明の実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。同図(A)は溶接開始信号Stの、同図(B)は溶接電流Iwの、同図(C)は電極マイナス比率Rnの、同図(D)は溶接ワイヤの送給速度Wfの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号StがHighレベルになると、同図(D)に示すように、溶接ワイヤは遅い速度のスローダウン送給速度Fsで母材へ送給される。時刻t2において、溶接ワイヤの先端が母材に到達して接触すると、同図(D)に示すように、溶接ワイヤは後述する初期送給速度Fiに切り換わって送給される。同時に、同図(B)に示すように、電極プラス極性EPでの直流溶接電流Idcを時刻t3までの後述する初期期間Tdc中通電して直流アーク溶接を行う。上記の直流溶接電流Idcは、上記の初期送給速度Fiによって定まる値となる。時刻t3において、上記の初期期間Tdcが経過すると、同図(C)に示すように、電極マイナス比率Rnを予め定めた定常電極マイナス比率Rcに切り換える。これに応動して、同図(B)に示すように、定常電極マイナス比率Rcの交流溶接電流を通電して交流アーク溶接に切り換える。このときに、同図(D)に示すように、送給速度Wfは上記の初期送給速度Fiから予め定めた定常送給速度Fcへと所定のスロープSfで切り換える。時刻t4において送給速度Wfが定常送給速度Fcに達すると、以後溶接ワイヤはこの定常送給速度Fcで送給される。上記のスロープSfについては後述する。(1)初期送給速度Fiの設定方法アークスタート部の溶込みを定常部の溶込みと略同一にするためには、母材への入熱を略同一にすればよい。アークからの入熱は溶接電流の平均値に略比例するので、初期期間Tdc中の直流溶接電流Idcの値を交流溶接電流の平均値Iavと略同一にすればよい。直流溶接電流Idcは初期送給速度Fiによって定まり、交流溶接電流の平均値Iavは定常送給速度Fcによって定まる。決まると交流溶接電流の平均値Iavが設定され、それに対応した定常送給速度Fcが設定される。これらの溶接条件に対して定常電極マイナス比率Rcが設定される。初期期間Tdc中の直流溶接電流Idcは上記の交流溶接電流の平均値Iavと同一値に設定され、それに対応する初期送給速度Fiが設定される。初期送給速度Fiは、直流溶接電流Idcが交流溶接電流の平均値Iavと略等しくなるように設定される。図2は、電極マイナス比率Rnを0%、20%、40%と変化させたときの溶接電流平均値と送給速度Wfとの関係図である。Rn=0%のときとは直流アーク溶接の場合である。同図において、交流溶接電流の平均値Iav=100Aに設定されると、直流溶接電流Idc=100Aに設定される。定常送給速度Fc=20%に設定されているとすると、同図から定常送給速度Fc=7.8m/minとなり、初期送給速度Fi=6.1m/minとなる。(2)初期期間Tdcの設定方法アークスタート部の溶接ビード形状が定常部と略同一形状になるように、初期期間Tdcを設定する。上述したように、初期期間Tdc中の直流溶接電流Idcは既に設定されているので、初期期間Tdcの長さを設定することによってアークスタート部の溶接ビード形状を調整する。初期期間Tdcは定常部の溶接ビード形状に応じて適正値に設定されるが、0.2〜0.6ms程度の範囲の数百msに設定される。交流溶接電流の1周期は数ms〜十数ms程度であるので、初期期間Tdcはその数十倍長い期間となる。Fiから定常送給速度Fcへの切換は、所定のスロープSfによって行う。スロープSfを設ける理由は、時刻t3において直流アーク溶接から交流アーク溶接へと切り換えた時点から溶接ワイヤの溶融速度が徐々に変化する。この溶融速度の変化率と送給速度Wfの変化率すなわちスロープSfとを略等しく設定すると、切換時のアーク安定性を維持することができる。この溶融速度の変化率は、溶接ワイヤの材質、直径等によって定まる値である。溶接ワイヤが直径1.2mmのアルミニウム合金である場合は、溶融速度の変化率は100ms当たり0.5m/min程度である。したがって、スロープSfも同一値に設定すればよい。図2で上述したように、初期送給速度Fi=6.1m/minで定常送給速度Fc=7.8m/minの場合には、スロープSfの期間は(7.8−6.1)/0.5=340msとなる。このスロープSfは、溶接ワイヤの種類に応じて適正値に設定される。図3は、送給速度Wfの切換時の変化を上述した図1とは異なった変化に設定したときの波形図である。同図(A)〜(D)の各信号は図1と同一であり、同図(D)に示す送給速度Wfの時刻t3〜t4の期間の変化のみが図1とは異なる。初期送給速度Fiと定常送給速度Fcとの差が大きい場合、スロープSfは所定値であるために時刻t3〜t4のスロープ期間が長くなる。アークの安定性を維持しつつこのスロープ期間を短縮することで過渡状態から定常状態へと速やかに移行させることができる。このために、同図(D)に示すように、時刻t3の初期期間Tdc終了時点において送給速度Wfをアークが不安定にならない程度にΔSfだけステップ状に増加させる。その後は、上述した図1と同様に、所定のスロープSfで送給速度Wfを増加させる。