(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル制御装置と、信号処理ユニットおよびパルス幅変調器を備える溶接工程制御ユニットと、前記デジタル制御装置および前記溶接工程制御ユニットの外部に位置する少なくとも一つの外部構成要素とを含む溶接装置であって、データが前記デジタル制御装置および溶接工程制御ユニットと前記外部構成要素との間においてデジタル式に交換される溶接装置において、
さらに、異なるタイプの外部構成要素のために異なる複数の制御プログラムを備えたメモリ装置を含み、
溶接工程制御が前記溶接工程制御ユニット（２５）によりデジタル式に操作され、前記外部構成要素に対する前記溶接工程制御ユニット（２５）のコンフィグレーションおよびパラメータの設定がソフトウェア手段を通じて前記制御装置（４）により処理されており、
前記少なくとも一つの外部構成要素は、インターフェイスを通じて前記デジタル制御装置または前記溶接工程制御ユニットに接続されており、それにより、前記溶接装置はモジュラー構造になっており、
データが前記制御装置（４）から前記信号処理ユニット（２８）にまたは外部構成要素にデジタル式で転送されており、
前記外部構成要素のそれぞれが被検出モジュール（４２）を有し、それにより、前記制御装置（４）はどの形式の外部構成要素が前記制御装置または前記溶接工程制御ユニットに接続されたかを判定できるようになっており、
前記制御装置（４）は、前記制御装置により判定された前記外部構成要素に対応する制御プログラムを前記メモリ装置からロードして、これら制御プログラムを前記メモリ装置の単一のメモリ領域に記憶することを特徴とする、溶接装置。
【請求項２】
前記制御装置（４）、ならびに前記信号処理ユニット（２８）および前記パルス幅変調器（２９）を備える前記溶接工程制御ユニット（２５）が、データ・バス（２６）により相互に接続され、データが前記制御装置（４）と前記溶接工程制御ユニット（２５）との間でおよび前記外部構成要素とデジタル式に交換されることを特徴とする、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記制御装置（４）、前記溶接工程制御ユニット（２５）および前記メモリ装置（３２）が、制御ユニット（２３）を形成する、請求項２に記載の溶接装置。
【請求項４】
インターフェイス（３３）にリング・バス（３４）が設けられており、該リング・バス（３４）によって前記外部構成要素が制御ユニット（２３）に接続されており、該制御ユニット（２３）は前記制御装置（４）と前記溶接工程制御ユニット（２５）とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記パルス幅変調器（２９）がデジタル切換え回路を使って構成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項６】
アナログ−デジタル変換器（４０）が、前記溶接工程制御ユニット（２５）に統合される、請求項１から５のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項７】
アナログ−デジタル変換器（４０）が、前記外部構成要素のうちの一つに統合される、請求項１から５のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項８】
前記信号処理ユニット（２８）およびパルス幅変調器（２９）が溶接工程の制御または調節を行うことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の溶接装置。
【請求項９】
前記制御装置（４）のマイクロプロセッサ制御部（２４）が、溶接工程の目標値および／または操作シーケンスの計算を処理し、前記マイクロプロセッサ制御部（２４）が前記目標値および／または操作シーケンスをデータ・バス（２６）を通じて前記信号処理ユニット（２８）およびパルス幅変調器（２９）に送ることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１および２７の包括的部分に概説される通り溶接装置用の制御システムおよびそのための制御方法に関するものである。
【０００２】
溶接装置用の制御システムは既知であり、このシステムにおいて、データは、信号処理ユニット（以後ＳＰユニットと呼ぶ）、パルス幅変調器（以後ＰＷＭと呼ぶ）など回線により接続される制御ユニットを有するホスト特にマイクロコントローラを通じて交換される。制御ユニットは、また、回線を通じて電力構成要素および入力および／または出力用装置など外部構成要素にも接続される。溶接工程に要求される個々の目標値は、適切なソフトウェア・プログラムを使って決定または計算され、この目標値は、制御ユニットが処理できるようにデジタル−アナログ変換器によりアナログ信号特に電圧に変換される。個々の制御ユニットは、外部構成要素からの実際値を適合させて、予定目標値を生成する。さらに、ホストが個々の制御信号および／または目標値に適切な調整を加えられるように、実際値はアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換されて、ホストに送られる。このシステムの不利点は、データを交換するために個々の制御ユニットを個々の外部構成要素に適合させなければならず、従って、外部構成要素の一つが交換されたり取り替えられたりするたびに、制御プロシージャに必要な制御ユニットも取り替えられなければならない点である。
