(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のステップを含むＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法であって、
パラメータ設定のための溶接動作を開始するステップ（Ｓ１）と、
溶接電圧を測定することを特徴とするステップ（Ｓ１２）、および前記パラメータ設定のための溶接動作中、線送り速度を表すパラメータを検索することを特徴とするステップ（Ｓ１３）と、
前記線送り速度を表すパラメータを、前記測定された溶接電圧および前記検索されたパラメータから前記溶接電圧にマッピングする、第２の関数を同定することを特徴とするステップ（Ｓ１４）と、
溶接ワイヤの材料に依存する溶接パラメータを前記第２の関数から画定することと、
溶接ワイヤの材料を前記第２の関数から決定するステップ（Ｓ１５）と、を含む方法。
【請求項２】
前記所望の溶接電流は、前記第２の関数から決定された前記溶接ワイヤの材料に依存する、前記ワークピースの前記設定された実際の厚さから決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
球状領域の遷移電流を前記決定された溶接ワイヤの材料から決定すること（Ｓ１６）を特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記所望の溶接電流が前記球状領域の遷移電流以上の値に増加される際は、前記短絡のパーセンテージを、第１のより大きい値から第２のより小さい値に調節すること（Ｓ１７）、および前記所望の溶接電流が前記球状領域の遷移電流以下の値に低減される際は、前記短絡のパーセンテージを、第２のより小さい値から第１のより大きい値に調節することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記パラメータ設定のための溶接動作中、現在の線送り速度で応答する溶接電流を検出するステップ（Ｓ２）と、
溶接電流を前記応答する溶接電流および前記現在の線送り速度から線送り速度にマッピングする第１の関数を同定するステップ（Ｓ４）と、
所望の溶接電流を決定するステップと、
所望の線送り速度を前記第１の関数および前記所望の溶接電流から決定するステップ（Ｓ７）と、を特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
溶接されるワークピースの実際の厚さを設定すること（Ｓ５）と、
前記所望の溶接電流を前記ワークピースの前記設定された実際の厚さから決定すること（Ｓ６）と、を特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の関数が線形マッピングを形成することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記線形マッピングが、ｖ＝ｋ＊Ｉｐで表され、式中、ｖは前記線送り速度であり、Ｉは前記電流であり、ｐは１と２との間の値を有する変数であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電圧基準値Ｕｒｅｆを前記短絡のパーセンテージ値から決定することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パラメータ設定のための溶接動作中に、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための前記溶接パラメータを自動的に設定するステップを含む、溶接の方法であって、前記パラメータ設定のための溶接動作中に設定される前記１つまたは複数の溶接パラメータによって制御される溶接工程が前記パラメータ設定のための溶接動作に後続する、溶接の方法。
【請求項１１】
ワークピースの厚さを選択することと、前記所望の溶接電流、前記所望の線送り速度、および前記電圧基準値Ｕｒｅｆを、前記パラメータ設定のための溶接動作中に収集されたデータから自動的に決定することと、前記所望の溶接電流、前記所望の線送り速度、および前記電圧基準値Ｕｒｅｆを制御パラメータとして使用して後続の溶接作動を実行することと、を特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定するための溶接制御装置（２０）であって、
第１の関数Ψを、検出された応答する溶接電流Ｉｄｅｔｅｃｔｅｄおよび現在の線送り速度ｖから決定するように配置された第１の関数同定制御ブロック（２２）であって、前記第１の関数Ψは、前記溶接電流Ｉと前記線送り速度ｖとの間の関係を画定する、第１の関数同定制御ブロック（２２）と、
所望の線送り速度Ｖｄｅｓｉｒｅｄを、第１の関数決定制御ブロック（２２）から提供された前記第１の関数Ψから、および前記所望の溶接電流制御ブロック（２８）から提供された前記所望の溶接電流Ｉｄｅｓｉｒｅｄから、決定するように配置された線送り速度制御ブロック（３０）と、を含み、
前記線送り速度を表すパラメータを、前記測定された溶接電圧および前記検索されたパラメータから前記溶接電圧にマッピングする、第２の関数を同定し（Ｓ１４）、
溶接ワイヤの材料に依存する溶接パラメータを前記第２の関数から画定し、
溶接ワイヤの材料を前記第２の関数から決定する（Ｓ１５）、溶接制御装置（２０）。
【請求項１３】
ワークピースの実際の厚さＴについての操作者からの情報を受け取るように配置されたオペレータ・インターフェース（２６）と、
所望の溶接電流を前記実際の厚さＴから決定するように配置された、所望の溶接電流制御ブロック（２８）と、を含む、請求項１２に記載の溶接制御装置（２０）。
【請求項１４】
前記溶接制御装置（２０）は、請求項２乃至９のいずれか１項に記載の前記方法を実行するために、さらなる制御ブロックを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の溶接制御装置（２０）。
【請求項１５】
電源１、電極（７）を溶接トーチ（３）に供給するように適合された電極繰出装置（２）、ならびに前記電源によって前記溶接トーチに供給される、前記溶接電流および電圧を制御するように配置された、溶接制御装置（２０）を含むＭＩＧ／ＭＡＧ溶接装置であって、前記溶接制御装置（２０）は、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定するための、溶接制御装置をさらに含むことを特徴とする、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法に関する。本発明は、さらに、溶接パラメータを導出するために溶接試験を実行するパラメータ設定のための溶接動作と、このパラメータ設定のための溶接動作中に導出される溶接パラメータに基づいた後続の溶接動作と、に細分化される溶接方法に関する。また、本発明は、該方法を実行するために構成された制御装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接は、電極がワークピースに連続して繰り出される、溶接工程である。電源は、溶接電圧および溶接電流を発生する。溶接工程中、ワークピースは、主に電源によって発生されたアークによって加熱される。電極は、電極突出部を通って溶接電流が流れるときに電極内に発生された電力により部分的に加熱され、またアーク自体によって発生された熱により部分的に加熱される。電極突出部は、フリーワイヤ端部とコンタクトチップとの間の溶接線の一部であり、そこで電流の電極への移行が生じる。溶接工程の基本制御は、電極の送り速度に対応する、電極の溶融速度を達成することを目指す。溶接工程の別の基本制御は、溶接工程が所望の金属移行モードで作動可能になることである。制御のさらなる目的は、たとえばワークピースに移行された熱量に影響を与えることであってもよい。
