(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接電源を提供する。【解決手段】コントローラ１１８に単一の溶接モードを備え、溶接電源１１０は、溶接モードを変更する必要なく、フルのＤＣＥＮ出力からＡＣ出力へ、フルのＤＣＥＰ出力へ変更することができる。【選択図】図１
0003203250.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる溶接信号を出力する能力がある出力インバータ等の溶接出力回路であって、前記複数の異なる溶接信号の少なくともいくつかがＤＣ棒マイナス溶接信号、ＡＣ溶接信号及びＤＣ棒プラス溶接信号である、溶接出力回路と、
前記溶接出力回路に結合され、前記複数の異なる溶接信号の１つである溶接信号を出力するように前記溶接出力回路の出力を制御するコントローラであって、該コントローラは前記溶接出力回路の出力を制御するのに溶接モードを利用する、コントローラと、
を備え、
前記溶接モードは前記溶接出力回路の出力を制御するのに少なくとも定常状態ロジックと複数のデータ点とを利用し、
溶接の間、前記コントローラが異なる溶接モードを利用し、あるいは前記コントローラの中に存在する開始又は終了ロジックのいずれか１つを起動させる必要なく、前記複数のデータ点の少なくともいくつかが、前記溶接信号を前記複数の異なる溶接信号のうちいずれか１つから前記複数の異なる溶接信号のうち別の溶接信号に変更するように前記コントローラによって変更され得る、
溶接電源。
【請求項２】
溶接の間、前記コントローラが異なる溶接モードを利用し、あるいは前記コントローラの中に存在する開始又は終了ロジックのいずれか１つを起動させる必要なく、前記データ点の少なくともいくつかが、前記溶接信号を前記ＤＣ棒マイナス溶接信号、前記ＡＣ溶接信号及び前記ＤＣ棒プラス溶接信号のうちいずれか１つから前記ＤＣ棒マイナス溶接信号、前記ＡＣ溶接信号及び前記ＤＣ棒プラス溶接信号のうちいずれかの他の溶接信号に変更するように前記コントローラによって変更され得る、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項３】
前記コントローラは、前記の溶接の間、ユーザ入力に基づいて前記データ点の少なくともいくつかを変更する、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項４】
前記データ点の少なくともいくつかが、前記溶接信号のピーク電流の継続時間、周波数、ピーク電流レベル、バックグラウンド電流レベル及び電流ランプレートのうち少なくとも１つを制御する、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の溶接電源。
【請求項５】
前記データ点の少なくともいくつかがピーク電流の継続時間の少なくとも１つを制御し、溶接の間、前記コントローラは、前記溶接モードから変更することなく、任意のピーク電流の継続時間を０ｍｓに調整することができる、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の溶接電源。
【請求項６】
前記データ点の少なくともいくつかがピーク電流の継続時間の少なくとも１つを制御し、溶接の間、前記コントローラは、該コントローラが異なる溶接モードを利用し、あるいは該コントローラの中に存在する開始又は終了ロジックのいずれか１つを起動させる必要なく、前記溶接信号を前記ＤＣ棒マイナス溶接信号、前記ＡＣ溶接信号及び前記ＤＣ棒プラス溶接信号のうちいずれか１つから前記ＤＣ棒マイナス溶接信号、前記ＡＣ溶接信号及び前記ＤＣ棒プラス溶接信号のうちいずれかの他の溶接信号に変更するように任意のピーク電流の継続時間を調整することができる、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の溶接電源。
【請求項７】
前記コントローラは、前記溶接出力回路の出力を制御するのに閾パラメータを利用し、前記閾パラメータが超えられるとき、前記コントローラは前記複数の異なる溶接信号のうち前記いずれか１つを前記複数の異なる溶接信号のうち前記別の溶接信号に自動的に変更する、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の溶接電源。
【請求項８】
前記閾パラメータは好ましくはピーク電流継続時間閾パラメータであり、該ピーク電流継続時間閾パラメータは、前記溶接信号のピーク電流継続時間が０．８乃至２ｍｓの間、より好ましくは１ｍｓ未満であるように調整されるときに前記コントローラが前記溶接信号から前記複数の異なる溶接信号のうち別の溶接信号に変更するように、０．８乃至２ｍｓの範囲内である、請求項７に記載の溶接電源。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、溶接のシステム及び方法に関する。より詳細には、本考案は、単一の溶接モードを用いながら種々の溶接技法を用いて溶接するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の溶接電源は、種々の溶接モードで溶接するように使用できることが一般に知られている。例えば、電源は、ＤＣ棒プラス（DC  electrode  positive）（ＤＣＥＰ）モード、ＤＣ棒マイナス（DC  electrode  negative）又はＡＣモードにおいて溶接する能力があり得る。これらモードの各々は、異なる溶接プロセスについて異なる利点と欠点とを有する。時に、溶接の間、所望の溶接パラメータ又はパフォーマンスに基づいて、複数の溶接モード間で切り替えを行う必要があり得る。既存の電源では、この切り替えは、溶接モードを切り替える、すなわち、ある溶接プログラムを別のものに切り替えるための電力を必要とする。この切り替えが溶接動作の間に起こるとき、電源がモードを切り替える間に遅延が生じ、この遅延は、溶接波形に乱れを引き起こすおそれがあり、溶接スパッタの作成、又は溶接の間における他の不利な事象をもたらすおそれがある。ゆえに、溶接の間に溶接モードを切り替えることは、溶接に係る問題を引き起こすおそれがある。
