(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材と消耗電極との間にミグアークを発生させる工程と、
上記ミグアークをパイロットアークとして、上記母材と上記消耗電極を囲む非消耗電極との間にプラズマアークを発生させる工程と、
上記プラズマアークを発生させた後に、上記消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流をミグ予熱値で流しつつ、上記ミグアークおよび上記プラズマアークのいずれもが発生している状態を継続させる工程と、
上記ミグアークを消弧することなく上記ミグ電流の値を上記ミグ予熱値から上昇させ、上記消耗電極から上記母材への溶滴移行を開始する工程と、を備える、２電極アーク溶接方法。
【請求項２】
上記プラズマアークが発生した時刻から経過した時間を計測する工程を更に備え、
上記溶滴移行を開始する工程は、上記経過した時間が設定時間を超えたときに行う、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
上記消耗電極と上記母材との間のミグ電圧の値を検出する工程を更に備え、
上記溶滴移行を開始する工程は、上記プラズマアークが発生したのちに上記ミグ電圧の値が設定電圧値より小さくなったときに行う、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
母材と消耗電極との間にミグアークを発生させる工程と、
上記ミグアークをパイロットアークとして、上記母材と上記消耗電極を囲む非消耗電極との間にプラズマアークを発生させる工程と、
上記プラズマアークを発生させた後に、上記消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流をミグ予熱値で流しつつ、上記ミグアークおよび上記プラズマアークのいずれもが発生している状態を継続させる工程と、
上記ミグ電流の値を上記ミグ予熱値から上昇させ、上記消耗電極から上記母材への溶滴移行を開始する工程と、を備え、
上記プラズマアークが発生した時刻から経過した時間を計測する工程と、
上記消耗電極と上記母材との間のミグ電圧の値を検出する工程とを更に備え、
上記溶滴移行を開始する工程は、上記経過した時間が設定時間を超えた時、および、上記ミグ電圧の値が設定電圧値より小さくなった時の、いずれか早くが到来したときに行う、２電極アーク溶接方法。
【請求項５】
上記溶滴移行を開始する工程の後に、上記非消耗電極から上記母材へ流れるプラズマ電流をプラズマ定常値で流しつつ、上記消耗電極から上記母材へと溶滴を移行させる工程を更に備え、
上記発生している状態を継続させる工程においては、上記プラズマ電流を上記プラズマ定常値より大きいプラズマ予熱値で流す、請求項１ないし４のいずれかに記載の２電極アーク溶接方法。
【請求項６】
上記発生している状態を継続させる工程の後に、上記母材に沿って上記母材に対し上記消耗電極を相対移動させ始める工程を更に備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の２電極アーク溶接方法。
【請求項７】
非消耗電極と母材との間にプラズマ電流を流すプラズマ出力回路と、
上記非消耗電極と上記母材との間のプラズマアークの発生を検知すると検知信号を送る検知回路と、
ミグ予熱値を記憶するミグ予熱値記憶回路と、
上記検知信号を受け、上記検知信号を受けた後に溶滴移行開始指示信号を送る溶滴移行開始指示回路と、
上記検知信号を受けると、消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流を上記ミグ予熱値で流す予熱期間を開始し、且つ、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記消耗電極から上記母材へ溶滴を移行させる溶滴移行期間を開始するミグ出力回路と、を備え、
上記ミグ出力回路は、上記ミグアークを消弧することなく上記ミグ電流の値を上記ミグ予熱値から上昇させ、上記溶滴移行期間を開始する、２電極アーク溶接システム。
【請求項８】
上記溶滴移行開始指示回路は、上記検知信号を受けた時刻から経過した時間を計測する時間計測回路と、設定時間を記憶する設定時間記憶回路と、上記経過した時間が上記設定時間を超えたときに上記溶滴移行開始指示信号を送る比較回路とを含む、請求項７に記載の２電極アーク溶接システム。
【請求項９】
上記溶滴移行開始指示回路は、上記消耗電極と上記母材との間に印加されるミグ電圧を検出する電圧検出回路と、設定電圧を記憶する設定電圧記憶回路と、上記検知信号を受けたのちに上記ミグ電圧が上記設定電圧を下回ったときに上記溶滴移行開始指示信号を送る比較回路とを含む、請求項７に記載の２電極アーク溶接システム。
【請求項１０】
非消耗電極と母材との間にプラズマ電流を流すプラズマ出力回路と、
上記非消耗電極と上記母材との間のプラズマアークの発生を検知すると検知信号を送る検知回路と、
ミグ予熱値を記憶するミグ予熱値記憶回路と、
上記検知信号を受け、上記検知信号を受けた後に溶滴移行開始指示信号を送る溶滴移行開始指示回路と、
上記検知信号を受けると、消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流を上記ミグ予熱値で流す予熱期間を開始し、且つ、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記消耗電極から上記母材へ溶滴を移行させる溶滴移行期間を開始するミグ出力回路と、を備え、
上記溶滴移行開始指示回路は、上記検知信号を受けた時刻から経過した時間を計測する時間計測回路と、設定時間を記憶する設定時間記憶回路と、上記経過した時間が上記設定時間を超えたときに時間経過信号を送る第１比較回路と、上記消耗電極と上記母材との間に印加されるミグ電圧を検出する電圧検出回路と、設定電圧を記憶する設定電圧記憶回路と、上記検知信号を受けたのちに上記ミグ電圧が上記設定電圧を下回ったときに電圧低下信号を送る第２比較回路と、上記時間経過信号または上記電圧低下信号を受けると、上記溶滴移行開始指示信号を送る論理和回路とを含む、２電極アーク溶接システム。
【請求項１１】
プラズマ予熱値を記憶するプラズマ予熱値記憶回路と、
プラズマ定常値を記憶するプラズマ定常値記憶回路とを更に備え、
上記プラズマ出力回路は、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記プラズマ電流を上記プラズマ定常値で流し、上記溶滴移行開始指示信号を受ける前は、上記プラズマ電流を上記プラズマ予熱値で流す、請求項７ないし１０のいずれかに記載の２電極アーク溶接システム。
【請求項１２】
上記消耗電極を保持する溶接トーチを含む溶接ロボットと、
上記溶接ロボットに動作制御信号を送る動作制御回路とを更に備え、
上記動作制御回路は、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記動作制御信号として上記母材に沿って上記母材に対して上記消耗電極を相対移動させる信号を送る、請求項７ないし１１のいずれかに記載の２電極アーク溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２電極アーク溶接方法および２電極アーク溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、消耗電極と非消耗電極とを保持する溶接トーチを用いることにより、消耗電極アークと非消耗電極アークとを発生させながら溶接を行う２電極アーク溶接方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。従来の方法においては、まず、消耗電極と母材との間にミグアークを発生させる。次に、このミグアークをパイロットアークとして、非消耗電極と母材との間にプラズマアークを発生させる。次に、ミグアークを消弧し、プラズマアークのみが発生している状態を継続する。これにより、プラズマアークによって母材を加熱する。次に、一定期間のあいだプラズマアークのみが発生している状態を継続したのち、消耗電極と母材との間にミグアークを再発生させる。ミグアークが発生すると、ミグアークおよびプラズマアークのいずれもが発生した状態を継続させつつ、消耗電極から母材へと溶滴を移行させる。
