JP3203386U

JP3203386U - 一定溶滴サイズのための可変極性パルス

Info

Publication number: JP3203386U
Application number: JP2015600146U
Authority: JP
Inventors: ヘンリー，ジュダー，ビー; ピーターズ，スティーブン，アール
Original assignee: リンカーングローバル，インコーポレイテッド
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2024-03-13
Also published as: WO2014140748A2; US20140263241A1; DE202014010590U1; US10040142B2; CN105209205B; CN105209205A; WO2014140748A3

Abstract

【課題】電気アーク溶接機を提供する。【解決手段】ワークピースと該ワークピースに向かって前進する溶接ワイヤとの間の間隙を通る負極性成分を有する高周波電流パルスを生成するコントローラを備えた高速スイッチング電源を含む。溶融金属溶滴が、溶接サイクルの負極性部分の間、迅速に生成される。溶接制御が、負極性部分の間のパラメータを積分して所望量のエネルギーがいつ溶接ワイヤにおいて発生したかを判定することを含む。このエネルギーは、ワークピースへの一貫性のある溶滴移行のために、所望の溶滴のサイズに関連付けられる。【選択図】図６

Description

本考案は、ガスメタルアーク溶接（ＧＡＭ）プロセスを用いる電気アーク溶接の分野に関し、より具体的には、高周波の一連のパルスを生成して溶接プロセスを構成する一連の溶接サイクルを形成するＧＭＡＷ電気アーク溶接機に関する。さらに具体的には、本考案は、請求項１のプリアンブルに記載の電気アーク溶接機に関する。

参照による援用
下記の特許文献は、本出願の対象事項に関連する情報を含み、そのまま本明細書において参照により援用される：２０１１年１１月９日申請の米国特許出願第１３／２９３１０３号、２０１１年１１月９日申請の米国特許出願第１３／２９３１１２号、２０１２年７月６日申請の米国特許出願第１３／５４３５４５号、２０１２年７月２０日申請の米国特許出願第１３／５５４７４４号、２０１２年９月２４日申請の米国特許出願第１３／６２５１８８号、及び２０１３年３月７日申請の米国特許出願第１３／７８８４８６号。

電気アーク溶接において、普及している一溶接プロセスはパルス溶接であり、パルス溶接は主に、ソリッドワイヤ電極を周辺のシールドガスと共に使用する。ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、例えば金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接は、間隔を空けられたパルスを使用する。このパルスは、前進するワイヤ電極の端部を最初溶解し、それから、ワイヤの端部からアークを通じてワークピースへ溶融金属を進ませる。溶融金属の球状のかたまり又は溶滴が、パルス溶接プロセスの各パルス周期の間に移行される。

交流電流（ＡＣ）溶接は、パルス波形の中の負極性部分の間、負電流を含み得る。負極性部分は、ワイヤの端部に非常に迅速に溶融溶滴を築くことがあり、制御するのが難しいことがある。適応的な制御方法は、通常、極性にかかわらず、波形についての長期間の移動平均を見ていて、任意の個別の溶滴のサイズは、サイクルごとに変動する可能性がある。溶滴の形成に続くパルスピークは、実際の溶滴がより小さいとしても、予期される最大のあり得る溶滴を移行するほど十分大きくなければならない。この状況は、例えば、スパッタリング、外観不良及び過度の熱と共に、一貫性のない溶滴移行をもたらすおそれがある。

一実施形態において、電気アーク溶接機が、ワークピースと該ワークピースに向かって前進する溶接ワイヤとの間の間隙を通る高周波パルスを生成するコントローラを備えた高速スイッチング電源と、高周波パルスの形と高周波パルスの極性とを定義する波形発生器とを含み、上記波形発生器は、間隙を通るアークからのフィードバックを感知し、フィードバックの関数が所定値に達したときに負極性部分を終了する。

本考案のさらなる実施形態、特徴及び利点が、続きの説明、図面及び請求項において与えらえる。本考案の説明は、何らかの形で請求項に使用される言葉又は請求項若しくは本考案の範囲を限定するものではない。請求項に使用される言葉はすべて、その最大限の通常の意味を有する。

添付図面には、本考案の実施形態が示され、添付図面は、本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成するものであり、上記で与えられた本考案の全体的説明及び以下に与えられる詳細な説明と共に、本考案の実施形態を例示する役割を果たす。
本考案の一実施形態を実行する例示的な溶接機についての例示的な組み合わせられたブロック図及びシステムアーキテクチャである。本考案の一実施形態における例示的なモータコントローラの例示的回路図である。本考案の一実施形態における例示的な可変極性スイッチの例示的回路図である。本考案の一実施形態における別の例示的な可変極性スイッチの別の例示的回路図である。正極性の効果と負極性の効果とを示す例示的な溶接アークの図である。高周波パルスと負極性成分とを例示的な溶滴状態と共に示す例示的電流グラフである。高周波パルスと負極性成分とを示す例示的な電力グラフ及び電流グラフである。本考案の一実施形態において使用される高周波パルスと負極性成分との例示的特徴を示す例示的電流グラフである。負極性成分を含む例示的特徴を有する例示的な高周波パルスを得るための例示的なロジック図及びフローチャートである。例示的な負極性成分の終了を判定するための例示的なロジック図及びフローチャートである。例示的な負極性成分の終了を判定するための別の例示的なロジック図及びフローチャートである。本考案の一実施形態を実行する例示的な溶接機についての別の例示的な組み合わせられたブロック図及びシステムアーキテクチャである。例示的なワークポイントを組み込んだ例示的な波を示す例示的ブロック図である。ワークポイントを含む例示的なルックアップテーブルである。例示的な短絡とその後の負極性成分とを示す例示的な波形グラフである。別の例示的な短絡と別のその後の負極性成分とを示す別の例示的な波形グラフである。

次に図面を参照するが、図面は単に本考案の例示的実施形態を示す目的のものであり、本考案を限定する目的のものではない。図１は、一般的標準構成を有する例示的な溶接機Ａを開示している。溶接機Ａは、高速スイッチング電源１０、例えばインバータ又はバックコンバータなどを含み、入力整流器１２と、可変極性スイッチ１６によって電流パルスを電極Ｅに向ける出力変圧器１４とを備える。この実施形態において、上記電源は、パルスの電流を調節する。しかしながら、他の実施形態において、高周波パルスを定義するために、電圧、又は電圧と電流との組み合わせが調節されてもよい。例示的な可変極性スイッチ１６が、図３Ａと関連して以下により詳細に説明される。電極Ｅは、ワイヤ２０、例えばアルミニウムワイヤなどを含み、ワイヤ２０は、スプール又はドラム２２から来て、モータ３２の動作を通じてフィーダ３０によってワークピースＷに向かって前進する。モータ３２は、モータコントローラ３１で制御される。例示的なモータコントローラが図２に示されており、これにおいて、パルス幅変調器３４が、フィードバックタコメータ３６と演算増幅器４０との指示下で、モータ３２の、ゆえにフィーダ３０のスピードを制御し、演算増幅器４０は、タコメータ３６からの入力４２を、ライン４４上のレベルの形式のコマンドワイヤ送給スピード（ＷＦＳ）信号と比較する。他のモータコントローラ３１が使用されてもよい。

