JP2013000783A - Monitoring method for plasma mig welding - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an abnormal arc discharge generated between a plasma electrode 1b and a welding wire 1a in a plasma MIG welding method.SOLUTION: A plasma arc 3b is generated between the plasma electrode 1b and a base material 2. A MIG arc 1a is generated between the welding wire 1a and the base material 2. Before starting welding, a torch height Lt which is a distance between an end of the plasma electrode 1b and the base material 2 is set, and a plasma weld voltage Vwp is estimated by an arc characteristic function with the set value of the torch height Lt and a set value Ir of a plasma weld current as input. When a set voltage difference between the estimated value of the plasma weld voltage Vwp and a set value Vr of a MIG weld voltage is higher than a reference voltage value, it is determined that the abnormal arc discharge is generated, and an alarm is generated. The abnormal arc discharge can be prevented by reconsidering the welding condition when the alarm is generated.

Description

本発明は、1つの溶接トーチを用いてミグアークとプラズマアークとを同時に発生させて溶接を行うプラズマミグ溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma MIG welding method for performing welding by simultaneously generating a MIG arc and a plasma arc using a single welding torch.

従来から、プラズマ溶接方法とミグ溶接方法とを組み合わせたプラズマミグ溶接方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このプラズマミグ溶接方法においては、溶接トーチ内に配置されたプラズマ電極と母材との間にプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させる。同時に、プラズマ電極を中空形状とし、上記のプラズマ電極内に配置された給電チップを介して給電される溶接ワイヤを上記の中空形状内を通って送給し、溶接ワイヤと母材との間にミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させる。したがって、ミグアークはプラズマアークに包まれた状態となっている。溶接ワイヤは、ミグアークを発生させる電極として機能すると共に、その先端が溶融することにより溶滴となって母材の接合を補助する。したがって、プラズマミグ溶接方法は、厚板の高効率溶接、薄板の高速溶接等に使用されることが多い。   Conventionally, a plasma MIG welding method combining a plasma welding method and a MIG welding method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this plasma MIG welding method, a plasma arc is generated by passing a plasma welding current between a plasma electrode and a base material arranged in a welding torch. At the same time, the plasma electrode is formed into a hollow shape, and a welding wire fed through a power supply tip disposed in the plasma electrode is fed through the hollow shape, and between the welding wire and the base material. A MIG arc is generated by applying a MIG welding current. Therefore, the MIG arc is wrapped in a plasma arc. The welding wire functions as an electrode for generating a MIG arc, and the tip of the welding wire melts to form a droplet to assist the joining of the base materials. Therefore, the plasma MIG welding method is often used for high-efficiency welding of thick plates, high-speed welding of thin plates, and the like.

上記のミグ溶接電流は、スパッタの発生を抑制し、かつ、溶滴を安定して供給するために、一般的にパルス波形が使用されることが多い。したがって、ミグ溶接方法は、一般的なミグパルス溶接方法である。もちろん、ミグ溶接方法に、直流のミグ溶接方法を使用することもできる。ミグパルス溶接方法を含む消耗電極式アーク溶接方法では、溶接中のアーク長を適正値に維持することが重要であるために、アーク長制御が行われる。上記のプラズマ溶接電流には、直流又はパルス波形が使用される。これ以降の説明において、単にアーク長と記載したときはミグアークのアーク長を意味している。以下、上述したプラズマミグ溶接方法について説明する。   In general, a pulse waveform is often used for the MIG welding current in order to suppress the generation of spatter and stably supply droplets. Therefore, the MIG welding method is a general MIG pulse welding method. Of course, a DC MIG welding method can also be used for the MIG welding method. In the consumable electrode type arc welding method including the MIG pulse welding method, it is important to maintain the arc length during welding at an appropriate value, and therefore arc length control is performed. A direct current or a pulse waveform is used for the plasma welding current. In the following description, when the arc length is simply described, it means the arc length of the MIG arc. Hereinafter, the plasma MIG welding method described above will be described.

図6は、従来技術におけるプラズマミグ溶接の電流・電圧波形図である。同図(A)はミグ溶接電流Iwmを示し、同図(B)はミグ溶接電圧Vwmを示し、同図(C)はプラズマ溶接電流Iwpを示し、同図(D)はプラズマ溶接電圧Vwpを示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 6 is a current / voltage waveform diagram of plasma MIG welding in the prior art. (A) shows the MIG welding current Iwm, (B) shows the MIG welding voltage Vwm, (C) shows the plasma welding current Iwp, and (D) shows the plasma welding voltage Vwp. Show. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図(A)に示すように、ピーク期間Tp中のピーク電流Ip及びベース期間Tb中のベース電流Ibから成るミグ溶接電流Iwmが通電する。このピーク期間Tpとベース期間Tbとを合わせてパルス周期Tfになる。そして、このミグ溶接電流Iwmの通電に対応して、同図(B)に示すように、ピーク期間Tp中はピーク電圧Vpが溶接ワイヤと母材との間に印加し、ベース期間Tb中はベース電圧Vbが印加する。   As shown in FIG. 6A, a MIG welding current Iwm composed of a peak current Ip during the peak period Tp and a base current Ib during the base period Tb is energized. The peak period Tp and the base period Tb are combined to form a pulse period Tf. Corresponding to the energization of the MIG welding current Iwm, the peak voltage Vp is applied between the welding wire and the base material during the peak period Tp, and during the base period Tb, as shown in FIG. A base voltage Vb is applied.

ミグパルス溶接では、良好な溶接品質を得るためにアーク長を適正値に維持するアーク長制御が行われる。通常、このアーク長制御は、ミグ溶接電圧Vwmがアーク長と略比例関係にあることを利用して、ミグ溶接電圧Vwmの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるようにパルス周期が制御される。ミグ溶接電圧Vwmの平均値は、ミグ溶接電圧Vwmをローパスフィルタに通すことによって生成される。このアーク長制御の方式は、周波数変調方式と呼ばれる。この場合、ピーク期間Tp、ピーク電流Ip及びベース電流Ibは所定値に設定され、パルスパラメータとなる。ピーク電流Ipは臨界値以上の400〜500A程度に設定され、ピーク期間Tpと組み合わせてユニットパルス条件と呼ばれる。このユニットパルス条件は、1パルス周期1溶滴移行になるように設定される。ベース電流Ibは、臨界値未満の100〜180A程度の小電流値に設定される。ユニットパルス条件及びベース電流Ibは、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度等に応じて適正値に設定される。ピーク電流Ipの値は一般的な単独のパルスアーク溶接のときに比べて小さくなっており、ベース電流Ibの値は大きくなっている。これは、ミグアークがプラズマアークに包まれており、溶接ワイヤはプラズマアークから熱を受けるために、ピーク電流Ip及びベース電流Ibの値をこのように設定しないと溶滴移行状態が安定しないためである。   In MIG pulse welding, arc length control is performed to maintain the arc length at an appropriate value in order to obtain good welding quality. Normally, this arc length control uses the fact that the MIG welding voltage Vwm is substantially proportional to the arc length, and controls the pulse cycle so that the average value of the MIG welding voltage Vwm is equal to a predetermined voltage setting value. Is done. The average value of the MIG welding voltage Vwm is generated by passing the MIG welding voltage Vwm through a low-pass filter. This arc length control method is called a frequency modulation method. In this case, the peak period Tp, the peak current Ip, and the base current Ib are set to predetermined values and become pulse parameters. The peak current Ip is set to about 400 to 500 A, which is equal to or higher than the critical value, and is called unit pulse condition in combination with the peak period Tp. This unit pulse condition is set so that one droplet period is one droplet transfer. The base current Ib is set to a small current value of about 100 to 180 A, which is less than the critical value. The unit pulse condition and the base current Ib are set to appropriate values according to the welding wire material, diameter, feeding speed, and the like. The value of the peak current Ip is smaller than that of a general single pulse arc welding, and the value of the base current Ib is large. This is because the mig arc is enveloped in the plasma arc, and the welding wire receives heat from the plasma arc, so the droplet transfer state is not stable unless the values of the peak current Ip and the base current Ib are set in this way. is there.