【０００３】
ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接は、３つの基本金属移行モードのうちの１つで行う。短絡アーク溶接では、電極からワークピースに移行する材料は、短絡液滴を通って行う。短絡アーク溶接工程は、図２に概略的に開示されている。工程は、交互にアークと短絡液滴が移行するものであるので、電極とワークピースとの間の平均電圧は低くなり、したがって、基本材料に移行する熱は、あまり高くないままである。
【０００４】
供給された電力が増加されると、電力は混合されたアーク領域の中に移行し、そこで材料の移行が、短絡液滴と非短絡液滴の混合物を通って行われる。得られるものは、溶接スパッタおよび溶接スモークが多い危険性のある、制御が困難な不安定なアークである。この領域内の溶接は通常回避される。
【０００５】
十分に高い供給電力で、工程はスプレー領域に入り、そこで材料の移行は、短絡なしに微細に分散された液滴を介して生じる。スパッタの量は、短絡アーク溶接内より明らかに少ない。基材への熱供給はここではより大きくなり、この方法はより厚いワークピースに対して主に適切である。
【０００６】
スプレー領域では、パルス溶接は、電源を制御するアドバンストコントローラの使用により可能である。パルス溶接では、制御装置は、液滴の適切なピンチオフを１つずつ確保するために、溶接電流の波形を制御する。各パルスは液滴を分離し、液滴は短絡しないために十分に小さくなる。この方法は、大きい熱移行の不利益なしに、低い溶接スパッタの形でスプレー領域から利点をもたらす。
【０００７】
溶接電力供給は、その静的特性および動的特性によって説明されてもよい。電源の静的特性は、出力電圧が、定負荷状態で出力電流にどのように依存するかを説明する。電源の動的特性は、出力電圧が、変化する負荷状態下で出力電流にどのように依存するかを説明する。
【０００８】
溶接エネルギー源の静的特性は、静的電圧電流図（Ｕ−Ｉ図）にしばしば表される。動的特性は、時間に対する電圧および時間に対する電流の図、または作動点の運動として適時に評価される電流に対する電圧として表されてもよい。
【０００９】
溶接エネルギー源の静的特性および動的特性の両方は、溶接工程に影響を与える。静的特性と動的特性との間の相互干渉の結果として、工程の最適化は困難である。
【００１０】
溶接機内の電源の静的特性は、溶接工程に対して選択される金属移行モードに適合しなければならない。短絡アーク溶接に適合したＭＩＧ／ＭＡＧ溶接機は、通常は１００Ａ当たり３Ｖの、わずかに減少する特性を有する定電圧源としてみなされるべきである。これは、そうではなく電流が一定であるＴＩＧ溶接機と比較することができる。
【００１１】
精緻でない溶接機では、電極送り速度のための設定つまみ、および溶接機内の溶接変圧器から数個の電圧出力のうちの１つを選択するための設定つまみが存在する。これは、溶接電圧を発生するための、サイリスタにおける点火角を制御するための環によって置換されてもよい。現代のインバータ機では、溶接電圧は、極めて精密に制御されることがある。スイッチモードの電源、およびマイクロプロセッサが制御したトランジスタを備える現代のインバータ技術は、それぞれの溶接方法および溶接状況に適合する必要がある、サイリスタ、またはステップ制御変圧器を備えた他の供給構成に比べて、静的特性および動的特性の両方のより迅速かつより精密な制御を提供する。
【００１２】
特定の電極速度のために電圧に対して適切な基準値を選択することが、溶接作業者にとって困難であり得るのは、適切な基準値が、電極材、電極寸法およびシールドガスタイプのような要因に依存するからである。今日の溶接機では、上述の影響要因の値の様々な組合せについての、様々な電極送り速度に対する適切な溶接パラメータという形での経験、いわゆるシナジーラインを、溶接機の制御コンピュータに含むことがよくある。影響要因のすべての組合せに対して、このようなラインを生成することは、試験溶接および文書化の形での広範囲な作業を意味する。加えて、電極の品質は、異なる送達間で変化し、したがって以前に試験したシナジーラインは、もはや機能しないことをもたらす場合がある。さらに、シールドガスは、今や、ガスの組成物を特定することなく、供給業者の特定名で市場に参入されている。これは、すべての溶接状況に対して、適切なシナジーラインの所定の量を有するということに対する問題も引き起こす。ガスの組成物または溶接電極は、予告なしに製造業者によって変更されることがあるので、明らかに同一の溶接状況の後の繰り返しであっても、常に成功するとは限らない。明らかに、これは、新しいバッチを溶接する際に厄介な疑念をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、溶接工程を開始する際に、考慮しなければならない要因の数を削減することにより、困難な溶接状況の溶接を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法によって達成される。
【００１５】
本発明によれば、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータは、パラメータ設定のための溶接動作中に測定される。溶接電圧は、多くの溶接サイクルにわたる平均を形成することによって検出されてもよい。平均は、溶接期間のセグメントの上に形成されてもよく、別法として溶接期間全体を網羅してもよい。セグメントは、基本電流を伴う期間または最大電流の期間で形成されてもよく、別法として基本期間および最大期間の両方の一部で形成されてもよい。本発明の目的のために、検出された電圧は、溶接工程の代表であることで十分である。
【００１６】
線送り速度を表すパラメータは、実際の線送り速度であってもよく、別法として溶接電流であってもよい。溶接制御装置は、該線送り速度を表すパラメータを該溶接電圧にマッピングする第２の関数を同定するために、測定された溶接電圧および溶接電流を使用する。
【００１７】
第２の関数は、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータから、第２の関数同定制御ブロック内の溶接制御装置によって同定される。第２のデータ対は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点を画定する。第２のデータ対の組は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の組を画定する。異なる材料の線間の、溶接電圧と該線送り速度を表すパラメータとの間の関係を画定する関数は、該第２の関数同定制御ブロックによりアクセス可能な記憶装置内に記憶されてもよい。溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の同定により、または作動点の組の線形回帰により、最良に電流溶接作動を表す関数が選択されてもよい。一実施形態では、溶接線に使用される材料は、ゼロの線送り速度で溶接電圧を表すデータから決定される。異なる材料および溶接線の材料の異なる厚さは、溶接電圧／線送り速度の空間内の異なる関数で説明され、これらの関数は、ゼロまたはほぼゼロの線送り速度で容易に分離可能であることが示された。ここで、第２の関数は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の組を同定する、データ対を収集することによって導かれてもよいことに留意されたい。データ対は、実際の溶接作動点で導かれる。溶接電圧と線送り速度との間の関係を説明する第２の関数は、同定されてもよい。この関数は、ゼロの線送り速度での溶接などの、実際の溶接作動点の外側で画定される。それ故、溶接はゼロの線送り速度で実行されない場合であっても、第２の関数の値は、ゼロの線送り速度で、材料の分類を互いに分離するために使用されてもよい。第２の関数は、たとえば、データ対の組への関数の最小二乗適応であってもよい。
