(57)【要約】【課題】単一の溶接操作中２つの溶接処理を交互に行う２段階電気アーク溶接機の提供。【解決手段】素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一の電流波形を使用する第一の溶接処理または第二の電流波形を使用する第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源、該第一の溶接処理と該第二の溶接処理の間をシフトするための回路（該回路は該第一及び第二の処理の該波形をカウントするためのカウンタを含む）並びに処理されつつある該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関する予め選択された数に達したとき処理されつつある処理から他の溶接処理にシフトする回路を含む電気アークＧＭＡＷ溶接機。
2005523159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一または第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源、第一の電流波形を使用する該第一の溶接処理と第二の電流波形を使用する該第二の溶接処理との間をシフトするための回路（該回路は該第一及び第二の処理の該波形をカウントするためのカウンタを含む）並びに処理されつつある該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関する予め選択された数に達したとき処理されつつある処理から他の溶接処理にシフトする回路を含むことを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機。
【請求項２】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項３】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項２の電気アーク溶接機。
【請求項４】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項５】
該第一の処理が高温処理であり、該第二の処理が低温処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項６】
該第一の処理がパルス溶接処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項７】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項６の電気アーク溶接機。
【請求項８】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項９】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１０】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項９の電気アーク溶接機。
【請求項１１】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１２】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項１１の電気アーク溶接機。
【請求項１３】
該第一の処理が高温処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１４】
該第二の処理が低温処理である請求項１３の電気アーク溶接機。
【請求項１５】
該第二の処理が低温処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１６】
該第一の処理が電極正処理であり、該第二の処理が電極負処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１７】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の間に本質的に同じである請求項１６の電気アーク溶接機。
【請求項１８】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項１４の電気アーク溶接機。
【請求項１９】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項７の電気アーク溶接機。
【請求項２０】
パルス波溶接処理及びＳＴＴ溶接処理を発生するコントローラを備えた高速スイッチング電源、アーク電圧がショートを示す値より低いときショート信号を発生するように作動する回路、並びに該ショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によって該パルス波処理から該ＳＴＴ処理に該コントローラをシフトするスイッチを含むことを特徴とする電気アーク溶接機。
【請求項２１】
該ショート信号が所定の時間保持されるときのみ該シフト信号を発生するタイマーを含む請求項２０の電気アーク溶接機。
【請求項２２】
該時間がおおよそ１．０ｍｓより長い請求項２１の電気アーク溶接機。
【請求項２３】
該時間が０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長い請求項２１の電気アーク溶接機。
【請求項２４】
パルス波溶接処理及びショートをクリアする溶接処理を発生するコントローラを備えた高速スイッチング電源、アーク電圧がショートを示す値より低いときショート信号を発生するように作動する回路、並びに該ショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によって該パルス波処理から該ショートクリア処理に該コントローラをシフトするスイッチを含むことを特徴とする電気アーク溶接機。
【請求項２５】
該ショート信号が所定の時間保持されるときのみ該シフト信号を発生するタイマーを含む請求項２４の電気アーク溶接機。
【請求項２６】
該時間がおおよそ１．０ｍｓより長い請求項２４の電気アーク溶接機。
【請求項２７】
該時間が０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長い請求項２４の電気アーク溶接機。
