JP5475381B2 - Plasma keyhole welding apparatus and plasma keyhole welding method - Google Patents

Description

本発明は、プラズマキーホール溶接装置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 apparatus and a plasma keyhole welding method.

プラズマキーホール溶接は、被溶接物がＩ形開先の突き合わせ継手を溶接するときに、プラズマ電極を一般的に陰極として放電したときのプラズマアークを、水冷されたプラズマ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、溶接池の先端で被溶接物を貫通する円孔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、裏面の溶接も適切に行うことができる。   In plasma keyhole welding, when a work piece is welded to a butt joint with an I-shaped groove, a plasma arc is discharged when a plasma electrode is generally used as a cathode, a water-cooled plasma nozzle and a gas flow of plasma gas. And restrained by. In this welding, a high-temperature plasma flow having good concentration is generated, and this high-temperature plasma flow moves while forming a circular hole penetrating the workpiece at the tip of the weld pool on the weld line. This welding is directly applied until the arc heat reaches the back surface, and the back surface can also be appropriately welded.

図１０は、従来のプラズマキーホール溶接装置の構成の一例を示す図である（例えば、特許文献１参照。）。同図に示されたプラズマキーホール溶接装置９Ａにおいては、プラズマ電極９１と同心円上にプラズマアークＰＡを拘束するノズル９２が設けられている。プラズマ電極９１と被溶接物Ｗとの間に溶接電源９３から電力が供給されて、ノズル９２内にプラズマガス供給源９４からプラズマガスＰＧが供給されて、プラズマアークＰＡが発生する。高温のプラズマ流が溶接線上に溶融池の先端で被溶接物Ｗを貫通してキーホールＫＨを形成しながら移動し、裏面の溶融も行う。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional plasma keyhole welding apparatus (see, for example, Patent Document 1). In the plasma keyhole welding apparatus 9A shown in the figure, a nozzle 92 that constrains the plasma arc PA is provided concentrically with the plasma electrode 91. Electric power is supplied from the welding power source 93 between the plasma electrode 91 and the workpiece W, and the plasma gas PG is supplied from the plasma gas supply source 94 into the nozzle 92 to generate a plasma arc PA. The high-temperature plasma flow moves on the welding line while penetrating the work W at the tip of the molten pool while forming the keyhole KH, and also melts the back surface.

電圧変動検出回路９５は、キーホールＫＨが貫通したときのプラズマアーク電圧の変動（例えば、１〜２Ｖ）を検出して、波形成型器９６によって溶接制御シーケンサ９７に適した信号に成形する。溶接制御シーケンサ９７は、この成形された信号を入力して、トーチ走行装置９８へ溶接トーチ９９の走行を開始する信号を入力して、トーチ走行装置９８は溶接トーチ９９の走行を開始する。   The voltage fluctuation detection circuit 95 detects the fluctuation (for example, 1 to 2 V) of the plasma arc voltage when the keyhole KH penetrates, and forms the signal suitable for the welding control sequencer 97 by the waveform shaper 96. The welding control sequencer 97 inputs this molded signal, inputs a signal for starting the traveling of the welding torch 99 to the torch traveling device 98, and the torch traveling device 98 starts traveling of the welding torch 99.

プラズマキーホール溶接装置９Ａを用いたプラズマキーホール溶接は、適当な溶接条件のもと行われる必要がある。溶接条件が適当でない場合、たとえば溶接トーチ９９の走行する速度である溶接速度が速すぎる場合には、図１１に示すように、溶込不良が発生し、完全溶け込み溶接が出来なくなる。一方、たとえば当該溶接速度が遅すぎる場合には、図１２に示すように、溶け落ちが発生してしまう。図１３に示すような良好なビード外観を得ることのできる最適な溶接を行うには、適当な溶接条件を設定する必要がある。だが、適当な溶接条件は、プラズマキーホール溶接を行う場合ごとに多少異なる。そのため従来は、適当な溶接条件を設定するための多数の予備実験を、プラズマキーホール溶接を行う度に実施する必要があった。このような予備実験の実施は、プラズマキーホール溶接の作業効率の向上の妨げとなっていた。   Plasma keyhole welding using the plasma keyhole welding apparatus 9A needs to be performed under appropriate welding conditions. When the welding conditions are not appropriate, for example, when the welding speed, which is the speed at which the welding torch 99 travels, is too high, as shown in FIG. 11, poor penetration occurs and complete penetration welding cannot be performed. On the other hand, for example, when the welding speed is too slow, as shown in FIG. Appropriate welding conditions need to be set in order to perform optimum welding capable of obtaining a good bead appearance as shown in FIG. However, the appropriate welding conditions differ slightly depending on the plasma keyhole welding. Therefore, conventionally, it has been necessary to carry out a number of preliminary experiments for setting appropriate welding conditions each time plasma keyhole welding is performed. Implementation of such a preliminary experiment has hindered improvement in the work efficiency of plasma keyhole welding.

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、作業効率を向上可能なプラズマキーホール溶接装置およびプラズマキーホール溶接方法を提供することをその課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a plasma keyhole welding apparatus and a plasma keyhole welding method capable of improving work efficiency.

本発明によって提供されるプラズマキーホール溶接装置は、プラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、キーホールを形成および貫通させることにより溶接を開始するプラズマキーホール溶接装置であって、定常溶接状態において定常電流値で上記プラズマ電極と上記被溶接物との間にアーク電流を流す電流制御手段と、上記定常溶接状態において、上記プラズマ電極を、上記被溶接物の面内方向に沿って定常速度で上記被溶接物に対して相対移動させる動作制御手段と、溶接を開始する際に上記キーホールを貫通させるのに要したキーホール形成時間を計測する時間計測手段と、上記キーホール形成時間に基づいて、上記定常速度および上記定常電流値の少なくともいずれかを算出する演算手段と、を備えることを特徴としている。   A plasma keyhole welding apparatus provided by the present invention is a plasma keyhole welding apparatus that starts welding by generating a plasma arc between a plasma electrode and a workpiece and forming and penetrating the keyhole. Current control means for causing an arc current to flow between the plasma electrode and the work piece in a steady welding state at a steady current value; and in the steady welding state, the plasma electrode is placed in an in-plane direction of the work piece. Operation control means for moving relative to the workpiece at a steady speed along the time, time measuring means for measuring the keyhole formation time required to penetrate the keyhole when welding is started, and the key Calculating means for calculating at least one of the steady speed and the steady current value based on a hole formation time; and To have.

このような構成によれば、上記時間計測手段により計測される上記キーホール形成時間は、たとえば上記プラズマキーホール溶接装置の周囲の温度、および上記被溶接物の温度、等のプラズマキーホール溶接を行う場合ごとに異なる個別条件を、反映したものである。そのため、上記演算手段により算出される上記定常速度もしくは上記定常電流値は、当該個別条件を反映した上記キーホール形成時間に基づく。すなわち、上記定常速度もしくは上記定常電流値は、当該プラズマキーホール溶接を行う際に適した値であるといえる。その結果、プラズマキーホール溶接を行う前に、そのプラズマキーホール溶接に最適な溶接条件を決定するため多くの予備実験を行う必要がなくなる。これにより、プラズマキーホール溶接の作業効率が向上する。   According to such a configuration, the keyhole formation time measured by the time measuring means is obtained by performing plasma keyhole welding such as the ambient temperature of the plasma keyhole welding apparatus and the temperature of the workpiece. Individual conditions that differ depending on the case are reflected. Therefore, the steady speed or the steady current value calculated by the calculation means is based on the keyhole formation time reflecting the individual conditions. That is, it can be said that the steady speed or the steady current value is a value suitable for performing the plasma keyhole welding. As a result, it is not necessary to perform many preliminary experiments to determine the optimum welding conditions for the plasma keyhole welding before performing the plasma keyhole welding. Thereby, the work efficiency of plasma keyhole welding improves.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記定常速度および上記定常電流値のうち上記定常速度のみを算出する。   In a preferred embodiment of the present invention, the calculation means calculates only the steady speed out of the steady speed and the steady current value.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記プラズマ電極を保持する溶接トーチと、上記溶接トーチを上記被溶接物に対して相対移動させるマニピュレータと、上記マニピュレータを制御し、且つ、上記動作制御手段と上記演算手段とを含むロボット制御装置と、を更に備える。   In a preferred embodiment of the present invention, a welding torch for holding the plasma electrode, a manipulator for moving the welding torch relative to the workpiece, the manipulator, and the operation control means A robot control device including the arithmetic means.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記電流制御手段と上記演算手段とを含む溶接電源を更に備える。   In a preferred embodiment of the present invention, a welding power source including the current control means and the calculation means is further provided.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記プラズマ電極と上記被溶接物との間のアーク電圧を検出するアーク電圧検出手段を更に備え、上記時間計測手段は、検出された上記アーク電圧の変動を検出する電圧変動検出手段を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, arc voltage detecting means for detecting an arc voltage between the plasma electrode and the work piece is further provided, and the time measuring means detects the detected fluctuation of the arc voltage. Voltage fluctuation detecting means for detecting is included.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記電圧変動検出手段は、上記アーク電圧の時間微分値を計算する微分回路と、上記時間微分値と第１の基準値とを比較し、キーホール形成開始信号を出力する比較回路と、上記キーホール形成開始信号が入力され、且つ、上記キーホール形成開始信号が入力された時の上記アーク電圧をキーホール形成開始基準電圧と設定するキーホール形成開始基準電圧設定回路と、上記アーク電圧と上記キーホール形成開始基準電圧との差が第２の基準値を超えた場合に上記キーホールが貫通したと判断するキーホール貫通判断手段と、を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the voltage fluctuation detecting means compares the time differential value with the first reference value with a differentiating circuit for calculating the time differential value of the arc voltage, and starts the keyhole formation. A comparison circuit that outputs a signal, and a keyhole formation start reference that sets the arc voltage when the keyhole formation start signal is input and the keyhole formation start signal is input as a keyhole formation start reference voltage A voltage setting circuit; and a keyhole penetration determining means for determining that the keyhole has penetrated when a difference between the arc voltage and the keyhole formation start reference voltage exceeds a second reference value.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記時間計測手段は、上記アーク電圧の絶対値を演算し、演算結果を上記電圧変動検出手段に出力する絶対値演算回路を更に含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the time measuring means further includes an absolute value calculating circuit that calculates an absolute value of the arc voltage and outputs a calculation result to the voltage fluctuation detecting means.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記時間計測手段は、上記アーク電圧の高周波成分を除去し、演算結果を上記電圧変動検出手段に出力するローパスフィルタを更に含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the time measuring means further includes a low-pass filter that removes a high-frequency component of the arc voltage and outputs a calculation result to the voltage fluctuation detecting means.

