特許 7518282 ワークピースを溶接する方法及び装置

(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】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】ワークピースを溶接する方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/09 20060101AFI20240709BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20240709BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20240709BHJP

   B23K 9/167 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

B23K9/09

B23K9/073 555

B23K9/10 A

B23K9/167 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023506280

(86)(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 EP2021071397

(87)【国際公開番号】W WO2022023526

(87)【国際公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-02-20

(31)【優先権主張番号】102020209717.8

(32)【優先日】2020-07-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(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】ラットナー、ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ウィリンガー、マルティン

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２８１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２８５７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２０２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０８１３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１０２４０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００－９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非消耗溶接電極（２）とワークピース（Ｗ）との間で点火されて溶融池を生成する溶接アーク（ＳＬＢ）を用いてワークピース（Ｗ）を溶接する方法であって、
前記ワークピース（Ｗ）の溶接が複数の設定可能な溶接サイクル（ＳＺ）を含む溶接プロセスで実行され、
各設定可能な溶接サイクル（ＳＺ）が、高電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）を有する溶接電流（Ｉ）が流れる高電流溶接段階（ＨＳＰ）と、
低電流振幅（Ｉ_ＮＳＰ）を有する溶接電流（Ｉ）が流れる低電流溶接段階（ＮＳＰ）と、を有しており、
前記溶接サイクル（ＳＺ）の前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）において、適宜設定された関連する前記溶接サイクル（ＳＺ）で、電流パルス（ＳＩ）が前記高電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）に印加され、
前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の開始時に、適宜設定された関連する前記溶接サイクル（ＳＺ）で、前記溶接アーク（ＳＬＢ）の非接触点火のために逆極性の高周波点火パルス（ＺＩ）が印加される、方法。

【請求項2】

前記溶接プロセスにおいて使用される溶接ジョブは、複数の溶接サイクル（ＳＺ）を含み、前記複数の溶接サイクル（ＳＺ）のパラメータは、インタフェース（６）を介して設定される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記溶接ジョブの溶接サイクル（ＳＺ）の前記パラメータは、
前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の持続時間（Δｔ_１）、
前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）の持続時間（Δｔ_２）、
前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）の前記持続時間（Δｔ_２）に対する前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の前記持続時間（Δｔ_１）の比、
前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）で流れる前記溶接電流（Ｉ）の電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）、
前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）で流れる前記溶接電流（Ｉ）の電流振幅（Ｉ_ＮＳＰ）、
前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）で流れる前記溶接電流（Ｉ）の前記電流振幅に対する前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）で流れる前記溶接電流（Ｉ）の前記電流振幅の比、
前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）および／または前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）で印加される前記電流パルス（ＳＩ）の振幅（Ｉ_ＳＩ）および周波数（Ｆ_ＳＩ）、
前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の開始時に印加される点火パルス（ＺＩ）の振幅、周波数および極性を有する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記溶接電流のレベルは、溶接アーク（ＳＬＢ）が前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）で存在するように設定される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

溶接ジョブの前記溶接サイクル（ＳＺ）のパラメータが、前記溶接プロセスの前または間に、ユーザインタフェース（６）を用いて溶接士によって手動で設定される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

溶接ジョブ内の前記溶接サイクル（ＳＺ）の前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の電流振幅は、開始時にランプ状に増加し、次いで一定レベルに維持され、終了時にランプ状に減少する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の電流振幅が最大１０００アンペアであり、かつ／または前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）の電流振幅が０～１００アンペアの範囲である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記溶接サイクルの前記低電流溶接段階で流れる前記溶接電流の電流振幅は、０アンペアと１０アンペアとの間の範囲内に設定される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記高周波点火パルス（ＺＩ）が、点火持続時間内に特定の周波数で１つまたは複数のパルスパケット内で印加され、パルスパケットが複数の点火パルスを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記溶接サイクル（ＳＺ）の前記低電流溶接段階（ＮＳＰ）において、適宜設定された関連する前記溶接サイクル（ＳＺ）で、電流パルス（ＳＩ）が前記高電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）に印加される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

