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JP2012061477A - Arc start control method for plasma mig welding - Google Patents

Arc start control method for plasma mig welding Download PDF

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JP2012061477A
JP2012061477A JP2010205283A JP2010205283A JP2012061477A JP 2012061477 A JP2012061477 A JP 2012061477A JP 2010205283 A JP2010205283 A JP 2010205283A JP 2010205283 A JP2010205283 A JP 2010205283A JP 2012061477 A JP2012061477 A JP 2012061477A
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JP
Japan
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plasma
welding
arc
current
period
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JP2010205283A
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Japanese (ja)
Inventor
Kohei Ono
貢平 小野
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce sputter adhering to a plasma electrode from MIG arc during arc start in plasma MIG welding.SOLUTION: A welding wire is fed forward to temporarily come into contact with a base material, then is fed backward to be separated from it, thereby generating initial MIG arc. Then, plasma arc carrying plasma welding current Iwp is generated. Switching to forward re-feeding is performed in response to this, and peak current and base current are carried to switch it to regular MIG arc. An initial period Ts is disposed after a generation point (t4) of the plasma arc. In the initial period Ts, the plasma welding current Iwp is gradually decreased from an initial value Iwps to a steady value Iwpc, and the peak current Ip is gradually increased from an initial value Ips to a steady value Ipc. The peak current value can be decreased by preheating from the plasma arc, so that the adhesion of spatter can be reduced.

Description

本発明は、1つの溶接トーチを用いてミグアークとプラズマアークとを同時に発生させて溶接を行うプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法に関するものである。   The present invention relates to an arc start control method for plasma MIG welding in which a MIG arc and a plasma arc are simultaneously generated using a single welding torch for welding.

従来から、プラズマ溶接方法とミグ溶接方法とを組み合わせたプラズマミグ溶接方法が提案されている。このプラズマミグ溶接方法においては、溶接トーチを通して送給される溶接ワイヤと母材との間にミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させる。そして、溶接ワイヤを囲むように中空形状のプラズマ電極が配置されており、アルゴンなどのガスを供給し、このガスを介してプラズマ電極と母材との間にプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させる。ミグアークは、溶接トーチの軸心を送給される溶接ワイヤと母材との間に発生し、このミグアークを囲むようにプラズマアークが発生している。したがって、ミグアークは、プラズマアークに包まれた状態になる。溶接ワイヤは、ミグアークを発生させる電極として機能すると共に、その先端が溶融することにより溶滴となって母材の接合を補助する。したがって、プラズマミグ溶接方法は、厚板の高効率溶接、薄板の高速溶接等に使用されることが多い。   Conventionally, a plasma MIG welding method combining a plasma welding method and a MIG welding method has been proposed. In this plasma MIG welding method, a MIG arc is generated by applying a MIG welding current between a welding wire fed through a welding torch and a base material. A hollow plasma electrode is arranged so as to surround the welding wire, and a plasma such as argon is supplied, and a plasma welding current is passed between the plasma electrode and the base material through this gas to generate plasma. Generate an arc. The MIG arc is generated between the welding wire fed through the axis of the welding torch and the base material, and a plasma arc is generated so as to surround the MIG arc. Therefore, the MIG arc is encased in a plasma arc. The welding wire functions as an electrode for generating a MIG arc, and the tip of the welding wire melts to form a droplet to assist the joining of the base materials. Therefore, the plasma MIG welding method is often used for high-efficiency welding of thick plates, high-speed welding of thin plates, and the like.

上記のミグ溶接電流は、スパッタの発生を抑制し、かつ、溶滴を安定して供給するために、一般的にパルス波形が使用される。したがって、ミグ溶接方法は、一般的なミグパルス溶接方法である。ミグパルス溶接方法を含む消耗電極式アーク溶接方法では、溶接中のアーク長を適正値に維持することが重要であるために、アーク長制御が行われる。他方、上記のプラズマ溶接電流には、一定値の直流が使用されることが多い。これ以降の説明において、単にアーク長と記載したときはミグアークのアーク長を意味している。以下、上述したプラズマミグ溶接方法について説明する。   The MIG welding current generally uses a pulse waveform in order to suppress the generation of spatter and stably supply droplets. Therefore, the MIG welding method is a general MIG pulse welding method. In the consumable electrode type arc welding method including the MIG pulse welding method, it is important to maintain the arc length during welding at an appropriate value, and therefore arc length control is performed. On the other hand, a constant direct current is often used for the plasma welding current. In the following description, when the arc length is simply described, it means the arc length of the MIG arc. Hereinafter, the plasma MIG welding method described above will be described.

図7は、従来技術におけるプラズマミグ溶接方法の定常状態での波形図である。同図(A)はミグ溶接電流Iwmを示し、同図(B)はミグ溶接電圧Vwmを示し、同図(C)はプラズマ溶接電流Iwpを示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 7 is a waveform diagram in a steady state of the plasma MIG welding method in the prior art. (A) shows the MIG welding current Iwm, (B) shows the MIG welding voltage Vwm, and (C) shows the plasma welding current Iwp. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻t1〜t3の期間が第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)を示し、時刻t3〜t5の期間が第n回目のパルス周期Tf(n)を示す。第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)は、時刻t1〜t2の第n−1回目のピーク期間Tp(n-1)及び時刻t2〜t3の第n−1回目のベース期間Tb(n-1)から形成されている。第n回目のパルス周期Tf(n)は、時刻t3〜t4の第n回目のピーク期間Tp(n)及び時刻t4〜t5の第n回目のベース期間Tb(n)から形成されている。   In the figure, the period from time t1 to t3 represents the (n-1) th pulse period Tf (n-1), and the period from time t3 to t5 represents the nth pulse period Tf (n). The (n−1) th pulse cycle Tf (n−1) is the (n−1) th peak period Tp (n−1) at times t1 to t2 and the (n−1) th base period Tb at times t2 to t3. (n-1). The n-th pulse period Tf (n) is formed from the n-th peak period Tp (n) from time t3 to t4 and the n-th base period Tb (n) from time t4 to t5.

同図(A)に示すように、第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)においては、時刻t1〜t2のピーク期間Tp(n-1)中は予め定めたピーク電流Ipが通電し、時刻t2〜t3のベース期間Tb(n-1)中は予め定めたベース電流Ibが通電する。したがって、ミグ溶接電流Iwmはピーク電流Ip及びベース電流Ibから形成される。そして、同図(B)に示すように、第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)において、ピーク期間Tp(n-1)中はアーク長に比例したピーク電圧Vp(n-1)が溶接ワイヤと母材との間に印加し、ベース期間Tb(n-1)中はアーク長に比例したベース電圧Vb(n-1)が印加する。したがって、ミグ溶接電圧Vwmは、ピーク電圧Vp及びベース電圧Vbから形成される。第n回目のパルス周期Tf(n)についても同様である。ここで、第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)におけるピーク電流Ip及びベース電流Ibは、第n回目のパルス周期Tf(n)におけるピーク電流Ip及びベース電流Ibとそれぞれ同一値となる。他方、アーク発生状態が安定している状態においては、第n−1回目のパルス周期Tf(n-1)におけるピーク電圧Vp(n-1)及びベース電圧Vb(n-1)は、第n回目のパルス周期Tf(n)におけるピーク電圧Vp(n)及びベース電圧Vb(n)とそれぞれ略等しい値となる。   As shown in FIG. 9A, in the (n-1) th pulse cycle Tf (n-1), a predetermined peak current Ip is applied during the peak period Tp (n-1) from time t1 to t2. During the base period Tb (n−1) from time t2 to t3, a predetermined base current Ib is energized. Therefore, the MIG welding current Iwm is formed from the peak current Ip and the base current Ib. Then, as shown in FIG. 5B, in the (n-1) th pulse period Tf (n-1), the peak voltage Vp (n-1) proportional to the arc length during the peak period Tp (n-1). ) Is applied between the welding wire and the base metal, and a base voltage Vb (n-1) proportional to the arc length is applied during the base period Tb (n-1). Therefore, the MIG welding voltage Vwm is formed from the peak voltage Vp and the base voltage Vb. The same applies to the nth pulse cycle Tf (n). Here, the peak current Ip and the base current Ib in the (n−1) th pulse cycle Tf (n−1) have the same values as the peak current Ip and the base current Ib in the nth pulse cycle Tf (n), respectively. Become. On the other hand, when the arc generation state is stable, the peak voltage Vp (n-1) and the base voltage Vb (n-1) in the (n-1) th pulse period Tf (n-1) are nth. The peak voltage Vp (n) and the base voltage Vb (n) in the second pulse period Tf (n) are substantially equal to each other.

ミグ溶接では、良好な溶接品質を得るためにアーク長を適正値に維持するアーク長制御が行われる。通常、このアーク長制御は、ミグ溶接電圧Vwmがアーク長と略比例関係にあることを利用して、ミグ溶接電圧Vwmの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるようにパルス周期Tfが制御される。ミグ溶接電圧Vwmの平均値は、ミグ溶接電圧Vwmをローパスフィルタ(カットオフ周波数は1〜10Hz程度)に通すことによって生成される。このアーク長制御の方式は、周波数変調方式と呼ばれる。この場合、ピーク期間Tp、ピーク電流Ip及びベース電流Ibは所定値に設定され、パルスパラメータとなる。ピーク電流Ipは臨界値以上に設定され、ピーク期間Tpと組み合わせてユニットパルス条件と呼ばれる。このユニットパルス条件は、1パルス周期1溶滴移行になるように設定される。ベース電流Ibは、臨界値未満の数十A程度の小電流値に設定される。ユニットパルス条件及びベース電流Ibは、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度等に応じて適正値に設定される。   In MIG welding, arc length control is performed to maintain the arc length at an appropriate value in order to obtain good welding quality. Normally, this arc length control uses the fact that the MIG welding voltage Vwm is approximately proportional to the arc length, and the pulse period Tf is set so that the average value of the MIG welding voltage Vwm becomes equal to a predetermined voltage setting value. Be controlled. The average value of the MIG welding voltage Vwm is generated by passing the MIG welding voltage Vwm through a low-pass filter (cutoff frequency is about 1 to 10 Hz). This arc length control method is called a frequency modulation method. In this case, the peak period Tp, the peak current Ip, and the base current Ib are set to predetermined values and become pulse parameters. The peak current Ip is set to a critical value or more and is called a unit pulse condition in combination with the peak period Tp. This unit pulse condition is set so that one droplet period is one droplet transfer. The base current Ib is set to a small current value of about several tens of A that is less than the critical value. The unit pulse condition and the base current Ib are set to appropriate values according to the welding wire material, diameter, feeding speed, and the like.

