JP5755942B2 - Plasma MIG welding control method - Google Patents
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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5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. 5 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.
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制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, plasma MIG welding control that prevents abnormal arc discharge from occurring between the plasma electrode and the welding wire, prevents damage to the welding torch, and maintains good welding quality. It aims to provide a 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値の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、前記給電チップと母材との間に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制御方法において、
前記プラズマ溶接電圧の平均値と前記ミグ溶接電圧の平均値との電圧差が予め定めた基準電圧値よりも大きくなったときは前記プラズマ溶接電流を設定値から減少させて前記電圧差を小さくする、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
When the voltage difference between the average value of the plasma welding voltage and the average value of the MIG welding voltage is larger than a predetermined reference voltage value, the plasma welding current is decreased from a set value to reduce the voltage difference. ,
This is a plasma MIG welding control method.
請求項2の発明は、前記プラズマ溶接電流を減少させるときに予め定めた下限値を設ける、
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接制御方法である。
The invention of
The plasma MIG welding control method according to
請求項3の発明は、前記プラズマ溶接電流を減少させるときに傾斜を持たせる、
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制御方法である。
The invention of
The plasma MIG welding control method according to
本発明によれば、プラズマ電極に印加されるプラズマ溶接電圧の平均値と、溶接ワイヤに印加されるミグ溶接電圧の平均値との電圧差が基準電圧値よりも大きくなったときは、プラズマ溶接電流を減少させて電圧差が小さくなるようにしている。このために、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。 According to the present invention, when the voltage difference between the average value of the plasma welding voltage applied to the plasma electrode and the average value of the MIG welding voltage applied to the welding wire is larger than the reference voltage value, plasma welding is performed. The voltage difference is reduced by reducing the current. For this reason, it is possible to prevent abnormal arc discharge from occurring between the plasma electrode and the welding wire, prevent damage to the welding torch, and maintain good welding quality.
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、本発明の実施の形態に係るプラズマミグ溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図(A)はトーチ高さ(プラズマ電極の先端部と母材との距離)Lt(mm)の時間変化を示し、同図(B)はミグ溶接電流の平均値Imaの時間変化を示し、同図(C)はミグ溶接電圧の平均値Vmaの時間変化を示し、同図(D)はプラズマ溶接電流の平均値Ipaの時間変化を示し、同図(E)はプラズマ溶接電圧の平均値Vpaの時間変化を示す。各平均値は、1〜10Hzのカットオフ周波数を有するローパスフィルタに通すことで生成している。同図の時間軸(横軸)は1秒/cm程度であり、上述した図5は1ms/cm程度であるので、同図の方が1000倍時間が遅くなった(圧縮された)波形となっている。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 1 is a current / voltage waveform diagram showing a plasma MIG welding control method according to an embodiment of the present invention. (A) shows the time change of the torch height (distance between the tip of the plasma electrode and the base material) Lt (mm), and (B) shows the time change of the average value Ima of the MIG welding current. (C) shows the change over time of the average value Vma of the MIG welding voltage, (D) shows the change over time of the average value Ipa of the plasma welding current, and (E) shows the average of the plasma welding voltage. The time change of the value Vpa is shown. Each average value is generated by passing through a low-pass filter having a cutoff frequency of 1 to 10 Hz. Since the time axis (horizontal axis) in the figure is about 1 second / cm, and FIG. 5 described above is about 1 ms / cm, the waveform in FIG. It has become. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
同図(A)に示すように、トーチ高さLtは、時刻t1以前の期間中はL1(mm)となり、時刻t1〜t2の期間中はL2(mm)に高くなり、時刻t2〜t3の期間中はL3(mm)にさらに高くなり、時刻t3以降の期間中はL1(mm)に戻る。したがって、L1<L2<L3である。例えば、L1=20mm、L2=25mm、L3=30mmである。全期間を通して溶接ワイヤの送給速度は一定値である。 As shown in FIG. 5A, the torch height Lt is L1 (mm) during the period before time t1, and is increased to L2 (mm) during the period from time t1 to t2, and from time t2 to t3. During the period, it further increases to L3 (mm), and returns to L1 (mm) during the period after time t3. Therefore, L1 <L2 <L3. For example, L1 = 20 mm, L2 = 25 mm, and L3 = 30 mm. The welding wire feeding speed is constant throughout the entire period.
