(57)【要約】溶接システム（１）の溶接回路（２−ｉ）間の干渉結合を決定するための方法であって、前記溶接システム（１）の第１の溶接回路（２−１）に所定の電流プロファイル（ＳＰ）を印加することと（Ｓ１）、前記溶接システム（１）の第２の溶接回路（２−２）に誘導される電圧進行および／または電流進行を検出することと（Ｓ２）、前記第１の溶接回路（２−１）に印加される電流の電流プロファイル（ＳＰ）と、前記第２の溶接回路（２−２）で検出される前記電圧進行および／または前記電流進行とに基づいて、前記干渉結合を決定することと（Ｓ３）、を備える方法。
2021530356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接システム（１）の溶接回路（２−ｉ）間の干渉結合を決定するための方法であって、
前記溶接システム（１）の第１の溶接回路（２−１）に所定の電流プロファイル（ＳＰ）を印加することと（Ｓ１）、
前記溶接システム（１）の第２の溶接回路（２−２）に誘導される電圧進行および／または電流進行を検出することと（Ｓ２）、
前記第１の溶接回路（２−１）に印加される電流の電流プロファイル（ＳＰ）と、前記第２の溶接回路（２−２）で検出される前記電圧進行および／または前記電流進行とに基づいて、前記干渉結合を決定することと（Ｓ３）、を備える方法。
【請求項２】
前記溶接システム（１）の前記溶接回路（２−１、２−２）は、前記溶接回路（２−１、２−２）間の干渉結合を決定するために短絡される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の溶接回路（２−１）に印加される前記電流プロファイル（ＳＰ）は、１つまたは複数の電流パルスを有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶接システム（１）の前記溶接回路（２−ｉ）間の結合の抵抗部分が、少なくとも１つの第１の測定ウインドウ（ＭＦ１）内で決定され、前記溶接システムの前記溶接回路間の結合の誘導部分が、前記第１の溶接回路（２−１）に印加される電流プロファイル（ＳＰ）と、前記第２の溶接回路（２−２）で検出される前記電圧進行および／または前記電流進行とに基づいて、少なくとも１つの第２の測定ウインドウ（ＭＦ２）内で決定される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の測定ウインドウ（ＭＦ１）は、前記第１の溶接回路（２−１）に印加された電流プロファイル（ＳＰ）の位相にあり、前記位相は前記印加された電流のレベルが一定である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の測定ウインドウ（ＭＦ２）は、前記印加される溶接電流のレベルが、電流パルスの立ち上がり中に上昇しているか、電流パルスの立下り中に下降している、前記第１の溶接回路（２−１）に印加される前記電流プロファイル（ＳＰ）の位相にある、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記溶接システム（１）の前記溶接回路（２−１、２−２）間の結合の抵抗部分および／または結合の誘導部分を指定する結合係数（ＫＲ、ＫＬ）が演算される、請求項４乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶接回路（２−１、２−２）間の結合の抵抗部分を指定する演算された抵抗結合係数（ＫＲ）と、前記２つの溶接回路（２−１、２−２）間の結合の誘導部分を指定する演算された誘導結合係数（ＫＬ）とは、前記溶接システム（１）の前記溶接回路（２−１、２−２）の溶接電源（４−１、４−２）のデータ格納部（９−１、９−２）又はデータベースに格納される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記演算された抵抗結合係数（ＫＲ）および前記演算された誘導結合係数（ＫＬ）は、前記溶接システム（１）のユーザーインターフェースを介してユーザに出力される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の溶接回路（２−２）で検出された前記電圧進行および／または前記電流進行は、前記第２の溶接回路（２−２）のデータ格納部（９−２）に格納される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の溶接回路（２−１）に印加される電流プロファイル（ＳＰ）は、前記第２の溶接回路（２−２）のデータ格納部（９−２）に格納されるか、もしくは通信接続（ＫＶ）を介して無線または有線で前記第１の溶接回路（２−１）から前記第２の溶接回路（２−２）へ送信される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶接システム（１）の前記溶接回路（２−１）は、前記溶接回路（２−ｉ）間の前記干渉結合を決定するために最初に相互に同期される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
演算されて格納された結合係数（ＫＲ、ＫＬ）は、他方の溶接回路（２−１）に印加される電流（Ｉ）の前記電流プロファイル（ＳＰ）に基づいて補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を決定するために利用される、請求項４乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）は、前記溶接回路（２−ｉ）の溶接電源（４−ｉ）によって生成される溶接電流を調整するために使用される調整された測定電圧（Ｕ’ＭＥＳＳ）を決定するように、前記溶接回路（２−ｉ）内に配置された溶接電源（４−ｉ）の電圧測定ユニット（８−ｉ）によって測定された測定電圧（ＵＭＥＳＳ）から差し引かれる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
１つまたは複数のワークピース（３）を同時に溶接するための溶接回路（２−ｉ）を備える溶接システム（１）であって、
前記溶接システム（１）は、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の方法によって前記溶接回路（２−ｉ）間の干渉結合を決定する結合決定ユニットを有する、溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための方法、およびこの干渉結合を補償するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接システムは、少なくとも１つのワークピースを溶接するために使用することができる１つまたは複数の溶接回路を備え得る。各溶接回路は、ワークピースを溶接するための溶接電流を供給する溶接電源を備える。溶接電源は、溶接回路内の溶融可能な溶接ワイヤ電極に電流を供給し、溶接ワイヤ電極の先端とワークピースの表面との間にアークが発生する。溶接ワイヤ電極は、溶接方法のバリエーションと使用する溶接パラメータに応じて、異なる方法でアークによって溶融される。
【０００３】
パルスアーク溶接中、増加したパルス電圧が定期的にベース電圧に重ね合わされ、ベース電流と所定の周波数及びパルス時間のパルス電流とが交互に発生する。
図１は、パルス溶接プロセスにおける時間ｔにわたる概略的な電流の進行を示す。図１に示すように、この溶接プロセスでは、溶接電流Ｉがパルス形状で高い値に上昇する。溶融槽への材料の輸送は、電流パルスに基づいて行われる。ベース電流フェーズ中、アークは低電力で燃焼し、追加の材料または溶接ワイヤ電極が溶融し、溶接槽が液体に保たれる。パルスフェーズの間に、液滴が形成され、それが磁気収縮によって解放される。パルスアーク溶接では、ワークピースへの熱の導入を減らすとともに制御することができる。その結果、比較的太い溶接ワイヤ電極を使用して薄いワークシートを溶接することができ、溶融力が高くなり、溶接プロセス中の飛沫を大幅に減らすことができる。
【０００４】
図１の溶接電流レベルの進行は、パルス幅ｔｐの電流パルスのベース電流振幅Ｉｇとパルス電流振幅Ｉｐを示す。電流パルスは、周期持続時間Ｔに従ってパルス周波数ｆで印加される。図１は、溶接電流の平均Ｉａｖをさらに示す。
【０００５】
図２は、パルス溶接プロセスの期間を示す。アークは最初（ｔ１）に低いベース電流レベルで燃焼する。電流が増加すると（ｔ２）、溶接ワイヤ電極のワイヤ端が最初に溶ける。電流がパルス電流値Ｉｐ（ｔ３）に達すると、溶接ワイヤ電極のワイヤ端が激しく溶けて液滴が形成される。この液滴は、磁気ピンチオフ効果によって抑制される。その後、電流はより低い電流値に減少し（ｔ４）、形成された液滴はさらに収縮し、溶融槽の方向へ加速される。時間ｔ５において、液滴は溶接ワイヤ電極のワイヤ端から解放される。その後、図２に示すように、溶接電流Ｉは再びベース電流値まで減少する（ｔ６）。