アーク長制御の方式として周波数変調制御以外にもパルス幅変調制御が使用される場合もある。このパルス幅変調制御では、パルス周期Tf、ピーク電流Ip及びベース電流Ibが所定値に設定されてパルスパラメータとなる。そして、ミグ溶接電圧Vwmの平均値が電圧設定値と等しくなるようにピーク期間Tp(パルス幅)が制御される。   In addition to frequency modulation control, pulse width modulation control may be used as an arc length control method. In this pulse width modulation control, the pulse period Tf, the peak current Ip, and the base current Ib are set to predetermined values and become pulse parameters. Then, the peak period Tp (pulse width) is controlled so that the average value of the MIG welding voltage Vwm is equal to the voltage setting value.

他方、同図(C)に示すように、プラズマ溶接電流Iwpは、定電流制御されており、予め定めた一定値の直流波形となる。したがって、プラズマアークは、一定値のプラズマ溶接電流Iwpの通電によって発生している。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, the plasma welding current Iwp is constant-current controlled and becomes a DC waveform having a predetermined constant value. Therefore, the plasma arc is generated by energizing the plasma welding current Iwp with a constant value.

上述したプラズマミグ溶接方法は高品質溶接に使用されることが多いので、定常状態でのアーク安定性に加えて、アークスタート性能が良好であることも求められる。このために、ミグアークを後述するリトラクトスタート方式によって発生させ、このミグアークによってプラズマアークを誘発する方式を採用している(例えば、特許文献1及び2参照)。以下、この従来技術のプラズマミグ溶接のアークスタート方法について説明する。   Since the plasma MIG welding method described above is often used for high quality welding, in addition to arc stability in a steady state, it is also required that arc starting performance is good. For this purpose, a method is employed in which a mig arc is generated by a retract start method, which will be described later, and a plasma arc is induced by the mig arc (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Hereinafter, the arc start method of plasma MIG welding of this prior art is demonstrated.

図8は、従来技術におけるプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stを示し、同図(B)は溶接ワイヤの送給速度Fwを示し、同図(C)はミグ溶接電圧Vwmを示し、同図(D)はミグ溶接電流Iwmを示し、同図(E)はプラズマ溶接電圧Vwpを示し、同図(F)はプラズマ溶接電流Iwpを示し、同図(G1)〜(G5)は各時刻におけるアーク発生状態を示す模式図である。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 8 is a timing chart showing an arc start control method of plasma MIG welding in the prior art. (A) shows the welding start signal St, (B) shows the welding wire feed speed Fw, (C) shows the MIG welding voltage Vwm, and (D) shows MIG welding. (E) shows the plasma welding voltage Vwp, (F) shows the plasma welding current Iwp, and (G1) to (G5) are schematic diagrams showing the arc generation state at each time. FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

(1)時刻t1〜t2の前進送給期間(スローダウン送給期間)
時刻t1において、同図(A)に示すように、外部からの溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)になると、同図(B)及び(G1)に示すように、送給速度Fwは正の小さな値となり、溶接ワイヤ1aは1〜2m/min程度の遅いスローダウン送給速度Fiでの前進送給が開始される。ここで、送給速度Fwが正の値であるときは、溶接ワイヤ1aは母材2に近づく方向へ前進送給され、負の値であるときは、溶接ワイヤ1aは母材2から離れる方向へ後退送給されることを示している。同図(C)に示すように、溶接ワイヤ1aと母材2との間には無負荷電圧が印加され、同図(E)に示すように、プラズマ電極1bと母材2との間にも別の無負荷電圧が印加される。
(1) Forward feeding period (slow-down feeding period) at times t1 to t2
At time t1, as shown in FIG. 6A, when the welding start signal St from the outside becomes a high level (welding start), as shown in FIGS. The value becomes a small positive value, and the welding wire 1a starts forward feeding at a slow slow-down feeding speed Fi of about 1 to 2 m / min. Here, when the feeding speed Fw is a positive value, the welding wire 1a is fed forward in a direction approaching the base material 2, and when the feeding speed Fw is a negative value, the welding wire 1a is a direction away from the base material 2. It shows that it is repatriated to. As shown in FIG. 2C, a no-load voltage is applied between the welding wire 1a and the base material 2, and as shown in FIG. Another no-load voltage is applied.

(2)時刻t2〜t3の後退送給短絡期間
時刻t2において、同図(G2)に示すように、上記の前進送給によって溶接ワイヤ1aが母材2と接触(短絡)すると、同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧Vwmは、無負荷電圧から数V程度の短絡電圧値に低下する。この電圧の低下によって短絡を判別すると、同図(B)に示すように、送給速度Fwは負の値の後退送給速度Fbに切り換わり、溶接ワイヤ1aが母材2から離れる方向へ後退送給される。また、同図(D)に示すように、ミグ溶接電流Iwmは溶接ワイヤをジュール熱でほとんど溶融しない程度の20〜80A程度の一定値の直流電流である初期電流Iiとなる。
(2) Reverse feed short circuit period at time t2 to t3 At time t2, as shown in FIG. (G2), when the welding wire 1a contacts (short circuit) with the base material 2 by the above forward feed, As shown in C), the MIG welding voltage Vwm decreases from a no-load voltage to a short-circuit voltage value of about several volts. When a short circuit is determined by this voltage drop, the feed speed Fw is switched to a negative reverse feed speed Fb, and the welding wire 1a moves backward in the direction away from the base material 2, as shown in FIG. Be sent. Further, as shown in FIG. 4D, the MIG welding current Iwm is an initial current Ii that is a constant current of about 20 to 80 A, such that the welding wire is hardly melted by Joule heat.

(3)時刻t3〜t4の後退送給アーク期間
時刻t3において、同図(G3)に示すように、上記の後退送給によってワイヤ先端が母材2から離れると初期ミグアーク31aが発生し、同図(D)に示すように、ミグ溶接電流Iwmは上記の初期電流Iiのまま維持される。この初期ミグアーク31aは、後退送給によって発生し、かつ、アークを通電する電流値(初期電流値Ii)も小さいので、スパッタはほとんど発生せず確実なアークスタートが実現できる。初期ミグアーク31aが発生すると、同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧Vwmは、短絡電圧値から数十V程度のアーク電圧値に急増する。時刻t3移行も上記の後退送給は継続されるので、同図(G4)に示すように、初期ミグアーク31aのアーク長は次第に長くなる。溶接ワイヤ1aの先端と母材2との間に発生している初期ミグアーク31a内はプラズマ雰囲気となっているので、アーク長が長くなるのに伴い、プラズマ電極1bと母材2との間の空間もプラズマ雰囲気が形成されることになる。
(3) Reverse feed arc period from time t3 to t4 At time t3, as shown in FIG. 3G3, when the wire tip is separated from the base material 2 by the above reverse feed, an initial mig arc 31a is generated, As shown in FIG. (D), the MIG welding current Iwm is maintained at the initial current Ii. The initial MIG arc 31a is generated by reverse feeding, and the current value for energizing the arc (initial current value Ii) is small, so that almost no sputtering occurs and a reliable arc start can be realized. When the initial MIG arc 31a is generated, the MIG welding voltage Vwm rapidly increases from the short-circuit voltage value to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. Since the reverse feed is continued at the time t3, the arc length of the initial MIG arc 31a is gradually increased as shown in FIG. Since the inside of the initial MIG arc 31a generated between the tip of the welding wire 1a and the base material 2 is a plasma atmosphere, as the arc length increases, the gap between the plasma electrode 1b and the base material 2 is increased. A plasma atmosphere is also formed in the space.

(4)時刻t4移行のミグアーク3a及びプラズマアーク3b発生期間
時刻t4において、同図(E)に示すように、プラズマ電極1bと母材2との間に無負荷電圧が既に印加されており、かつ、上述したようにプラズマ電極1bと母材2との間の空間がプラズマ雰囲気になっているために、同図(G5)に示すように、プラズマアーク3bが誘発されて発生する。プラズマアーク3bが発生すると、同図(E)に示すように、プラズマ溶接電圧Vwpは無負荷電圧からアーク電圧値に低下し、同図(F)に示すように、プラズマ溶接電流Iwpは予め定めた定常プラズマ溶接電流値Iwpcとなる。同時に時刻t4にプラズマアーク3bが発生すると、同図(B)に示すように、送給速度Fwは、負の値の後退送給速度Fbから正の値の定常送給速度Fwcへと切り換わり、溶接ワイヤ1aは再前進送給される。この結果、同図(D)に示すように、ミグ溶接電流Iwmは、図7で上述したようにピーク電流Ip及びベース電流Ibから形成されるパルス波形となり、同図(C)に示すように、ミグ溶接電圧Vwmは、図7で上述したようにピーク電圧Vp及びベース電圧Vbから形成されるパルス波形となる。時刻t4移行のミグ溶接電流Iwmの平均値は、定常送給速度Fwcによって略決定される。また、時刻t4移行のミグ溶接電圧Vwmの平均値は、図7で上述したように、電圧設定値と略等しくなるように制御され、アーク長が適正値になるようにフィードバック制御される。そして、時刻t4から100〜700ms後に、ミグアーク3aのアーク長は定常値に収束して、定常状態となる。これにより、プラズマアーク溶接のアークスタートは完了する。プラズマアーク3bが発生するのは、無負荷電圧が印加された状態で、プラズマ電極1bと母材2との空間が初期ミグアーク31aによってプラズマ雰囲気になってくるためであるので、その発生タイミングはある程度の範囲でランダムである。したがって、時刻t3〜t4の後退アーク期間は、ある程度のバラツキを有している。
(4) Generation period of mig arc 3a and plasma arc 3b at time t4 At time t4, as shown in FIG. 5E, no-load voltage has already been applied between the plasma electrode 1b and the base material 2, Further, as described above, since the space between the plasma electrode 1b and the base material 2 is a plasma atmosphere, the plasma arc 3b is induced and generated as shown in FIG. When the plasma arc 3b is generated, the plasma welding voltage Vwp decreases from the no-load voltage to the arc voltage value as shown in FIG. 5E, and the plasma welding current Iwp is determined in advance as shown in FIG. The steady-state plasma welding current value Iwpc is obtained. At the same time, when the plasma arc 3b is generated at time t4, the feed speed Fw is switched from the negative reverse feed speed Fb to the positive steady feed speed Fwc, as shown in FIG. The welding wire 1a is fed forward again. As a result, as shown in FIG. 7D, the MIG welding current Iwm becomes a pulse waveform formed from the peak current Ip and the base current Ib as described above with reference to FIG. 7, and as shown in FIG. The MIG welding voltage Vwm has a pulse waveform formed from the peak voltage Vp and the base voltage Vb as described above with reference to FIG. The average value of the MIG welding current Iwm at time t4 is substantially determined by the steady feeding speed Fwc. Further, the average value of the MIG welding voltage Vwm at time t4 is controlled so as to be substantially equal to the voltage setting value as described above with reference to FIG. 7, and is feedback controlled so that the arc length becomes an appropriate value. Then, after 100 to 700 ms from time t4, the arc length of the MIG arc 3a converges to a steady value and enters a steady state. Thereby, the arc start of plasma arc welding is completed. The plasma arc 3b is generated because the space between the plasma electrode 1b and the base material 2 becomes a plasma atmosphere by the initial MIG arc 31a in a state in which no load voltage is applied. It is random in the range. Therefore, the reverse arc period from time t3 to t4 has some variation.

