JP2016540650A - トーチの自動高さ調節のためのシステムおよび方法 - Google Patents

トーチの自動高さ調節のためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に記載されている発明は一般に、溶接作業のためのアーク電流、溶接作業のためのアーク電圧、溶接作業のためのワイヤ送給速度、または溶接作業を実行するトーチ(30、420)の高さのうちの少なくとも1つの調節に関するシステム(100、300、400)および方法に関する。特に、パラメータを、例えば使用者入力に基づいて更新でき、アーク電流、アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトーチ(30、420)の高さを、溶接作業を実行するために校正できる。具体的には、パラメータが使用者入力を介して受け取った設定に調節または移行されている間に、トーチ(30、420)の高さおよび/またはアーク電流レベル、アーク電圧、ワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つは、そのパラメータについて設定が達成されるまで保持される。パラメータが設定に達したところで、第二のアーク電流レベル、第二のアーク電圧、第二のワイヤ送給速度、またはトーチ(30、420)の第二の高さを実現して溶接作業を実行する。【選択図】図4

Description

関連出願の相互参照
本願は、2013年11月12に出願された、“SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC HEIGHT ADJUSTMENT OF A TORCH”と題する米国仮特許出願第61/902,886号明細書の優先権の利益を主張する。上記出願の全体を参照によって本願に援用する。
本発明は、特許請求の範囲の請求項1、2、3および11に記載の溶接システムと、請求項12、13および14に記載の溶接方法に関する。一般に、本発明は、円周溶接システムまたは非円周溶接システムに関する。より詳しくは、本発明は、アーク電流レベル、電圧、ワイヤ送給速度、またはトーチ高さのうちの少なくとも1つを、溶接作業のためのパラメータの調節に基づいて制御することに関する。
溶接システムは、現代の産業の中核にある。大量自動組立作業から自動製造環境まで、これらのシステムにより、これまで以上に複雑な製造業務への参入が容易になる。ホットワイヤ溶接は、(例えば、電流を通じて)加熱され、主熱源(例えば、プラズマアーク、タングステン不活性ガス(ティグ)溶接、金属不活性ガス(ミグ)溶接、フラックスコア、その他)によって生成された溶融池により受けられるワイヤまたは電極を加工する。ホットワイヤ溶接工程には、そのようなワイヤを融点まで、またはその付近まで抵抗加熱することが含まれる。ホットワイヤ溶接工程において、アークの形成は、アーク状態が溶融池を崩壊させ、または過熱するため、回避される。アークを発生させずにそのワイヤの融点まで、またはその付近まで加熱されたワイヤは、ほとんどまたは全く崩壊していない溶融池により受けられる。アークの形成を防止するために、被加工物に関する溶接パラメータを検出できる。溶接パラメータは、ホットワイヤ溶接工程を調節できるアーク状態を示すことができる。
これに加えて、溶接には、肉盛(raising)、肉盛(cladding)、肉盛(building up)、フィリング、表面硬化、肉盛(overlaying)、接合、およびその他の溶接用途が含まれていてもよい。曲面を持つ被加工物に対しては、円周溶接工程を使い、溶接ヘッドを回転させることによって曲面に溶接材を堆積させてもよい。円周溶接が使用される最も一般的な例は管の溶接である。管溶接は薄肉溶接を含んでいてもよく、この場合、溶接ヘッドが他方の面の周囲で回転されて、2つの部品端が接合され、あるいは管溶接は深開先構成を含んでいてもよく、この場合、溶接電極が接合された2つの管間に形成された開先の中へと延びて、溶接材料の連続的ビードを堆積させて開先を埋め、厚壁管が接合される。円周溶接システムは溶接ヘッドを含んでいてもよく、これはガイドトラックまたは、被加工物上に締結された、またはその他の方法で支持された固定具に取り付けられ、回転させられて溶接材を供給する。円周溶接では、先行カメラおよび/または後行カメラによって溶接領域の可視性が限定されることが多い。
溶接システムは、溶接作業中に使用者が調節できる多数の制御手段を含むことができる。例えば、従来の溶接システムは、最大で16個ものボタン、入力、およびスイッチを含む場合があり、これを理解し、効率的に使用するには長年の経験が必要となる。しばしば、1つの調節を変化させると、一貫性を保つために他の調節も変化させことになりうる。
円周溶接システムと非円周溶接システムは、使用者が実施できる多数の調節によって不良となる可能性があり、溶接作業にとって不利な調節を防止することに関する改良された技術が求められている。
上記の欠点を克服するために、また溶接を改良するために、特許請求の範囲の請求項1、2、3および11に記載の溶接システムが提供され、請求項1、13および14に記載の溶接方法が提供される。好ましい実施形態は、従属項の主旨である。本発明のある実施形態によれば、アーク電流またはトーチの高さのうちの少なくとも一方を制御するシステムが提供される。このシステムは、溶接作業に使用される電極を含む溶接トーチを含む。システムは、電極と被加工物との間にアークを生成させる電源と、溶接トーチの高さを溶接作業に使用されるアーク電流に基づいて調節するコントローラと、をさらに含む。システムはあるパラメータのある数値を受け取る検出コンポーネントを含み、そのパラメータのその数値が変化すると溶接作業のためのアーク電流に影響を与える。システムは校正コンポーネントを含み、これは溶接作業のための第二の電流レベルまたは溶接トーチのための第二の高さのうちの少なくとも一方を、そのパラメータのその数値に基づいて計算する。システム内のコントローラは、溶接機器を調節するためにそのパラメータをその数値へと移行させ、そのパラメータがその数値に移行されるときに、溶接トーチを第二の高さに、またはアーク電流を第二のアーク電流へと調節する。
本発明のある実施形態によれば、方法が提供され、これは少なくとも次のステップ、すなわち、電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、電極により形成された溶融池へと溶接ワイヤを供給するステップと、パラメータの設定のための使用者入力を受け取るステップであって、設定がアークのアーク電流を変化させるようなステップと、パラメータを設定へと移行させている間に同時に、アークのアーク電流レベルと、電極と被加工物についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持するステップと、アーク電流レベルを設定に基づいて第二のアーク電流レベルに校正するステップと、コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正するステップと、パラメータに関する設定、第二のアーク電流レベル、および第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、溶接ワイヤを被加工物に溶着させるステップと、を含むことができる。
本発明のある実施形態によれば、溶接システムが提供され、これは少なくとも以下、すなわち、被加工物の付近に支持される筐体を有する円周溶接機と、筐体に連結され、電極を含む溶接トーチと、電極と被加工物との間にアークを生成する電源と、溶接ワイヤ供給元に接続されて、溶接ワイヤを電極により形成された溶融池に供給するワイヤ送給装置と、パラメータの設定に関する使用者入力を受け取る手段であって、設定がアークのアーク電流を変化させるような手段と、パラメータを設定へと移行させている間に同時に、アークのアーク電流レベルと、電極と被加工物についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持する手段と、アーク電流レベルを設定に基づいて第二のアーク電流レベルに校正する手段と、コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正する手段と、パラメータに関する設定、第二のアーク電流レベル、および第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、溶接ワイヤを被加工物に溶着させる手段と、少なくとも1つの移行フェーズを利用して、アーク電流の第二のアーク電流レベルへの変化またはコンタクトチップから被加工物までの距離の第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも一方を起こさせる手段と、を含む。
本発明の上記およびその他の目的は、図面、詳細な説明および付属の特許請求の範囲に照らしてみれば明らかとなるであろう。
本発明は、特定の部品の物理的形態および部品の配置をとることができ、その好ましい実施形態を明細書に詳しく説明し、本明細書の一部をなす下記のような添付の図面の中に示されている。
図1は、円周溶接システムの正面図を示す。 図2Aは、円周溶接システムの側面図を示す。 図2Bは、円周溶接システムの斜視図を示す。 図3Aは、ホットワイヤ溶接システムの一部を例示する略図である。 図3Bは、ホットワイヤ溶接システムの一部を例示する略図である。 図4は、溶接作業のためのアーク電流を自動的に調節する溶接システムを例示する略図である。 図5は、溶接作業のためのパラメータの数値の変化に基づいて溶接トーチの高さを管理するフロー図である。 図6は、受け取った使用者入力に基づいて溶接作業におけるアークのアーク電流を制御するフロー図である。 図7は、アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの変化に基づいてアーク電流およびコンタクトチップから被加工物までの距離を自動的に調節しながら溶接作業を実行するフロー図である。
