(57)【要約】      （修正有）【課題】温度検出器を有する溶接のための方法及びシステムを提供する。【解決手段】本発明は、一般に、半自動又は手溶接作業に関し、また、基材（例えば、母材）温度を検出すること、基材温度を通信すること、及び、検出された基材温度に基づいて溶接作業を調整することに関するシステム及び方法に関する。温度センサは、アークから離間し、例えば、溶接トーチの移動方向と平行な位置における温度を検出でき、かかる検出温度を、溶接を行っているユーザ又は半自動溶接システムを制御しているユーザに伝達することができる。ユーザに、基材の種類及び／又は既定温度に対して、検出温度が公差又は容認できる範囲内にあるかどうか、又は、検出温度が公差又は容認できる範囲外にあるかどうかを通知することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接システムであって、
溶接電流を電極に出力して前記電極と母材との間にアークを生成するよう構成される電力供給部と、
溶接継手を作成するよう前記母材上で溶接作業を実行するための少なくとも１つの溶接トーチであって、前記電極を含む溶接トーチと、
前記溶接作業中に前記溶接継手に隣接する経路に沿って前記母材の温度を検出するよう構成される温度センサと、
前記母材の前記温度が前記母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するよう構成されるコントローラと
を備える溶接システム。
【請求項２】
前記指示は、前記溶接継手に沿った前記溶接トーチの移動速度を調整して、前記母材の前記温度を適合させるようオペレータに通知する、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項３】
溶接ワイヤを前記アークに送出するよう構成されるワイヤ供給装置を更に備え、
前記コントローラは、前記母材の前記温度が前記公差を超える場合に、前記ワイヤ供給装置のワイヤ供給速度を調整するよう構成される、
請求項１に記載の溶接システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記母材の前記材料、前記アークからの距離、又は溶接プロセスのうちの少なくとも１つに基づき、前記公差を較正するよう構成される、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項５】
追加経路において前記母材の追加温度を検出するよう更に構成される、前記温度センサと、
前記温度と前記追加温度の平均温度が前記公差を超える場合に、前記指示をフィードバック装置に通信するよう更に構成される前記コントローラと
を更に含む、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項６】
前記経路は、前記溶接トーチと整列され、前記溶接トーチの移動経路と平行な位置である、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項７】
前記経路は、前記溶接トーチの前方にあり、電極からある距離にあり、前記溶接トーチの移動経路と平行な位置である、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項８】
前記経路は、前記溶接トーチの後方にあり、電極からある距離にあり、前記溶接トーチの移動経路と平行な位置である、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項９】
前記溶接トーチ固定され、前記母材の第１の側にあり、前記アークからある距離にある経路での前記溶接作業中の前記溶接継手に隣接する前記経路に沿った前記母材の前記温度を検出する温度センサと、
前記溶接トーチ固定され、前記母材の第２の側にあり、前記アークから前記距離にある追加経路での前記溶接作業中の前記溶接継手に隣接する前記追加経路に沿った前記母材の追加温度を検出するよう構成される追加温度センサであって、前記第１の側は、それらの間の前記溶接トーチの移動経路を有する前記第２の側の反対側にある、追加温度センサと
を更に備える、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１０】
前記母材の平均温度が、前記母材の前記材料に関連する公差を超える場合に、前記指示を前記フィードバック装置に通信するよう更に構成されるコントローラを更に備え、前記平均温度は、前記第１の側の前記経路上の前記温度と前記第２の側の前記追加経路上の前記追加温度の平均温度である、請求項９に記載の溶接システム。
【請求項１１】
前記指示は視覚的指標であり、前記フィードバック装置はヘルメットである、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１２】
前記指示は触覚フィードバックであり、前記フィードバック装置は手袋又は溶接トーチのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記母材の前記温度が前記公差を計算するために用いられる最低温度未満である場合に、前記ワイヤ供給装置の前記ワイヤ供給速度を増加させる、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記母材の前記温度が前記公差を計算するために用いられる最高温度を超える場合に、前記ワイヤ供給装置の前記ワイヤ供給速度を低下させる、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１５】
前記アークから第１の距離にある経路での前記溶接作業中の前記溶接継手に隣接する前記経路に沿った前記母材の前記温度を検出する温度センサと、
前記アークから第２の距離にある追加経路での前記溶接作業中の前記溶接継手に隣接する前記追加経路に沿った前記母材の追加温度を検出する温度センサと、
前記母材の前記温度又は前記追加温度が、前記第１の距離又は前記第２の距離に対する前記母材の前記材料に関連する前記公差を超える場合に、前記指示を前記フィードバック装置に通信するよう更に構成されるコントローラと
を更に備える、請求項１に記載の溶接システム。
【請求項１６】
溶接システムのための方法であって、
電極と、材料のある種類を有する母材との間にアークを生成することと、
前記アークからある距離にあり、前記アークと整列され、前記電極の移動経路と平行な位置における前記母材の温度を検出することと、
前記母材の検出温度が前記材料の種類を有する母材に対する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信することと、
前記検出温度に基づいて、前記アークへ送出するワイヤのワイヤ供給速度を調整することと
を含む方法。
【請求項１７】
前記指示は、溶接トーチの移動速度を調整して、前記母材の前記温度を前記公差に適合させるようオペレータに通知する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アークから追加距離にあり、前記アークと整列され、前記電極の前記移動経路と平行な追加位置における前記母材の追加温度を検出することと、
前記母材の前記検出温度又は追加温度が前記距離又は前記追加距離に対する前記公差を超える場合に、前記指示を前記フィードバック装置に通信することと
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
更に、前記母材の前記材料の種類、前記アークからの距離、又は溶接プロセスのうちの少なくとも１つに基づき、前記公差を較正することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
溶接システムであって、