【０００６】
図３は、溶接システムの従来の溶接回路ＳＳＫを示す。溶接回路ＳＳＫは、溶接電源ＳＳＱの正極から負極までのすべての配線及び接続を含む。溶接回路ＳＳＫには、溶接電流Ｉが流れる。図３に概略的に示されているように、溶接回路ＳＳＫの順方向および逆方向の伝導は、それぞれ抵抗ＲとインダクタンスＬの影響を受ける。溶接回路の抵抗Ｒは、溶接電流Ｉが流れるすべての配線及び接続のすべての抵抗の合計によって形成される。溶接回路の抵抗Ｒは、次のサブ抵抗に細分できる。アース線ＲＬ−の抵抗、ケーブルアセンブリを通過するラインＲＬ＋の抵抗、および端子接続での遷移抵抗である。溶接配線の抵抗、つまりアース配線の抵抗とケーブルアセンブリを通過する配線との抵抗は、配線の断面積と導体の材質とによって決まり、通常の状況では変化しない。対照的に、端子接続の境界抵抗は、たとえば酸化または端子接続の緩みによって、比較的大きく変動する可能性がある。
【０００７】
溶接回路ＳＳＫの溶接回路インダクタンスＬは、溶接回路が動的抵抗で電流の各変化を打ち消す特性であると理解される。溶接回路ＳＳｋの溶接回路インダクタンスが大きいほど、この動的抵抗は大きくなる。
【０００８】
溶接回路ＳＳＫの溶接回路抵抗Ｒと溶接回路インダクタンスＬの両方が、溶接プロセスに影響を与える。たとえば、溶接回路の抵抗Ｒが変化すると、アーク長が変化する。
さらに、図４に示すように、溶接回路のインダクタンスＬの変化は、溶接プロセスに影響を与える。図４は、アークＬＢと溶接電源の出力ジャックでの電圧の推移と、パルス溶接プロセスの期間中の時間の経過に伴う溶接電流Ｉの推移を示す。溶接方法では、さまざまな変調タイプ、特にＩｇ／Ｉｐ変調およびＩｇ／Ｕｐ変調を使用可能である。Ｉｇ／Ｉｐ変調では、溶接電流Ｉは、期間内の各時点での所定の溶接電流目標値に正確に対応する。したがって、電流がベース電流からパルス電流に増加すると、溶接回路のインダクタンスＬの両端の電流を駆動するために必要な電圧が自動的に設定される。これには、溶接回路のインダクタンスＬが電流の上昇に影響を与えないというＩｇ／Ｕｐ変調よりも優れている。対照的に、Ｉｇ／Ｕｐ変調では、この変調のパルス電圧が一定に保たれるため、電流の上昇は溶接回路ＳＳＫの溶接回路インダクタンスＬによって変化する。ただし、Ｉｇ／Ｉｐ変調では、溶接回路ＳＳｋの溶接電源ＳＳＱから十分な電圧が供給されている場合にのみ、電流の上昇率を一定に保つことができる。しかしながら、溶接回路ＳＳＫの個々の電圧の合計が、溶接電源ＳＳＱの最大出力電圧を超えると、このしきい値が満たされる。この場合、溶接電流の上昇は遅く、溶接プロセスが変化する。
【０００９】
図５は従来の溶接回路ＳＳＫの電圧の構成を模式的に示す。電圧Ｕａ、つまり電源の出力端子の電圧は、サブ電圧Ｕｓｋ、ＵＬ、およびＵｐｕｌｓで構成される。ここで、Ｕｓｋ＝Ｉｐ・Ｒｓｋ、ＵＬ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔであり、Ｕｐｕｌｓは使用されるシールドガス、材料、アーク長とは独立している。
【００１０】
電圧Ｕｓｋは、溶接回路の抵抗Ｒとパルス電流Ｉｐに依存しない。
電圧ＵＬは、インダクタンスＬと電流ｄｉ／ｄｔの変化率に依存する。
図６に概略的に示されているように、複数の溶接電源ＳＳＱが溶接システムで使用される場合、溶接回路ＳＳＫ間の結合が発生する。溶接電源ＳＳＱの電流ラインは、特定の領域を囲む導体ループを形成する。このタイプの２つのフィールドまたは領域が重なるときはいつでも、一方の導体ループの電流Ｉに変化があると、電圧Ｕが他方の導体ループに誘導される。２つの領域またはフィールドが重なり、２つのフィールドまたはループ間の距離が小さいほど、誘導電流Ｕが大きくなる。溶接システムのさまざまな溶接電流ＳＳＫは、結合が不十分な変圧器のように動作する。
【００１１】
溶接システムの溶接電流ＳＳＫ間の結合は、溶接中のプロセスの動作に影響を与える。溶接回路ＳＳｋに印加される電流パルスごとに、電圧Ｕが他の溶接回路ＳＳＫの配線に誘導される。これは、両方向または双方向で生じる。溶接回路ＳＳＫに誘導された電圧Ｕは、他の溶接電源に電流の流れを生じさせる。この流れの効果は、アークＬＢの抵抗の変化のように作用する。溶接回路ＳＳＫでは、図６に概略的に示すように、追加の電圧源がある程度オンになり、他の溶接電源ＳＳＱによって制御される。２つの溶接電源ＳＳＱは同期して動作せず、特にパルス周波数が異なるため、アーク長のビートまたは変動が発生する可能性がある。これは、パルス周波数の小さな周波数差で最も顕著になる。
【００１２】
溶接システムの溶接回路ＳＳＫ間の相互影響を小さく保つために、従来、溶接回路ＳＳＫの配線を密に平行に敷設することにより、各誘導領域を最小化することが試みられてきた。さらに、従来、溶接回路ＳＳＫを空間的に分離することが試みられている。
【００１３】
しかし、多くの場合、この従来の手順は実際には実行できない。これは、一般的な製造条件の結果として、溶接システムの異なる溶接回路ＳＳＫの配線を適切に敷設することができないためである。また、溶接回路ＳＳＫの配線を適切に敷設するための知識も認識もない場合が多い。さらに、溶接回路ＳＳＫの配線が適切に配置されていても、これによって溶接回路ＳＳＫ間の結合がどの程度減少し、残りの残留結合が溶接プロセスにどの程度ワークピースに悪影響を与えるかを推定することはほとんど不可能である。
【発明の概要】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための方法を提供することである。
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法によって達成される。
【００１５】
したがって、本発明は、以下のステップを含む、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための方法を提供する。
前記溶接システムの第１の溶接回路（送信溶接回路）に所定の電流プロファイルを印加すること、
前記溶接システムの少なくとも１つの第２の溶接回路（受信溶接回路）に誘導される電圧進行および／または電流進行を検出すること、
前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流の電流プロファイルと、前記第２の溶接回路（受信溶接回路）で検出される電圧進行および／または電流進行とに基づいて、前記送信溶接回路と前記受信溶接回路との間の干渉結合を決定すること、
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法の１つの可能な実施形態では、前記溶接システムの個々の溶接回路は、前記溶接回路間の干渉結合を決定するために閉じられる。この目的のために、溶接トーチチップ（接触パイプ）は、いずれの場合もワークピースと短絡し得る。
【００１６】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流プロファイルは、１つまたは複数の電流パルスを有する。
【００１７】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記溶接システムの前記溶接回路間の結合の抵抗部分が、少なくとも１つの第１の測定ウインドウ内で決定され、前記溶接システムの前記溶接回路間の結合の誘導部分が、前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流プロファイルと、前記第２の溶接回路（受信溶接回路）で検出される電圧進行および／または電流進行とに基づいて、少なくとも１つの第２の測定ウインドウ内で決定される。
【００１８】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記第１の測定ウインドウは、印加される電流のレベルが一定である、前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流プロファイルの位相にある。
【００１９】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらに可能な実施形態では、前記第２の測定ウインドウは、印加される溶接電流のレベルが、電流パルスの立ち上がり中に上昇しているか、電流パルスの立下り中に下降している、前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流プロファイルの位相にある。
【００２０】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記溶接システムの前記溶接回路間の結合の抵抗部分および／または結合の誘導部分を指定する結合係数が演算される。
