(57)【要約】【課題】  二段パルスランプ波を提供する。【解決手段】  多段パルスランプ波が溶接プロセス中に用いられる。第１のステージ中、比較的遅く増加する溶接出力が印加されて、溶滴を安定化させる。第２のステージ中、比較的急速な増加が、安定化した溶滴を移行させるようピークパルス出力まで印加される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
溶接出力を前進するワイヤ電極に提供して、前記電極と母材との間にアークを生成する溶接電力供給装置と、
溶接波形を前記溶接電力供給装置に提供するよう構成される波形発生器であって、前記溶接電力供給装置は前記溶接波形に従って前記溶接出力を変調する、波形発生器と、
コントローラであって、前記溶接波形を修正して、
第１のステージ中にバックグラウンドレベルから第１の目標に前記溶接出力を増加させ、
第２のステージ中に前記第１の目標から第２の目標に前記溶接出力を増加させるよう構成されるコントローラと、を備える、
システム。
【請求項２】
前記溶接出力は前記第１のステージ中に第１の変化率に従って増加し、前記溶接出力は前記第２のステージ中に第２の変化率に従って増加する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の変化率は前記第１の変化率よりも大きい、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の変化率及び前記第１の変化率は、前記波形の印加又はシールドガスのうちの少なくとも一方に基づいて決定される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記波形の印加は移動速度又は位置に関係する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の目標はピーク電流である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の目標は前記電極の大きさ又は前記電極の材質に基づいて決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
溶接波形に従って溶接出力を生成するための方法であって、
溶接電流をバックグラウンドレベルで電極に出力することと、
前記溶接波形に従って所定の時間に多段パルスを出力することと、を含み、前記多段パルスを出力することは、
前記溶接電流を前記バックグラウンドレベルから第１の目標に増加させることと、
前記溶接電流を前記第１の目標から第２の目標に増加させることと、を少なくとも含む、
方法。
【請求項９】
前記溶接電流を前記バックグラウンドレベルから前記第１の目標に増加させることは、前記溶接電流を第１の変化率で増加させることを含み、
前記溶接電流を前記第１の目標から前記第２の目標に増加させることは、前記溶接電流を第２の変化率で増加させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の変化率は前記第１の変化率よりも大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記溶接波形を用いる溶接プロセスの特性又は前記溶接プロセスのために用いられるシールドガスのうちの少なくとも１つを特定することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
更に、特定した特性又はシールドガスに基づいて、前記第１の変化率又は前記第２の変化率の少なくとも１つを決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶接プロセスの前記特性は移動速度又は溶接位置の少なくとも１つである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
更に、前記電極の大きさ又は前記電極の材質のうちの少なくとも一方を特定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
更に、前記電極の前記大きさ又は材質に基づいて前記第１の目標を決定することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の目標は前記溶接波形のピーク電流である、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
溶接装置であって、
溶接プロセスのための溶接波形を出力するよう構成される波形発生器と、
電極に溶接電力出力を提供するよう構成される電力供給装置であって、前記波形発生器からの前記溶接波形に基づいて前記溶接電力出力を変調する電力供給装置と、
