JP5981735B2 - Plasma keyhole welding system and plasma keyhole welding method - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマキーホール溶接システム、および、プラズマキーホール溶接方法に関する。   The present invention relates to a plasma keyhole welding system and a plasma keyhole welding method.

プラズマキーホール溶接方法は、母材がたとえばI形開先の突合せ継手を溶接するときに、タングステン電極を一般的に陰極として放電したときのアークを、水冷されたノズルとプラズマガスのガス流とによって拘束する。そして、集中性の良い高温プラズマ流を発生させ、この高温のプラズマ流が溶接線上に、溶融池の先端で母材を貫通するキーホールを形成しながら移動していく溶接である。この溶接はアーク熱が裏面に至るまで直接に与えられ、裏面の溶融も適切に行うことができる。プラズマキーホール溶接方法は、たとえば特許文献1に記載されている。   In the plasma keyhole welding method, for example, when welding a butt joint having an I-shaped groove as a base material, an arc generated when a tungsten electrode is generally used as a cathode, a water-cooled nozzle, a plasma gas gas flow, Restrained by. The high temperature plasma flow having good concentration is generated, and this high temperature plasma flow moves on the welding line while forming a keyhole penetrating the base material at the tip of the molten pool. This welding is directly applied until the arc heat reaches the back surface, and the back surface can be appropriately melted. The plasma keyhole welding method is described in Patent Document 1, for example.

プラズマ流を移動させつつ溶接を行う定常溶接中に、キーホールの大きさが変動することがある。キーホールの大きさが変動すると、母材に形成されるビードの幅が不均一になったり、もしくは、母材の裏面にビードが形成されない等の不具合が生じるおそれがある。   During steady welding where welding is performed while moving the plasma flow, the size of the keyhole may vary. When the size of the keyhole varies, there is a possibility that the width of the bead formed on the base material becomes non-uniform or that a bead is not formed on the back surface of the base material.

特公平02−18953号公報Japanese Patent Publication No. 02-18893

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、よりきれいなビードを形成できるプラズマキーホール溶接方法、および、プラズマキーホール溶接システムを提供することをその主たる課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and its main object is to provide a plasma keyhole welding method and a plasma keyhole welding system capable of forming a cleaner bead.

本発明の第1の側面によると、プラズマ電極と母材との間に、設定周波数のパルス電流を流す出力回路と、上記母材に形成されたキーホールのサイズを検出するキーホールサイズ検出部と、上記キーホールサイズ検出部によって検出された上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記設定周波数を算出する周波数算出回路と、を備え、上記プラズマ電極および上記母材の間の溶接電圧を検出する電圧検出回路を更に備え、上記キーホールサイズ検出部は、上記電圧検出回路によって検出された上記溶接電圧の低周波成分のみを通過させるローパスフィルタを含み、上記周波数算出回路は、上記ローパスフィルタの出力電圧値に基づき、上記設定周波数を算出する、プラズマキーホール溶接システムが提供される。 According to the first aspect of the present invention, an output circuit for passing a pulse current of a set frequency between the plasma electrode and the base material, and a keyhole size detection unit for detecting the size of the keyhole formed in the base material And a frequency calculation circuit that calculates the set frequency based on a change in the size of the keyhole detected by the keyhole size detection unit, and detects a welding voltage between the plasma electrode and the base material. The keyhole size detection unit includes a low-pass filter that allows only a low-frequency component of the welding voltage detected by the voltage detection circuit to pass, and the frequency calculation circuit includes the low-pass filter. based on the output voltage value, we calculate the set frequency, the plasma keyhole welding system is provided.

好ましくは、上記ローパスフィルタの出力電圧値を、基準電圧値として記憶する基準電圧値記憶部を更に備え、上記周波数算出回路は、電圧差が正である場合には周波数差が0以上であるように、上記設定周波数を算出し、且つ、上記電圧差が負である場合には上記周波数差が0以下であるように、上記設定周波数を算出し、上記電圧差は、上記ローパスフィルタの出力電圧値から、上記基準電圧値を減算した値であり、上記周波数差は、算出される上記設定周波数から、上記出力電圧値が上記基準電圧値である時の上記設定周波数を減算した値である。   Preferably, a reference voltage value storage unit that stores an output voltage value of the low-pass filter as a reference voltage value is further provided, and the frequency calculation circuit is configured such that the frequency difference is 0 or more when the voltage difference is positive. In addition, the set frequency is calculated, and when the voltage difference is negative, the set frequency is calculated so that the frequency difference is 0 or less, and the voltage difference is the output voltage of the low-pass filter. The reference voltage value is subtracted from the value, and the frequency difference is a value obtained by subtracting the set frequency when the output voltage value is the reference voltage value from the calculated set frequency.

好ましくは、上記基準電圧値記憶部は、上記キーホールが貫通した時刻以降に上記ローパスフィルタの出力電圧値が安定したときの上記出力電圧値を、上記基準電圧値として記憶する。   Preferably, the reference voltage value storage unit stores, as the reference voltage value, the output voltage value when the output voltage value of the low-pass filter is stabilized after the time when the keyhole penetrates.

好ましくは、上記キーホールのサイズに基づき、補助情報を求める確認補助部を更に備え、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードの確認を補助するための情報であり、上記確認補助部は、上記補助情報を報知する報知部を含む。   Preferably, the information processing apparatus further includes a confirmation auxiliary unit for obtaining auxiliary information based on the size of the keyhole, and the auxiliary information is information for assisting confirmation of a bead formed in the base material, and the confirmation auxiliary unit Includes a notification unit for reporting the auxiliary information.

好ましくは、しきい値を記憶するしきい値記憶部を更に備え、上記確認補助部は、上記キーホールのサイズの変動を表す変動パラメータと、上記しきい値とを比較する比較回路を含む。   Preferably, the information processing apparatus further includes a threshold value storage unit that stores a threshold value, and the confirmation assisting unit includes a comparison circuit that compares the threshold value with a variation parameter that represents a variation in the size of the keyhole.

好ましくは、上記報知部は、上記しきい値を上記変動パラメータが超えたと上記比較回路によって判断されると、上記補助情報を報知する。   Preferably, the notification unit notifies the auxiliary information when the comparison circuit determines that the fluctuation parameter has exceeded the threshold value.

好ましくは、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき箇所を示す確認箇所情報を有し、上記確認補助部は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認箇所情報を求める演算回路を含み、上記報知部は、上記演算回路によって求められた上記確認箇所情報を、報知する。   Preferably, the auxiliary information includes confirmation location information indicating a location to be confirmed in a bead formed on the base material, and the confirmation assistance portion is configured to check the confirmation location information based on a change in the size of the keyhole. The notifying unit notifies the confirmation location information obtained by the computing circuit.

好ましくは、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき範囲を指示する確認範囲情報を有し、上記演算回路は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認範囲情報を求め、上記報知部は、上記演算回路によって求められた上記確認範囲情報を、報知する。   Preferably, the auxiliary information includes confirmation range information indicating a range to be confirmed in a bead formed on the base material, and the arithmetic circuit is configured to check the confirmation range information based on a change in the size of the keyhole. The notification unit notifies the confirmation range information determined by the arithmetic circuit.

好ましくは、上記変動パラメータは、上記電圧差である。   Preferably, the variation parameter is the voltage difference.

好ましくは、上記報知部は、音もしくは光によって、上記補助情報を報知する。   Preferably, the notification unit notifies the auxiliary information by sound or light.

本発明の第2の側面によると、プラズマ電極と母材との間のアークによってキーホールを貫通させる工程と、上記キーホールが貫通した後に、上記プラズマ電極と上記母材との間に、設定周波数のパルス電流を流しつつ、定常溶接を行う工程と、を備え、上記定常溶接を行う工程は、上記母材に形成されたキーホールのサイズを検出する工程と、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記設定周波数を算出する工程と、を含み、上記プラズマ電極および上記母材の間の溶接電圧を検出する工程を更に備え、上記キーホールのサイズを検出する工程は、ローパスフィルタによって上記溶接電圧の低周波成分のみを通過させる工程を含み、上記設定周波数を算出する工程においては、上記ローパスフィルタの出力電圧値に基づき、上記設定周波数を算出する、プラズマキーホール溶接方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the step of penetrating the keyhole by an arc between the plasma electrode and the base material, and the setting between the plasma electrode and the base material after the keyhole has penetrated A step of performing steady welding while flowing a pulse current of a frequency, and the step of performing steady welding includes detecting a size of a keyhole formed in the base material, and changing the size of the keyhole. the basis, see containing and a step of calculating the set frequency, further comprising the step of detecting the welding voltage between the plasma electrode and the base material, the step of detecting the size of the keyhole, by the low-pass filter Including a step of allowing only a low-frequency component of the welding voltage to pass, and in the step of calculating the set frequency, based on the output voltage value of the low-pass filter, the set frequency It calculates the number, plasma keyhole welding method is provided.

好ましくは、上記ローパスフィルタの出力電圧値を、基準電圧値として基準電圧値記憶部に記憶する工程を更に備え、上記設定周波数を算出する工程においては、電圧差が正である場合には周波数差が0以上であるように、上記設定周波数を算出し、且つ、上記電圧差が負である場合には上記周波数差が0以下であるように、上記設定周波数を算出し、上記電圧差は、上記ローパスフィルタの出力電圧値から、上記基準電圧値を減算した値であり、上記周波数差は、算出される上記設定周波数から、上記出力電圧値が上記基準電圧値である時の上記設定周波数を減算した値である。   Preferably, the method further comprises a step of storing the output voltage value of the low-pass filter as a reference voltage value in a reference voltage value storage unit, and in the step of calculating the set frequency, if the voltage difference is positive, the frequency difference The set frequency is calculated so that is equal to or greater than 0, and when the voltage difference is negative, the set frequency is calculated such that the frequency difference is equal to or less than 0. The value obtained by subtracting the reference voltage value from the output voltage value of the low-pass filter, and the frequency difference is the set frequency when the output voltage value is the reference voltage value from the calculated set frequency. Subtracted value.

好ましくは、上記設定周波数を算出する工程においては、上記キーホールが貫通した時刻以降に上記ローパスフィルタの出力電圧値が安定したときの上記出力電圧値を、上記基準電圧値として用いる。   Preferably, in the step of calculating the set frequency, the output voltage value when the output voltage value of the low-pass filter is stabilized after the time when the keyhole penetrates is used as the reference voltage value.

好ましくは、上記キーホールのサイズに基づき、上記母材に形成されたビードの確認を補助するための補助情報を求める工程と、上記補助情報を報知する工程と、を備える。   Preferably, the method includes a step of obtaining auxiliary information for assisting confirmation of a bead formed on the base material based on the size of the keyhole, and a step of notifying the auxiliary information.

好ましくは、上記補助情報を求める工程においては、上記キーホールのサイズの変動を表す変動パラメータと、しきい値とを比較する。   Preferably, in the step of obtaining the auxiliary information, a variation parameter representing a variation in the size of the keyhole is compared with a threshold value.

好ましくは、上記報知する工程は、上記しきい値を上記変動パラメータが超えたと、上記比較する工程において判断された場合に、行われる。   Preferably, the notifying step is performed when it is determined in the comparing step that the variation parameter exceeds the threshold value.

好ましくは、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき箇所を示す確認箇所情報を有し、上記補助情報を求める工程は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認箇所情報を求める工程を含み、上記報知する工程においては、上記確認箇所情報を報知する。   Preferably, the auxiliary information includes confirmation location information indicating a location to be confirmed in a bead formed on the base material, and the step of obtaining the auxiliary information is based on a change in the size of the keyhole. In the step of informing, including the step of obtaining location information, the confirmation location information is informed.

好ましくは、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき範囲を指示する確認範囲情報を有し、上記確認箇所情報を求める工程においては、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認範囲情報を求め、上記報知する工程においては、上記確認範囲情報を報知する。   Preferably, the auxiliary information includes confirmation range information indicating a range to be confirmed in a bead formed on the base material, and in the step of obtaining the confirmation location information, based on a change in the size of the keyhole. The confirmation range information is obtained, and in the notification step, the confirmation range information is notified.

好ましくは、上記変動パラメータは、上記電圧差である。   Preferably, the variation parameter is the voltage difference.

好ましくは、上記報知する工程においては、音もしくは光によって、上記補助情報を報知する。   Preferably, in the notification step, the auxiliary information is notified by sound or light.

