JPH02182379A - プラズマ自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ自動溶接装置に係り、特に、母材の
材質や板厚の公差が大きく、溶接面の端面施工精度上げ
られない現地溶接作業に好適なプラズマ自動溶接装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来のプラズマ自動溶接装置は、特開昭６２−９３０７
２号公報に記載のように、プラズマアークによりワーク
とバックシールド治具間に生じる電圧を検出し、検出電
圧と基７（【！電圧が等しくなるように溶接条件を制御
していた。また、特開昭６２−８９５７０号公報に記載
のように、バックシールド治具に、溶接線に沿って複数
個の受光素子を配設して、基準受光素子にプラズマアー
クが検出されるような偏光角となるよう、溶接条件を制
御していた。

また、プラズマキーホール溶接のスター１一方法として
、特開昭ｓｇ　＝　５８９７５号公報および特開昭５８
６８４６！Ｊ号公報に記載のように、キーホール形成に
よる電極とワークとの間の電圧変化、また、プラズマガ
ス流量、ガス背圧の変化を検出して、溶１妄１・−チの
走行を開始していた。また、特開昭６３−７６７６２号
公報のように、溶接時のアーク音を検出することにより
、溶接状態を判断し、溶接の動作を制御し、溶接の中断
や突き抜けの防止を図っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭６２−８９５７０号、特開昭６２−９３０７２号
公報の従来技術は、母材を貫通するプラズマアークフレ
ームの強さを検出するもので、溶接線の全長にわたって
、受光素子や治具をセットしなければならない問題があ
った。また、小径管や現地配管などの受光素子等をセッ
ト出来ない場合については考慮されていない。

また、特開昭５８−５８９７５号、特開昭５８−６８４
６９号公報の技術は、キーホール溶接スタート時に、キ
ーホールの形成を検出し、１・−チの移動を開始するも
ので、溶接途中のキーホール形成状態の変動に対しては
考慮されておらず、母材の偏肉や、溶接面のギャップ段
差、溶接１−−チと溶接面との目違い等、施工精度のば
らつきによるキーホール形成条件の変化に対して追従制
御ができない問題があった。

また、特開昭６３−７６７６２号公報の従来技術は、ア
ーク音を検出して、溶接の中断や突き抜けの防止を図る
もので、連続的にアークフレームが母材を溶融貫通し、
母材を接合するプラズマキーホール溶接では、連続的に
音が変化するため、定常溶接状態の音と、異常溶接状態
の音の区別の判断が困難である。また、配管の全姿勢溶
接や、母材の施工精度が溶接線上で一定でない場合には
、音は変化するため、定常か、異常かの判定制御が出来
ない問題があった。

本発明の目的は、プラズマ自動溶接装置において、溶接
時にプラズマアークがワークを溶融し貫通孔を形成する
キーホール形成タイミングを検出して、溶接条件を補正
制御することにより、母材の偏肉や、溶接面のギャップ
や段差、溶接１・−チと溶接面との目違い等、施工精度
のばらつきによるキーホール形成のタイミングのつれを
補正し、キーホール形成の安定化と、キーホールの形成
を確実に検知し得るようにしたことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、溶接条件の設定値に対するキーホール形成
のタイミング、すなわち、′母材表面の溶融開始から、
プラズマアークが母材を貫通してキーホールが形成され
る迄の時間、および、キーホール形成から、母材を凝固
してキーホールを閉じる迄の時間を、ホールの有無の検
出にり検知し、溶接条件を補正して制御することによっ
て達成される。

〔作用〕

キーホールの形成は、溶接電流とプラズマガスの入熱と
アーク力により母材を溶融・貫通するもので、このプラ
ズマ・アークフレームの貫通時間が長いと、貫通孔の周
辺の母材にさらに入熱が加わり、貫通孔の孔径を増大さ
せる。貫通孔の孔径が増大して、溶融池の表面張力で溶
融母材が支えきれなくなると、溶接ビード面にへこみや
、母材のたれ落ち、ブローホール等が発生する。このプ
ラズマアークフレームの貫通時間は、板厚のばらつき、
溶接面の加工精度により異なるため、キーホール形成の
タイミングを検出して、設定値のタイミングと比較する
ことにより溶接条件に補正を加え、プラズマアークフレ
ームの貫通時間の制御を行い、溶融金属に適当な熱を加
えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

