JP5977553B2 - プラズマアーク溶接方法およびプラズマアーク溶接システム - Google Patents

Description

本発明は、プラズマアーク溶接方法およびプラズマアーク溶接システムに関する。

従来から、プラズマアーク溶接方法が知られている。プラズマアーク溶接方法では、電極とプラズマノズルとの間にパイロットアークを発生させる。電極と母材との間にメインアークを発生させる。メインアークは、パイロットアークに誘発されることにより、発生する。そして、メインアークが発生している状態で母材の定常溶接を行う。プラズマアーク溶接方法は、たとえば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

パイロットアークを発生させるためには、電極とプラズマノズルとの間に、高周波であり且つ非常に高い電圧を印加する必要がある。このような電圧の印加を繰り返すと、プラズマアーク溶接を行う装置の故障や当該装置の周囲の設備の故障を招く。このような事態を避けるための方法として、特許文献１の（従来の技術）に開示の方法が知られている。同文献に開示の方法では、パイロットアークを連続的に点弧状態としつつ、メインアークのみの点弧および消弧を繰り返すことにより、溶接を行う。

パイロットアークを連続的に点弧状態としつつ、メインアークのみの点弧および消弧を繰り返す方法では、定常溶接を行う間、母材には、パイロットアークからの熱およびメインアークからの熱が与えられる。そのため、母材が薄い場合、母材への入熱量が過度に大きくなる。母材への入熱量が過度に大きくなると、溶け落ちが生じる。このように、パイロットアークを連続的に点弧状態としつつ、メインアークのみの点弧および消弧を繰り返す従来の方法では、母材が薄い場合には適切に溶接することが困難である。

特開昭６３−５８７５号公報 特開２００９−９５８４３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、母材が薄い場合であっても適切に溶接することのできるプラズマアーク溶接方法およびプラズマアーク溶接システムを提供することをその主たる課題とする。

本発明の第１の側面によると、電極およびプラズマノズルの間にパイロットアーク電流を流す工程と、前記電極および母材の間にメインアーク電流を流す工程と、を備え、前記パイロットアーク電流を流す工程は、前記パイロットアーク電流をメインアーク誘発電流値で流す第１工程と、前記パイロットアーク電流を、前記メインアーク誘発電流値より小さいパイロットアーク維持電流値で流すことにより、前記パイロットアーク電流の通電を継続する第２工程と、を含み、前記メインアーク電流を流す工程は、前記第１工程が行われている期間にて開始し、前記メインアーク電流を流す工程においては、前記第２工程が行われている期間にて、前記メインアーク電流を定常電流値で流すことにより前記母材の定常溶接を行い、前記パイロットアーク電流を流す工程は、前記第１工程と前記第２工程との間に、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記メインアーク誘発電流値から前記パイロットアーク維持電流値まで減少させる工程を含み、前記減少させる工程は、前記メインアーク電流の通電が開始された後、且つ、前記メインアーク電流の電流値が前記定常電流値に至る前に、開始する、プラズマアーク溶接方法が提供される。

好ましくは、前記メインアーク電流の通電の開始を検出する工程を更に備え、前記減少させる工程は、前記メインアーク電流の通電の開始が検出された後に、開始する。

好ましくは、前記パイロットアーク電流を流す工程は、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記パイロットアーク維持電流値から増加させる工程を含み、前記増加させる工程は、溶接終了信号が生成されると開始され、前記メインアーク電流を流す工程は、前記増加させる工程が開始した後に、終了する。

好ましくは、前記メインアーク電流を流す工程は、前記増加させる工程が終了した後に、終了する。

好ましくは、前記減少させる工程は、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第１傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、前記第１傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程の後に、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第２傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、前記第２傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程の後に、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第３傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、を有し、前記第２傾きの絶対値は、前記第１傾きの絶対値および前記第３傾きの絶対値のいずれよりも小さい。

好ましくは、前記メインアーク電流を流す工程は、前記メインアーク電流の通電を開始した時刻から、前記メインアーク電流を前記定常電流値で通電し始める時刻までの期間にて、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第１勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、前記第１勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程の後に、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第２勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、前記第２勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程の後に、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第３勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、を有し、前記第２勾配の絶対値は、前記第１勾配の絶対値および前記第３勾配の絶対値のいずれよりも小さく、前記第２勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程は、前記第２傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程中に、行う。

本発明の第２の側面によると、電極およびプラズマノズルの間にパイロットアーク電流を流すパイロットアーク電源回路と、前記電極および母材の間にメインアーク電流を流すメインアーク電源回路と、メインアーク誘発電流値を記憶するメインアーク誘発電流値記憶部と、パイロットアーク維持電流値を記憶するパイロットアーク維持電流値記憶部と、定常電流値を記憶する定常電流値記憶部と、を備え、前記パイロットアーク電源回路は、前記パイロットアーク電流を前記メインアーク誘発電流値で流す第１期間と、前記パイロットアーク電流を前記パイロットアーク維持電流値で流すことにより、前記パイロットアーク電流の通電を継続する第２期間と、を生成し、前記メインアーク電源回路は、前記第１期間にて、前記メインアーク電流の通電を開始し、前記第２期間にて、前記メインアーク電流を定常電流値で流し、前記メインアーク電流の通電が開始された後、且つ、前記メインアーク電流の電流値が前記定常電流値に至る前に、前記パイロットアーク電源回路に減少指示信号を送る電流減少指示回路を更に備え、前記パイロットアーク電源回路は、前記減少指示信号を受けると、減少期間を開始し、前記減少期間は、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記メインアーク誘発電流値から前記パイロットアーク維持電流値まで減少させる期間である、プラズマアーク溶接システムが提供される。

好ましくは、前記メインアーク電流の通電の開始を検出すると、通電検出信号を前記電流減少指示回路に送る通電検出回路を更に備え、前記電流減少指示回路は、前記通電検出信号を受けた後に、前記減少指示信号を送る。

好ましくは、通電終了指示回路を更に備え、前記パイロットアーク電源回路は、溶接終了信号を受けると、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記パイロットアーク維持電流値から増加させる増加期間を開始し、前記通電終了指示回路は、前記増加期間が開始された後に、通電終了指示信号を前記メインアーク電源回路に送り、前記メインアーク電源回路は、前記通電終了指示信号を受けると、前記メインアーク電流の通電を停止する。