【０００３】
このような溶接方法ではミグアークの再発生時には、消耗電極は、プラズマアークによって加熱された状態であるため比較的軟らかい。消耗電極が軟らかいと、消耗電極と母材とが接触したときに、消耗電極先端が曲がるために消耗電極と母材との接触面積が大きくなる。接触面積が大きくなると、接触している消耗電極を十分に溶融してアークを再発生させることができない場合が生じる。そうすると、ミグアークの再発生に失敗する確率が高くなる。また、ミグアークを再発生できた場合であっても、ミグアークを再発生する際にスパッタが発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７２８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制でき、且つ、効率よく溶接を行うことのできる、２電極アーク溶接方法および２電極アーク溶接システムを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供される２電極アーク溶接方法は、母材と消耗電極との間にミグアークを発生させる工程と、上記ミグアークをパイロットアークとして、上記母材と上記消耗電極を囲む非消耗電極との間にプラズマアークを発生させる工程と、上記プラズマアークを発生させた後に、上記消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流をミグ予熱値で流しつつ、上記ミグアークおよび上記プラズマアークのいずれもが発生している状態を継続させる工程と、上記ミグ電流の値を上記ミグ予熱値から上昇させ、上記消耗電極から上記母材への溶滴移行を開始する工程と、を備える。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記プラズマアークが発生した時刻から経過した時間を計測する工程を更に備え、上記溶滴移行を開始する工程は、上記経過した時間が設定時間を超えたときに行う。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記消耗電極と上記母材との間のミグ電圧の値を検出する工程を更に備え、上記溶滴移行を開始する工程は、上記プラズマアークが発生したのちに上記ミグ電圧の値が設定電圧値より小さくなったときに行う。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記プラズマアークが発生した時刻から経過した時間を計測する工程と、上記消耗電極と上記母材との間のミグ電圧の値を検出する工程とを更に備え、上記溶滴移行を開始する工程は、上記経過した時間が設定時間を超えた時、および、上記ミグ電圧の値が設定電圧値より小さくなった時の、いずれか早くが到来したときに行う。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶滴移行を開始する工程の後に、上記非消耗電極から上記母材へ流れるプラズマ電流をプラズマ定常値で流しつつ、上記消耗電極から上記母材へと溶滴を移行させる工程を更に備え、上記発生している状態を継続させる工程においては、上記プラズマ電流を上記プラズマ定常値より大きいプラズマ予熱値で流す。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発生している状態を継続させる工程の後に、上記母材に沿って上記母材に対し上記消耗電極を相対移動させ始める工程を更に備える。
【００１２】
本発明の第２の側面によって提供される２電極アーク溶接システムは、非消耗電極と母材との間にプラズマ電流を流すプラズマ出力回路と、上記非消耗電極と上記母材との間のプラズマアークの発生を検知すると検知信号を送る検知回路と、ミグ予熱値を記憶するミグ予熱値記憶回路と、上記検知信号を受け、上記検知信号を受けた後に溶滴移行開始指示信号を送る溶滴移行開始指示回路と、上記検知信号を受けると、消耗電極と上記母材との間に流れるミグ電流を上記ミグ予熱値で流す予熱期間を開始し、且つ、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記消耗電極から上記母材へ溶滴を移行させる溶滴移行期間を開始するミグ出力回路と、を備える。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶滴移行開始指示回路は、上記検知信号を受けた時刻から経過した時間を計測する時間計測回路と、設定時間を記憶する設定時間記憶回路と、上記経過した時間が上記設定時間を超えたときに上記溶滴移行開始指示信号を送る比較回路とを含む。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶滴移行開始指示回路は、上記消耗電極と上記母材との間に印加されるミグ電圧を検出する電圧検出回路と、設定電圧を記憶する設定電圧記憶回路と、上記検知信号を受けたのちに上記ミグ電圧が上記設定電圧を下回ったときに上記溶滴移行開始指示信号を送る比較回路とを含む。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶滴移行開始指示回路は、上記検知信号を受けた時刻から経過した時間を計測する時間計測回路と、設定時間を記憶する設定時間記憶回路と、上記経過した時間が上記設定時間を超えたときに時間経過信号を送る第１比較回路と、上記消耗電極と上記母材との間に印加されるミグ電圧を検出する電圧検出回路と、設定電圧を記憶する設定電圧記憶回路と、上記検知信号を受けたのちに上記ミグ電圧が上記設定電圧を下回ったときに電圧低下信号を送る第２比較回路と、上記時間経過信号または上記電圧低下信号を受けると、上記溶滴移行開始指示信号を送る論理和回路とを含む。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、プラズマ予熱値を記憶するプラズマ予熱値記憶回路と、プラズマ定常値を記憶するプラズマ定常値記憶回路とを更に備え、上記プラズマ出力回路は、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記プラズマ電流を上記プラズマ定常値で流し、上記溶滴移行開始指示信号を受ける前は、上記プラズマ電流を上記プラズマ予熱値で流す。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記消耗電極を保持する溶接トーチを含む溶接ロボットと、上記溶接ロボットに動作制御信号を送る動作制御回路とを更に備え、上記動作制御回路は、上記溶滴移行開始指示信号を受けると、上記動作制御信号として上記母材に沿って上記母材に対して上記消耗電極を相対移動させる信号を送る。
【００１８】
このような構成によれば、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制でき、且つ、効率よく溶接を行うことができる。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる２電極アーク溶接システムの一例の構成を示す図である。
【図２】図１の溶接トーチの詳細を示す要部断面図である。
【図３】図１のミグ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【図４】図１のプラズマ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる溶接方法におけるミグアークおよびプラズマアークの状態を示す正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのミグ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのミグ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのプラズマ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【図１０】本実施形態にかかる溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。なお、以下においては、電流値や電圧値は、絶対値の時間平均値であっても、単に、電流値もしくは電圧値などと呼ぶ。
