JP3200612U - 改良された動作をもたらすワイヤフィーダと溶接電源との間の双方向通信 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接システムおよび溶接システムの動作を向上させるための溶接電源を提供する。【解決手段】第１のワイヤレストランシーバを有する溶接電源１３０と、第２のワイヤレストランシーバを有する溶接ワイヤフィーダ１２０と、溶接電源１３０から溶接ワイヤフィーダ１２０に電力を供給するために溶接電源１３０を溶接ワイヤフィーダ１２０に動作的に接続する溶接出力ケーブルとを含み、第１のワイヤレストランシーバ及び第２のワイヤレストランシーバは、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間で双方向通信をもたらすように構成され、第２のワイヤレストランシーバは、溶接電源１３０からの電力によって給電されるように構成される。溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の双方向通信がワイヤレスに或いは溶接出力ケーブルを通じて提供される。溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信は、溶接ワイヤフィーダでの出力電圧選択並びに溶接しないときに溶接電源が低出力電力状態に入ることを容易化する。【選択図】図１

Description

本考案は請求項１及び２に従った溶接システムに関し、請求項６及び７に従った溶接電源に関する。本考案の特定の実施態様は溶接に関する。より具体的には、本考案の特定の実施態様は溶接システムの動作を向上させる溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信のシステム及び方法に関する。

多くの従来技術の溶接システムにおいて、溶接電源の出力電圧レベルは（溶接を行っていないときの）より高い開放電圧レベルと（溶接を行っているときの）より低い電圧レベルとの間で切り換わる。溶接を行っていないときのそのようなより高い開放電圧レベルの一定の圧力は、操作者又は溶接されるべきワークピースに危険を与え得る。更に、溶接ワイヤフィーダは溶接電源によって溶接電極に提供される高電力を切り換える電気接触器を有することも多い。接触器は溶接ワイヤフィーダのコスト及び重量を増大させ、頻繁な保守を必要とする。多くの従来技術の溶接システムは、溶接ワイヤフィーダの動作用の電力をもたらすために溶接ワイヤフィーダ内の電池又は他のエネルギ貯蔵装置に依存する溶接ワイヤフィーダを用いる。そのような電池又は他のエネルギ貯蔵装置は溶接ワイヤフィーダに対する追加的なコストであり、溶接ワイヤフィーダの動作に応じて幾分早く消耗させられ得る。また、多くの従来技術の溶接システムは、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の専用の制御ケーブルに依存し、それは重量を増大させ、旅行危険を引き起こすことがあり、頻繁に修理を必要とする。

従来的な、伝統的な、提案されるアプローチの更なる制約及び不利点は、そのようなシステム及び方法と、図面を参照して本出願の残余に示されるような本考案の実施態様との比較を通じて、当業者に明らかになるであろう。

上述の制約及び不利点を克服することが目的である。この問題は請求項１及び２に従った溶接システムによって解決され、請求項６及び７に従った溶接電源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。本考案の実施態様は、溶接システムの動作を向上させるよう溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信のシステム及び方法を提供する。溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の双方向通信がワイヤレスに或いは溶接出力ケーブルを通じて提供される。溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信は、溶接ワイヤフィーダでの出力電圧選択を容易化し、溶接していないときに溶接電源がより低い出力電力状態に入ることも容易化する。

本考案の１つの実施態様は、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の方法である。方法は、溶接電源種類に対応する溶接電源識別子を、溶接電源種類である溶接電源から、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダに伝達することを含む。方法は、溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力範囲を、溶接電源識別子に応答して、溶接電源によって提供される溶接出力電位に対応する溶接出力電圧値の範囲に自動的にスケール変更することも含む。方法は、出力制御装置の現設定に対応して溶接ワイヤフィーダのディスプレイ上に溶接出力電圧値を自動的に表示することをを更に含み得る。方法は、出力制御装置の現設定を溶接ワイヤフィーダから溶接電源に伝達することも含み得る。通信をワイヤレスに或いは溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを通じる符号化信号を介して通信を行い得る。方法は、溶接出力電圧値に対応する溶接出力電位を、溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに供給する、溶接電源を更に含み得る。

本考案の１つの実施態様は、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の方法である。方法は、溶接電源種類に対応する溶接電源識別子を、溶接電源種類である溶接電源から、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダに伝達することを含む。方法は、現設定値を溶接ワイヤフィーダから溶接電源に伝達することを更に含み、現設定値は溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の現設定及び溶接電源識別子に基づく。方法は、現設定値を溶接出力電圧値に自動的に変換すること、並びに溶接出力電圧値を溶接電源から溶接ワイヤフィーダに伝達することを更に含み得る。通信をワイヤレスに或いは溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを通じる符号化信号を介して行い得る。方法は、溶接出力電圧値を溶接ワイヤフィーダのディスプレイ上に表示することも含み得る。方法は、溶接出力電圧値に対応する溶接出力電位を、溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに提供する、溶接電源を更に含み得る。

本考案の１つの実施態様は、溶接電源の電気出力を制御する方法である。方法は、溶接電源の電気出力を溶接電源の低電力状態の低出力電圧レベルに規制することを含む。方法は、溶接電源が溶接ワイヤフィーダからトリガ信号を受信するときに、溶接電源の電気出力を開放電圧レベルに規制することも含み、開放電圧レベルの大きさは、低出力電圧レベルの大きさよりも大きい。方法は、溶接電源の電気出力に電気的に接続されるワークピースと電極との間に電気アークが存在するときに、溶接電源の電気出力を溶接出力電圧レベルに規制することを更に含み、溶接出力電圧レベルの大きさは、低出力電圧レベルの大きさと開放電圧レベルの大きさとの間である。方法は、溶接電源がトリガ信号をもはや受信しないときに、溶接電源の電気出力を溶接電源の低電力状態の低出力電圧レベルに規制することも含み得る。溶接電源は溶接ワイヤフィーダからトリガ信号をワイヤレスに受信し得る。溶接電源は溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間に動作的に接続される溶接出力ケーブルを通じてトリガ信号を受信し得る。