【０００３】
旧来の、従来の、提案されているアプローチについてのさらなる制限及び欠点は、こうしたアプローチと、本出願の残りの部分に図面を参照して明記される本考案に係る実施形態との比較を通して、当業者に明らかになるであろう。
【考案の概要】
【０００４】
アーク溶接において単一の溶接モードを使用するときの溶接を改善するために、本考案は、請求項１による溶接電源を提案する。好適な実施形態が、独立項から選ばれてもよい。本考案に係る実施形態は、アーク溶接のシステム及び方法を含み、これにおいて、単一の溶接モードが電源において利用されて、電源のコントローラ内で溶接モードを切り替える必要なく、複数の別個かつ区別可能な溶接プロセス波形を作成する。
【０００５】
請求される考案の上記及び他の特徴と、請求される考案に係る例示される実施形態の詳細とは、下記の説明及び図面からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本考案の上記及び／又は他の側面は、添付の図面を参照しながら本考案の例示的な実施形態を詳細に説明することによって、より明らかになるであろう。
【図１】本考案の例示的一実施形態に従う溶接システムのダイヤグラム表現である。
【図２Ａ】様々な異なる溶接波形のダイヤグラム表現である。
【図２Ｂ】様々な異なる溶接波形のダイヤグラム表現である。
【図２Ｃ】様々な異なる溶接波形のダイヤグラム表現である。
【図３Ａ】本考案の例示的実施形態により作成することができる溶接波形のダイヤグラム表現である。
【図３Ｂ】本考案の例示的実施形態により作成することができる溶接波形のダイヤグラム表現である。
【図４】本考案の例示的一実施形態に従う単一の溶接モードのための例示的データ点を示す波形プロファイルのダイヤグラム表現である。
【図５Ａ】本考案の例示的一実施形態に従う別の波形のダイヤグラム表現である。
【図５Ｂ】本考案の一実施形態に係る制御方法論のダイヤグラム表現である。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
次に、添付の図面を参照することにより、本考案の例示的実施形態を以下に説明する。説明される例示的実施形態は、本考案の理解を支援することが意図され、本考案の範囲を限定することは決して意図されない。同様の参照番号は、全体を通して同様の要素を示す。
【０００８】
図１は、本考案の例示的実施形態に従う溶接システム１００の例証的一実施形態である。この溶接システムは溶接電源（welding  power  supply）１１０を含み、溶接電源１１０は、電極Ｅを通して溶接トーチ１３０とワークピースＷとに溶接波形を供給して（delivers）、溶接アークＡを発生させる。電極Ｅは、ワイヤ送給装置（wire  feeder）１５０を介して溶接動作に対して供給される。ワイヤ送給装置１５０は、電極Ｅを溶接に対して供給する能力があるような既知のいかなる構成のものであってもよく、いくつかの実施形態において、ワイヤ送給装置１５０は、電源１１０からの信号に基づいて電極Ｅのワイヤ送給スピードを調整することができ、このことは以下でより詳細に論じられる。
【０００９】
システム１００は移動装置１６０をさらに含み、移動装置１６０は、ワークピースＷ若しくはコンタクトチップのいずれか又は双方を移動させる能力がある。こうした移動装置は一般に知られており、ロボット、溶接トラクタユニット等を含んでもよい。本考案の例示的実施形態において、移動装置は、溶接動作の間、受信したコマンドに従って溶接動作の進行スピードを調整し、あるいは変更する能力がある。図１に示されるとおり、コマンドは、電源１１０の中のコントローラ１１８から来る。しかしながら、他の例示的実施形態において、電源１１０に対して外部にあり、電源１１０、ワイヤ送給装置１５０及び移動装置１６０を含めたシステム１００のコンポーネントの動作を制御する別個のシステムコントローラが使用されてもよい。
【００１０】
電源１１０の全般的な構成は、電源１１０が本明細書に説明されるとおり機能し、動作する能力がある限り、ＧＭＡＷ／ＭＩＧタイプの溶接動作の能力がある既知の電源のものと同様であってもよい。例えば、電源１１０は、オハイオ州クリーブランドのリンカーンエレクトリックカンパニーが製造するＰｏｗｅｒ  Ｗａｖｅ（登録商標）タイプの電源のものと同様に構成されてもよい。当然ながら、本考案の実施形態はこうした構成には限定されず、上記は単に例示であることが意図される。
【００１１】