【００２２】
図１〜図６を用いて本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムの一例の構成を示す図である。
【００２３】
同図に示す２電極アーク溶接システムＡ１は、溶接ロボット１と、ロボット制御装置２と、ミグ電源装置３と、プラズマ電源装置４とを備える。溶接ロボット１は、母材Ｗに対してたとえばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、ベース部材１１と、複数のアーム１２と、複数のモータ１３と、溶接トーチ１４と、ワイヤ送給装置１６と、コイルライナ１９とを含む。
【００２４】
ベース部材１１は、フロア等の適当な箇所に固定される。各アーム１２は、ベース部材１１に軸を介して連結されている。
【００２５】
図２は、図１に示す２電極アーク溶接システムのうち溶接トーチ１４の詳細を示す要部断面図である。
【００２６】
溶接トーチ１４は、コンタクトチップ１４１と、非消耗電極１４２と、プラズマノズル１４３と、シールドガスノズル１４４とを有する。コンタクトチップ１４１、非消耗電極１４２、およびプラズマノズル１４３は、シールドガスノズル１４４に収容され、且つ、同心軸上に配置されている。シールドガスノズル１４４とプラズマノズル１４３との隙間からは、たとえばＡｒなどのシールドガスＧｓが供給される。プラズマノズル１４３と非消耗電極１４２との隙間には、たとえばＡｒなどのプラズマガスＧｐが供給される。非消耗電極１４２とコンタクトチップ１４１との間には、たとえばＡｒなどのセンターガスＧｃが供給される。
【００２７】
コンタクトチップ１４１に設けられた貫通孔からは、消耗電極１５が送給される。コンタクトチップ１４１は消耗電極１５と導通している。非消耗電極１４２は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなる。非消耗電極１４２は、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。非消耗電極１４２は、溶接時に送給される消耗電極１５を囲む形状である。プラズマノズル１４３は、たとえばＣｕまたはＣｕ合金からなる。プラズマノズル１４３は、冷却水を通すチャネルが形成されていることにより、直接水冷されている。
【００２８】
モータ１３は、移動機構であり、ロボット制御装置２により回転駆動する。この回転駆動により、各アーム１２の移動が制御され、消耗電極１５と非消耗電極１４２とを保持する溶接トーチ１４が、上下前後左右に自在に移動できる。モータ１３には、エンコーダ（図示略）が設けられている。エンコーダの出力は、ロボット制御装置２に送られる。
【００２９】
ワイヤ送給装置１６は、溶接ロボット１における上部に設けられている。ワイヤ送給装置１６は、溶接トーチ１４に消耗電極１５を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１６は、送給機構１６１（モータ）と、ワイヤリール（図示略）と、ワイヤプッシュ装置（図示略）とを有する。送給機構１６１を駆動源として、上記ワイヤプッシュ装置が、上記ワイヤリールに巻かれた消耗電極１５を溶接トーチ１４へと送り出す。
【００３０】
コイルライナ１９は、その一端がワイヤ送給装置１６に、その他端が溶接トーチ１４に、それぞれ接続されている。コイルライナ１９は、チューブ状を呈し、その内部には消耗電極１５が挿通されている。コイルライナ１９は、ワイヤ送給装置１６から送り出された消耗電極１５を、溶接トーチ１４に導くものである。送り出された消耗電極１５は、溶接トーチ１４から突出する。
【００３１】
図３は、図１のミグ電源装置３の詳細を主に示すブロック図である。図４は、図１のプラズマ電源装置４の詳細を主に示すブロック図である。
【００３２】
ロボット制御装置２は、動作制御回路２１と、ティーチペンダント２３とを含む。ロボット制御装置２は、溶接ロボット１の動作を制御するためのものである。
【００３３】
動作制御回路２１は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。また、動作制御回路２１は、ロボット移動速度Ｖｒを設定する。動作制御回路２１は、上記作業プログラム、上記エンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度Ｖｒ等に基づき、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｓを送る。溶接ロボット１は動作制御信号Ｍｓを受け、各モータ１３を回転駆動させる。これにより、溶接トーチ１４が、母材Ｗにおける所定の溶接開始位置に移動したり、母材Ｗの面内方向に沿って移動したりする。また、動作制御回路２１は、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受ける。
【００３４】
ティーチペンダント２３は、動作制御回路２１に接続されている。ティーチペンダント２３は、溶接を実行する際のパラメータをアーク溶接システムＡ１のユーザが設定するためのものである。
【００３５】
ミグ電源装置３は、ミグ出力回路３１と、溶滴移行開始指示回路３２と、ミグスタート値記憶回路３４と、ミグ予熱値記憶回路３５と、送給制御回路３８とを備える。ミグ電源装置３は、消耗電極１５と母材Ｗとの間に、ミグ電圧Ｖｗａを印加し、ミグ電流Ｉｗａを流すための装置である。またミグ電源装置３は、消耗電極１５の送給を行うための装置である。
【００３６】
ミグスタート値記憶回路３４は、ミグスタート値ｉｒ１を記憶する。ミグスタート値ｉｒ１の値は、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由してミグスタート値記憶回路３４に記憶される。ミグ予熱値記憶回路３５は、ミグ予熱値ｉｒ２を記憶する。ミグ予熱値ｉｒ２は、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由してミグ予熱値記憶回路３５に記憶される。
【００３７】
ミグ出力回路３１は、電力発生回路ＭＣａと、電源特性切替回路ＳＷと、ミグ電流検出回路ＩＤａと、ミグ電流制御回路ＩＲａと、電流誤差計算回路ＥＩａと、電圧検出回路ＶＤａと、ミグ電圧制御回路ＶＲａと、電圧誤差計算回路ＥＶａと、を含む。ミグ出力回路３１は、ミグスタート値記憶回路３４や、ミグ予熱値記憶回路３５に記憶された各値に基づき、消耗電極１５と母材Ｗとの間にミグ電流Ｉｗａを流す。
【００３８】
電力発生回路ＭＣａは、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述の誤差信号Ｅａに従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、ミグ電圧Ｖｗａおよびミグ電流Ｉｗａを出力する。
【００３９】
ミグ電流検出回路ＩＤａは、消耗電極１５と母材Ｗとの間に流れるミグ電流Ｉｗａの値を検出するためのものである。ミグ電流検出回路ＩＤａは、実際に流れているミグ電流Ｉｗａの値に対応するミグ電流検出信号Ｉｄａを、後述の電流誤差計算回路ＥＩａ送る。
【００４０】
