(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接システムのためのチップ保護手段を提供する。【解決手段】溶接システムのアークフレアリングイベントを防止する方法が提供される。この方法は、コントローラにより、溶接システムのリアルタイム溶接出力特性を特定するステップ５０４を含む。この方法は、コントローラにより、リアルタイム溶接出力特性を閾値溶接出力特性と比較するステップ５１０を追加的に含む。この方法は、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えるという特定に応答して溶接システムの動作特性を制御するステップ５１２をさらに含む。【選択図】図１０
2020157376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラにより、溶接システムのリアルタイム溶接出力特性を特定するステップと、
前記コントローラにより、前記リアルタイム溶接出力特性を閾値溶接出力特性と比較するステップと、
前記コントローラにより、前記リアルタイム溶接出力特性が前記閾値溶接出力特性を超えるという特定に応答して前記溶接システムの動作特性を制御するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記閾値溶接出力特性は、複数の溶接出力特性の平均に基づき、前記溶接システムの前記動作特性は、前記リアルタイム溶接出力特性が前記閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に応答して制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リアルタイム溶接出力特性が前記閾値溶接出力特性より低くなるまで前記閾値溶接出力特性の計算を休止するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記コントローラにより、前記複数の溶接出力特性の前記平均を前記リアルタイム溶接出力特性から差し引くことによって溶接出力チェックを特定するステップをさらに含み、前記リアルタイム溶接出力特性を前記閾値溶接出力特性と比較するステップは、前記溶接出力チェックを所定の溶接出力特性オフセットと比較するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の溶接出力特性オフセットは、前記溶接システムによって使用されるワイヤ電極の材料、前記ワイヤ電極の直径、前記溶接システムによって使用されるガスの組成又は前記ワイヤ電極に供給されるエネルギーの少なくとも１つに基づく、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接システムの前記動作特性を制御するステップは、前記溶接システムのワイヤ電極の送給速度を調節するステップ、前記ワイヤ電極に供給される電流を調節するステップ及びアラートを生成するステップの１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記アラートを生成するステップは、
前記コントローラにより、デジタル信号をネットワーク上で遠隔コンピューティングデバイスに送信するステップであって、前記デジタル信号は、警告メッセージを含む、ステップと、
前記コントローラにより、前記警告メッセージに応答して前記遠隔コンピューティングデバイスから命令を受信するステップと、
前記コントローラにより、前記命令に基づいて前記溶接システムを制御するステップと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記リアルタイム溶接出力特性を特定するステップは、
パルス波形データを受信するステップであって、前記パルス波形データは、複数の周期的に繰り返すパルスを含む、ステップと、
前記パルス波形データの平均を前記複数の周期的パルスの各々の最後の部分から特定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記リアルタイム溶接出力特性は、前記複数の周期的に繰り返すパルスの各々の前記最後の部分の約０．２ミリ秒の期間にわたる前記パルス波形データの前記平均に基づいて特定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
リアルタイム溶接出力特性を特定するように構成された溶接制御ユニットと、
前記溶接制御ユニットに動作可能に連結されたコンタクトチップと
を含むシステムであって、前記溶接制御ユニットは、前記コンタクトチップにおける溶接出力を前記リアルタイム溶接出力特性に基づいて制御するように構成される、システム。
【請求項１１】
前記溶接制御ユニットは、閾値溶接出力特性を複数の溶接出力特性の平均に基づいて特定するように構成され、前記コンタクトチップにおける前記溶接出力は、前記リアルタイム溶接出力特性が前記閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に基づいて制御される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記溶接制御ユニットに通信可能に連結されたユーザインタフェースをさらに含み、前記ユーザインタフェースは、前記コンタクトチップに関する溶接パラメータを受信するように構成され、前記溶接制御ユニットは、前記閾値溶接出力特性を前記コンタクトチップに関する前記溶接パラメータに基づいて特定するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記溶接制御ユニットに通信可能に連結されたネットワーク通信インタフェースをさらに含み、前記ネットワーク通信インタフェースは、遠隔コンピューティングデバイスにデータを送信し、且つそれからデータを受信するように構成され、前記溶接制御ユニットは、前記リアルタイム溶接出力特性が前記複数の溶接出力特性の前記平均を所定のインピーダンス特性オフセットだけ超えるという特定に基づいて、警告メッセージを前記遠隔コンピューティングデバイスに送信するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記溶接制御ユニットは、パルス波形データを受信するように構成され、前記パルス波形データは、複数の周期的に繰り返すパルスを含み、前記溶接制御ユニットは、前記複数の周期的に繰り返すパルスの各々の最後の部分からの前記パルス波形データの平均を特定するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記リアルタイム溶接出力特性は、前記複数の周期的パルスの各々の前記最後の部分の約０．２ミリ秒の期間にわたる前記パルス波形データの前記平均に基づいて特定される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
機械可読命令を記憶するメモリと、プロセッサとを含む溶接制御ユニットを含む装置であって、前記機械可読命令は、前記プロセッサに、
溶接システムに関する電圧データを受信することと、
前記溶接システムに関する電流データを受信することと、
前記電圧データ又は前記電流データの少なくとも１つに応答して前記溶接システムの動作特性を制御することと
を含む動作を実行させるように構成される、装置。
【請求項１７】
前記機械可読命令は、前記プロセッサに、前記電圧データを前記電流データで割ることによってリアルタイム溶接出力特性を特定させ、前記機械可読命令は、前記プロセッサに、閾値溶接出力特性を複数の溶接出力特性の平均に基づいて特定させ、前記動作特性は、前記リアルタイム溶接出力特性が前記閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に応答して制御される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記機械可読命令は、前記プロセッサに、前記電圧データ又は前記電流データの少なくとも１つを遠隔コンピューティングデバイスに送信させ、前記機械可読命令は、前記プロセッサに、前記遠隔コンピューティングデバイスから命令を受信させ、前記機械可読命令は、前記プロセッサに、前記命令に基づいて前記動作特性を制御させる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記電圧データ又は前記電流データの少なくとも１つを受信することは、