このような構成によると、パルス電流の周波数を調整することによって、キーホールのサイズを調整できる。これにより、よりきれいなビードを形成することができる。   According to such a configuration, the keyhole size can be adjusted by adjusting the frequency of the pulse current. Thereby, a cleaner bead can be formed.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding system concerning 1st Embodiment of this invention. 図1に示す溶接トーチを示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the welding torch shown in FIG. 図1の周波数算出回路が設定周波数を算出するための、電圧差と周波数差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a voltage difference and a frequency difference for the frequency calculation circuit of FIG. 1 to calculate a setting frequency. 本発明の第1実施形態にかかるプラズマキーホール溶接方法の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the plasma keyhole welding method concerning 1st Embodiment of this invention. 溶接電流の波形の一例を詳細に示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of a welding current in detail. 溶接電流の波形の一例を詳細に示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of a welding current in detail. 溶接電流の波形の一例を詳細に示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of a welding current in detail. 本発明の第1実施形態のプラズマキーホール溶接方法における、母材の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the base material in the plasma keyhole welding method of 1st Embodiment of this invention. プラズマキーホール溶接を行う際に望まれる溶接状態を示す図である。It is a figure which shows the welding state desired when performing plasma keyhole welding. 本発明の第2実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding system concerning 2nd Embodiment of this invention. 溶接途中においてキーホールのサイズが変動した場合の信号等の変化状態を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the change state of a signal etc. when the size of a keyhole changes in the middle of welding. 本発明の第3実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding system concerning 3rd Embodiment of this invention. ティーチペンダントの表示部に表示された、補助情報、確認箇所情報、および確認範囲情報の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the auxiliary information, the confirmation location information, and the confirmation range information which were displayed on the display part of the teach pendant.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma keyhole welding system according to a first embodiment of the present invention.

同図に示すプラズマキーホール溶接システムA1は、溶接ロボット1と、ロボット制御装置2と、溶接電源装置3と、ガス供給装置4と、を備える。   A plasma keyhole welding system A1 shown in FIG. 1 includes a welding robot 1, a robot control device 2, a welding power supply device 3, and a gas supply device 4.

溶接ロボット1は、溶接トーチ11と、マニピュレータ12とを含む。   The welding robot 1 includes a welding torch 11 and a manipulator 12.

図2に示すように、溶接トーチ11は、ノズル111とプラズマ電極112とを有する。ノズル111は、たとえば銅などの金属からなる筒状部材である。ノズル111は適宜、水冷構造を有する。プラズマ電極112は非消耗電極である。プラズマ電極112は、たとえばタングステンからなる金属棒である。プラズマ電極112は、母材Wとの間に溶接電圧Vwを印加するための電極である。ノズル111からは、プラズマガスPGがプラズマ電極112を囲むように噴出される。プラズマガスPGはたとえばArである。プラズマ電極112と母材Wとの間に溶接電圧Vwが印加されることにより、プラズマガスPGを媒体としてアークa1が発生する。アークa1が発生している際には、プラズマ電極112と母材Wとの間には溶接電流Iwが流れている。マニピュレータ12は、溶接トーチ11を保持している。マニピュレータ12はたとえば多関節ロボットである。母材Wは、たとえば、アルミニウム、アルミニウムの合金、もしくはステンレスよりなる。   As shown in FIG. 2, the welding torch 11 has a nozzle 111 and a plasma electrode 112. The nozzle 111 is a cylindrical member made of a metal such as copper. The nozzle 111 has a water cooling structure as appropriate. The plasma electrode 112 is a non-consumable electrode. The plasma electrode 112 is a metal rod made of tungsten, for example. The plasma electrode 112 is an electrode for applying a welding voltage Vw to the base material W. The plasma gas PG is ejected from the nozzle 111 so as to surround the plasma electrode 112. The plasma gas PG is, for example, Ar. When a welding voltage Vw is applied between the plasma electrode 112 and the base material W, an arc a1 is generated using the plasma gas PG as a medium. When the arc a <b> 1 is generated, a welding current Iw flows between the plasma electrode 112 and the base material W. The manipulator 12 holds the welding torch 11. The manipulator 12 is, for example, an articulated robot. The base material W is made of, for example, aluminum, an aluminum alloy, or stainless steel.

ガス供給装置4は、母材Wに向かって噴出させるプラズマガスPGを供給するためのものである。ガス供給装置4によるプラズマガスPGの供給量(すなわちノズル111からのプラズマガスPGの噴出量)は、ガス流量設定信号(図示略)によって決定される。   The gas supply device 4 is for supplying a plasma gas PG to be ejected toward the base material W. The amount of plasma gas PG supplied by the gas supply device 4 (that is, the amount of plasma gas PG ejected from the nozzle 111) is determined by a gas flow rate setting signal (not shown).

ロボット制御装置2は、動作制御回路21と、ティーチペンダント23とを含む。ロボット制御装置2は溶接ロボット1の動作を制御するためのものである。   The robot control device 2 includes an operation control circuit 21 and a teach pendant 23. The robot control device 2 is for controlling the operation of the welding robot 1.

ティーチペンダント23は、動作制御回路21に接続されている。ティーチペンダント23は、各種動作をプラズマキーホール溶接システムA1のユーザが設定するためのものである。ティーチペンダント23は、プラズマキーホール溶接システムA1のユーザから溶接を開始する旨の指示を受けると、溶接開始信号Stを送る。   The teach pendant 23 is connected to the operation control circuit 21. The teach pendant 23 is for the user of the plasma keyhole welding system A1 to set various operations. When the teach pendant 23 receives an instruction to start welding from the user of the plasma keyhole welding system A1, it sends a welding start signal St.

動作制御回路21は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを有している。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。また、動作制御回路21は、プラズマ電極112の移動速さVRを制御する。移動速さVRは、母材Wに沿った溶接進行方向Drにおける、母材Wに対するプラズマ電極112の速さである。動作制御回路21は、上記作業プログラム、エンコーダからの座標情報、および移動速さ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、モータ(図示略)を回転駆動させる。これにより、溶接トーチ11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。   The operation control circuit 21 has a microcomputer and a memory (not shown). The memory stores a work program in which various operations of the welding robot 1 are set. Further, the operation control circuit 21 controls the moving speed VR of the plasma electrode 112. The moving speed VR is the speed of the plasma electrode 112 with respect to the base material W in the welding progress direction Dr along the base material W. The operation control circuit 21 sends an operation control signal Ms to the welding robot 1 based on the work program, the coordinate information from the encoder, the moving speed VR, and the like. The welding robot 1 receives the operation control signal Ms and rotates a motor (not shown). As a result, the welding torch 11 moves to a predetermined welding start position on the base material W or moves along the in-plane direction of the base material W.

溶接電源装置3は、プラズマ電極112と母材Wとの間に、溶接電圧Vwを印加し溶接電流Iwを流すための装置である。溶接電源装置3は、出力回路31と、電圧検出回路32と、定常溶接開始判断回路33と、周波数算出回路38と、基準電圧値記憶部39と、を含む。   The welding power supply device 3 is a device for applying a welding voltage Vw and causing a welding current Iw to flow between the plasma electrode 112 and the base material W. Welding power supply device 3 includes an output circuit 31, a voltage detection circuit 32, a steady welding start determination circuit 33, a frequency calculation circuit 38, and a reference voltage value storage unit 39.

出力回路31は、プラズマ電極112と母材Wとの間に指示された値で溶接電流Iwを流すためのものである。溶接電流Iwはパルス電流である。出力回路31は、電源回路311と、周波数制御回路312と、を有する。   The output circuit 31 is for causing the welding current Iw to flow at a value instructed between the plasma electrode 112 and the base material W. The welding current Iw is a pulse current. The output circuit 31 includes a power supply circuit 311 and a frequency control circuit 312.

電源回路311は、たとえば3相200V等の商用電源を入力として、電流誤差信号(図示略)に従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、溶接電圧Vwおよび溶接電流Iwを出力する。電源回路311は動作制御回路21から溶接開始信号Stを受ける。   The power supply circuit 311 receives, for example, a commercial power supply such as three-phase 200 V, performs output control such as inverter control and thyristor phase control according to a current error signal (not shown), and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw. The power supply circuit 311 receives the welding start signal St from the operation control circuit 21.

周波数制御回路312は、パルス電流たる溶接電流Iwの周波数Ffを制御する。周波数制御回路312は、後述の設定周波数Ffrで溶接電流Iwを流すための周波数設定信号Ffsを、電源回路311に送る。   The frequency control circuit 312 controls the frequency Ff of the welding current Iw that is a pulse current. The frequency control circuit 312 sends a frequency setting signal Ffs for allowing a welding current Iw to flow at a setting frequency Ffr described later to the power supply circuit 311.

電圧検出回路32は、プラズマ電極112と母材Wとの間の溶接電圧Vwの値を検出するためのものである。電圧検出回路32は、溶接電圧Vwの値に対応する電圧検出信号Vdを送る。   The voltage detection circuit 32 is for detecting the value of the welding voltage Vw between the plasma electrode 112 and the base material W. The voltage detection circuit 32 sends a voltage detection signal Vd corresponding to the value of the welding voltage Vw.

定常溶接開始判断回路33は、電圧検出回路32から電圧検出信号Vdを受ける。定常溶接開始判断回路33は、電圧検出信号Vdに基づき、定常溶接を開始するか否かを判断する。定常溶接開始判断回路33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Cm3を動作制御回路21に送る。   The steady welding start determination circuit 33 receives the voltage detection signal Vd from the voltage detection circuit 32. The steady welding start determination circuit 33 determines whether to start steady welding based on the voltage detection signal Vd. When the steady welding start determination circuit 33 determines that steady welding should be started, it sends a steady welding start instruction signal Cm3 to the operation control circuit 21.

本実施形態において定常溶接開始判断回路33は、キーホール貫通検知回路331と、比較回路332とを有する。キーホール貫通検知回路331は母材Wにてキーホール889が貫通したことを検知すると、キーホール貫通検知信号Cm2を生成し、比較回路332に送る。   In the present embodiment, the steady welding start determination circuit 33 includes a keyhole penetration detection circuit 331 and a comparison circuit 332. When the keyhole penetration detection circuit 331 detects that the keyhole 889 has penetrated the base material W, the keyhole penetration detection circuit 331 generates a keyhole penetration detection signal Cm2 and sends it to the comparison circuit 332.

具体的には、キーホール貫通検知回路331は、絶対値演算回路341と、ローパスフィルタ342と、電圧変動検出回路343と、を有する。   Specifically, the keyhole penetration detection circuit 331 includes an absolute value calculation circuit 341, a low-pass filter 342, and a voltage fluctuation detection circuit 343.

絶対値演算回路341には、電圧検出信号Vdが入力される。絶対値演算回路341は、入力された電圧検出信号Vdの絶対値を演算する。そして絶対値演算回路341は、当該演算の結果を電圧絶対値信号Vaとして出力する。ローパスフィルタ342には、電圧絶対値信号Vaが入力される。ローパスフィルタ342は、入力された電圧絶対値信号Vaの高周波成分を除去し、低周波成分のみを通過させる演算を行う。そしてローパスフィルタ342は、当該演算の結果を成形電圧信号Vfとして出力する。なお、絶対値演算回路341は、電圧絶対値信号Vaが交流ではなく直流であった場合は不要である。   The absolute value calculation circuit 341 receives the voltage detection signal Vd. The absolute value calculation circuit 341 calculates the absolute value of the input voltage detection signal Vd. Then, the absolute value calculation circuit 341 outputs the result of the calculation as a voltage absolute value signal Va. The low-pass filter 342 receives the voltage absolute value signal Va. The low-pass filter 342 performs an operation for removing the high frequency component of the input voltage absolute value signal Va and passing only the low frequency component. The low-pass filter 342 outputs the result of the calculation as a shaped voltage signal Vf. The absolute value calculation circuit 341 is not necessary when the voltage absolute value signal Va is a direct current instead of an alternating current.

電圧変動検出回路343は、成形電圧信号Vfの変動を検出するための回路である。電圧変動検出回路343は、成形電圧信号Vfの変動を検出し、キーホール889が貫通した時刻を検出するために設けられている。電圧変動検出回路343は、微分回路BV、比較回路CM1、キーホール形成開始基準電圧設定回路VS、および比較回路CM2を有する。   The voltage fluctuation detection circuit 343 is a circuit for detecting fluctuations in the shaped voltage signal Vf. The voltage fluctuation detection circuit 343 is provided for detecting the fluctuation of the shaping voltage signal Vf and detecting the time when the keyhole 889 penetrates. The voltage fluctuation detection circuit 343 includes a differentiation circuit BV, a comparison circuit CM1, a keyhole formation start reference voltage setting circuit VS, and a comparison circuit CM2.

