(57)【要約】本発明は、融解する溶接ワイヤ（１３）を用いて、溶接プロセスを制御及び／又は調整するための方法であって、複数の異なる溶接パラメータに基づいて調整され、制御装置及び／又は溶接電源により制御若しくは調整される溶接プロセスが電気アークの点火後実行される方法に関する。できるだけ正確に、上記溶接ワイヤ（１３）の端部と、加工されるべき被加工物（１６）との位置及び距離を決定するため、上記溶接ワイヤ（１３）をセンサとして用い、上記溶接プロセスの間、少なくとも１つの機械的調整プロセス（４１）を実行し、それにより上記溶接ワイヤ（１３）の位置を決定することができる。
2007508940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
融解する溶接ワイヤ（１３）を使用する溶接プロセスであって、
該溶接プロセスが、電気アーク発生後、複数の異なる溶接パラメータに基づいて調整され、かつ制御装置及び／又は溶接電源により制御される溶接プロセス制御方法において、
上記溶接ワイヤ（１３）をセンサとして用い、上記溶接プロセス中に少なくとも１つの機械的調整プロセス（４１）を上記溶接ワイヤ（１３）の位置を決定するために実行することを特徴とする溶接プロセス制御方法。
【請求項２】
上記機械的調整プロセス（４１）の間、上記溶接パラメータ、特に溶接電流（Ｉ）が、溶接ワイヤ材料が全く若しくは殆ど融解しないように制御されることを特徴とする請求項１記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項３】
上記機械的調整プロセス（４１）の間、上記溶接ワイヤ（１３）を被加工物（１６）に向かって移動させることにより、上記溶接ワイヤ（１３）を上記被加工物（１６）に接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項４】
上記溶接ワイヤ（１３）を上記被加工物（１６）に向かって移動させる間、上記溶接パラメータが、溶接ワイヤ（１３）の融解が防止され、上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）に接触する直前まで電気アーク（１５）が維持されるように制御されることを特徴とする請求項３記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項５】
上記溶接ワイヤ（１３）の上記被加工物（１６）への接触が、短絡回路の認識により検出されることを特徴とする請求項３又は４記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項６】
上記接触を検出後、溶接ワイヤ端部の位置が新たに初期化、特に零に再設定されることを特徴とする請求項５記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項７】
上記溶接ワイヤ（１３）が、上記被加工物（１６）に接触した後後退することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項８】
上記溶接ワイヤ（１３）を上記被加工物（１６）に接触させた後、上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）から、一定の若しくは調整可能な距離（３２）まで、好ましくは上記被加工物（１６）に対して２ｍｍ〜６ｍｍ後退されることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項９】
上記距離（３２）が、上記溶接ワイヤ（１３）の後退の間、上記溶接電圧（Ｕ）、上記溶接電流（Ｉ）若しくは時間（ｔ）により決定されることを特徴とする請求項８記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１０】
上記機械的調整プロセス（４１）が、ユーザにより選択された設定若しくは一定の初期値により開始されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１１】
上記機械的調整プロセス（４１）が、トリガーシグナル、例えば上記溶接電圧（Ｕ）の閾値により開始されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１２】
上記機械的調整プロセス（４１）が、規定された時間インターバルの終了後、若しくは規定された回数の溶接プロセスパルスの終了後、規定された時間において開始されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１３】
上記ワイヤ前進速度（Ｖ）が、上記機械的調整プロセス（４１）の間増加することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１４】
上記機械的調整プロセス（４１）が、上記溶接プロセスのベース電流フェーズ（３５）の間、すなわち上記溶接プロセスの２つのパルス間において実行されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１５】