本発明の実施形態は、溶接作業のためのアーク電流、溶接作業のための電圧、溶接作業のためのワイヤ送給速度、または溶接作業を実行するトーチの高さの調節に関する方法およびシステムに関する。特に、パラメータは、例えば使用者入力に基づいて更新でき、アーク電流またはトーチの高さは、溶接作業を行うために校正できる。具体的には、パラメータが使用者入力を介して受け取った設定に調節または移行されている間に、トーチの高さおよび/またはアーク電流レベルが、そのパラメータについての設定が達成されるまで保持される。パラメータが設定の通りになったところで、第二のアーク電流レベルまたは第二のトーチの高さが実行されて、溶接作業が行われる。移行が完了するまで電流レベルと高さを保持することによって、再校正で溶接作業を所望の誤差範囲内にとどめることができ、複数のパラメータを手作業で調節する必要がない。さらに、再校正は、アーク電流を第二のアーク電流へと、および/または高さを第二の高さへと徐々に変化させる移行フェーズを利用することができる。アーク電流および/または高さの調節の例において、溶接作業はミグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、パラメータは、例えば使用者入力に基づいて更新でき、電圧レベルまたはトーチの高さは、溶接作業を行うために校正できる。具体的には、パラメータが使用者入力を介して受け取った設定に調節または移行されている間に、トーチの高さおよび/または電圧が、そのパラメータについての設定が達成されるまで保持される。パラメータが設定の通りになったところで、第二の電圧レベルまたは第二のトーチの高さが実行されて、溶接作業が行われる。移行が完了するまで電圧レベルと高さを保持することによって、再校正で溶接作業を所望の誤差範囲内にとどめることができ、複数のパラメータを手作業で調節する必要がない。さらに、再校正は、電圧レベルを第二の電圧レベルへと、および/または高さを第二の高さへと徐々に変化させる移行フェーズを利用することができる。電圧レベルおよび/または高さの調節の例において、溶接作業はティグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、パラメータは、例えば使用者入力に基づいて更新でき、ワイヤ送給速度またはトーチの高さは、溶接作業を行うために校正できる。具体的には、パラメータが使用者入力を介して受け取った設定に調節または移行されている間に、トーチの高さおよび/またはワイヤ送給速度が、そのパラメータについての設定が達成されるまで保持される。パラメータが設定の通りになったところで、第二のワイヤ送給速度または第二のトーチの高さが実行されて、溶接作業が行われる。移行が完了するまで電圧レベルと高さを保持することによって、再校正で溶接作業を所望の誤差範囲内にとどめることができ、複数のパラメータを手作業で調節する必要がない。さらに、再校正は、ワイヤ送給速度を第二のワイヤ送給速度へと、および/または高さを第二の高さへと徐々に変化させる移行フェーズを利用することができる。ワイヤ送給速度および/または高さの調節の例において、溶接作業はサブアーク溶接作業とすることができる。
「溶接(welding、weld)」は本明細書で使用される限り、これらの単語の他の成語要素を含め、溶融材料を電気アーク、例えば、これらに限定されないが、サブマージアーク、GTAW、GMAW、マグ、ミグ、ティグ溶接または溶接システムに使用されるあらゆる電気アークの動作を通じて溶着させることを指す。
ここで、本発明を実行するための最良の態様を、本特許出願の出願時点で出願人が知る最良の形態を説明することを目的として説明する。例と図面は例示に過ぎず、特許請求項の範囲と主旨によって評価される本発明を限定しようとしていない。ここで図面を参照するが、図は本発明のある例示的実施形態を示すことを目的としているにすぎず、これを限定する目的のためのものではないことを前提として、図1〜4は、自動または半自動溶接システムに使用される溶接システムを示している。溶接システムの1つの例示的な例は円周溶接であり、これは各種の材料のチューブまたは管を接合するためにしばしば使用される。例えば、タングステン不活性ガス(ティグ)またはガスタングステンアーク溶接(GTAW)溶接トーチが、自動機械システムによって相互に溶接されるべき管の周囲で周回するように使用されてもよい。図1〜2Bは、円周溶接環境内で使用されるような円周溶接システム100(溶接機、システム、溶接システム(welding system、welder system)とも呼ばれる)のある例示的実施形態を示している。円周溶接システム100は、管またはチューブの周囲で移動する溶接トラクタ(図示せず)と、溶接電源(図示せず)およびコントローラ(図示せず)と、オペレータが制御できるようにするペンダント(図示せず)と、を含む。認識すべき点として、本発明は何れの円周または非円周溶接システムに使用できる。さらに、本発明は、アークと、溶接材料を被加工物に溶着させるように液化されるホットワイヤを含むあらゆる溶接作業に使用できる。
システム100(図1〜2Bに示されている)は一般に、深型開先溶接において使用される。図の例において、溶接システム100は円周ティグ溶接機を含み、これは被加工物に取り付けられても、トラック上に支持されてもよい溶接機本体または筐体101を有する。溶接機100は溶接トーチを含み、これは概して30で示され、溶接領域Zにおいて溶接材料を溶着させ、溶接継手を形成するための溶接電極32を有する。電極32は、溶接されている開先Gに適した電極長さを有する突出し電極である。突出し電極32は、ある深型開先溶接に敵した何れの長さを有していてもよく、例えば、10ミリメートルを超える長さを含む。図の例に示されているように、電極長さは100ミリメートルより長くてもよい。図の特定の例では、長さは約120ミリメートルである。この例は限定的ではなく、開先Gの深さに応じて、より長い、または短い長さの電極も使用できるからである。
溶接トーチ30はシールドガス供給元102に接続され、これは不活性ガス、例えばアルゴンガスを溶接トーチ30へと供給する。溶接ガス供給元102は、シールドガスSを加圧して保存し、シールドガスSを適当な配管またはその他の導管を介して供給する、シリンダ等の容器を含んでいてもよく、レギュレータまたはその他のコントローラ107により制御されてもよい。非加圧供給元もまた使用されてよく、ガス供給はポンプまたはその他により提供される。厚板または重い壁の管を溶接する際、溶接継手の設計は通常、狭小開先を提供して、トーチ角度をある程度調節しながら、長い電極を継手内にセットし、一連の溶接ビードを次々に積み上げて継手を充填することにより、良好な溶接部が確実に作られるようにしてもよい。この工程は、以下の説明全体を通じて、狭開先溶接または深型開先溶接と互換的呼ばれるかもしれない。狭開先溶接は、狭小開先または継手内で連続的な個別ビード溶接層が次々に積み上げられる工程である。狭開先環境で考慮すべき点の1つは、溶融溶接池を空気中の混入物から保護するのに十分なシールドガスを保持することである。一般に、アルゴン等の不活性シールドガスが溶接継手の外から供給され、長い電極がシールドガス供給元の下にある開先の中へと突き出す。
溶接機は、溶接ワイヤの供給元、例えばスプール103に接続されたワイヤ送給装置を含んでいてもよく、タングステンワイヤWを1つまたは複数のワイヤガイド104’、104へと供給する。図の例において、1対の長いワイヤガイド104’、104が提供され、それぞれ筐体101の両側にある独立したスプール103から供給される。長いワイヤガイド104’、104はそれぞれ、第一のカメラ機器およびワイヤガイドシステム105(第一のマウントシステム105とも呼ぶ)と第二のカメラ機器およびワイヤガイドシステム106(第二のマウントシステム106とも呼ぶ)上に支持され、その各々は電極32の横方向に外側の、被加工物または管Pの上方にある。認識すべき点として、長いワイヤガイド104’、104のための支持手段は、本発明の実施形態の所期の対象範囲から逸脱することなく、適正な技術的判断により選択できる。
円周溶接システムは、ワイヤガイド104’、104を含むことができ、自動または半自動移動を提供する位置決め装置を含むことができ、この移動は溶接領域Z内に形成されたアークの付近の3次元環境内のあらゆる方向へのものとすることができる。例えば、ワイヤガイド104’、104は、内側および下側に、電極32と溶接領域Zに向かって延びることができる。例示的な溶接機は、トラック上に支持され、トラクタドライブによって管(被加工物Wとも呼ぶ)の周囲で駆動され、ワイヤガイド104’、104は溶接電極32に関して先導位置と追従位置にある。ある実施形態において、第一のマウントシステム105は高さ調節装置130に連結され、これによって、第一のマウントシステム105を溶接領域Zに向かって、または溶接領域Zから遠ざかるように調節できる。認識すべき点として、溶接領域Zに向かう、または溶接領域Zから遠ざかる調節は、自動または半自動とすることができる。さらに、調節は、溶接領域Zの片側に、または溶接領域Zの反対側に行うことができる(例えば、左方移動、右方移動、その他)。高さ調節装置130はさらに、溶接システム100の筐体101の一部に連結される支持部材132に連結される。同様に、第二のマウントシステム106は高さ調節装置124に連結され、これによって、第二のマウントシステム106を溶接領域Zに向かって、または溶接領域Zから遠ざかるように調節できる。認識すべき点として、溶接領域Zに向かう、または溶接領域Zから遠ざかる調節は、自動または半自動とすることができる。さらに、調節は、溶接領域Zの片側に、または溶接領域Zの反対側に行うことができる(例えば、左方移動、右方移動、その他)。高さ調節装置124はさらに、溶接システム100の筐体101の一部に連結される支持部材126に連結される。
第一のマウントシステム105は、カメラ機器113とワイヤガイド104’を支持し、カメラ機器113とワイヤガイド104’はどちらも、溶接領域Zを目指して、すなわちそれに向かって位置付けられる。同様に、第二のマウントシステム106はカメラ機器112とワイヤガイド104を支持し、カメラ機器112とワイヤガイド104はどちらも、溶接領域Zを目指して、すなわちそれに向かって位置付けられる。認識すべき点として、システム100はカメラ機器112とカメラ機器113を含んでいるが、このような機器は単に各種の実施形態を例示するためのものにすぎず、本発明を限定するものとはみなされない。認識すべき点として、カメラ機器113とワイヤガイド104’は溶接システム100と一緒に(または独立して)移動し、これによって溶接ワイヤを溶接領域Zにおいて、および/またはワイヤがワイヤガイド104’から送給される箇所で一貫して供給できる。認識すべき点として、カメラ機器112とワイヤガイド104は溶接システム100と一緒に(または独立して)移動でき、これによって溶接ワイヤを溶接領域Zにおいて、および/またはワイヤガイド104’から、および最終的にワイヤ送給装置(ワイヤ供給元またはスプール103)から送給される箇所で一貫して供給できる。