【０００３】
本発明の基本的目的は、外部構成要素のプロセス調整または制御が純粋にデジタル式で操作される、溶接装置のための制御システムおよび溶接装置を制御する制御方法を提供することである。
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴付け部分において概説される特徴により達成される。このシステムの利点は、このタイプの溶接装置を構成するために標準構成要素特に共通アセンブリを使用できるので、安全な運転を保証し、コンパクトな構造を可能にすることである。もう一つの利点は、特殊な用途のための多様な運転条件に適合するためにまたは溶接装置のアップグレードされた構成要素に適合するために、ハードウェアに変更を加える必要がなく、単純なソフトウェア変更しか必要とされない点である。共通ユニットはデジタル式に制御されるので、共通アセンブリを有する既存の溶接装置を簡単に改装して、新しいアップグレードされた構成要素に適合でき、アップグレードされた構成要素を使用するためにソフトウェアを適合するだけでよいことも、利点である。
【０００５】
その他の有利な実施形態については、請求項２から請求項２６において説明されている。その結果得られる利点は、図面の詳細な説明に示されている。
本発明は、請求項２７の包括的部分において概説される通り溶接装置を制御する制御方法に関するものでもある。
【０００６】
上記の目的とは別に、本発明の目的は、請求項２７の特徴付け部分において明記される特徴の結果として溶接装置を制御する制御方法により達成される。その利点は、個々の構成要素間でデータがデジタル式に交換されるので、溶接工程を高速で制御または調節でき、これにより溶接の質を大幅に改善することである。
【０００７】
その他の有利な特徴は、請求項２８において説明されている。その結果得られる利点は、図面の詳細な説明に示されている。
【０００８】
本発明については、下記の図面において実施例として示される実施形態を参照して下にさらに詳しく説明される。
まず、異なる実施形態において説明される同一の部品は同じ参照番号および同じ構成要素名で示され、説明全体を通じて行われる開示は、意味の点で同じ参照番号または同じ構成要素名を持つ同一の部品に置き換えることができることを指摘しておかなければならない。さらに、最頂部、底部、側面など説明のために選ばれる位置は特に説明される図面に関するものであり、別の位置について説明される場合には意味の点で新しい位置に置き換えることができる。図示または説明される様々な実施形態の個々の特徴または特徴の組み合わせは、本発明が独自に提案する独立の発明的解決法とみなすことができる。
【０００９】
図１は、溶接工程の全範囲例えばＭＩＧ／ＭＡＧ溶接またはＴＩＧ溶接を行うための溶接装置を示している。
溶接装置１は、電力構成要素３を有する電源２、制御装置４、および電力構成要素３または制御装置４と協動する切換えユニット５を備える。切換えユニット５または制御装置４は、制御弁６に接続され、制御弁は、ガス・タンク９と溶接トーチ１０の間を通るＣＯ２、ヘリウムまたはアルゴンなどのガス８特に不活性ガスの送出しライン７と協動する。
【００１０】
溶接ワイヤ１３が供給ドラム１４から送出しライン１２を通じて溶接トーチ１０領域まで送られるように、例えばＭＩＧ／ＭＡＧ溶接に使用される標準タイプのワイヤ送り装置１１も制御装置４を通じて作動することができる。溶接ワイヤ１３と工作物１６の間でアーク・ストライクを生じるために必要な電流は、供給ライン１７を通じて電源２の電力構成要素３から溶接トーチ１０または溶接ワイヤ１３に送られ、アーク１５により回路が構成できるように、溶接される工作物１６も、別の供給ライン１８を通じて溶接装置１に接続される。
【００１１】
溶接トーチ１０を冷却するために、水容器２１を、間に流量インディケータが接続される冷却回路１９を通じて溶接トーチに接続することができ、溶接トーチ１０がオンに切り換えられると、冷却回路１９は制御装置４により作動され、これにより、溶接トーチ１０または溶接ワイヤ１３を冷却する。
【００１２】
溶接装置１は、また、入力および／または出力用装置２２も有し、これを使って、溶接装置１の溶接パラメータまたは操作タイプの全範囲を設定することができる。入力および／または出力用装置２２において設定される溶接パラメータは、制御装置４に送られ、ここから、溶接装置１の個々の構成要素が作動される。