特開2007−144509号公報JP 2007-144509 A 特開2008−229704号公報JP 2008-229704 A

上述した図8の時刻t4直後においては、ミグアーク3aのアーク長は長くなっているので、溶接ワイヤ1aの先端はプラズマ電極1bの近くに位置している。この状態で、パルス周期に同期して、溶接ワイヤ1aの溶滴移行が行われる。この結果、ミグアーク3aからの溶滴移行時に発生する少量のスパッタがプラズマ電極1bに付着することになる。アークスタートを複数回繰り返していると、プラズマ電極1bに付着したスパッタ量が次第に増加してくる。このようになると、プラズマ電極1bの先端が歪な形状となるために、プラズマアーク3bも変形した形状となり、溶接品質が悪くなる。さらに、プラズマ電極1bの先端が歪に変形すると、プラズマ電極1bの内側を流れるセンターガス及び外側を流れるプラズマガスの円滑な流れが阻害されることになり、溶接品質が悪くなる。   Immediately after time t4 in FIG. 8 described above, the arc length of the MIG arc 3a is long, so that the tip of the welding wire 1a is located near the plasma electrode 1b. In this state, droplet transfer of the welding wire 1a is performed in synchronization with the pulse cycle. As a result, a small amount of spatter generated at the time of droplet transfer from the MIG arc 3a adheres to the plasma electrode 1b. When the arc start is repeated a plurality of times, the amount of sputtering adhering to the plasma electrode 1b gradually increases. In this case, since the tip of the plasma electrode 1b has a distorted shape, the plasma arc 3b also has a deformed shape, resulting in poor welding quality. Furthermore, when the tip of the plasma electrode 1b is deformed into a strain, the smooth flow of the center gas flowing inside the plasma electrode 1b and the plasma gas flowing outside the plasma electrode is hindered, resulting in poor welding quality.

そこで、本発明では、アークスタート時においてプラズマ電極へのミグアークからのスパッタの付着を抑制することによって、高品質の溶接を行うことができるプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma MIG welding arc start control method capable of performing high-quality welding by suppressing spatter adhesion from the MIG arc to the plasma electrode at the time of arc starting. .

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、溶接トーチを通して送給される溶接ワイヤと母材との間にピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を1パルス周期とするミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させると共に、前記溶接ワイヤを囲むように配置されているプラズマ電極と前記母材との間に直流のプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させるプラズマミグ溶接にあって、
溶接開始に際して、前記プラズマ電極と前記母材との間に無負荷電圧を印加すると共に、前記溶接ワイヤを前進送給して前記母材と一旦接触させた後に後退送給して引き離すことによって直流電流が通電する初期ミグアークを発生させ、前記後退送給を継続し前記初期ミグアークのアーク長を次第に長くして前記プラズマ電極と前記母材との間の空間にプラズマ雰囲気を形成することによって前記プラズマ溶接電流が通電する前記プラズマアークを発生させ、このプラズマアークが発生すると前記溶接ワイヤを再前進送給に切り換えると共に前記ピーク電流及び前記ベース電流から形成される前記ミグ溶接電流を通電して定常ミグアークへと移行させる、プラズマミグ溶接のアークスタート制御方法において、
前記プラズマアークの発生時点から予め定めた初期期間を設け、前記初期期間中は、前記プラズマ溶接電流を初期プラズマ溶接電流値から定常プラズマ溶接電流値まで次第に減少させると共に、前記ピーク電流を初期ピーク電流値から定常ピーク電流値まで次第に増加させる、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is characterized in that a peak current during a peak period and a base current during a base period are defined as one pulse period between a welding wire and a base material fed through a welding torch. A MIG arc is generated by energizing the MIG welding current to be generated, and a plasma arc is generated by energizing a DC plasma welding current between the plasma electrode arranged so as to surround the welding wire and the base material. In plasma MIG welding,
At the start of welding, a no-load voltage is applied between the plasma electrode and the base material, and the welding wire is fed forward, once brought into contact with the base material, and then retracted and pulled away. The plasma is generated by generating an initial MIG arc that is energized with current, continuing the backward feeding, and gradually increasing the arc length of the initial MIG arc to form a plasma atmosphere in the space between the plasma electrode and the base material. The plasma arc that is energized by the welding current is generated, and when the plasma arc is generated, the welding wire is switched to re-forward feeding, and the MIG welding current formed from the peak current and the base current is energized to generate a steady MIG arc. In the arc start control method of plasma MIG welding,
A predetermined initial period is provided from the time of occurrence of the plasma arc, and during the initial period, the plasma welding current is gradually decreased from an initial plasma welding current value to a steady plasma welding current value, and the peak current is reduced to an initial peak current. Gradually increase from the value to the steady peak current value,
This is an arc start control method for plasma MIG welding.

請求項2の発明は、前記初期期間中は、前記ピーク期間を初期ピーク期間から定常ピーク期間まで次第に長くする、
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法である。
In the invention of claim 2, during the initial period, the peak period is gradually increased from the initial peak period to the steady peak period.
The arc start control method of plasma MIG welding according to claim 1.

請求項3の発明は、前記初期期間中は、前記再前進送給の送給速度を初期送給速度から前記定常送給速度まで次第に加速させる、
ことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法である。
In the invention of claim 3, during the initial period, the feeding speed of the re-forward feeding is gradually accelerated from the initial feeding speed to the steady feeding speed.
The arc start control method of plasma MIG welding according to claim 1 or 2, wherein

本発明によれば、プラズマアークが発生した時点から初期期間中は、ピーク電流又はピーク電流とピーク期間を次第に定常値まで増加させると共に、プラズマ溶接電流を次第に定常値まで減少させている。これにより、1パルス周期1溶滴移行状態を維持した上で、溶滴に作用する力を小さくすることができるので、溶滴移行に伴うスパッタの発生を減少させることができる。このために、ミグアークのアーク長が長い状態において、ミグアークからプラズマ電極に付着するスパッタ量を抑制することができるので、良好な溶接状態を維持することができる。   According to the present invention, during the initial period from the time when the plasma arc is generated, the peak current or the peak current and the peak period are gradually increased to a steady value, and the plasma welding current is gradually decreased to a steady value. As a result, the force acting on the droplets can be reduced while maintaining the one-pulse cycle and one droplet transfer state, so that the occurrence of spatter accompanying the droplet transfer can be reduced. For this reason, in the state where the arc length of the MIG arc is long, the amount of sputtering adhering to the plasma electrode from the MIG arc can be suppressed, so that a good welding state can be maintained.

本発明の実施の形態1に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the arc start control method of the plasma MIG welding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を実施するための溶接装置の構成図である。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the arc start control method of the plasma MIG welding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図2の溶接装置を構成するミグ溶接電源PSMのブロック図である。It is a block diagram of the MIG welding power supply PSM which comprises the welding apparatus of FIG. 図2の溶接装置を構成するプラズマ溶接電源PSPのブロック図である。It is a block diagram of the plasma welding power supply PSP which comprises the welding apparatus of FIG. 本発明の実施の形態2に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the arc start control method of the plasma MIG welding which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2に係るミグ溶接電源PSMのブロック図である。6 is a block diagram of a MIG welding power source PSM according to Embodiment 2. FIG. 従来技術におけるプラズマミグ溶接方法の定常状態での波形図である。It is a wave form diagram in the steady state of the plasma MIG welding method in a prior art. 従来技術におけるプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the arc start control method of plasma MIG welding in a prior art.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施の形態1]
実施の形態1に係る発明は、プラズマアークの発生時点から予め定めた初期期間Tsを設け、この初期期間Ts中は、プラズマ溶接電流Iwpを初期プラズマ溶接電流値Iwpsから定常プラズマ溶接電流値Iwpcまで次第に減少させ、ミグ溶接電流Iwmを形成するピーク電流Ipを初期ピーク電流値Ipsから定常ピーク電流値Ipcまで次第に増加させ、ミグ溶接電流Iwmを形成するピーク期間Tpを初期ピーク期間Tpsから定常ピーク期間Tpcまで次第に増加させるものである。以下、この実施の形態について説明する。
[Embodiment 1]
The invention according to the first embodiment provides a predetermined initial period Ts from the time of occurrence of the plasma arc, and during this initial period Ts, the plasma welding current Iwp is changed from the initial plasma welding current value Iwps to the steady plasma welding current value Iwpc. The peak current Ip that forms the MIG welding current Iwm is gradually increased from the initial peak current value Ips to the steady peak current value Ipc, and the peak period Tp that forms the MIG welding current Iwm is changed from the initial peak period Tps to the steady peak period. It gradually increases up to Tpc. Hereinafter, this embodiment will be described.