図3Aおよび3Bは、本発明によるホットワイヤ溶接システム300とホットワイヤ溶接システム302の略図を示す。例えば、ホットワイヤ溶接システム300はティグ溶接システムとすることができ、ホットワイヤ溶接システム302はミグ溶接システムとすることができる。上述のように、認識し、理解すべき点として、あらゆる適当なホットワイヤ溶接システムを本発明で実装でき、図1〜3Bのようなシステムは本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。システム300は第一の電源310を含み、これは電極(例えば、非消耗型電極)と被加工物Wとの間にアークを形成するための第一の熱源を提供し、溶融池がこの電極によって生成される。システム300は、電極による形成された溶融池に送給された溶接ワイヤを加熱するホットワイヤ電源320(例えば、溶接ワイヤ電源)をさらに含む。換言すれば、ホットワイヤ電源320は、溶融池の中に送給または供給された溶接ワイヤに、被加工物Wに溶接材料(例えば、液化された溶融ワイヤ)を溶着させるためのエネルギーを付与することができる。
システム302は第一の電源310を含み、これは電極(例えば、非消耗型電極)と被加工物Wとの間にアークを形成するための第一の熱源を提供し、溶融池がこの電極によって生成される。システム302は、電極による形成された溶融池に送給された溶接ワイヤを加熱するホットワイヤ電源320(例えば、溶接ワイヤ電源)をさらに含む。換言すれば、ホットワイヤ電源320は、溶融池の中に送給または供給された溶接ワイヤに、被加工物Wに溶接材料(例えば、液化された溶融ワイヤ)を溶着させるためのエネルギーを付与することができる。認識すべき点として、溶接システム100、300、および302は、本発明の実施形態の所期の対象範囲から逸脱することなく、適正な技術的判断により選択できる。
認識すべき点として、システム300および302は、ホットワイヤティグ溶接システムまたはホットワイヤタンデム溶接システムとすることができる。本発明は何れの適当なワイヤプロセスにより形成されるアークに関するものとすることができ、このようなワイヤ工程は非消耗型電極工程を含むことができる。
図4は、トーチ420の高さまたは、トーチ420で実行される溶接作業のためのアーク電流レベルのうちの少なくとも一方を調節する溶接システム400を示している。システム400はワイヤガイドを含み、これは溶接ワイヤを、電極406と被加工物Wとの間に生成されるアークを含む溶接領域へと方向付ける。システム400内のトーチ420は電極406を含み、電源410は、電極406と被加工物Wとの間にアークを生成する。トーチ420は高さ408を有し、これは、電極406と被加工物Wとの間の距離であり、高さ408は、コンタクトチップから被加工物までの距離、トーチヘッド空間、ワイヤ突出し長、およその他と呼ぶことができる。特に、高さ408は、少なくともトーチ420の被加工物Wに関する位置を変化させること、被加工物Wのトーチ420に関する位置を変化させること、またはそれらの組み合わせによって調節できる。
システム400はコントローラ430を含むことができ、これは被加工物Wに対して実行される溶接作業に関する少なくとも1つのパラメータを制御するように構成される。溶接パラメータを1つの数値から他の数値へと変化させることに基づいて、コントローラ430は、トーチ420の高さ408、または溶接作業のためのアーク電流レベルのうちの少なくとも一方を管理できる。認識すべき点として、溶接作業のためのアーク電流レベルは、トーチ420の高さ408を変化させることを通じて調節できる。例えば、高さ408を増大させる(例えば、トーチ420を被加工物Wから遠ざけるように移動させる)と、アーク電流レベルを下げることができ、高さ408を低くする(例えば、トーチ420を被加工物Wに向かって移動させる)と、アーク電流レベルを増大させることができる。上述のように、この移動は、トーチ420を移動させること、被加工物Wを移動させること、またはそれらの組み合わせによって提供できる。
他の実施形態において、溶接パラメータを1つの数値から他の数値に変化させることに基づいて、コントローラ430は、トーチ420の高さ408または溶接作業のための電圧レベルのうちの少なくとも一方を管理できる。認識すべき点として、溶接作業のための電圧レベルは、トーチ420の高さ408を変化させることによって調節できる。例えば、高さ408を増大させる(例えば、トーチ420を被加工物Wから遠ざかるように移動させる)と、電圧レベルを増大でき、高さ408を低くする(例えば、トーチ420を被加工物Wに向かって移動させる)と、電圧レベルを下げることができる。前述のように、この移動は、トーチ420を移動させること、被加工物Wを移動させること、またはそれらの組み合わせによって提供できる。
他の実施形態において、溶接パラメータを1つの数値から他の数値に変化させることに基づいて、コントローラ430は、トーチ420の高さ408または溶接作業のためのワイヤ送給速度のうちの少なくとも一方を管理できる。認識すべき点として、溶接作業のためのワイヤ送給速度は、トーチ420の高さ408を変化させることによる溶接パラメータの変化を補償するために調節できる。例えば、高さ408を増大させる(例えば、トーチ420を被加工物Wから遠ざかるように移動させる)と、電圧レベルを増大でき、高さ408を低くする(例えば、トーチ420を被加工物Wに向かって移動させる)と、ワイヤ送給速度の増大に関する溶接パラメータの変化を補償できる。前述のように、この移動は、トーチ420を移動させること、被加工物Wを移動させること、またはそれらの組み合わせによって提供できる。一般に、ワイヤ送給速度に影響を与える溶接パラメータの変化は、ワイヤ送給速度および/またはトーチ420の高さ408の変化のうちの少なくとも一方の変化により補償できる。
溶接作業中に溶接パラメータを1つの数値から他の数値に変化させることに基づいて、コントローラ430は、高さ408および/または、溶接作業を実行するためのアーク電流レベル、電圧レベル、またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つを管理する。ある例において、溶接パラメータの変化は、使用者入力、電気信号、遠隔信号、その他に基づくことができる。例えば、使用者は例えば、ただしこれらに限定されないが、ペンダント(例えば、溶接システムと通信する機器)、リモコン、キーパッド、スマートフォン、トグルスイッチ、アナログスイッチ、デジタルスイッチ、ノブ、ラップトップ、マイクロフォン、カメラ、ビデオカメラ、タッチスクリーン、有線機器、無線機器、その他当の機器を介して入力を提供できる。他の実施形態において、使用者は音声コマンド、ハンドジェスチャ、データアップロード、データ伝送、USBポートを介したデータ伝送、リムーバブルハードドライブからのデータ伝送、ネットワークからのデータ伝送、その他を介して入力を提供できる。
システム400は、溶接パラメータの変化に基づいて、高さ408および/または溶接作業のためのアーク電流レベル、電圧レベル、またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つを自動的に調節し、この溶接パラメータはアーク電流レベル、電圧レベル、またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つに影響を与える。換言すれば、溶接作業のパラメータが1つの数値から他の数値に変化させられ(例えば、増大または減少され)、その変化の直接的な結果として、アーク電流レベル、電圧、またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つが変化する場合、システム400は、使用者の介入または動作を必要とせずに、高さ408、アーク電流レベル、電圧、および/またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つを調節する。一般に、溶接パラメータは、溶接作業のためのアーク電流レベル、溶接作業のための電圧、または溶接作業のためのワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つに影響を与える溶接パラメータとすることができるが、これらに限定されない。しかしながら、認識すべき点として、溶接パラメータは、アーク電圧、溶接作業を実行するトラクタ溶接機の移動速度、ワイヤ送給速度の、アーク電流レベル、トーチ420の高さ、被加工物Wとトーチ420との間の距離、電極406の振幅、溶接ワイヤの温度、電極の温度、被加工物Wの材料の種類、電極406の振動周波数、アーク電流の極性、溶接ワイヤのための電流の極性、溶接作業のアーク電流に影響を与えるパラメータ、その他とすることができるが、これらに限定されない。
コントローラ430は、パラメータを確立済みの数値から他の数値に変化させる使用者入力を検出するように構成された検出コンポーネント440を含むことができ、そのパラメータの変化は、アーク電流、アーク電圧、またはワイヤ送給速度のうちの少なくとも1つの確立済みの数値に影響を与える。例えば、検出コンポーネント440は、使用者入力を受け取り、その使用者入力が、溶接作業のための確立済みのアーク電流レベルの数値を変化させるようなパラメータの数値を変化させるか否かを確認することができる。他の例では、検出コンポーネント440は、使用者入力を受け取り、その使用者入力が、溶接作業のための確立済みのアーク電圧レベルの数値を変化させるようなパラメータの数値を変化させるか否かを確認することができる。他の例では、検出コンポーネント440は、使用者入力を受け取り、その使用者入力が、溶接作業のための確立済みのワイヤ送給速度の数値を変化させるようなパラメータの数値を変化させるか否かを確認することができる。
コントローラ430は調節コンポーネント450をさらに含むことができる。調節コンポーネント450は、高さ408の変化を介してアーク電流レベルの調節を提供する。認識すべき点として、アーク電流レベルまたは高さ408の確立済みの数値の変化は、直接実行できる。例えば、確立済みのアーク電流レベルを変化させる使用者入力によって、調節コンポーネント450は高さ408を調整してこの変化を実行できる。他の例において、調節コンポーネント450は、高さ408を変化させる使用者入力に基づいて、トーチ450または被加工物Wを移動させることができる。