本発明によって提供されるプラズマキーホール溶接方法は、プラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、キーホールを形成および貫通させるキーホール開始工程と、上記プラズマ電極と上記被溶接物との間に定常電流値のアーク電流を流し、且つ、上記プラズマ電極を、上記被溶接物の面内方向に沿って定常速度で上記被溶接物に対して相対移動させる定常溶接工程と、を備えるプラズマキーホール溶接方法であって、溶接を開始する際に上記キーホールを貫通させるのに要したキーホール形成時間を計測する工程と、上記キーホール形成時間に基づいて、上記定常速度および上記定常電流値の少なくともいずれかを算出する演算工程と、を更に備えることを特徴とする。   The plasma keyhole welding method provided by the present invention includes a keyhole start step for generating and penetrating a keyhole by generating a plasma arc between the plasma electrode and the workpiece, and the plasma electrode and the workpiece. A steady welding process in which an arc current having a steady current value is passed between and the plasma electrode is moved relative to the workpiece at a steady speed along an in-plane direction of the workpiece. A plasma keyhole welding method comprising a step of measuring a keyhole formation time required to penetrate the keyhole when starting welding, and the steady speed and the above based on the keyhole formation time A calculation step of calculating at least one of the steady-state current values.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程においては、上記定常速度および上記定常電流値のうち上記定常速度のみを算出する。   In a preferred embodiment of the present invention, in the calculation step, only the steady speed is calculated from the steady speed and the steady current value.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記プラズマ電極と上記被溶接物との間のアーク電圧を検出するアーク電圧検出工程を更に備え、上記キーホール形成時間を計測する工程は、検出された上記アーク電圧の変動を検出する電圧変動検出工程を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the method further comprises an arc voltage detection step of detecting an arc voltage between the plasma electrode and the workpiece, and the step of measuring the keyhole formation time includes the detected step A voltage fluctuation detecting step for detecting a fluctuation in the arc voltage is included.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記電圧変動検出工程は、上記アーク電圧の時間微分値を計算する微分工程と、上記時間微分値と第１の基準値とを比較し、キーホール形成開始信号を出力する比較工程と、上記キーホール形成開始信号を入力し、且つ、上記キーホール形成開始信号を入力した時の上記アーク電圧をキーホール形成開始基準電圧と設定するキーホール形成開始基準電圧設定工程と、上記アーク電圧と上記キーホール形成開始基準電圧との差が第２の基準値を超えた場合に上記キーホールが貫通したと判断するキーホール貫通判断工程と、を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the voltage fluctuation detecting step compares the time differential value with the first reference value by calculating the time differential value of the arc voltage, and starts the keyhole formation. The keyhole formation start reference voltage for setting the arc voltage when the keyhole formation start signal is input and the keyhole formation start signal is input as the keyhole formation start reference voltage A setting step, and a keyhole penetration determining step of determining that the keyhole has penetrated when a difference between the arc voltage and the keyhole formation start reference voltage exceeds a second reference value.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記キーホール形成時間を計測する工程は、上記アーク電圧の絶対値を演算し、演算結果を出力する工程を更に含み、上記電圧変動検出工程は、上記演算結果に基づき実行する。   In a preferred embodiment of the present invention, the step of measuring the keyhole formation time further includes a step of calculating an absolute value of the arc voltage and outputting a calculation result, and the voltage fluctuation detection step includes the calculation. Run based on results.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記キーホール形成時間を計測する工程は、上記アーク電圧の高周波成分を除去する工程を更に含み、上記電圧変動検出工程は、高周波成分が除去された上記アーク電圧に基づき実行する。   In a preferred embodiment of the present invention, the step of measuring the keyhole formation time further includes a step of removing a high-frequency component of the arc voltage, and the voltage fluctuation detecting step includes the arc from which the high-frequency component has been removed. Run based on voltage.

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装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 図１に示した溶接トーチの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the welding torch shown in FIG. 演算回路におけるプロセスについて説明する図である。It is a figure explaining the process in an arithmetic circuit. 本発明の第１実施形態にかかる各信号等の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of each signal etc. concerning 1st Embodiment of this invention. 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装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 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装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention. 演算回路におけるプロセスについて説明する図である。It is a figure explaining the process in an arithmetic circuit. 本発明の第３実施形態にかかる各信号等の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of each signal etc. concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plasma keyhole welding apparatus concerning 4th Embodiment of this invention. 従来のプラズマキーホール溶接装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the conventional plasma keyhole welding apparatus. プラズマキーホール溶接において生じうる不具合例を示す図である。It is a figure which shows the malfunction example which may arise in plasma keyhole welding. プラズマキーホール溶接において生じうる不具合例を示す図である。It is a figure which shows the malfunction example which may arise in plasma keyhole welding. 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.

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.

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装置の構成を示す図である。同図に示されたプラズマキーホール溶接装置Ａ１は、溶接トーチ１１、マニピュレータ１２、溶接電源２、およびロボット制御装置３を備える。図２は、図１に示した溶接トーチ１１の要部拡大図である。プラズマキーホール溶接装置Ａ１は、たとえばアルミニウム板が突き合わされた被溶接物Ｗに対して、プラズマキーホール溶接を行うのに用いられる。なお本明細書においては、特に断りのない限り、電流値とは電流の絶対値の時間平均値を意味する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma keyhole welding apparatus according to a first embodiment of the present invention. The plasma keyhole welding apparatus A1 shown in the figure includes a welding torch 11, a manipulator 12, a welding power source 2, and a robot control device 3. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the welding torch 11 shown in FIG. The plasma keyhole welding apparatus A1 is used, for example, for performing plasma keyhole welding on a workpiece W to which an aluminum plate is abutted. In the present specification, unless otherwise specified, the current value means the time average value of the absolute value of the current.

溶接トーチ１１は、ノズル１１１とプラズマ電極１１２とを備える。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り、適宜水冷構造を有する。プラズマ電極１１２は、非消耗電極とされており、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、被溶接物Ｗとの間にアーク電圧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とされる。プラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間にアーク電圧Ｖｗが印加されることにより、プラズマガスＰＧを媒体としてプラズマアークＰＡが発生する。プラズマアークＰＡが発生している際には、プラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間には交流のアーク電流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とされる。   The welding torch 11 includes a nozzle 111 and a plasma electrode 112. The nozzle 111 is a cylindrical member made of a metal such as copper and has a water cooling structure as appropriate. The plasma electrode 112 is a non-consumable electrode, and is a metal rod made of, for example, tungsten. The plasma electrode 112 is an electrode for applying an arc voltage Vw to the workpiece 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 an arc voltage Vw is applied between the plasma electrode 112 and the workpiece W, a plasma arc PA is generated using the plasma gas PG as a medium. When the plasma arc PA is generated, an alternating arc current Iw flows between the plasma electrode 112 and the workpiece W. The manipulator 12 holds the welding torch 11. The manipulator 12 is, for example, an articulated robot.