前記溶接電力出力の少なくとも１つの特性を測定し、対応するフィードバック信号を生成するよう構成される少なくとも１つのフィードバック回路と、
前記少なくとも１つのフィードバック回路からの前記フィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて前記波形発生器又は前記電力供給装置のうちの少なくとも１つの動作を調整するよう構成されるコントローラと、を備え、
前記溶接波形は、ピーク出力への多段ランプ波を有するパルス溶接波形である、
溶接装置。
【請求項１８】
前記溶接波形の前記多段ランプ波は、それぞれの変化率を有する複数の相互接続される波形区間を含む、請求項１７に記載の溶接装置。
【請求項１９】
前記溶接波形の前記多段ランプ波は、バックグラウンドレベルから第１の目標出力への第１の変化率での遷移を提供する第１のステージを含む、請求項１７に記載の溶接装置。
【請求項２０】
前記溶接波形の前記多段ランプ波は、前記第１の目標出力から前記ピーク出力への第２の変化率での遷移を提供する第２のステージを含み、
前記第２の変化率は前記第１の変化率よりも大きい、請求項１９に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
前述の出願の全体を引用して本明細書中に組み込む。本願は、（ａ）開示全体を再現するように引用して本明細書中に組み込む２０１９年８月２２日出願の米国特許出願第１６／５４８，１４８号明細書、及び（ｂ）開示全体を再現するように引用して本明細書中に組み込む２０１８年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／７５２，４２１号明細書に対する優先権を主張する。
【０００２】
一般に、本発明は、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）プロセスを用いる溶接に関し、特に、溶接パドルへの移行のために溶滴を安定化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
アーク溶接において、一般的なプロセスはパルス溶接である。例えば、メタルイナートガス（ＭＩＧ）溶接等のガスメタルアーク溶接は、間隔をあけたパルスを利用して、最初に前進するワイヤ電極の端部を溶融し、次にワイヤの端部からアークを介して母材に溶融金属を溶着させる。理想的な条件において、パルス溶接プロセスの各パルス中に、溶滴（例えば、溶融金属の小滴）が移行する。従来、パルス溶接プロセスは比較的高い電圧を利用しており、従って、電極の端部と母材との間の隙間は比較的大きくなる。これにより、短絡の発生と、結果として生じるスパッタ又は不安定性が制限されるが、移動速度も制限されている。
【０００４】
短いアーク長でパルス溶接等の溶接プロセスを操作することには利点がある。例えば、短いアーク長は、低い実効入熱、低い出力電圧、及び速い移動速度を促進する。加えて、短いアーク長でのパルス溶接は、通常、より小さな溶滴形成及び改善された溶接品質を可能にする。アーク長が短いと、短絡が予想されるが、様々なクリアリング反応が用いられて、最小限のスパッタで短絡を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，３０４，２６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下の発明の概要は、本明細書中で検討する装置、システム、及び／又は方法の幾つかの態様の基本的な理解を提供するために、簡易化した概要を提示する。この概要は、本明細書中で検討する装置、システム、及び／又は方法の広範な概略ではない。概要は、かかる装置、システム、及び／又は方法の重要な構成要素を特定し、又はそれらの適用範囲を詳細に描写する意図はない。その唯一の目的は、後半で提示するより詳細な説明への前置きとして、簡略化した形態で幾つかの概念を提示することにある。
【０００７】
様々な実施形態において、多段パルスランプ波が溶接プロセス中に用いられる。一実施例において、第１のステージ中、比較的遅く増加する溶接出力が印加されて、溶滴を安定化させる。第２のステージ中、比較的速く増加する溶接出力が印加される。二段ランプ波において、溶接出力は、安定化した溶滴を移行させるために、第２のステージ中にピークパルス出力まで増加する。３つ以上のステージが実施される場合、後続の各ステージは、前のステージよりも相対的に大きい溶接出力の変化（例えば、増加勾配）を有する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様によれば、溶接出力を前進するワイヤ電極に提供して、電極と母材との間にアークを生成する溶接電力供給装置を含むシステムが提供される。システムは、更に、溶接波形を溶接電力供給装置に提供するよう構成される波形発生器を含み、溶接電力供給装置は溶接波形に従って溶接出力を変調する。加えて、システムはコントローラを含んでいる。コントローラは、溶接波形を修正して、第１のステージ中にバックグラウンドレベルから第１の目標に溶接出力を増加させ、第２のステージ中に第１の目標から第２の目標に溶接出力を増加させるよう構成される。