ミグ電流制御回路ＩＲａは、消耗電極１５と母材Ｗとの間に流れるミグ電流Ｉｗａの値を設定するためのものである。ミグ電流制御回路ＩＲａは、各記憶回路に記憶された、ミグスタート値ｉｒ１、および、ミグ予熱値ｉｒ２の各値の少なくともいずれかに基づき、ミグ電流Ｉｗａの値を指示するためのミグ電流設定信号Ｉｒａを生成する。そして、ミグ電流制御回路ＩＲａは、生成したミグ電流設定信号Ｉｒａを後述の電流誤差計算回路ＥＩａに送る。本実施形態においては、ミグ電流制御回路ＩＲａは、溶接開始信号Ｓｔと、後述の検知信号Ｓｄを受ける。ミグ電流制御回路ＩＲａは、溶接開始信号Ｓｔを受けると、ミグ電流設定信号Ｉｒａとして、ミグスタート値ｉｒ１でミグ電流Ｉｗａを流すためのものを、電流誤差計算回路ＥＩａに送る。また、ミグ電流制御回路ＩＲａは、検知信号Ｓｄを受けると、ミグ電流設定信号Ｉｒａとして、ミグ予熱値ｉｒ２でミグ電流Ｉｗａを流すためのものを、電流誤差計算回路ＥＩａに送る。
【００４１】
電流誤差計算回路ＥＩａは、実際に流れているミグ電流Ｉｗａの値と、設定されたミグ電流の値との差ΔＩｗａを計算するためのものである。具体的には、電流誤差計算回路ＥＩａは、ミグ電流検出信号Ｉｄａと、設定されたミグ電流の値に対応するミグ電流設定信号Ｉｒａとを受け、差ΔＩｗａに対応する電流誤差信号Ｅｉａを送る。なお、電流誤差計算回路ＥＩａは、電流誤差信号Ｅｉａとして、差ΔＩｗａを増幅した値に対応するものを送ってもよい。
【００４２】
電圧検出回路ＶＤａは、消耗電極１５と母材Ｗとの間に印加されるミグ電圧Ｖｗａの値を検出するためのものである。電圧検出回路ＶＤａは、ミグ電圧Ｖｗａに対応するミグ電圧検出信号Ｖｄａを、後述の電圧誤差計算回路ＥＶａに送る。
【００４３】
ミグ電圧制御回路ＶＲａは、消耗電極１５と母材Ｗとの間に印加するミグ電圧Ｖｗａの値を設定するためのものである。ミグ電圧制御回路ＶＲａは、図示しない記憶回路に記憶された電圧設定値に基づき、ミグ電圧Ｖｗａの値を指示するためのミグ電圧設定信号Ｖｒａを、後述の電圧誤差計算回路ＥＶａに送る。
【００４４】
電圧誤差計算回路ＥＶａは、実際に印加されているミグ電圧Ｖｗａの値と、設定された溶接電圧の値との差ΔＶｗａを計算するためのものである。具体的には、電圧誤差計算回路ＥＶａは、ミグ電圧検出信号Ｖｄａと、設定された溶接電圧の値に対応するミグ電圧設定信号Ｖｒａとを受け、差ΔＶｗａに対応する電圧誤差信号Ｅｖａを送る。なお、電圧誤差計算回路ＥＶａは、電圧誤差信号Ｅｖａとして、差ΔＶｗａを増幅した値に対応するものを送ってもよい。
【００４５】
電源特性切替回路ＳＷは、ミグ出力回路３１の電源特性（定電流特性もしくは定電圧特性）を切り替えるものである。ミグ出力回路３１の電源特性が定電流特性である場合には、ミグ電流Ｉｗａの値が設定された値となるように、ミグ出力回路３１において出力が制御される。一方、ミグ出力回路３１の電源特性が定電圧特性である場合には、ミグ電圧Ｖｗａの値が設定された値となるように、ミグ出力回路３１において出力が制御される。より具体的には、電源特性切替回路ＳＷは、後述の溶滴移行開始指示信号Ｓｓと、電流誤差信号Ｅｉａと、電圧誤差信号Ｅｖａとを受ける。電源特性切替回路ＳＷにおけるスイッチが図３のｂ側に接続している場合、ミグ出力回路３１の電源特性は定電流特性であり、電源特性切替回路ＳＷは、電流誤差信号Ｅｉａを誤差信号Ｅａとして電力発生回路ＭＣａに送る。このとき、電力発生回路ＭＣａは、ミグ電流Ｉｗａの値が設定された値となる（すなわち上述の差ΔＩｗａがゼロとなる）ような制御を行う。一方、電源特性切替回路ＳＷにおけるスイッチが図２のａ側に接続している場合、ミグ出力回路３１の電源特性は定電圧特性であり、電源特性切替回路ＳＷは、電圧誤差信号Ｅｖａを誤差信号Ｅａとして電力発生回路ＭＣａに送る。このとき、電力発生回路ＭＣａは、ミグ電圧Ｖｗａの値が設定された値となる（すなわち上述の差ΔＶｗａがゼロとなる）ような制御を行う。電源特性切替回路ＳＷにおけるスイッチは、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受けると、図２のｂ側に接続している状態からａ側に接続している状態に変化する。
【００４６】
溶滴移行開始指示回路３２は、母材Ｗが、溶滴移行を開始するのに適する温度までプラズマアークａ２によって熱せられたと判断したときに、ミグ出力回路３１に溶滴移行するための出力を開始させる。溶滴移行開始指示回路３２は、後述の検知信号Ｓｄを受け、検知信号Ｓｄを受けた後に溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。本実施形態においては、溶滴移行開始指示回路３２は、検知信号Ｓｄを受けた時刻からある設定時間が経過したときに、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。より具体的には、溶滴移行開始指示回路３２は、時間計測回路３２１と、設定時間記憶回路３２２と、比較回路３２３とを有する。
【００４７】
時間計測回路３２１は、検知信号Ｓｄを受けた時刻から経過した時間Ｔ１を計測する。設定時間記憶回路３２２は、設定時間Ｔ２を記憶する。設定時間Ｔ２は、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由して設定時間記憶回路３２２に記憶される。比較回路３２３は、時間Ｔ１が設定時間Ｔ２を超えたときに、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。
【００４８】
送給制御回路３８は、溶接トーチ１４から消耗電極１５を送り出す速度（送給速度Ｆｗ）を制御するためのものである。送給制御回路３８は、送給速度Ｆｗを指示するための送給速度制御信号Ｆｃを送給機構１６１に送る。
【００４９】
図４に示すように、プラズマ電源装置４は、プラズマ出力回路４１と、プラズマ定常値記憶回路４５と、検知回路４７とを含む。プラズマ電源装置４は、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間に、プラズマ電圧Ｖｗｂを印加し、プラズマ電流Ｉｗｂを流すための装置である。
【００５０】
プラズマ定常値記憶回路４５は、プラズマ定常値ｉｒ５の値を記憶する。プラズマ定常値ｉｒ５の値は、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由してプラズマ定常値記憶回路４５に記憶される。
【００５１】
プラズマ出力回路４１は、電力発生回路ＭＣｂと、プラズマ電流検出回路ＩＤｂと、プラズマ電流制御回路ＩＲｂと、電流誤差計算回路ＥＩｂとを含む。プラズマ出力回路４１は、プラズマ定常値記憶回路４５に記憶された値に基づき、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間にプラズマ電流Ｉｗｂを流す。
【００５２】
電力発生回路ＭＣｂは、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述の電流誤差信号Ｅｉｂに従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、プラズマ電圧Ｖｗｂおよびプラズマ電流Ｉｗｂを出力する。
【００５３】
プラズマ電流検出回路ＩＤｂは、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間に流れるプラズマ電流Ｉｗｂの値を検出するためのものである。プラズマ電流検出回路ＩＤｂは、実際に流れているプラズマ電流Ｉｗｂの値に対応するプラズマ電流検出信号Ｉｄｂを、後述の電流誤差計算回路ＥＩｂと、検知回路４７とに送る。
【００５４】
プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間に流れるプラズマ電流Ｉｗｂの値を設定するためのものである。プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、プラズマ定常値記憶回路４５に記憶された、プラズマ定常値ｉｒ５に基づき、プラズマ電流値Ｉｗｂの値を指示するためのプラズマ電流設定信号Ｉｒｂを生成する。そして、プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、生成したプラズマ電流設定信号Ｉｒｂを後述の電流誤差計算回路ＥＩｂに送る。本実施形態においては、プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶接開始信号Ｓｔを受ける。プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶接開始信号Ｓｔを受けると、プラズマ電流設定信号Ｉｒｂとして、プラズマ定常値ｉｒ５でプラズマ電流Ｉｗｂを流すためのものを、電流誤差計算回路ＥＩｂに送る。