溶接電流が流れる上記溶接ワイヤ（１３）の長さが、上記機械的調整プロセス（４１）の間測定されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１６】
上記機械的調整プロセスの間、上記電気アーク（１５）が、上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）から持ち上げられるとき新たに点火されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１７】
上記機械的調整プロセスの間、上記所望の距離（３２）に到達すると上記電気アーク（１５）が新たに点火されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１８】
上記溶接プロセスの開始時において、機械的調整プロセス（４１）が実行されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１９】
後続の溶接プロセスのため、上記被加工物（１６）に対する上記溶接ワイヤ端部までの規定された距離（３２）を調整することができるように、上記溶接プロセスの終盤において、機械的調整プロセス（４１）が実行されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項２０】
上記機械的調整プロセス（４１）の間決定された上記溶接ワイヤ（１３）の位置、及び任意ではあるが溶接電流が流れる溶接ワイヤ（１３）の規定された長さが、ロボット制御装置に伝送されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、複数の異なる溶接パラメータに基づいて調節され、制御装置及び／又は溶接電源により制御される溶接プロセスが電気アークの点火後実行される溶接プロセス制御方法に関する。
【０００２】
ＥＰ０７７４３１７Ｂ１により、消耗性電極及びベース金属のそれぞれを介して、パルス電流とベース電流とを交互に供給することにより溶接するパルスアーク溶接方法が知られている。この方法では、電気アークの長さが、時間の平均値若しくは積算値が設定値と一致するように制御される。このベース電流は、時間の平均値若しくは積算値がより高い場合において減少し、より低い場合において増加する。さらに、パルス電流及びベース電流の供給時間は、電気アークの決定された長さの関数として減少させてもよいし、若しくは増加させてもよい。一般的に、電気アークの長さ、さらには被加工物から溶接ワイヤ端部までの距離が、溶接電圧及び溶接電流の測定、並びにその後の演算処理により決定される。しかし、上述の発明は、溶接プロセスにおいて遭遇する様々な影響により、被加工物からの溶接ワイヤ端部の位置若しくは距離を正確に決定することができないという欠点を含んでいる。
【０００３】
したがって、本発明の目的は、被加工物からの溶接ワイヤ端部の位置若しくは距離の決定を可能とする溶接プロセス制御方法を提供することにある。
【０００４】
この目的は、溶接ワイヤをセンサとして使用して、少なくとも１つの機械的調整プロセスを溶接プロセスの間実行し溶接ワイヤの位置を決定することにより達成される。この際、この機械的調整プロセスは、溶接プロセスにおける１つ若しくはいくつかのプロセスフェーズ後に開始してもよい。
【０００５】
この効果としては、被加工物に対する溶接ワイヤ、若しくは溶接ワイヤ端部の位置が機械的に決定され、それにより電気アークの長さを正確に調整することができることにある。この位置の機械的決定は、主に調節手法が溶接プロセスにより影響を受けることを防止し、それにより非常に高い正確性を得ることができるであろう。従来から知られている溶接プロセス制御方法により、溶接ワイヤ端部の位置を、溶接プロセスの間においてしか計算し若しくは測定することができない。この溶接プロセスは、大きな制御時間ディレイを含み、さらに被加工物に対する溶接ワイヤ端部の正確な位置を決定することができないという「相対的な」結果しか得られない。本発明に係る方法の基本的な効果としては、ワイヤ材料、ガス等を併用したとしても、電気アークの電圧が電気アークの長さに対して比例せず、それにより測定若しくは演算により電気アークの長さを正確に決定することができないタイプの位置決定ができることである。さらに、被加工物上において電気アークを移動させることにより、被加工物から溶接ワイヤ端部までの距離を変えなければ、電気アークの長さが変化してしまう。これは、また、演算の正確性に悪影響を与える。
【０００６】
本発明に係る、溶接ワイヤの位置の決定方法において、上記距離を決定するためには、制御装置の制御負荷が非常に小さいことが必要である。溶接プロセスを開始するため、即ち電気アークを点火させるため、既知の方法、たとえば所謂リフトアーク原理を使用しても良い。
【０００７】