【００１３】
実施例として図示される実施形態の場合にように個々のラインにより溶接トーチ１０を個々の構成要素特に溶接装置１またはワイヤ送り装置１１に接続する代わりに、これらの個々のラインを共通のホース・パックに組み込んで、これを溶接トーチ１０に接続することも可能であることは明らかである。
【００１４】
図２は、本発明が提案する溶接装置用の制御ユニット２３のブロック図である。
このために、溶接装置１用の制御ユニット２３は、マイクロプロセッサ制御部２４またはマイクロコントローラの形で制御装置４を組み込んでいる。制御ユニット２３には溶接工程制御ユニット２５も配備される。溶接工程制御ユニット２５は、デジタル信号のみが処理可能であるようにセットアップされるので、その結果、制御対象の各変数特に各溶接パラメータはデジタル形式で溶接工程制御ユニット２５に与えられなければならない。溶接工程制御ユニット２５、特にその構成要素は、標準データ／アドレス・バス２６を通じて制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４に接続され、破線で示される仮想インターフェイス２７が制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４と溶接工程制御ユニット２５の間に確立される。溶接工程制御ユニット２５の個々の構成要素は、デジタル信号処理ユニット２８（以後ＳＰユニット２８と呼ぶ）およびデジタル・パルス幅変調器２９（以後ＰＷＭ２９と呼ぶ）によって構成することができる。このために、前記の二つの構成要素すなわちＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９は共通モジュールとして設計することができる。
【００１５】
ＰＷＭ２９の出力は制御ユニット２３のインターフェイス３０に通じ、もう一つの仮想インターフェイス３１が溶接工程制御ユニット２５と制御ユニット２３の間に確立される。電力構成要素３は制御ユニット２３のインターフェイス３０を通じてＰＷＭに接続される。
【００１６】
原則として、インターフェイス３０は電力構成要素３の外部構成要素に対する接続点を構成し、データ特に生成される制御信号はインターフェイス３０から電力構成要素３にデジタル形式で特にデータ・プロトコルにより転送される、と言うことができる。すなわち、既知の反転電流源の形で配備される電力構成要素３は、転送されたデータ・プロトコルを検出できなければならず、その後、伝送されたデータに応じて電力構成要素３を制御する。このために、データ・プロトコルのデータは適切なモジュールによって評価され、その後、データはアナログ信号に変換される。このようにして電力構成要素をセットアップすることにより、インターフェイス・カードとして知られるものを使って、データ・プロトコルのデジタル信号をアナログ信号に変換することができる。このことの利点は、このインターフェイス・カードを装着するだけで、先行技術により既知の全てのアナログ電力構成要素３を使用することができることである。電力構成要素３をデジタル式に制御することもできることは明らかであり、この場合、このタイプのインターフェイス・カードを必要としない。ただし、このタイプの電力構成要素３は、転送されるデータ・プロトコルを検出できなければならない。
【００１７】
制御ユニット２３の個々の構成要素特にマイクロプロセッサ制御部２４、ＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９並びにその他の構成要素の間のデータ転送も、適切なデータ・プロトコルを使って操作される。この場合、内部データ・プロトコル言い換えると外部構成要素が関与しないデータ転送は、外部データ・プロトコル言い換えると外部構成要素例えば電力構成要素３との間のデータ転送とは異なる構造とすることができる。しかし、内部データ・プロトコルが外部プロトコルと同一であれば、アップグレードされた構成要素の開発を単純化し、一つのデータ・プロトコルから別のデータ・プロトコルの変換する必要をなくすので、有利である。
【００１８】
制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４がＳＰユニット２８とデータ交換を行えるようにするために、溶接装置１がオンに切り換えらえると、マイクロプロセッサ制御部２４特にマイクロプロセッサまたはパーソナル・コンピュータの分野で既知の方法で、必要なプログラムがマイクロプロセッサのメイン・メモリにロードされて、溶接装置１が構成されるように、メモリ装置３２が内部データ／アドレス・バス２６を通じて制御装置４に接続され、この中にマイクロプロセッサ制御部２４または溶接装置１を操作するために必要な全てのオペレーティング・ソフトウェアおよび制御プログラムが記憶される。
