JPH11267828A - 溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置 - Google Patents
溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置Info
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- JPH11267828A JPH11267828A JP11037186A JP3718699A JPH11267828A JP H11267828 A JPH11267828 A JP H11267828A JP 11037186 A JP11037186 A JP 11037186A JP 3718699 A JP3718699 A JP 3718699A JP H11267828 A JPH11267828 A JP H11267828A
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- Japan
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- welding
- power supply
- short circuit
- arc
- control means
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/124—Circuits or methods for feeding welding wire
- B23K9/125—Feeding of electrodes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接終了時における大きい径の球の形成を防
止する。 【解決手段】 プロセスの停止段階において短絡が形成
されると、出力電流を、短絡をクリアするのに充分なレ
ベルに制御する２１２。短絡がクリアされたら、低電流
レベルに制御する２１６。この低電流レベルは大きい球
の形成を防止できる程度に低い。短絡が発生しなくなる
まで以上のステップを繰返えす。ワイヤフィード速度を
モニターし、ワイヤフィード速度が閾値以下に落ちる
と、停止操作が開始される。停止操作はＭＩＧ溶接、パ
ルススプレー溶接及び短絡移行溶接において行なわれ
る。アーク電圧をモニターしてアークの状態を判定す
る。ユーザーからの停止指令を受信するとこれに応答し
てモーター停止が指令され、モーターの制動が制御され
る。閾値に達する前で停止信号を受信した後に、少なく
とも１つの出力パラメータを低下させてもよい。
止する。 【解決手段】 プロセスの停止段階において短絡が形成
されると、出力電流を、短絡をクリアするのに充分なレ
ベルに制御する２１２。短絡がクリアされたら、低電流
レベルに制御する２１６。この低電流レベルは大きい球
の形成を防止できる程度に低い。短絡が発生しなくなる
まで以上のステップを繰返えす。ワイヤフィード速度を
モニターし、ワイヤフィード速度が閾値以下に落ちる
と、停止操作が開始される。停止操作はＭＩＧ溶接、パ
ルススプレー溶接及び短絡移行溶接において行なわれ
る。アーク電圧をモニターしてアークの状態を判定す
る。ユーザーからの停止指令を受信するとこれに応答し
てモーター停止が指令され、モーターの制動が制御され
る。閾値に達する前で停止信号を受信した後に、少なく
とも１つの出力パラメータを低下させてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には溶接にお
ける給電技術に係わる。具体的には、溶接における給
電、及び溶接プロセスを停止させるための給電制御に係
わる。
ける給電技術に係わる。具体的には、溶接における給
電、及び溶接プロセスを停止させるための給電制御に係
わる。
【０００２】
【従来の技術】溶接方法は短絡、溶滴（ｇｌｏｂｕｌａ
ｒ）、吹付け、パルススプレー（ｓｐｒａｙ）溶接な
ど、その種類は多様であり、これらの溶接方法における
給電態様もまた多様である。短絡移行溶接はアーク状
態、短絡状態、及び非アーク状態を交互に繰返えすこと
によって行なわれる溶接である。アーク状態においてワ
イヤが溶融し、短絡状態において金属溶融がさらに進
み、溶融金属がワイヤ端から溶接パドルへ移行する。こ
れらの状態の交替頻度は溶接パラメータによって決定さ
れ、パラメータと無関係に制御することは不可能であ
る。
ｒ）、吹付け、パルススプレー（ｓｐｒａｙ）溶接な
ど、その種類は多様であり、これらの溶接方法における
給電態様もまた多様である。短絡移行溶接はアーク状
態、短絡状態、及び非アーク状態を交互に繰返えすこと
によって行なわれる溶接である。アーク状態においてワ
イヤが溶融し、短絡状態において金属溶融がさらに進
み、溶融金属がワイヤ端から溶接パドルへ移行する。こ
れらの状態の交替頻度は溶接パラメータによって決定さ
れ、パラメータと無関係に制御することは不可能であ
る。
【０００３】パルススプレー溶接は電流をパルス状に出
力し、溶融金属を間欠的に溶接パドル内へ“スプレー”
する溶接である。出力電流はピークタイムとバックグラ
ウンドタイムとの間で制御自在な周波数でパルスを形成
する。一般的には、ピークタイムにおいてワイヤが溶融
し、球を形成し、この球が移行する。バックグラウンド
タイムにおいてパドルが冷却する。
力し、溶融金属を間欠的に溶接パドル内へ“スプレー”
する溶接である。出力電流はピークタイムとバックグラ
ウンドタイムとの間で制御自在な周波数でパルスを形成
する。一般的には、ピークタイムにおいてワイヤが溶融
し、球を形成し、この球が移行する。バックグラウンド
タイムにおいてパドルが冷却する。
【０００４】ほとんどすべての溶接方法において、アー