【請求項２８】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一の電流波形を使用する第一の溶接処理または第二の電流波形を使用する第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を含む電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法であって、該方法が
（ａ）該第一の溶接処理と該第二の溶接処理との間をシフトし、
（ｂ）該第一及び第二の処理の該波形をカウントし、そして
（ｃ）処理されつつある該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関する予め選択された数に達したとき処理されつつある処理から他の溶接処理にシフトする
ことを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法。
【請求項２９】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項２８の方法。
【請求項３０】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項２９の方法。
【請求項３１】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項２８の方法。
【請求項３２】
該第一の処理が高温処理であり、該第二の処理が低温処理である請求項２８の方法。
【請求項３３】
該第一の処理がパルス溶接処理である請求項２８の方法。
【請求項３４】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項３３の方法。
【請求項３５】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項２８の方法。
【請求項３６】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項２８の方法。
【請求項３７】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項３６の方法。
【請求項３８】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項２８の方法。
【請求項３９】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項３８の方法。
【請求項４０】
該第一の処理が高温処理である請求項２８の方法。
【請求項４１】
該第二の処理が低温処理である請求項４０の方法。
【請求項４２】
該第二の処理が低温処理である請求項２８の方法。
【請求項４３】
該第一の処理が電極正処理であり、該第二の処理が電極負処理である請求項２８の方法。
【請求項４４】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項４３の方法。
【請求項４５】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項４１の方法。
【請求項４６】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項３４の方法。
【請求項４７】
パルス波溶接処理及びショートクリア溶接処理を発生するコントローラを備えた高速スイッチング電源を含む電気アーク溶接機を操作する方法であって、該方法は
（ａ）アーク電圧がショートを示す値より低いときショート信号を発生し、そして
（ｂ）該ショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によって該パルス波処理からショートクリア処理に該コントローラをシフトする
ことを特徴とする電気アーク溶接機を操作する方法。
【請求項４８】
（ｃ）該ショート信号が所定の時間保持されたときのみ該シフト信号を発生することを含む請求項４７の方法。
【請求項４９】
該時間がおおよそ１．０ｍｓより長い請求項４８の方法。
【請求項５０】
該時間が０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長い請求項４８の方法。
【請求項５１】
該ショートクリア処理がＳＴＴ処理である請求項５０の方法。
【請求項５２】
該ショートクリア処理がＳＴＴ処理である請求項４９の方法。
【請求項５３】
該ショートクリア処理がＳＴＴ処理である請求項４８の方法。
【請求項５４】
該ショートクリア処理がＳＴＴ処理である請求項４７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気アーク溶接の技術に関し、そして特に２段階または２つのモードの操作を有する電気アーク溶接機及びこの２段階電気アーク溶接機により行われる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術として、本明細書に参考として引用される文献とともに特許文献１が参考として引用される。特許文献２は、ＤＩＰ溶接とパルス溶接との間をシフトするスイッチを示し、それは背景技術として引用される。
【０００３】
ＧＭＡＷタイプの電気アーク溶接機は、しばしば、溶接処理の電流波形をコントロールするためのコントローラを備えた高速スイッチング電源によって動力が供給される。Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、ＯｈｉｏのＬｉｎｃｏｌｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙは、各パルスの大きさがパルス幅変調器によってコントロールされる高周波電流パルスの使用により各サイクル中の電流波形の形状をコントロールする波形成形器を備えた電気アーク溶接機の構想を開発した。これらの溶接機において、電流の波形は、正確にコントロールされてパルス溶接、定電圧溶接、スプレイ溶接、パルス溶接、ショート・アークＣＶ溶接及びＳＴＴ溶接のような種々の溶接処理を行う。これらの処理では、それぞれの溶接サイクルに関する波形は、パルス幅変調器によってコントロールされて指定された処理を行う一連の溶接サイクルを生ずる。これらのアーク溶接機は、本当に使い道の多いものであるが、しかし、それらは波形成形器により生ずるパルスをコントロールすることによって選択されたモードで操作される。
【特許文献１】米国特許出願８６６３５８