パルス波形データを受信することであって、前記パルス波形データは、複数の周期的に繰り返すパルスを含む、受信することと、
前記パルス波形データの平均を前記複数の周期的に繰り返すパルスの各々の最後の部分から特定することと
を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記電圧データ又は前記電流データの少なくとも１つは、前記複数の周期的に繰り返すパルスの各々の前記最後の部分の約０．２ミリ秒の期間にわたる前記パルス波形データの前記平均に基づいて特定される、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本願は、２０１９年３月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／８２４，１１７号明細書に対する優先権及びその利益を主張するものであり、その開示の全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示の特定の実施形態は、概して、アークフレアリングによるチップ損傷を防止する改良された溶接システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
既存のガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）システムは、シールドガスと消耗ワイヤ電極とを含む。電極は、溶接ガンのコンタクトチップを通して金属母材に向けて送給される。電流は、コンタクトチップを通して電極に送られ、それによって母材とワイヤ電極とを加熱して溶接継手を生成する。溶接システムの性能は、溶接ガンからのワイヤ電極の送給速度及び溶接システムからワイヤを通して母材に伝えられるパワーを含む様々なパラメータに依存する。
【０００４】
不安定なワイヤ送給の問題（例えば、送給速度の低下等）は、「アークフレアリング」又は「アークバーンバック」として知られる現象を引き起こす可能性があり、その場合、アークは、母材から反対に溶接ガンのコンタクトチップに向かって後退し始める。アークフレアリングイベント中、ワイヤの端が消耗して、最終的にフレアが溶接ガンのコンタクトチップに到達する。最終的に、ワイヤがコンタクトチップに焼付くか、又は他にコンタクトチップに損傷を与える。溶接を継続するために、オペレータは、コンタクトチップを交換又はクリーニングし、ワイヤ電極にかかわるあらゆる送給の問題を是正しなければならない。コンタクトチップの損傷の重大度に応じて、アークフレアリングは、長い設備ダウンタイムの原因となり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つの実施形態は、方法に関する。方法は、コントローラにより、溶接システムのリアルタイム溶接出力特性を特定するステップを含む。方法は、コントローラにより、リアルタイム溶接出力特性を閾値溶接出力特性と比較するステップを含む。方法は、コントローラにより、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えるという特定に応答して溶接システムの動作特性を制御するステップを追加的に含む。
【０００６】
幾つかの実施形態において、閾値溶接出力特性は、複数の溶接出力特性の平均に基づく。溶接システムの動作特性は、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に応答して制御され得る。例えば、閾値溶接出力特性は、インピーダンスの閾値変化率であり得る。リアルタイム溶接出力特性は、溶接システムの溶接アークインピーダンスの変化率であり得る。幾つかの実施形態において、溶接システムの動作特性を制御するステップは、溶接システムの動作を停止するステップをさらに含み得る。
【０００７】
本開示の他の実施形態は、システムに関する。システムは、溶接制御ユニットと、溶接制御ユニットに動作可能的に連結されたコンタクトチップとを含む。溶接制御ユニットは、リアルタイム溶接出力特性を特定するように構成される。溶接制御ユニットは、コンタクトチップにおける溶接出力をリアルタイム溶接出力特性に基づいて制御するように構成される。
【０００８】
幾つかの実施形態において、溶接制御ユニットは、閾値溶接出力特性を複数の溶接出力特性の平均に基づいて特定するように構成される。コンタクトチップにおける溶接出力は、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に基づいて制御される。
【０００９】
幾つかの実施形態において、溶接パラメータは、コンタクトチップを通過するワイヤ電極の材料、ワイヤ電極の直径、コンタクトチップ付近に分散されるガスの組成及びコンタクトチップに供給されるエネルギーの１つである。
【００１０】
本開示の他の実施形態は、装置である。装置は、機械可読命令を記憶するメモリと、プロセッサとを含む溶接制御ユニットを含む。機械可読命令は、プロセッサに、溶接システムに関する電圧データを受信することと、溶接システムに関する電流データを受信することと、電圧データ又は電流データの少なくとも１つに応答して溶接システムの動作特性を制御することとを含む動作を実行させるように構成される。
【００１１】
幾つかの実施形態において、機械可読命令は、プロセッサに、電圧データを電流データで割ることによってリアルタイム溶接出力特性を特定させる。機械可読命令は、プロセッサに、閾値溶接出力特性を複数の溶接出力特性の平均に基づいて特定させ得る。動作特性は、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を所定の時間間隔にわたって超えるという特定に応答して制御され得る。
【００１２】
幾つかの実施形態において、動作特性は、溶接システムの動作状態、溶接システムを通るワイヤ電極の送給速度、溶接システムのコンタクトチップに供給される電流及び溶接システムにより生成されるアラートの１つを含む。
【００１３】
本開示は、下記の添付図面と共に以下の詳細な説明を読むことによってよりよく理解され、図中、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】例示的な実施形態による溶接システム及び母材の側面図である。
【図１Ｂ】例示的な実施形態による、図１Ａの溶接システムの溶接ツールのコンタクトチップの斜視図である。
【図２】例示的な実施形態による、溶接システムのための制御回路のブロック図である。
【図３】例示的な実施形態による、溶接システムのコントローラのブロック図である。
【図４】例示的な実施形態による、溶接システムのためのコンピュータネットワークのブロック図である。
【図５】各種の例示的な実施形態による、アークフレアリングイベント中の溶接動作の側面図である。
【図６】各種の例示的な実施形態による、アークフレアリングイベント中の溶接動作の側面図である。
【図７】各種の例示的な実施形態による、アークフレアリングイベント中の溶接動作の側面図である。
【図８】例示的な実施形態による、アーク長に関するインピーダンスを示すグラフである。
【図９Ａ−９Ｂ】例示的な実施形態による、溶接動作中の時間に関するそれぞれ電圧及び電流を示すグラフである。
【図９Ｃ−９Ｄ】例示的な実施形態による、溶接システムのそれぞれ電流及び溶接アークインピーダンスの個別の波形パルスを示すグラフである。
【図１０】例示的な実施形態による、溶接システムの動作特性の制御方法のフロー図である。
【図１１】他の例示的な実施形態による、溶接システムの動作特性の制御方法のフロー図である。
【図１２Ａ−１２Ｃ】例示的な実施形態による、溶接システムに関する、溶接動作中の時間に関するそれぞれ第一のイベントカウンタ、第二のイベントカウンタ及び閾値溶接出力特性を示すグラフである。
【図１３】例示的な実施形態による、溶接システムのベースライン溶接出力特性の特定方法のフロー図である。
