JP3196142U

JP3196142U - アークブローを排除するワーク電流スイッチング

Info

Publication number: JP3196142U
Application number: JP2014600099U
Authority: JP
Inventors: ダニエル，ジョーゼフ，エー
Original assignee: リンカーングローバル，インコーポレイテッド
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: DE212013000077U1; KR20140132757A; WO2013128263A1; US9073137B2; CN104203473A; US20130228558A1; CN104203473B

Abstract

【課題】溶接中の大電流により発生する磁場に起因するアーク不安定性及びアークブローを排除できる溶接システムを提供する。【解決手段】溶接システム２００は、溶接電源１０１が、溶接電極に電気的に結合される第１の出力と、スイッチング機構２０１に電気的に結合される第２の出力とを有する。溶接電源は、第１及び第２の出力のいずれかを通じて溶接電流を提供し、少なくとも１つのワークピースを溶接する。スイッチング機構は、少なくとも第１及び第２の切替位置を有し、第１の切替位置は、少なくとも１つのワークピース上の第１の位置Ａに結合され、第２の切替位置は、第２の位置Ｂに結合され、第２の切替位置は、第１の切替位置から離れている。溶接中、少なくとも１つのワークピースを通じる間の溶接電流経路Ｃ１，Ｃ２を変更するよう、スイッチング機構は、第１及び第２の切替位置を切り替える。【選択図】図２

Description

本考案と一致する装置、システム、及び方法は、溶接に関し、より具体的には、溶接中のアークブローを排除するワーク電流スイッチングに関する。

溶接中、大きな電流が電極から溶接対象のワークピース（溶接されるべきワークピース）に通され、この電流は比較的強力な磁場を生成し得ることが知られている。この磁場は溶接対象のワークピース及び／又はワークピース取付具を磁化する傾向を有する。ワークピース及び／又はワークピース取付具の磁化は溶接アークを偏向させ（付勢し）、或いはその理想的な位置付けから曲げさせ得る。それはアークブローを引き起こし、さもなければ、溶接アークを不安定化させる傾向を有し得る。更に、溶接システムはワークピースへの単一の接地接触を用いることが多い。これは溶接中にワークピースを通じる単一の電流経路を創り出す。しかしながら、溶接作業と接地接触との間の距離及び向きは変わるので、溶接作業を通じた単一の電流経路の使用もアーク不安定性及びアークブローの問題を引き起こし得る。その上、溶接中にワークピースを通じる単一の電流経路を有することは問題であり得る。何故ならば、それは溶接中に溶接アークを単一の向きに偏向させ得るからである。

上述の問題を克服することが本考案の目的である。

これらの問題は請求項１に従った溶接システムによって解決される。本考案の更なる実施態様は従属項の主題である。本考案の例示的な実施態様は、溶接電極に電気的に結合される第１の出力とスイッチング機構（切替機構）に電気的に結合される第２の出力とを備える溶接電源を有する、溶接システム及び溶接方法である。溶接電源は、第１及び第２の出力を通じて溶接電流を提供し、溶接電源を用いて少なくとも１つのワークピースを溶接する。スイッチング機構は、少なくとも第１及び第２の切替位置を有し、第１の切替位置を少なくとも１つのワークピース上の第１の位置に結合し、第２の切替位置を少なくとも１つのワークピース上の第２の位置に結合し得る。第２の位置は、第１の位置から離れる。溶接中、スイッチング機構は、第１及び第２の切替位置の間を切り替え、少なくとも１つのワークピースを通じる間の溶接電流のための電流経路を変更する。第１の位置及び第２の位置を少なくとも１つのワークピースの反対部分に配置し得る。好適実施態様によれば、スイッチング機構は、溶接電極と少なくとも１つのワークピースとの間の短絡中、第１及び第２の切替位置の間で切り替わる。スイッチング機構は、０．５ｍＳ〜２０ｍＳ毎に第１及び第２の切替位置の間で切り替わる。溶接システムの他の好適実施態様によれば、溶接電流は、複数の電流パルス部分を含むパルス溶接電流であり、スイッチング機構は、所定数のパルスの後に第１及び第２の切替位置の間で切り替わる。溶接中、第１の位置及び第２の位置は溶接電極に対して一定なままであり得る。