ワークピース（Ｗ）を溶接するための溶接装置（１）であって、
非消耗溶接電極（２）と、
前記非消耗溶接電極（２）が配置される溶接トーチ（３）と、
前記溶接トーチ（３）がホースアセンブリ（４）を介して接続される溶接電流源（５）であって、保護ガスが前記ホースアセンブリ（４）を介して前記溶接トーチ（３）に供給され、前記溶接電流源（５）から前記溶接トーチ（３）に電流を供給するためのラインが前記ホースアセンブリ（４）内に配置されている、前記溶接電流源（５）と、
複数の選択可能な溶接ジョブが配置されたデータメモリであって、各溶接ジョブは、前記ワークピース（Ｗ）を溶接するための溶接プロセスの複数の溶接サイクル（ＳＺ）を含んでいる、前記データメモリと、
前記溶接プロセスの各溶接サイクル（ＳＺ）は、高電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）を有する溶接電流（Ｉ）が流れる高電流溶接段階（ＨＳＰ）と、低電流振幅（Ｉ_ＮＳＰ）を有する溶接電流（Ｉ）が流れる低電流溶接段階（ＮＳＰ）とを有しており、
前記溶接サイクル（ＳＺ）の前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）において、適宜設定された前記溶接サイクル（ＳＺ）で、電流パルス（ＳＩ）が前記高電流振幅（Ｉ_ＨＳＰ）に印加され、前記高電流溶接段階（ＨＳＰ）の開始時に、適宜設定された前記溶接サイクル（ＳＺ）で、溶接アーク（ＳＬＢ）の非接触点火のために逆極性の高周波点火パルス（ＺＩ）が印加され、
インタフェース（６）であって、前記インタフェース（６）を介して前記データメモリから溶接ジョブを選択することができ、かつ前記溶接ジョブの溶接サイクルのパラメータを設定することができる、前記インタフェース（６）と、を備え、
前記溶接装置（１）は、前記ワークピース（Ｗ）を溶接するために、前記溶接装置（１）の前記非消耗溶接電極（２）と前記ワークピース（Ｗ）との間に溶接アーク（ＳＬＢ）を点火して溶融池を生成し、かつ前記インタフェースを介して設定された前記溶接ジョブの前記溶接サイクルの前記パラメータに従って複数の溶接サイクル（ＳＺ）を含む溶接プロセスを実行するように構成されている、溶接装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接電極、特に非消耗タングステン溶接電極による溶接アークによってワークピースを溶接するための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク溶接の場合、電気アークまたは溶接アークＳＬＢの放電がワークピースと溶接電極との間で発生する。タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接の場合、タングステンからなる溶接電極が使用される。他の従来のアーク溶接方法とは対照的に、ＴＩＧ溶接方法の場合、使用される溶接電極は、タングステンの高い融点のために溶融しない。必要な溶接金属は、ワイヤまたはバーの形態で溶接アーク内に保持され、この状態で溶融される。溶融材料が周囲空気と反応しないことを確実にするために、不活性である保護ガスが好ましくは使用され、即ち、保護ガスは関与する材料との化学反応を起こさない。ＴＩＧ溶接の場合、少数の溶接スパッタのみが生成される。さらに、使用される溶接電極は消耗しないので、溶加材または溶接金属の添加と溶接電流の電流強度とは互いに切り離される。これは、溶接プロセスのための溶接電流を比較的容易に調整することができ、必要な量の溶接金属のみが実際に供給されるという利点を提供する。

【0003】

しかしながら、インターバル溶接の場合、非消耗溶接電極は休止時間中に冷却されるため、溶接アークの点火中の特定の状況下で点火問題が発生し得る。溶接アークの点火後、非消耗溶接電極には溶接装置の電流源からエネルギーが供給される。その際、一方では、溶融池を生成するのに十分なエネルギーを提供し、他方では、過度に高いエネルギー入力を防止するために、溶接プロセス中のワークピースへのエネルギー入力が適切な範囲内にあることが重要である。

【0004】

特許文献１には、ガスタングステンアーク溶接プロセスおよびタングステン不活性ガス溶接プロセスが記載されており、溶接電流が波形で調整され、波形は、特定の全体周波数で第１の電流セクションと第２の電流セクションとの間で変化するプロファイルを有し、これらのセクションの各々は、正方向または負方向のいずれかのピーク電流と持続時間とを有し、少なくとも１つの電流セクションは、特定の全体周波数よりも大きいパルス周波数で、そのピーク電流に等しい高電流レベルと、ピーク電流の反対方向の低電流レベルとの間で切り替えられる。