図１に戻ると、アルミニウム電極又はワイヤＥがワークピースＷに向かって前進するとき、ひと続きの電流パルスによって間隙ｇにわたってアークが生成される。この電流パルスには、パルスピーク、バックグラウンド電流及び負極性電流を含み得る。

次に、例示的な電源を参照すると、そのインバータ段階はスイッチング型インバータ１０を含み、このインバータ１０は、ローカルの電力線に従い５０又は６０Ｈｚの周波数を有する三相電圧源Ｌ１−Ｌ３から電力を供給される。ＡＣ入力電圧は、整流器１２によって整流されてＤＣリンク１１が提供され、ＤＣリンク１１はインバータ１０の入力に向けられる。出力、又はインバータ１０の負荷は、変圧器１４であり、変圧器１４は、一次巻線１５ａ及び二次巻線１５ｂとワークピースＷに接続されたセンタータップ１７とを有する。二次巻線１５ｂは可変極性スイッチ１６に向けられて、可変極性スイッチ１６は、電極ＥとワークピースＷとに接続される出力ライン２４、２６を生成する。

可変極性スイッチ１６は、出力ライン２４、２６上の極性信号を切り替える能力がある任意のスイッチングデバイスであってよく、例えば、本明細書においてそのまま参照により援用される米国特許出願第１３／７８８４８６号に記載のものであってもよい。例えば、図３Ａは、正の整流器回路２８を備えた例示的な可変極性スイッチ１６を示している。この整流器回路２８はダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を有し、正の出力端３８と負の出力端４６とを生成し、これら出力端３８及び４６は出力スイッチングネットワーク４８に接続される。出力スイッチングネットワーク４８は、２つのトランジスタ型スイッチＳＷ１及びＳＷ２を含んでもよく、このスイッチは、一般に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の形態であり、ベースライン５５、５６上のロジックに従ってオン及びオフにすることができる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフであるときに高い電圧を放散させるために、スナバネットワーク５７、５８がスイッチＳＷ１、ＳＷ２にわたって接続される。他の構成のスイッチングネットワーク、例えば、図３Ｂに示され以下に論じられるスイッチングネットワーク４８’などが使用されてもよい。ネットワーク４８は、２００アンペアを実質的に超える大きい溶接電流を脈動させるために使用されてもよい。単一の出力インダクタ７２が、正パルスセクション７４と負パルスセクション７６とに分割される。こうして、電極ＥとワークピースＷとに接続された出力ライン２４、２６に、ＡＣ電流が生成される。ベース制御ライン５５、５６上のロジックを連続して交互にすることによって、電極ＥとワークピースＷとを含む溶接回路に対して高周波交流電流が印加される。ＡＣ周波数は、ロジックがベース制御ライン５５、５６上で交互になる頻度によって決定される。これらライン上のロジックは、例えば波形発生器又は波成形器８０の中のマイクロプロセッサにより処理されるソフトウェアプログラム又はサブルーチンによって発生してもよく、以下により詳細に説明される。

図３Ｂは、全波ブリッジを用いた別の例示的な可変極性スイッチ１６’を示している。出力スイッチングネットワーク４８’が、４つのトランジスタ型スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４を含んでもよく、これらスイッチは、ベースライン５５、５６上のロジックに従いオン及びオフにすることができる。ＳＷ１及びＳＷ２がオンであるとき、電極Ｅは正であり、ＳＷ３及びＳＷ４がオンであるとき、電極Ｅは負である。ネットワーク４８’は、２００アンペアを実質的に超える高い溶接電流を脈動させるために使用されてもよい。こうして、電極ＥとワークピースＷとに接続された出力ライン２４、２６に、ＡＣ電流が生成される。ベース制御ライン５５、５６上のロジックを連続して交互にすることによって、電極ＥとワークピースＷとを含む溶接回路に対して高周波交流電流が印加される。ＡＣ周波数は、ロジックがベース制御ライン５５、５６上で交互になる頻度によって決定される。これらライン上のロジックは、例えば波形発生器又は波成形器８０の中のマイクロプロセッサにより処理されるソフトウェアプログラム又はサブルーチンによって発生してもよく、以下により詳細に説明される。

図１に戻ると、アーク電流がセンサ５２によって読み出されて、ライン５２ａにアーク電流をＩ_ａを表す電圧信号が生成される。同様の方法で、アーク電圧がセンサ５４によって読み出されて、ライン５４ａ上にアーク電圧Ｖ_ａを表す電圧信号が生成される。標準的技法によれば、処理装置、例えばコントローラ６０及び波成形器又は発生器８０として表される装置等は、電源１０に接続されてフィードバックの電流Ｉ_ａ及び／又は電圧Ｖ_ａに従いパルスを作成する。例えば、コントローラ６０は、１００ｋＨｚを上回る周波数を有する発振器により駆動されるパルス幅変調器を含んでもよい。パルス幅変調器は、発振器の各出力の間、電流パルスを生み出すことができる。パルス幅は、電流パルスの振幅を決定する。溶接サイクルの間の電流のレベルは、パルス幅変調器からの多くのパルスを含む。

これまでに説明したとおり、例示的な溶接機Ａは、電流パルスの波の形を制御するコントローラ６０及び波成形器８０と、スイッチング及び極性を制御する波成形器８０及び可変極性スイッチ１６とを備えた溶接機であり、これら双方が間隙ｇにおける溶接サイクルを定義することに寄与し、これにより溶接アークが生成される。コントローラ６０は、ライン７０において波成形器８０からコマンド信号を受信する。ライン７０上の電圧は、溶接プロセスの電流パルスのプロファイル、形及び／又は輪郭を決定する。上記構成は、例えば、リンカーンエレクトリックカンパニーのＰｏｗｅｒＷａｖｅブランド、具体的には、例えば、ＰｏｗｅｒＷａｖｅＳ３５０、Ｓ５００、Ｒ３５０、Ｒ５００、ＳｕｐｅｒＧｌａｚｅ、ＳｕｐｅｒＡｒｃ及びＢｌｕｅＭａｘによって普及している。

