短絡アーク溶接中の短絡を切断する方法及び短絡アーク溶接用の溶接装置
本発明は、短絡（３０）が発生したときにタイムフレーム（３２）を開始し、前記タイムフレーム（３２）の中で前記短絡（３０）を切断するために所定の電流プロファイルを実行し、前記タイムフレーム（３２）を超過したならば電流を増加する、短絡アーク溶接の間に短絡３０を切断する方法及び対応する溶接装置（１）に関する。溶接品質を向上するために、予め設定できる前記タイムフレーム（３２）が前記短絡（３２）の間に経過した後、前記短絡（３０）を切断するための電流プロファイルを検出し、前記短絡（３０）の切断における少なくとも１つの値又はパラメータを記録又は保存し、前記タイムフレーム（３２）における前記少なくとも１つの値又はパラメータを、記録した前記値又はパラメータに応じて調節することを特徴とする、短絡アーク溶接中の短絡（３０）を切断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡アーク溶接中の短絡を切断又は遮断するために、短絡が生じたとき、タイムフレームを開始し、所定の電流プロファイルが実行されて前記タイムフレームの中で短絡を切断し、前記タイムフレームを超過すると電流を増加する方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、少なくとも１つの電源、制御ユニット、及び、それらに接続された溶接トーチを備える短絡アーク溶接のための溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
公知の方法の欠点は、どのような短絡の間にも、同じ値又は同じパラメータ及び波形を有する同じ電流プロファイルが短絡の継続時間に関係なく実行されることである。結果として、プロセスに影響がなく、溶接品質を向上することが困難である。
【０００４】
そのような方法は、例えば、ＷＯ２００８／１３７３７１Ａ２、ＷＯ２００９／０４０６２０Ａ１、ＥＰ０３２４９６０Ａ１又はＤＥ２３４２７１０Ｃ３から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、溶接品質を実質的に向上させ、溶接プロセスの安定性を維持するために、短絡アーク溶接中の短絡を切断又は遮断するための上述の方法、及び、この方法に使用する上述の溶接装置を創造することである。公知の方法及び溶接装置の欠点は、除去又は少なくとも低減される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、短絡の間に予め設定できるタイムフレームが経過した後、短絡を切断するための電流プロファイルが検出され、少なくとも１つの値又はパラメータが記録又は保存され、記録した値又はパラメータにしたがって続く短絡のタイムフレームの少なくとも１つの値又はパラメータが調節される、上述の方法により達成される。ここで利点は、短絡の切断のための能動的な調節により、タイムフレーム内の電流の増加がより平坦に設定され、スパッタを放出しない軟らかいアークが得られ、短絡を切断する際の増加の平坦な曲線はアークのより低い圧力を生成し、排出される材料を少なくする。これは、実質的に短いアークでの作業も可能であり、プロセスが不安定になり、この状態を維持する危険が、つまり、「凸凹（stuttering）」の発生がない。これは、プロセスが、新しい短絡の間に値又はパラメータを調節することにより、短絡がタイムフレーム内で実質的に早く遮断され、安定性を回復するので、凹凸の発生を防止するからである。
【０００７】
短絡を切断するための電流増加速度ｄｉ／ｄｔを単調増加できれば、特に指数関数的であれば、短絡はタイムフレームの経過後に非常に迅速に遮断され得る。
【０００８】
他の利点は、短絡を遮断するときの電流増加速度又は時間を検出し、このようにして、実質的パラメータが決定され、新しい短絡の間の次のタイムフレームを調節してもよいことである。しかしながら、ここで、さらなるパラメータも、検出、変更又は調節できる。
【０００９】
次に発生する短絡の間に経過するタイムフレームの事象において、タイムフレーム内の電流が前回記録した電流増加時間又は速度ｄｉ／ｄｔにしたがって増加すると、タイムフレーム内で調節が引き起こされ、したがって、短絡の早い遮断を可能にし、それによりプロセスの安定性を向上させる。
【００１０】
値又はパラメータ、特に電流増加時間又は速度を、タイムフレーム内で短絡を切断するときの初期値に再設定することを含む手段では、プロセスの安定性が維持されることと、それにより溶接スパッタの少ない短絡のスムーズな切断が達成できることが利点である。