【００５５】
電流誤差計算回路ＥＩｂは、実際に流れているプラズマ電流Ｉｗｂの値と、設定されたプラズマ電流の値との差ΔＩｗｂを計算するためのものである。具体的には、電流誤差計算回路ＥＩｂは、プラズマ電流検出信号Ｉｄｂと、設定されたプラズマ電流の値に対応するプラズマ電流設定信号Ｉｒｂとを受け、差ΔＩｗｂに対応する電流誤差信号Ｅｉｂを送る。なお、電流誤差計算回路ＥＩｂは、電流誤差信号Ｅｉｂとして、差ΔＩｗｂを増幅した値に対応するものを送ってもよい。図４に示すプラズマ出力回路４１の電源特性は、定電流特性である。このとき、電力発生回路ＭＣｂは、プラズマ電流Ｉｗｂの値が設定された値となる（すなわち上述の差ΔＩｗｂがゼロとなる）ような制御を行う。
【００５６】
検知回路４７は、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間のプラズマアークａ２の発生を検知するためのものである。検知回路４７は、プラズマアークａ２の発生を検知すると、検知信号Ｓｄを、ミグ電流制御回路ＩＲａと溶滴移行開始指示回路３２とに送る。本実施形態においては、検知回路４７は、プラズマ電流検出信号Ｉｄｂを受ける。検知回路４７は、プラズマ電流Ｉｗｂの変化を検出することにより、プラズマアークａ２の発生の有無を判断する。たとえば、検知回路４７は、プラズマ電流Ｉｗｂの値があるしきい値を超えたときに、プラズマアークａ２が発生したと判断する。本実施形態とは異なるが、検知回路４７はプラズマ電圧Ｖｗｂの変化を検出することにより、プラズマアークａ２の発生の有無を判断してもよい。この場合、検知回路４７は、たとえば、ミグアークａ１が発生したのちにプラズマ電圧Ｖｗｂの値があるしきい値よりも減少したとき、もしくは、プラズマ電圧Ｖｗｂの値の減少量があるしきい値よりも大きくなったときに、プラズマアークａ２が発生したと判断するとよい。
【００５７】
次に、図５および図６をさらに用いて、２電極アーク溶接システムＡ１を用いたアーク溶接方法について説明する。図５は、本実施形態にかかる溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。図６は、本実施形態にかかる溶接方法におけるミグアークおよびプラズマアークの状態を示す正面図である。図５（ａ）は電源特性切替回路ＳＷ、（ｂ）は送給速度Ｆｗ、（ｃ）はミグ電圧Ｖｗａ、（ｄ）はミグ電流設定信号Ｉｒａ、（ｅ）はミグ電流Ｉｗａ、（ｆ）はプラズマ電圧Ｖｗｂ、（ｇ）はプラズマ電流設定信号Ｉｒｂ、（ｈ）はプラズマ電流Ｉｗｂ、（ｉ）は検知信号Ｓｄ、（ｊ）は溶滴移行開始指示信号Ｓｓ、の変化状態を示す。なお、図５（ａ）のＨｉｇｈレベルは電源特性切替回路ＳＷのスイッチがｂ側に接続し、Ｌｏｗレベルはａ側に接続している状態を表す。また、図５の（ｓ−１）〜（ｓ−６）の時点におけるミグアークａ１およびプラズマアークａ２の状態が、図６の（ｓ−１）〜（ｓ−６）に示すものに、それぞれ相当する。
【００５８】
（１）ミグアークａ１およびプラズマアークａ２の発生期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ４）
＜時刻ｔ１〜時刻ｔ２＞
本実施形態においては、ミグアークａ１を発生させるためには、通常のリトラクトスタートを行う。まず、時刻ｔ１において、たとえば、ティーチペンダント２３からの溶接開始信号Ｓｔが動作制御回路２１に送られ、その後、電力発生回路ＭＣａと、ミグ電流制御回路ＩＲａと、電力発生回路ＭＣｂと、プラズマ電流制御回路ＩＲｂとに送られる（一部図示略）。図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１においては、電源特性切替回路Ｓｗにおけるスイッチはｂ側に接続している。そのため、時刻ｔ１において、ミグ出力回路３１は定電流特性となる。同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、送給制御回路３８は、送給速度制御信号Ｆｃとして送給速度Ｆｗを正の値である値ｆｗ１（スローダウン送給速度）とするものを、溶接ロボット１のワイヤ送給装置１６に送る。これにより、送給速度Ｆｗを値ｆｗ１として消耗電極１５が溶接トーチ１４から前進送給される。なお、値ｆｗ１は、たとえば、１００〜３００ｃｍ／ｍｉｎである。また、同図（ｄ）に示すように、ミグ電流制御回路ＩＲａは、溶接開始信号Ｓｔを受けると、ミグ電流設定信号Ｉｒａとしてミグ電流Ｉｗａをミグスタート値ｉｒ１で流すものを、電流誤差計算回路ＥＩａに送る。時刻ｔ１においては、消耗電極１５と母材Ｗとが離間しているため、同図（ｅ）に示すように、時刻ｔ１からある程度の期間（本実施形態では時刻ｔ１〜時刻ｔ２）のあいだは消耗電極１５と母材Ｗとの間にミグ電流Ｉｗａが流れない。そして、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２のあいだは、消耗電極１５と母材Ｗとの間にはミグ電圧Ｖｗａとして、たとえば、８０Ｖ程度の無負荷電圧が印加される。
【００５９】
同様に、同図（ｇ）に示すように、プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶接開始信号Ｓｔを受けると、プラズマ電流設定信号Ｉｒｂとしてプラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ定常値ｉｒ５で流すものを、電流誤差計算回路ＥＩｂに送る。プラズマ定常値ｉｒ５は、たとえば、５０〜２００Ａである。時刻ｔ１においては、同図（ｈ）に示すように、時刻ｔ１からある程度の期間（本実施形態では時刻ｔ１〜時刻ｔ４）のあいだは非消耗電極１４２と母材Ｗとの間にプラズマ電流Ｉｗｂが流れない。そして、同図（ｆ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ４のあいだは、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間にはプラズマ電圧Ｖｗｂとして、たとえば、８０Ｖ程度の無負荷電圧が印加される。
【００６０】
＜時刻ｔ２〜時刻ｔ３＞
図６（ｓ−２）に示すように、時刻ｔ２において、消耗電極１５が送給され母材Ｗに接触する。これにより、図５（ｅ）に示すように、時刻ｔ２において、消耗電極１５と母材Ｗとの間に、ミグ電流Ｉｗａがミグスタート値ｉｒ１で流れ始める。ミグスタート値ｉｒ１は、３０〜７０Ａ程度の小さい値である。そのため、消耗電極１５から母材Ｗへのミグ電流Ｉｗａの通電が開始しても、消耗電極１５がジュール熱によってほとんど加熱されない。また、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ２においてミグ電圧Ｖｗａがほぼ０となる。同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、送給制御回路３８は、送給速度制御信号Ｆｃとして送給速度Ｆｗを負の値である値ｆｗ２とするものを、溶接ロボット１のワイヤ送給装置１６に送る。これにより、消耗電極１５が後退送給される。
【００６１】
＜時刻ｔ３〜時刻ｔ４＞
図６（ｓ−３）に示すように、時刻ｔ３において、消耗電極１５が、後退送給されることにより母材Ｗから離間する。すると、消耗電極１５と母材Ｗとの間にミグアークａ１が発生する。時刻ｔ３におけるミグアークａ１の発生は、消耗電極１５の溶断ではなく消耗電極１５を引き上げることにより発生する。また、上述のように、時刻ｔ３におけるミグ電流Ｉｗａの値はミグスタート値ｉｒ１であるため、比較的小さい。そのため、時刻ｔ３においてスパッタは非常に発生しにくい。時刻ｔ３においてミグアークａ１が発生したのちも、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間にプラズマアークａ２が発生する時（時刻ｔ４）まで、消耗電極１５が後退送給され続ける。