本考案によれば、波成形器８０は、ライン７０上の信号を制御して、溶接プロセスに使用される高周波パルスを成形する。図８に示され以下により詳細に説明される制御ロジック９０は、ロジック、ソフトウェア又はルーチンを繰り返し起動して繰り返しの溶接サイクルを生成する。いくつかの実施形態において、波成形器８０は、制御ロジック９０と、所望の波形を生成する任意の他のロジックとを含み得る。上記で説明されたとおり、電極ＥとワークピースＷとにわたる溶接回路に印加される高周波交流電流を生成するために、波成形器８０は、制御ライン５５、５６上のロジックを制御して交互する極性の電流を生成する。さらに、上記で言及されたとおり、様々な実施形態において、高周波パルスは、電流、電圧、又は非線形結合を含む電流と電圧との組み合わせによって調節されてもよい。

パルスのうち部分の極性を正と負との間で変えることで、溶接の間に生成される熱のより良好な制御を可能にすることができる。正極性の電流により生成されるアークと負極性の電流により生成されるアークとは、カソード及びアノードのふるまい及び特性が同じではないため、溶接の間にいくらかの差を提示する。具体的には、溶接の間、カソードにおいて発生する熱とアノードにおいて発生する熱とは、かなり異なる。電流の極性が反転される（例えば、正から負に、あるいは負から正に切り替えられる）とき、アノードとカソードとは交換され、このことはこれら領域の熱特性を反転させる。

図４は、例示的な溶接アークの図を示しており、溶接波形又はパルス波のうち正極性部分の間の例示的なアークと負極性部分の間の例示的なアークとにおける差のいくつかを強調している。一般に、溶接はワークピースに熱を常に加えるが、溶接サイクルのうち負極性部分は、正極性部分より少ない熱をワークピースＷのたまりに加える。正極性部分の間、アーク１１１はたまり１１２にわたって広がり、広い領域を加熱する。正電極Ｅの側では、アーク１１１は溶滴１１３の底部に集中する。電流が溶滴１１３を通って流れ、その関連する磁気ピンチ力が液状溶滴１１３に作用し、ゆえに最終的に電極ＥからワークピースＷへと溶滴を引っ張る。しかしながら、負極性部分の間、アーク１１５はたまり１１６の中心に集中して、その端を冷やし、凝固させ始める。負電極Ｅの側では、アーク１１５は電極Ｅの端部のより広くを覆い、大きい溶融金属溶滴１１７を加熱する。こうして、電流の多くは溶滴１１７を通って流れず、その関連するピンチ力は液状溶滴１１７に印加されず、ゆえに溶滴は電極Ｅの端部に垂れ下がり、大きくなる。この大きい液状溶滴１１７は、次の正極性パルスピークでワークピースＷに移行される。

負極性では、熱が電極Ｅの中で増大されるため、電極Ｅのバーンオフ（burn-off）レートが増加し、このことはさらに、溶接たまりを冷やす。したがって、電流が正極性を有するときは、熱のほとんどはワークピースＷの溶接たまりへと放散され、あるいは吸収される。電流が負極性を有するときは、熱の多くは電極Ｅへと放散され、あるいは吸収され、ワークピースＷの溶接たまりへと放散される熱はかなり少なくなる。

図５は、本考案の例示的一実施形態による例示的なパルス波形ＰＷを表している。具体的には、図５は、負極性成分１２０を有する簡素化された溶接波形又はパルス波ＰＷを、電極Ｅの溶滴形成とワークピースＷへの溶着とについてのローマ数字Ｉ〜ＶＩでラベル付けられた様々な段階の図と共に示している。図５は、パルス波ＰＷの完全な溶接サイクルを示しており、これにおいて、波形サイクルは、ピークパルス部分１２２、負極性部分１２０及びバックグラウンド部分１２４を有する。図示される実施形態において、ピークパルス部分１２２は、パルス波ＰＷサイクルについての最大電流レベルを有する波形サイクルの部分であり、通常、パルス波ＰＷの溶滴移行部分を表す。通常のパルス溶接波形において、ピーク部分１２２及びバックグラウンド部分１２４は、波形がピークパルス部分１２２及びバックグラウンド部分１２４だけを交互に行うように組み合わせられてもよい。こうした実施形態において、バックグラウンド部分１２４は、ピーク部分１２２の前に、電極Ｅの溶解を始めて溶融溶滴を形成するのに使用される。上記実施形態において、電極Ｅの端部は比較的小さい溶滴を形成し始める。当初の溶解が少量であることは、いくつかの溶接用途において有利であり得る。さらに、ピークパルス部分１２２の前に（溶解を増加させるために）電極Ｅの端部における電流を増加させることは、このプロセスの間にワークピースＷへと結局のところ入力されてしまうさらなるエネルギーと熱との理由で、望ましくない場合がある。ゆえに、本考案の実施形態は、負極性部分１２０を有する電流パルス波ＰＷを採用し、負極性部分１２０は、例えば、ピークパルス部分１２２とバックグラウンド部分１２４との間にある。簡素化のため、図面に示される実施形態は、負極性部分１２０、ピークパルス部分１２２及びバックグラウンド部分１２４を定義することを含む電流調節を利用する。他の実施形態において、パルスＰＷは、パルス波ＰＷのうちの部分、例えば、負極性部分１２０、ピークパルス部分１２２及びバックグラウンド部分１２４などを定義するのに、電圧、又は電圧と電流との組み合わせを用いて調節されてもよい。

図５に示されるとおり、一例示的なパルス波ＰＷは、ピークパルス部分１２２の後に負極性部分１２０を含む。Ｉに示されるとおり、電流の流れが反対の（負の）方向であるため、アークＡは、他方の極性（正）の間とは異なる形又はプロファイルを有する。詳細には、図４に関連して上記で言及されたとおり、負極性においては、電極Ｅの端部から外側へ焦点を合わせられるのではなく、電極Ｅのより広くを包むアークＡを電流は生成する。アークＡを電極Ｅの上方へ伸ばすことによって、電流を増加させることなく、電極Ｅのより多くの表面領域が熱せられ、ゆえにより多くの熱が電極Ｅに入力される。このため、図ＩＩに示されるとおり、電極Ｅの端部の溶解が増し、さらにより大きい溶融溶滴Ｄが電極Ｅの端部に生成される。さらに、このより大きい溶滴Ｄは、１）溶接電源によるエネルギー使用の増加なしに、２）ワークピースＷに移行される熱がより少ない状態で、生成される。ＩＩＩ及びＩＶに示されるとおり、負極性部分１２０に続いてバックグラウンド部分１２４が実施され、その後にピークパルス部分１２２が続く。ローマ数字ＩＶ乃至ＶＩには、完全なパルスピーク部分１２２の影響、溶滴ＤをワークピースＷに効果的に移行することが示されており、その後、負極性部分１２０が繰り返される。ローマ数字ＩＶ及びＶは、溶滴ＤのワークピースＷへの移行の間に電極Ｅに作用するピンチ力を表している。負極性部分１２０を有するパルス波ＰＷを採用する実施形態は、溶滴Ｄを移行するのに必要とされるエネルギーの量を減らし、電極Ｅからパルスサイクルごとに移行される消耗ワイヤの量を増やし、かつ／あるいはワークピースＷに移行される熱の量を減らすことが可能である。