図1は、本発明の実施の形態1に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。同図(A)は溶接ワイヤの送給速度Fwの時間変化を示し、同図(B)はミグ溶接電流Iwmの時間変化を示し、同図(C)はプラズマ溶接電流Iwpの時間変化を示し、同図(D)はミグアークのアーク長Laの時間変化を示す。同図は、上述した図8において、プラズマアークが発生する時刻t4以降の各信号の変化を示している。時刻t4までの動作は、図8と同一であるので、本発明の特徴となる期間の動作を詳細に説明するために、時刻t4以前の期間は省略している。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 1 is a timing chart showing an arc start control method of plasma MIG welding according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4A shows the change over time of the welding wire feeding speed Fw, FIG. 4B shows the change over time of the MIG welding current Iwm, and FIG. 4C shows the change over time of the plasma welding current Iwp. FIG. 4D shows the time change of the arc length La of the MIG arc. This figure shows changes in each signal after time t4 when the plasma arc is generated in FIG. 8 described above. Since the operation up to the time t4 is the same as that in FIG. 8, the period before the time t4 is omitted in order to explain the operation in the period that is a feature of the present invention in detail. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻t4において、上述したように、誘発されてプラズマアークが発生すると、この時点から時刻t5までの予め定めた初期期間Tsを設定する。時刻t4〜t5の初期期間Tsは、後述するようにミグアークのアーク長Laが長い状態から次第に短くなり定常アーク長に収束するまでの過渡期間となる。そして、時刻t5以降が定常期間となる。   As described above, when a plasma arc is generated at time t4, a predetermined initial period Ts from this time to time t5 is set. The initial period Ts from time t4 to t5 is a transient period until the arc length La of the MIG arc gradually decreases from a long state and converges to a steady arc length, as will be described later. And after time t5 becomes a stationary period.

時刻t4において、同図(A)に示すように、送給速度Fwは、負の値の後退送給速度Fbから正の値の定常送給速度Fwcに切り換えられる。同時に、同図(B)に示すように、ミグ溶接電流Iwmは、第1回目のパルス周期Tf(1)から初期期間Tsの最後のパルス周期Tf(n)までの複数周期のパルス電流となる。時刻t5以降の最初のパルス周期が第n+1回目のパルス周期Tf(n+1)となり、2番目が第n+2回目のパルス周期Tf(n+2)となる。第1回目のパルス周期Tf(1)中は、初期ピーク期間Tps中の初期ピーク電流Ips及びベース期間Tb中のベース電流Ibが通電する。ここで、上述したように、初期ピーク期間Tps、初期ピーク電流Ips及びベース電流Ibは所定値に設定されるパラメータであり、パルス周期がフィードバック制御(アーク長制御)によって決まるのでベース期間Tbもフィードバック制御によって決まることになる。したがって、各パルス周期におけるベース期間Tbは、異なる値となる。同様に、第2回目のパルス周期Tf(2)中は、ピーク期間Tp(2)中のピーク電流Ip(2)及びベース期間Tb中のベース電流Ibが通電する。同様に、第n回目のパルス周期Tf(n)中は、ピーク期間Tp(n)中のピーク電流Ip(n)及びベース期間Tb中のベース電流Ibが通電する。同様に、第n+1回目のパルス周期Tf(n+1)中は、定常ピーク期間Tpc中の定常ピーク電流Ipc及びベース期間Tb中のベース電流Ibが通電する。同様に、第n+2回目のパルス周期Tf(n+2)中は、定常ピーク期間Tpc中の定常ピーク電流Ipc及びベース期間Tb中のベース電流Ibが通電する。上記のベース電流Ibは、すべてのパルス周期において同一の値となっている。上記のピーク電流Ipは、初期期間Ts中は初期ピーク電流値Ipsから定常ピーク電流値Ipcまで次第に増加し、時刻t5以降の定常期間中は定常ピーク電流値Ipcとなる。したがって、Ips<Ip(2)<…<Ip(n)<Ipcとなる。上記のピーク期間Tpは、初期期間Ts中は初期ピーク期間Tpsから定常ピーク期間Tpcまで次第に増加し、時刻t5以降の定常期間中は定常ピーク期間Tpcとなる。したがって、Tps<Tp(2)<…<Tp(n)<Tpcとなる。   At time t4, as shown in FIG. 5A, the feed speed Fw is switched from the negative value reverse feed speed Fb to the positive value steady feed speed Fwc. At the same time, as shown in FIG. 5B, the MIG welding current Iwm becomes a pulse current having a plurality of periods from the first pulse period Tf (1) to the last pulse period Tf (n) of the initial period Ts. . The first pulse period after time t5 is the (n + 1) th pulse period Tf (n + 1), and the second is the (n + 2) th pulse period Tf (n + 2). During the first pulse period Tf (1), the initial peak current Ips during the initial peak period Tps and the base current Ib during the base period Tb are applied. Here, as described above, the initial peak period Tps, the initial peak current Ips, and the base current Ib are parameters set to predetermined values. Since the pulse period is determined by feedback control (arc length control), the base period Tb is also fed back. It depends on the control. Therefore, the base period Tb in each pulse period has a different value. Similarly, during the second pulse period Tf (2), the peak current Ip (2) during the peak period Tp (2) and the base current Ib during the base period Tb are applied. Similarly, during the n-th pulse period Tf (n), the peak current Ip (n) during the peak period Tp (n) and the base current Ib during the base period Tb are applied. Similarly, during the (n + 1) th pulse cycle Tf (n + 1), the steady peak current Ipc during the steady peak period Tpc and the base current Ib during the base period Tb are energized. Similarly, during the (n + 2) th pulse cycle Tf (n + 2), the steady peak current Ipc during the steady peak period Tpc and the base current Ib during the base period Tb are energized. The base current Ib has the same value in all pulse periods. The peak current Ip gradually increases from the initial peak current value Ips to the steady peak current value Ipc during the initial period Ts, and becomes the steady peak current value Ipc during the steady period after time t5. Therefore, Ips <Ip (2) <... <Ip (n) <Ipc. The peak period Tp gradually increases from the initial peak period Tps to the steady peak period Tpc during the initial period Ts, and becomes the steady peak period Tpc during the steady period after time t5. Therefore, Tps <Tp (2) <... <Tp (n) <Tpc.

他方、同図(C)に示すように、プラズマ溶接電流Iwpは、初期期間Ts中は初期プラズマ溶接電流値Iwpsから定常プラズマ溶接電流値Iwpcまで次第に減少し、時刻t5以降の定常期間中は定常プラズマ溶接電流値Iwpcとなる。したがって、Iwps>Iwpcである。また、同図(D)に示すように、アーク長Laは、時刻t4において一番長くなり、初期期間Ts中に次第に短くなり、時刻t5の前後で定常アーク長に収束する。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, the plasma welding current Iwp gradually decreases from the initial plasma welding current value Iwps to the steady plasma welding current value Iwpc during the initial period Ts, and is steady during the steady period after time t5. The plasma welding current value is Iwpc. Therefore, Iwps> Iwpc. Further, as shown in FIG. 4D, the arc length La becomes the longest at the time t4, gradually decreases during the initial period Ts, and converges to the steady arc length before and after the time t5.

上記の定常ピーク電流値Ipc及び定常ピーク期間Tpcは、1パルス周期1溶滴移行の安定した溶滴移行状態になるように、溶接ワイヤの直径、材質、送給速度等に応じて実験によって適正値に設定される。上記の定常プラズマ溶接電流値Iwpcは、母材の板厚、継手形状、溶接速度等に応じて要求されているビード外観になるように実験によって適正値に設定される。上記の初期ピーク電流値Ips、初期ピーク期間Tps及び初期プラズマ溶接電流値Iwpsは、以下のようにして設定される。初期期間Tsの開始から、定常値よりも大きな値の初期プラズマ溶接電流Iwpsを通電することで、プラズマアークから溶接ワイヤへの放熱を大きくして溶接ワイヤの温度上昇を大きくする。溶接ワイヤの温度が上昇しているので、初期ピーク電流値Ips及び初期ピーク期間Tpsは、定常値よりも小さな値にしても、1パルス周期1溶滴移行状態を維持することができる。初期ピーク電流値Ips及び初期ピーク期間Tpsが小さくなると、溶滴に作用する電磁的ピンチ力が小さくなるので、溶滴が溶接ワイヤから離脱するときのスパッタが減少する。この結果、プラズマ電極に付着するスパッタも減少することになる。したがって、初期ピーク電流値Ips、初期ピーク期間Tps及びプラズマ溶接電流値Iwpsは、1パルス周期1溶滴移行状態になり、溶滴移行時のスパッタ発生が減少するように実験によって設定される。これらの値は、定常ピーク電流値Ipc、定常ピーク期間Tpc、定常プラズマ溶接電流値Iwpc、プラズマ電極の形状、トーチ高さ等に応じて適正値に設定される。初期期間Ts中の時間が経過するのに伴い、ミグアークのアーク長が次第に短くなり定常値に近づくので、ピーク電流Ip及びピーク期間Tpを次第に増加させ、プラズマ溶接電流Iwpを次第に減少させている。上記の初期期間Tsは、ミグアークのアーク長が時刻t4の長い状態から短い定常状態に収束する時間と略等しくなるように実験によって設定される。この初期期間Tsは、100〜700ms程度の範囲で設定される。この初期期間Tsは、プラズマ電極の形状、トーチ高さ、送給モータの応答速度、溶接ワイヤの直径、材質等に応じて適正値に設定される。送給モータの応答速度は、時刻t4において後退送給速度Fbから定常送給速度Fwcに切り換えられたときに定常値に収束するまでの時間に影響するので、アーク長の収束時間に影響することになる。初期期間Ts中には、10〜70回程度のパルス周期が含まれる。したがって、上記のnは10〜70程度となる。同図においては、ピーク電流Ip及びピーク期間Tpを共に初期期間Ts中増加させる場合を説明した。しかし、ピーク電流Ipだけを初期期間Ts中増加させるようにしても、上記の作用効果を奏することができるので、そのようにしても良い。   The above-mentioned steady peak current value Ipc and steady peak period Tpc are appropriately determined by experiments according to the diameter, material, feeding speed, etc. of the welding wire so as to achieve a stable droplet transfer state of one droplet period and one droplet transfer. Set to a value. The steady plasma welding current value Iwpc is set to an appropriate value by experiment so as to obtain a bead appearance required according to the thickness of the base material, the joint shape, the welding speed, and the like. The initial peak current value Ips, the initial peak period Tps, and the initial plasma welding current value Iwps are set as follows. By energizing the initial plasma welding current Iwps having a value larger than the steady value from the start of the initial period Ts, the heat radiation from the plasma arc to the welding wire is increased to increase the temperature rise of the welding wire. Since the temperature of the welding wire has risen, even if the initial peak current value Ips and the initial peak period Tps are smaller than the steady values, it is possible to maintain the one-pulse cycle 1 droplet transfer state. When the initial peak current value Ips and the initial peak period Tps are reduced, the electromagnetic pinch force acting on the droplet is reduced, so that spatter is reduced when the droplet is detached from the welding wire. As a result, spatter adhering to the plasma electrode is also reduced. Therefore, the initial peak current value Ips, the initial peak period Tps, and the plasma welding current value Iwps are set by experiment so that one droplet period is in one droplet transfer state and spatter generation at the time of droplet transfer is reduced. These values are set to appropriate values according to the steady peak current value Ipc, the steady peak period Tpc, the steady plasma welding current value Iwpc, the shape of the plasma electrode, the torch height, and the like. As the time during the initial period Ts elapses, the arc length of the MIG arc gradually decreases and approaches a steady value, so that the peak current Ip and the peak period Tp are gradually increased and the plasma welding current Iwp is gradually decreased. The initial period Ts is set by experiment so that the arc length of the MIG arc is substantially equal to the time for the convergence from the long state at time t4 to the short steady state. This initial period Ts is set in a range of about 100 to 700 ms. This initial period Ts is set to an appropriate value according to the shape of the plasma electrode, the torch height, the response speed of the feeding motor, the diameter of the welding wire, the material, and the like. Since the response speed of the feed motor affects the time until convergence to a steady value when the reverse feed speed Fb is switched to the steady feed speed Fwc at time t4, it affects the convergence time of the arc length. become. The initial period Ts includes a pulse cycle of about 10 to 70 times. Therefore, the above n is about 10 to 70. In the figure, the case where both the peak current Ip and the peak period Tp are increased during the initial period Ts has been described. However, even if only the peak current Ip is increased during the initial period Ts, the above-described effects can be obtained.