図１に示されるとおり、電源１１０は、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を通して入力信号を受信する能力がある。図１は三相入力を表しているが、他の実施形態が単相入力だけを利用してもよい。電源１１０は電力変換ユニット１１２を含み、電力変換ユニット１１２は、電源１１０の出力が溶接アークを持続させることができるように、入力信号を受信し、出力回路（出力インバータ１１４など）に信号を出力する能力がある。電力変換ユニット１１２は、複数の種々のコンポーネントから作られてもよい。例えば、電力変換ユニット１１２は、整流器回路と、整流された信号を受信し、かつ出力インバータ１１４に定電圧を出力するバックブースト回路とを含んでもよい。当然ながら、他の例示的実施形態において、出力インバータ１１４は、チョッパ、又は、電力変換ユニット１１２と共に動作して溶接信号を出力する能力がある任意の他のタイプの出力回路であってもよい。電源１１０は波形発生器１１６をさらに含み、波形発生器１１６は、電力変換ユニット１１２及び出力インバータ１１４の少なくとも１つ又は双方の出力の制御を支援して、アークＡを発生させるために使用すべき所望の溶接波形を提供する回路である。例えば、波形発生器１１６は、電力変換ユニット１１２及び出力インバータ１１４のうち１つ又は双方に結合され（あるいは、何らかの出力コンポーネントが利用され）、溶接の間、アークＡを作り出し、維持するのに使用される所望の電流波形を発生させるのに使用されてもよい。さらに、電源はコントローラ１１８を有し、コントローラ１１８は、電源１１０の機能及び動作を制御する能力がある任意のタイプのＣＰＵ又はプロセッサ型装置であってよい。こうしたコントローラは一般に知られている。例示的実施形態において、コントローラは、電流フィードバック回路１２０及び電圧フィードバック回路１２２からフィードバックを受信する。電流フィードバック回路１２０及び電圧フィードバック回路１２２は、溶接動作の間、溶接アークＡからの電流及び電圧のフィードバックを（それぞれ）提供する。このフィードバックを用いて、コントローラ１１８は、電源１１０のパフォーマンスを調整し、最適化して、所望の出力を提供することができる。このことは以下でさらに論じられる。
【００１２】
図１に示されるとおり、いくつかの実施形態において、コントローラ１１８はワイヤ送給装置１５０にも結合され、このことは、コントローラがワイヤ送給装置１５０からフィードバックを受信し、かつ、溶接動作の間、ワイヤ送給スピードなどのワイヤ送給装置１５０の動作を制御することを可能にする。
【００１３】
本考案の例示的実施形態において、コントローラ１１８は、電源の動作のための情報を記憶するメモリ装置を含み、あるいは該メモリ装置に結合される。本願議論を目的として、コントローラ１１８は、処理能力と記憶能力とを有するコントローラシステムであるとみなされることになる。既知の電源において、コントローラ１１８は、溶接動作のために電源が利用することができる様々な溶接モードに関連する情報を記憶する。本考案の実施形態に従う電源もまた、コントローラ１１８を使用して溶接に関連する情報を記憶し、このことは以下でさらに説明される。
【００１４】
本願を目的として、溶接モードは、開始ロジック、定常状態ロジック及び終了ロジックと所与の溶接プロセスのための溶接出力波形を生成する様々なデータ点とを含むプログラムである。例えば、ＤＣＥＰ溶接モードは、ＤＣＥＰ波形の特性を有する溶接出力波形を開始し、生成し、終了するためのロジック及びデータ点を含むプログラムである。
【００１５】
電源は、コントローラ１１８の中の様々な記憶された溶接モードを使用して、異なる溶接動作のために異なる溶接波形を使用するという柔軟性を電源に与える。例えば、異なる波形を使用するいくつかの例示的な溶接プロセスは、ＤＣＥＰ、ＤＣＥＮ、パルス溶接、ＡＣ溶接、表面張力移行（ＳＴＴ）溶接等である。これらプロセスの各々は、異なる波形、すなわち、異なるプロファイルを有する波形を使用する。例えば、パルス溶接波形はＤＣＥＰ溶接波形とは異なるプロファイルを有する、等である。既知のシステムにおいて、上記溶接プロセスの各々は、その実施のために、コントローラ１１８内の別個に記憶された溶接モードを利用する。単一の溶接プロセスだけが必要とされる場合、適切な溶接プロセス、したがってモードが、溶接動作の始めに選択され、溶接プロセス全体にわたって維持されるので、上記の別個に記憶された溶接モードの利用は、あまり重大性がない。しかしながら、溶接プロセスの間、溶接波形を変更するのが望ましく、あるいは必要なことがある。例えば、溶接に入力される熱を制御するために、ＤＣ波形からＡＣ波形に変更するためにＤＣＥＰ波形からＤＣＥＮ波形に変更することが必要とされる場合があり、あるいはその逆の場合もある。これが既知の電源において行われるとき、コントローラ１１８は、適切な波形のために適切なデータ点又は設定点が利用されるように、溶接モード／プログラムを切り替えなければならない。この切り替えは、プログラムされた又は所望の出力に基づいて、ユーザによって、あるいはコントローラ１１８によってのいずれかで起動されてもよい。この切り替え動作は０．１ｓほどかかることがあるため、溶接品質に対して不利益なパフォーマンスと不利な効果とをもたらす可能性がある。例えば、ある溶接モードから別の溶接モードに移行するとき、ある溶接モードの終了ロジックは、後続の波形の開始ロジックが開始され得る前に起動されなければならない。ゆえに、従来の溶接モード移行では、終了及び開始の双方のロジックが、新しい溶接モードが開始され得る前に利用されなければならない。このことは、移行が溶接プロセスの間に生じるとき、不利益になる可能性がある。
【００１６】
