JP6908984B2 - 溶接システムにおいて溶接電力ケーブル上で通信するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

優先権
本出願は２０１５年１０月２９日出願の米国特許出願第６２／２４８，０３４号明細書に対する優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に援用される。

本発明と整合する装置、システムおよび方法は、溶接システムにおけるデータ通信に関し、より具体的には溶接ケーブル上でのデータ通信に関する。

溶接技術およびアプリケーションが進歩するにつれ、電源と溶接システムとに対する需要も高まっている。これらの需要はより厳しい環境における溶接システムの使用の増加と共に増加してきた。伝統的溶接システムでは、溶接電源は専用通信ケーブルを介してワイヤフィーダと通信する。しかし、これらの通信ケーブルは、特にこれらの厳しい環境において損傷を受け易い。さらに、通信は、費用と複雑性とを溶接システムへ追加し、電源に対するワイヤフィーダの位置決めを制限し得る。電力ケーブル上の通信システムを可能にする努力がなされてきたが、これらの努力は、複雑になり得ると共に干渉および他の課題に対して脆弱になり得る複雑な通信プロトコルを利用する。

従来の伝統的提案手法の別の制限および欠点は、このような手法と、添付図面を参照して本出願の残りの部分において説明される本発明の実施形態との比較により当業者に明らかになる。

本発明の実施形態は、ワイヤフィーダと電源との間の双方向データ通信を容易にする溶接ケーブルを採用することを含む。ワイヤフィーダ内に含まれる回路構成および電源は、このような通信が溶接電力信号の転送の前後および／またはそれと同時に発生できるようにする。ワイヤフィーダ内に含まれる通信モジュールおよび電源は、溶接信号ケーブル上で電流および電圧パルスを使用する通信を可能にし、複雑な通信プロトコルの使用を必要としない。

別の例示的実施形態では、溶接電極における電圧の作業現場電圧計測データを連続的に受信する工程であって、作業現場電圧計測データは溶接ケーブルを使用してアーク両端に伝達される、工程と、電圧差を識別するために作業現場電圧計測データと溶接電源における溶接出力電圧とを連続的に比較する工程とを含む方法が提供される。本方法はまた、電圧差に少なくとも部分的に基づき溶接電源を使用して溶接出力電圧を増加または低減する工程を含む。

本発明の上記および／または他の態様は、添付図面を参照して本発明の例示的実施形態を詳細に説明することにより、より明らかになる。

本発明の例示的実施形態による溶接システム全体の図表示を示す。 本発明の例示的実施形態により使用される例示的電流信号通信波形の図表示を示す。 本発明の例示的実施形態により使用される例示的電圧信号通信波形の図表示を示す。 本発明の例示的ワイヤフィーダにおける通信モジュールの例示的実施形態の図表示を示す。 本発明の例示的ワイヤフィーダにおける通信モジュールの別の例示的実施形態の図表示を示す。 本技術革新の実施形態による少なくとも図７の溶接出力回路経路を表す例示的回路の別のものの図表示を示す。 溶接出力回路経路を含む溶接システムの別の例示的実施形態の概略ブロック図の図表示を示す。 溶接出力回路経路を含む溶接システムの別の例示的実施形態の別の概略ブロック図の図表示を示す。 溶接出力回路経路を含む溶接システムの追加例示的実施形態の概略ブロック図の図表示を示す。 溶接出力電気的特性を制御する方法の例示的実施形態のフローチャートの図表示を示す。

次に、様々なおよび代替的な例示的実施形態と添付図面とが詳細に参照される。同様の参照符号は本質的に同一の構成要素を表す。各例は限定としてではなく説明のために提供される。実際、修正形態および変形形態は、本開示および請求項の範囲または趣旨から逸脱することなくなされ得ることが当業者には明らかになる。例えば、一実施形態の一部として示されるまたは説明される特徴は、さらに別の実施形態をもたらすために別の実施形態上で使用され得る。したがって、本開示は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲に入る修正形態および変形形態を含むように意図されている。

次に、本出願の添付図面に移ると、図１は本発明の実施形態による例示的溶接システム１００を描写する。溶接システム１００は、溶接電源と同電源へ結合されたワイヤフィーダとを採用する任意の既知のタイプの溶接システムであり得る。例えば、溶接システムはＭＩＧタイプ溶接システムであり得る。以下に論述される実施形態は概してＭＩＧ溶接システムとして説明されるが、これは、本発明のいくつかの実施形態が他のタイプの溶接システムにおいて採用され得るため、単に例示的であるように意図されている。ＭＩＧタイプ溶接システムは周知であるため、本システム（例えばワイヤフィーダ）と溶接トーチおよび加工物との結合は明瞭性のために示されない。本発明のいくつかの実施形態のその態様は、変更されず、したがって本明細書で詳細に示されるまたは論述される必要はない。別の例示的実施形態では、本システムは、本明細書で論述される通信方法論を利用するリモートコントロールおよび／またはペンダント制御装置（一般的に知られている）を含み得る。すなわち、例えば、リモートコントロールおよび／またはペンダント制御装置は、本明細書で論述されるアーク両端通信プロトコルを利用し得、および他にワイヤフィーダまたは電源のいずれか１つにより送信される信号を検知し、それらの信号をユーザへ伝達し得る。他の実施形態では、本明細書において説明されるものと同様の通信プロトコルを使用することにより、ペンダント／リモートコントローラは本明細書において説明されるシステム内のワイヤフィーダの代わりをし、ワイヤフィーダ内の以下に説明される機能はペンダント／リモートコントローラ内に存在するであろう。例えば、スティックまたはＴＩＧ溶接システムでは、リモートコントローラがワイヤフィーダの代わりに使用され、およびリモートコントローラは電源へ結合され本明細書で説明するように通信することになる。本明細書において説明する例示的実施形態は溶接システムとして説明されるが、本発明のいくつかの実施形態はまた、プラズマ切断などの他のシステムにおいて使用され得、拡張形態として、本明細書で説明するワイヤフィーダおよび溶接電源の代わりに他の部品が使用され得ることにさらに注意すべきである。すなわち、電源は、切断用電源、負荷付き発電機等であり得る。本システムは、簡単化および効率のために本明細書では溶接用として説明されるが、実施形態はそれに限定されない。さらに、本明細書で説明する通信回路構成、システム、方法およびプロトコルは、これらのタイプの他のシステムへ当業者により取り込まれ得る。

次に本システム１００に移ると、通常のように、システム１００は、溶接ケーブル１３０を介しワイヤフィーダ１２０へ結合された電源１１０を含む。電源１１０は、公知の溶接電源のように構成され得るが、本明細書で論述される追加の機能および属性を有する。例えば、本発明の実施形態では、電源１１０は、オハイオ州クリーヴランドのＬｉｎｃｏｌｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．により製造されるＦｌｅｘｔｅｃ（登録商標）溶接システムのように構成され得る。さらに、ワイヤフィーダ１２０は公知のワイヤフィーダで構成され本明細書で論述される追加物を有し得る。公知のワイヤフィーダの例は、オハイオ州クリーヴランドのＬｉｎｃｏｌｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙにより製造されるＬＮ−２５系列ワイヤフィーダである。当然、他の電源およびワイヤフィーダが使用され得、したがってこれらの参照は単に例示的であるように意図されている。

一般的に知られているように、電源１１０は、ワイヤフィーダ１２０へ向けられる溶接電流をケーブル１３０を介して出力し、したがって、ワイヤフィーダは加工物を溶接するための溶接電極へ電流を流し得る。ＭＩＧシステムでは電極はまた消耗可能であり、ＴＩＧなどの他の方法では、電極は消耗可能ではなく溶接部分中に堆積されない。ケーブル１３０は、電源１１０の出力スタッド１１１／１１２からワイヤフィーダ１２０へ溶接電力／電流を供給する主溶接電力ケーブルである。公知のシステムと同様に、ワイヤフィーダ１２０と電源１１０とは、溶接前後および溶接中に互いに通信し得る。しばしば、これらの通信は溶接パラメータ、設定点、フィードバックなどに関係する。公知のシステムにおいて前に説明したように、溶接システムは電源１１０とワイヤフィーダ１２０との間の専用通信ケーブル／線を使用する。本発明の実施形態は、これらの追加通信ケーブルの必要性をなくし、ワイヤフィーダと電源との間の頑強な通信システム／方法を提供する。

以下にさらに説明するように、溶接電流／電力を運ぶことができることに加えて、溶接ケーブル１３０は、電源１１０とワイヤフィーダ１２０との間で通信データ（例えば制御コマンド）を運べるように設計される。本発明の実施形態はワイヤフィーダ１２０と電源１１０との間の双方向通信だけでなく単方向通信も支援する。したがって、電源とワイヤフィーダとの両方は信号および／またはデータをケーブル１３０上で互いに送信／受信する。

一般的に理解されるように、電源１１０はその入力としてＡＣ信号（図１に図示せず）を受信する。ＡＣ信号は３相入力または単相ＡＣ入力信号として受信され得る。ＡＣ信号は、電源および／または運営国に応じて電圧および周波数が変わり得る。例えば、ＡＣ入力は、５０または６０Ｈｚにおいて１００〜６６０ボルトの範囲であり得る電力グリッドからのものであり得、または可変電圧および周波数も有し得る携帯型発電機からのものであり得る。したがって、システム１００は、正しく動作することができ、入力ＡＣ電圧の大きさ、位相タイプおよび周波数にかかわらず溶接または切断信号を提供することができる。電源１１０は、様々なアプリケーションにおいて好適なものとして、定電圧（ＣＶ）および定電流（ＣＣ）モードを含む様々なモードで動作するように設計される。したがって、電源１１０は、受信される生のＡＣ信号を調整すると共に所望溶接信号を出力するために追加電気部品を含み得る。

