特許 7472267 溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/173 20060101AFI20240415BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20240415BHJP

   B23K 9/09 20060101ALI20240415BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20240415BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

B23K9/173 A

B23K9/073 545

B23K9/09

B23K9/12 305

B23K9/095 505B

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022507454

(86)(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-17

(86)【国際出願番号】 EP2020072207

(87)【国際公開番号】W WO2021023845

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2022-02-14

(31)【優先権主張番号】19190384.8

(32)【優先日】2019-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504380611

【氏名又は名称】フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ゼリンガー、ドミニク

(72)【発明者】

【氏名】ヴァルトヘル、アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】マイヤー、マヌエル

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９３４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０３５７１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１８０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４００４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５４０６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

Ｂ２３Ｋ ９／０７３

Ｂ２３Ｋ ９／０９

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接プロセス（ＳＰ）の異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）間の溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させる方法であって、前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）は、異なる溶接パラメータを含み、
少なくとも前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ）において、ワークピース（Ｗ）は、溶接ワイヤ電極（ＳＤＥ）と前記ワークピース（Ｗ）との間に延びるとともに、前記少なくとも１つの溶接プロセスフェーズ、ＳＰＰ、に設定可能なアーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、を含む溶接アーク（ＳＬＢ）で各々の場合に溶接され、前記アーク長パラメータは、前記溶接アークのアーク長を含み、
前記溶接プロセス（ＳＰ）の異なる前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）について、使用される前記アーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、に対して、関連するアーク長パラメータの目標値が設定され、前記目標値の各々は、予め設定された範囲内で調整することが可能であり、
連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）間の溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）中、前記溶接アーク（ＳＬＢ）の設定されたアーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、が変化した場合に、それと並行して、前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、もたらされた前記アーク長パラメータ変化、ΔＬＢＬＰ、に応じて少なくとも一つの遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、が自動的に適合される、方法。

【請求項2】

前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、は、
－前記消耗溶接ワイヤ電極（ＳＤＥ）のワイヤ前進速度、Ｖ_Ｄ、及びワイヤ前進加速度、ａ_Ｄ、の少なくとも一方、
－前記溶接ワイヤ電極、ＳＤＥ、を流れる平均溶接電流、Ｉ_Ｓ、の振幅及び極性の少なくとも一方、
－前記溶接ワイヤ電極（ＳＤＥ）と前記ワークピース（Ｗ）との間に印加される溶接電圧、Ｕ_Ｓ、の振幅及び極性の少なくとも一方、及び
－前記溶接ワイヤ電極、ＳＤＥ、を流れる溶接電流、Ｉ_Ｓ、のパルスの数及び周波数の少なくとも一方、
の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

もたらされたアーク長変化、ΔＬＢＬ、の増加又は減少により、前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、前記消耗溶接ワイヤ電極（ＳＤＥ）の前記ワイヤ前進速度、Ｖ_Ｄ、が、遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、として自動的に増加又は減少する、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

もたらされたアーク長変化、ΔＬＢＬ、の増加又は減少により、
前記溶接電流、Ｉ_Ｓ、の振幅及び継続期間の少なくとも一方が、自動的に減少又は増加する、又は
前記溶接電圧、Ｕ_Ｓ、の振幅が、自動的に減少又は増加する、又は
前記溶接電流、Ｉ_Ｓ、の振幅及び継続期間の少なくとも一方、及び前記溶接電圧、Ｕ_Ｓ、の振幅が、自動的に減少又は増加する、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

もたらされたアーク長変化、ΔＬＢＬ、の増加又は減少により、前記溶接電流、Ｉ_Ｓ、のパルスの数及び周波数の少なくとも一方が、自動的に減少又は増加する、請求項３又は４に記載の方法。

【請求項6】

前記溶接プロセス（ＳＰ）の連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組の異なる組み合わせについて、もたらされる可能性のある異なるアーク長変化、ΔＬＢＰ、の各々の場合に、遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、の関連する設定可能な溶接パラメータセットが、パラメータデータセット（５）内に表形式で保存される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