【０００９】
別の態様によれば、溶接波形に従って溶接出力を生成するための方法が提供される。方法は、溶接電流をバックグラウンドレベルで電極に出力することと、溶接波形に従って所定の時間に多段パルスを出力することとを含む。多段パルスを出力することは、溶接電流をバックグラウンドレベルから第１の目標に増加させることと、溶接電流を第１の目標から第２の目標に増加させることとを少なくとも含む。
【００１０】
更に別の態様によれば、溶接装置が提供される。溶接装置は、溶接プロセスのための溶接波形を出力するよう構成される波形発生器を含む。溶接装置は、また、電極に溶接電力出力を提供するよう構成される電力供給装置も含み、電力供給装置は波形発生器からの溶接波形に基づいて溶接電力出力を変調する。加えて、溶接装置は、溶接電力出力の少なくとも１つの特性を測定し、対応するフィードバック信号を生成するよう構成される少なくとも１つのフィードバック回路と、少なくとも１つのフィードバック回路からのフィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて波形発生器又は電力供給装置のうちの少なくとも１つの動作を調整するよう構成されるコントローラとを含む。溶接波形は、ピーク出力への多段ランプ波を有するパルス溶接波形である。
【００１１】
本発明のこれら及び他の態様は、図面、詳細な説明、及び添付特許請求の範囲に照らし合わせて考察した場合に明らかとなるであろう。
【００１２】
本発明は、ある特定の部品及び部品の配置において物理的な形態を取ってもよく、その好ましい実施形態を、明細書において詳細に説明し、これに関する部分を形成する添付図面において図示する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、１つ以上の態様による二段パルスランプ波を実施する溶接システムの例示的で非限定的な実施形態の略ブロック図である。
【図２】図２は、１つ以上の態様による例示的で非限定的な溶接波形のグラフである。
【図３】図３は、１つ以上の態様による例示的で非限定的な溶接波形のグラフである。
【図４】図４は、１つ以上の態様による例示的で非限定的な溶接波形のグラフである。
【図５】図５は、１つ以上の態様による二段パルスランプ波を示す例示的で非限定的な溶接波形のグラフである。
【図６】図６は、１つ以上の態様による溶接プロセス中の二段パルスランプ波のための例示的で非限定的な実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、溶接プロセス中に多段パルスランプ波を提供するシステム及び方法に関する。特に、パルスモード溶接プロセス中、溶接装置はピーク電流のパルスを出力する。このピーク電流のパルスの間、消耗電極（例えば、溶接ワイヤ）上に形成された溶融金属の溶滴は、溶接パドルに移行する。すなわち、溶滴は電極から分離し、アークを介して母材上の溶接パドルに移動する。パルスは通常、急速に印加される比較的高い電流を伴う（例えば、電流は低いレベルからピークレベルに急速に増加する）。急速に印加される高電流は、結果としてスパッタ又は溶滴の不完全な移行を生じる可能性がある。この発生を防ぐために、電流をピーク電流まで段階的に増加させてもよい。各ステージで、電流はそれぞれの目標に対してそれぞれの速度で増加する。ステージは、所定のステージに対して、増加率が前のステージよりも大きくなるように、次から次へと進行してもよい。前のステージの目標出力は後続のステージの開始出力となる。かかるステージは、低レベル（例えば、バックグラウンド電流）からパルスのピーク電流への遷移を形成するよう共に連鎖させることができる。
【００１５】
２つのステージを有する実施例において、電流はバックグラウンド電流から第１のステージにおける遷移電流を僅かに下回る目標電流まで緩やかに増加する。第２のステージにおいて、電流はピーク電流までより急速に増加する。第１のステージは、第２のステージ中又はその後の移行前に溶滴を安定化することを可能にする。
【００１６】
様々な実施形態をここで図面を参照して説明し、図面において同様の参照番号は、全体を通して同様の構成要素を参照するために用いられる。以下の説明において、説明する目的で、多数の具体的な詳細を実施形態の完全な理解を提供するために説明する。しかしながら、本明細書中で説明する特徴は、これらの具体的な詳細が無くとも実施できることは明らかであろう。加えて、他の実施形態は可能であり、本明細書中で説明する特徴は、説明するような方法以外で実施され、実行されることも可能である。本明細書中で用いる用語及び語法は、本発明の理解を促進する目的で採用されており、限定するものとして捉えるべきではない。