【特許文献２】米国特許４８８９９６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、単一の溶接操作中２つの溶接処理を交互に行う２段階電気アーク溶接機の提供である。
【０００５】
本発明の他の目的は、溶接機により行われている処理においてシフトが存在すべきときを決定するために１つの処理のサイクルをカウントするカウンターをアーク溶接機が有する、上記の２段階アーク溶接機の提供である。
【０００６】
本発明の他の目的は、２段階アーク溶接機が非一時的ショートが検出されるまで、パルス溶接処理を行う上記の２段階アーク溶接機の提供である。次に、２段階溶接機は、ショートをクリアするために、操作の第二のモードにシフトされる。
【０００７】
本発明の他の目的は、上記の２段階アーク溶接機を操作する方法の提供である。
【０００８】
本発明のなお他の目的は、２段階が別個の第一の溶接処理と別個の異なる第二の溶接処理との多くの組み合わせの１つを含む上記の２段階溶接機の操作である。２つの処理は、単一の溶接操作中前後に交替する。
【０００９】
これらの目的及び他の目的は、図面を考慮して以下の記述から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記のタイプの電気アーク溶接機に関し、コントローラは、２つの別々かつ異なった溶接処理または溶接モードの間をシフトする。本発明によれば、パルス形成機またはパルス発生機は、第一の溶接処理を形成する一連のパルスを成形する。コントローラは、シフト可能であって、次に操作の異なるモードを構成する一連の異なるパルスの形状を実現することによって第二の溶接処理を行う。第一のモードの操作のサイクルをカウントすることによって、第一の処理は終了し、第二の処理が開始する。その後、溶接機が第一の溶接処理にシフトして戻るべきことを示す設定された数にそれらが達するまで、次の処理のサイクルがカウントされる。そのため、電気アーク溶接機は、１つのモードの操作から他のモードの操作にコントローラをスイッチングすることにより２つの別々の溶接処理を行う能力を有する。電気アーク溶接機のこのユニークな２段階または２つの状態の操作によって、溶接機は、第一の処理そして次に第二の処理を交互に使用して溶接操作を行うことができる。例えば、高エネルギー処理は、短い時間で行い、次に溶接機は、低エネルギー溶接処理に転換される。もし２つの処理がＳＴＴであるならば、低エネルギーＳＴＴサイクルが実現し、次に高エネルギーＳＴＴサイクルが実現する。従って、１つの態様では、第一の処理は、高エネルギー処理であり、第二は低エネルギー処理である。各処理のサイクルのカウントされた数は、溶接処理に使用されて、第一及び第二の溶接処理を連続して実現することにより全溶接操作を行う。例えば、１つの特定の態様では、第一の処理は、高温による定電圧スプレイ処理である。第二の処理は、パルス化ＧＭＡＷまたは低温溶接処理である。溶接操作では、コントローラは、まず多数のサイクルについて第一の処理を実現し、次に多数のサイクルについて第二の処理を実現する。本発明の他の態様では、第一の処理は、パルスが高エネルギーまたは高温を有するパルス溶接処理である。これは、多数のサイクルについて低温ＳＴＴ溶接処理で次々と使用される。パルスサイクルとＳＴＴサイクルとの間を交替することにより、所望の全部の溶接操作が行われる。他の態様では、第一の処理は、高温のパルス溶接処理である。この処理は、ショート・アーク定電圧溶接処理である第二の溶接処理と交替する。なお他の態様では、第一の処理は、高温のパルス処理である。第二の溶接処理は、パルスのエネルギーが作動する電力の閉じたループフィードバックにより決定される。本発明のさらに他の例は、パルス溶接操作のパルスの第一の連続が電極正であって高温を生ずる態様である。パルスの第二の連続は、電極定電圧パルスからなる負であるパルス溶接処理である。これらの溶接処理間をシフトすることによって、実際の溶接操作は、溶接機の性能を最適にするようにコントロールされる。
【００１１】
本発明のなお他の構成によれば、この２段階または２つの状態の電気アーク溶接機の第一の溶接処理は、パルス溶接処理である。この処理は、アーク電圧がショート回路を示すまで続く。次に、２段階溶接機は、ＳＴＴ溶接サイクルのようなショートクリア溶接処理にシフトされる。好ましい態様では、パルス溶接処理からシフトする信号は、アーク電圧の落ち込みによるショートの指示によるばかりか、タイマーの時間にもよる。アーク溶接機のコントロールは、ショートが設定時間維持されたときにのみ、パルスモードの第一の溶接処理からショートクリア処理にシフトする。タイマーは、好ましくは、ショートが少なくとも１．０ｍｓそして好ましくは少なくとも０．２ｍｓから０．５ｍｓの範囲の設定時間より長く維持されることを指示するように設定される。その結果、一時的なショートの代わりに実際にショートが存在するときにのみ、電気アーク溶接機は、検出されたショート回路をクリアするために第二の溶接処理にシフトする。
【００１２】
本発明によれば、素材と素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一及び第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を負電気アーク溶接機が提供される。第一の処理は、第一の電流波形を使用し、第二の処理は第二の電流波形を使用する。回路は、第一の溶接処理と第二の溶接処理との間をシフトするのに使用され、回路は、第一及び第二の処理の波形をカウントするカウンタを含む。溶接機は、処理されている溶接処理の波形のカウントが各溶接処理について予め選択された数に達したとき、処理されている処理から他の溶接処理にシフトする。この２段階溶接機を使用することにより、アーク溶接機は、カウントまたは他のパラメータに従って２つの別々の明確に異なった溶接処理間をシフトできる。
【００１３】
