(57)【要約】  ワークピース（３）を溶接するために溶接電源（４）によって供給される溶接電流への、別の溶接電源（４’）からの干渉の影響を補償するための方法であって、（ａ）前記他方の溶接電源（４’）によって供給された溶接電流推移に基づいて計算された補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を供給するステップ（ＳＡ）と、（ｂ）前記溶接電源（４）の電圧測定ユニット（８）によって測定された測定電圧（ＵＭｅｓｓ）から前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を減算して、補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）を算定するステップ（ＳＢ）と、（ｃ）前記補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）の関数として、前記溶接電源（４）によって生成された溶接電流を調整するステップ（ＳＣ）と、を含む。
2021534976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース（３）を溶接するために溶接電源（４）によって供給される溶接電流への、別の溶接電源（４’）からの干渉の影響を補償するための方法であって、
（ａ）他方の溶接電源（４’）によって供給された溶接電流推移に基づいて計算された補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を供給するステップ（ＳＡ）と、
（ｂ）前記溶接電源（４）の電圧測定ユニット（８）によって測定された測定電圧（ＵＭｅｓｓ）から前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を減算して、補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）を算定するステップ（ＳＢ）と、
（ｃ）前記補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）の関数として、前記溶接電源（４）によって生成された溶接電流を調整するステップ（ＳＣ）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）は、前記他方の溶接電源（４’）によって供給された溶接電流推移の電流プロファイル（ＳＰ）に基づいて、且つ、格納された結合係数（ＫＦ）に基づいて計算される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記格納された結合係数（ＫＦ）は、オーミック結合係数（ＫＲ）及び少なくとも１つの誘導結合係数（ＫＬ）を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）は、前記他方の溶接電源（４’）の溶接電流推移に応じて、前記溶接電源（４）のデータ格納部（９）から読み取られる、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記他方の溶接電源（４’）の溶接電流推移の電流プロファイル（ＳＰ）は、前記他方の溶接電源（４’）から前記溶接電源（４）の計算処理ユニットに、無線又は有線で送信される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項６】
前記他方の溶接電源（４’）の溶接電流推移の電流プロファイル（ＳＰ）は、電流レベル及び関連する時間値に伴う電流レベルの変化を含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
計算処理ユニット（７）によって計算された前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）が、前記溶接電源（４）の補償ユニット（１０）によって、前記溶接電源（４）の前記電圧測定ユニット（８）によって測定された測定電圧（ＵＭｅｓｓ）から連続的に減算されて、前記補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）が算定される、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）の計算（ＳＡ）及び前記補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）の算定（ＳＢ）は、アナログ方式又はデジタル方式で実行される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）を使用して調整ユニットによって調整された溶接電流は、前記溶接電源（４）の溶接電流線（５）を介して、前記ワークピース（３）を溶接するための溶接トーチ（１３）に供給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
溶接電流線（５）を介して、少なくとも一つのワークピース（３）を溶接するための溶接トーチ（１３）に供給可能な溶接電流を生成するための溶接電源（４）であって、
別の溶接電源（４’）の溶接電流推移の関数として、補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を計算するのに適した計算処理ユニット（７）と、
溶接電源（４）の電圧測定ユニット（８）によって測定された測定電圧（ＵＭｅｓｓ）から、前記計算処理ユニット（７）によって計算された前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を減算することにより、前記溶接電源（４）によって生成された溶接電流を調整するために前記溶接電源（４）の調整ユニット（１１）によって使用される補正測定電圧（Ｕ’Ｍｅｓｓ）を算定するのに適した補償ユニット（１０）と、
を有する溶接電源。
【請求項１１】
前記溶接電源（４）の前記計算処理ユニット（７）は、前記他方の溶接電源（４’）によって供給された溶接電流の電流プロファイル（ＳＰ）に基づいて、且つ、結合係数（ＫＦ）に基づいて、前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を計算し、前記結合係数（ＫＦ）は、前記溶接電源（４）のデータ格納部（９）に格納されたもの、或いは、データベース又は前記他方の溶接電源（４’）のデータ格納部からインタフェースを介して受け取られたものである、請求項１０に記載の溶接電源。
【請求項１２】
前記他方の溶接電源（４’）の溶接電流の電流プロファイル（ＳＰ）は、電流レベル及び関連する時間値に伴う電流レベルの変化を含む、請求項１０又は１１に記載の溶接電源。
【請求項１３】
前記他方の溶接電源（４’）の溶接電流の電流プロファイル（ＳＰ）は、前記他方の溶接電源（４’）から、前記溶接電源（４）の無線又は有線インタフェースを介して受信される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の溶接電源。
【請求項１４】
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を計算するために設けられた、前記溶接電源（４）の前記計算処理ユニット（７）は、
前記電流プロファイル内の現在の電流レベルにオーミック結合係数（ＫＲ）を乗算して、前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）のオーミック部分を計算する第１の乗算器（７Ａ）と、
前記電流プロファイル内の現在の電流レベルの変化に誘導結合係数（ＫＬ）を乗算して、前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）の誘導性部分を計算する第２の乗算器（７Ｂ）と、
前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）の前記オーミック部分と、前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）の前記誘導性部分と、を加算して、前記補償電圧（ＵＫｏｍｐ）を計算する加算器（７Ｃ）と、
を有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の溶接電源。
【請求項１５】
１つ又は複数のワークピース（３）を溶接するために同時に連帯して動作する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の少なくとも２つの溶接電源を備える溶接システム（１）。