もたらされた前記アーク長変化、ΔＬＢＰ、及び２つの連続する異なるタイプの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組み合わせに応じて、前記パラメータデータストア（５）から関連する前記溶接パラメータセットが読み出され、２つの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）間の前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、対応する前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、が適合される、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記溶接プロセス（ＳＰ）の連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組の異なる組み合わせについて、異なる遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、の遷移関数特性曲線が提供される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

もたらされた前記アーク長変化、ΔＬＢＰ、及び関連する記憶された前記遷移関数特性曲線に応じて、異なる前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、のパラメータ値が前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）中に計算され、前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、が計算された前記パラメータ値によって適合される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）は、
ショートアーク溶接フェーズ、
ロングアーク溶接フェーズ、
パルスアーク溶接フェーズ、
前進又は後退運動を伴うショートアーク溶接フェーズ、
スプレーアーク溶接フェーズ、及び
回転溶接アークを用いる溶接フェーズ、
の少なくとも１つを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

異なる溶接パラメータを含む異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）を含む溶接プロセス（ＳＰ）でワークピース（Ｗ）を溶接する溶接装置（１）であって、前記ワークピース（Ｗ）は、前記溶接装置（１）の溶接ワイヤ電極（ＳＤＥ）と前記ワークピース（Ｗ）との間に延びる溶接アーク（ＬＢ）で前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の各々の場合に溶接され、前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）に対して前記溶接アーク（ＬＢ）のアーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、が設定可能であり、前記アーク長パラメータは、前記溶接アークのアーク長を含み、
前記溶接装置（１）は、前記溶接プロセス（ＳＰ）の異なるタイプの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の間の溶接プロセス遷移（ＳＰＵ）中に、前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）のために設定された前記アーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、に対応する前記溶接アーク（ＬＢ）の前記アーク長パラメータにおける変化、ΔＬＢＬＰをもたらし、同時に、前記溶接プロセス（ＳＰ）内の前記溶接プロセス遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、もたらされた前記アーク長パラメータ変化、ΔＬＢＬＰ、に応じて前記溶接装置（１）の溶接電流源（２）の少なくとも一つの遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、を自動的に適合させる、コントローラ（４）を含み、
前記溶接プロセス（ＳＰ）の異なる前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）について、使用される前記アーク長パラメータ、ＬＢＬＰ、に対して、関連するアーク長パラメータの目標値が設定され、前記目標値の各々は、予め設定された範囲内で設定要素を用いてユーザが手動で、又は外部コントローラ（８）によって調整することが可能である、溶接装置（１）。

【請求項12】

前記溶接プロセス（ＳＰ）の連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組の異なる組み合わせについて、実行される可能性のある異なるアーク長パラメータ変化、ΔＬＢＬＰ、の各々の場合に、遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、の関連する設定可能な溶接パラメータセットが、溶接装置（１）のパラメータデータストア（５）内に表形式で保存され、
もたらされた前記アーク長パラメータ変化、ΔＬＢＬＰ、及び２つの連続する異なるタイプの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組み合わせに応じて、前記溶接装置（１）の前記データパラメータストア（５）から関連する前記溶接パラメータセットが読み出され、２つの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）間の前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、対応する前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、が前記溶接装置（１）の前記コントローラ（４）によって適合される、請求項１１に記載の溶接装置。

【請求項13】

前記溶接プロセス（ＳＰ）の連続する異なるタイプの前記溶接プロセスフェーズ（ＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂ）の組の異なる組み合わせについて、異なる遷移溶接パラメータの遷移関数特性曲線が提供され、
もたらされた前記アーク長パラメータ変化、ΔＬＢＬＰ、及び関連する記憶された前記遷移関数特性曲線に応じて、異なる前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、のパラメータ値が前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）中に前記溶接装置（１）の前記コントローラ（４）のコンピューティングユニットによって計算され、前記溶接プロセスフェーズ遷移（ＳＰＵ）を安定させるために、前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、が前記溶接装置（１）の前記コントローラ（４）によって適合される、請求項１１又は１２に記載の溶接装置。