本考案の１つの実施態様は、溶接システムである。溶接システムは第１のワイヤレストランシーバを有する溶接電源を含む。システムは、第２のワイヤレストランシーバを有する溶接ワイヤフィーダも含み、第１のワイヤレストランシーバ及び第２のワイヤレストランシーバは、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間で双方向通信をもたらすように構成される。システムは溶接電源から溶接ワイヤフィーダに電力を供給するために溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを更に含み、第２のワイヤレストランシーバは溶接電源からの電力によって給電されるように構成される。システムは、溶接ワイヤフィーダのコンピュータメモリに記憶させられる複数の較正曲線を更に含み得る。複数の較正曲線の各較正曲線は溶接電源種類に対応し、溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力範囲を、第１のワイヤレストランシーバからの溶接電源種類に対応する溶接電源識別子を受信する第２のワイヤレストランシーバに応答して、溶接出力電圧値の範囲にスケール変更するように構成される。溶接出力電圧値の範囲は、対応する溶接電源種類の溶接電源が溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに提供するように構成される溶接出力電位の範囲に対応し得る。ある実施態様によれば、溶接電源からの電力によって完全に給電されるように溶接ワイヤフィーダを構成し得る。

本考案の１つの実施態様は、溶接システムである。溶接システムは、第１のトランシーバを有する溶接電源と、第２のトランシーバを有する溶接ワイヤフィーダと、溶接電源から溶接ワイヤフィーダに電力を供給するために溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルとを含む。第２のトランシーバは、溶接電源からの電力によって給電されるように構成される。第１のトランシーバ及び第２のトランシーバは、溶接出力ケーブルを通じて溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間で双方向通信をもたらすように構成される。システムは溶接ワイヤフィーダのコンピュータメモリに記憶させられる複数の較正曲線を更に含み得る。複数の較正曲線の各較正曲線は溶接電源種類に対応し、溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力範囲を、第１のワイヤレストランシーバから溶接電源種類に対応する溶接電源識別子を受信する第２のワイヤレストランシーバに応答して、溶接出力電圧値の範囲にスケール変更するように構成される。溶接出力電圧値の範囲は、対応する溶接電源種類の溶接電源が溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに提供するように構成される溶接出力電位の範囲に対応し得る。ある実施態様によれば、溶接電源からの電力によって完全に給電されるように溶接ワイヤフィーダを構成し得る。

本考案の１つの実施態様は、低電力状態を提供する溶接電源である。溶接電源は溶接ワイヤフィーダとの双方向通信を促進するように構成されるトランシーバを含む。トランシーバはワイヤレストランシーバであり得るし、或いは溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間に動作的に接続される溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダと通信するようにトランシーバを構成し得る。溶接電源は、電気出力を提供する電気出力回路構成も含む。溶接電源は、電気出力回路構成を制御するように構成されるコントローラを更に含む。コントローラは、トランシーバがトリガ信号を受信しないときに電気出力を溶接電源の低電力状態の低出力電圧レベルに規制することによって、電気出力回路構成を制御する。コントローラは、トランシーバが溶接ワイヤフィーダからトリガ信号を受信するときに並びに電気出力回路構成に電気的に接続されるワークピースと電極との間に電気アークが存在しないときに電気出力を開放電圧レベルに規制することによっても、電気出力回路構成を制御する。開放電圧レベルの大きさは、低出力電圧レベルの大きさよりも大きい。コントローラは、トランシーバが溶接ワイヤフィーダからトリガ信号を受信するときに並びに電気出力回路構成に電気的に接続されるワークピースと電極との間に電気アークが存在するときに電気出力を溶接出力電圧レベルに規制することによって、電気出力回路構成を更に制御する。溶接出力電圧レベルの大きさは、低出力電圧レベルの大きさと開放電圧レベルの大きさとの間である。ある実施態様によれば、溶接電源の低出力状態は、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダを十分に給電する電力を供給するように構成される。溶接電源の好適実施態様によれば、トランシーバはワイヤレストランシーバである。更なる好適実施態様によれば、トランシーバは、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間に動作的に接続される溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダと通信するように構成される。更なる好適実施態様によれば、低電力状態は、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダを十分に給電する電力を供給するように構成される。

本考案の例示の実施態様の詳細は、以下の記述及び図面からより完全に理解されるであろう。

溶接電源と溶接ワイヤフィーダとを有する溶接システムの例示的な実施態様を概略的に示すブロック図である。

図１の溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の第１の例示的な実施態様を機能的に示すブロック図である。

図１及び図２の溶接電源及び溶接ワイヤフィーダの第１の例示的な実施態様を概略的に示すブロック図である。

図１及び図２の溶接電源及び溶接ワイヤフィーダの第２の例示的な実施態様を概略的に示すブロック図である。

図１の溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の方法の第１の例示的な実施態様を示すフローチャートである。

２つの異なる溶接電源の種類である２つの溶接電源の２つの較正曲線の例示的な実施態様を示すグラフである。

図１の溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の方法を示す第２の例示的な実施態様を示すフローチャートである。

図１の溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信の第２の例示的な実施態様を機能的に示すブロック図である。