添付の図面を参照して本考案の例示的な実施態様を詳細に記載することによって、本考案の上記の及び／又は他の特徴はより明らかになるであろう。

単一の接地接触点を備える溶接システム及びプロセスを示す概略図である。単一の接地接触点を備える溶接システム及びプロセスを示す概略図である。単一の接地接触点を備える溶接システム及びプロセスを示す概略図である。本考案の例示的な実施態様に従った溶接システムを示す概略図である。本考案の更なる例示的な実施態様に従った溶接システムを示す概略図である。本考案の実施態様で用いられる溶接波形を示す概略図である。本考案の追加的な例示的な実施態様に従った溶接システムを示す概略図である。本考案の他の例示的な実施態様に従った溶接システムを示す概略図である。本考案の例示的な実施態様に従った溶接波形及びシステムを示す概略図である。本考案の例示的な実施態様に従った溶接波形及びシステムを示す概略図である。本考案の実施態様を用いた接地接触の例示的な位置決めを示す概略図である。本考案の実施態様に従った他の例示的な溶接システムを示す概略図である。

次に、添付の図面を参照して、本考案の例示的な実施態様を以下に記載する。記載される例示的な実施態様は、本考案の理解を助けることを意図し、本考案の範囲を如何様にも限定することを意図しない。図面を通じて、同等な参照番号は、同等の素子に言及している。

図１Ａは、ワークピース上に単一の接地接触点Ｇを備える溶接システム１００を描写している。これは典型的な溶接構造であり、そこでは、単一の接地接触リード線が溶接電源１０１をワークピースＷに結合する。他の接点リード線が電源１０１を溶接トーチ１０３に結合し、溶接トーチ１０３は溶接電源１０５に溶接電流を提供し、溶接電源１０５は消耗可能であっても消耗可能でなくてもよい。よって、電源１０１、トーチ１０３、電極１０５、ワークピースＷ、及び接続リード線は、溶接電流が流れる溶接回路を創り出す。これらの構成部品は溶接回路を構成するので、ワークピースＷは溶接電極１０５から接地点Ｇへの電流経路を提供する（或いはＡＣ溶接においては逆もまた同様である）。動作の本質の故に、この溶接経路は、典型的には、電極１０５と接地点Ｇとの間の最短距離である。この電流経路はＣ１として描写されている。この電流経路は溶接継手の一貫した側に方向付けられているので、電流経路Ｃ１は溶接アークを接地点Ｇに向かって偏向させる傾向を有し、それはアークの不安定性の問題を引き起こし得る。

「ワークピース」という用語が複数のワークピースに対立するものとして言及されているが、大抵は複数のワークピースが溶接継手で溶接されるので、これは溶接されるべきものが単一のワークピースに限定されることを意図しない。

上記で説明したように、ワークピースＷを通じて電流の流れは、ワークピースＷを磁化する傾向を有し得る。これは図１Ｂに示されており、図１Ｂは、溶接中の電流の流れの故に第１の磁場Ｍ１及び第２の磁場Ｍ２が創り出されることを示している。磁場Ｍ１及びＭ２は、ワークピースを磁化させ、互いに相互作用して、溶接アークを不安定化し且つ／或いはアークブローの問題を引き起こし得る。これは図１Ｃに描写されており、そこでは、磁場によって創り出される磁力Ｆが溶接アークを溶接継手の一方の側に曲げ或いは偏向させ得る。これが起こるとき、アークは不安定になり溶接品質に有害な影響を与え得る。更に、溶接プロセスが接地接触点Ｇから離れる方向に移動するときには、これらの問題を悪化させ得る。典型的には、接地点Ｇは溶接の前に選択され、溶接作業中に変更されない。このため、電流経路Ｃ１は溶接中に相当に細長くなり且つ／或いは変化し得る。それは、抵抗、インダクタンス等のような、全体的な溶接回路パラメータを変更し得る。加えて、使用されるワークピース又は取付具内に前から存在する磁場があり得る。それは溶接中にアーク位置決め及び安定性に影響を及ぼし得る。様々の磁場はワークピース上の異なる領域で異なる大きさ及び方向を有するので、これは（生成される並びに存在する）全ての磁場が溶接中にアークと相互作用するときに特に当て嵌まる。