【図１４Ａ−１４Ｂ】例示的な実施形態による、溶接動作中の時間に関するそれぞれ第一のイベントカウンタ及び閾値溶接出力特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的な実施形態を詳細に示す図を参照する前に、本願は、説明文に記されるか又は図に示されている詳細又は方法に限定されないことを理解すべきである。用語は、説明を目的としているにすぎず、限定的とみなされるべきではないことも理解すべきである。
【００１６】
概して図面に関して、改良された溶接システム及び方法が示されている。溶接システム及び方法は、アークフレアリングによる溶接ツールへの損傷を防止するように構成されている。溶接システムは、溶接制御ユニットと、溶接制御ユニットに動作可能に連結されたコンタクトチップとを含む。コンタクトチップは、消耗ワイヤ電極及びシールドガスを吐出するように構成された溶接ツールの部分を形成し得る。コンタクトチップは、ワイヤ電極に電気的に連結され得る。溶接制御ユニットは、電流をコンタクトチップ（例えば、ワイヤ電極）に供給し、コンタクトチップをリアルタイム溶接出力特性に基づいて制御するように構成される。リアルタイム溶接出力特性は、ワイヤ電極と母材との間のアークフレアリングの量（例えば、アーク長）に関し得る。リアルタイム溶接出力特性は、ワイヤ電極に供給される電流、ワイヤ電極と母材との間の電圧、溶接システムのための溶接回路の溶接アークインピーダンス（例えば、電流に対する電圧の比）又は他の導出メトリクスであり得る。溶接制御ユニットは、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えるという特定に応答して是正措置を取るように構成される。是正措置には、溶接ツールの動作状態を変更すること（例えば、溶接ツールの動作を停止すること）、ワイヤ電極の送給速度を調節すること、コンタクトチップに供給される電流を調整すること、アラート若しくは警告メッセージを生成及び送信すること並びに／又は他の溶接パラメータを変更することが含まれ得る。様々な利点の中でも、アークフレアリングイベントが検出されたことに応答して溶接システムの動作を停止することにより、コンタクトチップへのワイヤバーンバック及びワイヤ電極がコンタクトチップに焼付くことによるコンタクトチップに対する関連する損傷のリスクが低減化される。
【００１７】
例示的な実施形態によれば、閾値溶接出力特性は、複数のリアルタイム溶接出力特性の関数である。例えば、閾値溶接出力特性は、所定のインピーダンス特性オフセットにリアルタイム溶接出力特性の移動平均を加算することによって特定され得る。様々な利点の中でも、溶接システムをリアルタイム溶接出力特性の移動平均に基づいて制御することにより、ワイヤバーンバックの検出の偽陽性が防止され、これは、例えば、異なる母材合金に対して溶接動作を行うことにより生じるか、又は溶接ツールを母材に関して異なる向きに位置付け直したことから生じ得る。これら及び他の有利な特徴は、本開示及び図面を参照する者に明らかであろう。
【００１８】
図１Ａを参照すると、例示的な実施形態による溶接システム１００が提供されている。溶接システム１００は、金属母材を接合するために使用されるミグ（ＭＩＧ）溶接システム又はマグ（ＭＡＧ）溶接システム等のガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）システムであり得る。溶接システム１００は、アルミニウム母材１０又は他の金属を接合するように構成されたパルス式溶接システムであり得る。代替的な実施形態において、溶接システムは、異なるシールドガス、ワイヤ電極の化学構造を使用し、且つ／又は異なる金属を接合するために使用される他の形態の溶接システムであり得る。溶接システムは、複数のモードで動作するように（例えば、異なるワイヤ電極及び／又は異なる溶接パラメータを使用するように）構成され得る。図１Ａに示されるように、溶接システム１００は、電源１０２と、電源１０２に動作可能に連結された溶接ツール１０４とを含む。電源１０２は、電流を溶接ツール１０４に供給して、母材１０に沿って溶接部２０を形成する。
【００１９】
図１Ａに示されるように、電源１０２は、溶接制御ユニットを含み、これは、コントローラ１０６として示されている。コントローラ１０６は、ユーザインタフェース１０８を含み得る。例えば、コントローラ１０６としては、表示スクリーン、インディケータ（例えば、発光ダイオード等）並びに／又は情報をオペレータ若しくは他の機器に通信するための他の視覚的及び聴覚的機器を含み得る。ユーザインタフェース１０８は、オペレータがコマンド又は命令をコントローラ１０６に入力できるオンボード制御手段１１０を追加的に含み得る。例えば、オンボード制御手段１１０は、オペレータにより、溶接システム１００のための溶接パラメータ、例えばワイヤ電極１１２の化学構造（例えば、金属合金の組成、材料等）、ワイヤ電極１１２のサイズ、溶接システム１００によって使用されるガスの組成又はワイヤ電極１１２に供給されるエネルギー等を選択するために使用され得る。オンボード制御手段１１０としては、ノブ、スイッチ、キーパッド等が含まれ得る。図１Ａに示されるように、電源１０２は、アースケーブルクランプ３０等によって母材１０に電気的に連結されて溶接回路を形成する。
【００２０】
溶接システム１００は、ワイヤ電極１１２を溶接ツール１０４に供給するように構成されたワイヤ送給システム１１４を含む。ワイヤ送給システム１１４としては、ワイヤ電極１１２をスプール、ボックス又は他のパッケージの形態で受けるように構成されたワイヤフィーダが含まれ得る。図１Ｂに示されるように、ワイヤ電極１１２は、溶接ツール１０４のコンタクトチップ１１６を通して母材１０に向けられる（図１Ａも参照されたい）。コンタクトチップ１１６は、電源１０２及びワイヤ電極１１２に電気的に連結されて、ワイヤ電極１１２を通して電気エネルギーを伝送する。ワイヤ電極１１２は、溶接ツール１０４を通して、コントローラ１０６を使用して変更され得る送給速度でワイヤ送給システム１１４によって送達又は前進される。
【００２１】
図２を参照すると、例示的な実施形態による、溶接システム１００のための回路図２００が提供されている。代替的な実施形態において、溶接システム１００は、追加的な、より少ない、及び／又は異なる構成要素を含み得る。便宜上、同様の番号は、同様の構成要素を示すために使用されている。図２に示されるように、電源１０２は、コントローラ１０６、溶接ツール１０４及び母材１０に電気的に接続されている。電源１０２は、ワイヤ送給システム１１４にも連結され得る。電源１０２は、電源変換回路及び溶接出力パワーを溶接ツール１０４（例えば、コンタクトチップ１１６）と母材１０との間に供給するブリッジ切替回路を含む切替電源ユニットであり得る。幾つかの実施形態において、溶接システム１００は、波形発生器を追加的に含み、これは、コントローラ１０６のコマンドを受けて溶接波形（例えば、電流波形）を生成する。
【００２２】
図２に示されるように、コントローラ１０６は、電源１０２に動作可能に連結される。コントローラ１０６は、電源１０２に対して、溶接ツール１０４及びワイヤ送給システム１１４を作動させ、その動作を停止させるコマンドを発出するように構成される。コントローラ１０６は、ワイヤ送給システム１１４にも動作可能に連結され、ワイヤ送給システム１１４に対して、例えばワイヤ電極１１２の送給速度（例えば、ワイヤ送給システム１１４内のスプールの回転速度、ワイヤ電極１１２が溶接ツール１０４を通して吐出される速さ等）を制御するコマンドを発出するように構成される。コントローラ１０６は、溶接システム１００の他の様々な溶接パラメータ（例えば、電流、電圧等）を制御するようにも構成され得る。溶接システム１００は、電圧フィードバック回路１１８と、電流フィードバック回路１２０とを追加的に含み、ワイヤ電極１１２と母材１０との間の溶接出力電圧及び電流をモニタし、モニタされた電圧データ及び電流データをコントローラ１０６に戻す。フィードバックされた電圧及び電流は、コントローラ１０６により、溶接ツール１０４又はワイヤ送給システム１１４を動作させることに関する決定を下すために使用され得る。例示的な実施形態によれば、フィードバックされた電圧及び電流は、リアルタイム溶接出力特性及び閾値溶接出力特性を特定するために使用される。コントローラ１０６は、溶接システム１００の動作特性をインピーダンス特性に基づいて変更するように構成される。動作特性は、溶接システムの動作状態（例えば、動作特性を変更することは、溶接システムの動作を停止することを含み得る）、溶接ツール１０４を通したワイヤ電極１１２の送給速度、ワイヤ電極１１２に供給される電圧及び／又は電流（例えば、波形発生器により生成される波形等）などであり得る。