図８の溶接電源の例示的な実施態様を概略的に示すブロック図である。

図９の溶接電源の動作の例示的な実施態様を示すタイミング図である。

以下は本開示内で用い得る例示的な用語の定義である。全ての用語の単数形態及び複数形態が各意味の内に入る。

ここにおいて用いられるとき、「ソフトウェア」又は「コンピュータプログラム」は、コンピュータ又は他の電子装置に機能、作用、及び／又は挙動を所望の方法において遂行させる、１つ又はそれよりも多くのコンピュータ読取可能な及び／又は実行可能な命令を含むが、それらに限定されない。動的にリンクされたライブラリからの別個のアプリケーション又はコードを含むルーチン、アルゴリズム、モジュール、又はプログラムのような様々の形態において、命令を具現し得る。独立型（スタンドアローン）プログラム、関数呼出し、サーブレット、アプレット、アプリケーション、メモリ内に記憶される命令、オペレーティングシステムの一部、又は他の種類の実行可能な命令のような様々の形態においても、ソフトウェアを実施し得る。当業者は、ソフトウェアの形態が、例えば、所望のアプリケーションの仕様、それが動作する環境、及び／又は設計者／プログラマ等の要望に依存することを理解するであろう。

ここにおいて用いられるとき、「コンピュータ」又は「処理要素」又は「コンピュータ装置」は、データを記憶し、抽出し、且つ処理し得る、任意のプログラムされる或いはプログラム可能な如何なる電子装置をも含むが、それらに限定されない。「非揮発性のコンピュータ読取可能な媒体」は、ＣＤ−ＲＯＭ、取外可能なフラッシュメモリカード、ハードディスクドライブ、磁気テープ、及びフロッピー（登録商標）ディスクを含むが、それらに限定されない。

ここにおいて用いられるとき、「コンシューマブル溶接パッケージ」は、コンシューマブル溶接ワイヤのドラム、コンシューマブル溶接ワイヤのボックス、コンシューマブル溶接ワイヤのスプール、コンシューマブル溶接ワイヤのパレット、又はそれらの均等物を指すが、それらに限定されない。

ここにおいて用いられるとき、「溶接工具」は、溶接ガン、溶接トーチ、又は溶接電源によって提供されるコンシューマブル溶接ワイヤに電力を提供する目的のためにコンシューマブル溶接ワイヤを受け入れる任意の溶接装置を指すが、それらに限定されない。

ここにおいて用いられるとき、「溶接電源識別子」は、溶接電源の種類を示すコード、信号、情報、又はデータを指し、溶接電源の溶接出力電圧範囲がワイヤフィーダに知られることを可能にするために用いられる。

ここにおいて用いられるとき、「出力制御装置」は、操作者が溶接電源によってもたらされるべき所望の溶接出力電位を選択することを可能にする溶接ワイヤフィーダ内の装置を指す。出力制御装置は、ポテンシオメータ及びエンコーダを含み得るが、それらに限定されない。

ここにおいて用いられるとき、「溶接出力電位」は、溶接電源によってもたらされる実際の溶接出力電圧を指す。

ここにおいて用いられるとき、「現設定」は、現時点での溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力状態を指す。

ここにおいて用いられるとき、「現設定値」は、現時点での溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力状態の値を指す。

ここにおいて用いられるとき、「溶接出力ケーブル」は、溶接電源から溶接ワイヤフィーダに電力をもたらすよう、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間に接続し得る電気ケーブルを指す。溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信のためにも溶接出力ケーブルを用い得る。

ここにおいて用いられるとき、「符号化信号」は、符号化された情報をその上に有する電気信号を指す。

ここにおいて用いられるとき、「電気出力」は、溶接電源の電気出力回路又は出力ポートを指し得るし、或いは溶接電源の電気出力回路又は出力ポートによって提供される電力、電圧、又は電流を指し得る。

ここにおいて用いられるとき、「開放電圧」(“open circuit voltage”)は、溶接していないときに並びに低電力状態にないときに溶接電源の電気出力によってもたらされる電位を指す。

ここにおいて用いられるとき、「トリガ信号」は、溶接工具のトリガが活性化されたことを示す、溶接ワイヤフィーダから溶接電源にもたらされる信号、データ、又は情報を指す。

ここにおいて用いられるとき、「ワイヤレストランシーバ」は、無線周波数手段、赤外手段、又は有線伝送路を必要としない他の手段を介して双方向通信を提供し得る、送信機及び受信機構成を指す。

ここにおいて用いられるとき、「トランシーバ」は、有線伝送路を介して他の装置との双方向通信を提供し得る、送信機及び受信機構成を指す。

ここにおいて用いられるとき、「コンピュータメモリ」は、コンピュータ又は処理要素によって抽出し得るデジタルデータ又は情報を記憶するように構成される記憶装置を指す。

ここにおいて用いられるとき、「較正曲線」は、入力値の範囲から出力値の範囲へのマッピング、変換、又はスケーリングを指す。ここでは、「マッピング」、「変換」、及び「スケーリング」という用語、並びにそれらの派生形を交換可能に用い得る。

ここにおいて用いられるとき、「電気出力回路」は、溶接のために電気出力電力を供給することに直接的に関連する溶接電源内の回路を指す。

ここにおいて用いられるとき、「コントローラ」は、様々の出力信号又はデータに応答して溶接電源の電気出力を制御することに含まれる論理回路及び／又は処理要素並びに関連ソフトウェアを指す。