クスタートが一定していることが望ましい。（最終溶接
終了時に形成される）ワイヤ端の球の大きさはアーク発
生を開始させるのに必要なエネルギー量を決定する重要
な要因である。即ち、アークスタートが一定であるため
には、先行の溶接から得られるワイヤ端の状態（球の大
きさ）が一定でなければならない。
クスタートが一定していることが望ましい。（最終溶接
終了時に形成される）ワイヤ端の球の大きさはアーク発
生を開始させるのに必要なエネルギー量を決定する重要
な要因である。即ち、アークスタートが一定であるため
には、先行の溶接から得られるワイヤ端の状態（球の大
きさ）が一定でなければならない。
【０００５】ところが、典型的な短絡移行溶接が終了し
たのちに形成される球の大きさは、ワイヤ径の１〜３倍
の間で変動する可能性がある。そこで、オペレータがワ
イヤ端を切断して球を除去したり、公知のロボットアー
クスプレー溶接系の場合、各溶接の終りにワイヤをトリ
ミングする工程を補足することによって、アーク終了時
に溶接継手にワイヤが固着するのを防止する方法が提案
された（例えば、１９９５年５月２日付米国特許第５，
４１２，１７５号）。このような方法を採用すれば、次
の溶接の開始時に均一なワイヤ径が得られるが、時間の
浪費を伴なう解決策であり、もし各溶接の終了時にワイ
ヤ径に変化が生じなければ、前記補足工程を設ける必要
がなくなる。
たのちに形成される球の大きさは、ワイヤ径の１〜３倍
の間で変動する可能性がある。そこで、オペレータがワ
イヤ端を切断して球を除去したり、公知のロボットアー
クスプレー溶接系の場合、各溶接の終りにワイヤをトリ
ミングする工程を補足することによって、アーク終了時
に溶接継手にワイヤが固着するのを防止する方法が提案
された（例えば、１９９５年５月２日付米国特許第５，
４１２，１７５号）。このような方法を採用すれば、次
の溶接の開始時に均一なワイヤ径が得られるが、時間の
浪費を伴なう解決策であり、もし各溶接の終了時にワイ
ヤ径に変化が生じなければ、前記補足工程を設ける必要
がなくなる。
【０００６】公知技術では溶接プロセスの停止を制御す
る種々の試みがなされている。ＢＥＴＡ−ＭＩＧ（商標
名）は停止のために所定の“クレータ”を利用してい
る。しかし、ＢＥＴＡ−ＭＩＧ（商標名）は短絡移行溶
接に必要な一定の球サイズを形成するのに充分な迅速な
応答または充分な制御スキームを提供することはできな
かった。
る種々の試みがなされている。ＢＥＴＡ−ＭＩＧ（商標
名）は停止のために所定の“クレータ”を利用してい
る。しかし、ＢＥＴＡ−ＭＩＧ（商標名）は短絡移行溶
接に必要な一定の球サイズを形成するのに充分な迅速な
応答または充分な制御スキームを提供することはできな
かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】Ｍｉｌｌｅｒ ６０Ｍ
（商標名）はパルススプレー溶接のための公知溶接系で
あり、モーターの停止に合わせて出力パルス周波数を低
減するアルゴリズムを内蔵している。最終パルスが出力
されると、これがワイヤ端の球を吹き飛ばし、アークを
消す。しかし、この方法は出力電流の周波数を正確に制
御できないから、短絡移行溶接などには不適である。さ
らに、この公知技術は溶接プロセス中に発生する不規則
性、例えば、予期しない短絡を補償することができな
い。
（商標名）はパルススプレー溶接のための公知溶接系で
あり、モーターの停止に合わせて出力パルス周波数を低
減するアルゴリズムを内蔵している。最終パルスが出力
されると、これがワイヤ端の球を吹き飛ばし、アークを
消す。しかし、この方法は出力電流の周波数を正確に制
御できないから、短絡移行溶接などには不適である。さ
らに、この公知技術は溶接プロセス中に発生する不規則
性、例えば、予期しない短絡を補償することができな
い。
【０００８】従って、溶接終了の段階で球のサイズをワ
イヤ径とほぼ同じサイズまたは一定のアークスタートを
可能にするサイズに縮小する、即ち、大きい球の形成を
防止する停止アルゴリズムを可能にする電源及び制御手
段が望ましい。アーク終了時にワイヤが溶接継手に固定
することのない溶接であることが好ましい。また、停止
アルゴリズムは安定性にすぐれ（即ち、溶接中に発生す
る不規則な事態においても機能でき）、ＭＩＧ溶接、吹
付け溶接、パルススプレー溶接、短絡移行溶接など種々
の溶接に適応できることが好ましい。
イヤ径とほぼ同じサイズまたは一定のアークスタートを
可能にするサイズに縮小する、即ち、大きい球の形成を
防止する停止アルゴリズムを可能にする電源及び制御手
段が望ましい。アーク終了時にワイヤが溶接継手に固定
することのない溶接であることが好ましい。また、停止
アルゴリズムは安定性にすぐれ（即ち、溶接中に発生す
る不規則な事態においても機能でき）、ＭＩＧ溶接、吹
付け溶接、パルススプレー溶接、短絡移行溶接など種々
の溶接に適応できることが好ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の主題であ
る溶接プロセスを停止させる方法は、アークの状態をモ
ニターするステップと、短絡形成に応答して電流を、短
絡をクリアするのに充分な第１レベルに制御するステッ
プを含む。短絡がクリアされたら、低電流レベルが指令
される。この低電流レベルは大きい球の形成を防止する
のに充分な低いレベルである。これらのステップを、短
絡が形成しなくなるまで繰返えす。
る溶接プロセスを停止させる方法は、アークの状態をモ
ニターするステップと、短絡形成に応答して電流を、短
絡をクリアするのに充分な第１レベルに制御するステッ
プを含む。短絡がクリアされたら、低電流レベルが指令
される。この低電流レベルは大きい球の形成を防止する
のに充分な低いレベルである。これらのステップを、短
絡が形成しなくなるまで繰返えす。
