(57)【要約】  方法が経時的な電圧レベルに対応するデータを受信することと、経時的な電流レベルに対応するデータを受信することとを含む。また、その方法は、電圧レベル内のピークに対する電圧傾斜パーセントまたは電圧立ち下がりエッジパーセントに対応する第１の比を求めることと、電流レベル内のピークに対する電流傾斜比または電流立ち下がりエッジ比に対応する第２の比を求めることとを含む。その方法は、第１の比と第２の比との比較に基づいて、溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在する推定インダクタンスに対応するインダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを判断することを更に含む。
2016508880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接作業中に生成された第１の溶接波形に対応する第１のデータを受信することであって、前記第１の溶接波形は経時的な電圧レベルに対応することと、
前記溶接作業中に生成された第２の溶接波形に対応する第２のデータを受信することであって、前記第２の溶接波形は経時的な電流レベルに対応することと、
前記第１のデータに基づいて、前記第１の溶接波形内のピークに対する電圧傾斜比または電圧立ち下がりエッジ比に対応する第１の比を求めることと、
前記第２のデータに基づいて、前記第２の溶接波形内のピークに対する電流傾斜比または電流立ち下がりエッジ比に対応する第２のパーセントを求めることと、
前記第１の比と前記第２の比との比較に基づいて、前記溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在するインダクタンスレベルを補償する、前記溶接作業のための電圧を求めることとを含む方法。
【請求項２】
前記第１の比は前記電圧傾斜比に対応し、前記電圧傾斜比を求めることは、正規化された傾斜電圧を正規化されたピーク電圧で除算し、１００％を乗算することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の比は前記電流傾斜比に対応し、前記電流傾斜比を求めることは、正規化された傾斜電流を正規化されたピーク電流で除算し、１００％を乗算することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記溶接作業のための前記電圧を求めることは、電圧誤差を計算することと、測定電圧から前記電圧誤差を減算することとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電圧誤差を計算することは、インクリメントされたインダクタンス値に、時間に関する電流の導関数を乗算することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のパーセントは前記電圧立ち下がりエッジ比に対応し、前記電圧立ち下がりエッジ比を求めることは、正規化された立ち下がりエッジ電圧を正規化されたピーク電圧で除算し、１００％を乗算することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の比は前記電流立ち下がりエッジ比に対応し、前記電流立ち下がりエッジ比を求めることは、正規化された立ち下がりエッジ電流を正規化されたピーク電流で除算し、１００％を乗算することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
溶接作業中に生成された第１の溶接波形に対応する第１のデータを受信することであって、前記第１の溶接波形は経時的な電圧レベルに対応することと、
前記溶接作業中に生成された第２の溶接波形に対応する第２のデータを受信することであって、前記第２の溶接波形は経時的な電流レベルに対応することと、
前記第１のデータに基づいて、前記第１の溶接波形内のピークに対する電圧傾斜比または電圧立ち下がりエッジ比に対応する第１の比を求めることと、
前記第２のデータに基づいて、前記第２の溶接波形内のピークに対する電流傾斜比または電流立ち下がりエッジ比に対応する第２の比を求めることと、
前記第１の比と前記第２の比との比較に基づいて、前記溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在する推定インダクタンスに対応するインダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを判断することとを含む方法。
【請求項９】