他の実施形態において、パルス波ＰＷの様々な部分のシーケンスは異なってもよい。例えば、バックグラウンド部分１２４は、負極性部分１２０の前にあってもよい。さらに、本考案のいくつかの例示的実施形態において、負極性部分１２０はピークパルス部分１２２の直後又はバックグラウンド部分１２４の直前の時間にされる必要はなく、これら部分の中間に間欠的な電流部分が挿入されてもよいことに留意する。こうした実施形態において、間欠的な電流部分は、バックグラウンド部分１２４の電流レベルにおけるものであってもよく、比較的短い継続時間を有してもよい。他の実施形態において、間欠的な部分における電流レベルは、電流の極性をより良好に切り替えることを可能にするように、バックグラウンド部分１２４より低くてもよい。間欠的な部分の継続時間は、溶滴Ｄの生成とワークピースＷへの移行とに干渉しない任意の継続時間であってよい。

図５には、負極性部分１２０の間の電流の大きさがバックグラウンド部分１２４と同じ大きさを有し、ただし反対の極性を有するところの本考案の一実施形態が示されている。しかしながら、他の本考案の例示的実施形態において、負極性部分１２０の間の電流は、バックグラウンド部分１２４の電流と異なる大きさを有してもよい。

さらに、図５に示される例示的なパルス波ＰＷは、同一の継続時間Ｔを有する負極性部分１２０を用いて示されている。負極性部分１２０は、電極Ｅの端部に非常に迅速に溶滴Ｄを築き得る。一貫性のない継続時間Ｔは、より多くの又はより少ない時間がより多くの又はより少ないエネルギーを電極Ｅに吸収させるであろうため、一貫性のない溶滴Ｄのサイズをもたらす可能性があり、このことは、形成される溶滴Ｄのサイズと溶滴Ｄを移行するパルスピーク１２２の能力とに直接影響する。負極性部分１２０の間に電極Ｅによって吸収されるより多くのエネルギーが、より大きい溶滴Ｄをもたらすことになる。

図５には示されていないが、アーク長又は電圧における変動が、負極性部分１２０の間に電極Ｅにより吸収されるエネルギーの量に影響する可能性もある。負極性部分１２０の間の電流の大きさと継続時間Ｔとが維持されるとしても、電圧における変動は、溶滴Ｄのサイズ変動をもたらすことになる。具体的に、アーク長又は間隙ｇの増加は、アークを通る電流を維持するように電圧の増加をもたらすことになる。負極性部分１２０の間の電圧の増加は、継続時間Ｔの増加と同様に、より多くのエネルギーが電極Ｅとより大きい溶滴Ｄとに吸収されることをもたらす。溶滴Ｄの形成に続くピークパルス部分１２２は、実際の溶滴がより小さいとしても、予期される最大のあり得る溶滴Ｄを移行するほど十分大きくなければならない。一貫性のない溶滴Ｄのサイズは、ピークパルス部分１２２が種々のサイズの溶滴を移行するよう最適化されはしないため、一貫性のない溶滴移行をもたらす。通常、適応的な制御方法は波形についての長期間の移動平均を見ており、任意の個別の溶滴Ｄのサイズはサイクルごとに変動する可能性があるため、適応的な制御方法は上記の状況を制御するのには不十分である。

溶滴Ｄのサイズは、負極性部分１２０の間に電極Ｅにより吸収されるエネルギーに直接比例することが見出されている。間隙ｇにおけるアークからの又はそれに関するフィードバックに基づいて、負極性部分１２０の間に吸収されるエネルギーの量は、負極性部分１２０の間の電力の積分（integral）を計算することによって、
∫［部分１２０の間の電力］＝
∫［（部分１２０の間の電流）］＊［（部分１２０の間の電圧）］
で決定されてもよい。

例えば、図１の溶接機を参照すると、間隙ｇにおけるアークに関するフィードバックについて、測定値Ｉ_ａ及びＶ_ａは（信号５２ａ、５４ａを介して）波成形器８０が利用可能であり、
∫［部分１２０の間の電力］＝
∫［部分１２０の間のＩ_ａ＊Ｖ_ａ］
である。

負極性部分１２０の間の電力の積分を計算することで、溶接機が、例えば波成形器８０を介して、アーク長又は電圧における変動の間も含め、パルス波ＰＷの負極性部分１２０の間に形成される溶滴Ｄのサイズを信頼して制御することが可能になる。具体的に、継続時間Ｔを有する図５の負極性部分１２０は、負極性部分の間の電力の積分により決定されるとおりの所望のエネルギーが電極Ｅによって吸収されたときに負極性部分を終了する制御システムで置換されてもよい。

図６は、電流調節される一実施形態及び例示的な電力グラフと、関連する例示的なパルス波ＰＷ’の電流グラフとを示している。上記で言及されたとおり、他の実施形態において、電圧、又は電圧と電流との組み合わせが、パルス波を定義するために調節されてもよい。電力のグラフはより低い電圧部分とより高い電圧部分とを含み、このことは、例えば、アーク長又は間隙ｇの変動によって引き起こされる可能性がある。図６に示されるとおり、負電力部分１３０、１３２は、異なる大きさ１４０、１４２をそれぞれ有する。具体的に、負電力部分１３０は、相対的により低い電圧に関連付けられ、より小さい電力の大きさ１４０を有する。対照的に、負電力部分１３２は、相対的により高い電圧に関連付けられ、より大きい電力の大きさ１４２を有する。電力は、より高い電圧部分の間により大きい大きさを有するため、電極Ｅ上の溶滴Ｄは、より高い電圧部分の間、より速くエネルギーを吸収することによってより速く形成されることになる。

波形のうち負極性部分の間の電力を積分することで、電極Ｅと溶滴Ｄとのエネルギー吸収が判定され、管理されてもよい。溶滴Ｄのサイズが所望のサイズ又は「設定点」に維持されることを保証するために、電圧における変動の間でさえも、所望のエネルギーレベル又はジュールレベルが、例えば電力を積分することにより測定され、達せられたとき、負極性部分が停止もされてよい。例えば、より高い電圧に関連付けられた負極性部分（例えば、１３２）は、より低い電圧に関連付けられた負極性部分（例えば、１３０）よりすぐに終了される。図６を参照すると、
Ｘ＝ワット単位での電力（Ｉ_ａ＊Ｖ_ａ）；
∫Ｘ＝ワット＊秒又はジュール単位での総エネルギー；及び
Ｙ＝所望の溶滴Ｄのサイズに相関するジュール単位での所望のエネルギー
である。