【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算定するための方法、及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可能な、１つ又は複数の溶接回路を含むことができる。溶接回路はそれぞれ、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有する。溶接電源は、溶接回路の溶融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、溶接方法の変形形態及び使用される溶接パラメータに応じて、様々なやり方でアークによって溶融される。
【０００３】
パルスアーク溶接の間、増加したパルス電圧が周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を有する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推移を示す。図１でわかるように、この溶接プロセスでは、溶接電流Ｉは、パルス状に高い値に上昇している。溶融浴への材料の移行は、電流パルスに基づいている。ベース電流フェーズの間、アークは低電力で燃焼し、追加の材料又は溶接ワイヤ電極が溶融し、溶接浴は液体に保たれている。パルスフェーズの間、液滴が形成され、この液滴は磁気圧縮によって放出される。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し、制御することが可能である。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ピースシートを溶接することができ、溶融力が高くなり、溶接プロセスの間の液はねを大幅に減らすことが可能である。
【０００４】
図１の溶接電流レベルの推移は、ベース電流の振幅Ｉｇと、パルス持続時間ｔｐを有する電流パルスのパルス電流の振幅Ｉｐと、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、当初（ｔ１）、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部が最初に溶融する。電流がパルス電流値Ｉｐに達したら（ｔ３）、溶接ワイヤ電極のワイヤ端部が強く溶融し、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収縮する。電流は、その後より低い電流値に減少し（ｔ４）、形成された液滴がさらに収縮し、溶融浴の方向に加速される。時間ｔ５において、液滴は溶接ワイヤ電極のワイヤ端部から放出されている。図２でわかるように、溶接電流Ｉは、その後、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には、溶接電源ＳＳＱの正極から負極までのすべての線及び接続が含まれる。溶接回路ＳＳＫには、溶接電流Ｉが流れる。溶接回路ＳＳＫの順方向及び逆方向の伝導はそれぞれ、図３に概略的に示されているように、抵抗Ｒ及びインダクタンスＬによる影響を受ける。溶接回路抵抗Ｒは、溶接電流Ｉが流れるすべての線と接続のすべての抵抗の合計によって形成される。溶接回路抵抗Ｒは、以下の副抵抗、すなわち、接地線の抵抗ＲＬ−、ケーブル組立体を通る線の抵抗ＲＬ＋、及び端子接点での境界抵抗に細分することができる。溶接線の抵抗、言いかえれば、接地線の抵抗及びケーブル組立体を通る線の抵抗は、線の断面積及び導体の材質によって算定され、通常の状況下では変動しない。対照的に、端子接点の境界抵抗は、例えば、酸化又は端子接点の緩みの結果として、比較的大きく変動する場合がある。
【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及び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。例えば、溶接回路抵抗Ｒが変化すると、アーク長が変化する。
さらに、図４に示されているように、溶接回路インダクタンス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及び溶接電源の出力ジャックにおける電圧推移、並びにパルス溶接プロセスの期間中の経時的な溶接電流Ｉの推移を示す。溶接方法では、様々な変調タイプ、特に、Ｉｇ／Ｉｐ変調及びＩｇ／Ｕｐ変調を使用することができる。Ｉｇ／Ｉｐ変調では、溶接電流Ｉは、期間内の各時点における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、溶接回路インダクタンスＬに流れる電流の駆動に要する必要電圧が、自動的に定まる。これは、Ｉｇ／Ｕｐ変調と比較して、溶接回路インダクタンスＬが電流の上昇に影響を与えないという利点がある。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とともに変動する。しかしながら、Ｉｇ／Ｉｐ変調では、溶接回路ＳＳＫの溶接電源ＳＳＱによって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。ただし、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、この閾値が満たされる。この場合、溶接電流の上昇は遅くなり、溶接プロセスが変更される。
【０００９】
図５は、従来の溶接回路ＳＳＫにおける電圧の組成を概略的に示す。電圧Ｕａ、言いかえれば、電源の出力端子の電圧は、副電圧Ｕｓｋ、ＵＬ、及びＵｐｕｌｓで構成されている。なお、
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、及びアーク長によって変わる。
【００１０】
電圧Ｕｓｋは、溶接回路抵抗Ｒ及びパルス電流Ｉｐによって変わる。
電圧ＵＬは、インダクタンスＬ、及び電流の変化率ｄｉ／ｄｔによって変わる。
図６に概略的に示されているように、溶接システムで複数の溶接電源ＳＳＱが使用される場合、溶接回路ＳＳＫ間に結合が発生する。溶接電源ＳＳＱの電流線は、特定の区域を囲む導体ループを形成している。このタイプの２つのフィールド又は区域が重複する場合は常に、一方の導体ループで電流Ｉに変化があると、第２の導体ループに電圧Ｕが誘導される。２つの区域又はフィールドの重複が大きいほど、また、２つのフィールド又はループ間の距離が小さいほど、誘導電圧Ｕは大きくなる。溶接システムの様々な溶接回路ＳＳＫは、いくぶんか結合が不十分である変圧器のように挙動する。
【００１１】
溶接システムの溶接回路ＳＳＫ間の結合は、溶接中のプロセス挙動に影響を与える。電流パルスが溶接回路ＳＳＫに印加されるごとに、電圧Ｕが他方の溶接回路ＳＳＫの線に誘導される。これは、両方向、すなわち双方向で発生する。溶接回路ＳＳＫに誘導された電圧Ｕは、他方の溶接電源で電流を流させ、前記流れの効果は、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、追加の電圧源がある程度までオンに切り替えられ、図６に概略的に示されているように、他方の溶接電源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、アーク長のビート又はばらつきが発生する可能性がある。これは、パルス周波数の周波数差が小さい場合に最も顕著になる。
【００１２】
溶接システムの溶接回路ＳＳＫ間の相互の影響を小さくしておくために、従来、溶接回路ＳＳＫの線を密に、平行に敷設することにより、各誘導区域を最小化する試みがなされてきた。さらに、従来、溶接回路ＳＳＫを空間的に分離する試みがなされてきた。
【００１３】
しかしながら、この従来の手順は、実際には行うことができない場合が多い。現行の製造条件の結果として、溶接システムの様々な溶接回路ＳＳＫの線を適切に敷設することができないためである。加えて、溶接回路ＳＳＫの線を適切に敷設するための知識も意識もない場合が多い。それに加え、溶接回路ＳＳＫの線を適切に敷設したとしても、これにより、溶接回路ＳＳＫ間の結合がどの程度減少し、残りの残留結合がワークピースＷＳの溶接プロセスにどの程度悪影響を及ぼし続けることになるかを推定することは、ほぼ不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明は、ワークピースを溶接するために溶接電源によって供給される溶接電流への、別の溶接電源からの干渉の影響を補償するための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、本発明に従って、請求項１に記載の特徴を有する方法によって実現される。
それに応じて、本発明は、ワークピースを溶接するために溶接電源（受信溶接電源）によって供給される溶接電流への、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方法を提供し、この補償方法は、以下のステップ、すなわち、
