(57)【要約】      （修正有）【課題】使用が簡単で効果的な溶接の装置および方法を提供することにある。【解決手段】ワイヤ送給速度セレクタ１０は、選択されたワイヤ送給速度に基づいて、制御信号を生成する。生成された電圧信号は、ライン１２によって、マイクロプロセッサ２０、溶接電源１００および関数発生器９０に伝送される。マイクロプロセッサ２０は、受け取った信号を、ライン２２に沿ってワイヤ送給速度モータ３０へ送られる制御電圧に変換する。ワイヤ送給速度モータは、ワイヤローラ６０を駆動して、消耗ワイヤ電極５０を、ワイヤリール４０から溶接ガンへ送給する。関数発生器は、電源１００に、ライン１０２および１０４に沿って、それぞれ、溶接ガンおよび被加工物８０の電気接触子７０へ向けられるアーク溶接電圧および／または電流のための特定の波形を生成させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＧ溶接のための溶接機であって、
制御信号を生成するためのワイヤ速度セレクタと、
前記制御信号に少なくとも一部基づいて、ワイヤのワイヤ送給速度を少なくとも部分的に制御する溶接ワイヤモータと、
溶接電源と、
前記溶接電源の溶接パラメータを少なくとも部分的に制御する電源制御信号を生成する電源コントローラであって、前記電源制御信号が、前記制御信号の関数である電源コントローラとを備えることを特徴とする溶接機。
【請求項２】
前記ワイヤは、固体金属ワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の溶接機。
【請求項３】
前記溶接パラメータは、アーク電圧を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接機。
【請求項４】
前記ワイヤ速度セレクタは、制御ノブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接機。
【請求項５】
前記溶接電源は、ＳＣＲをベースにした位相制御電源であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接機。
【請求項６】
電源コントローラは、前記制御信号に基づいて、前記電源制御信号を生成する関数発生器を具備するマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶接機。
【請求項７】
前記電源制御信号は、前記制御信号に比例することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶接機。
【請求項８】
前記電源コントローラは、シールドガスタイプ、消耗電極タイプおよびそれらを組み合わせたものからなる群から選択されたパラメータに基づいて、前記関数発生器によって生成された前記電源制御信号を調整するための関数レベル調整器を含むことを特徴とする請求項６に記載の溶接機。
【請求項９】
前記モータの速度を制御するモータコントローラを含み、前記モータコントローラが、前記モータの速度を前記制御信号の関数として制御し、前記モータコントローラが、マイクロプロセッサと、増幅器を含む回路と、それらを組み合わせたものとを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の溶接機。
【請求項１０】
選択されたワイヤ送給速度に基づいて、ＭＩＧ溶接機のための電源を制御する方法であって、
ワイヤのワイヤ速度制御信号を生成するワイヤ速度セレクタを設けることと、
被加工物に対する電気エネルギを生成する溶接電源を設けることと、
前記溶接電源によって生成された前記電気エネルギを制御する電源制御信号を生成することであって、前記電源制御信号が、前記ワイヤ速度制御信号の関数であることとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ワイヤ速度制御信号の関数であるワイヤ送給速度信号を生成する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ワイヤ送給速度信号は、前記ワイヤ速度制御信号に対する線形関数であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