請求項２〜７に係る構成は、その方法が被加工物から溶接ワイヤ端部までの距離を完全に又正確に決定することができるため好適である。溶接ワイヤを被加工物に接触させると、短絡が発生し認識される。それにより、被加工物に対する溶接ワイヤの距離の値が零に設定される。この位置決定手法では、短絡回路を認識するため、複雑な電圧測定は必要でなく、非常に簡単な電圧測定しか必要でない。
【０００８】
請求項８及び９に係る構成は、溶接ワイヤが接触すると、規定された後方移動を行うため、即ち被加工物から溶接トーチの方向に向かって移動するため好適である。これにより、溶接プロセスに関連する影響が発生することなく、被加工物に対する溶接ワイヤ端部の距離を、規定された値にコンスタントに合わせることができる。
【０００９】
他の効果としては、請求項１０〜１２に係る構成にある。これは、機械的調整プロセスの開始が、生産者により決定されるか、若しくはユーザにより設定されるかさらには溶接の間様々なパラメータにより出されたトリガーシグナルにより制御され、それにより調整プロセスを頻繁に用いることにより、当該距離を規定された設定値に対して修正することができる。
【００１０】
しかしながら、請求項１３に係る構成も好適である。なぜならば、機械的調整プロセスの間ワイヤ搬送速度を増加させることにより、溶接プロセスは、仮にそうであるとしても殆ど遅延されたり若しくは妨害されたりしないからである。
【００１１】
請求項１４に係る構成は、パルス溶接プロセスの妨害が僅かしか起こらないように、パルス溶接プロセスにおける調整プロセスが、ベース電流のフェーズにおいて、すなわち２つのパルス電流フェーズの間において実行される。
【００１２】
他の効果が、請求項１５に係る構成により得られる。これは、溶接ワイヤの配置に加えて実行される、溶接トーチの接触ノズルから突出している溶接ワイヤの長さ（「突出長さ」と称される）の確認が可能となるからである。
【００１３】
しかしながら、請求項１６及び１７に係る構成は、機械的調整プロセス後新たに電気アークを点火させることにより溶接プロセスを容易に継続することができるため好適である。
【００１４】
請求項１８に係る構成は、溶接若しくは溶接プロセスの最初から被加工物に対する溶接ワイヤ端部の位置を、規定された値、特に予め設定された値に調整することができ、そのため非常に初期の段階から問題のない溶接を確実に行うことができる。
【００１５】
さらに別の効果が、請求項１９及び２０に係る構成により与えられる。これは、被加工物に対する溶接ワイヤ端部の位置が検出され、溶接電流が通過する溶接ワイヤの長さの検出及びこの検出の結果がロボット制御装置に伝送されるため、他の問題のない溶接手法を、第１溶接手法の終了後スタートさせることができるからである。
本発明は、添付の図面によりより詳細に説明される。
【００１６】
図１は、例えばＭＩＧ／ＭＡＧ溶接、ＷＩＧ／ＴＩＧ溶接、電極溶接法、ダブルワイヤ／タンデム溶接法、プラズマ若しくは半田付け法等の様々なプロセス若しくは方法のための溶接装置１若しくは溶接設備を示している。
【００１７】
この溶接装置１は、電源エレメント３を含む電源２、制御装置４、及び電源エレメント３及び制御装置４にそれぞれ対応するスイッチ部材５と、を備える。このスイッチ部材５及び制御装置４は、ガス８、特に例えば二酸化炭素、ヘリウム若しくはアルゴン及び同様のもの等の保護ガスのための供給ライン７内であって、ガス貯蔵タンク９と溶接トーチ１０若しくはトーチとの間に配置された制御バルブ６に接続される。
【００１８】
さらに、通常ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接に用いられるワイヤの支流１１は、制御装置４により制御され、それにより付加的な材料若しくは溶接ワイヤ１３が、供給ライン１２を介して、供給ドラム１４若しくはワイヤコイルから溶接トーチ１０まで供給される。勿論、図１に示すような付属の装置と同様のものを設計するのではなく、溶接装置１、特にその簡易な筐体内にワイヤ供給機を搭載することも可能である。
【００１９】
また、ワイヤ供給機１１が、溶接ワイヤ１３若しくは付加的な材料を、溶接トーチ１０の外側の処理サイトに供給することも可能である。ここで、ＷＩＧ／ＴＩＧ溶接ではよくあることであるが、溶接トーチ端部に対して、非消耗性電極を溶接トーチ１０内に配置することが好ましい。
【００２０】
電気アーク１５、特に操作可能な電気アークを電極と被加工物１６との間に形成するのに必要な電力が、溶接ライン１７を介して、電源２の電源エレメント３から溶接トーチ１０、特に電極に供給される。ここで、いくつかの部材からなる、溶接されるべき被加工物１６が、別の溶接ライン１８を介して溶接装置１、特に電源２と同様に接続され、それによりプロセスのための電気回路が電気アーク１５若しくはプラズマジェットを形成する可能となる。
【００２１】
溶接トーチ１０を冷却するため、冷却回路１９により、溶接トーチ１０を、間に介在する流量制御装置２０を介して液体貯蔵タンク、特に水貯蔵タンク２１に接続してもよい。それにより、冷却回路１９、特に水貯蔵タンク２１内に含まれる液体のため使用される液体ポンプは、溶接トーチ１０を効果的に冷却するために溶接トーチ１０が操作されると始動する。