【００１１】
しかしながら、他の有利な手段は、タイムフレームが経過したとき、電流増加速度を最大値まで徐々に増加し、そして、この最大値を短絡が切断されるまで維持することを含み、これは、溶接装置の構成要素の長い寿命を提供し、同時に寸法の最適な選択によって製造コストの削減を可能にする。さらなる利点は、これが、所定の最大電流が短絡を切断するときだけ印加され、切断中のアークの圧力がそれに応じて観測されるので、溶接スパッタの低減を助けることである。
【００１２】
さらに有利な手段は、先の短絡がタイムフレームを通して維持されたときには、タイムフレーム内での電流増加速度を変更することを含み、現在発生している短絡の電流増加速度が先に完了した短絡の切断に合わせられ、これは、次の短絡の早い切断をもたらし、それにより、プロセスの安定性を実質的に向上させる。
【００１３】
そしてさらなる有利な手段は、電流増加速度を、一旦、予め設定できる電流増加速度ｄｉ／ｄｔに保持することを含み、非常に強い電流と、それによる確実な短絡の切断とが達成される。
【００１４】
しかしながら、他の有利な手段は、タイムフレームが経過した後に、多くのタイムフレームに亘って値又はパラメータを再設定することを含み、このようにして、初期値の再設定がゆっくりと生じ、それによりプロセスの安定性を保証する。
【００１５】
さらなる手段は、短絡が遮断されるタイムフレームが検出され、対応する変更が次のタイムフレームになされ、このようにして、如何なる望ましい電流プロファイルが実行されてもよいという利点を有する。
【００１６】
さらに本発明の課題は、その制御ユニットが上述の方法を実行するように設計された、上述の溶接装置によって達成される。ここで、利点は、既に上述したように、前の短絡の切断への調節により、電流プロファイルの調節によって次のタイムフレーム内の短絡が切断されるために、品質及び安定性が改善されることである。前の切断プロセスにしたがう電流プロファイルの調節により、溶融池の変動が防止され得る。
【００１７】
さらなる有利な実施形態は、発明の詳細な説明に記載される。それらによりもたらされる利点は、発明の詳細な説明から理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶接機又は溶接装置の概略図である。
【図２】電流を制限した、短絡アーク溶接中の短絡を切断するための一時的な電流プロファイルの概略図である。
【図３】電流増加速度を制限した、短絡アーク溶接中の短絡を切断するためのさらなる一時的な電流プロファイルの概略図である。
【図４】いくつかの適用手順を有する短絡アーク溶接中の短絡を切断するための電流プロファイルの異なる実施形態を示す図である。
【図５】時間を検出する短絡アーク溶接中の短絡を切断するための電流プロファイルの実施形態を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、添付した概略的図面によってより詳細に説明され、説明全体における全ての開示は、類似する態様の同様の参照番号が同じ部分を参照する。さらに、例示的実施形態の１つの特徴は、本発明に係る個々の解決策を構成してもよい。
【００２０】
前書きとして、図は、関連して共に説明され、そこでは、異なる説明がされた実施形態の同じ参照番号及び／又は同じ構成要素の名前が、同じ部分を示すために使用され、説明全体における全ての開示が、同じ参照番号及び／又は類似する態様の同じ構成要素の名前を有する同じ部分を参照してもよいことを注記する。さらに、頂、底、側等のような、説明において使用される位置情報は、記載及び図示された図を直接参照し、位置が変わったならば新しい向きに合わせて解釈されなければならない。同じ構成要素又は同じ機能を有する構成要素は、異なる添字を持つ同じ参照番号を有する。さらに、図示又は説明された異なる例示的実施形態の単一の機能又は機能の組み合わせは、個々に、斬新な解決策又は本発明に係る解決策を構成してもよい。
【００２１】
図１は、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接及び／又はＴＩＧ溶接又は電極溶接、ダブルワイヤ／タンデム溶接操作、プラズマ操作又はろう付け及びはんだ付け操作等の、多くの異なるプロセス及び／又は操作のための溶接装置１及び／又は溶接設備を示す。溶接装置１は、電力要素３がその中に配設された電源２、制御ユニット４、並びに、ワイヤ（不図示）、スイッチング部材、制御弁等のようなさらなる構成要素を含む。制御ユニット４は、特にＣＯ２、ヘリウム、アルゴン等のようなシールドガスのガスボンベ６とガス供給ライン５の（溶接）トーチ７との間に配設された制御弁に接続されてもよい。