測定電圧から電圧誤差項を減算することによって、前記溶接作業のための電圧を計算することを含み、前記電圧誤差項は、前記推定インダクタンスに対応する推定電圧上昇を考慮に入れる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧誤差項は、前記インダクタンス補償推定値に、時間に関する前記電流レベルの導関数を乗算した値を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電圧傾斜比または立ち下がりエッジ比を求めることは、正規化された傾斜電圧または立ち下がり電圧を正規化されたピーク電圧で除算し、１００％を乗算することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記電流傾斜比または立ち下がりエッジ比を求めることは、正規化された傾斜電流または立ち下がり電流を正規化されたピーク電流で除算し、１００％を乗算することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
溶接システムであって、
溶接作業のための電力を供給するように構成される溶接電源と、
トーチケーブルを介して前記溶接電源に結合される溶接トーチと、
溶接場所にワークを固定する固定具と、
前記溶接電源、並びに前記固定具および前記ワークのうちの少なくとも１つに結合されるグラウンドケーブルと、
作業中に、測定電圧を監視し、前記溶接作業を通して、前記溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在する推定インダクタンスに対応するインダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを定期的に判断し、前記インダクタンス補償推定値を用いて、前記溶接作業を通して、補償済み電圧を定期的に求める制御回路とを備える溶接システム。
【請求項１４】
前記補償済み電圧は、前記測定電圧から電圧誤差項を減算することによって、前記制御回路によって定期的に求められ、前記電圧誤差項は、前記インダクタンス補償推定値に、時間に関する前記電流レベルの導関数を乗算した値を含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
作業中に、前記制御回路は前記補償済み電圧を用いて、前記溶接作業を制御する請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記溶接電源は、金属不活性ガス（ＭＩＧ）電源、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）電源、またはスティック電源を含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記溶接作業において用いるためのワイヤを前記溶接トーチに与えるように構成されるワイヤ送給装置を備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御回路に結合され、前記１または複数の二次構成要素内に存在する前記推定インダクタンスが前記溶接電源の補償能力を超えていることを、または溶接ケーブルの配線または位置合わせの調整が必要であり得ることを、前記制御回路がユーザーに通知できるように構成されるユーザーインターフェースを備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
作業中に、前記制御回路は、計算された第１の比と計算された第２の比との比較に基づいて、前記インダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを判断し、前記計算された第１の値は電圧波形内のピークに対する電圧傾斜比または電圧立ち下がりエッジ比に対応し、前記計算された第２の比は、溶接電流波形内のピークに対する電流傾斜比または電流立ち下がりエッジ比に対応する請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記計算された第１の比が前記計算された第２の比より大きいとき、前記インダクタンス補償推定値は１だけインクリメントされ、前記計算された第１の比が前記計算された第２の比より小さいとき、前記インダクタンス補償推定値は１だけデクリメントされ、前記計算された第１の比が前記計算された第２の比に等しいとき、前記インダクタンス補償推定値は維持される請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には溶接システムに関し、より詳細には溶接システムの二次構成要素における誤差を補償するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接は、建設、造船等の様々な産業および用途に遍在しているプロセスである。