【００１７】
最初に図１を参照すると、溶接プロセス中に二段パルスランプ波を実行するよう構成される例示的で非限定的な溶接システム１００の略ブロック図が示されている。溶接システム１００は、溶接プロセスを実行するために、消耗溶接電極Ｅ及び母材Ｗに動作可能に結合されている。溶接システム１００は、３相入力であってもよい入力電力１１２を溶接出力電力に変換することができる電力供給装置１１０を含んでいる。電力供給装置は、例えば、インバータ型電力変換器又はチョッパ型電力変換器であってもよい。溶接システム１００は、更に、溶接ワイヤ（例えば、電極Ｅ）を溶接出力電力に接続する、例えば、溶接ガン（図示せず）を介して溶接ワイヤを供給することができるワイヤ送給装置１６０を含む。
【００１８】
システム１００は、また、電力供給装置１１０と電極Ｅとの間に動作可能に接続される電流分流器１５２（又は同様の装置）を含んでいてもよい。電流分流器１５２は、溶接出力電流を電流フィードバック回路１５０に供給して電力供給装置１１０によって生成される溶接出力電流を測定する。システム１００は、更に、電力供給装置１１０によって出力される溶接電圧を検知するための電圧フィードバック回路を含む。
【００１９】
溶接システム１００は、電圧フィードバック回路１４０及び電流フィードバック回路１５０に動作可能に接続されるコントローラ１３０を含んでいる。コントローラ１３０は、溶接出力を表す信号の形で検知される電流及び電圧を受信してもよい。図１に示すように、システム１００は、また、コントローラ１３０に結合された波形発生器１２０を含んでいてもよい。波形発生器１２０は溶接波形信号を電力供給装置１１０に出力する。電力供給装置１１０は、波形発生器１２０からの溶接波形信号に基づき、入力電力１１２を溶接出力電力に変換することによって変調された溶接出力（例えば、電圧及び電流）を生成する。波形発生器１２０は、コントローラ１３０からコマンド信号を受信し、コマンド信号に基づいてリアルタイムで溶接波形信号を適合させる。コントローラは、一実施形態に従って、論理回路、プログラマブルマイクロプロセッサ、及びコンピュータメモリを含んでいてもよい。
【００２０】
一態様によれば、コントローラ１３０は、電圧フィードバック回路１４０からの電圧信号、電流フィードバック回路１５０からの電流信号、又は２つの信号の組み合わせを用いて、溶接プロセス中に、短絡が電極Ｅと母材Ｗとの間に発生している場合、短絡が解消されようとしている場合、及び短絡が実際に解消される場合を判断してもよい。短絡が発生している場合及び短絡が解消される場合を判断する例示の技術は、（特許文献１）に記載されており、その全てを引用して本明細書中に組み込む。コントローラは、短絡の検出に応じて、波形発生器１２０からの溶接波形信号を修正してもよい。一態様によれば、電力供給装置１１０への入力の前に溶接波形信号に追加又はそれと組み合わされる部分波形信号を出力してもよい。従って、電力供給装置１１０は、短絡応答及び溶接波形信号に従って溶接出力を変調する。
【００２１】
溶接システム１００は、波形発生器１２０によって生成される溶接波形の一部を調整するために、溶接プロセスの測定パラメータを利用できることを正しく認識されたい。例えば、測定パラメータは、数ある中でも、電流測定値の微分値、電圧測定値の微分値、抵抗測定値の微分値、電力の微分値等であるが、これらに限定されない溶接プロセス中の経時的な溶接パラメータの微分値であってもよい。その上、溶接パラメータの微分値はリアルタイムで検出することができる。溶接パラメータの微分値は、数ある中でも、溶接プロセス、波形、波形の一部、それらの組み合わせの変化に対するトリガとなり得る。
【００２２】
一態様によれば、波形発生器１２０は、パルスのための多段ランプ波を含む修正された波形を出力してもよい。コントローラ１３０は、標準パルス形状を利用するか、又は多段ランプ波を利用するよう波形発生器１２０に選択的に命令してもよい。加えて、コントローラ１３０は、多段ランプ出力を定義するパラメータにより波形発生器１２０を構成してもよい。パラメータは、各ステージと各ステージにそれぞれ関連する１つ以上の変化率を分離する１つ以上の遷移電流レベルを含んでいてもよい。例として、二段ランプ出力は、第１のステージに関連する第１の目標レベル及び第１の変化率、並びに第２のステージに関連する第２の目標レベル及び第２の変化率によって定義されてもよい。
【００２３】