溶接電流を電極に出力して前記電極と母材との間にアークを生成するよう構成される電力供給部と、
溶接継手を作成するよう前記母材上で溶接作業を実行するための溶接トーチであって、前記電極を含む溶接トーチと、
前記溶接作業中に前記溶接継手に隣接する経路に沿って前記母材の温度を検出するための手段と、
前記母材の前記温度が前記母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示を通信するための手段と、
前記溶接作業を行うオペレータに前記指示を提供するための手段と
を備える溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、アークから離間し、トーチの移動方向と平行な位置にある母材の温度を監視することによって、溶接又は金属溶着プロセスのための実効入熱を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接部への実効入熱は、重要な考慮点である。往々にして、最大実効入熱レベルが決定され、次いで、適切な溶接波形及びパラメータ類が溶接部のために選択される。しかし、溶接中にこれらのパラメータ類又は実効入熱を変更することは困難である。従って、これらの懸念に対処する改良された溶接手法及び／又はシステムが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施形態によれば、溶接電流を電極に出力して電極と母材との間にアークを生成するよう構成される電力供給部を含む溶接システムが提供される。システムは、更に、溶接継手を作成するよう母材上で溶接作業を実行するための溶接トーチであって、電極を含む溶接トーチを含んでいてもよい。システムは、更に、溶接作業中に溶接継手又は移動経路に対する経路に沿って母材の温度を検出するよう構成される温度センサを含む。システムは、更に、母材の温度が母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するよう構成されるコントローラを含んでいてもよい。
【０００４】
本発明の実施形態によれば、少なくとも、電極と、材料のある種類を有する母材との間にアークを生成するステップと、アークからある距離にあり、アークと整列され、電極の移動経路と平行な位置における母材の温度を検出するステップと、母材の検出温度が材料の種類を有する母材に対する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するステップと、検出温度に基づいて、アークへ送出するワイヤのワイヤ供給速度を調整するステップとを含む方法が提供される。
【０００５】
本発明の実施形態によれば、少なくとも以下の、溶接電流を電極に出力して電極と母材との間にアークを生成するよう構成される電力供給部と、溶接継手を作成するよう母材上で溶接作業を実行するための溶接トーチであって、電極を含む溶接トーチと、溶接作業中に溶接継手に隣接する経路に沿って母材の温度を検出するための手段と、母材の温度が母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示を通信するための手段と、溶接作業を行うオペレータに指示を提供するための手段とを含む溶接機システムが提供される。
【０００６】
本発明のこれら及び他の目的は、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。
【０００７】
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】
【０００８】
【図１】図１は、溶接トーチの移動経路に隣接し、少し離れた母材の測定温度に基づいて、実効入熱のムラを低減する、溶接システムの例示の非制限的な実施形態を示す。
【図２】図２は、溶接作業中の実効入熱ムラを低減するよう母材上のある位置における温度を検出できる溶接システムの例示の非限定的な実施形態を示す。
【図３】図３は、図２に示す溶接システムの平面図である。
【図４】図４は、電極と母材との間に生成されるアークから離間した位置の温度を検出する温度センサを含む溶接トーチの例示の非限定的な実施形態を示す。
【図５】図５は、溶接トーチの移動経路に隣接し、少し離れた母材の測定温度に基づいて、指示をフィードバック装置に通信する溶接システムの例示の非限定的な実施形態を示す。
【図６】図６は、１つ以上の態様による溶接コントローラの例示の非限定的な実施形態を示す。
【図７】図７は、溶接作業に対する実効入熱のムラを低減するよう母材の温度を検出することを示すフロー図である。
【図８】図８は、かかる母材上で生成されるアークから離間した位置における母材の監視温度に基づいて、フィードバックを通信することを示すフロー図である。
【図９】図９は、主題の発明による母材を示す。
【図１０】図１０は、主題の発明によるグラフを示す。
【図１１】図１１は、主題の発明によるグラフを示す。
【図１２】図１２は、主題の発明による予測熱等高線を示す。
【図１３】図１３は、主題の発明によるグラフを示す。
【図１４】図１４は、主題の発明によるグラフ及び表を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、半自動又は手溶接に関し、また、基材（例えば、母材）温度を検出すること、基材温度を通信すること、及び、検出された基材温度に基づいて溶接作業を調整することに関する方法及びシステムに関する。温度センサは、アークから離間し、例えば、溶接トーチの移動方向と平行な位置における温度を検出でき、かかる検出温度は、溶接を行っているユーザ又は半自動溶接システムを制御しているユーザに伝達することができる。ユーザに、基材の種類及び／又は既定温度に対して、検出温度が公差又は容認できる範囲内にあるかどうか、又は、検出温度が公差又は容認できる範囲外にあるかどうかを通知することができる。各基材又は母材は、高品質の溶接部のために維持されるべき対応温度及び生成されるアークの中心からの距離を有していてもよい。例えば、検出温度が公差外側にある旨の通知又は指示があり次第、ユーザは、移動速度又はワイヤ供給速度を調整して、冷えるのが速すぎるか、又は遅すぎる基材温度を補償することができる。検出温度又は指示は、聴覚、視覚、適応、触覚等であるが、これらに限定されない伝達を提供するフィードバック装置を介してユーザに伝達することができる。フィードバック装置は、ヘルメット、手袋、電子デバイス、ウェアラブル電子デバイス、又はエプロンであってもよいが、これらに限定されない。主題発明の特定の実施形態において、指示は、公差内に対する青信号及び公差外側に対する赤信号であってもよく、かかる信号は、ヘルメット又はヘルメットの溶接用レンズを介して、ユーザの周辺視野において点滅させてもよい。
【００１０】
本明細書中で用いるような「溶接」とは、この用語のその他の成語要素を含み、サブマージアーク、ＧＴＡＷ、ＧＭＡＷ、ＭＡＧ、ＭＩＧ、ＴＩＧ溶接、何らかの高エネルギー熱源（例えば、レーザ、電子ビーム等）、又は溶接システムにより用いられる何らかの電気アークを含むが、これらに限定されない電気アークの操作を介する溶融材料の溶着を指す。その上、溶接作業は、溶融亜鉛めっき皮膜等であるが、これに限定されないコーティングを含む母材上であってもよい。
【００１１】
本明細書中で用いるような「コンポーネント」とは、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリの一部を含むか、それらを利用してもよいハードウェアの一部、ソフトウェアの一部、又はそれらの組み合わせであってもよく、ここで、メモリは実行するための命令を含んでいる。
【００１２】