【００１８】
したがって、溶接制御装置は、溶接線の決定制御ブロック内の同定された第２の関数から、どの溶接線の材料の分類が現在使用されるかを、自動的に決定してもよい。溶接線の材料の分類の例は、低合金鋼、高合金鋼およびアルミニウム合金である。溶接線の材料の分類の決定は、溶接電圧値をゼロの線送り速度で第２の関数から導くことにより、第２の関数値に依存する材料もしくは溶接材料の種類を画定する、ルックアップテーブルの使用により、またはそれ自体が具体的な材料の代表である、第２の関数に１つまたは複数の第２のデータ対を整合することにより、上に提案したように実行されてもよい。
【００１９】
概して、第２の関数Φは、線送り速度を表すパラメータから溶接電圧への線形マッピング、Ｕ＝Φ（ｖ）を形成する。適切には、溶接電流と溶接電圧との間の関係は、Ｕ＝φ＊ｖと表されてもよく、より大きい複合関数であっても企図されてよい。式中で、Ｕは溶接電圧であり、ｖは線送り速度を表すパラメータである。線送り速度を表すパラメータ値および溶接電圧を使用して、第２の関数Φは、溶接制御装置内の直接的な作動によって決定され得る、パラメータ値φによって表されてもよい。第２の関数は、したがって溶接電流を材料の具体的な分類に対して溶接電圧にマッピングする。マッピングは、異なる溶接電圧および線送り速度に対する様々な溶接状況における、様々な溶接線の材料ならびに溶接線の厚さの試験で収集されたデータを記録することによって確立できる。試験は、適切な溶接電圧が具体的な溶接電流に適用されることに依存するので、どの溶接線の材料が現在使用されるかという決定は、短絡アークのパーセンテージ値に関して基準電圧を調節することにより、溶接電圧の自動設定と一緒になされてもよい。組み合わされた方法により、溶接機が溶接電極の多種多様な寸法および材料に対して作動可能になる。
【００２０】
異なる電極材料、電極寸法およびシールドガスタイプに対して試験されたシナジーラインの必要性は、もはや大幅に必要がなくなり、したがって異なる供給業者から、および異なる製造バッチからの線およびガスで溶接中に、適切な反復精度の安全が増加する。
【００２１】
一旦溶接線の材料および溶接線の寸法が、適切な線送り速度および所望の溶接電流の設定によって構成されると、球状領域の遷移電流が、溶接線に対して決定されてもよい。球状領域の遷移電流は、球状領域の代表である電流である。球状領域は、金属移行モードが短絡からスプレーに移動する、またはその逆である場所である。選択されたが画定されていない溶接線の材料および寸法に対する、適切な線送り速度および溶接電流は、第１および第２の関数から上に説明されたことに従って、自動的に決定されてもよい。
【００２２】
恣意的には、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法は、パラメータ設定のための溶接動作を開始するステップで始まる。パラメータ設定のための溶接動作では、データは、連続する溶接作動で引き続き使用するために収集される。パラメータ設定のための溶接動作は、たとえば金属くずの試験片上に実行されてもよい。パラメータ設定のための溶接動作は、不明でもよい線寸法の線を用いて、選択された線速度で実行される。パラメータ設定のための溶接動作中、操作者は、溶接工程を開始し、数秒〜通常１分未満に延長した時間続ける。この時間中、溶接工程の制御電圧は、現在の線材料、ガスおよび線送りの組合せに適合される。制御電圧の適合は、複数の溶接サイクルを介して短絡状態の良好な繰り返しが可能な、制御電圧を提供する安定した溶接状態を選択するために実行される。選択は、制御電圧を変化させ、溶接工程の安定性の測定を記録することによって実行されてもよく、その後良好な安定性の制御電圧が選択される。パラメータ設定用の基準電圧は、操作者によって選択されてもよく、または本発明の実施形態におけるように、パラメータ設定のための溶接動作において自動的に決定されてもよい。適切な制御電圧の自動的な決定は、国際公開第２００７／０３２７３４号に説明されたような方式で、基準電圧に対する所望の設定値を達成するために、短絡のパーセンテージを制御することによって実行されてもよい。制御電圧が選択される開始安定時間の後、データはパラメータ設定のための溶接動作で収集されてもよい。開始安定期間は、通常数秒間に及ぶ。
【００２３】
本発明によれば、現在の線送り速度での応答する溶接電流は、該パラメータ設定のための溶接動作中に検出される。応答する溶接電流は、溶接制御装置から提供されてもよく、溶接制御装置は、溶接電流を検知するためのセンサとともに提供される。応答する溶接電流は、多くの溶接サイクルにわたる平均を形成することによって検出されてもよい。平均は、溶接期間のセグメントの上に形成されてもよく、別法として溶接期間全体を網羅してもよい。セグメントは、基本電流を伴う期間または最大電流の期間で形成されてもよく、別法として基本期間および最大期間の両方の一部で形成されてもよい。本発明の目的のために、検出された電流は、溶接工程の代表であることで十分である。
【００２４】
線送り速度は、そこで線送り速度が操作者によって、もしくは適切な線送り速度を決定する制御装置によって設定された溶接制御装置から、または線送り速度を検知するセンサから獲得されてもよい。
【００２５】
検知された応答する溶接電流および現在の線送り速度は、データ対として、またはデータ対の組として収集されてもよい。
【００２６】
第１の関数Ψは、検出された応答する溶接電流および現在の線送り速度から、第１の関数同定制御ブロック内の溶接制御装置によって同定される。データ対は、溶接電流／線送り速度の空間内の作動点を画定する。データ対の組は、溶接電流／線送り速度の空間内の作動点の組を画定する。異なる寸法の線の間の溶接電流と線送り速度との間の関係を画定する関数は、該第１の関数同定制御ブロックにより、アクセス可能な記憶装置内に記憶されてもよい。溶接電流／線送り速度の空間内の作動点の同定により、または作動点の組の線形回帰により、電流溶接作動を最良に表す関数が選択されてもよい。各関数は、溶接線の材料および厚さに対して、具体的な溶接状況を表す。関数の組は、実験によって決定されて、異なる材料および異なる線の厚さに対する溶接電流と線送り速度との間の関係を説明するデータを収集する。結果は、第１の関数の組として制御装置の記憶装置内に記憶されてもよい。
【００２７】
第１の関数の決定は、溶接状況の組に対する溶接電流と線送り速度との間の関係を画定する、ルックアップテーブルを補完することによって、溶接状況の組に対する溶接電流と線送り速度との間の関係を画定する関数を使用することであって、第１の関数は、記憶された関数に対して適切なパラメータ値を選択することによって選択される、使用することによって、または異なる作動状況に対する溶接電流と線送り速度との関係を記憶した組から溶接電流と線送り速度との選択された関係を同定するあらゆる手段によって実行されてもよい。
【００２８】
概して第１の関数Ψは、応答する溶接電流から現在の線送り速度への線形マッピングを形成する。適切には、溶接電流と線送り速度との間の関係は、ｖ＝ｋ＊Ｉｐと表されてもよく、より大きいまたはより小さい複合関数であっても企図されてよい。式中で、ｖは線送り速度であり、Ｉは溶接電流であり、ｐは１〜２の数である。この関係は、異なる寸法および異なる材料の溶接線の組のために保持してもよい。具体的な材料および寸法に対する適切な関数は、ｋおよびｐの値によって特徴付けられる。検出された応答する溶接電流および電流線送り速度を使用して、第１のパラメータ値ｋおよびｐは、溶接制御装置内の直接的な作動によって決定されてもよい。