図２は、本考案の例示的なシステム２００を描写しており、そこでは、接地スイッチ２０１が、ワークピースＷの上の少なくとも２つの別個の接地点Ａ及びＢと、溶接電源１０１とに結合されている。電源１０１は、ＤＣ又はＡＣ溶接電源であり得る。何故ならば、実施態様をいずれの種類の電源と共にも用い得るからである。更に、本考案の実施態様は、ＭＩＧ、ＴＩＧ、ＦＣＡＷ、ＳＡＷ、ＧＭＡＷ、クラッディング等を含み得る、遂行される溶接作業の種類に限定されない。少なくとも２つの異なる電流経路Ｃ１及びＣ２が溶接中に創り出されるよう、スイッチ２０１は溶接中にワークピースの接地接触を接地点ＡとＢとの間で変更する。

溶接作業の開始に、スイッチ２０１は２つの異なる接地点Ａ及びＢのいずれか一方との接地接続を有するよう選択される。溶接中、スイッチ２０１は接地点Ａ及びＢの他方に切り替わり、接地電流経路を変更する。この切替え（スイッチング）を多数の異なる方法において制御し得る。例えば、第１の例示的な実施態様において、スイッチ２０１はトーチ１０３が特定の走行距離Ｘを走行した後に切り替えられる。そのような実施態様では、走行距離検出装置（図示せず）がトーチ１０３の走行距離を検出し、距離Ｘを走行した後、スイッチ２０１は他の接地点に切り替えられる。次に、距離Ｘを再度走行した後、スイッチ２０１は切り替わって戻される。溶接作業の進行に応じて、この切替えは繰り返される。走行距離を追跡するために使用し得る多くの異なる種類の装置がある。例えば、ロボット溶接システムが溶接トーチ１０３の（或いはワークピースＷが移動されるならばワークピースＷの）走行距離を決定し得る。次に、スイッチ２０１に命令して接地接続を変更させる。代替的に、トーチ１０３は、トーチ１０３の走行距離を追跡するようワークピースＷと接触するローラホイールを備え得る。更に他の実施態様では、トーチを支持する溶接キャリッジ組立体が走行距離を検出し、その情報を提供してスイッチ２０１を閉じ得る。

本考案の異なる例示的な実施態様において、スイッチ２０１は、所定の量の溶接時間Ｔの後に或いはある数Ｎの溶接パルスの後に接地接触点を変更する。そのような実施態様では、電源１０１が所定の量の時間Ｔの後に或いはある数Ｎのパルスの計数後にスイッチ２０１に命令してスイッチを切り替えさせるよう、電源１０１は（溶接電源の技術分野において概ね知られた）タイミング回路又はパルス計数回路を含む。例えば、幾つかの例示的な実施態様において、接地点は、０．５〜２０ｍＳの範囲内の切替時間Ｔを有する。

本考案の更に他の例示的な実施態様では、所定の量の溶接電極１０５が消費された後に切り替わるようスイッチ２０１に命令し得る。例えば、電極給送機構（図示せず）は、カウンタを備え得る。カウンタは、溶接継手に設けられる電極１０５の長さを監視し、所定の量の電極１０５が消費された後に、スイッチ２０１は活性化させられて接地接触を変更する。例えば、ワイヤ給送機構は、その駆動ロールの回転Ｒの数を監視するために、そのワイヤ給送駆動ローラ上に回転カウンタを備え得る。（特定の量の電極が消費されたことを示す）所定の数の回転の後、スイッチ２０１は活性化させられて接地位置を変更する。

本考案の例示的な実施態様では、電流が地点Ａに向けられる量が電流が地点Ｂに向けられる量と同じであるよう、電流が夫々の接地点Ａ及びＢに向けられる期間は同じである。しかしながら、他の例示的な実施態様では、それは必要でないかもしれないので、これは当て嵌まらないかもしれない。

更なる例示的な実施態様において、スイッチ２０１は溶接電源１０１と一体的に作製され、溶接ケーブルを介してワークピースＷに結合される電源１０１の出力端子に結合される。電源１０１の内部制御エレクトロニクスを含む、任意の数の方法を介して、スイッチを制御し得る。これらの制御エレクトロニクスは概ね知られており、ここで詳細に議論される必要はない。電源１０１の制御エレクトロニクスは、溶接中に所望にスイッチ２０１の切替えを制御する、カウンタ回路、タイミング回路、又は類似物を有し得る。