【００１０】他の実施形態は、ワイヤフィード速度をモ
ニターするステップと、ワイヤフィード速度が閾値以下
に落ちると本発明の方法を開始するステップを含む。本
発明の方法は、ＭＩＧ溶接、吹付け溶接、パルススプレ
ー溶接、溶滴溶接、短絡移行溶接など種々の溶接方法と
併用して実施できる。アークをモニターするステップが
アーク電圧のモニターを含む実施形態も可能である。ユ
ーザーからの停止指令に応答してモーターを停止させる
ように実施することもできる。モーターを停止させる制
御がモーターの制動を制御するステップを含む実施形態
も考えられる。さらに他の実施形態では、閾値に達する
前に、ただし、停止信号を受信したのちに、少なくとも
１つの出力パラメータを低減する。
ニターするステップと、ワイヤフィード速度が閾値以下
に落ちると本発明の方法を開始するステップを含む。本
発明の方法は、ＭＩＧ溶接、吹付け溶接、パルススプレ
ー溶接、溶滴溶接、短絡移行溶接など種々の溶接方法と
併用して実施できる。アークをモニターするステップが
アーク電圧のモニターを含む実施形態も可能である。ユ
ーザーからの停止指令に応答してモーターを停止させる
ように実施することもできる。モーターを停止させる制
御がモーターの制動を制御するステップを含む実施形態
も考えられる。さらに他の実施形態では、閾値に達する
前に、ただし、停止信号を受信したのちに、少なくとも
１つの出力パラメータを低減する。
【００１１】他の実施形態としては、ワイヤフィード速
度をモニターし、ワイヤフィード速度が閾値以下に落ち
るまでは電流を上述のように制御しない。本発明の第２
の主題である溶接装置は、制御入力と給電出力を有する
溶接電源を含む。フィードバック回路を溶接電源の出力
と接続して、アークの状態を示すアーク状態信号がフィ
ードバック信号として出力される。前記制御入力及びフ
ィードバック回路に制御手段が接続し、アーク状態信号
を受信する。制御手段は短絡形成に応答して電流を増大
させ、短絡がクリアされると、低電流レベルに制御す
る。低電流レベルは大きい球の形成を防止するのに充分
な低いレベルである。
度をモニターし、ワイヤフィード速度が閾値以下に落ち
るまでは電流を上述のように制御しない。本発明の第２
の主題である溶接装置は、制御入力と給電出力を有する
溶接電源を含む。フィードバック回路を溶接電源の出力
と接続して、アークの状態を示すアーク状態信号がフィ
ードバック信号として出力される。前記制御入力及びフ
ィードバック回路に制御手段が接続し、アーク状態信号
を受信する。制御手段は短絡形成に応答して電流を増大
させ、短絡がクリアされると、低電流レベルに制御す
る。低電流レベルは大きい球の形成を防止するのに充分
な低いレベルである。
【００１２】フィードバック回路がワイヤフィード速度
出力をフィードバックするように構成する実施形態が可
能である。フィードバック回路がアーク電圧出力をフィ
ードバックするように構成することもできる。溶接電源
はスプレー電源、溶滴電源、パルススプレー電源、短絡
電源など、多様な形態で実施することができる。
出力をフィードバックするように構成する実施形態が可
能である。フィードバック回路がアーク電圧出力をフィ
ードバックするように構成することもできる。溶接電源
はスプレー電源、溶滴電源、パルススプレー電源、短絡
電源など、多様な形態で実施することができる。
【００１３】制御手段はモーターに出力信号を印加する
ことによって、ユーザーからの停止指令に応答してモー
ターを停止させる回路を含む形態で実施することができ
る。制御手段がワイヤフィード速度フィードバック入力
を含む実施形態も考えられる。制御手段がモーター制動
出力を含む実施形態も可能である。本発明の少なくとも
１つの実施形態を詳細に説明する前に明らかにして置か
ねばならないが、本発明は、図面に沿って以下に述べる
各部の詳細な構成及び配列に制限されない。本発明は図
示例とは異なる種々の形態で実施できる。尚、本明細書
中に使用している術語及び表現はあくまでも説明の便宜
上選んだものであり、本発明を制限するものではない。
同様の構成部分には同様の参照番号を付してある。
ことによって、ユーザーからの停止指令に応答してモー
ターを停止させる回路を含む形態で実施することができ
る。制御手段がワイヤフィード速度フィードバック入力
を含む実施形態も考えられる。制御手段がモーター制動
出力を含む実施形態も可能である。本発明の少なくとも
１つの実施形態を詳細に説明する前に明らかにして置か
ねばならないが、本発明は、図面に沿って以下に述べる
各部の詳細な構成及び配列に制限されない。本発明は図
示例とは異なる種々の形態で実施できる。尚、本明細書
中に使用している術語及び表現はあくまでも説明の便宜
上選んだものであり、本発明を制限するものではない。
同様の構成部分には同様の参照番号を付してある。
【００１４】
【発明の実施の形態】好ましい制御スキーム、好ましい
制御回路、及び好ましい電源との関連において本発明を
以下に説明するが、本発明は以下に述べる構成各部に制
限されない。図示例以外の回路構成及び制御スキームを
採用して本発明を実施することも可能である。
制御回路、及び好ましい電源との関連において本発明を
以下に説明するが、本発明は以下に述べる構成各部に制
限されない。図示例以外の回路構成及び制御スキームを
採用して本発明を実施することも可能である。
【００１５】溶接プロセスの停止を制御する方法及び装
置を以下に説明する。図１は本発明を実施する溶接系の
ブロック構成図である。一般に、ワイヤフィーダ８０１
は溶接トーチ８０４を介して溶接物８０３にワイヤ８０
２を供給する。電源８０５は溶接トーチ８０４及びワー
ク８０６と接続している。制御手段８０７はマイクロプ
ロセッサ８０８（別の実施例ではＤＳＰまたはその他の