好ましくは、前記通電終了指示回路は、前記増加期間が終了した後に、前記通電終了指示信号を送る。

好ましくは、前記パイロットアーク電源回路は、前記減少期間にて、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第１傾きである期間と、前記第１傾きである期間の後であり、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第２傾きである期間と、前記第２傾きである期間の後であり、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第３傾きである期間と、を生成し、前記パイロットアーク電源回路は、前記第２傾きの絶対値が前記第１傾きの絶対値および前記第３傾きの絶対値のいずれよりも小さくなるように、前記パイロットアーク電流を流す。

好ましくは、前記メインアーク電源回路は、前記メインアーク電流の通電を開始した時刻から、前記メインアーク電流を前記定常電流値で通電し始める時刻までの期間にて、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第１勾配である期間と、前記第１勾配である期間の後であり、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第２勾配である期間と、前記第２勾配である期間の後であり、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第３勾配である期間と、を生成し、前記メインアーク電源回路は、前記第２勾配の絶対値が前記第１勾配の絶対値および前記第３勾配の絶対値のいずれよりも小さくなるように、前記メインアーク電流を流し、前記メインアーク電源回路は、前記第２傾きである期間中に、前記第２勾配である期間を行う。

このような構成によると、定常溶接を行う間、母材への合計入熱量（パイロットアークからの入熱量とメインアークからの入熱量との合計）を小さくでき且つ母材へのエネルギの密度を大きくできる。よって、母材が薄い場合であっても溶け落ちを防止できる。したがって、母材が薄い場合であっても適切に溶接することができる。

本発明の第１実施形態にかかるプラズマアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかるプラズマアーク溶接システムにおけるトーチを主に示す拡大断面図である。 図１のプラズマアーク溶接システムを用いたプラズマアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。 図３に示した工程に続く工程における各信号等のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態にかかるプラズマアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。 図５に示したタイミングチャートをより詳細に示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

＜第１実施形態＞
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるプラズマアーク溶接システムの構成を示すブロック図である。

同図に示すプラズマアーク溶接システムＡ１は、溶接ロボット１と、動作制御回路２１と、パイロットアーク用回路３と、メインアーク用回路４と、を備える。

溶接ロボット１は、母材Ｗに対してプラズマアーク溶接を自動で行うものである。本実施形態の母材Ｗは薄板であり、母材Ｗの厚さは、たとえば、０．１〜０．５ｍｍである。溶接ロボット１は、マニピュレータ１１と、トーチ１２と、を含む。

マニピュレータ１１は、たとえば多関節ロボットである。トーチ１２は、マニピュレータ１１の駆動により、上下前後左右に自在に移動できる。図２によく表れているように、トーチ１２は、電極１２１と、プラズマノズル１２２と、シールドガスノズル１２３とを有する。

電極１２１は、たとえばタングステンからなる金属棒である。プラズマノズル１２２は筒状の部材である。プラズマノズル１２２は電極１２１を囲んでいる。プラズマノズル１２２内をプラズマガスＰＧが流れる。プラズマガスＰＧを媒体として、プラズマノズル１２２と電極１２１との間にパイロットアークＰａが発生する。パイロットアークＰａが発生している際、プラズマノズル１２２と電極１２１との間には、パイロットアーク電流Ｉｐが流れる。シールドガスノズル１２３は筒状の部材である。シールドガスノズル１２３はプラズマノズル１２２を囲んでいる。シールドガスノズル１２３とプラズマノズル１２２との間を、シールドガスＳＧが流れる。電極１２１と母材Ｗとの間には、メインアークＭａが発生する。メインアークＭａが発生している際、電極１２１と母材Ｗとの間には、メインアーク電流Ｉｍが流れる。メインアーク電流Ｉｍの電流値とパイロットアーク電流Ｉｐの電流値とが同一である場合であっても、メインアークＭａは、パイロットアークＰａに比べて、母材Ｗへの入熱に大きく寄与する。メインアーク電流Ｉｍは、母材Ｗの材質に応じて、直流もしくは交流いずれかが選択される。メインアーク電流Ｉｍは、直流のパルス電流である場合もあるし、交流のパルス電流である場合もある。本発明および本実施形態のメインアーク電流Ｉｍの電流値とは、絶対値の時間平均値のことである。

動作制御回路２１は、マイクロコンピュータおよびメモリ（ともに図示略）を有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２１はロボット移動速度Ｖｒを制御する。ロボット移動速度Ｖｒは、母材Ｗに沿った溶接進行方向Ｄｒにおける、母材Ｗに対する電極１２１の速度である。動作制御回路２１は、上記作業プログラム、溶接ロボット１におけるエンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度Ｖｒ等に基づき、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｓを送る。溶接ロボット１は動作制御信号Ｍｓを受け、マニピュレータ１１を駆動させ、トーチ１２が、母材Ｗにおける所定の溶接開始位置に移動したり、母材Ｗの面内方向に沿って移動したりする。動作制御回路２１は、溶接開始信号Ｓｔと溶接終了信号Ｅｎとを送る。一方、動作制御回路２１は定常溶接開始指示信号Ｓｓを受ける。

パイロットアーク用回路３は、パイロットアーク電源回路３１と、メインアーク誘発電流値記憶部３２１と、パイロットアーク維持電流値記憶部３２２と、パイロットアーク電流検出回路３３と、通電終了指示回路３５と、を含む。

メインアーク誘発電流値記憶部３２１はメインアーク誘発電流値ｉｐ１を記憶する。パイロットアーク維持電流値記憶部３２２はパイロットアーク維持電流値ｉｐ２を記憶する。メインアーク誘発電流値ｉｐ１およびパイロットアーク維持電流値ｉｐ２の各値は、たとえば、ティーチペンダント（図示略）から入力され動作制御回路２１を経由して、メインアーク誘発電流値記憶部３２１およびパイロットアーク維持電流値記憶部３２２にそれぞれ記憶される。

パイロットアーク電源回路３１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。これにより、パイロットアーク電源回路３１は、電極１２１およびプラズマノズル１２２の間にパイロットアーク電流Ｉｐを流す。パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、設定された値となるように制御する。

パイロットアーク電源回路３１は、メインアーク誘発電流値記憶部３２１およびパイロットアーク維持電流値記憶部３２２に接続している。パイロットアーク電源回路３１は、電流減少指示回路４６（後述）から減少指示信号Ｓｄを、動作制御回路２１から溶接終了信号Ｅｎを受ける。