最も例示的な実施形態では、電源１１０からの電力は、溶接に好適であり、大径電気的導管である溶接ケーブル１３０を介しワイヤフィーダ１２０へ送られる。したがって、本発明のいくつかの例示的実施形態では、溶接信号（すなわち溶接に実際に使用されるコンタクトチップへ送信される電流信号）は、初めに生成され、制御され、電源１１０内で修正され、次に溶接ケーブル１３０を介しワイヤフィーダ１２０へ伝達される。溶接電極に給電することに加えて、ワイヤフィーダ１２０は、ケーブル（図示せず）を使用することにより受信溶接信号をアークへ伝達する。

伝統的溶接システムでは、溶接作業の適切な制御を可能にするために溶接アークの電圧を感知するためにセンスリードが頻繁に使用される。センスリードは、アークの電圧に関するフィードバックを提供するために加工物とコンタクトチップとへ電気的に結合される。このフィードバックは、溶接信号の生成および出力を制御するために電源１１０により使用される。例えば、センスリードは短絡事象を検知するために使用され、電源１１０は短絡が解除され得るようにする信号を出力するであろう。センスリードは、明瞭性のために添付図面に示されないがそれらの利用は周知であり、したがって本明細書でさらに説明する必要はない。

例えば、いくつかのアプリケーションでは、ワイヤフィーダ１２０は電源１１０からかなりの距離に配置され、したがってケーブル１３０およびその他のデータ担持ケーブルまたはセンスリードケーブルは極めて長くなる必要があることに注意すべきである。これは、溶接作業が溶接作業近傍に電源１１０を有することにならない場合に頻繁に発生するが、ワイヤフィーダ１２０は適切なワイヤ給電を保証するために直近に配置される。これらの長いケーブル（特に溶接電力ケーブル１３０）は溶接作業中に全システムインダクタンスを著しく増加し得る。このインピーダンスの増加は、溶接電源１１０の全体応答性に悪影響を与え得るため、溶接作業に対する不利益となり得る。これは、パルス溶接作業では特に問題である。したがって、全システムインピーダンスを可能な限り低減することが望ましい。さらに、電源とワイヤフィーダとを接続するために別のコントロールケーブルが通常使用される。これらは、その長さのために、損傷および他の制限を受け易い。

本発明の実施形態では、電源１１０とワイヤフィーダ１２０とは非常に長い距離だけ互いに離れて配置され得、一方、伝統的溶接システムでは、溶接電源とワイヤフィーダとの間の最大実効距離が存在する。例えば、伝統的システムは、電源とワイヤフィーダとの間の距離が１００フィートを超えるべきでない。しかし、本発明の実施形態では、この距離は著しく超えられ得る。実際、部品１１０、１２０は、１００〜５００フィートの範囲の距離だけ互いに離され得る。他の例示的実施形態では、距離は２５０〜５００フィートの範囲である。

上に簡潔に述べたように、溶接信号上で通信信号を重畳させることにより、電力ケーブル１３０上で通信することによる課題のいくつかに対処する努力がなされてきた。しかし、これは、通信信号が干渉し得るか、またはそうでなければ溶接信号を含み得るため、いくつかの大きい欠点を有し得、複雑な通信制御を必要とし得る。しかし、以下に詳細に説明するように、これらの課題は本通信システムの実施形態には存在しない。すなわち、通信信号を重畳するのではなく、本発明の実施形態は、ワイヤフィーダと電源との間で通信するために調整／制御された電力引き抜きプロトコルを利用する。これについては以下にさらに説明する。

図１に示すように、電源１１０は、溶接電力信号を生成しワイヤフィーダへ出力する溶接電力出力モジュール１０３を含む。溶接電力出力モジュールは、公知のシステムと整合して構築され得、調整ＤＣバスを生成する整流器、バック、ブーストまたはバックブースト回路、および溶接信号を生成するために使用されるチョッパ、ＰＷＭ、インバータなどの出力回路を含み得る。当然、他の公知の出力回路／構成も本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく使用され得る。この電力出力モジュールは公知のシステムと整合して制御され得る。電源１１０はまた、電力出力モジュール１０３と電源１１０の動作を制御するために使用され得る制御モジュール１０１とを含む。制御モジュールは、公知のシステムに整合して電源１１０の動作を制御するためにメモリ、プロセッサなどを含むプロセッサベース計算システムを含み得る。さらに、制御モジュール１０１は、本明細書で論述される実施形態と整合するワイヤフィーダ１２０との通信を容易にするために受信器１０５と送信器１０７とを含む。示されるように、受信器１０５は、電力出力モジュール１０３の出力電流を感知するために、電流センスリード１０４を有する電力出力モジュール１０３の少なくとも１つの出力線へ結合される。さらに、制御モジュール１０１は、電源からワイヤフィーダ１２０へのデータ信号の送信を容易にするために使用される送信器１０７を含む。送信器１０７は電圧信号リード１０６を介し電力出力モジュール１０３へ結合される。その使用法については以下にさらに説明する。当然、電源１１０はまた、明瞭性のために図示しない入力コントロール、補助電源などの追加構成部品およびエレクトロニクスを含む。しかし、電源のこれらの態様は周知であるため、本明細書で詳細に論述する必要はない。

さらに、図示のように、ワイヤフィーダ１２０は、電源１１０との通信を容易にするために使用される制御モジュール１２１を含む。制御モジュール１２１は、ユーザがシステム１００の動作を制御するためにワイヤフィーダ１２０へユーザ／溶接データを入力できるようにするユーザインターフェースコントロールボード１２６を含む／へ結合される。ユーザインターフェース１２６は、任意の公知のユーザインターフェースのように構成され得、データスクリーン（ＬＥＤなど）、ユーザコントロール（ノブ、ボタンなど）および／またはタッチ入力スクリーンを含み得る。任意の公知のユーザインターフェース構成が利用され得る。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースコントロール１２６は通信モジュールの一部である必要はないが、ユーザ入力は本明細書において論述されたようにユーザ入力データが伝達され得るように少なくとも通信モジュールへ結合される。制御モジュール１２１はまた、電圧センスリード１２８を介し溶接電力線１３０の１つへ結合されるワイヤフィーダスタッド１１３／１１４の１つへ結合される受信器１２９を含む（１つのセンスリードのみが示されるが、スタッドのそれぞれへのセンスリードはスタッドにおける電圧を検知するために使用され得る）。以下にさらに説明するように、電圧センスリード１２８は電源１１０から電圧通信信号を感知するために使用される。制御モジュール１２１はまた、送信器１２５と、電源１１０との通信を容易にするためにワイヤフィーダ１２０における電流引き抜きを変更するために使用される電流シンク回路１２７とを有する通信モジュール１２３を含む。これについては以下にさらに説明する。当然、ワイヤフィーダ１２０は、公知であり明瞭性のために図示または説明する必要がないモータ、モータコントロールなどの他のシステムおよび部品を有し得る。制御モジュール１２１はまた、ワイヤフィーダ１２０の適切な動作を保証するために公知の制御モジュールと整合するプロセッサ、メモリなどを有し得る。

上述のように、電力ケーブル１３０上で複雑な通信信号を利用するいくつかのシステムが開発された。本発明のいくつかの実施形態は、この発想を利用するが、その代りに通信を容易にするために電流／電力引き抜きを変化させる。本発明の実施形態は例示的通信シーケンスに関連して以下に論述される。しかし、以下の例示的シーケンス／実施形態では、通信シーケンスはワイヤフィーダ１２０において始まるが、実施形態は、電源１１０が本明細書で説明する実施形態に整合する通信を起動し得るため、このように限定されるものではないことに注意すべきである。

一般的に知られているように、ワイヤフィーダ１２０はケーブル１３０を介し電源１１０からその制御および動作電力を受け得る。この動作電力は、約６０ボルト（例えば）のＯＣＶ電圧と約５０ワット（例えば）の電力とを有する電源１１０からの出力電圧の形式であり得る。（電力信号はＯＣＶ信号と呼ばれるが、電源１１０からの電力信号がワイヤフィーダ内の補助回路に給電するために使用されることに起因するいくつかの電流流れが存在することに注意すべきである）。給電されると、ワイヤフィーダ１２０はユーザインターフェースコントロール１２６を介しユーザ入力を受信し得る。これらのユーザ入力は通信モジュール１２３および送信器１２５へ伝達され、送信器１２５は電流シンク回路１２７に電源１１０からの電力信号からのワイヤフィーダ１２０による電流引き抜きを変更させる。すなわち、公知の通信プロトコルを使用することにより通信信号を送信するのではなく、電流シンク回路１２７は、電源１１０が電流センスリード１０４と受信器１０５とを介し電流引き抜きの変化を「見る」または感知し、電流引き抜きのこれらの変化をデータ通信信号として解釈するように、ワイヤフィーダ１２０の電流引き抜きを変化させる。

例示的電流引き抜き通信信号が図２に表される。図２は、いかなる通信もされていなく電源１１０がワイヤフィーダ１２０に単に給電している時の低ＯＣＶ電流（０．５アンペア未満）引き抜きを有する電流信号２００を示す。しかし、ワイヤフィーダ１２０が電源１１０と通信しようとする場合（例えば、ユーザ入力設定を伝達するために）、ワイヤフィーダは、波形２００に示すように一系列のパルス内の電力信号からの電流引き抜きを変化させるために電流シンク回路１２７を使用する。この例示的実施形態に示すように、電流シンク回路１２７は、電源からの電流引き抜きを、ワイヤフィーダ１２０からのデータ信号として電源１１０により認識される（電流引き抜きの変化を感知することにより）一系列のパルスにおいて約２．５アンペアのピークレベルまでパルス化させる。ワイヤフィーダ１２０は、データを伝達する手段としてこれらの電流引き抜きパルスを使用する。したがって、公知の通信システムとは異なり、ワイヤフィーダ１２０は、（様々な既知の通信プロトコルを使用することにより）電源へ送信される通信信号を生成しないが、その代りに、電源によりデータ信号として見られる所定フォーマット／パターンで電流引き抜きを変化させる。これはより頑強かつ安定した通信プロトコルである。