【００１９】
入力および／または出力用装置２２、ワイヤ送り装置１１、冷却回路１９など溶接装置１を運転するために必要なその他の個々の外部構成要素を制御ユニット２３に接続するために、制御ユニット２３は、インターフェイス３３を有する。実施例として本明細書に示される実施形態において、このインターフェイス３３は、直接、マイクロプロセッサ制御部２４の入力および／または出力に接続され、先行技術により既知のタイプのインターフェイス３３例えばＲＳ２３２として配備されることが望ましい。このインターフェイス３３は、破線により示される通りリング・バス３４として構成され、インターフェイス・コネクタ３５を通じていくつもの構成要素をリング・バス３４に接続し、作動できるようにする。
【００２０】
従って、少なくとも一つまたはそれ以上の外部構成要素をリング・バス３４に接続できるので、中央制御ユニット２３を有する溶接装置１の統合的構造を構成できる。すなわち、ユーザーは、溶接パラメータの全範囲について溶接電流定格、溶接電圧、溶接ワイヤ直径など個々の溶接パラメータを入力および／または出力用装置２２から設定でき、前記のパラメータは入力および／または出力用装置２２からインターフェイス３３を通って制御ユニット特にマイクロプロセッサ制御部２４に転送される。個々のデータ・セットは、適切なデータ・プロトコルによって外部構成要素から転送される。個々の外部構成要素はインターフェイス・カードを装着することができる。
【００２１】
マイクロプロセッサ制御部２４が、インターフェイス３３を通じて特にリング・バス３４を通じて外部構成要素の制御プロシージャを実行できることは、明らかである。すなわち、例えばマイクロプロセッサ制御部２４は、ワイヤ送り装置１１にワイヤ送り速度を送ることができる。このために、溶接装置１を使用する溶接工程中、例えば個々の構成要素に関する目標値または実際値を応用するために、マイクロプロセッサ制御部２４からリング・バス３４を通じてコンスタントなデータ交換を操作することができる。
【００２２】
例えば特殊なワイヤ送り装置１１および／または特殊な入力および／または出力用装置２２などその他の特別に構成された外部構成要素のために、その他の特別に構成されたインターフェイス３６、３７を、マイクロプロセッサ制御部２４に配備することもできる。前記のその他のインターフェイス３６、３７は、直接、マイクロプロセッサ制御部２４の入力および／または出力に接続することができるので、その間でデータを交換することができる。話を明確にするために本明細書において実施例として示される実施形態には含まれていないが、このタイプのインターフェイス３６、３７をその他の外部構成要素のために配備することも可能であることは明らかである。話を明確にするために、クリスタルなど制御ユニット２３特にマイクロプロセッサ制御部２４を操作するための他の構成要素または構造要素、およびインターフェイス・ドライバなど制御ユニット２３と外部構成要素の間でデータを交換するためのその他の構成要素または構造要素は、例示されていないことを指摘しておかなければならない。
【００２３】
制御ユニット２３または溶接工程制御ユニット２５を通じて溶接工程を調節および／または制御する手段としてもう一つのインターフェイス３８が配備される。溶接トーチ１０が検出するまたは供給する実際値、特に電流実際値、電圧実際値などは、このインターフェイス３８を通じて制御ユニット２３特に溶接工程制御ユニット２５に転送される。このために、個々の実際値検出装置からの実際値は、本明細書において実施例として示される実施形態の場合のように、アナログ形式でインターフェイス３８に送ることができる。供給される実際値は、インターフェイス３８によりデータ／アドレス・バス２６に記憶されるので、溶接工程制御ユニット２５特にＳＰユニットおよびＰＷＭ２９は、溶接工程中適切に制御を行うことができる。データ／アドレス・バス２６に実際値を送ることにより、この場合にも破線で示される仮想インターフェイス３９が溶接工程制御ユニット２５において構成される。データ／アドレス・バス２６をこのように構成することにより、実際値を、溶接工程制御ユニットと並列的に制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４に与えることができる。
【００２４】
本明細書において実施例として示される実施形態においては、実際値は、アナログ形式でインターフェイスに転送される。このことは、このアナログの実際値をデジタル形式に変換しなければならないことを意味する。このために、アナログ−デジタル変換器４０がインターフェイス３８とデータ／アドレス・バス２６の仮想インターフェイス３９の間に配備される。このデジタル−アナログ変換器４０は、与えられた実際値をデジタル実際値に変換し、その後、デジタル実際値は内部データ・プロトコルの形で送られるので、溶接工程制御ユニット２５および制御装置４の個々の構成要素はこのデータを処理できる。溶接工程制御ユニット２５にアナログ−デジタル変換器４０を統合せずに、アナログ−デジタル変換器４０を外部構成要素特に溶接トーチ１０に直接配置することも可能であることは明らかであり、この場合は、アナログ実際値は制御ユニット２３の外で変換される。