本明細書中で用いるような「公差」とは、用語のその他の成語要素を含み、ある値に対する所定量の許容できる程度の変動を指す。特に、公差は、ある種の溶接作業に対するある種の母材のための所定位置に対する温度に対して（例えば、動的に、既定で、等）定義することができる。公差は、主題発明の適用範囲から逸脱することなく、音響工学的判断により、及び／又は、当業者によって選択されてもよいことは、正しく認識されたい。
【００１３】
本明細書中で検討した実施形態は、上で検討したシステム及び方法に関連する一方で、これらの実施形態は、例示的であることを目的とし、これらの実施形態の適用性を本明細書中で説明したそれらの検討だけに制限することを意図していない。本明細書中で検討した制御システム及び方法は、上で検討した発明の精神又は適用範囲から逸脱することなく、アーク溶接、レーザ溶接、ろう付け、はんだ付け、プラズマ切断、ウォータージェット切断、レーザ切断に関するシステム及び方法、並びに、類似した制御方法を用いるその他のシステム及び方法に等しく適用可能であるか、それらにおいて利用することができる。本明細書中の実施形態及び検討は、当業者によってこれらのシステム及び方法のいずれかに容易に組み込むことができる。制限ではなく一例として、本明細書中で用いられる電力供給装置（例えば、溶接電力供給装置等）は、溶接、アーク溶接、レーザ溶接、ろう付け、はんだ付け、プラズマ切断、ウォータージェット切断、レーザ切断等を行う装置のための電力供給装置であってもよい。従って、確実な技術及び判断のうちの１つは、主題発明の実施形態の意図する適用範囲及び有効範囲から逸脱する溶接電力供給装置以外の電力供給装置を選択することができる。
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を、本特許出願の提出時に出願人に知られている裁量の形態を例証する目的のために、ここで説明する。実施例及び図は、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精神によって判断される本発明を制限することを意味しない。ここで図面を参照すると、示されているのは、本発明の例示的な実施形態を示すだけの目的のためであり、それらを制限する目的ではなく、図１〜５は、自動又は半自動溶接システムと共に用いられる溶接システムを示している。図１に目を向けると、溶接トーチの移動経路に隣接し、少し離れた母材の測定温度に基づいて、実効入熱のムラを低減する、溶接システム１００の例示的で非制限的な実施形態が示されている。システム１００は、溶接作業を行うために電気回路を完成させるよう、電源１０４が電極と母材Ｗとの間にアーク１１２を生成する電極を有する溶接トーチ１１０（「トーチ」とも称する）を含んでいる。システム１００は、電極と母材Ｗとの間にアーク１１２を生成するよう構成される電源１０４を含んでいてもよく、更に、電極によって形成されるたまりに溶接ワイヤを送出するよう構成されるワイヤ供給装置１０６を含んでいてもよい。コントローラ１０２は、ワイヤ供給装置１０６のワイヤ供給速度（ＷＦＳ）と、溶接作業のためにアーク１１２を生成する電源１０４を管理するよう構成することができる。システム１００は、消耗電極、非消耗電極、シールドガス、非シールドガス、又はそれらの組み合わせによる溶接作業を行うために用いられてもよいことは、正しく認識されたい。
【００１５】
溶接作業のための実効入熱は、作成される溶接だけでなく、溶接がかかる母材Ｗ上に作成された後の母材Ｗにとっても重要な要因である可能性がある。例えば、幾つかの用途又は産業では、母材Ｗ上に作成される溶接部、及び／又は、母材Ｗの組成におけるムラを回避するために、溶接部の長さに沿ったムラの無い実効入熱を必要としている。実効入熱にムラがあると、急速に冷えることによって、母材Ｗの内部割れ、母材Ｗの内部応力、及び／又は母材Ｗの硬化の原因となる欠陥が生じる恐れがある。更に、実効入熱のムラのために、冷えるのが遅すぎることによって、母材Ｗ内で細孔が増加する原因となる欠陥が生じる恐れがある。システム１００は、溶接部、並びに、溶接が作成された後の母材Ｗにおける均一性を向上させることができる。
【００１６】
システム１００は、更に、溶接作業の移動経路に隣接する位置又は経路の温度を検出するよう構成される温度センサ１０８を含んでいる。溶接作業の移動経路に隣接する位置又は経路における温度を検出又は測定することによって、システム１００は、作成される溶接並びに母材Ｗに対する実効入熱を確定できる。特に、アーク上の位置又はアークでの温度を測定することには、強烈な実効入熱並びにかかる位置を取り巻く可変性のために、問題を抱えている。むしろ、システム１００は、アークから離間したある距離の位置で温度を測定し、かかる距離は、母材Ｗの材料の種類、温度が測定されている場所、実行される溶接作業の種類、溶接パラメータ等のうちの少なくとも１つによっては、温度に対する公差を有する。従って、ある種の材料を有する母材Ｗ上の位置のための温度に対する公差を計算することによって、温度センサ１０８はある位置の温度を検出し、コントローラ１０２は、検出された温度が公差を超えるかどうかの指示を生成する。
【００１７】
温度センサ１０８は、母材Ｗ上のある位置における母材Ｗの温度を測定できる。制限ではなく一例として、母材Ｗ上の位置は、アーク１１２、溶接トーチ１１０、電極、作成された溶接部、電極の移動経路、トーチヘッド１１０の移動経路、作成されるよう期待される溶接に対する所定の経路、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに隣接していてもよい。以下でより詳細に検討するように、温度センサ１０８は、溶接作業中に母材Ｗの温度を特定するよう構成することができる。一実施形態において、温度センサ１０８は、ある時間に母材Ｗの温度を特定するよう構成されてもよく、ここで、その時間は、溶接作業の前、溶接作業中、溶接作業後、又はそれらの組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。
【００１８】
コントローラ１０２は、公差がある位置での温度に対して超過した場合、指示を通信するよう構成することができることは正しく認識すべきであり、ここで、公差は、温度が取得された時間、母材Ｗの材料の種類、溶接作業の種類、電極の種類（例えば、消耗、非消耗、電極の組成等）、溶接パラメータ、その位置からの距離、母材上の位置等、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに基づき得る。
【００１９】
温度センサ１０８は、母材Ｗの温度を測定、検出、又は特定するよう構成される。温度センサ１０８は、赤外線温度デバイス、サーモグラフィデバイス、温度カメラ、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、リモートセンサ、無線センサ、無線デバイス、温度センサとの送受信システム、高温計、ラングミュアプローブ、温度計、ある位置の温度情報又はデータを通信する１つ以上のデバイス等であってもよいが、これらに限定されない。その上、温度センサ１０８は独立型センサとして図示されているが、温度センサ１０８又は温度センサ１０８の一部は、コントローラ１０２、トーチヘッド１１０、ワイヤ供給装置１０６、電源１０４、母材Ｗ、電極、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに組み込まれてもよい。例えば、温度センサ１０８は、温度センサが温度データを取得し、温度データがコンポーネントに通信される温度センサシステムを含んでいてもよく、ここで、コンポーネントは、コントローラ１０２又はコントローラ１０２に温度データを通信するコンポーネントであってもよい。温度センサ１０８からの温度データのかかる通信は、有線、無線、又は１つ以上のコンポーネント（例えば、送信機、受信機、等）を介するものであってもよいことは、正しく認識されたい。