【００６２】
そして、図６（ｓ−４）に示すように、時刻ｔ４において、プラズマアークａ２が発生する。プラズマアークａ２の発生は、ミグアークａ１の成長によって、消耗電極１５および非消耗電極１４２の直下がプラズマ雰囲気となることにより促される。すなわち、プラズマアークａ２は、ミグアークａ１をパイロットアークとして発生する。プラズマアークａ２の発生により、図５（ｈ）に示すように、時刻ｔ４において、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間に、プラズマ電流Ｉｗｂがプラズマ定常値ｉｒ５で流れ始める。また、同図（ｆ）に示すように、時刻ｔ４においてプラズマ電圧Ｖｗｂが減少する。プラズマアークａ２が発生するとプラズマ電流Ｉｗｂの変化に基づき、検知回路４７がプラズマアークａ２が発生したと判断する。同図（ｉ）に示すように、検知回路４７は、プラズマアークａ２が発生したと判断すると、検知信号Ｓｄを、ミグ電流制御回路ＩＲａと溶滴移行開始指示回路３２（本実施形態では時間計測回路３２１）とに送る。
【００６３】
（２）母材Ｗの予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）
図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ４において、送給制御回路３８は、送給速度制御信号Ｆｃとして送給速度Ｆｗを正の値である値ｆｗ３とするものを、溶接ロボット１のワイヤ送給装置１６に送る。これにより、送給速度Ｆｗを値ｆｗ３として消耗電極１５が溶接トーチ１４から前進送給される。なお、値ｆｗ３は、たとえば、５０〜１５０ｃｍ／ｍｉｎである。同図（ｄ）に示すように、ミグ電流制御回路ＩＲａは、検知信号Ｓｄを受けると、ミグ電流設定信号Ｉｒａとしてミグ電流Ｉｗａをミグ予熱値ｉｒ２で流すものを、電流誤差計算回路ＥＩａに送る。これにより、同図（ｅ）に示すように、時刻ｔ４において、ミグ電流Ｉｗａがミグ予熱値ｉｒ２で流れ始める。すなわち、時刻ｔ４において、ミグ出力回路３１が、ミグ電流Ｉｗａをミグ予熱値ｉｒ２で流す予熱期間を開始する。ミグ予熱値ｉｒ２は、たとえば、１５〜３０Ａである。好ましくは、ミグ予熱値ｉｒ２は、ミグスタート値ｉｒ１より小さい。このように、時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、ミグアークａ１が発生している状態が継続する。一方、時刻ｔ４〜時刻ｔ５においては、プラズマアークａ２が発生している状態も継続する。時刻ｔ４〜時刻ｔ５においては、プラズマアークａ２によって、母材Ｗのうち溶接開始部分が加熱される。これにより、母材Ｗの溶接開始部分に十分な入熱が行われる。そのため、溶接ビードの溶け込み深さを、溶接開始部分から定常溶接部分に至るまで均一にすることができる。
【００６４】
一方、溶滴移行開始指示回路３２は、検知信号Ｓｄを受けると、検知信号Ｓｄを受けた時刻から経過した時間Ｔ１を計測する。そして、図５（ｊ）に示すように、比較回路３２３は、時間Ｔ１が設定時間記憶回路３２２に記憶された設定時間Ｔ２を超えたと判断したときに、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを、ミグ出力回路３１における電源特性切替回路ＳＷと、動作制御回路２１とに送る。なお、設定時間Ｔ２としては、母材Ｗを加熱するのに適すると考えられる時間を設定するとよい。設定時間Ｔ２は、たとえば、０．１〜１．０秒である。
【００６５】
（３）溶滴移行期間（時刻ｔ５〜）
図５（ａ）に示すように、時刻ｔ５において、電源特性切替回路ＳＷが溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受けると、電源特性切替回路ＳＷのスイッチがｂ側に接続している状態から、ａ側に接続している状態に変化する。そのため、時刻ｔ５において、ミグ出力回路３１の電源特性は、定電圧特性に変化する。また、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ５において、送給制御回路３８は、送給速度制御信号Ｆｃとして送給速度Ｆｗを正の値である値ｆｗ４とするものを、溶接ロボット１のワイヤ送給装置１６に送る。これにより、送給速度Ｆｗを値ｆｗ４として消耗電極１５が溶接トーチ１４から前進送給される。そして、同図（ｅ）に示すように、ミグ電流Ｉｗａの値が、ミグ予熱値ｉｒ２から比較的大きなミグ定常値ｉｒ３に上昇する。すなわち、ミグ出力回路３１が、消耗電極１５から母材Ｗへと溶滴移を移行させる溶滴移行期間を開始する。ミグ定常値ｉｒ３は、ミグスタート値ｉｒ１やミグ予熱値ｉｒ２よりも大きく、たとえば、７０〜２５０Ａである。一方、時刻ｔ５以降も、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間には、プラズマアークａ２が発生した状態が継続する。時刻ｔ５以降のプラズマ電流Ｉｗｂの値は、プラズマ定常値ｉｒ５である。さらに、動作制御回路２１は、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受けると、動作制御信号Ｍｓとして、消耗電極１５および非消耗電極１４２を保持する溶接トーチ１４を母材Ｗに対し相対移動させるための信号を、溶接ロボット１に送る。これにより、溶接ロボット１は、溶接トーチ１４を、母材Ｗに沿って母材Ｗに対し移動させ始める。このようにして、時刻ｔ５において、消耗電極１５から母材Ｗへの溶滴を移行させる溶滴移行期間が開始され、２電極アーク溶接が行われる。溶滴移行期間においては、ミグアークａ１は、プラズマアークａ２に包まれた状態となる。これにより、プラズマアークａ２は、ミグアークａ１が広がるのを拘束する作用がある。
【００６６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００６７】
本実施形態においては、時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、ミグ電流Ｉｗａをミグ予熱値ｉｒ２で流しつつ、ミグアークａ１およびプラズマアークａ２のいずれもが発生している状態を継続している。さらに、時刻ｔ５において、ミグ電流Ｉｗａの値をミグ予熱値ｉｒ２から上昇させ、消耗電極１５から母材Ｗへの溶滴移行を開始している。そのため、従来のようにミグアークａ１を再発生させることなく、溶滴移行期間（時刻ｔ５〜）を開始することができる。よって、従来のようにミグアークａ１を再発生させた場合に生じうるスパッタが、そもそも発生しない。したがって、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制できる。また、本実施形態においては、いったんミグアークａ１を発生させたのちは、ミグアークａ１を消弧させることなく、溶滴移行期間を開始している。したがって、ミグアークａ１の再発生を失敗するといったことが生じない。よって、効率よく溶接を行うことができる。以上より、本実施形態によれば、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制でき、且つ、効率よく溶接を行うことができる。
【００６８】
好ましくは、ミグ予熱値ｉｒ２は、ミグスタート値ｉｒ１より小さい。ミグ予熱値ｉｒ２がミグスタート値ｉｒ１より小さいと、ミグ予熱値ｉｒ２とミグスタート値ｉｒ１とが同一である場合よりも、消耗電極１５が加熱されにくい。そのため、予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）における消耗電極１５から母材Ｗへの溶滴移行を抑制できる。また、予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）においてはプラズマアークａ２が発生している状態となっている。そのため、ミグ予熱値ｉｒ２がミグスタート値ｉｒ１より小さくても、ミグアークａ１が消弧しにくく、ミグアークａ１が発生している状態を維持しやすい。