溶接システムは、通常、様々な二次構成要素を備え、それらの構成要素には二次的なケーブル布線および二次的な装備を含むことができる。こうした二次構成要素には溶接トーチ、溶接固定具、溶接ケーブル等を含むことができ、これらの二次構成要素の或る特定のパラメーターは溶接作業において得られる溶接の質に影響を与える場合がある。例えば、一般に溶接ケーブルは関連付けられた抵抗値とインダクタンス値とを有する。通常の溶接プロセスに関連付けられる高い電流レベルに起因して、これらの抵抗値およびインダクタンス値は多くの場合電圧誤差の原因となる。多くの事例では、これらの電圧誤差は溶接の質の低下を招く。なぜなら、電圧を用いて溶接アークのパラメーターを制御するからである。
【０００３】
いくつかの従来システムでは、上記の問題に対処するために、上記の二次的なケーブル布線の特徴に起因する溶接の質の低下を経験する可能性を減少させるか、または排除することを試みてきた。例えば、いくつかのシステムは、溶接電源から溶接ケーブルの先端まで延在する電流非通電の電圧感知リードを利用することができる。こうした電圧感知リードを用いて、溶接ケーブルによって生成される電圧誤差に影響されることなく、溶接部における電圧を感知することができる。然しながら、多くの溶接環境はすでに様々なケーブルおよび構造体であふれていて、別のケーブルを追加することは望ましくない場合がある。従って、溶接ケーブル布線等の二次構成要素によって溶接作業に導入される誤差を補償する、改善されたシステムおよび方法の必要性がある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、方法が、溶接作業中に生成された第１の溶接波形に対応する第１のデータを受信することを含み、第１の溶接波形は経時的なスタッド電圧レベルに対応する。また、その方法は、溶接作業中に生成された第２の溶接波形に対応する第２のデータを受信することも含み、第２の溶接波形は経時的な電流レベルに対応する。その方法は、第１のデータに基づいて、第１の溶接波形内のピークに対するスタッド電圧傾斜パーセントまたはスタッド電圧立ち下がりエッジパーセントに対応する第１のパーセントを求めることと、第２のデータに基づいて、第２の溶接波形内のピークに対する電流傾斜パーセンテージまたは電流立ち下がりエッジパーセントに対応する第２のパーセントを求めることとを更に含む。また、その方法は、第１のパーセントと第２のパーセントとの比較に基づいて、溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在するインダクタンスレベルを補償する、溶接作業のためのスタッド電圧を求めることも含む。
【０００５】
別の実施形態では、方法が、溶接作業中に生成された第１の溶接波形に対応する第１のデータを受信することであって、第１の溶接波形は経時的なスタッド電圧レベルに対応することと、溶接作業中に生成された第２の溶接波形に対応する第２のデータを受信することであって、第２の溶接波形は経時的な電流レベルに対応することとを含む。また、その方法は、第１のデータに基づいて、第１の溶接波形内のピークに対するスタッド電圧傾斜パーセントまたはスタッド電圧立ち下がりエッジパーセントに対応する第１のパーセントを求めることと、第２のデータに基づいて、第２の溶接波形内のピークに対する電流傾斜パーセンテージまたは電流立ち下がりエッジパーセントに対応する第２のパーセントを求めることとを含む。その方法は、第１のパーセントと第２のパーセントとの比較に基づいて、溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在する推定インダクタンスに対応するインダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを判断することを更に含む。
【０００６】
別の実施形態では、溶接システムが、溶接作業のための電力を供給する溶接電源と、トーチケーブルを介して溶接電源に結合される溶接トーチと、溶接場所にワークを固定する固定具と、溶接電源、並びに固定具およびワークの少なくとも一方に結合されるグラウンドケーブルとを含む。また、その溶接システムは、作業中に測定スタッド電圧を監視し、溶接作業を通して、溶接作業に関連付けられる１または複数の二次構成要素内に存在する推定インダクタンスに対応するインダクタンス補償推定値をインクリメントすべきか、デクリメントすべきか、維持すべきかを定期的に判断し、インダクタンス補償推定値を用いて、溶接作業を通して、補償済みスタッド電圧を定期的に求める制御回路も含む。
【０００７】