【００２１】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記溶接回路間の結合の抵抗部分を指定する演算された抵抗結合係数と、２つの溶接回路間の結合の誘導部分を指定する演算された誘導結合係数とは、前記溶接システムの前記溶接回路の溶接電源のデータ格納部に格納される。
【００２２】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記演算された抵抗結合係数および前記演算された誘導結合係数は、前記溶接システムのユーザーインターフェースを介してユーザに出力される。
【００２３】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記第２の溶接回路（受信溶接回路）で検出された電圧進行および／または電流進行は、前記第２の溶接回路のデータ格納部に格納される。
【００２４】
好ましくは、この目的のために、個別に印加された電流の振幅および送信電源の電流の変化率について、誘導電圧値、すなわち受信電源によって測定された電圧値は、場合毎に前記受信電源内に表の形式で格納される。
【００２５】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記第１の溶接回路（送信溶接回路）に印加される電流プロファイルは、前記第２の溶接回路（受信溶接回路）のデータ格納部に格納されるか、もしくは通信接続を介して無線または有線で前記第の１溶接回路から前記第２の溶接回路へ送信される。
【００２６】
起動同期が行われている場合、前記受信溶接回路の前記受信電源に格納されている電流プロファイルのバリアントが使用可能である。言い換えれば、前記結合電圧が決定されつつあるとき、トリガーパルスは、前記格納された電流の進行が電圧測定に割り当てられるように（表）、前記送信電源によって事前に生成される。したがって、この変形は、テーブルの電圧値を生成するために、電流プロファイルを受信源に直接送信する必要がない。
【００２７】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記溶接システムの前記溶接回路は、前記溶接回路間の前記干渉結合を決定するために最初に相互に同期される。
【００２８】
本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記演算されて格納された結合係数は、他方の溶接回路に印加される電流プロファイルに基づいて補償電圧を決定するために利用される。
【００２９】
溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、前記補償電圧は、溶接電源によって生成される溶接電流を調整するために使用される調整された測定電圧を決定するように、前記溶接回路内に配置された溶接電源の電圧測定ユニットによって測定された測定電圧から差し引かれる。
【００３０】
本発明はさらに、１つまたは複数のワークピースを同時に溶接するための溶接回路を備える溶接システムを提供し、前記溶接システムは、前記溶接回路間の干渉結合を決定する方法によって、前記溶接回路間の干渉結合を決定する結合決定ユニットを有し、前記方法は、次のステップを有する。
【００３１】
前記溶接システムの第１の（送信）溶接回路に所定の電流プロファイルを印加すること、
前記溶接システムの第２の（受信）溶接回路に誘導される電圧進行および／または電流進行を検出すること、
前記第１の（送信）溶接回路に印加される電流プロファイルと、前記第２の（受信）溶接回路で検出される電圧進行および／または電流進行とに基づいて、前記溶接システムの前記（送信及び受信）溶接回路間の干渉結合を決定すること、
本発明のさらなる目的は、溶接システムの溶接回路間の最初に決定された干渉結合を低減または補償することである。
【００３２】
したがって、さらなる態様において、本発明は、別の溶接電源（送信溶接電源）からの、ワークピースを溶接するための溶接電源（受信溶接電源）によって提供される溶接電流への干渉の影響を補償する方法を提供する。この補償方法は、次のステップを含む。
【００３３】
他方の溶接電源（送信溶接電源）によって提供される溶接電流の進行に基づいて演算される補償電圧を提供すること、
補正された測定電圧を決定するために、溶接電源（受信溶接電源）の電圧測定ユニットによって測定された測定電圧から補償電圧を差し引くこと、
補正された測定電圧の関数として、前記溶接電源（受信溶接電源）によって生成される溶接電流を調整すること。
【００３４】
ワークピースを溶接するための溶接電源によって提供される溶接電流への、同じまたは異なるワークピースに使用される別の溶接電源（送信溶接電源）からの干渉の影響を補償するための本発明による補償方法の一つの可能な実施形態では、補償電圧は、他方の溶接電源（送信溶接電源）によって提供される溶接電流の進行の電流プロファイルと、格納されている結合係数とに基づいて演算される。
【００３５】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、前記格納された結合係数は、抵抗結合係数および少なくとも１つの誘導結合係数を含む。
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、他方の溶接電源（送信溶接電源）の溶接電流進行の電流プロファイルが、前記溶接電源（受信溶接電源）の電流プロファイ格納部またはデータ格納部から読み出される。
【００３６】
この目的のために、好ましくは、前記送信溶接電源の電流進行と、前記受信溶接電源に格納された電流進行データとの適切な同期が存在する。
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、他方の溶接電源（送信溶接電源）の溶接電流進行の電流プロファイルが、前記他方の溶接電源（送信溶接電源）から前記溶接電源（受信溶接電源）の演算ユニットへ無線または有線で送信される。
【００３７】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、前記他方の溶接電源（送信溶接電源）の溶接電流進行の電流プロファイルが、関連する時間の値に沿って電流レベルと電流レベルの変化とを含む。
【００３８】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、溶接電源（受信溶接電源）の演算ユニットによって演算された補償電圧は、補正された測定電圧を決定するために、前記溶接電源（受信溶接電源）の電圧測定ユニットによって測定された測定電圧から、溶接電源（受信溶接電源）の補償ユニットによって連続的に差し引かれる。
【００３９】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、前記補正された測定電圧を使用して前記調整ユニットによって調整される前記溶接電流は、前記溶接電源（受入溶接電源）の溶接電流の配線を介して前記ワークピースを溶接するための溶接トーチに供給される。
【００４０】
さらなる態様では、本発明は、ワークピースを溶接するための溶接トーチに溶接電流の配線を介して供給することができる溶接電流を生成するための溶接電源を提供し、溶接電源は以下を有する。
【００４１】
同じまたは異なるワークピースを溶接するために使用される別の溶接電源の溶接電流の進行の関数として補償電圧を演算するのに適した演算ユニットと、
補正された測定電圧を決定するために、演算ユニットによって演算された補償電圧を、溶接電源の電圧測定ユニットによって測定された測定電圧から差し引くのに適した補償ユニットと、を有し、該補正された測定電圧は、前記溶接電源によって生成される前記溶接電流を調整するために前記溶接電源の調整ユニットによって使用される。
【００４２】
本発明による溶接電源の１つの可能な実施形態では、前記溶接電源の演算ユニットは、前記他方の溶接電源（送信溶接電源）によって提供される前記溶接電流の電流プロファイルに基づき、かつデータ格納部またはデータベースに格納されている結合係数に基づいて補償電圧を演算する。
【００４３】
本発明による溶接電源のさらなる可能な実施形態では、前記他方の溶接電源（送信溶接電源）の溶接電流の電流プロファイルが、関連する時間の値に沿って電流レベルと電流レベルの変化とを含む。
【００４４】
本発明による溶接電源のさらなる可能な実施形態では、前記他方の溶接電源の溶接電流の電流プロファイルは、前記他方の溶接電源（送信溶接電源）から受信されるか、または前記溶接電源の電流プロファイル格納部から同期して読み出される。
【００４５】
本発明による溶接電源のさらなる可能な実施形態では、前記補償電圧を演算するために提供される、前記溶接電源の演算ユニットは、以下を有する。
前記補償電圧の抵抗部分を演算するために、前記電流プロファイル内の現在の電流レベルに抵抗結合係数を乗算する第１の乗算器と、
前記補償電圧の誘導部分を演算するために、前記電流プロファイル内の電流レベルの現在の変化に誘導結合係数を乗算する第２の乗算器と、