ワイヤ送給速度信号は、マイクロプロセッサによって生成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電源制御信号と前記ワイヤ速度制御信号とは異なることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記電源制御信号は、前記ワイヤ速度制御信号に対する線形関数であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記電源制御信号は、マイクロプロセッサによって生成されることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記電源制御信号を生成するのに用いられる前記関数は、シールドガスタイプ、消耗電極タイプおよびそれらの組み合わせに基づいて調整可能であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ワイヤは、固体金属ワイヤであることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワイヤ速度セレクタは、制御ノブであることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電源制御信号は、マイクロプロセッサ、増幅器を含む回路およびそれらを組み合わせたものによって生成されることを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、溶接電源の技術に関し、より具体的には、ワイヤ送給速度の制御および短絡溶接機の電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な溶接プロセスに使用される多くの種類の溶接電源がある。溶接電源は、一般に、ワイヤフィーダと、電源と、トーチまたはガンと、ワイヤフィーダコントローラと、様々な構成要素を制御する電源コントローラとを含む。該溶接電源のそれらの構成要素は、ハウジングを共有してもよく、あるいは、別々のハウジングに収めてもよい。該溶接電源の電源は、一般に、該溶接電源の出力電力を処理して生成する該溶接機の電源回路（例えば、整流器、スイッチ、変換器、ＳＣＲ等）を含む。該溶接電源の電源コントローラは、一般に、ディジタルおよび／またはアナログ回路と、ディスクリートおよび／またはインテグレーテッド回路と、マイクロプロセッサと、ＤＳＰＳ等と、溶接プロセス、あるいは、電源および／またはワイヤフィーダ等の装置を制御するのに使用されるソフトウェア、ハードウェアおよび／またはファームウェアとを含む。
【０００３】
ＭＩＧ溶接に使用されるアーク溶接電源は、通常、少なくとも２つの溶接制御部を含む。該溶接制御部のうちの一方は、アーク電圧の制御のためのものであり、他方の溶接制御部は、ワイヤ送給速度の制御のためのものである。該ＭＩＧ溶接機が、該溶接プロセスに対するより高精度の制御を可能にするための追加的な制御部を含むことはまれではない。それどころか、ある溶接用途は、上記溶接電源が、特定の溶接用途に対する所望の結果を達成するためにいくつかの溶接制御部を含むことを必要としている。しかし、溶接プロセスに対して高精度の制御を必要としない“単純な”溶接用途も多くある。そのような用途のために設計されているＭＩＧ溶接機は、小数の溶接制御部を含み、かつ一般に、より複雑なモデルよりも価格が低くなっている。単純な溶接用途のために設計されたそれらの溶接機は、設計がそれほど複雑ではないが、それらの溶接機は、なお、アーク電圧および／または該溶接機の出力電流の電流レベルのための、およびワイヤ送給速度のための複数の溶接制御部を含んでいる。その結果として、それらの溶接制御部は、そのような単純な溶接用途において、許容可能な溶接を得るために適当に選択しなければならない。２つまたはそれ以上の溶接制御部の必要な設定は、溶接プロセスに対してさらなる複雑性を付加し、特定の用途に対して形成される不適当な溶接の発生を増加させる。
【０００４】