母材１０に対向して配設した溶接トーチ２ｏに出力装［
ｉ５０より、溶接電流、プラズマガスが供給され、キー
ホール検出センサ３０が装着され、溶接中のキーホール
の有無を検出する。キーホール判別装置４０は、キーホ
ール検出センサ３０により検出されたキーホールの孔径
が任意の形状より増大、あるいは収縮した場合に、キー
ホールの有無を二値化する装置であり、この二値化信号
のタイミングを基に、基本となる溶接条件ソフ１〜７０
の補正を、溶接条件補正装置６０により行う。

第２図に、キーホール判別装置４０の実施例を示す。溶
接電流、および、ガス流量に対してキーホールの開孔時
間Ｐをあらかじめ設定し、この設定時間で電流値をピー
クからベースに下げる制御を行う。従って、キーホール
検出制御を行なわない。第３図のように、キーホール時
間が短くなり（ｒ’３）、プラズマアークが完全に母材
を貫通することなくガスが溶融金属中に吹き込んだり、
また、キーホール時間が長＜　（Ｐ４．　Ｐ５）　、貫
通孔が大きくなり、溶融金属のたれ落ちや、ビード面の
へこみを生じることがない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、母材の偏肉や、材質のばらつき、溶接
面のギャップや段差溶接トーチと溶接面との目違い等、
施工精度のばらつきによるプラズマアークの母材融合時
間及び母材貫通時間のばらつきを抑えることができ、ガ
スの吹き込み、溶融金属のたれ落ちやビートのへこみが
ない安定したプラズマキーホール溶接を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図は、
第１図の制御の説明図、第３図は、従来の制御の実施例
の説明図を示す。 １０・・・母材、２０・・・溶接トーチ、６ｏ・・・溶
接条件補正装置。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配管や板材等のプラズマアーク溶接を行なう溶接ト
   ーチと、前記溶接トーチを母材に対向するよう保持、ま
   たは、移動自在に構成した溶接ヘッドと、溶接電源と、
   前記溶接ヘッドおよび前記溶接電源を制御する制御装置
   と、前記制御装置に溶接条件の指令を与える溶接ソフト
   とから成るプラズマ自動溶接装置において、 溶接時に前記プラズマアークがワークを溶融し貫通孔を
   形成するキーホールの形成タイミングを検出するキーホ
   ール検出装置を前記ワークに対し、前記溶接トーチと同
   一側に設け、溶接条件の設定値に対する前記キーホール
   の形成のタイミングを検出して溶接条件を補正制御する
   ことを特徴とするプラズマ自動溶接装置。 ２、前記キーホール検出装置として、前記溶接トーチの
   近傍に集音器を装着し、前記プラズマアークの音の周波
   数変化を検出することにより、前記キーホールの形成タ
   イミングを検出することを特徴とする特許請求項第１項
   記載のプラズマ自動溶接装置。 ３、前記キーホール検出装置として、前記溶接トーチ側
   に、前記ワークの融合部の反射光の検出装置を設け、前
   記反射光の強さの変化により、前記キーホールの形成タ
   イミングを検出することを特徴とする特許請求項第１項
   記載のプラズマ自動溶接装置。 ４、前記キーホール検出装置として、前記溶接トーチに
   、プラズマガスの背圧の検出用圧力センサを設け、圧力
   の変化により、前記キーホールの形成タイミングを検出
   することを特徴とする特許請求項第１項記載のプラズマ
   自動溶接装置。 ５、前記溶接条件の補正制御として、アーク電流、パイ
   ロット電流、パルス間隔、プラズマガス流量、トーチ速
   度のいずれか一つ以上の補正を行なうことを特徴とする
   特許請求項第１項記載のプラズマ自動溶接装置。 ６、前記溶接条件の補正制御として、複数の溶接条件の
   一つを選定しながら、自動溶接を行うことを特徴とする
   特許請求項第１項記載のプラズマ自動溶接装置。 ７、前記溶接条件は、アーク電流、パイロット電流、パ
   ルス間隔、プラズマガス流量、シールドガス流量、トー
   チ速度、トーチ位置、トーチ高さ、ワイヤ送給速度のい
   づれか一つ以上の設定値のタイムシーケンスを記憶素子
   に記録することを特徴とする特許請求項第１項記載のプ
   ラズマ自動溶接装置。