【００２３】
電圧フィードバック回路１１８は、コントローラ１０６内又は溶接システム１００内の他の適当な場所に統合された電圧センサを含み得る。電圧センサは、ワイヤ電極１１２（例えば、コンタクトチップ１１６）及び母材１０（例えば、母材１０に連結されたアースクランプ）を通る電圧を測定するように構成される。換言すれば、電圧センサは、ワイヤ電極１１２と母材１０との両方に電気的に連結される。電圧センサは、溶接動作中にリアルタイム電圧データをコントローラ１０６に提供するように構成される。
【００２４】
電流フィードバック回路１２０は、電源１０２と溶接ツール１０４（例えば、コンタクトチップ１１６）との間の電気配線内に配置された電流センサ１２２を含む。他の例示的な実施形態において、電流センサ１２２は、溶接システム１００内の別の場所に配置され得る。電流センサ１２２は、溶接動作中にワイヤ電極１１２に提供される電流波形を測定するように構成される。電流センサ１２２は、溶接動作中にリアルタイム電流データをコントローラに提供するように構成される。電流センサ１２２及び電圧センサは、当業者に知られている各種の電流及び電圧センサの１つであり得る。
【００２５】
図３を参照すると、例示的な実施形態による、溶接システム１００のためのコントローラ１０６のブロック図が示されている。代替的な実施形態において、コントローラ１０６は、追加的な、より少ない、及び／又は異なる構成要素を含み得る。図３に示されるように、コントローラ１０６は、メモリ１２４と、ユーザインタフェース１２６と、トランシーバ１２８と、プロセッサ１３０とを含む。コントローラ１０６のためのメモリ１２４は、非一時的機械可読命令を記憶するように構成され得る。命令には、溶接システム１００の動作特性を変更する動作命令が含まれ得る。例えば、動作命令は、溶接システムの動作を停止させ、ワイヤ電極１１２の送給速度を調節し、且つ／又はワイヤ電極１１２に供給される電流及び電圧を調節する命令であり得る。命令には、それぞれ電圧フィードバック回路１１８及び電流フィードバック回路１２０から受信した電圧データ及び電流データから特定されたリアルタイム溶接出力特性及び閾値溶接出力特性に基づいてアラートを生成する命令が追加的に含まれ得る。メモリ１２４は、電圧及び電流データからリアルタイム溶接出力特性及び閾値溶接出力特性を特定する命令を含み得る。例えば、メモリ１２４は、溶接動作中に電圧及び／又は電流を定期的にサンプリングし、電圧を電流で割って溶接アークインピーダンスを特定する命令を含み得る。メモリ１２４は、異なる時間間隔にわたってインピーダンスを平均化する命令を追加的に含み得る。
【００２６】
メモリ１２４は、電圧データ及び電流データが収集される頻度等のデータ収集パラメータのリストを保存するように構成され得る。加えて、メモリ１２４は、溶接システム１００のための複数の溶接パラメータを記憶するように構成され得る。例えば、メモリ１２４は、ワイヤ電極１１２の異なる材料（例えば、合金、組成物、化学構造等）、ワイヤ電極１１２の異なるサイズ、溶接システム１００によって使用され得る異なるガス組成及び電源１０２からワイヤ電極１１２に供給され得るエネルギー（例えば、波形電流プロフィール等）を記憶するように構成され得る。
【００２７】
メモリ１２４は、溶接システム１００に対応する識別情報を記憶するようにも構成され得る。識別情報は、それを通してネットワークの他の要素（例えば、他の溶接システム又は遠隔コンピューティングデバイス）が溶接システム１００を識別できる何れの指示でもあり得る。識別情報は、ユニット番号、建物内の位置又は他の形態の位置識別手段であり得る。
【００２８】
ユーザインタフェース１２６は、オペレータ又は他のユーザにより、溶接システム１００をプログラムし、且つ／又は手作業で動作させるために使用され得る。例えば、ユーザインタフェース１２６は、溶接システム１００の動作特性を調節するため、例えば溶接システム１００の動作を停止させ、溶接システム１００を通したワイヤ電極１１２の送給速度を調節し、且つ／又はワイヤ電極１１２に供給される電圧及び電流を調節するために使用できる。ユーザインタフェース１２６には、１つ又は複数の制御手段、ノブ、ボタン、キーパッド、タッチスクリーンディスプレイ又は他のオンボード制御手段が含まれ得、これらは、オペレータにより、溶接システム１００（例えば、コントローラ１０６）にコマンドを発出するために使用され得る。ユーザインタフェース１２６は、オペレータ又は他のユーザに溶接システム１００の問題を警告するためにも使用され得る。例えば、ユーザインタフェース１２６は、アークフレアリングイベントが検出された及び溶接システム１００の動作が停止されたとの警告メッセージを表示するように構成され得る。代替的に又は組合せにより、ユーザインタフェース１２６は、オペレータ又は他のユーザに対して、溶接パラメータを調節させるか、又はワイヤ送給システム１１４にかかわる問題をチェックさせる（例えば、ワイヤを追加する、ワイヤ送給システム１１４のためのスプールの張力を調整する、送給速度を変更する、電流及び／又は電圧を変更する等）命令を提示するように構成され得る。
【００２９】
トランシーバ１２８は、情報を送信するためのトランスミッタ及び／又は情報を受信するためのレシーバを含み得る。例えば、トランシーバ１２８は、リアルタイムの電圧データ、電流データ及びコントローラ１０６からのリアルタイム溶接出力特性及び／又は閾値溶接出力特性等の導出メトリクスを遠隔コンピューティングデバイスに送信するように構成され得る。トランシーバ１２８は、アラートを遠隔コンピューティングデバイスに送信するように追加的に構成され得る。例えば、トランシーバ１２８は、アークフレアリングイベントが検出された（例えば、ワイヤ電極１１２と母材１０との間のアーク長が増大している等）又はリアルタイムインピーダンスが上限の閾値インピーダンスを超えた結果として溶接システム１００の動作が停止されていることを示す警告を遠隔コンピューティングデバイスに送信するように構成され得る。警告は、ユーザに対して、溶接システム１００を再始動させ、且つ／又は溶接システム１００の動作特性を調節するように指示し得る提案及び／又は選択肢を含み得る。トランシーバ１２８は、遠隔コンピューティングデバイスからの動作命令（例えば、オペレータ又は他のユーザにより明示される動作特性）を受信するように構成され得る。
【００３０】
図４は、例示的な実施形態による、溶接システム１００のためのネットワーク３００のブロック図を示す。代替的な実施形態において、ネットワーク３００は、追加的な、より少ない、及び／又は異なる構成要素を含み得る。図４に示されるように、溶接システム１００（例えば、コントローラ１０６）は、ネットワーク３００を介して遠隔コンピューティングデバイス３０２と通信可能に連結される。ネットワーク３００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、Ｚｉｇｂｅｅネットワーク等の近距離通信ネットワークを含み得る。代替的に又は組合せにより、ネットワーク３００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、電気通信ネットワーク、インターネット、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）及び／又は当業者に知られている他の何れのタイプの通信ネットワークも含み得る。例示的な実施形態によれば、溶接システム１００は、ネットワーク３００を通して遠隔コンピューティングデバイス３０２に直接接続され、それにより、アークフレアリングイベント（例えば、アーク長の増大）が検出されるか又はアラートがトリガされると、遠隔コンピューティングデバイス３０２に通知される。図４に示されるように、遠隔コンピューティングデバイス３０２は、コントローラ１０６からの情報を表示し、且つ／又はコントローラ１０６に対して発出されることになるオペレータの命令及び／又はコマンドを受信するように構成されたユーザインタフェース３０４を含み得る。