【００２５】
しかし、アナログ−デジタル変換器４０が制御ユニット２３特に溶接工程制御ユニット２５に配置される場合、溶接工程制御ユニット２５の個々の構成要素、すなわちＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９およびアナログ−デジタル変換器４０は、別個の要素としてまたは単一の構造要素として配備できる。
【００２６】
ブロック図から分かるとおり、溶接工程制御ユニット２５の個々の構成要素は共通アセンブリ４１を構成する。この場合、マイクロプロセッサ制御部２４もこの共通アセンブリ４１に統合することができる。この共通アセンブリ４１は破線で示されている。制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４とＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９は、データ・バス特に内部データ／アドレス・バス２６により相互に接続されており、純粋なデジタル・データ転送を可能にすることを指摘しておかなければならない。メモリ装置３２、インターフェイス３３、個々のインターフェイス３０、３６−３９、アナログ−デジタル変換器４０などその他の構成要素は、独立のまたは関連アセンブリを構成し、溶接装置１内でこの共通アセンブリ４１の外部に配置され、これらのアセンブリは、データ・ラインにより制御ユニット２３の共通アセンブリ４１に接続される。しかし、本明細書において実施例として示される実施形態において、これらの構成要素は、マイクロプロセッサ制御部２４、ＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９の共通アセンブリ４１に統合される。
【００２７】
共通アセンブリの形で制御ユニット２３を構成することにより、様々なタイプの溶接装置１をセットアップすることができるが、各制御ユニットはこの共通アセンブリ４１を通じて動作する。このことは、溶接装置１を、異なる溶接装置１に同じ制御ユニット２３を使用して非常にコスト効率よく構成できることを意味する。ワイヤ送り装置１１、入力および／または出力用装置２２、電力構成要素３など個々の外部構成要素は、共通アセンブリ４１特に制御ユニット２３にインターフェイス３３または個々のインターフェイス３０、３６−３９を通じて接続されるので、このタイプの溶接装置１はモジュラー構造にセットアップできる。すなわち、共通アセンブリ４１特に制御ユニット２３を使って各溶接装置１をセットアップし、これに、外部構成要素の実施形態の全範囲を接続することができる。
【００２８】
このように溶接装置１を構成するためには、様々なタイプの外部構成要素のためにメモリ装置３２にソフトウェアの形で記憶される様々な制御プログラムを備える必要がある。外部構成要素の様々な個々のタイプの検出および個々の制御プログラムの割り当ては、自動的に操作することができる。すなわち、例えば、外部構成要素が制御ユニット２３に接続されるとき該当のデータが転送されて、マイクロプロセッサ制御部２４がどのタイプの外部構成要素が共通アセンブリ４１特に制御ユニット２３に接続されたか判定できるように、各外部構成要素は、独自の検出モジュール４２を持つことができる。従って、様々な電力構成要素３を様々なタイプの溶接装置１に使用することができるので、例えば、異なる電力定格特に電流定格例えば１５０Ａ、２００Ａまたは３００Ａなどを持つ溶接装置１を生産またはセットアップまたは統合することができ、検出モジュール４２により該当のデータが送られると、マイクロプロセッサ制御部２４は、このタイプの電力構成要素を認識することができ、メモリ装置３２から該当の制御プログラム特に必要なソフトウェアをロードすることまたはこれにアクセスすることができる。
【００２９】
溶接装置１のこのモジュラー構造のもう一つの利点は、顧客が電力構成要素３、入力および／または出力用装置２２、ワイヤ送り装置１１、冷却回路１９など必要な個々の外部構成要素を選択することができ、顧客のために特注で生産する必要なくこれを行うことができる点である。すなわち、顧客は、全範囲の中からある入力および／または出力用装置２２を選択し、同時に、溶接装置１が構成されるとき、該当の電力構成要素３がインターフェイス３０に接続され選択された入力および／または出力用装置２２がインターフェイス３３に接続されるように、所望の溶接装置１の電流定格が例えば２００Ａでなければならないと製造者に伝える。顧客は、どの外部構成要素も該当の製品範囲から自由に選択できることは明らかである。溶接装置１がオンに切り換えられると、各種インターフェイス３０、３６−３９およびインターフェイス３３に接続される個々の構成要素は制御装置４特にマイクロプロセッサ制御部２４によってスキャンされ検出されるので、該当の制御プログラム特にソフトウェアがメモリ装置３２からロードされて、カスタマ定義の溶接工程がそれ以上の調整なしで実行される。従って、統合されたまたは協動するソフトウェアをメモリ装置３２の単一のメモリ領域に記憶することができるので、溶接装置１のための構成およびパラメータ設定を１回だけしかセットアップする必要がない。