図2は、図1で上述した本発明の実施の形態1に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を実施するための溶接装置の構成図である。以下、同図を参照して、各構成物について説明する。   FIG. 2 is a configuration diagram of a welding apparatus for performing the arc start control method of plasma MIG welding according to Embodiment 1 of the present invention described above with reference to FIG. Hereinafter, each component will be described with reference to FIG.

本溶接装置は、破線で囲まれた溶接トーチWT、ミグ溶接電源PSM及びプラズマ溶接電源PSPを備えている。溶接トーチWTは、シールドガスノズル52内に、プラズマノズル51、プラズマ電極1b及び給電チップ4が同心軸上に配置された構造となっている。シールドガスノズル52とプラズマノズル51との隙間からは、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のシールドガス63が供給される。プラズマノズル51とプラズマ電極1bとの間には、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のプラズマガス62が供給される。プラズマ電極1bと給電チップ4との間には、たとえばアルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス等のセンターガス61が供給される。これらの3系統のガスをまとめて単にガスと表現する場合がある。   This welding apparatus includes a welding torch WT, a MIG welding power source PSM, and a plasma welding power source PSP surrounded by a broken line. The welding torch WT has a structure in which a plasma nozzle 51, a plasma electrode 1b, and a power feed tip 4 are arranged on a concentric axis in a shield gas nozzle 52. From the gap between the shield gas nozzle 52 and the plasma nozzle 51, for example, a shield gas 63 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied. A plasma gas 62 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied between the plasma nozzle 51 and the plasma electrode 1b. A center gas 61 such as argon gas or a mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas is supplied between the plasma electrode 1 b and the power feed tip 4. These three systems of gas may be collectively expressed simply as gas.

給電チップ4に設けられた貫通孔からは、溶接ワイヤ1aが送給される。給電チップ4は、溶接ワイヤ1aに対して導通している。溶接ワイヤ1aは、送給モータWMを駆動源とする送給ロール7の回転によって送給される。プラズマ電極1bは、たとえば銅又は銅合金からなり、図外の経路を通る冷却水によって間接的に水冷されている。プラズマノズル51は、たとえば銅又は銅合金からなり、冷却水を通す流路が形成されていることにより、直接冷却されている。溶接トーチWTは、通常ロボット(図示は省略)によって保持された状態で、母材2に対して移動させられる。溶接ワイヤ1aの先端と母材2との間には、ミグアーク3aが発生する。プラズマ電極1bと母材2との間には、プラズマガス62によって熱的に拘束されたプラズマアーク3bが発生する。したがって、ミグアーク3aは、プラズマアーク3bに包まれた状態になっている。このために、プラズマアーク3bは、ミグアーク3aの形状が広がるのを拘束する作用がある。また、溶接ワイヤ1aは、プラズマアーク3bからの放熱を受けることになる。   A welding wire 1 a is fed from a through hole provided in the power feed tip 4. The power feed tip 4 is electrically connected to the welding wire 1a. The welding wire 1a is fed by the rotation of the feed roll 7 using the feed motor WM as a drive source. The plasma electrode 1b is made of, for example, copper or a copper alloy, and is indirectly water-cooled by cooling water passing through a path outside the figure. The plasma nozzle 51 is made of, for example, copper or a copper alloy, and is directly cooled by forming a flow path through which cooling water passes. The welding torch WT is moved relative to the base material 2 while being held by a normal robot (not shown). A mig arc 3 a is generated between the tip of the welding wire 1 a and the base material 2. Between the plasma electrode 1 b and the base material 2, a plasma arc 3 b thermally generated by the plasma gas 62 is generated. Therefore, the MIG arc 3a is in a state of being surrounded by the plasma arc 3b. For this reason, the plasma arc 3b has the effect | action which restrains that the shape of the mig arc 3a spreads. Moreover, the welding wire 1a receives heat radiation from the plasma arc 3b.

ミグ溶接電源PSMは、給電チップ4を介して溶接ワイヤ1aと母材2との間に、ミグ溶接電圧Vwmを印加することにより、ミグ溶接電流Iwmを通電するための電源である。このミグ溶接電流Iwmは、図7(A)に示すように、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成される。ミグ溶接電源PSMからは、送給モータWMに対して送給制御信号Fcが送られ、溶接ワイヤ1aの送給方向及び送給速度Fwが制御される。ミグ溶接電源PSMからミグ溶接電圧Vwmが印加されるときは、溶接ワイヤ1aが+側とされる。ミグ溶接電源PSMは、後述するようにアークスタート時の一部期間を除いて定電圧特性の電源であり、ミグ溶接電圧Vwmが予め定めた電圧設定信号Vr(図示は省略)の値と等しくなるように制御される。また、ミグ溶接電流Iwmの平均値は、溶接ワイヤ1aの定常送給速度によってその値が定まる。さらに、ミグ溶接電源PSMには、図3で後述するように、アークスタート時においてプラズマアーク3bが発生した時点(図1の時刻t4)でHighレベルになるプラズマアーク発生判別信号Adがプラズマ溶接電源PSPから入力される。   The MIG welding power source PSM is a power source for energizing the MIG welding current Iwm by applying the MIG welding voltage Vwm between the welding wire 1 a and the base material 2 via the power supply tip 4. As shown in FIG. 7A, the MIG welding current Iwm is formed from a peak current during the peak period and a base current during the base period. A feed control signal Fc is sent from the MIG welding power source PSM to the feed motor WM, and the feed direction and feed speed Fw of the welding wire 1a are controlled. When the MIG welding voltage Vwm is applied from the MIG welding power source PSM, the welding wire 1a is set to the + side. The MIG welding power source PSM is a power source having a constant voltage characteristic except for a certain period at the time of arc start as will be described later, and the MIG welding voltage Vwm is equal to a predetermined voltage setting signal Vr (not shown). To be controlled. The average value of the MIG welding current Iwm is determined by the steady feeding speed of the welding wire 1a. Further, as will be described later with reference to FIG. 3, the MIG welding power source PSM receives a plasma arc generation determination signal Ad that becomes a high level when the plasma arc 3b is generated at the time of arc start (time t4 in FIG. 1). Input from PSP.

プラズマ溶接電源PSPは、プラズマ電極1bと母材2との間にプラズマ溶接電圧Vwpを印加することによりプラズマ溶接電流Iwpを通電するための電源である。プラズマ溶接電源PSPからプラズマ溶接電圧Vwpが印加されるときは、プラズマ電極1bが+側とされる。プラズマ溶接電源PSPは、定電流特性の電源であり、プラズマ溶接電流Iwpが所定値になるように制御される。プラズマ溶接電源PSPには、図4で後述するように、プラズマアーク3bの発生を判別するための回路が設けられており、上記のプラズマアーク発生判別信号Adをミグ溶接電源PSMに出力する。   The plasma welding power source PSP is a power source for energizing the plasma welding current Iwp by applying a plasma welding voltage Vwp between the plasma electrode 1b and the base material 2. When the plasma welding voltage Vwp is applied from the plasma welding power source PSP, the plasma electrode 1b is set to the + side. The plasma welding power source PSP is a power source having a constant current characteristic, and is controlled so that the plasma welding current Iwp becomes a predetermined value. As will be described later with reference to FIG. 4, the plasma welding power source PSP is provided with a circuit for determining the generation of the plasma arc 3b, and outputs the plasma arc generation determination signal Ad to the MIG welding power source PSM.

両電源の外部に設置された溶接開始回路STは、溶接開始信号Stをミグ溶接電源PSM及びプラズマ溶接電源PSPに出力する。この溶接開始信号Stが入力されると両溶接電源は起動される。溶接開始回路STは、ロボット溶接にあってはロボット制御装置内に設けられている。   The welding start circuit ST installed outside both power supplies outputs a welding start signal St to the MIG welding power source PSM and the plasma welding power source PSP. When this welding start signal St is input, both welding power sources are activated. The welding start circuit ST is provided in the robot controller for robot welding.