本発明のこれらの特徴、態様および利点、または他の特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むときに、より理解が進むであろう。これらの図面において、図面全体を通して類似の参照符号は類似の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、図１の溶接電力源の例示の構成要素を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、理想的な電流波形と理想的なスタッド電圧波形とを示す概略図である。
【図４】一実施形態に係る、正規化されたスタッド電流波形に重ねられた、正規化されたスタッド電圧波形を示す概略図である。
【図５】一実施形態に係る、溶接ケーブルインダクタンスによって影響を受けているスタッド電流波形とスタッド電圧波形とを示す概略図である。
【図６Ａ】溶接コントローラーが、二次溶接構成要素により導入される二次構成要素の誤差を溶接波形の傾斜部分を考慮することによって補償するのに利用することができる方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】溶接コントローラーが、二次溶接構成要素により導入される二次構成要素の誤差を溶接波形の傾斜部分を考慮することによって補償するのに利用することができる方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
後に詳細に説明されるように、溶接ケーブル布線のような二次溶接構成要素に関連付けられる誤差に対して、溶接作業を制御するために用いられる溶接電圧を補償するために用いることができるシステムおよび方法の実施形態が提供される。例えば、そのようなシステムおよび方法によれば、溶接ケーブル布線に起因するインダクタンスまたは抵抗誤差の形の二次溶接誤差を特定できるようになり得る。すなわち、或る特定の場合では、溶接ケーブル布線は、相対的に小さなインダクタンスおよび抵抗を示す場合があるが、溶接システムに導入される電圧誤差は、溶接作業中に通常用いられる電流量に起因してかなり大きい場合がある。場合によっては、電圧誤差は、溶接ケーブル布線の長さ（例えば、約１００フィート以上）が長くなるにつれて更に大きくなる場合がある。
【００１０】
従って、本明細書で開示される幾つかの実施形態では、溶接作業に関して得られた情報を用いて、１または複数の二次構成要素によってシステムに導入された電圧誤差を補償できるような溶接制御回路を提供することができる。例えば、幾つかの実施形態では、コントローラーは、溶接ケーブル布線に関する情報を用いて、所与の溶接設定の場合に適した電圧誤差補償ルーチンを決定することができる。さらに、例えば、或る特定の実施形態では、制御ループを用いて、電圧誤差の最小値に基づいて溶接作業を制御するために用いられる溶接電圧を定期的に調整することができる。提供される溶接コントローラーおよび方法のこれらの特徴および更なる特徴が後に更に詳細に説明される。
【００１１】
本明細書において開示される補償システムおよび方法は、従来の技法と比較したとき、多様な別個の利点を提供することができる。例えば、提供される実施形態は、電圧感知リードを必要とすることなく、溶接ケーブルのインダクタンスおよび抵抗等の二次的な応答に対して溶接アークが補償されることを可能にする。すなわち、いくつかの先行システムは電流非通電リードを用いて溶接ケーブルにおいて発生する電圧誤差を回避するようにして、溶接位置における電圧を感知するが、本開示の実施形態は、この追加のケーブル布線を削減するか、または排除することを可能にすることができる。またさらに、１または複数の溶接波形を１または複数の望ましい溶接波形と比較することによって、本明細書において開示されるコントローラーの或る特定の実施形態は、生成された溶接コマンドが所与の溶接機の能力と、例えば溶接ケーブルに関連付けられた二次的な応答との双方を考慮に入れるような適応性のあるやり方で溶接機を制御することを可能にすることができる。
【００１２】
ここで図面を参照すると、図１は溶接電力源１２と、ワイヤ送給装置１４と、溶接トーチ１６と、回転基台２２を有する固定具２０に位置するワーク１８とを含む溶接システム１０を示している。図示される実施形態において、正極側の溶接リード２４は溶接電力源１２の正極側の端子２６をワイヤ送給装置１４に結合している。さらに、ケーブル３０はワイヤ送給装置を溶接トーチ１６に結合している。加えて、負極側の溶接リード３２は溶接電力源１２の負極側の端子３４を回転基台２２に結合している。
【００１３】