図２Ａ乃至図２Ｃは例示的な溶接波形を表しており、これらの各々は既知の電源において別個かつ区別可能な溶接モードを有するものである。図２ＡはＤＣＥＰ溶接波形２００を表し、この波形２００は複数の電流パルス２０２とバックグラウンド電流２０４とを有する。図示されるとおり、波形全体が正の極性を有する。さらに、この波形を作成するために、一溶接モードが複数の離散的なデータ点を利用することになり、この複数の離散的なデータ点をコントローラ１１８及び波形発生器１１６が利用してＤＣＥＰ波形を作成することになる。図２Ａは、使用され得る例示的なデータ点を示す。例えば、ＤＣＥＰモードは、パルス２０２の始まりを示すデータ点２０１と、各パルス２０２が点２０３においてピーク電流レベルを有することを示すものであるピーク電流レベルデータ点２０３と、ピーク電流レベルの時間又は継続時間を示すものであるピーク電流継続時間データ点２０５と、バックグラウンド電流レベル２０４のために波形が維持されることになるレベルを示すバックグラウンド電流データ点２０７とを使用してもよい。これらデータ点の各々が、電源によりＤＣＥＰ溶接波形を発生させるのにコントローラ１１８によって使用されてもよい。当然ながら、他のデータ点がＤＣＥＰ波形を発生させるのに利用されてもよく、上記は単に例示的であることが意図される。ゆえに、上記データ点は、ＤＣＥＰ波形を作成するのにプログラム／モード内で使用される一組の例示的なデータ点を表すように単に示されている。それから、ユーザ及び／又はコントローラ１１８は、特定の溶接動作のための波形設定点としてこれらデータ点のいくつかの位置を調整してもよく、しかしながら、根本的な溶接プロセスは維持されることになる。例えば、ユーザは、所望のパフォーマンスを達成するようにピーク電流の値、ピーク継続時間の値、周波数（データ点２０１とデータ点２０１との間の時間）の値などを調整してもよい。しかしながら、所与の単一の溶接モード／プログラムにおいて、相対的なデータ点は変更されないままになり、電源の出力は、ＤＣＥＰ溶接モードが利用されている限り、常にＤＣＥＰであることになる。
【００１７】
図２Ｂ及び図２Ｃは、図２Ｂがパルス２１２を用いたＤＣＥＮ波形であることを除いて、図２Ａに示されたものと同様の表現である。図２Ｂにおいて、ＤＣＥＮ波形２１０は、パルス２１２の始まりを示すデータ点２１１と、各パルス２１２が点２１３においてピーク電流レベルを有することを示すものであるピーク電流レベルデータ点２１３と、ピーク電流レベルの時間又は継続時間を示すものであるピーク電流継続時間データ点２１５と、バックグラウンド電流レベルのために波形が維持されることになるレベルを示すバックグラウンド電流データ点２１７とを使用している。これらデータ点の各々が、電源によりＤＣＥＮ溶接波形を発生させるのにコントローラ１１８によって使用されてもよい。図２Ａと同様に、これらデータ点は例示的であることが意図され、ＤＣＥＮタイプの波形を作成するのに任意の所与のモード／プログラムにおいて他のデータ点が利用されてもよい。
【００１８】
図２Ｃは、正のパルス２２２及び負のパルス２２６の双方を有する例示的なＡＣ溶接波形２２０と、一溶接モードにおいて波形２２０を作成するのにコントローラ１１８によって使用され得る別の一組のデータ点とを表している。例えば、データ点２２１は、正のパルス２２２の始まりを示し、ピーク電流レベルデータ点２２３は、各々の正のパルス２２２が点２２３においてピーク電流レベルを有することを示すものであり、正のピーク電流継続時間データ点２２５は、正のピーク電流レベル２２３の時間又は継続時間を示すものであり、正のバックグラウンド電流データ点２２７は、バックグラウンド電流レベル２２４のために波形が維持されることになるレベルを示す。さらに、データ点２２９が、負のパルス２２６を作成するために正の極性から負の極性に変化することが望まれるときを示すのに使用されてもよい。このモードは、データ点２３１を使用して負のパルス２２６のためのピーク電流レベルを示し、負のパルス２２６の継続時間がデータ点２５３によって決定され、その後、データ点２２７’が、正の極性におけるバックグラウンド電流レベルを再び定義するのに使用される。これらデータ点の各々が、電源によりＡＣ溶接波形を発生させるのにコントローラ１１８によって使用されてもよい。当然ながら、他のデータ点がＡＣ波形を発生させるのに利用されてもよく、上記は単に例示的であることが意図される。
【００１９】
これまでに説明されたとおり、それから、上記データ点は、所与の溶接動作のための波形設定点を作成するように調整されてもよい。すなわち、上記データ点の相対的な位置が、所与の溶接動作のためのピーク電流レベル、周波数、バックグラウンド電流レベル等を設定するように調整されてもよく、しかしながら、データ点は、その波形が溶接モード／プログラムにおける区別可能なデータ点により指示されるとおりの区別可能な波形にとどまるように、とどまることになる。さらに、上記で説明されたとおり、既知の溶接システムにおいて、図２Ａ乃至図２Ｃに示される溶接波形の各々はコントローラ１１８内に別個かつ区別可能な溶接モード／プログラムを有するものであり、ゆえに、波形における変化が望まれるとき、溶接モード間での切り替えが必要なことになる。
【００２０】
本考案の実施形態は、コントローラ１１８において溶接モードを変更する必要なく異なる溶接タイプ（例えば、ＤＣＥＰ、ＡＣ及びＤＣＥＮ）から変更する能力がある単一の溶接モード／プログラムを利用することによって、別個の溶接モード間で切り替える（例えば、ＤＣＥＰとＡＣとＤＣＥＮとの間で切り替える）必要を回避する。