(1)時刻t1以前の期間(Lt=L1)
同図(B)に示すように、ミグ溶接電流の平均値Imaは、図5(A)で上述したパルス波形が平均化されて略直線となり、その値は送給速度とアーク負荷によって定まりIma1(A)となる。同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧の平均値Vmaは、図5(B)で上述したパルス波形が平均化されて略直線となり、その値は電圧設定値と等しくなり、Vma1(V)となる。同図(D)に示すように、プラズマ溶接電流の平均値Ipaは、図5(C)で上述したようにパルス波形ではなく直流波形であるので略直線となり、その値は電流設定値と等しくなり、Ipa1(A)となる。同図(E)に示すように、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは、図5(D)で上述したようにパルス波形ではなく直流波形であるので略直線となり、その値はアーク負荷によって定まりVpa1(V)となる。したがって、同図においては、プラズマ溶接電流の平均値Ipaは、プラズマ溶接電流Iwpと略同一となる。同様に、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは、プラズマ溶接電圧Vwpと略同一となる。例えば、Ima1=200A、Vma1=28V、Ipa1=150A、Vpa1=40Vである。
(1) Period before time t1 (Lt = L1)
As shown in FIG. 5B, the average value Ima of the MIG welding current becomes an approximately straight line by averaging the pulse waveform described above with reference to FIG. 5A, and the value is determined by the feeding speed and the arc load. (A). As shown in FIG. 5C, the average value Vma of the MIG welding voltage is averaged from the pulse waveform described above with reference to FIG. 5B and becomes a substantially straight line, and the value becomes equal to the voltage setting value, Vma1 ( V). As shown in FIG. 6D, the average value Ipa of the plasma welding current is a straight line because it is not a pulse waveform but a pulse waveform as described above with reference to FIG. 5C, and its value is equal to the current set value. It becomes Ipa1 (A). As shown in FIG. 5E, the average value Vpa of the plasma welding voltage is a straight line because it is not a pulse waveform but a pulse waveform as described above with reference to FIG. (V). Therefore, in the figure, the average value Ipa of the plasma welding current is substantially the same as the plasma welding current Iwp. Similarly, the average value Vpa of the plasma welding voltage is substantially the same as the plasma welding voltage Vwp. For example, Ima1 = 200A, Vma1 = 28V, Ipa1 = 150A, Vpa1 = 40V.
(2)時刻t1〜t2の期間(Lt=L2)
同図(B)に示すように、ミグ溶接電流の平均値Imaは、トーチ高さLtが高くなりアーク負荷が大きくなるので少し減少し、Ima2(A)となる。Ima2<Ima1である。同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧の平均値Vmaは、トーチ高さLtが高くなりアーク負荷が大きくなるので増加し、Vma2(V)となる。Vma2>Vma1である。同図(D)に示すように、プラズマ溶接電流の平均値Ipaは、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaとミグ溶接電圧の平均値Vmaとの電圧差ΔV=Vpa−Vmaが予め定めた基準電圧値Vth以下であるので、電流設定値と等しいIpa1(A)のまま変化しない。同図(E)に示すように、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは、トーチ高さLtが高くなりアーク負荷が大きくなるので増加し、Vpa2(V)となる。Vpa2>Vpa1である。例えば、Ima2=180A、Vma2=29V、Vpa2=46V、基準電圧値Vth=20Vである。したがって、電圧差ΔV=Vpa2−Vma2=17Vとなり、基準電圧値Vthよりも小さくなっている。
(2) Time period from t1 to t2 (Lt = L2)
As shown in FIG. 5B, the average value Ima of the MIG welding current decreases slightly because the torch height Lt increases and the arc load increases, and becomes Ima2 (A). Ima2 <Ima1. As shown in FIG. 5C, the average value Vma of the MIG welding voltage increases as the torch height Lt increases and the arc load increases, and becomes Vma2 (V). Vma2> Vma1. As shown in FIG. 4D, the average value Ipa of the plasma welding current is a reference voltage value determined by a voltage difference ΔV = Vpa−Vma between the average value Vpa of the plasma welding voltage and the average value Vma of the MIG welding voltage. Since it is Vth or less, Ipa1 (A) equal to the current set value remains unchanged. As shown in FIG. 5E, the average value Vpa of the plasma welding voltage increases as the torch height Lt increases and the arc load increases, and becomes Vpa2 (V). Vpa2> Vpa1. For example, Ima2 = 180A, Vma2 = 29V, Vpa2 = 46V, and reference voltage value Vth = 20V. Therefore, the voltage difference ΔV = Vpa2−Vma2 = 17V, which is smaller than the reference voltage value Vth.