前記補償電圧の前記抵抗部分と前記補償電圧の前記誘導部分とを加算して前記補償電圧を演算する加算器と、を有する。
【００４６】
本発明はさらに、１つまたは複数のワークピースを溶接するために共同で操作される少なくとも２つの溶接電源を備える溶接システムを提供する。
溶接電流の配線を介して１つまたは複数のワークピースを溶接するための溶接トーチに供給され得る溶接電流を生成するために提供される各溶接電源であって、各溶接電源は以下を有する。
【００４７】
前記溶接システムの別の溶接電源の溶接電流の進行の関数として補償電圧を演算するのに適した演算ユニットと、
補正された測定電圧を決定するために、演算ユニットによって演算された補償電圧を、溶接電源の電圧測定ユニットによって測定された測定電圧から差し引くのに適した補償ユニットと、を有し、該補正された測定電圧は、前記溶接電源によって生成される前記溶接電流を調整するために前記溶接電源の調整ユニットによって使用される。
【００４８】
以下、本発明の様々な態様の可能な実施形態を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、従来のパルス溶接プロセスにおける電流の進行を示す。
【図２】図２は、図１に示したパルス溶接プロセス中の電流の進行を示す。
【図３】図３は、従来の溶接回路の概略図を示す。
【図４】図４は、従来のパルス溶接プロセスの期間の電圧進行と電流進行を示す。
【図５】図５は、従来の溶接回路の電圧成分を示す概略図である。
【図６】図６は、異なる溶接回路間の結合の概略図であり、本発明の根底にある技術的問題を示す。
【図７】図７は、本発明の第１の態様による、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための方法の実施形態を示す簡単なフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、２つの溶接回路を含む溶接システムの概略図であり、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための、図７に示される本発明による方法の動作モードを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、２つの溶接回路を含む溶接システムの概略図であり、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための、図７に示される本発明による方法の動作モードを示す。
【図９】図９は、２つの溶接回路を含む溶接システムの概略図であり、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための、図７に示される本発明による方法をさらに示す。
【図１０】図１０は、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための、図７に示される本発明による方法の可能な実施形態を示す信号の進行を示す。
【図１１】図１１は、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を決定するための、図７に示される方法の可能な実施形態における動作モードを示すさらなる信号の進行を示す。
【図１２】図１２は、本発明のさらなる態様による、同じワークピースを溶接するために使用される別の溶接電源から、ワークピースを溶接するための溶接電源によって提供される溶接電流への干渉の影響を補償するための本発明による方法の可能な実施形態を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２に示される通信方法の実施形態の動作モードを示す信号の進行を示す。
【図１４】図１４は、溶接システムの２つの回路間の結合効果を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明による結合補償なしの電源の概略図である。
【図１６】図１６は、図１２に示される補償方法による、本発明による結合補償を備えた電源の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明による方法または装置は、溶接システムで同時に操作される溶接電源間の相互影響を低減または排除するのに役立つ。この目的のために、本発明の第１の態様では、最初に、溶接システムの溶接回路間の既存の干渉結合が決定される。本発明のさらなる態様では、決定された干渉は、その後補償される。
【００５１】
図７は、本発明の第１の態様による、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を決定するための方法の実施形態を示すフローチャートである。このタイプの溶接システム１は、例として図８に示されている。
【００５２】
図７に示す実施形態では、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を決定するための本発明による方法は、実質的に３つのステップを含む。
第１のステップＳ１では、所定の電流プロファイルが前記溶接システム１の第１の溶接回路２−１（送信溶接回路）に印加される。
【００５３】
さらなるステップＳ２において、前記溶接システムの第２の溶接回路２−２（受信溶接回路）に誘導される電圧進行Ｕ（ｔ）および／または電流進行Ｉ（ｔ）が検出される。
最後にステップＳ３において、前記第１の溶接回路２−１（送信溶接回路）に印加される電流の電流プロファイルＳＰと、前記第２の溶接回路２−２（受信溶接回路）で検出される電圧進行および／または電流進行とに基づいて、前記溶接回路２−１、２−２間、即ち前記送信溶接回路と前記受信溶接回路との間の干渉結合が決定される。
【００５４】
図８は、例として、ワークピース３を同時に溶接するために使用される２つの溶接回路２−１、２−２を含む溶接システム１を示している。図８に示すように、２つの溶接回路２−１、２−２は、それぞれ溶接電源４−１、４−２を含む。電流Ｉは、いずれの場合も供給ライン５−１、５−２を介してワークピース３に供給され得る。さらに、図８に示すように、各溶接回路２−１、２−２の電流Ｉは、いずれの場合も、関連する戻り線またはアース線６−１、６−２を介して、関連する溶接回路２−１、２−２の溶接電源４−１、４−２に戻される。溶接回路２−１の供給ライン５−ｉおよびドレインライン６−ｉの各々は、溶接回路２−１の溶接電源４−ｉの極１２ａ、１２ｂに接続されている。
【００５５】
図８に示すように、溶接システム１の２つの溶接回路２−１、２−２は、溶接回路間の干渉結合を決定するために好ましくは閉じられている。図８に示される回路構成は、溶接システム１の溶接回路２−１と溶接システム１の第２の溶接回路２−２との間の干渉結合を決定するのに適している。この目的のために、第１のステップＳ１において、最初に、所定の電流プロファイルＳＰが、図８に概略的に示されるように、溶接システム１の２つの溶接回路のうちの１つ、例えば第１の溶接回路２−１に印加される。第１の溶接回路２−１に印加される電流プロファイルＳＰは、好ましくは、１つまたは複数の電流パルスを有する。他方の溶接回路２−２の溶接電源４−２では、図８に概略的に示すように、誘導電圧の進行Ｕが検出されて格納される。したがって、溶接システム１の第２の溶接回路２−２で誘導される電圧進行および／または電流進行は、ステップＳ２で検出され、好ましくは格納される。続いて、溶接電源４−２において、好ましくは統合された演算ユニット７−２を介して、溶接回路２−１、２−２間の干渉結合が、第１の溶接回路２−１に印加された電流の電流プロファイルＳＰと、検出器ユニットまたは測定ユニット８−２によって第２の溶接回路２−２で検出された電圧進行Ｕおよび／または電流進行とに基づいて決定または演算される。これに関連して、溶接回路２−ｉ間の結合の部分と、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分とが決定または演算される。好ましい実施形態では、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の抵抗部分は、少なくとも１つの第１の測定ウインドウＭＦ１において決定され、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分は、少なくとも１つの第２の測定ウインドウＭＦ２において決定される。結合の抵抗部分を決定するための第１の測定ウインドウＭＦ１は、第１の溶接回路２−１に印加される電流プロファイルＳＰの位相内に位置する。ここで、該位相は、印加される電流Ｉの電流レベルが、図１０にも示されるように一定である。溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分を決定するための第２の測定ウインドウＭＦ２は、第１の溶接回路２−１に印加される電流プロファイルの位相に位置することが好ましい。ここで、印加される電流の電流レベルは、電流パルスの立ち上がり中に上昇するか、または電流パルスの立ち下がり中に下降する。図１０は、電流パルスの立ち上がり中の結合の誘導部分を決定するための測定ウインドウＭＦ２を示す。測定された電圧Ｕ２の誘導部分は、好ましくは、送信溶接電源４−１における電流の変化中の受信溶接電源４−２における電圧時間領域を決定し、それから抵抗電圧部分を差し引くことによって算出される。好ましくは、結合の誘導部分および抵抗部分の平均電圧は、互いに別々に算出および評価される。好ましくは、結合係数ＫＲ、ＫＬは、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の結合の抵抗部分および結合の誘導部分を示すように算出される。１つの可能な実施形態では、溶接回路２−ｉ間の結合の抵抗部分を示す算出されたオーミック結合係数ＫＲと、溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分を示す算出された誘導結合係数ＫＬとは、溶接システム1の溶接電源４−１、４−２のデータ格納部９−��、９−２に格納される。１つの可能な実施形態では、算出された抵抗結合係数ＫＲおよび算出された誘導結合係数ＫＬは、ユーザーインターフェースを介して溶接システム１のユーザに出力される。