図６に示されるとおり、実際のエネルギーレベル∫Ｘは、負極性部分１６０、１６２の間の電圧における差に起因したこれら部分についての異なる継続時間の後、所望のエネルギーレベルＹに達する。∫Ｘが所望のエネルギーレベルＹに達するとき、パルス波ＰＷ’の負極性部分は、より低い電圧部分の間の継続時間１６０の後の１５０において、及び、より高い電圧部分の継続時間１６２の後の１５２において停止される。ゆえに、より低い電圧部分の間に電極Ｅ上に形成される溶滴Ｄとより高い電圧部分の間に電極Ｅ上に形成される溶滴Ｄとは、同じサイズになる。こうして、パルス波ＰＷ’の負極性部分は、電圧（及び電流）の変動にかかわらず、溶滴Ｄが所望のサイズに達したときに停止される。

他の実施形態において、電圧計算は、溶滴Ｄがいつ所望のサイズに達したかを判定するのに使用されてもよい。例えば、電流が既知であるとき、電圧の積分が使用されてもよい。

本考案の例示的実施形態において、負極性部分の継続時間は、例えば、１００マイクロ秒〜２０ミリ秒に及んでもよい。他の例示的実施形態において、負極性部分は、溶接サイクルのうち例えば０．３％乃至５０％の範囲内の継続時間を有する。

図７に示されるパルス波ＰＷ’電流グラフは、電流調節を用いて波成形器８０に溶接サイクルを制御させることによって達成される例示的一実施形態である。パルス波ＰＷ’の特定の形が、図８に示される制御ロジック９０の波形特徴により定義される。該特徴は波形の正極性部分と負極性部分とを含み、これらの部分は（上記で論じられた）制御ライン５５、５６を介して可変極性スイッチ１６を利用することによって達成される。他の実施形態において、同様のパルス波が、電圧、又は電流と電圧との組み合わせの調節を用いて達成される。

図７に示される実施形態の例示的なパルス１１０は、２０〜４００Ｈｚの範囲の周波数において波成形器８０によって生成される。例えば、この周波数は、溶融アルミニウムの溶滴レートを用いてパルスレートを最適化することを目指して選択されてもよい。パルスレートは、溶接の熱と溶接たまりにおける熱とに寄与する。これら２つの側面は協調させてもよい。各パルスは、制御された傾き１１０ａを有する上昇部分と、図示されるすべてのパルスについて同一であるピーク電流（Ｉ_ＰＥＡＫ）１１０ｂと、電流レベルがピーク状態にある時間であるピーク時間部分１１０ｃと、下降部分１１０ｄと、負部分の時間１１０ｈの負電流（Ｉ_ＮＥＧ）部分と、パルス又は負電流成分により中断されないときは一定であるバックグラウンド電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）部分１１０ｅとを有する。上昇時間１１０ａは、ピーク時間１１０ｇに含まれる。ピーク電流１１０ｂ、ピーク時間１１０ｇ及び周期１１０ｆは同一のままであるが、パルスがピーク電流（Ｉ_ＰＥＡＫ）１１０ｂにある時間の量は、上昇部分１１０ａの傾きによって決定づけられる。図７には示されていないが、負極性成分の形には、負電流（Ｉ_ＮＥＧ）への下降と負電流からの上昇とに関連付けられた様々な傾きを含んでもよい。さらに、負極性部分は、パルス波ＰＷ’の中のいずれの場所に導入されてもよい。上記で論じられたとおり、負部分の継続時間１１０ｈは、電力の変動の原因となるように変動してもよい。図７は、パルス波ＰＷ’内の負部分の時間の変動性を表すように、異なる負部分の時間１１０ｈ、１１０ｈ’を示している。

図８に示されるとおり、例示的な制御ロジック９０が提供されて、図７の例示的なパルス波ＰＷ’を生成する。制御ロジック９０は、例えば、ロジック、ソフトウェア又はサブルーチンとして具現化されてもよく、その動作を定義するデータテーブルを利用してもよい。例えば、以下に図１３と関連してより詳細に説明されるとおり、種々の指定されたワイヤ送給スピード（wire feed speeds）ＷＦＳについて、ワークポイント（workpoints）が確立されてもよい。このワークポイントは、例えばパルス波ＰＷ’の特徴を定義し、この特徴は、上記ワイヤ送給スピードＷＦＳに関して最適化される。様々な他の特徴が、任意の特定のワークポイントの基準として使用されてもよい。このロジックは、例えばリンカーンエレクトリックの溶接開発ロジックプログラムなどのソフトウェアプログラムにおいて具現化されてもよく、上記ロジックプログラムは、溶接専用の状態ベースのロジックツリーである。他の状態ベースのプログラムと同様に、ロジックは、ある状態においてある機能を実行することができ、例えば、３００アンペアにおいて電流を出力してもよく、条件チェックが真になったら（例えば、ピークタイマ＞＝２ミリ秒）、ロジックは（条件チェックに定義されている）次の状態に分岐する。こうした状態変化は、非常に速く生じる可能性があり、ルーチンをハードプログラムする必要やＰＣボードを変更する必要なく、比較的複雑なロジックを合わせてひと続きにしてもよい。