(3)時刻t2〜t3の期間(Lt=L3)
同図(B)に示すように、ミグ溶接電流の平均値Imaは、トーチ高さLtがさらに高くなりアーク負荷がさらに大きくなるのでさらに減少し、Ima3(A)となる。Ima3<Ima2<Ima1である。同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧の平均値Vmaは、トーチ高さLtがさらに高くなりアーク負荷がさらに大きくなるのでさらに増加し、Vma3(V)となる。Vma3>Vma2>Vma1である。同図(D)に示すように、プラズマ溶接電流の平均値Ipaは、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaとミグ溶接電圧の平均値Vmaとの電圧差ΔV=Vpa−Vmaが基準電圧値Vth超となるので、後述する電圧差修正制御によって電流設定値よりも減少してIpa3(A)となる。Ipa3<Ipa1である。同図(E)に示すように、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは、トーチ高さLtがさらに高くなりアーク負荷がさらに大きくなるので、さらに増加する。しかし、上記の電圧差ΔVが基準電圧値Vth長となると後述する電圧差修正制御によってプラズマ溶接電流の平均値Ipaが減少するので、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは電圧差ΔVが基準電圧値Vthと略等しくなる値Vpa3(V)となる。Vpa3>Vpa2>Vpa1である。例えば、Ima3=160A、Vma3=30V、Ipa3=100A、Vpa3=約50V、基準電圧値Vth=20Vである。したがって、電圧差ΔV=Vpa3−Vma3=約20Vとなり、基準電圧値Vthと略等しくなる。
(3) Period from time t2 to t3 (Lt = L3)
As shown in FIG. 5B, the average value Ima of the MIG welding current is further reduced because the torch height Lt is further increased and the arc load is further increased to become Ima3 (A). Ima3 <Ima2 <Ima1. As shown in FIG. 5C, the average value Vma of the MIG welding voltage is further increased because the torch height Lt is further increased and the arc load is further increased, and becomes Vma3 (V). Vma3>Vma2> Vma1. As shown in FIG. 4D, the average value Ipa of the plasma welding current is such that the voltage difference ΔV = Vpa−Vma between the average value Vpa of the plasma welding voltage and the average value Vma of the MIG welding voltage exceeds the reference voltage value Vth. Therefore, it becomes Ipa3 (A) which is smaller than the current set value by the voltage difference correction control described later. Ipa3 <Ipa1. As shown in FIG. 5E, the average value Vpa of the plasma welding voltage further increases because the torch height Lt is further increased and the arc load is further increased. However, when the voltage difference ΔV becomes the reference voltage value Vth length, the average value Ipa of the plasma welding current is reduced by the voltage difference correction control described later. Therefore, the average value Vpa of the plasma welding voltage is equal to the reference voltage value Vth. And a value Vpa3 (V) that is substantially equal to Vpa3>Vpa2> Vpa1. For example, Ima3 = 160A, Vma3 = 30V, Ipa3 = 100A, Vpa3 = about 50V, and reference voltage value Vth = 20V. Therefore, the voltage difference ΔV = Vpa3−Vma3 = about 20V, which is substantially equal to the reference voltage value Vth.