【００６９】
本実施形態においては、ミグアークａ１をパイロットアークとして、プラズマアークａ２を発生させている。そのため、プラズマアークａ２を発生させるための高周波回路等をプラズマ電源装置４が備える必要が無い。
【００７０】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明および参照する図において、上述の実施形態と同一もしくは類似の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
次に、図７を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７２】
図７は、本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのミグ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【００７３】
本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ２においては、第１実施形態と異なり、溶滴移行開始指示回路３２が時間計測回路３２１、設定時間記憶回路３２２、および比較回路３２３を含まない。代わりに、２電極アーク溶接システムＡ２においては、溶滴移行開始指示回路３２が電圧検出回路３２４と設定電圧値記憶回路３２５と比較回路３２６とを含む。このような点において、本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ２は、第１実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ１と異なる。
【００７４】
電圧検出回路３２４は、消耗電極１５と母材Ｗと間に印加されるミグ電圧Ｖｗａを検出する。設定電圧値記憶回路３２５は、設定電圧Ｖｔｈを記憶する。設定電圧Ｖｔｈは、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由して設定電圧値記憶回路３２５に記憶される。比較回路３２６は、検知信号Ｓｄを受けたのちにミグ電圧Ｖｗａが設定電圧Ｖｔｈを下回ったときに、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。
【００７５】
図５に示したのと同様に、２電極アーク溶接システムＡ２を用いて溶接を行う場合、上述の工程とほぼ同様の工程を行う。本実施形態においては、溶滴移行期間（時刻ｔ５〜）を開始するか否かを溶滴移行開始指示回路３２にて判断する工程が、第１実施形態と異なる。
【００７６】
時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間も第１実施形態とほぼ同様に、ミグアークａ１およびプラズマアークａ２が発生している状態を継続する。時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間は、消耗電極１５が母材Ｗへとほとんど溶滴移行していない。また、消耗電極１５は前進送給されている。そのため、図５（ｃ）に示すように、ミグ電圧Ｖｗａは徐々に小さくなる。本実施形態では、比較回路３２６は、検知信号Ｓｄを受けたのちにミグ電圧Ｖｗａが設定電圧Ｖｔｈを下回ったとき、母材Ｗを十分に加熱できたと判断する。このとき、比較回路３２６は、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを、ミグ出力回路３１における電源特性切替回路ＳＷと、動作制御回路２１とに送る。これにより、消耗電極１５から母材Ｗへ溶滴を移行させる溶滴移行期間（時刻ｔ５〜）が開始される。
【００７７】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた理由と同様の理由により、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制でき、且つ、効率よく溶接を行うことができる。
【００７８】
ミグ電圧Ｖｗａの値は、ミグアークａ１のアーク長に比例する。そのため、ミグ電圧Ｖｗａが設定電圧Ｖｔｈを下回ったときに溶滴移行を開始する本実施形態においては、ミグアークａ１があるアーク長を下回ったときに、溶滴移行を開始しているといえる。したがって、時刻ｔ４以降、消耗電極１５が母材Ｗに予想以上に接近してしまうことにより、溶滴移行を開始する前に消耗電極１５が母材Ｗに接触してしまう不具合を、回避することができる。
【００７９】
次に、図８を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。
【００８０】
図８は、本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのミグ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。
【００８１】
本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ３においては、上述の実施形態と異なり、溶滴移行開始指示回路３２が、時間計測回路３２１と、設定時間記憶回路３２２と、第１比較回路３２３’と、電圧検出回路３２４と、設定電圧値記憶回路３２５と、第２比較回路３２６’と、論理和回路３２９とを含む。
【００８２】
本実施形態における時間計測回路３２１、設定時間記憶回路３２２、電圧検出回路３２４、設定電圧値記憶回路３２５は、上述の実施形態における構成と同様であるから、説明を省略する。本実施形態における第１比較回路３２３’は、第１実施形態にかかる比較回路３２３が溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送るのに対し、時間経過信号Ｓｓ１を送る点において異なり、その他の点は同一である。本実施形態における第２比較回路３２６’は、第２実施形態にかかる比較回路３２６が溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送るのに対し、電圧低下信号Ｓｓ２を送る点において異なり、その他の点は同一である。論理和回路３２９は、時間経過信号Ｓｓ１および電圧低下信号Ｓｓ２を受ける。論理和回路３２９は、時間経過信号Ｓｓ１または電圧低下信号Ｓｓ２のいずれかを受けると、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。すなわち、プラズマアークａ１が発生した時刻から経過した時間Ｔ１が設定時間Ｔ２を超えた時、および、ミグ電圧Ｖｗａの値が設定電圧値Ｖｔｈよりも小さくなった時の、いずれか早くが到来したときに、論理和回路３２９が溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る。これにより、溶滴移行期間（時刻ｔ５〜）が開始される。
【００８３】
本実施形態にかかる２電極アーク溶接方法は、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを送る工程が上述の実施形態と異なるだけであるから、その説明を省略する。
【００８４】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた理由と同様の理由により、溶接期間全体にわたって生じうるスパッタの発生を抑制でき、且つ、効率よく溶接を行うことができる。
【００８５】
第２実施形態と同様に、ミグ電圧Ｖｗａが設定電圧Ｖｔｈを下回ったときに溶滴移行を開始する本実施形態においては、ミグアークａ１があるアーク長を下回ったときに、溶滴移行を開始しているといえる。したがって、時刻ｔ４以降、消耗電極１５が母材Ｗに予想以上に接近してしまうことにより、溶滴移行を開始する前に消耗電極１５が母材Ｗに接触してしまう不具合を、回避することができる。
【００８６】