パイロットアーク電源回路３１は、第１期間Ｔ１１と、減少期間Ｔｄと、第２期間Ｔ１２と、増加期間Ｔｕと、を生成する（図３参照）。

第１期間Ｔ１１は、パイロットアーク電流Ｉｐをメインアーク誘発電流値ｉｐ１で流す期間である。減少期間Ｔｄは、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、メインアーク誘発電流値ｉｐ１からパイロットアーク維持電流値ｉｐ２まで減少させる期間である。パイロットアーク電源回路３１は、減少指示信号Ｓｄを受けると、減少期間Ｔｄを開始する。第２期間Ｔ１２は、パイロットアーク電流Ｉｐをパイロットアーク維持電流値ｉｐ２で流す期間である。増加期間Ｔｕは、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、パイロットアーク維持電流値ｉｐ２から増加させる期間である。パイロットアーク電源回路３１は、溶接終了信号Ｅｎを受けると、増加期間Ｔｕを開始する。

パイロットアーク電流検出回路３３は、電極１２１とプラズマノズル１２２との間に流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を検出するためのものである。パイロットアーク電流検出回路３３は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値に対応するパイロットアーク電流検出信号Ｉｄｐを送る。

通電終了指示回路３５は、パイロットアーク電流検出信号Ｉｄｐと、溶接終了信号Ｅｎとを受ける。通電終了指示回路３５は、メインアーク電流Ｉｍの通電を終了すべきと判断すると、通電終了指示信号Ｓｅを生成する。そして、通電終了指示回路３５は生成した通電終了指示信号Ｓｅを送る。

メインアーク用回路４は、メインアーク電源回路４１と、定常電流値記憶部４２と、メインアーク電流検出回路４３と、通電検出回路４５と、電流減少指示回路４６と、定常溶接開始判断回路４８と、を含む。

定常電流値記憶部４２は定常電流値ｉｍを記憶する。定常電流値ｉｍは、たとえば、ティーチペンダント（図示略）から入力され動作制御回路２１を経由して、定常電流値記憶部４２に記憶される。

メインアーク電源回路４１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。これにより、メインアーク電源回路４１は、電極１２１および母材Ｗの間にメインアーク電流Ｉｍを流す。メインアーク電源回路４１は、メインアーク電流Ｉｍの電流値を、設定された値となるように制御する。

メインアーク電源回路４１は定常電流値記憶部４２に接続している。メインアーク電源回路４１は、動作制御回路２１から溶接開始信号Ｓｔを、通電終了指示回路３５から通電終了指示信号Ｓｅを、受ける。メインアーク電源回路４１は、溶接開始信号Ｓｔを受けると、メインアーク電流Ｉｍの通電を開始する。メインアーク電源回路４１は、定常溶接が行われている際には、メインアーク電流Ｉｍを定常電流値ｉｍで流す。メインアーク電源回路４１は、通電終了指示信号Ｓｅを受けると、メインアーク電流Ｉｍの通電を停止する。

メインアーク電流検出回路４３は、電極１２１と母材Ｗとの間に流れるメインアーク電流Ｉｍの電流値を検出するためのものである。メインアーク電流検出回路４３は、メインアーク電流Ｉｍの電流値に対応するメインアーク電流検出信号Ｉｄｍを送る。

通電検出回路４５はメインアーク電流検出信号Ｉｄｍを受ける。通電検出回路４５は、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を検出するためのものである。通電検出回路４５は、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を検出すると、通電検出信号Ｄｉを電流減少指示回路４６に送る。通電検出回路４５は、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を、たとえば、メインアーク電流Ｉｍの電流値とあるしきい値とを比較することにより、検出する。

電流減少指示回路４６は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少させるための指示をする。電流減少指示回路４６は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断すると、減少指示信号Ｓｄをパイロットアーク電源回路３１に送る。減少指示信号Ｓｄは、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少させるための指示をする信号である。本実施形態においては、電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉおよびメインアーク電流検出信号Ｉｄｍを受ける。そして、電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉとメインアーク電流検出信号Ｉｄｍとに基づき、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきか否かを判断する。

定常溶接開始判断回路４８は、定常溶接を開始すべきか否かを判断する。定常溶接開始判断回路４８は、定常溶接を開始すべきと判断すると、定常溶接開始指示信号Ｓｓを動作制御回路２１に送る。本実施形態においては、定常溶接開始判断回路４８は、メインアーク電流検出信号Ｉｄｍを受ける。そして、定常溶接開始判断回路４８は、メインアーク電流検出信号Ｉｄｍに基づき（すなわちメインアーク電流Ｉｍの電流値に基づき）、定常溶接を開始すべきか否かを判断する。

次に、図３を更に用いて、プラズマアーク溶接システムＡ１を用いたアーク溶接方法について説明する。

図３は、プラズマアーク溶接システムＡ１を用いたプラズマアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。同図では、（ａ）はパイロットアーク電流Ｉｐの電流値、（ｂ）は溶接開始信号Ｓｔ、（ｃ）はメインアーク電流Ｉｍの電流値、（ｄ）は通電検出信号Ｄｉ、（ｅ）は減少指示信号Ｓｄ、（ｆ）は定常溶接開始指示信号Ｓｓ、（ｇ）は溶接終了信号Ｅｎ、（ｈ）は通電終了指示信号Ｓｅ、（ｉ）はロボット移動速度Ｖｒ、のそれぞれの変化状態を示す。同図（ｊ）は、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間における母材Ｗへの合計入熱量を示している（時刻ｔ５〜時刻ｔ６以外は省略）。

＜第１期間Ｔ１１（時刻ｔ１〜時刻ｔ４）＞
時刻ｔ１において、パイロットアーク電源回路３１にパイロットアーク電流通電開始信号（図示略）が送られることにより、電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、パイロットアークＰａが発生する。これにより、同図（ａ）に示すように、パイロットアーク電流Ｉｐの通電が開始する。時刻ｔ１からは、パイロットアーク電流Ｉｐはメインアーク誘発電流値ｉｐ１で流れる。このようにして、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐをメインアーク誘発電流値ｉｐ１で流す第１期間Ｔ１１を開始する。メインアーク誘発電流値ｉｐ１は、たとえば３〜４Ａである。なお、パイロットアークＰａの発生（すなわちパイロットアーク電流Ｉｐの通電の開始）は、電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、高周波であり且つ非常に高い電圧を印加することにより行う。パイロットアークＰａを発生させるための当該電圧の周波数は、数ＭＨｚである。パイロットアークＰａを発生させるための当該電圧の電圧値は、数ｋＶである。