ここでは、「信号」、「データ」、及び「情報」という用語を交換可能に用い得るし、デジタル形態又はアナログ形態にあり得る。

図１は、溶接電源１３０と、溶接ワイヤフィーダ１２０とを有する、溶接システム１００の例示的な実施態様の概略的なブロック図を例示している。システム１００は、溶接工具１４０や、例えば、コンシューマブル溶接パッケージ１１０（消耗溶接パッケージ）の形態の、コンシューマブル溶接ワイヤ１１５（消耗溶接ワイヤ）の源も含み得る。溶接電源１３０は溶接ワイヤフィーダ１２０に動作的に接続され、溶接ワイヤフィーダ１２０は溶接工具１４０に動作的に接続される。ワイヤフィーダ１２０はコンシューマブル溶接ワイヤ１１５をコンシューマブル溶接パッケージ１１０から溶接工具１４０に送る。溶接電源１３０は溶接ワイヤフィーダ１２０を介して電力を溶接工具１４０に供給する。例えば、ワークピースを溶接する目的のために、溶接工具１４０で溶接ワイヤ１１５に電力を適用し得る。本考案の実施態様によれば、溶接ワイヤフィーダ１２０は前記溶接電源１３０からの電力によって十分に電力供給されるように構成される。ワイヤフィーダ１２０はバッテリ又は他のエネルギ蓄積装置を電力源として用いない。

図２は、図１の溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信の第一の例示的な実施態様を例示する機能的なブロック図である。溶接ワイヤフィーダ１２０は、ディスプレイ１２１（例えば、液晶ディスプレイ）、ユーザーインターフェース１２２（例えば、キーパッド又はＤＩＰスイッチ）、出力制御装置１２３（例えば、ポテンシオメータ又はエンコーダ装置に動作的に接続されるダイアル又はノブ）、及びコンピュータメモリ１２５を含む。出力制御装置１２３は、溶接電源１３０によって供給され且つ溶接ワイヤフィーダ１２０を介して溶接工具１４０で溶接ワイヤ１１５に印可されるべき溶接出力電圧を設定し或いは選択するために、操作者によって用いられる。実施態様によれば、選択される溶接出力電圧を操作者に提示するために、ディスプレイ１２１を用い得る。

図２を参照すると、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間で双方向通信が行われる。例えば、溶接電源１３０は溶接電源識別子（ＩＤ）を溶接ワイヤフィーダ１２０に伝達し得る。溶接電源ＩＤはワイヤフィーダ１２０が動作的に接続される溶接電源１３０の種類をワイヤフィーダ１２０に特定する。ワイヤフィーダ１２０はここにおいて後述するような溶接電源ＩＤを用い得る。本考案の代替的な実施態様によれば、操作者はユーザーインターフェース１２２を介して溶接電源ＩＤ又は種類を手作業で入力し得る。

更に、溶接ワイヤフィーダ１２０は出力制御装置の現設定（例えば、出力制御装置のポテンシオメータからの電圧値又は出力制御装置のエンコーダからのエンコーダ値）を溶接電源１３０に伝達し得る。溶接電源１３０は現設定をここにおいて後述するように用い得る。また、溶接電源１３０は溶接出力電圧値を溶接ワイヤフィーダ１２０に伝達し得る。溶接出力電圧値は、ここにおいて後述するように、出力制御装置１２３の現設定に対応し得る。溶接出力電圧値をワイヤフィーダ１２０のディスプレイ１２１上に表示し得る。

図３は、図１及び図２の溶接電源１３０及び溶接ワイヤフィーダ１２０の第１の例示的な実施態様の概略的なブロック図を例示している。溶接電源１３０は、ワイヤレストランシーバ３３４を含み、溶接ワイヤフィーダ１２０は、ワイヤレストランシーバ３２４を含む。トランシーバ３２４及び３３４は、それぞれ、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間で情報をワイヤレスに送受信するように構成される。例えば、図２を再び参照するとワイヤレストランシーバ３２４及び３３４を介して、溶接電源ＩＤ、出力制御装置の現設定、及び溶接出力電圧値を伝達し得る。ワイヤレストランシーバ３２４及び３３４は、例えば、無線周波数（ＲＦ）トランシーバであり得る。例えば赤外（ＩＲ）トランシーバのような他の種類のワイヤレストランシーバも同様に可能である。

電力が溶接出力ケーブル３１０を介して溶接電源１３０から溶接ワイヤフィーダ１２０に供給される。しかしながら、図３の実施態様では、溶接出力ケーブル３１０は溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信のために用いられない。本考案の実施態様によれば、溶接ワイヤフィーダ１２０内のワイヤレストランシーバ３２４は、溶接出力ケーブル３１０を通じて溶接電源１３０によって供給される電力によって給電される。他の実施態様では、溶接ワイヤフィーダ１２０全体が溶接電源１３０からの電力によって完全に給電されるように構成される。更に、溶接出力ケーブル３１０を通じて溶接電源１３０によって供給される電力は、溶接のために溶接工具１４０で溶接ワイヤ１１５に溶接出力電位をもたらすためにも用いられる。

図４は、図１及び図２の溶接電源１３０及び溶接ワイヤフィーダ１２０の第２の例示的な実施態様の概略的なブロック図を例示している。溶接電源１３０はトランシーバ４３４を含み、溶接ワイヤフィーダ１２０はトランシーバ４２４を含む。トランシーバ４２４及び４３４は、それぞれ、溶接出力ケーブル３１０を通じて溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間で情報を送受信するように構成される。例えば、図２を再び参照すると、トランシーバ４２４及び４３４を介して、溶接電源ＩＤ、出力制御装置の現設定、及び溶接出力電圧値を、それぞれ、溶接出力ケーブル３１０を通じて電気信号４１０として伝達し得る。