本実施形態によればさらに、溶滴移行を開始するか否かを、プラズマアークａ２が発生した時刻４から経過した時間Ｔ１に基づいても、判断している。そのため、時刻ｔ４以降、消耗電極１５が母材Ｗに予想していたほど接近していなかったとしても（すなわちミグ電圧Ｖｗａが設定電圧Ｖｔｈを下回っていなかったとしても）、時間Ｔ１が設定時間Ｔ２を超えたときには、溶滴移行が開始される。したがって、時刻ｔ４以降、消耗電極１５が母材Ｗに予想していたほど接近していなかったとしても、過度に母材Ｗを予熱することなく、溶滴移行を開始することができる。
【００８７】
次に、図９および図１０を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。
【００８８】
図９は、本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムのプラズマ電源装置の詳細を主に示すブロック図である。図１０は、本実施形態にかかる溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。
【００８９】
本実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ４は、プラズマ電源装置４がプラズマ予熱値記憶回路４４を更に含む点において、第１実施形態にかかる２電極アーク溶接システムＡ１と相違する。プラズマ予熱値記憶回路４４は、プラズマ予熱値ｉｒ４を記憶する。プラズマ予熱値ｉｒ４は、たとえば、溶接を開始する前にティーチペンダント２３から入力され、動作制御回路２１を経由してプラズマ予熱値記憶回路４４に記憶される。また、プラズマ出力回路４１におけるプラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受ける。
【００９０】
次に、本実施形態にかかる２電極アーク溶接方法のうち第１実施形態で述べた点と異なる点について、説明する。
【００９１】
本実施形態においては、図１０（ｇ）に示すように、時刻ｔ１において、プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶接開始信号Ｓｔを受けると、プラズマ電流設定信号Ｉｒｂとしてプラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ予熱値ｉｒ４で流すものを、電流誤差計算回路ＥＩｂに送る。そして、同図（ｈ）に示すように、時刻ｔ４において、プラズマアークａ２の発生により、非消耗電極１４２と母材Ｗとの間に、プラズマ電流Ｉｗｂがプラズマ予熱値ｉｒ４で流れ始める（すなわち、プラズマ出力回路４１は、プラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ予熱値ｉｒ４で流し始める）。プラズマ予熱値ｉｒ４は、プラズマ定常値ｉｒ５より大きい値に設定するのがよい。プラズマ予熱値ｉｒ４は、たとえば、１５０〜２５０Ａである。
【００９２】
同図（ｈ）に示すように、時刻ｔ５において、プラズマ電流制御回路ＩＲｂは、溶滴移行開始指示信号Ｓｓを受けると、プラズマ電流設定信号Ｉｒｂとしてプラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ定常値ｉｒ５で流すものを、電流誤差計算回路ＥＩｂに送る。これにより、時刻ｔ５以降の溶滴移行期間においては、プラズマ電流Ｉｗｂがプラズマ定常値ｉｒ５で流れる（すなわち、プラズマ出力回路４１は、プラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ定常値ｉｒ５で流す）。
【００９３】
本実施形態では、予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）にて、プラズマ電流Ｉｗｂをプラズマ定常値ｉｒ５より大きいプラズマ予熱値ｉｒ４で流す。このような構成は、予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）中にプラズマアークａ２が母材Ｗに与える熱量を多くするのに適する。したがって、本実施形態によれば、母材Ｗの溶接開始部分における溶接ビードの溶け込み深さをより深くすることができる。これにより、平坦なビードを形成することができる。
【００９４】
なお、本実施形態にて述べたプラズマ予熱値記憶回路４４を更に含む構成を、第２もしくは第３実施形態にて述べた構成と組み合わせてもよい。また、予熱期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）においてプラズマ電流Ｉｗｂを、プラズマ定常値ｉｒ５より大きいプラズマ予熱値ｉｒ４で流す、本実施形態にて述べた方法を、第２もしくは第３実施形態で述べた方法と組み合わせてもよい。
【００９５】
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、上述の実施形態では、時刻ｔ５においてミグ電圧Ｖｗａの値が変化していないが、時刻ｔ５においてミグ電圧Ｖｗａが変化しないものに本発明が限定されるものではない。
【００９６】
時刻ｔ５以降のミグ電圧Ｖｗａやミグ電流Ｉｗａ、および、時刻ｔ４以降のプラズマ電圧Ｖｗｂやプラズマ電流Ｉｗｂは、直流の一定値、直流のパルス、もしくは交流のパルスをとるものであってもよい。
【符号の説明】
【００９７】
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４  ２電極アーク溶接システム
１  溶接ロボット
１１  ベース部材
１２  アーム
１３  モータ
１４  溶接トーチ
１４１  コンタクトチップ
１４２  非消耗電極
１４３  プラズマノズル
１４４  シールドガスノズル
１５  消耗電極
１６  ワイヤ送給装置
１６１  送給機構
１９  コイルライナ
２  ロボット制御装置
２１  動作制御回路
２３  ティーチペンダント
３  ミグ電源装置
３１  ミグ出力回路
３２  溶滴移行開始指示回路
３２１  時間計測回路
３２２  設定時間記憶回路
３２３  比較回路
３２３’  第１比較回路
３２４  電圧検出回路
３２５  設定電圧値記憶回路
３２６  比較回路
３２６’  第２比較回路
３２９  論理和回路
３４  ミグスタート値記憶回路
３５  ミグ予熱値記憶回路
３８  送給制御回路
４  プラズマ電源装置
４１  プラズマ出力回路
４４  プラズマ予熱値記憶回路
４５  プラズマ定常値記憶回路
４７  検知回路
Ｅａ  誤差信号
ＥＩａ  電流誤差計算回路
Ｅｉａ  電流誤差信号
ＥＩｂ  電流誤差計算回路
Ｅｉｂ  電流誤差信号
ＥＶａ  電圧誤差計算回路
Ｅｖａ  電圧誤差信号
Ｆｃ  送給速度制御信号
Ｆｗ  送給速度
ＩＤａ  ミグ電流検出回路
Ｉｄａ  ミグ電流検出信号
ＩＤｂ  プラズマ電流検出回路
Ｉｄｂ  プラズマ電流検出信号
ｉｒ１  ミグスタート値
ｉｒ２  ミグ予熱値
ｉｒ３  ミグ定常値
ｉｒ４  プラズマ予熱値
ｉｒ５  プラズマ定常値
ＩＲａ  ミグ電流制御回路
Ｉｒａ  ミグ電流設定信号
ＩＲｂ  プラズマ電流制御回路
Ｉｒｂ  プラズマ電流設定信号
Ｉｗａ  ミグ電流
Ｉｗｂ  プラズマ電流
ＭＣａ  電力発生回路
ＭＣｂ  電力発生回路
Ｍｓ  動作制御信号
Ｓｄ  検知信号
Ｓｓ  溶滴移行開始指示信号
Ｓｔ  溶接開始信号
ＳＷ  電源特性切替回路
Ｔ１  時間
Ｔ２  設定時間
ＶＤａ  電圧検出回路
Ｖｄａ  ミグ電圧検出信号
Ｖｒ  ロボット移動速度
ＶＲａ  ミグ電圧制御回路
Ｖｒａ  ミグ電圧設定信号
Ｖｗａ  ミグ電圧
Ｖｗｂ  プラズマ電圧
【図１】
0005577210.tif 000002
【図２】
0005577210.tif 000003
【図３】
0005577210.tif 000004
【図４】
0005577210.tif 000005
【図５】
0005577210.tif 000006
【図６】
0005577210.tif 000007
【図７】
0005577210.tif 000008
【図８】
0005577210.tif 000009
【図９】
0005577210.tif 000010
【図１０】
0005577210.tif 000011