溶接電源２は、プラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間に、アーク電圧Ｖｗを印加し、アーク電流Ｉｗを流すための装置である。溶接電源２は、出力制御回路２１、アーク電圧検出回路２２、および時間計測回路２３を備える。   The welding power source 2 is a device for applying an arc voltage Vw between the plasma electrode 112 and the workpiece W and flowing an arc current Iw. The welding power source 2 includes an output control circuit 21, an arc voltage detection circuit 22, and a time measurement circuit 23.

出力制御回路２１は、複数のトランジスタ素子からなるインバータ制御回路を有する。出力制御回路２１は、外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって変換し、プラズマキーホール溶接に適するアーク電流Ｉｗおよびアーク電圧Ｖｗを出力する。出力制御回路２１の出力は、一端が溶接トーチ１１に接続され、他端が被溶接物Ｗに接続されている。このようにして出力制御回路２１は、プラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間にアーク電圧Ｖｗを印加し、アーク電流Ｉｗを流す。   The output control circuit 21 has an inverter control circuit composed of a plurality of transistor elements. The output control circuit 21 converts a commercial power source (for example, three-phase 200 V) input from the outside by an inverter control circuit, and outputs an arc current Iw and an arc voltage Vw suitable for plasma keyhole welding. The output of the output control circuit 21 has one end connected to the welding torch 11 and the other end connected to the workpiece W. In this way, the output control circuit 21 applies the arc voltage Vw between the plasma electrode 112 and the workpiece W and causes the arc current Iw to flow.

出力制御回路２１には、後述の動作制御回路３１から、電流設定信号Ｉｓと出力開始信号Ｏｎとが入力される。   The output control circuit 21 receives a current setting signal Is and an output start signal On from an operation control circuit 31 described later.

アーク電圧検出回路２２は、プラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間のアーク電圧Ｖｗを検出する。アーク電圧検出回路２２は、アーク電圧Ｖｗに対応する電圧検出信号Ｖｄを出力する。   The arc voltage detection circuit 22 detects an arc voltage Vw between the plasma electrode 112 and the workpiece W. The arc voltage detection circuit 22 outputs a voltage detection signal Vd corresponding to the arc voltage Vw.

時間計測回路２３は、溶接を開始する際にキーホールＫＨを貫通させるのに要したキーホール形成時間ΔＴを計測するためのものである。時間計測回路２３は、絶対値演算回路２３１、ローパスフィルタ２３２、電圧変動検出回路２３３、およびキーホール形成時間算出回路２３４を備える。   The time measurement circuit 23 is for measuring the keyhole formation time ΔT required to penetrate the keyhole KH when welding is started. The time measurement circuit 23 includes an absolute value calculation circuit 231, a low pass filter 232, a voltage fluctuation detection circuit 233, and a keyhole formation time calculation circuit 234.

絶対値演算回路２３１には、電圧検出信号Ｖｄが入力される。絶対値演算回路２３１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２３１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２３２には、電圧絶対値信号Ｖａが入力される。ローパスフィルタ２３２は、入力された電圧絶対値信号Ｖａの高周波成分を除去する演算を行う。そしてローパスフィルタ２３２は、当該演算の結果を成形電圧信号Ｖｆとして出力する。   The absolute value calculation circuit 231 receives the voltage detection signal Vd. The absolute value calculation circuit 231 calculates the absolute value of the input voltage detection signal Vd. Then, the absolute value calculation circuit 231 outputs the result of the calculation as a voltage absolute value signal Va. The low-pass filter 232 receives the voltage absolute value signal Va. The low pass filter 232 performs an operation for removing a high frequency component of the input voltage absolute value signal Va. Then, the low pass filter 232 outputs the result of the calculation as a shaped voltage signal Vf.

電圧変動検出回路２３３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２３３は、成形電圧信号Ｖｆの変動を検出し、キーホールＫＨ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２３３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を備える。   The voltage fluctuation detection circuit 233 is a circuit for detecting fluctuations in the shaped voltage signal Vf. The voltage fluctuation detection circuit 233 is provided for detecting the fluctuation of the shaped voltage signal Vf and detecting the time when the keyhole KH has penetrated. The voltage fluctuation detection circuit 233 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ＫＨ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 KH is 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ＫＨ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信号Ｃｍ２を出力する。なお、比較回路ＣＭ２は、本発明のキーホール貫通判断手段の一例に相当する。   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 that is predetermined according to the type of plasma gas, the comparison circuit CM2 determines that the keyhole KH has penetrated. to decide. At this time, the comparison circuit CM2 outputs the keyhole penetration signal Cm2 that becomes High level for a short time. Note that the comparison circuit CM2 corresponds to an example of a keyhole penetration determination unit of the present invention.

キーホール形成時間算出回路２３４には、キーホール貫通信号Ｃｍ２と、出力開始信号Ｏｎとが入力される。キーホール形成時間算出回路２３４は、出力開始信号Ｏｎが入力された時刻と、キーホール貫通信号Ｃｍ２が入力された時刻とにより、キーホール形成時間ΔＴを計算する。キーホール形成時間算出回路２３４は、キーホール形成時間ΔＴに対応するキーホール形成時間信号ＫＴを出力する。   The keyhole formation time calculation circuit 234 receives the keyhole penetration signal Cm2 and the output start signal On. The keyhole formation time calculation circuit 234 calculates the keyhole formation time ΔT based on the time when the output start signal On is input and the time when the keyhole penetration signal Cm2 is input. The keyhole formation time calculation circuit 234 outputs a keyhole formation time signal KT corresponding to the keyhole formation time ΔT.

ロボット制御装置３は、マニピュレータ１２の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置３は、動作制御回路３１と演算回路ＯＣとを備える。   The robot control device 3 is for controlling the operation of the manipulator 12. The robot control device 3 includes an operation control circuit 31 and an arithmetic circuit OC.

動作制御回路３１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、マニピュレータ１２の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路３１には、キーホール貫通信号Ｃｍ２と、後述の速度信号ｖｐとが入力される。   The operation control circuit 31 has a microcomputer and a memory (not shown). In this memory, a work program in which the operation of the manipulator 12 is set is stored. The operation control circuit 31 receives a keyhole penetration signal Cm2 and a speed signal vp described later.

動作制御回路３１は、キーホール貫通信号Ｃｍ２や速度信号ｖｐ等に応じて、マニピュレータ１２に対して動作制御信号Ｍｃを出力する。この動作制御信号Ｍｃにより、マニピュレータ１２を作動させ、溶接トーチ１１を被溶接物Ｗの所定の溶接開始位置に移動させたり、被溶接物Ｗの面内方向に沿って移動させたりする。定常溶接時においては、溶接トーチ１１は、被溶接物Ｗの面内方向に沿って溶接速度Ｖｐで移動する。動作制御回路３１は、たとえばハードディスクなどの情報格納装置（図示略）を備える。この情報格納装置には、実行しようとしているプラズマキーホール溶接における諸情報、すなわち、アーク電流Ｉｗの電流値、プラズマガスＰＧの種類および流量、被溶接物Ｗの種類および厚さ、等の情報が記憶される。動作制御回路３１は、キーホール貫通信号Ｃｍ２を受けると、トーチ移動開始信号Ｓｔをマニピュレータ１２に出力する。また、動作制御回路３１は、電流設定信号Ｉｓと出力開始信号Ｏｎとを出力する。   The operation control circuit 31 outputs an operation control signal Mc to the manipulator 12 according to the keyhole penetration signal Cm2, the speed signal vp, and the like. With this operation control signal Mc, the manipulator 12 is operated, and the welding torch 11 is moved to a predetermined welding start position of the workpiece W or moved along the in-plane direction of the workpiece W. During steady welding, the welding torch 11 moves at the welding speed Vp along the in-plane direction of the workpiece W. The operation control circuit 31 includes an information storage device (not shown) such as a hard disk. In this information storage device, various information in the plasma keyhole welding to be performed, that is, information such as the current value of the arc current Iw, the type and flow rate of the plasma gas PG, the type and thickness of the workpiece W, and the like. Remembered. When the operation control circuit 31 receives the keyhole penetration signal Cm2, the operation control circuit 31 outputs a torch movement start signal St to the manipulator 12. The operation control circuit 31 also outputs a current setting signal Is and an output start signal On.