２つの異なる位置Ａ及びＢの間で接地位置を切り替えることによって、溶接電流は、ワークピースＷを通じる単一の経路を通じて走行しない。結果的に、溶接作業中に、結果として生じるワークピースの磁化がないか或いは殆どない。幾らかの磁化がある限りにおいて、その磁化は、異なる方向に流れる電流からの磁化によって相殺される。その上、磁場からの溶接アークに対する如何なる磁力Ｆも少なくとも２つの異なる方向の間で振動し、よって、これらの力の相殺を効果的にもたらす。この相殺効果を通じて、アークブローの発生は減少させられ、アーク安定性は向上させられる。

図２に示されるように、異なる接地点Ａ及びＢは、ワークピースＷの上で互いに離間して位置付けられる。本考案の例示的な実施態様において、接地点Ａ及びＢは、ワークピースＷの上で互いに可能な限り離れて位置付けられるべきである。これは電流経路Ｃ１及びＣ２の間の最大逸脱を保証する。電流経路Ｃ１及びＣ２が互いに接近し過ぎるならば、これは本考案の有効性を減少させ得る。これは接地接触点が溶接継手に対して溶接対象のワークピースＷの同じ側にあるならば特に当て嵌まる。例示的な接地点場所が図８に描写されている。

図８に示されるように、接地点Ａ及びＢを多数の場所に配置し得る。例えば、接地点Ａ及びＢはワークピースＷの両端に示されているが、溶接継手の同じ側に示されている。しかしながら、接地点を他の場所に配置可能であり、この構造に限定されない。例えば、接地点Ａ及びＢ’を溶接対象のワークピースＷ及びＷ’の対向する隅に配置し得る。代替的に、接地点Ａ及びＢ”が互いに交差するよう、接地点Ａ及びＢ”を溶接継手から反対側に配置し得る。

図８に示されるように、トーチ１０３から接地接触点Ａ及びＢ、Ｂ’、又はＢ”までの電流経路の間に角度αが創り出される。本考案の幾つかの実施態様において、角度αは、溶接作業中に創り出される溶接継手の全長Ｌの間でその角度が４５度未満でないように維持される。これはそれぞれの接地点への接地電流経路の間の十分な異なる角度差を保証する。溶接作業が進行するに応じて、電流経路の角度αは、トーチ１０３が接地点Ａ及びＢに対して移動するに応じて変化する。しかしながら、これらの実施態様において、角度が変化するとき、それは４５度より下に行かない。他の例示的な実施態様において、角度αは溶接中に６０度より下に行かない。留意事項として、角度αは、溶接中に溶接アークの中心及び第１の接地接触点Ａと交差する第１の線と、溶接アークの中心及び第２の接地接触点Ｂ、Ｂ’、又はＢ”と交差する第２の線との間で測定されなければならない。幾つかの例示的な実施態様では、遂行される溶接の全長Ｌに亘って上述の角度αを維持することは不要である。即ち、幾つかの実施態様では、溶接継手長Ｌの少なくとも７０％に関して、上述の角度を所望の閾より上に維持し得る。本考案の更なる例示的な実施態様では、上述の角度が溶接継手の全長Ｌに亘って４５度以上に維持されない限りにおいて、その角度は溶接継手長の残余に関して２０〜４５度の間でなければならない。

本考案の図面における、単一の破線としての電流の流れの描写は、電流の流れの方向及び向きの例示的な表現であることを意図することが記されるべきである。もちろん、電流の流れは１つの地点から他の地点へ単一の線を追跡するのではなく、むしろ図面中に描写される線と概ね一致するワークピースの領域の上を流れることが理解されよう。