【００３１】
図３に戻ると、プロセッサ１３０は、コントローラ１０６の構成要素の各々に動作可能に連結され得、構成要素間の相互作用を制御するように構成され得る。例えば、プロセッサ１３０は、溶接システム１００のための電圧データ、電流データ及び／又は他の導出メトリクス（例えば、リアルタイム溶接出力特性、閾値溶接出力特性等）の収集、処理及び送信を制御するように構成され得る。プロセッサ１３０は、電圧データ及び電流データから導出メトリクスを特定するように追加的に構成され得る。例えば、プロセッサ１３０は、リアルタイム溶接出力特性及び閾値溶接出力特性を電圧データ及び電流データの少なくとも１つに基づいて特定するように構成され得る。リアルタイム溶接出力特性は、電圧又は電流の何れかのみであり得る。例示的な実施形態において、リアルタイム溶接出力特性は、溶接回路の溶接アークインピーダンスである。プロセッサ１３０は、リアルタイム溶接出力特性を閾値溶接出力特性と比較するように構成され得る。プロセッサ１３０は、メモリ１２４からの命令（例えば、溶接システム１００のための動作特性）を、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えるという特定に基づいて実行するように構成され得る。
【００３２】
例示的な実施形態によれば、コントローラ１０６（図１〜２も参照されたい）は、アークフレアリングイベント（例えば、ワイヤバーンバックイベント、ワイヤ電極１１２と母材１０との間のアーク長の増大）を検出することにより、溶接動作中の溶接ツール１０４のコンタクトチップ１１６への損傷のリスクを低減させるように構成される。図５〜７は、概して、アークフレアリングイベント中の溶接ツール１０４、ワイヤ電極１１２及び母材１０を示す。より詳細には、図５〜７は、ワイヤ電極１１２の端と溶接継手の表面との間のアーク長１３２、１３４、１３６がワイヤバックバーンイベント中にどのように変化するかを示す。
【００３３】
図５は、通常の溶接動作中に経験され得る公称アーク長１３２を示す。公称アーク長１３２は、様々な例示的実施形態において（例えば、ワイヤの化学構造、送給速度並びにワイヤ電極１１２に供給される電流及び電圧等に応じて）異なり得ることがわかるであろう。図６〜７は、ワイヤバックバーンイベント中にアーク長１３４、１３６がどのように増大するかを示す。ワイヤ電極１１２の端が消耗して、その端が溶接ツール１０４のコンタクトチップ１１６に近付くように押される。図７において、ワイヤ電極１１２の端は、コンタクトチップ１１６にほとんど到達している。
【００３４】
図８を参照すると、例示的実施形態による、アークフレアリングイベント中の溶接回路の溶接アークインピーダンス（例えば、電流に対する電圧の比）のグラフが提供されている。図８に示されるように、インピーダンスは、アーク長１３２、１３４、１３６の増大と共に増加する。インピーダンスの変化率もアーク長１３２、１３４、１３６の増大と共に増大する。
【００３５】
図９Ａ〜９Ｂは、溶接動作中の電圧データ４０２として示される電圧及び電流データ４０４として示される電流のグラフ４００を示す。コントローラ１０６（図１〜２も参照されたい）は、溶接動作中に継続的に電圧データ及び電流データを収集するように構成される。コントローラ１０６は、溶接システム１００の１つの電流パルス（例えば、電流波形の１回の周期的変動）中の電圧データ及び電流データを複数回受信するように構成され得る。
【００３６】
図９Ａ〜９Ｂに示されるように、電圧データ４０２及び電流データ４０４は、溶接動作の終わりに向かって急激に変化し始める（グラフにおいて破線の矢印により示される領域）。電圧データ４０２は、急増するように示され、電流データ４０４は、減少するように示されている。電圧及び電流の値は、使用される溶接パラメータ（例えば、溶接モード等）に応じて異なり得る。コントローラ１０６は、電圧データ４０２及び／又は電流データ４０４からリアルタイム溶接出力特性を特定するように構成される。リアルタイム溶接出力特性は、ワイヤ電極１１２と母材１０との間の電圧、コンタクトチップ１１６に供給されるパワー、電圧若しくは電流の変化率又はそれらの組合せと等しいことができる。例示的な実施形態において、リアルタイム溶接出力特性は、溶接回路の溶接アークインピーダンス又は溶接アークインピーダンスの関数（例えば、電流に対する電圧の比、溶接アークインピーダンスの変化率等）である。様々な利点の中でも、溶接回路のための異なるパラメータの組合せをモニタすると、電圧のみの変化をモニタした場合と比較してアークフレアリングイベントをよりよく検出できる。さらに、インピーダンスは、溶接出力の違いにより影響を受けるため、異なるパラメータの組合せをモニタすることにより、アークフレアリングイベントがどの程度急速に進んでいるかをより正確に推測できる。
【００３７】
リアルタイム溶接アークインピーダンス（例えば、リアルタイム溶接出力特性）は、コントローラ１０６により受信されるパルス波形データ（例えば、電流データ、電圧データ）に基づいて特定され得る。図９Ｃ〜９Ｄに示されるように、パルス波形データは、複数の周期的に繰り返すパルス（例えば、図９Ｃに示される電流パルス４０６及び図９Ｄに示されるリアルタイム溶接アークインピーダンスの対応するパルス４０８）を含む。図９Ｃに示されるように、１つの周期的な電流パルス４０６は、電流における１回の上下振動を含む。それに対応して、リアルタイム溶接アークインピーダンスの１つのパルス４０８は、インピーダンスにおける１回の下上振動を含む。コントローラ１０６は、周期的パルスの周波数よりはるかに高い周波数でパルス波形データをサンプリングするように構成され得、それによってパルス波形データの１つの電流パルス内で発生する変動が捕捉され得る。幾つかの実施形態において、周期的パルスの周波数は、電極のワイヤ送給速度に基づく。
【００３８】
例示的な実施形態によれば、リアルタイム溶接アークインピーダンスは、１つの電流パルス４０６の最後の部分４１０（例えば、電流の変化率が電流パルス４０６の他の部分に関して小さい電流パルス４０６の後端）からのデータを使用して特定される。コントローラ１０６は、図９Ｄに示されるように、各周期的パルスの最後の部分４１０内の何れかの点におけるリアルタイム溶接アークインピーダンス（例えば、リアルタイム溶接出力特性）を下限閾値インピーダンス（例えば、下限閾値溶接出力特性）と比較して、下限閾値インピーダンスが超過されたか否かを特定し、リアルタイム溶接アークインピーダンスが下限閾値インピーダンスを超えるという特定に基づいて第二のイベントカウンタを開始させるように構成され得る。
【００３９】
コントローラ１０６は、各周期的パルスの最後の部分４１０の電流データ及び／又は電圧データの平均（例えば、各周期的パルス又は振動の終わりを含むそれまでの期間にわたる）からリアルタイム溶接アークインピーダンス（又は他のリアルタイム溶接出力特性）を特定するように構成され得る。図９Ｃ〜９Ｄの例示的な実施形態において、コントローラ１０６は、パルス波形データの各周期的パルスの最後の部分４１０の終わりにおける約０．２ミリ秒の期間にわたる電流データの平均を使用してリアルタイム溶接アークインピーダンスを特定するように構成される。他の実施形態において、リアルタイム溶接アークインピーダンス（又は他のリアルタイム溶接出力特性）を特定するために使用される各周期的パルス内のデータの持続時間及び位置は、異なり得る。例えば、コントローラ１０６は、リアルタイム溶接出力特性を０．２ミリ秒の期間にわたり採取されたデータの平均ではなく、パルス波形データの各周期的パルスの０．２ミリ秒の期間の終点４１２において採取された最終サンプルに基づいて特定するように構成され得る。
【００４０】