ステージ数、及び各ステージに対するそれぞれのパラメータは、ワイヤ径及び／又は材質に基づいて決定されてもよい。一実施例において、ワイヤ径及び種類はコントローラ１３０に入力されてもよく、コントローラ１３０は、ルックアップ表又は所定値を有する他のデータ構造を利用して、ワイヤ径及び種類に基づいてランプパラメータを選択する。別の態様において、パラメータ（例えば、変化率）は、波形の印加（すなわち、速い移動速度、位置ずれ、等）、用いられるシールドガス、又は他の要因に基づいて決定されてもよい。更なる実施例において、コントローラ１３０は、溶滴の状態を示す情報を提供する他のソースから入力を受信してもよい。その入力に基づいて、コントローラ１３０は性能を向上させるようランプパラメータを調整してもよい。
【００２４】
多段作業用に構成されると、電力供給装置１１０は波形発生器１２０の出力に基づいて溶接出力を変調する。例えば、二段ランプ波に対して、電力供給装置１１０は溶接出力を第１の変化率で第１の目標電流まで増加させる。第１の目標電流に達すると、電力供給装置１１０は溶接出力を第２の変化率で第２の目標レベルまで増加させることに移行する。その後、電力供給装置１１０は溶接出力をバックグラウンドレベルに戻すよう低減させることができる。
【００２５】
図２〜図４を参照すると、多段パルスランプ波のない例示的な波形を示している。図２において、パルス溶接プロセスのための理想的な溶接波形２００が示されている。図示するように、波形はバックグラウンド電流部分２０４によって離間された間隔を有するピーク電流パルス２０２を含んでいる。テールアウト部分の間（すなわち、ピーク２０２とバックグラウンド電流部分２０４との間）、低減する電流は、溶滴が移行するにつれてプラズマ力を緩和する。パルス間の期間２０６は、固定周波数溶接プロセスを有する一定であってもよい。
【００２６】
図３において、例示的な溶接波形３００は、極めて短いアーク長に対して設計された高速パルスモードを示している。波形３００は、また、短いアーク長が短絡の可能性を高める可能性があるため、スパッタを低減する短絡応答も含んでいる。図３に示すように、波形３００は、バックグラウンドレベルからピーク電流レベルまでのパルスランプ波を含むパルス３０２を含んでいる。ピークパルスの後、波形３００はプラズマ力を緩和するために電流を減少させる。３０４において、溶滴が溶接パドルに接触し、アークが崩壊するため、短絡が発生してもよい。プラズマブースト部３０６は短絡を解消する。プラズマブースト３０６は、溶接パドルを電極から追い払って、分離を生じさせ、パドルの安定したリズムを生成する。プラズマブースト後、波形３００はバックグラウンドレベル３０８に戻る。
【００２７】
図４は、波形３００と同様の高速パルスモードによる表面張力移行の態様を利用する波形４００を示す。波形４００は、ピーク電流へのランプ波とそれに続くテールアウトを有するパルス部４０２を含む。短絡が発生すると、応答部４０４がトリガされ、電流は短絡を解消することが可能となるよう低レベルに保持される。溶滴が引き離されると、スパッタが低電流のために低減する。短絡が解消された後、バックグラウンドレベル４０８に戻る前にプラズマブースト４０６が印加される。
【００２８】
図５を参照すると、様々な態様による多段パルスランプ波を示す部分波形５００を示している。図５に示す実施例において、波形５００は二段ランプ波を含んでいる。ランプ波は３つ以上のランプ波を含んでいてもよいことを正しく認識されたい。多段ランプ波は、図２〜４に示す波形又はパルスを含むその他の波形と共に用いられてもよい。
【００２９】
図５の例において、第１のステージ５０２は、バックグラウンドレベル５０６から第１の目標５０８への遷移を伴う。第１のステージ５０２の間の遷移は、第１の目標５０８への増加がどれだけ速く起こるかを指定する第１の変化率を有する。本明細書中で利用されるように、第１の変化率は、平均変化率であってもよく、又は目標電流がその終わりに達成される時間窓と見なされてもよい。言い換えれば、第１のステージ５０２の間の実際のランプ波は非線形であってもよい。第１の目標５０８に到達すると、波形５００は第２のステージ５０４に遷移し、これは第２の目標５１０までの溶接出力の更なる増加を伴う。一態様において、第２の目標５１０はピーク電流に対応してもよい。第２のステージ５０４中の第１の目標５０８から第２の目標５１０への遷移は、第２の変化率に従って生じる。
【００３０】
一態様によれば、第２の変化率は第１の変化率より大きくてもよい。第１のステージ５０２中のより遅い変化は、第２のステージ５０４中にピーク電流が印加される前に溶滴が安定することを可能にする。従って、溶滴の移行が改善され、スパッタが減少する。
【００３１】