作業中、溶接電力源１２は、ワイヤ送給装置１４を介して電力を溶接トーチ１６に提供する。ワイヤ送給装置１４は溶接作業のためにワイヤを供給する。さらに、使用中、溶接作業員は溶接トーチ１６を利用してワーク１８を溶接する。溶接中に、溶接プロセスに関連付けられる高い電流レベルが二次的なケーブル布線および／または二次的な装備を劣化させる場合があり、多くの溶接サイクルの後、二次的なケーブル布線および／または二次的な装備の劣化は、溶接の質に影響を与える場合がある。従って、本発明の或る特定の実施形態は、溶接ケーブル布線等の溶接の二次構成要素によって導入されるインダクタンスおよび／または抵抗の誤差の結果として生じる場合がある電圧誤差を補償することを提供する。こうした電圧誤差は、溶接コントローラーによって利用されて、所与の溶接システムにおける二次的な応答に対して補償する溶接コマンドを生成することができる。
【００１４】
図２は、図１の溶接電力源１２の例示の構成要素を示している。例示の実施形態において、溶接電力源１２はユーザーインターフェース４６と、コントローラー４８とプロセッサ５０と、メモリ５２と、インターフェース回路５４と、電力変換回路５６とを備える。使用中、電力変換回路５６は壁コンセント、送電網等の主電力源から主電力を受け取り、こうした電力を適切な溶接出力に変換し、溶接トーチ１６に転送する。プロセッサ５０は、ワイヤ送給装置の動作、ユーザー選択、電圧フィードバック、電流フィードバック、電力フィードバック、抵抗フィードバック、インダクタンスフィードバック等に関する様々な入力を受信するように構成されて、こうした入力を処理し、溶接電力源１２の動作をガイドする種々の適切な出力を生成する。例えば、インターフェース回路５４は、外部の１または複数の装置（例えば、ワイヤ送給装置１４、補助装置等）からのフィードバックを受信し、こうしたフィードバックをプロセッサ５０へ通信し、プロセッサ５０からの出力信号を受信し、こうした信号を外部の１または複数の装置へ通信することができる。
【００１５】
またさらに、プロセッサ５０は、ユーザーインターフェース４６から溶接作業に関するユーザー入力を受信することができる。例えば、プロセッサ５０は、選択された溶接プロセス、その溶接プロセスのパラメーター（例えば、電流レベル、電圧レベル等）等に関するコマンドを受信し、こうした入力を処理することができる。また、プロセッサ５０は、コントローラー４８からの１または複数の入力を受信することができ、コントローラー４８は、溶接プロセスおよび／または溶接電源１２の任意の他の機能をガイドするのに利用される１または複数のアルゴリズムを実行するように構成することができる。例えば、一実施形態において、コントローラー４８は、二次的な溶接ケーブル布線、および／または二次的な装備によって導入される電圧誤差の大きさを求める、一連のコマンドを実行することができる。次に、取得された測定データは、インターフェース回路５４を介して、プロセッサに通信することができ、このプロセッサは、受信された情報を処理して、例えば、二次溶接構成要素によって導入された求められる電圧誤差を考慮する、適切な溶接コマンドを求めることができる。
【００１６】
或る特定の実施形態において、必要に応じて、例えばユーザーインターフェース４６を介して、こうした情報をユーザーに通信することができる。この目的のために、ユーザーインターフェース４６は、視覚的な合図（例えば、光イルミネーション、ディスプレイパネルメッセージ等）、聴覚的な合図（例えば、エラーメッセージが誤差を読み上げる）、または他の任意の適切な通信メカニズムを介して、ユーザーとの通信を可能にすることができる。一実施形態では、ユーザーインターフェース４６を用いて、例えば、溶接ケーブルインダクタンスによって導入された電圧誤差が電力源１２の能力を超える補償ルーチンを求める時点をユーザーに通知することができる。例えば、溶接ケーブルによって導入されたインダクタンスを補償するために、電力源１２が、電力源の駆動電圧能力の上限を超えて電圧出力を高めなければならなくなった場合には、ユーザーインターフェース４６は、誤差の存在をユーザーに伝えることができる。さらに、例えば、ユーザーインターフェース４６を用いて、溶接システム内の溶接ケーブルを配線し直すか、または位置合わせし直すことが有利であることをユーザーに伝えることもできる。
【００１７】
様々なアルゴリズムおよび制御方式は、以下で詳細に説明するものに限定されるものではないが、図２のコントローラー４８によって実施して、溶接ケーブル布線等の二次溶接構成要素によって導入される電圧誤差を補償することができる。例えば、コントローラーは、溶接波形において、局所的なピークへ傾斜上昇するか、または局所的なピークから下降する間に溶接波形内に導入される電圧誤差を考慮することができる。実際、或る特定の実施形態において、コントローラーは、溶接波形の傾斜上昇部分および下降部分の双方を考慮することができるか、またはその波形の所望の一方の部分のみを考慮することができる。
【００１８】