図３は、本考案の他の例示的な実施態様を描写している。図３に示されるシステム３００も、少なくとも２つの異なる接地点Ａ及びＢの間を切り替えるために、スイッチ回路３０１を用いる。しかしながら、スイッチ回路３０１は、同時に両方の接地点Ａ及びＢから電源１０１に電流を供給し得る。即ち、スイッチ回路３０１は、（図２に関して上記で議論したように）交互に閉じ得る或いは同時に閉じ得る少なくとも２つのスイッチ３０３及び３０５を含む。スイッチ３０３及び３０５を同時に閉じることによって、溶接電流は、電流接地経路の間で分割される。しかしながら、電流は必ずしも等しく分割されるとは限らない。多数の電流経路は、溶接中にアーク安定化をもたらすのを助け得る。そのような実施態様では、溶接の第１の部分の間に、１つのスイッチ３０３が閉じられ、他のスイッチ３０５は開かれ、第２の部分の間に、両方のスイッチ３０３及び３０５が閉じられ、第３の部分では、第２のスイッチ３０５のみが閉じられる。そのような切替えのタイミングを上述のように制御し得る。

図４は、本考案の実施態様において用い得る例示的な溶接波形を描写している。複数の溶接パルス１〜７を備えるパルス型の波形を有する電源１０１の出力電流Ｉ_ｏｕｔが示されている。パルス１〜４での溶接中、電流はワークピースＷの上の第１の接地点Ａに進む。次に、パルス４とパルス５との間のバックグラウンド電流の間、バックグラウンドスイッチ１０１又は３０１は、パルス５〜７のために第２の接地点Ｂを電源１０１に結合するよう切り替わる。本考案の例示的な実施態様において、接地点の切替えは、溶接波形が溶接プロセスに対する影響を最小限化する地点の間で起こる。例えば、図４に示されるように、切替えは溶接波形のバックグラウンド電流の間に起こる。これは溶接作業に対する如何なる影響をも最小限化する。他の例示的な実施態様では、いつでも、溶接波形と非同期的に、接地経路を切り替え得る。例えば、パルス型の波形が用いられる実施態様では、切替えをパルシング波形と非同期的に行い得る。ＡＣ溶接波形を用いる他の例示的な実施態様では、切替えは波形内でいつでも起こり得る。幾つかの実施態様では、ＡＣ電流が切り替えられると同時にスイッチが接地経路を切り替えるように、スイッチは制御される。

図５は、本考案の他の例示的な溶接システム５００を描写している。議論した他のシステムと同様に、システム５００は、ワークピースＷを溶接するよう、トーチ１０３に結合される電源１０１を含む。同様に含められているのは、スイッチング回路５０３（切替回路）、及びＣＰＵ型の装置を含むシステムコントローラ５０１である。図示の実施態様において、ワークピースＷは、２つのよりも多くの接地点を有し、図示の実施態様では、４つの接地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する。スイッチング回路５０３は、複数のスイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤを含み、それは各々の接地点を電源１０１にそれぞれ結合する。このシステムの動作は、２つの接地点の代わりに４つの接地点を用いる点を除いて、上述のシステムと類似する。この実施態様では、電流経路ＣＰを４つの異なる接地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかに所望に切り替え得る。切替えの制御は、（タイミング、パルス等に基づき）上述のように切替えを制御する、（電源と一体的であり得る）システムコントローラ５０１によってもたらされる。更に、システムコントローラ５０１は、１つのよりも多くのスイッチを同時に閉じ得る。例えば、溶接の第１の部分では、スイッチＡ及びＣを閉じ、第２の部分では、スイッチＢ及びＤを閉じ得る。接地経路の組み合わせを所望に創り出し得る。代替的に、溶接プロセスの第１の部分の間に、地点Ｂと地点Ｃとの間で接地経路を切り替え、溶接プロセスの第２の部分の間に、地点Ａと地点Ｄとの間で接地経路を切り替え得る。

本考案の更なる実施態様では、溶接アークを概ね回転パターンにおいて移動させるよう、スイッチを時計回りに或いは反時計回りに順次的に開閉し得る。即ち、電流経路が回転パターンにおいて異なる接地点に変更するときに、これは、アークに対して作用する磁力及び電気力の故に、溶接アークを回転パターンにおいて偏向させる傾向を有し得る。接地点を回転パターンにおいて切り替えることによって、回転パターン又は所望の任意の他のパターンを模倣してアークを移動させ、それは溶接品質を強化し得る。