【００２９】
さらに所望の線送り速度は、溶接制御装置により、第１の関数および所望の溶接電流から決定される。これは、第１の関数および所望の溶接電流から線送り速度を決定する、線送り速度制御ブロック内の溶接制御装置によって実行される。所望の線送り速度の決定は、所望の溶接電流を入力データとして取り、第１の関数を画定するルックアップテーブルを補完することによって、第１の関数を画定する関数を使用することによって、または所望の溶接電流をインデータとして使用して、第１の関数を画定するためのあらゆる他の手段によって実行されてもよい。所望の溶接電流は、操作者によって選択されてもよく、または制御装置によって決定されてもよい。
【００３０】
恣意的には、所望の溶接電流は、以下のように決定されてもよい。操作者は、溶接されるワークピースの実際の厚さを入力データとして、溶接制御装置に設定してもよい。溶接制御装置は、所望の溶接電流のマッピング関数を含み、所望の溶接電流のマッピング関数は、ワークピースの厚さを所望の溶接電流にマッピングする。所望の溶接電流のマッピング関数は、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定するルックアップテーブルの形で、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定する関数を使用することによって、またはワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定するあらゆる他の手段によって提供されてもよい。ルックアップテーブルおよび／または関数は、従来の方式で溶接データの収集によって生成されてもよい。所望の溶接電流は、所望の溶接電流のマッピング関数の使用により、溶接制御装置によって決定される。概して、所望の溶接電流のマッピング関数は、線形マッピングをワークピースの厚さから所望の溶接電流に形成する。所望の溶接電流は、ワークピースの材料にさらに依存してもよい。溶接ピースの材料は、操作者によって制御装置の中に入力されてもよく、別法として以下に開示される方式で制御装置により自動的に決定されてもよい。適切には、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係は、Ｉ＝ｋ１＊Ｔ＋ｋ２＊Ｔ２と表されてもよく、より大きい複合関数であっても企図されてよい。式中で、Ｉは溶接電流であり、Ｔはワークピースの厚さである。パラメータｋ１およびｋ２は、ワークピースの材料に依存してもよい。溶接ピースの厚さを表すデータを入力することにより、所望の溶接電流が決定されてもよい。
【００３１】
本発明に従って、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法の使用により、手動で、または溶接状況全体に影響を与える複雑なシナジーラインの使用により、線送り速度を設定する必要性は、取り除かれ、所望の溶接電流から決定される線送り速度の自動設定によって置換される。恣意的には、所望の溶接電流は、ワークピースの厚さを選択する操作者からの入力から自動的に決定される。溶接状況の設定の複雑さは、それにより低減される。
【００３２】
安定パラメータ設定のための溶接動作は、パラメータ設定のための溶接動作中、短絡アーク金属移行モードにおいてＭＩＧ／ＭＡＧ溶接機器を作動することによって、確立されてもよい。
【００３３】
短絡アーク金属移行モードでは、電極での状態は、溶接線端部（電極端部）とワークピースとの間の短絡とアークとを繰り返す。溶接電流源の動的特性は、短絡の時間を決定する。正常な溶接中は、各短絡は０，５〜４０ミリ秒であるべきである。適切な動的特性は、溶接変圧器内の内部抵抗、誘電子および電子回路、ならびに誘電子のインダクタンスを、当業者には公知の方式で、適切に寸法決定することによって生成される。現代の機械では、誘電子は、電子の一種、すなわちハードウェアおよびソフトウェアを含む工程調整装置であることが多い。特に動的特性は、継続中に溶接に関して開始工程で変化してもよい。溶接機の動的特性は、溶接電流をどのくらいの速さで制御でき、溶接工程中に調節できるかを決定する。したがって、工程調整装置は、工程調整装置内で、短絡中に電流を増加する割合を画定することにより、個々の短絡工程に影響を及ぼす特性を与える。機械の静的特徴は、該内部抵抗または工程調整装置内のその等価物によって主に画定される。
【００３４】
恣意的には、パラメータ設定のための溶接動作は、短絡時間およびアーク時間によって画定される、短絡アーク溶接工程の確立を含む。溶接制御装置は、溶融効率が、合計期間（ここでは、期間とは短絡時間とアーク時間の合計である）の測定された短絡時間が、画定された調節可能な設定値を超える場合は増加され、該短絡のパーセンテージが該設定値より下回る場合は低減される方法で、電極の溶融効率を制御するように設定されてもよい。
【００３５】
この期間に対する短絡時間のパーセンテージを所望の設定値において一定に維持することにより、コンタクトチップとワークピースとの間の距離の変動などの、異なる外部影響要因に対する溶接の耐性に良好な効果が獲得される。期間は、溶接サイクル中の短絡時間とアーク時間との合計である。
【００３６】
恣意的には、電圧基準値Ｕｒｅｆは、該短絡のパーセンテージ値から決定される。電圧基準値Ｕｒｅｆは、プリセット短絡のパーセンテージが獲得されるように適合される。それ故、パラメータ設定のための溶接動作中における、短絡のパーセンテージ値の決定の使用により、パラメータ設定のための溶接動作中に、溶接作動を制御するための適切な電圧基準値の自動設定が可能になる。さらに、異なるシールドガス組成に対する耐性が達成される。
【００３７】
恣意的には、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータは、パラメータ設定のための溶接動作中に測定される。溶接電圧は、多くの溶接サイクルにわたる平均を形成することによって検出されてもよい。平均は、溶接期間のセグメントの上に形成されてもよく、別法として溶接期間全体を網羅してもよい。セグメントは、基本電流を伴う期間または最大電流の期間で形成されてもよく、別法として基本期間および最大期間の両方の一部で形成されてもよい。本発明の目的のために、検出された電圧は、溶接工程の代表であることで十分である。
【００３８】
線送り速度を表すパラメータは、実際の線送り速度であってもよく、別法として溶接電流であってもよい。溶接制御装置は、該線送り速度を表すパラメータを該溶接電圧にマッピングする第２の関数を同定するために、測定された溶接電圧および溶接電流を使用する。
【００３９】
第２の関数は、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータから、第２の関数同定制御ブロック内の溶接制御装置によって同定される。第２のデータ対は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点を画定する。第２のデータ対の組は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の組を画定する。異なる材料の線間の溶接電圧と該線送り速度を表すパラメータとの間の関係を画定する関数は、該第１の関数同定制御ブロックによりアクセス可能な記憶装置内に記憶されてもよい。溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の同定により、または作動点の組の線形回帰により、最良に電流溶接作動を表す関数が選択されてもよい。一実施形態では、溶接線に使用される材料は、ゼロの線送り速度で溶接電圧を表すデータから決定される。異なる材料および溶接線の材料の異なる厚さは、溶接電圧／線送り速度の空間内の異なる関数で説明され、これらの関数は、ゼロまたはほぼゼロの線送り速度で容易に分離可能であることが示された。ここで、第２の関数は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の組を同定する、データ対を収集することによって導かれてもよいことに、ここで留意されたい。データ対は、実際の溶接作動点で収集される。溶接電圧と線送り速度との間の関係を説明する第２の関数が、同定されてもよい。この関数は、ゼロの線送り速度での溶接などの、実際の溶接作動点の外側で画定される。それ故、溶接はゼロの線送り速度で実行されない場合であっても、第２の関数の値は、ゼロの線送り速度で、材料の分類を互いに分離するために使用されてもよい。第２の関数は、たとえば、データ対の組への関数の最小二乗適応であってもよい。