演算回路ＯＣは、キーホール形成時間ΔＴに基づいて、実行しようとしているプラズマキーホール溶接に最適な溶接条件を算出するための回路である。図３は、演算回路ＯＣにおけるプロセスについて説明する図である。本実施形態においては、演算回路ＯＣは、キーホール形成時間ΔＴに基づいて溶接速度Ｖｐを算出する。演算回路ＯＣは、最適な溶接条件を算出するために、図３に示す溶接条件データベースＤＢ１を用いる。溶接条件データベースＤＢ１は、上述の情報格納装置に記憶され、事前の実験等により予め作成されたものである。   The arithmetic circuit OC is a circuit for calculating the optimum welding conditions for the plasma keyhole welding to be performed based on the keyhole formation time ΔT. FIG. 3 is a diagram illustrating a process in the arithmetic circuit OC. In the present embodiment, the arithmetic circuit OC calculates the welding speed Vp based on the keyhole formation time ΔT. The arithmetic circuit OC uses a welding condition database DB1 shown in FIG. 3 in order to calculate optimum welding conditions. The welding condition database DB1 is stored in the information storage device described above, and is created in advance by a prior experiment or the like.

溶接条件データベースＤＢ１には、キーホール形成時間ΔＴ、アーク電流Ｉｗの電流値、プラズマガスＰＧの種類および流量、被溶接物Ｗの種類および厚さ、に応じた最適な溶接速度Ｖｐが、リスト化されている。   In the welding condition database DB1, the optimum welding speed Vp according to the keyhole formation time ΔT, the current value of the arc current Iw, the type and flow rate of the plasma gas PG, and the type and thickness of the workpiece W are listed. Has been.

ロボット制御装置３には、ティーチペンダントＴＰが接続されている。ティーチペンダントＴＰは、ユーザからの各種動作の設定が入力され、当該各種動作の設定をロボット制御装置３に伝達する。   A teach pendant TP is connected to the robot controller 3. The teach pendant TP receives various operation settings from the user and transmits the various operation settings to the robot controller 3.

次に、図４をさらに用いて本実施形態における動作の一例について説明する。   Next, an example of the operation in this embodiment will be described with further 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）はキーホール貫通信号Ｃｍ２の時間変化を示し、（ｆ）は溶接トーチ１１の被溶接物Ｗの面内方向に沿う溶接速度Ｖｐの時間変化を示す。 (A) shows the time change of the voltage detection signal Vd, (b) shows the time change of the voltage absolute value signal Va, (c) shows the time change of the shaped voltage signal Vf, and (d) the keyhole. The time change of the formation start signal Cm1 is shown, (e) shows the time change of the keyhole penetration signal Cm2, and (f) shows the time change of the welding speed Vp along the in-plane direction of the workpiece W of the welding torch 11. Show.

同図（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. 5A shows an AC pulse waveform voltage signal having a peak value and a base value.

＜時刻ｔ１〜ｔ２＞
時刻ｔ１において、外部からの溶接開始信号（図示略）が動作制御回路３１に入力されると、動作制御回路３１は、出力開始信号Ｏｎを、出力制御回路２１とキーホール形成時間算出回路２３４とに出力する。すると、出力制御回路２１はプラズマ電極１１２と被溶接物Ｗとの間にアーク電圧Ｖｗを印加し、プラズマアークＰＡが点孤される。そしてアーク電流Ｉｗの通電が開始される。絶対値演算回路２３１は、アーク電圧Ｖｗに対応する電圧検出信号Ｖｄの絶対値を演算し、同図（ｂ）に示す電圧絶対値信号Ｖａを出力する。ローパスフィルタ２３２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。時刻ｔ１以降、プラズマアークＰＡは、被溶接物Ｗの表面に溶融池を形成する。溶融池が形成され始めた時はプラズマアークＰＡは不安定である。そのためアーク電圧Ｖｗは変動しやすい。 <Time t1 to t2>
When an external welding start signal (not shown) is input to the operation control circuit 31 at time t1, the operation control circuit 31 outputs the output start signal On to the output control circuit 21, the keyhole formation time calculation circuit 234, and so on. Output to. Then, the output control circuit 21 applies the arc voltage Vw between the plasma electrode 112 and the workpiece W, and the plasma arc PA is lit. Then, energization of the arc current Iw is started. The absolute value calculation circuit 231 calculates the absolute value of the voltage detection signal Vd corresponding to the arc voltage Vw, and outputs a voltage absolute value signal Va shown in FIG. The low-pass filter 232 removes the high frequency component of the voltage absolute value signal Va and outputs a shaped voltage signal Vf shown in FIG. After time t1, the plasma arc PA forms a molten pool on the surface of the workpiece W. When the weld pool starts to form, the plasma arc PA is unstable. Therefore, the arc voltage Vw tends to fluctuate.

＜時刻ｔ２〜ｔ３＞
同図（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、プラズマアークＰＡ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、プラズマアークＰＡが被溶接物ＷにキーホールＫＨを掘り始め、キーホールＫＨの形成が開始されたと判断する。この時、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。時刻ｔ２以降、キーホールＫＨの形成が継続される。 <Time t2 to t3>
As shown in FIG. 5C, when the shaping voltage signal Vf rises and reaches time t2, the plasma arc PA 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 shaping voltage signal Vf becomes equal to or less than a predetermined reference value Bth1, the comparison circuit CM1 starts digging the keyhole KH in the workpiece W, and the keyhole KH It is determined that the formation of has started. At this time, the comparison circuit CM1 outputs a keyhole formation start signal Cm1 that becomes High level only 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). After time t2, the formation of the keyhole KH is continued.

＜時刻ｔ３〜ｔ４＞
時刻ｔ３において、同図（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。この時、比較回路ＣＭ２は、キーホールＫＨ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、キーホール貫通信号Ｃｍ２を、キーホール形成時間算出回路２３４と動作制御回路３１とに出力する。 <Time t3 to t4>
At time t3, as shown in FIG. 5C, 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. At this time, the comparison circuit CM2 determines that the keyhole KH has penetrated. Then, as shown in FIG. 5E, the comparison circuit CM2 outputs the keyhole penetration signal Cm2 to the keyhole formation time calculation circuit 234 and the operation control circuit 31.

キーホール形成時間算出回路２３４は、キーホール貫通信号Ｃｍ２を受けると、キーホール貫通信号Ｃｍ２が入力された時刻ｔ３と、出力開始信号Ｏｎが入力された時刻ｔ１との時間差を計算する。当該時間差は、キーホール形成時間ΔＴである。そしてキーホール形成時間算出回路２３４は、キーホール形成時間ΔＴに対応するキーホール形成時間信号ＫＴを演算回路ＯＣに出力する。   When receiving the keyhole penetration signal Cm2, the keyhole formation time calculation circuit 234 calculates a time difference between the time t3 when the keyhole penetration signal Cm2 is input and the time t1 when the output start signal On is input. The time difference is a keyhole formation time ΔT. Then, the keyhole formation time calculation circuit 234 outputs a keyhole formation time signal KT corresponding to the keyhole formation time ΔT to the arithmetic circuit OC.

演算回路ＯＣは、キーホール形成時間信号ＫＴを受けると、以下の処理を行い、実行しようとしているプラズマキーホール溶接に最適な溶接速度Ｖｐを算出する。   When the arithmetic circuit OC receives the keyhole formation time signal KT, the arithmetic circuit OC performs the following processing to calculate the optimum welding speed Vp for the plasma keyhole welding to be performed.

上述のように、演算回路ＯＣは、図３に示す溶接条件データベースＤＢ１を用いて、キーホール形成時間ΔＴと、実行しようとしているプラズマキーホール溶接における諸情報（アーク電流Ｉｗの電流値、プラズマガスＰＧの種類および流量、被溶接物Ｗの種類および厚さ）とに基づき、最適な溶接速度Ｖｐを算出する。   As described above, the arithmetic circuit OC uses the welding condition database DB1 shown in FIG. 3 to calculate the keyhole formation time ΔT and various information in the plasma keyhole welding to be performed (current value of the arc current Iw, plasma gas). The optimum welding speed Vp is calculated based on the type and flow rate of PG and the type and thickness of the workpiece W.