本考案の更なる例示的な実施態様において、スイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤは、無作為パターンにおいて閉じられる。しかしながら、無作為パターンが用いられる限りにおいて、長期間に亘って電流経路を単一の接地点に留まらせることは望ましくないかもしれない。従って、無作為なスイッチングを用いる幾つかの例示的な実施態様において、切替えは、スイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが０．５〜２０ｍＳよりも長く閉じられないような切替えでなければならない。

システムコントローラ５０１は、スイッチング回路５０３を制御するために、タイミング回路、カウンタ回路、ワイヤ給送フィードバック、ロボット溶接セルからのフィードバック等を含む、様々の手段を用い得る。

本考案の実施態様はここで図面中に描写されるような２つ又は４つの接触点の使用に限定されないことも記す。本考案の実施態様は所望に２つ又はそれよりも多くの接触点を用い得る。

図６は、本考案の更なる例示的な実施態様を描写しており、そこでは、システム６００は、溶接中にトーチ１０３から等距離なままである接地接触点Ａ及びＢを有する。図示のように、スイッチ６０１は、ワークピースＷに対して伝導的であり且つ移動可能である接触ローラ６０３に結合される。これは接触点Ａ及びＢが溶接中にワークピースＷに対して移動することを可能にする。ローラを溶接キャリッジ装置（図示せず）に固定し得るし、或いは溶接中にワークピースＷが配置される溶接セル作業表面に固定し得る。ワークピースＷが溶接されるとき、ワークピースＷ又は溶接キャリッジが移動させられる。しなしながら、トーチ１０３と地点Ａ及びＢとの間の距離及び角度が溶接中に変わらないように、伝導性ローラ６０３／６０５は接地点Ａ及びＢがワークピースＷに対して移動するのを可能にする。この構造は、溶接回路の全体的な抵抗が溶接中に有意に変化しないという付加的な利益をもたらす。もちろん、本考案の他の実施態様は、描写されるローラ６０３／６０５と異なる種類の接地点を用い得る。例えば、電気接触を維持し且つ溶接中にワークピース表面に沿う走行を可能にする伝導性接触ブッシュ又は付勢部材を用い得る。

図７Ａ及び７Ｂは、本考案の他の例示的な実施態様を描写しており、そこでは、システム７００は、溶接中に短絡を除去するのを助けるために利用される。溶接中に溶接電極１０５がワークピースＷと接触する短絡が起こり得ることが知られている。図７Ｂに示されるように、この接触を地点７０３で溶接継手の一方の側で行い得る。本考案の実施態様において、電源１０１は（既知の検出手段を通じて）短絡を検出し、スイッチ７０１に接地点を（ＢからＡに）変更させる。接地点を変更することによって、電流経路ＣＰの変更は、電極１０５の溶融部分及び溶接アークを、電極１０５が短絡させられるワークピースＷから離れる方向に付勢する（偏向させる）ことを助ける。この付勢は短絡をより迅速に除去するのを助け得る。更に、この付勢は溶接アークへのより少ないエネルギ入力で短絡を除去するのを助ける。例えば、短絡を除去するために電極を「焼き戻す」(“burn back”)よう電流の有意な増大を有することは不要であり得る。例示的な実施態様では、アークが先ず１つの側（例えば、Ｂ側）で開始され、次に、間隙を架橋するのを助けるために他の側（例えば、Ａ側）に移行される、間隙付きワークピース上でアーク溶接プロセスを開始するときに、この制御の方法を用い得る。間隙が架橋されるや否や、上述のようなアークブローを制御するために接地切替えが用いられる。