【００４０】
したがって、溶接制御装置は、溶接線の決定制御ブロック内の同定された第２の関数から、どの溶接線の材料の分類が現在使用されるかを、自動的に決定してもよい。溶接線の材料の分類の例は、低合金鋼、高合金鋼およびアルミニウム合金である。溶接線の材料の分類の決定は、溶接電圧値をゼロの線送り速度で第２の関数から導くことにより、第２の関数値に依存する材料もしくは溶接材料の種類を画定する、ルックアップテーブルの使用により、またはそれ自体が具体的な材料の代表である、第２の関数に１つまたは複数の第２のデータ対を整合することにより、上に提案したように実行されてもよい。
【００４１】
概して、第２の関数Φは、線送り速度を表すパラメータから溶接電圧への線形マッピング、Ｕ＝Φ（ｖ）を形成する。適切には、溶接電流と溶接電圧との間の関係は、Ｕ＝φ＊ｖと表されてもよく、より大きい複合関数であっても企図されてよい。式中で、Ｕは溶接電圧であり、ｖは線送り速度を表すパラメータである。パラメータ値が表す線送り速度および溶接電圧を使用して、第２の関数Φは、溶接制御装置内の直接的な作動によって決定され得る、パラメータ値φによって表されてもよい。第２の関数は、したがって溶接電流を材料の具体的な分類に対して溶接電圧にマッピングする。マッピングは、異なる溶接電圧および線送り速度に対する様々な溶接状況での、様々な溶接線の材料ならびに溶接線の厚さの試験で収集されたデータを記録することによって確立できる。試験は、適切な溶接電圧が具体的な溶接電流に適用されることに依存するので、どの溶接線の材料が現在使用されるかという決定は、短絡アークのパーセンテージ値に関して基準電圧を調節することにより、溶接電圧の自動設定と一緒になされてもよい。組み合わされた方法により、溶接機が溶接電極の多種多様な寸法および材料に対して作動可能になる。
【００４２】
異なる電極材料、電極寸法およびシールドガスタイプに対して試験されたシナジーラインの必要性は、もはや大幅に必要がなくなり、したがって異なる供給業者から、および異なる製造バッチからの線およびガスで溶接中に、適切な反復精度の安全が増加する。
【００４３】
一旦溶接線の材料および溶接線の寸法が、適切な線送り速度および所望の溶接電流の設定によって構成されると、球状領域の遷移電流が、溶接線に対して決定されてもよい。球状領域の遷移電流は、球状領域の代表である電流である。球状領域は、金属移行モードが短絡からスプレーに移動する、またはその逆である場所である。選択されたが画定されていない溶接線の材料および寸法に対する、適切な線送り速度および溶接電流は、第１および第２の関数から、上に説明されたことに従って自動的に決定されてもよい。
【００４４】
短絡アークのパーセンテージ値に依存する基準電圧を制御することにより、溶接工程を制御する可能性は、スプレー領域の少なくとも一部へ安定した溶接を可能にする。スプレー領域のより低温部には、短絡液滴遷移のわずかなパーセンテージが依然として存在する。短絡のパーセンテージを２〜５％に設定して、ラッピッドアークの概念の下で述べられることがある、スプレー領域のこの部分の安定制御も獲得される。しかし、純粋な短絡アークの溶接中、適切な短絡のパーセンテージは、１７〜２５％であり、２１％は適切であると示された。より低温の溶接が望ましい場合は、パーセンテージが増加され、また逆も同様である。短絡のパーセンテージに対する設定値を調節するために、この関数を有する入力デバイスは、電流源、電極繰出装置または調節ボックス上に存在するべきである。
【００４５】
溶接線の材料および溶接線の寸法の自動検出により、球状領域の遷移電流の自動的な決定が可能になる。したがって、提案された実施形態により、該所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以上の値に増加される際は、短絡のパーセンテージを第１のより大きい値から第２のより小さい値に調節可能になり、所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以下の値に低減される際は、短絡のパーセンテージを第２のより小さい値から第１のより大きい値に調節可能になる。
【００４６】
さらに本発明は、パラメータ設定のための溶接動作中に、上に定義されたように、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定するステップを含む、溶接の方法であって、パラメータ設定のための溶接動作中に設定される１つまたは複数の溶接パラメータによって制御される溶接工程がパラメータ設定のための溶接動作に後続する、溶接の方法に関する。
【００４７】
恣意的には、本発明は、操作者がワークピースの厚さを選択する溶接の方法、ならびに所望の溶接電流、所望の線送り速度、電圧基準値Ｕｒｅｆを、パラメータ設定のための溶接動作中に自動的に決定する溶接制御装置であって、その後、操作者が、所望の溶接電流、所望の線送り速度、および電圧基準値Ｕｒｅｆを制御パラメータとして、連続する溶接作動を実行する、溶接制御装置に関する。線溶接の材料は、溶接制御装置によって収集されたデータから自動的に検出されてもよい。
【００４８】
本発明の実施形態を添付図面を参照して以下にさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のためのデバイスを概略的に示す図である。
【図２】液滴が、短絡アーク溶接中に溶接電極とワークピースとの間を移行する際、電流および電圧がどのように変化するかを示す図である。
【図３】本発明による方法を実行するように配置された、溶接制御装置の構造を概略的に示す図である。
【図４】異なる第１の関数Ψ１、Ψ２、Ψ３、Ψ４の組、および第１のデータ対Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の組を概略的に示す図である。
【図５】溶接電圧／線送り速度の空間内の第２の関数Φの組を概略的に示す図である。
【図６】本発明による方法の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接機器を開示する。開示された溶接機器は、溶接エネルギーまたは溶能を電極７に供給するように適合された、電源１を有する溶接機１０を含む。好ましくは、電源１は、インバータ電源を含む。電極繰出装置２は、溶接機１０上に提供される。電極繰出装置２は、電極７を溶接トーチ３に供給するように適合される。溶接トーチ３は、電極繰出装置２、溶接機１０およびガス容器４に溶接ケーブルを介して接続される。溶接トーチ３は、ガスカップ５、およびそこを通って電極７がワークピース８の近傍の位置に供給される接触管６を備える。溶接ガスは、ガス容器４からガスカップ５と接触管６との間の閉囲された空間に供給される。
【００５１】