例えば、示された例示的実施形態では、通信モジュール１２３／電流シンク回路１２７はメッセージ開始電流パルス２０１が起動されるようにする。このパルス（およびその後のパルス）に関して、電流シンク回路１２７は、パルス２０１を生成するために所望の追加電流が電力信号から引き抜かれるようにする電流経路を生成するように切り替わる。この信号開始電流引き抜きパルス２０１は、電源１１０により信号開始パルスとして知られる所定のパルス幅および／またはピーク電流を有する。例えば、図示のように、信号開始パルス２０１は３ｍｓのパルス幅と約２．５アンペアのピーク電流を有する。したがって、この電流引き抜きが電源１１０により感知されると、電源１１０の制御モジュール１０１は、データがワイヤフィーダから電源へ送信されることを認識する。信号開始パルス２０１に続いて、一系列の電流引き抜きパルス２０３／２０５が電流シンク回路１２７により生成され、電源１１０により感知される。電源１１０の制御モジュール１０１により認識されるパルス２０３／２０５は２進コード（「１」と「０」）を表し得、したがって、制御モジュール１０１はワイヤフィーダ１２０からデータメッセージを受信するためにこれらの電流引き抜きパルスを解釈／利用する。例えば、電源１１０は、所与の溶接作業のための所望溶接信号を提供するためにこのメッセージを使用し得る。図示のように、データパルス２０３／２０５は、所望の２進コードを提供するために様々なパルス幅および／またはピーク電流を有し得る。示された実施形態では、パルスは同じピーク電流を有するが、それらのパルス幅が変更され、１つのデータパルス２０３は他のデータパルス２０５より大きいパルス幅を有する。この２進パルス方法論を使用することにより、２進信号は、ワイヤフィーダにおいて電流引き抜きを変化させることのみを利用することによりワイヤフィーダ１２０から電源１１０へ送信され得る。いくつかの例示的実施形態では、信号終了電流引き抜きパルス（図示せず）は、電源へのデータ送信の終了をシグナリングするために回路１２７により生成され得る。例えば、信号終了パルスは、信号開始パルス２０１と同じであり得るが、２回目に受信されるため、信号終了パルスとして認識される。他の実施形態では、信号終了パルスは、信号終了パルスとして電源において認識される様々なピーク電流および／またはパルス幅を有し得る。別の例示的実施形態では、受信器１０５および／または制御モジュール１０１は、ワイヤフィーダからの所定ビットサイズの情報のパケットを有し得、適正量の情報（例えばビット）がワイヤフィーダ１２０から受信されると、制御モジュール１０１は、全パケットが送信されたと判断し、次にこのパケットを処理し、別の信号開始パルス２０１を待つ。このような実施形態では、信号終了パルスは必要ない。さらに、追加実施形態では、信号の開始および／または終了は単一パルスでなくてもよく、データパケットの先頭および／または終了をシグナリングするために使用される同じタイプの２つ以上のパルスであり得る。例えば、実施形態は、データメッセージの先頭を表わすために、いくつかのパルス特性を有する２つの同一データパルスを使用し得る。

本発明の実施形態により利用される電流引き抜きパルス２０１／２０３／２０５は、電源１１０とワイヤフィーダ１２０のそれぞれがパルスデータを認識する限り任意の所定パルス幅／ピーク電流を有し得る。例えば、パルスは、０．２５〜５アンペアの範囲のピーク電流を有し得、様々なパルス２０１／２０３／２０５が電源１１０により正しく認識されるように互いに十分に区別可能である限り０．０５〜１００ｍｓの範囲のパルス幅を有し得る。別の例示的実施形態では、パルス幅は０．５〜５ｍｓ、１〜３ｍｓの範囲であり得る。例えば、例示的実施形態では、信号開始パルス２０１は３ｍｓのパルス幅を有し得、一方、データパルス２０３、２０５はそれぞれ２ｍｓおよび１ｍｓのパルス幅を有し得る。これらのパルスは同じピーク電流を有し得るか、または様々な例示的実施形態では様々なピーク電流を有し得る。例示的実施形態では、それぞれのパルスのピーク電流は１〜５アンペアの範囲であり得る。別の例示的実施形態では、パルスのピーク電流は２〜４アンペアの範囲であり得る。例示的実施形態では、電流引き抜き信号は１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を有し得、一方、他の実施形態では範囲は１００Ｈｚ〜５００Ｈｚであり得る。当然、実施形態はこれらのパラメータに限定されず、他のパルス幅、ピーク電流および周波数が、通信プロトコルが電源１１０により認識可能である限り、使用され得る。他の例示的実施形態では、通信目的のために、パルスのピーク電流の期間が様々なパルスを識別するために変更され得る。すなわち、このような実施形態では、パルスのそれぞれのパルス幅は同じであるが、様々なパルスのピーク値の期間が異なり、この差は、様々なパルスを認識するために電源１１０により使用される。データを伝達するために任意数の様々なパルスタイプが使用され得、これらのパルスは、電源により認識可能な限りパルスを識別するために様々なピークおよび／または幅を有する。さらに、データ送信のためのパルスを識別するためにパルス周期または周波数が使用され得る。

しかし、電流シンク回路１２７はＯＣＶ信号から電流を引き抜くため、引き抜かれた電力はワイヤフィーダ１２０内で放散される必要があることに注意すべきである。これは、抵抗器または同様の熱／エネルギー放散部品／技術の使用により行われ得る。したがって、ワイヤフィーダ１２０により引き抜かれた電力／電流はワイヤフィーダ１２０により放散され得る量内であるべきである。すなわち、任意のメッセージ内で放散される電力量（メッセージの期間全体にわたる全電流および電圧）はいかなる部品も過熱することなく放散され得る量であるべきである。本発明のいくつかの例示的実施形態では、データ信号の平均電力は２５ワットを超えない。別の例示的実施形態では、電流引き抜きデータ信号の平均電力は５〜２５ワットの範囲である。別の例示的実施形態では、平均電力は７〜２０ワットの範囲である。当然、ワイヤフィーダ１２０がより多くの熱エネルギー／電力を放散することができる限り、電流引き抜き信号の平均電力は上述のものより高くなり得る。

通信モジュール１２３において電力（発生した熱を介し）を放散することを支援するために、ワイヤフィーダ１２０は、エネルギーを放散するために使用されるいかなる抵抗体部品も冷却するために既存冷却ファン（図示せず）を利用し得る。他の例示的実施形態では、電力放散に起因するいかなる発生熱も適切に放散するために通信中に電流シンク回路１２７を冷却するために二次ファン、ヒートシンクなど（図示せず）の専用冷却機構が使用され得る。別の例示的実施形態では、回路１２７またはいくつかのその部品の温度を監視するために温度監視回路（図示せず）が使用され得る。このような温度監視回路／システムは一般的に知られている。温度を監視することにより、システムコントローラは、回路１２７の熱を制御するためにいくつかのプロトコルを実施し得る。例えば、いくつかの例示的実施形態では、コントローラは、検知された熱（所定熱閾値レベルと比較して）を使用し、補助冷却ファンをオンさせて所望部品を冷却するのを支援し得る。別の例示的実施形態では、コントローラは、通信プロセスを停止するために、検知された熱を使用し得るか、または熱閾値レベルを超えないことを保証するために通信プロセスを変更し得る。例えば、いくつかの実施形態では、通信がしばらく停止することを示すために情報パケットを電源へ送信し得、次に、ワイヤフィーダコントローラは、温度が許容可能となる時間まで温度を監視し、その後再び通信を開始し得る。他の例示的実施形態では、コントローラは、必要なエネルギー吸収を低減するために電流引き抜きパルスを変更し得る。例えば、コントローラは、温度が許容レベルに達し、次に元のパルスピークが使用され得るまでより少ないエネルギーが吸収されるように、回路１２７にパルスのピーク電流レベルを低減させ得る。当然、電源１１０も、これらの二次パルス構成を認識するように構成されるべきである。パルスパラメータの変更は、電源１１０が変更パルスを認識するように適切に構成されるように変更前にワイヤフィーダ１２０から電源１１０へ伝達され得る。別の例示的実施形態では、ワイヤフィーダ１２０のコントローラは少なくとも２つの所定温度閾値レベルを有する。第１の熱レベルが検知されると、コントローラは、通信が停止されなければならなく追加冷却が必要であるおよび／または通信は熱レベルが低減されるように変更されなければならないと判断する。第２のレベルは第１のレベル未満であり、第２のレベルが検知されると、コントローラは通常通信が再開され得ると判断する。これは、通常動作が再び開始される前に熱が十分に低減され得るようにする。通常通信が再開されると第１のレベルに急速に達しないようにこの十分に低い第２のレベルを有することが有益であり得る。

上述のように、電源１１０は、電流引き抜きパルス２０１、２０３および２０５を認識し、ワイヤフィーダ１２０からの命令に整合した電源１１０の動作を制御するためにそれらのパルスを使用するために電流センス回路１０４と受信器１０５とを使用する。電源１１０は、所望溶接作業を実行するためにその波形、出力設定などを調整するためにこの情報を使用する。

次に、電源１１０からワイヤフィーダ１２０への通信に移ると、電流パルスとは対照的に電圧パルスが使用されることを除いて同様の通信プロトコルが使用される。すなわち、本発明のいくつかの例示的実施形態では、電源１１０は、確認応答および／または他のデータをワイヤフィーダ１２０へ送信するために、供給されたＯＣＶ電圧内の電圧パルスを使用する。例えば、いくつかの実施形態では、制御モジュール１０１は、ワイヤフィーダ１２０により送信されたデータパケットが受信されたことを示すために確認応答信号をワイヤフィーダ１２０へ送信するように構成され得る。このような実施形態では、ワイヤフィーダ１２０はデータパケットを送信し得（電流引き抜きパルスを介し）、電源１１０により受信されると、電源は確認応答パルスおよび／またはメッセージを送信し、この確認応答がワイヤフィーダ１２０により受信されると、ワイヤフィーダ１２０は別のデータパケットを送信し得る。いくつかの実施形態では、いかなる確認応答もワイヤフィーダ１２０により受信されなければ、ワイヤフィーダ１２０はデータパケットを再送信する。当然、他のデータも以下の方法論を介しワイヤフィーダ１２０へ送信され得る。例示的実施形態では、電源１１０は、電圧パルス信号を電力出力モジュール１０３へ供給するために送信器１０７を使用する。電力出力モジュール１０３は、その出力を制御するために電圧パルス信号を使用し、所定通信プロトコルに整合した電圧パルスを、電力ケーブル１３０を介しワイヤフィーダ１２０へ供給する。電力出力モジュールのコントロールは周知であるため、本明細書では詳細に説明する必要はない。