【００２２】
溶接装置１は、さらにインプット及び／又はアウトプット装置２２を備える。この装置２２を介して、溶接装置１の様々な溶接パラメータ、オペレーティングモード若しくは溶接プログラムをそれぞれ設定し呼び出しても良い。その際、このインプット及び／又はアウトプット装置２２により設定された溶接パラメータ、オペレーティングモード若しくは溶接プログラムが、制御装置４に伝送される。この制御装置４は、その後溶接設備若しくは溶接装置１の個々の構成要素を制御し、及び／又は制御するための各設定値を予め決定する。
【００２３】
例示された実施の形態において、さらに溶接トーチ１０が上記溶接装置１若しくは溶接設備にホースパッケージ２３を介して接続される。ホースパッケージ２３は、溶接装置１から溶接トーチ１０までそれぞれのラインを収容する。このホースパッケージ２３は、カップリング装置２４を介して溶接トーチ１０に接続される一方、ホースパッケージ２３内に配置されたそれぞれのラインは、接続ソケット若しくはプラグイン接続により溶接装置１のそれぞれの接続装置と接続される。確実にホースパッケージ２３から適切に張りを取り除くため、ホースパッケージ２３が、張り除去手段２５を介して、溶接装置１の筐体２６、特に簡易な筐体に接続される。勿論、溶接装置１に対して接続するため接続装置２４を使用しても良い。
【００２４】
基本的に、例えばＷＩＧ装置、ＭＩＧ／ＭＡＧ装置、若しくはプラズマ装置等の様々な溶接方法若しくは溶接装置１に、前述の構成要素の全てを使用する必要はないことに留意すべきである。そのため、例えば空冷溶接トーチ１０として溶接トーチ１０を工夫することも可能である。
【００２５】
図２〜５は、本発明の方法のある実施の形態に係る、溶接電圧Ｕ、溶接電流Ｉ、ワイヤ搬送速度Ｖ、及び溶接ワイヤの位置の時間経過を示している。この具体例は、パルス溶接プロセスにより説明される。
【００２６】
例示されたパルス溶接プロセスの初期フェーズ２７は、所謂「リフトアーク原理」に従って実行される。この接触点火法において、溶接ワイヤ１３は、被加工物１６上に配置され、その後溶接電流Ｉの導通後わずかに持ち上げられ、電気アーク１５が点火される。パルス溶接プロセスを開始させるため、即ち最初溶接トーチ１０のキャリバを作動させるため、制限された溶接電圧Ｕが印加される（時間２８）。溶接電圧Ｕを印加するのと同時に、溶接ワイヤ１３を矢印２９に従って被加工物１６の方向に移動させる。溶接ワイヤ１３が被加工物１６に接触することにより、時間３０において短絡回路が形成され、それにより溶接電圧Ｕがブレークダウンする。これは、溶接電流Ｉが、溶接ワイヤ１３の初期融解を防止するよう制限された程度で増加するとすぐ、溶接装置１の制御装置４により認識される。この後、ワイヤの搬送は逆方向に転換され、溶接ワイヤ１３が、矢印３１に従って被加工物１６から後退する。溶接ワイヤ１３が被加工物１６から持ち上げられると、印加された電流Ｉにより電気アーク１５が点火される。その際、電気アークの長さが拡大され、即ち溶接ワイヤと被加工物１６との間の距離がより大きい場合でも電気アーク１５をより良好でより安定な直立ポジションにおいて維持することができるように、溶接ワイヤ１３が後方へ移動する間、溶接電流Ｉをさらに増加させる。この溶接ワイヤ１３は、被加工物１６から予め決められた距離３２だけ離れた基本ポジションに後退する。この距離３２は、ユーザにより規定してもよいし、柔軟に調整してもよい。
【００２７】
上記初期ポジションに到達した後、初期フェーズ２７が完了し、そして適切な溶接プロセス、例えばパルス溶接プロセスが時間３３から始まる。このパルス溶接は、パルス電流フェーズ３４及びベース電流フェーズ３５により交互に形作られ、全てのパルス電流フェーズ３４において、液滴が溶接ワイヤ１３から分離される。ベース電流フェーズ３５における溶接電圧Ｕ及び／又は溶接電流Ｉは、ベース値３６に維持される。このベース値３６においては、電気アーク１５が直立の状態に維持され、そして溶接ワイヤ１３が被加工物１６に向かって移動している。パルス電流フェーズ３４において、溶接電流Ｉが、予め決められた時間３８の間、特定の値３７まで増加し、それにより液滴３９が溶接ワイヤ端部に形成され、例えば時間４０で見られるように液滴の降下が起こる。液滴３９の降下の後、パルス電流フェーズ３４が完了し再びベース電流フェーズ３５が続く。
【００２８】
いくつかの液滴降下の後、溶接ワイヤ１３のどれだけの量が溶解したかを正確に決定することはもはや不可能なので、溶接ワイヤ端部の位置を正確に決定することはできない。溶接ワイヤ１３の正確な配置を決定、検出、若しくは新たに調整することができるように、溶接プロセスの間、即ちパルス溶接における２つのパルス電流フェーズ３４間において機械的調整プロセス４１が実行される。１つ又はいくつかのプロセスフェーズ３４の後１つ又はいくつかの調整プロセス４１を実行することが可能である。この機械的調整プロセス４１は、溶接ワイヤ１３をセンサとして使用する。このため、この実施の形態において、機械的調整プロセス４１が、短絡回路のない溶接プロセス、特にパルス溶接プロセスにおいて実行され、それぞれ３つのパルス電流フェーズ３４の後実行される。当然、この調整プロセス４１を、短絡回路が発生する溶接プロセス、特に短絡アーク溶接プロセスとともに実行してもよい。