集積回路でもよい）、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａインターフェー
ス、及びアナログ回路８０９を含む。ライン８１１−８
１３で制御手段８０７にフィードバックが供給される。
制御信号は制御手段８０７からライン８１４−８１６を
介して出力される。制御手段８０７を電源８０５の一
部、またはワイヤフィーダ８０１の一部として構成して
もよく、電源８０５に別の制御手段を組込んでもよく、
あるいは制御手段８０７が電源８０５の電力変換を直接
制御するように構成してもよい。
置を以下に説明する。図１は本発明を実施する溶接系の
ブロック構成図である。一般に、ワイヤフィーダ８０１
は溶接トーチ８０４を介して溶接物８０３にワイヤ８０
２を供給する。電源８０５は溶接トーチ８０４及びワー
ク８０６と接続している。制御手段８０７はマイクロプ
ロセッサ８０８（別の実施例ではＤＳＰまたはその他の
集積回路でもよい）、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａインターフェー
ス、及びアナログ回路８０９を含む。ライン８１１−８
１３で制御手段８０７にフィードバックが供給される。
制御信号は制御手段８０７からライン８１４−８１６を
介して出力される。制御手段８０７を電源８０５の一
部、またはワイヤフィーダ８０１の一部として構成して
もよく、電源８０５に別の制御手段を組込んでもよく、
あるいは制御手段８０７が電源８０５の電力変換を直接
制御するように構成してもよい。
【００１６】制御手段８０７は溶接プロセス中、有用に
動作するなら動作の方法はいかなる方法であってもよ
い。本発明は特に溶接プロセスの停止に係わり、いかな
る制御スキームにも、また大抵の種類の溶接に適応でき
る。本発明に有効な制御スキームの１例が、本願と同じ
日付でHutchison.Holverson 及びUeckerにより出願さ
れ、本願所有者に譲渡され、参考のためその内容を本願
明細書中に引用する米国特許出願“Method And Apparat
us For Welding”に記載されている。
動作するなら動作の方法はいかなる方法であってもよ
い。本発明は特に溶接プロセスの停止に係わり、いかな
る制御スキームにも、また大抵の種類の溶接に適応でき
る。本発明に有効な制御スキームの１例が、本願と同じ
日付でHutchison.Holverson 及びUeckerにより出願さ
れ、本願所有者に譲渡され、参考のためその内容を本願
明細書中に引用する米国特許出願“Method And Apparat
us For Welding”に記載されている。
【００１７】一般的には、短絡の発生に基づいてアーク
をモニターする停止アルゴリズムが使用される。プロセ
スが終了する時、球の形成を避けるため、極めて低いレ
ベルの電流が供給される。しかし、低電流レベルのあと
（アーク電圧の降下となって現われる）短絡が発生する
と、エネルギー・バーストが供給されて短絡をバーンオ
フする。短絡がバーンオフされると、再び極めて低い電
流が供給されて大きい球の形成を避ける。ワイヤが停止
し、プロセスが終了するまでこの動作が繰返えされる。
安全を期して、モーターが停止しなくても時間をずらし
てプロセスを停止させてもよい。
をモニターする停止アルゴリズムが使用される。プロセ
スが終了する時、球の形成を避けるため、極めて低いレ
ベルの電流が供給される。しかし、低電流レベルのあと
（アーク電圧の降下となって現われる）短絡が発生する
と、エネルギー・バーストが供給されて短絡をバーンオ
フする。短絡がバーンオフされると、再び極めて低い電
流が供給されて大きい球の形成を避ける。ワイヤが停止
し、プロセスが終了するまでこの動作が繰返えされる。
安全を期して、モーターが停止しなくても時間をずらし
てプロセスを停止させてもよい。
【００１８】好ましい実施形態は指令された電流レベル
に応答できる電源を使用する。この種の電源の１例とし
ては出力インピーダンスが低い、または２次スイッチを
有するインバータ電源系が挙げられる。本発明の好まし
い実施形態に使用される具体的な電源は、参考のため本
願明細書中にその内容を引用している１９９６年１月１
１日付米国特許出願第０８／５８４，４１２号“Switch
able Power Supply With Electronically Controlled O
utput Curve And Adaptive Hot Start”に記述されてい
るような直列共振コンバータである。本発明は溶接プロ
セスを制御し、電源と協働する（後述の）制御装置を利
用する。後述する制御手段は電源に対して、所要の電流
レベルを示す指令信号を送る。電源はその一部を構成す
る制御手段を含み、この制御手段の制御下に電源が所要
の電流を供給する。他の実施形態では、（上記制御動作
を行なう）外部の制御手段によって電源が制御される。
さらに他の実施形態では種類の異なる電源、例えば、イ
ンバータ、位相制御電源、２次スイッチ電源などを利用
する。
に応答できる電源を使用する。この種の電源の１例とし
ては出力インピーダンスが低い、または２次スイッチを
有するインバータ電源系が挙げられる。本発明の好まし
い実施形態に使用される具体的な電源は、参考のため本
願明細書中にその内容を引用している１９９６年１月１
１日付米国特許出願第０８／５８４，４１２号“Switch
able Power Supply With Electronically Controlled O
utput Curve And Adaptive Hot Start”に記述されてい
るような直列共振コンバータである。本発明は溶接プロ
セスを制御し、電源と協働する（後述の）制御装置を利
用する。後述する制御手段は電源に対して、所要の電流
レベルを示す指令信号を送る。電源はその一部を構成す
る制御手段を含み、この制御手段の制御下に電源が所要