微分回路BVには、成形電圧信号Vfが入力される。微分回路BVは、入力された成形電圧信号Vfの時間微分値を計算し、電圧微分信号Bvを出力する。比較回路CM1には、電圧微分信号Bvが入力される。比較回路CM1は、この電圧微分信号Bvが予め定められた基準値Bth1以下となった場合に、キーホール889の形成が開始されたと判断する。この時、比較回路CM1は、短時間だけHighレベルになるキーホール形成開始信号Cm1を出力する。   A shaping voltage signal Vf is input to the differentiation circuit BV. The differentiating circuit BV calculates a time differential value of the input shaped voltage signal Vf and outputs a voltage differential signal Bv. The voltage differentiation signal Bv is input to the comparison circuit CM1. The comparison circuit CM1 determines that the formation of the keyhole 889 has started when the voltage differential signal Bv becomes equal to or less than a predetermined reference value Bth1. At this time, the comparison circuit CM1 outputs a keyhole formation start signal Cm1 that becomes High level for a short time.

キーホール形成開始基準電圧設定回路VSには、キーホール形成開始信号Cm1と、成形電圧信号Vfとが入力される。キーホール形成開始基準電圧設定回路VSは、キーホール形成開始信号Cm1が入力された時の成形電圧信号Vfをキーホール形成開始基準電圧信号Vsと設定する。そして、キーホール形成開始基準電圧設定回路VSは、キーホール形成開始基準電圧信号Vsを出力する。   The keyhole formation start reference voltage setting circuit VS receives a keyhole formation start signal Cm1 and a shaping voltage signal Vf. The keyhole formation start reference voltage setting circuit VS sets the shaping voltage signal Vf when the keyhole formation start signal Cm1 is input as the keyhole formation start reference voltage signal Vs. The keyhole formation start reference voltage setting circuit VS outputs a keyhole formation start reference voltage signal Vs.

比較回路CM2には、キーホール形成開始基準電圧信号Vsと、成形電圧信号Vfとが入力される。比較回路CM2は、キーホール形成開始基準電圧信号Vsと、成形電圧信号Vfとの差が、プラズマガスPGの種類等によって予め定められた基準値Bth2以上になった場合、キーホール889が貫通したと判断する。この時、比較回路CM2は、短時間だけHighレベルになるキーホール貫通検知信号Cm2を出力する。   The comparison circuit CM2 receives the keyhole formation start reference voltage signal Vs and the shaping voltage signal Vf. When the difference between the keyhole formation start reference voltage signal Vs and the shaping voltage signal Vf is equal to or greater than a reference value Bth2 determined in advance by the type of the plasma gas PG, the comparison circuit CM2 penetrates the keyhole 889. Judge. At this time, the comparison circuit CM2 outputs a keyhole penetration detection signal Cm2 that becomes High level for a short time.

比較回路332は、キーホール貫通検知信号Cm2および電圧微分信号Bvを受ける。比較回路332は、キーホール貫通検知信号Cm2を受けた後に電圧微分信号Bvが予め定められた基準値Bth3以下に達したときに、溶接裏ビードが適切に形成され且つキーホール889が適切な大きさになったと判断する。このとき、比較回路332は、定常溶接を開始すべきと判断し、短時間だけHighレベルになる定常溶接開始指示信号Cm3を送る。定常溶接開始指示信号Cm3は、周波数算出回路38と基準電圧値記憶部39と動作制御回路21とに送られる。   Comparison circuit 332 receives keyhole penetration detection signal Cm2 and voltage differential signal Bv. When the voltage differential signal Bv reaches a predetermined reference value Bth3 or less after receiving the keyhole penetration detection signal Cm2, the comparison circuit 332 appropriately forms the weld back bead and the keyhole 889 has an appropriate size. Judging that it has come. At this time, the comparison circuit 332 determines that steady welding should be started, and sends a steady welding start instruction signal Cm3 that is at a high level for a short time. The steady welding start instruction signal Cm3 is sent to the frequency calculation circuit 38, the reference voltage value storage unit 39, and the operation control circuit 21.

なお、以上に説明した、定常溶接開始判断回路33は、キーホールサイズ検出部の機能も担う。すなわち、定常溶接開始判断回路33は、母材Wに形成されたキーホール889のサイズを検出する。本実施形態において成形電圧信号Vfの値を計算することは、キーホール889のサイズを検出することに相当する。本実施形態ではキーホール889のサイズとは、母材Wの裏面側に形成された、キーホール889の開口の直径のことを言うものとする。   In addition, the steady welding start judgment circuit 33 demonstrated above also bears the function of a keyhole size detection part. That is, the steady welding start determination circuit 33 detects the size of the keyhole 889 formed in the base material W. In this embodiment, calculating the value of the shaping voltage signal Vf corresponds to detecting the size of the keyhole 889. In the present embodiment, the size of the keyhole 889 refers to the diameter of the opening of the keyhole 889 formed on the back side of the base material W.

基準電圧値記憶部39は、成形電圧信号Vfを受ける。基準電圧値記憶部39は、ある時点に受けた成形電圧信号Vfの値(ローパスフィルタ342の出力電圧値)を基準電圧値Vf1として記憶する。好ましくは、基準電圧値記憶部39は、母材Wにキーホール889が貫通した時刻以降にローパスフィルタ342の出力電圧値が安定したときの出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶する。本実施形態では、基準電圧値記憶部39は定常溶接開始指示信号Cm3を受ける。基準電圧値記憶部39は、定常溶接開始指示信号Cm3を受けると、ローパスフィルタ342の出力電圧値を基準電圧値Vf1として記憶する。   The reference voltage value storage unit 39 receives the shaping voltage signal Vf. The reference voltage value storage unit 39 stores the value of the shaping voltage signal Vf received at a certain time (the output voltage value of the low-pass filter 342) as the reference voltage value Vf1. Preferably, the reference voltage value storage unit 39 stores the output voltage value when the output voltage value of the low-pass filter 342 is stabilized after the time when the keyhole 889 penetrates the base material W as the reference voltage value Vf1. In the present embodiment, the reference voltage value storage unit 39 receives a steady welding start instruction signal Cm3. Upon receiving the steady welding start instruction signal Cm3, the reference voltage value storage unit 39 stores the output voltage value of the low pass filter 342 as the reference voltage value Vf1.

周波数算出回路38は設定周波数Ffrを算出する。設定周波数Ffrは、溶接電流Iwの周波数Ffを指示するための値である。周波数算出回路38は、算出した設定周波数Ffrを周波数制御回路312に送る。本実施形態においては、周波数算出回路38は、ローパスフィルタ342から成形電圧信号Vfを受ける。周波数算出回路38は、成形電圧信号Vfの値(ローパスフィルタ342の出力電圧値)に基づき、設定周波数Ffrを算出する。詳細については後述する。なお、周波数算出回路38は、定常溶接開始指示信号Cm3も受ける。   The frequency calculation circuit 38 calculates a set frequency Ffr. The set frequency Ffr is a value for indicating the frequency Ff of the welding current Iw. The frequency calculation circuit 38 sends the calculated set frequency Ffr to the frequency control circuit 312. In the present embodiment, the frequency calculation circuit 38 receives the shaped voltage signal Vf from the low pass filter 342. The frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr based on the value of the shaped voltage signal Vf (the output voltage value of the low pass filter 342). Details will be described later. Note that the frequency calculation circuit 38 also receives a steady welding start instruction signal Cm3.

次に、図4をさらに用いて、プラズマキーホール溶接システムA1を用いたプラズマキーホール溶接方法の一例について説明する。   Next, an example of a plasma keyhole welding method using the plasma keyhole welding system A1 will be described with reference to FIG.

同図(a)は電圧検出信号Vdの時間変化を示し、(b)は電圧絶対値信号Vaの時間変化を示し、(c)は成形電圧信号Vf(ローパスフィルタ342の出力電圧値)の時間変化を示し、(d)キーホール形成開始信号Cm1の時間変化を示し、(e)はキーホール貫通検知信号Cm2の時間変化を示し、(f)は定常溶接開始指示信号Cm3の時間変化を示し、(g)は、プラズマ電極112の移動速さVRの時間変化を示し、(h)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、(i)は溶接電流Iwのパルスの周波数Ffの時間変化を示す。   4A shows the time change of the voltage detection signal Vd, FIG. 3B shows the time change of the voltage absolute value signal Va, and FIG. 3C shows the time of the shaped voltage signal Vf (output voltage value of the low-pass filter 342). (D) shows the time change of the keyhole formation start signal Cm1, (e) shows the time change of the keyhole penetration detection signal Cm2, and (f) shows the time change of the steady welding start instruction signal Cm3. (G) shows the time change of the moving speed VR of the plasma electrode 112, (h) shows the time change of the welding start signal St, (i) shows the time change of the frequency Ff of the pulse of the welding current Iw. Show.

図8(s−1)、(s−2)、(s−3)はそれぞれ、図4(s−1)、(s−2)、(s−3)のアークa1および母材Wの状態に対応する。   8 (s-1), (s-2), and (s-3) are the states of the arc a1 and the base material W in FIGS. 4 (s-1), (s-2), and (s-3), respectively. Corresponding to

図4(a)に示す電圧検出信号Vdは、ピーク値とベース値とを有する交流パルス波形電圧信号を示す。   A voltage detection signal Vd shown in FIG. 4A represents an AC pulse waveform voltage signal having a peak value and a base value.

<時刻t1〜時刻t2>
時刻t1において、外部からの溶接開始信号Stがティーチペンダント23を経由して動作制御回路21に入力されると、動作制御回路21は、溶接開始信号Stを、出力回路31(具体的には、電源回路311)に送る。すると、電源回路311はプラズマ電極112と母材Wとの間に溶接電圧Vwを印加し、アークa1が点弧される。そして溶接電流Iwの通電が開始される。
<Time t1 to Time t2>
When the welding start signal St from the outside is input to the operation control circuit 21 via the teach pendant 23 at time t1, the operation control circuit 21 outputs the welding start signal St to the output circuit 31 (specifically, To the power supply circuit 311). Then, the power supply circuit 311 applies the welding voltage Vw between the plasma electrode 112 and the base material W, and the arc a1 is ignited. Then, energization of the welding current Iw is started.

図4(i)に示すように、時刻t1からは溶接電流Iwは、所定の周波数Ffで流れ始める。   As shown in FIG. 4 (i), the welding current Iw starts to flow at a predetermined frequency Ff from time t1.

ここで、パルス電流の波形について、図5を参照しつつ説明する。図5は、溶接電流Iwのほぼパルス2周期分を示すグラフである。なお、図5における時間のスケールは、図4における時間のスケールに比べ極めて小さい。   Here, the waveform of the pulse current will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing approximately two pulse periods of the welding current Iw. Note that the time scale in FIG. 5 is extremely smaller than the time scale in FIG.

図5において、溶接電流Iwを示す縦軸は、プラズマ電極112が陽極となったときに流れる電流をプラスとしている。本図から理解されるように、溶接電流Iwは、周期Teにおいて電極プラス極性電流Iepと電極マイナス極性電流Ienとを1回ずつとる、交流電流である。電極プラス極性電流Iepは、プラズマ電極112が陽極、母材Wが陰極となった状態で流れる電流である。電極マイナス極性電流Ienは、プラズマ電極112が陰極、母材Wが陽極となった状態で流れる電流である。   In FIG. 5, the vertical axis indicating the welding current Iw is positive for the current that flows when the plasma electrode 112 becomes the anode. As can be understood from this figure, the welding current Iw is an alternating current that takes the electrode positive polarity current Iep and the electrode negative polarity current Ien once in the period Te. The electrode positive polarity current Iep is a current that flows when the plasma electrode 112 is an anode and the base material W is a cathode. The electrode negative polarity current Ien is a current that flows when the plasma electrode 112 is a cathode and the base material W is an anode.

電極マイナス極性電流Ienは、周期Te2を有するパルス電流となっている。周期Te2は、電極マイナス極性期間Tenよりも短い。この周期Te2の間に、電極マイナス極性電流Ienは、電極マイナス極性ピーク電流Inpと電極マイナス極性ベース電流Inbとを1回ずつとる。   The electrode negative polarity current Ien is a pulse current having a period Te2. The period Te2 is shorter than the electrode negative polarity period Ten. During this period Te2, the electrode negative polarity current Ien takes the electrode negative polarity peak current Inp and the electrode negative polarity base current Inb once.

図5において、電極マイナス極性電流Ienの絶対値を破線で示している。さらに同図には、溶接電流Iwの時間平均値Iaを示している。   In FIG. 5, the absolute value of the electrode negative polarity current Ien is indicated by a broken line. Furthermore, the figure shows the time average value Ia of the welding current Iw.