電圧通信波形３００の例示的実施形態を図３に示す。この図に示すように、電流引き抜きパルスを使用するのではなく電圧パルスが採用されることを除き、同様の通信方法論が図２に関して説明したように採用される。すなわち、電源１１０はＯＣＶ電圧をワイヤフィーダへ供給する（例えば溶接前または後に）ため、電源１１０はまた、情報をワイヤフィーダへ伝達するために電圧パルス３０１、３０３および３０５を供給する。パルスは、ワイヤフィーダ１２０のスタッド１１３を受信器１２９へ結合する電圧センスリード１２８により感知される。これらの電圧パルスは感知され、ワイヤフィーダのコントローラ１２１により使用されるように情報信号へ変換される。

ここで図３に移ると、上述のプロトコルと同様に、電源１１０は、メッセージが続くことをワイヤフィーダ１２０へ示すメッセージ開始電圧パルス３０１を出力し得る。第１のパルス３０１は、ワイヤフィーダ１２０によりデータメッセージの先頭として認識されるパルス幅、電圧レベル、電圧レベル持続時間、および／または周波数などのパラメータの特定の組を有し得る。図２と同様に、メッセージ開始電圧パルス３０１に続くのは、２進メッセージをワイヤフィーダ１２０へ伝達するように互いに異なる一系列のデータ電圧パルス３０３、３０５である。

図３の例に示すように、電源１１０からのＯＣＶ信号は６０ボルトのＯＣＶ電圧を有する。電圧パルス３０１、３０３、３０５それぞれは所定持続時間の間に約２０ボルトまで低下し、この電圧降下は受信器１２９により検知され、コントローラ１２１は、受信されたメッセージ／確認に整合したワイヤフィーダ１２０の動作を制御するために受信パルスを使用する。図示のように、パルス３０３は第１のパルス幅を有する第１のデータパルスタイプであり、パルス３０５は第２のパルス幅を有する第２のデータパルスタイプである。示された実施形態では、パルスタイプのそれぞれの電圧レベルは同じである（示された実施形態では、パルス電圧は約２０ボルトである）。当然、他の例示的実施形態では、様々なパルスタイプが様々な電圧レベルおよび／または周波数を有し得る。例えば、パルスのパルス幅を変更するのではなく（図３に示すように）、パルスは同じパルス幅であるが異なる電圧レベルを有し得る、例えばパルス３０３は２０ボルトのレベルを有し、パルス３０５は４０ボルトのレベルを有する。当然、他の実施形態では、パルス３０３／３０５が互いに区別可能でありかつワイヤフィーダ１２０により個別パルスとして認識され得る限り、他のパルスパラメータが変更され得る。

図３に示すように、電源１１０からワイヤフィーダ１２０への電圧パルスは、電源１１０からのＯＣＶ電圧信号において作成され約２０ボルトの電圧を有し、様々なパルスのパルス幅は異なる。当然、この実施形態は例示的であるように意図されており、他の例示的実施形態では、パルスの電圧レベルは、パルスがデータパルスとして認識可能である限り１〜７０ボルトの範囲であり得、一方、他の実施形態では、電圧は１０〜５５ボルトの範囲であり得る。当然、いかなる溶接作業も進行中でない場合、パルス３０１、３０３および３０５の電圧レベルは、電源１１０からワイヤフィーダ１２０へ供給される電力信号のＯＣＶ電圧レベルの関数であり得る。いくつかの例示的実施形態では、パルスの電圧レベルは、非溶接電力信号のＯＣＶ電圧レベルの２０〜９５％の範囲である。他の例示的実施形態では、電圧レベルはＯＣＶ電圧レベルの３０〜９０％の範囲である、別の実施形態では、電圧レベルはＯＣＶ電圧レベルの３３〜７５％の範囲である。当然、パルスの電圧レベルは、送信データが正確かつ確実に受信されることを保証するようにパルスの電圧レベルがワイヤフィーダ内の受信器により十分に認識可能である限り、所与のシステムに適正な任意のレベルであり得ることに注意すべきである。例示的実施形態では、ＯＣＶ電圧パルス信号は１００Ｈｚ〜１０ＫＨｚの範囲の周波数を有し得る。別の例示的実施形態では、信号の周波数は１〜５ｋＨｚの範囲であり得る。他の例示的実施形態では、周波数は１００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲である。さらに、電流引き抜き信号方法と同様に、データを伝達するために任意の数の異なる電圧パルスタイプが使用され得、電圧パルスは、ワイヤフィーダにより認識可能である限り、パルスを識別するために異なるピークおよび／または幅を有する。さらに、データ送信のためのパルスを識別するためにパルス周期または周波数が使用され得る。

いくつかの例示的実施形態では、信号パルスの電圧は０ボルト程の低さまで低下し得ることに留意されたい。しかし、このような実施形態では、信号の持続時間は、ワイヤフィーダ１２０へ供給される電力がその動作に影響を与えるほど長くあるべきでない。

上記方法論は、電源からワイヤフィーダへの標準的ＯＣＶ電力信号が複雑な通信プロトコルの必要性なしに部品間で通信する手段として使用される溶接システムのワイヤフィーダと電源との間の通信の例示的実施形態について説明した。すなわち、例示的実施形態では、ワイヤフィーダはＯＣＶ信号上の可変電流引き抜きを使用し、電源は通信を容易にするためにＯＣＶ信号内に電圧パルスを挿入する。本明細書で説明したように、本発明のいくつかの実施形態は、溶接システム部品間でデータを伝達するために少なくとも２つの異なる電流引き抜き／電圧パルスを使用し得、異なるパルスは少なくとも１つの異なる特性を有する。すなわち、パルスは、正確なデータ送信のためにそれぞれの受信器がパルスを識別できるようにするのに差が十分な限り、パルス幅、周波数、ピーク持続時間および／またはピーク値のうちの少なくとも１つが異なり得る。当然、他の実施形態では、これらのパルス特性の任意の組み合わせもデータパルスを識別するために使用され得る。例えば、第１のデータパルスは第１のパルス幅とピークを有し得、第２のタイプのデータパルスは異なるパルス幅およびピークを有し得る。当然、本明細書で説明する例示的実施形態の趣旨および範囲から逸脱することなく他の組み合わせがデータパルスを識別するために使用され得る。この通信方法論は大いに頑強でありかつ信頼できる。

さらに、通信のモードのために、ＯＣＶ信号のオン時間が十分な限り電源１１０からワイヤフィーダ１２０へのメッセージングの期間の実用的限界はない。しかし、ワイヤフィーダ１２０から電源１１０へのメッセージの全持続時間には制限があり得る。ワイヤフィーダ１２０はメッセージングプロトコルとしてＯＣＶ信号から電流を引き抜いているため、上に説明したようにこのエネルギーは放散される必要があり、これは熱放散を介し行われ得る。したがって、ワイヤフィーダ１２０からのメッセージは、ワイヤフィーダ１２０による適正な熱／エネルギー放散を保証する長さのものであるべきである。

上記実施形態はケーブル１３０上でワイヤフィーダ１２０へ送信される溶接信号が存在しない場合の通信として説明されたことに注意すべきである。本発明の他の例示的実施形態では、ワイヤフィーダ１２０は、上述のものと同様の通信プロトコル（電流引き抜きパルス）を使用することにより溶接中に電源１１０と通信し得る。当然、ワイヤフィーダ１２０から電源１１０への電流引き抜きパルスメッセージは溶接作業および溶接波形と干渉しないように構成されるため、通信は溶接中に発生し得る。ワイヤフィーダモータからの電流引き抜き（消耗可能ワイヤに給電するのに使用される）も、モータに必要な電流がワイヤ給電のためのトルク要件の変化のために変化し得るため、頑強な通信を容易にするように考慮されるべきである。したがって、溶接中にワイヤフィーダ１２０が電源と通信する本発明の例示的実施形態では、電流引き抜きパルスメッセージの周波数は、干渉しないように比較的低くあるべきである。例えば、例示的実施形態では、データ信号の周波数は２０〜１００Ｈｚの範囲であるべきである。すなわち、メッセージが複数の周波数を含む（上に説明したように）限りにおいて、周波数のそれぞれは上述の範囲であるべきである。他の例示的実施形態では、周波数は３０〜７０Ｈｚの範囲であるべきである。これらの比較的低い周波数は、通信中に溶接作業とのいかなる干渉もないことを保証するように使用され得る。当然、他の実施形態では、干渉が発生しない限り他の周波数が使用され得、他の周波数は溶接作業において使用される周波数により規定され得る。本発明のいくつかの実施形態は、通信信号が溶接信号から十分に識別され得、溶接信号と干渉しない限り、ＣＣ、ＣＶ、パルス、短アーク、ＳＴＴなどを含むすべてのタイプの溶接中に使用され得る。

別の例示的実施形態では、２つ以上のワイヤフィーダ（負荷）が電源へ接続され得ることに注意すべきである。このような実施形態では、ワイヤフィーダからのデータ信号は、電源により認識されるワイヤフィーダ識別子を含み、電源が正しい出力を適切なワイヤフィーダへ供給することを保証するのを支援するために使用される。したがって、いくつかの実施形態では、電源は、本明細書で論述される方法を使用することにより２つ以上のワイヤフィーダへ結合され得、それと通信し得る。