【請求項14】

前記遷移溶接パラメータ、ＵＳＰ、の溶接パラメータセット、及びデータベースから遷移関数特性曲線の少なくとも一方をロードするための、インターフェースを備える、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接プロセス、特にアーク溶接プロセスにおいて、異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接では、ワークピースと溶接ワイヤ電極との間で溶接アークが発生する。したがって、溶接ワイヤ電極は溶融し、溶加材として機能することができる。ガスシールド溶接では、アークは二酸化炭素やアルゴン等のシールドガスによって大気からシールドされる。連続的に溶融する溶接ワイヤ電極は、ワイヤのスプールから徐々に引き出される。この場合、溶接ワイヤ電極はホース内に延びており、そこからシールドガスも供給される。ミグ（ＭＩＧ）溶接、金属不活性ガス溶接では、不活性シールドガスが使用される。対照的に、マグ（ＭＡＧ）溶接、金属活性ガス溶接では、二酸化炭素等の反応性ガスがシールドガスとして使用される。

【0003】

異なる溶接パラメータ、特にアーク長は、溶接プロセスの結果に影響を与える。薄い金属板や溶接が難しい箇所の場合には、ショートアーク溶接が使用される。この場合、材料間で途切れの少ないスムーズな遷移が生じる。対照的に、ロングアーク溶接は主に厚い金属板の場合に使用される。

【0004】

ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ：ｇａｓ ｍｅｔａｌ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ）、すなわちＭＩＧ又はＭＡＧ溶接のいずれかの場合、消耗溶接ワイヤ電極が使用され、これは電気モータによって可変のワイヤ前進速度で供給することができる。溶接ワイヤ電極は、設定された溶接パラメータに従い、溶接アークによって異なる態様で溶融する。

【0005】

パルスアーク溶接による溶接では、より高いパルス電流がバックグラウンド電流に規則的に重畳される。バックグラウンド電流のフェーズでは、アーク又は溶接アークは低出力で発生しており、溶加材が溶融されて溶融池が液状に保たれる。パルスのフェーズでは、溶滴が形成され、溶滴は磁気ピンチの増加によって離脱する（ピンチ効果）。設定値は、溶接ワイヤ電極の線径及び溶接ワイヤ電極の材質に応じて、各電流パルス中に溶滴が生成及び離脱されるように選択できる。従来技術から一般に知られているように、設定された溶接電圧及び設定された溶接電流ならびに設定されたアーク長に応じて、異なるタイプのアークを区別することが可能である。アークのタイプには、ショートアーク、ロングアーク、パルスアーク、いわゆるスプレーアーク、及び回転アークが含まれる。ワイヤは、ワークピースの方向と反対方向との両方に進めることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

多くの用途では、異なる溶接プロセスフェーズを切り替える必要がある。溶接プロセスフェーズが異なると、溶接パラメータ及び／又はアークタイプが異なる。多くの溶接プロセスでは、異なる溶接プロセスフェーズ間で周期的な切り替えが行われる。しかし、従来の溶接プロセスでは、溶接プロセスのある溶接プロセスフェーズから次の溶接プロセスフェーズへのプロセス遷移を安定させることが困難である。異なる溶接プロセスフェーズ間の切り替えにおけるそのような不安定性は、溶接結果、特に形成された溶接シーム又は発生する溶接スパッタの外観に関して悪影響を与える可能性がある。

【0007】

したがって、本発明の目的は、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる方法及び装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法によって達成される。
本発明は、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる方法を適切に提供し、少なくとも溶接プロセスフェーズにおいて、ワークピースは、溶接ワイヤ電極とワークピースとの間に延びるとともに、少なくとも１つの溶接プロセスフェーズのために設定可能なアーク長パラメータを有するそれぞれの溶接アークで溶接され、溶接アークの設定されたアーク長パラメータが変化した場合における連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移について、それと並行して、溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、もたらされたアーク長パラメータ変化に応じて少なくとも一つの遷移溶接パラメータが自動的に適合される。

【0009】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法の１つの可能な実施形態では、遷移溶接パラメータは、消耗溶接ワイヤ電極のワイヤ前進速度を含む。

【0010】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、遷移溶接パラメータは、溶接ワイヤ電極を流れる平均溶接電流の振幅及び／又は極性を含む。

【0011】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、遷移溶接パラメータは、溶接ワイヤ電極とワークピースとの間に印加される溶接電圧の振幅及び／又は極性を含む。