そして、周波数Ffと周期Teとの関係は以下のとおりである。
Ff=1/Te
The relationship between the frequency Ff and the period Te is as follows.
Ff = 1 / Te

また、EN比率が、周期Te、電極マイナス極性期間Ten、ないし電極プラス極性期間Tepを用いて、以下の式によって規定される。
EN比率(%)=Ten/Te×100
=Ten/(Ten+Tep)×100
Further, the EN ratio is defined by the following equation using the period Te, the electrode negative polarity period Ten, or the electrode positive polarity period Tep.
EN ratio (%) = Ten / Te × 100
= Ten / (Ten + Tep) × 100

周波数Ffを変化させるには、たとえば、EN比率および時間平均値Iaをいずれも変化させずに、電極マイナス極性期間Tenおよび電極プラス極性期間Tepのいずれをも変化させる。ただし、周波数Ffを変化させるのはこれに限られず、EN比率を変化させつつ周波数Ffを調整してもよい。また、時間平均値Iaを変化させるには、たとえば、EN比率を変化させずに、溶接電流Iwの最大絶対値Ieppの値や、溶接電流Iwの最大絶対値Ienpなどを変化させる。   In order to change the frequency Ff, for example, both the electrode negative polarity period Ten and the electrode positive polarity period Tep are changed without changing the EN ratio and the time average value Ia. However, changing the frequency Ff is not limited to this, and the frequency Ff may be adjusted while changing the EN ratio. In order to change the time average value Ia, for example, the maximum absolute value Iepp of the welding current Iw, the maximum absolute value Ienp of the welding current Iw, or the like is changed without changing the EN ratio.

溶接電流Iwの波形は、図5に示すものに限られず、図6や図7に示すものであってもよい。   The waveform of the welding current Iw is not limited to that shown in FIG. 5, and may be that shown in FIG. 6 or FIG.

図4(g)に示すように、時刻t1から時刻t4の間は、移動速さVRは0であり、プラズマ電極112は母材Wに対し停止している。   As shown in FIG. 4G, the moving speed VR is 0 and the plasma electrode 112 is stopped with respect to the base material W from time t1 to time t4.

絶対値演算回路341は、溶接電圧Vwに対応する電圧検出信号Vdの絶対値を演算し、図4(b)に示す電圧絶対値信号Vaを送る。ローパスフィルタ342は、電圧絶対値信号Vaの高周波成分を除去し、同図(c)に示す成形電圧信号Vfを出力する。ローパスフィルタ342は、溶接電流Iwの周波数Ffのたとえば10倍以上の高周波成分を除去する。図8(s−1)に示すように、時刻t1以降、アークa1は、母材Wの表面に溶融池881を形成する。溶融池881が形成され始めた時はアークa1は不安定である。そのため成形電圧信号Vfは変動しやすい。   The absolute value calculation circuit 341 calculates the absolute value of the voltage detection signal Vd corresponding to the welding voltage Vw, and sends a voltage absolute value signal Va shown in FIG. The low-pass filter 342 removes the high frequency component of the voltage absolute value signal Va and outputs a shaped voltage signal Vf shown in FIG. The low pass filter 342 removes a high frequency component that is, for example, 10 times or more the frequency Ff of the welding current Iw. As shown in FIG. 8 (s-1), after time t 1, the arc a 1 forms a molten pool 881 on the surface of the base material W. When the molten pool 881 starts to be formed, the arc a1 is unstable. Therefore, the shaping voltage signal Vf is likely to fluctuate.

<時刻t2〜t3(キーホール形成期間)>
図4(c)に示すように、成形電圧信号Vfが上昇して時刻t2になると、アークa1は安定する。そのため時刻t2以降、成形電圧信号Vfの上昇率が小さくなる。比較回路CM1は、成形電圧信号Vfを時間微分した電圧微分信号Bvが、予め定めた基準値Bth1以下となった場合、アークa1が母材Wにキーホール889を掘り始め、キーホール889の形成が開始されたと判断する。キーホール889の形成が開始されたと判断すると、比較回路CM1は、同図(d)に示すように、短時間だけHighレベルになるキーホール形成開始信号Cm1を出力する。キーホール形成開始基準電圧設定回路VSは、キーホール形成開始信号Cm1を受けると、このキーホール形成開始信号Cm1を入力した時の成形電圧信号Vfをキーホール形成開始基準電圧信号Vs(同図(c)参照)として設定する。図8(s−2)に示すように、時刻t2以降、キーホール889の形成が継続され、溶融池881の表面882が徐々に低下してゆく。なお、キーホール889の形成が開始した時(時刻t2)から、キーホール889が貫通する時(後述の時刻t3)までの期間は、キーホール形成期間である。
<Time t2 to t3 (Keyhole formation period)>
As shown in FIG. 4C, when the forming voltage signal Vf rises and reaches time t2, the arc a1 is stabilized. Therefore, after time t2, the rate of increase of the shaped voltage signal Vf becomes small. When the voltage differential signal Bv obtained by time-differentiating the shaped voltage signal Vf becomes equal to or less than a predetermined reference value Bth1, the comparison circuit CM1 starts digging the keyhole 889 in the base material W, and the keyhole 889 is formed. Is determined to have started. When it is determined that the formation of the keyhole 889 is started, the comparison circuit CM1 outputs a keyhole formation start signal Cm1 that becomes High level for a short time as shown in FIG. When the keyhole formation start reference voltage setting circuit VS receives the keyhole formation start signal Cm1, the keyhole formation start reference voltage signal Vs (see FIG. c) See). As shown in FIG. 8 (s-2), after the time t2, the formation of the keyhole 889 is continued, and the surface 882 of the molten pool 881 gradually decreases. Note that the period from the time when the formation of the keyhole 889 is started (time t2) to the time when the keyhole 889 penetrates (time t3 described later) is a keyhole formation period.

<時刻t3〜t4>
時刻t3において、図8(s−3)に示すように、母材Wにてキーホール889が貫通する。キーホール889が貫通したとき、時刻t3において、図4(c)に示すように、成形電圧信号Vfとキーホール形成開始基準電圧信号Vsとの差が予め定めた基準値Bth2より大きくなる。この場合、比較回路CM2は、キーホール889が貫通したと判断する。すると同図(e)に示すように、比較回路CM2は、キーホール貫通検知信号Cm2を、比較回路332に送る。キーホール889が貫通した直後は、成形電圧信号Vfはキーホール889の貫通の影響で不安定である。キーホール889が貫通した時刻t3からしばらくすると、成形電圧信号Vfが減少したのちに成形電圧信号Vfが安定し、成形電圧信号Vfの減少率が小さくなる。
<Time t3 to t4>
At time t3, the keyhole 889 penetrates through the base material W as shown in FIG. When the keyhole 889 penetrates, at time t3, as shown in FIG. 4C, the difference between the shaping voltage signal Vf and the keyhole formation start reference voltage signal Vs becomes larger than a predetermined reference value Bth2. In this case, the comparison circuit CM2 determines that the keyhole 889 has penetrated. Then, the comparison circuit CM2 sends a keyhole penetration detection signal Cm2 to the comparison circuit 332 as shown in FIG. Immediately after the keyhole 889 penetrates, the molding voltage signal Vf is unstable due to the penetration of the keyhole 889. After a while from the time t3 when the keyhole 889 penetrates, the shaping voltage signal Vf becomes stable after the shaping voltage signal Vf decreases, and the reduction rate of the shaping voltage signal Vf becomes small.

<時刻t4以降>
時刻t4において、比較回路332は、電圧微分信号Bvが予め定めた基準値Bth3以下に達すると、溶接裏ビードが適切に形成され且つキーホール889が適切な大きさになったと判断する。このとき、図4(f)に示すように、比較回路332は、定常溶接を開始すべきと判断し、短時間だけHighレベルになる定常溶接開始指示信号Cm3を送る。
<After time t4>
At time t4, when the voltage differential signal Bv reaches a predetermined reference value Bth3 or less, the comparison circuit 332 determines that the weld back bead is properly formed and the keyhole 889 has an appropriate size. At this time, as shown in FIG. 4 (f), the comparison circuit 332 determines that the steady welding should be started, and sends a steady welding start instruction signal Cm3 that becomes a high level for only a short time.

時刻t4において、動作制御回路21は、定常溶接開始指示信号Cm3を受けると、図4(g)に示すように、移動速さVRを所定の速さに設定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、溶接進行方向Drにおける、プラズマ電極112の母材Wに対する移動が開始される。   At time t4, when the operation control circuit 21 receives the steady welding start instruction signal Cm3, as shown in FIG. 4G, the operation control circuit Ms welds an operation control signal Ms for setting the moving speed VR to a predetermined speed. Send to robot 1. Thereby, the movement with respect to the base material W of the plasma electrode 112 in the welding advancing direction Dr is started.

以上のように時刻t4から、定常溶接を行う工程が開始され、母材Wに対する溶接が行われる。これにより、図9に示すように、母材Wの表面に溶接進行方向Drに沿って溶接表ビードが、母材Wの裏面には溶接進行方向Drに沿って溶接裏ビードが形成される。   As described above, the process of performing steady welding is started from time t4, and welding to the base material W is performed. As a result, as shown in FIG. 9, a weld surface bead is formed on the surface of the base material W along the welding progress direction Dr, and a weld back bead is formed on the back surface of the base material W along the welding progress direction Dr.

時刻t4において、基準電圧値記憶部39は、定常溶接開始指示信号Cm3を受けると、成形電圧信号Vfの値(ローパスフィルタ342の出力電圧値)を、基準電圧値Vf1(図1、図4参照)として記憶する。すなわち、基準電圧値記憶部39は、キーホール889が貫通した時刻(時刻t3)以降にローパスフィルタ342の出力電圧値が安定したときのローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶する。基準電圧値Vf1は、たとえば、20.5Vである。なお、本実施形態とは異なり、基準電圧値記憶部39は、時刻t4から数秒程度の時間が経過した後のローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶してもよい。これによっても、基準電圧値記憶部39は、ローパスフィルタ342の出力電圧値が安定したときのローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶することができる。   At time t4, when the reference voltage value storage unit 39 receives the steady welding start instruction signal Cm3, the value of the forming voltage signal Vf (the output voltage value of the low-pass filter 342) is set to the reference voltage value Vf1 (see FIGS. 1 and 4). ). That is, the reference voltage value storage unit 39 stores, as the reference voltage value Vf1, the output voltage value of the low-pass filter 342 when the output voltage value of the low-pass filter 342 is stabilized after the time when the keyhole 889 penetrates (time t3). To do. The reference voltage value Vf1 is 20.5V, for example. Unlike the present embodiment, the reference voltage value storage unit 39 may store the output voltage value of the low-pass filter 342 after a time of several seconds from the time t4 as the reference voltage value Vf1. Also by this, the reference voltage value storage unit 39 can store the output voltage value of the low-pass filter 342 when the output voltage value of the low-pass filter 342 is stabilized as the reference voltage value Vf1.

時刻t4以降の定常溶接を行う工程において、キーホール889のサイズに変動が生じることがある。キーホール889のサイズの変動は、アークa1から母材Wへの入熱のバランスの変動や母材Wの温度の変化等によって生じる。もしくは、キーホール889のサイズの変動は、母材Wの厚さの変化によって生じる。母材Wの厚さの変化の例としては、母材Wの厚さが6mmや10mmから15mmに変化する場合が挙げられる。キーホール889のサイズは、成形電圧信号Vfの値(すなわちローパスフィルタ342の出力電圧値)と正の相関がある。すなわち、キーホール889のサイズが大きくなればローパスフィルタ342の出力電圧値は増加する一方、キーホール889のサイズが小さくなればローパスフィルタ342の出力電圧値の値は減少する。   In the process of performing steady welding after time t4, the size of the keyhole 889 may vary. The variation in the size of the keyhole 889 is caused by the variation in the balance of heat input from the arc a1 to the base material W, the change in the temperature of the base material W, or the like. Alternatively, the change in size of the keyhole 889 is caused by a change in the thickness of the base material W. As an example of the change in the thickness of the base material W, there is a case where the thickness of the base material W changes from 6 mm or 10 mm to 15 mm. The size of the keyhole 889 has a positive correlation with the value of the shaping voltage signal Vf (that is, the output voltage value of the low-pass filter 342). In other words, the output voltage value of the low-pass filter 342 increases as the size of the keyhole 889 increases, while the output voltage value of the low-pass filter 342 decreases as the size of the keyhole 889 decreases.