【００２１】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、本考案の実施形態で作成することができる例示的な波形を示す。図３Ａは、ＤＣＥＰ部分ＡとＡＣ部分Ｂとを有する溶接出力又は波形３００を示している。すなわち、波形３００は、図２Ａ及び図２Ｃにおいてそれぞれ示された波形２００と波形２２０との組み合わせである。従来の電源においては、部分Ａから、区別可能な溶接波形である部分Ｂに移行するために、コントローラ１１８において溶接モードを切り替えることが必要だったであろう。しかしながら、本考案の実施形態は単一の溶接モードを使用するため、波形部分Ａから波形部分Ｂへの移行は、コントローラ１１８が溶接モードを切り替えることを必要とせず、しかしむしろ、溶接出力を制御するのに使用されるデータ点の移行だけを必要とする。ゆえに、本考案の実施形態は、いかなる不利な効果もなく、ある区別可能な溶接プロセスから別の区別可能な溶接プロセスへと円滑な移行をすることができる。
【００２２】
同様にして、図３Ｂは、３つの区別可能な溶接プロセスを使用する別の例示的な波形３３０を示している。波形３３０の第１の部分ＡはＤＣＥＰ部分であって、図２Ａに示されたものと同様であり、波形３３０の第２の部分ＢはＤＣＥＮ部分であって、図２Ｂに示されたものと同様であり、最後の部分ＣはＡＣ波形であって、図２Ｃに示されたものと同様である。再びになるが、図３Ａと同様に、波形３３０は、部分Ａと部分Ｂとの間、及び部分Ｂと部分Ｃとの間の移行に遅滞がないように、コントローラ１１８内における単一の溶接モードから発生される。
【００２３】
上記の議論はＤＣＥＰ溶接プロセス、ＤＣＥＮ溶接プロセス及びＡＣ溶接プロセスを用いた例を示しているが、他の区別可能な溶接プロセスが使用され、本明細書において考えられているように単一の溶接モードへと組み込まれてもよいことが留意されるべきである。他の区別可能な溶接プロセスの例は、これらに限定されないが、表面張力移行（ＳＴＴ）、パルス等を含む。さらに、本考案の実施形態は、特定のタイプ又は区別可能なタイプの溶接に限定されず、ＧＭＡＷ、ＧＴＡＷ、サブ・アーク等のうち任意のものに使用されてもよい。
【００２４】
本出願を目的として、各々の別個かつ区別可能な溶接プロセスは、他の別個かつ区別可能な溶接プロセスとは異なる一組の動作データ点を有する一の別個の定義可能な溶接プロセスであり、これにおいて、データ点は、発生させるべき波形の全般的なプロファイルを定める。例えば、図２Ａ乃至図２Ｃに示されるとおり、波形２００、２１０及び２２０の各々は、波形の全体的なプロファイルを定める区別可能なデータ点を有する。再びになるが、溶接の間のデータ点の正確な絶対値（magnitude）は、所与の溶接動作のために調整されてもよく、しかしながら、データ点は溶接波形の全般的なプロファイルを表す。すなわち、図２Ａにおけるデータ点はパルスＤＣＥＰ溶接プロセスプロファイルを定め、図２Ｂにおけるデータ点はパルスＤＣＥＮ溶接プロセスプロファイルを定め、図２Ｃにおけるデータ点はＡＣ溶接プロセスプロファイルを定める。これら溶接プロファイルの各々は互いから区別可能である。
【００２５】
本考案の実施形態は、単一のモード内で複数の異なる溶接プロセスデータ点モジュールのために同様のデータ点を有してもよく、しかしながら、データ点の全体は波形間で重なり得ないことがさらに留意されるべきである。例えば、波形２００（ＤＣＥＰ）と波形２２０（ＡＣ）との各々は、正のパルスのためのピーク電流レベルを識別するデータ点２０３と２２３とをそれぞれ有する。これらデータ点が溶接プロセス間で重なるという事実は、図２Ａにおけるプロセスが図２Ｃにおけるプロセスとは別個であり区別可能であるという事実を変えるものではない。これらプロセスは、各々のそれぞれの波形の範囲で同一のデータ点を採用してはいないからである。
【００２６】
ゆえに、本考案の実施形態は、コントローラ１１８内の溶接モードを変更する必要なく複数の区別可能な溶接プロセスのための溶接波形を作成する能力がある単一の溶接モードをコントローラ１１８が含むことを可能にする。
【００２７】
本考案の別の例示的な実施形態において、コントローラ１１８に記憶された単一の溶接モード／プログラムは、単一の溶接モードで実施することができる可能な溶接プロセスのすべてを集合的に定めることができる単一の一組のデータ点を含む。ゆえに、溶接動作がある溶接プロセスから別の溶接プロセスに移るとき、適切なデータ点だけが所望の波形を作成するのに利用される。
【００２８】
図４は、コントローラ１１８内の単一の溶接モード／プログラムに記憶され得るデータ点の例示的なグルーピングと対応する溶接波形とを表している。このデータ点の集合が、複数の区別可能な溶接プロセス波形を作成するのに使用されてもよい。詳細には、図４に示されるとおり、波形４００はＤＣ及びＡＣ部分を有するＡＣパルス波形であり、この単一の溶接モードは、コントローラ１１８が図示されるとおりの波形４００を作成することができるように、図示されるデータ点のすべてを含むことになる。詳細には、データ点４０１は正のパルス４０２の始まりを識別し、データ点４０３は正のパルス４０２のピーク電流を定め、点４０５はパルス４０２のピーク電流の継続時間を定める。データ点４０７は正のバックグラウンド電流レベル４０４を定め、データ点４０９は正の極性から負の極性への所望の切り替え点を定める。