【００５６】
抵抗結合係数ＫＲに反映される結合の抵抗部分は、両方の電源４−１、４−２の電流が流れるライン部分が２つの溶接回路２−１，２−２にあるかどうかを示す。結合の抵抗部分ＲＫｏｐｐｅｌは、ミリオームで示されることが好ましい。
【００５７】
ＲＫｏｐｐｅｌ＝ＵＥｍｐｆａｅｎｇｅｒ／ＩＳｅｎｄｅｒ、
ここで、ＲＫｏｐｐｅｌは２つの溶接回路２−１、２−２の共有ライン部分の抵抗であり、ＵＥｍｐｆａｅｎｇｅｒは受信溶接電源４−２によって受信側で検出された電圧である。
【００５８】
ＩＳｅｎｄｅｒは、送信溶接回路２−１に印加される電流Ｉ１である。
２つの溶接回路２−１、２−２の共有ライン部分は避けるべきである。換言すると、結合の抵抗部分を可能な限り低く保つことを試みる。
【００５９】
２つの溶接回路２−１、２−２間の結合の誘導部分は、相対的な２つの溶接回路の空間的配置、特に２つの溶接回路間の距離を反映し、ミリヘンリーで示される。
Ｌｋｏｐｐ＝Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄ／（ｄｉ／ｄｔＳｅｎｄｅｒ）、
ここで、Ｌｋｏｐｐは結合インダクタンスを表す。
【００６０】
Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄは、受信溶接回路２−２で誘導される電圧Ｕ２であり、ｄｉ／ｄｔＳｅｎｄｅｒは、送信溶接回路２−１で行われる電流Ｉ１の変化を表す。
結合測定の決定された値、換言すれば、溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分および抵抗部分は、好ましくは、演算ユニット７−ｉによって演算出され、一実施形態ではユーザーインターフェースを介した溶接システム１のユーザに出力される。１つの可能な実施形態では、算出された結合インダクタンスＬＫｏｐｐｅｌは、送信溶接回路２−１のインダクタンスＬ１に関連しており、例えばパーセンテージでユーザに表示され得る。これには、ミリヘンリーの単位がユーザにとって比較的理解しにくく、さらに溶接回路の通常の溶接回路インダクタンスと混同されやすいため、ユーザーディスプレイを介した表示がより理解しやすいという利点がある。パーセントで示される相対結合インダクタンス（ＩＫｃｐｐｅｌ＝ＬＫｏｐｐｅｌ／Ｌ）は直感的に理解しやすく、相対結合インダクタンスＩＫｃｐｐｅｌの理想値は０％であり、即ち溶接回路２−ｉ間に結合はない。
【００６１】
また、１つの可能な実施形態では、結合ＲＫｏｐｐｅｌのオーミック部分は、送信溶接回路２−１（ｒＫｏｐｐｅｌ＝ＲＫｏｐｐｅｌ／Ｒ）に関連し得る。相対抵抗部分ｒＫｏｐｐｅｌについてｒＫｏｐｐｅｌ＞０％の値は、両電流Ｉ１、Ｉ２が流れている２つの溶接回路２−１、２−２の間に共有ライン部分があることを示す。これは避けるべきである。したがって、結合ｒＫｏｐｐｅｌの相対抵抗部分の値を０％にする必要がある。
【００６２】
溶接システム１の１つの可能な実施形態では、第１の溶接回路２−１の溶接電源４−１と第２の溶接回路２−の溶接電源４−２との間に無線または有線通信接続ＫＶが存在する。この実施形態では、溶接システム１の第１の溶接電源４−１によって第１の溶接回路２−１に印加かつ提供された電流プロファイルＳＰは、通信接続ＫＶを介して溶接電源４−２へ送信される。第２の溶接回路２−２では、このようにして生じた誘導電圧進行および／または電流進行が検出される。さらなるステップにおいて、２つの溶接回路２−１、２−２間の干渉結合は、その後、通信接続ＫＶを介して伝達または送信される、第１の溶接回路２−１に印加される電流Ｉの電流プロファイルＳＰと、第２の溶接回路２−２において検出される電圧信号及び／又は電流進行とに基づいて、演算ユニット７によって決定または演算され得る。
【００６３】
代替の実施形態では、通信接続ＫＶは存在せず、溶接システム１の２つの溶接回路２−１、２−２の２つの溶接電源４−１、４−２の間でデータ交換は行われない。結合係数ＫＦの演算、または溶接回路２−ｉ間の干渉結合の決定は、２つの溶接電源４−１、４−２間のデータ接続がなくても実行可能である。この実施形態では、必要なデータは、受信溶接電源４−２のデータ格納部９−２にすでに格納されている。この別例の構成では、データ格納部９−１の送信溶接電源４−１に格納された電流プロファイルＳＰ（ｄｉ／ｄｔ／電流レベルおよび時間値）は、受信溶接電源４−２のデータ格納部９−２にも格納される。その結果、受信溶接電源４−２内に存在する演算ユニット７−２は、通信接続ＫＶを介した２つの溶接電源４−１、４−２間で交換されるべきデータを要することなく、誘導結合係数ＫＬおよび抵抗結合係数ＫＲの演算を行うことができる。この実施形態では、第１の溶接回路２−１に印加される電流プロファイルＳＰは、同様に、第２の溶接回路２−２のデータ格納部９−２に格納され、対応する補償電圧ＵＫｏｍｐを算出するために利用することができる。
【００６４】
１つの可能な実施形態では、印加電流プロファイルＳＰの開始時間は、種々の位相または測定ウインドウＭＦが同期されるように、測定ユニット８−２によって測定された測定信号を使用して、受信溶接電源４−２における電圧の変化として検出され得る。これが可能なのは、送信溶接電源４−１の時間プロファイルまたは電流プロファイルＳＰが、データ格納部９−２の受信溶接電源４−２に格納されているためである。
【００６５】
１つの可能な実施形態では、溶接回路２−ｉ間の結合が弱い場合でも、受信機、即ち受信溶接電源４の検出器８−２を同期させるように、電流（ｄｉ／ｄｔ）の比較的急な上昇を有する第１の数の送信機同期サイクルを開始することができる。その後の時間ウインドウにおいて、実際の測定プロファイルシーケンスを続けて開始できる。
【００６６】
溶接システム１の図８Ａに示される実施形態では、２つの溶接回路２−１、２−２は、特にワークピース３を介して共有ライン部分を有しないが、ワークピース３を介して短絡される。溶接システム１の図８Ｂに示される実施形態では、２つの異なるワークピース３−１、３−２を溶接するための２つの溶接回路２−１、２−２が提供される。第２の溶接回路２−２のアース線または戻り線６−２が、第１の溶接回路２−１のアース線または戻り線６−１ノードＫで分岐しているため、図９に示す実施形態の２つの溶接回路２−１、２−２は、共有線部分を有する。したがって、図９に示される共有線部分は、第１の溶接回路２−１のアース線６−１の部分と、ワークピース３を介した線接続とを含む。測定された結合ｒＫｏｐｐｅｌの抵抗部分は、抵抗結合係数ＫＲに反映されており、このタイプの共有ラインの存在を示す。
【００６７】
算出された結合係数ＫＬ、ＫＲは、記憶することができ、１つの可能な実施形態では、第１の溶接回路２−１に印加される電流Ｉ１の電流プロファイルＳＰに基づいて補償電圧ＵＫｏｍｐを決定するために利用される。１つの可能な実施形態では、溶接動作中に溶接電源４−１によって生成される溶接電流ＩＳを調整するために使用することができる補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを決定するために、決定された補償電圧ＵＫｏｍｐは、溶接動作中に測定された電圧ＵＭｅｓｓから差し引かれる。電圧ＵＭｅｓｓは、好ましくは、第１の溶接回路２−１内に配置された溶接電源４−１の電圧測定ユニット８−１によって測定される。
【００６８】
図１０は、例として、本発明による溶接システム１における測定サイクルの信号進行を示す。図示される例では、このタイプの複数の、例えば２０の測定サイクルが、送信溶接電源４−１によって例えば３０ミリ秒の時間間隔で出力され、個々のサイクルの測定値ｔ０からｔ１（ＭＦ２）及びｔ２からｔ３（ＭＦ１）が平均化される。