【0012】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、遷移溶接パラメータは、溶接ワイヤ電極を流れる溶接電流のパルスの数及び／又は周波数を含む。

【0013】

本発明による方法のさらなる可能な好ましい実施形態では、アークパラメータは、溶接アークのアーク長を含む。
溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法の１つの可能な実施形態では、もたらされたアーク長変化の増加又は減少により、消耗溶接ワイヤ電極のワイヤ前進速度及び／又は加速度は、溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるための遷移溶接パラメータとして自動的に増加又は減少する。

【0014】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、もたらされたアーク長変化の増加又は減少により、溶接電流の振幅及び／又は継続期間、ならびに／もしくは溶接電圧の振幅及び／又は継続期間が、自動的に増加又は減少する。

【0015】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、もたらされたアーク長変化の増加又は減少により、溶接電流のパルスの数及び／又は周波数が、自動的に減少又は増加する。

【0016】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組の異なる組み合わせについて、もたらされる可能性のあるアークパラメータ変化の各々の場合に、遷移溶接パラメータの関連する設定可能な溶接パラメータセットが、パラメータデータストア内に表形式で保存される。

【0017】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、もたらされたアークパラメータ変化及び２つの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組み合わせに応じて、パラメータデータストアから関連する溶接パラメータセットが読み出され、２つの溶接プロセスフェーズ間の溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、対応する遷移溶接パラメータが適合される。

【0018】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組の異なる組み合わせについて、遷移関数特性曲線が、異なる遷移溶接パラメータに対して提供される。

【0019】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、もたらされたアークパラメータ変化及び関連する記憶された遷移関数特性曲線に応じて、異なる遷移溶接パラメータのパラメータ値が溶接プロセスフェーズ遷移中に計算され、溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、遷移溶接パラメータが計算されたパラメータ値によって自動的に適合される。

【0020】

本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスの異なる溶接プロセスフェーズは、
ショートアーク溶接フェーズ、
ロングアーク溶接フェーズ、
パルスアーク溶接フェーズ、
前進又は後退運動を伴うショートアーク溶接フェーズ、
スプレーアーク溶接フェーズ、及び／又は
回転アークを用いる溶接フェーズ、及び／又は遷移アークフェーズ、を含む。

【0021】

さらなる態様によれば、本発明は、請求項１２に記載の特徴を有する溶接装置をさらに提供する。
本発明は、異なるタイプの溶接プロセスフェーズを含む溶接プロセスにおいてワークピースを溶接するための溶接装置であって、ワークピースは、溶接装置の溶接ワイヤ電極とワークピースとの間に延びる溶接アークで溶接プロセスフェーズにおいて溶接され、溶接プロセスフェーズに対して溶接アークのアークパラメータ、特にそのアーク長が設定可能であり、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移中に、溶接プロセスフェーズのために設定されたアークパラメータに対応する溶接アークのアークパラメータにおける変化をもたらし、同時に、溶接プロセス内の溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、もたらされたアークパラメータ変化に応じて溶接装置の溶接電流源の少なくとも一つの遷移溶接パラメータを自動的に適合させる、コントローラを含む、溶接装置を適切に提供する。

【0022】

本発明による溶接装置の１つの可能な実施形態では、溶接プロセスの異なる溶接プロセスフェーズについて、使用されるアークパラメータのそれぞれの関連するアークパラメータの目標値が予め設定され、目標値の各々は、予め設定された範囲内で設定要素を用いてユーザによって手動で調整及び再調整することが可能である。

【0023】

アークパラメータの目標値、特にアーク長は、外部の上位コントローラ又はロボットコントローラのインターフェースを介して提供することも可能である。
本発明による溶接装置のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組の異なる組み合わせについて、もたらされる可能性のある異なるアークパラメータ変化の各々の場合に、遷移溶接パラメータの関連する設定可能な溶接パラメータセットが、溶接装置のパラメータデータストア内に表形式で保存される。

【0024】

本発明による溶接装置のさらなる可能な実施形態では、もたらされたアークパラメータ変化及び２つの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組み合わせに応じて、溶接装置のパラメータデータストアから関連する溶接パラメータセットが読み出され、２つの溶接プロセスフェーズ間の溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、対応する遷移溶接パラメータが溶接装置のコントローラによって自動的に適合される。