他方の溶接電源（送信溶接電源）によって供給された溶接電流推移に基づいて計算された補償電圧を供給するステップと、
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減算して、補正測定電圧を算定するステップと、
補正測定電圧の関数として、溶接電源（受信溶接電源）によって生成された溶接電流を調整するステップと、を含む。
【００１６】
本発明による、ワークピースを溶接するために溶接電源によって供給される溶接電流への、同じ又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（送信溶接電源）からの干渉の影響を補償するための補償方法の可能な一実施形態では、補償電圧は、他方の溶接電源（送信溶接電源）によって供給された溶接電流推移の電流プロファイルに基づいて、且つ、格納された結合係数に基づいて計算される。
【００１７】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、格納された結合係数は、オーミック結合係数及び少なくとも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）の溶接電流推移の電流プロファイルは、溶接電源（受信溶接電源）の電流プロファイル格納部又はデータ格納部から読み取られる。
【００１８】
この目的のために、送信溶接電源の電流推移の、受信溶接電源に格納された電流推移データとの適切な同期があることが好ましい。
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）の溶接電流推移の電流プロファイルは、他方の溶接電源（送信溶接電源）から溶接電源（受信溶接電源）の計算処理ユニットに、無線又は有線で送信される。
【００１９】
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）の溶接電流推移の電流プロファイルは、電流レベル及び関連する時間値に伴う電流レベルの変化を含む。
【００２０】
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）の計算処理ユニットによって計算された補償電圧は、溶接電源（受信溶接電源）の補償ユニットによって、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連続的に減算されて、補正測定電圧が算定される。
【００２１】
本発明による補償方法のさらなる可能な実施形態では、補正測定電圧を使用して調整ユニットによって調整された溶接電流は、溶接電源（受信溶接電源）の溶接電流線を介して、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。
【００２２】
さらなる態様では、本発明は、溶接電流線を介して、ワークピースを溶接するための溶接トーチに供給可能な溶接電流を生成するための溶接電源であって、
同じ又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推移の関数として、補償電圧を計算するのに適した計算処理ユニットと、
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、計算処理ユニットによって計算された補償電圧を減算して、溶接電源によって生成された溶接電流を調整するために溶接電源の調整ユニットによって使用される補正測定電圧を算定するのに適した補償ユニットと、を有する溶接電源を提供する。
【００２３】
本発明による溶接電源の可能な一実施形態では、溶接電源の計算処理ユニットは、他方の溶接電源（送信溶接電源）によって供給された溶接電流の電流プロファイルに基づいて、且つ、データ格納部又はデータベースに格納された結合係数に基づいて、補償電圧を計算する。
【００２４】
本発明による溶接電源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）の溶接電流の電流プロファイルは、電流レベル及び関連する時間値に伴う電流レベルの変化を含む。
【００２５】
本発明による溶接電源のさらなる可能な実施形態では、他方の溶接電源の溶接電流の電流プロファイルは、他方の溶接電源（送信溶接電源）から受信されるか、又は溶接電源の電流プロファイル格納部から同期して読み取られる。
【００２６】
本発明による溶接電源のさらなる可能な実施形態では、補償電圧を計算するために設けられた溶接電源の計算処理ユニットは、
電流プロファイル内の現在の電流レベルにオーミック結合係数を乗算して、補償電圧のオーミック部分（Ｏｈｍｓｃｈｅｎ  Ａｎｔｅｉｌｓ）を計算する第１の乗算器と、
電流プロファイル内の現在の電流レベルの変化に誘導結合係数を乗算して、補償電圧の誘導性部分（ｉｎｄｕｋｔｉｖｅｎ  Ａｎｔｅｉｌｓ）を計算する第２の乗算器と、
補償電圧のオーミック部分と、補償電圧の誘導性部分と、を加算して、補償電圧を計算する加算器と、を有する。
【００２７】
本発明は、１つ又は複数のワークピースを溶接するために連帯して動作する少なくとも２つの溶接電源を備える溶接システムであって、溶接電源がそれぞれ、溶接電流線を介して、１つ又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可能な溶接電流を生成するために設けられるとともに、溶接電源がそれぞれ、
溶接システムの別の溶接電源の溶接電流推移の関数として、補償電圧を計算するのに適した計算処理ユニットと、
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、計算処理ユニットによって計算された補償電圧を減算して、この溶接電源によって生成された溶接電流を調整するために溶接電源の調整ユニットによって使用される補正測定電圧を算定するのに適した補償ユニットと、を有する溶接システムをさらに提供する。
【００２８】
以下に、本発明の様々な態様の可能な実施形態について、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】
【００２９】
【図１】従来のパルス溶接プロセスにおける電流推移を示す。
【図２】図１に示されているパルス溶接プロセスの期間中の電流推移を示す。
【図３】従来の溶接回路の概略図である。
【図４】従来のパルス溶接プロセスの期間の電圧推移、及び電流推移を示す。
【図５】従来の溶接回路の電圧の組成を図示する概略図である。
【図６】本発明の基礎となる技術的問題を図示する、異なる溶接回路間の結合の概略図である。
【図７】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算定するための方法の実施形態を示す単純なフローチャートである。
【図８Ａ】２つの溶接回路を備える溶接システムの概略図であり、図７に示されている本発明による、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を算定するための方法の動作モードを図示している。
【図８Ｂ】２つの溶接回路を備える溶接システムの概略図であり、図７に示されている本発明による、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を算定するための方法の動作モードを図示している。
【図９】２つの溶接回路を備える溶接システムのさらなる概略図であり、図７に示されている本発明による、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を算定するための方法を図示している。
【図１０】図７に示されている本発明による、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を算定するための方法の可能な実施形態を図示する信号推移を示す。
【図１１】図７に示されている、溶接システムの溶接回路間の干渉結合を算定するための方法の可能な実施形態における動作モードを図示するさらなる信号推移を示す。
【図１２】ワークピースを溶接するために溶接電源によって供給される溶接電流への、本発明のさらなる態様に従って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１２に示されている通信方法の実施形態の動作モードを図示する信号推移を示す。
【図１４】溶接システムの２つ回路間の結合効果を図示する概略図である。
【図１５】本発明による結合の補償がない電源の概略図である。
【図１６Ａ】本発明による、図１２に示されている補償方法に従う結合の補償がある電源の概略図である。