他方、同図(C)に示すように、プラズマ溶接電流Iwpは、定電流制御されており、予め定めた一定値の直流波形となる。また、同図(D)に示すように、プラズマ溶接電圧Vwpがプラズマ電極と母材との間に印加する。したがって、プラズマアークは、一定値のプラズマ溶接電流Iwpの通電によって発生している。プラズマ溶接電流Iwpをパルス波形にする場合もある。この場合には、プラズマ溶接電圧Vwpもパルス波形となる。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, the plasma welding current Iwp is constant-current controlled and becomes a DC waveform having a predetermined constant value. Further, as shown in FIG. 4D, a plasma welding voltage Vwp is applied between the plasma electrode and the base material. Therefore, the plasma arc is generated by energizing the plasma welding current Iwp with a constant value. The plasma welding current Iwp may be a pulse waveform. In this case, the plasma welding voltage Vwp also has a pulse waveform.

特開2008−229641号公報JP 2008-229641 A

上述したように、プラズマアークは、プラズマ電極と母材との間に発生する。そして、ミグアークは、中空形状のプラズマ電極内を送給される溶接ワイヤと母材との間に発生する。プラズマ電極と溶接ワイヤとは絶縁される必要があるために、プラズマ電極内に筒状の絶縁物を設けて、その内部に溶接ワイヤを通すようにしている。したがって、プラズマ電極の内側と溶接ワイヤとは絶縁物によって分離されているので、両者が直接接触することはなく、かつ、プラズマ電極内で両者間に異常なアーク放電が発生することもない。   As described above, the plasma arc is generated between the plasma electrode and the base material. The mig arc is generated between the welding wire fed through the hollow plasma electrode and the base material. Since the plasma electrode and the welding wire need to be insulated, a cylindrical insulator is provided in the plasma electrode so that the welding wire is passed through the inside. Therefore, since the inside of the plasma electrode and the welding wire are separated by an insulator, they are not in direct contact with each other, and abnormal arc discharge does not occur between the two in the plasma electrode.

しかしながら、プラズマ電極の貫通孔から送出された溶接ワイヤと、プラズマ電極の先端部(下端部)とは接触はしていないが、非常に接近した距離にある。このために、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間の電圧差が大きくなると、溶接ワイヤとプラズマ電極の先端部との間に異常なアーク放電が発生することがある。この異常なアーク放電が発生すると、プラズマアーク及びミグアークの発生状態が不安定になり、溶接品質が悪くなる。さらには、この異常なアーク放電が発生すると、プラズマ電極が部分溶融して溶接トーチが損傷することになり、溶接を継続することができなくなる場合も生じる。   However, the welding wire delivered from the through-hole of the plasma electrode and the tip (lower end) of the plasma electrode are not in contact with each other, but are at a very close distance. For this reason, when the voltage difference between the plasma electrode and the welding wire increases, an abnormal arc discharge may occur between the welding wire and the tip of the plasma electrode. When this abnormal arc discharge occurs, the generation state of the plasma arc and the MIG arc becomes unstable and the welding quality deteriorates. Furthermore, when this abnormal arc discharge occurs, the plasma electrode partially melts and the welding torch is damaged, and welding may not be continued.

そこで、本発明では、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間に異常なアーク放電が発生することを防止して、溶接トーチの損傷を防止すると共に、溶接品質を良好に維持することができるプラズマミグ溶接の監視方法を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, an abnormal arc discharge is prevented from occurring between the plasma electrode and the welding wire, the welding torch is prevented from being damaged, and the welding quality can be maintained well. The purpose is to provide a monitoring method.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、溶接トーチ内に配置されたプラズマ電極と母材との間にプラズマ溶接電圧を印加して予め設定されたプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させると共に、前記プラズマ電極を中空形状とし、前記プラズマ電極内に配置された給電チップを介して給電される溶接ワイヤを前記中空形状内を通って送給し、前記給電チップと前記母材との間に予め設定されたミグ溶接電圧を印加してミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させるプラズマミグ溶接方法において、
溶接を開始する前に、前記プラズマ電極の先端と前記母材との距離であるトーチ高さを設定し、このトーチ高さの設定値及び前記プラズマ溶接電流の設定値を入力として予め定めたアーク特性関数によって前記プラズマ溶接電圧を推定し、このプラズマ溶接電圧の推定値と前記ミグ溶接電圧の設定値との設定電圧差が予め定めた基準電圧値よりも大きいときは異常なアーク放電が発生すると判別して警報を発する、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接の監視方法である。
In order to solve the above-described problem, the invention of claim 1 applies a plasma welding voltage between a plasma electrode and a base material arranged in a welding torch and energizes a preset plasma welding current. Generating a plasma arc, and forming the plasma electrode into a hollow shape, and feeding a welding wire fed through a power feed tip disposed in the plasma electrode through the hollow shape, In the plasma MIG welding method of generating a MIG arc by applying a MIG welding current by applying a MIG welding voltage set in advance between the base material,
Before starting welding, a torch height, which is a distance between the tip of the plasma electrode and the base material, is set, and a predetermined arc is set with the set value of the torch height and the set value of the plasma welding current as inputs. The plasma welding voltage is estimated by a characteristic function, and an abnormal arc discharge occurs when the set voltage difference between the estimated value of the plasma welding voltage and the set value of the MIG welding voltage is larger than a predetermined reference voltage value. Discriminate and issue an alarm,
This is a method for monitoring plasma MIG welding.