の電流を供給する。他の実施形態では、（上記制御動作
を行なう）外部の制御手段によって電源が制御される。
さらに他の実施形態では種類の異なる電源、例えば、イ
ンバータ、位相制御電源、２次スイッチ電源などを利用
する。
【００１９】制御手段はマイクロプロセッサ８０８及び
アナログ回路８０９によって実行されるアルゴリズムを
含むことができる。これに代わる実施形態としては、ア
ルゴリズムのすべてを個別の部品で、またはマイクロプ
ロセッサ、ＤＳＰ、またはその他の集積回路で実行す
る。上述したように、ワイヤの端部における球のサイズ
を制御できることが有用であるから、本発明はワイヤ端
部に大きい球が形成するのを許さない停止アルゴリズム
を提供する。これはマイクロプロセッサ８０８を利用す
ることによって達成される。
アナログ回路８０９によって実行されるアルゴリズムを
含むことができる。これに代わる実施形態としては、ア
ルゴリズムのすべてを個別の部品で、またはマイクロプ
ロセッサ、ＤＳＰ、またはその他の集積回路で実行す
る。上述したように、ワイヤの端部における球のサイズ
を制御できることが有用であるから、本発明はワイヤ端
部に大きい球が形成するのを許さない停止アルゴリズム
を提供する。これはマイクロプロセッサ８０８を利用す
ることによって達成される。
【００２０】本発明の方法を図解するフローチャートを
図２に示す。（例えば、ユーザーが溶接プロセスを終了
する時）マイクロプロセッサ８０８がステップ２０２に
おいて停止信号を受信すると、マイクロプロセッサ８０
８はステップ２０４において公知のワイヤフィードモー
タ速度指令信号を利用してモータを停止させる。タコメ
ータから得られるワイヤフィーダ８０１からのフィード
バックはマイクロプロセッサがワイヤフィード速度を測
定することを可能にする。ステップ２０６において、マ
イクロプロセッサ８０８は低ＣＶ（constant voltage：
定電圧）指令を出力し、これにより、所定フィード速度
（好ましい実施形態では約２００IPM ）に達するまでフ
ィード速度が減速する間アークを維持する。他の実施形
態としては、停止指令受信後、ワイヤフィード速度が閾
値、例えば、７５IPM に達するまでワイヤフィード速度
が低下するように、ステップ２０６において溶接プロセ
スパラメータをランプダウンさせる。所定のワイヤフィ
ード速度に達すると、ステップ２０８において制御手段
８０７が電源に対して特殊電流指令信号を送る。上記閾
値はあくまでも１例であり、他の閾値を採用してもよ
い。また、７５IPM 閾値を、ＣＶ出力を利用する実施形
態と併用してもよいし、２００IPM 閾値を、ランプダウ
ン出力を利用する実施形態と併用してもよい。
図２に示す。（例えば、ユーザーが溶接プロセスを終了
する時）マイクロプロセッサ８０８がステップ２０２に
おいて停止信号を受信すると、マイクロプロセッサ８０
８はステップ２０４において公知のワイヤフィードモー
タ速度指令信号を利用してモータを停止させる。タコメ
ータから得られるワイヤフィーダ８０１からのフィード
バックはマイクロプロセッサがワイヤフィード速度を測
定することを可能にする。ステップ２０６において、マ
イクロプロセッサ８０８は低ＣＶ（constant voltage：
定電圧）指令を出力し、これにより、所定フィード速度
（好ましい実施形態では約２００IPM ）に達するまでフ
ィード速度が減速する間アークを維持する。他の実施形
態としては、停止指令受信後、ワイヤフィード速度が閾
値、例えば、７５IPM に達するまでワイヤフィード速度
が低下するように、ステップ２０６において溶接プロセ
スパラメータをランプダウンさせる。所定のワイヤフィ
ード速度に達すると、ステップ２０８において制御手段
８０７が電源に対して特殊電流指令信号を送る。上記閾
値はあくまでも１例であり、他の閾値を採用してもよ
い。また、７５IPM 閾値を、ＣＶ出力を利用する実施形
態と併用してもよいし、２００IPM 閾値を、ランプダウ
ン出力を利用する実施形態と併用してもよい。
【００２１】制御手段８０７はステップ２０４において
モータの制動率を制御する公知のワイヤフィードモータ
速度指令を利用することもできる。ステップ２１０にお
いて、制御手段８０７はアーク電圧をモニターし、（ア
ーク電圧の降下によって示される）短絡を検出すると、
ステップ２１２において、（いわゆる短絡アーク溶接に
おける応答と同様に）電流増大を指令する。短絡の検出
は一方の入力として基準電圧を、他方の入力としてアー
ク電圧フィードバックを印加される典型的なコンパレー
タを利用することによって行なうことができる。間欠的
にアーク電圧をサンプリングすることによって短絡を検
出することも可能である。例えば、パルスアーク溶接法
のような短絡形成を伴なわないのが普通の溶接法とは、
溶接終了の段階で短絡を発生させることによって本発明
を容易に併用することができる。
モータの制動率を制御する公知のワイヤフィードモータ
速度指令を利用することもできる。ステップ２１０にお
いて、制御手段８０７はアーク電圧をモニターし、（ア
ーク電圧の降下によって示される）短絡を検出すると、
ステップ２１２において、（いわゆる短絡アーク溶接に
おける応答と同様に）電流増大を指令する。短絡の検出
は一方の入力として基準電圧を、他方の入力としてアー
ク電圧フィードバックを印加される典型的なコンパレー
タを利用することによって行なうことができる。間欠的
にアーク電圧をサンプリングすることによって短絡を検
出することも可能である。例えば、パルスアーク溶接法
のような短絡形成を伴なわないのが普通の溶接法とは、
溶接終了の段階で短絡を発生させることによって本発明
を容易に併用することができる。
【００２２】ステップ２１４において、アーク電圧が溶
接データに基づく閾値に達して短絡の発生を示すと、電