【図１６Ｂ】本発明による、図１２に示されている補償方法に従う結合の補償がある電源の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明による方法又は装置は、溶接システムで同時に動作する溶接電源間の相互の影響を低減又は除去する役割を果たす。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に存在する干渉結合が算定される。本発明のさらなる態様では、算定された干渉はその後補償される。
【００３１】
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間の干渉結合を算定するための方法の実施形態を図示するフローチャートである。このタイプの溶接システム１が図８に例として示されている。
【００３２】
図７に示されている実施形態では、本発明による、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を算定するための方法は、３つのステップを実質的に含む。
第１のステップＳ１において、溶接システム１の第１の溶接回路２−１（送信溶接回路）で、所定の電流プロファイルが適用される。
【００３３】
さらなるステップＳ２において、溶接システム１の第２の溶接回路２−２（受信溶接回路）にこのように誘導された、電圧推移Ｕ（ｔ）及び／又は電流推移Ｉ（ｔ）が検出される。
【００３４】
最後に、ステップＳ３において、溶接回路２−１、２−２間の、言いかえれば、送信溶接回路と受信溶接回路との間の干渉結合が、第１の溶接回路２−１（送信溶接回路）で印加された電流の電流プロファイルＳＰに基づいて、且つ、第２の溶接回路２−２（受信溶接回路）で検出された電圧推移及び／又は電流推移に基づいて、算定される。
【００３５】
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を備える溶接システム１を示す。２つの溶接回路２−１、２−２はそれぞれ、図８に示されているように、溶接電源４−１、４−２を含む。電流Ｉは、それぞれ供給線５−１、５−２を介してワークピース３に供給することができる。さらに、各溶接回路２−１、２−２の電流Ｉはそれぞれ、図８に示されているように、関連する戻り線又は接地線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、に帰還する。溶接回路２−１の供給線５−ｉ及びドレイン線６−ｉはそれぞれ、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。
【００３６】
溶接システム１の２つの溶接回路２−１、２−２は、図８に示されているように、溶接回路間の干渉結合を算定するために、閉じられていることが好ましい。図８に示されている回路類の配置は、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算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に概略的に示されているように、溶接システム１の２つの溶接回路のうちの１つで、例えば、第１の溶接回路２−１で適用される。第１の溶接回路２−１で適用される電流プロファイルＳＰは、１つ又は複数の電流パルスを有することが好ましい。他方の溶接回路２−２の溶接電源４−２では、図８に概略的に示されているように、誘導電圧の推移Ｕが検出され、格納される。このように、溶接システム１の第２の溶接回路２−２に誘導された電圧推移及び／又は電流推移は、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、好ましくは統合計算処理ユニット７−２を経由して、溶接回路２−１、２−２間の干渉結合が、第１の溶接回路２−１で適用された電流Ｉの電流プロファイルＳＰに基づいて、且つ、検出器ユニット又は測定ユニット８−２を用いて第２の溶接回路２−２で検出された電圧推移Ｕ及び／又は電流推移に基づいて、算定又は計算される。これに関連して、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合のオーミック部分及び溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分が、算定又は計算される。好適な実施形態では、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合のオーミック部分は、少なくとも１つの第１の測定ウィンドウＭＦ１で算定され、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分は、少なくとも１つの第２の測定ウィンドウＭＦ２で算定される。結合のオーミック部分を算定するための第１の測定ウィンドウＭＦ１は、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイルＳＰのフェーズ内に位置しているが、そこでは、図１０にもまた示されているように、印加電流Ｉの電流レベルは一定である。溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分を算定するための第２の測定ウィンドウＭＦ２は、好ましくは、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイルのフェーズに位置しているが、そこでは、印加電流の電流レベルは、電流パルスの立ち上がりエッジの間に上昇しているか、又は電流パルスの立ち下がりエッジの間に低下している。図１０は、電流パルスの立ち上がりエッジの間の結合の誘導性部分を算定するための測定ウィンドウＭＦ２を示す。測定電圧Ｕ２の誘導性部分は、送信溶接電源４−１における電流の変化の間の、受信溶接電源４−２における電圧−時間区域を算定し、そこからオーミック電圧部分を減算することによって計算されることが好ましい。結合の誘導性部分と、オーミック部分との平均電圧は、互いに別々に計算し、評価することが好ましい。溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の結合のオーミック部分、及び結合の誘導性部分を表示する結合係数ＫＲ、ＫＬを計算することが好ましい。可能な一実施形態では、計算されたオーミック結合係数ＫＲは、溶接回路２−ｉ間の結合のオーミック部分を表示し、計算された誘導結合係数ＫＬは、溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分を表示するが、これらは、溶接システム１の溶接電源４−１、４−２のデータ格納部９−１、９−２に格納される。可能な一実施形態では、計算されたオーミック結合係数ＫＲ、及び計算された誘導結合係数ＫＬは、ユーザインタ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。
【００３７】
結合のオーミック部分は、オーミック結合係数ＫＲに反映されるが、これは、両方の電源４−１、４−２の電流が流れている２つの溶接回路２−１、２−２に線部分があるかどうかを表示している。結合のオーミック部分ＲＫｏｐｐｅｌは、ミリオームで表示されることが好ましい。
【００３８】
ＲＫｏｐｐｅｌ＝ＵＥｍｐｆａｅｎｇｅｒ／ＩＳｅｎｄｅｒ、
式中、ＲＫｏｐｐｅｌは、２つの溶接回路２−１、２−２の共有線部分の抵抗であり、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り、ＩＳｅｎｄｅｒは、送信溶接回路２−１で印加された電流Ｉ１である。
【００３９】
２つの溶接回路２−１、２−２で線部分が共有されないようにする。言いかえれば、結合のオーミック部分を可能な限り低くしておく試みがなされる。
２つの溶接回路２−１、２−２間の結合の誘導性部分は、２つの溶接回路の、互いに対する空間的配置、特に、２つの溶接回路の間の距離を反映し、ミリヘンリーで表示される。
【００４０】
Ｌｋｏｐｐ＝Ｕｅｍｐｆ＋ｉｎｄ／（ｄｉ／ｄｔＳｅｎｄｅｒ）、
式中、Ｌｋｏｐｐは、結合インダクタンスを表し、Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄは、受信溶接回路２−２で誘導された電圧Ｕ２であり、ｄｉ／ｄｔＳｅｎｄｅｒは、送信溶接回路２−１で生じた電流Ｉ１の変化を表す。
【００４１】