【００６９】
図１０では、第１の曲線Ｉは、送信溶接回路２−１の電流進行Ｉ１を示す。さらなる曲線ＩＩは、送信溶接回路２−１の電圧進行Ｕ１を示す。さらなる曲線ＩＩＩは、受信溶接回路２−２の電圧進行Ｕ２を示す。図１０に示されるように、時間ｔ２と時間ｔ３との間は、第１の溶接回路２−１の溶接電源４−１によって印加される電流プロファイルＳＰのレベルは一定であり、２つの溶接回路間の干渉結合の抵抗部分を決定するための測定ウインドウＭＦ１を形成する。溶接システム１の２つの溶接回路２−１、２−２間の結合の抵抗部分は、第１の測定ウインドウＭＦ１内で決定され得る。この第１の測定ウインドウＭＦ１は、溶接回路２−１に印加された電流プロファイルＳＰの位相にあり、該位相は、印加電流Ｉ１のレベルが一定である。
【００７０】
これに対して、時間ｔ０とｔ１（ＭＦ１）との間で、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分が決定される。図１０に示すように、ｔ０とｔ１との間のこの期間は、印加電流Ｉ１のレベルＳＰが電流パルスの立ち上がり中に比較的大きく上昇する第２の測定ウインドウＭＦ２を形成する。溶接システム１の溶接回路２−１間の結合の誘導部分は、第１の溶接回路２−１に印加された電流プロファイルＳＰと、第２の溶接回路２−２で決定される電圧進行および／または電流進行とに基づき、第２の測定ウインドウＭＦ２内で決定される。この第２の測定ウインドウＭＦ２は、第１の溶接回路２−１に印加された電流プロファイルＳＰの位相にあり、その位相は、印加電流Ｉ１のレベルが電流パルスの立ち上がり中に上昇する箇所である。これに代えて、第２の測定ウインドウＭＦ２は、第１の溶接回路２−１に印加された電流プロファイルＳＰの位相にあり、その位相は、印加電流Ｉ１のレベルが電流パルスの立ち下がり中に下降する箇所であってもよい。図１０に示すように、結合の抵抗部分の決定または測定は、結合の誘導部分の決定とは異なる測定ウインドウＭＦで行われる。
【００７１】
１つの可能な実施形態では、抵抗電圧部分は、第１の測定ウインドウ（ＭＦ１ｎ）内で第１の溶接回路２−１に現在流れている送信電流Ｉ１と、ｔ２とｔ３との間（ＭＦ１ｎ−１）の位相における前のサイクルで決定された抵抗とから算出され得るものであり、測定値から差し引かれる。たとえば、２５マイクロ秒ごとに測定値が保存され、そこから抵抗電圧部分が差し引かれる。抵抗部分を差し引いた個々の測定値は、位相ｔ０からｔ１（第２の測定ウインドウＭＦ２）の間で加算され得る。これから、ｔ１の終わりに算術平均が算出され得る。次に、位相の算術平均から、複数のサイクル、たとえば２０サイクルにわたる平均が算出され得る。
【００７２】
この演算された電圧平均Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄおよび送信電流進行における電流ｄｉ／ｄｔの変化から、１つの可能な実施形態では、結合誘導性ＫＬは、以下の式を使用して演算され得る。
【００７３】
Ｌｋｏｐｐ＝Ｕｅｍｆ＿ｉｎｄ／（ｄｉ／ｄｔ送信機）
図１１は、このタイプの測定サイクルを例として示す。
１つの可能な実施形態では、実際の結合係数を測定する前に、ユーザによる溶接システム１の起動後、送信溶接電源４−１が設定される同期シーケンスが行われる。例えば、このタイプの同期シーケンスは、上記で定義された送信溶接電源４−１のボタンを押すことによって開始され得る。
【００７４】
すると、送信溶接電源４−１は、例えば１０００Ａ／ミリ秒の立ち上がり勾配と５００Ａの目標電流とを有する電流パルス（送信起動パルス）を短絡した送信溶接回路２−１に供給する。
【００７５】
磁気結合を介して、電圧Ｕ２が、同様に短絡された受信溶接回路２−２内で誘導される。電圧Ｕ２のレベルは、２つの溶接回路２−１、２−２の配線の敷設に依存するとともに、測定ユニット８−２によって受信溶接電源４の出力端子で測定される。１つの可能な実施形態では、送信起動パルスは、絶対電圧値または電圧進行を評価することによって、あるいは所定の時間間隔にわたる変化率、換言すれば差動的に変化率を評価することによって、受信溶接電源４−２にて検出され得る。
【００７６】
電圧Ｕ２が、例えば受信溶接電源４−２で事前設定された０．５Ｖの値を超える場合、１つの可能な実施形態では、送信溶接電源４−１のものと同一の測定シーケンス計画を開始することができる。
【００７７】
受信機での送信溶接電流の上昇の検出は、受信溶接電源４−２内に誘導された電圧Ｕの電圧ｄｕ／ｄｔの変化が検出されるという点でも起こり得る。この目的のために、電圧差は、連続的に検出された電圧信号から、例えば２５マイクロ秒の時間間隔で演算され得る。例えば、この電圧差が例えば０．２Ｖの値を超える場合、送信溶接電源４−１のものと同一の測定シーケンス計画を起動することができる。
【００７８】
さらなる可能な実施形態では、２つの評価方法の組み合わせ、即ち絶対評価および差分評価の組み合わせが可能である。
したがって、図８Ａ、図８Ｂ、及び図９に示される溶接システム１は、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を決定する結合決定ユニットを有する。１つの可能な実施形態では、溶接システム１の一方または両方の溶接電源４−１は、このタイプの結合決定ユニットまたは算出ユニット７−ｉを有する。代替の実施形態では、溶接システム１の結合決定ユニットは、好ましくは溶接システム１の各種の溶接電源２−ｉに接続され、無線または有線通信接続ＫＶを介して通信する別体のユニットによって形成され得る。結合決定ユニットは、図７に示す決定方法を実行するように構成されている。
【００７９】
結合係数ＫＬ、ＫＲが図７に示される方法を使用して決定されると、この決定された干渉の影響の自動補償が、本発明のさらなる態様による補償方法によって行われることが好ましい。図１２は、同じワークピース３を溶接するために使用される別の溶接電源４から、ワークピース３を溶接するための溶接電源４によって提供される溶接電流Ｉｓへの干渉の影響を補償するための補償方法の可能な実施形態のフローチャートである。
【００８０】
図１２に示される実施形態では、本発明による補償方法は、３つの主要なステップを含む。
第１のステップＳＡにおいて、他方の溶接電源４−１によって提供される他方の溶接電源４−１の溶接電流の進行に基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐは、（受信）溶接電源４−２の演算ユニット７−２によって演算される。他方の溶接電源４−１によって提供される電流進行Ｉ１の電流プロファイルＳＰと記憶された結合係数ＫＦとに基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐは、溶接電源４−２の演算ユニット７−２によって演算され得る。あるいは、この電流プロファイルＳＰは、溶接電源４−２のローカルデータ格納部０−２にすでに存在している。結合係数ＫＦは、抵抗結合係数ＫＲおよび少なくとも１つの誘導結合係数ＫＬを含み、例えば溶接電源４−２のデータ格納部９−２に格納される。あるいは、補償電圧ＵＫｏｍｐは、他方の（送信）溶接電源４−１の演算ユニット７−１によって演算されてもよく、演算された補償電圧ＵＫｏｍｐは、次に通信接続ＫＶを介して（受信）溶接電源４−２へ送信される。
【００８１】
さらなるステップＳＢにおいて、ステップＳＡにおいて演算ユニットによって演算された補償電圧は、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを決定するために、溶接電源４−２の電圧測定ユニット８−２によって測定された測定電圧ＵＭｅｓｓから差し引かれる。１つの可能な実施形態では、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを決定すべく、溶接電源４−２の演算ユニット７−２によって演算された補償電圧ＵＫｏｍｐ、または通信接続を介して送信された補償電圧ＵＫｏｍｐは、（受信）溶接電源４−２の電圧測定ユニット８−２により測定された測定電圧ＵＭｅｓｓから、（受信）溶接電源４−２の演算ユニット１０−２によって連続的に差し引かれる。
【００８２】