上記の電圧差修正制御について説明する。電圧差修正制御は、以下の各ステップから成る。
1) 溶接中のプラズマ溶接電圧Vwpを検出し、ローパスフィルタに通してプラズマ溶接電圧の平均値Vpaを算出する。同時に、溶接中のミグ溶接電圧Vwmを検出し、ローパスフィルタに通してミグ溶接電圧の平均値Vmaを算出する。プラズマミグ溶接では、溶接トーチの構造から、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaの方が、ミグ溶接電圧の平均値Vmaよりも大きな値となる。ローパスフィルタのカットオフ周波数は1〜10Hz程度である。ミグ溶接電圧のカットオフ周波数を、プラズマ溶接電圧よりも低く設定しても良い。これは、ミグ溶接電圧はパルス波形であるので、これを略直流化するためである。ローパスフィルタに通す代わりに、RC回路によって平滑するようにしても良い。さらには、両電圧値を微小周期(10〜100μs)ごとにサンプリングしてデジタル値に変換し、この時系列のサンプリング値を移動平均することで平均化しても良い。
2) プラズマ溶接電圧の平均値Vpaからミグ溶接電圧の平均値Vmaを減算して電圧差ΔV=Vpa−Vmaを算出する。
3) 電圧差ΔVが予め定めた基準電圧値Vth以下であるときは、プラズマ溶接電流Iwpは電流設定値と等しい値に定電流制御される。
4) 電圧差ΔVが基準電圧値Vth超となると、電流修正量ΔIr=G・(ΔV−Vth)を算出する。Gは予め定めた増幅率であり、負の値となる。例えば、G=−100である。ここで、ΔV−Vthは正の値となるので、電流修正量ΔIrは負の値となる。そして、プラズマ溶接電流Iwpは、電流設定値を電流修正量ΔIrだけ修正(減少)された値に定電流制御される。この結果、プラズマ溶接電流Iwpが減少して、電圧差ΔVが基準電圧値Vthと略等しくなるようにプラズマ溶接電圧の平均値Vpaが制御される。
5) 上記の1)〜4)が繰り返される。
The voltage difference correction control will be described. The voltage difference correction control includes the following steps.
1) The plasma welding voltage Vwp during welding is detected and passed through a low-pass filter to calculate an average value Vpa of the plasma welding voltage. At the same time, the MIG welding voltage Vwm during welding is detected and passed through a low-pass filter to calculate the average value Vma of the MIG welding voltage. In plasma MIG welding, the average value Vpa of the plasma welding voltage is larger than the average value Vma of the MIG welding voltage because of the structure of the welding torch. The cutoff frequency of the low-pass filter is about 1 to 10 Hz. The cut-off frequency of the MIG welding voltage may be set lower than the plasma welding voltage. This is because the MIG welding voltage is a pulse waveform, so that the DC voltage is substantially DC. Instead of passing through a low-pass filter, smoothing may be performed by an RC circuit. Furthermore, both voltage values may be sampled every minute period (10 to 100 μs) and converted into digital values, and the time-series sampling values may be averaged by moving average.
2) The voltage difference ΔV = Vpa−Vma is calculated by subtracting the average value Vma of the MIG welding voltage from the average value Vpa of the plasma welding voltage.
3) When the voltage difference ΔV is equal to or less than a predetermined reference voltage value Vth, the plasma welding current Iwp is constant-current controlled to a value equal to the current set value.