算定された結合測定値、言いかえれば、溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分及びオーミック部分は、計算処理ユニット７−ｉによって計算されることが好ましく、また、可能な一実施形態では、ユーザインタ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ことが好ましい。可能な一実施形態では、計算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、例えば、パーセントとしてユーザに表示してもよい。これは、ミリヘンリーという単位は、ユーザが理解することが比較的困難であることに加え、溶接回路の通常の溶接回路インダクタンスと容易に混同する可能性があるため、ユーザのディスプレイを介しての表示が理解し易くなるという利点を有する。パーセントで表示された相対的な結合インダクタンス（ｌＫｏｐｐｅｌ＝ＬＫｏｐｐｅｌ／Ｌ）の方が、直観的に理解し易く、相対的な結合インダクタンスｌＫｏｐｐｅｌの理想値は０％、言いかえれば、溶接回路２−ｉ間に結合がないことである。
【００４２】
可能な一実施形態では、結合のオーミック部分ＲＫｏｐｐｅｌもまた、送信溶接回路２−１に関連し得る（ｒＫｏｐｐｅｌ＝ＲＫｏｐｐｅｌ／Ｒ）。相対的なオーミック部分ｒＫｏｐｐｅｌの値ｒＫｏｐｐｅｌ＞０％は、両方の電流Ｉ１、Ｉ２が流れている２つの溶接回路２−１、２−２間に共有線部分があることを表示する。これを回避しなければならない。したがって、結合の相対的なオーミック部分ｒＫｏｐｐｅｌの値０％を目標とするものとする。
【００４３】
溶接システム１の可能な一実施形態では、第１の溶接回路２−１の溶接電源４−１と、第２の溶接回路２−２の溶接電源４−２との間に、無線通信又は有線通信接続ＫＶがある。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で適用された、規定電流プロファイルＳＰは、通信接続ＫＶを介して溶接電源４−２に送信される。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推移及び／又は電流推移が検出される。さらなるステップでは、続いて、通信接続ＫＶを介して伝達又は送信された電流プロファイルＳＰに基づいて、第１の溶接回路２−１で印加された電流Ｉに基づいて、且つ、第２の溶接回路２−２で検出された電圧推移及び／又は電流推移に基づいて、計算処理ユニット７によって、２つの溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を算定、又は計算することができる。
【００４４】
代替的な実施形態では、通信接続ＫＶがなく、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間でデータ交換が行われない。結合係数ＫＦの計算又は溶接回路２−ｉ間の干渉結合の算定は、２つの溶接電源４−１、４−２間でデータ接続がなくても行うことが可能である。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。この変形形態の構成では、送信溶接電源４−１のデータ格納部９−１に格納された電流プロファイルＳＰ（ｄｉ／ｄｔ／電流レベル及び時間値）もまた、受信溶接電源４−２のデータ格納部９−２に格納されている。その結果、受信溶接電源４−２に存在する計算処理ユニット７−２は、通信接続ＫＶを介して２つの溶接電源４−１、４−２間でデータを交換する必要なしに、誘導結合係数ＫＬ、及びオーミック結合係数ＫＲの計算を行うことが可能になる。この実施形態では、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイル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を計算するために利用することができる。
【００４５】
可能な一実施形態では、適用された電流プロファイルＳＰの開始時間は、様々なフェーズ又は測定ウィンドウＭＦを同期させることができるように、その測定ユニット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することができる。送信溶接電源４−１の時間プロファイル又は電流プロファイルＳＰが、受信溶接電源４−２のデータ格納部９−２で格納されているので、これが可能である。
【００４６】
可能な一実施形態では、電流の上昇（ｄｉ／ｄｔ）が比較的急峻な、第１の数の送信器の同期サイクルを開始して、たとえ溶接回路２−ｉ間の結合が弱い場合であっても、受信溶接電源４−２の受信器又は検出器８−２を同期させることが可能である。その後、実際の測定プロファイルシーケンスを後続の時間ウィンドウで開始することができる。
【００４７】
図８Ａに示されている溶接システム１の実施形態では、２つの溶接回路２−１、２−２は、ワークピース３を介して短絡され、特にワークピース３を介して共有線部分を有していない。図８Ｂに示されている溶接システム１の実施形態では、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が提供されている。図９に示されている実施形態の２つの溶接回路２−１、２−２は、第２の溶接回路２−２の接地線又は戻り線６−２が、第１の溶接回路２−１の接地線又は戻り線６−１のノードＫで分岐されているため、共有線部分を有している。これにより、図９に示されている共有線部分は、ワークピース３を介しての線の接続だけでなく、第１の溶接回路２−１の接地線６−１の部分もまた含む。測定された結合のオーミック部分ＲＫｏｐｐｅｌは、オーミック結合係数ＫＲに反映されるが、それは、このタイプの共有線が存在することを表示している。
【００４８】
計算された結合係数ＫＬ、ＫＲは、格納することができ、また、可能な一実施形態では、第１の溶接回路２−１に印加された電流Ｉ１の電流プロファイルＳＰに基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐを算定するために利用することができる。可能な一実施形態では、この算定された補償電圧ＵＫｏｍｐは、第１の溶接回路２−１に位置する溶接電源４−１の電圧測定ユニット８−１によって測定されることが好ましい、溶接動作の間に測定電圧ＵＭｅｓｓから減算され、溶接動作の間に溶接電源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可能な、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓが算定される。
【００４９】
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推移を示す。示されている例では、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、３０ｍｓの時間間隔で出力され、個々のサイクル測定値ｔ０からｔ１（ＭＦ２）、及びｔ２からｔ３（ＭＦ１）は平均されている。
【００５０】
図１０では、第１の曲線Ｉは、送信溶接回路２−１における電流推移Ｉ１を示す。さらなる曲線ＩＩは、送信溶接回路２−１における電圧推移Ｕ１を示す。さらなる曲線ＩＩＩは、受信溶接回路２−２における電圧推移Ｕ２を示す。図１０でわかるように、時間ｔ２とｔ３の間で、第１の溶接回路２−１の溶接電源４−１によって適用された電流プロファイル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オーミック部分を算定するための測定ウィンドウＭＦ１を形成している。溶接システム１の２つの溶接回路２−１、２−２間の結合のオーミック部分は、第１の測定ウィンドウＭＦ１で算定することができる。この第１の測定ウィンドウＭＦ１は、溶接回路２−１で適用された電流プロファイルＳＰのフェーズにあり、そこでは、印加電流Ｉ１のレベルは一定である。
【００５１】
対照的に、時間ｔ０とｔ１（ＭＦ１）の間で、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分が算定される。このｔ０とｔ１の間の期間は、第２の測定ウィンドウＭＦ２を形成し、そこでは、図１０に示されているように、印加電流Ｉ１のレベルＳＰは、電流パルスの立ち上がりエッジの間に比較的急激に上昇している。溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分は、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイルＳＰに基づいて、且つ、第２の溶接回路２−２で算定された電圧推移及び／又は電流推移に基づいて、第２の測定ウィンドウＭＦ２で算定される。第２の測定ウィンドウＭＦ２は、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイルＳＰのフェーズにあり、そこでは、印加電流Ｉ１のレベルは、電流パルスの立ち上がりエッジの間に上昇している。或いは、第２の測定ウィンドウＭＦ２はまた、第１の溶接回路２−１で適用された電流プロファイルＳＰのフェーズにある場合もあり、そこでは、印加電流Ｉ１のレベルは、電流パルスの立ち下がりエッジの間に低下している。図１０からわかるように、結合のオーミック部分の算定又は測定は、結合の誘導性部分の算定とは異なる測定ウィンドウＭＦで行われる。