図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、動作制御回路２１からメインアーク電源回路４１に溶接開始信号Ｓｔが送られる。メインアーク電源回路４１は、溶接開始信号Ｓｔを受けると、電極１２１と母材Ｗとの間に電圧を印加する。電極１２１の先端近傍の空間には、パイロットアークＰａによってプラズマ雰囲気が形成されている。そのため、パイロットアークＰａに誘発されて、メインアークＭａが電極１２１と母材Ｗとの間に発生する。これにより、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始する。このようにして、メインアーク電源回路４１は、第１期間Ｔ１１にて、メインアーク電流Ｉｍの通電を開始する。なお、上述のメインアーク誘発電流値ｉｐ１は、メインアークＭａを発生可能な大きさに設定されており、メインアーク誘発電流値ｉｐ１が余りに小さいとメインアークＭａを発生できない。時刻ｔ２〜時刻ｔ５の間、メインアーク電流Ｉｍの電流値は、定常電流値ｉｍに到るまで徐々に増加する。

図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ３において、通電検出回路４５が、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を検出し、通電検出信号Ｄｉを電流減少指示回路４６に送る。これにより、電流減少指示回路４６は、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始したと認識する。

＜減少期間Ｔｄ（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）＞
図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ４において、電流減少指示回路４６は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断し、減少指示信号Ｓｄをパイロットアーク電源回路３１に送る。パイロットアーク電源回路３１は、減少指示信号Ｓｄを受けると、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値をメインアーク誘発電流値ｉｐ１からパイロットアーク維持電流値ｉｐ２まで減少させる減少期間Ｔｄを開始する。減少期間Ｔｄの長さは、たとえば、０．０５〜０．２ｓｅｃである。

電流減少指示回路４６がパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断し減少指示信号Ｓｄを送るのは、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始された後（時刻ｔ２の後）、且つ、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る前（時刻ｔ５の前）であることが好ましい。また、電流減少指示回路４６がパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断し減少指示信号Ｓｄを送るのは、電流減少指示回路４６が通電検出信号Ｄｉを受けた後（時刻ｔ３の後）であることが、更に好ましい。

電流減少指示回路４６がパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断し減少指示信号Ｓｄを送るまでのプロセスの一例は、次のとおりである。

図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ４において、メインアーク電流Ｉｍの電流値が、しきい値Ｉｔｈ１を超える。しきい値Ｉｔｈ１は、定常電流値ｉｍよりわずかに小さい値である。電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉを受けた後に、メインアーク電流Ｉｍの電流値がしきい値Ｉｔｈ１を超えた場合に、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断する。そして、電流減少指示回路４６は、減少指示信号Ｓｄをパイロットアーク電源回路３１に送る。

あるいは、電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉを受けた時刻（本実施形態では、時刻ｔ３）から予め定められた期間が経過したときに、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を減少すべきと判断する。そして、電流減少指示回路４６は、減少指示信号Ｓｄをパイロットアーク電源回路３１に送る。

＜第２期間Ｔ１２（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）＞
図３（ａ）に示すように、時刻ｔ５において、減少期間Ｔｄが終了し、パイロットアーク電流Ｉｐをパイロットアーク維持電流値ｉｐ２で流す第２期間Ｔ１２が開始する。パイロットアーク維持電流値ｉｐ２はメインアーク誘発電流値ｉｐ１よりも小さい。パイロットアーク維持電流値ｉｐ２は、たとえば、１〜２Ａである。第２期間Ｔ１２の間、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐをパイロットアーク維持電流値ｉｐ２で流すことにより、パイロットアーク電流Ｉｐの通電を継続する。すなわち、第２期間Ｔ１２の間、パイロットアークＰａを消弧しない。パイロットアーク維持電流値ｉｐ２は、パイロットアークＰａが消弧しない程度の低い値に設定するとよい。なお、メインアークＭａが発生している間は、メインアークＭａの影響によって、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値が小さくてもパイロットアークＰａが消弧しにくくなっている。

図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ５において、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る。そして、時刻ｔ５からメインアーク電流Ｉｍが定常電流値ｉｍで流れ始める。このように、メインアーク電源回路４１は、第２期間Ｔ１２にて、メインアーク電流Ｉｍを定常電流値ｉｍで流す。定常電流値ｉｍは、たとえば、５〜７Ａである。同図（ｆ）に示すように、アーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至ると、定常溶接開始判断回路４８は、定常溶接を開始すべきと判断し、定常溶接開始指示信号Ｓｓを動作制御回路２１に送る。同図（ｉ）に示すように、時刻ｔ５において、動作制御回路２１は、定常溶接開始指示信号Ｓｓを受けると、ロボット移動速度Ｖｒを予め定められた速度とするための動作制御信号Ｍｓを溶接ロボット１に送る。これにより、時刻ｔ５において、溶接進行方向Ｄｒにおける、電極１２１の母材Ｗに対する移動が開始する。このようにして、時刻ｔ５から定常溶接が開始する。時刻ｔ５〜時刻ｔ６の長さは、たとえば、数分〜数時間である。

なお、本実施形態では、パイロットアーク電流Ｉｐをパイロットアーク維持電流値ｉｐ２で流す第２期間Ｔ１２の開始時が、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る時に一致する例を示したが、これに限られず、第２期間Ｔ１２の開始時が、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る前もしくは後であってもよい。

＜増加期間Ｔｕ（時刻ｔ６〜時刻ｔ７）＞
図３（ｇ）に示すように、時刻ｔ６において、動作制御回路２１は定常溶接を終了するための溶接終了信号Ｅｎを、パイロットアーク電源回路３１と通電終了指示回路３５とに送る。同図（ａ）に示すように、パイロットアーク電源回路３１は、溶接終了信号Ｅｎを受けると、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値をパイロットアーク維持電流値ｉｐ２から増加させる増加期間Ｔｕを開始する。増加期間Ｔｕの長さは、たとえば、０．０５〜０．１ｓｅｃである。同図（ｉ）に示すように、時刻ｔ６において、動作制御回路２１は、ロボット移動速度Ｖｒを０とするための動作制御信号Ｍｓを溶接ロボット１に送る。これにより、時刻ｔ６において、溶接進行方向Ｄｒにおける、電極１２１の母材Ｗに対する移動が停止する。