【0025】

本発明による溶接装置のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズの組の異なる組み合わせについて、遷移関数特性曲線が、異なる遷移溶接パラメータに対して提供される。

【0026】

本発明による溶接装置の１つの可能な実施形態では、もたらされたアークパラメータ変化及び関連する記憶された遷移関数特性曲線に応じて、異なる遷移溶接パラメータのパラメータ値が溶接プロセスフェーズ遷移中に溶接装置のコントローラのコンピューティングユニットによって計算され、溶接プロセスフェーズ遷移を安定させるために、遷移溶接パラメータが溶接装置のコントローラによって自動的に適合される。

【0027】

本発明による溶接装置のさらなる可能な実施形態では、溶接装置は、遷移溶接パラメータの溶接パラメータセットをロードするための、及び／又はデータベースから遷移関数特性曲線をロードするためのインターフェースを備える。

【0028】

溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法及び本発明による装置の可能な実施形態は、添付の図を参照して以下により詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明による溶接装置の動作態様を説明するための概略ブロック回路図である。

【図2】溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法及び本発明による装置の動作態様を説明するための図である。

【図3A】例として、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法及び本発明による装置の動作態様を説明するために周期的に交互に行われる溶接プロセスフェーズを有する溶接プロセスを示す図である。

【図3B】例として、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法及び本発明による装置の動作態様を説明するために周期的に交互に行われる溶接プロセスフェーズを有する溶接プロセスを示す図である。

【図3C】例として、溶接プロセスの異なるタイプの溶接プロセスフェーズ間の遷移を安定させる本発明による方法及び本発明による装置の動作態様を説明するために周期的に交互に行われる溶接プロセスフェーズを有する溶接プロセスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１に示すように、本発明の一態様によれば、溶接装置１は、溶接装置１の溶接トーチ３に溶接電流及び溶接電圧を供給する溶接電流源２を備える。溶接トーチ３は、シールドガスノズルを有してもよい。ワークピースＷを溶接するために、溶接トーチ３の接触管から溶接ワイヤ電極ＳＤＥを供給することができる。図１に示すように、溶接ワイヤ電極ＳＤＥとワークピースＷとの間に、溶接アークＬＢが生成される。溶接装置１は、各々の場合に溶接アークＬＢを使用してワークピースＷが溶接される異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰを含み得る溶接プロセスＳＰにおいて、ワークピースＷを溶接する働きをする。溶接アークＬＢのアークパラメータＬＢＰ、特にそのアーク長ＬＢＬは、異なる溶接プロセスフェーズＳＰＰに対して設定できる。溶接装置１は、溶接プロセスＳＰの異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰ間の遷移中に、溶接プロセスフェーズＳＰＰに対して設定されたアークパラメータに従って溶接アークＳＬＢのアーク長パラメータＬＢＬＰの変化をもたらすコントローラ４を備える。コントローラ４は同時に、溶接プロセスＳＰ内の溶接プロセス遷移ＳＰＵを安定させるために、もたらされたアーク長パラメータ変化ΔＬＢＬＰに応じて、溶接装置１の溶接電流源２の少なくとも１つの遷移溶接パラメータＵＳＰを自動的に適合させる。溶接電流源４は、インターフェース６を有してもよい。インターフェース６及びネットワーク７によって、溶接電流源２のローカルコントローラ４は、外部の上位コントローラ８、例えば自動化システムから制御コマンド及び／又は目標パラメータ設定を受信することができる。

【0031】

図２は、一連のさまざまな異なる溶接プロセスフェーズＳＰＰからなる溶接プロセスＳＰを概略的に示す。異なる溶接プロセスフェーズＳＰＰは、例えばショートアーク溶接フェーズ、ワイヤ反転運動（ＣＭＴ）を伴うショートアーク溶接フェーズ、ロングアーク溶接フェーズ、パルスアーク溶接フェーズ、スプレーアーク溶接フェーズ、及び／又は回転アークを用いた溶接フェーズを備えてもよい。異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰの順序は、溶接プロセスＳＰによって異なっていてもよい。例えば、図３Ａに例として示すように、２つの異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰ、例えば溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ａと溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ｂとは、周期的に交互に行うことができる。例えば、パルスアーク溶接フェーズは、ショートアーク溶接フェーズと周期的に交互に行うことができる。もちろん、３つ以上の溶接プロセスフェーズＳＰＰも互いに交互に行うことができる（図示せず）。