従来技術に鑑みて、低コストで、操作が簡単で、かつ少ないユーザ制御入力の利用によって、特定のワイヤ送給速度に対する必要な電流レベルを生成するアーク溶接機に対する要求がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、使用が簡単で効果的な溶接の装置および方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、選択されたワイヤ送給速度に基づいて、ワイヤ送給速度および溶接アーク電圧および／または電流を制御する溶接の装置および方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他のおよび／または代替の目的は、溶接操作中のワイヤ送給速度の関数として、アーク溶接電圧および／または電流を制御する波形整形網を含む溶接の装置および方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、検出されたおよび／または選択された電極の種類、電極のサイズおよび／またはシールドガスの種類に基づいて、ワイヤ送給速度と溶接アーク電圧および／または電流との間の変更可能な関係を含む、アーク溶接電圧および／または電流を制御する波形整形網を含む溶接の装置および方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらにまた別のおよび／または代替の目的は、特定の溶接操作中に、高品質の溶接ビードを生成するように、ワイヤ送給速度を選択し、かつ特定の操作に対する適切なアーク溶接電圧および／または電流を自動的に選択するために、オペレータが使用することができるワイヤ送給速度セレクタを含む溶接の装置および方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の別のおよび／または代替の目的は、従来の使用可能なアーク溶接機よりも使用が簡単な溶接の装置および方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のまた別のおよび／または代替の目的は、溶接手順を単純化するようにより少ないユーザが選択可能な制御部を有する溶接機を含む溶接の装置および方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、単純化されたユーザ制御構成を有し、かつ溶接操作中に高品質の溶接ビードを生成する低コストの溶接機を含む溶接の装置および方法を提供することにある。
【００１３】
これらおよびその他の目的および効果は、添付図面と共に挙げた以下の説明から明白になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、アーク溶接の装置および方法に注力し、より具体的には、該溶接機の電流出力レベルに対する単純化された制御構成と、該ワイヤ送給速度の制御部とを含むＭＩＧ溶接の装置および方法に注力する。本発明は、特定のＭＩＧ溶接機に関して記載するが、本発明を他の種類の溶接に展開することができることが認識されよう。
【００１５】
本発明の一つの態様によれば、溶接電源と、ワイヤフィーダと、ワイヤ送給コントローラとを有する溶接機が提供される。該溶接機は、特に、ＭＩＧ（固体ワイヤおよびガス）用途のために設計される。該溶接機は、消耗電極のワイヤ送給速度と、該溶接電源のアーク溶接電圧および／または電流レベルの両方を制御する単一のワイヤ送給制御部を含むという単純化されたデザインを有する。その結果として、本発明の上記溶接機は、オペレータが、該選択が、選択されたワイヤ送給速度に対する適切なアーク溶接電圧および／または電流レベルを自動的に生成する特定のワイヤ送給速度を選択できるようにすることにより、該溶接プロセスを著しく単純化する。本発明の一実施形態においては、ワイヤ送給速度セレクタは、被加工物に供給される電極の実際のワイヤ送給速度を制御するワイヤ送給コントローラによって使用される信号を生成する。該ワイヤ送給速度セレクタは、一般に、線形信号を生成する電位差計であるが、該電位差計によって、非線形信号を生成することもできる。認識できるように、該ワイヤ送給速度セレクタは、ディジタルセレクタあるいは、制御信号を生成することができる他のどのような種類のセレクタとすることもできる。該ワイヤ送給速度セレクタによって生成された制御信号は、通常、該信号を、ワイヤフィーダのモータを駆動するのに使用する制御電流または電圧に変換するハードウェア回路および／またはマイクロプロセッサに送られる。