図７Ａは、溶接中に短絡が起こる例示的な波形を描写している。地点１で、溶接パルスは溶滴移行のためのピークレベルにある。例示的な地点２で、電源１０１によって短絡が検出される。アーク電流、アーク電圧を監視すること、又は徴候回路(premonition circuit)等の使用を通じることを含む、任意の数の方法において、これを行い得る。短絡の検出後、電源１０１はスイッチ７０１に電源と電流接地接触点Ｂとの間の接続を開かせ、そして、電源１０１と他の接地接触点Ａとの間の接続を閉じさせる。スイッチ７０１を変えることに加えて、電源１０１は、短絡除去パルス３を用いることのような短絡除去動作を実施し得る。アークが（短絡の除去中に）再点火するときに、アークが短絡７０３から離れる方向に偏向させられる（付勢される）傾向を有するよう、短絡除去パルス３の間、電流は他の接地点Ａに向けられる。短絡の除去後、他の溶接パルス５を導入する前に、電流はバックグラウンドレベル４に戻される。短絡７０３が除去されたことを電源１０１が検出するとき、例えば、電流がバックグラウンドレベル４に達したとき、電源は、スイッチ７０１を、短絡前の接地点（例えば、図７Ｂ中の地点Ｂ）に対して閉じられる状態に戻させる。他の例示的な実施態様において、スイッチ７０１は、新たな短絡が創り出されないことを保証するために、短絡が除去された後、ある期間に亘って、短絡除去位置に留まる。例えば、スイッチ７０１は、短絡が除去され且つ再構築されないことを保証するために、期間Ｔ又は回数Ｎのパルスに亘って短絡除去位位置に留まり得る。溶接前に期間Ｔ又は回数Ｎを予め決定し得る。

他の実施態様において、アーク不安定状態が電源１０１によって検出されるとき、電源１０１はスイッチ７０１を切り替える。例えば、短絡が切迫していることを短絡徴候回路が決定するならば、電源１０１は短絡の開始前にスイッチ７０１に接地点を変更させ得る。よって、短絡事象が起こる前からでさえも、スイッチ７０１は接地点を変更し得る。他の実施態様において、電源１０１はアーク電流の変化の速度を監視し、変化の速度が閾レベル又は範囲を超える（又は下である）ならば、それはアーク不安定性の表示であり得る。この不安定性の検出後、電源１０１は上述のようにスイッチ７０１を切り替える。

図９は、本考案に従った溶接システム９００の他の例示的な実施態様を描写している。この実施態様は、ここにおいて既述の実施態様と同様に作動するが、溶接中に創り出される磁場９０１の大きさを感知するよう溶接作業に隣接して位置付けられる少なくとも１つの磁場センサ９０３を含む。センサ（複数のセンサ）９０３は、（電源１０１０の内部にあり得る）システムコントローラ９０５に結合され、システムコントローラ９０５は、スイッチ７０１が作動させられるべきか否かを決定するために、感知した磁場強度を用いる。例えば、検出される磁場９０１の強度が閾値を超えるならば、システムコントローラ９０５は、スイッチ７０７を制御して接地点を変更する。システムコントローラ９０５は、センサ（複数のセンサ）９０３からフィードバックを受信し且つその検出磁場強度に基づきスイッチ９０７の動作を制御し得る、如何なる種類のＣＰＵ型の装置であってもよい。例示的な実施態様では、動作中、システムコントローラ９０５は、検出される磁場９０１の強度と比較される磁場強度閾レベルを決定し且つ／或いは設定する。検出される磁場強度が閾値を超えるとき、システムコントローラ９０５はスイッチ９０７に接地点を変更させる。そのようなシステムは、溶接作業に悪影響を及ぼす磁場強度の蓄積を防止する。図示の実施態様では、２つのセンサ９０３が利用され、溶接継手の両側に位置付けられる。そのような実施態様において、夫々のセンサ９０３は、溶接継手のそれらの夫々の側で磁場強度を測定し、その検出される磁場強度に基づきスイッチ９０７を再御する。例えば、溶接継手の一方の側の磁場強度が閾レベルを超えるならば、磁場の更なる蓄積を防止するために、スイッチ９０７は変更される。本考案の例示的な実施態様において、磁場強度のための閾値は、少なくとも電源１０１からの溶接電流の大きさに基づき決定される。幾つかの実施態様において、システムコントローラ９０５は、電源１０１によって提供される溶接電流に基づき閾磁場強度を決定する、よって、溶接中に変化する閾値であり得る、状態表又はルックアップ表を用い得る。他の実施態様において、閾値は一定であり得るし、溶接前の使用者入力電流設定に基づき固定し得る溶接動作のためのピーク電流設定に基づき得る。他の例示的な実施態様では、溶接されるべきワークピースの材料の種類（例えば、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウム）に基いても磁場閾値を決定し得る。他の例示的な実施態様では、溶接前に磁場定数もシステムコントローラ９０５内に入力し得る。磁場定数は、使用し得る如何なる溶接取付具又は溶接環境の磁性をも考慮に入れる使用者生成定数であり得る。固定具及び／又は溶接環境が溶接中に創り出される磁場に影響を及ぼし得ることは知られている。よって、システムコントローラ９０５は、使用者がシステムコントローラ９０５のための磁場強度閾値の決定の因子となるよう磁場定数を入力することを可能にする。