【００２２】
加えて、制御ユニット４は、さらなる材料及び／又は溶接ワイヤ９が供給ロール１０及び又はワイヤコイルから供給ラインを介して溶接トーチ７の部分に供給される、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接で共用されるワイヤ供給ユニット８を制御するためにも使用されてもよい。勿論、ワイヤ供給ユニット８は、図１に示したように、カート１２の上に配置された追加装置であるのと対照的に、従来技術から公知であるように、溶接装置１の中に、特に電源２のハウジングの中に組み込むことができる。これは、小型の溶接装置１と言及される。ここで、ワイヤ供給装置８は、溶接装置１の頂部に直接配置すること、つまり、電源２のハウジング１１は、ワイヤ供給ユニット８を受け入れるために頂面が形成されて、カート１２を省略できるようにすることもできる。さらに、ワイヤ供給ユニット８が、溶接ワイヤ及び／又は追加材料を溶接トーチ７の外側から溶接位置に供給するようにできる。その場合、ＴＩＧ溶接において一般的であるように、好ましくは非溶融電極が溶接トーチ７内に配置される。
【００２３】
電極及び／又は溶接ワイヤ９と好ましくは１以上の部分からなる工作物１４との間にアーク１３、特に作業アークを生成するための電流は、電源２の電力要素３から溶接トーチ７、特に電極及び／又は溶接ワイは９に、溶接ライン（不図示）を介して供給され、さらなる可能性として、溶接すべき工作物１４はさらなる溶接ライン（不図示）、特に帰還リードを介して電源２に接続され、形成されたアーク１３及び／又はプラズマビームによって、プロセスのための電気回路を形成できる。内部アーク１３を有するトーチを使用するとき、プラズマトーチの場合のように、適切な電気回路がトーチ内で完成できるように、両方の溶接ライン（不図示）はトーチに繋がる。
【００２４】
溶接トーチ７を冷却するために、溶接トーチ７は、液体タンク、特に液面計１７を備える水タンク１６に、冷却装置１５及び流量制御装置のような可能な中間構成要素を介して接続されてもよい。冷却装置１５は、水タンク１６内に位置する液体をために使用される液体ポンプが、溶接トーチ７の冷却を行うために、溶接トーチ７の起動に伴って始動する。図示した例示的実施形態に示すように、冷却装置１５は、カート１２の上に、電源２を配設する前に配置されている。溶接設備の個々の構成要素、つまり、電源、ワイヤ供給ユニット８及び冷却装置１５は、それらを安全に積み上げ又は互いの頂部に配置できるように、それぞれ突起及び／又は凹部を有するように形成されている。
【００２５】
溶接装置１、電源２は、特に、さらに、溶接装置２の全ての多様な溶接パラメータ、操作モード又は溶接プログラムを設定及び／又は読み込み及び表示するための入力及び／又は出力装置１８を含む。入力及び／又は出力装置１８により設定された溶接パラメータ、操作モード又は溶接プログラムは、制御ユニット４と通信され、そして、溶接設備及び／又は溶接装置１の個々の構成要素を駆動、及び／又は、調整又は制御のために対応する設定値を確定する。ここで、溶接トーチ７が溶接トーチ入力及び／又は出力装置１９を具備する場合には、適切な溶接トーチ７を使用するときに、溶接トーチ７を介して設定手順を実行することもできる。この場合、溶接トーチ７は、好ましくは、溶接装置１、特に電源２又はワイヤ供給装置８に、データバス、特にシリアルデータバスを介して接続される。
【００２６】
溶接プロセスを開始するために、溶接トーチ７は、通常、スタートスイッチ（不図示）を含み、アーク１３がスタートスイッチの操作によって点火される。アーク１３の大きな熱放射からユーザを保護するために、溶接トーチ７は、熱保護シールド２０を備えてもよい。さらに、図示した例示的実施形態において、溶接トーチ７は、溶接装置１及び／又は溶接設備にホースパック２１を介して接続されており、前記ホースパック２１は、座屈防止手段２２により溶接トーチ７に取り付けられている。ホースパック２１の中には、供給ライン及び／又は溶接ワイヤ９用、ガス５用、冷却回路用、データ転送用等のラインのような個々のラインが、溶接装置１から溶接トーチ７まで配設されているが、帰還リードは、好ましくは電源２まで別途接続される。ホースパック２１は、電源２又はワイヤ供給ユニット８に接続装置（不図示）によって接続されるが、ホースパック２１内の個々のラインは、溶接トーチ７へ又はその中に座屈防止手段によって取り付けられる。ホースパック２１の適切な張力緩和を保証するために、ホースパック２１は、電源２のハウジング１１又はワイヤ供給ユニット８に張力緩和装置（不図示）を介して接続されてもよい。