図４および図５は、電流シンク回路１２７の例示的実施形態に関する追加の詳細を提供する。描写された例示的実施形態は、上に説明したようにメッセージング中に電流引き抜きパルスを調整および吸収するためにスイッチ４０３および４０５と、抵抗器４０７、４０９および４１１と、電流シャントレギュレータ４０１とを含む。電流シャントレギュレータ４０１は、必要に応じて行うことができる限り、任意の既知のこのようなレギュレータであり得る。このようなレギュレータの例はＴｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＴＬ４３１ ３端子調整可能シャントレギュレータである。当然、他の同様に機能する部品が使用され得る。例えば、いくつかの例示的実施形態では、シャントレギュレータ４０１の代わりに演算増幅器／ＭＯＳＦＥＴ組み合わせが使用され得る。さらに、追加実施形態では、負荷抵抗器４０９は、必要に応じ性能を改善するために入力電圧に基づきオン／オフされ得る（公知の切り換え回路構成を使用することにより）。図４および図５に示す回路では、抵抗器４０９は、ワイヤフィーダにおける電流引き抜きパルスの生成中のエネルギー放散の大部分を与える。

図５の実施形態では、接続柔軟性を電源１１０の出力スタッドへ加えるように回路へフルブリッジ整流器５００が追加される。すなわち、整流器５００の使用により、電源１１０の正および負端子への接続の柔軟性が増す。当然、上に説明したのと同じ機能を達成するために他の例示的回路が使用され得ることが理解され、これらの回路は、本明細書で説明する本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく使用され得る。

上に論述された属性および構成のために、本発明の例示的システムは公知の溶接システムを超える大きい利点を提供し得る。すなわち、本発明の実施形態を使用することにより、ワイヤフィーダと電源は、別の通信ケーブルなしに互いに通信し得、溶接システムの頑強性および有用性を高めて互いに通信し得る。さらに、この通信およびデータ送信は、データが溶接信号と同じ溶接ケーブル上で送信されても溶接信号または溶接作業に悪影響を与えることなく発生する。

上述のように、ワイヤフィーダ１２０と電源１１０のそれぞれは、コンピュータを採用し得るコントローラ、または本明細書で説明する通信プロトコルを容易にするために様々なプログラムを実行するマイクロプロセッサ型システムを使用する。コンピュータプログラム（例えばコンピュータプログラムシステム）は、コンパイルまたはインタープリタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述され得、スタンドアロンプログラム、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチンまたは計算環境で使用するのに好適な他のユニットを含む任意の形式で配備され得る。コンピュータプログラムは１つのコンピュータ上または１つのサイトにおける複数のコンピュータ上で実行されるように配備され得るか、または複数のサイト全体にわたって分散され通信ネットワークにより相互接続され得る。

次に、溶接電極における電圧の作業現場電圧計測データを連続的に受信する工程であって、作業現場電圧計測データは溶接ケーブルを使用することによりアーク両端に伝達される、工程と、電圧差を識別するために作業現場電圧計測データと溶接電源における溶接出力電圧とを連続的に比較する工程とを含むシステムおよび方法を提供する別の例示的実施形態に移る。通信方法論は上に説明したものであり得る。本方法はまた、電圧差に少なくとも部分的に基づき溶接電源を使用して溶接出力電圧を増加または低減する工程を含む。

別の実施形態は、加工物リード接続と溶接ケーブル接続とを有するワイヤフィーダを含む溶接システムを提供する。溶接ケーブル接続はワイヤフィーダを電源へ動作可能に結合するように構成され、加工物リード接続はワイヤフィーダと加工物との間の回路を完成するように構成される。本システムはさらに、ワイヤフィーダと作動可能に結合された作業現場電圧計測部品を含む。作業現場電圧計測部品は作業現場電圧測定結果を連続的に判断する。このような実施形態では、ワイヤフィーダは作業現場電圧測定結果を受信するように構成され、ワイヤフィーダは、溶接ケーブル接続と加工物リード接続との少なくとも１つを介し作業現場電圧計測データを送信するように構成される。

上に説明したように、アーク両端の電圧および電流検出などの溶接作業に関係する情報およびケーブルインピーダンス変化などを含む、溶接作業の他の側面に関係する情報を中継することを含む様々な種類の通信がシステム部品間で発生し得る。

上述のように、本発明のいくつかの実施形態は「アーク両端」溶接配置において使用され得る。上述の実施形態のように、アーク両端配置は、一対のケーブルが電力と通信との両方を提供するために電源から加工物へ延在し、その一方は加工物へ接続され、他方は未接続状態でワイヤフィーダを待つようにされる。加工物へクランプするそれ自体のリードを有するワイヤフィーダが、プラグで接続され、追加制御ケーブルを使用することなく遠方の電源と作業リード上で通信する。アーク両端配置は、溶接システムの複雑性、重量、付属部品経費およびあり得る障害発生点を低減する。

溶接システムの様々な実特性が溶接システムの性能に影響を与え得、これらの特性とデータとは本明細書で説明する通信プロトコルを介し送信され得る。特定の方法で溶接しようとするか、または溶接品質を改善しようする際、特定の溶接波形に関連する溶接設定が選択および伝達され得る。このような波形と他の溶接パラメータとに従って、溶接電源は溶接作業に電力を供給する。しかし、これらのパラメータは期待または理想条件に基づく。

いくつかの状況では、（「アーク両端」）および他の溶接システム配置における期待または理想条件からの乖離は、ケーブルインピーダンスが電源とワイヤフィーダとの間に電圧降下を引き起こし得ることであり、したがって電源出力電圧がワイヤフィーダの要件へ設定されるが、ワイヤフィーダ電源入力は実際には所定電圧を受信しない。インピーダンスに起因する電圧降下は、ケーブルの長さおよび組成、ケーブルの幾何学形状（回旋型対延長型）、供給される溶接電流、溶接波形および溶接パラメータ、ならびに他の因子に依存して変化する。したがって、電源における単純な電圧オフセットは、溶接ツールにおける期待出力値からの差異が本来動的であり得るため、この差異を常には補償しないことになる。

この可変差異を監視するために、電気測定装置（限定しないが電圧計、マルチメータまたは他の装置または部品を含む）が、ワイヤフィーダにおける電圧を判断するためにワイヤフィーダに配置されるか、またはそれと一体化され得る。この電圧は、アーク両端の電源（または電源と通信する別の装置）へ返送され、期待／溶接電圧と比較され得るか、または本明細書で説明する通信プロトコルを介し比較され得る。このような比較は連続的にかつ実時間で行われ得る。次に、電源動作パラメータは、正確な適正電圧（または他のパラメータ）がワイヤフィーダへ供給されることを保証するために調整され得る。いくつかの実施形態では、これは、瞬間的にまたはごく最近検知された電圧降下に従って連続的に調整することとは対照的に、平均電圧降下をほぼ等しくする（大きさで）のに十分なデータに平均電圧降下が基づくまで一定期間にわたる平均電圧降下を判断する反復フィードバック過程である。

本明細書で開示される実施形態における通信は本明細書で説明する方法論を介し発生し得る。これは、追加制御線が多くの環境において厄介になり得、無線通信が必ずしも実現可能だとは限らないため、単純な通信を提供する（例えば、視線が問題である造船所で、または使用前に異なる無線装置間のペアリングを必要とする複数の電源が存在し得る造船所で）。この配置は、ワイヤフィーダのプラグアンドプレイ能力を提供する一方で有線接続の数を最小化する。

図６は、本技術革新の実施形態による溶接出力回路経路（図７および他の添付図面の参照符号１２０５で示されたものなど）の例示的回路表現１１００である。回路表現１１００は、溶接出力回路経路１２０５の溶接ケーブル１２２０側のインダクタンスＬｃ １１１０と抵抗Ｒｃ １１２０とを含む。これらの値は、溶接ケーブル１２２０の特性により規定され得る（ただし、必ずしも排他的にそうである必要はない）。回路表現１１００はまた、溶接出力回路経路１２０５の溶接電源１２１０側のインダクタンスＬｍ １１３０、内部抵抗Ｒｉ １１４０、およびダイオードＤ１ １１５０を含む。これらの値は、溶接電源１２１０の特性により単独でまたはワイヤフィーダ１２７０（例えば機械側）と併せて規定され得る（ただし、必ずしも排他的にそうである必要はない）。溶接ケーブル１２２０は電気ノード１１６０、１１７０を有する溶接出力１２１２において溶接電源１２１０へ接続し、加工物は溶接出力端子１１９１、１１９２の近傍に配置され得る。

電流（Ｉ）１１８０が溶接出力回路経路１２０５を流れると、出力電圧（Ｖ）１１６５がノード１１６０および１１７０間に生成される。電源からのインピーダンスは、予め定められ得る（例えば、機械側出力チョークにより、および電流に依存して）が、電源の外（または他の外部部品）からの外部インピーダンスは、すべての状況では電源に知らされ得ないか、または電源により予測され得ない。溶接ケーブル１２２０の特性は少なくとも静的でないため、溶接ケーブル１２２０の配向および／またはサービス性は時間と共に変化し、さらに、異なるケーブル（例えば異なる長さ、直径、損耗、および他の品質を有する）が同じ溶接電源１２１０と共に使用され得る。したがって、システムの全インピーダンスはケーブルに基づき時間と共に変化する。

変動インピーダンスは、溶接電極または加工物における期待電圧と実電圧との差を含みシステム内の様々な点における電圧差異を引き起こし得る。電圧差異を判断する様々な技術について本明細書で説明する。いくつかの（必ずしもすべてではないが）実施形態では、電源、ワイヤフィーダ、ツールまたは独立電気的フィードバック装置が、実際の電気的特性と、電源設定と溶接システム全体とに基づく期待特性との差異を判断し得る。１つまたは複数の具体的実施形態では、ワイヤフィーダは、溶接ケーブルインピーダンスに起因する電圧誤差または差異を判断し、測定場所における期待電圧（例えば、加工物における、電源からの、他の値からの）と測定場所における実電圧（例えば加工物における実電圧、溶接ツール内の実電圧、ワイヤフィーダにより検知される実電圧等）との差を判断するための電圧フィードバック能力を含む。