さらなるステップＳＣにおいて、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの関数として、溶接電源４−２によって生成される溶接電流Ｉｓが調整される。１つの可能な実施形態では、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓによって調整された溶接電流ＩＳは、溶接電源４−２の溶接電流ライン５−２を介してワークピース３を溶接するために溶接トーチ１３−２に供給され得る。本発明による補償方法の１つの可能な実施形態では、他方の溶接電源４−１の溶接電流進行ＩＳの電流プロファイルＳＰが、溶接電源４−２の格納部９−２から読み出される。本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、他方の溶接電源４−１の溶接電流進行ＩＳの電流プロファイルＳＰが、他方の溶接電源４−１から溶接電源４−２の演算ユニット７−２へ無線または有線で送信され、演算ユニット７−２は、送信された溶接電流の進行と格納された結合係数ＫＦとに基づいて補償電圧ＵＫｏｍｐを演算する。溶接プロセスの実行中に、プロセスの状態（短絡）に応じて動的に生成され、周期的ではなく事象に基づく態様の電流の進行もある。したがって、溶接プロセスの実行中に行われる補償では、結合電圧の正しい補償を達成するために、送信機の電流プロファイルが受信機に直接送信される。他方の溶接電源４−１の溶接電流進行ＩＳの電流プロファイルＳＰが、関連する時間の値に沿って電流レベルと電流レベルの変化とを含むことが好ましい。補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを決定すべく、溶接電源４−２の演算ユニット７−２によって演算された補償電圧ＵＫｏｍｐは、その後、溶接電源４−２の電圧測定ユニット８−２により測定された測定電圧ＵＭｅｓｓから、溶接電源４−２の演算ユニット１０−２によって連続的に差し引かれ得る。この補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓは、その後、溶接電源４−２の溶接電流ラインを介して関連する溶接トーチＳＢに流れる溶接電流ＩＳを調整するために使用される。したがって、図１２による本発明による補償方法は、測定信号からの望ましくない誘導電圧を相殺することができる。その結果、溶接回路２−ｉの相互影響を低減または排除することができます。
【００８３】
したがって、図１２による本発明による補償方法は、以前に決定されて格納された結合係数ＫＦ、特に少なくとも１つの抵抗結合係数ＫＲおよび１つまたは複数の誘導結合係数ＫＬにアクセスする。好ましくは、本発明による補償方法において、電流プロファイルＳＰ、即ち現在の電流進行と、他方の送信溶接電源４−１によって出力される電流Ｉの変化率（ｄｉ／ｄｔ）とは、通信接続ＫＶを介して連続的または絶えず受信溶接電源４−２に送信される。
【００８４】
電流プロファイルデータ、即ち絶対電流値（アンペア）と、電流の変化率ｄｉ／ｄｔ（Ａ／ｍｓ）とから、以前に決定された結合インダクタンスＬ（ｍＨ）及び抵抗結合係数Ｒ（ｍΩ）を用いて、結合電圧は次の式を使用して演算できる。
【００８５】
ＵＫｏｐｐ＝Ｌｋｏｐｐ×ｄｉ／ｄｔ＋ＲＬｅｉｔｕｎｇ×送信機電流
この結合電圧は、誘導される送信機電源４−１の電流プロファイルＳＰの経時変化に従い、符号付きの数値として、補償電圧ＵＫｏｍｐとして、受信溶接電源４−２の出力ソケットにおいて測定された電圧ＵＭｅｓｓから、測定ユニット８−２によって連続的に差し引か得る。誘導電圧部分によって補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓは、その後、受信溶接電源４−２のプロセス調整１１−２に使用される。その結果、溶接回路２−１、２−２の相互影響が低減または完全に排除される。
【００８６】
好ましい実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐの演算および補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの決定は、デジタルで行われる。別の実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐの演算および補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの決定は、アナログの態様で行われる。
【００８７】
図１３は、図７に示される本発明による補償方法の適用の前後の、受信溶接電源４−２での電圧進行を伴う信号図である。
図１３の曲線Ｉは、送信溶接電源４−１での電流の進行を示す。
【００８８】
曲線ＩＩは、本発明による補償方法を適用する前の、受信溶接電源４−２での電圧の進行を示す。
図１３の曲線ＩＩＩは、本発明による補償方法を適用した後の、受信溶接電源４−２での電圧の進行を示す。
【００８９】
少なくとも２つの溶接回路２−１、２−２間の干渉の影響を補償するための本発明による方法は、一定の溶接回路インダクタンスＬまたは結合係数を有する溶接回路における検出および補償だけでなく、時間的に変化する溶接回路インダクタンスＬ（ｔ）を有する溶接回路においても適している。溶接回路２−ｉの溶接回路インダクタンスＬは、電流の振幅によって変化し得る。これは、たとえば、溶接回路２−ｉに強磁性体がある場合に当てはまる。
【００９０】
本発明による方法の１つの可能な実施形態では、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導部分は、より小さな時間間隔に細分される測定ウインドウＭＦ内で検出され、対応する電流の値に対する各誘導値が、各時間間隔に対して決定及び格納されている。続いて、本発明による補償方法に関して、それぞれの場合において、送信溶接回路２−１の現在の電流の関連する電流値Ｉｉでの個々の記憶された誘導値Ｌｉが、ローカルのデータ記憶部から読み出され、結合電圧または補償電圧ＵＫｏｍｐを演算するために使用される。
【００９１】
図１４は、２つの溶接回路２−１、２−２の相互の結合効果の実際の例を示す。図示されている実施形態では、図１４の溶接システム１においてノードＫで分岐されている溶接回路２−１、２−２のアース線６−１、６−２は、電流がアース線６−１、６−２を流れるときに磁気結合を誘発するように、ほぼ相互に平行に配置されている。平行なアース線６−１、６−２は、誘導（磁気）結合を担っている。供給ライン５−１、５−２はそれぞれ、溶接トーチ１３−１、１３−２に溶接電流ＩＳを供給する。
【００９２】
図１５は、本発明による補償方法による結合補償が存在しない２つの溶接電源ＳＳＱを概略的に示す。図１５に示すように、２つの溶接回路ＳＳＫは互いに分離されている。各溶接電源ＳＳＱには、電圧測定ユニットＵＭＥ及び電流測定ユニットＩＭＥがあり、これらは測定値を調製ユニットＲＥに供給する。調製ユニットは、電力変換制御システムＰＣＣに接続されている。溶接電源ＳＳＱは、変圧器Ｔ及び整流ダイオードＤを含む。
【００９３】
これに対して、図１６は、本発明による補償方法が実行される溶接システム１の２つの溶接電源４−１、４−２を概略的に示す。図１６に示す２つの溶接電源４−１、４−２の各々は、溶接電流を生成するために使用され、溶接電流は、溶接電流ラインを介して、ワークピースを溶接するための溶接トーチ１３−１、１３−２に供給され得る。２つの溶接電源４−１、４−２の各々は、演算ユニット７−１、７−２及び補償ユニット１０−１、１０−２を有する。図８Ａ及び図８Ｂにも示されているように、演算ユニット７−１、７−２は溶接電源４−１、４−２の一部を形成する。溶接電源４−ｉの演算ユニット７−ｉは、同じワークピース３を溶接するために使用される他方の溶接電源の溶接電流の進行によって誘導され且つ測定ユニット８−ｉによって測定される電圧ＵＭｅｓｓの関数として、且つ格納された結合係数ＫＦの関数として補償電圧ＵＫｏｍｐを演算するのに適している。補償ユニット１０−ｉは、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを生成するために、溶接電源４−ｉの演算ユニット７−ｉによって演算された補償電圧を、溶接電源４−ｉの電圧測定ユニット８−ｉによって測定された測定電圧ＵＭｅｓｓから差し引くのに適している。補正された測定電圧Ｕ’
Ｍｅｓｓは、溶接電源４−ｉによって生成される溶接電流ＩＳを調整するために溶接電源４−ｉの調整ユニット１１−ｉによって使用される。
【００９４】
溶接電源４−ｉの演算ユニット７−ｉは、好ましくは、他方の溶接電源によって提供される溶接電流ＩＳの電流プロファイルＳＰと結合係数ＫＦとに基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐを演算する。結合係数ＫＦは、関連する溶接電源４−ｉのデータ格納部９−ｉに格納されることが好ましい。図１６に示される実施形態では、誘導結合係数ＫＬおよび抵抗結合係数ＫＲは、第２の溶接電源４−２のローカルのデータ格納部９−２に格納されている。これらの結合係数ＫＦは、通信インターフェースを介して、第１の溶接電源４−１の演算ユニット７−１によって読み取り可能である。あるいは、結合係数ＫＲ、ＫＬは、２つの溶接電源４−１、４−２にローカルに格納されてもよい。さらに、記憶された結合係数ＫＲ、ＫＬは、データネットワークを介して中央データ格納部から読み取り可能である。
【００９５】