流増大指令が終了し、ステップ２１６において、極めて
低い電流（好ましい実施形態では約０〜１０アンペア）
が指令される。電流が極めて低ければ、形成される球も
極めて小さい。即ち、ワイヤがそれ以上送られず、パド
ルに接触しなければ、ワイヤ端に大きい球が形成される
ことはない。
接データに基づく閾値に達して短絡の発生を示すと、電
流増大指令が終了し、ステップ２１６において、極めて
低い電流（好ましい実施形態では約０〜１０アンペア）
が指令される。電流が極めて低ければ、形成される球も
極めて小さい。即ち、ワイヤがそれ以上送られず、パド
ルに接触しなければ、ワイヤ端に大きい球が形成される
ことはない。
【００２３】ただし、（ステップ２１８において）ワイ
ヤがそのまま送られ続けてパドルと接触するかまたはパ
ドルが逆流してワイヤと接触して短絡を発生させると
（ステップ２１０）、ルーチンが繰返えされ、この場合
にも、ワイヤ端に大きい球は形成されない。ワイヤが停
止するまでこのアルゴリズムが繰返えされ、従って、大
きい球が形成されることはない。
ヤがそのまま送られ続けてパドルと接触するかまたはパ
ドルが逆流してワイヤと接触して短絡を発生させると
（ステップ２１０）、ルーチンが繰返えされ、この場合
にも、ワイヤ端に大きい球は形成されない。ワイヤが停
止するまでこのアルゴリズムが繰返えされ、従って、大
きい球が形成されることはない。
【００２４】なお、このアルゴリズムは球が形成されな
いから、僅かなワイヤ長さしか消費しない。従って、ワ
イヤの送りが極めて小さくなるまではアルゴリズムの実
行を開始しないことが好ましい。好ましい実施形態にお
いては、ワイヤが短絡しているか否かの判定基準となる
電圧は、ワイヤを流れる電流の大きさとの関係で決定さ
れる。即ち、もし中程度の電圧レベルが検出され、しか
も設定電流レベルが低ければ、短絡はクリアされたこと
になる。しかし、アーク電圧レベルが同じでも、設定電
流レベルが高ければ、短絡が存続していることを示し、
ワイヤは加熱される一方となる。従って、電圧閾値は設
定電流レベルに基づいてマイクロプロセッサ８０８によ
って調整される。
いから、僅かなワイヤ長さしか消費しない。従って、ワ
イヤの送りが極めて小さくなるまではアルゴリズムの実
行を開始しないことが好ましい。好ましい実施形態にお
いては、ワイヤが短絡しているか否かの判定基準となる
電圧は、ワイヤを流れる電流の大きさとの関係で決定さ
れる。即ち、もし中程度の電圧レベルが検出され、しか
も設定電流レベルが低ければ、短絡はクリアされたこと
になる。しかし、アーク電圧レベルが同じでも、設定電
流レベルが高ければ、短絡が存続していることを示し、
ワイヤは加熱される一方となる。従って、電圧閾値は設
定電流レベルに基づいてマイクロプロセッサ８０８によ
って調整される。
【００２５】停止段階において最小電流設定を無効にす
る停止信号をマイクロプロセッサ８０８から電源８０５
へ伝送する実施形態も考えられる（最小電流設定はアー
クが消えるおそれのある種々の低電流溶接において設定
される）。制御手段８０７の制御下に、電源が定電圧
（ＣＶ）給電を継続するように実施することも可能であ
る。さらに他の実施形態として、電源からの電気出力だ
けでなく、ワイヤフィードモーターの制動をも制御する
ことができる。このモーター制御はワイヤの減速を制御
する変調制動スキームの形で行なうことができる。本発
明は短絡移行溶接やパルススプレー溶接など種々の溶接
方法に即応させることができる。
る停止信号をマイクロプロセッサ８０８から電源８０５
へ伝送する実施形態も考えられる（最小電流設定はアー
クが消えるおそれのある種々の低電流溶接において設定
される）。制御手段８０７の制御下に、電源が定電圧
（ＣＶ）給電を継続するように実施することも可能であ
る。さらに他の実施形態として、電源からの電気出力だ
けでなく、ワイヤフィードモーターの制動をも制御する
ことができる。このモーター制御はワイヤの減速を制御
する変調制動スキームの形で行なうことができる。本発
明は短絡移行溶接やパルススプレー溶接など種々の溶接
方法に即応させることができる。
【００２６】本発明はその範囲を逸脱することなく多様
な形態で実施することができる。いずれにしても、本発
明が提供する溶接停止方法及び装置が上述した目的と効
果を完全に満足させるものであることは明らかである。
特定の実施形態に基づいて本発明を上述したが、当業者
ならば種々の変更を加え得ることは云うまでもない。従
って、このような変更はすべて後記する請求の範囲に包
含される。
な形態で実施することができる。いずれにしても、本発
明が提供する溶接停止方法及び装置が上述した目的と効
果を完全に満足させるものであることは明らかである。
特定の実施形態に基づいて本発明を上述したが、当業者
ならば種々の変更を加え得ることは云うまでもない。従
って、このような変更はすべて後記する請求の範囲に包
含される。
【図１】溶接系のブロック構成図である。
【図２】停止アルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
る。
８０１…ワイヤフィーダ ８０２…ワイヤ ８０３…溶接物 ８０４…溶接トーチ ８０５…電源 ８０６…ワーク ８０７…制御手段 ８０８…マイクロプロセッサ ８０９…アナログ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/173 Ｂ２３Ｋ 9/173 Ａ
Claims (29)
- 【請求項１】 溶接プロセスを停止させる方法におい
て、 短絡の形成に応答して、短絡をクリヤするのに充分な第
１レベルに電流を制御し、 前記短絡がクリヤされたとき、大きい球の形成を防止す
るのに充分な低レベルに電流を制御し、 電流が第１レベルに制御されている間、アークの状態を