【００２９】
機械的調整プロセス４１は、溶接ワイヤ１３の位置、特に被加工物１６から溶接ワイヤ端部までの距離３２を検出するため、及び／又は被加工物１６から溶接ワイヤ端部までの距離３２を、予め決定された設定値に修正若しくは新たに調整するために用いられる。
【００３０】
ベース電流フェーズ３５において、機械的調整プロセス４１が実行され、確実に溶接ワイヤ端部に液滴３８が形成されず、それにより被加工物１６上にて材料の溶解若しくは材料の移動が全く若しくは殆ど起こらない。機械的調整プロセス４１は、溶接ワイヤ１３が被加工物１６に接触するまで矢印２９に従って被加工物１６に向かって移動するように実行される。溶接ワイヤ１３を被加工物１６に接触させると、意図的に制御された短絡回路が形成される。これは、制御装置４により認識される。機械的調整プロセスの間において、短絡回路の消滅が、制御装置による電流の増加により抑制される。制御装置４は、被加工物１６に対する溶接ワイヤ端部の正確な位置を検出する。この位置は、短絡回路形成時においては零である。短絡回路形成時における溶接ワイヤ１３のスタートポジションから、溶接ワイヤ１３は、被加工物１６から所定の距離３２のところまで後退する。これは、溶接ワイヤ端部が、設定値／実効値の比較により特定の距離３２まで搬送されるように、例えば付加的なセンサを使用してワイヤの実効値を検出することにより後方移動が行われる。勿論、後方移動のため、簡単な時間の初期化により、溶接ワイヤ端部の予め決定された位置若しくは予め決定された距離３２に到達することが可能である。これは、規定された搬送速度及び時間の初期化により、常に同じ位置に到達するためである。さらに、勿論様々な他の方法に従って、溶接ワイヤ端部の位置、若しくは後方移動のコース、若しくは被加工物１６と溶接ワイヤ端部との間の設定距離を用いてもよい。また、機械的調整プロセス４１の間に、溶接トーチを被加工物まで移動させ再び後退させても良い。
【００３１】
機械的調整プロセス４１による溶接プロセスの一時的中断を短く維持するため、調整プロセス４１の間、時間４２において、溶接ワイヤ１３は、溶接プロセスの間矢印４３に対応する、より速いワイヤ搬送速度で被加工物１６まで搬送されることが好ましい。矢印４３は、パルス電流フェーズ３４及びベース電流フェーズ３５における矢印２９と一致する。その際、溶接ワイヤ１３の初期溶解、即ち液滴の形成を防止しつつ、電気アーク１５が維持されることが好ましい。さらに、機械的調整プロセス４１の間、溶接ワイヤ１３から被加工物１６、すなわち溶融槽への材料の移動が全く若しくは殆どない。溶接ワイヤ１３の後方移動の際に、ワイヤの搬送速度Ｖを増加させてもよい。これは、溶接電流Ｉ及び溶接電圧Ｕが、機械的調整プロセス４１の間、ベース電流フェーズ３５に対して変化せずに維持されるが、しかしながら図４から明らかなように溶接ワイヤ１３の搬送速度Ｖが増加することを意味する。勿論、溶接ワイヤ１３の初期溶解を効果的に防止するため、溶接電流Ｉ若しくは溶接電圧Ｕを減少若しくは中断させてもよい。
【００３２】
この制御装置４は、溶接ワイヤ端部の距離３２が零に再設定されるとすぐ、短絡回路検出手段を介して、機械的調整プロセス４１の間起こる短絡回路を認識する。時間４２において接触した後、溶接ワイヤ１３の搬送方向を反転し後方移動させ、溶接ワイヤ１３は、一定の若しくは調整可能な距離３２まで搬送される。このため、この距離３２は、２ｍｍから６ｍｍの範囲にあることが好ましい。この距離３２に到達した後、機械的調整プロセス４１は、時間４４で完了し、そして溶接プロセスは継続され、ワイヤ搬送方向を、再び被加工物１６に向かう方向に再び転換する。
【００３３】
機械的調整プロセス４１の間に電気アーク１５を確実に再点火させるために、短絡後溶接ワイヤ１３が被加工物１６から持ち上げられるとき新たな電気アーク１５が形成されるように、十分高い溶接電流Ｉを与えることが必要である。しかしながら、距離３２に到達したときだけ、機械的調整プロセス４１の後電気アーク１５を再点火してもよい。これは、例えばＨＦ点火により実行してもよい。
【００３４】
調整プロセス４１の開始及びその時間は、ユーザにより任意に設定することができる。その際、機械的調整プロセス４１の時間の規定は、例えばパルス電流フェーズ３４の数を示すこと若しくは時間インターバルを予め決定することにより実行しても良い。勿論、予め与えられた一定の時間において、調整プロセス４１を実行してもよい。さらに、トリガーシグナルを介して調整プロセス４１を開始してもよい。これは、例えば溶接電圧Ｕをモニターすることにより実行しても良い。ここで、規定された溶接電圧閾値が急激に上昇若しくは急激に降下するようにトリガーシグナルを与え、そして機械的調整プロセス４１を制御装置により開始させる。
【００３５】