【００５２】
可能な一実施形態では、オーミック電圧部分は、第１の測定ウィンドウ（ＭＦ１ｎ）で第１の溶接回路２−１に現在流れている送信器の電流Ｉ１から、及び、ｔ２とｔ３との間のフェーズ（ＭＦ１ｎ−１）の先行するサイクルで算定された抵抗から計算することができ、測定値から減算される。例えば、２５μｓごとに測定値が格納され、そこからオーミック電圧部分が減算される。オーミック部分を差し引いた個々の測定値は、フェーズｔ０からｔ１（第２の測定ウィンドウＭＦ２）の間に合計することができる。ここから、ｔ１の終了時に、算術平均を計算することができる。次に、フェーズの算術平均から、複数のサイクル、例えば、２０サイクルにわたる平均値を計算することができる。
【００５３】
この計算された電圧平均Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄ及び送信器電流推移の電流の変化ｄｉ／ｄｔから、可能な一実施形態では、結合誘導率ＫＬは、次式を使用して計算することができる。
【００５４】
Ｌｋｏｐｐ＝Ｕｅｍｐｆ＿ｉｎｄ／（ｄｉ／ｄｔ送信器）
図１１は、例として、このタイプの測定サイクルを示す。
可能な一実施形態では、実際の結合係数測定の前に、ユーザが溶接システム１を起動した後、送信溶接電源４−１を設定することで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することができる。
【００５５】
その後直ちに、送信溶接電源４−１は、例えば、１０００Ａ／ｍｓの上昇勾配、及び５００Ａの目標電流を有する電流パルス（送信器始動パルス）を短絡した送信溶接回路２−１に送給する。
【００５６】
電磁結合によって、電圧Ｕ２は、２つの溶接回路２−１、２−２の線の敷設に応じてレベルが変わり、その測定ユニット８−２によって受信溶接電源４−２の出力端子で測定されるが、それは、同様に短絡した受信溶接回路２−２に誘導される。可能な一実施形態では、送信器始動パルスは、電圧の絶対値又は電圧推移を評価することによって、或いはこの代わりに、所定の時間間隔で、言いかえれば、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で検出することができる。
【００５７】
電圧Ｕ２が、受信溶接電源４−２で事前設定されたある値、例えば、０．５Ｖを超える場合、可能な一実施形態では、送信溶接電源４−１のものと同一の測定時系列方式を開始することができる。
【００５８】
受信器での送信溶接電流の上昇の検出は、受信溶接電源４−２に誘導された電圧Ｕの電圧変化ｄｕ／ｄｔを検出することで行ってもまたよい。この目的のために、電圧差は、例えば、２５μｓの時間間隔で、連続的に検出される電圧信号から計算することができる。例えば、この電圧差が、ある値、例えば、０．２Ｖを超える場合、送信溶接電源４−１のものと同一の測定時系列方式を開始することができる。
【００５９】
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、言いかえれば、絶対的評価と差動的評価との組み合わせが可能である。
図８Ａ、図８Ｂ、図９に示されている溶接システム１は、したがって、溶接システム１の溶接回路２−１、２−２間の干渉結合を算定する結合算定ユニットを有する。可能な一実施形態では、溶接システム１の溶接電源４−ｉの一方又は両方が、このタイプの結合算定ユニット又は計算ユニット７−ｉを有する。代替的な実施形態では、溶接システム１の結合算定ユニットは、別個のユニットによって形成することができ、それは、溶接システム１の様々な溶接電源２−ｉに接続されて、無線通信接続又は有線通信接続ＫＶを介してそれらと通信していることが好ましい。結合算定ユニットは、図７に示されている算定方法を行うように構成されている。
【００６０】
図７に示されている方法を使用して結合係数ＫＬ、ＫＲが算定されたら、好ましくは、本発明のさらなる態様による補償方法によって、この算定された干渉の影響が自動的に補償される。図１２は、ワークピース３を溶接するために溶接電源４によって供給される溶接電流ＩＳへの、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。
【００６１】
図１２に示されている実施形態では、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、（受信）溶接電源４−２の計算処理ユニット７−２によって、他方の溶接電源４−１によって供給された他方の溶接電源４−１の溶接電流推移に基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐが計算される。この補償電圧ＵＫｏｍｐは、他方の溶接電源４−１によって供給される電流推移Ｉ１の電流プロファイルＳＰに基づいて、且つ、格納されている結合係数ＫＦに基づいて、溶接電源４−２の計算処理ユニット７−２によって計算することができる。或いは、この電流プロファイルＳＰはすでに、溶接電源４−２のローカルデータ格納部９−２の中に存在している。結合係数ＫＦは、オーミック結合係数ＫＲ及び少なくとも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に格納されている。或いは、補償電圧ＵＫｏｍｐもまた、他方の（送信）溶接電源４−１の計算処理ユニット７−１によって計算することができ、計算された補償電圧ＵＫｏｍｐは、次に、通信接続ＫＶを介して（受信）溶接電源４−２に送信される。
【００６２】
さらなるステップＳＢにおいて、ステップＳＡで計算処理ユニットによって計算された補償電圧ＵＫｏｍｐは、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から減算されて、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓが算定される。可能な一実施形態では、溶接電源４−２の計算処理ユニット７−２によって計算された補償電圧ＵＫｏｍｐ、又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の補償ユニット１０−２によって、（受信）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から連続的に減算されて、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓが算定される。
【００６３】
さらなるステップＳＣにおいて、溶接電源４−２によって生成された溶接電流ＩＳは、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの関数として調整される。可能な一実施形態では、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを用いて調整された溶接電流ＩＳは、溶接電源４−２の溶接電流線５−２を介して、ワークピース３を溶接するための溶接トーチ１３−２に供給することができる。本発明による補償方法の可能な一実施形態では、他方の溶接電源４−１の溶接電流推移ＩＳの電流プロファイルＳＰは、溶接電源４−２のデータ格納部９−２から読み取られる。本発明による補償方法の一実施形態では、他方の溶接電源４−１の溶接電流推移ＩＳの電流プロファイルＳＰは、無線又は有線で通信接続ＫＶを介して、他方の溶接電源４−１から、溶接電源４−２の計算ユニット７−２に送信され、この計算ユニットが、送信された溶接電流推移に基づいて、且つ、格納された結合係数ＫＦに基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐを計算する。溶接プロセスが進行している間、プロセスの状態（短絡）に従って動的に生成された、循環的に、というよりもむしろ事象ベースで進行する電流推移もまた存在する。したがって、溶接プロセスが進行している間に行われる補償では、結合電圧の適正な補償を実現するように、送信器の電流プロファイルは受信器に直接送信される。他方の溶接電源４−１の溶接電流推移ＩＳの電流プロファイルＳＰは、電流レベル、及び関連する時間値に伴う電流レベルの変化を含むことが好ましい。溶接電源４−２の計算処理ユニット７−２によって計算された補償電圧ＵＫｏｍｐは、その後、溶接電源４−２の補償ユニット１０−２によって、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から連続的に減算されて、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを算定することができる。この補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓは、その後、溶接電源４−２の溶接電流線を介して関連する溶接トーチＳＢへと流れる溶接電流ＩＳの調整に使用される。このように、図１２に従う本発明による補償方法により、測定信号からの望ましくない誘導電圧を打ち消すことが可能になる。その結果、溶接回路２−ｉの相互の影響を低減、又は除去することができる。