ここで図６を参照すると、多段パルスランプ波に関する図示のフロー図に関連して方法論が説明されている。説明される方法論は、コントローラ、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、又は論理回路（コントローラ１３０等）によって実行されて、溶接プロセス中に溶接システム（例えば、システム１００）によって多段パルスランプ波を実行することができる。
【００３２】
図６は、溶接プロセス中に多段パルスランプ波を実施するための方法６００のフロー図を示している。図６において、二段ランプ波が説明されている。しかし、それぞれの目標及び変化率を有する複数のステージは、説明する２つのステージと同様の方法で共に順序付けて処理することができることを正しく認識されたい。６０２において、溶接出力を第１の変化率に従って第１の目標まで増加させる。６０４において、溶接出力増加は、第２の変化率に従って第２の目標への増加まで遷移する。第２の変化率は第１の変化率よりも大きくてもよい。６０６において、溶接出力はバックグラウンドレベルまで低減される。
【００３３】
上記の実施例は、２つのステージを有する多段ランプ波について詳しく説明している。３つ以上のステージがバックグラウンドレベルからピークレベルまで溶接出力を増加させるために利用されてもよいことを正しく認識されたい。例えば、複数のステージにより、溶接波形に対する増加を実施することができる。複数のステージは、先行ステージの最終目標が後続ステージの開始レベルになるように相互接続することができる。複数のステージの各ステージは、関連する目標レベル及び変化率を有することができる。ステージの数及びステージの順序は、溶融金属の溶滴の安定した形成及び溶接パドルへの移行を提供するよう決定することができる。
【００３４】
一実施形態によれば、溶接出力を前進するワイヤ電極に提供して、電極と母材との間にアークを生成する溶接電力供給装置を含むシステムが提供される。システムは、また、溶接波形を溶接電力供給装置に提供するよう構成される波形発生器も含み、溶接電力供給装置は溶接波形に従って溶接出力を変調する。加えて、システムはコントローラを含んでいる。コントローラは、第１のステージ中にバックグラウンドレベルから第１の目標に溶接出力を増加させ、第２のステージ中に第１の目標から第２の目標に溶接出力を増加させるよう構成される。
【００３５】
この実施形態の様々な例によれば、溶接出力は第１のステージ中に第１の変化率に従って増加し、溶接出力は第２のステージ中に第２の変化率に従って増加する。第２の変化率は第１の変化率よりも大きい。第２の変化率及び第１の変化率は、波形の印加又はシールドガスのうちの少なくとも一方に基づいて決定される。波形の印加は移動速度又は位置に関係する。第２の目標はピーク電流である。第１の目標は電極の大きさ又は電極の材質に基づいて決定される。
【００３６】
別の実施形態によれば、一方法が提供される。方法は、溶接電流をバックグラウンドレベルで電極に出力することと、溶接波形に従って所定の時間に多段パルスを出力することとを含む。多段パルスを出力することは、溶接電流をバックグラウンドレベルから第１の目標に増加させることと、溶接電流を第１の目標から第２の目標に増加させることとを少なくとも含む。
【００３７】
様々な実施例によれば、溶接電流をバックグラウンドレベルから第１の目標に増加させることは溶接電流を第１の変化率で増加させることを含み、溶接電流を第１の目標から第２の目標に増加させることは溶接電流を第２の変化率で増加させることを含む。第２の変化率は第１の変化率よりも大きい。方法は、また、溶接波形を用いる溶接プロセスの特性又は溶接プロセスのために用いられるシールドガスのうちの少なくとも１つを特定することを含んでいてもよい。更に、方法は、特定した特性又はシールドガスに基づいて、第１の変化率又は第２の変化率の少なくとも１つを決定することを含む。溶接プロセスの特性は移動速度又は溶接位置のうちの少なくとも１つである。別の例において、方法は、電極の大きさ又は電極の材質のうちの少なくとも一方を特定することを含む。この実施例において、方法は、また、電極の大きさ又は材質に基づいて第１の目標を決定することを含んでいてもよい。第２の目標は溶接波形のピーク電流である。
【００３８】
更に別の実施形態において、溶接装置が提供される。溶接装置は、溶接プロセスのための溶接波形を出力するよう構成される波形発生器を含む。溶接装置は、また、溶接電力出力を電極に提供するよう構成される電力供給装置も含んでいる。電力供給装置は、波形発生器からの溶接波形に基づいて溶接電力出力を変調する。溶接装置は、溶接電力出力の少なくとも１つの特性を測定し、対応するフィードバック信号を生成するよう構成される少なくとも１つのフィードバック回路と、少なくとも１つのフィードバック回路からのフィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて波形発生器又は電力供給装置のうちの少なくとも１つの動作を調整するよう構成されるコントローラとを含む。溶接波形は、ピーク出力への多段ランプ波を有するパルス溶接波形である。