再び、電力は溶接出力ケーブル３１０を介して溶接電源１３０によって溶接ワイヤフィーダ１２０に供給される。しかしながら、溶接出力ケーブル３１０は、図４の実施態様において、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信のためにも用いられる。本考案の実施態様によれば、溶接ワイヤフィーダ１２０内のトランシーバ４２４は、溶接出力ケーブル３１０を通じて溶接電源１３０によって供給される電力によって給電される。他の実施態様によれば、溶接ワイヤフィーダ１２０全体が溶接電源１３０からの電力によって完全に給電されるように構成される。更に、溶接電源１３０によって溶接出力ケーブル３１０を通じて溶接ワイヤフィーダ１２０に供給される電力は、溶接のために溶接工具１４０で溶接ワイヤ１１５に溶接出力電位をもたらすためにも用いられる。

図５は、図１の溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信の方法５００の第１の例示的な実施態様のフローチャートである。方法５００のステップ５１０において、溶接電源種類に対応する溶接電源識別子（ＩＤ）が、ＩＤによって特定されるような溶接電源種類である溶接電源から、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダに伝達される。方法５００のステップ５２０において、溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力範囲が、溶接電源ＩＤに応答して、溶接電源によってもたらされる溶接出力電位の範囲に対応する溶接出力電圧値の範囲に自動的にスケール変更される(scaled)。

方法５００のステップ５３０において、出力制御装置の現設定に対応する溶接出力電圧値が、溶接ワイヤフィーダのディスプレイ上に自動的に表示される。方法５００のステップ５４０において、出力制御装置の現設定が溶接ワイヤフィーダから溶接電源に伝達される。方法５００のステップ５５０において、溶接出力電圧値に対応する溶接出力電位が、溶接電源を溶接ワイヤフィーダに接続する溶接出力ケーブル３１０を通じて、溶接電源によって溶接ワイヤフィーダに提供される。

本考案の１つの実施態様によれば、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信は、例えば、図３の実施態様に従って、ワイヤレスに達成される。本考案の他の実施態様によれば、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信は、例えば、図４の実施態様に従って、溶接出力ケーブル３１０を通じて達成される。

図２を参照すると、方法５００の一例として、溶接電源１３０は溶接ワイヤフィーダ１２０に溶接電源ＩＤを伝達し得る。溶接ワイヤフィーダ１２０はＩＤを受信して読み取り、溶接ワイヤフィーダ１２０のコンピュータメモリ１２５内に記憶される較正曲線を選択するためにＩＤを用いる。較正曲線は、出力制御装置１２３の出力範囲を、溶接のために溶接電源１３０によって提供される溶接出力電位の範囲に対応する溶接出力電圧値の範囲に、どのようにスケール変更し、マッピングし、或いは変換するかを、溶接ワイヤフィーダ１２０に効果的に知らせる。例えば、較正曲線の各々は、アドレス指定し得るルックアップ表の形態であり得る。

例えば、出力制御装置１２３が、溶接電源１３０によって給電されるときにポテンシオメータに亘って印可される−５ＶＤＣ及び＋１０ＶＤＣの電圧を有するポテンシオメータを含むならば、溶接ワイヤフィーダ１２０は、溶接電源１３０によって提供される溶接出力電位の範囲と均等である溶接電源のための較正曲線に基づき、−５ＶＤＣから＋１０ＶＤＣの範囲を＋１０ＶＤＣから＋８０ＶＤＣの範囲にスケール変更し得る。従って、ポテンシオメータ出力が、例えば、＋５ＶＤＣを示すように、操作者が出力制御装置１２３のダイアル又はノブ（又はそれらの均等物）を回すならば、較正曲線を適用する溶接ワイヤフィーダ１２０は、例えば、＋５０ＶＤＣの溶接出力電圧値を表示し得る。

更に、出力制御装置１２３の＋５ＶＤＣの設定が出力制御装置の現設定として溶接電源１３０に伝達されるとき、溶接電源１３０内のコントローラは、溶接時に溶接出力ケーブル３１０を通じて＋５０ＶＤＣの溶接出力電位を溶接ワイヤフィーダ１２０にもたらすよう溶接出力電位を規制するように構成される。

図６は、２つの異なる溶接電源種類である２つの溶接電源（溶接電源Ａ及び溶接電源Ｂ）の２つの較正曲線の例示的な実施態様を例示するグラフである。図６から分かるように、較正曲線は、例えば、（溶接電源Ａに関して）直線的であり、（溶接電源Ｂに関して）非直線的であり得る。再び、各溶接電源種類は、ここにおいて議論する目的のために溶接ワイヤフィーダ内に記憶し得る、その独自の較正曲線を有し得る。本考案の代替的な実施態様によれば、溶接電源１３０は、代わりに、その較正曲線を溶接ワイヤフィーダ１２０に伝達し得る。そのような代替的な実施態様において、溶接ワイヤフィーダは様々の種類の溶接電源のために複数の較正曲線を記憶する必要はない。代わりに、溶接電源１３０はそのコンピュータメモリ１３５内に単一の較正曲線を記憶し得る。

図７は、図１の溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信の方法７００の第２の例示的な実施態様のフローチャートである。図５の方法５００において、較正曲線は溶接ワイヤフィーダ１２０内にある。図７の方法７００において、較正曲線は溶接電源１３０内にある。

方法７００のステップ７１０において、溶接電源種類に対応する溶接電源識別子（ＩＤ）が、ＩＤによって特定されるような溶接電源種類である溶接電源から、溶接電源に動作的に接続される溶接ワイヤフィーダに伝達される。方法７００のステップ７２０において、溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の現設定値が溶接ワイヤフィーダから溶接電源に伝達され、現設定値は溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の現設定及び溶接電源ＩＤに基づく。即ち、溶接ワイヤフィーダは、出力制御装置の出力範囲を、溶接電源ＩＤに基づき、溶接電源が溶接ワイヤフィーダから見ることを予期する範囲にスケール変更し或いは変換するように構成される。