モニターし、 電流が低レベルに制御されている間、アークの状態をモ
ニターし、 短絡が形成しなくなるまで上記ステップを繰返えすステ
ップから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 ワイヤフィード速度をモニターし、該ワ
イヤフィード速度が閾値以下に落ちたとき前記溶接プロ
セスを停止させる方法を開始するステップをも含む請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記溶接プロセスがＭＩＧ溶接である請
求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記溶接プロセスがパルススプレー溶接
である請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 前記溶接プロセスが短絡移行溶接である
請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 前記アークの状態をモニターするステッ
プが、アーク電圧の連続モニターを含む請求項２に記載
の方法。 - 【請求項７】 ユーザーからの停止指令を受信するとこ
れに応答してモーターを停止させるステップをさらに含
む請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 ワイヤフィード速度をモニターするステ
ップをも含み、前記アークの状態をモニターし、前記電
流を制御するステップを、前記ワイヤフィード速度が閾
値以下に落ちた後に行なう請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 制動プロフィルを制御するステップを含
む請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 停止信号を受信するとこれに応答し
て、前記閾値に達する前に少なくとも１つの出力パラメ
ータを低下させるステップを含む請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１１】 溶接用電源と、 短絡時におけるアークの状態及びアーク条件を示すフィ
ードバックを提供するフィードバック手段と、 前記電源を制御し、前記フィードバック信号を受信する
制御手段と、を備え、 前記制御手段が、短絡の形成に応答して電流が増大する
ように指令する手段と、短絡がクリヤされたとき、大き
い球の形成を防止するのに充分な低電流レベルを指令す
る手段と、短絡が形成しなくなるまで前記指令を繰返え
す手段と、を含むことを特徴とする溶接装置。 - 【請求項１２】 前記フィードバック手段が、ワイヤフ
ィード速度をモニターし、該ワイヤフィード速度が閾値
以下に落ちたとき前記制御手段にフィードバック信号を
送る手段をさらに含む請求項１１に記載の溶接装置。 - 【請求項１３】 前記溶接用電源がＭＩＧ電源である請
求項１１に記載の溶接装置。 - 【請求項１４】 前記溶接用電源がパルススプレー電源
である請求項１１に記載の溶接装置。 - 【請求項１５】 前記溶接用電源が短絡移行溶接電源で
ある請求項１１に記載の溶接装置。 - 【請求項１６】 前記フィードバック手段が、アーク電
圧をモニターする手段を含む請求項１１に記載の溶接装
置。 - 【請求項１７】 前記制御手段が、ユーザーからの停止
指令を受信するとこれに応答して、モーターを停止させ
る手段を含む請求項１１に記載の溶接装置。 - 【請求項１８】 前記制御手段が、前記ワイヤフィード
速度をモニターするフィードバック手段をさらに含む請
求項１７に記載の溶接装置。 - 【請求項１９】 前記制御手段が、制動プロフィルを制
御する手段を含む請求項１８に記載の溶接装置。 - 【請求項２０】 前記制御手段が、停止信号を受信する
とこれに応答して、閾値に達する前に、少なくとも１つ
の出力パラメータを低下させる手段を含む請求項１８に
記載の装置。 - 【請求項２１】 制御入力及び給電出力を有する溶接用
電源と、 前記溶接用電源の出力と電気的に連携し、アーク形成中
及び短絡発生中のアーク状態を示すアーク状態信号を出
力するフィードバック回路と、 前記制御入力及び前記アーク状態信号と電気的に連携す
る制御手段と、を備え、 前記制御手段が、短絡形成に応答して電流を増大させる
とともに、短絡がクリヤされたとき電流レベルを、大き
い球の形成を防止するのに充分な低いレベルに制御する
指令回路を含むことを特徴とする溶接装置。 - 【請求項２２】 前記フィードバック回路が、ワイヤフ
ィード速度出力をさらに含み、前記制御手段が、前記ワ
イヤフィード速度出力と接続するワイヤフィード速度入
力を含む請求項２１に記載の溶接装置。 - 【請求項２３】 前記溶接用電源が、ＭＩＧ電源である
請求項２１に記載の溶接装置。 - 【請求項２４】 前記溶接用電源が、パルススプレー溶
接電源である請求項２１に記載の溶接装置。 - 【請求項２５】 前記溶接用電源が、短絡移行溶接電源
である請求項２１に記載の溶接装置。 - 【請求項２６】 前記フィードバック回路が、アーク電
圧出力をさらに含み、前記制御手段が、アーク電圧出力
に接続されるアーク電圧入力を含む請求項２１に記載の
溶接装置。 - 【請求項２７】 前記制御手段が、モーターに出力信号
を伝送するとともに、ユーザーからの停止指令を受信す
るとこれに応答してモーターを停止させる回路を含む請
求項２１に記載の溶接装置。 - 【請求項２８】 前記制御手段が、ワイヤフィード速度
入力をさらに含む請求項２７に記載の溶接装置。 - 【請求項２９】 前記制御手段が、モーター制動出力を
含む請求項２８に記載の溶接装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/024166 | 1998-02-17 | ||