電気的測定結果（例えばワイヤフィーダまたは溶接ツールにおける電圧測定結果）はアーク両端に送信され得、これにより別の制御ワイヤまたは複雑な無線通信技術の必要性をなくす。溶接ケーブルをシステム中へ接続することで、このような溶接ケーブルを使用する通信を可能にし、電気的測定に少なくとも関係するフィードバックを可能にする。これは、溶接ケーブルに加え別のセンサおよび／または制御線を任意選択的に使用し得るもの（表面張力転送など）を含み多くの溶接配置において有益である。アーク両端技術は、性能の改善を可能にすると共に、誤差要因および障害発生点をなくすだけでなくシステム全体の複雑性を低減する。

このような実施形態に移ると、図７は、本技術革新の様々な態様による、溶接出力回路経路１２０５を含む溶接システム１２００の例示的実施形態の概略ブロック図を示す。溶接システム１２００は、溶接出力１２１２、比較器部品１２１６および任意選択的にディスプレイ１２１４を有する溶接電源１２１０を含む。溶接出力回路経路１２０５は、溶接出力１２１２において溶接電源１２１０へ接続される。

一実施形態によると、溶接出力回路経路１２０５は、溶接ケーブル１２２０、溶接ツール１２３０、加工物コネクタ１２５０、溶接ワイヤスプール１２６０、溶接ワイヤフィーダ１２７０、溶接ワイヤ１２８０、溶接電気計測部品１２９０および任意選択的加工物１２４０を含む。溶接ケーブル１２２０は、溶接ツールおよび／または任意選択的加工物１２４０へ接続するためのリードを含む。

動作中、溶接ワイヤ１２８０は、実施形態に従って、ワイヤフィーダ１２７０を介し溶接ワイヤスプール１２６０から溶接ツール１２３０中に供給される。別の実施形態によると、溶接システム１２００は、溶接ワイヤスプール１２６０、ワイヤフィーダ１２７０または溶接ワイヤ１２８０を含まないが、その代りに、例えばスティック溶接に使用されるような消耗電極を含む溶接ツールを含む。本技術革新の様々な実施形態によると、溶接ツール１２３０は、溶接トーチ、溶接銃、電極ホルダおよび溶接消耗品のうちの少なくとも１つを含み得る。

溶接出力回路経路１２０５は、溶接電源１２１０の溶接出力１２１２から溶接ケーブル１２２０を通って溶接ツール１２３０へ、加工物１２４０を通っておよび／または加工物コネクタ１２５０へ延在し、および溶接ケーブル１２２０を通って溶接電源１２１０へ戻る。動作中、溶接電源１２１０は溶接出力波形を溶接出力回路経路１２０５へ印可し、時変電流に溶接出力回路経路１２０５を通るようにさせ、ワイヤ（または電極）と加工物１２４０との間にアークを生成し得る。本技術革新の実施形態によると、溶接ケーブル１２２０は同軸ケーブルアセンブリを含む。本技術革新の別の実施形態によると、溶接ケーブル１２２０は、溶接電源１２１０から溶接ツール１２３０へ延在する第１のケーブル長と、加工物コネクタ１２５０から溶接電源１２１０へ延在する第２のケーブル長とを含む。

溶接ケーブル１２２０上で送信されることができるデータの一部は電気計測部品１２９０からの電気的測定結果である。電気計測部品１２９０は、任意選択的加工物１２４０における、またはその上の、またはワイヤフィーダ１２７０における、またはその近傍、または他のいずれかの場所の作業現場において電気的可変値を測定し得る。一実施形態では、電気計測部品１２９０は、１つまたは複数の電圧計測を行い（例えば、加工物において、別の場所において）、その電圧値を、溶接ケーブル１２２０を介し送信することにより溶接電源１２１０へ送信する。電気計測部品１２９０は溶接ツール１２３０の近傍にあるとして示されているが、電気計測部品１２９０はスタンドアロンであり得るか、または様々な他の部品中（例えばワイヤフィーダ１２７０内）に取り込まれ得る。

比較器部品１２１６（または溶接電源１２１０の他の部品）は、電気計測部品１２９０により測定された値と溶接出力１２１２における出力に基づき期待されるものとを比較し得る。この比較に基づき、比較器部品１２１６は、期待の電気的測定結果と実際の電気的測定結果との間の電気信号差異を計算し得る。一実施形態では、差異は電圧差である。電圧差に基づき、溶接電源１２１０は、例えばケーブルインダクタンスおよび他のシステム特性に起因する電圧差を補償するために溶接出力電圧を増加または低減し得る。

図８は、本明細書で説明する技術を使用する溶接システム１５００の別の実施形態を描写する。溶接システム１５００は、溶接ワイヤフィーダ１５７０、溶接ケーブル１５２０、溶接ツールリード１５２１および加工物リード１５２２を含む。溶接システム１５００はまた、溶接電源１５３０、溶接ツール１５１０、および／または溶接加工物１５４０を任意選択的に含み得る。電源１５３０は、比較器部品１５１６を含み、少なくとも溶接ケーブル１５２０を介し電気計測部品１５９０と通信可能に結合される。これに関し、通信はアーク両端で発生し得る。

電気計測部品１５９０は、溶接回路内の実際の電気計測結果を記録し、電気測定結果を比較器部品１５１６へ返送し、比較器部品１５１６は期待電気的値に照らして実際の電気計測結果を解析する。実際値と期待値との差に基づき、溶接パラメータは修正され得る。これは、電圧差異に基づき溶接ワイヤフィーダ１５７０を通って供給される溶接電圧を増加または低減するために信号を電源１５３０へ送信することを含み得る。

溶接システム１５００は、他の任意選択的要素を有するシステムの中心部品として溶接ワイヤフィーダ１５７０を描写するが、描写された要素の様々な組み合わせが、技術革新の範囲または趣旨から逸脱することなく利用され得る。例えば、溶接ワイヤフィーダ１５７０と溶接電源１５３０とは組み合わせユニットであり得る。さらに、比較器部品１５１６は溶接ワイヤフィーダ内に組み込まれているように示されているが、この部品は、別の実施形態における他の要素（電源１５３０、溶接ツール１５１０または電気計測部品１５９０を含む）内に存在し得る。少なくとも１つの実施形態では、期待電圧値は、比較器部品１５１６が溶接ワイヤフィーダ１５７０（および／または溶接電源１５３０）外の場所における測定値の比較を完了できるようにするために、溶接ケーブル１５２０を使用することにより送信される。さらに、ワイヤフィーダおよび／または電源のそれぞれは、ユーザがシステムと部品と入力データとパラメータと相互作用すると共に情報とパラメータを読めるようにするユーザインターフェースを有し得る。

図９は図８のものと同様の別の実施形態を示し、溶接システム１６００は電気的特性信号プロセッサ１６９２を含む。いくつかの実施形態では、電気的特性信号プロセッサ１６９２は電圧信号プロセッサであり得る。電気的特性信号プロセッサ１６９２は測定された電気的特性（例えば電気計測部品１５９０からの）を別のフォーマットへ変換し得る。いくつかの実施形態では、電気的特性信号プロセッサ１６９２は、測定された電気的特性をその送信により必要とされる帯域幅を低減するために圧縮サイズ信号へ変換する。一実施形態では、電気的特性信号プロセッサ１６９２は、比較のための電圧値を送信するために圧縮サイズ電圧データを生成する。代替または補足的実施形態では、電気的特性信号プロセッサ１６９２は、符号化、暗号化、または再フォーマット化を含むために、測定された電気的特性のフォーマットを変更し得る。

測定された電気的特性の修正により、アーク両端通信の使用の拡大を可能にし得る。一例では、表面張力転送および他の短アーク溶接方法は、これらの動作の制御のための迅速な計算を行うために情報を電源へ返送するセンスリードを含み得る。センスリードに代わる溶接ケーブル１５２０への信頼は、複雑な過程の制御に必要な実時間フィードバックを提供するのに不十分な帯域幅を時にもたらし得る。例えばワイヤフィーダ１５７０（および／または他の部品）におけるパラメータを測定し計算を行うための追加回路構成を取り込むことで、その中でより大きいデータ部分が受信され、処理され、解析され得るようにし得、溶接ケーブル１５２０を使用することにより利用可能な帯域幅に適合する小さい制御信号が電源１５３０（および／または他の部品）へ返送され、調整される。これは、より多くの判断または制御工程が、判断または制御工程毎により狭い帯域幅で行われ得るようにし、制御の速度を増す。これは、電力ケーブルを使用することにより電源へ供給する前に電圧などのアナログパラメータ信号をデジタル信号へ変換することを含み得る。

特定の実施形態では、長期にわたる電圧がワイヤフィーダ１５７０において実時間で測定され得る。ワイヤフィーダは、比較器部品１５１６を含み得、電気計測部品１５９０と電気的特性信号プロセッサ１６９２とを含み得るか、またはそれらと作動可能に結合され得るかのいずれかである。これらの部品のうちの１つまたは複数は、すべてのパラメータがワイヤフィーダ１５７０または（任意選択的）加工物１５４０において測定されれば必要とされる情報より小さい部分的情報を含む圧縮サイズ信号を含むトリガを生成するための計算を行い得る。トリガは、計算または調整に使用されるために電源１５３０へ送信される。いくつかの実施形態では、トリガは、計算または調整に使用されるために代替または追加構成部品（例えば溶接ワイヤフィーダ１５７０、比較器部品１５１６等）へ送信され得る。別のこのような実施形態では、瞬間電圧または電圧差が、溶接ケーブル１５２０を介し溶接ワイヤフィーダ１５７０および／または電源１５３０へ実時間で供給される。上に説明したものなどのいくつかの実施形態では、ワイヤフィーダ内に比較器を有することで、ワイヤフィーダが、溶接信号比較を行い、次に設定点を（本明細書で説明する通信を介し）ワイヤフィーダへ返送できるようにする。例えば、比較器は検知された溶接電圧と所望電圧設定点（ワイヤフィーダへ既に伝達されたまたはワイヤフィーダにおいて設定された）とを比較するために使用され得、次に、検知された電圧を電源へ送信するのではなく、ワイヤフィーダは比較を行い、電源の新しい電圧設定点を送信する。次に、電源は、新しい設定点に基づきその出力電力を変更する。当然、電流などの他の溶接パラメータはこのようにして変更され得る。