＜２回目の第１期間Ｔ１１（時刻ｔ７以降）＞
図３（ａ）に示すように、時刻ｔ７において、増加期間Ｔｕが終了する。本実施形態では、時刻ｔ７からは、パイロットアーク電流Ｉｐがメインアーク誘発電流値ｉｐ１で流れ始める。すなわち、時刻ｔ７からは、２回目の第１期間Ｔ１１が開始する。なお、時刻ｔ７から流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、メインアーク誘発電流値ｉｐ１である必要は必ずしもない。たとえば、時刻ｔ７から流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２との間の値であってもよい。もしくは、時刻ｔ７から流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、メインアーク誘発電流値ｉｐ１よりも大きくてもよい。

図３（ｈ）に示すように、時刻ｔ８において、通電終了指示回路３５は通電終了指示信号Ｓｅをメインアーク電源回路４１に送る。通電終了指示回路３５は、増加期間Ｔｕが開始された後に、通電終了指示信号Ｓｅをメインアーク電源回路４１に送ることが好ましい。また、通電終了指示回路３５は、増加期間Ｔｕが終了した後に、通電終了指示信号Ｓｅをメインアーク電源回路４１に送ることが、更に好ましい。通電終了指示回路３５は、たとえば、増加期間Ｔｕが終了した時刻（本実施形態では、時刻ｔ７）から予め定められた期間が経過したときに、通電終了指示信号Ｓｅを送る。もしくは、通電終了指示回路３５は、たとえば、増加期間Ｔｕが開始した時刻（本実施形態では、時刻ｔ６）から予め定められた期間が経過したときに、通電終了指示信号Ｓｅを送る。

図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ８において、メインアーク電源回路４１は、通電終了指示信号Ｓｅを受けると、メインアーク電流Ｉｍの電流値を減少させる。そして、時刻ｔ９において、メインアーク電流Ｉｍの通電が停止する。すなわち、時刻ｔ９において、メインアークＭａが消弧する。

図３の時刻ｔ９以降、パイロットアークＰａは点弧させておく。パイロットアークＰａを点弧させた状態で、次の定常溶接を開始する。そのため、次の定常溶接では、パイロットアークＰａを再び点弧させる必要がない。図４に２度目の定常溶接を行う際のタイミングチャートを示している。同図は、時刻ｔ１にてパイロットアークＰａを点弧させない点を除き、図３と同様である。すなわち、２度目の定常溶接では、時刻ｔ１にてパイロットアークＰａを点弧させることなく、図３を参照しつつ説明した工程と同様の工程を行うことができる。３度目以降の定常溶接は、２度目の定常溶接と同様に行う。このような本実施形態の方法では、一度パイロットアークＰａを点弧させると、その後は、定常溶接を行うたびにパイロットアークＰａを点弧させるといった必要がない。そのため、定常溶接を行うたびに、電極１２１とプラズマノズル１２２との間に高周波であり且つ非常に高い電圧を印加するといった必要がない。その結果、プラズマアーク溶接を行う装置の故障や、当該装置の周囲の設備の故障を防止できる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態においては、第２期間Ｔ１２にて、パイロットアーク電流Ｉｐをパイロットアーク維持電流値ｉｐ２で流すことにより、パイロットアーク電流Ｉｐの通電を継続する。パイロットアーク維持電流値ｉｐ２はメインアーク誘発電流値ｉｐ１よりも小さい。このような構成によると、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２とが同一である場合に比べ、定常溶接を行う間、パイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量を小さくできる。図３（ｊ）には、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２とが同一である場合の母材Ｗへの合計入熱量（パイロットアークＰａからの入熱量とメインアークＭａからの入熱量との合計）を点線で示しており、本実施形態における母材Ｗへの合計入熱量（パイロットアークＰａからの入熱量とメインアークＭａからの入熱量との合計）を実線で示している。図３（ｊ）からも理解できるように、本実施形態によると、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２とが同一である場合に比べ、定常溶接を行う間、母材Ｗへの合計入熱量を小さくできる。

一般に、パイロットアークＰａから熱は、母材Ｗの広い領域に与えられる。一方、メインアークＭａからの熱は、母材Ｗの狭い領域に与えられる。上述のように本実施形態においては、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２とが同一である場合に比べ、定常溶接を行う間、パイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量を小さくできる。そのため、定常溶接を行う間にて、母材Ｗへの合計入熱量に対するメインアークＭａからの母材Ｗへの入熱量の割合を、より大きくすることができる。よって、母材Ｗへのエネルギの密度を大きくできる。

以上より、定常溶接を行う間、母材Ｗへの合計入熱量（パイロットアークＰａからの入熱量とメインアークＭａからの入熱量との合計）を小さくでき且つ母材Ｗへのエネルギの密度を大きくできる本実施形態によると、母材Ｗが薄い場合であっても溶け落ちを防止できる。したがって、本実施形態によると、母材Ｗが薄い場合であっても適切に溶接することができる。

また、パイロットアークＰａにはゆらぎが生じる。そのため、パイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量にもゆらぎが生じる。パイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量にゆらぎが生じると、母材Ｗへの合計入熱量（パイロットアークＰａからの入熱量とメインアークＭａからの入熱量との合計）にもゆらぎが生じることとなる。本実施形態では、上述のように、定常溶接を行う間にて、母材Ｗへの合計入熱量に対するメインアークＭａからの母材Ｗへの入熱量の割合を、より大きくすることができる。すなわち、定常溶接を行う間にて、母材Ｗへの合計入熱量に対するパイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量の割合を、より小さくすることができる。そのため、パイロットアークＰａにゆらぎが生じても、母材Ｗへの合計入熱量のゆらぎは、生じにくくなる。これにより、母材Ｗへの合計入熱量を、より均一にすることが可能となる。その結果、より綺麗なビードを母材Ｗに形成することができる。

上述のように、本実施形態によると、メインアーク誘発電流値ｉｐ１とパイロットアーク維持電流値ｉｐ２とが同一である場合に比べ、定常溶接を行う間、パイロットアークＰａからの母材Ｗへの入熱量を小さくできる。そのため、メインアーク電流Ｉｍの定常電流値ｉｍを大きくしたとしても、効率的に母材Ｗへ入熱できるから、溶け落ちの生じない適切な溶接を行うことができる。これにより、ロボット移動速度Ｖｒを増大することが可能となり、溶接に要する時間の短縮を図ることができる。