| US09/024,166 US6023046A (en) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | Method and apparatus for stopping welding process |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011185020A Division JP2011230196A (ja) | 1998-02-17 | 2011-08-26 | 溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11267828A true JPH11267828A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=21819198
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037186A Withdrawn JPH11267828A (ja) | 1998-02-17 | 1999-02-16 | 溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置 |
| JP2011185020A Pending JP2011230196A (ja) | 1998-02-17 | 2011-08-26 | 溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011185020A Pending JP2011230196A (ja) | 1998-02-17 | 2011-08-26 | 溶接プロセスを停止させる方法および溶接装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6023046A (ja) |
| JP (2) | JPH11267828A (ja) |
| CA (1) | CA2259789C (ja) |
| DE (1) | DE19906045C2 (ja) |
| GB (1) | GB2334228B (ja) |
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| WO2011024380A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | パナソニック株式会社 | アーク溶接方法およびアーク溶接装置 |
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| US7820943B2 (en) * | 2004-10-08 | 2010-10-26 | Illinois Tool Works Inc. | Stick arc welder with low voltage start |
| US7642486B2 (en) * | 2006-05-05 | 2010-01-05 | Illinois Tool Works Inc. | Welding device with arc termination control |
| US20100089889A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-15 | Illinois Tool Works Inc. | Method And Apparatus For Controlling A Welding System |
| US8624161B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-01-07 | Illinois Tool Works Inc. | Welding process employing variable minimum current |
| CN102398100B (zh) * | 2011-04-07 | 2014-07-23 | 江苏科技大学 | 摇动电弧窄间隙焊接系统的控制方法及装置 |
| US10543549B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-01-28 | Illinois Tool Works Inc. | Additive manufacturing system for joining and surface overlay |
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| US10875117B2 (en) | 2016-09-01 | 2020-12-29 | Esab Ab | Arc start |
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-
2011
- 2011-08-26 JP JP2011185020A patent/JP2011230196A/ja active Pending
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| GB2334228A9 (en) | 1999-08-25 |
| CA2259789C (en) | 2002-07-23 |
| GB2334228A (en) | 1999-08-18 |
| DE19906045C2 (de) | 2002-10-17 |
| GB9903313D0 (en) | 1999-04-07 |
| DE19906045A1 (de) | 1999-10-07 |
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