請求項2の発明は、前記警報が発せられたときは、前記設定電圧差が前記基準電圧値以下になる前記プラズマ溶接電流の設定値を算出して表示する、
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接の監視方法である。
The invention of claim 2 calculates and displays a set value of the plasma welding current at which the set voltage difference becomes equal to or less than the reference voltage value when the alarm is issued.
The plasma MIG welding monitoring method according to claim 1, wherein:

請求項3の発明は、前記警報が発せられたときは、前記設定電圧差が前記基準電圧値以下になる前記トーチ高さの設定値を算出して表示する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマミグ溶接の監視方法である。
The invention of claim 3 calculates and displays a set value of the torch height at which the set voltage difference becomes equal to or less than the reference voltage value when the alarm is issued.
The plasma MIG welding monitoring method according to claim 1 or 2, wherein the plasma MIG welding is monitored.

本発明によれば、溶接を開始する前に、異常なアーク放電が発生するおそれがあるかを判別して、おそれがあるときは警報を発することができる。このために、本発明では、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間に異常なアーク放電が発生することを未然に防止することができ、溶接条件を見直すことによって、溶接トーチの損傷を防止すると共に、溶接品質を良好に維持することができる。   According to the present invention, it is possible to determine whether or not an abnormal arc discharge may occur before starting welding, and to issue an alarm when there is a possibility. For this reason, in the present invention, it is possible to prevent an abnormal arc discharge from occurring between the plasma electrode and the welding wire, and by reviewing the welding conditions, the welding torch is prevented from being damaged, Good welding quality can be maintained.

本発明の実施の形態に係るプラズマミグ溶接の監視方法を実施するための溶接装置の構成図である。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the monitoring method of the plasma MIG welding which concerns on embodiment of this invention. 図1の溶接装置を構成するミグ溶接電源PSMのブロック図である。It is a block diagram of the MIG welding power supply PSM which comprises the welding apparatus of FIG. 図1の溶接装置を構成するプラズマ溶接電源PSPのブロック図である。It is a block diagram of plasma welding power supply PSP which comprises the welding apparatus of FIG. 図1の溶接装置を構成する監視装置AMのブロック図である。It is a block diagram of monitoring device AM which constitutes the welding device of FIG. 図4の異常アーク放電判別回路ARに内蔵されているアーク特性関数を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an arc characteristic function built in the abnormal arc discharge determination circuit AR of FIG. 4. 従来技術におけるプラズマミグ溶接の電流・電圧波形図である。It is a current and voltage waveform diagram of plasma MIG welding in the prior art.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、上述した本発明の実施の形態に係るプラズマミグ溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。以下、同図を参照して、各構成物について説明する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a welding apparatus for performing the plasma MIG welding method according to the above-described embodiment of the present invention. Hereinafter, each component will be described with reference to FIG.

本溶接装置は、破線で囲まれた溶接トーチWT、ミグ溶接電源PSM、プラズマ溶接電源PSP及び監視装置AMを備えている。溶接トーチWTは、シールドガスノズル52内に、プラズマノズル51、プラズマ電極1b及び給電チップ4が同心軸上に配置された構造となっている。シールドガスノズル52とプラズマノズル51との隙間からは、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のシールドガス63が供給される。プラズマノズル51とプラズマ電極1bとの間には、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のプラズマガス62が供給される。プラズマ電極1bと給電チップ4との間には、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のセンターガス61が供給される。   This welding apparatus includes a welding torch WT, a MIG welding power source PSM, a plasma welding power source PSP, and a monitoring device AM surrounded by a broken line. The welding torch WT has a structure in which a plasma nozzle 51, a plasma electrode 1b, and a power feed tip 4 are arranged on a concentric axis in a shield gas nozzle 52. From the gap between the shield gas nozzle 52 and the plasma nozzle 51, for example, a shield gas 63 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied. A plasma gas 62 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied between the plasma nozzle 51 and the plasma electrode 1b. A center gas 61 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied between the plasma electrode 1 b and the power feed tip 4.

プラズマ電極1bは、中空形状に形成されている。給電チップ4は、このプラズマ電極1bの中空形状内に絶縁されて配置されている。そして、この給電チップ4に設けられた貫通孔からは、溶接ワイヤ1aが送給される。給電チップ4は、溶接ワイヤ1aに対して導通している。しかし、溶接ワイヤ1aは、筒状の絶縁物8を介してプラズマ電極1bとは絶縁されている。絶縁物8は、例えばセラミックスから作製される。溶接ワイヤ1aは、送給モータWMを駆動源とする送給ロール7の回転によって送給される。プラズマ電極1bは、たとえば銅又は銅合金からなり、図外の経路を通る冷却水によって間接的に水冷されている。プラズマノズル51は、たとえば銅又は銅合金からなり、冷却水を通す流路が形成されていることにより、直接冷却されている。溶接トーチWTは、通常ロボット(図示は省略)によって保持された状態で、母材2に対して移動させられる。もちろん、溶接作業者が溶接トーチWTを手動で操作する場合もある。この場合には、溶接トーチWTは通常の溶接トーチに比べて大型で重いので、手振れを生じやすい。溶接ワイヤ1aの先端と母材2との間には、ミグアーク3aが発生する。プラズマ電極1bと母材2との間には、プラズマガス62によって熱的に拘束されたプラズマアーク3bが発生する。したがって、ミグアーク3aは、プラズマアーク3bに包まれた状態になっている。このために、プラズマアーク3bは、ミグアーク3aの形状が広がるのを拘束する作用がある。同図に示すように、プラズマ電極1bの先端と母材2との距離がトーチ高さLt(mm)となる。   The plasma electrode 1b is formed in a hollow shape. The power feeding chip 4 is insulated and disposed in the hollow shape of the plasma electrode 1b. And the welding wire 1a is fed from the through-hole provided in this electric power feeding chip | tip 4. FIG. The power feed tip 4 is electrically connected to the welding wire 1a. However, the welding wire 1a is insulated from the plasma electrode 1b through the cylindrical insulator 8. The insulator 8 is made of, for example, ceramics. The welding wire 1a is fed by the rotation of the feed roll 7 using the feed motor WM as a drive source. The plasma electrode 1b is made of, for example, copper or a copper alloy, and is indirectly water-cooled by cooling water passing through a path outside the figure. The plasma nozzle 51 is made of, for example, copper or a copper alloy, and is directly cooled by forming a flow path through which cooling water passes. The welding torch WT is moved relative to the base material 2 while being held by a normal robot (not shown). Of course, the welding operator may manually operate the welding torch WT. In this case, since the welding torch WT is larger and heavier than a normal welding torch, camera shake is likely to occur. A mig arc 3 a is generated between the tip of the welding wire 1 a and the base material 2. Between the plasma electrode 1 b and the base material 2, a plasma arc 3 b thermally generated by the plasma gas 62 is generated. Therefore, the MIG arc 3a is in a state of being surrounded by the plasma arc 3b. For this reason, the plasma arc 3b has the effect | action which restrains that the shape of the mig arc 3a spreads. As shown in the figure, the distance between the tip of the plasma electrode 1b and the base material 2 is the torch height Lt (mm).