本考案の他の例示的な実施態様では、アークとの音声干渉又はアーク安定性に有害なアーク光状況を監視するシステムを用い得るし、上述されたものに類似して、検出音声又はアーク光状況に基づき接地点を切り替え得る。

本考案の例示的な実施態様を参照して本考案を具体的に図示し且つ記載したが、本考案はこれらの実施態様に限定されない。以下の請求項によって定められるような本考案の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における様々の変更を本考案に行い得ることを当業者は理解するであろう。

１パルス
２パルス
３パルス
４パルス
５パルス
５パルス
７パルス
１００溶接システム
１０１溶接電源
１０３溶接トーチ
１０５溶接電源
２００システム
２０１スイッチ
３００システム
３０１スイッチ回路
３０３スイッチ
３０５スイッチ
５００システム
５０１コントローラ
５０３スイッチング回路
６００システム
６０１スイッチ
６０３ローラ
６０５ローラ
７００システム
７０１スイッチ
７０３地点
９００システム
９０１磁場
９０３センサ
９０５コントローラ
９０７スイッチ
Ａ接地点
Ｂ’ 接地点
Ｂ” 接地点
Ｃ接地点
Ｃ１電流経路
Ｃ２電流経路
ＣＰ電流経路
Ｄ接地点
Ｆ力
Ｇ接地点
Ｌ長さ
Ｍ１磁場
Ｍ２磁場
Ｉ_ｏｕｔ出力電流
Ｎパルス数
Ｒ回転数
ＳＡスイッチ
ＳＢスイッチ
ＳＣスイッチ
ＳＤスイッチ
Ｔ期間
Ｗワークピース
Ｗ’ ワークピース
α 角度
Ｘ走行距離

Claims

溶接電極に電気的に結合される第１の出力と、スイッチング機構に電気的に結合される第２の出力とを有する、溶接電源を含み、
該溶接電源は、前記第１及び第２の出力のいずれかを通じて溶接電流を提供し、前記溶接電極を用いて少なくとも１つのワークピースを溶接し、
前記スイッチング機構は、少なくとも第１及び第２の切替位置を有し、前記第１の切替位置は、前記少なくとも１つのワークピース上の第１の位置に結合され、前記第２の切替位置は、前記少なくとも１つのワークピース上の第２の位置に結合され、該第２の位置は、前記第１の位置から離れており、
溶接中、前記少なくとも１つのワークピースを通じる間の前記溶接電流のための電流経路を変更するよう、前記スイッチング機構は前記第１及び第２の切替位置の間で切り替わる、
溶接システム。
前記スイッチング機構は、第３の切替位置を有し、前記電源の前記第２の出力は、前記第３の切替位置で、前記少なくとも１つのワークピース上の前記第１及び第２の位置の各々に同時に電気的に結合され、前記スイッチング機構は、前記第１及び第２の切替位置のうちの少なくとも一方と前記第３の切替位置との間で切り替わる、請求項１に記載の溶接システム。
前記溶接電流は、複数の電流パルス部分を含むパルス溶接電流であり、前記スイッチング機構は、前記電流パルス部分の間で、前記第１及び第２の切替位置の間で切り替わる、請求項１又は２に記載の溶接システム。
前記スイッチング機構は、前記ワークピース上の第３及び第４の位置にそれぞれ結合される、少なくとも第３及び第４の切替位置を更に含み、溶接中、前記スイッチング機構は、第１の対の前記第１、第２、第３、及び第４の切替位置と、第２の対の前記第１、第２、第３の、及び第４の切替位置との間で切り替わる、請求項１に記載の溶接システム。
溶接中に前記溶接電極付近の磁場を感知する磁場センサを更に含み、前記スイッチング機構は、前記検出される磁場に基づき、前記第１及び第２の切替位置の間で切り替わる、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の溶接システム。