【００２７】
一般に、異なる溶接操作及び／又は、ＴＩＧ装置、ＭＩＧ／ＭＡＧ装置又はプラズマ装置のような溶接装置１のために、上述の全ての構成要素が使用及び／又は組み込まれる必要はない。例えば、溶接トーチ７を空冷溶接トーチ７として形成したり、例えば、溶接トーチ７を省略することができるであろう。結果的に、溶接装置１は、少なくとも、電源２、ワイヤ供給ユニット８及び冷却装置１５によって形成され、それらは共通のハウジング１１の中に配設され得ると言える。さらに、ワイヤ供給ユニット８又はガスボンベ６のホルダ２５の任意のキャリア２１の引き摺り防止装置２３等のさらなる部品及び／又は構成要素を配設及び／又は包含することができる。
【００２８】
図２から５は、短絡溶接プロセスを図によって示し、そこでは、電流ＩがＹ軸に、そして、時間ｔがＸ軸に示されている。溶滴２９及び／又は材料の移動が（概略図示したように）溶接ワイヤ９と溶融池及び／又は工作物１６の間の短絡３０によって達成される短絡溶接プロセス又は短絡アーク溶接プロセスの詳細な説明は、従来技術から広く知られているので含まれていない。
【００２９】
典型的には、短絡溶接において、電流Ｉは、短絡３０が発生したときに増加する−図２の時間点３１参照。ここで、短絡３０が生じたときに電流Ｉの最初の低下と増加が可能である（不図示）。図示するように、電流Ｉは、増加した電流Ｉによる「ピンチ効果」を発生させることによって短絡３０を切断するために、好ましくは予め設定した所定のタイムフレーム３２（点線及びハッチングで図示）の中で連続的に増加する。短絡３０を切断する間の溶接スパッタを可能な限り小さく形成することが重要である。短絡の切断により生じるスパッタの放出を最低限に維持するために、電流の増加を可能な限り低く設定しなければならない。つまり、電流増加ｄｉ／ｄｔは、電流増加の平坦な曲線を形成するために、図における時間点３１からのタイムフレーム３２内に見られるように、可能な限り低く選択されるが、溶接プロセスが比較的不安定になりやすいので、しばしば短絡３０が所定のタイムフレーム３１の中で切断されなくてもよい。この不安定性は、例えば、トーチの移動、つまり、溶接ワイヤ９の溶融池へのさらなる浸漬、溶融池内での上下動等により生じる。
【００３０】
短絡が切断される前にタイムフレーム３２を超過すると、電流増加速度ｄｉ／ｄｔは、同じまま、又は、電流増加がより急になって、電流増加が速くなり、短絡３０が早く遮断されることが、従来技術より知られている。
【００３１】
本発明によれば、実行すべき短絡３０の切断又は遮断のための特別な方法がここに提供される。図２の場合の時間点３３において、短絡３０が残っている間にタイムフレーム３２を超過した後、例えば、電流、特に溶接電流、及び／又は電流プロファイルは、タイムフレーム３２で使用される電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔよりも高い電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔで増加、特に、短絡３０を切断及び／又は遮断するために指数的に増加する。同時に、電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔは、検出及び／又は監視され、短絡が切断されたときに、時間点３４における電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔが記録される。結果として、−時間点３５において−次に短絡３０が生じている間の電流増加は、直前に保存した電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔにしたがって、タイムフレーム３２の中で、短絡３０が切断されてすぐ、つまり、時間点３６において、電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔが、時間点３１と時間点３４との間のタイムフレームのｄｉ／ｄｔにしたがう初期値に再設定されて、タイムフレーム３２の中で実行される。
【００３２】
図２によると、一度タイムフレーム３２が超過すると、時間点３３から電流増加速度は予め設定できる最大値３７まで徐々に増加し、そして、この最大値３７が短絡３０の遮断まで保持される。ここで利点は、電流増加がある閾値までに制限されて、非常に大きくはなり得ないので、大きな電流増加による過剰な溶接スパッタが防止されることである。それは、次の短絡３０の間のタイムフレーム３２の中で変更すべき電流増加速度の実質的重要性である。つまり、前の短絡３０がタイムフレーム３２を超過した後に残っていたならば、現在生じている短絡３０の電流増加速度及び／又は時間ｄｉ／ｄｔは、以前に完了した短絡の切断に関して調節されている。