図８において、例示的なロジック９０は、ステップ１２４、１２６、１２８、１２９及び１３０によって定義される。ステップ１２４により示されるとおり、パルスはある傾きでの上昇電流を有し、この傾きは時間ｔＲ１において終わる。それから、ステップ１２６に示されるとおり、ピーク電流部分Ｐ１が時間ｔＰ１まで実施される。その後、ステップ１２８により示されるとおり、時間ｔＳ１までスピード１において指数関数的減衰が存在する。それから、ステップ１２９に示されるとおり、∫Ｘが所望のエネルギーレベルＹに達するまで、負電流Ｎ１が実施される。ここで、Ｘは、負電流Ｎ１の間のワット単位での電力（Ｉ_ａ＊Ｖ_ａ）であり、Ｙは、所望の溶滴Ｄのサイズに相関するジュール単位での所望のエネルギーである。∫Ｘ＞Ｙのときの時間がｔＮ１であり、すなわち、負電流Ｎ１が終了するときである。上記で論じられたとおり、所望の負エネルギー（Ｙ）に達するのにかかる時間は、例えば電圧の変動に起因して変動するため、時間ｔＮ１はサイクルごとに変動してもよい。ブロック又はステップ１３０により示されるとおり、バックグラウンド電流Ｂ１は時間ｔＢ１まで維持される。例えば、ｔＢ１＝ｔ_{ＰＥＲＩＯＤ}−ｔＲ１−ｔＰ１−ｔＳ１−ｔＮ１であり、すなわち、他のパルスパラメータが実施された後の残された時間である。上記で言及されたとおり、バックグラウンド電流は、図７に示された溶接プロセス実施形態全体にわたって一定に維持される。ブロック１２４、１２６、１２８、１２９及び１３０は、図７に示されるパルスプロファイル又はパルス波ＰＷ’を表すように特定の順序で示されているが、これらのブロックにより表される特徴は、このシーケンス又は構成に限定されない。上記特徴の多くの他の組み合わせが、様々なパルス波ＰＷと溶接サイクルプロファイルとを形成するのに使用されてもよい。例えば、ブロック１２９と１３０とは入れ替えられてもよく、そうすると、ロジック９０により生成されるパルス波ＰＷは、負電流Ｎ１の前にバックグラウンド電流Ｂ１を採用することになる。さらに、他の上昇又は下降の特徴が、例えば負電流Ｎ１と共に、パルス波ＰＷに組み込まれてもよい。

上記で論じられたとおり、所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられた負のエネルギーレベル（Ｙ）を負極性部分がいつもたらしたかを判定するために、様々な計算が使用されてもよい。例えば、電流が既知であるとき、電圧の積分が使用されてもよい。図９は例示的なロジック３００を示しており、ロジック３００は、例えば、図８に示されるブロック１２９のサブルーチンであってもよく、負極性部分又は電流Ｎ１をいつ終了すべきかを積分計算に基づいて決定することができる。ステップ３０２において、負極性部分が開始される。ステップ３０４に示されるとおり、負電流Ｎ１の間、ロジック３００は、溶滴Ｄのサイズに寄与するエネルギーを示す測定されたパラメータＸの積分を計算する。例えば、上記で論じられたとおり、Ｘは、既知の電流の間の電力（以下に図１０に関連してより詳細に具体的に論じられる）又は電圧であってもよい。ステップ３０６において、ロジック３００は、Ｘの積分（∫Ｘ）を、所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられたエネルギーの量に対応する所定の所望のエネルギー値Ｙと比較する。∫ＸがＹにまだ達していない場合、ロジック３００は、∫ＸがＹに達するまでループにおいて、ステップ３０４において∫Ｘを計算してステップ３０６において∫ＸをＹと比較することを続ける。∫ＸがＹに達したとき、すなわち、所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられた所望のエネルギーレベルが達せられたとき、ロジック３００は負極性又は負電流Ｎ１を終了する。

一実施形態において、上記で論じられたとおり、Ｘは、負電流Ｎ１の間のワット単位での電力（Ｉ_ａ＊Ｖ_ａ）である。図１０は、例示的なロジック４００を示しており、ロジック４００は、例えば、図８に示されるブロック１２９のサブルーチンであってもよく、負極性部分又は電流Ｎ１をいつ終了すべきかを電力計算の積分に基づいて決定することができる。ステップ４０２において、負極性部分が開始される。ステップ４０４において、負電流Ｎ１の間、ロジック４００は、例えば図１に示される信号ライン５４ａを介して、電圧（Ｖ_ａ）を測定する。ステップ４０６において、ロジック４００は、例えば図１に示される信号ライン５２ａを介して、電流（Ｉ_ａ）を測定する。ステップ４０８において、ロジック４００は、電流と電圧とを乗算する（Ｉ_ａ＊Ｖ_ａ）ことによって電力Ｘを計算する。ステップ４１０により示されるとおり、ロジック４００は電力Ｘの積分を計算する。ステップ４１２において、ロジック４００は、電力Ｘの積分（∫Ｘ）を、所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられたエネルギーの量に対応する所定の所望のエネルギー値Ｙと比較する。∫ＸがＹにまだ達していない場合、ロジック４００は、∫ＸがＹに達するまでループにおいて、ステップ４０４乃至４１０を通して電圧Ｖ_ａを計算し、電流Ｉ_ａを計算し、電力Ｘを計算し、∫Ｘを計算してステップ４１２において∫ＸをＹと比較することを続ける。∫ＸがＹに達したとき、すなわち、所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられた所望のエネルギーレベルが達せられたとき、ロジック４００は負極性又は負電流Ｎ１を終了する。

図１１には、本考案のさらなるモディフィケーションが示されており、これにおいて、「相乗的な」制御動作が波成形器２１０によって実施される。この実施形態により生成されるパルスは、図７に示されるパルスと同様であり得るが、他の波形又はサイクルを含んでもよい。上記で言及されたとおり、サイクルのパルスは負電流を含み、この負電流は、所望のエネルギーレベルが達せられたときに終了する。こうした波の形を得るようこれまでに説明された回路はブロック２１２として概略的に表されており、このブロック２１２は、様々なＷＦＳパラメータを含むワークポイントを備えたルックアップテーブル（例えば、図１３に示され、以下により詳細に説明される）を含んでもよい。図１１に示される溶接機Ａは、図１に関連して説明されたコンポーネントを有し、ワイヤフィーダ３０を含み、その結果、ライン４４上のＷＦＳ信号のレベルに従ってワイヤＥが溶接動作へと送給される。図１１は、図２に示されたとおりの例示的なモータコントローラ３１を含むが、任意の他の適切なモータコントローラを利用してもよい。上記で図１に関連して説明された制御に加えて、波成形器２１０は、ライン４４上の信号を制御し、ゆえに種々のワイヤ送給スピードに関連付けられた種々のレベルを有し得る。その結果、図１１に示されるモディフィケーションは、これまでに説明された実施形態に対して、溶接機Ａにより処理されているエネルギーレベルを追跡する電圧レベルをライン４４上に出力することによって追加をし、これに応じてＷＦＳを協調させる。こうして、溶接エネルギーと電極Ｅのワイヤ送給スピードＷＦＳとの間に相乗効果が生じる。