【００６４】
図１２に従う本発明による補償方法は、このように、以前に算定され、格納された結合係数ＫＦ、特に、少なくとも１つのオーミック結合係数ＫＲ及び、１つ又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では、電流プロファイルＳＰ、言いかえれば、現在の電流推移、及び他方の送信溶接電源４−１によって出力された電流Ｉの電流の変化率（ｄｉ／ｄｔ）は、通信接続ＫＶを介して受信溶接電源４−２に連続的に又は絶え間なく送信される。
【００６５】
電流プロファイルのデータから、言いかえれば、アンペア単位の電流絶対値から、及び電流の変化率ｄｉ／ｄｔ（Ａ／ｍｓ）から、以前に算定された結合インダクタンスＬ（ｍＨ）及びオーミック結合係数Ｒ（ｍΩ）を使用して、次式を使用して結合電圧を計算することができる。
【００６６】
Ｕｋｏｐｐ＝Ｌｋｏｐｐ×ｄｉ／ｄｔ＋ＲＬｅｉｔｕｎｇ×送信器電流
この結合電圧は、誘導された送信電源４−１の電流プロファイルＳＰの経時的な推移に従い、符号付数値として、補償電圧ＵＫｏｍｐとして、受信溶接電源４−２の測定ユニット８−２によって、その出力ソケットで測定された電圧ＵＭｅｓｓから連続的に減算することができる。誘導電圧部分によって補正されたこの測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓは、その後、受信溶接電源４−２のプロセスの調整１１−２に使用される。その結果、溶接回路２−１、２−２の相互の影響が低減、又は完全に除去される。
【００６７】
好適な実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐの計算及び補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの算定は、デジタル方式で行われる。代替的な実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐの計算及び補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓの算定は、アナログ方式で行われる。
【００６８】
図１３は、図７に示されている本発明による補償方法を適用する前、及び適用した後の、受信溶接電源４−２における電圧推移を有する信号図である。
図１３の曲線Ｉは、送信溶接電源４−１における電流推移を示す。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における電圧推移を示す。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における電圧推移を示す。
【００６９】
本発明による、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方法は、一定の溶接回路インダクタンスＬ又は結合係数を有する溶接回路での検出及び補償だけでなく、経時的に変動する溶接回路インダクタンスＬ（ｔ）を有する溶接回路での検出及び補償にもまた適している。溶接回路２−ｉの溶接回路インダクタンスＬは、電流の振幅とともに変動する可能性がある。これには、例えば、溶接回路２−ｉに強磁性体がある場合が該当する。
【００７０】
本発明による方法の可能な一実施形態では、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の結合の誘導性部分は、より小さい時間間隔に細分された測定ウィンドウＭＦ内で検出され、対応する電流値の個々の誘導値Ｌｉは、それぞれの時間間隔ごとに算定され、格納される。続いて、本発明による補償方法の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における個々の格納された誘導値Ｌｉは、ローカルデータ格納部から呼び出され、結合電圧又は補償電圧ＵＫｏｍｐを計算するために使用される。
【００７１】
図１４は、２つの溶接回路２−１、２−２の、互いに対する結合効果の実際的な例を示す。示されている実施形態では、図１４の溶接システム１のノードＫで分岐されている溶接回路２−１、２−２の接地線６−１、６−２は、大部分が相互に平行に敷設されており、これにより、接地線６−１、６−２を通って電流が流れると、電磁結合を誘導するようになっている。この平行の接地線６−１、６−２が、誘導（磁気）結合の原因である。供給線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。
【００７２】
図１５は、本発明による補償方法に従う結合の補償が存在しない２つの溶接電源ＳＳＱを概略的に示す。図１５でわかるように、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は、電圧測定ユニットＵＭＥ及び電流測定ユニットＩＭＥを有し、それらは、調整ユニットＲＥに測定値を供給する。調整ユニットは、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を含んでいる。
【００７３】
対照的に、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に示されている２つの溶接電源４−１、４−２はそれぞれ、溶接電流を生成するために使用され、それは、溶接電流線を介して、ワークピース３を溶接するための溶接トーチ１３−１、１３−２に供給することができる。２つの溶接電源４−１、４−２はそれぞれ、計算処理ユニット７−１、７−２、及び補償ユニット１０−１、１０−２を有する。計算処理ユニット７−１、７−２は、図８Ａ、図８Ｂにもまた示されているように、溶接電源４−１、４−２の一部を形式している。溶接電源４−ｉの計算処理ユニット７−ｉは、同じワークピース３の溶接に使用され、且つ、測定ユニット８−ｉによって測定された他方の溶接電源の溶接電流推移によって誘導された電圧ＵＭｅｓｓの関数として、また、格納された結合係数ＫＦの関数として、補償電圧ＵＫｏｍｐを計算するのに適している。溶接電源４−ｉの補償ユニット１０−ｉは、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、溶接電源４−ｉの計算処理ユニット７−ｉによって計算された補償電圧ＵＫｏｍｐを減算して、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを生成するのに適しており、この補正測定電圧は、溶接電源４−ｉによって生成された溶接電流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。
【００７４】
溶接電源４−ｉの計算処理ユニット７−ｉは、他方の溶接電源によって供給された溶接電流ＩＳの電流プロファイルＳＰに基づいて、且つ、関連する溶接電源４−ｉのデータ格納部９−ｉに格納されていることが好ましい結合係数ＫＦに基づいて、補償電圧ＵＫｏｍｐを計算することが好ましい。図１６に示されている実施形態では、誘導結合係数ＫＬ及びオーミック結合係数ＫＲが、第２の溶接電源４−２のローカルデータ格納部９−２に格納されている。これらの結合係数ＫＦは、通信インタフェースを介して第１の溶接電源４−１の計算処理ユニット７−１によって読み取ることができる。或いは、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またよい。さらに、格納された結合係数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ることが可能である。
【００７５】