ミグ溶接電源PSMは、給電チップ4を介して溶接ワイヤ1aと母材2との間に、ミグ溶接電圧Vwmを印加することにより、ミグ溶接電流Iwmを通電するための電源である。ミグ溶接電源PSMからは、送給モータWMに対して送給制御信号Fcが送られ、溶接ワイヤ1aの送給速度が制御される。ミグ溶接電源PSMから給電チップ4を介してミグ溶接電圧Vwmが印加されるときは、溶接ワイヤ1aが+側とされる。ミグ溶接電圧Vwmは、給電チップ4と母材2との間の電圧であるが、溶接ワイヤ1aと母材2との間の電圧であると見なすことができる。ミグ溶接電源PSMは、定電圧特性の電源であり、ミグ溶接電圧Vwmの平均値が予め定めたミグ溶接電圧設定信号Vrの値と等しくなるように制御される。このミグ溶接電圧設定信号Vrは、監視装置AMに出力される。また、ミグ溶接電流Iwmは、溶接ワイヤ1aの送給速度によってその値が定まる。   The MIG welding power source PSM is a power source for energizing the MIG welding current Iwm by applying the MIG welding voltage Vwm between the welding wire 1 a and the base material 2 via the power supply tip 4. A feed control signal Fc is sent from the MIG welding power source PSM to the feed motor WM, and the feed speed of the welding wire 1a is controlled. When the MIG welding voltage Vwm is applied from the MIG welding power source PSM via the power feed tip 4, the welding wire 1a is set to the + side. The MIG welding voltage Vwm is a voltage between the power feed tip 4 and the base material 2, but can be regarded as a voltage between the welding wire 1 a and the base material 2. The MIG welding power source PSM is a power source having a constant voltage characteristic, and is controlled such that the average value of the MIG welding voltage Vwm is equal to the predetermined value of the MIG welding voltage setting signal Vr. The MIG welding voltage setting signal Vr is output to the monitoring device AM. Further, the value of the MIG welding current Iwm is determined by the feeding speed of the welding wire 1a.

プラズマ溶接電源PSPは、プラズマ電極1bと母材2との間にプラズマ溶接電圧Vwpを印加することによりプラズマ溶接電流Iwpを通電するための電源である。プラズマ溶接電源PSPからプラズマ溶接電圧Vwpが印加されるときは、プラズマ電極1bが+側とされる。プラズマ溶接電源PSPは、定電流特性の電源であり、プラズマ溶接電流Iwpが予め定めたプラズマ溶接電流設定信号Irの値と等しくなるように制御される。このプラズマ溶接電流設定信号Irは、監視装置AMに出力される。ミグ溶接電流Iwm、ミグ溶接電圧Vwm、プラズマ溶接電流Iwp及びプラズマ溶接電圧Vwpの波形図は、上述した図6と同一である。   The plasma welding power source PSP is a power source for energizing the plasma welding current Iwp by applying a plasma welding voltage Vwp between the plasma electrode 1b and the base material 2. When the plasma welding voltage Vwp is applied from the plasma welding power source PSP, the plasma electrode 1b is set to the + side. The plasma welding power source PSP is a power source having a constant current characteristic, and is controlled so that the plasma welding current Iwp becomes equal to a predetermined value of the plasma welding current setting signal Ir. This plasma welding current setting signal Ir is output to the monitoring device AM. The waveform diagrams of the MIG welding current Iwm, the MIG welding voltage Vwm, the plasma welding current Iwp, and the plasma welding voltage Vwp are the same as those in FIG.

監視装置AMは、上記のミグ溶接電圧設定信号Vr及び上記のプラズマ溶接電流設定信号Irを入力として、図4で後述するように、プラズマ電極1bと溶接ワイヤ1aとの間に異常なアーク放電が発生するおそれがあるかを溶接を行う前に溶接条件から判別して、発生するおそれがあると判別した場合には警報を発する。また、監視装置AMは、警報が発せられたときは、溶接条件の修正方法を表示器に表示する。   The monitoring device AM receives the MIG welding voltage setting signal Vr and the plasma welding current setting signal Ir as described above, and abnormal arc discharge occurs between the plasma electrode 1b and the welding wire 1a as will be described later with reference to FIG. Whether or not there is a possibility of occurrence is determined from welding conditions before welding, and if it is determined that there is a possibility of occurrence, an alarm is issued. In addition, when an alarm is issued, the monitoring device AM displays a welding condition correction method on the display.

図2は、上述した図1の溶接装置を構成するミグ溶接電源PSM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。   FIG. 2 is a block diagram of the MIG welding power source PSM that constitutes the welding apparatus of FIG. 1 described above. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

電源主回路PMは、3相200V等の商用電源(図示は省略)を入力として、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、ミグ溶接電圧Vwm及びミグ溶接電流Iwmを出力する。この電源主回路PMは、図示は省略するが、商用電源を整流する1次整流回路と、整流された直流を平滑するコンデンサと、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランスと、降圧された高周波交流を整流する2次整流回路と、整流された直流を平滑するリアクトルと、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってPWM変調制御を行ないその結果に基づいてインバータ回路を駆動する駆動回路と、から構成される。溶接ワイヤ1aは、送給モータWMに結合された送給ロール7によって給電チップ4内を通って送給され、母材2との間にミグアーク3aが発生する。溶接トーチの構造は図1のとおりであり、ここでは簡略化して図示している。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V, performs output control such as inverter control according to a current error amplification signal Ei described later, and outputs a MIG welding voltage Vwm and a MIG welding current Iwm. To do. Although not shown, the power supply main circuit PM includes a primary rectifier circuit that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high frequency alternating current, and high frequency alternating current PWM modulation control according to an inverter transformer that steps down the voltage to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, a reactor that smoothes the rectified direct current, and a current error amplification signal Ei described later And a drive circuit for driving the inverter circuit based on the result. The welding wire 1 a is fed through the power feed tip 4 by a feed roll 7 coupled to a feed motor WM, and a mig arc 3 a is generated between the welding wire 1 a and the base material 2. The structure of the welding torch is as shown in FIG. 1, and is shown here in a simplified manner.

電圧検出回路VDは、ミグ溶接電圧Vwmを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。ミグ溶接電圧平均値算出回路VMAは、この電圧検出信号Vdをローパスフィルタ(カットオフ周波数1〜10Hz程度)に通すことによって平均化(平滑化)して、ミグ溶接電圧平均値信号Vmaを出力する。   The voltage detection circuit VD detects the MIG welding voltage Vwm and outputs a voltage detection signal Vd. The MIG welding voltage average value calculation circuit VMA averages (smooths) the voltage detection signal Vd by passing it through a low-pass filter (cutoff frequency of about 1 to 10 Hz), and outputs a MIG welding voltage average value signal Vma. .