図3は、上述した図2の溶接装置を構成するミグ溶接電源PSMのブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。   FIG. 3 is a block diagram of the MIG welding power source PSM constituting the above-described welding apparatus of FIG. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

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

電圧検出回路VDは、上記のミグ溶接電圧Vwmを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。電圧平均値算出回路VAVは、この電圧検出信号Vdの平均値を算出して、電圧平均値信号Vavを出力する。平均値の算出は、上述したように、ローパスフィルタを通すことによって行う。電圧設定回路VRは、予め定めた電圧設定信号Vrを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、この電圧設定信号Vrと上記の電圧平均値信号Vavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。電圧/周波数変換回路VFは、この電圧誤差増幅信号Evの値に応じた周波数を有するパルス周期信号Tfを出力する。このパルス周期信号Tfは、パルス周期ごとに短時間だけHighレベルになるトリガ信号である。   The voltage detection circuit VD detects the MIG welding voltage Vwm and outputs a voltage detection signal Vd. The voltage average value calculation circuit VAV calculates an average value of the voltage detection signal Vd and outputs a voltage average value signal Vav. The average value is calculated by passing through a low-pass filter as described above. The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr and the voltage average value signal Vav, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The voltage / frequency conversion circuit VF outputs a pulse period signal Tf having a frequency corresponding to the value of the voltage error amplification signal Ev. The pulse period signal Tf is a trigger signal that becomes High level for a short time every pulse period.

ピーク期間設定回路TPRは、プラズマ溶接電源PSPからのプラズマアーク発生判別信号Adを入力として、プラズマ発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化すると、予め定めた初期期間Ts中に予め定めた初期ピーク期間Tpsから予め定めた定常ピーク期間Tpcまで増加し、その後は定常ピーク期間Tpcを維持するピーク期間設定信号Tprを出力する。ピーク期間タイマ回路TPは、上記のパルス周期信号TfがHighレベルになると上記のピーク期間設定信号Tprの値によって定まる期間だけHighレベルになるピーク期間信号Tpを出力する。このピーク期間信号TpがHighレベルのときがピーク期間となり、Lowレベルのときがベース期間となる。   The peak period setting circuit TPR receives a plasma arc generation determination signal Ad from the plasma welding power source PSP, and when the plasma generation determination signal Ad changes to a high level (arc generation), the peak period setting circuit TPR is set in advance during a predetermined initial period Ts. It increases from the initial peak period Tps to a predetermined steady peak period Tpc, and thereafter, a peak period setting signal Tpr for maintaining the steady peak period Tpc is output. The peak period timer circuit TP outputs a peak period signal Tp that is at a high level only during a period determined by the value of the peak period setting signal Tpr when the pulse period signal Tf is at a high level. The peak period is the peak period when the peak period signal Tp is at the high level, and the base period is when the peak period signal Tp is at the low level.

ベース電流設定回路IBRは、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。ピーク電流設定回路IPRは、プラズマ溶接電源PSPからのプラズマアーク発生判別信号Adを入力として、プラズマ発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化すると、上記の初期期間Ts中に予め定めた初期ピーク電流値Ipsから予め定めた定常ピーク電流値Ipcまで増加し、その後は定常ピーク電流値Ipcを維持するピーク電流設定信号Iprを出力する。パルス電流設定切換回路SWPは、上記のピーク期間信号TpがLowレベルのときは上記のベース電流設定信号Ibrをパルス電流設定信号Ircとして出力し、Highレベルのときは上記のピーク電流設定信号Iprをパルス電流設定信号Ircとして出力する。   The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr. The peak current setting circuit IPR receives the plasma arc generation determination signal Ad from the plasma welding power source PSP, and when the plasma generation determination signal Ad changes to a high level (arc generation), the initial value set in advance during the initial period Ts. It increases from the peak current value Ips to a predetermined steady peak current value Ipc, and thereafter, a peak current setting signal Ipr that maintains the steady peak current value Ipc is output. The pulse current setting switching circuit SWP outputs the base current setting signal Ibr as the pulse current setting signal Irc when the peak period signal Tp is at the low level, and outputs the peak current setting signal Ipr when the peak period signal Tp is at the high level. It is output as a pulse current setting signal Irc.

初期電流設定回路IIRは、予め定めた初期電流設定信号Iirを出力する。電流設定切換回路SWIは、外部の溶接開始回路STからの溶接開始信号St、プラズマ溶接電源PSPからのプラズマアーク発生判別信号Ad、上記のパルス電流設定信号Irc及び上記の初期電流設定信号Iirを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)に変化すると初期電流設定信号Iirを電流設定信号Irとして出力し、プラズマアーク発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化するとパルス電流設定信号Ircを電流設定信号Irとして出力する。したがって、電流設定信号Irは、図8の時刻t1〜t4の期間中は初期電流設定信号Iirになり、図1の時刻t4以降はパルス電流設定信号Irc(ピーク電流設定信号Ipr又はベース電流設定信号Ibr)となる。   The initial current setting circuit IIR outputs a predetermined initial current setting signal Iir. The current setting switching circuit SWI receives a welding start signal St from the external welding start circuit ST, a plasma arc occurrence determination signal Ad from the plasma welding power source PSP, the pulse current setting signal Irc and the initial current setting signal Iir. When the welding start signal St changes to the high level (welding start), the initial current setting signal Iir is output as the current setting signal Ir, and when the plasma arc generation determination signal Ad changes to the high level (arc generation), the pulse current setting signal Irc is output as the current setting signal Ir. Therefore, the current setting signal Ir becomes the initial current setting signal Iir during the period from time t1 to t4 in FIG. 8, and after the time t4 in FIG. 1, the pulse current setting signal Irc (the peak current setting signal Ipr or the base current setting signal). Ibr).

電流検出回路IDは、ミグ溶接電流Iwmを検出して、電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流設定信号Irと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。駆動回路DVは、外部の溶接開始回路STからの溶接開始信号St及び上記の電流誤差増幅信号Eiを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)のときは電流誤差増幅信号Eiに従ってPWM変調制御を行い駆動信号Dvを出力し、Lowレベル(溶接停止)のときは駆動信号Dvを出力しない。   The current detection circuit ID detects the MIG welding current Iwm and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current setting signal Ir and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The drive circuit DV receives the welding start signal St from the external welding start circuit ST and the current error amplification signal Ei described above, and performs PWM according to the current error amplification signal Ei when the welding start signal St is at a high level (welding start). Modulation control is performed and a drive signal Dv is output, and when it is at a low level (welding stop), the drive signal Dv is not output.

短絡判別回路SDは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、その値によって溶接ワイヤ1aと母材2との短絡を判別してHighレベルになる短絡判別信号Sdを出力する。送給速度設定回路FRは、上記の外部の溶接開始回路STからの溶接開始信号St、上記の短絡判別信号Sd及びプラズマ溶接電源PSPからのプラズマアーク発生判別信号Adを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)に変化すると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化すると予め定めた後退送給速度設定値となり、プラズマアーク発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化すると予め定めた定常送給速度設定値となる送給速度設定信号Frを出力する。したがって、送給速度設定信号Frは、図8の時刻t1〜t2の期間中はスローダウン送給速度設定値となり、時刻t2〜t4の期間中は後退送給速度設定値となり、図1の時刻t4以降の期間中は定常送給速度設定値となる。送給制御回路FCは、上記の溶接開始信号St及び上記の送給速度設定信号Frを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)になると送給速度設定信号Frの値に相当する送給速度で溶接ワイヤ1aを送給するための送給制御信号Fcを送給モータWMに出力する。   The short circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as described above, and determines a short circuit between the welding wire 1a and the base material 2 based on the value, and outputs a short circuit determination signal Sd that becomes a high level. The feed speed setting circuit FR receives the welding start signal St from the external welding start circuit ST, the short-circuit determination signal Sd and the plasma arc generation determination signal Ad from the plasma welding power source PSP as inputs, and starts the welding start signal St. Changes to the high level (welding start) and becomes a predetermined slow-down feed speed setting value, and when the short circuit determination signal Sd changes to the high level (short circuit), the predetermined reverse feed speed setting value becomes and the plasma arc occurrence determination When the signal Ad changes to a high level (arc generation), a feed speed setting signal Fr that becomes a predetermined steady feed speed set value is output. Accordingly, the feed speed setting signal Fr becomes a slow-down feed speed set value during the period from time t1 to t2 in FIG. 8, and becomes a reverse feed speed set value during the period from time t2 to t4. During the period after t4, the constant feed speed setting value is set. The feed control circuit FC receives the welding start signal St and the feed speed setting signal Fr as described above, and corresponds to the value of the feed speed setting signal Fr when the welding start signal St becomes a high level (welding start). A feed control signal Fc for feeding the welding wire 1a at the feed speed is output to the feed motor WM.

上記の回路構成によって、図8及び図1に示すようなミグ溶接電流Iwm、ミグ溶接電圧Vwm及び送給速度Fwが制御される。   With the above circuit configuration, the MIG welding current Iwm, the MIG welding voltage Vwm, and the feed speed Fw as shown in FIGS. 8 and 1 are controlled.