認識できるように、該ワイヤ送給速度セレクタからの信号は、該ワイヤフィーダのモータを直接制御するのに用いることができる。本発明の他のおよび／または代替の態様においては、該ワイヤ送給速度セレクタによって生成された信号は、アーク溶接電圧および／または電流を制御するために、溶接電源制御部ＳＣＲ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等に対して信号を生成する溶接出力コントローラに送られる。該溶接機出力コントローラは、該ワイヤ送給速度制御部が変化したときに、該アーク溶接機の電源によって生成されたアーク電圧および／または電流を増減するように設計される。アーク溶接機に対するこの特定の制御設計は、オペレータが、単一の制御ノブまたはセレクタによって、該ワイヤ送給速度およびアーク溶接電圧および／または電流の両方を制御できるようにする。この単純化したデザインは、パーツの数を低減することによる該溶接機の製造コストの低減をもたらし、かつ該溶接機の制御ノブの数を低減することにより溶接操作を簡単にする。
【００１６】
本発明の他のおよび／または追加的な態様によれば、上記ワイヤ送給速度セレクタから受け取った信号に基づいて、電源制御部への特定の制御信号を生成する関数発生器を含む溶接機が提供される。該関数発生器は、上記ワイヤ送給速度セレクタから受け取った信号に基づいて、１つまたはそれ以上の制御信号を生成する、ハードワイヤ回路、マイクロプロセッサ、関数表、ソフトウェアプログラム等を含むことが可能である。従って、該関数発生器は、該選択されたワイヤ送給速度と、該電源によって生成されたアークの電圧および／または電流との特定の関係を生成する。本発明の一実施形態においては、該関数発生器は、該ワイヤ送給速度セレクタによって生成された信号との特定の関係に基づいて、アーク溶接電圧を生成するように設計された波形整形網の一部である。この実施形態の一つの非限定の態様においては、上記関数発生器は、次の等式に基づいてアーク溶接電圧を生成する。
【００１７】
Ｖ（アーク電圧）＝２０＋０．０４×Ｉ（アーク電流）
Ｖ（アーク電圧）は、上記電極と被加工物との間に形成されるアークの電圧レベルである。Ｉ（アーク電流）は、上記電極と被加工物との間に形成されるアークの電流レベルである。上記等式における係数“２０”は、一酸化炭素または二酸化炭素等の特定のシールドガスの使用に関するものである。この値は、他のシールドガスが選択された場合には、変更することができる。例えば、シールドガスが、主にアルゴンからなる場合には、一般に、より低い値が選択されることになる。上記等式における係数“０．０４”は、アーク電圧とアーク電流との間の線形関係の傾斜を表わす。認識できるように、他の値を用いることもできる。また認識できるように、アーク電圧とアーク電流との関係は、非線形とすることもできる。
【００１８】
この等式は、アーク電流（Ｉ）をワイヤ送給速度に比例させることによって変更することができる。その結果、該等式は、
Ｖ（アーク電圧）＝２０＋０．０４×（ＷＦＳ電圧）×Ｋ
と表わすように変更することができる。
【００１９】
Ｋは、（ＷＦＳ電圧）×Ｋの正しい大きさが、上記電源によって生成される溶接電流と等しくなるように選択される定数である。上記の関係によって表わされるように、線形関係は、このようにしてアーク溶接電圧と選択されたワイヤ送給速度との間に形成される。認識できるように、上記関数発生器は、アーク溶接電圧とワイヤ送給速度との間の非線形関係を生成する等式および／または様々な種類の関係を含むことができる。また、該関数発生器から結果として生じる信号は、アーク溶接電圧のダイナミックレンジが、該制御回路の制御範囲内になるように、ＳＣＲ点弧回路または他の電源コントローラによってさらに調整することができる。従って、上記の線形等式は、用いることができる多くの等式のうちの一つにすぎない。
【００２０】