【0005】

特許文献２には、アークを点火するために、電極およびワークピースの極性が短時間反転されて、電極が電流源のプラス極に接続され、ワークピースがマイナス極に接続され、極性が反転された状態で点火パルスが電極とワークピースとの間に供給されるようにすることが開示されている。

【0006】

特許文献３には、消耗電極を含む溶接方法が開示されており、特許文献４には、連続的な正の溶接電流が様々な溶接段階においてそれぞれ矩形に変調されるパルスアーク溶接方法が記載されている。さらなるＴＩＧ溶接方法が、特許文献５から公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】独国実用新案第２０２００６０２１３０６号明細書

【文献】独国特許出願公開第２９０４４８１号明細書

【文献】特開平０６－３２０２７２号公報

【文献】独国特許出願公開第２３１３６７７号明細書

【文献】独国特許発明第６０３１１９９４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

この背景技術に対して、本発明の目的は、非消耗溶接電極を用いて溶接アークによってワークピースを溶接するための方法および装置であって、溶接アークが確実に点火され、溶接プロセス中にワークピースへのエネルギー入力を最適化された方法で設定することができる方法およ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】

【0009】

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および請求項１１に記載の特徴を有する溶接装置によって達成される。
従って、本発明は、非消耗溶接電極とワークピースとの間で点火され、溶融池を生成する溶接アークによってワークピースを溶接する方法であって、ワークピースの溶接が、複数の設定可能な溶接サイクルを含む溶接プロセスで行われ、各溶接サイクルが、高溶接電流が流れる高電流溶接段階と、低溶接電流から溶接電流が流れない低電流溶接段階とを有する方法を提供し、
溶接サイクルの高電流溶接段階において、および任意選択的に溶接サイクルの低電流溶接段階（ＮＳＰ）において、適宜設定された関連する溶接サイクルで、電流パルスが印加され、高電流溶接段階の開始時に、適宜設定された関連する溶接サイクルで、溶接アークの非接触点火のために高周波点火パルスが印加される。

【0010】

本発明による方法の１つの可能な実施形態では、溶接プロセスにおいて使用される特性曲線は、複数の溶接サイクルを含み、複数の溶接サイクルのパラメータはインタフェースを介して設定される。

【0011】

本発明による方法の１つの可能な実施形態では、特性曲線による溶接サイクルのパラメータは、特に、
高電流溶接段階の持続時間、
低電流溶接段階の持続時間、
低電流溶接段階の持続時間に対する高電流溶接段階の持続時間の比、
高電流溶接段階で流れる溶接電流の電流振幅、
低電流溶接段階で流れる溶接電流の電流振幅、
低電流溶接段階で流れる溶接電流の電流振幅に対する高電流溶接段階で流れる溶接電流の電流振幅の比、
高電流溶接段階及び／又は低電流溶接段階で溶接中に印加される電流パルスの振幅及び周波数、
高電流溶接段階の開始時に印加される点火パルスの振幅、周波数および極性を含む。

【0012】

本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、溶接サイクルの低電流溶接段階で流れる溶接電流の電流振幅は、０アンペアと１０アンペアとの間の範囲内に設定される。
本発明による方法のさらなる可能な実施形態において、溶接ジョブの溶接サイクルのパラメータが、溶接プロセスの前または間に、ユーザインタフェースを用いてユーザまたは溶接士によって手動で設定される。

【0013】

溶接アークは、低電流溶接段階における溶接電流のレベルに依存して、この位置で生成される。
本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、溶接ジョブ内の溶接サイクルの高電流溶接段階の電流振幅は、開始時にランプ状に増加し、次いで、一定のレベルに維持され、終了時にランプ状に減少する。

【0014】

本発明による方法のさらなる可能な実施形態において、高電流溶接段階の電流振幅は、最大１０００アンペアである。
本発明は、溶接装置の非消耗溶接電極とワークピースとの間で点火されて溶融池を生成する溶接アークによってワークピースを溶接するための溶接装置をさらに提供する。

【0015】

本発明による溶接方法および本発明による溶接装置の可能な実施形態は、添付の図面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】

