JP5755947B2 - プラズマミグ溶接の監視方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。 - 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。 - 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。
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