現在開示されている方法に関して後に更に詳細に説明されるように、幾つかの実施形態では、コントローラー４８によって実施される補償方法は、溶接パラメーターがピーク値まで傾斜上昇している波形の傾斜部分において１または複数の溶接波形を解析することと、波形ごとに計算された傾斜パーセンテージを比較することとを含む。例えば、一実施形態では、スタッド電圧傾斜パーセントおよび電流傾斜パーセントを比較して、溶接電圧制御コマンドに対して行われるべきである変更の適切なタイプおよび/または量を求めることができる。このようにして、二次的な応答に起因して生じる、フィードバック制御信号における電圧誤差は削減することも、排除することもでき、これにより、スタッド電圧コマンドが溶接の二次構成要素によって導入される誤差に対して補償されることを可能にする。ここでもまた、本開示の実施形態の上述の特徴は、電圧感知リードを利用して二次的な溶接誤差を補償するのに必要なデータを入手する従来のシステムに勝る利点を提供することができることに留意すべきである。
【００１９】
上述の方法の理解を容易にするために、二次構成要素（例えば、溶接ケーブル布線）に起因する二次的な溶接誤差（例えば、インダクタンス誤差）が存在しなかった場合に実現されるスタッド電流波形およびスタッド電圧波形を考慮することが役に立ち得ることに留意すべきである。こうした波形は図３に示されており、これらの波形は、図４において正規化され互いに重ねられている。これとは対照的に、図５はインダクタンス誤差等の二次的な溶接誤差が溶接ケーブル布線等の二次溶接構成要素によって導入されるときに得られる場合のあるスタッド電圧波形およびスタッド電流波形の例を示している。以下の説明において、こうした波形をより詳細に検討する。
【００２０】
図３は、１つの溶接システムにおいて、溶接ケーブル布線に起因するインダクタンス（または二次的な溶接誤差）が存在しない場合に得ることができる、例示のスタッド電流波形６０および例示のスタッド電圧波形６２を示している。波形６０および６２の相対的な形状は実質的に同様のものであるが、波形６０および６２のスケーリングおよび振幅が、電流測定単位（例えば、アンペア）およびスタッド電圧測定単位（例えば、ボルト）の違いに起因して異なっていることに留意すべきである。例えば、図示するように、例示のスタッド電流波形６０は、傾斜部分６４と、ピーク部分６６と、立ち下がりエッジ部分６８とを含んでいる。同様に、例示のスタッド電圧波形６２は、傾斜部分７０と、ピーク部分７２と、立ち下がりエッジ部分７４とを含んでいる。従って、波形６０および６２が百分率比に正規化された場合、図４に示すように、波形６０および６２は重なることができ、バックグラウンド部分７６と、傾斜部分７８と、ピーク部分８０とを有する。
【００２１】
図３および図４の溶接波形は、二次的な溶接誤差が存在しない状態で得ることができる、望ましい波形の例を示す一方で、所与の溶接作業に関連付けられる溶接波形は、通常、二次的な溶接誤差の存在に起因してこれらの波形とは異なる。例えば、多くの場合、溶接ケーブル布線によって導入されるインダクタンスに起因して、スタッド電圧は、傾斜中に所望の波形よりも高いレベルにまで上昇する。インダクタンスが溶接ケーブル布線によって導入される例示的な場合の、正規化されたスタッド電流波形８２および正規化されたスタッド電圧波形８４の例が図５に示されている。
【００２２】
図示するように、正規化されたスタッド電流波形８２は以前のように、傾斜部分８６と、ピーク部分８８と、下降部分９０とを依然として含んでいる。然しながら、正規化されたスタッド電圧波形８４は、上昇部分９２と増加部分９４とを含み、傾斜部分９２と増加部分９４において、電圧はピーク電圧９６を越えるレベルまで上昇し、その後、部分９８によって示されるように、レベル１０２にて安定する前にレベル１００まで下降する。当業者であれば理解するように、電圧振幅の上昇は、通常、スタッド電流の時間に関する導関数に溶接ケーブルに存在するインダクタンスを乗算することによって求められる。
【００２３】
図６Ａおよび図６Ｂは、溶接コントローラー４８が本システム内に存在する二次的な溶接誤差を考慮に入れた補償済スタッド電圧を求め、その補償済スタッド電圧を利用して溶接を制御するのに利用することができる、方法１０４の一実施形態を示すフローチャートである。図示するように、方法１０４は開始され（ブロック１０６）、バックグラウンドスタッド電圧およびバックグラウンドスタッド電流が測定される（ブロック１０８およびブロック１１０）。例えば、図４に示されている波形の部分７６の間のスタッド電圧およびスタッド電流のレベルが測定される。さらに、例えば、図４に示す波形の部分７８に対応する、追加の測定値が取得される。具体的には、方法１０４は、傾斜スタッド電圧（ブロック１１２）および傾斜スタッド電流（ブロック１１４）を測定することを求める。さらに、ピークスタッド電圧およびピーク電流も測定される（ブロック１１６および１１８）。