【0016】

【図1】本発明による溶接装置の例示的な実施形態を示す図である。

【図2】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図3】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図4】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図5】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図6】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図7】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【図8】本発明による溶接方法の動作モードを説明するための信号図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、ワークピースＷを溶接するための本発明による溶接装置１の例示的な実施形態を示す。溶接アークＳＬＢは、溶接装置１の非消耗溶接電極２と溶接されるワークピースＷとの間で点火され、溶融池を生成する。図１に示すように、溶接プロセス中に、溶接金属ＺＷが供給される。非消耗溶接電極２は、ホースアセンブリ４を介して溶接電流源５に接続された溶接トーチ３上に配置される。ガス、特に保護ガスは、ホースアセンブリ４を介して溶接トーチ３に供給され得る。保護ガスは、例えばヘリウムまたはアルゴンおよびそれらの混合物である。少量の活性ガスをガス混合物に添加することもできる。非消耗溶接電極２は、例えば、タングステン電極である。ホースアセンブリ４内には、保護ガス用のガス供給ラインのみならず、溶接トーチ３に電流を供給するための電流ラインまたは溶接ラインも配置されている。この電流は溶接電流源５によって供給される。

【0018】

本発明による溶接装置１または本発明による溶接デバイスの場合、ワークピースＷの溶接は、複数の溶接サイクルＳＺを含む溶接プロセスで実行され、そのパラメータは、溶接装置１のインタフェース６を介して設定することができる。図１に示す実施形態では、インタフェース６は、溶接電流源５のパラメータを設定するために設けられている。代替的に又は付加的に、ユーザインタフェース６は溶接トーチ３上に設けられ得る。

【0019】

各溶接プロセスは、１つまたは複数の溶接サイクルＳＺを含む。本発明による溶接装置１の場合、溶接プロセスの各溶接サイクルＳＺは、高電流溶接段階ＨＳＰおよび低電流溶接段階ＮＳＰを有する。高電流溶接段階ＨＳＰの間、高電流振幅を有する電気溶接電流Ｉが流れるのに対し、溶接サイクルＳＺの低電流溶接段階ＮＳＰでは、低電流振幅を有する溶接電流Ｉのみが流れる。

【0020】

高電流溶接段階ＨＳＰでは、適宜設定された関連する溶接サイクルＳＺで、生成された溶融池に振動を生成するための電流パルスがさらに印加される。さらに、高電流溶接段階ＨＳＰの開始時に、適宜設定された関連する溶接サイクルＳＺで、溶接電極２とワークピースＷとの間の間隙をイオン化するために、溶接アークＳＬＢの非接触点火のための高周波点火パルスＺＩが印加される。表面張力を破壊するために、電流パルスがオンにされる。ＲＰＩ（逆極性高周波点火パルス）は、点火特性を改善するために使用される。溶接電流の極性反転は、タングステン電極におけるより高い温度を意味し、その結果として、電極とワークピース表面との間の空隙がより効果的にイオン化される。

【0021】

溶接プロセス中、複数の溶接サイクルＳＺを含む溶接ジョブが使用され得る。これらのパラメータは、溶接装置１のインタフェース６を介して設定され得る。本発明に従って、溶接ジョブの溶接サイクルＳＺのパラメータは、ユーザインタフェースを用いて、例えば電流源５に設けられたユーザインタフェース６を用いて、溶接プロセスの実行前または実行中に溶接士によって手動で設定され得る。本発明に従って、溶接パラメータを設定するための複数の選択可能な溶接ジョブがデータメモリ内に配置されている。１つの可能な実施形態では、このデータメモリは溶接電流源５に組み込まれる。代替的に、データメモリは、データインタフェースを介して溶接電流装置１に接続され得る。溶接ジョブは、例えば、溶接ジョブの定義された閾値またはトリガ点に到達すると直ちに適応され得る。

【0022】

本発明による溶接装置１の１つの可能な実施形態では、データメモリに保存された溶接ジョブが、最初に読み出され、選択された溶接ジョブの様々な溶接サイクルＳＺの溶接パラメータの設定後に、適宜適応され、かつデータメモリに書き戻される。このようにして、各溶接士は、自身の経験および優先度に応じて溶接ジョブを適応させ、さらなる使用のために前記ジョブをデータメモリに保存するという選択肢を有する。