調節コンポーネント450はさらに、パラメータに対する変化が実行されている間に、溶接作業のための確立済みのアーク電流レベルを保持するように構成される。例えば、使用者入力があるパラメータを1つの数値から他の数値に変化させ、その変化が、検出コンポーネント440によって、確立済みのアーク電流を変化させるものと識別された場合、調節コンポーネント450はそのパラメータを他の数値に変化させる前に確立済みのアーク電流を保持する。特に、調節コンポーネント450は、確立済みのアーク電流を保持しながら、パラメータを確立済みの数値から他の数値(使用者入力により決定される)に移行させる。
コントローラ430は校正コンポーネント460をさらに含むことができ、これは、溶接作業のためのアーク電流レベルをパラメータの変化に基づいて校正するように構成される。パラメータを確立済みの数値から第二の数値に変化させることは、確立済みのアーク電流レベルに影響を与える。それゆえ、調節コンポーネント450は、パラメータを確立済みの数値から第二の数値に移行させている間に、確立済みのアーク電流レベルをイ保持する。さらに、校正コンポーネント460は、パラメータの第二の数値に基づいて、第二のアーク電流レベル、次にトーチ420の第二の高さ408を計算する。パラメータの確立済みの数値からパラメータの第二の数値への移行が完了したところで、校正コンポーネント460は、第二のアーク電流レベルおよび/またはトーチ420の第二の高さ408を実行する。認識すべき点として、システム400は、第二のアーク電流レベルおよび/またはトーチ420の第二の高さ408で移行フェーズを利用して、アーク電流の確立済みの数値または高さの確立済みの数値から徐々に変化させることができる。
ある実施形態において、調節コンポーネント450は、高さ408の変化を介してアーク電圧レベルを調節する。認識すべき点として、アーク電圧レベルまたは高さ408の確立済みの数値の変化は、直接実行できる。例えば、確立済みのアーク電圧レベルを変化させる使用者入力によって、調節コンポーネント450は高さ408を調整してこの変化を実行できる。他の例において、調節コンポーネント450は、高さ408を変化させる使用者入力に基づいて、トーチ420または被加工物Wを移動させることができる。
調節コンポーネント450はさらに、パラメータに対する変化が実行されている間に、溶接作業のための確立済みのアーク電圧レベルを保持するように構成される。例えば、使用者入力があるパラメータを1つの数値から他の数値に変化させ、その変化が、検出コンポーネント440によって、確立済みのアーク電圧を変化させるものと識別された場合、調節コンポーネント450はそのパラメータを他の数値に変化させる前に確立済みのアーク電圧を保持する。特に、調節コンポーネント450は、確立済みのアーク電圧を保持しながら、パラメータを確立済みの数値から他の数値(使用者入力により決定される)に移行させる。
校正コンポーネント460はさらに、溶接作業のための確立済みのアーク電圧レベルを、パラメータの変化に基づいて校正するように構成できる。パラメータを確立済みの数値から第二の数値に変化させることは、確立済みのアーク電圧レベルに影響を与える。それゆえ、調節コンポーネント450は、パラメータを確立済みの数値から第二の数値へと移行させている間に、確立済みのアーク電圧レベルを保持する。さらに、校正コンポーネント460は、パラメータの第二の数値に基づいて、第二のアーク電圧レベル、次にトーチ420の第二の高さ408を計算する。パラメータの確立済みの数値からパラメータの第二の数値への移行が完了したところで、校正コンポーネント460は、第二のアーク電圧レベルおよび/またはトーチ420の第二の高さ408を実行する。認識すべき点として、システム400は、第二のアーク電圧レベルおよび/またはトーチ420の第二の高さ408で移行フェーズを利用して、アーク電圧の確立済みの数値または高さの確立済みの数値から徐々に変化させることができる。
ある実施形態において、調節コンポーネント450は、ワイヤ送給速度に影響を与える溶接パラメータの変化を補償するために、高さ408の調節を提供する。認識すべき点として、ワイヤ送給速度または高さ408の確立済みの数値の変化は、直接実行できる。例えば、確立済みのワイヤ送給速度を変化させる使用者入力によって、調節コンポーネント450は高さ408を調整してこの変化を補償する。他の例において、調節コンポーネント450は、高さ408を変化させる使用者入力に基づいて、トーチ450または被加工物Wを移動させることができる。
調節コンポーネント450はさらに、パラメータに対する変化が実行されている間に、溶接作業のための確立済みのワイヤ送給速度を保持するように構成される。例えば、使用者入力があるパラメータを1つの数値から他の数値に変化させ、その変化が、検出コンポーネント440によって、ワイヤ送給速度に影響を与える(例えば、増大させる、減少させる、その他)ものと識別された場合、調節コンポーネント450はそのパラメータを他の数値に変化させる前に確立済みのワイヤ送給速度を保持する。特に、調節コンポーネント450は、ワイヤ送給速度を保持しながら、パラメータを確立済みの数値から他の数値(使用者入力により決定される)に移行させる。
校正コンポーネント460はさらに、溶接作業のためのワイヤ送給速度を、パラメータの変化に基づいて校正するように構成できる。パラメータを確立済みの数値から第二の数値に変化させることは、確立済みのワイヤ送給速度に影響を与える。それゆえ、調節コンポーネント450は、パラメータを確立済みの数値から第二の数値へと移行させている間に、確立済みのワイヤ送給速度を保持する。さらに、校正コンポーネント460は、パラメータの第二の数値に基づいて、第二のワイヤ送給速度、次にトーチ420の第二の高さ408を計算し、第二の高さ408は、確立済みのワイヤ送給速度の影響を補償できる。パラメータの確立済みの数値からパラメータの第二の数値への移行が完了したところで、校正コンポーネント460は、第二のワイヤ送給速度および/またはトーチ420の第二の高さ408を実行する。認識すべき点として、システム400は、第二のワイヤ送給速度および/またはトーチ420の第二の高さ408で移行フェーズを利用して、ワイヤ送給速度の確立済みの数値または高さの確立済みの数値から徐々に変化させることができる。
例えば、調節コンポーネント450がパラメータを確立済みの数値から第二の数値へと変化させるために利用する移行は、直線的な増加、直線的な減少、勾配、パラメータごとの勾配、所定の勾配、指数関数的減衰、指数関数的増大、段階的増加(例えば、5単位ずつ増加、5単位ずつ減少、その他)、時間に基づく移行(例えば、ある期間中に確立済みのパラメータから第二のパラメータに変化)、ダイナミックに決定される勾配、その他とすることができる。例えば、1つの数値から別の数値にパラメータを変化させるための勾配を特定するために使用される期間を決定できる。例えば、5秒の期間を決定でき、その場合、1アーク電圧から6アーク電圧への変化は1秒間に1ボルトの変化に変換できる。認識すべき点として、移行は、本発明の範囲から逸脱することなく、適正な技術的判断により選択できる。さらに、移行は各パラメータについて特定のものとすることができる。例えば、これらに限定されないが、第一の移行をアーク電圧に使用でき、第二の移行をワイヤ送給速度に使用でき、第三の移行をトラクタ移動速度に使用できる。
例えば、調節コンポーネント450が、1)確立済みのアーク電流から第二のアーク電流に、および/または2)トーチの確立済みの高さからトーチ420の第二の高さに変化させるために使用する移行フェーズは、直線的な増加、直線的な減少、勾配、パラメータごとの勾配、所定の勾配、指数関数的減衰、指数関数的増大、段階的増加(例えば、5単位ずつ増加、5単位ずつ減少、その他)、時間に基づく移行(例えば、ある期間中に確立済みのパラメータから第二のパラメータに変化)、ダイナミックに決定される勾配、その他とすることができる。
例えば、調節コンポーネントが、1)確立済みのアーク電圧から第二のアーク電圧に、および/または2)トーチの確立済みの高さからトーチ420の第二の高さに変化させるために使用する移行フェーズは、直線的な増加、直線的な減少、勾配、パラメータごとの勾配、所定の勾配、指数関数的減衰、指数関数的増大、段階的増加(例えば、5単位ずつ増加、5単位ずつ減少、その他)、時間に基づく移行(例えば、ある期間中に確立済みのパラメータから第二のパラメータに変化)、ダイナミックに決定される勾配、その他とすることができる。
例えば、調節コンポーネントが、1)確立済みのワイヤ送給速度から第二のワイヤ送給速度に、および/または2)トーチの確立済みの高さからトーチ420の第二の高さに変化させるために使用する移行フェーズは、直線的な増加、直線的な減少、勾配、パラメータごとの勾配、所定の勾配、指数関数的減衰、指数関数的増大、段階的増加(例えば、5単位ずつ増加、5単位ずつ減少、その他)、時間に基づく移行(例えば、ある期間中に確立済みのパラメータから第二のパラメータに変化)、ダイナミックに決定される勾配、その他とすることができる。
ある実施形態において、パラメータはアーク電圧、ワイヤ送給速度、または溶接作業を実行するトラクタ溶接機の移動速度とすることができ、システム400はトーチ420の高さ408または溶接作業のアーク電流レベルのうちの少なくとも一方を、確立済みのされたパラメータから第二のパラメータへと変化させるようにとの使用者の要求に基づいて自動的に調節する。認識すべき点として、使用者の要求(使用者入力ともいう)は、パラメータの数値を変化させることとすることができ、この変化は、数値の増大または減少とすることができる。例えば、使用者入力は、アーク電圧、ワイヤ送給速度、移動速度、トーチ420の高さ408、またはアーク電流のうちの少なくとも1つの数値を変化させる入力装置(例えば、リモコン、ペンダント、タブレット、ボタン、キーパッド、タッチスクリーン、その他)とすることができる。