本発明の他の構成では、パルス波溶接処理及び検出されたショートをクリアするための溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を含むタイプの２段階アーク溶接機がある。回路は、アーク電圧がショートを示す値より低いとき、ショート信号を発するように作動され、そしてショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によりパルス波処理からショートクリア処理にコントローラをシフトするスイッチが存在する。本発明の構成では、２段階溶接機は、約１．０ｍｓより長くそして好ましくは０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長いと規定される所定の時間ショート信号が保持されるときのみ、シフト信号を発生するタイマーを含む。その結果、ショートが予め選択された時間維持されるとき、２段階溶接機は、操作のパルスモードから操作のショートクリアモードにシフトされる。好ましい態様では、操作のショートクリアモードは、ＳＴＴ溶接処理である。
【００１４】
本発明の他の構成によれば、コントローラを備えた高速スイッチング電源を含むタイプの電気アーク溶接機を操作する方法が提供される。このコントローラは、素材とワイヤ供給機により素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一及び第二の溶接処理を生ずる。方法の第一の処理は、第一の電流波形を有する。第二の処理は、第二の波形を有する。方法は、第一の溶接処理と第二の溶接処理との間をシフトすることを含み、そして第一及び第二の処理の波形をカウントすることによって実現される。行われる溶接処理は、行われている処理の波形のカウントが選択された数の達したとき、他の処理にシフトされる。本発明のさらなる構成では、パルス波処理及びショートクリア溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチ及び電源を含む電気アーク溶接機を操作する方法が提供される。方法は、アーク電圧がショートを示す値より低いとき、ショート信号を発生し、次にショート回路の検出により生ずるシフト信号によってパルス波処理からショートクリア処理にコントローラをシフトすることを含む。この方法では、ショート信号が実地では１．０ｍｓより短くそして実際には０．２０−０．５０ｍｓの大体の範囲にある所定の時間保持されるときのみ、シフト信号が生ずる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面は、本発明の好ましい態様のみを説明する目的のためであり、本発明を制限することを目的とするものではない。図面に関して、図１は、ライン２０、２２で整流器１６によりＤＣレールに変換される三相電源入力１４を有するインバータ１２として画かれた高速スイッチング電源を含む電源１０を有する新規な２段階溶接機Ａを示す。インバータ１２の出力巻線３０は、整流器ネートワーク４０への供給電流のための二次巻線３２を有する変圧器Ｔの一次巻線である。このネットワークは、正のリード４２及び負のリード４４により電流のレベルを供給する。標準の小さいインダクタ５０は、標準の接触チップ５４に接続され、素材Ｗから離れた電極Ｅを形成する溶接ワイヤ６０が５４を経て通り、アーク溶接処理中電流がそれを通って流れるアークのギャップを画成する。溶接機Ａは、電極Ｅと素材Ｗとの間のギャップの間で予め選択された形状の電流を通すことによって、電気アーク溶接の多くのタイプを行う。アークがワイヤ６０と素材Ｗとを溶融して溶接操作を行うにつれ、ワイヤ供給機１００は、モータ１０４の回転速度により決定される速度（ＷＦＳ）でリール１０２からワイヤを引き出す。この速度は、フィードバックタコメータ１１０により読みとられ、そして誤り増幅器１１４からパルス幅変調器１１２への入力電圧によりコントロールされる。この増幅器は、所望のワイヤ供給速度（ＷＦＳ）を表す電圧である第一の入力１２０を有する。この速度は、アナログ回路によりまたはさらに適切には波形成形器１８０からのルックアップ表からコントロールできる。入力電圧１２０は、モータ１０４の速度を決定し、その実際の速度は、ライン１２０の電圧と比較するためにタコメータ１１０によりモニターされる。実際の速度フィードバックは、入力ライン１２２の電圧である。この方法で、ワイヤ供給速度は、溶接機Ａにより実現している溶接処理と調整される。電極Ｅと素材Ｗとの間の電流の波形は、発振器１３６の設定周波数により決定されるパルス繰り返し数で出力コントロールライン１３４の電圧を生ずるためのソフトウエアパルス幅変調器１３２を含むタイプのソフトウエアコントローラ１３０によって決定される。この方法で、ライン１３４の高周波パルスは、ライン１４０の電圧によりコントロールされ、その電圧は、電流検出または感知シャント１５２によりコントロールされる第一の入力を有する第二の誤り増幅器１５０の出力である。ライン１５４の電圧は、溶接処理のアーク電流を表示する。ライン１６０のコマンド信号は、ライン１５４の電圧により表される実際のアーク電流と比較されて、コマンドライン１６０により波形成形器または発生器１８０からの所望の波形にパルス幅変調器１５２を従わせる。誤り増幅器１１４へのワイヤ供給速度は、また波形成形器または発生器から向かう。発生器１８０は、相乗的なタイプのものであり、コマンド信号１６０とライン１２０のワイヤ供給速度の信号または電圧（ＷＦＳ）との両者は調整される。
【００１６】
溶接機Ａの新規な構成に従って、図１に示されるように実地では第一の位置１９２及び第二の位置１９４を有するソフトウエアスイッチであるスイッチ１９０が提供される。位置１９２にあるとき、波形成形器１８０は、処理Ａに関する処理コントロールシステム２００からの第一の処理Ａに従ってコントロールされる。この方法では、処理コントロールシステム２００は、相乗的波形成形器１８０に接続されて、コントローラ１３０により波形成形器８０から処理Ａを実現する。同様な方法で、スイッチ１９０が位置１９４にあるとき、処理コントロールシステム２０２は、波形成形器１８０をしてコマンドライン１６０の信号によって第二の処理Ｂを実現させる。従って、位置１９２、１９４の間にスイッチ１９０をシフトすることにより、２つの別々の溶接処理が溶接機Ａにより行われる。もちろん、もしそのような操作が望ましいならば、２つより多い位置を有するスイッチ１９０を使用して溶接機が２つより多い溶接処理を次々とまたは連続して処理できることは、本発明の範囲内である。実際には、２つのみの別々な溶接処理が溶接機Ａにより交互に行われることが好ましい。本発明の他の構成によれば、スイッチ１９０の位置は、サイクルカウンタ２１２の出力から点線２１０の論理によりコントロールされる。カウンタは、処理Ａまたは処理Ｂの何れの間各サイクルをカウントする。カウントの最後に、カウント選択器２１４またはカウント選択器２１６により設定されるように、ライン２１０の論理は、他の溶接処理を実現するために他の位置にスイッチ１９０をシフトする。