機械的調整プロセス４１は、被加工物から溶接ワイヤ端部までの距離３２を決定するため、及び／又は溶接ワイヤ１３を修正又は新たに配置するため実行される。機械的調整プロセス４１により、被加工物１６に対する溶接ワイヤ位置までの規定された距離３２は繰り返し調整され、それにより、より長く継続する溶接プロセスにおいて、あまりにも低いワイヤ搬送速度Ｖでは溶接ワイヤ１３がコンタクトチューブに焼着すること（burn back to）、又はあまりにも高いワイヤ搬送速度Ｖでは電気アークの長さがコンスタントに減少することが防止される。
【００３６】
機械的調整プロセス４１の大きな効果としては、機械的調整プロセス４１が、溶接プロセスから独立しているということにある。そのため、電気アークの電圧が電気アークの長さに対して比例しない場合においても、溶接ワイヤの位置を、使用材料、ガス、及び他の溶接パラメータから独立して決定することができる。この場合、電気アークの長さは、電気アーク電圧の測定により決定することはできない。電気アークの長さが電気アークの電圧により決定される場合、電気アーク１５が被加工物１６上を移動するため、電気アークの長さがコンスタントに変化し問題を引き起こす。
【００３７】
図２〜５に係る実施の形態と比較して、図６〜９に係る別の実施の形態では、機械的調整プロセス４１を各パルス電流フェーズ３４の後実行する。
【００３８】
パルス溶接プロセスの最初のフェーズを、前述の図２〜５に記載しているためこれ以上詳細に記載し例示しない。
【００３９】
電気アーク１５の最初の点火のための開始フェーズに続いて、溶接ワイヤ１３は、矢印２９に従って被加工物１６に向かう方向へ連続的に移動する。パルス電流フェーズ３４の間、溶接電流Ｉは、時間４５において増加し、液滴の形成を引き起こす。液滴の降下が、期間３８の後発生し、そしてその後パルス電流フェーズが完了する。機械的調整プロセス４１は、その後直ぐに続くベース電流フェーズ３５において実行される。
【００４０】
機械的調整プロセス４１の初期段階において、即ち時間４６において、ワイヤ前進速度Ｖは、矢印４３に従って増加し、溶接ワイヤ１３は、時間４７において被加工物１６に接触するまで搬送される。機械的調整プロセス４１における溶接電流Ｉの強度が調整され、液滴を形成することなく、溶接ワイヤの初期溶解をできるかぎり減少させる。ワイヤ搬送方向の転換が再び起こると直ぐ、機械的調整プロセス４１において短絡回路が、短絡回路検出手段を介して制御装置４により認識され、制御装置４が溶接ワイヤ１３の距離３２の値を零に再設定した後、溶接ワイヤ１３は、規定された距離３２に到達するまで矢印３１に従って再び戻る。この後、次のパルス電流フェーズ３４が開始される。被加工物が溶接される場合の、手動の溶接、若しくはロボットの応用において共通するが、この実施の形態の大きな効果として、被加工物１６から溶接ワイヤ端部までの距離３２が非常に急速に修正され、そのため被加工物１６に対する溶接トーチ１０の距離が変化する場合においても上記距離３２を一定に維持することができることにある。例えば、パルス溶接プロセスを使用する、従来から知られた一般的な手動式溶接では、１分当たり２０〜７０ヘルツの周波数が用いられる。そのため、ユーザは、溶接トーチ１０を均一に移動させることが強要されない。
【００４１】
被加工物１６から溶接トーチ１０、若しくは溶接ワイヤ端部までの距離が永久的に変化する往復運動が実行される手動の溶接プロセスでは、同様の利点により溶接が改良される。
【００４２】
溶接プロセスのさらに別の実施の形態、特にパルス溶接プロセスが、図１０〜１３に表されている。
【００４３】
図２〜５に係る実施の形態において説明したので、溶接プロセスの初期フェーズに関して再び詳細に言及しない。
【００４４】
この実施の形態では溶接電流Ｉが、例えばスプレイアーク溶接プロセス等の溶接プロセスの間、予め与えられた一定の値に制御される。印加された電流Ｉにより、溶接ワイヤ端部において液滴チェーン４８が形成される。ユーザにより以前に調整された期間の後、時間５１において機械的調整プロセス４１が実行される。その際、溶接電流Ｉは、機械的調整プロセス４１の間、さらに別の材料の移動が起きないように、ベース値３６まで下げられる。このベース値３６は、溶接ワイヤ１３が被加工物１６に対して突き刺さることを防止するため溶接ワイヤ端部が僅かに初期溶解するように選択される。同時に、溶接ワイヤ１３は、それが被加工物１６に接触するまで、上昇したワイヤ搬送速度Ｖで、被加工物１６の方向に搬送さる。時間５２での接触による短絡回路のため、溶接電圧Ｕがブレークダウンする。制御装置４が、被加工物１６に対する溶接ワイヤ端部の距離３２の値が零に設定されると直ぐ、機械的調整プロセス４１における短絡回路が制御装置４により認識される。その後、溶接ワイヤ１３は、距離３２に到達するまで、矢印３１に従って後方移動、即ち被加工物１６から溶接トーチ１０に向かう動きを行う。そして、再び溶接電流Ｉは、初期設定値まで上げられ、そして機械的調整プロセス４１は時間５３において完了する。このとき、溶接プロセスは新たに始まるか、若しくはさらに継続する。