図4は、上述した図2の溶接装置を構成するプラズマ溶接電源PSPのブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。   FIG. 4 is a block diagram of the plasma welding power source PSP that constitutes the welding apparatus of FIG. 2 described above. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

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

プラズマ溶接電流設定回路IWPRは、後述するプラズマアーク発生判別信号Adを入力として、プラズマ発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化すると、予め定めた初期期間Ts中に予め定めた初期プラズマ溶接電流値Iwpsから予め定めた定常プラズマ溶接電流値Iwpcまで減少し、その後は定常プラズマ溶接電流値Iwpcを維持するプラズマ溶接電流設定信号Iwprを出力する。プラズマ溶接電流検出回路IDPは、上記のプラズマ溶接電流Iwpを検出して、プラズマ溶接電流検出信号Idpを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記のプラズマ溶接電流設定信号Iwprと上記のプラズマ溶接電流検出信号Idpとの誤差を増幅して電流誤差増幅信号Eiを出力する。駆動回路DVは、外部の溶接開始回路STからの溶接開始信号St及び上記の電流誤差増幅信号Eiを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)のときは電流誤差増幅信号Eiに従ってPWM変調制御を行い駆動信号Dvを出力し、Lowレベル(溶接停止)のときは駆動信号Dvを出力しない。この駆動信号Dvに従って溶接電源の出力制御が行われることによって、図1で上述したようなプラズマ溶接電流Iwpが通電する。したがって、プラズマ溶接電源PSPは、プラズマ溶接電流Iwpがプラズマ溶接電流設定信号Iwprの値と等しくなるように出力制御されるので、定電流特性の電源となる。   The plasma welding current setting circuit IWPR receives a plasma arc generation determination signal Ad, which will be described later, and when the plasma generation determination signal Ad changes to a high level (arc generation), a predetermined initial plasma welding is performed during a predetermined initial period Ts. The current value Iwps is decreased to a predetermined steady plasma welding current value Iwpc, and thereafter a plasma welding current setting signal Iwpr for maintaining the steady plasma welding current value Iwpc is output. The plasma welding current detection circuit IDP detects the plasma welding current Iwp and outputs a plasma welding current detection signal Idp. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the plasma welding current setting signal Iwpr and the plasma welding current detection signal Idp and outputs a current error amplification signal Ei. The drive circuit DV receives the welding start signal St from the external welding start circuit ST and the current error amplification signal Ei described above, and performs PWM according to the current error amplification signal Ei when the welding start signal St is at a high level (welding start). Modulation control is performed and a drive signal Dv is output, and when it is at a low level (welding stop), the drive signal Dv is not output. By performing the output control of the welding power source according to the drive signal Dv, the plasma welding current Iwp as described above with reference to FIG. 1 is energized. Therefore, the plasma welding power source PSP is controlled so that the plasma welding current Iwp is equal to the value of the plasma welding current setting signal Iwpr, and thus becomes a power source with constant current characteristics.

プラズマアーク発生判別回路ADは、上記のプラズマ溶接電流検出信号Idpを入力として、その値がしきい値以上になったときはプラズマアークが発生したと判別してHighレベルとなるプラズマアーク発生判別信号Adを上記のプラズマ溶接電流設定回路IWPR及びミグ溶接電源PSMに出力する。しきい値としては、例えば5A程度に設定する。   The plasma arc occurrence discriminating circuit AD receives the plasma welding current detection signal Idp as described above, and determines that a plasma arc has occurred when the value exceeds a threshold value and becomes a high level. Ad is output to the plasma welding current setting circuit IWPR and the MIG welding power source PSM. For example, the threshold value is set to about 5A.

上述した実施の形態1によれば、プラズマアークが発生した時点から初期期間中は、ピーク電流又はピーク電流とピーク期間を次第に定常値まで増加させると共に、プラズマ溶接電流を次第に定常値まで減少させている。これにより、1パルス周期1溶滴移行状態を維持した上で、溶滴に作用する力を小さくすることができるので、溶滴移行に伴うスパッタの発生を減少させることができる。このために、ミグアークのアーク長が長い状態において、ミグアークからプラズマ電極に付着するスパッタ量を抑制することができるので、良好な溶接状態を維持することができる。   According to the first embodiment described above, during the initial period from the time when the plasma arc is generated, the peak current or the peak current and the peak period are gradually increased to the steady value, and the plasma welding current is gradually decreased to the steady value. Yes. As a result, the force acting on the droplets can be reduced while maintaining the one-pulse cycle and one droplet transfer state, so that the occurrence of spatter accompanying the droplet transfer can be reduced. For this reason, in the state where the arc length of the MIG arc is long, the amount of sputtering adhering to the plasma electrode from the MIG arc can be suppressed, so that a good welding state can be maintained.

[実施の形態2]
実施の形態2に係る発明は、実施の形態1に加えて、初期期間Ts中は、再前進送給の送給速度を初期送給速度Fsから上記の定常送給速度Fwcまで次第に加速させるものである。すなわち、実施の形態2では、プラズマアークが発生した時点から初期期間Tsが経過するまでは、ピーク電流Ip、ピーク期間Tp、プラズマ溶接電流Iwp及び送給速度Fwが次第に定常置まで変化するようにしたものである。以下、この実施の形態について説明する。
[Embodiment 2]
In the invention according to the second embodiment, in addition to the first embodiment, during the initial period Ts, the feeding speed of re-forward feeding is gradually accelerated from the initial feeding speed Fs to the above-described steady feeding speed Fwc. It is. That is, in the second embodiment, the peak current Ip, the peak period Tp, the plasma welding current Iwp, and the feeding speed Fw are gradually changed to the steady state until the initial period Ts elapses after the plasma arc is generated. It is a thing. Hereinafter, this embodiment will be described.

図5は、本発明の実施の形態2に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を示すタイミングチャートである。同図(A)は溶接ワイヤの送給速度Fwの時間変化を示し、同図(B)はミグ溶接電流Iwmの時間変化を示し、同図(C)はプラズマ溶接電流Iwpの時間変化を示し、同図(D)はミグアークのアーク長Laの時間変化を示す。同図は上述した図1と対応しており、同図(A)に示す送給速度Fw以外の信号の動作は同一である。同図は、図1と同様に、上述した図8において、プラズマアークが発生する時刻t4以降の各信号の変化を示している。時刻t4までの動作は、図8と同一であるので、本発明の特徴となる期間の動作を詳細に説明するために、時刻t4以前の期間は省略している。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 5 is a timing chart showing an arc start control method of plasma MIG welding according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4A shows the change over time of the welding wire feeding speed Fw, FIG. 4B shows the change over time of the MIG welding current Iwm, and FIG. 4C shows the change over time of the plasma welding current Iwp. FIG. 4D shows the time change of the arc length La of the MIG arc. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the operations of signals other than the feeding speed Fw shown in FIG. As in FIG. 1, FIG. 8 shows changes in signals after time t4 when the plasma arc is generated in FIG. 8 described above. Since the operation up to the time t4 is the same as that in FIG. 8, the period before the time t4 is omitted in order to explain the operation in the period that is a feature of the present invention in detail. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

図1と同様に、時刻t4において、誘発されてプラズマアークが発生すると、この時点から時刻t5までの予め定めた初期期間Tsを設定する。時刻t4〜t5の初期期間Ts中は、上述したようにミグアークのアーク長Laが次第に短くなる過渡期間となる。そして、時刻t5以降が定常期間となる。   Similar to FIG. 1, when a plasma arc is generated at time t4, a predetermined initial period Ts from this time to time t5 is set. During the initial period Ts from time t4 to time t5, as described above, a transition period in which the arc length La of the MIG arc gradually decreases. And after time t5 becomes a stationary period.

時刻t4において、同図(A)に示すように、送給速度Fwは、負の値の後退送給速度Fbから正の値の初期送給速度Fsに切り換えられる。したがって、溶接ワイヤは後退送給から再前進送給に切り換えられる。そして、初期期間Ts中は予め定めた初期送給速度Fsから予め定めた定常送給速度Fwcまで次第に加速し、時刻t5以降の定常期間中は定常送給速度Fwcとなる。したがって、Fs<Fwcである。同図(B)に示すミグ溶接電流Iwm、同図(C)に示すプラズマ溶接電流Iwp及び同図(D)に示すアーク長Laについては、図1と同一であるので、説明は省略する。   At time t4, the feed speed Fw is switched from the negative reverse feed speed Fb to the positive initial feed speed Fs, as shown in FIG. Therefore, the welding wire is switched from backward feed to re-forward feed. Then, during the initial period Ts, the vehicle gradually accelerates from a predetermined initial feeding speed Fs to a predetermined steady feeding speed Fwc, and becomes a steady feeding speed Fwc during a steady period after time t5. Therefore, Fs <Fwc. The MIG welding current Iwm shown in FIG. 1B, the plasma welding current Iwp shown in FIG. 1C and the arc length La shown in FIG. 1D are the same as those in FIG.

初期送給速度Fsは、0〜2m/min程度に設定される。初期期間Ts及び定常送給速度Fwcの設定については、上述したとおりである。再前進送給の送給速度Fwを次第に加速させることによって、時刻t4時点での初期ミグアークから時刻t5時点での定常ミグアークへの移行期間におけるアーク安定性が向上する。これは、移行期間に相当する初期期間Ts中は、ミグ溶接電流Iwmを形成するピーク電流及びピーク期間が次第に増加するので、送給速度Fwもこれに同期するように加速させた方が溶融速度と送給速度とのバランスが良くなり、アーク安定性が向上するためである。   The initial feeding speed Fs is set to about 0 to 2 m / min. The setting of the initial period Ts and the steady feeding speed Fwc is as described above. By gradually accelerating the feeding speed Fw for re-forward feeding, the arc stability in the transition period from the initial MIG arc at time t4 to the steady MIG arc at time t5 is improved. This is because, during the initial period Ts corresponding to the transition period, the peak current and the peak period for forming the MIG welding current Iwm gradually increase, so that the feeding speed Fw is accelerated so as to be synchronized with this. This is because the balance between the feed rate and the feeding speed is improved, and the arc stability is improved.

上述した実施の形態2に係るプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法を実施するための溶接装置は、上述した図2と同様である。但し、図2の溶接装置を構成するミグ溶接電源PSMのブロック図が異なっているので、図6で後述する。プラズマ溶接電源PSPのブロック図については、上述した図4と同一である。   The welding apparatus for carrying out the arc start control method of plasma MIG welding according to the second embodiment described above is the same as that shown in FIG. However, since the block diagram of the MIG welding power source PSM constituting the welding apparatus of FIG. 2 is different, it will be described later with reference to FIG. The block diagram of the plasma welding power source PSP is the same as FIG. 4 described above.

図6は、実施の形態2に係るミグ溶接電源PSMのブロック図である。同図において、上述した図3と同一のブロックについては同一符号を付して、それらの説明は省略する。同図は、図3の送給速度設定回路FRを破線で示す第2送給速度設定回路FR2に置換したものである。以下、同図を参照して、このブロックについて説明する。   FIG. 6 is a block diagram of the MIG welding power source PSM according to the second embodiment. In the figure, the same blocks as those in FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the figure, the feeding speed setting circuit FR in FIG. 3 is replaced with a second feeding speed setting circuit FR2 indicated by a broken line. Hereinafter, this block will be described with reference to FIG.