一実施形態では、制御は「内部ループ」と「外部ループ」とに分岐され得、内部ループ制御はワイヤフィーダ１５７０において発生し、外部ループ制御は電源１５３０において発生する。表面張力転写工程のタイミングの制御などの実時間で行われなければならない制御のために、高速制御がワイヤフィーダ１５７０により行われる。それほどタイムクリティカルでないプロセス制御は電源１５３０により行われるであろう。電源制御はパラメータを利用し、他のデータは、このようなデータを処理しそれに応答するためのオンボード制御回路構成を使用する電源１５３０へ返送される。ワイヤフィーダ１５７０と電源１５３０との間の情報は、このような実施形態では溶接ケーブル１５２０を介し送信され得る。

一実施形態では、電源の制御回路の少なくとも一部は、ワイヤフィーダへ移動され、電力ケーブル上で電源と通信する。代替案または補足的実施形態では、別の高速通信リンクが含まれ得る。例えば、ワイヤフィーダと電源は、ケーブルを使用することによりペアとなり、その後、少なくとも部分的に無線で通信する可能性がある。代替の高速通信リンクも使用することが可能である。

他の代替的な実施形態によると、溶接出力回路経路の電気的特性を判断し、この電気的特性に基づき溶接出力波形を選択する様々な機能的側面は、慎重な設計判断、費用制限、および／または他の考察およびトレードオフに依存して、溶接電源と溶接出力アナライザとの間で様々な方法で分散され得る。

図１０は、溶接電源において出力電気的特性を修正する方法１７００の例示的実施形態のフローチャートである。方法１７００は、工程１７１０で開始し、工程１７２０へ進み、ここで、溶接電極における（または部品近くの）作業現場電圧測定結果データが受信される（例えば、ワイヤフィーダ、電源、情報を処理するための部品を含む他の部品により）。次に、方法論１７００は、電圧差を識別するために作業現場電圧測定結果データと溶接電源における溶接出力電圧とを比較する工程１７３０へ進む。その後、工程１７４０において、溶接出力電圧の増加または減少が、電圧差に少なくとも部分的に基づき溶接電源を使用することにより適用される。

本発明の別の例示的な実施形態では、ワイヤフィーダは、フィーダにおける事象を検知したことに応答して電源へトリガ信号を送信することができる（例えば上に論述された通信プロトコルを使用することにより）。トリガは、このような所定事象が発生したことを示すものとして電力フィーダにおいて認識される高速／短信号である。例えば、ＳＴＴなどのいくつかの溶接アプリケーションでは、いつ電圧の微係数または変化率（ｄｖ／ｄｔ）が短絡回路内の所定値を超えたかを検知することが望ましい。この所定値は、溶接波形におけるクリティカル事象を表し得、溶接波形に対する電源からの応答を必要とする。公知のシステムでは、このタイプの電圧変化を検知するためにリモートセンスリードが必要である。しかし、本発明のいくつかの例示的実施形態では、リモートセンスリードは削除される。すなわち、例示的実施形態では、ワイヤフィーダは、監視される所定事象のタイプ（例えば上に論述された電圧微係数）を検知する検出器（公知の電圧微係数検出器など）を含む。このような検出器は公知である。事象が検出器を介し検知されると、事象の検出は溶接ケーブル上で「トリガ」信号を介し伝達される。例示的実施形態では、ワイヤフィーダは上記電流引き抜き変調技術を利用する。トリガ事象は、事象が発生したことを示すものとして電源において認識され、例示的実施形態では、電源は応答を返信しないが、伝達されたトリガ事象に基づきその出力信号／電力に応答するか、またはそうでなければそれを変更する。したがって、本明細書で説明した他の実施形態のいくつかと異なり、全デジタル信号が電流引き抜きパルスを介し送信されるよりむしろ、単一の所定事象がトリガ通信を介しシグナリングされ、電源はそのトリガ信号に反応する。例示的実施形態では、トリガ信号は、所定特性を有する単一の電流パルス（電源の電流の階段状変化のように見えるであろう）である。例えば、いくつかの例示的実施形態では、トリガ電流引き抜きパルスは２〜１０アンペアの範囲のピーク電流を有し得、他の実施形態では３〜７アンペアの範囲のピーク電流を有し得る。さらに、電流パルスは０．２５〜３ｍｓの範囲のパルス幅を有し得、他の実施形態ではパルス幅は０．５〜１．５ｍｓの範囲である。このような実施形態では、電源は、その出力を変更するためにトリガ電流パルスを認識する（例えば微分電圧の変化を見るのを待つ代わりに）。他の例示的実施形態では、単一パルスよりむしろ複数のパルスが利用され得るが、この場合もやはり、信号全体は、電源により反応時間を最小化するように短い。

例示的実施形態では、トリガパルスは行われる溶接作業に依存して異なる事象を示し得る。すなわち、特定タイプの溶接作業（例えばＳＴＴ）が選択されると、電源は、トリガ事象が特定タイプのｄｖ／ｄｔ検出を表すことを認識する。しかし、他の溶接作業では、トリガ事象は、ピーク値などを超える測定電圧などの異なるタイプの事象を表し得る。したがって、トリガ事象がワイヤフィーダにおいて検知されると、トリガパルスは、電源へ送信され、電源はこれを認識し、その所定のプロトコルに応じて反応する。当然、このような実施形態では、ワイヤフィーダは、所望の検出事象の必要性に応じ電圧、電圧微係数、電流および／または電流微係数を検出し比較することができる比較器などの検出器を含む。このような検出および比較回路は公知であり、本明細書において詳細に説明する必要はない。

要約すると、溶接出力回路経路において測定された電気的特性に基づき溶接出力を選択するためのシステムおよび方法が開示された。期待電気的値と測定電気的値との間の相違または差が、識別され得、差または差異を補償するために少なくとも溶接電源の調整を可能にするためにアーク両端に伝達される。

方法工程は、入力データに作用し出力データを生成することにより本発明の機能を実行するコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能プロセッサにより行われ得る。方法工程はまた、専用ロジック回路構成、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により行われ得、装置は、専用ロジック回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として実現され得る。モジュールは、コンピュータプログラムおよび／またはその機能を実施するプロセッサ／特定回路構成の一部を指し得る。

本明細書で論述した通信プロトコルを含むコンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサは、一例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両方と、任意のタイプのデジタルコンピュータからなる１つまたは複数のプロセッサとを含む。通常、プロセッサは、読み取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリからまたはその両方から命令とデータを受信することになる。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを格納するための１つまたは複数のメモリ装置とである。通常、コンピュータはまた、データを格納するための１つまたは複数の大容量記憶装置（例えば磁気、光磁気ディスクまたは光ディスク）を含むか、または上記装置からデータを受信するか、またはそれらにデータを転送するか、またはその両方を行うように動作可能に結合されることになる。データ送信および命令も通信ネットワーク上で発生し得る。コンピュータプログラム命令およびデータの具現化に好適な情報担体は、一例として半導体記憶装置、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ装置；磁気ディスク、例えば内蔵ハードディスクまたは着脱可能ディスク；光磁気ディスク；ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含むすべての形式の不揮発性メモリを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路構成により補完され得るか、または専用論理回路構内に組み込まれ得る。

ワイヤフィーダおよび／または電源上でユーザとの対話処理を提供するために、上記技術は、ユーザに対し情報を表示するための表示装置（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶表示））モニタと、ユーザがコンピュータへ入力を提供し得る（例えば、ユーザインターフェース要素と相互作用し得る）キーボードとポインティング装置（例えば、マウスまたはトラックボール）とを有するＣＮＣまたはコンピュータ上で実施され得る。ユーザとの対話処理を提供するために他の種類の装置が使用され得、例えば、ユーザへ提供されるフィードバックは、任意の形式の知覚フィードバック、例えば視覚フィードバック、聴覚フィードバック、触覚フィードバックであり得、ユーザからの入力は、音響、スピーチ、または触覚入力を含む任意の形式で受信され得る。

上記技術は、バックエンドコンポーネントを含む分布型コンピュータシステムにおいて（例えば、データサーバとして）、および／またはミドルウェアコンポーネントを含むコンピュータシステム（例えば、アプリケーションサーバおよび／またはフロントエンド部品（例えば、ユーザが例示的実施形態と相互作用し得るグラフィクユーザインターフェースおよび／またはウエブブラウザを有するクライアントコンピュータ）において、またはこのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンド部品の任意の組み合せを含む分散コンピュータシステムにおいて実施され得る。本システムの部品は、デジタルデータ通信（例えば通信ネットワーク）の任意の形式または媒体により相互接続され得る。通信ネットワークの実施例として、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、例えばインターネット、および有線ネットワークと無線ネットワークとの両方が挙げられる。

「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、および／または「各」の複数形は開放型であり、列挙された部品を含み、列挙されない追加物品を含み得る。「および／または」は開放型であり、列挙された部品の１つまたは複数および列挙された部品の組み合わせ含む。

上述のように、本出願における論述の大多数は溶接電源およびワイヤフィーダに関連して論述されたが、これらの論述は例示的である。換言すれば、本発明はその例示的実施形態を参照することにより特に示され説明されたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。形式および詳細の様々な変更形態が、本明細書に定義された本発明の趣旨から逸脱することなくなされ得ることは当業者により理解されることになる。