方法７００のステップ７３０において、溶接電源は現設定値を溶接出力電圧値に自動的に変換する。ある実施態様によれば、溶接電源は変換を達成するために較正曲線を利用する。方法７００のステップ７４０において、溶接出力電圧値は溶接電源から溶接ワイヤフィーダに伝達される。方法７００のステップ７５０において、溶接出力電圧値は溶接ワイヤフィーダのディスプレイに表示される。方法７００のステップ７６０において、溶接電源は、溶接出力電圧値に対応する溶接出力電位を、溶接電源を溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルを通じて、溶接ワイヤフィーダに提供する。再び、溶接電源内のコントローラが、溶接出力電位を、溶接ワイヤフィーダからの現設定値に基づき、溶接時に溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに提供するために、溶接出力電位を規制するように構成される。

本考案の１つの実施態様によれば、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信は、例えば、図３の実施態様に従って、ワイヤレスに達成される。本考案の他の実施態様によれば、溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信は、例えば、図４の実施態様に従って、溶接出力ケーブル３１０を通じて達成される。

方法７００の一例として、図２を再び参照すると、溶接電源１３０は溶接電源ＩＤを溶接ワイヤフィーダ１２０に伝達し得る。溶接ワイヤフィーダ１２０は、ＩＤを受信して読み取り、そのＩＤ及び出力制御装置１２３の現設定を用い、出力制御装置１２３のエンコーダ出力を現設定値（例えば、３ＶＤＣ）に変換する。再び、溶接ワイヤフィーダ１２０は、出力制御装置１２３の出力範囲を、溶接電源ＩＤに基づき、溶接電源１３０が溶接ワイヤフィーダ１２０から見ることを予期する範囲（例えば、０〜５ＶＤＣ）にスケール変更し或いは変換するように構成される。次に、現設定値（例えば、３ＶＤＣ）は溶接ワイヤフィーダ１２０から溶接電源１３０に伝達され、溶接電源１３０は、較正曲線を用いて、現設定値を溶接出力電圧値（例えば、５０ＶＤＣ）に変換する。

一般的には、溶接電源ＩＤは、出力制御装置１２３のエンコーダ出力をどのように変換し或いはスケール変更するかを溶接ワイヤフィーダ１２０に知らせ、溶接電源１３０内のコントローラが、溶接出力電位を、溶接ワイヤフィーダ１２０からの現設定値に基づき、溶接時に溶接出力ケーブルを通じて溶接ワイヤフィーダに提供するために、溶接出力電位を規制するように構成される。再び、図７の方法７００において、較正曲線は溶接電源１３０内にある。図５の方法５００において、較正曲線は溶接ワイヤフィーダ１２０内にある。溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信はワイヤレスに（例えば、図３を参照）或いは溶接出力ケーブル３１０を通じて（図４を参照）行われる。溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間に別個の制御装置又は通信ケーブルは不要である。

図８は、図１の溶接電源１３０と溶接ワイヤフィーダ１２０との間の通信の第２の例示的な方法を例示する機能的なブロック図である。溶接システムの操作者が溶接を行うことを欲するとき、操作者は溶接工具１４０のトリガ１４１を押し得る。トリガ１４１を押すや否や、図３及び図４に関してここで前述したようにワイヤレスに或いは溶接出力ケーブルを通じて、トリガ信号が溶接ワイヤフィーダ１２０から溶接電源１３０に伝達される。

図９は、図８の溶接電源１３０の例示的な実施態様の概略的なブロック図を例示している。溶接電源１３０は溶接ワイヤフィーダ１２０との双方向通信をワイヤレスに促進するように構成される。代替的に、代わりに、溶接電源１３０は溶接出力ケーブル３１０を通じた溶接ワイヤフィーダ１２０との双方向通信を促進するように構成される（図４を参照）。溶接電源１３０は、トランシーバ３３４に動作的に接続されるコントローラ９１０や、コントローラ９１０に動作的に接続され且つ電気出力９３０をもたらす電気出力回路構成９２０も含む。本考案の実施態様によれば、電気出力９３０は溶接出力ケーブル３１０に動作的に繋がるように構成される。

ある実施態様によれば、コントローラ９１０及び電気出力回路構成９２０は、当該技術分野において周知であるように、波形発生器、パルス幅変調器、インバータ回路構成及び／又チョッパ回路構成、論理回路構成及び／又は処理要素及び関連ソフトウェア、及びコンピュータメモリを含む。しかしながら、コントローラ９１０及び電気出力回路構成は、図１０に関して記載されるように、ある実施態様によれば、低電力状態をもたらすように構成される。

図１０は、図９の溶接電源１３０の動作を例示するタイミング図１０００の例示的な実施態様である。タイミング図１０００は、トリガ信号１０１０に対して溶接出力を示している。溶接工具１４０のトリガ１４１が活性化され、トリガ信号１０１０が溶接電源１３０で受信される前に、溶接電源１３０は低電力状態にあり、電気出力は低出力電圧レベル１０２０（例えば、１５ＶＤＣ）であるように規制される。低電力状態において、溶接電源１３０は、ある実施態様によれば、溶接ワイヤフィーダ１２０全体に給電するのに十分な電力（例えば、４アンペアで１５ＶＤＣ）をもたらし得る。

トリガ１４１が活性化され、トリガ信号１０１０が溶接電源１３０によって受信されるときであるが、アークを点火するために消耗電極がワークピースに近接して位置付けられる前に、溶接電源１３０は開放電圧（ＯＣＶ）状態にあり、電気出力は開放電圧（ＯＣＶ）レベル１０３０（例えば、８０ＶＤＣ）に規制される。ＯＣＶレベル１０３０の大きさは、低出力電圧レベル１０２０の大きさよりも大きい。ある実施態様によれば、ＯＣＶレベル１０３０は消耗電極とワークピースとの間のアークを開始するのに十分であるが、低出力電圧レベル１０２０は十分ではない。更に、ＯＣＶレベル１０３０は溶接ワイヤフィーダ１２０に給電するのに更に十分である。