【００２４】
さらに、方法１０４は、得られた測定値に基づいて実行される一連の計算を含む。例示される実施形態では、方法１０４は、スタッド電圧傾斜パーセントの計算（ブロック１２０）を含む。例えば、幾つかの実施形態では、以下の式を用いて、スタッド電圧傾斜パーセントを計算することができる。
【数１】
2016508880.tif 000003
ただし、傾斜スタッド電圧は、スタッド電圧波形の傾斜部分の間の電圧であり、バックグラウンドスタッド電圧はバックグラウンド電圧であり、ピークスタッド電圧はスタッド電圧波形のピークにおける電圧である。従って、例示される実施形態では、方法１０４は、ピークスタッド電圧に対してスタッド電圧波形の傾斜部分を正規化することを求める。
【００２５】
然しながら、他の実施形態では、スタッド電圧傾斜パーセントの代わりに、またはそれに加えて、スタッド電圧立ち下がりエッジパーセントが求められる場合もあることは理解されたい。そのような実施形態では、以下の式を用いて、スタッド電圧立ち下がりエッジパーセントを計算することができる。
【数２】
2016508880.tif 000004
ただし、立ち下がりスタッド電圧はスタッド電圧波形の立ち下がりエッジ部分の間の電圧である。
【００２６】
スタッド電圧のために実行された計算と同様に、例示される方法１０４は、電流傾斜パーセントの計算（ブロック１２２）を含む。例えば、幾つかの実施形態では、以下の式を用いて、電流傾斜パーセントを計算することができる。
【数３】
2016508880.tif 000005
ただし、傾斜電流は電流波形の傾斜部分の間の電流であり、バックグラウンド電流は電流波形のバックグラウンド部分の間の電流であり、ピーク電流は電流波形のピークにおける電流である。従って、例示される実施形態では、方法１０４は、ピーク電流（または変動がある場合にはピーク電流の平均）に対して電流波形の傾斜部分を正規化することを求める。
【００２７】
然しながら、電流傾斜パーセントの代わりに、またはそれに加えて、電流立ち下がりエッジパーセントを求めることができることに留意されたい。そのような実施形態では、以下の式を用いて、電流立ち下がりエッジパーセントを計算することができる。
【数４】
2016508880.tif 000006
ただし、立ち下がり電流は、電流波形の立ち下がりエッジ部分の間の電流である。
【００２８】
例示される実施形態では、ステップ１２０および１２２においてスタッド電圧傾斜パーセントおよび電流傾斜パーセントが求められると、それらの値が比較され（ブロック１２４）、後に更に詳細に説明されるように、この比較に基づいて、溶接作業が制御される。然しながら、他の実施形態では、代わりに、スタッド電圧立ち下がりエッジパーセントおよび電流立ち下がりエッジパーセントを計算し、その後、比較できることに留意されたい。更なる実施形態では、スタッド電圧傾斜パーセント、電流傾斜パーセント、スタッド電圧立ち下がりエッジパーセントおよび電流立ち下がりエッジパーセントを全て求めることができ、スタッド電圧および電流波形の対応する部分に対して得られたパーセンテージを比較することができる。実際には、現在検討されている実施形態では、実施態様特有の考慮すべき要件に基づいて制御するために、波形の１または複数の任意の所望の部分を正規化し、比較することができる。
【００２９】
然しながら、例示される実施形態では、方法１０４は、スタッド電圧傾斜パーセントが電流傾斜パーセントより大きいか否かに関して問い合わせるチェック（ブロック１２６）を実行することによって続行される。この条件が満たされる場合には、インダクタンス補償推定値を所望の増分だけ増加させる（ブロック１２８）。例えば、一実施形態では、推定値は、以前の推定値＋１増分に設定することができる。或る特定の実施形態では、所与の溶接作業において用いられる溶接ケーブルのタイプおよび長さのような実施態様特有の考慮すべき要件に基づいて、推定値は最初に、例えば、０、１または任意の他の所望の値に設定することができる。
【００３０】
このようにして、更新済みのインダクタンス補償推定値が得られると、補償済みスタッド電圧が計算され（ブロック１３０）、その後、溶接制御のために補償済みスタッド電圧が用いられ(ブロック１３２）、それにより、溶接プロセスを所与の溶接システム内に存在する１または複数の二次溶接誤差に対して補正できるようになる。例えば、一実施形態では、補償済みスタッド電圧は、以下の式を用いて計算することができる。
【数５】
2016508880.tif 000007
【００３１】