【００４５】
図１４〜１７に係る実施の形態により、さらに別の変形例が開示されている。ここでは、溶接電流Ｉが流れる溶接ワイヤ１３の長さが、機械的調整プロセス４１の間測定される。機械的調整プロセス４１は、およそ時間５４において開始され、時間５９において終了する。これは、この測定されたワイヤの長さが溶接プロセスに大きな影響を与える程明確であり、それにより溶接プロセスのためパラメータを適合することが可能となる。これは、時間５５において生ずる短絡回路の発生後、例えば時間５７において予め規定された測定電流５８を所定の期間印加し、そして溶接ワイヤ１３に対する電圧Ｕが当該時間において測定される。これにより、制御装置４は、全抵抗を計算する。その後、溶接ワイヤ１３の既知の特定の抵抗に基づいて、溶接電流が流れる溶接ワイヤ１３の長さを制御装置４により計算する。その際、特定の抵抗を直接インプットしても良いし、若しくは溶接ワイヤ１３の材料を選択する事により制御装置４によりメモリーから読み込んでも良い。
【００４６】
溶接プロセスを実行する前に、機械的調整プロセス４１を実行してもよい。他の実施の形態として、被加工物１６から溶接ワイヤ端部、若しくはその後の溶接プロセスのためのコンタクトチューブの端部までの所定の距離３２の調整を可能とするために、溶接プロセスの終盤において機械的調整プロセス４１を実行してもよい。それにより、溶接トーチ１０のコンタクトチューブから溶接ワイヤ端部までの距離３２を、その後の溶接手法若しくは続いて行われる溶接手法の開始時において知ることができる。機械的調整プロセス４１の結果及び溶接電流が流れる溶接ワイヤ１３の長さの決定をロボット制御装置に伝送しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、溶接機械若しくは溶接装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る方法の様々な実施の形態の溶接電圧の時間経過を示している。
【図３】図３は、対応する溶接電流Ｉの時間経過を示している。
【図４】図４は、ワイヤ搬送速度の対応する時間経過を示している。
【図５】図５は、溶接ワイヤの、概略的に表された位置の時間経過を示している。
【図６】図６は、本発明の方法の別の実施の形態に係る、電圧Ｕの時間経過を示している。
【図７】図７は、本発明の方法の別の実施の形態に係る、溶接電流Ｉの時間経過を示している。
【図８】図８は、本発明の方法の別の実施の形態に係る、ワイヤ搬送速度Ｖの時間経過を示している。
【図９】図９は、本発明の方法の別の実施の形態に係る、溶接ワイヤの位置の時間経過を示している。
【図１０】図１０は、本発明の方法のさらに別の実施の形態に係る、電圧Ｕの時間経過を示している。
【図１１】図１１は、本発明の方法のさらに別の実施の形態に係る、溶接電流Ｉの時間経過を示している。
【図１２】図１２は、本発明の方法のさらに別の実施の形態に係る、ワイヤ搬送速度Ｖの時間経過を示している。
【図１３】図１３は、本発明の方法のさらに別の実施の形態に係る、溶接ワイヤの位置の時間経過を示している。
【図１４】図１４は、本発明の方法のさらにまた別の実施の形態に係る、電圧Ｕの時間経過を示している。
【図１５】図１５は、本発明の方法のさらにまた別の実施の形態に係る、溶接電流Ｉの時間経過を示している。
【図１６】図１６は、本発明の方法のさらにまた別の実施の形態に係る、ワイヤ搬送速度Ｖの時間経過を示している。
【図１７】図１７は、本発明の方法のさらにまた別の実施の形態に係る、溶接ワイヤの位置の時間経過を示している。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月30日(2006.5.30)
【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】
融解する溶接ワイヤ（１３）を使用する溶接プロセスであって、
該溶接プロセスが、電気アーク発生後、複数の異なる溶接パラメータに基づいて調整され、かつ制御装置及び／又は溶接電源により制御される溶接プロセス制御方法において、
上記溶接ワイヤ（１３）をセンサとして用い、上記溶接プロセス中に少なくとも１つの機械的調整プロセス（４１）を上記溶接ワイヤ（１３）の位置を決定するために実行することを特徴とする溶接プロセス制御方法。
【請求項２】
上記機械的調整プロセス（４１）の間、上記溶接パラメータ、特に溶接電流（Ｉ）が、溶接ワイヤ材料が全く若しくは殆ど融解しないように制御されることを特徴とする請求項１記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項３】
上記機械的調整プロセス（４１）の間、上記溶接ワイヤ（１３）を被加工物（１６）に向かって移動させることにより、上記溶接ワイヤ（１３）を上記被加工物（１６）に接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項４】