【００３０】
本発明により提案される溶接装置１の結果、溶接工程制御ユニット２５特に共通アセンブリ４１の溶接工程制御はデジタル式に操作され、溶接工程制御ユニット２５の構成およびパラメータ設定はソフトウェアを通じて特に制御プログラムにより処理できる。このために、溶接装置１が初めてオンに切り換えられるときまたはオンに切り換えられるごとに、電力構成要素を作動し制御することができるように、マイクロプロセッサ制御部２４は、必要なソフトウェアを溶接工程制御ユニット２５特にＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９に送る。その後、該当の目標値がマイクロプロセッサ制御部２４により決定または計算され、これがＳＰユニット２８に送られるので、溶接工程制御ユニット２５特にＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９は、検出される実際値と比較を行い、これによりインターフェイス３０を通じてデジタル形式で電力構成要素３に与えられる該当の制御信号を生成できる。
【００３１】
共通アセンブリ４１はデジタル態様として配備されるので、これで、全ての制御プロセスまたは調節プロセスは、データ・プロトコルによりデジタル形式で進めることができ、先行技術によって既知のマイクロプロセッサにより操作される溶接装置の場合のように（ＳＰユニットおよびＰＷＭなどこの種の溶接装置の個々の構成要素はアナログであるため、マイクロプロセッサによりデジタル信号を変換する必要ある）、デジタル信号をアナログ信号に翻訳または変換することによって生じるロスが排除される。
【００３２】
本発明により提案される溶接装置１により、全ての制御手順および調節手順は、標準化データ・プロトコルを使ってデジタル形式で操作されるので、異なる電力構成要素３、異なる入力および／または出力用装置２２または異なるワイヤ送り装置１１など異なる外部構成要素を使用する場合でも、これらの構成要素は全てデータ・プロトコルを検出でき、いつでも異なる構成要素を使用することを可能にする。このタイプのデジタル・システムを溶接装置１に使用できるようにするために、アナログで制御される外部構成要素は、個々のデジタル制御信号をアナログ信号に変換するために適切なアセンブリを組み込まなければならない。すなわち、共通アセンブリ４１特に制御ユニット２３とデータを交換できるように、例えばアナログ−デジタルおよび／またはデジタル−アナログ変換器が電力構成要素３または入力および／または出力用装置２２に配備されなければならない。このために、アナログ・構成要素が使用される場合、変換ユニット（インターフェイス・カードの形とすることができる）をアナログ・構成要素と共通アセンブリ４１の間に、言い換えればインターフェイス３０、３６−３９およびインターフェイス３３に配備しなければならず、前記のインターフェイスに、共通アセンブリ４１とアナログ・構成要素の間のデータ交換のために必要な全てのアセンブリが配備される。外部構成要素をこのようにセットアップすることによりまたは変換ユニットを配備することにより、全ての既存のアナログ・構成要素を共通アセンブリ４１に接続することができ、全ての既存の構成要素をアップグレードする必要がないので、有利である。
【００３３】
全ての外部構成要素を完全にデジタル化することも可能であることは明らかである。すなわち、電力構成要素において反転電流源に使用されるような切り換え装置もデジタル式に作動できる。この場合、構成要素をアップグレードするときドライバ・ステージは要求される電力定格に容易に適合することができるので、このタイプのアセンブリを作動するために外部構成要素に個々のドライバ・ステージを直接配備すると有利である。
【００３４】
本発明により提案される溶接装置１の場合、共通アセンブリ４１に配備される個々の構成要素は、マイクロプロセッサ制御部２４、デジタル信号処理ユニット２８およびデジタルパルス幅変調器２９など既知の多様なデジタル・システムの中から選択することができるが、個々の構成要素は、共通の構成のデータ・プロトコルを通じてデータ交換を実行できなければならない。溶接装置１特に共通アセンブリ４１または制御ユニット２３の場合、データは内部的におよびデジタル信号のみを使って外部構成要素と交換される。すなわち、異なる伝導電圧はもはや存在しない。
【００３５】