さらに、溶接機器は、溶接制御装置２０を備える。溶接制御装置２０は、溶接されるワークピースに対する適切な静的および動的特性を設定することにより、溶接電流および電圧を制御するように配置された汎用制御装置２１を含む。汎用制御装置２１は、電極繰出装置２の供給速度を調節するようにさらに設計される。汎用制御装置２１は、具体的には、溶接工程中に平均電圧のための参考として使用される、基準電圧Ｕｒｅｆを設定する。基準電圧を設定し、汎用制御装置２１によって実行される溶接電流および溶接電圧の形状を画定するための従来の制御機能に加えて、溶接制御装置２０は、本発明によるＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための、溶接パラメータを自動的に設定する方法の作動を可能にする、制御ブロックの組を含む。
【００５２】
図３は、本発明による方法を実行するように配置された、溶接制御装置２０の構造を概略的に開示する。溶接制御装置２０は、第１の関数の決定制御ブロック２２を含む。第１の関数の同定制御ブロック２２では、第１の関数は、検出された応答する溶接電流Ｉｄｅｔｅｃｔｅｄおよび現在の線送り速度ｖから同定される。現在の線送り速度は、汎用制御装置２１から経路ａ）を介して収集されてもよく、別法として線送り速度を検知するセンサ２３によって検出されてもよい。応答する溶接電流Ｉｄｅｔｅｃｔｅｄは、汎用制御装置２１から提供されてもよく、汎用制御装置２１は、溶接電流を検知するためのセンサ２４とともに提供される。
【００５３】
現在の線送り速度ｖおよび溶接電流Ｉは、単一の試料が作成されるか、または複数の試料が作成されるかに依存する第１のデータ対またはデータ対の第１の組を形成する。第１のデータ対は、溶接電流／線送り速度の空間内の作動点を画定する。データ対の組は、溶接電流／線送り速度の空間内の作動点の組を画定する。異なる寸法の線間の、溶接電流と線送り速度との間の関係を画定する関数は、該第１の関数同定制御ブロックにより、アクセス可能な記憶装置内に記憶されてもよい。溶接電流／線送り速度の空間内の作動点の同定により、または作動点の組の線形回帰により、電流溶接作動を最良に表す、第１の関数Ψが選択されてもよい。
【００５４】
概して、第１の関数Ψは、応答する溶接電流から現在の線送り速度への線形マッピング、すなわちｖ＝Ψ（Ｉ）を形成する。適切には、溶接電流と線送り速度との間の関係は、ｖ＝ｋ＊Ｉｐと表されてもよく、より大きいまたはより小さい複合関数であっても企図されてよい。式中で、ｖは線送り速度であり、Ｉは溶接電流であり、ｐは１〜２の数である。この関係は、異なる寸法および異なる材料の溶接線の組のために保持してもよい。具体的な材料および寸法に対する適切な第１の関数Ψは、ｋおよびｐの値に依存してもよい。検出された応答する溶接電流および電流線送り速度で、第１のパラメータ値ｋおよびｐが、溶接制御装置内の直接的な作動によって決定されてもよい。２つのパラメータ値が決定される事象では、少なくとも２つのデータ対ｖ、Ｉが必要とされる。単純なモデルでは、ｐは、溶接機に適用可能な溶接状態の組に対して公知であることがある。したがって、第１の関数Ψは、単一のデータ対から同定されてもよい。
【００５５】
第１の関数Ψの決定は、溶接電流Ｉと線送り速度ｖとの間の関係を画定するルックアップテーブルを補完することによって、溶接電流Ｉと線送り速度ｖとの間の関係を画定する関数を使用し、関数を説明するための適切な係数を決定することによって、または溶接電流Ｉと線送り速度ｖとの間の関係を画定する、適切な第１の関数を同定するためのあらゆる他の手段によって実行されてもよい。
【００５６】
図４では、溶接電流／線送り速度の空間内の異なる第１の関数Ψ１、Ψ２、Ψ３、Ψ４の組、および第１のデータ対Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の組が概略的に示されている。異なる第１の関数を表すデータは、記憶領域２５内に記憶されてもよい。第１のデータ対を収集することにより、データ対を最良に表す第１の関数の同定が、従来の方式で実行されてもよい。
【００５７】
第１の関数Ψを決定する目的のために、第１の関数の決定制御ブロック２２は、関係が記憶される記憶領域２５、および計算を実行するためのプロセッサ手段２７にアクセスする。一実施形態では、第１の関数は、第１の関数を説明する、たとえば上に定義されたようにパラメータ値ｋおよびｐなどを確立することによって同定されてもよい。記憶装置およびプロセッサ手段は、溶接制御装置２０の他の制御ブロックと共有されてもよく、または制御ブロック内に局部的に設計されてもよい。記憶された関係は、単純な線形関数として十分に正確に説明され得るので、第１の関数の測定を提供する配線で接続された解決策を使用してもよい。
【００５８】
操作者は、溶接されるワークピースの実際の厚さを、入力データとして溶接制御装置２０に設定してもよい。実際の厚さＴは、操作者によりオペレータ・インターフェース２６を介して入力することができる。
【００５９】
溶接制御装置は、所望の溶接電流を入力された厚さから決定する、所望の溶接電流制御ブロック２８をさらに含む。これは、ワークピースの厚さを所望の溶接電流にマッピングする、所望の溶接電流のマッピング関数によって実行されてもよい。所望の溶接電流のマッピング関数は、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定するルックアップテーブルの形で、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定する関数を使用することによって、またはワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係を画定するあらゆる他の手段によって提供されてもよい。ルックアップテーブルおよび／または関数は、従来の方式で溶接データの収集によって生成されてもよい。所望の溶接電流は、所望の溶接電流のマッピング関数の使用により、該実際の厚さＴから所望の溶接電流制御ブロック２８内に決定される。
【００６０】
概して、所望の溶接電流のマッピング関数は、ワークピースの厚さから所望の溶接電流への線形マッピングを形成する。適切には、ワークピースの厚さと所望の溶接電流との間の関係は、Ｉ＝ｋ１＊Ｔ＋ｋ２＊Ｔ２と表されてもよく、より大きい複合関数であっても企図されてよい。式中で、Ｉは溶接電流であり、Ｔはワークピースの厚さである。
【００６１】
所望の溶接電流Ｉｄｅｓｉｒｅｄを決定する目的のために、所望の溶接電流の制御ブロック２８は、所望の溶接電流のマッピング関数が記憶される記憶領域２５、および計算を実行するためのプロセッサ手段２７にアクセスする。記憶装置およびプロセッサ手段は、溶接制御装置２０の他の制御ブロックと共有されてもよく、または制御ブロック内に局部的に設計されてもよい。
【００６２】
線送り速度の制御ブロック３０は、所望の線送り速度Ｖｄｅｓｉｒｅｄを第１の関数の決定制御ブロック２２から提供される第１の関数Ψ、および所望の溶接電流の制御ブロック２８から提供される所望の溶接電流Ｉｄｅｓｉｒｅｄを決定するために提供される。決定は、溶接電流と第１の関数との間の関係を画定するルックアップテーブルを補完することによって、溶接電流と第１の関数との間の関係を画定する関数を使用することによって、または溶接電流と第１の関数との間の関係を画定するあらゆる他の手段によって実行されてもよい。第１の関数Ψが、第１の関数同定制御ブロック内で決定される、パラメータの組によって説明される事象では、所望の溶接電流の制御ブロック２８は、所望の溶接電流を計算するために決定されたパラメータを使用することになる。
【００６３】
たとえば、第１の関数同定制御ブロックでは、式ｖ＝ｋ＊Ｉｐにおけるｋおよびｐは、応答する溶接電流および現在の線送り速度から決定されてもよい。一旦ｋおよびｐが決定されると、所望の電流に対する所望の線送り速度が決定されてもよい。
【００６４】