【0032】

図２はまた、溶接プロセスの溶接プロセスフェーズＳＰＰ間の異なる溶接プロセス遷移ＳＰＵを概略的に示す。溶接プロセス遷移ＳＰＵでは、遷移溶接パラメータＵＳＰが適合又は調整される。溶接プロセス遷移ＳＰＵの継続期間及びその適合された遷移溶接パラメータＵＳＰのグループは、溶接プロセス遷移ＳＰＵが起こる間の２つの関連する溶接プロセスフェーズＳＰＰによって決まる。

【0033】

溶接プロセスＳＰの異なる溶接プロセスフェーズＳＰＰについて、それぞれ関連するアークパラメータの目標値、特にアーク長の目標値を、使用されるアークパラメータＬＢＰに対して予め設定することが可能である。これらの事前設定のそれぞれは、ユーザが溶接電流源２の設定要素を使用することで、予め設定された範囲内で手動で調整、再調整、又は補正することができる。代替的に、事前設定は、外部コントローラ８によってインターフェースを介してもたらされてもよい。

【0034】

溶接プロセスＳＰの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰの組の異なる組み合わせについて、もたらされる可能性のある異なるアーク長パラメータ変化ＳＬＢＬＰの各々の場合に、遷移溶接パラメータＵＳＰの関連する設定可能な溶接パラメータセットが、溶接装置１のパラメータデータストア５内に表形式で保存され得る。１つの可能な実施形態では、遷移溶接パラメータＵＳＰは、データベースからインターフェースを介して溶接電流源２のローカルデータストア５にロードされる。もたらされたアーク長パラメータ変化ΔＬＢＬＰ及び２つの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰの組み合わせに応じて、溶接装置１のパラメータデータストア５から関連する溶接パラメータセットが読み出され、２つの溶接プロセスフェーズＳＰＰ間の当該溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵを安定させるために、対応する遷移溶接パラメータＵＳＰが溶接装置１のコントローラ４によって自動的に適合又は調整される。

【0035】

本発明による溶接装置１のさらなる可能な実施形態では、溶接プロセスＳＰの連続する異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰの組の異なる組み合わせについて、遷移関数特性曲線が異なる遷移溶接パラメータＵＳＰに対して提供され得る。もたらされたアーク長パラメータ変化ΔＬＢＬＰ及び関連する記憶された遷移関数特性曲線に応じて、異なる遷移溶接パラメータＵＳＰのパラメータ値が溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵ中に溶接装置１のコントローラ４のコンピューティングユニットによって計算され、溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵを安定させるために、遷移溶接パラメータＵＳＰが溶接装置１のコントローラ４によって自動的に適合される。溶接装置１は、好ましくは、遷移溶接パラメータＵＳＰの溶接パラメータセットをロードするための、及び／又はデータベースから遷移関数特性曲線をロードするためのインターフェースを備える。このデータベースは、例えばデータネットワークを介して溶接装置１のインターフェースに接続することができる。

【0036】

同じ溶接プロセスＳＰの２つの連続する溶接プロセスフェーズＳＰＰ間の溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵを安定させるために、異なる遷移溶接パラメータＵＳＰは、もたらされたアークパラメータ変化、特にアーク長の変化に応じて、本発明による方法及び本発明による装置によって自動的に適合され得る。１つの可能な実施形態では、これらの遷移溶接パラメータＵＳＰは、溶接ワイヤ電極ＳＤＥのワイヤ前進速度Ｖ_Ｄ及び／又は溶接ワイヤ電極ＳＤＥのワイヤ前進加速度ａ_Ｄを含む。さらに、遷移溶接パラメータＵＳＰは、溶接ワイヤ電極ＳＤＥを流れる平均溶接電流Ｉの振幅及び／又は極性を含んでもよい。さらなる可能な実施形態では、遷移溶接パラメータＵＳＰは、溶接ワイヤ電極ＳＤＥとワークピースＷとの間に印加される溶接電圧Ｕの振幅及び／又は極性を含む。本発明による方法及び本発明による装置のさらなる可能な実施形態では、遷移溶接パラメータＵＳＰは、溶接ワイヤ電極ＳＤＥを流れる溶接電流Ｉのパルスの数及び／又は周波数を含む。