4) When the voltage difference ΔV exceeds the reference voltage value Vth, the current correction amount ΔIr = G · (ΔV−Vth) is calculated. G is a predetermined amplification factor and takes a negative value. For example, G = −100. Here, since ΔV−Vth is a positive value, the current correction amount ΔIr is a negative value. The plasma welding current Iwp is constant-current controlled to a value obtained by correcting (decreasing) the current set value by the current correction amount ΔIr. As a result, the plasma welding current Iwp decreases, and the average value Vpa of the plasma welding voltage is controlled so that the voltage difference ΔV becomes substantially equal to the reference voltage value Vth.
5) The above 1) to 4) are repeated.
(4)時刻t3以降の期間(Lt=L1)
トーチ高さLtがL1に戻り低くなるので、上記(1)項と同様の動作に戻ることになる。同図(B)に示すように、ミグ溶接電流の平均値Imaは、トーチ高さLtがL1に戻るので増加して、Ima1(A)となる。同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧の平均値Vmaは、トーチ高さLtがL1に戻るので減少して、Vma1(V)となる。同図(D)に示すように、プラズマ溶接電流の平均値Ipaは、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaとミグ溶接電圧の平均値Vmaとの電圧差ΔV=Vpa−Vmaが基準電圧値Vth以下となるので増加して、電流設定値と等しいIpa1(A)となる。同図(E)に示すように、プラズマ溶接電圧の平均値Vpaは、トーチ高さLtがL1に戻るので減少して、Vpa1(V)となる。電圧差ΔVは基準電圧値Vth以下となる。
(4) Period after time t3 (Lt = L1)
Since the torch height Lt returns to L1 and decreases, the operation returns to the same operation as the above item (1). As shown in FIG. 5B, the average value Ima of the MIG welding current increases as the torch height Lt returns to L1, and becomes Ima1 (A). As shown in FIG. 5C, the average value Vma of the MIG welding voltage decreases as the torch height Lt returns to L1, and becomes Vma1 (V). As shown in FIG. 4D, the average value Ipa of the plasma welding current is such that the voltage difference ΔV = Vpa−Vma between the average value Vpa of the plasma welding voltage and the average value Vma of the MIG welding voltage is less than the reference voltage value Vth. Therefore, it increases to Ipa1 (A) equal to the current set value. As shown in FIG. 5E, the average value Vpa of the plasma welding voltage decreases as the torch height Lt returns to L1, and becomes Vpa1 (V). The voltage difference ΔV is equal to or less than the reference voltage value Vth.
プラズマ溶接電圧の平均値Vpaとミグ溶接電圧の平均値Vmaとの電圧差ΔVが大きくなうのは、同図のように、トーチ高さLt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場合である。プラズマ溶接電流Iwpは50〜150A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ΔVが大きくなる。電圧差ΔV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ΔV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、上述した電圧差修正制御によって、電圧差ΔVが異常なアーク放電を発生するおそれの高い値よりも小さくなるように制御している。このために、本実施の形態では、異常なアーク放電を防止することができる。ここで、基準電圧値Vthは、20〜30V程度の範囲で、異常なアーク放電が発生しない値に実験によって設定される。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、送給速度等に応じて基準電圧値Vthを適正化することが望ましい。 The voltage difference ΔV between the average value Vpa of the plasma welding voltage and the average value Vma of the MIG welding voltage increases as shown in the figure because the torch height Lt increases due to changes in joint shape, weaving, camera shake, etc. This is the case. The plasma welding current Iwp is often set in the range of about 50 to 150 A, but the voltage difference ΔV increases as this value increases. The value of the voltage difference ΔV that causes abnormal arc discharge between the plasma electrode and the welding wire depends on the structure of the welding torch, the types of the center gas and plasma gas, the time during which the voltage is applied, and the feed rate. Although it depends on the feeding speed and the like, the probability increases when it is 22 to 32 V or more. When a voltage difference ΔV greater than this value is continuously applied for 2 to 5 seconds or more, abnormal arc discharge often occurs. Therefore, by the voltage difference correction control described above, the voltage difference ΔV is controlled to be smaller than a value that is likely to cause abnormal arc discharge. For this reason, in this Embodiment, abnormal arc discharge can be prevented. Here, the reference voltage value Vth is set to a value that does not cause an abnormal arc discharge in the range of about 20 to 30V. It is desirable to optimize the reference voltage value Vth according to the structure of the welding torch, the types of center gas and plasma gas, the feeding speed, and the like.