コントローラ１０６は、パルス波形データの各周期的パルス中の何れかの時点で短絡が検出されたか否かを特定するようにも構成され得る。リアルタイム溶接出力特性が特定されたときから所定の期間内に短絡が検出された場合、そのサンプルは、スキップされ、次の良好なサンプルがリアルタイム溶接出力特性（及びベースライン溶接出力特性等の平均パラメータ）の更新に使用される。加えて、短絡が検出され、第二のイベントカウンタが初期化された（例えば、前の周期的パルスから整数だけ進められた等）場合、第二のイベントカウンタは、リセットされる。様々な利点の中でも、これによって溶接回路内のフレアイベントの偽陽性が防止される（すなわち、短絡は、アークフレアリングイベントと同時に起こり得ない）。
【００４１】
図１０を参照すると、例示的な実施形態による、溶接システムの動作特性を制御する方法５００が示されている。代替的な実施形態において、方法５００は、追加的な、より少ない、及び／又は異なる動作を含み得る。溶接システムは、図１〜４に関して説明した溶接システム１００と同じ又は同様であり得る。５０２では、コントローラは、溶接出力を受け取る。溶接出力は、溶接システム１００のワイヤ電極１１２と母材１０との間の電圧（例えば、溶接回路を通した電圧等）及び／又は（例えば、溶接ツール１０４のコンタクトチップ１１６等により）ワイヤ電極１１２に供給される電流であり得る。電圧は、コントローラ１０６内の電圧センサから受け取られ得る。電流は、電源１０２と溶接ツール１０４との間の電気配線（例えば、ボンディングワイヤ等）に連結された電流センサ１２２から受け取られ得る。５０４では、コントローラ１０６は、電圧及び／又は電流に基づいてリアルタイム溶接出力特性を特定する。リアルタイム溶接出力特性は、溶接システムに供給されるパワー、溶接アークインピーダンス、パワー若しくは溶接アークインピーダンスの変化率又は他の適当な出力パラメータであり得る。動作５０４は、コントローラ１０６のプロセッサ１３０に、電圧を電流で割って溶接アークインピーダンスを特定させることも追加的に含み得る。代替的に又は組合せにより、動作５０４は、溶接アークインピーダンスの変化率を計算することを含み得る。動作５０４は、プロセッサ１３０に、リアルタイム溶接出力特性をスケーリングファクタで拡縮させて、異なるリアルタイム溶接出力特性を区別しやすくすることも含み得る。
【００４２】
５０６では、コントローラ１０６は、複数のリアルタイム溶接出力特性を平均して、ベースライン溶接出力特性を特定する。例示的な実施形態によれば、動作５０６は、（例えば、第一の時間間隔だけ）時間的に分離されたデータを使用してリアルタイム溶接出力特性の移動平均を特定することを含む。ベースライン溶接出力特性を特定することの例を図１３及び１４Ａ〜１４Ｂに関して詳細に説明する。動作５０６は、プロセッサ１３０に、リアルタイム溶接出力特性をメモリ１２４に記憶させることを追加的に含み得る。動作５０６は、プロセッサ１３０に、その中でリアルタイム溶接出力特性が一切メモリ１２４に保存されない第一の時間間隔又はサンプル数を記録させることと、第一の時間間隔の終了時に（又はある数のサンプルが収集されると）リアルタイム溶接出力特性の移動平均に新しいデータポイントを追加することを追加的に含み得る。様々な利点の中でも、ある時間にわたる移動平均を評価するために使用されるデータポイントをジグザグにすることは、閾値溶接出力特性を安定させるのに役立ち、アークフレアリングの検出の偽陰性を防止する。
【００４３】
幾つかの実施形態において、動作５０６は、ベースライン溶接出力特性をリアルタイム溶接出力特性から差し引くことによって溶接出力チェックを特定することを含む。有利には、溶接出力チェックは、溶接出力データにそれ以上の何れの操作も行わずに、所定の閾値溶接出力特性オフセットと直接比較され得る。代替的な実施形態において、動作５０６は、他の適当な溶接出力メトリクスをリアルタイム溶接出力特性及びベースライン溶接出力特性に基づいて特定することを含む。
【００４４】
５０８では、コントローラ１０６は、ベースライン溶接出力特性から閾値溶接出力特性を特定する。閾値溶接出力特性は、それを超えるとコントローラ１０６が溶接システムの動作を停止する（例えば、コンタクトチップ１１６での溶接出力を停止する、ワイヤ送給システム１１４の動作を停止する等）上限閾値インピーダンス又はそれを超えるとモニタリング若しくは是正動作がコントローラ１０６により（例えば、プロセッサ１３０により）トリガされる下限閾値であり得る。動作５０８は、ベースライン溶接出力特性を所定の溶接特性オフセットに加算することを含み得る。代替的に、動作５０８は、所定の閾値溶接特性オフセットにアクセスし、閾値溶接出力特性をオフセットと等しく設定することを含み得る。所定の溶接特性オフセットは、異なる溶接システム１００について実験的に特定され得、異なる動作モード及び／又は溶接パラメータ（例えば、溶接アークインピーダンス、送給速度、ワイヤの化学構造、ガスの組成と流量、母材の材料等）によって異なり得る。例えば、アルミニウムパルス溶接システムにおいて、閾値溶接出力特性オフセットは、１０〜４００ｍΩ又は他の適当な溶接アークインピーダンスの溶接アークインピーダンスオフセットであり得る。
【００４５】
動作５０８は、プロセッサ１３０に、インピーダンス特性オフセットをコンタクトチップ１１６に関する溶接パラメータに基づいて特定させることを含み得る。例えば、コントローラ１０６は、溶接システム１００のユーザインタフェース１２６又は溶接システム１００に通信可能に連結された遠隔コンピューティングデバイス３０２から、コンタクトチップ１１６に関する溶接パラメータを受信し得る。動作５０８は、プロセッサ１３０に、インピーダンス特性オフセットのリストを最後まで見て、選択された溶接パラメータに対応するインピーダンス特性オフセットを特定させることを追加的に含み得る。動作５０８は、プロセッサ１３０に、閾値溶接出力特性を将来の使用に備えてメモリ１２４に記憶させることをさらに含み得る。
【００４６】
５１０では、コントローラ１０６は、リアルタイム溶接出力特性を閾値溶接出力特性と比較する。動作５１０は、プロセッサ１３０に、メモリ１２４に記憶された閾値溶接出力特性にアクセスさせることと、プロセッサ１３０に、ブール演算を行って、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えたか否かを特定させることとを含み得る。幾つかの実施形態において、動作５１０は、溶接出力チェック（例えば、リアルタイム溶接出力特性とベースライン溶接出力特性との差）を所定の溶接出力特性オフセットと比較することを含む。
【００４７】
５１２では、コントローラ１０６は、溶接システム１００の動作特性を、リアルタイム溶接出力特性が閾値溶接出力特性を超えるという特定に基づいて（例えば、溶接出力チェックが所定の溶接出力特性オフセットを超えるという特定に基づいて等）制御する。動作特性を制御することは、溶接システムの動作を停止すること、溶接システム１００を通したワイヤ電極１１２の送給速度を調節すること、ワイヤ電極１１２に供給される電流を調節すること並びにアラート又は警告メッセージを生成及び送信することの１つ又は複数を含み得る。動作５１２は、プロセッサ１３０に、電源１０２をコンタクトチップ１１６から切り離すことによって溶接システム１００の動作を停止させる（例えば、コンタクトチップ１１６での溶接出力の動作を停止させる等）を含み得る。幾つかの実施形態において、動作５１２は、プロセッサ１３０に、警告メッセージを溶接システムのユーザインタフェース１０８に送信させることを含む。他の実施形態において、動作５１２は、プロセッサ１３０に、トランシーバ１２８を介してデジタル信号をネットワーク３００で遠隔コンピューティングデバイス３０２に送信させ得る。デジタル信号は、溶接システム１００の動作を停止した理由を示す警告メッセージを含み得る。警告メッセージは、オペレータ又は他のユーザに対して、電源１０２をリセットする必要があることを示し得る。幾つかの実施形態において、警告メッセージは、アークフレアリングによるシャットダウンのリスクの増加を示し得る。さらに別の実施形態において、警告メッセージは、アークフレアリングを防止するために提案される措置を含み得る。例えば、警告メッセージは、「ワイヤ送給システムをチェックしてください」、「ワイヤ電極を補充してください」等の文言であり得る。動作５１２は、警告メッセージ又は表示に応答してトランシーバ１２８を介して遠隔コンピューティングデバイス３０２から命令を受信し、溶接システム１００をその命令に基づいて制御することをさらに含み得る。例えば、命令は、プロセッサ１３０に、電源１０２をリセットさせるか、又は送給速度若しくは他の溶接パラメータを変更させ得る。幾つかの実施形態において、コントローラ１０６は、動作特性を自動的に又はオペレータによる所定の選択に基づいて変更するように構成され得る。