【0023】

図２は、溶接アークＳＬＢを用いてワークピースＷを溶接するための本発明による方法の動作モードを説明するための信号図を示す。溶接アークＳＬＢは、非消耗溶接電極２とワークピースＷとの間で点火され、この位置に溶融池を生成する。ワークピースＷの溶接は、図２に示すように、設定可能な溶接サイクルＳＺを含む溶接プロセスで実行される。各溶接サイクルＳＺは、高電流溶接段階ＨＳＰおよび低電流溶接段階ＮＳＰを含む。高電流溶接段階ＨＳＰの間、高電流振幅Ｉ_ＨＳＰを有する溶接電流Ｉが流れる。後続の低電流溶接段階ＮＳＰでは、低電流振幅Ｉ_ＮＳＰを有する溶接電流Ｉが流れる。電流振幅Ｉ_ＮＳＰが閾値を超える場合、低電流溶接段階にも溶接アークＳＬＢが存在する。図２に示された例示的な実施形態の場合、低電流振幅Ｉ_ＮＳＰは０に等しく（Ｉ_ＮＳＰ＝０Ａ）、即ち、アーク放電は発生しない。高電流溶接段階ＨＳＰの持続時間はΔｔ_１であり、低電流溶接段階ＮＳＰの持続時間はΔｔ_２である。設定可能な溶接サイクルＳＺの持続時間は、Ｔ＝Δｔ_１＋Δｔ_２である。溶接サイクルＳＺの高電流溶接段階ＨＳＰでは、適宜設定された関連する溶接サイクルＳＺで、図２に示すように、溶融池内に振動を生成するために、高電流振幅Ｉ_ＨＳＰに電流パルスがさらに重畳される。パルス周波数は、好ましくは０．２Ｈｚ～２０ｋＨｚである。電流パルスＳＩの電流振幅は、０Ａ～１１００Ａの範囲内であり得る。さらに、高電流溶接段階ＨＳＰの開始時に、適宜設定された関連する溶接サイクルＳＺで、溶接電極２とワークピースＷとの間の間隙をイオン化するために、溶接アークＳＬＢの非接触点火のための高周波点火パルスＺＩが印加される。図２の例示的な実施形態の場合、１つの点火パルスのみが示されている。しかしながら、高電流段階ＨＳＰの開始時に複数の点火パルスＺを生成することもできる。

【0024】

溶接サイクルＳＺは、図２に示すように、様々なパラメータを含む。これらのパラメータは、高電流溶接段階ＨＳＰの持続時間Δｔ_１、低電流溶接段階ＮＳＰの持続時間Δｔ_２、低電流溶接段階ＮＳＰの持続時間Δｔ_２に対する高電流溶接段階ＨＳＰの持続時間Δｔ_１の比、高電流溶接段階ＨＳＰで流れる基本溶接電流Ｉの電流振幅Ｉ_ＨＳＰ、低電流溶接段階ＮＳＰで流れる溶接電流Ｉの電流振幅Ｉ_ＮＳＰ、低電流溶接段階ＮＳＰで流れる基本溶接電流Ｉ_ＮＳＰの電流振幅に対する高電流溶接段階ＨＳＰで流れる基本溶接電流Ｉ_ＮＳＰの電流振幅の比、高電流溶接段階ＨＳＰで溶接電流Ｉに重畳される電流パルスＳＩの振幅Ｉ_ＳＩ及び周波数Ｆ_ＳＩ、および高電流溶接段階ＨＳＰの開始時に印加することができる点火パルスＺＩの振幅Ｉ_ＺＩ、周波数及び極性である。

【0025】

溶接士またはユーザは、溶接プロセスの前または間に、１つの可能な実施形態におけるユーザインタフェース６を介して様々な溶接パラメータを設定することができる。さらに、溶接ジョブの溶接サイクルＳＺのパラメータは、溶接プロセスの前または間に検出された測定値に依存して状況に応じて設定することができる。高電流溶接段階ＨＳＰにおける溶接電流Ｉの電流振幅は、最大１０００アンペアであり得る。