【００３３】
図２に示した例示的実施形態において、次のタイムフレーム３２は、電流増加速度が初期値に再設定される前にタイムフレーム３２を超過したなら、最初にタイムフレームを超過した後のように次のタイムフレーム３２を超過しても調節される。勿論、超過の度に、次の値、特に電流増加速度及び／又は時間ｄｉ／ｄｔは、短絡３０がタイムフレーム３２の中で切断されるまで、前の短絡の値に関連して変更され、それにより、値又はパラメータは、次の短絡３０の間に再設定され得る。これは、図示した例示的実施形態において、１回だけ、つまり、１つのタイムフレーム３２において、或いは、以降のいくつかのタイムフレーム３２に亘って、つまり、次のタイムフレーム３２の間に１つのステップで完了する再設定をして実行されてもよい。
【００３４】
しかしながら、もしも、図２に関して、すべてのタイムフレーム３２の超過の後に次のタイムフレーム３２において変更が実施される方法が使用されたなら、そのような手法は、タイムフレーム３２の中で短絡が切断されるまでに再設定されていないタイムフレームのためのパラメータ、特に電流増加速度をもたらし、さもなくば、電流増加速度がそれぞれの新しいタイムフレーム３２における前のパラメータに合わせられる。結果として、ｄｉ／ｄｔは、次の短絡３０、特にタイムフレーム３２のために、短絡３０の時間が予め設定できる値に減少するまで、具体的には再度タイムフレーム３２の中に収まるように、再び上昇させられる。しかしながら、電流増加速度は時間点３４の短絡３０の切断に対して調節されるので、タイムフレーム３２の中の電流増加速度は、前のタイムフレーム３２に関連して減少させられてもよい。このように、次の短絡３０の場合よりも高い電流増加速度で切断を行うことができるので、タイムフレーム３２における電流増加速度は増加しても減少してもよい。
【００３５】
図３は、例示的実施形態を示し、そこでは、電流Ｉがもはや最大値３７に制限されていないが、電流増加速度３８が、予め設定され得、且つ、この電流増加速度３８が時間点３９に到達したときに見られた値に維持され、短絡が遮断されるまでの前記速度で増加する。電流Ｉとなる最大電流増加速度３８に達すると、電流Ｉは、タイムフレーム３１の中で新しい短絡３０が生じるまで最大電流増加速度３８で増加させられる。しかしながら、短絡３０が再度タイムフレーム３２の中で切断されなければ、電流増加は、常に最大電流増加速度３８で、短絡３０が切断されるまでのみ実行される。好ましくは、値又はパラメータは、タイムフレームが経過する度に、次のタイムフレーム３２のために変更され、タイムフレーム３２の中で短絡３０が遮断されるまでは予め設定された値又はパラメータを再設定しない。完全性のために、可能な最大値よりも低いｄｉ／ｄｔでの短絡３０の切断により、次の短絡３０の間の電流は、先の短絡３０の遮断の間に検出されたタイムフレーム３２内の電流増加速度で増加させられることを注記する。
【００３６】
図４は、さらなる例示的実施形態を示し、そこでは、タイムフレーム３２の超過後の値又はパラメータの再設定は、いくつかのタイムフレーム３２を要する。ここでは、短絡３０が時間点４０において発生してタイムフレーム３２が開始しており、電流Ｉは、予め設定されたであろう、特に、溶接スパッタを防止するために電流増加ができるだけ少ない電流増加速度で増加させられる。短絡３０が所定のタイムフレーム３２の中で切断されないので、電流増加速度の上昇及び特別な電流プロファイルが、短絡を切断するためにできるだけ早く行われる。電流プロファイルは、有り得る次のタイムフレーム３２、つまり、他の短絡３０のためのパラメータ又は値を検出又は調節するためにこの間に観測される。
【００３７】