また、プラズマ溶接電流Iwpを上述した電圧差修正制御によって減少させるときに、予め定めた下限値を設けるようにしても良い。これは、プラズマ溶接電流Iwpが減少した値があまり小さくなると、プラズマアークの発生状態が不安定になるからである。下限値は、20〜40A程度に設定される。 Further, when the plasma welding current Iwp is decreased by the voltage difference correction control described above, a predetermined lower limit value may be provided. This is because the generation state of the plasma arc becomes unstable if the value at which the plasma welding current Iwp is reduced becomes too small. The lower limit is set to about 20-40A.
また、同図(D)の時刻t2に示すように、プラズマ溶接電流Iwpを減少させるときに、同図のように急峻に減少させるのではなく、緩やかに傾斜を持たせて減少させるようにしても良い。同様に、同図(D)の時刻t3に示すように、プラズマ溶接電流Iwpを増加させるときに、同図のように急峻に増加させるのではなく、緩やかに傾斜を持たせて増加させるようにしても良い。これらの傾斜は、1〜10A/ms程度に設定される。このように傾斜を持たせるのは、電流が緩やかに変化した方が、プラズマアークの発生状態をより安定に保つことができるからである。 Also, as shown at time t2 in FIG. 4D, when the plasma welding current Iwp is decreased, it is not decreased sharply as shown in FIG. Also good. Similarly, as shown at time t3 in FIG. 4D, when the plasma welding current Iwp is increased, it is not increased sharply as shown in FIG. May be. These inclinations are set to about 1 to 10 A / ms. The reason why the slope is provided is that the state in which the plasma arc is generated can be more stably maintained when the current is gradually changed.
同図は、上述したように、プラズマ溶接電流Iwpがパルス波形ではなく直流波形の場合であるが、パルス波形のときに電圧差修正制御によって減少させるときに以下のようにして行う。プラズマ溶接電流Iwpがピーク電流及びベース電流から形成されているときには、ピーク電流だけを減少させるか、ピーク電流及びベース電流を共に減少させるようにすれば良い。 The figure shows the case where the plasma welding current Iwp is not a pulse waveform but a direct current waveform as described above. When the plasma welding current Iwp is a pulse waveform, it is reduced as follows by voltage difference correction control. When the plasma welding current Iwp is formed from the peak current and the base current, only the peak current may be reduced or both the peak current and the base current may be reduced.
図2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. 2 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及びプラズマ溶接電源PSP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, and a plasma welding power source PSP surrounded by a broken line. The welding torch WT has a structure in which a
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の先端部と母材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
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からプラズマ溶接電源PSPに対して、図3で後述するミグ溶接電圧平均値信号Vmaが出力される。ミグ溶接電源PSMからミグ溶接電圧Vwmが印加されるときは、溶接ワイヤ1aが+側とされる。ミグ溶接電源PSMは、定電圧特性の電源であり、ミグ溶接電圧Vwmが予め定めた電圧設定信号Vr(図示は省略)の値と等しくなるように制御される。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
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。ミグ溶接電源PSMからプラズマ溶接電源PSPに対して、上記のミグ溶接電圧平均値信号Vmaが入力される。プラズマ溶接電源PSPの内部には、上述した電圧差修正制御を行うための回路(図4で後述する)が設けられている。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が所定値になるように制御される。
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
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5と同一である。 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.
図3は、上述した図2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. 3 is a block diagram of the MIG welding power source PSM constituting the above-described FIG. 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2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
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。このミグ溶接電圧平均値信号Vmaは、上述したように、プラズマ溶接電源PSPにも出力される。 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. . The MIG welding voltage average value signal Vma is also output to the plasma welding power source PSP as described above.