代替的には、ブロック１２６の条件が満たされない（すなわち、スタッド電圧傾斜パーセントが電流傾斜パーセント以下である）場合には、スタッド電圧傾斜パーセントが電流傾斜パーセント未満であるか否かに関する問い合わせが実行される（ブロック１３４）。この条件が満たされる場合には、インダクタンス補償推定値を所望の増分だけ減少させる（ブロック１３６）。例えば、一実施形態では、推定値を、以前の推定値−１増分に等しくなるようにデクリメントすることができる。このようにして、推定値が求められると、上記のように、補償済みスタッド電圧が計算され（ブロック１３０）、溶接制御のために用いられる（ブロック１３２）。
【００３２】
代替的には、ブロック１３４の条件が満たされない（すなわち、スタッド電圧傾斜パーセントが電流傾斜パーセント以上である）場合には、スタッド電圧傾斜パーセントが電流傾斜パーセントに等しいか否かに関する問い合わせが実行される（ブロック１３８）。この条件が満たされる場合には、インダクタンス補償推定値がその電流レベルに維持される（ブロック１４０）。このようにして推定値が求められると、上記のように、補償済みスタッド電圧が計算され（ブロック１３０）、溶接制御のために用いられる（ブロック１３２）。方法１０４は、問い合わせ時に（ブロック１４２）、溶接作業が完了していることをコントローラー４８が気付くまで、このようにして続行することができ、その作業は終了される（ブロック１４４）。
【００３３】
このようにして、スタッド電圧波形の傾斜（または立ち下がり）部分の間の正規化されたスタッド電圧を、電流波形の傾斜（または立ち下がり）部分の間の正規化された電流と比較して、二次構成要素誤差の存在および方向を特定し、所与の誤差を補償することができる。すなわち、推定インダクタンス値（およびこの推定値に基づく補償済みスタッド電圧）を調整することによって、スタッド電圧傾斜(または立ち下がり）パーセントを強制的に、電流傾斜パーセントに実効的に等しくすることができる。このようにして等しくすることが達成されるとき、溶接システムは、二次溶接構成要素によって導入された誤差が考慮に入れられた補償済み状態にあると見なすことができる。
【００３４】
また、図示する実施形態は、溶接波形がピークまで傾斜上昇する間（例えば、図４の部分７８）に、存在する電圧誤差を測定するが、他の実施形態において、電圧誤差は溶接波形がピークから下降する間に測定することができることに留意すべきである。然しながら、いずれの実施形態においても、フィードバック信号からの溶接波形の部分に関連付けられる電圧誤差を求めて、その誤差を除去することによって、二次的な溶接誤差（例えば、溶接ケーブル布線に起因するインダクタンス誤差）を溶接制御のために補償することができる。
【００３５】
本明細書において、本発明の或る特定の特徴のみを図示、説明したが、当業者は多くの変更および変形を想起することができよう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の趣旨に副うあらゆる変更、変形を包含することは理解されよう。
【符号の説明】
【００３６】
１０    溶接システム
１２    溶接電源
１４    ワイヤ送給装置
１６    溶接トーチ
１８    ワーク
２０    固定具
２２    回転基台
２４    溶接リード
２６    端子
３０    ケーブル
３２    溶接リード
３４    端子
４６    ユーザーインターフェース
４８    溶接コントローラー
５０    プロセッサ
５２    メモリ
５４    インターフェース回路
５６    電力変換回路
６０    スタッド電流波形
６２    スタッド電圧波形
６４    傾斜部分
６６    ピーク部分
６８    エッジ部分
７０    傾斜部分
７２    ピーク部分
７４    エッジ部分
７６    バックグラウンド部分
７８    傾斜部分
８０    ピーク部分
８２    スタッド電流波形
８４    スタッド電圧波形
８６    傾斜部分
８８    ピーク部分
９０    下降部分
９２    傾斜部分
９４    増加部分
９６    ピーク電圧
【図１】
2016508880.tif 000008
【図２】
2016508880.tif 000009
【図３】
2016508880.tif 000010
【図４】
2016508880.tif 000011
【図５】
2016508880.tif 000012
【図６Ａ】
2016508880.tif 000013
【図６Ｂ】
2016508880.tif 000014
【国際調査報告】
2016508880.tif 000015
2016508880.tif 000016
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