データ点４１１は負のバックグラウンド電流レベル４０６を定め、データ点４１３は負の電流パルス４０８の始まりを定める。データ点４１５は負のパルス４０８のピーク電流レベルを定め、データ点４１７は負のパルス４０８のピーク電流の継続時間を定める。データ点４１１’はパルス４０８の後の負のバックグラウンド電流レベルを定め、データ点４２１は負の極性から正の極性に切り替わることが望まれる点を定める。データ点４０９’は正のバックグラウンド電流４０８を定め、上記で説明されたとおり、データ点４０１は別の正のパルス４０２の始まりを説明している。ゆえに、波形４００に類似する溶接出力を発生させるためには、コントローラ１１８は、コントローラ１１８内の単一のモードにおける説明されたデータ点のすべてを使用することになる。これらデータ点のすべてを採用することによって、図示されたプロファイルの溶接出力を発生させることができる。再びになるが、当然ながら、出力（ピーク電流、周波数、バックグラウンド電流等）に使用される正確な絶対値は、電源が所望の信号を出力することが可能になるように、ユーザ及び／又はコントローラによって決定されることになる。
【００２９】
しかしながら、溶接プロセスを変更することが望まれるとき、コントローラ１１８は、上記溶接モードにおけるデータ点のうち任意の１つ又はいくつかが溶接出力を作成するのに使用されないように、該データ点を変更し、ゼロに設定し、あるいはヌルに設定し（null）てもよく、ゆえに、溶接モード／プログラムを変更することなく溶接出力を異なる溶接プロセスに変更することができる。
【００３０】
例えば、コントローラ１１８が、図４に示される溶接出力からＤＣＥＰ出力に変更したい場合、コントローラ１１８は、データ点４０９、４１１、４１３、４１５、４１７、４１１’、４２１及び４０９’を単純にゼロに設定し、あるいは無効にしてもよい。このことは、コントローラ１１８がデータ点４０１、４０３、４０５及び４０７だけを使用して溶接出力を作成することをもたらすことになる。これらデータ点の利用は、図２Ａに示された波形と同様のＤＣＥＰ波形をもたらすことになる。したがって、単一の溶接モード内のデータ点のサブセットを無視することによって、コントローラ１１８は、コントローラ１１８内の溶接モードを切り替えることなく区別可能な溶接プロセス間で変更をすることができる。
【００３１】
ゆえに、図４に示されるデータ点の様々なサブセットを使用して、コントローラ１１８における単一の溶接モードは、溶接モードを変更する必要なく、図２Ａ乃至図３Ｂに示される溶接プロセスプロファイルなどの多数の区別可能な溶接プロセスプロファイルを作成することができる。すなわち、コントローラ１１８は、様々な区別可能な溶接プロセスを作成するのに単一の溶接モード内の様々なデータ点を「アクティブ化し」、「非アクティブ化する」必要しかなく、このことは、溶接モード／プログラムを変更する必要なく迅速に行うことができる。
【００３２】
上記のことは、コントローラ１１８のプログラミングに関連して複数の方法で達成することができる。例えば、図５Ａは別の例示的な波形５００を示しており、図示されるとおり、これまでに論じられた図面に示されたデータ点と同様、複数の制御データ点を利用している。波形５００において、データ点５０１は正のパルスの始まりを表し、点５０３は正のパルスについてのピーク電流を表し、点５０５は正のピーク継続時間の終わりを表し、点５０６は正から負への移行を表し、点５０７はパルスの負のピーク電流を表し、点５０９は負のピーク継続時間の終わりを表し、点５１１は波形５００の負の部分の終わりを表す。上記で説明されたとおり、これら点の各々の値は、入力される情報に基づいて溶接モード内で調整されてもよく、溶接の間、溶接モードを変更することなく、複数の異なるタイプの波形の作成を可能にする。例えば、溶接の間、ユーザは、電源コントローラがデータ点の各々を調整して所望の溶接出力を得るように、入力パラメータを変えることができ、これにおいて、コントローラ内の溶接モードを変更することなく、溶接波形が１００％のＤＣＥＰから１００％のＤＣＥＮに、さらにその中間のいかなるＡＣ比率にも移行することができるように、データ点が変更されてよい。例えば、図５Ａに示されるとおり、波形５００は、溶接モードを変更することなく、短い正の継続時間を有する別の波形５２０に移行されてもよい。実際に、波形は、溶接モードを変更することなくＡＣ以外へと移行されてもよい。
【００３３】
図５Ｂは、例示的な制御入力ノブ５５０と波形のパーセンテージ極性を表すグラフ線５３０とを表している。例えば、本考案の例示的一実施形態において、制御ノブ５５０（又は、任意の他のユーザ入力）が利用されてもよい。例示的実施形態において、溶接プロセスの間、すなわち溶接波形開始ロジックが実施された後、ユーザは、溶接モードを変更することなく、ノブ５５０を調整して電源の出力を制御することができる。例えば、溶接動作の始まりにおいて、サイクルの５０％がＥＰであってサイクルの５０％がＥＮであるＡＣ波形で開始されることが望まれることがある。この出力のために、ノブ５５０は、インジケータ５５９が“０”マーク５５１にあるように位置付けられる。この設定において、溶接モードにおけるデータ点（例えば、図５Ａにおけるデータ点）は、図５Ａにおける波形５００のように、正のピーク継続時間と負のピーク継続時間とが同一であるように設定される。しかし、溶接の間、（例えば、熱入力を調整するために）この比率を変更することが望まれることがあり、そこでユーザは、ノブ５５０を調整してＡＣ波形の波形バランスを調整することができる。