【００２０】
温度センサ１０８は、母材Ｗの実際の温度を検出でき、ここで、かかる検出は、母材Ｗのある位置で、又は、その上であってもよい。システム１００は、母材Ｗの１つ以上の位置において温度を測定する１つ以上の温度センサ１０８を含んでいてもよいことは、正しく認識されたい。
【００２１】
コントローラ１０２は、測定、検出、又は取得された温度が溶接作業に対する公差を超えた場合に指示を通信するよう構成することができる。上で検討したように、公差は、温度が取得された時間、母材Ｗの材料の種類、溶接作業の種類、電極の種類（例えば、消耗、非消耗、電極の組成等）、溶接パラメータ、その位置からの距離、母材上の位置等、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに基づいて決定されてもよい。指示は、音響、触覚フィードバック、視覚的、電子通信（例えば、テキストメッセージ、電子メール、表示されるテキスト、電話通信、移動体通信等）、又はそれらの組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。
【００２２】
加えて又は代替として、コントローラ１０２は、閾値を超える検出温度に基づいて、溶接パラメータを調整してもよい。特定の非制限的な実施例において、指示は、溶接トーチ１１０の移動速度を調整するよう、溶接作業を行っているオペレータに対するものであってもよい。例えば、溶接作業に対する最大温度より上の検出温度のために超えた公差に対して、指示は移動速度を増加させるためのものであってもよい。別の例において、溶接作業に対する最低温度より下の検出温度のために超えた公差に対して、指示は移動速度を低下させるためのものであってもよい。更に別の非制限的な実施例において、コントローラ１０２又は溶接作業を行うオペレータは、ワイヤ供給装置１０６を介してワイヤ供給速度を調整してもよく、ここで、その調整は通信された指示に基づいている。例えば、溶接作業に対する最高温度より上の検出温度のために超えた公差に対して、指示はワイヤ供給速度を低下させるためのものであってもよい。別の例において、溶接作業に対する最低温度より下の検出温度のために超えた公差に対して、指示はワイヤ供給速度を増加させるためのものであってもよい。
【００２３】
一例として、溶接パラメータは、溶接作業の種類、シールドガスの種類、母材Ｗの材料組成、溶接パターン、電極の種類、電極の組成、ワイヤ供給速度、溶接作業に対して用いられる波形、溶接ワイヤの極性、フラックスの種類、溶接作業で用いられる電極の数、アーク電圧、溶接作業を行う牽引式溶接機の移動速度、溶接作業を行うトーチの移動速度、アーク電流レベル、トーチ高、母材Ｗとトーチ又は電極端部との間の距離、電極の振動幅、溶接ワイヤ温度、電極温度、母材Ｗの材料の種類、電極の振動周波数、アーク電流極性、溶接ワイヤのための電流極性、溶接作業のアーク電流に影響を及ぼすパラメータ、ワイヤゲージ数、ワイヤ材料、振動ドウェル、左側振動ドウェル、右側振動ドウェル、母材Ｗ上の１つ以上の場所での母材Ｗの１つ以上の温度、母材Ｗの温度、高度プロセス制御の何らかの及び全ての変数（例えば、移動制御、パルス周波数、傾斜率、バックグラウンドレベル割合、等）及びその他同類のものであってもよい。
【００２４】
図２は、溶接作業中の実効入熱ムラを低減するよう母材上のある位置における温度を検出する溶接システム２００の例示の非限定的な実施形態を示している。図３は図２の平面図を示しており、しかも、図３は、平面図の視界を妨げないように温度センサ１０８を示していない。溶接システム２００は、簡略してシステム１００の一部を示しているが、コントローラ１０２、電源１０４、及び／又はワイヤ供給装置１０６が、電極と母材Ｗとの間にアーク１１２を生成するために利用されることを、正しく認識されたい。溶接システム２００は、母材Ｗ上に溶接部２０２を作成するようアーク１１２を生成し、移動方向は移動経路２０４を示し、ここで、移動経路２０４は、溶接が作成されるべき場所である。移動経路２０４は、母材の第１の側及び第２の側を示すための基準であってもよく、第１の側は少なくとも位置２０８及び位置２１２を含む領域であり、第２の側（第１の側の反対側）は位置２１０及び位置２１４を含む領域である。
【００２５】
温度センサ１０８は、母材Ｗのある位置における温度を検出するよう構成されてもよく、ここで、コントローラ１０２（少なくとも図１に示す）は、かかる検出温度が公差を超えた場合に指示を通信する。制限ではなく一例として、温度センサ１０８は、トーチヘッド１１０に取り付けられるか、連結される。しかも、温度センサ１０８は、母材Ｗ、母材Ｗ又は溶接システムの一部に連結される支持構造物又はデバイス、溶接装置等のうちの少なくとも１つに取り付けられるか、連結されてもよいことは、正しく認識されたい。
【００２６】
温度センサ１０８は、母材Ｗ上、及び、特に、第１の側、第２の側、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つ上のある位置における母材Ｗの表面上の位置における温度を検出できる。例えば、温度は、アーク１１２、トーチヘッド１１０、溶接部２０２、移動経路２０４、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから離間して、若しくはそれらから検出されてもよい。制限ではなく一例として、温度は、位置２０８内の１つ以上の点、位置２１２内の点、位置２１０内の点、位置２１４内の点、移動経路２０４に沿った点、溶接部２０２に沿った点、符号２０６に沿った点、溶接部２０２が作成される表面より下の点、母材Ｗの下面、母材Ｗの縁部等において、温度センサ１０８によって検出されてもよい。
【００２７】
一例として、温度は、符号２０６によって示すような、アーク１１２、トーチヘッド１１０、又は電極のうちの少なくとも１つと整列される位置において検出されてもよい。別の実施例において、温度は、アーク１１２、トーチヘッド１１０、又は電極のうちの少なくとも１つから離間し、符号２０６によって示すような、アーク１１２、トーチヘッド１１０、又は電極のうちの少なくとも１つと整列される位置において検出されてもよい。これにより、温度センサ１０８は、アーク１１２から離間し、移動経路２０４及び／又は溶接システム２００の移動方向と平行な経路に沿った符号２０６と整列される位置において温度を検出することができる。
【００２８】
別の実施例において、温度は、アーク１１２、トーチヘッド１１０、又は電極のうちの少なくとも１つから離間し、符号２０６の後方の（例えば、そこから遅れた）位置２０８（第１の側上）又は位置２１０（第２の側上）において検出されてもよい。別の実施例において、温度は、アーク１１２、トーチヘッド１１０、又は電極のうちの少なくとも１つから離間し、符号２０６の前方の（例えば、そこから進んだ）位置２１２（第１の側上）又は位置２１４（第２の側上）において検出されてもよい。
【００２９】
更に別の実施例において、温度は、溶接部２０２又は移動経路２０４のうちの少なくとも１つに位置する位置において検出されてもよい。かかる実施例において、コントローラ１０２は、温度がかかる溶接作業及び／又は母材Ｗの材料の種類に対する公差を超えた場合に、指示を通信してもよい。
【００３０】