図４に示すように、短絡３０は、時間点４１において途切れ、電流が設定値、つまり作業電流まで低下し、時間点４１における短絡３０の切断において検出又は記録された値又はパラメータで、通常の短絡溶接操作を継続できる。時間点４２では、短絡３０が再度発生し、ここで、短絡３０の切断のためのタイムフレーム内での電流プロファイルの変更が前の短絡３０の値又はパラメータに基づいて行われる。好ましくは、現在実行されているタイムフレーム３２内での電流増加速度は、直前の短絡３０の切断の間（時間点４１）の電流増加速度が適用される。しかしながら、メモリに記憶された使用すべき、非常に異なる曲線形状が直前の短絡の遮断に関係なく可能である。短絡の遮断の間の電流変化の速度の検出値に基づいて、例えば、対応する曲線形状、検出した電流増加速度又は異なるパラメータの割合及び／又は値等が割り当てられてもよく、これらの記録された値又はパラメータが次のタイムフレーム３２のために使用される。例えば、電流増加は、１つのタイムフレーム３２において線形に実行されるかもしれないが、先に実行したタイムフレーム３２において短絡３０がタイムフレーム３２の中で途切れなかったなら、指数的電流増加を次のタイムフレーム３２において実行してもよい。したがって、曲線の切り替えが、次のタイムフレームで行われてもよい。
【００３８】
多段調節が図４に係る図示した例示的実施形態において実行され、短絡３０は時間点４２からのタイムフレーム３２の中で遮断されるので、直前に記録した値又はパラメータは新しい短絡のために再度変更される。つまり、電流増加速度のある割合だけの減少が実行される。すなわち、もしも、時間点４３に見られるように新しい短絡３０が発生したなら、前の値又はパラメータから変更された電流プロファイルのためのある値及びパラメータで、タイムフレーム３２が再び開始する。具体的には、前に実行されたプロファイルに比して低い電流増加速度が使用される。このように、値は実質的に、具体的には、例えば、時間点４４に見られるような他の短絡３０の場合に、値又はパラメータが初期値又は初期パラメータにリセットされた電流増加速度に低減される。結果として、タイムフレーム３２を超過したとき、値又はパラメータは、多数の段階に亘って、段階的に減少させられる。図示した例示的実施形態では２つの段階が示されているが、より多くの段階も可能である。
【００３９】
さらなる例示的実施形態が図５に示され、そこでは、電流増加速度ではなく絡３０が遮断されたときの継続時間４５が検出及び監視され、それにより、対応する変更が次のタイムフレーム３２においてなされる。ここでは、タイムフレーム３２に繋がる時間点４６において短絡３０が発生し、短絡３０を遮断するために、タイムフレーム３２内において電流が予め設定した電流増加速度で直線的に増加させられる。しかしながら、短絡はタイムフレームの終わりに遮断されていないので、電流はさらに増加する。具体的には、短絡３０を早く遮断するために電流プロファイルの指数的又は直線的上昇が実行される。この場合、継続時間４５は、短絡３０が遮断されるまで監視及び／又は検出される。つまり、継続時間４５は、一度タイムフレーム３２を超過すると測定され、次のタイムフレーム３２のために、記録された関数、表又は値にしたがって、値又はパラメータ、特に電流増加速度の変更が行われる。新しい短絡３０が発生すると、時間点４７の場合のように、予め設定された値又はパラメータについて変更されているタイムフレーム３２の中の値又はパラメータでタイムフレームを開始する。好ましくは、時間点４７からのタイムフレーム３２において見られるように、前に超過した継続時間４５にしたがう割合による電流増加速度の調節がなされる。
【００４０】
さらに、図示した例示的実施形態において、値又はパラメータを低下、特に、電流増加速度ｄｉ／ｄｔを低下させることも可能である。これは、実施形態に示すように、今、タイムフレーム３２が超過する前に短絡が遮断された、予め設定された値又はパラメータで実行されているタイムフレーム３２の中の電流プロファイルで、時間点４８において生じた短絡３０によってなし得る。既に上述したように、継続時間４５は、タイムフレーム３２の超過に関して短絡３０の遮断のための正確な瞬間を確定できるように検出される。ここで、継続時間４５の残余時間は、短絡３０が遮断されたときにタイムフレーム３２に使用されることができ、或いは、継続時間４５は、タイムフレーム３２とともにその開始の間に検出されることができる。短絡３０の遮断が、今、予め設定した初期値で実行されているので、これらの値、特に電流増加速度は、時間点４９からのタイムフレーム３２内の次の短絡３０の間の（時間点４８で開始する）電流プロファイルを、前のタイムフレーム３２よりも低減するために減少させられる。
【００４１】
しかしながら、電流増加速度を次の短絡３０のために実際の短絡の継続時間と予め設定できる意図される短絡の継続時間との差に応じて変更することもできる。例えば、ｄｉ／ｄｔは、短絡３０が予め設定した継続時間よりも長い継続時間を有するときに増加させられ、及び／又は、ｄｉ／ｄｔは、短絡３０が予め設定した時間よりも短いときに減少させられる。
【００４２】