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、送給速度設定信号Frの値によって定まる送給速度Fwで溶接ワイヤ1aを送給するための送給制御信号Fcを送給モータWMに出力する。   The feeding speed setting circuit FR outputs a predetermined feeding speed setting signal Fr. The feed control circuit FC inputs the feed speed setting signal Fr and feeds a feed control signal Fc for feeding the welding wire 1a at a feed speed Fw determined by the value of the feed speed setting signal Fr. Output to motor WM.

ミグ溶接電圧設定回路VRは、予め定めたミグ溶接電圧設定信号Vrを電圧誤差増幅回路EV及び監視装置AMに出力する。電圧誤差増幅回路EVは、このミグ溶接電圧設定信号Vrと上記のミグ溶接電圧平均値信号Vma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の値に応じた周波数を有するパルス周期信号Tfを出力する。このパルス周期信号Tfは、パルス周期ごとに短時間だけHighレベルになるトリガ信号である。   The MIG welding voltage setting circuit VR outputs a predetermined MIG welding voltage setting signal Vr to the voltage error amplification circuit EV and the monitoring device AM. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the MIG welding voltage setting signal Vr and the MIG welding voltage average value signal Vma, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The voltage / frequency conversion circuit VF outputs a pulse period signal Tf having a frequency corresponding to the value of the voltage error amplification signal Ev. The pulse period signal Tf is a trigger signal that becomes High level for a short time every pulse period.

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。ピーク期間タイマ回路TPは、上記のパルス周期信号TfがHighレベルになると上記のピーク期間設定信号Tprの値によって定まる期間だけHighレベルになるピーク期間信号Tpを出力する。このピーク期間信号TpがHighレベルのときがピーク期間となり、Lowレベルのときがベース期間となる。   The peak period setting circuit TPR outputs a predetermined peak period setting signal Tpr. The peak period timer circuit TP outputs a peak period signal Tp that is at a high level only during a period determined by the value of the peak period setting signal Tpr when the pulse period signal Tf is at a high level. The peak period is the peak period when the peak period signal Tp is at the high level, and the base period is when the peak period signal Tp is at the low level.

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。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。電流設定制御回路IRCは、上記のピーク期間信号TpがLowレベルのときは上記のベース電流設定信号Ibrを電流設定制御信号Ircとして出力し、Highレベルのときは上記のピーク電流設定信号Iprを電流設定制御信号Ircとして出力する。   The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr. The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The current setting control circuit IRC outputs the base current setting signal Ibr as the current setting control signal Irc when the peak period signal Tp is at the low level, and outputs the peak current setting signal Ipr as the current when the peak period signal Tp is at the high level. It is output as a setting control signal Irc.

電流検出回路IDは、ミグ溶接電流Iwm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、上記の電流設定制御信号Irc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。この電流誤差増幅信号Eiに従って溶接電源の出力制御が行われることによって図6(A)で上述したミグ溶接電流Iwmが通電する。上述したミグ溶接電源PSMは、ミグ溶接電圧Vwmの平均値がミグ溶接電圧設定信号Vrの値と等しくなるようにパルス周期が変化して出力制御されるので、定電圧特性の電源となる。   The current detection circuit ID detects the MIG welding current Iwm and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current setting control signal Irc and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. By performing output control of the welding power source in accordance with the current error amplification signal Ei, the MIG welding current Iwm described above with reference to FIG. The above-described MIG welding power source PSM is a power source having a constant voltage characteristic because the output is controlled by changing the pulse period so that the average value of the MIG welding voltage Vwm becomes equal to the value of the MIG welding voltage setting signal Vr.

図3は、上述した図1の溶接装置を構成するプラズマ溶接電源PSP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。   FIG. 3 is a block diagram of the plasma welding power source PSP that constitutes the welding apparatus of FIG. 1 described above. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

電源主回路PMは、3相200V等の商用電源(図示は省略)を入力として、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御等の出力制御を行いプラズマ溶接電流Iwpを出力する。このプラズマ溶接電流Iwpは、プラズマ電極1b、プラズマアーク3b、母材2を通って通電する。溶接トーチの構造は上述した図1のとおりであるが、ここでは簡略化して図示している。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200V as input, performs output control such as inverter control according to a current error amplification signal Ei described later, and outputs a plasma welding current Iwp. The plasma welding current Iwp is energized through the plasma electrode 1b, the plasma arc 3b, and the base material 2. The structure of the welding torch is as shown in FIG. 1 described above, but is shown here in a simplified manner.

プラズマ溶接電流設定回路IRは、予め定めたプラズマ溶接電流設定信号Irを電流誤差増幅回路EI及び監視装置AMに出力する。電流検出回路IDは、上記のプラズマ溶接電流Iwp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、上記のプラズマ溶接電流設定信号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。この電流誤差増幅信号Eiに従って溶接電源の出力制御が行われることによって、図6(C)で上述した直流のプラズマ溶接電流Iwpが通電する。上述したプラズマ溶接電源PSPは、プラズマ溶接電流Iwpがプラズマ溶接電流設定信号Irの値と等しくなるように出力制御されるので、定電流特性の電源となる。   The plasma welding current setting circuit IR outputs a predetermined plasma welding current setting signal Ir to the current error amplification circuit EI and the monitoring device AM. The current detection circuit ID detects the plasma welding current Iwp and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the plasma welding current setting signal Ir and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. By performing output control of the welding power source in accordance with the current error amplification signal Ei, the DC plasma welding current Iwp described above with reference to FIG. The plasma welding power source PSP described above is controlled so that the plasma welding current Iwp is equal to the value of the plasma welding current setting signal Ir.

図4は、上述した図1の溶接装置を構成する監視装置AM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。   FIG. 4 is a block diagram of the monitoring device AM constituting the welding device of FIG. 1 described above. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

監視装置AMは、破線で囲まれており、トーチ高さ設定回路LTR、基準電圧値設定回路VTH、異常アーク放電判別回路AR、報知回路HT及び表示器DPを含んでいる。   The monitoring device AM is surrounded by a broken line and includes a torch height setting circuit LTR, a reference voltage value setting circuit VTH, an abnormal arc discharge determination circuit AR, a notification circuit HT, and a display DP.