別の実施形態において、システム２００は、溶接作業に対する実効入熱を収集し、コントローラ１０２を介する溶接作業若しくはオペレータに対するリアルタイムでの通知又は指示を調整するよう、溶接作業に対する２つ以上の距離に対応する２つ以上の公差を利用してもよい。温度センサ１０８は、溶接部２０２又は移動経路のどちらか一方と一致するか、又はそれに沿った、アーク１１２から第１の距離にある第１の温度と、符号２０６と一致するか、又はそれに沿った、アーク１１２から第２の距離にある第２の温度とを検出するよう構成することができる。コントローラ１０２は、１）検出された第１の温度が溶接作業の第１の距離に対する第１の公差を超える場合、及び２）検出された第２の温度が溶接作業の第２の距離に対する第２の公差を超える場合に、指示を通信してもよい。かかる指示は、溶接トーチ１１０の移動速度又はワイヤ供給速度を調整するよう、オペレータに対するものであってもよい。別の実施形態において、コントローラ１０２は、検出温度に対する１つ以上の超過した公差に基づいて、移動速度又はワイヤ供給速度を調整してもよい。
【００３１】
別の実施形態において、温度センサ１０８は、母材Ｗの表面より下のある深さの温度を検出するよう構成することができる。システム２００は、母材Ｗのいずれかの表面上又は母材Ｗ内部の温度を検出できることを、正しく認識されたい。その上、母材Ｗ内の深さ又はその上の位置のそれぞれに対する公差は、コントローラ１０２が指示を通信するかどうかを決定するための温度に対して用いられてもよい。
【００３２】
温度センサ１０８は、１つ以上の位置の１つ以上の温度を検出でき、ここで、１つ以上の位置のそれぞれは、最高温度、最低温度、温度範囲等のうちの少なくとも１つを規定するそれぞれの温度公差を有していてもよい。各温度公差は、母材Ｗ上又はその内部の距離又は位置に特有のものであってもよい。更に別の実施例において、温度公差は、溶接作業の種類及び／又は母材Ｗの材料の種類に対して特定のものであってもよい。制限ではなく一例として、以下は、主題の発明による公差を示す表である。主題の発明による公差が、上で検討したような様々なパラメータに対して決定されてもよいことから、以下の表は排他的なものではなく、単なる一例であることは、正しく認識されたい。
【００３３】
別の実施形態において、システム２００は、多数の温度センサ（例えば、２つ以上の温度センサ１０８）を利用できる。更に別の実施形態において、システム２００は、金属を母材上に溶着させる多数の金属溶着源を含んでいてもよい。多数の金属溶着源を有するかかる実施例において、かかる金属溶着源は連続して動作してもよい。例えば、システムは２つの金属溶着源を含んでいてもよく、ここで、第１の金属溶着源が最初に金属を溶着させてもよく、完了次第又は同じ時間の間に、第２の金属溶着源がその後に材料を溶着させてもよい。
【００３４】
図９〜１４に目を向けると、主題の発明の様々な実施形態が検討されている。図９は、溶着された金属（例えば、溶接部）を有する母材Ｗの平面図を示し、母材Ｗは、第１の温度センサ（Ａｌ１）９０２、第２の温度センサ（Ａｌ２）９０４、及び第３の温度センサ（Ａｌ３）９０６を有している。図１０は、各温度センサの温度及び時間のグラフを示している。以下は、それぞれの更なる詳細を示す表１である。
【００３５】
【表１】
2018008313.tif 000003
【００３６】
上記のための金属溶着プロセスは、ビード幅が１インチ（例えば、溶接部からの総距離に０．５インチを加えたもの）であってもよい。加えて、温度センサ（例えば、熱電対）の位置は、厚さ３／４インチ、長さ１６インチ、及び幅１７インチの寸法を有する端部プレートから約６インチから９インチであってもよい。特に、位置は端部プレートから７．５インチであってもよい。
【００３７】
以下は、予測評価に関する情報を示す表２である。溶接プロセスパラメータに基づく溶融池のモデリングは実際の測定値からのズレを有する恐れがあることに留意されたい。
【００３８】
【表２】
2018008313.tif 000004
【００３９】
図１１は、予測したビード幅対測定されたビード幅のグラフを示している。図１２は、Ｙ方向における方向変位対Ｘ方向における方向変位を示し、ここで、予測ビード幅はモデルからであり、約１４００℃となる液相温度を取っていた。
【００４０】
図１３に目を向けると、実効入熱対ビード幅のグラフが示されている。プロセスパラメータに基づく実効入熱は、計算することができる。ビード幅は、ルックアップ表からの実効入熱に基づいていてもよい。これは、図１２に示すような温度等高線に変換することができる。図１２は、モデリングに基づく予測であり、測定によるものではなくてもよい温度等高線を示す。図１２は、温度プロフィルがどのように見えるかを示しているが、（主題の用途が提供する）リアルタイムで測定される必要性のため、往々にして不正確にモデル化される。図１２は、熱影響部の幅等の測定基準を提供するために用いてもよい。例えば、熱影響部幅は公差を生成するために用いてもよく、ここで、公差は、測定された実際の温度を溶接部のビード中心からの距離に適合させることに基づき、適切な熱影響部幅を達成するために、異なる移動速度又はワイヤ供給速度を提案してもよい。
【００４１】
図１４に目を向けると、熱影響部幅の情報が示されている。実効入熱は、プロセスパラメータに基づいて計算することができる。ビード幅は、ルックアップ表からの実効入熱に基づいて決定されるか、ユーザによって予め定義されるか、若しくは、メモリに格納されていてもよい。この情報は、図１２に示すような温度等高線に変換されてもよく、熱影響部幅等の測定基準が決定されてもよい。主題の発明は、実際の温度測定値からの熱影響部（ＨＡＺ）幅の正確な推定の決定、及び、実際の温度測定値をビード中心からの距離に適合させることを可能にしてもよい。「公差」は、予測熱等高線へのこの適合に基づき、適切なＨＡＺ幅を達成するために、異なる移動速度又はワイヤ供給速度を提案してもよい。
【００４２】
溶接作業のそれぞれの種類及び／又は母材Ｗの材料のそれぞれの種類が、温度等高線を含んでいてもよいことは、正しく認識すべきであり、ここで、温度等高線は、アーク１１２からの距離及び／又は母材Ｗ上若しくはその内部の位置に対する温度を含んでいてもよい。それぞれの位置又は距離に対して、公差を定義することができる。各温度等高線の定義は、予め定義されるか、ユーザ入力又はコンピュータの監視に基づいて動的に生成されるか、クラウドコンピューティングサービスからダウンロード又は通信されるか、実行された溶接作業に基づいて予め定義され、後に更新されるか、若しくは、それらの組み合わせのうちの少なくとも１つであってもよい。温度等高線は、更に、アーク１１２からの距離及び／又は母材Ｗ上若しくはその内部の位置、母材Ｗ上又はその内部の位置の最高温度、母材Ｗ上又はその内部の位置の最低温度、母材Ｗ上又はその内部の位置に対して許容される温度範囲、溶接作業に基づいた、位置に対する温度又は公差、母材Ｗの材料の種類に基づいた、位置に対する温度又は公差、電極の種類に対する温度又は公差、溶接作業に対する温度又は公差、等のような情報を含んでいてもよいが、これらに限定されない。
【００４３】
コントローラ１０２は、母材Ｗ上又はその内部の１つ以上の位置に対する２つ以上の温度読取値を受信することに基づいて、母材Ｗの平均温度を特定するよう構成することができる。コントローラ１０２は、更に、母材Ｗの平均温度が、かかる溶接作業、特に、かかる母材の平均温度に対する公差を超える場合に、指示を通信してもよい。特定の実施例において、温度センサは、第１の側の第１の位置上の第１の温度を検出し、第２の側の第２の位置上の第２の温度を検出でき、ここで、第１の側の第１の位置は、第２の側の第２の位置と線対称にある。かかる特定の実施例において、コントローラは、第１の位置及び／又は第２の位置に対する公差に対し、第１の温度及び第２の温度の両方の平均温度を評価することができる。
【００４４】
別の特定の実施例において、温度センサは、第１の側の第１の位置上の第１の温度を検出し、第２の側の第２の位置上の第２の温度を検出でき、ここで、第１の側の第１の位置は、第２の側の第２の位置とは線対称にない。かかる特定の実施例において、コントローラは、それぞれの第１の位置及び／又は第２の位置に対するそれぞれの公差に対し、第１の温度及び／又は第２の温度を評価してもよい。