キーホール889のサイズとローパスフィルタ342の出力電圧値の一例を挙げると、キーホール889のサイズ(母材Wの裏面側に形成された、キーホール889の開口の直径)が2.0mmである場合、ローパスフィルタ342の出力電圧値は22.0Vであり、キーホール889のサイズ(母材Wの裏面側に形成された、キーホール889の開口の直径)が5.0mmである場合、ローパスフィルタ342の出力電圧値は25.0Vである。時刻t4以降の定常溶接を行う工程において、キーホール889のサイズが1.5〜2.5mmの範囲内で変動する場合、ローパスフィルタ342の出力電圧値は、たとえば、21.5〜22.5Vの範囲内で変動する。   As an example of the size of the keyhole 889 and the output voltage value of the low pass filter 342, the size of the keyhole 889 (the diameter of the opening of the keyhole 889 formed on the back surface side of the base material W) is 2.0 mm. When the output voltage value of the low-pass filter 342 is 22.0 V and the size of the keyhole 889 (the diameter of the opening of the keyhole 889 formed on the back surface side of the base material W) is 5.0 mm, The output voltage value of the filter 342 is 25.0V. In the process of performing steady welding after time t4, when the size of the keyhole 889 varies within the range of 1.5 to 2.5 mm, the output voltage value of the low-pass filter 342 is, for example, 21.5 to 22.5 V It fluctuates within the range.

本実施形態では、キーホール889のサイズを同じ大きさのまま維持するため、ローパスフィルタ342の出力電圧値を同一のまま維持できるような制御を行う。具体的には、周波数算出回路38が、電圧差ΔVと周波数差ΔFfとが、たとえば図3(a)〜図3(f)のいずれかに示す関係となるように、設定周波数Ffrを算出する。同図に示す電圧差ΔVは、ローパスフィルタ342の出力電圧値から、基準電圧値Vf1を減算した値である。周波数差ΔFfは、算出される設定周波数Ffrから、ローパスフィルタ342の出力電圧値が基準電圧値Vf1である時(時刻t4)の設定周波数Ffrを減算した値である。図3(a)〜図3(f)のいずれにおいても、電圧差ΔVが正である場合には周波数差ΔFfが0以上であり、電圧差ΔVが負である場合には周波数差ΔFfが0以下である。   In this embodiment, in order to maintain the same size of the keyhole 889, control is performed so that the output voltage value of the low-pass filter 342 can be maintained the same. Specifically, the frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr so that the voltage difference ΔV and the frequency difference ΔFf have a relationship shown in, for example, any one of FIGS. . The voltage difference ΔV shown in the figure is a value obtained by subtracting the reference voltage value Vf1 from the output voltage value of the low-pass filter 342. The frequency difference ΔFf is a value obtained by subtracting the set frequency Ffr when the output voltage value of the low-pass filter 342 is the reference voltage value Vf1 (time t4) from the calculated set frequency Ffr. 3A to 3F, when the voltage difference ΔV is positive, the frequency difference ΔFf is 0 or more, and when the voltage difference ΔV is negative, the frequency difference ΔFf is 0. It is as follows.

電圧差ΔVが正である場合、キーホール889のサイズが時刻t4におけるサイズよりも大きくなっている。周波数算出回路38は、電圧差ΔVが正である場合には周波数差ΔFfが0以上であるように、設定周波数Ffrを算出する。これにより、溶接電流Iwの周波数Ffが時刻t4の時よりも大きくなると、アーク圧力が小さくなる。その結果、母材Wがあまり溶融しなくなり、キーホール889のサイズが小さくなる。   When the voltage difference ΔV is positive, the size of the keyhole 889 is larger than the size at time t4. The frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr so that the frequency difference ΔFf is 0 or more when the voltage difference ΔV is positive. Thereby, when the frequency Ff of the welding current Iw becomes larger than that at the time t4, the arc pressure becomes smaller. As a result, the base material W does not melt so much and the size of the keyhole 889 is reduced.

一方、電圧差ΔVが負である場合、キーホール889のサイズが時刻t4におけるサイズよりも小さくなっている。周波数算出回路38は、電圧差ΔVが負である場合には周波数差ΔFfが0以下であるように、設定周波数Ffrを算出する。これにより、溶接電流Iwの周波数Ffが時刻t4の時よりも小さくなると、アーク圧力が大きくなる。その結果、母材Wがよく溶融するようになり、キーホール889のサイズが大きくなる。   On the other hand, when the voltage difference ΔV is negative, the size of the keyhole 889 is smaller than the size at time t4. The frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr so that the frequency difference ΔFf is 0 or less when the voltage difference ΔV is negative. Thereby, when the frequency Ff of the welding current Iw becomes smaller than that at the time t4, the arc pressure increases. As a result, the base material W is melted well, and the size of the keyhole 889 is increased.

以上のように周波数算出回路38によって設定周波数Ffrが算出され、電圧差ΔVが0となるように制御される。これにより、ローパスフィルタ342の出力電圧値が、時刻t4における基準電圧値Vf1に一致するように、制御される。すなわち、キーホール889のサイズが時刻t4におけるサイズと同一となるように制御される。   As described above, the set frequency Ffr is calculated by the frequency calculation circuit 38, and the voltage difference ΔV is controlled to be zero. As a result, the output voltage value of the low-pass filter 342 is controlled so as to coincide with the reference voltage value Vf1 at time t4. That is, the size of the keyhole 889 is controlled to be the same as the size at time t4.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。   Next, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態においては、プラズマキーホール溶接システムA1は周波数算出回路38を備える。周波数算出回路38は、キーホールサイズ検出部(本実施形態では定常溶接開始判断回路33)によって検出されたキーホール889のサイズの変化に基づき、設定周波数Ffrを算出する。このような構成にて、溶接電流Iwの周波数Ffは設定周波数Ffrによって決定されるから、キーホール889のサイズの変化に基づき、周波数Ffを調整することができる。周波数Ffを調整できると、アーク圧力を調整することができ、キーホール889のサイズを調整できる。したがって、本実施形態によるとキーホール889のサイズの変化に応じて、キーホール889そのもののサイズを調整することができる。これにより、よりきれいなビードを形成することができる。   In the present embodiment, the plasma keyhole welding system A1 includes a frequency calculation circuit 38. The frequency calculation circuit 38 calculates a set frequency Ffr based on a change in the size of the keyhole 889 detected by the keyhole size detection unit (in this embodiment, the steady welding start determination circuit 33). With such a configuration, since the frequency Ff of the welding current Iw is determined by the set frequency Ffr, the frequency Ff can be adjusted based on a change in the size of the keyhole 889. If the frequency Ff can be adjusted, the arc pressure can be adjusted and the size of the keyhole 889 can be adjusted. Therefore, according to the present embodiment, the size of the keyhole 889 itself can be adjusted according to the change in the size of the keyhole 889. Thereby, a cleaner bead can be formed.

なお、周波数Ffを調整することに加え、溶接電流Iwの絶対値の時間平均値Iaを調整してもよいし、プラズマガスPGのガス流量を調整してもよいし、移動速さVRを調整してもよい。一方、周波数Ffを調整する際に、溶接電流Iwの絶対値の時間平均値Iaを変化させなくてもよい。この場合、母材Wへの入熱量を変化させなくてよいといったメリットがある。また、周波数Ffを調整する際に、プラズマガスPGのガス流量を変化させなくてもよい。この場合には、アークa1をプラズマガスPGによってシールドできなくなるおそれを回避できる。また、周波数Ffを調整する際に、移動速さVRを変化させなくてもよい。この場合、溶接に要する時間が所望の時間よりも長くなることを防止できる。   In addition to adjusting the frequency Ff, the time average value Ia of the absolute value of the welding current Iw may be adjusted, the gas flow rate of the plasma gas PG may be adjusted, and the moving speed VR may be adjusted. May be. On the other hand, when adjusting the frequency Ff, the time average value Ia of the absolute value of the welding current Iw may not be changed. In this case, there is an advantage that it is not necessary to change the amount of heat input to the base material W. Further, when adjusting the frequency Ff, the gas flow rate of the plasma gas PG may not be changed. In this case, the possibility that the arc a1 cannot be shielded by the plasma gas PG can be avoided. Further, when adjusting the frequency Ff, the moving speed VR may not be changed. In this case, the time required for welding can be prevented from becoming longer than the desired time.

本実施形態においては、プラズマキーホール溶接システムA1は溶接電圧Vwを検出する電圧検出回路32を備える。上記キーホールサイズ検出部(本実施形態では定常溶接開始判断回路33)は、電圧検出回路32によって検出された溶接電圧Vwの低周波成分のみを通過させるローパスフィルタ342を含む。周波数算出回路38は、ローパスフィルタ342の出力電圧値に基づき、設定周波数Ffrを算出する。上述のように、キーホール889のサイズとローパスフィルタ342の出力電圧値とは、正の相関がある。そのため本実施形態の構成によると、キーホール889のサイズを、プラズマキーホール溶接システムA1内の回路で検知できる。したがって、本実施形態によると、キーホール889のサイズを検出できる装置を、より簡単に得ることができる。   In the present embodiment, the plasma keyhole welding system A1 includes a voltage detection circuit 32 that detects the welding voltage Vw. The keyhole size detection unit (steady welding start determination circuit 33 in the present embodiment) includes a low-pass filter 342 that allows only a low-frequency component of the welding voltage Vw detected by the voltage detection circuit 32 to pass therethrough. The frequency calculation circuit 38 calculates a set frequency Ffr based on the output voltage value of the low pass filter 342. As described above, the size of the keyhole 889 and the output voltage value of the low-pass filter 342 have a positive correlation. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the size of the keyhole 889 can be detected by a circuit in the plasma keyhole welding system A1. Therefore, according to the present embodiment, a device capable of detecting the size of the keyhole 889 can be obtained more easily.

本実施形態においては、プラズマキーホール溶接システムA1は、ローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶する基準電圧値記憶部39を備える。図3(a)〜図3(f)を参照して説明したように、周波数算出回路38は、電圧差ΔVが正である場合には周波数差ΔFfが0以上であるように、設定周波数Ffrを算出する。一方、周波数算出回路38は、電圧差ΔVが負である場合には周波数差ΔFfが0以下であるように、設定周波数Ffrを算出する。このような構成によると、上述のように、ΔVが0となるように、設定周波数Ffrを算出することができる。したがって、ローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1に維持することができる。すなわち、キーホール889のサイズを均一に維持することが可能となる。   In the present embodiment, the plasma keyhole welding system A1 includes a reference voltage value storage unit 39 that stores the output voltage value of the low-pass filter 342 as the reference voltage value Vf1. As described with reference to FIGS. 3A to 3F, the frequency calculation circuit 38 sets the set frequency Ffr so that the frequency difference ΔFf is 0 or more when the voltage difference ΔV is positive. Is calculated. On the other hand, the frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr so that the frequency difference ΔFf is 0 or less when the voltage difference ΔV is negative. According to such a configuration, as described above, the set frequency Ffr can be calculated so that ΔV becomes zero. Therefore, the output voltage value of the low-pass filter 342 can be maintained at the reference voltage value Vf1. That is, the size of the keyhole 889 can be maintained uniformly.

本実施形態においては、基準電圧値記憶部39は、キーホール889が貫通した時刻(時刻t3)以降にローパスフィルタ342の出力電圧値が安定したときのローパスフィルタ342の出力電圧値を、基準電圧値Vf1として記憶する。キーホール889が貫通した時刻(時刻t3)以降にローパスフィルタ342の出力電圧値が安定した際には、キーホール889は適切な大きさになっている。したがって、本実施形態の構成は、キーホール889のサイズを適切な大きさのまま均一に維持するのに適する。   In the present embodiment, the reference voltage value storage unit 39 obtains the output voltage value of the low-pass filter 342 when the output voltage value of the low-pass filter 342 is stabilized after the time (time t3) when the keyhole 889 penetrates, as the reference voltage. Store as value Vf1. When the output voltage value of the low-pass filter 342 is stabilized after the time when the keyhole 889 penetrates (time t3), the keyhole 889 has an appropriate size. Therefore, the configuration of this embodiment is suitable for maintaining the size of the keyhole 889 uniformly while maintaining an appropriate size.

<第2実施形態>
図10は、本発明の第2実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。
Second Embodiment
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a plasma keyhole welding system according to the second embodiment of the present invention.

同図に示すプラズマキーホール溶接システムA2は、溶接ロボット1と、ロボット制御装置2と、溶接電源装置3と、ガス供給装置4と、を備える。   A plasma keyhole welding system A2 shown in FIG. 1 includes a welding robot 1, a robot control device 2, a welding power source device 3, and a gas supply device 4.

プラズマキーホール溶接システムA2における溶接ロボット1およびガス供給装置4は、プラズマキーホール溶接システムA1における構成と同様であるから、説明を省略する。   Since the welding robot 1 and the gas supply device 4 in the plasma keyhole welding system A2 are the same as the configuration in the plasma keyhole welding system A1, description thereof will be omitted.

溶接電源装置3は、比較回路361と、しきい値記憶部362と、報知部364と、を更に含む点を除き、第1実施形態と同様である。   The welding power supply device 3 is the same as that of the first embodiment except that the welding power supply device 3 further includes a comparison circuit 361, a threshold value storage unit 362, and a notification unit 364.