トーチ高さ設定回路LTRは、予め定めたトーチ高さ設定信号Ltrを出力する。このトーチ高さ設定信号Ltrは、プラズマ電極先端と母材との間の距離を測定して予め設定する。また、溶接ロボットを使用した溶接においては、このトーチ高さのデータがロボット制御装置に記憶されているので、ロボット制御装置から送信するようにしても良い。トーチ高さ設定信号Ltrは、15〜30mm程度の範囲で設定される。   The torch height setting circuit LTR outputs a predetermined torch height setting signal Ltr. This torch height setting signal Ltr is preset by measuring the distance between the tip of the plasma electrode and the base material. Further, in welding using a welding robot, the torch height data is stored in the robot control device, and therefore may be transmitted from the robot control device. The torch height setting signal Ltr is set in a range of about 15 to 30 mm.

基準電圧値設定回路VTHは、予め定めた基準電圧値信号Vthを出力する。この値をどのように設定するかを説明するために、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間に異常なアーク放電が発生する要因について説明する。トーチ高さが、継手形状の変化、ウィービング、手振れ等によって高くなると、プラズマ溶接電圧とミグ溶接電圧との電圧差が大きくなる。この電圧差は、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間の電圧となる。また、プラズマ溶接電流Iwpは50〜200A程度の範囲で設定されることが多いが、この値が大きくなると電圧差が大きくなる。電圧差がどのくらいの値になると、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間に異常なアーク放電が発生するかは、溶接トーチの構造、センターガス及びプラズマガスの種類、電圧が印加される時間、送給速度等によって異なるが、22〜32V以上になると確率が高くなる。この値以上の電圧差が2〜5秒以上継続して印加されると、異常なアーク放電が発生する場合が多い。したがって、基準電圧値信号Vthの値は、溶接条件に応じて異常なアーク放電が発生しない値に設定される。具体的には、20〜30V程度に設定される。   The reference voltage value setting circuit VTH outputs a predetermined reference voltage value signal Vth. In order to explain how to set this value, the cause of abnormal arc discharge between the plasma electrode and the welding wire will be described. When the torch height increases due to a change in joint shape, weaving, camera shake, or the like, the voltage difference between the plasma welding voltage and the MIG welding voltage increases. This voltage difference is a voltage between the plasma electrode and the welding wire. Further, the plasma welding current Iwp is often set in a range of about 50 to 200 A, but the voltage difference increases as this value increases. The value of the voltage difference that causes an abnormal arc discharge between the plasma electrode and the welding wire depends on the structure of the welding torch, the type of center gas and plasma gas, the time during which the voltage is applied, and the feed Although it depends on the speed, the probability increases when the voltage is 22 to 32 V or higher. When a voltage difference equal to or greater than this value is continuously applied for 2 to 5 seconds or more, abnormal arc discharge often occurs. Therefore, the value of the reference voltage value signal Vth is set to a value that does not cause abnormal arc discharge according to the welding conditions. Specifically, it is set to about 20-30V.

異常アーク放電判別回路ARは、プラズマ溶接電源PSPからのプラズマ溶接電流設定信号Ir、ミグ溶接電源PSMからのミグ溶接電圧設定信号Vr、上記のトーチ高さ設定信号Ltr及び上記の基準電圧値信号Vthを入力として、図5を参照して説明する以下の処理を行い、警報信号Ar、プラズマ溶接電流推奨値信号Ips及びトーチ高さ推奨値信号Ltsを出力する。後述するが、警報信号ArがHighレベルのときは、異常なアーク放電が発生するおそれがあるとして警報を発していることになる。   The abnormal arc discharge discrimination circuit AR includes a plasma welding current setting signal Ir from the plasma welding power source PSP, a MIG welding voltage setting signal Vr from the MIG welding power source PSM, the torch height setting signal Ltr, and the reference voltage value signal Vth. As an input, the following processing described with reference to FIG. 5 is performed to output an alarm signal Ar, a recommended plasma welding current value signal Ips, and a recommended torch height value signal Lts. As will be described later, when the alarm signal Ar is at a high level, an alarm is issued because an abnormal arc discharge may occur.

1) プラズマ溶接電圧の推定
図5は、横軸に示すプラズマ溶接電流Iwp(A)と縦軸に示すプラズマ溶接電圧Vwp(V)との関係を示すアーク特性図である。同図中の特性L1はトーチ高さLt=20mmのときであり、特性L2はトーチ高さLt=25mmのときであり、特性L3はトーチ高さLt=30mmのときである。プラズマ溶接電流設定信号Ir及びトーチ高さ設定信号Ltrが入力されると、これらのアーク特性を関数として、プラズマ溶接電圧Vwpを推定することができる。図5において数値例を示す。プラズマ溶接電流設定信号Ir=150Aであり、トーチ高さ設定信号Ltr=30mmであるとすると、特性L3上でプラズマ溶接電流Iwp=150Aとなる点が動作点Paとなる。この動作点Paの縦軸の数値52Vがプラズマ溶接電圧Vwpの推定値となる。
1) Estimation of Plasma Welding Voltage FIG. 5 is an arc characteristic diagram showing the relationship between the plasma welding current Iwp (A) shown on the horizontal axis and the plasma welding voltage Vwp (V) shown on the vertical axis. The characteristic L1 in the figure is when the torch height Lt = 20 mm, the characteristic L2 is when the torch height Lt = 25 mm, and the characteristic L3 is when the torch height Lt = 30 mm. When the plasma welding current setting signal Ir and the torch height setting signal Ltr are input, the plasma welding voltage Vwp can be estimated using these arc characteristics as a function. A numerical example is shown in FIG. Assuming that the plasma welding current setting signal Ir = 150A and the torch height setting signal Ltr = 30 mm, the point where the plasma welding current Iwp = 150A on the characteristic L3 is the operating point Pa. A numerical value 52V on the vertical axis of the operating point Pa is an estimated value of the plasma welding voltage Vwp.

2) 設定電圧差の算出
ミグ溶接電圧設定信号Vrは、図2で上述したように、パルス波形であるミグ溶接電圧Vwmの平均値を設定する信号である。設定電圧差=(プラズマ溶接電圧の推定値)−(ミグ溶接電圧設定信号Vr)を算出する。溶接トーチの構造から、プラズマ溶接電圧値の方がミグ溶接電圧値よりも大きな値となる。したがって、この設定電圧差は正の値となる。数値例では、ミグ溶接電圧設定信号Vr=28Vとすると、設定電圧差=52−28=24Vとなる。
2) Calculation of set voltage difference The MIG welding voltage setting signal Vr is a signal for setting the average value of the MIG welding voltage Vwm, which is a pulse waveform, as described above with reference to FIG. Set voltage difference = (estimated value of plasma welding voltage) − (Mig welding voltage setting signal Vr) is calculated. Due to the structure of the welding torch, the plasma welding voltage value is larger than the MIG welding voltage value. Therefore, this set voltage difference is a positive value. In the numerical example, if the MIG welding voltage setting signal Vr = 28V, the setting voltage difference = 52−28 = 24V.