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.
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、この電圧設定信号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 voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the 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 when the peak period signal Tp is at a high level, and the base period is when the peak period signal Tp is at a 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5(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 constant voltage characteristics 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 voltage setting signal Vr.
図4は、上述した図2を構成するプラズマ溶接電源PSPのブロック図である。プラズマ溶接電源PSPには、上述したように、ミグ溶接電源PSMからミグ溶接電圧平均値信号Vmaが入力される。このプラズマ溶接電源PSPによって上述した電圧差修正制御が行われる。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 plasma welding power source PSP constituting the above-described FIG. As described above, the MIG welding voltage average value signal Vma is input from the MIG welding power source PSM to the plasma welding power source PSP. The above-described voltage difference correction control is performed by the plasma welding power source PSP. 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2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
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。電圧検出回路VDは、プラズマ溶接電圧Vwpを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。プラズマ溶接電圧平均値算出回路VPA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、プラズマ溶接電圧平均値信号Vpaを出力する。 The current detection circuit ID detects the plasma welding current Iwp and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the plasma welding voltage Vwp and outputs a voltage detection signal Vd. The plasma welding voltage average value calculation circuit VPA 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 plasma welding voltage average value signal Vpa. .
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。電圧差算出回路DVは、上記のプラズマ溶接電圧平均値信号Vpa及びミグ溶接電源PSMからのミグ溶接電圧平均値信号Vmaを入力として、電圧差信号ΔV=Vpa−Vmaを算出して出力する。電流修正量算出回路DIRは、この電圧差信号ΔV及び上記の基準電圧値信号Vthを入力として、図1で上述した以下の処理を行い、電流修正量信号ΔIrを出力する。
1) ΔV≦Vthのときは、ΔIr=0を出力する。
2) ΔV>Vthのときは、ΔIr=G・ΔVを算出して出力する。但し、Gは予め定めた増幅率であり、負の値である。したがって、ΔIr<0となる。
The reference voltage value setting circuit VTH outputs a predetermined reference voltage value signal Vth. The voltage difference calculation circuit DV receives the plasma welding voltage average value signal Vpa and the MIG welding voltage average value signal Vma from the MIG welding power source PSM, and calculates and outputs a voltage difference signal ΔV = Vpa−Vma. The current correction amount calculation circuit DIR receives the voltage difference signal ΔV and the reference voltage value signal Vth as described above, performs the following processing described above with reference to FIG. 1, and outputs a current correction amount signal ΔIr.
1) When ΔV ≦ Vth, ΔIr = 0 is output.
2) When ΔV> Vth, ΔIr = G · ΔV is calculated and output. However, G is a predetermined amplification factor and is a negative value. Therefore, ΔIr <0.
電流設定回路IRは、予め定めた電流設定信号Irを出力する。加算回路ADは、この電流設定信号Ir及び上記の電流修正量信号ΔIrを入力として、両値を加算して、電流加算設定信号Iarを出力する。電流制御設定回路ICRは、この電流加算設定信号Iarを入力として、この信号の値が予め定めた下限値以下のときは下限値に設定し、この信号の値が変化するときは予め定めた傾斜を有して変化するようにして、電流制御設定信号Icrを出力する。この回路によって、電流制御設定信号Icrの値には下限値が設けられることになる。また、この回路によって、上記の電流修正量信号ΔIrが0から負の値に、又は負の値から0にステップ状に変化したときに、電流制御設定信号Icrの変化に傾斜を持たせることができる。この傾斜を0にすれば、電流制御設定信号Icrの変化は急峻になる。 The current setting circuit IR outputs a predetermined current setting signal Ir. The adder AD receives the current setting signal Ir and the current correction amount signal ΔIr, adds both values, and outputs a current addition setting signal Iar. The current control setting circuit ICR receives the current addition setting signal Iar as an input, sets the lower limit value when the value of this signal is equal to or lower than a predetermined lower limit value, and sets a predetermined slope when the value of this signal changes. And the current control setting signal Icr is output. With this circuit, a lower limit value is provided for the value of the current control setting signal Icr. Also, with this circuit, when the current correction amount signal ΔIr changes from 0 to a negative value or from a negative value to 0 in a stepwise manner, the change in the current control setting signal Icr can be inclined. it can. If this slope is set to 0, the change of the current control setting signal Icr becomes steep.