溶接ワイヤ（１３）の融解が防止されながら上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）に接触する直前まで電気アーク（１５）が維持されるように、上記溶接パラメータが上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）に向かって移動する間制御されることを特徴とする請求項３記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項５】
上記溶接ワイヤ（１３）の上記被加工物（１６）への接触が、短絡回路の認識により検出されることを特徴とする請求項３又は４記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項６】
上記接触を検出後、溶接ワイヤ端部の位置が新たに初期化、特に零に再設定されることを特徴とする請求項５記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項７】
上記溶接ワイヤ（１３）が、上記被加工物（１６）に接触した後後退することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項８】
上記溶接ワイヤ（１３）を上記被加工物（１６）に接触させた後、上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）から、一定の若しくは調整可能な距離（３２）まで、好ましくは上記被加工物（１６）に対して２ｍｍ〜６ｍｍ後退されることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項９】
上記距離（３２）が、上記溶接ワイヤ（１３）の後退の間、上記溶接電圧（Ｕ）、上記溶接電流（Ｉ）若しくは時間（ｔ）により決定されることを特徴とする請求項８記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１０】
上記機械的調整プロセス（４１）が、ユーザにより選択された設定若しくは一定の初期値により開始されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１１】
上記機械的調整プロセス（４１）が、トリガーシグナル、例えば上記溶接電圧（Ｕ）の閾値により開始されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１２】
上記機械的調整プロセス（４１）が、規定された時間インターバルの終了後、若しくは規定された回数の溶接プロセスパルスの終了後、規定された時間において開始されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１３】
上記ワイヤ前進速度（Ｖ）が、上記機械的調整プロセス（４１）の間増加することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１４】
上記機械的調整プロセス（４１）が、上記溶接プロセスのベース電流フェーズ（３５）の間、すなわち上記溶接プロセスの２つのパルス間において実行されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１５】
溶接電流が流れる上記溶接ワイヤ（１３）の長さが、上記機械的調整プロセス（４１）の間測定されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１６】
上記機械的調整プロセスの間、上記電気アーク（１５）が、上記溶接ワイヤ（１３）が上記被加工物（１６）から持ち上げられるとき新たに点火されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１７】
上記機械的調整プロセスの間、上記所望の距離（３２）に到達すると上記電気アーク（１５）が新たに点火されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１８】
上記溶接プロセスの開始時において、機械的調整プロセス（４１）が実行されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項１９】
後続の溶接プロセスのため、上記被加工物（１６）に対する上記溶接ワイヤ端部までの規定された距離（３２）を調整することができるように、上記溶接プロセスの終盤において、機械的調整プロセス（４１）が実行されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【請求項２０】
上記機械的調整プロセス（４１）の間決定された上記溶接ワイヤ（１３）の位置、及び任意ではあるが溶接電流が流れる溶接ワイヤ（１３）の規定された長さが、ロボット制御装置に伝送されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の溶接プロセス制御方法。
【国際調査報告】
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