【００４５】
更に別の実施形態において、温度センサ１０８は、母材Ｗの基準温度を取得して、かかる基準温度と溶接作業中又は溶接作業後に取得された温度を比較してもよい。かかる比較は、作成された溶接部及び／又は母材Ｗ、並びに、作成された溶接部及び／又は母材Ｗが特定の用途又は産業にとって適切であるかどうかを評価することに用いることができる。特に、コントローラ１０２は、溶接作業中に超過した公差の数を評価し、溶接作業の作成された溶接部及び／又は母材Ｗが適切であるかどうかを評価するために用いることができる評価点を生成するよう構成することができる。
【００４６】
図４は、電極と母材Ｗとの間に生成されるアークから離間した位置の温度を検出する温度センサ１０８を含む溶接トーチ１１０の例示の非限定的な実施形態を示している。トーチ１１０は、図４の紙面から出る移動方向において示されている。温度センサ１０８（図４において「センサ１０８」と称する）は、トーチ１１０に着脱自在に取り付けられるか、それに組み込まれてもよい。特定の実施形態において、センサ１０８は、母材Ｗの一方の側に対応するトーチ１１０の第１の側に固定されてもよい。センサ１０８は、電極４０４又は溶接トーチ１１０（また、「トーチ１１０」とも称する）のうちの少なくとも１つから離間した距離４０２にある位置の温度を検出できる。
【００４７】
別の実施形態において、温度センサ１０８は、トーチ１１０に着脱自在に取り付けられるか、それに組み込まれてもよい。この特定の実施形態において、センサ１０８は、母材Ｗの一方の側に対応するトーチ１１０の第１の側に固定されてもよく、追加のセンサ４０６が、母材Ｗの第２の側に対応するトーチ１１０の第２の側に固定されてもよく、ここで、トーチ１１０の第１の側はトーチ１１０の第２の側の反対側にあり、第１の側は第２の側の反対側にある。センサ１０８及び追加センサ４０６は、それぞれ、電極４０４又は溶接トーチ１１０のうちの少なくとも１つから離間したそれぞれの距離を有する２つ以上の位置の温度を検出できる。
【００４８】
図５は、溶接トーチ１１０の移動経路に隣接し、少し離れた母材Ｗの測定温度に基づいて、指示をフィードバック装置５０２に通信する溶接システム５００の例示の非限定的な実施形態を示している。システム５００は、溶接作業を行うために電気回路を完成させるよう、電源１０４が電極と母材Ｗとの間にアーク１１２を生成する電極を有する溶接トーチ１１０を含んでいる。システム５００は、電極と母材Ｗとの間にアーク１１２を生成するよう構成される電源１０４を含んでいてもよく、更に、電極によって形成されるたまりに溶接ワイヤを送出するよう構成されるワイヤ供給装置１０６を含んでいてもよい。コントローラ１０２は、ワイヤ供給装置１０６のワイヤ供給速度（ＷＦＳ）と、溶接作業のためにアーク１１２を生成する電源１０４を管理するよう構成することができる。システム５００は、消耗電極、非消耗電極、シールドガス、非シールドガス、又はそれらの組み合わせによる溶接作業を行うために用いられてもよいことは、正しく認識されたい。コントローラ１０２は、更に、温度センサ１０８によって検出された温度が公差を超えるか、それを満たさない場合に指示を通信するよう構成される。指示は、溶接作業を行うオペレータに伝達されてもよく、その指示は、ワイヤ供給速度及び／又は移動速度を調整するよう指導を提供する。別の実施形態において、公差を超えるか、それを満たさない温度に応じて、移動速度を調整するよう、オペレータが通知されることに加えて、コントローラ１０２はワイヤ供給速度を調整する。更に別の実施形態において、コントローラは、公差を満たさないか、それを超える検出温度に応じて、移動速度及び／又はワイヤ供給速度を調整してもよい。
【００４９】
コントローラ１０２は指示をフィードバック装置５０２に通信できる。フィードバック装置５０２は指示を配信でき、ここで、指示は、聴覚、視覚、適応、触覚等であってもよいが、これらに限定されない。フィードバック装置５０２は、スピーカ、コンピュータ、ディスプレイ、携帯電話、タブレット、コンピューティングデバイス、サイレン、照明、ＬＥＤ、ヘルメット、手袋、電子デバイス、ウェアラブル電子デバイス、又はエプロンであってもよいが、これらに限定されない。主題発明の特定の実施形態において、指示は、公差内に対する青信号及び公差外側に対する赤信号であってもよく、かかる信号は、ヘルメット又はヘルメットの溶接用レンズを介して、ユーザの周辺視野において点滅させてもよい。別の実施形態において、フィードバック装置５０２は、溶接作業を行うオペレータが、溶接パラメータ、ワイヤ供給速度、及び／又は移動速度のうちの少なくとも１つを調整すべきである旨を指示するよう、画像及び／又は音を提供するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）であってもよい。特定の実施例において、振動が、オペレータに対する指示として用いられてもよく、ここで、振動は、溶接トーチ、手袋、ウェアラブルデバイス、溶接用ヘルメット、フロアマット、ベルト、エプロン等のようなものであるフィードバック装置５０２によって提供される。更に別の実施例において、指示は照明又はＬＥＤであってもよく、ここで、フィードバック装置５０２はコントローラ１０２から指示を受信し、照明又はＬＥＤは、公差が満たされるか、それが超過した場合に信号を送ってもよい。例えば、照明又はＬＥＤの色が、特定の指示に対して指定されてもよい（例えば、公差を超えることに対する赤色、公差内にあることに対する青色）。別の実施例において、ヘルメット内のＨＵＤは、実効入熱及び／又は公差が超過しているか否かを示すよう、母材上の熱のヒートマップ又は赤外線マップと重ね合わされるグラフィックを提供してもよい。
【００５０】
システム５００は、更に、母材Ｗ上又はその内部の位置の検出温度に少なくとも基づいて、母材Ｗに対して追加の熱又は冷却を加えるよう構成される温度デバイス５０４を含んでいる。温度デバイス５０４は、母材Ｗの一部に対する又は母材Ｗの一領域における実効入熱を増加させる加熱素子、若しくは、母材Ｗの一部に対する又は母材Ｗの一領域における実効入熱を低下させる冷却素子であってもよい。例えば、温度デバイス５０４は、ワイヤ供給速度及び／又は移動速度を調整する代わりに、母材Ｗへの実効入熱を調整するために用いられてもよい。別の例において、温度デバイス５０４は、ワイヤ供給速度及び／又は移動速度を調整することと組み合わせて、母材Ｗへの実効入熱を調整するために用いられてもよい。
【００５１】
図６を参照すると、１つ以上の態様によるコントローラ１０２の例示の非限定的な実施形態の略ブロック図が示されている。図６に示すように、コントローラ１０２は、プロセッサ６１０、メモリ６２０、及びインターフェース６３０を含むマイクロコントローラであってもよい。プロセッサ６１０は、例えば、メモリ６２０が格納する命令６２２等のコンピュータ実行可能命令を実行するよう構成される。命令６２２は、本明細書中で説明する態様を実行するようコントローラ１０２を構成するためにプロセッサ６１０によって実行可能なソフトウェアを備える。メモリ６２０は、揮発性記憶媒体（例えば、ランダムアクセスメモリ、データキャッシュ、レジスタ）、及び／又は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、携帯用媒体（例えば、フロッピーディスク、ＵＳＢドライブ、光ディスク等）、読出し専用メモリ等のような不揮発性記憶媒体を含む非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体であってもよい。この説明のため、上で説明したコンピュータ読取可能記憶媒体の様々な形態を、まとめて示し、メモリ６２０と称する。インターフェース６３０は、コントローラ１０２が、溶接電源１０４、温度センサ１０８等のような他のコンポーネントと通信することを可能にするための通信インターフェースであってもよい。一実施例において、インターフェース６３０は、様々な信号ライン又は回線経路に連結されて信号を送受信してもよい汎用入出力（Ｉ／Ｏ）ピンを含んでいてもよい。別の実施例において、インターフェース６３０はデータバスへの接続であってもよい。更に別の実施例において、インターフェース６３０は無線インターフェースであってもよい。