【0037】

正（＋５）のアーク長変化ΔＬＢＬ又はアーク長パラメータ変化ΔＬＢＬＰがもたらされると、溶接プロセスＳＰの２つの溶接プロセスフェーズＳＰＰ間の溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵを安定させるために、消耗溶接ワイヤ電極ＳＤＥのワイヤ前進速度Ｖ_Ｄが遷移溶接パラメータＵＳＰとしてコントローラ４によって自動的に増加する。逆に、負のアーク長変化ΔＬＢＬがもたらされた場合、溶接プロセスフェーズ遷移ＳＰＵを安定させるために、消耗溶接ワイヤ電極ＳＤＥのワイヤ前進速度Ｖ_Ｄは、遷移溶接パラメータＵＳＰとして自動的に減少する。アーク長変化ΔＬＢＬは、例えば補正値を用いて行われ得る。この場合、補正値０は、アーク長ＬＢＬの変化がないことを意味する。正の方向への変化の場合、アーク長ＬＢＬはそれに応じて増加し、負の方向への変化の場合はそれに応じて減少する。これは、－５、０、及び＋５の補正値を使用した例として以下に説明される。

【0038】

本発明による方法及び本発明による装置のさらなる可能な実施形態では、もたらされた（正の）アーク長変化ΔＬＢＬが増加する場合、溶接電流Ｉの振幅及び／又は継続期間、ならびに／もしくは溶接電圧Ｕの振幅及び／又は継続期間は、自動的に減少する。逆に、もたらされた（負の）アーク長変化ΔＬＢＬが減少する場合、溶接電流Ｉの振幅及び／又は継続期間、ならびに／もしくは溶接電圧Ｕの振幅及び／又は継続期間は、自動的に増加する。

【0039】

さらに、１つの可能な実施形態では、もたらされたアーク長変化ΔＬＢＬの増加により、溶接電流Ｉのパルスの数及び／又は周波数が、自動的に減少する。逆に、もたらされたアーク長変化ΔＬＢＬの減少により、溶接電流Ｉのパルスの数及び／又は周波数が、自動的に増加する。

【0040】

図２及び図３は、異なる溶接パラメータ、特に溶接電圧Ｕ、溶接電流Ｉ及びワイヤ前進速度Ｖ_Ｄを有する２つの周期的に交互に行われる溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ａ，ＳＰＰ－Ｂを含む溶接プロセスＳＰの例示的な実施形態を示す。遷移溶接パラメータＵＳＰは、溶接プロセスフェーズＡ，Ｂのアーク長ＬＢＬに適合させることができる。アーク長設定の手動又は遠隔制御による変更又は再調整又は補正の場合、本発明による方法によって回避又は改善される不安定性が生じ得る。具体的には、これは、アーク長ＬＢＬの変化によって、溶接プロセス遷移ＳＰＵの継続期間が実質的に変化しないこと、特に長くならないことを意味する。

【0041】

手動の再調整によってもたらされるアーク長補正と並行して、本発明による方法の支援によって、遷移溶接パラメータＵＳＰ、特に溶接電流Ｉのワイヤ前進速度Ｖ_Ｄ、及びその時間経過による進行の補正が行われる。

【0042】

これは、溶接プロセス遷移ＳＰＵにおいて、短絡ＫＳをより早く開始させるために、ワイヤ前進速度ｖｄが一時的に増加され、次に溶接ワイヤ電極ＳＤＥが後方に移動されることを意味すると理解されたい。代替的に、ワイヤ前進速度ｖｄを段階的に変更してもよい。パラメータの値は、溶接プロセスフェーズＳＰＰでの値とは実質的に独立しているため、これらは自由に選択することができる。