所望の線送り速度Ｖｄｅｓｉｒｅｄを決定する目的のために、線送り速度制御ブロック３０は、第１の関数を画定する関係が記憶される記憶領域２５、および計算を実行するためのプロセッサ手段２７にアクセスする。記憶装置およびプロセッサ手段は、溶接制御装置２０の他の制御ブロックと共有されてもよく、または制御ブロック内に局部的に設計されてもよい。記憶された関係は、単純な線形関数として十分に正確に説明され得るので、第１の関数の測定を提供する配線で接続された解決策を使用してもよい。
【００６５】
所望の線送り速度は、通信チャネルｄを介して電極繰出装置２を制御するために、通信チャネルｃを介して汎用制御装置２１に転送される。
【００６６】
溶接制御装置２０は、恣意的に、電極７とワークピース８との間の短絡を検知するように適合されたセンサ３２、および電極７とワークピース８との間のアークを検知するように適合されたセンサ３４を含んでもよい。短絡のパーセンテージ値の決定制御ブロック３６およびセンサ３２は、ともに短絡時間、すなわち短絡の持続時間を確立するための手段を形成する。短絡のパーセンテージ値の決定制御ブロック３６およびセンサ３４は、ともにアーク時間、すなわちアークの持続時間を確立するための手段を形成する。短絡のパーセンテージ値の決定制御ブロック３６では、短絡のパーセンテージ値ｓｈｏｒｔ％は、直接的な方式で決定される。短絡のパーセンテージ値のｓｈｏｒｔ％は、そこで基準値Ｕｒｅｆに対する補正項Δが決定される、溶接電圧基準値の決定制御ブロック３８に供給される。基準電圧に対する補正項Δは、通信チャネルｅを介して基準電圧に適合する汎用制御装置２１に供給される。したがって、汎用制御装置２１は、エネルギー供給が、合計期間（ここでは期間とは短絡時間とアーク時間の合計である）の測定された短絡時間が、画定された調節可能な設定値を超える場合は増加され、該短絡のパーセンテージが該設定値より下回る場合は低減される方法で、電極７に供給されるエネルギーを制御するように適合される。その結果、汎用制御装置２１は、短絡のパーセンテージを所望の設定値で一定に維持する。
【００６７】
本発明の一実施形態は、短絡のパーセンテージを、所望の設定値で一定に維持するために使用されてもよい。これは、所望の短絡パーセンテージを生成するために、汎用制御装置２１に従来の方法で、電源に適切な静的および動的特性を与えさせることによって達成される。
【００６８】
しかし、この実施形態は、別法として、いかなる特定の工程調整装置なしに、サイリスタ制御された溶接電流源などの、より単純な機械でも実行されてもよい。この場合、実施形態の調整装置は、溶接機１のサイリスタに対する点火角を直接制御する。
【００６９】
恣意的には、溶接電圧は、電圧計４０によって測定される。線送り速度を表すパラメータは、センサ２３から、または汎用制御装置２１から検索可能なデータを介してのいずれかによって決定される。第２の関数の決定制御ブロック４２は、第２の関数Φを同定するために提供される。第２の関数の決定制御ブロック４２は、測定された溶接電圧と線送り速度を表すパラメータ値とを使用して、線送り速度を表すパラメータを溶接電圧にマッピングする第２の関数Φ、すなわちＵ＝Φ（ｖ）を決定する。
【００７０】
先に示されたように、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータ値は、溶接電圧／線送り速度を表すパラメータ値の空間内の作動点を画定する第２のデータ対を形成する。データ対の組は、溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の組を画定する。異なる材料の線の間の、溶接電圧と線送り速度を表すパラメータとの間の関係を画定する関数は、該第２の関数の決定制御ブロックによりアクセス可能な記憶装置内に記憶されてもよい。
【００７１】
図５は、溶接電圧／線送り速度の空間内の第２の関数Φの組を概略的に示す。関数は、異なる材料および直径の溶接線を用いて、異なる溶接速度で溶接することによって実行される試験に起因する。各溶接材料に対して、関数Φ１１、Φ１２、Φ１３などが一緒に群にされた組は、通常異なる線直径を表す。異なる溶接材料は、関数Φ１１、Φ１２、Φ１３、およびΦ２１、Φ２２、Φ２３、およびΦ３１、Φ３２、Φ３３などの異なる群によって表される。異なる群の関数は、溶接電圧／線送り速度の空間内で互いに交差してもよい。第２のデータ対Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６の適切な数を取ることにより、使用される材料に対応する第２の関数Φを同定することができる。表現関数を記憶する代わりに、第２の関数Φは、関数を概ね表す式にパラメータ値を適合することによって同定されてもよい。式は多項式であってもよい。
【００７２】
溶接電圧／線送り速度の空間内の作動点の同定により、または作動点の組の線形回帰により、電流溶接作動を最良に表す第２の関数が同定されてもよい。一実施形態では、使用される材料は、ゼロの線送り速度で溶接電圧を表すデータから決定される。異なる溶接線の材料および溶接線の異なる厚さは、溶接電圧／線送り速度を表すパラメータの空間内の異なる関数で説明され、これらの関数は、ゼロまたはほぼゼロの線送り速度で容易に分離可能であることが示された。それ故、溶接電圧および線送り速度を表すパラメータからの具体的な第２の関数の同定から、溶接材料を決定することができる。あらゆる方法で、情報は、所望の線送り速度に対する適切な基準電圧を決定するために、決定された第２の関数Ｕ＝Φ（ｖ）を使用して、具体的な溶接線の材料に対する所望の溶接電圧を決定するために使用されてもよい。
【００７３】
線送り速度を表すパラメータおよび溶接電圧で、第２の関数Φは、第２の関数の決定制御ブロック４２内の直接的な作動によって決定されてもよい。
【００７４】
第２の関数Φを決定する目的のために、第２の関数の決定制御ブロック４２は、関係が記憶される記憶領域２５、および計算を実行するためのプロセッサ手段２７にアクセスする。記憶装置およびプロセッサ手段は、溶接制御装置２０の他の制御ブロックと共有されてもよく、または制御ブロック内に局部的に設計されてもよい。
【００７５】
一実施形態では、現在使用されている溶接線の材料の同定は、短絡アークのパーセンテージ値に関して基準電圧を調節することにより、溶接電圧の自動設定と一緒になされてもよい。組み合わされた方法により、溶接機が溶接電極の多種多様な寸法および材料に対して作動可能になる。
【００７６】
恣意的には、溶接制御装置２０は、第２の関数の決定制御ブロック４２から提供された第２のパラメータから、現在どの溶接線の材料および線の寸法が使用されるかを自動的に決定する、溶接線の決定制御ブロック４４を含んでもよい。これは、同定された第２の関数に依存する材料または材料の種類を画定する、ルックアップテーブルにおいて実行されてもよい。
【００７７】
したがって、溶接制御装置は、現在どの溶接線の材料が、溶接線の決定制御ブロック内の同定された第２の関数から使用されるかを、自動的に決定してもよい。これは、溶接電圧値をゼロの線送り速度で第２の関数から導くことにより、第２の関数値に依存する材料もしくは材料の種類を画定する、ルックアップテーブルの使用により、または１つもしくは複数の第２のデータ対を、それ自体が具体的な材料の代表である、第２の関数に整合することにより、上に提案したように実行されてもよい。どの溶接線の材料が使用されるかを実際に決定する代わりに、第２の関数の決定制御ブロック４２からの出力は、所望の電流補正パラメータＩｃｏｒｒを生成するために使用されてもよく、所望の電流補正パラメータＩｃｏｒｒは、所望の溶接電流制御ブロック２８内に生成された所望の電流の補正のための情報を含む。あるいは、第２の関数の決定制御ブロック４２からの出力は、所望の溶接電流制御ブロック２８への入力であってもよい。通信は、通信チャネルｆを介して行われてもよい。