本実施形態において、比較回路361および報知部364は、本発明の確認補助部を構成している。確認補助部は、キーホール889のサイズに基づき、補助情報Inf1を求める。補助情報Inf1は、母材Wに形成されたビードの確認を補助するための情報である。補助情報Inf1については後述する。   In the present embodiment, the comparison circuit 361 and the notification unit 364 constitute a confirmation auxiliary unit of the present invention. The confirmation auxiliary unit obtains auxiliary information Inf1 based on the size of the keyhole 889. The auxiliary information Inf1 is information for assisting confirmation of the beads formed on the base material W. The auxiliary information Inf1 will be described later.

しきい値記憶部362にはしきい値Vthが記憶されている。比較回路361は、ローパスフィルタ342から成形電圧信号Vfを受ける。また、比較回路361は、基準電圧値記憶部39から基準電圧値Vf1を受ける。比較回路361は、キーホール889のサイズの変動を表す変動パラメータと、しきい値記憶部362に記憶されたしきい値とを比較する。本実施形態においては、比較回路361は変動パラメータとして上述の電圧差ΔV(ローパスフィルタ342の出力電圧値から、基準電圧値Vf1を減算した値)を用いる。比較回路361は、電圧差ΔVがしきい値Vthを超えたと判断すると、キーホール889のサイズの変動が生じたと判断し、キーホールサイズ変動検知信号Scを生成する。比較回路361は、生成したキーホールサイズ変動検知信号Scを、報知部364に送る。   The threshold value storage unit 362 stores a threshold value Vth. The comparison circuit 361 receives the shaped voltage signal Vf from the low pass filter 342. Further, the comparison circuit 361 receives the reference voltage value Vf <b> 1 from the reference voltage value storage unit 39. The comparison circuit 361 compares the variation parameter indicating the variation in the size of the keyhole 889 with the threshold value stored in the threshold value storage unit 362. In the present embodiment, the comparison circuit 361 uses the voltage difference ΔV (a value obtained by subtracting the reference voltage value Vf1 from the output voltage value of the low-pass filter 342) as the variation parameter. When the comparison circuit 361 determines that the voltage difference ΔV exceeds the threshold value Vth, the comparison circuit 361 determines that the size of the keyhole 889 has changed, and generates the keyhole size change detection signal Sc. The comparison circuit 361 sends the generated keyhole size variation detection signal Sc to the notification unit 364.

報知部364は補助情報Inf1を報知するためのものである。報知部364は、前記変動パラメータが前記しきい値を超えたと比較回路361によって判断されると、補助情報Inf1を報知する。本実施形態においては、変動パラメータとしての上述の電圧差ΔVがしきい値Vthを超えたと比較回路361によって判断されると、補助情報Inf1を報知する。具体的には、報知部364は、キーホールサイズ変動検知信号Scを受けると、補助情報Inf1を報知する。報知部364は、たとえば、ブザーや警告灯や表示装置である。報知部364は、音もしくは光によって、補助情報Inf1を報知する。補助情報Inf1は、たとえばブザー音やライトやキーホールのサイズが変動した旨の表示である。   The notification unit 364 is for reporting the auxiliary information Inf1. When the comparison circuit 361 determines that the variation parameter has exceeded the threshold value, the notification unit 364 notifies the auxiliary information Inf1. In the present embodiment, when the comparison circuit 361 determines that the voltage difference ΔV as the variation parameter has exceeded the threshold value Vth, the auxiliary information Inf1 is notified. Specifically, when receiving the keyhole size variation detection signal Sc, the notification unit 364 notifies the auxiliary information Inf1. The notification unit 364 is, for example, a buzzer, a warning light, or a display device. The notification unit 364 notifies the auxiliary information Inf1 by sound or light. The auxiliary information Inf1 is an indication that the size of the buzzer sound, light, or keyhole has changed, for example.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。   Next, the effect of this embodiment is demonstrated.

図11は、溶接途中においてキーホールのサイズが変動した場合の信号等の変化状態を示すタイミングチャートである。同図を用いて、キーホール889のサイズが変化した場合(図11では、大きくなった場合)の、キーホール889のサイズ、および、プラズマキーホール溶接システムA2内における信号の変化状態について説明する。同図(a)はキーホール889のサイズ、同図(b)は成形電圧信号Vf、同図(c)は周波数Ff、の変化状態を示す。   FIG. 11 is a timing chart showing a change state of a signal or the like when the keyhole size fluctuates during welding. The size of the keyhole 889 and the signal change state in the plasma keyhole welding system A2 when the size of the keyhole 889 changes (when it increases in FIG. 11) will be described with reference to FIG. . FIG. 6A shows the size of the keyhole 889, FIG. 5B shows the change in the shaped voltage signal Vf, and FIG.

同図(a)に示すように、時刻t21から、キーホール889のサイズが大きくなる。上述したように、キーホール889のサイズは、成形電圧信号Vf(すなわち、ローパスフィルタ342の出力電圧値)と正の相関がある。そのため、同図(b)に示すように、時刻t21から、成形電圧信号Vfの値も大きくなる。時刻t21〜時刻t22間のある時点において、周波数算出回路38が、キーホール889のサイズの変化に基づき、キーホール889のサイズを時刻t21以前のサイズに戻すための設定周波数Ffrを算出する。そして、同図(c)に示すように、時刻t22において、溶接電流Iwの周波数Ffが増加する。溶接電流Iwの周波数Ffが増加するとアーク圧力が小さくなる。その結果、母材Wがあまり溶融しなくなる。そして、時刻t22〜時刻t23の間、しだいにキーホール889のサイズが小さくなり、時刻t23に、キーホール889のサイズが時刻t21以前のサイズに戻る。   As shown in FIG. 5A, the size of the keyhole 889 increases from time t21. As described above, the size of the keyhole 889 has a positive correlation with the shaped voltage signal Vf (that is, the output voltage value of the low-pass filter 342). Therefore, as shown in FIG. 5B, the value of the shaping voltage signal Vf also increases from time t21. At a certain time between time t21 and time t22, the frequency calculation circuit 38 calculates a set frequency Ffr for returning the size of the keyhole 889 to the size before time t21 based on the change in the size of the keyhole 889. And as shown in the figure (c), the frequency Ff of the welding current Iw increases at the time t22. As the frequency Ff of the welding current Iw increases, the arc pressure decreases. As a result, the base material W does not melt much. Then, between time t22 and time t23, the size of the keyhole 889 gradually decreases, and at time t23, the size of the keyhole 889 returns to the size before time t21.

このように、キーホール889のサイズが変化した場合(図11では大きくなった場合)、キーホール889のサイズの変化が開始した時刻t21からある程度の期間が経過した時刻t23にて、キーホール889のサイズが適性なものとなる。すなわち、時刻t21〜時刻t23の期間のキーホール889のサイズは、時刻t21以前におけるサイズと同一ではない。よって、時刻t21〜時刻t23に形成されたビードには、他の部位とは幅が異なっていたり、もしくは、母材Wの裏面に形成されていない等の不具合が生じている可能性がある。時刻t21〜時刻t23における周波数Ffを調整するプロセスは、プラズマキーホール溶接システムA2内にて自動で行われる。この調整するプロセスは、第1実施形態にかかるアーク溶接システムA1では、アーク溶接システムA1のユーザに知らされない。そのため、当該ユーザは、キーホール889のサイズに変動が生じたか否かを知ることができず、ビードに不具合が生じている可能性が有るか否かを知ることができない。   As described above, when the size of the keyhole 889 changes (when it increases in FIG. 11), at a time t23 when a certain period has elapsed from the time t21 when the size change of the keyhole 889 started, the keyhole 889 The size will be appropriate. That is, the size of the keyhole 889 in the period from time t21 to time t23 is not the same as the size before time t21. Therefore, the bead formed at time t21 to time t23 may have a defect such as having a different width from other parts or not formed on the back surface of the base material W. The process of adjusting the frequency Ff from time t21 to time t23 is automatically performed in the plasma keyhole welding system A2. In the arc welding system A1 according to the first embodiment, this adjusting process is not notified to the user of the arc welding system A1. Therefore, the user cannot know whether or not the size of the keyhole 889 has changed, and cannot know whether or not there is a possibility that the bead is defective.

図11では、時刻t21からキーホール889のサイズが大きくなる場合について説明したが、時刻t21からキーホール889のサイズが小さくなった場合であっても、同様に、キーホール889のサイズが変化した時点からある程度の期間が経過した後に、キーホール889のサイズが適切なものとなる。なお、時刻t21〜時刻t23の期間は、たとえば、1〜数sec程度である。   Although the case where the size of the keyhole 889 increases from time t21 is described in FIG. 11, the size of the keyhole 889 similarly changes even when the size of the keyhole 889 decreases from time t21. After a certain period from the time, the size of the keyhole 889 becomes appropriate. The period from time t21 to time t23 is, for example, about 1 to several seconds.

本実施形態においては、プラズマキーホール溶接システムA2においては、報知部364が、母材Wに形成されたビードの確認を補助するための補助情報Inf1を報知する。このような構成によると、プラズマキーホール溶接システムA2のユーザは、補助情報Inf1として、母材Wに形成されたビードに不具合が生じている可能性があることを、知ることができる。よって、プラズマキーホール溶接システムA2のユーザが、ビードの確認作業を容易に行うことができる。   In the present embodiment, in the plasma keyhole welding system A2, the notification unit 364 notifies auxiliary information Inf1 for assisting in confirming a bead formed on the base material W. According to such a configuration, the user of the plasma keyhole welding system A2 can know that the bead formed in the base material W may be defective as the auxiliary information Inf1. Therefore, the user of the plasma keyhole welding system A2 can easily perform the bead confirmation work.

本実施形態においては、報知部364は、しきい値Vthを変動パラメータである電圧差ΔVが超えたと比較回路361によって判断されると、補助情報Inf1を報知する。このような構成によると、溶接終了後ではなく溶接途中に補助情報Inf1を報知することができる。これにより、プラズマキーホール溶接システムA2のユーザは、溶接途中に、ビードに不具合が生じている可能性があることを知ることができる。これにより、溶接が終了すると即座に、ビードの確認作業を行うことができる。   In the present embodiment, when the comparison circuit 361 determines that the voltage difference ΔV, which is a variation parameter, exceeds the threshold value Vth, the notification unit 364 notifies the auxiliary information Inf1. According to such a configuration, auxiliary information Inf1 can be notified during welding rather than after welding. Thereby, the user of plasma keyhole welding system A2 can know that the bead may have a defect during welding. Thereby, the confirmation work of a bead can be performed immediately after welding is completed.

比較回路361は、電圧差ΔVを用いて、キーホール889の変動を検出したが、本発明はこれに限られない。たとえば、比較回路361が、周波数算出回路38によって算出された設定周波数Ffrの変化に基づき、キーホール889が変動したことを検出してもよい。   Although the comparison circuit 361 detects the fluctuation of the keyhole 889 using the voltage difference ΔV, the present invention is not limited to this. For example, the comparison circuit 361 may detect that the keyhole 889 has changed based on a change in the set frequency Ffr calculated by the frequency calculation circuit 38.

<第3実施形態>
図12は、本発明の第3実施形態にかかるプラズマキーホール溶接システムの構成を示す図である。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a plasma keyhole welding system according to the third embodiment of the present invention.

同図に示すプラズマキーホール溶接システムA3は、溶接ロボット1と、ロボット制御装置2と、溶接電源装置3と、ガス供給装置4と、を備える。   A plasma keyhole welding system A3 shown in FIG. 1 includes a welding robot 1, a robot control device 2, a welding power source device 3, and a gas supply device 4.

プラズマキーホール溶接システムA3における溶接ロボット1およびガス供給装置4は、プラズマキーホール溶接システムA1,A2における構成と同様であるから、説明を省略する。   Since the welding robot 1 and the gas supply device 4 in the plasma keyhole welding system A3 are the same as the configurations in the plasma keyhole welding systems A1 and A2, description thereof will be omitted.

溶接電源装置3は、報知部364を有さない点を除き、第2実施形態と同様である。なお、本実施形態においては、比較回路361は、生成したキーホールサイズ変動検知信号Scを、動作制御回路21に送る。なお、図12に示したものとは異なり、溶接電源装置3が、第2実施形態で述べた報知部364を有していてもよい。   The welding power supply device 3 is the same as that of 2nd Embodiment except the point which does not have the alerting | reporting part 364. In the present embodiment, the comparison circuit 361 sends the generated keyhole size variation detection signal Sc to the operation control circuit 21. In addition, unlike what was shown in FIG. 12, the welding power supply device 3 may have the alerting | reporting part 364 described in 2nd Embodiment.