例えば、図１２及び図１３には、本考案に採用される概念を利用する他の実施形態が示されている。この実施形態において、様々なパラメータ、例えば、ワイヤ送給スピード（ＷＦＳ）、ピーク電流、ピーク時間、負電流、負エネルギー及びバックグラウンド電流などは、あるワークポイントから別のワークポイントにかけて変動する可能性がある。図１２に示されるこの実施形態では、相乗的な波成形器２５０が採用されて、ライン２５０ａにより表される入力信号の値に従いルックアップテーブル２５２からワークポイント２５４を処理する。図１３は、例示的なワークポイントのサブセットとその関連する例示的なパラメータとを示しているが、これらは、参照された図面に示されるパラメータ値に対応しない場合がある。ライン２５０ａ上の信号のレベルにより表されるワークポイントは、ルックアップテーブル２５２に従い出力される。選択されたワークポイントについてのパルス特徴とワイヤ送給スピードＷＦＳとを使用して、コントローラ２５６はパルスの形を制御し、コントローラ２５８はワイヤ送給スピードを制御する。例えば、図７に示されるパルスの形は、ライン２１０ａ上の信号によって、波成形器又はコントローラ２５６により実施されてもよい。電力源信号２１０ａと協調するのは、コントローラ２５８により指示されたライン４４上のＷＦＳ信号である。波成形器２５０は、ルックアップテーブル２５２のワークポイントにより決定される波の形とワイヤ送給スピードとを生み出す。溶接機のためのワークポイント２５４が、入力ライン２５０ａによって波成形器２５０に入力され、出力ライン２５０ｂ、２５０ｃは、それぞれ、電力源コントローラ２５６とワイヤフィーダコントローラ２５８とに信号を提供する。

例えば、一実施形態において、ワークポイント２５４は、図７におけるパルス１１０により示されるような形を有するパルスのためにルックアップテーブル２５２からライン２１０ａ上に出力を発生させることができる。同時に、ルックアップテーブル２５２からのライン４４への出力は、パルス１１０に対応するＷＦＳ信号を生み出す。パルス１１０とワイヤ送給スピードＷＦＳとは合わせて制御される。この実施形態によれば、テーブル２５２からのワークポイントは、各サイクルの間、例えば様々な溶接用途と動作条件とに適合するように、変更されてもよい。他の実施形態において、ワークポイントパラメータは、他の溶接技法、例えば、米国特許出願第１３／７８８４８６号に記載されるように高エネルギー部分ＨＰと低エネルギー部分ＬＰとの間でシフトさせることなどを実施してもよい。図１３のルックアップテーブルは電流値を含むが、他の実施形態が、他のパラメータを有するルックアップテーブルを含んでもよく、パラメータは、例えば、電圧、又は電圧と電流との組み合わせの調節を利用する実施形態のための電圧値などである。

上記で説明された実施形態は、様々な他の溶接技法、例えば、ショート検出及び除去などに適用されてもよい。パルス溶接プロセスにおいて、溶融溶滴Ｄは電極Ｅのチップから離脱し、アークを横切ってワークピースＷに向かって「飛ぶ」。しかしながら、電極ＥのチップとワークピースＷとの間の距離が比較的短いとき、アークをわたって飛ぶ溶滴Ｄは、溶融金属の細い繋ぎ部（tether）が溶滴Ｄを電極Ｅのチップに依然として接続している間に、ワークピースＷと接触する（すなわちショートする）ことがある。こうした繋がれた自由移行（free-flight transfer）のシナリオにおいて、溶融金属の細い繋ぎ部は、溶滴ＤがワークピースＷと接触するとき、繋ぎ部を通る電流の急増に起因して、爆発し、スパッタをもたらす傾向にある。

本考案の一実施形態によれば、コントローラ６０及び／又は波成形器８０は、感知された電圧信号５２ａ、感知された電流信号５４ａ又はこれら２つの組み合わせを使用して、各パルス周期の間、前進する電極ＥとワークピースＷとの間にショートがいつ生じるか、ショートがいつ除去されそうか、及び／又はショートがいつ実際に除去されたかを判定することができる。ショートが生じるとき及びショートが除去されるときを判定する上記のようなスキームは当分野において周知であり、例えば、本明細書にそのまま参照により援用される米国特許第７３０４２６９号及び米国特許出願第１３／２９３１１２号に記載されている。コントローラ６０及び／又は波成形器８０は、ショートが生じたとき、及び／又はショートが除去されたとき、波形信号を修正してもよい。例えば、ショートが除去されたと判定されたとき、コントローラ６０及び／又は波成形器８０は、事前のショートの除去の直後に別のショートが生じるのを防止するように、波形信号にプラズマブーストパルスを組み込んでもよい。

図１４及び図１５は、上記で説明された実施形態の短絡への組み込みを示すパルスの例示的な波形グラフを示している。図１４に示されるとおり、例示的な波形５００における例示的な短絡が、指数関数的減衰部分５１０の間又は直後、ただし負極性部分５２０の始まりの前に生じている。この実施形態において、短絡は、負極性部分５２０が始動される前に除去される。短絡が除去された後、負極性部分５２０が始まる。上記の実施形態において説明された手法によれば、積分計算（例えば、∫Ｘ）は、負極性部分５２０が所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられた所望のエネルギー（例えば、Ｙ）をいつもたらしたかを判定するのに使用される。いったん所望のエネルギーレベルが達せられると、負極性部分５２０は、５３０において終了する。５３０における終了の後、例示的な波形は、例えば、次のパルスピーク（図１４に示されるもの）に、あるいはバックグラウンド電流に進み得る。

図１５に示される別の実施形態においては、例示的な波形６００における例示的な短絡が、指数関数的減衰部分６１０の後、負極性部分６２０の始め又は間に生じている。この実施形態において、短絡は、負極性部分６２０の間に除去される。短絡が除去された後、負極性部分６２０が続く。積分計算（例えば、∫Ｘ）が短絡の前に始まる場合、この計算は、６２５において再開されてもよい。上記の実施形態において説明された手法によれば、再開された積分計算は、負極性部分６２０が所望の溶滴Ｄのサイズに関連付けられた所望のエネルギー（例えば、Ｙ）をいつもたらしたかを判定するのに使用される。いったん所望のエネルギーレベルが達せられると、負極性部分６２０は、６３０において終了する。６３０における終了の後、例示的な波形は、例えば、次のパルスピーク（図１５に示されるもの）に、あるいはバックグラウンド電流に進み得る。

本考案はその実施形態の説明により例示され、実施形態はいくつかの詳細をもって説明されたが、別記の請求項の範囲をこうした詳細に制約し、あるいは何らかの形で限定することは、出願人の意図ではない。さらなる利点及びモディフィケーションが当業者に容易に明らかになるであろう。ゆえに、本考案は、そのより広い態様において、具体的な詳細、代表的な装置及び方法、並びに図示され説明された例示に限定されない。したがって、出願人の全体的な発明概念の主旨又は範囲から逸脱することなく、上記の詳細からの展開がなされ得る。