【0043】

同様に、異なる溶接プロセス遷移ＳＰＵ中の時間経過による進行は異なることがある（図示せず）。一般に、各溶接プロセスフェーズＳＰＰはワークピースＷへの入熱が異なるため、溶接プロセス遷移ＳＰＵの調整又は適合は、溶接プロセスフェーズＳＰＰに応じて行われる。

【0044】

溶接プロセス遷移ＳＰＵは、通常、例えばパルス終了時又は短絡ＫＳ時にトリガーされる。したがって、これらのイベントは、溶接プロセス遷移ＳＰＵの開始／終了として機能することができる。溶接プロセス遷移ＳＰＵの継続期間は、予め設定された継続期間／サイクル数で定義してもよい。ただし、遷移溶接パラメータの適合は、溶接プロセス遷移ＳＰＵの開始前に開始してもよい。例えば、ある溶接プロセスＳＰにおいて、非常に高いワイヤ前進速度ｖｄが必要であり、その後の溶接プロセスＳＰにおいて、非常に低いワイヤ前進速度ｖｄが必要な場合、現在のＳＰの最後のサイクルでは、ワイヤ前進速度ｖｄは既に低くなっている。このように、溶接プロセス遷移ＳＰＵの変化はそれほど急激ではなく、溶接プロセス遷移はより安定した方法で行われる。

【0045】

例えば、溶接プロセスＳＰにおいて、遷移又は切り替えは、第１の溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ａ（パルスアーク溶接）と、第２の溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ｂ、例えばショートアーク溶接（前進方向への連続的なワイヤ前進速度ｖｄ、又はワイヤ前進速度ｖｄの周期的な前進／後退運動のいずれか）との間で起こり得る。第１の溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ａ（パルスアーク溶接）では、入熱が明らかに高くなる。このことから、アーク長ＬＢＬは、第２の溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ｂ（ショートアーク）よりも自動的に長くなる。第１の溶接プロセスフェーズＡ（パルスアーク溶接）から第２の溶接プロセスフェーズＢ（ショートアークフェーズ）に切り替えるために、アーク長のこの差ΔＬＢＬは、本発明による方法によって自動的に克服される。本発明ＳＰＰ－Ａによる方法を使用せずに溶接プロセスフェーズのアーク長ＬＢＬを増加させると、溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ａから溶接プロセスフェーズＳＰＰ－Ｂへの切り替えがより長く続くため、所望の溶接結果は達成できなくなる可能性がある。本発明による方法では、所望の溶接結果が達成されるように、これが打ち消される。１つの可能な実施形態において、例えば溶接ワイヤ電極ＳＤＥのワイヤ前進速度Ｖ_Ｄは、ＳＰＰ－ＡからＳＰＰ－Ｂへの切り替え中の溶接プロセス遷移ＳＰＵでのアーク長変化ΔＬＢＬと並行して増加する。このようにして、距離、すなわちアーク長距離は、より早く克服される。本発明による方法により、異なるタイプの溶接プロセスフェーズＳＰＰを含む溶接プロセスＳＰにおける溶接結果の品質を明らかに向上させることができる。

【0046】

図３Ａから３Ｃには、溶接プロセス遷移ＳＰＵが詳細に例として示されている。図３Ｂでは、アーク長ＬＢＬが減少し（－５）、図３Ｃではアーク長ＬＢＬが増加する（＋５）。これは、図３Ａ（＋／－０）と比較して対応する方法で行われる。これにおける重要な要素は、遷移溶接パラメータＵＳＰの選択又は調整によって、溶接プロセス遷移ＳＰＵの継続期間が実質的に一定に保たれることである。遷移溶接パラメータＵＳＰの調整は、溶接プロセス遷移ＳＰＵの継続期間中、目標値が本質的にほぼ保持されるように行われる。これは、基本的にワイヤ前進ＶＤの調整によって実現される。

【符号の説明】

【0047】

１…溶接装置
２…溶接電流源
３…溶接トーチ
４…パラメータストア
５…コントローラ
６…インターフェース
７…ネットワーク
８…コントローラ
ＳＰ…溶接プロセス
ＳＰＰ…溶接プロセスフェーズ
ＳＰＵ…溶接プロセス遷移
ＳＤＥ…溶接ワイヤ電極
Ｗ…ワークピース
ＬＢ…溶接アーク

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】