具体例として同図に示す、アーク電流Ｉｗの電流値が２００Ａ、プラズマガスＰＧがＡｒ、プラズマガスＰＧの流量が２．０Ｌ／ｍｉｎ、被溶接物Ｗがアルミニウム、被溶接物Ｗの厚さが６ｍｍである場合について述べる。この場合にキーホール形成時間ΔＴがたとえば１３ｓｅｃであれば、演算回路ＯＣは、溶接条件データベースＤＢ１により、最適な溶接速度Ｖｐは、２５ｃｍ／ｍｉｎであると算出する。同様に、キーホール形成時間ΔＴがたとえば２０ｓｅｃであれば、演算回路ＯＣは、最適な溶接速度Ｖｐは、２０ｃｍ／ｍｉｎであると算出する。 As a specific example, the current value of the arc current Iw is 200 A, the plasma gas PG is Ar, the flow rate of the plasma gas PG is 2.0 L / min, the work W is aluminum, and the thickness of the work W is shown as a specific example. The case of 6 mm will be described. If this case keyhole formation time ΔT for example a 13sec, the arithmetic circuit OC is the welding condition data base DB1, optimum welding speed Vp is calculated to be 25 cm / min. Similarly, if the keyhole formation time ΔT is, for example, 20 seconds, the arithmetic circuit OC calculates that the optimum welding speed Vp is 20 cm / min.

このように演算回路ＯＣは、キーホール形成時間ΔＴに基づき、最適な溶接速度Ｖｐを算出できる。そして演算回路ＯＣは、算出された溶接速度Ｖｐに対応する速度信号ｖｐを、動作制御回路３１に出力する。   Thus, the arithmetic circuit OC can calculate the optimum welding speed Vp based on the keyhole formation time ΔT. Then, the arithmetic circuit OC outputs a speed signal vp corresponding to the calculated welding speed Vp to the operation control circuit 31.

＜時刻ｔ４以降＞
動作制御回路３１は、比較回路ＣＭ２からのキーホール貫通信号Ｃｍ２を受けると、マニピュレータ１２にトーチ移動開始信号Ｓｔを出力する。これにより、時刻ｔ４において、溶接トーチ１１の被溶接物Ｗの面内方向に沿う移動が開始される。すなわち、本発明でいう定常溶接状態が開始される。図４（ｆ）に示すように、溶接トーチ１１は、演算回路ＯＣが算出した溶接速度Ｖｐで被溶接物Ｗに対して移動する。 <After time t4>
When the operation control circuit 31 receives the keyhole penetration signal Cm2 from the comparison circuit CM2, the operation control circuit 31 outputs a torch movement start signal St to the manipulator 12. Thereby, the movement along the in-plane direction of the workpiece W of the welding torch 11 is started at the time t4. That is, the steady welding state referred to in the present invention is started. As shown in FIG. 4F, the welding torch 11 moves relative to the workpiece W at the welding speed Vp calculated by the arithmetic circuit OC.

次に、本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

本実施形態によれば、時間計測回路２３により計測されるキーホール形成時間ΔＴは、たとえばプラズマキーホール溶接装置Ａ１の周囲の温度、および被溶接物Ｗの温度、等のプラズマキーホール溶接を行う場合ごとに異なる個別条件を、反映したものである。そのため、演算回路ＯＣにより算出される溶接速度Ｖｐは、当該個別条件を反映したキーホール形成時間ΔＴに基づく。すなわち、溶接速度Ｖｐは、当該プラズマキーホール溶接を行う際に適した値であるといえる。その結果、プラズマキーホール溶接を行う前に、そのプラズマキーホール溶接に最適な溶接条件を決定するため多くの予備実験を行う必要がなくなる。これにより、プラズマキーホール溶接の作業効率が向上する。   According to the present embodiment, the keyhole formation time ΔT measured by the time measurement circuit 23 performs plasma keyhole welding such as the ambient temperature of the plasma keyhole welding apparatus A1 and the temperature of the workpiece W, for example. It reflects individual conditions that differ from case to case. Therefore, the welding speed Vp calculated by the arithmetic circuit OC is based on the keyhole formation time ΔT reflecting the individual conditions. That is, it can be said that the welding speed Vp is a value suitable for performing the plasma keyhole welding. As a result, it is not necessary to perform many preliminary experiments to determine the optimum welding conditions for the plasma keyhole welding before performing the plasma keyhole welding. Thereby, the work efficiency of plasma keyhole welding improves.

時間計測回路２３は、絶対値演算回路２３１とローパスフィルタ２３２とを備える。そのため本実施形態によれば、アーク電圧Ｖｗが、交流電圧、交流パルス電圧、直流電圧、直流パルス電圧のいずれの場合であっても、適切にキーホールＫＨが貫通した時刻ｔ３を計測できる。そのため、アーク電圧Ｖｗが、交流電圧、交流パルス電圧、直流電圧、直流パルス電圧のいずれの場合であっても、適切にキーホール形成時間ΔＴを計測することができ、上述のように、プラズマキーホール溶接を行う作業効率が向上する。   The time measurement circuit 23 includes an absolute value calculation circuit 231 and a low-pass filter 232. Therefore, according to the present embodiment, even when the arc voltage Vw is any of an AC voltage, an AC pulse voltage, a DC voltage, and a DC pulse voltage, the time t3 when the keyhole KH penetrates appropriately can be measured. Therefore, even when the arc voltage Vw is any of AC voltage, AC pulse voltage, DC voltage, and DC pulse voltage, the keyhole formation time ΔT can be appropriately measured. The work efficiency of hole welding is improved.

電圧変動検出回路２３３は、微分回路ＢＶを備える。そのため本実施形態によれば、キーホール形成開始基準電圧信号Ｖｓを一定値に定める必要がなく、個々の溶接状態に適したキーホール形成開始基準電圧信号Ｖｓを設定できる。これにより、より適切にキーホール形成時間ΔＴを計測することができる。   The voltage fluctuation detection circuit 233 includes a differentiation circuit BV. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to set the keyhole formation start reference voltage signal Vs to a constant value, and the keyhole formation start reference voltage signal Vs suitable for each welding state can be set. Thereby, the keyhole formation time ΔT can be measured more appropriately.

図５を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。図５は、第２実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置の構成を示す図である。同図に示されたプラズマキーホール溶接装置Ａ２は、演算回路ＯＣがロボット制御装置３の構成ではなく、溶接電源２の構成である点において、第１実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置Ａ１と相違する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the plasma keyhole welding apparatus according to the second embodiment. The plasma keyhole welding apparatus A2 shown in the figure is similar to the plasma keyhole welding apparatus A1 according to the first embodiment in that the arithmetic circuit OC is not the configuration of the robot control device 3, but the configuration of the welding power source 2. Is different.

本実施形態においても、第１実施形態と同様の利点を有する。また本実施形態によれば、同一の溶接電源２を、様々な種類のロボット制御装置３に用いることができるといったメリットもある。   This embodiment also has the same advantages as the first embodiment. Moreover, according to this embodiment, there exists an advantage that the same welding power supply 2 can be used for various types of robot control apparatuses 3. FIG.

図６〜図８を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。図６は、第３実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置の構成を示す図である。同図に示されたプラズマキーホール溶接装置Ａ３は、演算回路ＯＣが最適な溶接速度Ｖｐを算出するのではなく、定常溶接状態におけるアーク電流Ｉｗの電流値（定常電流値ｉｗ２）を算出する点において、第１実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置Ａ１と相違する。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the plasma keyhole welding apparatus according to the third embodiment. In the plasma keyhole welding apparatus A3 shown in the figure, the arithmetic circuit OC does not calculate the optimum welding speed Vp, but calculates the current value (steady current value iw2) of the arc current Iw in the steady welding state. However, it differs from the plasma keyhole welding apparatus A1 according to the first embodiment.

図７は、演算回路ＯＣにおけるプロセスについて説明する図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a process in the arithmetic circuit OC.

本実施形態では、演算回路ＯＣは、定常電流値ｉｗ２を算出するために、図７に示す溶接条件データベースＤＢ２を用いる。溶接条件データベースＤＢ２も、図３に示した溶接条件データベースＤＢ１と同様、事前の実験等により予め作成されたものである。   In the present embodiment, the arithmetic circuit OC uses the welding condition database DB2 shown in FIG. 7 in order to calculate the steady current value iw2. Similarly to the welding condition database DB1 shown in FIG. 3, the welding condition database DB2 is created in advance by a prior experiment or the like.

溶接条件データベースＤＢ２には、キーホール形成時間ΔＴ、キーホールＫＨを貫通するまでに流すアーク電流Ｉｗの電流値（初期電流値ｉｗ１）、プラズマガスＰＧの種類および流量、被溶接物Ｗの種類および厚さ、溶接速度Ｖｐ、に応じた最適な定常電流値ｉｗ２が、リスト化されている。   In the welding condition database DB2, the keyhole formation time ΔT, the current value of the arc current Iw (initial current value iw1) passed through the keyhole KH, the type and flow rate of the plasma gas PG, the type of the workpiece W and The optimum steady-state current value iw2 corresponding to the thickness and the welding speed Vp is listed.