例えば、使用者入力がアーク電流レベルを変化させる場合、システム400は、トーチ420の高さ408を調節する。他の例では、使用者入力がトーチ420の高さ408を変化させる場合、システム400は高さ408と、次にアーク電流を調節する。また別の例では、使用者入力がアーク電圧の第二のアーク電圧への、ワイヤ送給速度の第二のワイヤ送給速度への、または移動速度の第二の移動速度への変化のうちの1つを起こさせる場合、コントローラ430は、確立済みのアーク電流および/または確立済みの高さ408を保持しながら、第二の数値(例えば、第二のアーク電圧、第二のワイヤ送給速度、第二の移動送給速度のうちの少なくとも1つ)のための移行フェーズを提供する。移行が完了したら、コントローラ430は、第二のアーク電流および/または第二の高さ408を第二のアーク電圧、第二のワイヤ送給速度、または第二の移動送給速度のうちの1つに基づいて計算し、採用する。
例えば、使用者入力がアーク電圧レベルを変化させる場合、システム400は、トーチ420の高さ408を調節する。他の例では、使用者入力がトーチ420の高さ408を変化させる場合、システム400は高さ408と、次にアーク電圧を調節する。また別の例では、使用者入力が確立済みの溶接パラメータを第一の数値から第二の数値に変化させる場合、コントローラ430は、確立済みのアーク電圧および/または確立済みの高さ408を保持しながら、第一の数値から第二の数値への変化を提供する移行フェーズを提供する。移行が完了したら、コントローラ430は、第二のアーク電圧および/または第二の高さ408を確立済みの溶接パラメータの第二の数値に基づいて計算し、採用する。さらにまた別の例において、使用者入力がアーク電流の第二のアーク電流への、ワイヤ送給速度の第二のワイヤ送給速度への、または移動速度の第二の移動速度への変化のうちの1つを起こさせる場合、コントローラ430は、確立済みのアーク電圧および/または確立済みの高さ408を保持しながら、第二の数値(例えば、第二のアーク電流、第二のワイヤ送給速度、第二の移動送給速度のうちの少なくとも1つ)に関する移行フェーズを提供する。移行が完了したら、コントローラ430は、第二のアーク電圧および/または第二の高さ408を第二のアーク電流、第二のワイヤ送給速度、または第二の移動送給速度のうちの1つに基づいて計算し、採用する。
例えば、使用者入力がワイヤ送給速度を変化させる場合、システム400は、トーチ420の高さ408を調節する。他の例では、使用者入力がトーチ420の高さ408を変化させる場合、システム400は高さ408を調節し、次にワイヤ送給速度に影響を与える。また別の例では、使用者入力が確立済みの溶接パラメータを第一の数値から第二の数値に変化させる場合、コントローラ430は、確立済みのワイヤ送給速度および/または確立済みの高さ408を保持しながら、第一の数値から第二の数値への変化を提供する移行フェーズを提供する。移行が完了したら、コントローラ430は、第二のワイヤ送給速度および/または第二の高さ408を確立済みの溶接パラメータの第二の数値に基づいて計算し、採用する。さらにまた別の例において、使用者入力がアーク電圧の第二のアーク電圧への、アーク電流の第二のアーク電流への、または移動速度の第二の移動速度への変化のうちの1つを起こさせる場合、コントローラ430は、確立済みのワイヤ送給速度および/または確立済みの高さ408を保持しながら、第二の数値(例えば、第二のアーク電圧、第二のアーク電流、第二の移動送給速度のうちの少なくとも1つ)に関する移行フェーズを提供する。移行が完了したら、コントローラ430は、第二のワイヤ送給速度および/または第二の高さ408を第二のアーク電圧、第二のアーク電流、または第二の移動送給速度のうちの1つに基づいて計算し、採用する。
認識し、理解すべき点として、システム400は様々な構成と実施形態を含むことができ、システム400の構成は本発明を限定するものではない。コントローラ430は、独立型コンポーネント(図のとおり)であっても、電源410に組み込まれても、トーチ420に組み込まれても、検出コンポーネント440に組み込まれても、調節コンポーネント450に組み込まれても、校正コンポーネント460に組み込まれても、またはこれらの何れの適当な組み合わせとされてもよい。検出コンポーネント440は、独立型のコンポーネントであっても、電源410に組み込まれても、トーチ420に組み込まれても、コントローラ430に組み込まれても(図のとおり)、調節コンポーネント450に組み込まれても、またはこれらの何れの適当な組み合わせとされてもよい。調節コンポーネント450は、独立型のコンポーネントであっても、電源410に組み込まれても、トーチ420に組み込まれても、コントローラ430に組み込まれても(図のとおり)、検出コンポーネント440に組み込まれても、校正コンポーネント460に組み込まれても、またはこれらの何れの適当な組み合わせとされてもよい。校正コンポーネント450は、独立型のコンポーネントであっても、電源410に組み込まれても、トーチ420に組み込まれても、コントローラ430に組み込まれても(図のとおり)、調節コンポーネント450に組み込まれても、検出コンポーネント440に組み込まれても、またはこれらの何れの適当な組み合わせとされてもよい。
ある実施形態において、コントローラは、溶接トーチを第二の高さに、またはアーク電流を第二のアーク電流に、ある移行フェーズで移行させる。ある実施形態において、パラメータは、アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ移動速度のうちの少なくとも1つである。
ある実施形態において、溶接機器は溶接トーチのための電源である。ある実施形態において、溶接機器は溶接作業のためのワイヤ送給装置である。ある実施形態において、溶接機器は、溶接作業を行うトラクタ溶接機をトラック上で被加工物に関して操作する歯車機構を制御するモータである。
ある実施形態において、システムは、パラメータの数値を受け取る入力機器をさらに含むことができる。ある実施形態において、入力機器は、キーパッド、ボタン、トグルスイッチ、アナログスイッチ、デジタルスイッチ、またはノブのうちの少なくとも1つである。ある実施形態において、入力機器は、マイクロフォン、タッチスクリーン、カメラ、またはビデオカメラのうちの少なくとも1つである。
ある実施形態において、コントローラは、溶接トーチの高さを、溶接トーチを被加工物に向かう方向または被加工物から遠ざかる方向のうちの少なくとも一方に移動させることによって調節する。ある実施形態において、コントローラは溶接トーチの高さを、被加工物を溶接トーチに向かう方向または溶接トーチから遠ざかる方向のうちの少なくとも一方に移動させて調節する。ある実施形態において、コントローラはさらに、溶接機器がパラメータをその数値に移行させている間に、アーク電流または高さを保持する。
上述の例示的機器と要素を鑑み、開示されている本発明に従って実施されうる方法は、図5〜7のフロー図および/または方法を参照すると、より理解されるであろう。方法および/またはフロー図は一連のブロックとして図視され、説明されており、特許請求されている主旨はブロックの順序によって限定されず、それは、いくかのブロックを本明細書で図示され、説明されているものとは異なる順序で、および/または他のブロックと同時に行われてもよいからである。さらに、以下に説明されている方法および/またはフロー図を実施するために、図示されているすべてのブロックが必要であるとはかぎらない。
図5は、溶接作業のためのアーク電流を、使用者入力からのパラメータの変化に基づいて自動的に調節する方法500を示している。連続的に、以下の事柄が、溶接作業を実行するためのフロー図500である図5の決定木フロー図500の中に示されているように実行される。例えば、溶接作業は少なくとも以下、すなわち、電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、溶接ワイヤを電極により形成された溶接池へと供給するステップと、溶接ワイヤを被加工物に溶着させるステップと、を含むことができる。
コンタクトチップから被加工物までの距離に関する使用者入力を受け取ることができる(参照ブロック510)。被加工物への溶接作業のためのアーク電流レベルを、コンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる(参照ブロック520)。アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる(参照ブロック530)。第二の使用者入力を受け取っている間に、溶接作業のためのアーク電流レベルを保持することができる(参照ブロック540)。アーク電圧、ワイヤ送給速度、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定値に移行させることができる(参照ブロック550)。アーク電流レベルを設定値に基づいて第二のアーク電流レベルに校正できる(参照番号560)。コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のアーク電流レベルに基づいて調節できる(参照番号570)。ある実施形態において、アーク電流レベルの第二のアーク電流レベルへの校正は、移行フェーズで利用できる(上述のとおり)。例えば、溶接作業はミグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はアーク電圧の調節に関するものとすることができる。コンタクトチップから被加工物までの距離に関する使用者入力を受け取ることができる。被加工物への溶接作業のためのアーク電圧レベルを、コンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる。アーク電流、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる。第二の使用者入力を受け取っている間に、溶接作業のためのアーク電圧レベルを保持することができる。アーク電流、ワイヤ送給速度、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定に移行させることができる。アーク電圧レベルを設定に基づいて第二のアーク電圧レベルに校正できる。コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のアーク電圧レベルに基づいて調節できる。ある実施形態において、アーク電圧レベルの第二のアーク電圧レベルへの校正は、移行フェーズで利用できる(上述のとおり)。例えば、溶接作業はティグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はワイヤ送給速度の調節に関するものとすることができる。コンタクトチップから被加工物までの距離に関する使用者入力を受け取ることができる。被加工物への溶接作業のためのワイヤ送給速度を、コンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる。アーク電流、アーク電圧、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる。第二の使用者入力を受け取っている間に、溶接作業のためのワイヤ送給速度を保持することができる。アーク電流、アーク電圧、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定値に移行させることができる。ワイヤ送給速度を設定値に基づいて第二のワイヤ送給速度に校正できる。コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のワイヤ送給速度に基づいて調節できる。ある実施形態において、ワイヤ送給速度の第二のワイヤ送給速度への校正は、移行フェーズで利用できる(上述のとおり)。例えば、溶接作業はサブアーク溶接作業とすることができる。