本発明のさらに他のおよび／代替的な態様においては、上記関数発生器によって生成された制御信号を調整するように設計された１つまたはそれ以上の制御部を含む溶接機が提供される。特定の径の電極、特定の種類の電極、および／または特定のシールドガス混合物の使用は、溶接の品質に影響を及ぼす可能性がある。本発明にかかるアーク溶接機の最も単純なデザインにおいては、該溶接機は、溶接操作中にワイヤ送給速度を調整する単一の制御ノブまたはセレクタを含み、かつ上記選択されたワイヤ送給速度からの信号を用いて、上記溶接電源によって生成されたアーク溶接電圧および／または電流も制御する。この特定のデザインにおいては、オペレータは、特定の溶接用途に対するワイヤ送給速度を簡単に増減する。該溶接機における上記波形整形網の関数発生器は、公称アーク電圧−アーク電流関係のための工場設定とすることができる。例えば、溶接機は、約７５％のアルゴンと２５％の二酸化炭素のシールドガス混合物を使用する、０．０３５インチ径の低カーボン固体ワイヤを用いた用途のために設計することができる。オペレータが、この特定の径およびこの特定のシールドガス混合物を有する特定の種類の溶接ワイヤを使用すれば、所望の溶接ビードが形成されることになる。しかし、オペレータが、これらの工場設定パラメータから逸脱させた場合には、該溶接ビードの品質は、低減される可能性がある。異なる種類の溶接ワイヤ、異なる径の溶接ワイヤおよび／または異なる種類のシールドガスの使用に適応させるために、本発明の溶接機は、特定の溶接操作に用いる、電極の種類、該電極のサイズおよび／またはシールドガスの種類を決めるための１つまたはそれ以上の手動スイッチまたは選択部を含んでもよく、それによって、上記波形整形網の出力関数発生器を適当に変更してもよい。本発明の一実施形態においては、１つまたはそれ以上の手動制御されるスイッチまたはセレクタが、オペレータが特定の種類の電極を選択できるように、該アーク溶接機に挿入される。本発明の他のおよび／または代替の実施形態においては、該アーク溶接機は、使用される電極の種類、使用される電極の径および／または使用されるシールドガスの種類を自動的に検出し、かつそれらの検出された値のうちの１つまたはそれ以上の値に従って、上記波形整形網の関数発生器の出力を自動的に変化または変更させるように設計された１つまたはそれ以上の内部スイッチまたはコントローラを含む。該溶接機のこの特定のデザインにおいては、該溶接機の単純性は、オペレータが、単一のワイヤ送給速度ノブまたはセレクタのみを使用して、ワイヤ送給速度および該溶接機のアーク溶接電圧および／または電流を制御するため維持される。選択されたワイヤ送給速度とアーク溶接電圧および／または電流との関係に対するいかなる変更も、該溶接機により、上記検出された電極の種類、電極の径および／またはシールドガスの種類に基づいて自動的に調整される。
【００２１】
次に、本発明がとる物理的な形態および正確な部材および部材の構成に関する様々な実施形態を示す図について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を、特定のプロセスで使用され、かつ特定の構成要素によって実施される特定の溶接電源に関して説明するが、本発明が、他の溶接電源、他のプロセスによって実施することができ、かつ他の構成要素、ソフトウェア、ハードウェア等によって実施することもできることを理解すべきである。一般に、本発明の様々な態様は、ＭＩＧ溶接電源を用いて説明されるが、本発明のコンセプトを、他の種類のアーク溶接プロセスに用いることを理解されたい。この実施形態は、単一のハウジングに、または複数のハウジングに収容することができる電源とワイヤフィーダとを含む。
【００２３】
次に図１について説明すると、本発明によるＭＩＧ溶接電源のための溶接制御構成が開示されている。ワイヤ送給速度セレクタ１０は、一般に、選択されたワイヤ送給速度に基づいて、制御信号を生成するのに使用される電位差計である。該制御信号は、一般に、１〜５Ｖの範囲であるが、その他の電圧範囲も用いることができる。一般に、該電位差計は、線形電位差計であるが、非線形電位差計も使用することができる。また認識できるように、該電位差計は、ディジタルセレクタまたは他の種類のセレクタに置き換えることもできる。上記ワイヤ送給速度セレクタによって生成された電圧信号は、ライン１２によって、マイクロプロセッサ２０、溶接電源１００および関数発生器９０に伝送される。マイクロプロセッサ２０は、ライン１２上で受け取った信号を、ライン２２に沿ってワイヤ送給速度モータ３０へ送られる制御電圧に変換する。該ワイヤ送給速度モータは、ワイヤローラ６０を駆動して、消耗ワイヤ電極５０を、ワイヤリール４０から溶接ガンへ送給する。認識できるように、マイクロプロセッサ２０は、ハードワイヤード回路に置き換えることができ、および／またはライン１２に沿って上記ワイヤ送給速度セレクタによって生成された信号に直接比例する速度を生成するように上記モータを設計することによってなくすことができる。ワイヤ送給選択による該ワイヤ送給速度モータの動作および制御は、公知であるためこれ以上の説明は省く。