【００３９】
一実施例において、溶接波形の多段ランプ波は、それぞれの変化率を有する複数の相互接続された波形区間を含んでいる。溶接波形の多段ランプ波は、バックグラウンドレベルから第１の目標出力への第１の変化率での遷移を提供する第１のステージを含んでいる。溶接波形の多段ランプ波は、第１の目標出力からピーク出力への第２の変化率での遷移を提供する第２のステージを含んでいる。第２の変化率は第１の変化率よりも大きい。
【００４０】
上記の実施例は、本発明の様々な態様の幾つか可能性のある実施形態の単なる例示であり、同等の代替及び／又は変形例は、本明細書及び添付図面を読み、理解することにより同業者にとって考え付くであろう。特に、上で説明したコンポーネント（アセンブリ、装置、システム、回路、等）によって実行される様々な機能に関して、かかるコンポーネントを説明するために用いられる用語（「意味」に対する言及を含む）は、特に指定しない限り、本発明の図示した実装内の機能を実行する開示構造と構造的に同等ではないとしても、説明したコンポーネントの特定の機能（例えば、機能的に同等である）を実行するハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせ等の任意のコンポーネントに相当することを意図している。加えて、本発明の特定の特徴は、幾つかの実装のうちの１つだけに関して開示されていてもよいが、かかる特徴は、任意の所定又は特定の用途にとって望ましく、有利であってもよいような他の実装の１つ以上の他の特徴と組み合わされてもよい。また、用語「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有すること（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「持つ（ｗｉｔｈ）」、又はそれらの変形例が詳細な説明及び／又は特許請求の範囲において用いられる範囲で、かかる用語は、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と類似の方法で包括することを意図している。
【００４１】
この明細書は実施例を用いて、任意の装置又はシステムを作成及び用いることと、任意の組み合わせた方法を実行することとを含む、最良の形態を含む本発明を開示し、また、当業者が本発明を実施することを可能にしている。本発明の特許を受けることができる適用範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に生じる他の実施例を含んでいてもよい。かかる他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異なっていない構造的構成要素を有していれば、又は、それらが特許請求の範囲の文言とは不十分な差異を有する同等の構造的構成要素を含んでいれば、特許請求の範囲の適用範囲内にあることを意図している。
【００４２】
本発明を実施するための最良の形態を、その時点で出願人が知る最良の形態を示すためにここで説明した。実施例は、説明するためだけのものであり、特許請求の範囲の適用範囲及び利点によって判断されるように本発明を制限することを意味しない。発明を、好ましい実施形態及び代替実施形態を参照して説明してきた。明らかに、他の者にとって、変形例及び代替例は、明細書を熟読し、理解することによって生じるであろう。それらが添付特許請求の範囲の適用範囲、又はそれらの均等物内にある限り、かかる全ての変形例及び代替例を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００４３】
１００  溶接システム
１１０  電力供給装置
１１２  入力電力
１２０  波形発生器
１３０  コントローラ
１４０  電圧フィードバック回路
１５０  電流フィードバック回路
１５２  電流分流器
１６０  ワイヤ送給装置
２００、３００、４００、５００  波形
２０２  ピーク電流パルス
２０４  バックグラウンド電流部分
２０６  パルス間の期間
３０２  パルス
３０６、４０６  プラズマブースト
３０８，４０８，５０６  バックグラウンドレベル
４０２  パルス部
４０４  応答部
５０２  第１のステージ
５０４  第２のステージ
５０８  第１の目標
５１０  第２の目標
Ｅ  電極
Ｗ  母材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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