本実施形態においては、プラズマアーク溶接システムＡ１は、電流減少指示回路４６を備える。電流減少指示回路４６は、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始された後、且つ、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る前に、パイロットアーク電源回路３１に減少指示信号Ｓｄを送る。パイロットアーク電源回路３１は、減少指示信号Ｓｄを受けると、減少期間Ｔｄを開始する。このような構成によると、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至った時刻（本実施形態では、時刻ｔ５）におけるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、より小さくできる。これにより、メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至った時刻（本実施形態では、時刻ｔ５）から、母材Ｗへの過度の入熱を抑制できる。その結果、母材Ｗに形成されるビードを始点からより綺麗に形成することができる。

本実施形態においては、プラズマアーク溶接システムＡ１は、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を検出すると、通電検出信号Ｄｉを電流減少指示回路４６に送る通電検出回路４５を備える。電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉを受けた後に、減少指示信号Ｓｄを送る。このような構成では、減少期間Ｔｄは、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始と同時に開始するのではない。これは、メインアーク電流Ｉｍの電流値が大きくなっている時点において、減少期間Ｔｄを開始するのに適する。したがって、本実施形態の構成は、減少期間Ｔｄ中にパイロットアークＰａが消弧することを防止するのに適する。

パイロットアーク電流Ｉｐの電流値が比較的小さいパイロットアーク維持電流値ｉｐ２であるときにメインアーク電流Ｉｍの通電を停止すると、メインアークＭａが消弧するのみでなく、パイロットアークＰａも消弧するおそれがある。本実施形態においては、通電終了指示回路３５は、増加期間Ｔｕが開始された後に、通電終了指示信号Ｓｅをメインアーク電源回路４１に送る。メインアーク電源回路４１は、通電終了指示信号Ｓｅを受けると、メインアーク電流Ｉｍの通電を停止する。このような構成によると、メインアーク電流Ｉｍの通電を停止するのは、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値がパイロットアーク維持電流値ｉｐ２よりも高くなっているときである。これにより、メインアークＭａの消弧に伴ってパイロットアークＰａの消弧が生じることを、防止できる。

本実施形態においては、通電終了指示回路３５は、増加期間Ｔｕが終了した後に、通電終了指示信号Ｓｅを送る。このような構成によると、メインアーク電流Ｉｍの通電を停止するのは、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値がより高い値になっているときである。これにより、メインアークＭａの消弧に伴ってパイロットアークＰａの消弧が生じることを、更に効果的に防止できる。

＜第２実施形態＞
図５、図６を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、以下の説明では、上記と同一もしくは類似の構成については上記と同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

図５は、本発明の第２実施形態にかかるプラズマアーク溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。図６は、図５に示したタイミングチャートをより詳細に示すタイミングチャートである。

本実施形態は、時刻ｔ２〜時刻ｔ５の期間におけるパイロットアーク電流Ｉｐおよびメインアーク電流Ｉｍの電流値の変化態様が、第１実施形態におけるものとは異なる。以下、第１実施形態とは異なる時刻ｔ２〜時刻ｔ５における工程について、説明する。

本実施形態においても、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、動作制御回路２１からメインアーク電源回路４１に溶接開始信号Ｓｔが送られる。メインアーク電源回路４１は、溶接開始信号Ｓｔを受けると、電極１２１と母材Ｗとの間に電圧を印加する。電極１２１の先端近傍の空間には、パイロットアークＰａによってプラズマ雰囲気が形成されている。そのため、パイロットアークＰａに誘発されて、メインアークＭａが電極１２１と母材Ｗとの間に発生する。これにより、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始する。このようにして、メインアーク電源回路４１は、第１期間Ｔ１１にて、メインアーク電流Ｉｍの通電を開始する。

本実施形態においては、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔ２〜時刻ｔ５のあいだ常に一定の勾配でメインアーク電流Ｉｍの電流値が増加するのではない。具体的には次のとおりである。メインアーク電源回路４１は、メインアーク電流Ｉｍの通電を開始した時刻（時刻ｔ２）から、メインアーク電流Ｉｍを定常電流値ｉｍで通電し始める時刻（時刻ｔ５）までの期間にて、期間Ｔ４１（時刻ｔ２〜時刻ｔ４）と、期間Ｔ４２（時刻ｔ４〜時刻ｔ４２）と、期間Ｔ４３（時刻ｔ４２〜時刻ｔ５）とを生成する。

期間Ｔ４１は、メインアーク電流Ｉｍの電流値の時間微分値が第１勾配ｇ４１である期間である。期間Ｔ４２は、期間Ｔ４１の後の期間であり、メインアーク電流Ｉｍの電流値の時間微分値が第２勾配ｇ４２である期間である。期間Ｔ４３は、期間Ｔ４２の期間であり、メインアーク電流Ｉｍの電流値の時間微分値が第３勾配ｇ４３である期間である。第２勾配ｇ４２の絶対値は、第１勾配ｇ４１の絶対値および第３勾配ｇ４３の絶対値のいずれよりも小さい。本実施形態においては、第２勾配ｇ４２は０である。すなわち、期間Ｔ４２におけるメインアーク電流Ｉｍの電流値は一定である。また、期間Ｔ４２におけるメインアーク電流Ｉｍの電流値は定常電流値ｉｍよりも小さく、たとえば、定常電流値ｉｍの半分程度である。

期間Ｔ４１の長さは、たとえば、０．０５〜０．１ｓｅｃであり、期間Ｔ４２の長さは、たとえば０．３〜０．５ｓｅｃであり、期間Ｔ４３の長さは、たとえば、０．０５〜０．１ｓｅｃである。

なお、第２勾配ｇ４２は、第１勾配ｇ４１および第３勾配ｇ４３のいずれよりも小さければよく、０ではなくてもよい。すなわち、期間Ｔ４２においてメインアーク電流Ｉｍの電流値がわずかに増加もしくは減少していてもよい。

図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すように、時刻ｔ３において、通電検出回路４５が、メインアーク電流Ｉｍの通電の開始を検出し、通電検出信号Ｄｉを電流減少指示回路４６に送る。これにより、電流減少指示回路４６は、メインアーク電流Ｉｍの通電が開始したと認識する。

図５（ｅ）、図６（ｅ）に示すように、時刻ｔ４において、電流減少指示回路４６は、減少指示信号Ｓｄをパイロットアーク電源回路３１に送る。パイロットアーク電源回路３１は、減少指示信号Ｓｄを受けると、メインアーク誘発電流値ｉｐ１からパイロットアーク維持電流値ｉｐ２まで減少させる減少期間Ｔｄを開始する。本実施形態では、電流減少指示回路４６は、通電検出信号Ｄｉを受けた時刻（本実施形態では、時刻ｔ３）から予め定められた期間の経過後の時刻ｔ４に、減少指示信号Ｓｄを送る。