3) 異常アーク放電が発生するおそれがあることの判別
設定電圧差が基準電圧値信号Vthの値よりも大きいときは、異常アーク放電が発生するおそれがあると判別して、警報信号ArをHighレベルにして出力する。設定電圧差が基準電圧値信号Vth以下のときは、警報信号ArをLowレベルにして出力する。数値例では、設定電圧差=24Vであり、基準電圧値信号Vth=20Vとすると、この場合には、Highレベルの警報信号Arが出力されることになる。
3) Determination of the possibility of occurrence of abnormal arc discharge When the set voltage difference is larger than the value of the reference voltage value signal Vth, it is determined that abnormal arc discharge may occur, and the alarm signal Ar is set to High. Output as level. When the set voltage difference is less than or equal to the reference voltage value signal Vth, the alarm signal Ar is set to the low level and output. In the numerical example, if the set voltage difference = 24V and the reference voltage value signal Vth = 20V, in this case, a high level alarm signal Ar is output.

4) プラズマ溶接電流推奨値信号Ips及びトーチ高さ推奨値信号Ltsの算出
警報信号ArがHighレベルのときは、プラズマ溶接電流推奨値信号Ips及びトーチ高さ推奨値信号Ltsを算出する。警報信号ArがLowレベルのときは算出は行わない。プラズマ溶接電流推奨値信号Ipsの算出方法は、上述した図5を参照して以下のようにして行う。まず、ミグ溶接電圧設定信号Vrの値と基準電圧値信号Vthの値との加算値を目標電圧値として算出する。この目標電圧値は、異常アーク放電が発生しないプラズマ溶接電圧の最大値となる。次に、図5の動作点Paを始点として、特性L3上を左下方向に移動して、縦軸の値が目標電圧値となる動作点をPbとする。この動作点Pbの横軸の値がプラズマ溶接電流推奨値信号Ipsとなる。同様に、図5の動作点Paを始点として横軸の値が同一値になるように真下に移動して、縦軸の値が目標電圧値となる動作点をPcとする。この動作点Pcのトーチ高さがトーチ高さ推奨値信号Ltsとなる。数値例では、動作点Pbの横軸の値は50Aとなるので、プラズマ溶接電流推奨値信号Ips=50Aとなる。また、動作点Pcは特性L2上にあるので、トーチ高さ推奨値信号Lts=25mmとなる。動作点Pcが特性L1〜L3の中間に位置している場合には、特性L1〜L3のトーチ高さを保管して算出する。
4) Calculation of recommended plasma welding current value signal Ips and recommended torch height signal Lts When alarm signal Ar is at a high level, recommended plasma welding current value signal Ips and recommended torch height signal Lts are calculated. Calculation is not performed when the alarm signal Ar is at a low level. The method of calculating the recommended plasma welding current value signal Ips is performed as follows with reference to FIG. First, an addition value between the value of the MIG welding voltage setting signal Vr and the value of the reference voltage value signal Vth is calculated as a target voltage value. This target voltage value is the maximum value of the plasma welding voltage at which abnormal arc discharge does not occur. Next, starting from the operating point Pa in FIG. 5, the characteristic L3 is moved in the lower left direction, and the operating point at which the value on the vertical axis becomes the target voltage value is defined as Pb. The value on the horizontal axis of this operating point Pb is the recommended plasma welding current value signal Ips. Similarly, starting from the operating point Pa in FIG. 5, the horizontal axis moves to the same value so that the value on the horizontal axis becomes the same value, and the operating point where the vertical axis value becomes the target voltage value is defined as Pc. The torch height at the operating point Pc is the recommended torch height value signal Lts. In the numerical example, the value on the horizontal axis of the operating point Pb is 50 A, so the plasma welding current recommended value signal Ips = 50 A. Further, since the operating point Pc is on the characteristic L2, the recommended torch height value signal Lts = 25 mm. When the operating point Pc is located in the middle of the characteristics L1 to L3, the torch height of the characteristics L1 to L3 is stored and calculated.

報知回路HTは、上記の警報信号Arを入力として、この信号がHighレベルのときは、表示灯の点灯、ブザーによる警報音等によって異常を報知する。また、この報知回路HTを解して、警報信号Arを溶接装置外部に出力するようにしても良い。ロボット溶接にあっては、ロボット制御装置に送信しても良い。   The notification circuit HT receives the alarm signal Ar described above, and when this signal is at a high level, notifies the abnormality by lighting the indicator lamp, an alarm sound by a buzzer, or the like. Further, the alarm circuit HT may be disconnected to output the alarm signal Ar to the outside of the welding apparatus. In robot welding, you may transmit to a robot control apparatus.

表示器DPは、上記のプラズマ溶接電流推奨値信号Ips及び上記のトーチ高さ推奨値信号Ltsを入力として、これらのデータを表示する。この表示器DPは、例えば液晶ディスプレイである。これらの表示は、警報が発せられたときに、異常アーク放電を発生しないようにするためには、プラズマ溶接電流設定信号Ir又はトーチ高さ設定信号Ltrをどのような値にしたら良いかを表示している。このために、警報が発せられて、溶接条件を見直す必要が生じたときに、迅速に的確に解決方法を提示することができる。上述した異常アーク放電が発生するおそれがあるかの判別と警報、それに基づいた報知、警報が発せられたときの溶接条件の推奨値の表示は、全て溶接開始前に行われる。したがって、溶接中に異常アーク放電が発生して、溶接品質が悪くなったり、溶接トーチが損傷したりする前に、溶接条件を見直すことができる。   The display DP receives the plasma welding current recommended value signal Ips and the recommended torch height value signal Lts, and displays these data. The display device DP is, for example, a liquid crystal display. These indications indicate what value the plasma welding current setting signal Ir or torch height setting signal Ltr should be set to prevent abnormal arc discharge from occurring when an alarm is issued. is doing. For this reason, when a warning is issued and it becomes necessary to review the welding conditions, a solution can be presented quickly and accurately. The above-described determination of whether there is a possibility of occurrence of abnormal arc discharge, an alarm, a notification based on the alarm, and a display of a recommended value of the welding condition when the alarm is issued are all performed before the start of welding. Therefore, it is possible to review the welding conditions before abnormal arc discharge occurs during welding and the welding quality deteriorates or the welding torch is damaged.

v
図4で上述したアーク特性図に基づいたアーク特性関数は、溶接トーチの種類、センターガス及びプラズマガスの種類、流量等に応じて実験によって予め設定する。これまでの説明は、プラズマ溶接電流が直流波形である場合である。プラズマ電流がパルス波形である場合には、その平均値を代わりの値として処理すれば良い。
v
The arc characteristic function based on the arc characteristic diagram described above with reference to FIG. 4 is set in advance by experiments in accordance with the type of welding torch, the type of center gas and plasma gas, the flow rate, and the like. The description so far is the case where the plasma welding current is a direct current waveform. If the plasma current has a pulse waveform, the average value may be processed as a substitute value.