ロボット制御装置2は、動作制御回路21と、ティーチペンダント23とを含む。本実施形態においては、動作制御回路21は、演算回路211を有する点を除き第1実施形態と同様である。   The robot control device 2 includes an operation control circuit 21 and a teach pendant 23. In the present embodiment, the operation control circuit 21 is the same as that of the first embodiment except that the operation control circuit 21 includes an arithmetic circuit 211.

演算回路211は、比較回路361からキーホールサイズ変動検知信号Scを受ける。演算回路211は、キーホール889のサイズの変化に基づき補助情報Inf1を求める。本実施形態にて、補助情報Inf1は、確認箇所情報Inf2と確認範囲情報Inf3とを有する(図13も参照)。そして、演算回路211は、キーホール889のサイズの変化に基づき、確認箇所情報Inf2と、確認範囲情報Inf3とを求める。   The arithmetic circuit 211 receives the keyhole size variation detection signal Sc from the comparison circuit 361. The arithmetic circuit 211 obtains auxiliary information Inf1 based on a change in the size of the keyhole 889. In the present embodiment, the auxiliary information Inf1 includes confirmation location information Inf2 and confirmation range information Inf3 (see also FIG. 13). Then, the arithmetic circuit 211 obtains confirmation location information Inf2 and confirmation range information Inf3 based on a change in the size of the keyhole 889.

確認箇所情報Inf2とは、母材Wに形成されたビードのうちの確認をすべき箇所(ビードのうち、図11の時刻t21〜時刻t23の期間に形成された箇所)を示す情報である。図13に示すように、確認箇所情報Inf2は、たとえば、ビードの始点を基準とする位置や、溶接開始時からの時間である。本実施形態においては、演算回路211は、キーホールサイズ変動検知信号Scを受けたことに基づき、確認箇所情報Inf2を求める。すなわち、キーホールサイズ変動検知信号Scを受けた時に形成されているビードの部位を、確認すべき箇所と判断する。   The confirmation part information Inf2 is information indicating a part to be confirmed among the beads formed on the base material W (a part of the bead formed during a period from time t21 to time t23 in FIG. 11). As shown in FIG. 13, the confirmation location information Inf <b> 2 is, for example, a position based on the bead start point or a time from the start of welding. In the present embodiment, the arithmetic circuit 211 obtains confirmation location information Inf2 based on the reception of the keyhole size variation detection signal Sc. That is, the bead portion formed when the keyhole size variation detection signal Sc is received is determined as a portion to be confirmed.

確認範囲情報Inf3とは、母材Wに形成されたビードにおける確認すべき範囲を示す情報である。図13に示すように、確認範囲情報Inf3は、母材Wに形成されたビードのうち、図11の時刻t21〜時刻t23の間に形成された領域を示す表示や、溶接進行方向Drにおける長さ等である。   The confirmation range information Inf3 is information indicating a range to be confirmed in the beads formed on the base material W. As shown in FIG. 13, the confirmation range information Inf <b> 3 includes a display indicating a region formed between time t <b> 21 to time t <b> 23 in FIG. 11 in the bead formed on the base material W, and a length in the welding progress direction Dr. And so on.

ティーチペンダント23は表示部231を有する。表示部231は本発明の報知部の一例に相当する。ティーチペンダント23の表示部231は補助情報Inf1を報知(表示)する。具体的には、図13に示すように、ティーチペンダント23の表示部231は、補助情報Inf1として、確認箇所情報Inf2と確認範囲情報Inf3とを報知(表示)する。   The teach pendant 23 has a display unit 231. The display unit 231 corresponds to an example of the notification unit of the present invention. The display unit 231 of the teach pendant 23 notifies (displays) the auxiliary information Inf1. Specifically, as shown in FIG. 13, the display unit 231 of the teach pendant 23 notifies (displays) confirmation location information Inf2 and confirmation range information Inf3 as auxiliary information Inf1.

なお、本実施形態において、比較回路361と、演算回路211と、ティーチペンダント23とが、本発明の確認補助部を構成している。   In the present embodiment, the comparison circuit 361, the arithmetic circuit 211, and the teach pendant 23 constitute a confirmation auxiliary unit of the present invention.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。   Next, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態においては、補助情報Inf1は、母材Wに形成されたビードにおける確認すべき箇所を示す確認箇所情報Inf2を有する。演算回路211は、キーホール889のサイズの変化に基づき、確認箇所情報Inf2を求める。ティーチペンダント23の表示部231は、演算回路211によって求められた確認箇所情報Inf2を、報知(表示)する。このような構成によれば、プラズマキーホール溶接システムA3のユーザが、母材Wに形成されたビードのうちの確認をすべき箇所を、知ることができる。これにより、よって、プラズマキーホール溶接システムA3のユーザが、ビードの確認作業を更に容易に行うことができる。   In the present embodiment, the auxiliary information Inf1 includes confirmation location information Inf2 indicating a location to be confirmed in the bead formed on the base material W. The arithmetic circuit 211 obtains confirmation location information Inf2 based on the change in the size of the keyhole 889. The display unit 231 of the teach pendant 23 notifies (displays) the confirmation location information Inf2 obtained by the arithmetic circuit 211. According to such a configuration, the user of the plasma keyhole welding system A3 can know the location to be confirmed among the beads formed on the base material W. Accordingly, the user of the plasma keyhole welding system A3 can more easily perform the bead confirmation work.

本実施形態においては、補助情報Inf1は、母材Wに形成されたビードにおける確認すべき範囲を指示する確認範囲情報Inf3を有する。演算回路211は、キーホール889のサイズの変化に基づき、確認範囲情報Inf3を求める。ティーチペンダント23の表示部231は、演算回路211によって求められた確認範囲情報Inf3を、報知(表示)する。このような構成によれば、プラズマキーホール溶接システムA3のユーザが、母材Wに形成されたビードにおける確認すべき範囲を、知ることができる。これにより、プラズマキーホール溶接システムA3のユーザが、ビードの確認作業を更に容易に行うことができる。   In the present embodiment, the auxiliary information Inf1 includes confirmation range information Inf3 that indicates a range to be confirmed in the bead formed on the base material W. The arithmetic circuit 211 obtains confirmation range information Inf3 based on the change in the size of the keyhole 889. The display unit 231 of the teach pendant 23 notifies (displays) the confirmation range information Inf3 obtained by the arithmetic circuit 211. According to such a configuration, the user of the plasma keyhole welding system A3 can know the range to be confirmed in the beads formed on the base material W. Thereby, the user of plasma keyhole welding system A3 can perform the confirmation work of a bead further easily.

なお、ティーチペンダント23の表示部231は、補助情報Inf1として、確認箇所情報Inf2と確認範囲情報Inf3とのいずれをも報知(表示)する例を示したが、本発明はこれに限定されない。ティーチペンダント23の表示部231は、補助情報Inf1として、確認箇所情報Inf2と確認範囲情報Inf3とのいずれか一方のみを、報知(表示)してもよい。   In addition, although the display part 231 of the teach pendant 23 showed the example which alert | reports both the confirmation location information Inf2 and the confirmation range information Inf3 as auxiliary information Inf1, the present invention is not limited to this. The display unit 231 of the teach pendant 23 may notify (display) only one of the confirmation location information Inf2 and the confirmation range information Inf3 as the auxiliary information Inf1.

また、本実施形態では、演算回路が動作制御回路21の構成である例を示したが、これに限られず、溶接電源装置3の構成であってもよい。   In the present embodiment, an example in which the arithmetic circuit has the configuration of the operation control circuit 21 has been described. However, the configuration is not limited thereto, and the configuration of the welding power supply device 3 may be used.

ティーチペンダント23の表示部231に、補助情報Inf1として、設定周波数Ffrの変化量を表示させてもよい。   The change amount of the set frequency Ffr may be displayed on the display unit 231 of the teach pendant 23 as the auxiliary information Inf1.

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。   The present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the present invention can be changed in various ways.

定常溶接開始判断回路33は必ずしも比較回路332を含む必要はない。定常溶接開始判断回路33は、キーホール貫通検知信号Cm2が生成された時から所定の時間が経過したときに、定常溶接を開始すべきと判断してもよい。もしくは、定常溶接開始判断回路33は、出力回路31による出力が開始した時から所定の時間が経過したときに、定常溶接を開始すべきと判断するものであってもよい。   The steady welding start determination circuit 33 does not necessarily include the comparison circuit 332. The steady welding start determination circuit 33 may determine that steady welding should be started when a predetermined time has elapsed since the keyhole penetration detection signal Cm2 was generated. Alternatively, the steady welding start determination circuit 33 may determine that steady welding should be started when a predetermined time has elapsed since the output by the output circuit 31 started.

上述の実施形態とは異なり、比較回路CM2は、時刻t2ののち成形電圧信号Vfの変化量がある値を超えたときにキーホール889が貫通したと判断し、キーホール貫通検知信号Cm2を出力してもよい。   Unlike the above-described embodiment, the comparison circuit CM2 determines that the keyhole 889 has penetrated when the amount of change in the formed voltage signal Vf exceeds a certain value after time t2, and outputs the keyhole penetration detection signal Cm2. May be.

上記実施形態では、周波数算出回路38は、電圧差ΔVに基づき設定周波数Ffrを算出したが、本発明はこれに限られない。たとえば、周波数算出回路38は、ローパスフィルタ342の出力電圧値の時間微分値に基づき、設定周波数Ffrを算出してもよい。   In the above embodiment, the frequency calculation circuit 38 calculates the set frequency Ffr based on the voltage difference ΔV, but the present invention is not limited to this. For example, the frequency calculation circuit 38 may calculate the set frequency Ffr based on the time differential value of the output voltage value of the low-pass filter 342.

キーホールサイズ検出部は、画像処理によってキーホール889のサイズを検出してもよい。   The keyhole size detection unit may detect the size of the keyhole 889 by image processing.

A1,A2,A3 プラズマキーホール溶接システム
1 溶接ロボット
11 溶接トーチ
111 ノズル
112 プラズマ電極
12 マニピュレータ
2 ロボット制御装置
21 動作制御回路
211 演算回路
23 ティーチペンダント
231 表示部
3 溶接電源装置
31 出力回路
311 電源回路
312 周波数制御回路
32 電圧検出回路
33 定常溶接開始判断回路
331 キーホール貫通検知回路
341 絶対値演算回路
342 ローパスフィルタ
343 電圧変動検出回路
332 比較回路
361 比較回路
362 しきい値記憶部
364 報知部
38 周波数算出回路
39 基準電圧値記憶部
4 ガス供給装置
881 溶融池
882 表面
889 キーホール
a1 アーク
Bth1 基準値
Bth2 基準値
BV 微分回路
Bv 電圧微分信号
Bth3 基準値
CM1 比較回路
Cm1 キーホール形成開始信号
CM2 比較回路
Cm2 キーホール貫通検知信号
Cm3 定常溶接開始指示信号
Dr 溶接進行方向
Ff 周波数
Ffs 周波数設定信号
Ffr 設定周波数
Ia 時間平均値
Iep 電極プラス極性電流
Ien 電極マイナス極性電流
Iepp 最大絶対値
Ienp 最大絶対値
Inf1 補助情報
Inf2 確認箇所情報
Inf3 確認範囲情報
Inp 電極マイナス極性ピーク電流
Inb 電極マイナス極性ベース電流
Iw 溶接電流
Ms 動作制御信号
St 溶接開始信号
Sc キーホールサイズ変動検知信号
t1,t2,t3,t4,t21,t22,t23 時刻
Te2 周期
Te 周期
Ten 電極マイナス極性期間
Tep 電極プラス極性期間
PG プラズマガス
Va 電圧絶対値信号
Vd 電圧検出信号
Vf 成形電圧信号
Vf1 基準電圧値
VS キーホール形成開始基準電圧設定回路
Vs キーホール形成開始基準電圧信号
Vth しきい値
Vw 溶接電圧
W 母材
A1, A2, A3 Plasma keyhole welding system 1 Welding robot 11 Welding torch 111 Nozzle 112 Plasma electrode 12 Manipulator 2 Robot control device 21 Operation control circuit 211 Arithmetic circuit 23 Teach pendant 231 Display unit 3 Welding power supply device 31 Output circuit 311 Power supply circuit 312 Frequency control circuit 32 Voltage detection circuit 33 Steady welding start determination circuit 331 Keyhole penetration detection circuit 341 Absolute value calculation circuit 342 Low-pass filter 343 Voltage fluctuation detection circuit 332 Comparison circuit 361 Comparison circuit 362 Threshold storage unit 364 Notification unit 38 Frequency Calculation circuit 39 Reference voltage value storage unit 4 Gas supply device 881 Molten pool 882 Surface 889 Keyhole a1 Arc Bth1 Reference value Bth2 Reference value BV Differentiation circuit Bv Voltage differentiation signal Bth3 Reference value CM1 Comparison circuit m1 Keyhole formation start signal CM2 Comparison circuit Cm2 Keyhole penetration detection signal Cm3 Steady welding start instruction signal Dr Welding direction Ff Frequency Ffs Frequency setting signal Ffr Setting frequency Ia Time average value Iep Electrode plus polarity current Ien Electrode negative polarity current Iepp Maximum Absolute value Ienp Maximum absolute value Inf1 Auxiliary information Inf2 Confirmation location information Inf3 Confirmation range information Inp Electrode minus polarity peak current Inb Electrode minus polarity base current Iw Welding current Ms Operation control signal St Welding start signal Sc Keyhole size variation detection signal t1, t2 , T3, t4, t21, t22, t23 Time Te2 Period Te Period Ten Electrode negative polarity period Tep Electrode positive polarity period PG Plasma gas Va Voltage absolute value signal Vd Voltage detection signal Vf Molding voltage signal Vf1 Voltage VS keyhole formation start reference voltage setting circuit Vs keyhole formation start reference voltage signal Vth threshold Vw welding voltage W matrix