１０電源
１１ＤＣリンク
１２入力整流器
１４出力変圧器
１５ａ一次巻線
１５ｂ二次巻線
１６極性スイッチ
１６’ 可変極性スイッチ
１７センタータップ
２０ワイヤ
２２スプール／ドラム
２４出力ライン
２６出力ライン
２８正の整流器回路
３０フィーダ
３１モータコントローラ
３２モータ
３４パルス幅変調器
３６フィードバックタコメータ
３８正の出力端
４０演算増幅器
４４ライン
４６負の出力端
４８出力スイッチングネットワーク
４８’ スイッチングネットワーク
５２センサ
５２ａライン
５４センサ
５４ａライン
５５ベースライン
５６ベースライン
５７スナバネットワーク
５８スナバネットワーク
６０コントローラ
７０ライン
７２出力インダクタ
７４正パルスセクション
７６負パルスセクション
８０波成形器
９０制御ロジック
１１０パルス
１１０ａ上昇部分
１１０ｂピーク電流
１１０ｃピーク時間部分
１１０ｄ下降部分
１１０ｈ負部分の時間
１１０ｈ’ 負部分の時間
１１０ｅバックグラウンド電流部分
１１０ｆ周期
１１０ｇピーク時間
１１１アーク
１１２たまり
１１３溶滴
１１５アーク
１１６たまり
１１７溶融金属溶滴
１２０負極性成分
１２２ピークパルス部分
１２４バックグラウンド部分／ステップ
１２６ステップ
１２８ステップ
１２９ステップ／ブロック
１３０負電力部分／ステップ
１３２負電力部分
１４０大きさ
１４２大きさ
１５０ステップ
１５２ステップ
１６０負極性部分
１６２負極性部分
２１０波成形器
２１０ａライン
２１２ブロック
２５０波成形器
２５０ａライン
２５０ｂライン
２５０ｃライン
２５２ルックアップテーブル
２５４ワークポイント
２５６コントローラ
２５８コントローラ
３００ロジック
３０２ステップ
３０４ステップ
３０６ステップ
４００ロジック
４０２ステップ
４０４ステップ
４０６ステップ
４０８ステップ
４１０ステップ
４１２ステップ
５００波形
５１０減衰部分
５２０負極性部分
５３０ステップ
６００波形
６１０減衰部分
６２０負極性部分
６２５ステップ
６３０ステップ

Ａ溶接機
Ｄ溶融溶滴
Ｄ１ダイオード
Ｄ２ダイオード
Ｄ３ダイオード
Ｄ４ダイオード
Ｅ電極
ｇ間隙
Ｉ_ａアーク電流
Ｌ１−Ｌ３電圧源
Ｎ１負電流
Ｐ１ピーク電流部分
ＰＷパルス波
ＰＷ’ パルス波
ＳＷ１スイッチ
ＳＷ２スイッチ
ＳＷ３スイッチ
ＳＷ４スイッチ
Ｔ継続時間
ｔＢ時間
ｔＮ１時間
ｔＰ１時間
ｔＲ１時間
ｔＳ１時間
Ｖ_ａアーク電圧
Ｗワークピース
ＷＦＳワイヤ送給スピード
Ｘ実際のエネルギーレベル
Ｙ所望のエネルギーレベル

Claims

ワークピースと該ワークピースに向かって前進する溶接ワイヤとの間の間隙を通る高周波パルスを生成するコントローラを備えた高速スイッチング電源と、
前記高周波パルスの形と前記高周波パルスの極性とを定義する波形発生器と、
を備え、
前記波形発生器は電力を感知し、電力値が所定値に達したときに負極性部分を終了する、
電気アーク溶接機。
前記波形発生器は、
前記高周波パルスの負極性部分の間の負極性成分を定義し、
前記負極性部分の間の前記の感知された電力を積分して、前記負極性部分の間の積分された電力値を決定し、
前記積分された電力値を所定値と比較し、
前記積分された電力値が該所定値に達したとき、前記負極性部分を終了する
ようにロジックを含む、請求項１に記載の電気アーク溶接機。
前記波形発生器は、
前記間隙にわたる電圧を測定し、
前記間隙を通る電流を測定し、
前記の測定された電圧と前記の測定された電流とを用いて前記電力を計算する
ようにロジックをさらに含む、請求項２に記載の電気アーク溶接機。
前記積分された電力値は、前記負極性部分の間に前記間隙において発生する総エネルギーである、請求項２又は３に記載の電気アーク溶接機。
前記積分された電力値は、前記負極性部分の間に前記溶接ワイヤにおいて発生するエネルギーに関連付けられる、請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の電気アーク溶接機。
前記所定値は、所望のワイヤ溶滴サイズに関連付けられる、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電気アーク溶接機。
第１のパルスサイクルの第１の負極性部分の第１の継続時間が、第２のパルスサイクルの第２の負極性部分の第２の継続時間と異なり、かつ／あるいは、
前記波形発生器に応答して前記高周波パルスの極性を制御する可変極性スイッチ、をさらに備え、かつ／あるいは、
前記ワークピースに向かって前進する前記溶接ワイヤを送給するワイヤフィーダ、をさらに備え、前記ワイヤフィーダは、前記波形発生器に応答してワイヤ送給スピードを前記高周波パルスに協調させる、
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の電気アーク溶接機。
ワークピースと該ワークピースに向かって前進する溶接ワイヤとの間の間隙を通る高周波パルスを生成する手段であって、前記高周波パルスは負極性部分を含む、手段と、
前記負極性部分の間のパラメータを積分して、前記負極性部分の間の積分されたパラメータ値を決定する手段と、
前記積分されたパラメータ値を所定値と比較する手段と、
前記積分されたパラメータ値が前記所定値に達したときに前記負極性部分を終了する手段と、
を含む電気アーク溶接機。
ワークピースと該ワークピースに向かって前進する溶接ワイヤとの間の間隙を通る高周波パルスを生成するコントローラを備えた高速スイッチング電源と、
前記高周波パルスの形と前記高周波パルスの極性とを定義する波形発生器と、
を備え、
前記波形発生器は前記間隙を通るアークからのフィードバックを感知し、前記フィードバックの関数が所定値に達したときに負極性部分を終了する、
電気アーク溶接機。
前記アークからのフィードバックは電力を決定するのに使用され、前記フィードバックの関数は前記電力の積分であり、かつ／あるいは、
前記アークからのフィードバックは電力を決定するのに使用され、前記フィードバックの関数はジュールレベル又はエネルギーレベルであり、かつ／あるいは、
前記波形発生器は前記高周波パルスの負極性部分の間の負極性成分を定義し、かつ、前記負極性成分は電流であり、あるいは前記負極性成分は電圧であり、あるいは前記負極性成分は電流と電圧との組み合わせである、
請求項９に記載の電気アーク溶接機。