上述した実施の形態によれば、溶接を開始する前に、異常なアーク放電が発生するおそれがあるかを判別して、おそれがあるときは警報を発することができる。このために、本実施の形態では、プラズマ電極と溶接ワイヤとの間に異常なアーク放電が発生することを未然に防止することができ、溶接条件を見直すことによって、溶接トーチの損傷を防止すると共に、溶接品質を良好に維持することができる。   According to the above-described embodiment, it is possible to determine whether or not there is a possibility of abnormal arc discharge before starting welding, and to issue an alarm when there is a possibility. For this reason, in this embodiment, it is possible to prevent an abnormal arc discharge from occurring between the plasma electrode and the welding wire, and to prevent the welding torch from being damaged by reviewing the welding conditions. At the same time, the welding quality can be maintained well.

1a 溶接ワイヤ
1b プラズマ電極
2 母材
3a ミグアーク
3b プラズマアーク
4 給電チップ
51 プラズマノズル
52 シールドガスノズル
61 センターガス
62 プラズマガス
63 シールドガス
7 送給ロール
8 絶縁物
AM 監視装置
AR 異常アーク放電判別回路
Ar 警報信号
DP 表示器
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
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
Fw 送給速度
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ip ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
Ips プラズマ溶接電流推奨値信号
IR プラズマ溶接電流設定回路
Ir プラズマ溶接電流設定信号
IRC 電流設定制御回路
Irc 電流設定制御信号
Iwm ミグ溶接電流
Iwp プラズマ溶接電流
HT 報知回路
L1〜L3 アーク特性
LTR トーチ高さ設定回路
Ltr トーチ高さ設定信号
Lts トーチ高さ推奨値信号
Pa〜Pc 動作点
PM 電源主回路
PSM ミグ溶接電源
PSP プラズマ溶接電源
Tb ベース期間
Tf パルス周期(信号)
TP ピーク期間タイマ回路
Tp ピーク期間(信号)
TPR ピーク期間設定回路
Tpr ピーク期間設定信号
Vb 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
VMA ミグ溶接電圧平均値算出回路
Vma ミグ溶接電圧平均値信号
Vp ピーク電圧
VR ミグ溶接電圧設定回路
Vr ミグ溶接電圧設定信号
VTH 基準電圧値設定回路
Vth 基準電圧値信号
Vwm ミグ溶接電圧
Vwp プラズマ溶接電圧
WM 送給モータ
WT 溶接トーチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Welding wire 1b Plasma electrode 2 Base material 3a Mig arc 3b Plasma arc 4 Feed tip 51 Plasma nozzle 52 Shield gas nozzle 61 Center gas 62 Plasma gas 63 Shield gas 7 Feed roll 8 Insulator AM Monitoring device AR Abnormal arc discharge discrimination circuit Ar Alarm Signal DP Indicator EI Current error amplifier circuit Ei Current error amplifier signal EV Voltage error amplifier circuit Ev Voltage error amplifier signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed setting circuit Fr Feed speed setting signal Fw Feed speed Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal Ip Peak current IPR Peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal Ips Plasma welding current recommended value signal IR Plasma welding current setting circuit Ir Plasma welding Current setting Constant signal IRC Current setting control circuit Irc Current setting control signal Iwm MIG welding current Iwp Plasma welding current HT Notification circuit L1 to L3 Arc characteristic LTR Torch height setting circuit Ltr Torch height setting signal Lts Torch height recommended value signal Pa to Pc Operating point PM Power supply main circuit PSM Mig welding power supply PSP Plasma welding power supply Tb Base period Tf Pulse period (signal)
TP Peak period timer circuit Tp Peak period (signal)
TPR peak period setting circuit Tpr peak period setting signal Vb base voltage VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal VF voltage / frequency conversion circuit VMA MIG welding voltage average value calculation circuit Vma MIG welding voltage average value signal Vp peak voltage VR MIG welding voltage setting Circuit Vr MIG welding voltage setting signal VTH Reference voltage value setting circuit Vth Reference voltage value signal Vwm MIG welding voltage Vwp Plasma welding voltage WM Feed motor WT Welding torch

Claims (3)

溶接トーチ内に配置されたプラズマ電極と母材との間にプラズマ溶接電圧を印加して予め設定されたプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させると共に、前記プラズマ電極を中空形状とし、前記プラズマ電極内に配置された給電チップを介して給電される溶接ワイヤを前記中空形状内を通って送給し、前記給電チップと前記母材との間に予め設定されたミグ溶接電圧を印加してミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させるプラズマミグ溶接方法において、
溶接を開始する前に、前記プラズマ電極の先端と前記母材との距離であるトーチ高さを設定し、このトーチ高さの設定値及び前記プラズマ溶接電流の設定値を入力として予め定めたアーク特性関数によって前記プラズマ溶接電圧を推定し、このプラズマ溶接電圧の推定値と前記ミグ溶接電圧の設定値との設定電圧差が予め定めた基準電圧値よりも大きいときは異常なアーク放電が発生すると判別して警報を発する、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接の監視方法。
A plasma arc is generated by applying a plasma welding current by applying a plasma welding voltage between a plasma electrode and a base material arranged in the welding torch, and the plasma electrode is hollow, A welding wire fed through a feeding tip disposed in the plasma electrode is fed through the hollow shape, and a preset MIG welding voltage is applied between the feeding tip and the base material. In the plasma MIG welding method for generating a MIG arc by energizing the MIG welding current,
Before starting welding, a torch height, which is a distance between the tip of the plasma electrode and the base material, is set, and a predetermined arc is set with the set value of the torch height and the set value of the plasma welding current as inputs. The plasma welding voltage is estimated by a characteristic function, and an abnormal arc discharge occurs when the set voltage difference between the estimated value of the plasma welding voltage and the set value of the MIG welding voltage is larger than a predetermined reference voltage value. Discriminate and issue an alarm,
A method for monitoring plasma MIG welding.
前記警報が発せられたときは、前記設定電圧差が前記基準電圧値以下になる前記プラズマ溶接電流の設定値を算出して表示する、
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接の監視方法。
When the alarm is issued, the set value of the plasma welding current is calculated and displayed so that the set voltage difference is equal to or less than the reference voltage value.
The method of monitoring plasma MIG welding according to claim 1.
前記警報が発せられたときは、前記設定電圧差が前記基準電圧値以下になる前記トーチ高さの設定値を算出して表示する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマミグ溶接の監視方法。
When the alarm is issued, the set value of the torch height at which the set voltage difference is less than or equal to the reference voltage value is calculated and displayed.
3. The method for monitoring plasma MIG welding according to claim 1, wherein the plasma MIG welding is performed.
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