Claims (20)

プラズマ電極と母材との間に、設定周波数のパルス電流を流す出力回路と、
上記母材に形成されたキーホールのサイズを検出するキーホールサイズ検出部と、
上記キーホールサイズ検出部によって検出された上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記設定周波数を算出する周波数算出回路と、を備え
上記プラズマ電極および上記母材の間の溶接電圧を検出する電圧検出回路を更に備え、
上記キーホールサイズ検出部は、上記電圧検出回路によって検出された上記溶接電圧の低周波成分のみを通過させるローパスフィルタを含み、
上記周波数算出回路は、上記ローパスフィルタの出力電圧値に基づき、上記設定周波数を算出する、プラズマキーホール溶接システム。
An output circuit for passing a pulse current of a set frequency between the plasma electrode and the base material;
A keyhole size detector for detecting the size of the keyhole formed in the base material;
A frequency calculation circuit that calculates the set frequency based on a change in the size of the keyhole detected by the keyhole size detection unit ;
A voltage detection circuit for detecting a welding voltage between the plasma electrode and the base material;
The keyhole size detection unit includes a low-pass filter that passes only a low frequency component of the welding voltage detected by the voltage detection circuit,
The frequency calculation circuit based on the output voltage value of the low-pass filter, it calculates the set frequency, the plasma keyhole welding system.
上記ローパスフィルタの出力電圧値を、基準電圧値として記憶する基準電圧値記憶部を更に備え、
上記周波数算出回路は、電圧差が正である場合には周波数差が0以上であるように、上記設定周波数を算出し、且つ、上記電圧差が負である場合には上記周波数差が0以下であるように、上記設定周波数を算出し、
上記電圧差は、上記ローパスフィルタの出力電圧値から、上記基準電圧値を減算した値であり、
上記周波数差は、算出される上記設定周波数から、上記出力電圧値が上記基準電圧値である時の上記設定周波数を減算した値である、請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。
A reference voltage value storage unit for storing the output voltage value of the low-pass filter as a reference voltage value;
The frequency calculation circuit calculates the set frequency so that the frequency difference is 0 or more when the voltage difference is positive, and the frequency difference is 0 or less when the voltage difference is negative. The above set frequency is calculated so that
The voltage difference is a value obtained by subtracting the reference voltage value from the output voltage value of the low-pass filter.
The plasma keyhole welding system according to claim 1 , wherein the frequency difference is a value obtained by subtracting the set frequency when the output voltage value is the reference voltage value from the calculated set frequency.
上記基準電圧値記憶部は、上記キーホールが貫通した時刻以降に上記ローパスフィルタの出力電圧値が安定したときの上記出力電圧値を、上記基準電圧値として記憶する、請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。 The plasma according to claim 2 , wherein the reference voltage value storage unit stores the output voltage value when the output voltage value of the low-pass filter is stabilized after the time when the keyhole penetrates as the reference voltage value. Keyhole welding system. 上記キーホールのサイズに基づき、補助情報を求める確認補助部を更に備え、上記補助情報は、上記母材に形成されたビードの確認を補助するための情報であり、
上記確認補助部は、上記補助情報を報知する報知部を含む、請求項または請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。
Based on the size of the keyhole, further comprising a confirmation assisting unit for obtaining supplementary information, the supplementary information is information for assisting confirmation of beads formed in the base material,
The plasma keyhole welding system according to claim 2 or 3 , wherein the confirmation assisting unit includes a notifying unit for notifying the assisting information.
しきい値を記憶するしきい値記憶部を更に備え、
上記確認補助部は、上記キーホールのサイズの変動を表す変動パラメータと、上記しきい値とを比較する比較回路を含む、請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。
A threshold storage unit for storing the threshold;
5. The plasma keyhole welding system according to claim 4 , wherein the confirmation assisting unit includes a comparison circuit that compares a variation parameter representing a variation in the size of the keyhole with the threshold value.
上記報知部は、上記しきい値を上記変動パラメータが超えたと上記比較回路によって判断されると、上記補助情報を報知する、請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。 The plasma keyhole welding system according to claim 5 , wherein when the comparison circuit determines that the variation parameter exceeds the threshold value, the notification unit notifies the auxiliary information. 上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき箇所を示す確認箇所情報を有し、
上記確認補助部は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認箇所情報を求める演算回路を含み、
上記報知部は、上記演算回路によって求められた上記確認箇所情報を、報知する、請求項または請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。
The auxiliary information has confirmation location information indicating a location to be confirmed in the bead formed on the base material,
The confirmation assisting unit includes an arithmetic circuit for obtaining the confirmation location information based on a change in the size of the keyhole,
The said notification part is a plasma keyhole welding system of Claim 4 or Claim 5 which alert | reports the said confirmation location information calculated | required by the said arithmetic circuit.
上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき範囲を指示する確認範囲情報を有し、
上記演算回路は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認範囲情報を求め、
上記報知部は、上記演算回路によって求められた上記確認範囲情報を、報知する、請求項に記載のプラズマキーホール溶接システム。
The auxiliary information has confirmation range information indicating a range to be confirmed in the bead formed on the base material,
The arithmetic circuit obtains the confirmation range information based on a change in the size of the keyhole,
The plasma keyhole welding system according to claim 7 , wherein the notification unit notifies the confirmation range information obtained by the arithmetic circuit.
上記変動パラメータは、上記電圧差である、請求項ないし請求項のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接システム。 The plasma keyhole welding system according to any one of claims 5 to 8 , wherein the variation parameter is the voltage difference. 上記報知部は、音もしくは光によって、上記補助情報を報知する、請求項ないし請求項のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接システム。 The plasma keyhole welding system according to any one of claims 4 to 9 , wherein the notification unit notifies the auxiliary information by sound or light. プラズマ電極と母材との間のアークによってキーホールを貫通させる工程と、
上記キーホールが貫通した後に、上記プラズマ電極と上記母材との間に、設定周波数のパルス電流を流しつつ、定常溶接を行う工程と、を備え、
上記定常溶接を行う工程は、
上記母材に形成されたキーホールのサイズを検出する工程と、
上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記設定周波数を算出する工程と、を含み、
上記プラズマ電極および上記母材の間の溶接電圧を検出する工程を更に備え、
上記キーホールのサイズを検出する工程は、ローパスフィルタによって上記溶接電圧の低周波成分のみを通過させる工程を含み、
上記設定周波数を算出する工程においては、上記ローパスフィルタの出力電圧値に基づき、上記設定周波数を算出する、プラズマキーホール溶接方法。
A step of penetrating the keyhole by an arc between the plasma electrode and the base material;
A step of performing steady welding while passing a pulse current of a set frequency between the plasma electrode and the base material after the keyhole has penetrated,
The process of performing the above-mentioned steady welding includes
Detecting the size of the keyhole formed in the base material;
Based on the change in the size of the keyhole, I saw including a the step of calculating the set frequency,
A step of detecting a welding voltage between the plasma electrode and the base material;
The step of detecting the size of the keyhole includes a step of allowing only a low frequency component of the welding voltage to pass through a low-pass filter,
The plasma keyhole welding method, wherein in the step of calculating the set frequency, the set frequency is calculated based on an output voltage value of the low-pass filter .
上記ローパスフィルタの出力電圧値を、基準電圧値として基準電圧値記憶部に記憶する工程を更に備え、
上記設定周波数を算出する工程においては、電圧差が正である場合には周波数差が0以上であるように、上記設定周波数を算出し、且つ、上記電圧差が負である場合には上記周波数差が0以下であるように、上記設定周波数を算出し、
上記電圧差は、上記ローパスフィルタの出力電圧値から、上記基準電圧値を減算した値であり、
上記周波数差は、算出される上記設定周波数から、上記出力電圧値が上記基準電圧値である時の上記設定周波数を減算した値である、請求項11に記載のプラズマキーホール溶接方法。
Storing the output voltage value of the low-pass filter in the reference voltage value storage unit as a reference voltage value;
In the step of calculating the set frequency, the set frequency is calculated so that the frequency difference is 0 or more when the voltage difference is positive, and the frequency is set when the voltage difference is negative. Calculate the above set frequency so that the difference is 0 or less,
The voltage difference is a value obtained by subtracting the reference voltage value from the output voltage value of the low-pass filter.
The plasma keyhole welding method according to claim 11 , wherein the frequency difference is a value obtained by subtracting the set frequency when the output voltage value is the reference voltage value from the calculated set frequency.
上記設定周波数を算出する工程においては、上記キーホールが貫通した時刻以降に上記ローパスフィルタの出力電圧値が安定したときの上記出力電圧値を、上記基準電圧値として用いる、請求項12に記載のプラズマキーホール溶接方法。 In the step of calculating the set frequency, the output voltage value when the output voltage value of the low-pass filter after the time that the key hole is penetrated is stabilized, is used as the reference voltage value, according to claim 12 Plasma keyhole welding method. 上記キーホールのサイズに基づき、上記母材に形成されたビードの確認を補助するための補助情報を求める工程と、
上記補助情報を報知する工程と、を備える、請求項12または請求項13に記載のプラズマキーホール溶接方法。
Obtaining auxiliary information for assisting in confirming a bead formed on the base material based on the size of the keyhole;
The plasma keyhole welding method according to claim 12 or 13 , further comprising a step of notifying the auxiliary information.
上記補助情報を求める工程においては、上記キーホールのサイズの変動を表す変動パラメータと、しきい値とを比較する、請求項14に記載のプラズマキーホール溶接方法。 The plasma keyhole welding method according to claim 14 , wherein, in the step of obtaining the auxiliary information, a variation parameter representing a variation in the size of the keyhole is compared with a threshold value. 上記報知する工程は、上記しきい値を上記変動パラメータが超えたと、上記比較する工程において判断された場合に、行われる、請求項15に記載のプラズマキーホール溶接方法。 The plasma keyhole welding method according to claim 15 , wherein the notifying step is performed when it is determined in the comparing step that the variation parameter exceeds the threshold value. 上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき箇所を示す確認箇所情報を有し、
上記補助情報を求める工程は、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認箇所情報を求める工程を含み、
上記報知する工程においては、上記確認箇所情報を報知する、請求項14または請求項15に記載のプラズマキーホール溶接方法。
The auxiliary information has confirmation location information indicating a location to be confirmed in the bead formed on the base material,
The step of obtaining the auxiliary information includes a step of obtaining the confirmation location information based on a change in the size of the keyhole,
The plasma keyhole welding method according to claim 14 or 15 , wherein in the step of informing, the confirmation location information is informed.
上記補助情報は、上記母材に形成されたビードにおける確認すべき範囲を指示する確認範囲情報を有し、
上記確認箇所情報を求める工程においては、上記キーホールのサイズの変化に基づき、上記確認範囲情報を求め、
上記報知する工程においては、上記確認範囲情報を報知する、請求項17に記載のプラズマキーホール溶接方法。
The auxiliary information has confirmation range information indicating a range to be confirmed in the bead formed on the base material,
In the step of obtaining the confirmation location information, the confirmation range information is obtained based on the change in the size of the keyhole,
The plasma keyhole welding method according to claim 17 , wherein in the notifying step, the confirmation range information is notified.
上記変動パラメータは、上記電圧差である、請求項15ないし請求項18のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接方法。 The fluctuation parameter is the voltage difference, the plasma keyhole welding method according to any one of claims 15 to claim 18. 上記報知する工程においては、音もしくは光によって、上記補助情報を報知する、請求項14ないし請求項19のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接方法。 The plasma keyhole welding method according to any one of claims 14 to 19 , wherein in the informing step, the auxiliary information is informed by sound or light.
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