カウンタ２１２は、数ＣＡへカウントし、次にカウンタが数ＣＢをカウントするまで維持される処理Ｂにシフトする。次に、スイッチ１９０は、第一の処理すなわち処理Ａにシフトしてもどる。好ましい態様では、処理の１つは、高温処理であり、他は低温処理である。数ＣＡ及びＣＢは、本質的に同じである。従って、溶接処理は、全溶接処理中繰り返し実現される低温部分と高温部分とを含んで、それがＳＴＴ、パルスまたは他のものであろうとなかろうと、溶接操作の性能をコントロールする。示されているように、種々の溶接処理が、カウンタにより交互に選択できる。事実、溶接機Ａは、相互に作用して、１つの処理から他の処理へのシフトは、カウント数から区別されるように、パラメータにより決定される。例えば、電圧センサ１７０は、ショートを検出する１７２に電圧を生じ、それは第一の処理Ａ及び第二の処理Ｂ間の転移のために図２で使用され、第二の処理はアーククリア処理である。カウントは、劇的に異なり、相互に作用するパラメータは、検出可能な溶接条件への所定の処理の転移後、予め選択された処理へシフトするように選択できる。
【００１７】
実際には、処理Ａは通常高エネルギー処理であり、処理Ｂは低エネルギー処理である。カウント数ＣＡ及びＣＢは、本質的に同じである。溶接操作を変えるために、数ＣＡは増加するかまたは数ＣＢは減少して、溶接操作中温度を上昇させる。同様な方法で、温度を低下させるには、数ＣＡは減少するかまたは数ＣＢは増加する。もちろん、これらの増加または減少の組み合わせは、溶接操作中所望の合計の温度を選択するのに使用できる。好ましい態様では、処理Ａ及び処理Ｂは同じであるが、異なるサイズの波形を有する。それはパルス溶接かまたはＳＴＴ溶接である。しかし、本発明によれば、処理は完全に多様である。例えば、実際には、処理Ａは高温の定電圧スプレイ処理であり、そして処理Ｂはパルス化ＧＭＡＷ低温である。カウンタ２１２は、溶接操作について所望の合計の温度になるようにカウントセレクタ２１４、２１６により設定される。実際には、処理Ａは高温のパルス溶接処理であり、一方処理Ｂはより遅いワイヤ供給速度のＳＴＴ溶接処理である。また、実際には、処理Ａは、より高温のパルス溶接処理であり、処理Ｂはショート・アーク定電圧処理である。本発明の他の構成では、処理Ａはパルス溶接処理であり、そして処理Ｂは閉じたループコントロール処理、例えば電流が出力電力によりコントロールされる処理である。また、本発明のさらなる実現は、処理Ａがパルス電極正でありそして処理Ｂが電極負の定電圧溶接処理である場合である。本発明のその実現では、極性スイッチがインダクタ５０の前に出力回路に加えられ、その極性回路は、スイッチ１９０と同じ時間にシフトされる。本発明の他の実現は、溶接処理の種々の組み合わせを含み、所望の全体の溶接操作を行う。
【００１８】
相互に作用するコントロールシステム２２０は、図２に概略的に画かれ、波形発生器及びコントロール２２２は、前記のようにコントロールライン１３４で電圧を生ずる。コントロール１３０は、ブロック２２２にある。電圧は電源１２をコントロールし、１２は、図１に示されるように、電圧センサ１７０からのライン１７２の電圧とともに処理コントロールネットワーク２２４によりモニターされる。処理コントロールネットワークのタイマー２２６は、一般に約１．０ｍｓより長い時間そして好ましくは０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長く設定される。タイマーネットワークからの出力は、タイマー２２６の時間設定より長い時間について検出されるショート回路があるかないかを決めるために決定ブロック２３０に向かうライン２３２の論理である。スイッチ１９０の位置は、決定ブロック２３０によりコントロールされる。タイマー２２６の設定時間を越えるショートが存在するとき、スイッチ１９０は位置１９４にシフトされる。従って、長期の非一時的なショートが存在するとき、スイッチ１９０は、別の位置１９４にシフトして第二の溶接処理を実現する。本発明のこの実現では、第一の処理は、ブロック２４０として示されるシステムにより決定される波形に従ってコントロールされるパルス波形である。ブロック２４２は、ＳＴＴ波形または他のショートクリア溶接処理を生ずるシステムを表す。システム２２０は、ブロック２４０によって表さられるシステムによってコントロールされるパルス波形として規定される操作の第一のモードを行う。ショートが存在するときはいつでも、ライン１７２の電圧は、閾値より下に低下する。これはショート回路を決定する。この検出された条件は、タイマー２２６によって時間を指定される。もしショートの時間がタイマーの設定時間を過ぎるならば、ライン２３２の論理は、非一時的な実際のショート回路が存在することを決定ブロックに指示する。この論理は、ＳＴＴ処理として示されるアーククリア溶接処理にソフトウエアスイッチ１９０を直ぐにシフトする。ショートがショートクリア処理によりクリアされるとき、ライン１７２の電圧は、プラズマレベルまたはアーク電圧に直ぐにシフトする。これは、閾値より上であり、そしてブロック２４０により表さられるシステムによってコントロールされるパルス波形の実現のために、決定ブロック２３０をしてスイッチ１９０を位置１９２にシフトさせる。その結果、システム２２０は、サイクルカウンタを含まず、１つの溶接処理から他の処理への実際のシフトのための溶接パラメータを感知する。これは急速に生じ、そして選択されたパラメータが検出されるときはいつでも発生する。
【００１９】
図３及び４では、システム２５０は、ブロック２６０により表さられる低温溶接処理を含む。処理Ａは、低温ＳＴＴ溶接処理である。同様な方法で、高温ＳＴＴ溶接処理は、ブロック２６２により表さられる。カウンタ２１２は、第一のＳＴＴパルス２６０ａをして図４に示されるように処理させる。所望の数のＳＴＴパルス２６０ａがサイクルカウンタ２１２によりカウントされた後、スイッチ１９０は、ライン２１０の論理によって位置１９４にシフトされる。これは、図４に示されるように、大きいまたは高温ＳＴＴパルス２６２ａを発生する。これらの高温パルスは、カウンタ２１２に関する選択された数に従ってカウントされ．この方法では、低温及び高温のＳＴＴの波形またはサイクルの数は、溶接操作中の全温度を決定するように調節される。
【００２０】