１００ 溶接システム
１０１ 制御モジュール
１０３ 溶接電力出力モジュール
１０４ 電流センスリード
１０５ 受信器
１０６ 電圧信号リード
１０７ 送信器
１１０ 電源
１１１ スタッド
１１２ スタッド
１１３ スタッド
１１４ スタッド
１２０ ワイヤフィーダ
１２１ 制御モジュール
１２３ 通信モジュール
１２５ 送信器
１２６ ユーザインターフェースコントロールボード
１２７ 電流シンク回路
１２８ 電圧センスリード
１２９ 受信器
１３０ 溶接電力ケーブル
２００ 電流信号
２０１ メッセージ開始電流パルス
２０３ データパルス
２０５ データパルス
３００ 電圧通信波形
３０１ 電圧パルス
３０３ 電圧パルス
３０５ 電圧パルス
４０１ 電流シャントレギュレータ
４０３ スイッチ
４０５ スイッチ
４０７ 抵抗器
４０９ 抵抗器
４１１ 抵抗器
５００ フルブリッジ整流器
１１００ 回路表現
１１１０ インダクタンス
１１２０ 抵抗
１１３０ インダクタンス
１１４０ 抵抗
１１５０ ダイオード
１１６０ ノード
１１７０ ノード
１１８０ 電流
１１９１ 溶接出力端子
１１９２ 溶接出力端子
１２００ 溶接システム
１２０５ 溶接出力回路経路
１２１０ 溶接電源
１２１２ 溶接出力
１２１４ ディスプレイ
１２１６ 比較器部品
１２２０ 溶接ケーブル
１２３０ 溶接ツール
１２４０ 加工物
１２５０ 加工物コネクタ
１２６０ 溶接ワイヤスプール
１２７０ ワイヤフィーダ
１２８０ 溶接ワイヤ
１２９０ 電気計測部品
１５００ 溶接システム
１５１０ 溶接ツール
１５１６ 比較器部品
１５２０ 溶接ケーブル
１５２１ 溶接ツールリード
１５２２ 加工物リード
１５３０ 溶接電源
１５４０ 溶接加工物
１５７０ 溶接ワイヤフィーダ
１５９０ 電気計測部品
１６００ 溶接システム
１６９２ 電気的特性信号プロセッサ
１７００ 方法論
１７１０ 工程
１７２０ 工程
１７３０ 工程
１７４０ 工程

Claims (28)

1. 第１の受信器、第１の送信器および電流センス回路を有するコントローラを含む溶接電源と、
   第２の受信器、第２の送信器、電流シンク回路および電圧センス回路を有する通信回路を含むワイヤフィーダであって、該電流シンク回路は電流シャントレギュレータ及びスイッチを有する、ワイヤフィーダと、
   溶接作業中に前記溶接電源から前記ワイヤフィーダへ溶接電力を運ぶ、前記溶接電源および前記ワイヤフィーダのそれぞれへ結合された少なくとも１つの溶接電力ケーブルと
   を含む溶接システムであって、
   前記ワイヤフィーダは、前記溶接電源内の前記電流センス回路により検知される電流引き抜き信号を前記電流シンク回路が生成することにより、前記少なくとも１つの溶接電力ケーブル上で前記溶接電源と通信し、
   前記溶接電源は、前記ワイヤフィーダ内の前記電圧センス回路により検知される電圧パルス信号を生成することにより、前記少なくとも１つの溶接電力ケーブル上で前記ワイヤフィーダと通信し、
   前記電流引き抜き信号は前記ワイヤフィーダにより生成される複数の電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は複数の電圧パルスを含み、
   前記電流引き抜き信号は、１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を有する、溶接システム。
2. 前記電流引き抜き信号は少なくとも第１のパルスタイプおよび第２のパルスタイプを含み、および前記電圧パルス信号は前記電流引き抜き信号に応じて前記ワイヤフィーダへ送信される、請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記電流引き抜き信号は、通信信号の先頭として前記コントローラにより認識される所定のピークおよび持続時間を有する信号開始電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は信号開始電圧パルスを有する、請求項１に記載の溶接システム。
4. 前記電流引き抜き信号は第１のタイプの電流引き抜きパルスと第２のタイプの電流引き抜きパルスとを含み、前記第１のタイプは前記第２のタイプと異なり、および前記電圧パルス信号は第１のタイプの前記電圧パルスおよび第２のタイプの前記電圧パルスを有する、請求項１に記載の溶接システム。
5. 前記第１および第２のタイプの前記電流引き抜きパルスは同じピーク電流レベルを有し、かつ前記第１および第２のタイプの前記電圧パルスは同じ電圧レベルを有する、請求項４に記載の溶接システム。
6. 前記第１および第２のタイプの前記電流引き抜きパルスは異なるパルス幅を有し、かつ前記第１および第２のタイプの電圧パルスは異なるパルス幅を有する、請求項４に記載の溶接システム。
7. 前記電流引き抜き信号は、前記信号開始電流引き抜きパルスと同じである信号終了電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は前記溶接電源が前記信号終了電流引き抜きパルスを受信した後に前記ワイヤフィーダへ送信される、請求項３に記載の溶接システム。
8. 前記電流引き抜きパルスの少なくともいくつかは０．２５〜５アンペアの範囲のピーク電流と０．０５〜１００ｍｓの範囲のパルス幅とを有し、前記電圧パルスの少なくともいくつかは１〜７０ボルトの範囲のピーク電圧を有する、請求項１に記載の溶接システム。
9. 前記電流引き抜き信号は、前記溶接作業中に２０〜１００Ｈｚの範囲の、および前記溶接作業中でない場合に１００〜５００Ｈｚの範囲の周波数を有する、請求項１に記載の溶接システム。
10. 溶接システムにおいて溶接ケーブル上で通信する方法であって、
    第１の受信器、第１の送信器および電流センス回路を有するコントローラを含む溶接電源を提供する工程と、
    第２の受信器、第２の送信器、電流シンク回路および電圧センス回路を有する通信回路を含むワイヤフィーダを提供する工程であって、該電流シンク回路は電流シャントレギュレータ及びスイッチを有する、工程と、
    前記溶接電源を、溶接作業中に前記溶接電源から前記ワイヤフィーダへ溶接電力を運ぶ少なくとも１つの溶接電力ケーブルを有する前記ワイヤフィーダへ結合する工程と、
    前記溶接電源内の前記電流センス回路により検知される電流引き抜き信号を前記ワイヤフィーダの電流シンク回路において生成する工程と、
    前記ワイヤフィーダ内の前記電圧センス回路により検知される電圧パルス信号を前記溶接電源において生成する工程と
    を含み、
    前記電流引き抜き信号は前記ワイヤフィーダにより生成される複数の電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は複数の電圧パルスを含み、
    前記電流引き抜き信号は、１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を有する、方法。
11. 前記電流引き抜き信号は少なくとも第１のパルスタイプおよび第２のパルスタイプを含み、および前記電圧パルス信号は前記電流引き抜き信号に応じて前記ワイヤフィーダへ送信される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記電流引き抜き信号は、通信信号の先頭として前記コントローラにより認識される所定のピークおよび持続時間を有する信号開始電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は信号開始電圧パルスを有する、請求項１０に記載の方法。
13. 前記電流引き抜き信号は第１のタイプの電流引き抜きパルスと第２のタイプの電流引き抜きパルスとを含み、前記第１のタイプは前記第２のタイプと異なり、および前記電圧パルス信号は第１のタイプの前記電圧パルスおよび第２のタイプの前記電圧パルスを有する、請求項１０に記載の方法。
14. 前記第１および第２のタイプの前記電流引き抜きパルスは同じピーク電流レベルを有し、かつ前記第１および第２のタイプの前記電圧パルスは同じ電圧レベルを有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１および第２のタイプの前記電流引き抜きパルスは異なるパルス幅を有し、かつ前記第１および第２のタイプの電圧パルスは異なるパルス幅を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記電流引き抜き信号は、前記信号開始電流引き抜きパルスと同じである信号終了電流引き抜きパルスを含み、および前記電圧パルス信号は前記溶接電源が前記信号終了電流引き抜きパルスを受信した後に前記ワイヤフィーダへ送信される、請求項１２に記載の方法。
17. 前記電流引き抜きパルスの少なくともいくつかは０．２５〜５アンペアの範囲のピーク電流と０．０５〜１００ｍｓの範囲のパルス幅とを有し、前記電圧パルスの少なくともいくつかは２０〜５５ボルトの範囲のピーク電圧を有する、請求項１０に記載の方法。
18. 前記電流引き抜き信号は、前記溶接作業中に２０〜１００Ｈｚの範囲の、および前記溶接作業中でない場合に１００〜５００Ｈｚの範囲の周波数を有する、請求項１０に記載の方法。
19. 前記ワイヤフィーダは前記電流シンク回路の温度を監視し、前記電流シンク回路の温度に基づいて前記電流引き抜き信号を制御するように構成されている、請求項１に記載の溶接システム。
20. 前記ワイヤフィーダは前記電流シンク回路の温度に基づいて、前記電流引き抜き信号の停止及び再開を行うように構成されている、請求項１９に記載の溶接システム。
21. 前記電流シンク回路は、前記電流引き抜き信号が流れる負荷抵抗器と、該負荷抵抗器と前記溶接電源との間に位置するフルブリッジ整流器とを含む、請求項２０に記載の溶接システム。
22. 前記ワイヤフィーダは作業現場電圧測定値を求め、該作業現場電圧測定値と所望の電圧設定点とを比較し、該作業現場電圧測定値と所望の電圧設定点との比較結果に基づいて前記溶接電源に新たな電圧設定点を伝達するように構成されている、請求項２０に記載の溶接システム。
23. 前記ワイヤフィーダは、前記作業現場電圧の微係数（ｄｖ／ｄｔ）を検出し、表面張力転送溶接作業の間の前記作業現場電圧の微係数（ｄｖ／ｄｔ）の値に基づいて前記溶接電源にトリガー信号を伝達するように構成されている、請求項２２に記載の溶接システム。
24. 前記電圧パルス信号は１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を有する、請求項１に記載の溶接システム。
25. 前記電流引き抜き信号は１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲の周波数を有する、請求項１に記載の溶接システム。
26. 前記電圧パルス信号は１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲の周波数を有する、請求項２５に記載の溶接システム。
27. 前記電流引き抜き信号は２０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲の周波数を有する、請求項１に記載の溶接システム。
28. 前記電圧パルス信号は１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲の周波数を有する、請求項２７に記載の溶接システム。

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