【００２４】
電極５０は、一般に、約０．０３５インチの径を有する固い低カーボン電極であるが、該ワイヤ電極は、フラックスコア電極および／または約０．０３５インチ以下の径を有する電極とすることができる。一般に、電極の成分および種類、および／または該電極の径は、特定の種類の被加工物を溶接する特定の溶接工程のために選択される。
【００２５】
図１に示すように、ライン１２に沿った制御信号は、関数発生器９０に向けられる。該関数発生器は、電源１００に、ライン１０２および１０４に沿って、それぞれ、溶接ガンおよび被加工物８０の電気接触子７０へ向けられるアーク溶接電圧および／または電流のための特定の波形を生成させるように設計される。該関数発生器は、ライン１２に沿って受信した信号に基づくまたは該信号に比例するアーク電圧信号をライン９２に沿って生成する。該関数発生器は、ライン９２に沿って所望のアーク電圧信号を生成するために、ハードワイヤード回路、マイクロプロセッサ、ソフトウェアプログラム、関数表等を含むことが可能である。一つの非限定の構成においては、該関数発生器は、ライン９２に沿ってアーク電圧信号を生成するハードワイヤード回路またはマイクロプロセッサを含む。ＭＩＧ溶接の場合、アーク電圧とアーク電流との間の次の制御関係を用いることができる。
【００２６】
Ｖ（アーク電圧）＝２０＋０．０４×Ｉ（アーク電流）
上記等式における係数“２０”は、一酸化炭素および／または二酸化炭素によるアークシールドに関する。他の種類のシールドガスを使用する場合には、この係数は、増減してもよい。例えば、該アークシールドガスが主にアルゴンからなる場合には、該係数は、通常、“２０”以下になる。０．０４の比例係数は、上記アーク電圧とアーク電流との線形傾斜関係を定義する。ある種の溶接電極を使用する場合、この比例係数は、特定の溶接工程に対する所望の溶接ビード品質を実現するために増減することができる。該アーク電流は、上記溶接ガンへのワイヤ電極を駆動するのに使用するワイヤ送給モータ３０に印加される電圧に比例させることができる。その結果として、上記電源によって生成される溶接アーク電圧と、上記ワイヤ送給速度セレクタによってライン１２に沿って生成される電圧信号との間に、次の線形関係が確立される。
【００２７】
Ｖ（アーク電圧）＝２０＋０．０４×（ＷＦＳ電圧）×Ｋ
ＷＦＳ電圧は、ライン１２に沿った電圧である。定数Ｋは、上記ワイヤ送給速度制御信号と実際の溶接電流との間の線形関係を実現するために適当な大きさに設定される比例値である。この線形関数を上記関数発生器に組み込むことにより、上記ワイヤ送給速度生後信号と、上記アーク溶接電圧との間、および／または該ワイヤ送給速度信号と該ワイヤ送給モータ速度との間に、関係が確立される。この線形関係を図３に示す。上述したように、関数発生器９０は、上記ワイヤ送給速度セレクタと、上記電源によって生成される電流および／または電圧レベルとの間に線形関係を有する信号を生成するが、関数発生器９０によって非線形関係を生成することもできる。
【００２８】
電源１００は、１２０および／または２４０の電圧を生成するように設計することができ、また、特定の溶接用途により、どのような種類の電流波形も生成するように設計することができる。図１に示すように、オン／オフスイッチ１１０は、上記アーク溶接機の上記電源を作動させおよび作動させないために設けられている。一般に、スイッチ１１０は、該アーク溶接機のフロントパネルに配置されている。上述したように、これまでに本発明の最も単純な態様を説明してきた。
【００２９】