ユーザは、波形が７５％のＥＮと２５％のＥＰとになる位置５５７へ、あるいは波形が７５％のＥＰと２５％のＥＮとになる位置５５５へノブ５５０を動かすことができる。さらに、ユーザは、波形を１００％の負（ＤＣＥＮ）にするものである位置５５３へ、あるいは波形を１００％の正（ＤＣＥＰ）にするものである位置５５４へノブ５５０を調整することもできる。例示的実施形態において、上記制御方法論は、フルのＤＣＥＰとフルのＤＣＥＮとの間のどこかにおいていかなる所望の波形バランス比率をも達成することができるようにノブ５５０をユーザが調整することを可能にすることができ、このことは、溶接の間、コントローラにおける溶接モードを変更することなく行うことができる。上記のことは、（上記で説明された）波形を発生させるためのデータ点の各々に関連付けられたパラメータを調整することによって行うことができる。
【００３４】
例えば、本考案の例示的一実施形態において、ユーザ入力（例えば、ノブ５５０）は、継続時間データ点、例えば、ピーク電流レベルの継続時間のデータ点に関連するデータ点（例えば、図５Ａにおけるデータ点５０３、５０５、５０７及び５０９）を制御することになる。すなわち、ノブ５５０が５０／５０ＡＣ波形のために位置付けられるとき、データ点は、正のパルスと負のパルスとが同一のピーク電流時間を有するように調整される。例えば、ノブ５５０が位置５５１にあるとき、ピーク継続時間の各々は５ｍｓという同一のピーク時間に設定されることになる。それから、一方の極性又は他方の極性を偏重する（favor）ようにノブ５５０が調整されるとき、ピーク継続時間のためのデータ点が適切に調整される。例えば、ノブが位置５５３に調整されるとき、正のピーク継続時間データ点は、正のピーク時間が０ｍｓであるように調整される。このことは、正のパルスがなくなり、波形はフルのＤＣＥＮになることを意味する。同様にして、ノブが位置５５４に調整されるとき、負のピーク継続時間データ点は、負のピーク時間が０ｍｓであるように調整される。このことは、負のパルスがなくなり、波形がフルのＤＣＥＰになることを意味する。ゆえに、溶接動作の間、ユーザは、ＤＣＥＰからＤＣＥＮへ、さらにその中間の任意のＡＣ波形バランスへ出力波形を十分に調整することができる。このような実施形態において、ユーザは、正のパルスと負のパルスとの各々のピーク継続時間を、０ｍｓとフルのＤＣＥＮ又はフルのＤＣＥＰとの間のどこへでも調整することができる。
【００３５】
前述に加えて、本考案の例示的実施形態は、上記で論じられたようなデータ点を用いて、溶接波形の他のパラメータについての同様の調整を可能にする。例えば、上記で説明された方法論と同様の方法論を用いて、ユーザが、ピーク継続時間、ピーク振幅、バックグラウンド振幅、周波数、電流ランプレート（ramp  rate）のうちいずれかのもの又はすべてを調整してもよい（増加させ、あるいは減少させる）。上記で説明された方法と同様の方法で、様々なユーザ入力制御が、上記パラメータのうち任意のものを制御するのに使用されてもよい。再びになるが、上記能力は、ある溶接モードの終了ロジックと別の溶接モードの開始ロジックとを実行するコントローラなしに、ユーザが上記パラメータを調整し、ゆえに波形を変更することを可能にする。単一の溶接モードが使用され、これにおいて、溶接の間、溶接モードの変更によって引き起こされる溶接中の割り込みなしに、溶接モードデータ点又はパラメータが調整される。
【００３６】
上記で説明されたとおり、ユーザは、溶接しながらユーザ入力を利用してピーク電流継続時間を調整することができ、したがって、ユーザは、溶接モードを変更することなく中間の任意の波形バランスを用いて、ＡＣ波形からＤＣＥＮ波形に、ＤＣＥＰ波形に変更することができる。しかしながら、いくつかの例示的実施形態において、波形が電源の動作能力を超える波形プロファイルへと調整されてしまうのを防止するように、継続時間閾パラメータがコントローラによって利用される。すなわち、コントローラは閾パラメータを利用し、該閾パラメータ未満で、波形はフルのＤＣＥＮ又はＤＣＥＰに直接変更されることになる。本考案の例示的実施形態において、閾パラメータはピーク電流継続時間閾パラメータであることになり、該閾パラメータ未満で、コントローラは波形をフルのＤＣＥＰ又はＤＣＥＮに変換する。上記パラメータは、電源が効果的又は効率的に実行することができないであろう特性を有するように波形をユーザが調整してしまうのを防止するように、コントローラによって利用される。本考案のいくつかの例示的実施形態において、ピーク電流継続時間閾パラメータは０．８乃至２ｍｓの範囲内である。他の例示的実施形態において、ピーク電流継続時間閾値は１ｍｓである。例えば、ピーク電流継続時間閾値が１ｍｓに設定される場合、波形のデータ点が１ｍｓ未満の正のピーク電流を作成することになるようにユーザが波形を（例えば、ノブ５５０を用いて）調整しているとき、コントローラは自動的に波形をフルのＤＣＥＮ波形にする。このことは、電源が効果的に実行することができない波形をユーザが作成してしまうのを防止する。同様にして、波形のデータ点が１ｍｓ未満の負のピーク電流を作成することになるように波形をユーザが調整するとき、コントローラは自動的に波形をフルのＤＣＥＰ波形にする。
【００３７】