消耗電極とワークピースとの間にアークが点火され、トリガ信号１０１０が依然として存在するとき、溶接電源１３０は溶接状態にあり、電気出力は選択的な溶接出力電圧レベル１０４０（例えば、５０ＶＤＣ）に規制される。溶接出力電圧レベル１０４０の大きさは、低出力電圧レベル１０２０の大きさと開放電圧レベル１０３０の大きさとの間にある。溶接工具１４０のトリガ１４１が解放され、トリガ信号１０１０が消え失せると、溶接電源１３０は再び低電力状態になり、電気出力は再び低出力電圧レベル１０２０（例えば、１５ＶＤＣ）に規制される。

図１０に示されるように、溶接電極とワークピースとの間で電気的短絡が起こるならば、短絡のときの間に、溶接出力は０ＶＤＣの短絡電圧１０５０になる。短絡が解消されると、溶接出力は低出力電圧レベル１０２０に戻る。低電力状態を提供することによって、溶接電源は、溶接電源の電気出力での開放電圧の存在を最小限化することによって、操作者又は溶接されるべきワークピースに対して提示される電気的危険を低減させ或いは排除し得る。トリガ信号を溶接ワイヤフィーダから溶接電源にワイヤレスに或いは溶接出力ケーブルを通じて伝達することによって、トリガ信号のための別個のケーブルは不要である。更に、ここにおいて記載するような低電力状態を提供することによって、溶接電源によって提供される高電力を切り換えるための電気的接触器は溶接ワイヤフィーダにおいて不要であり得る。

安全機能として、溶接電源が溶接ワイヤフィーダとの通信を失うならば（例えば、トリガ信号の喪失）、低電力状態に自動的に戻るように溶接電源を構成し得る。本考案の代替的な実施態様によれば、トリガ信号はＯＦＦ信号によって補完される。即ち、溶接電源は初期的にトリガ信号を受信してＯＣＶ状態又は溶接状態に入ることを命令し、次に、別個のＯＦＦ信号信号を受信して低電力状態に戻るよう命令する。

要約すれば、溶接システムの動作を向上させる溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信のシステム及び方法を開示する。溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の双方向通信がワイヤレスに或いは溶接出力ケーブルを通じて提供される。溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間の通信は溶接ワイヤフィーダでの出力電圧選択並びに溶接を行わないときに溶接電源が低出力状態に入ることを容易化する。更に、溶接電源は溶接ワイヤフィーダを動作する電力を提供し、溶接ワイヤフィーダ内のバッテリ又は何らかの他のエネルギ蓄積装置の必要を排除し、電源及び溶接ワイヤフィーダが有意な距離だけ分離されているときでさえも、溶接電源と溶接ワイヤフィーダとの間のロバストな（頑強な）双方向通信を可能にし得る。

付属の請求項において、「包含する」(“including”)及び「有する」(“having”)という用語は、「含む」(“comprising”)という用語の普通語の均等物として用いられ、「その場合」(“in which”)という用語は、「そこにおいて」(“wherein”)と均等である。その上、付属の請求項において、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上方」、「下方」、「底」、「頂」等の用語は、印として用いられるに過ぎず、それらの物体に数字的又は位置的な制約を課すことを意図しない。更に、付属の請求項の制限は、ミーンズ・プラス・ファンクション形態において記述されず、そのような請求項の制限が「〜のための手段」の後に更なる構成のない機能の記述が続く成句を明示的に用いない限り且つそのような成句を明示的に用いるまで、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２第６パラグラフに基づき解釈されることを意図しない。ここにおいて用いられるとき、単数形において引用され且つ不定冠詞が先行する要素又はステップは、そのような排除が明示的に記述されない限り、複数の前記要素又はステップを排除しないように解釈されなければならない。更に、本考案の「１つの実施態様」の言及は、引用される特徴を同様に含む追加的な実施態様の存在を排除するよう解釈されることを意図しない。その上、逆のことが明示的に陳述されない限り、特定の特性を有する要素又は複数の要素を「含む」、「包含する」、又は「有する」実施態様は、その特性を有さない追加的なそのような要素を含み得る。その上、同等の又は類似の要素を有するものとして特定の実施態様を示し得るが、これは例示の目的のためであるに過ぎず、請求項中で特定されない限り、そのような実施態様は必ずしも同一の要素を有する必要はない。

ここにおいて用いられるとき、「〜し得る」(“may”)及び「〜され得る」(“may be”)という用語は、一連の状況における発生、特定の特性、特徴、又は機能の保有の可能性を示し、且つ／或いは修飾される動詞と関連する能力、容量、又は可能性のうちの１つ又はそれよりも多くを表現することによって他の動詞を修飾する。従って、「〜し得る」及び「〜され得る」の使用は、一部の状況においては、修飾される用語が適切でなく、可能でなく、或いは適していないことがあり得ることを考慮しながら、修飾される用語が、表示される能力、機能、又は使用に明らかに適切である、可能である、或いは適していることを示す。例えば、一部の状況では、ある事象又は能力を予期し得るが、他の状況では、その事象又は能力は起こり得ない−この区別は「〜し得る」及び「〜され得る」という用語によって捕らえられる。