【００４８】
図１１は、例示的な実施形態による上限及び下限閾値溶接出力特性を使用して溶接システム１００の動作特性を変更する方法６００の例を示す。６０２では、コントローラ１０６は、溶接出力を受け取る。溶接出力は、ワイヤ電極１１２と母材１０との間の電圧及び／又はワイヤ電極１１２に供給される電流であり得る。６０４では、コントローラ１０６は、ベースライン溶接出力特性を特定する。動作６０４は、図１０に関して説明した動作５０４及び５０６と同じ又は同様であり得る。６０６では、コントローラ１０６は、上限閾値溶接出力特性と、上限閾値溶接出力特性より低い下限閾値溶接出力特性との両方を特定する。上限及び下限閾値特性は、オペレータ又は他のユーザにより設定される（例えば、明示される、溶接システム１００に入力される等）所定の閾値であり得る。代替的に、上限閾値溶接出力特性は、例えば、ベースライン溶接出力特性と上限閾値溶接出力特性オフセットとの和であり得る。代替的な実施形態において、上限閾値溶接出力特性は、上限閾値溶接出力特性オフセットと等しいことができる。下限閾値溶接出力特性は、例えば、ベースライン溶接出力特性と下限閾値溶接出力特性オフセットとの和であり得る。代替的な実施形態において、下限閾値溶接出力特性は、下限閾値溶接出力特性オフセットと等しいことができる。
【００４９】
例示的な実施形態によれば、コントローラ１０６は、リアルタイム溶接出力特性が下限閾値溶接出力特性を（例えば、連続的に）超えて上限閾値溶接出力特性を超えなかった回数又は時間の長さをモニタするように構成される。回数は、第二のイベントカウンタを使用して追跡され得る。６０８では、リアルタイム溶接出力特性は、上限閾値溶接出力特性と比較される。リアルタイム溶接出力特性が上限閾値溶接出力特性より大きい場合、溶接システム１００の動作特性が変更される（６１０）（例えば、コンタクトチップ１１６での溶接出力が停止される、アラート／警告メッセージが生成される等）。
【００５０】
リアルタイム溶接出力特性が上限閾値溶接出力特性より小さい場合、方法６００は、動作６１２〜６２０に進む。６１２では、リアルタイム溶接出力特性は、下限閾値溶接出力特性と比較される。リアルタイム溶接出力特性が下限閾値溶接出力特性より小さい場合、方法６００は、動作６０２に戻り、繰り返す。リアルタイム溶接出力特性が下限閾値溶接出力特性を超えると、第一のイベントカウンタがリセットされる（６１４）。第一のイベントカウンタの役割は、図１３〜１４に関してさらに詳細に説明される。６１６では、第二のイベントカウンタは、連続故障回数（例えば、リアルタイム溶接出力特性が下限閾値溶接出力特性を連続して超えた回数）を追跡できるように更新される。動作６１６は、プロセッサ１３０に、カウンタを整数だけ進めさせることを含み得る。６１８では、第二のイベントカウンタにより報告された連続故障回数が第二の時間間隔又は第二のカウント閾値と比較される。第二のイベントカウンタが、第二のカウント閾値より小さい数値を報告すると、方法６００は、動作６０２に戻って繰り返す。第二のイベントカウンタにより報告される連続故障回数が第二のカウント閾値より多いと、溶接システム１００の動作特性が変更される（６２０）。例示的な実施形態によれば、第二のカウント閾値は、第二の時間間隔（例えば、０．２秒等）に対応するように設定される。動作６２０は、オペレータ又は他のユーザに対してその状態を識別するためのアラートをトリガすることを含み得る。幾つかの実施形態において、動作６２０は、警告メッセージを生成し、警告メッセージを遠隔コンピューティングデバイス３０２に送信することを追加的に含み得る。
【００５１】
次に、図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、例示的な実施形態による溶接動作中の第二のイベントカウンタの動作が示されている。第二のイベントカウンタにより報告された値は、線７００で示され、第一のイベントカウンタにより報告された値は、線７０２により示されている。リアルタイム溶接出力特性とベースライン溶接出力特性との差は、線７０４で示される。図１２Ａ〜１２Ｃに示されているように、第二のイベントカウンタは、線７０４が下限閾値溶接出力特性オフセットを超えるたびに（例えば、リアルタイム溶接出力特性が下限閾値溶接出力特性を超えるたびに）増加的に更新される（例えば、整数だけ進められる）。加えて、第二のイベントカウンタが更新され／進められると必ず、第一のイベントカウンタがリセットされる。様々な利点の中でも、第一のイベントカウンタをリセットすることにより、漸進的なアークフレアリング（例えば、ゆっくりと進行するアークフレアリングイベントの検出を妨げるであろうもの）が隠蔽されるか、又は他に隠される移動平均の緩やかなシフトが防止され、これについて、図１３及び１４Ａ〜１４Ｂを参照しながらより詳細に説明する。図１２Ａに示されているように、溶接動作の終わりに向かって第二のイベントカウンタが増加を続け、やがて第二のカウント閾値を超え、その時点でコントローラ１０６が溶接システム１００の動作を停止させる。
【００５２】
例示的な実施形態によれば、閾値溶接出力特性は、第一の時間間隔にわたるリアルタイム溶接出力特性の移動平均に基づいて特定される。様々な利点の中でも、１つの所定の閾値溶接出力特性ではなく、閾値溶接出力特性の移動平均を使用することは、例えば、母材１０に関する溶接ツール１０４の位置変更、母材１０の組成の変更、ワイヤ電極１１２の化学構造、サイズ若しくは送給速度の変更又は他の溶接パラメータの変更の結果として生じ得る誤検出のリスクを低減させる。図１３は、ベースライン溶接出力特性を確定する方法８００の例を示す。８０２では、コントローラ１０６は、経過時間を、溶接システム１００が始動中の初期化期間（例えば、溶接動作の開始を含めてそれまで）と比較する。初期化期間は、溶接システム１００の製造者又は設計者により、例えば実験データに基づいて決定され得る。図１３に示されるように、初期化期間中、リアルタイム溶接出力特性は、ベースラインインピーダンスの移動平均に自動的に追加される（動作８０４）。
【００５３】
図１４Ａは、溶接動作中の時間に関して収集されたリアルタイム溶接出力特性（例えば、データポイント）の数を追跡するために使用される第一のイベントカウンタのグラフを示す（線９０２）。図１４Ｂは、同じ時間期間にわたるリアルタイム溶接出力特性から特定されるベースライン溶接出力特性（例えば、リアルタイム溶接出力特性の移動平均）を示す（線９０４）。図１４Ａ〜１４Ｂに示される例示的な溶接モードでは、初期化期間は、溶接動作の開始から約０．５秒にわたる。この期間中、第一のイベントカウンタは、動作せず、リアルタイム溶接出力特性の各データポイントは、コントローラ１０６により、ベースライン溶接出力特性を特定するために使用される移動平均に自動的に追加される。様々な利点の中でも、溶接動作の開始中に特定されたリアルタイム溶接出力特性の各データポイントを移動平均に追加することにより、安定なベースライン溶接出力特性を確定するのに必要な時間が短縮される。
【００５４】
例示的な実施形態によれば、方法８００は、リアルタイム溶接出力特性が移動平均に追加される頻度を低下させることを含む。様々な利点の中でも、この頻度を減らすことは、演算効率を高め、またベースライン溶接出力特性の安定性を向上させるのに役立つ。図１３に戻ると、初期化期間が終了すると、方法８００は、動作８０６〜８１２の実行に進む。８０６では、第一のイベントカウンタが更新される。動作８０６は、プロセッサ１３０に、第一のイベントカウンタを整数だけ進めることにより、第一の時間間隔により移動平均を評価するために使用されたリアルタイム溶接出力特性を分離させることを含み得る。第一の時間間隔は、溶接システム１００の製造者又は設計者により、例えば各溶接モードに関する実験データに基づいて明示され得る。第一の時間間隔は、第一のカウンタ閾値として表現され得、これは、移動平均を再計算する前に収集されるデータポイントの数を表す。動作８０８では、第一のイベントカウンタの値は、第一のカウンタ閾値と比較される（例えば、プロセッサ１３０が、第一のイベントカウンタの値を、メモリ１２４に保存された第一のカウンタ閾値と比較することによる）。第一のイベントカウンタが第一のカウンタ閾値を超えていない場合、コントローラ１０６は、それ以上動作しない。８１０では、コントローラ１０６が、第一のイベントカウンタの値が第一のカウンタ閾値と等しいことを検出すると、一番新しいリアルタイム溶接出力特性が移動平均に追加される。８１２では、コントローラ１０６は、次の電流波形サイクルに備えて第一のイベントカウンタをリセットする。