図6は、溶接作業で使用される溶接トーチの高さを使用者入力からのパラメータの変更に基づいて自動的に調節する方法600を示している。例えば、方法600は溶接作業に関するものとすることができ、これは、電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、電極により形成された溶融池に溶接ワイヤを供給するステップと、溶接ワイヤを被加工物に溶着させるステップを含むことができる。溶接作業のためのアーク電流レベルに関する使用者入力設定を受け取ることができる(参照ブロック610)。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離をアーク電流レベルに基づいて調節できる(参照ブロック620)。アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる(参照ブロック630)。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持できる(参照ブロック640)。アーク電圧、ワイヤ送給速度、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定に移行させることができる(参照ブロック650)。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる(参照ブロック660)。アーク電流レベルを第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる(参照ブロック670)。ある実施形態において、コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に変更する際に移行フェーズを利用できる(上述のとおり)。例えば、溶接作業はミグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はアーク電圧の調節に関するものとすることができる。溶接作業のためのアーク電圧レベルに関する使用者入力設定を受け取ることができる。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離をアーク電圧レベルに基づいて調節できる。アーク電流、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持できる。アーク電流、ワイヤ送給速度、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定に移行させることができる。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる。アーク電圧レベルを第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる。ある実施形態において、コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に変更する際に移行フェーズを利用できる。例えば、溶接作業はティグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はワイヤ送給速度の調節に関するものとすることができる。溶接作業のためのワイヤ送給速度に関する使用者入力設定を受け取ることができる。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離をワイヤ送給速度に基づいて調節できる。アーク電流、アーク電圧、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの設定に関する第二の使用者入力を受け取ることができる。溶接作業のためのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持できる。アーク電流、アーク電圧、または移動速度のうちの少なくとも1つを設定に移行させることができる。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる。ワイヤ送給速度を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に基づいて調節できる。ある実施形態において、コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に変更する際に移行フェーズを利用できる。例えば、溶接作業はサブアーク溶接作業とすることができる。
図7は、アーク電流とコンタクトチップから被加工物までの距離をアーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ溶接機の移動速度のうちの少なくとも1つの変更に基づいて自動的に調整して溶接作業を実行する方法700である。方法700は溶接作業に関し、これは各種のステップを含むことができる。アークを電極と被加工物との間に生成できる。溶接ワイヤを、電極により形成された溶融池に供給できる。パラメータの設定に関する使用者入力を受け取ることができ、この設定はアークのアーク電流を変化させる(参照ブロック710)。パラメータを設定に移行させている間に同時に、アークのアーク電流レベルを保持することができ、電極と被加工物に関するコンタクトチップから被加工物までの距離を保持することができる(参照ブロック720)。アーク電流レベルを設定に基づいて第二のアーク電流レベルに校正できる(参照ブロック730)。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる(参照ブロック740)。溶接ワイヤを、パラメータに関する設定、第二のアーク電流レベル、および第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、被加工物に溶着させることができる(参照ブロック750)。例えば、溶接作業はミグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はアーク電圧の調節に関するものとすることができる。パラメータの設定に関する使用者入力を受け取ることができ、この設定はアークのアーク電圧を変化させる。パラメータを設定に移行させている間に同時に、アークのアーク電圧レベルを保持することができ、電極と被加工物に関するコンタクトチップから被加工物までの距離を保持することができる。アーク電圧レベルを設定に基づいて第二のアーク電圧レベルに校正できる。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる。溶接ワイヤを、パラメータに関する設定、第二のアーク電圧レベル、および第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、被加工物に溶着させることができる。例えば、溶接作業はティグ溶接作業とすることができる。
他の実施形態において、方法はワイヤ送給速度の調節に関するものとすることができる。パラメータの設定に関する使用者入力を受け取ることができ、この設定は溶接作業のワイヤ送給速度を変化させる。パラメータを設定に移行させている間に同時に、アークのワイヤ送給速度を保持することができ、電極と被加工物に関するコンタクトチップから被加工物までの距離を保持することができる。ワイヤ送給速度を設定値に基づいて第二のワイヤ送給速度に校正できる。コンタクトチップから被加工物までの距離を設定に基づいて第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正できる。溶接ワイヤを、パラメータに関する設定、第二のワイヤ送給速度、および第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、被加工物に溶着させることができる。例えば、溶接作業はサブアーク溶接作業とすることができる。
ある実施形態において、方法は、コンタクトチップから被加工物までの距離でアークのアーク電流を制御するステップをさらに含むことができる。ある実施形態において、パラメータはアーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ移動速度のうちの少なくとも1つである。ある実施形態において、パラメータを設定に移行させるステップは、溶接トーチのための電源、ワイヤ送給装置、または溶接トラクタの電源のうちの少なくとも1つに関する設定を変化させるステップを含む。ある実施形態において、パラメータを設定に移行させるステップは、直線的増加、直線的減少、またはパラメータをある期間にわたって設定に移行させる所定の勾配のうちの少なくとも1つである。ある実施形態において、パラメータの設定への移行は、時間に基づく移行である。ある実施形態において、方法は、少なくとも1つの移行フェーズを使って、アーク電流レベルの第二のアーク電流レベルへの、またはコンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも1つを起こさせるステップをさらに含むことができる。