この書面の記載は、最良モードを含めて本考案を開示するために、並びに当業者が如何なる装置又はシステムをも作製し且つ使用すること並びに如何なる組み込まれる方法をも遂行することを含めて本考案を実施することを可能にするために、実施例を用いる。本考案の特許可能な範囲は請求項によって定められ、当業者の心に思い浮かび得る他の実施例を含み得る。そのような他の実施例が請求項の文字通りの言語と異ならない構造的要素を有するならば、或いはそれらが請求項の文字通りの言語と僅かに異なる均等構成を含むならば、それらは請求項の範囲内にあることを意図する。

本出願の請求される主題を特定の実施態様を参照して記載したが、当業者は、請求される主題の範囲から逸脱することなく様々の変更を行い得ること、並びに均等物で置換し得ることを理解するであろう。加えて、請求される主題の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を請求される主題の教示に適合させるために、多くの変更を行い得る。従って、請求される主題は開示の特定の実施態様に限定されず、請求される主題は付属の請求項の範囲内に入る全ての実施態様を含むことを意図する。

１００ 溶接システム
１１０ 溶接パッケージ
１１５ 溶接ワイヤ
１２０ 溶接ワイヤフィーダ
１２１ ディスプレイ
１２２ ユーザーインターフェース
１２３ 出力制御装置
１２５ コンピュータメモリ
１３０ 電源
１３５ コンピュータメモリ
１４０ 溶接工具
１４１ トリガ
３１０ 出力ケーブル
３２４ ワイヤレストランシーバ
３３４ ワイヤレストランシーバ
４１０ 電気信号
４２４ トランシーバ
４３４ トランシーバ
５００ 方法
５１０ ステップ
５２０ ステップ
５３０ ステップ
５４０ ステップ
５５０ ステップ
７００ 方法
７１０ ステップ
７２０ ステップ
７３０ ステップ
７４０ ステップ
７５０ ステップ
７６０ ステップ
９１０ コントローラ
９２０ 出力回路構成
９３０ 電気出力
１０００ タイミング図
１０１０ トリガ信号
１０２０ 出力電圧レベル
１０３０ 開放電圧（ＯＣＶ）レベル
１０４０ 出力電圧レベル
１０５０ 短絡電圧

Claims (7)

1. 第１のワイヤレストランシーバを有する溶接電源と
   第２のワイヤレストランシーバを有する溶接ワイヤフィーダと、
   前記溶接電源から前記溶接ワイヤフィーダに電力を供給するために前記溶接電源を前記溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルとを含み、
   前記第１のワイヤレストランシーバ及び前記第２のワイヤレストランシーバは、前記溶接電源と前記溶接ワイヤフィーダとの間で双方向通信をもたらすように構成され、
   前記第２のワイヤレストランシーバは、前記溶接電源からの電力によって給電されるように構成される、
   溶接システム。
2. 第１のトランシーバを有する溶接電源と、
   第２のトランシーバを有する溶接ワイヤフィーダと、
   前記溶接電源から前記溶接ワイヤフィーダに電力を供給するために前記溶接電源を前記溶接ワイヤフィーダに動作的に接続する溶接出力ケーブルとを含み、
   前記第２のトランシーバは、前記溶接電源からの電力によって給電されるように構成され、前記第１のトランシーバ及び前記第２のトランシーバは、前記溶接出力ケーブルを通じて前記溶接電源と前記溶接ワイヤフィーダとの間で双方向通信をもたらすように構成される、
   溶接システム。
3. 前記溶接ワイヤフィーダのコンピュータメモリ内に記憶させられる複数の較正曲線を更に含み、前記複数の較正曲線の各較正曲線は、溶接電源種類に対応し、前記第１のトランシーバ又は第１のワイヤレストランシーバから溶接電源種類に対応する溶接電源識別子を受信する前記第２のトランシーバ又は第２のワイヤレストランシーバに応答して、前記溶接ワイヤフィーダの出力制御装置の出力範囲を溶接出力電圧値の範囲にスケール変更するように構成される、請求項１又は２に記載の溶接システム。
4. 溶接出力電圧値の前記範囲は、前記対応する溶接電源種類の溶接電源が前記溶接出力ケーブルを通じて前記溶接ワイヤフィーダに供給するように構成される溶接出力電位の範囲に対応する、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の溶接システム。
5. 前記溶接ワイヤフィーダは、前記溶接電源からの電力によって完全に給電されるように構成される、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。
6. 低電力状態を提供する溶接電源であって、
   溶接ワイヤフィーダとの双方向通信を促進するように構成されるトランシーバと、
   電気出力を提供する電気出力回路構成と、
   コントローラとを含み、
   該コントローラは、
   前記トランシーバがトリガ信号を受信しないときに、前記電気出力を前記溶接電源の低電力状態の低出力電圧レベルに規制することによって、
   前記トランシーバが溶接ワイヤフィーダからトリガ信号を受信するときに並びに前記電気出力回路構成に電気的に接続されるワークピースと電極との間に電気アークが存在しないときに、前記電気出力を開放電圧レベルに規制することによって、並びに
   前記トランシーバが溶接ワイヤフィーダからトリガ信号を受信するときに並びに前記電気出力回路構成に電気的に接続されるワークピースと電極との間に電気アークが存在するときに、前記電気出力を溶接出力電圧レベルに規制することによって、
   前記電気出力回路構成を制御するように構成され、
   前記開放電圧レベルの大きさは、前記低出力電圧レベルの大きさよりも大きく、
   前記溶接出力電圧レベルの大きさは、前記低出力電圧レベルの大きさと前記開放電圧レベルの大きさとの間である、
   溶接電源。
7. 溶接していないときに低電力レベルを出力するように構成される溶接電源であって、トリガ信号を受信するまで開放電圧又は溶接出力電圧を生成しないように更に構成される、溶接電源。

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