本実施形態においては、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、減少期間Ｔｄ（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）のあいだパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は常に一定の傾きで減少するのではない。具体的には次のとおりである。パイロットアーク電源回路３１は、減少期間Ｔｄにて、期間Ｔ３１（時刻ｔ４〜時刻ｔ４１）と、期間Ｔ３２（時刻ｔ４１〜時刻ｔ４２）と、期間Ｔ３３（時刻ｔ４２〜時刻ｔ５）とを生成する。

期間Ｔ３１は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の時間微分値が第１傾きｇ３１である期間である。期間Ｔ３２は、期間Ｔ３１の後の期間であり、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の時間微分値が第２傾きｇ３２である期間である。期間Ｔ３３は、期間Ｔ３２の後の期間であり、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の時間微分値が第３傾きｇ３３である期間である。第２傾きｇ３２の絶対値は、第１傾きｇ３１の絶対値および第３傾きｇ３３の絶対値のいずれよりも小さい。本実施形態においては、第２傾きｇ３２は０である。すなわち、期間Ｔ３２におけるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は一定である。また、期間Ｔ３２におけるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、メインアーク誘発電流値ｉｐ１より小さく、且つ、パイロットアーク維持電流値ｉｐ２より大きい。

期間Ｔ３１の長さは、たとえば、０．０５〜０．１ｓｅｃであり、期間Ｔ３２の長さは、たとえば０．３〜０．５ｓｅｃであり、期間Ｔ３３の長さは、たとえば、０．０５〜０．１ｓｅｃである。

なお、第２傾きｇ３２は、第１傾きｇ３１および第３傾きｇ３３のいずれよりも小さければよく、０ではなくてもよい。すなわち、期間Ｔ３２においてパイロットアーク電流Ｉｐの電流値がわずかに減少もしくは増加していてもよい。

図６（ａ）、（ｃ）からよく理解できるように、パイロットアーク電流Ｉｐが第２傾きｇ３２である期間Ｔ３２中に、メインアーク電流Ｉｍが第２勾配ｇ４２である期間Ｔ４２が行われる。

時刻ｔ５以降は、第１実施形態で述べたのと同様に、定常溶接が行われる。

本実施形態によると、第１実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。

本実施形態においては、第２傾きｇ３２の絶対値が第１傾きｇ３１の絶対値および第３傾きｇ３３の絶対値のいずれよりも小さい。このような構成は、減少期間Ｔｄにてパイロットアーク電流Ｉｐの電流値を急激に減少させるのではない。そのため、減少期間ＴｄにてパイロットアークＰａが消弧することを防止できる。

本実施形態においては、第２勾配ｇ４２の絶対値が第１勾配ｇ４１の絶対値および第３勾配ｇ４３の絶対値のいずれよりも小さい。また、第２傾きｇ３２である期間Ｔ３２中に、第２勾配ｇ４２である期間Ｔ４２が行われる。このような構成によると、期間Ｔ３２にて、メインアーク電流Ｉｍの電流値が過度に増加することを回避できる。そのため、期間Ｔ３２における母材Ｗへの過度な入熱を防止できる。その結果、母材Ｗに形成されるビードを始点からより綺麗に形成することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る時刻ｔ５の前に、減少期間Ｔｄが開始することは、時刻ｔ５から母材Ｗへの過度の入熱を抑制できる点において好ましいが、本発明はこれに限られない。メインアーク電流Ｉｍの電流値が定常電流値ｉｍに至る時刻ｔ５以降に、減少期間Ｔｄが開始してもよい。

通電終了指示回路３５が通電終了指示信号Ｓｅを送るのは、増加期間Ｔｕが終了した後であることが、パイロットアークＰａの消弧を効果的に防止できる点において好ましいが、本発明はこれに限られない。たとえば、増加期間Ｔｕ中に、通電終了指示回路３５が通電終了指示信号Ｓｅを送ってもよい。

Ａ１ プラズマアーク溶接システム
１ 溶接ロボット
１１ マニピュレータ
１２ トーチ
１２１ 電極
１２２ プラズマノズル
１２３ シールドガスノズル
２１ 動作制御回路
３ パイロットアーク用回路
３１ パイロットアーク電源回路
３２１ メインアーク誘発電流値記憶部
３２２ パイロットアーク維持電流値記憶部
３３ パイロットアーク電流検出回路
３５ 通電終了指示回路
４ メインアーク用回路
４１ メインアーク電源回路
４２ 定常電流値記憶部
４３ メインアーク電流検出回路
４５ 通電検出回路
４６ 電流減少指示回路
４８ 定常溶接開始判断回路
Ｄｉ 通電検出信号
Ｄｒ 溶接進行方向
Ｅｎ 溶接終了信号
ｇ３１ 第１傾き
ｇ３２ 第２傾き
ｇ３３ 第３傾き
ｇ４１ 第１勾配
ｇ４２ 第２勾配
ｇ４３ 第３勾配
Ｉｄｍ メインアーク電流検出信号
Ｉｄｐ パイロットアーク電流検出信号
Ｉｍ メインアーク電流
ｉｍ 定常電流値
Ｉｐ パイロットアーク電流
ｉｐ１ メインアーク誘発電流値
ｉｐ２ パイロットアーク維持電流値
Ｉｔｈ１ しきい値
Ｍａ メインアーク
Ｍｓ 動作制御信号
Ｐａ パイロットアーク
ＰＧ プラズマガス
Ｓｄ 減少指示信号
Ｓｅ 通電終了指示信号
ＳＧ シールドガス
Ｓｓ 定常溶接開始指示信号
Ｓｔ 溶接開始信号
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８，ｔ９，ｔ４１，ｔ４２ 時刻
Ｔ１１ 第１期間
Ｔ１２ 第２期間
Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３ 期間
Ｔｄ 減少期間
Ｔｕ 増加期間
Ｖｒ ロボット移動速度
Ｗ 母材

Claims (12)