また、図１は、上記溶接機に含めることができるワイヤ調整セレクタ１２０も示す。該ワイヤ調整セレクタは、特定の溶接工程に用いられる溶接ワイヤ５０のサイズおよび／または種類を選択するためにオペレータが使用することができる。特定の種類および／またはサイズの電極を選択することにより、上記関数発生器からの信号は、適切なアーク溶接電圧および／または電流が、特定のサイズ／種類の電極を用いた溶接工程中に、被加工物に供給されるように変更することができる。認識できるように、上記ワイヤ調整セレクタは、特定のシールドガスの使用中の、上記被加工物の溶接中に、上記アーク溶接電圧および／または電流を調整するために、上記関数発生器からの信号を調整するのに使用することもできるシールドガスセレクタを追加的におよび／または代替的に含むことが可能である。調整セレクタ１２０による上記関数発生器に対する調整の１つの実施例は、上記アーク電圧と上記ワイヤ送給速度電圧との間の線形関係に用いられる上記定数を増加および／または減少させることである。上述したように、定数２０は、特定の種類の電極を選択した場合に、増減することができ、特定のサイズの電極が選択されおよび／または特定の種類のシールドガスが選択される。セレクタ１２０によって調整される上記定数に加えて、上記非限定の実施例において記載した０．０４の比例定数は、選択した特定の種類の電極、選択した特定のサイズの電極および／または選択した特定の種類のシールドガスにより増減させることができる。認識できるように、セレクタ１２０は、ライン９２に沿って所望の電圧信号を生成するように、関数発生器９０を修正するのに使用することができる。該関数発生器を特定の関数表、ソフトウェアプログラム等において使用した場合、調整器１２０は、ライン９２に沿って所望の電圧を生成するように、使用する特定の関数表、および／または使用する特定のアルゴリズムを修正または選択するのに使用することができる。
【００３０】
次に、図３について説明すると、上記ワイヤ送給速度信号（ＷＦＳ電圧）と上記アークの電圧（アーク電圧）との間の線形関係が描かれている。該ワイヤ送給速度が増加するにつれて、アーク電圧が増加し、上記消耗電極またはワイヤが上記溶接ガンを介して供給され、アークの電圧が線形関係で増加する。中央の線形ラインは、上記溶接機の設定値を表わす。該溶接機が、シールドガスセレクタおよび／または電極セレクタを含まない場合、該中央線形ラインは、上記電極の送給速度と上記溶接アークの電圧および電流との間の設定関係を表わす。上部および底部の線形ラインは、該電極の送給速度と該溶接アークの電圧および電流との間の追加的な線形関係を表わす。これらの追加的な線形関係は、上記溶接機がシールドガスセレクタおよび／または電極セレクタを含む場合に用いられる。特定のシールドガスまたは電極の選択は、アーク溶接手順中に特定のシールドガスおよび／または電極を使用した場合に、より良い溶接ビードを得るために選択すべき通常のまたは一般的な線形関係（上記中央線形ライン）とは異なる線形関係（例えば、増加したまたは減少した関係）を生じる可能性がある。
【００３１】
次に、図２について説明すると、電気回路が開示されている。ワイヤ送給速度セレクタ１０は、抵抗器Ｒ1によって表わされる電位差計によって表わされている。該電位差計からの電圧信号は、ライン１２を通って、ライン２２に沿って電圧を増加させる増幅器２４に流れ、該増幅器は、モータ３０の速度を制御するのにも使用される。図２に示すように、上記ワイヤ送給速度セレクタからの信号は、上記関数発生器に向けられる前に、まず増幅され、それに対して図１においては、該信号は、直接該関数発生器へ向けられる。認識できるように、上記ワイヤ送給速度モータおよび／または関数発生器へ向けられる信号の前に、該ワイヤ送給速度セレクタによって生成される信号に対する修正または他の追加的な修正を用いることはできない。図２に示すように、ワイヤ送給モータ３０は、溶接ガン７２を介して溶接電極５０を駆動し、該ワイヤを被加工物へ向けて所望の溶接ビードを形成する。
【００３２】
上述したように、上記ワイヤ送給速度セレクタからの増幅された信号は、波形整形網９４と、関数発生器９０を構成する増幅器９６とに向けられる。認識できるように、該関数発生器は、単に上記波形整形網で構成することができ、あるいは、追加的な構成要素で構成することができる。該関数発生器によって生成された信号は、電圧帰還オペアンプ１１２へ向けられ、該オペアンプは、電源１００の一部であるＳＣＲ点弧回路１０６に信号を向ける。該ＳＣＲ点弧回路は、スイッチ１１０が閉じたときに、上記電源の主変換器に向けられる電力量を制御するトランジスタＸ３およびＸ４を制御する。標準的な実施においては、一連のダイオードＤ１〜Ｄ４、コンデンサＣ１およびチョーク１０８は、ライン１０２および１０４に沿って上記電極および被加工物へ伝送される所望のアーク電圧および／または電流を生成する。