本発明は、明確に異なる溶接処理を次々と実現する２つ以上の段階の溶接機を含む。好ましくは、これらの処理の期間は、カウンタにより決定されるが、しかし、パラメータは溶接処理間のシフトに使用できる。代表的な処理のみが論じられ、そして溶接処理のみが本発明を実現するときに使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のための２段階アーク溶接機の好ましい態様を説明する組み合わせたブロック及び配線図である。
【図２】検出された非一時的ショートが行われている溶接処理をシフトする、２段階アーク溶接機に関する方法及び操作のブロックダイアグラムホーマットのフローチャートである。
【図３】本発明に従って構成される２段階溶接機のさらなる実現を示すブロックダイアグラムホーマットのフローチャートである。
【図４】図３に画かれた本発明の実現に従う２段階溶接機の操作を説明する電流グラフである。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ            ２段階溶接機
Ｅ            電極
Ｔ            変圧器
Ｗ            素材
１０          電源
１２          インバータ
１４          入力
１６          整流器
２０          ライン
２２          ライン
３０          出力巻線
３２          二次巻線
４０          整流器ネットワーク
４２          リード
４４          リード
５０          インダクタ
５４          接触チップ
６０          巻線ワイヤ
１００        ワイヤ供給機
１０２        リール
１０４        モータ
１１０        フィードバックタコメータ
１１２        パルス幅変調器
１１４        誤り増幅器
１２０        第一の入力
１３０        ソフトウエアコントローラ
１３２        パルス幅変調器
１３４        出力コントロールライン
１３６        発振器
１４０        ライン
１５０        誤り増幅器
１５２        シャント
１５４        ライン
１６０        ライン
１７０        電圧センサ
１７２        ライン
１８０        波形成形器
１９０        スイッチ
１９２        第一の位置
１９４        第二の位置
２００        処理コントロールシステム
２０２        処理コントロールシステム
２１０        点線
２１２        サイクルカウンタ
２１４        カウントセレクタ
２１６        カウントセレクタ
２２０        コントロールシステム
２２２        波形発生器及びコントロール
２２４        処理コントロールネットワーク
２２６        タイマー
２３０        決定ブロック
２３２        ライン
２４０        ブロック
２４２        ブロック
２５０        システム
２６０        ブロック（低温ＳＴＴ）
２６０ａ      ＳＴＴパルス
２６２        ブロック（高温ＳＴＴ）
２６２ａ      ＳＴＴパルス
【図１】
2005523159.tif 000003
【図２】
2005523159.tif 000004
【図３】
2005523159.tif 000005
【図４】
2005523159.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月7日(2004.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一または第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源及び第一の電流波形を使用する該第一の溶接処理と第二の電流波形を使用する該第二の溶接処理との間をシフトするための回路を含み、該回路は該第一及び第二の処理の該波形をカウントするためのカウンタ及び処理されている該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関そ予め選択された数に達したとき処理されている処理から他の溶接処理にシフトする回路を含み、且つ該第一の溶接処理がＳＴＴ処理又はＣＶスプレイ処理であることを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機。
【請求項２】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項３】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項４】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項５】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項６】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項７】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項８】
該第一の処理が高温処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項９】
該第二の処理が低温処理である請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１０】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の間に本質的に同じである請求項１の電気アーク溶接機。
【請求項１１】
パルス波溶接処理及びＳＴＴ溶接処理を発生するコントローラを備えた高速スイッチング電源、アーク電圧がショートを示す値より低いときショート信号を発生するように作動する回路、並びに該ショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によって該パルス波処理から該ＳＴＴ処理に該コントローラをシフトするスイッチを含むことを特徴とする電気アーク溶接機。
【請求項１２】
該ショート信号が所定の時間保持されるときのみ該シフト信号を発生するタイマーを含む請求項１１の電気アーク溶接機。