次に、図８をさらに用いて本実施形態における動作の一例について説明する。図８（ａ）〜（ｆ）は、図４（ａ）〜（ｆ）と同様である。図８（ｇ）はアーク電流Ｉｗの電流値の時間変化について示す。図８に示す時刻ｔ１〜ｔ３の間の動作は、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ３の間の動作と同様であるから説明を省略し、時刻ｔ３以降について説明する。なお、図８（ｇ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３までは、アーク電流Ｉｗが初期電流値ｉｗ１流れている。   Next, an example of the operation in this embodiment will be described with further reference to FIG. FIGS. 8A to 8F are the same as FIGS. 4A to 4F. FIG. 8G shows the time change of the current value of the arc current Iw. The operation between times t1 to t3 shown in FIG. 8 is the same as the operation between times t1 to t3 shown in FIG. As shown in FIG. 8G, the arc current Iw flows through the initial current value iw1 from time t1 to time t3.

＜時刻ｔ３〜ｔ４＞
時刻ｔ３において、同図（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以上となる。この時、比較回路ＣＭ２は、キーホールＫＨが貫通したと判断する。すると同図（ｆ）に示すように、比較回路ＣＭ２は、キーホール貫通信号Ｃｍ２を、キーホール形成時間算出回路２３４と動作制御回路３１とに出力する。 <Time t3 to t4>
At time t3, as shown in FIG. 5C, the difference between the formed voltage signal Vf and the keyhole formation start reference voltage signal Vs becomes equal to or greater than a predetermined reference value Bth2. At this time, the comparison circuit CM2 determines that the keyhole KH has penetrated. Then, the comparison circuit CM2 outputs the keyhole penetration signal Cm2 to the keyhole formation time calculation circuit 234 and the operation control circuit 31, as shown in FIG.

キーホール形成時間算出回路２３４は、キーホール貫通信号Ｃｍ２を受けると、キーホール貫通信号Ｃｍ２が入力された時刻ｔ３と、出力開始信号Ｏｎが入力された時刻ｔ１との時間差を計算する。当該時間差は、キーホール形成時間ΔＴである。そしてキーホール形成時間算出回路２３４は、キーホール形成時間ΔＴに対応するキーホール形成時間信号ＫＴを演算回路ＯＣに出力する。   When receiving the keyhole penetration signal Cm2, the keyhole formation time calculation circuit 234 calculates a time difference between the time t3 when the keyhole penetration signal Cm2 is input and the time t1 when the output start signal On is input. The time difference is a keyhole formation time ΔT. Then, the keyhole formation time calculation circuit 234 outputs a keyhole formation time signal KT corresponding to the keyhole formation time ΔT to the arithmetic circuit OC.

キーホール形成時間信号ＫＴが演算回路ＯＣに出力される当該工程までも、上述の実施形態と同様である。   The process up to the step of outputting the keyhole formation time signal KT to the arithmetic circuit OC is the same as in the above-described embodiment.

演算回路ＯＣは、キーホール形成時間信号ＫＴを受けると、以下の処理を行い、実行しようとしているプラズマキーホール溶接に最適な定常電流値ｉｗ２を算出する。   When the arithmetic circuit OC receives the keyhole formation time signal KT, the arithmetic circuit OC performs the following processing to calculate a steady current value iw2 optimum for the plasma keyhole welding to be performed.

図７に示すように、演算回路ＯＣは、溶接条件データベースＤＢ２を用いて、キーホール形成時間ΔＴと、実行しようとしているプラズマキーホール溶接における諸情報（初期電流値ｉｗ１、プラズマガスＰＧの種類および流量、被溶接物Ｗの種類および厚さ、溶接速度Ｖｐ）とに基づき、最適な定常電流値ｉｗ２を算出する。   As shown in FIG. 7, the arithmetic circuit OC uses the welding condition database DB2, and uses the keyhole formation time ΔT and various information (initial current value iw1, type of plasma gas PG and plasma gas hole PG) Based on the flow rate, the type and thickness of the workpiece W, and the welding speed Vp), the optimum steady-state current value iw2 is calculated.

具体例として図７に示す、初期電流値ｉｗ１の値が２００Ａ、プラズマガスＰＧがＡｒ、プラズマガスＰＧの流量が２．０Ｌ／ｍｉｎ、被溶接物Ｗがアルミニウム、被溶接物Ｗの厚さが６ｍｍ、溶接速度Ｖｐが２５ｃｍ／ｍｉｎである場合について述べる。この場合にキーホール形成時間ΔＴがたとえば１３ｓｅｃであれば、演算回路ＯＣは、溶接条件データベースＤＢ２により、最適な定常電流値ｉｗ２は、２００Ａであると算出する。同様に、キーホール形成時間ΔＴがたとえば１７ｓｅｃであれば、演算回路ＯＣは、最適な定常電流値ｉｗ２は、２２０Ａであると算出する。 As a specific example, the initial current value iw1 shown in FIG. 7 is 200A, the plasma gas PG is Ar, the flow rate of the plasma gas PG is 2.0 L / min, the work W is aluminum, and the thickness of the work W is The case where 6 mm and the welding speed Vp are 25 cm / min will be described. If keyhole forming time ΔT in this case for example 13Sec, arithmetic circuit OC is the welding condition data base DB2, the optimal steady-state current value iw2 is calculated to be 200A. Similarly, if the keyhole formation time ΔT is, for example, 17 seconds, the arithmetic circuit OC calculates that the optimum steady-state current value iw2 is 220A.

このように演算回路ＯＣは、キーホール形成時間ΔＴに基づき、最適な定常電流値ｉｗ２を算出できる。そして演算回路ＯＣは、算出された定常電流値ｉｗ２に対応する電流信号ｉｓを、動作制御回路３１に出力する。   Thus, the arithmetic circuit OC can calculate the optimum steady-state current value iw2 based on the keyhole formation time ΔT. Then, the arithmetic circuit OC outputs a current signal is corresponding to the calculated steady current value iw2 to the operation control circuit 31.

＜時刻ｔ４以降＞
動作制御回路３１は、比較回路ＣＭ２からのキーホール貫通信号Ｃｍ２を受けると、マニピュレータ１２にトーチ移動開始信号Ｓｔを出力する。これにより、時刻ｔ４において、溶接トーチ１１の被溶接物Ｗの面内方向に沿う移動が開始される。すなわち、本発明でいう定常溶接状態が開始される。また、動作制御回路３１は、出力制御回路２１に、演算回路ＯＣにより算出された定常電流値ｉｗ２でアーク電流Ｉｗが流れるよう、電流設定信号Ｉｓを出力する。その後、図８（ｇ）に示すように、アーク電流Ｉｗは、定常電流値ｉｗ２で流れることとなる。 <After time t4>
When the operation control circuit 31 receives the keyhole penetration signal Cm2 from the comparison circuit CM2, the operation control circuit 31 outputs a torch movement start signal St to the manipulator 12. Thereby, the movement along the in-plane direction of the workpiece W of the welding torch 11 is started at the time t4. That is, the steady welding state referred to in the present invention is started. Further, the operation control circuit 31 outputs a current setting signal Is to the output control circuit 21 so that the arc current Iw flows at the steady current value iw2 calculated by the arithmetic circuit OC. Thereafter, as shown in FIG. 8G, the arc current Iw flows at a steady current value iw2.

本実施形態によれば、上述の実施形態と同様に、時間計測回路２３により計測されるキーホール形成時間ΔＴは、たとえばプラズマキーホール溶接装置Ａ３の周囲の温度、および被溶接物Ｗの温度、等のプラズマキーホール溶接を行う場合ごとに異なる個別条件を、反映したものである。そのため演算回路ＯＣにより算出される定常電流値ｉｗ２は、当該個別条件を反映したキーホール形成時間ΔＴに基づく。すなわち、定常電流値ｉｗ２は、当該プラズマキーホール溶接を行う際に適した値であるといえる。その結果、プラズマキーホール溶接を行う前に、そのプラズマキーホール溶接に最適な溶接条件を決定するため多くの予備実験を行う必要がなくなる。これにより、プラズマキーホール溶接を行う作業効率が向上する。   According to the present embodiment, as in the above-described embodiment, the keyhole formation time ΔT measured by the time measurement circuit 23 is, for example, the temperature around the plasma keyhole welding apparatus A3 and the temperature of the workpiece W, This reflects the individual conditions that differ depending on the plasma keyhole welding. Therefore, the steady current value iw2 calculated by the arithmetic circuit OC is based on the keyhole formation time ΔT reflecting the individual conditions. That is, it can be said that the steady current value iw2 is a value suitable for performing the plasma keyhole welding. As a result, it is not necessary to perform many preliminary experiments to determine the optimum welding conditions for the plasma keyhole welding before performing the plasma keyhole welding. Thereby, the work efficiency which performs plasma keyhole welding improves.