【００３３】
上述したように、図１は、本発明の最も単純な実施を示す。図１に開示されたＭＩＧアーク溶接機は、特定の種類の径を有する特定の種類のワイヤと共に、および特定の種類のシールドガスと共に使用されるように設計される。該アーク溶接機は、ワイヤ送給速度のための単一の制御部を有する。オペレータは、特定の用途により、単純に該ワイヤ送給速度を増加または減少させる。上記関数発生器は、公称アーク電圧−アーク電流関係に対する工場設定になる。一つの非限定の工場設定値は、約７５％のアルゴンと２５％の二酸化炭素とからなるシールドガス混合物と共に使用される０．０３５インチ径の低カーボン固体ワイヤ電極との使用に対して設計されている溶接機のために設定することができる。また、図１は、オペレータが、特定の溶接工程において使用すべき特定の電極、特定のサイズの電極および／または特定の種類のシールドガスを選択することができるように、少なくとも１つの追加的なセレクタまたはスイッチが、該アーク溶接機に組み込まれている任意のデザインも示している。所望の溶接ビード品質が、工場設定パラメータとは異なる特定の電極および／またはシールドガスを用いた特定の溶接工程中に生成されるように上記関数発生器を調整するために、１つまたはそれ以上のセレクタスイッチが使用される。この代替パラメータのためのセレクタスイッチを、図２にセレクタスイッチ１２０として示す。該セレクタスイッチは、ライン９２に沿った上記ＳＣＲ点弧回路への制御信号を修正するために、波形整形網９４および増幅器９６への電圧信号を増加または減少させるのに用いることができる電位差計として表わされている。本発明の原理および代替の実施形態は、溶接工程を単純化するように、および溶接の非熟練者によるまたは特定の溶接手順を熟知していない者による不適当な電圧およびワイヤ送給速度設定を単純化するように設計される。
【００３４】
本発明に対しては、その意図する範囲内にある多くの変更例が可能である。従って、本発明に従って、上述した目的および効果を完全に満たす溶接のための方法および装置が提供されることは明らかである。本発明を、その特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者に対しては、多くの代替例、変更例および変形例が明白であることは明らかである。例えば、上記ワイヤフィーダおよびアーク溶接機は、単一のハウジングに収容することができ、または別々のユニットとすることができる。従って、請求項の主旨および広い範囲内にあるそのような全ての代替例、変更例および変形例を包含することが意図されている。また、本発明が、上記の説明において記載されたまたは図面に示された構成要素の構造および構成の詳細に対するその用途に限定されないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、または種々の方法で実施または実行することが可能である。また、本願明細書で用いる表現および用語は、説明のためのものであり、かつ限定するものとして考えるべきではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】選択されたワイヤ送給速度制御部が、溶接操作中の電極の実際のワイヤ送給速度と、溶接操作中のアーク溶接電圧および／または電流の両方を制御する、本発明に係る溶接制御構成のブロック図である。
【図２】図１の溶接制御構成を示す電気回路図である。
【図３】ワイヤ送給速度電圧信号とアーク電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ワイヤ送給速度セレクタ
３０  ワイヤ送給モータ
５０  溶接ワイヤ（電極）
８０  被加工物
９０  関数発生器
１００  電源
１２０  ワイヤ調整セレクタ
【図１】
2005211988.tif 000003
【図２】
2005211988.tif 000004
【図３】
2005211988.tif 000005