図4は、上述した実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート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。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、交流商用電源(3相200V等)を入力として、整流及び平滑した直流電圧を後述する誤差増幅信号ΔEに従ってインバータ制御して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。電極プラストランジスタPTRは後述する電極プラス駆動信号Pdによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極プラス極性になる。電極マイナストランジスタNTRは後述する電極マイナス駆動信号Ndによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極マイナス極性になる。リアクトルWLは、リップルのある直流を平滑する。溶接ワイヤ1はワイヤ送給モータMに連結した送給ロール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。Vに比例した周波数の信号に変換して、周期信号Tfを出力する。定常電極マイナス比率設定回路RCRは、予め定めた定常電極マイナス比率設定信号Rcrを出力する。ピーク期間設定回路TPRは、予め定めたピーク期間設定信号Tprを出力する。タイマ回路TMは、上記の周期信号Tfが変化するごとに上記の定常電極マイナス比率設定信号Rcrによって定まる電極マイナス期間中はその値が1となり、続いて上記のピーク期間設定信号Tprによって定まるピーク期間中はその値が2となり、それ以後のベース期間中はその値が3となる、タイマ信号Tmを出力する。電極マイナス電流設定回路INRは、予め定めた電極マイナス電流設定信号Inrを出力する。ピーク電流設定回路IPRは、予め定めたピーク電流設定信号Iprを出力する。ベース電流設定回路IBRは、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。第1切換回路SW1は、上記のタイマ信号Tm=1のときは上記の電極マイナス電流設定信号Inrを電流設定切換信号Iswとして出力し、タイマ信号Tm=2のときは上記のピーク電流設定信号Iprを電流設定切換信号Iswとして出力し、タイマ信号Tm=3のときは上記のベース電流設定信号Ibrを電流設定切換信号Isw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。Iを誤差増幅信号ΔEとして出力する。2次側駆動回路DVは、上記の初期期間信号TdcがHighレベルのときは電極プラス駆動信号Pdを出力し、Tdc=Lowレベルでかつ上記のタイマ信号Tm=1のときは電極マイナス駆動信号Ndを出力し、Tdc=LowレベルかつTm=2又は3のときは電極プラス駆動信号Pdを出力する。スロ^プ設定回路SFRは、予め定めたスロープ設定信号Sfrを出力する。Fcrによって定まる速度にするための送給制御信号Wcを出力する。ワイヤ送給モータMは、この送給制御信号Wcによって制御される。上記は直流アーク溶接が図5で上述した直流アーク溶接の場合であるが、図6上述した直流パルスアーク溶接でも同様である。上記は交流アーク溶接が図8で上述した交流パルスアーク溶接である場合であるが、図7で上述した交流アーク溶接であっても同様である。本発明の実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。電極マイナス比率Rnを変化させたときの溶接電流平均値と送給速度Wfとの関係図である。実施の形態に係る交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す図1とは別の波形図である。実施の形態に係る溶接電源のブロック図である。直流アーク溶接の電流波形図である。直流パルスアーク溶接の電流波形図である。交流アーク溶接の電流波形図である。交流パルスアーク溶接の電流波形図である。従来技術の課題を説明するための従来技術における交流アーク溶接のアークスタート制御方法を示す波形図である。等しくなるように設定され、かつ、前記初期期間は前記直流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状が前記交流アーク溶接によって形成される溶接ビードの形状と略同一になるように設定され、かつ、前記スロープは前記直流アーク溶接の直流溶接電流から前記交流アーク溶接の交流溶接電流へと切り換えたときのワイヤ溶融速度の変化率に略比例する値に設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。請求項1記載の直流アーク溶接が直流パルスアーク溶接であり、かつ、請求項1記載の交流アーク溶接が交流パルスアーク溶接である、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。請求項1記載の送給速度のスロープが溶接ワイヤの種類に応じて設定される、ことを特徴とする交流アーク溶接のアークスタート制御方法。