上記で説明されたとおり、任意の数のデータ点及びパラメータが、溶接の間にユーザが波形を調整するのを可能にするようにコントローラにおける単一の溶接モードにおいて使用されてもよく、溶接しながらユーザが上記データ点を調整するのを可能にする複数のユーザ入力が提供されてもよい。この柔軟性は、コントローラにおける溶接モードを変更することなくフルのＤＣＥＮの使用からＡＣへ、フルのＤＣＥＰ波形へ溶接動作を変更するのを可能にすることができ、上記の溶接波形間で切り替えるのに溶接モードからのいかなる開始又は終了ロジックをも利用することがない。さらに、この柔軟性は、溶接モードを変更することなく、パルス、ＳＴＴなどの種々の溶接波形タイプをユーザが変更するのを可能にする。
【００３８】
上記議論は、単一の溶接モードの使用と定常状態の溶接の間における該モードを用いた波形の変更とに焦点を当ててきたことが留意されるべきである。当然ながら、上記で論じられた単一の溶接モードは、既知の開始及び終了ロジックと調和した、溶接プロセスを終了するための開始及び終了ロジックをさらに含むことになる。上記議論と同様に、開始及び終了ロジックは、溶接プロセスの始まり又は終わりに利用されている溶接プロセス又は波形と調和させて調整することができる制御ロジックとデータ点とを利用してもよい。別の言い方をすると、単一の溶接モードは、ＤＣＥＮモード、ＡＣモード又はＤＣＥＰモードのうち溶接プロセスを開始するのに選択されるいずれのモードにおいても開始することができるほど十分な柔軟性を有することになる。同様にして、単一の溶接モードは、ＤＣＥＮ、ＡＣ又はＤＣＥＰ溶接プロセスのうち任意のものから溶接プロセスを終了する柔軟性を備えた終了ロジックを有することになる。例えば、例示的実施形態において、動作の間、コントローラは、プロセスの始まり及び終わりそれぞれにおいて、ユーザ入力設定（例えば、ノブ５５０）に基づいて、開始及び終了ロジックのための様々なデータ点とロジックとを設定する。開始及び終了プロセスのためのデータ点の調整は、定常状態の溶接動作に関して上記で論じられたものと同様である。
【００３９】
これら上記で説明された実施形態と本明細書に説明された範囲に調和する他の実施形態とは、溶接の間に溶接モードを変更する必要なく、区別可能な溶接プロセスについて、区別可能な溶接プロファイルを有する種々の波形部分から成る溶接波形を制御し、出力することをもたらす。こうした制御は、複数の溶接モードを用いた既知の制御方法論を上回って有意な利点を提供する。既知の制御方法論は、溶接の間における溶接不備及び異常の可能性を増加させるおそれがある。
【００４０】
本考案は特定の実施形態を参照して説明されてきたが、本考案の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされる可能性があり、均等物が代替にされる可能性があることを当業者は理解するであろう。さらに、本考案の範囲から逸脱することなく本考案の教示に対して特定の状況又は材料を適合させるように多くの変更がなされる可能性もある。したがって、本考案は開示された特定の実施形態に限定されず、本考案は上記の説明の範囲内に入るすべての実施形態を含むものであることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１００    溶接システム
１１０    溶接電源
１１２    電力変換ユニット
１１４    出力インバータ
１１６    波形発生器
１１８    コントローラ
１２０    電流フィードバック回路
１２２    電圧フィードバック回路
１３０    溶接トーチ
１５０    ワイヤ送給装置
１６０    移動装置
２００    溶接波形
２０１    データ点
２０２    電流パルス
２０３    データ点
２０４    バックグラウンド電流
２０５    データ点
２０７    データ点
２１０    波形
２１１    データ点
２１２    パルス
２１３    データ点
２１４    バックグラウンド電流レベル
２１５    データ点
２２０    溶接波形
２２１    データ点
２２２    正のパルス
２２３    データ点
２２４    バックグラウンド電流レベル
２２５    データ点
２２６    負のパルス
２２７’  データ点
２２９    データ点
２３１    データ点
２５３    データ点
３００    波形
３３０    波形
４００    波形
４０１    データ点
４０２    正のパルス
４０３    データ点
４０４    電流レベル
４０５    点
４０６    バックグラウンド電流レベル
４０７    データ点
４０８    負の電流パルス又は正のバックグラウンド電流
４０９    データ点
４０９’  データ点
４１１    データ点
４１１’  データ点
４１３    データ点
４１５    データ点
４１７    データ点
４２１    データ点
５００    波形
５０１    データ点
５０３    データ点
５０５    データ点
５０７    データ点
５０９    データ点
５１１    データ点
５３０    グラフ線
５５０    入力ノブ
５５１    マーク
５５３    位置
５５４    位置
５５７    位置
５５９    インジケータ
Ａ        溶接アーク又は部分
Ｂ        部分
Ｃ        部分
Ｅ        電極
Ｗ        ワークピース
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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