図１６に示されているように、溶接電源４−１、４−２はそれぞれ、専用の計算処理ユニット７−１、７−２を有する。好適な実施形態では、計算処理ユニット７−１、７−２はそれぞれ、第１の乗算器７Ａ、第２の乗算器７Ｂ、及び加算器７Ｃを有する。計算処理ユニット７の第１の乗算器７Ａは、電流プロファイル内の現在の電流レベルＩにオーミック結合係数ＫＲを乗算して、補償電圧のオーミック部分ＵＫｏｍｐＲを計算する。計算処理ユニット７の第２の乗算器７Ｂは、電流プロファイルＳＰ内の現在の電流レベルの変化ｄｉ／ｄｔに読み取られた誘導結合係数ＫＬを乗算して、補償電圧の誘導性部分ＵＫｏｍｐＬを計算する。溶接電源４−１の計算ユニット７−ｉは、それぞれの場合において、加算器７Ｂ−ｉをさらに備え、加算器は、補償電圧のオーミック部分ＵＫｏｍｐＲと、補償電圧の誘導性部分ＵＫｏｍｐＬと、を加算して、補償電圧ＵＫｏｍｐを計算する。図１６に示されている実施形態では、このようにして算定された補償電圧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に示されているように、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、自身の計算処理ユニット、又は他方の溶接電源の計算処理ユニット７によって計算された補償電圧ＵＫｏｍｐを得て、溶接電源４の専用の電圧測定ユニット８によって測定した測定電圧ＵＭｅｓｓからそれを減算して、補正測定電圧Ｕ’Ｍｅｓｓを算定するように構成されている。この補正測定電圧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に適用され、溶接電源４によって生成された溶接電流ＩＳを調整するために使用される。
【００７６】
図１６に示されている実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐは、他方の溶接電源４’の計算処理ユニットによって計算され、計算された補償電圧が送信される。或いは、補償電圧ＵＫｏｍｐもまた、通信接続を介して他方の溶接電源４’によって送信された電流プロファイルＳＰに基づいて、専用の計算処理ユニット７によって計算することができる。さらに、さらなる代替的な実施形態では、溶接電源４の計算処理ユニット７は、溶接電源４のローカルの専用のデータ格納部９から、他方の溶接電源４’の既知の、所定の電流プロファイルＳＰを読み取り、やはり溶接電源４のローカルデータ格納部９から読み取られた結合係数ＫＲ、ＫＬを用いて、補償電圧又は補償電圧プロファイルをそこから計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及び予め定義された電流プロファイルＳＰに従って事前に計算され、溶接電源のローカルデータ格納部９に格納される。
【００７７】
図１６に示されている実施形態では、補償電圧ＵＫｏｍｐ及び補正測定電圧ＵＭｅｓｓは、所定の計算式を使用して、計算ユニット７の乗算器７Ａ、７Ｂ及び加算器７Ｃを使用して計算される。格納及び実装された計算式の代わりに、代替的な実施形態では、格納されたルックアップテーブルＬＵＴを使用してもまたよい。
【００７８】
結合係数算定の間に測定された電圧補正値又は補償電圧プロファイルは、ルックアップテーブルＬＵＴに格納される。ルックアップテーブルＬＵＴでは、測定電圧（例えば、Ｘ軸）は、関連する電流Ｉ（例えば、Ｙ軸）及び電流の変化（ｄｉ／ｄｔ）（例えば、Ｚ軸）に対してプロットされる。
【００７９】
溶接プロセスの間に補償方法が行われると、他方の溶接電源４’の現在の実際の電流値及び電流の実際の変化がＹ軸及び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、内部で現在測定されている電圧ＵＭｅｓｓから減算される。
【００８０】
好ましくは、個々の結合値（誘導結合の電圧及びオーミック結合の電圧）が検出され、ルックアップテーブルＬＵＴに格納される。図９に示されているように、２つの溶接回路２−１、２−２は、短絡している場合がある。送信溶接電源４−１は、例えば、０〜５００Ａの範囲で５０Ａ／ｍｓで第１の電流プロファイルを実行してもよい。受信溶接電源４−２は、自身の現在の電圧、並びに送信溶接電源４−１の現在の電流及び電流値の変化を測定し、ルックアップテーブルＬＵＴ内の対応するテーブルポイントで測定電圧を入力する。次に、このプロセスは、さらなる電流プロファイル（例えば、１００Ａ／ｍｓで０〜５００Ａから最大１０００Ａ／ｍｓで０〜５００Ａまで）に繰り返すことができる。
【００８１】
さらなるステップにおいて、実際の補償が溶接プロセスの間に行われる。溶接プロセスの間の補償では、他方の溶接電源の現在の実際の電流値及び電流の変化の実際値がＹ軸及び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、内部で現在測定されている電圧から減算される。
【００８２】
この補償は、例えば、周期的な、例えば、２５μｓの時間間隔で循環的に行ってもよい。表中の数値の間の値は、直線補間によって得ることが好ましい場合がある。
以下の表は、Ｒ＿Ｋｏｐｐｅｌ＝２５ｍΩ及びＬ＿ｋｏｐｐｅｌ＝２０ｕＨの値の場合に発生する結合電圧（又は補償電圧）のボルト単位の例である。
【００８３】
【表１】
2021534976.tif 000003
複数のＬＵＴ（ルックアップテーブル）が存在する場合もあり、状況に応じて選択される。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の互いに対する位置が変化するため、結合インダクタンスは、運送路に取り付け可能な個々のロボットの位置に応じて変動する場合がある。したがって、互いに対するロボット位置に応じて、さらなるＬＵＴから結合係数又は補償電圧を選択することもまた可能である。次に、結合係数ＫＦの事前の算定は、ユーザによって固定された複数のロボット位置でも行われる。ＬＵＴの選択は、ロボットの制御システムによって行われることが好ましい。
【００８４】
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の溶接に使用される別の溶接電源からの干渉の影響が低減又は補償されるため、溶接プロセスの質を大幅に向上させることができ、これは溶接プロセスの結果生じる溶接継目を質的に向上させることを意味する。本発明による補償方法は、デジタル方式で実行できるだけでなく、アナログ方式でも実行することができる。本発明による補償方法は、複数の溶接電源４−ｉがシステム／セルで同時に溶接する溶接システム１に特に適している。これに関連して生じる電圧結合により、調整変数として使用される測定電圧ＵＭｅｓｓが歪められてしまう。本発明による補償方法の結果として、測定電圧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。
【００８５】
計算された結合係数ＫＲ、ＫＬを介して、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追加で取得する。本発明による補償方法の可能な一実施形態では、計算された結合係数を使用して、ワークピース３を溶接するために溶接電源によって供給される溶接電流ＩＳへの、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からの干渉の影響を低減又は除去する。他方では、溶接システム１のユーザは、計算又は算定された結合係数ＫＲ、ＫＬを利用して、ユーザ自身が、溶接システム１、特に、様々な溶接回路２−ｉの線の敷設を最適化することができる。溶接電源のディスプレイを介して、溶接回路２−ｉ間の誘導結合及び／又はオーミック結合のレベルに関してユーザに通知することができる。本発明による、溶接システム１の溶接回路２−ｉ間の干渉結合を算定するための方法は、２つ以上の溶接回路２−ｉ又は溶接電源４−ｉを備える溶接システム１に特に適している。
【図１】
2021534976.tif 000004
【図２】
2021534976.tif 000005
【図３】
2021534976.tif 000006
【図４】
2021534976.tif 000007
【図５】
2021534976.tif 000008
【図６】
2021534976.tif 000009
【図７】
2021534976.tif 000010
【図８Ａ】
2021534976.tif 000011
【図８Ｂ】
2021534976.tif 000012
【図９】
2021534976.tif 000013
【図１０】
2021534976.tif 000014
【図１１】
2021534976.tif 000015
【図１２】
2021534976.tif 000016
【図１３】
2021534976.tif 000017
【図１４】
2021534976.tif 000018
【図１５】
2021534976.tif 000019
【図１６Ａ】
2021534976.tif 000020
【図１６Ｂ】
2021534976.tif 000021
【国際調査報告】
2021534976.tif 000022
2021534976.tif 000023
2021534976.tif 000024
2021534976.tif 000025