第2送給速度設定回路FR2は、上記の外部の溶接開始回路STからの溶接開始信号St、上記の短絡判別信号Sd及びプラズマ溶接電源PSPからのプラズマアーク発生判別信号Adを入力として、溶接開始信号StがHighレベル(溶接開始)に変化すると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化すると予め定めた後退送給速度設定値となり、プラズマアーク発生判別信号AdがHighレベル(アーク発生)に変化すると上記の初期期間Ts中に予め定めた初期送給速度設定値から予め定めた定常送給速度設定値まで増加し、その後は定常送給速度設定値を維持する送給速度設定信号Frを出力する。したがって、送給速度設定信号Frは、図8の時刻t1〜t2の期間中はスローダウン送給速度設定値となり、時刻t2〜t4の期間中は後退送給速度設定値となり、図1の時刻t4〜t5の初期期間Ts中は初期送給速度設定値から定常送給速度設定値まで大きくなり、時刻t5移行の定常期間中は定常送給速度設定値となる。   The second feed speed setting circuit FR2 receives the welding start signal St from the external welding start circuit ST, the short circuit determination signal Sd, and the plasma arc generation determination signal Ad from the plasma welding power source PSP as inputs, and starts welding. When the signal St changes to High level (welding start), a predetermined slow-down feed speed setting value is obtained, and when the short circuit determination signal Sd changes to High level (short circuit), a predetermined reverse feed speed setting value is obtained. When the generation determination signal Ad changes to a high level (arc generation), the predetermined feed speed set value increases from the preset initial feed speed set value during the initial period Ts, and thereafter the steady feed speed. A feed speed setting signal Fr that maintains the set value is output. Accordingly, the feed speed setting signal Fr becomes a slow-down feed speed set value during the period from time t1 to t2 in FIG. 8, and becomes a reverse feed speed set value during the period from time t2 to t4. During the initial period Ts from t4 to t5, the initial feed speed setting value increases from the steady feed speed set value, and during the steady period of time t5, the steady feed speed set value is reached.

上述した実施の形態2によれば、初期期間中における再前進送給の送給速度を初期送給速度から定常送給速度まで次第に加速させる。これにより、実施の形態1の効果に加えて、所期期間中のミグアークの安定性を向上させることができる。   According to the second embodiment described above, the feeding speed of re-forward feeding during the initial period is gradually accelerated from the initial feeding speed to the steady feeding speed. Thereby, in addition to the effect of Embodiment 1, the stability of the MIG arc during the intended period can be improved.

上述した実施の形態1及び2において、ピーク電流及びピーク期間を増加させる初期期間と、プラズマ溶接電流を減少させる初期期間と、送給速度を加速する初期期間とはすべて同一期間である。しかし、これら3つの初期期間をミグアークの安定性及びスパッタの発生を考慮して異なる値に微調整しても良い。さらに、初期期間中に、ベース電流を次第に変化させても良い。   In the first and second embodiments described above, the initial period for increasing the peak current and the peak period, the initial period for decreasing the plasma welding current, and the initial period for accelerating the feed rate are all the same period. However, these three initial periods may be finely adjusted to different values in consideration of MIG arc stability and spatter generation. Further, the base current may be gradually changed during the initial period.

1a 溶接ワイヤ
1b プラズマ電極
2 母材
3a ミグアーク
31a 初期ミグアーク
3b プラズマアーク
4 給電チップ
51 プラズマノズル
52 シールドガスノズル
61 センターガス
62 プラズマガス
63 シールドガス
7 送給ロール
AD プラズマアーク発生判別回路
Ad プラズマアーク発生判別信号
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
Fb 後退送給速度
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
Fi スローダウン送給速度
FR 送給速度設定回路
Fr 送給速度設定信号
FR2 第2送給速度設定回路
Fs 初期送給速度
Fw 送給速度
Fwc 定常送給速度
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
IDP プラズマ溶接電流検出回路
Idp プラズマ溶接電流検出信号
Ii 初期電流
IIR 初期電流設定回路
Iir 初期電流設定信号
Ip ピーク電流
Ipc 定常ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
Ips 初期ピーク電流
Ir 電流設定信号
Irc パルス電流設定信号
Iwm ミグ溶接電流
Iwp プラズマ溶接電流
Iwpc 定常プラズマ溶接電流
IWPR プラズマ溶接電流設定回路
Iwpr プラズマ溶接電流設定信号
Iwps 初期プラズマ溶接電流
La ミグアークのアーク長
PM 電源主回路
PSM ミグ溶接電源
PSP プラズマ溶接電源
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
ST 溶接開始回路
St 溶接開始信号
SWI 電流設定切換回路
SWP パルス電流設定切換回路
Tb ベース期間
Tf パルス周期(信号)
TP ピーク期間タイマ回路
Tp ピーク期間(信号)
Tpc 定常ピーク期間
TPR ピーク期間設定回路
Tpr ピーク期間設定信号
Tps 初期ピーク期間
Ts 初期期間
VAV 電圧平均値算出回路
Vav 電圧平均値信号
Vb ベース電圧
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VF 電圧/周波数変換回路
Vp ピーク電圧
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vwm ミグ溶接電圧
Vwp プラズマ溶接電圧
WM 送給モータ
WT 溶接トーチ
1a Welding wire 1b Plasma electrode 2 Base material 3a MIG arc
31a Initial MIG arc 3b Plasma arc 4 Feed tip 51 Plasma nozzle 52 Shield gas nozzle 61 Center gas 62 Plasma gas 63 Shield gas 7 Feed roll AD Plasma arc occurrence discriminating circuit Ad Plasma arc occurrence discriminating signal DV Drive circuit Dv Drive signal EI Current error amplification Circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal Fb Reverse feed speed FC Feed control circuit Fc Feed control signal Fi Slow down feed speed FR Feed speed setting circuit Fr Feed speed setting signal FR2 Second feed speed setting circuit Fs Initial feed speed Fw Feed speed Fwc Steady feed speed Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal IDP Plasma welding current detection circuit Idp Plasma Welding current detection signal I Initial current IIR Initial current setting circuit Iir Initial current setting signal Ip Peak current Ipc Steady peak current IPR Peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal Ips Initial peak current Ir Current setting signal Irc Pulse current setting signal Iwm Mig welding current Iwp Plasma welding current Iwpc Steady plasma welding current IWPR Plasma welding current setting circuit Iwpr Plasma welding current setting signal Iwps Initial plasma welding current La Mig arc length PM Power source main circuit PSM Mig welding power source PSP Plasma welding power source SD Short circuit discrimination circuit Sd Short circuit discrimination signal ST Welding start Circuit St Welding start signal SWI Current setting switching circuit SWP Pulse current setting switching circuit Tb Base period Tf Pulse period (signal)
TP Peak period timer circuit Tp Peak period (signal)
Tpc steady peak period TPR peak period setting circuit Tpr peak period setting signal Tps initial peak period Ts initial period VAV voltage average value calculation circuit Vav voltage average value signal Vb base voltage VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal VF voltage / frequency conversion circuit Vp Peak voltage VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vwm Mig welding voltage Vwp Plasma welding voltage WM Feed motor WT Welding torch

Claims (3)

溶接トーチを通して送給される溶接ワイヤと母材との間にピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を1パルス周期とするミグ溶接電流を通電することによってミグアークを発生させると共に、前記溶接ワイヤを囲むように配置されているプラズマ電極と前記母材との間に直流のプラズマ溶接電流を通電することによってプラズマアークを発生させるプラズマミグ溶接にあって、
溶接開始に際して、前記プラズマ電極と前記母材との間に無負荷電圧を印加すると共に、前記溶接ワイヤを前進送給して前記母材と一旦接触させた後に後退送給して引き離すことによって直流電流が通電する初期ミグアークを発生させ、前記後退送給を継続し前記初期ミグアークのアーク長を次第に長くして前記プラズマ電極と前記母材との間の空間にプラズマ雰囲気を形成することによって前記プラズマ溶接電流が通電する前記プラズマアークを発生させ、このプラズマアークが発生すると前記溶接ワイヤを再前進送給に切り換えると共に前記ピーク電流及び前記ベース電流から形成される前記ミグ溶接電流を通電して定常ミグアークへと移行させる、プラズマミグ溶接のアークスタート制御方法において、
前記プラズマアークの発生時点から予め定めた初期期間を設け、前記初期期間中は、前記プラズマ溶接電流を初期プラズマ溶接電流値から定常プラズマ溶接電流値まで次第に減少させると共に、前記ピーク電流を初期ピーク電流値から定常ピーク電流値まで次第に増加させる、
ことを特徴とするプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法。
A MIG arc is generated by passing a MIG welding current having a peak current during a peak period and a base current during a base period as one pulse period between a welding wire and a base material fed through a welding torch, and In plasma MIG welding that generates a plasma arc by passing a DC plasma welding current between a plasma electrode and a base material arranged so as to surround a welding wire,
At the start of welding, a no-load voltage is applied between the plasma electrode and the base material, and the welding wire is fed forward, once brought into contact with the base material, and then retracted and pulled away. The plasma is generated by generating an initial MIG arc that is energized with current, continuing the backward feeding, and gradually increasing the arc length of the initial MIG arc to form a plasma atmosphere in the space between the plasma electrode and the base material. The plasma arc that is energized by the welding current is generated, and when the plasma arc is generated, the welding wire is switched to re-forward feeding, and the MIG welding current formed from the peak current and the base current is energized to generate a steady MIG arc. In the arc start control method of plasma MIG welding,
A predetermined initial period is provided from the time of occurrence of the plasma arc, and during the initial period, the plasma welding current is gradually decreased from an initial plasma welding current value to a steady plasma welding current value, and the peak current is reduced to an initial peak current. Gradually increase from the value to the steady peak current value,
An arc start control method of plasma MIG welding characterized by the above.
前記初期期間中は、前記ピーク期間を初期ピーク期間から定常ピーク期間まで次第に長くする、
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法。
During the initial period, the peak period is gradually increased from the initial peak period to the steady peak period.
The arc start control method of plasma MIG welding according to claim 1.
前記初期期間中は、前記再前進送給の送給速度を初期送給速度から前記定常送給速度まで次第に加速させる、
ことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマミグ溶接のアークスタート制御方法。
During the initial period, the feeding speed of the re-forward feeding is gradually accelerated from the initial feeding speed to the steady feeding speed.
The arc start control method of plasma MIG welding according to claim 1 or 2, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107639329A (en) * 2016-07-22 2018-01-30 林肯环球股份有限公司 The system and method that plasma-arc for plasma cut shifts

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