【００５２】
コントローラ１０２は、インターフェース６３０を介して、システム１００、２００、３００、４００、及び／又は５００に関連する１つ以上の条件（例えば、環境条件、物理的条件、動作条件、等）を示す条件信号６４０を受信できる。メモリ６２０が格納する公差データ６２４は、条件信号６４０に基づいて生成されてもよい。プロセッサ６１０は、母材の温度、温度センサによって検出された温度に対する溶接作業の移動速度、温度センサによって検出された温度に対する溶接作業のワイヤ供給速度等に基づいて、例えば、フィードバックのための通信を決定するために、公差データ６２４によるモデル６２６を利用できる。これらの決定された量又は値に基づき、コントローラ１０２は、インターフェース６３０によって送信される制御信号６５０を生成できる。制御信号６５０は、それによって生成される溶接出力を制限するよう電源１０４に、若しくは、オペレータに入力限界（例えば、溶接出力プリセット限度）を知らせるか、及び／又は、限度に従って入力を正規化するようユーザインターフェースに送信されてもよい。例えば、かかる限度は、移動速度、ワイヤ供給速度、溶接パラメータ等であってもよいが、これらに限定されない。その上、インターフェース６３０は、公差データ６２４を生成するか、補うよう入力信号６６０（例えば、温度読取値、移動速度読取値、ワイヤ供給速度）を受信し、コントローラ１０２が制御信号６５０を介して実装する設定（例えば、出力プリセット）を確立できる。
【００５３】
モデル６２６は、上で説明したように、様々な条件と、アークから離間した位置における母材の温度、特定種類の材料である母材の温度、母材に対するアークからの距離等を関連付ける数学的関係のセットであってもよい。従って、プロセッサ６１０は、供出可能な電力、移動速度、ワイヤ供給速度、又は溶接パラメータを計算するために、公差データ６２４との数学的関係のセットを利用してもよい。別の実施例において、モデル６２６は実験によるデータに基づいていてもよい。例えば、それぞれの条件、及び、特に、条件に対するそれぞれのレベル又は値に対して、結果は実験によって測定されるか、収集されてもよい。結果は、例えば、母材であってもよい様々な種類の材料に対する変動条件の下での、温度の実際の測定値であってもよい。結果は表にされてもよく、モデル６２６の形態であってもよい表は、コントローラ１０２によって収集された公差データ６２４に基づいて、所望量を決定するか、補間するために利用されてもよい。別の実施例において、実験によるデータは、人工知能又は機械学習法を介してモデル６２６を訓練するよう生成するために利用される。例えば、モデル６２６は、母材の温度と移動速度及び／又はワイヤ供給速度との間の関係を確立するよう、実験によるデータを訓練されるニューラルネットワーク又は他の分類体系であってもよい。確立された関係は、現場での新しい条件入力から溶接パラメータを決定するために利用されてもよい。この実施例によれば、モデル６２６は、例えば、ニューラルネットワーク、決定ツリー、相関ルール、サポートベクターマシン、ベイジアンネットワーク、遺伝的アルゴリズム等を含むか、それらに関係していてもよい。
【００５４】
制限ではなく一例として、溶接パラメータは、溶接作業の種類、シールドガスの種類、母材Ｗの材料組成、溶接パターン、電極の種類、電極の組成、ワイヤ供給速度、溶接作業に対して用いられる波形、溶接ワイヤの極性、フラックスの種類、溶接作業で用いられる電極の数、アーク電圧、溶接作業を行う牽引式溶接機の移動速度、溶接作業を行うトーチの移動速度、アーク電流レベル、トーチ高、母材Ｗとトーチ又は電極端部との間の距離、電極の振動幅、溶接ワイヤ温度、電極温度、母材Ｗの材料の種類、電極の振動周波数、アーク電流極性、溶接ワイヤのための電流極性、溶接作業のアーク電流に影響を及ぼすパラメータ、ワイヤゲージ数、ワイヤ材料、振動ドウェル、左側振動ドウェル、右側振動ドウェル、母材Ｗ上の１つ以上の場所での母材Ｗの１つ以上の温度、高度プロセス制御の何らかの及び全ての変数（例えば、移動制御、パルス周波数、傾斜率、バックグラウンドレベル割合、等）及びその他同類のものであってもよいが、これらに限定されない。
【００５５】
一実施形態において、指示は、溶接継手に沿った溶接トーチの移動速度を調整して、母材の温度を適合させるようオペレータに通知する。一実施形態において、システムは、溶接ワイヤをアークへ送出するよう構成されるワイヤ供給装置を含んでいてもよく、ここで、コントローラは、母材の温度が公差を超える場合に、ワイヤ供給装置のワイヤ供給速度を調整するよう構成される。一実施形態において、コントローラは、母材の材料、アークからの距離、又は溶接プロセスのうちの少なくとも１つに基づき、公差を較正するよう構成される。
【００５６】
一実施形態において、システムは、追加の経路における母材の追加温度を検出するよう更に構成される温度センサを含んでいてもよく、コントローラは、更に、温度と追加温度の平均温度が公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するよう構成される。
【００５７】
一実施形態において、経路は、溶接トーチと整列され、溶接トーチの移動経路と平行な位置である。一実施形態において、経路は、溶接トーチの前方にあり、電極から離間し、溶接トーチの移動経路と平行な位置である。一実施形態において、経路は、溶接トーチの後方にあり、電極から離間し、溶接トーチの移動経路と平行な位置である。
【００５８】
一実施形態において、システムは、溶接トーチ固定され、母材の第１の側にあり、アークから離間した経路での溶接作業中の溶接継手に隣接する経路に沿った母材の温度を検出する温度センサを含んでいてもよい。実施形態において、システムは、溶接トーチ固定され、母材の第２の側にあり、アークから離間した追加経路での溶接作業中の溶接継手に隣接する追加経路に沿った母材の追加温度を検出するよう構成される追加温度センサを含んでいてもよく、第１の側は、それらの間の溶接トーチの移動経路を有する第２の側の反対側にある。
【００５９】
実施形態において、コントローラは、更に、母材の平均温度が、母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するよう構成され、ここで、平均温度は、第１の側の経路上の温度と第２の側の追加経路上の追加温度の平均温度である。
【００６０】
一実施形態において、指示は視覚的指標であり、フィードバック装置はヘルメットである。一実施形態において、指示は触覚フィードバックであり、フィードバック装置は手袋又は溶接トーチのうちの少なくとも１つである。
【００６１】
一実施形態において、コントローラは、母材の温度が公差を計算するために用いられる最低温度未満である場合に、ワイヤ供給装置のワイヤ供給速度を増加させる。一実施形態において、コントローラは、母材の温度が公差を計算するために用いられる最高温度を超える場合に、ワイヤ供給装置のワイヤ供給速度を低下させる。
【００６２】
一実施形態において、システムは、更に、アークから第１の距離にある経路での溶接作業中の溶接継手に隣接する経路に沿った母材の温度を検出する温度センサと、アークから第２の距離にある追加経路での溶接作業中の溶接継手に隣接する追加経路に沿った母材の追加温度を検出する温度センサと、母材の温度又は追加温度が、第１の距離又は第２の距離に対する母材の材料に関連する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信するよう更に構成されるコントローラとを含んでいてもよい。