【0026】

溶接アークＳＬＢを点火するために、高電流溶接段階ＨＳＰの開始時に高周波点火パルスＺＩが印加される。溶接アークＳＬＢを点火する目的で、異なる点火プロセス、特にＨＦ点火を実行することができる。有利には、ＨＦ点火は逆極性を有する（逆極性点火ＲＰＩ）。非接触点火手順は、複数のパルスパケット内の高周波点火パルスＺＩを用いて実行することができる。溶接アークＳＬＢの非接触点火は、主に、溶接電極２とワークピースＷとの間の間隔をイオン化する役割を果たす。溶接アークＳＬＢの点火後、溶接電流Ｉがオンに切り替えられる。高周波点火パルスＺＩは、１つまたは複数のパルスパケット内で、点火持続時間内に所定の周波数で印加され得る。その結果、溶接電極２とワークピースＷとの間の空気または周囲ガスの予備イオン化が達成されて、溶接アークＳＬＢの迅速かつ確実な点火が行われる。パルスパケットは、複数の点火パルス、例えば最大５００個のＨＦ点火パルスを含むことができる。点火パルスＺＩの数は、選択された点火持続時間および点火パルスＺＩの周波数に依存し得る。溶接回路へのＨＦ点火の結合は、例えば、容量的（コンデンサ）または誘導的（コイル）に行うことができる。１つの可能な実施形態では、点火パルスＺＩの周波数および数は、異なる用途に対して設定することができる。パケット内で印加される点火パルスＺＩによって、溶接アークＳＬＢの正確で信頼性のある迅速な点火を達成することが可能である。

【0027】

点火が実行された後、図２に同様に示されるように、生成された溶融池内に振動を生成するために、高電流溶接段階ＨＳＰのさらなる過程において電流パルスＳＩが高電流振幅Ｉ_ＨＳＰに重畳される。これらの電流パルスＳＩの振幅Ｉ_ＳＩも同様に設定することができる。高基本溶接電流Ｉ_ＨＳＰに重畳された電流パルスＳＩによる、高電流溶接段階ＨＳＰ中のパルス的なエネルギーの導入によって、溶融池が振動させられる。溶融池の振動により、関与するワークピースＷ間で溶融池がより一緒に流れ易くなる。さらに、もたらされるエネルギー入力は、電流パルスの振幅Ｉ_ＳＩによってより正確に制御することができる。１つの可能な実施形態では、電流パルスＳＩの様々なパルスパラメータ、特にパルス高さ、パルス幅、パルス周波数、パルス休止およびパルス形状は、電流源５上のユーザインタフェース６を介して設定することができる。

【0028】

図３は、本発明による溶接方法の動作モードを説明するためのさらなる信号図を示す。図示された実施形態では、高周波点火パルスＺＩの印加は、第１の溶接サイクルＳＺ中にのみ行われる。続く第２の溶接サイクルＳＺの間、溶接アークＳＬＢは、高周波点火パルスＺＩを印加することなく点火される。図３に示す例示的な実施形態の場合、低電流溶接段階ＮＳＰ中の電流振幅Ｉ_ＮＳＰは０である（Ｉ_ＮＳＰ＝０Ａ）。

【0029】

図４は、本発明による方法のさらなる例示的な実施形態を示す。図４に示す例示的な実施形態の場合、低電流溶接段階ＮＳＰ中の電流振幅Ｉ_ＮＳＰは、０ではなく、その代わりに、ユーザによって例えば０～３アンペアの指定範囲内に設定することができる。高電流溶接段階ＨＳＰ中の重畳された電流パルスＳＩの期間（デューティサイクル）は、同様に図４に示されており、かつ１つの可能な実施形態において、エネルギー入力を制御するためにユーザによって適宜設定され得る。より多くのパルスが設定されるほど、エネルギー入力はより高くなる。この例示的な実施形態の場合、溶接アークＳＬＢは、高周波点火パルスＺＩを印加することなく点火される。

【0030】

図５は、本発明による方法のさらなる例示的な実施形態を示す。この実施形態の場合、０～３アンペアの範囲内の低電流振幅Ｉ_ＮＳＰを有する溶接電流Ｉが、低電流溶接段階ＮＳＰ中に同様に流れる。図５に示される例示的な実施形態の場合、電流パルスＳＩは、高電流溶接段階ＨＳＰ中に高電流振幅Ｉ_ＨＳＰに重畳されない。従って、電流パルスＳＩ及び正極性ＺＩを有する高周波点火パルスは、好ましくは、ユーザの用途及び優先度に応じてオン又はオフに切り替えられ得る。

【0031】

図６は、本発明による方法のさらなる例示的な実施形態を示す。図示された例示的な実施形態の場合、低電流溶接段階ＮＳＰ中に電流は流れない（Ｉ_ＮＳＰ＝０Ａ）。さらに、溶接アークＳＬＢは、各溶接サイクルＳＺ（逆極性点火ＲＰＩ）の開始時に、ＨＦ点火パルスＺＩによってそれぞれ点火される。