【００５５】
図１４Ａ〜１４Ｂに示されるように、初期化期間（例えば、溶接動作の開始から約０．５秒）が終了すると、第一のイベントカウンタが作動する。図１４Ａ〜１４Ｂで使用される溶接モードでは、第一のイベント閾値は、９に等しい。換言すれば、一番新しいリアルタイム溶接出力特性は、９サンプルごとに移動平均に追加される。他の実施形態では、移動平均を特定するために使用されるサンプル間の間隔は、サンプリング周波数に基づく。例えば、パルス溶接モードにおいて、溶接システム１００は、約１０Ｈｚの周波数でデータをサンプリングするように（例えば、約０．０１秒ごとに移動平均を評価するために使用されるデータを分離するように）構成され得る。他の実施形態では（例えば、他の溶接モードによる、及び他のワイヤ送給速度を使用する等）、第一のイベント閾値は、異なり得る。各種の実施形態において、パルス波形データ内の周期的パルスの周波数は、同じ溶接モードでもワイヤ送給速度が高まると増大する。
【００５６】
例示的な実施形態によれば、コントローラ１０６は、溶接動作の開始から所定の時間までの閾値溶接出力特性を無視する。所定の時間は、溶接モード及び他の溶接パラメータに基づいて様々であり得る。例えば、所定の時間は、０．７５秒又はベースライン溶接出力特性の正常化を可能とする他の時間であり得る。様々な利点の中でも、コントローラアルゴリズムに遅延を含めることにより、偽陽性（例えば、実際には起こっていないアークフレアリングイベントを誤って検出すること）又は偽陰性（例えば、実際に起こっているアークフレアリングイベントを検出しないこと）が防止され、これらは、そうでなければ溶接システム１００の初期化中の電圧及び電流データを使用することにより検出され得る。
【００５７】
例示的な実施形態において、本明細書で説明した動作の何れも、少なくとも部分的に、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ可読命令として実行される。プロセッサがコンピュータ可読命令を実行すると、コンピュータ可読命令は、コントローラ１０６に動作を実行させることができる。例えば、図１０の方法５００に関して、命令は、プロセッサ１３０に、溶接システム１００に関する電圧データ及び溶接システム１００に関する電流データを受信させる動作命令であり得る。命令は、プロセッサに、電圧データ及び電流データ、並びに／又は電圧データ、並びに／又は電流データに基づいて特定されたリアルタイム溶接出力特性に応答して溶接システム１００の動作特性を制御させ得る。
【００５８】
本明細書で使用される限り、「約」、「ほぼ」、「実質的に」という用語及び類似の用語は、本開示の主題が関係する技術分野の当業者により受け入れられている利用に則した広い意味を有することが意図される。本開示を読んだ当業者であれば、これらの用語が、記載及び特許請求される特定の特徴を、これらの特徴の範囲を記載されている正確な数値範囲に限定せずに説明できるようにするためのものであることがわかるはずである。したがって、これらの用語は、記載及び特許請求される主題が非実質的に又はわずかに変更又は改変されても、付属の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲に含まれることを示すことを理解すべきである。
【００５９】
「連結される」、「接続される」等の用語は、本明細書で使用される限り、２つの部材を直接又は間接的に相互に結合することを意味する。このような結合は、静的（例えば、永久的等）であるか、又は可動的（例えば、取外し可能、釈放可能等）であり得る。このような結合は、２つの部材若しくは２つの部材及び何れかの追加の中間部材が相互に単体として一体形成されるか、又は２つの部材若しくは２つの部材及び何れかの追加の中間部材が相互に取り付けられることにより実現され得る。
【００６０】
本明細書において要素の位置（例えば、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「間」等）を示す言葉は、図面における各種の要素の方位を説明するためにのみ使用されている。各種の要素の方位は、他の例示的な実施形態によって異なり得、このような変形形態も本開示により包含されることが意図されることに留意すべきである。
【００６１】
例示的な実施形態において示されているシリンダ支持システムの構成及び配置は、例示にすぎない点に留意することが重要である。本開示の幾つかの実施形態を詳細に説明したが、本開示を読んだ当業者には、明示された主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、様々な変更形態（例えば、各種の要素のサイズ、寸法、構造、形状及び比率、パラメータの数値、取付け装置、材料の使用、色、向き等の変更）が可能であることが容易にわかるであろう。例えば、一体形成されているように示されている要素は、複数の部品又は要素として構成され得る。本明細書に記載の要素及び／又は構成要素の組立体は、十分な強度又は耐久性を提供する様々な材料の何れからでも、多様な色、表面形状及び組合せの何れにおいても構成され得る点に留意すべきである。したがって、このような変更形態は、すべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。設計、動作条件並びに好ましい及び他の例示的実施形態の配置において、本開示の範囲又は付属の特許請求の範囲の趣旨から逸脱することなく、他の置換形態、変更形態、変化形態及び省略形態がなされ得る。
【符号の説明】
【００６２】
１０  母材
２０  溶接部
３０  アースケーブルクランプ
１００  溶接システム
１０２  電源
１０４  溶接ツール
１０６  コントローラ
１０８  ユーザインタフェース
１１０  オンボード制御手段
１１２  ワイヤ電極
１１４  ワイヤ送給システム
１１６  コンタクトチップ
１１８  電圧フィードバック回路
１２０  電流フィードバック回路
１２２  電流センサ
１２４  メモリ
１２６  ユーザインタフェース
１２８  トランシーバ
１３０  プロセッサ
１３２  アーク長
２００  回路図
３００  ネットワーク
３０２  遠隔コンピューティングデバイス
３０４  ユーザインタフェース
４００  グラフ
４０２  電圧データ
４０４  電流データ
４０６  電流パルス
４０８  パルス
４１０  部分
４１２  終点
【図１Ａ】
2020157376.tif 000003
【図１Ｂ】
2020157376.tif 000004
【図２】
2020157376.tif 000005
【図３】
2020157376.tif 000006
【図４】
2020157376.tif 000007
【図５】
2020157376.tif 000008
【図６】
2020157376.tif 000009
【図７】
2020157376.tif 000010
【図８】
2020157376.tif 000011
【図９Ａ−９Ｂ】
2020157376.tif 000012
【図９Ｃ−９Ｄ】
2020157376.tif 000013
【図１０】
2020157376.tif 000014
【図１１】
2020157376.tif 000015
【図１２Ａ−１２Ｃ】
2020157376.tif 000016
【図１３】
2020157376.tif 000017
【図１４Ａ−１４Ｂ】
2020157376.tif 000018
【外国語明細書】
2020157376000001.pdf