【００６３】
上記で説明した例示のデバイス及び要素を鑑みて、開示する主題に従って実装されてもよい方法は、図７〜８のフロー図及び／又は方法を参照して良好に認識されるであろう。方法及び／又はフロー図は、一連のブロックとして示され、説明され、幾つかのブロックは、本明細書中に図示し、説明するものとは異なる順序で、及び／又は、他のブロックと同時に生じる可能性があるため、主張する主題はブロックの順序によって制限されるものではない。その上、図示する全てのブロックが、これ以降に説明する方法及び／又はフロー図を実装することを必要とされることはない。
【００６４】
順次、以下は、溶接作業に対する実効入熱のムラを低減するよう母材の温度を検出するフロー図７００である図７の決定ツリーフロー図７００に示すように生じる。参照ブロック７０２において、電極と母材との間にアークが生成されてもよい。参照ブロック７０４において、アークから離間した位置における母材の温度が検出されてもよく、ここで、位置は電極の移動経路と平行である。特に、温度は、電極の移動経路に隣接してもよい経路に沿って、リアルタイムで連続して検出される。特定の実施例において、温度は、電極のどちらか一方の側で電極の移動経路と平行な経路（又は２つ以上の温度センサのための経路）に沿って検出されてもよい。参照ブロック７０６において、指示は、母材の検出温度が公差を超える場合に、フィードバック装置に通信されてもよい。参照ブロック７０８において、アークへ送出するワイヤの移動速度又はワイヤ供給速度のうちの少なくとも１つが、検出温度に基づいて調整されてもよい。特に、ワイヤ供給速度又は移動速度のうちの少なくとも１つは、公差内にある検出温度、公差を計算するために用いられる最高温度を超えるもの、又は公差を計算するために用いられる最低温度未満のものに基づいて、維持されるか、増加されるか、低下されてもよい。
【００６５】
図８は、かかる母材上で生成されるアークから離間した位置における母材の監視温度に基づいて、フィードバックを通信するフロー図８００を示している。参照ブロック８０２において、母材上の位置の実際の温度が監視されてもよく、ここで、位置は、電極と母材との間に生成されるアークからの距離である。参照ブロック８０４において、母材の材料の種類に対する温度が受信されてもよい。参照ブロック８０６において、温度に対する公差の外側にある母材上の位置における実際の温度の検出に基づいて、フィードバックが通信されてもよい。例えば、公差は、母材の材料の特定の種類に対して、アークからの距離に基づいていてもよく、かかる公差は、温度範囲（例えば、最低温度から高い温度まで）であってもよい。別の実施例において、公差は、特定の距離における母材の材料の特定の種類に対する目標温度のパーセンテージ（例えば、目標温度の±５パーセント）であってもよい。
【００６６】
一実施形態において、指示は、溶接トーチの移動速度を調整して、母材の温度を公差に適合させるようオペレータに通知する。
【００６７】
一実施形態において、方法は、アークから追加距離にあり、アークと整列され、電極の移動経路と平行な追加位置における母材の追加温度を検出することと、母材の検出温度又は追加温度が距離又は追加距離に対する公差を超える場合に、指示をフィードバック装置に通信することとを含んでいてもよい。
【００６８】
一実施形態において、方法は、母材の材料の種類、アークからの距離、又は溶接プロセスのうちの少なくとも１つに基づき、公差を較正することを含んでいてもよい。
【００６９】
本明細書中で検討した実施形態は、上で検討したシステム及び方法に関連する一方で、これらの実施形態は、例示的であることを目的とし、これらの実施形態の適用性を本明細書中で説明したそれらの検討だけに制限することを意図していない。本明細書中で検討した制御システム及び方法は、上で検討した発明の精神又は適用範囲から逸脱することなく、アーク溶接、レーザ溶接、ろう付け、はんだ付け、プラズマ切断、ウォータージェット切断、レーザ切断に関するシステム及び方法、並びに、類似した制御方法を用いるその他のシステム及び方法に等しく適用可能であるか、それらにおいて利用することができる。本明細書中の実施形態及び検討は、当業者によってこれらのシステム及び方法のいずれかに容易に組み込むことができる。制限ではなく一例として、本明細書中で用いられる電力供給装置（例えば、特に溶接電力供給装置）は、特に、溶接、アーク溶接、レーザ溶接、ろう付け、はんだ付け、プラズマ切断、ウォータージェット切断、レーザ切断を行う装置のための電力供給装置であってもよい。従って、確実な技術及び判断のうちの１つは、主題発明の実施形態の意図する適用範囲及び有効範囲から逸脱する溶接電力供給装置以外の電力供給装置を選択することができる。
【００７０】
上記の実施例は、本発明の様々な態様のいく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何らか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、１つだけの、又は、いくつかの実装に関して開示されていてもよいが、かかる特徴は、何らかの所定又は特定の用途にとって望ましいか、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」、「含む」、「有すること」、「有する」、「持つ」、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」と類似した要領で包括するものであることを意図している。
【００７１】
この明細書は実施例を用いて、いずれかの装置又はシステムを作成及び用いることと、いずれか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。
【００７２】
本発明を実施するための最良の形態を、その時点で出願人に知られている最良の形態を示す目的のために、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、変形例及び代替例が、明細書を熟読し、理解することによって他の者に生じるであろう。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】
【００７３】
１００，２００，３００，４００，５００  溶接システム
１０２  コントローラ
１０４  電源
１０６  ワイヤ供給装置
１０８  温度センサ
１１０  溶接トーチ
１１２  アーク
２０２  溶接部
２０４  移動経路
２０８，２１０，２１２，２１４  位置
４０２  距離
４０４  電極
４０６  追加センサ
５０２  フィードバック装置
５０４  温度デバイス
６１０  プロセッサ
６２０  メモリ
６２２  命令
６２４  公差データ
６２６  モデル
６３０  インターフェース
６４０  条件信号
６５０  制御信号
６６０  入力信号
７００  決定ツリーフロー図
７０２，７０４，７０６，７０８  参照ブロック
８００  フロー図
８０２，８０４，８０６  参照ブロック
９０２  第１の温度センサ（Ａｌ１）
９０４  第２の温度センサ（Ａｌ２）
９０６  第３の温度センサ（Ａｌ３）
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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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