【請求項１３】
該時間がおおよそ１．０ｍｓより長い請求項１２の電気アーク溶接機。
【請求項１４】
該時間が０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長い請求項１２の電気アーク溶接機。
【請求項１５】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一の電流波形を使用する第一の溶接処理または第二の電流波形を使用する第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を含み、且つ該第一の溶接処理がＳＴＴ処理又はＣＶスプレイ処理である電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法であって、該方法が
（ａ）該第一の溶接処理と該第二の溶接処理との間をシフトし、
（ｂ）該第一及び第二の処理の該波形をカウントし、そして
（ｃ）処理されている該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関し予め選択された数に達したとき処理されている処理から他の溶接処理にシフトする
ことを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法。
【請求項１６】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項１５の方法。
【請求項１７】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項１５の方法。
【請求項１８】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項１５の方法。
【請求項１９】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項１５の方法。
【請求項２０】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項１５の方法。
【請求項２１】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項１５の方法。
【請求項２２】
該第一の処理が高温処理である請求項１５の方法。
【請求項２３】
該第二の処理が低温処理である請求項１５の方法。
【請求項２４】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項１５の方法。
【請求項２５】
パルス波溶接処理及びショートクリア溶接処理を発生するコントローラを備えた高速スイッチング電源を含む電気アーク溶接機を操作する方法であって、該方法は
（ａ）アーク電圧がショートを示す値より低いときショート信号を発生し、そして
（ｂ）該ショート信号の発生により生ずる処理シフト信号によって該パルス波処理からショートクリア処理に該コントローラをシフトする
ことを特徴とする電気アーク溶接機を操作する方法。
【請求項２６】
（ｃ）該ショート信号が所定の時間保持されたときのみ該シフト信号を発生することを含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
該時間がおおよそ１．０ｍｓより長い請求項２６の方法。
【請求項２８】
該時間が０．２−０．５ｍｓの大体の範囲の設定時間より長い請求項２６の方法。
【請求項２９】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一または第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源及び第一の電流波形を使用する該第一の溶接処理と第二の電流波形を使用する該第二の溶接処理との間をシフトするための回路を含み、該回路は該第一及び第二の処理の該波形をカウントするためのカウンタ及び処理されている該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関そ予め選択された数に達したとき処理されている処理から他の溶接処理にシフトする回路を含み、且つ該第二の溶接処理がＳＴＴ処理又はショート・アークＣＶ処理であることを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機。
【請求項３０】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３１】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３２】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３３】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項２９の電気アーク溶
【請求項３４】
該第一の処理が高温処理である請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３５】
該第二の処理が低温処理である請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３６】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の間に本質的に同じである請求項２９の電気アーク溶接機。
【請求項３７】
素材と該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一または第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源及び第一の電流波形を使用する該第一の溶接処理と第二の電流波形を使用する該第二の溶接処理との間をシフトするための回路を含み、該回路は該第一及び第二の処理の該波形をカウントするためのカウンタ及び処理されている該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関そ予め選択された数に達したとき処理されている処理から他の溶接処理にシフトする回路を含み、且つ該第一の溶接処理が閉じた電源フィードバックループを備えた高温処理であることを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機。