【0032】

図７に示す例示的な実施形態の場合、電流パルスＳ１は、高電流溶接段階ＨＳＰ及び低電流溶接段階ＮＳＰの両方において印加される。
図８は、本発明による方法の動作モードを説明するためのさらなる信号図を示す。図８は、全体として可能な溶接ジョブを形成する複数の溶接サイクルＳＺを示す。図示の例示的な実施形態の場合、溶接ジョブ内の溶接サイクルＳＺの高電流溶接段階ＨＳＰの電流振幅Ｉ_ＨＳＰは、開始時にランプ状に増加し、複数の溶接サイクルＳＺにわたって一定に維持され、終了時にランプ状に減少する。１つの可能な実施形態では、溶接ジョブ内に含まれる様々な溶接サイクルＳＺの溶接パラメータは、個別に設定され得る。さらなる可能な実施形態では、例えば図８に示されるような特定の基本特性曲線ＧＫＬは、データメモリから読み出すことができ、任意選択的に、溶接プロセスの前または間に溶接士によって関連する用途のために調整または設定され得る。１つの可能な実施形態において、データメモリから読み出された基本特性曲線または溶接ジョブは、溶接パラメータが適応された溶接ジョブとしてユーザによって設定された後に、対応するデータメモリに書き戻され得る。データメモリは、例えば、溶接デバイスの溶接電流源５内に設けられ得る。対応して適応された溶接ジョブは、関連するユーザによってデータベースエントリとしてデータメモリに書き戻され、その後、後続の溶接プロセスのためにユーザによって使用され得る。このようにして、ユーザは、基本溶接特性曲線ＧＫＬをユーザの特定の要件および優先度に合わせて個別化し、必要に応じて溶接プロセスのために前記曲線をデータメモリから読み出す選択肢を有する。本発明による溶接方法は、非消耗溶接電極２の確実な点火と、溶接プロセス中のエネルギー入力の正確な設定とを可能にする。これにより、形成される溶接シームの品質を向上させることができる。

【0033】

１つの可能な実施形態において、溶接デバイス１は、表示ユニットを有するグラフィカルユーザインタフェース６を有する。グラフィカルユーザインタフェース６は、例えば、溶接電流源５に一体化され得る。代替的に、ユーザインタフェース６は、溶接トーチ３上に、または溶接デバイス１のコントローラと通信するポータブルデバイス上に設けることもできる。ユーザインタフェース６は、例えば、ユーザ又は溶接士が溶接ジョブの様々な溶接サイクルＳＺの様々な溶接パラメータを個々に設定することを可能にするタッチスクリーンを含む。好ましい実施形態において、個々の溶接サイクルＳＺを含む溶接ジョブは、ユーザインタフェース６の表示ユニット上に表示され、ユーザ自身の目的のためにユーザによって適応され得る。例えば、１つの可能な実施形態において、図８に示される溶接ジョブは、表示ユニットを介してユーザに表示される。ユーザは、タッチスクリーンを対応して操作することによって、溶接ジョブの特定のポイント、例えば、個々の溶接サイクルＳＺの特定の段階（ＨＳＰ，ＮＳＰ）にズームインすることができる。例えば、２本の指を反対方向に移動させることによって、溶接ジョブ内の特定の点にズームインまたはフォーカスして、この位置で特定の溶接パラメータを手動で設定することが可能である。例えば、ユーザは、対応する指の動きによって、タッチスクリーン上の振幅および持続時間または期間を減少または延長または増加させることができる。これにより、ユーザは、対応する溶接ジョブを迅速かつ直感的に適応させることができる。例えば、ユーザは、手動入力コマンドによって、例えばタッチスクリーンの表面をタップすることによって、様々な溶接サイクルＳＺに対して個別に溶接サイクルＳＺの開始時に点火パルスＺＩまたは点火パルスパケットを設定または解除することができる。重畳された電流パルスＳＩの振幅は、溶接ジョブの各溶接サイクルＳＺに対するユーザによる対応する入力によって個々に適応され得る。これにより、溶接ジョブまたは特性曲線を溶接士のために簡単かつ柔軟に適応させることができ、従って、個々の用途に最適に適応させることができる。高電流溶接段階ＨＳＰの開始時に印加される点火パルスＺＩの振幅、周波数及び極性は、例えばユーザによって手動で選択され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】