時間計測回路２３は、絶対値演算回路２３１とローパスフィルタ２３２とを備える。そのため本実施形態によれば、アーク電圧Ｖｗが、交流電圧、交流パルス電圧、直流電圧、直流パルス電圧のいずれの場合であっても、適切にキーホールＫＨが貫通した時刻ｔ３を計測できる。そのため、アーク電圧Ｖｗが、交流電圧、交流パルス電圧、直流電圧、直流パルス電圧のいずれの場合であっても、適切にキーホール形成時間ΔＴを計測することができ、上述のように、プラズマキーホール溶接を行う作業効率が向上する。   The time measurement circuit 23 includes an absolute value calculation circuit 231 and a low-pass filter 232. Therefore, according to the present embodiment, even when the arc voltage Vw is any of an AC voltage, an AC pulse voltage, a DC voltage, and a DC pulse voltage, the time t3 when the keyhole KH penetrates appropriately can be measured. Therefore, even when the arc voltage Vw is any of AC voltage, AC pulse voltage, DC voltage, and DC pulse voltage, the keyhole formation time ΔT can be appropriately measured. The work efficiency of hole welding is improved.

電圧変動検出回路２３３は、微分回路ＢＶを備える。そのため本実施形態によれば、キーホール形成開始基準電圧信号Ｖｓを一定値に定める必要がなく、個々の溶接状態に適したキーホール形成開始基準電圧信号Ｖｓを設定できる。これにより、より適切にキーホール形成時間ΔＴを計測することができる。   The voltage fluctuation detection circuit 233 includes a differentiation circuit BV. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to set the keyhole formation start reference voltage signal Vs to a constant value, and the keyhole formation start reference voltage signal Vs suitable for each welding state can be set. Thereby, the keyhole formation time ΔT can be measured more appropriately.

図９を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。なお、同図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。図９は、第４実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置の構成を示す図である。同図に示されたプラズマキーホール溶接装置Ａ４は、演算回路ＯＣがロボット制御装置３の構成ではなく、溶接電源２の構成である点において、第３実施形態にかかるプラズマキーホール溶接装置Ａ３と相違する。   A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same or similar elements as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the plasma keyhole welding apparatus according to the fourth embodiment. The plasma keyhole welding apparatus A4 shown in the figure is similar to the plasma keyhole welding apparatus A3 according to the third embodiment in that the arithmetic circuit OC is not the configuration of the robot control device 3 but the configuration of the welding power source 2. Is different.

本実施形態においても、第３実施形態と同様の利点を有する。また本実施形態によれば、同一の溶接電源２を、様々な種類のロボット制御装置３に用いることができるといったメリットもある。   This embodiment also has the same advantages as those of the third embodiment. Moreover, according to this embodiment, there exists an advantage that the same welding power supply 2 can be used for various types of robot control apparatuses 3. FIG.

本発明の範囲は、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。たとえば上述の説明では、演算回路ＯＣが溶接速度Ｖｐおよび定常電流値ｉｗ２のいずれかを算出する例を示したが、演算回路ＯＣが、溶接速度Ｖｐおよび定常電流値ｉｗ２のいずれをも算出する構成を採用してもよい。アーク電圧Ｖｗがたとえば直流電圧である場合には、時間計測回路２３は、絶対値演算回路２３１およびローパスフィルタ２３２を備えている必要はない。   The scope of 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. For example, in the above description, an example in which the arithmetic circuit OC calculates either the welding speed Vp or the steady current value iw2 has been shown, but the arithmetic circuit OC calculates both the welding speed Vp and the steady current value iw2. May be adopted. When the arc voltage Vw is, for example, a DC voltage, the time measurement circuit 23 does not need to include the absolute value calculation circuit 231 and the low-pass filter 232.

また、キーホール形成時間算出回路２３４が溶接電源２の構成ではなく、ロボット制御装置３の構成であってもよい。   Further, the keyhole formation time calculation circuit 234 may have the configuration of the robot control device 3 instead of the configuration of the welding power source 2.

また、演算回路ＯＣにより算出された溶接速度Ｖｐもしくは定常電流値ｉｗ２が、不適当な値であれば、ティーチペンダントＴＰにエラーメッセージを表示させる構成を採用してもよい。   Further, if the welding speed Vp or the steady current value iw2 calculated by the arithmetic circuit OC is an inappropriate value, a configuration in which an error message is displayed on the teach pendant TP may be employed.

プラズマキーホール形成時間ΔＴを時刻ｔ１〜ｔ３の期間とすることが、プラズマキーホール形成時間ΔＴを正確に計測するのに適するが、仮にプラズマキーホール形成時間ΔＴを時刻ｔ２〜ｔ３とした場合であっても、本発明の範囲には含まれる。   Setting the plasma keyhole formation time ΔT to the period from time t1 to t3 is suitable for accurately measuring the plasma keyhole formation time ΔT, but it is assumed that the plasma keyhole formation time ΔT is set to time t2 to t3. Even if it exists, it is included in the scope of the present invention.

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ プラズマキーホール溶接装置
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 溶接電源
２１ 出力制御回路（電流制御手段）
２２ アーク電圧検出回路（アーク電圧検出手段）
２３ 時間計測回路（時間計測手段）
２３１ 絶対値演算回路
２３２ ローパスフィルタ
２３３ 電圧変動検出回路（電圧変動検出手段）
２３４ キーホール形成時間算出回路
３ ロボット制御装置
３１ 動作制御回路（動作制御手段）
ＢＶ 微分回路
Ｂｖ 電圧微分信号
Ｂｔｈ１ （第１の）基準値
Ｂｔｈ２ （第２の）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（キーホール貫通判断手段）
Ｃｍ２ キーホール貫通信号
ＤＢ１，ＤＢ２ 溶接条件データベース
Ｉｗ アーク電流
Ｉｓ 電流設定信号
ｉｗ１ 初期電流値
ｉｗ２ 定常電流値
ｉｓ 電流信号
ＫＨ キーホール
ＫＴ キーホール形成時間信号
Ｍｃ 動作制御信号
Ｏｎ 出力開始信号
ＯＣ 演算回路（演算手段）
ＰＡ プラズマアーク
ＰＧ プラズマガス
Ｓｔ トーチ移動開始信号
ＴＰ ティーチペンダント
Ｖｐ 溶接速度（定常速度）
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
Ｖｗ アーク電圧
Ｖａ 電圧絶対値信号
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｆ 成形電圧信号
ｖｐ 速度信号
Ｗ 被溶接物
ΔＴ キーホール形成時間 A1, A2, A3, A4 Plasma keyhole welding device 11 Welding torch 111 Nozzle 112 Plasma electrode 12 Manipulator 2 Welding power supply 21 Output control circuit (current control means)
22 Arc voltage detection circuit (arc voltage detection means)
23 Time measurement circuit (time measurement means)
231 Absolute value calculation circuit 232 Low-pass filter 233 Voltage fluctuation detection circuit (voltage fluctuation detection means)
234 Keyhole formation time calculation circuit 3 Robot controller 31 Operation control circuit (operation control means)
BV differentiation circuit Bv voltage differentiation signal Bth1 (first) reference value Bth2 (second) reference value CM1 comparison circuit Cm1 keyhole formation start signal CM2 comparison circuit (keyhole penetration judging means)
Cm2 Keyhole penetration signal DB1, DB2 Welding condition database Iw Arc current Is Current setting signal iw1 Initial current value iw2 Steady current value is Current signal KH Keyhole KT Keyhole formation time signal Mc Operation control signal On Output start signal OC Calculation circuit ( Calculation means)
PA plasma arc PG plasma gas St torch movement start signal TP teach pendant Vp welding speed (steady speed)
VS Keyhole formation start reference voltage setting circuit Vs Keyhole formation start reference voltage signal Vw Arc voltage Va Voltage absolute value signal Vd Voltage detection signal Vf Molding voltage signal vp Speed signal W Workpiece ΔT Keyhole formation time

Claims (10)

プラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、キーホールを形成および貫通させることにより溶接を開始するプラズマキーホール溶接装置であって、
定常溶接状態において定常電流値で上記プラズマ電極と上記被溶接物との間にアーク電流を流す電流制御手段と、
上記定常溶接状態において、上記プラズマ電極を、上記被溶接物の面内方向に沿って定常速度で上記被溶接物に対して相対移動させる動作制御手段と、
溶接を開始する際に上記キーホールを貫通させるのに要したキーホール形成時間を計測する時間計測手段と、
上記キーホール形成時間に基づいて、上記定常速度および上記定常電流値の少なくともいずれかを算出する演算手段と、
上記プラズマ電極と上記被溶接物との間のアーク電圧を検出するアーク電圧検出手段と、を備え、
上記時間計測手段は、検出された上記アーク電圧の変動を検出する電圧変動検出手段を含み、
上記電圧変動検出手段は、
上記アーク電圧の時間微分値を計算する微分回路と、
上記時間微分値が第１の基準値以下となった場合にキーホールの形成が開始されたと判断し、キーホール形成開始信号を出力する比較回路と、
上記キーホール形成開始信号が入力され、且つ、上記キーホール形成開始信号が入力された時の上記アーク電圧をキーホール形成開始基準電圧と設定するキーホール形成開始基準電圧設定回路と、
上記アーク電圧と上記キーホール形成開始基準電圧との差が第２の基準値を超えた場合に上記キーホールが貫通したと判断するキーホール貫通判断手段と、を含むことを特徴とする、プラズマキーホール溶接装置。 A plasma keyhole welding apparatus for starting welding by generating a plasma arc between a plasma electrode and a workpiece and forming and penetrating a keyhole,
Current control means for causing an arc current to flow between the plasma electrode and the work piece at a steady current value in a steady welding state;
An operation control means for moving the plasma electrode relative to the workpiece at a steady speed along an in-plane direction of the workpiece in the steady welding state;
A time measuring means for measuring the keyhole formation time required to penetrate the keyhole when starting welding;
An arithmetic means for calculating at least one of the steady speed and the steady current value based on the keyhole formation time;
Arc voltage detection means for detecting an arc voltage between the plasma electrode and the workpiece, and
The time measurement means includes voltage fluctuation detection means for detecting fluctuations in the detected arc voltage,
The voltage fluctuation detecting means includes
A differentiating circuit for calculating a time differential value of the arc voltage;
A comparison circuit that determines that the formation of the keyhole is started when the time differential value is equal to or less than the first reference value, and outputs a keyhole formation start signal;
A keyhole formation start reference voltage setting circuit for setting the arc voltage when the keyhole formation start signal is input and the keyhole formation start signal is input as a keyhole formation start reference voltage;
And a keyhole penetration judging means for judging that the keyhole has penetrated when the difference between the arc voltage and the keyhole formation start reference voltage exceeds a second reference value. Keyhole welding device. 上記演算手段は、上記定常速度および上記定常電流値のうち上記定常速度のみを算出する、請求項１に記載のプラズマキーホール溶接装置。   The plasma keyhole welding apparatus according to claim 1, wherein the calculation means calculates only the steady speed of the steady speed and the steady current value. 上記プラズマ電極を保持する溶接トーチと、
上記トーチを上記被溶接物に対して相対移動させるマニピュレータと、
上記マニピュレータを制御し、且つ、上記動作制御手段と上記演算手段とを含むロボット制御装置と、を更に備える、請求項１または２に記載のプラズマキーホール溶接装置。 A welding torch for holding the plasma electrode;
A manipulator for moving the torch relative to the workpiece,
The plasma keyhole welding apparatus according to claim 1, further comprising: a robot control device that controls the manipulator and includes the operation control means and the calculation means. 上記電流制御手段と上記演算手段とを含む溶接電源を更に備える、請求項１または２に記載のプラズマキーホール溶接装置。   The plasma keyhole welding apparatus according to claim 1, further comprising a welding power source including the current control unit and the calculation unit. 上記時間計測手段は、上記アーク電圧の絶対値を演算し、演算結果を上記電圧変動検出手段に出力する絶対値演算回路を更に含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接装置。 The plasma keyhole welding according to any one of claims 1 to 4, wherein the time measurement means further includes an absolute value calculation circuit that calculates an absolute value of the arc voltage and outputs a calculation result to the voltage fluctuation detection means. apparatus. 上記時間計測手段は、上記アーク電圧の高周波成分を除去し、演算結果を上記電圧変動検出手段に出力するローパスフィルタを更に含む、請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接装置。 The plasma keyhole welding apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the time measuring means further includes a low-pass filter that removes a high-frequency component of the arc voltage and outputs a calculation result to the voltage fluctuation detecting means. プラズマ電極と被溶接物との間にプラズマアークを発生させ、キーホールを形成および貫通させるキーホール開始工程と、
上記プラズマ電極と上記被溶接物との間に定常電流値のアーク電流を流し、且つ、上記プラズマ電極を、上記被溶接物の面内方向に沿って定常速度で上記被溶接物に対して相対移動させる定常溶接工程と、を備えるプラズマキーホール溶接方法であって、
溶接を開始する際に上記キーホールを貫通させるのに要したキーホール形成時間を計測する工程と、
上記キーホール形成時間に基づいて、上記定常速度および上記定常電流値の少なくともいずれかを算出する演算工程と、
上記プラズマ電極と上記被溶接物との間のアーク電圧を検出するアーク電圧検出工程と、を備え、
上記キーホール形成時間を計測する工程は、検出された上記アーク電圧の変動を検出する電圧変動検出工程を含み、
上記電圧変動検出工程は、
上記アーク電圧の時間微分値を計算する微分工程と、
上記時間微分値が第１の基準値以下となった場合にキーホールの形成が開始されたと判断し、キーホール形成開始信号を出力する工程と、
上記キーホール形成開始信号を入力し、且つ、上記キーホール形成開始信号を入力した時の上記アーク電圧をキーホール形成開始基準電圧と設定するキーホール形成開始基準電圧設定工程と、
上記アーク電圧と上記キーホール形成開始基準電圧との差が第２の基準値を超えた場合に上記キーホールが貫通したと判断するキーホール貫通判断工程と、を含むことを特徴とする、プラズマキーホール溶接方法。 Generating a plasma arc between the plasma electrode and the work piece, forming a keyhole and penetrating the keyhole; and
An arc current having a steady current value is allowed to flow between the plasma electrode and the workpiece, and the plasma electrode is relative to the workpiece at a steady speed along an in-plane direction of the workpiece. A plasma keyhole welding method comprising: a steady welding step to move,
Measuring the keyhole formation time required to penetrate the keyhole when starting welding; and
A calculation step of calculating at least one of the steady speed and the steady current value based on the keyhole formation time;
An arc voltage detection step of detecting an arc voltage between the plasma electrode and the workpiece,
The step of measuring the keyhole formation time includes a voltage fluctuation detection step of detecting fluctuation of the detected arc voltage,
The voltage fluctuation detecting step
A differentiation step of calculating a time derivative of the arc voltage;
Determining that the formation of the keyhole is started when the time differential value is equal to or less than the first reference value, and outputting a keyhole formation start signal;
A keyhole formation start reference voltage setting step for setting the arc voltage when the keyhole formation start signal is input and the keyhole formation start signal is input as a keyhole formation start reference voltage;
And a keyhole penetration determining step of determining that the keyhole has penetrated when a difference between the arc voltage and the keyhole formation start reference voltage exceeds a second reference value. Keyhole welding method. 上記演算工程においては、上記定常速度および上記定常電流値のうち上記定常速度のみを算出する、請求項７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 7 , wherein, in the calculation step, only the steady speed is calculated from the steady speed and the steady current value. 上記キーホール形成時間を計測する工程は、上記アーク電圧の絶対値を演算し、演算結果を出力する工程を更に含み、
上記電圧変動検出工程は、上記演算結果に基づき実行する、請求項７または８に記載のプラズマキーホール溶接方法。 The step of measuring the keyhole formation time further includes a step of calculating an absolute value of the arc voltage and outputting a calculation result,
The plasma keyhole welding method according to claim 7 or 8 , wherein the voltage fluctuation detection step is executed based on the calculation result. 上記キーホール形成時間を計測する工程は、上記アーク電圧の高周波成分を除去する工程を更に含み、
上記電圧変動検出工程は、高周波成分が除去された上記アーク電圧に基づき実行する、請求項７ないし９のいずれかに記載のプラズマキーホール溶接方法。 The step of measuring the keyhole formation time further includes a step of removing a high frequency component of the arc voltage,
The plasma keyhole welding method according to any one of claims 7 to 9 , wherein the voltage fluctuation detection step is executed based on the arc voltage from which a high-frequency component has been removed.

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