電流誤差増幅回路EIは、この電流制御設定信号Icr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5(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が電流制御設定信号Icr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。また、プラズマ溶接電源PSPでは、図1(D)及び(E)で上述したように、電圧差修正制御が行われる。 The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current control setting signal Icr 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. Since the plasma welding power source PSP described above is output-controlled so that the plasma welding current Iwp is equal to the value of the current control setting signal Icr, it is a power source having a constant current characteristic. In the plasma welding power source PSP, as described above with reference to FIGS. 1D and 1E, voltage difference correction control is performed.
上述した実施の形態によれば、プラズマ電極に印加されるプラズマ溶接電圧の平均値と、溶接ワイヤに印加されるミグ溶接電圧の平均値との電圧差が基準電圧値よりも大きくなったときは、プラズマ溶接電流を減少させて電圧差が小さくなるようにしている。このために、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。 According to the above-described embodiment, when the voltage difference between the average value of the plasma welding voltage applied to the plasma electrode and the average value of the MIG welding voltage applied to the welding wire is larger than the reference voltage value. The voltage difference is reduced by reducing the plasma welding current. For this reason, it is possible to prevent abnormal arc discharge from occurring between the plasma electrode and the welding wire, prevent damage to the welding torch, and maintain good welding quality.
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
AD 加算回路
DIR 電流修正量算出回路
DV 電圧差算出回路
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
Iar 電流加算設定信号
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
ICR 電流制御設定回路
Icr 電流制御設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ima ミグ溶接電流の平均値
Ip ピーク電流
Ipa プラズマ溶接電流の平均値
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
IR 電流設定回路
Ir 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
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
VPA プラズマ溶接電圧平均値算出回路
Vpa プラズマ溶接電圧平均値(信号)
VR 電圧設定回路
Vr 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
ΔIr 電流修正量(信号)
ΔV 電圧差(信号)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Welding wire
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 VPA Plasma welding voltage average value calculation circuit Vpa Plasma welding voltage average value (signal)
VR voltage setting circuit Vr voltage setting signal VTH reference voltage value setting circuit Vth reference voltage value (signal)
Vwm MIG welding voltage Vwp Plasma welding voltage WM Feeding motor WT Welding torch ΔIr Current correction amount (signal)
ΔV Voltage difference (signal)
Claims (3)
前記プラズマ溶接電圧の平均値と前記ミグ溶接電圧の平均値との電圧差が予め定めた基準電圧値よりも大きくなったときは前記プラズマ溶接電流を設定値から減少させて前記電圧差を小さくする、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接制御方法。 A plasma arc is generated by applying a plasma welding current between a plasma electrode disposed in the welding torch and a base material and applying a plasma welding current of a preset value, 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 MIG welding voltage is applied between the feeding tip and a base material to In a plasma MIG welding control method for generating a MIG arc by energizing a welding current,
When the voltage difference between the average value of the plasma welding voltage and the average value of the MIG welding voltage is larger than a predetermined reference voltage value, the plasma welding current is decreased from a set value to reduce the voltage difference. ,
The plasma MIG welding control method characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接制御方法。 Providing a predetermined lower limit when reducing the plasma welding current,
The plasma MIG welding control method according to claim 1.
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制御方法。 Having a slope when reducing the plasma welding current,
The plasma MIG welding control method according to claim 1 or 2, characterized by the above.
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