本明細書に記載されている実施形態は、上述のシステムと方法に関しているが、これらの実施形態は例示のためのものであり、これらの実施形態の用途を本明細書に記載されているもののみに限定することは意図されていない。本明細書に記載されている制御システムと方法は、アーク溶接、レーザ溶接、ろう着、はんだ、プラズマ切削、ウォータージェット切削、レーザ切削に関するシステムと方法、および同様の制御方法を使用するその他のあらゆるシステムまたは方法にも同等に応用でき、それにおいても利用できる。当業者であれば、本明細書中の実施形態の説明をこれらのシステムと方法の何れにも容易に組み込むことができる。
上記の例は、本発明の各種の態様のうちのいくつかの考えうる実施形態を例示しているにすぎず、当業者であれば、本明細書と添付の図面を読み、理解したところで、同等の変更および/または改良を着想するであろう。特に、上述のコンポーネント(アセンブリ、デバイス、システム、回路、その他)により実行される各種の機能に関して、このようなコンポーネントを説明するために使用される用語(「手段」との記載を含む)は、別段の断りがないかぎり、本発明の例示された実施例における機能を実行する開示の構造と構造的に等しくなくても、記載されているコンポーネントの明記された機能を実行する(例えば機能的に同等の)ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせ等のあらゆるコンポーネントにも対応することが意図される。これに加えて、本発明の特定の特徴は複数の実施例の中の1つのみに関して開示されているかもしれないが、これらの特徴は、ある、または特定の用途にとって望ましく、有利でありうるその他の実施形態の1つまたは複数の特徴と組み合わせてもよい。また、「〜を包含する(including、includes)」、「〜を有する(having、has、with)」という用語またはその変化形が詳細な説明および/または特許請求の範囲内で使用されているかぎり、このような用語は、「〜を含む(comprising)」と同様に包含的であることが意図される。
ここに書かれている説明は、例を使って、最良の態様を含む本発明を開示し、また当業者が、何れかの装置またはシステムを作製し、使用し、またはその中に組み込まれている何れかの方法を実行することを含めて、本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が着想するその他の例を含んでいるかもしれない。このようなその他の例は、それが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有していれば、またはこれらが特許請求の範囲の文言との実質的な差のない同等の構造的要素を含んでいれば、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
本発明を実行するための最良の態様を、現時点で出願人の知る最良の態様を説明することを目的として述べた。例は例示にすぎず、本特許請求の範囲と主旨により評価される本発明を限定しようとするものではない。本発明を、好ましい、代替的実施形態に関して説明した。明らかに、当業者であれば、本明細書を読み、理解すれば、改良と変更を着想するであろう。かかる改良と変更はすべて、これらが付属の特許請求の範囲またはその均等物の範囲内に含まれているかぎり、包含されることが意図される。
30 溶接トーチ
32 溶接電極
100 溶接システム
101 筐体
102 ガス供給元
103 スプール
104 ワイヤガイド
104’ ワイヤガイド
105 第一のマウントシステム
106 第二のマウントシステム
107 コントローラ
112 カメラ機器
113 カメラ機器
124 調節装置
126 部材
130 調節装置
132 部材
300 溶接システム
302 溶接システム
310 第一の電源
320 ホットワイヤ供給装置
400 溶接システム
406 電極
408 高さ
410 電源
420 トーチ
430 コントローラ
440 検出コンポーネント
450 調節コンポーネント
460 校正コンポーネント
500 フロー図
510 参照ブロック
520 参照ブロック
530 参照ブロック
540 参照ブロック
550 参照ブロック
560 参照ブロック
570 参照ブロック
600 方法
610 参照ブロック
620 参照ブロック
630 参照ブロック
640 参照ブロック
650 参照ブロック
660 参照ブロック
670 参照ブロック
700 方法
710 参照ブロック
720 参照ブロック
730 参照ブロック
740 参照ブロック
750 参照ブロック
G 開先
P 管
S シールドガス
W 被加工物/ワイヤ
Z 領域

Claims (18)

  1. 溶接作業で使用される電極(32、406)を含む溶接トーチ(30、420)であって、前記溶接作業がミグ溶接作業である溶接トーチ(30、420)と、
    前記電極(32、406)と被加工物(W)との間にアークを生成する電源(410)と、
    前記溶接トーチ(30、420)の高さを、前記溶接作業に使用されるアーク電流に基づいて調節するコントローラ(430)と、
    パラメータに関する数値であって、前記パラメータに関する前記数値が変化すると、前記溶接作業のための前記アーク電流に影響を与えるようなパラメータの数値を受け取る検出コンポーネント(440)と、
    前記溶接作業のための第二のアーク電流レベルまたは前記溶接トーチ(30、420)の第二の高さのうちの少なくとも一方を、前記パラメータに関する前記数値に基づいて計算する校正コンポーネント(460)と、
    を含む溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータを前記数値へと移行させて溶接機器を調節し、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータが前記数値へと移行されると、前記溶接トーチ(30、420)を前記第二の高さに、または前記アーク電流を前記第二のアーク電流に調節する
    ことを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  2. 溶接作業で使用される電極(32、406)を含む溶接トーチ(30、420)であって、前記溶接作業がティグ溶接作業である溶接トーチ(30、420)と、
    前記電極(32、406)と被加工物(W)との間にアークを生成する電源(410)と、
    前記溶接トーチ(30、420)の高さを、前記溶接作業に使用されるアーク電圧に基づいて調節するコントローラ(430)と、
    パラメータに関する数値であって、前記パラメータに関する前記数値が変化すると、前記溶接作業のための前記アーク電圧に影響を与えるようなパラメータの数値を受け取る検出コンポーネント(440)と、
    前記溶接作業のための第二のアーク電圧レベルまたは前記溶接トーチ(30、420)の第二の高さのうちの少なくとも一方を、前記パラメータに関する前記数値に基づいて計算する校正コンポーネント(460)と、
    を含む溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータを前記数値へと移行させて溶接機器を調節し、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータが前記数値へと移行されると、前記溶接トーチ(30、420)を前記第二の高さに、または前記アーク電圧を前記第二のアーク電圧に調節する
    ことを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  3. 溶接作業で使用される電極(32、406)を含む溶接トーチ(30、420)であって、前記溶接作業がサブアーク溶接作業である溶接トーチ(30、420)と、
    前記電極(32、406)と被加工物(W)との間にアークを生成する電源(410)と、
    前記溶接トーチの高さを、前記溶接作業に使用されるワイヤ送給速度に基づいて調節するコントローラ(430)と、
    パラメータに関する数値であって、前記パラメータに関する前記数値が変化すると、前記溶接作業のための前記ワイヤ送給速度に影響を与えるような数値を受け取る検出コンポーネント(440)と、
    前記溶接作業のための第二のワイヤ送給速度または前記溶接トーチの第二の高さのうちの少なくとも一方を、前記パラメータに関する前記数値に基づいて計算する校正コンポーネント(460)と、
    を含む溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータを前記数値へと移行させて溶接機器を調節し、
    前記コントローラ(430)は、前記パラメータが前記数値へと移行されると、前記溶接トーチ(30、420)を前記第二の高さに、または前記ワイヤ送給速度を前記第二のワイヤ送給速度に調節する