図１６に示すように、各溶接電源４−１、４−２は、専用の演算ユニット７−１、７−２を有する。好ましい実施形態では、演算ユニット７−１、７−２の各々は、第１の乗算器７Ａ、第２の乗算器７Ｂ、および加算器７Ｃを有する。演算ユニット７の第１の乗算器７Ａは、補償電圧ＵＫｏｍｐＲの抵抗部分を演算するために、電流プロファイル内の現在の電流レベルに抵抗結合係数ＫＲを乗算する。演算ユニット７の第２の乗算器７Ｂは、補償電圧ＵＫｏｍｐＬの誘導部分を演算するために、電流プロファイルＳＰ内の電流レベルの現在の変化に抵抗結合係数ＫＬを乗算する。それぞれの場合の溶接電源４−１の演算ユニット７−ｉは、補償電圧ＵＫｏｍｐＲの抵抗部分と補償電圧ＵＫｏｍｐＬの誘導部分とを加算して補償電圧を演算する加算器７Ｂ−ｉを有する。図１６に示される実施形態では、この方法で決定された補償電圧ＵＫｏｍｐは、それぞれの場合において、他方の溶接電源に送信される。図１６に示すように、各溶接電源４−１、４−２は、専用の補償ユニット１０−１、１０−２を有する。溶接電源４の補償ユニット１０は、補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを決定するために、自身の演算ユニットまたは他方の溶接電源の演算ユニット７によって演算された補償電圧ＵＫｏｍｐを取得し、溶接電源４の専用電圧測定ユニット８によって測定された測定電圧ＵＭｅｓｓから補償電圧ＵＫｏｍｐを差し引くように構成される。この補正された測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓは、補償ユニット１０−ｉによって溶接電源４の調整ユニット１１−ｉに印加され、溶接電源４によって生成される溶接電流ＩＳを調整するために使用される。
【００９６】
図１６に示す実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐは、他方の溶接電源４’の演算ユニットによって演算され、演算された補償電圧が送信される。あるいは、補償電圧ＵＫｏｍｐは、通信接続を介して他方の溶接電源４’によって送信される電流プロファイルＳＰに基づいて、専用の演算ユニット７によって演算されてもよい。さらに、さらに別の実施形態では、溶接電源４の演算ユニット７は、溶接電源４のローカルの専用データ格納部９から、他の溶接電源４’の既知の所定の電流プロファイルＳＰを読み取ることができるとともに、溶接電源４のローカルのデータ格納部９からも読み取られる結合係数ＫＲ、ＫＬを用いて、そこから補償電圧または補償電圧プロファイルを演算することができる。さらなる実施形態では、補償電圧プロファイルは、結合係数ＫＦおよび事前定義された電流プロファイルＳＰに従って事前に演算され、溶接電源のローカルのデータ格納部９に格納される。
【００９７】
図１６に示す実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐおよび補正された測定電圧ＵＭｅｓｓは、所定の計算式を使用して、演算ユニット７の乗算器７Ａ、７Ｂおよび加算器７Ｃを使用して演算される。保存され実装された計算式の代わりに、代替の実施形態では、保存された参照テーブルＬＵＴが使用されてもよい。
【００９８】
結合係数の決定中に測定された電圧補正値または補償電圧プロファイルは、参照テーブルＬＵＴに保存される。参照テーブルＬＵＴでは、測定された電圧（例えばＸ軸）が、関連する電流Ｉ（例えばＹ軸）および電流の変化（ｄｉ／ｄｔ）（例えばＺ軸）に対してプロットされる。
【００９９】
溶接工程中に補償方法を実施する場合、他方の溶接電源４'の現在の実際の電流値および電流の実際の変化が、Ｙ軸上およびＺ軸上にプロットされ、関連する電圧値（Ｘ軸）が読み取られ、現在測定されている内部電圧ＵＭｅｓｓから差し引かれる。
【０１００】
好ましくは、個々の結合値（誘導結合および抵抗結合の電圧）が検出され、参照テーブルＬＵＴに格納される。図９に示すように、２つの溶接回路２−１、２−２が短絡され得る。送信溶接電源４−１は、例えば０から５００Ａの範囲において５０Ａ／ｍｓで第１の電流プロファイルを実行することができる。受信溶接電源４−２は、自身の現在の電圧及び現在の電流と、送信溶接電源４−１の電流の変化の値とを測定し、測定された電圧を参照テーブルＬＵＴ内の対応するテーブルポイントに入力する。このプロセスは、その後、さらに電流プロファイル（たとえば、１００Ａ／ｍｓで０から５００Ａ、１０００Ａ／ｍｓで０から５００Ａまで）に対して繰り返すことができる。
【０１０１】
次のステップでは、実際の補償は溶接プロセス中に行われる。溶接工程中の補償において、他方の溶接電源の現在の実際の電流値と電流変化の実際の値とが、Ｙ軸上およびＺ軸上にプロットされ、関連する電圧値（Ｘ軸）が読み取られ、現在測定されている内部電圧から差し引かれる。
【０１０２】
この補償は、例えば２５μｓの一定の時間間隔で周期的に実行され得る。テーブルにおける間隔の間の値は、線形補間によって取得できることが好ましい。
次のテーブルは、Ｒ＿Ｋｏｐｐｅｌ＝２５ｍΩおよびＬ＿Ｋｏｐｐｅｌ＝２０ｕＨの値に対して発生する結合電圧（または補償電圧）のボルト単位の例である。
【０１０３】
【表１】
2021530356.tif 000003
【０１０４】
状況に応じて選択される複数のＬＵＴ（参照テーブル）が存在する場合もある。ロボットガントリーシステムでは、溶接ケーブル５−１、５−２の相互の位置が変化するため、車道に取り付け可能な個々のロボットの位置によって結合インダクタンスが異なり得る。したがって、相互のロボットの位置に応じて、結合係数または補償電圧をさらなるＬＵＴから選択することも可能である。次に、結合係数ＫＦの事前決定は、ユーザによって固定されたロボットの複数の位置でも行われる。ＬＵＴの選択は、好ましくは、ロボットの制御システムによって行われる。
【０１０５】
本発明による補償方法の結果として、同じワークピース３を溶接するのに使用される別の溶接電源からの干渉の影響が低減または補償されるため、溶接プロセスの品質を大幅に改善することができ、これは溶接プロセスから生じる溶接シームが質的に改善されることを意味する。本発明による補償方法は、デジタル的に実行することができるが、アナログの方法でも実行することができる。本発明による補償方法は、特に、複数の溶接電源４−ｉがシステム／セル内で同時に溶接する溶接システム１に適している。この状況で発生する電圧結合により、調整変数として使用される測定電圧ＵＭｅｓｓが歪んでしまう。本発明による補償方法の結果として、測定された電圧ＵＭｅｓｓは、干渉変数がないように補正される。これにより、溶接システム１の溶接結果が大幅に向上する。
【０１０６】
算出された結合係数ＫＲ、ＫＬによって、溶接システム１のユーザは、溶接システム１の溶接回路間の干渉結合の程度に関する情報をさらに取得する。本発明による補償方法の可能な実施形態では、同じワークピース３を溶接するために使用される他方の溶接電源４から、ワークピース３を溶接するための溶接電源によって提供される溶接電流ＩＳへの干渉の影響を低減又は無くすために、算出された結合係数が使用される。これに対して、溶接システム１のユーザは、演算または決定された結合係数ＫＲ、ＫＬを利用して、溶接システム１、特に各種の溶接回路２−ｉの配線の敷設を最適化することができる。溶接電源の表示により、溶接回路２−ｉ間の誘導結合および／または抵抗結合のレベルに関してユーザに通知することができる。溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の干渉結合を決定するための本発明による方法は、２つ以上の溶接回路２−ｉまたは２つ以上の溶接電源４−ｉを含む溶接システム１に特に適している。
【図１】
2021530356.tif 000004
【図２】
2021530356.tif 000005
【図３】
2021530356.tif 000006
【図４】
2021530356.tif 000007
【図５】
2021530356.tif 000008
【図６】
2021530356.tif 000009
【図７】
2021530356.tif 000010
【図８Ａ】
2021530356.tif 000011
【図８Ｂ】
2021530356.tif 000012
【図９】
2021530356.tif 000013
【図１０】
2021530356.tif 000014
【図１１】
2021530356.tif 000015
【図１２】
2021530356.tif 000016
【図１３】
2021530356.tif 000017
【図１４】
2021530356.tif 000018
【図１５】
2021530356.tif 000019
【図１６Ａ】
2021530356.tif 000020
【図１６Ｂ】
2021530356.tif 000021
【国際調査報告】
2021530356.tif 000022
2021530356.tif 000023
2021530356.tif 000024
2021530356.tif 000025