1. 電極およびプラズマノズルの間にパイロットアーク電流を流す工程と、
   前記電極および母材の間にメインアーク電流を流す工程と、を備え、
   前記パイロットアーク電流を流す工程は、
   前記パイロットアーク電流をメインアーク誘発電流値で流す第１工程と、
   前記パイロットアーク電流を、前記メインアーク誘発電流値より小さいパイロットアーク維持電流値で流すことにより、前記パイロットアーク電流の通電を継続する第２工程と、を含み、
   前記メインアーク電流を流す工程は、前記第１工程が行われている期間にて開始し、
   前記メインアーク電流を流す工程においては、前記第２工程が行われている期間にて、前記メインアーク電流を定常電流値で流すことにより前記母材の定常溶接を行い、
   前記パイロットアーク電流を流す工程は、前記第１工程と前記第２工程との間に、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記メインアーク誘発電流値から前記パイロットアーク維持電流値まで減少させる工程を含み、
   前記減少させる工程は、前記メインアーク電流の通電が開始された後、且つ、前記メインアーク電流の電流値が前記定常電流値に至る前に、開始する、プラズマアーク溶接方法。
2. 前記メインアーク電流の通電の開始を検出する工程を更に備え、
   前記減少させる工程は、前記メインアーク電流の通電の開始が検出された後に、開始する、請求項１に記載のプラズマアーク溶接方法。
3. 前記パイロットアーク電流を流す工程は、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記パイロットアーク維持電流値から増加させる工程を含み、
   前記増加させる工程は、溶接終了信号が生成されると開始され、
   前記メインアーク電流を流す工程は、前記増加させる工程が開始した後に、終了する、請求項１または請求項２に記載のプラズマアーク溶接方法。
4. 前記メインアーク電流を流す工程は、前記増加させる工程が終了した後に、終了する、請求項３に記載のプラズマアーク溶接方法。
5. 前記減少させる工程は、
   前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第１傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、
   前記第１傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程の後に、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第２傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、
   前記第２傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程の後に、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第３傾きであるように、前記パイロットアーク電流を流す工程と、を有し、
   前記第２傾きの絶対値は、前記第１傾きの絶対値および前記第３傾きの絶対値のいずれよりも小さい、請求項１または請求項２に記載のプラズマアーク溶接方法。
6. 前記メインアーク電流を流す工程は、前記メインアーク電流の通電を開始した時刻から、前記メインアーク電流を前記定常電流値で通電し始める時刻までの期間にて、
   前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第１勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、
   前記第１勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程の後に、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第２勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、
   前記第２勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程の後に、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第３勾配であるように、前記メインアーク電流を流す工程と、を有し、
   前記第２勾配の絶対値は、前記第１勾配の絶対値および前記第３勾配の絶対値のいずれよりも小さく、
   前記第２勾配であるように前記メインアーク電流を流す工程は、前記第２傾きであるように前記パイロットアーク電流を流す工程中に、行う、請求項５に記載のプラズマアーク溶接方法。
7. 電極およびプラズマノズルの間にパイロットアーク電流を流すパイロットアーク電源回路と、
   前記電極および母材の間にメインアーク電流を流すメインアーク電源回路と、
   メインアーク誘発電流値を記憶するメインアーク誘発電流値記憶部と、
   パイロットアーク維持電流値を記憶するパイロットアーク維持電流値記憶部と、
   定常電流値を記憶する定常電流値記憶部と、を備え、
   前記パイロットアーク電源回路は、
   前記パイロットアーク電流を前記メインアーク誘発電流値で流す第１期間と、
   前記パイロットアーク電流を前記パイロットアーク維持電流値で流すことにより、前記パイロットアーク電流の通電を継続する第２期間と、を生成し、
   前記メインアーク電源回路は、前記第１期間にて、前記メインアーク電流の通電を開始し、前記第２期間にて、前記メインアーク電流を定常電流値で流し、
   前記メインアーク電流の通電が開始された後、且つ、前記メインアーク電流の電流値が前記定常電流値に至る前に、前記パイロットアーク電源回路に減少指示信号を送る電流減少指示回路を更に備え、
   前記パイロットアーク電源回路は、前記減少指示信号を受けると、減少期間を開始し、
   前記減少期間は、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記メインアーク誘発電流値から前記パイロットアーク維持電流値まで減少させる期間である、プラズマアーク溶接システム。
8. 前記メインアーク電流の通電の開始を検出すると、通電検出信号を前記電流減少指示回路に送る通電検出回路を更に備え、
   前記電流減少指示回路は、前記通電検出信号を受けた後に、前記減少指示信号を送る、請求項７に記載のプラズマアーク溶接システム。
9. 通電終了指示回路を更に備え、
   前記パイロットアーク電源回路は、溶接終了信号を受けると、前記パイロットアーク電流の電流値を、前記パイロットアーク維持電流値から増加させる増加期間を開始し、
   前記通電終了指示回路は、前記増加期間が開始された後に、通電終了指示信号を前記メインアーク電源回路に送り、
   前記メインアーク電源回路は、前記通電終了指示信号を受けると、前記メインアーク電流の通電を停止する、請求項７または請求項８に記載のプラズマアーク溶接システム。
10. 前記通電終了指示回路は、前記増加期間が終了した後に、前記通電終了指示信号を送る、請求項９に記載のプラズマアーク溶接システム。
11. 前記パイロットアーク電源回路は、前記減少期間にて、
    前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第１傾きである期間と、
    前記第１傾きである期間の後であり、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第２傾きである期間と、
    前記第２傾きである期間の後であり、前記パイロットアーク電流の電流値の時間微分値が第３傾きである期間と、を生成し、
    前記パイロットアーク電源回路は、前記第２傾きの絶対値が前記第１傾きの絶対値および前記第３傾きの絶対値のいずれよりも小さくなるように、前記パイロットアーク電流を流す、請求項７または請求項８に記載のプラズマアーク溶接システム。
12. 前記メインアーク電源回路は、前記メインアーク電流の通電を開始した時刻から、前記メインアーク電流を前記定常電流値で通電し始める時刻までの期間にて、
    前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第１勾配である期間と、
    前記第１勾配である期間の後であり、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第２勾配である期間と、
    前記第２勾配である期間の後であり、前記メインアーク電流の電流値の時間微分値が第３勾配である期間と、を生成し、
    前記メインアーク電源回路は、前記第２勾配の絶対値が前記第１勾配の絶対値および前記第３勾配の絶対値のいずれよりも小さくなるように、前記メインアーク電流を流し、
    前記メインアーク電源回路は、前記第２傾きである期間中に、前記第２勾配である期間を行う、請求項１１に記載のプラズマアーク溶接システム。

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