【００７８】
さらに球状領域の遷移電流の決定制御ブロック４６が提供されてもよい。球状領域の遷移電流の決定制御ブロック４６では、球状領域の遷移電流は、溶接線の材料および寸法から溶接のために決定されてもよい。一旦溶接線の材料および溶接線の寸法が、第２のパラメータから溶接線の決定制御ブロック４４内に決定されると、球状領域の遷移電流は、ルックアップテーブルから収集されてもよい。球状領域の遷移電流は、そこで金属移行モードが短絡アークからスプレーアークに移動する、またはその逆である、球状領域の電流の代表である。
【００７９】
短絡アークのパーセンテージ値に依存する基準電圧を制御することにより、溶接工程を制御する可能性が、スプレー領域の少なくとも一部に安定した溶接を可能にする。スプレー領域のより低温部には、直径遷移のわずかなパーセンテージが依然として存在する。短絡のパーセンテージを２〜５％に調節して、ラッピッドアークの概念の下で述べられることがある、スプレー領域のこの部分の安定制御も獲得される。しかし、純粋な短絡アークの溶接中、適切な短絡のパーセンテージは、１７〜２５％であり、２１％は、開始値として最も適切であると示された。より低温の溶接が望ましい場合は、パーセンテージが増加され、また逆も同様である。短絡のパーセンテージに対する設定値を調節するために、この関数を有する入力デバイスは、電流源、電極繰出装置または調節ボックス上に存在するべきである。
【００８０】
溶接線の材料および溶接線の寸法の自動的な検出により、球状領域の遷移電流の自動的な決定が可能になる。したがって、提案された実施形態により、該所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以上の値に増される際は、短絡のパーセンテージを第１のより大きい値から第２のより小さい値に調節可能になり、所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以下の値に低減される際は、短絡のパーセンテージを第２のより小さい値から第１のより大きい値に調節可能になる。該所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以上の値に増加される際は、短絡のパーセンテージを第１のより大きい値から第２のより小さい値への調節、および所望の溶接電流が球状領域の遷移電流以下の値に低減される際は、短絡のパーセンテージを第２のより小さい値から第１のより大きい値への調節は、短絡のパーセンテージの調節制御ブロック４８内で実施される。短絡のパーセンテージの調節制御ブロック４８は、溶接デバイスが短絡モードで作動するか、またはスプレーモードの下部で作動するかに依存して、適切な短絡のパーセンテージを設定する。オペレータ入力デバイス５０は、短絡のパーセンテージに対する設定値を調節してもよい。
【００８１】
図６は、パラメータ設定のための溶接動作中、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定するステップを含む、溶接方法の実施形態のブロック図を示す。溶接パラメータを自動的に設定するステップは、パラメータ設定のための溶接動作中に設定される、１つまたは複数の溶接パラメータによって制御される、連続する溶接工程に続く。
【００８２】
恣意的には、第１のステップＳ０では、パラメータ設定のための溶接動作は、短絡時間およびアーク時間によって画定される短絡アーク溶接工程の確立を含む。短絡アーク溶接工程が作動中の事象では、短絡のパーセンテージ値の不足％は、後続ステップＳ１０において計算される。続くステップＳ１１では、電極の溶融効率は、合計時間（ここでは、時間とは短絡時間とアーク時間の合計である）の測定された短絡時間が、調節可能な設定値を超える場合は増加され、該短絡のパーセンテージが該設定値より下回る場合は低減される方法で制御される。制御は、適切な基準電圧Ｕｒｅｆを設定することによって実現されてもよい。
【００８３】
ステップＳ１では、パラメータ設定のための溶接動作が開始される。これは、操作者が溶接工程を実行することにより、または操作者がオペレータ入力インターフェースを介してパラメータ設定動作の開始を指示することにより、自動的に開始されてもよい。ステップＳ１に、恣意的に、ステップＳ０が先行してもよく、ブロックＳ２〜Ｓ７によって画定された自動的なパラメータか設定する工程は、場合によっては工程間の情報を交換して、ブロックＳ１０〜Ｓ１７によって画定された自動的なパラメータが設定する工程と並行して動作してもよい。
【００８４】
パラメータ設定のための溶接動作中、応答する溶接電流は、ステップＳ２で検出される。ステップＳ３では、設定された線送り速度が検索される。ステップＳ４では、該応答する溶接電流を該設定された線送り速度にマッピングする第１の関数Ψが同定される。これは、適切なパラメータ値ｋおよびｐを同定することによってなされてもよく、あるいは記憶装置内の復号化されたフォーマットで記憶された関数の組内の関数が選択されてもよい。選択は、対の組および記憶された関数のそれぞれからの最小偏角の計算に基づいてもよい。ステップＳ５では、溶接されるワークピースの実際の厚さは、オペレータ・インターフェースから検索される。また操作者は、工程において使用される線の材料を、オペレータ・インターフェースに入力してもよく、または恣意的にステップＳ１０〜Ｓ１５の並行工程から線の材料および線の寸法を自動的に検索してもよい。
【００８５】
ステップＳ６では、所望の溶接電流が、ワークピースの設定された実際の厚さから決定される。ステップＳ７では、所望の線送り速度が、第１の関数および所望の溶接電流から決定される。
【００８６】
恣意的には、ステップＳ１０〜Ｓ１５は、ステップＳ１〜Ｓ７によって画定された工程と並行して実行される。また、ステップＳ１６〜Ｓ１７も、ステップＳ１〜Ｓ７と並行して実行されてもよい。ステップＳ１２では、溶接電圧が測定され、ステップＳ１３では、線送り速度を表すパラメータ値が測定される。この線送り速度を表すパラメータ値または溶接電流であってもよい。ステップＳ１４では、該線送り速度を表すパラメータ値を該溶接電圧にマッピングする第２の関数が、測定された溶接電圧およびパラメータ値が表す線送り速度から決定される。ステップＳ１５では、溶接線の材料および恣意的に線の寸法が、第２の関数から決定される。溶接線の材料および恣意的に線の寸法を画定するステップＳ１５において検索される情報は、所望の溶接電流の決定のために、ステップＳ６に供給されてもよい。
【００８７】
恣意的には、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接のための溶接パラメータを自動的に設定する方法は、球状領域の遷移電流が、ステップＳ１５において決定される線溶接の材料を画定する情報から決定される、ステップＳ１６を含む。ステップＳ１７において、短絡のパーセンテージは、該所望の溶接電流が該球状領域の遷移電流以上の値に増加される際は、第１のより大きい値から第２のより小さい値に調節され、短絡のパーセンテージは、該所望の溶接電流が該球状領域の遷移電流以下の値に低減される際は、第２のより小さい値から第１のより大きい値に調節される。
【００８８】
有利には、パラメータ設定のための溶接動作中、溶接電圧、溶接電流および線送り速度は、そこから所望の線送り速度および所望の溶接電流が、上記の方法で第１および第２の関数の同定により、連続する溶接作動に使用されるために決定される、データトリプレットとして記録される。
【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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