この実施形態において、検出された実際値のみがアナログとしてインターフェイス３８に与えられ、ここで、このアナログ信号はアナログ−デジタル変換器４０によりデジタル形式に変換されるので、ＳＰユニット２８は、デジタル化された実際値と予定デジタル目標値とを比較することができる。実際値が目標値と矛盾する場合、ＳＰユニット２８は該当のデジタル出力信号を生成し、この信号は、内部データ／アドレス・バス２６を通ってＰＷＭ２９に送られる。デジタルＰＷＭ２９は、予定出力信号を、電力構成要素３に理解できる該当のデジタル信号に変換するので、電力構成要素３は、インターフェイス３０を通じて作動され、電力構成要素３によって例えば電力定格または電圧定格など調節が加えられる。
【００３６】
上に述べたとおり、電力構成要素３は、反転電流源として配備することができるので、先行技術により既知のタイプの適切な作動手順を使用することができる。マイクロプロセッサ制御部２４は、単に個々の目標値を計算し決定する役割を果たすだけであるのに対して、実際値が目標値と矛盾する場合、調節および制御はＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９が直接処理する。このタイプのシステムの利点は、溶接工程を独立して制御または調節できるので、マイクロプロセッサの予定溶接パラメータの設定に変更が加えられる場合、ＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９に与えられる目標値を同時に再計算することができ、これにより、溶接工程を中断する必要がなくなる。
【００３７】
溶接工程は、マイクロプロセッサ２４により独立して制御または調節されるので、ＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９が溶接工程を制御または調節するのと同時に、マイクロプロセッサ制御部２４は入ってくる実際値をメモリ装置３２の定義済みメモリ領域に記憶することができるため（この実際値は、同時にアナログ−デジタル変換器４０からマイクロプロセッサ制御部２４、ＳＰユニット２８およびＰＷＭ２９に転送される）、制御または調節プロセスに時間のロスが生じず、溶接工程を１００％再生することが可能である。溶接工程後、ユーザーは、メモリ装置３２からこのデータをロードして、欠陥溶接があるか否か評価することができる。このために、ユーザーは、標準化インターフェイス３３特にインターフェイス・コネクタ３５を通じてパーソナル・コンピュータを接続し、共通アセンブリ４１特に制御ユニット２３をこれに切り換えることができるので、データを分析プログラムにロードすることができる。これによりユーザーはあらゆる評価を行うことができる。
【００３８】
溶接装置１により、ユーザーは、入力および／または出力用装置２２から様々な溶接工程の設定を選択することができ、溶接ワイヤ直径、溶接速度、電流定格など溶接パラメータの全範囲を設定するための様々な選択肢を持つ。該当の制御信号は、入力および／または出力用装置２２からデータ・プロトコルによりインターフェイス３３に送られ、マイクロプロセッサ制御部２４が、基本のデータ・プロトコルをピックアップし溶接工程を実行するために必要なソフトウェア・プログラムまたは制御プログラムをロードして、溶接工程制御ユニット２５に送られる個々の目標値を計算することができるようにする。このために、マイクロプロセッサ制御部２４を間に接続することにより個々の制御プログラムまたは操作シーケンスもデータ・プロトコルを使って溶接工程制御ユニット２５に送ることができる。
【００３９】
このことの利点は、個々のソフトウェア・プログラムまたは制御プログラムをメモリ装置３２からマイクロプロセッサ制御部２４のメイン・メモリにロードできるので、溶接工程を実行しながら個々のソフトウェア・プログラムまたは制御プログラムに高速でアクセスできる点である。マイクロプロセッサ制御部２４が溶接工程のために必要な全てのデータを処理したら、溶接工手制御ユニット２５を、データ・プロトコルの形で内部データ／アドレス・バス２６を通じて作動できるので、ユーザーは該当の溶接工程を実行できる。さらに、ワイヤ送り装置１１など外部構成要素は、インターフェイス３３または特殊なインターフェイス３６、３７を通じてマイクロプロセッサ制御部２４により直接作動できる。すなわち、マイクロプロセッサ制御部は該当の目標値および任意にスタート信号をワイヤ送り装置１１に転送し、その後予定目標値に応じて自動制御を行う。
【００４０】
従って、本発明により提案される溶接装置１により、溶接工程を制御し調節するために必要な全てのデータがデジタル形式で特にデータ・プロトコルによって与えられ、検出される実際値のみがアナログ形式であり、これが後に既知の構成要素によりデジタル信号に変換されるので、完全デジタル制御で操作される溶接装置１が出来上がる。
【００４１】