【請求項３８】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項３７の電気アーク溶接機。
【請求項３９】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項３７の電気アーク溶接機。
【請求項４０】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項３７の電気アーク溶接機。
【請求項４１】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項３７の方法。
【請求項４２】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項３７の方法。
【請求項４３】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項３７の方法。
【請求項４４】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項３７の方法。
【請求項４５】
該第一の処理が高温処理である請求項３７の方法。
【請求項４６】
該第二の処理が低温処理である請求項３７の方法。
【請求項４７】
該第一の処理が電極正処理であり、該第二の処理が電極負処理である請求項３７の方法。
【請求項４８】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項３７の方法。
【請求項４９】
素材とワイヤフィーダによって該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一の電流波形を使用する第一の溶接処理または第二の電流波形を使用する第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を含み、且つ第二の溶接処理がＳＴＴ処理又はショート・アークＣＶ処理である電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法であって、該方法が
（ａ）該第一の溶接処理と該第二の溶接処理との間をシフトし、
（ｂ）該第一及び第二の処理の該波形をカウントし、そして
（ｃ）処理されつつある該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関する予め選択された数に達したとき処理されつつある処理から他の溶接処理にシフトする
ことを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法。
【請求項５０】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項４９の方法。
【請求項５１】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項４９の方法。
【請求項５２】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項４９の方法。
【請求項５３】
該第一の処理が閉じた電源フィードバックループを備えた溶接処理である請求項４９の方法。
【請求項５４】
該第一の処理が高温処理である請求項４９の方法。
【請求項５５】
該第二の処理が低温処理である請求項４９の方法。
【請求項５６】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の処理中本質的に同じである請求項４９の方法。
【請求項５７】
素材とワイヤフィーダによって該素材に向かって進む溶接ワイヤとの間のギャップの間で第一の電流波形を使用する第一の溶接処理または第二の電流波形を使用する第二の溶接処理を生ずるためのコントローラを備えた高速スイッチング電源を含み、且つ第一の溶接処理が閉じた電源フィードバックループを備えた高温溶接処理である電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法であって、該方法が
（ａ）該第一の溶接処理と該第二の溶接処理との間をシフトし、
（ｂ）該第一及び第二の処理の該波形をカウントし、そして
（ｃ）処理されつつある該溶接処理の該波形のカウントが該溶接処理に関する予め選択された数に達したとき処理されつつある処理から他の溶接処理にシフトする
ことを特徴とする電気アークＧＭＡＷ溶接機を操作する方法。
【請求項５８】
該第一の溶接処理が低温ＳＴＴ処理である請求項５７の方法。
【請求項５９】
該第二の溶接処理が高温ＳＴＴ処理である請求項５７の方法。
【請求項６０】
該第一の処理がパルス溶接処理である請求項５７の方法。
【請求項６１】
該第二の処理がＳＴＴ処理である請求項５７の方法。
【請求項６２】
該第二の処理がショート・アークＣＶ処理である請求項５７の方法。
【請求項６３】
該第一の処理がＣＶスプレイ処理である請求項５７の方法。
【請求項６４】
該第二の処理がパルス溶接処理である請求項５７の方法。
【請求項６５】
該第一の処理が高温処理である請求項５７の方法。
【請求項６６】
該第二の処理が低温処理である請求項５７の方法。
【請求項６７】
該第一の処理が電極正処理であり、該第二の処理が電極負処理である請求項５７の方法。
【請求項６８】
該予め選択された数が、該第一の処理と第二の処理との両者の間に本質的に同じである請求項５７の電気アーク溶接機。
【請求項６９】
電極と素材間の溶接処理用の電流波形をつくるための高速スイッチングインバータに基づく電源、ここで該波形は選択されたインプット回路に従ってパルス幅モジュレータから波形発生器への一連の電流制御パルスを制御するアウトプットをもつ波形発生器でつくられ、該パルスは該波形のリアルタイム電流をきめる幅をもつ、及び該選択されたインプット回路をスイッチが信号を受け次第２つの溶接処理間で変化させるスイッチを含むことを特徴とする電気アーク溶接機。
【請求項７０】
該スイッチがサイクルを計量するカウンタに応答して操作される請求項６９の電気アーク溶接機。
【請求項７１】
該スイッチが読み取った溶接パラメータに応答して操作される請求項６９の電気アーク溶接機。
【請求項７２】
該スイッチがセンサーでモニタされたアーク電圧レベルに応答して操作される請求項６９の電気アーク溶接機。
【請求項７３】
該スイッチがタイマーに応答して操作される請求項６９の電気アーク溶接機。
【国際調査報告】
2005523159.tif 000007