    ことを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  4. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は前記溶接トーチを前記第二の高さに、または前記アーク電圧を前記第二のアーク電圧へと移行フェーズで移行させ、または前記コントローラ(430)は、前記溶接トーチを前記第二の高さへ、または前記アーク電流を前記第二のアーク電流へと移行フェーズで移行させ、前記コントローラ(430)は、前記溶接トーチを前記第二の高さへ、または前記ワイヤ送給速度を前記第二のワイヤ送給速度へと移行フェーズで移行させること特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  5. 請求項1乃至4の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記パラメータがアーク電圧、アーク電流、ワイヤ送給速度、またはトラクタ移動速度のうちの少なくとも1つであることを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  6. 請求項1乃至5の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記溶接機器が、溶接トーチのための電源(410)、前記溶接作業のためのワイヤ送給装置、および/または前記溶接作業を実行するトラクタ溶接機をトラック上で前記被加工物(W)に関して操作する歯車機構を制御するモータのうちの少なくとも1つであることを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  7. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記パラメータの前記数値を受け取る入力機器をさらに含み、前記入力機器は、好ましくは、キーパッド、ボタン、トグルスイッチ、アナログスイッチ、デジタルスイッチ、またはノブのうちの少なくとも1つであり、および/または前記入力装置は好ましくは、マイクロフォン、タッチクリーン、カメラ(112、113)またはビデオカメラのうちの少なくとも1つであることを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  8. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は、前記溶接トーチ(30、420)の前記高さを、前記溶接トーチ(30、420)を前記被加工物(W)に向かう方向または前記被加工物(W)から遠ざかる方向のうち少なくとも一方に移動させて調節することを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  9. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)は、前記溶接トーチ(30、420)の前記高さを、前記被加工物(W)を前記溶接トーチ(30、420)に向かう方向または前記溶接トーチ(30、420)から遠ざかる方向のうち少なくとも一方に移動させて調節することを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の溶接システム(100、300、400)において、
    前記コントローラ(430)はさらに、前記溶接機器が前記パラメータを前記数値に移行させている間に、前記ワイヤ送給速度またはアーク電流またはアーク電圧または前記高さを保持することを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  11. ミグ溶接作業を実行する溶接システム(100、300、400)において、
    被加工物(W)に隣接して支持される筐体(101)を有する円周溶接機と、
    前記筐体(101)に接続され、電極(32、406)と、前記電極(32、406)と前記加工物(W)との間にアークを生成する電源(410)と、を含む溶接トーチ(30、420)と、
    溶接ワイヤ供給源に接続され、溶接ワイヤを前記電極(32、406)によって形成される溶融池へと供給するワイヤ送給装置と、
    パラメータの設定に関する使用者入力を受け取る手段であって、前記設定は前記アークのアーク電流を変化させるような手段と、
    前記パラメータを前記設定に移行させている間に同時に、前記アークのアーク電流レベルと、前記電極(32、406)および前記被加工物(W)についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持する手段と、
    前記設定に基づいて前記アーク電流レベルを第二のアーク電流レベルに校正する手段と、
    前記設定に基づいて前記コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正する手段と、
    前記パラメータの前記設定と、前記第二のアーク電流レベルと、前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、前記溶接ワイヤを前記被加工物(W)に溶着させる手段と、
    少なくとも1つの移行フェーズを利用して、前記アーク電流レベルの前記第二のアーク電流レベルへの、または前記コンタクトチップから被加工物までの距離の前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも一方を起こさせる手段と、
    を含むことを特徴とする溶接システム(100、300、400)。
  12. ミグ溶接作業の方法において、
    電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、
    溶接ワイヤを電極により形成された溶融池へと供給するステップと、
    パラメータの設定に関する使用者入力を受け取るステップであって、前記設定は前記アークのアーク電流を変化させるようなステップと、
    前記パラメータを前記設定に移行させている間に同時に、前記アークのアーク電流レベルと、前記電極および前記被加工物についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持するステップと、
    前記設定に基づいて前記アーク電流レベルを第二のアーク電流レベルに校正するステップと、
    前記設定に基づいて前記コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正するステップと、
    前記パラメータの前記設定と、前記第二のアーク電流レベルと、前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、前記溶接ワイヤを前記被加工物に溶着させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  13. ティグ溶接作業の方法において、
    電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、
    溶接ワイヤを電極により形成された溶融池へと供給するステップと、
    パラメータの設定に関する使用者入力を受け取るステップであって、前記設定は前記アークのアーク電圧を変化させるようなステップと、
    前記パラメータを前記設定に移行させている間に同時に、前記アークのアーク電圧レベルと、前記電極および前記被加工物についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持するステップと、
    前記設定に基づいて前記アーク電圧レベルを第二のアーク電圧レベルに校正するステップと、
    前記設定に基づいて前記コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正するステップと、
    前記パラメータの前記設定と、前記第二のアーク電圧レベルと、前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、前記溶接ワイヤを前記被加工物に溶着させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  14. サブアーク溶接作業の方法において、
    電極と被加工物との間にアークを生成するステップと、
    溶接ワイヤを電極により形成された溶融池へと供給するステップと、
    パラメータの設定に関する使用者入力を受け取るステップであって、前記設定はワイヤ送給速度を変化させるようなステップと、
    前記パラメータを前記設定に移行させている間に同時に、前記ワイヤ送給速度と、前記電極および前記被加工物についてのコンタクトチップから被加工物までの距離を保持するステップと、
    前記設定に基づいて前記ワイヤ送給速度を第二のワイヤ送給速度に校正するステップと、
    前記設定に基づいて前記コンタクトチップから被加工物までの距離を第二のコンタクトチップから被加工物までの距離に校正するステップと、
    前記パラメータの前記設定と、前記第二のワイヤ送給速度と、前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離で、前記溶接ワイヤを前記被加工物に溶着させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  15. 請求項12乃至14の何れか1項に記載の方法において、
    前記アークの前記アーク電圧および/または前記アークの前記アーク電流および/または前記ワイヤ送給速度を前記コンタクトチップから被加工物までの距離により制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  16. 請求項12乃至15の何れか1項に記載の方法において、
    前記パラメータは、アーク電流、アーク電圧、ワイヤ送給速度、またはトラクタ移動速度のうちの少なくとも1つであることを特徴とする方法。
  17. 請求項12乃至16の何れか1項に記載の方法において、
    少なくとも1つの移行フェーズを利用して、前記ワイヤ送給速度の前記第二のワイヤ送給速度への、または前記コンタクトチップから被加工物までの距離の前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも一方を起こさせるか、または前記アーク電圧レベルの前記第二のアーク電圧レベルへの、または前記コンタクトチップから被加工物までの距離の前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも一方を起こさせるか、または前記アーク電流レベルの前記第二のアーク電流レベルへの、または前記コンタクトチップから被加工物までの距離の前記第二のコンタクトチップから被加工物までの距離への変化のうちの少なくとも一方を起こさせるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  18. 請求項12乃至17の何れか1項に記載の方法において、
    前記パラメータを前記設定に移行させるステップは、溶接トーチのための電源、ワイヤ送給装置、または溶接トラクタ電源のうちの少なくとも1つに関する設定を変化させるステップを含み、および/または前記パラメータを前記設定に移行させる前記ステップは、直線的増加、直線的減少、または前記パラメータを前記設定へとある期間にわたって上昇させる所定の勾配のうちの少なくとも1つであり、および/または前記パラメータを前記設定に移行させる前記ステップは、時間に基づく移行であることを特徴とする方法。
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