溶接装置１をこのように制御することの利点は、個々の構成要素間でデータを交換するために低い電力出力しか必要とせず使用される構成要素は全て小さい寸法にすることができるので、溶接装置１をコンパクトな設計に構成することができる点である。さらに、このタイプの溶接装置１を制御または構成するために使用される構成要素または構造要素は既知の標準部品であり、先進的なデジタル構成要素を使用することにより溶接装置１の安全な操作が保証される。
【００４２】
溶接装置１をデジタル構成でセットアップすることには多くの利点がある。制御ユニット２３特に共通アセンブリ４１は、いつでも付加される外部構成要素を制御および調節するために使用でき、これによりこのタイプの溶接装置１を構成するコストを減少する。なぜなら、溶接装置１に新しい構成要素が付加されるたびに全ての構成要素をアップグレードまたは適合しなければならない既存技術と対比して、本発明により提案される溶接装置１に新たに付加される構成要素はどれも、どのようなデータ・プロトコルが使用されようとこれを使用または検出しなければならず、従ってこれらの構成要素はソフトウェアを通じてしか制御できないためである。すなわち、新たに付加される構成要素を制御または調節するための適切なソフトウェアがプログラミングまたは構成され、その後標準化インターフェイス３３を通じてマイクロプロセッサ制御部２４に転送されるので、マイクロプロセッサ制御部は、新たに付加された構成要素を共通アセンブリ４１と一緒に操作しなければならないたびに新たに付加されたソフトウェア・プログラムにアクセスするために、このソフトウェア・プログラムをメモリ装置３２に記憶することができる。
【００４３】
従って、新しい外部構成要素を処理するために単にソフトウェアを更新するだけで、以前に製造され納入された溶接装置１を、このタイプの共通アセンブリ４１に使用するために適合することができる。このことは、溶接装置１を最新のテクノロジーに素早くアップグレードできることを意味する。さらに、欠陥構成要素を容易に交換することができ、使用される新しい構成要素は、検出モジュール４２による検出プロセスのおかげで新たに初期化を行って、溶接装置１を直ちに再び使用できるようにする。
【００４４】
マイクロプロセッサ制御部２４は個々の構成要素を自動検出すると適切なソフトウェアをロードして、様々な実際値が各種のソフトウェア・プログラムにより処理されるようにするので、共通アセンブリ４１においてアナログ−デジタル変換器４２を使用することにより、様々な実際値にいくつものアナログ入力を利用でき、電流定格、運転温度、溶接トーチ１０の出力電圧など実際値の全範囲を検出し処理することを可能にする。同時に、先行技術により既知のどのような構成要素でも使用することができる。
【００４５】
さらに、溶接装置１は、単純な構成でデジタル式に制御され、ユーザーは溶接装置１を標準化インターフェイス２７を通じてモデムに接続して、更新されたソフトウェアを中央ロケーションからまたは製造者から遠隔的にダウンロードすることにより必要な調整を行うことができるので、溶接装置１は遠隔的に保守することができる。
【００４６】
話を整理するために、最後に、溶接装置１の構造をより明確に理解するために溶接装置およびその構成部品は概略的にしか示されていないことを指摘しておかなければならない。
【００４７】
独立の発明的解決法の基礎となる課題は説明から明らかである。
特に、図１、２に示される個々の実施形態に関係する内容は、本発明が提案する独立の解決法として解釈することができる。課題および解決法は、これらの図面に関する詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  溶接装置の構造を示す略図である。
【図２】  本発明が提案する溶接装置用の制御システムの略図である。
【符号の説明】
１…溶接装置
２…電源
３…電力構成要素
４…制御装置
５…切換えユニット
６…制御弁
７…送出しライン
８…ガス
９…ガス・タンク
１０…溶接トーチ
１１…ワイヤ送り装置
１２…送出しライン
１３…溶接ワイヤ
１４…供給ドラム
１５…アーク
１６…工作物
１７…供給ライン
１８…供給ライン
１９…冷却回路
２０…流量インディケータ
２１…水容器
２２…入力および／または出力用装置
２３…制御ユニット
２４…マイクロプロセッサ制御部
２５…溶接工程制御ユニット
２６…データ／アドレス・バス
２７…インターフェイス
２８…信号処理ユニット
２９…パルス幅変調器
３０…インターフェイス
３１…インターフェイス
３２…記憶装置
３３…インターフェイス
３４…リング・バス
３５…インターフェイス・コネクタ
３６…インターフェイス
３７…インターフェイス
３８…インターフェイス
３９…インターフェイス
４０…デジタル−アナログ変換器
４１…共通アセンブリ
４２…検出モジュール
【図１】
0005107487.tif 000002
【図２】
0005107487.tif 000003