したがって、短絡アーク溶接の間に短絡を切断するために使用される方法において、タイムフレーム３２は短絡３０が発生したときに開始する。そのタイムフレーム３２において、タイムフレーム３２の中で短絡３０を遮断するために確定された電流プロファイルが実行され、タイムフレーム３２を超過したら、短絡３０の間にタイムフレームを超過した後に検出されたこの短絡３０を切断するための電流プロファイルで電流の増加が実行される。これにより、短絡３０が切断されたとき、少なくとも１つの値又はパラメータが記録又は保存される、次の短絡３０のタイムフレーム３２の中の少なくとも１つの値又はパラメータが、記録された値又はパラメータに応じて調節される。一方、従来技術においては、電流増加は、所定の短絡の時間、つまり、所定のタイムフレームを超過した後、短絡が遮断されるまで固定された高い値に変更される。その後、新しい短絡が生じたときに遮断手順が予め設定した値で開始されるように、パラメータは再度リセットされるが、本発明に係る解決策では、新しい短絡の事象において、値は、短絡を遮断したときの前の値に調節、つまり、短絡３０の切断のための所定のタイムフレーム３２を超過又は短すぎるならは、短絡アーク溶接の間の短絡を切断するための方法で次のタイムフレームの値又はパラメータの変更が実行される。プロセス状況の詳細な概略は、従来技術から既に知られているように、これに関して与えられる。
【００４３】
電流増加速度は、短絡３０の開始点、つまり、タイムフレーム３２の開始から、直線的又は如何なる予め設定できる関数にしたがっても、単調に上昇してもよく、これは、タイムフレームを超過した後に同じ又は変更した態様で継続してもよい。しかしながら、遮断の瞬間に基づいて、変更は、次の短絡、つまり、次のタイムフレーム３２のために再度なされてもよい。さらに、短絡の発生が不確定又は任意であり、短絡３０が特定されたときだけタイムフレーム３２が開始することを維持しなければならない。しかしながら、短絡が特定された所定のときに、それが「飽和した」短絡３０であるか、又は、溶接ワイヤ９が短時間だけ溶融池に浸かっているだけであるかを判定するために、短絡の状態を監視するこがができる。短絡３０があることを確認した後だけ、タイムフレーム３２を開始及び／又は継続する。
【００４４】
最後に、例示的実施形態は、本発明を具体的に示した実施形態に限定することなく、単に本発明に係る解決策を実施するための可能な方法を示すことを意図することに注意しなければならない。特に、個々の実施形態の組み合わせも可能であり、そこでの変形の可能性は、本発明の技術的作用が教唆するので、当業者の裁量である。本発明の保護範囲は、さらに、全ての実現可能な、本発明が基にする、明確に説明又は図示していない解決策を実現する本発明、及び、図示して記載した実施形態の個々の細部の組み合わせにより可能な発明を実施する方法をカバーする。さらに、保護範囲は、権利範囲の発明を実施するために必要である限り、本発明に係る装置の個々の構成要素をカバーする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡アーク溶接中の短絡を切断又は遮断するために、短絡が生じたとき、タイムフレームを開始し、所定の電流プロファイルが実行されて前記タイムフレームの中で短絡を切断し、前記タイムフレームを超過すると電流を増加する方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、少なくとも１つの電源、制御ユニット、及び、それらに接続された溶接トーチを備える短絡アーク溶接のための溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
公知の方法の欠点は、どのような短絡の間にも、同じ値又は同じパラメータ及び波形を有する同じ電流プロファイルが短絡の継続時間に関係なく実行されることである。結果として、プロセスに影響がなく、溶接品質を向上することが困難である。
【０００４】
そのような方法は、例えば、ＷＯ２００８／１３７３７１Ａ２、ＷＯ２００９／０４０６２０Ａ１、ＥＰ０３２４９６０Ａ１又はＤＥ２３４２７１０Ｃ３から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、溶接品質を実質的に向上させ、溶接プロセスの安定性を維持するために、短絡アーク溶接中の短絡を切断又は遮断するための上述の方法、及び、この方法に使用する上述の溶接装置を創造することである。公知の方法及び溶接装置の欠点は、除去又は少なくとも低減される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、短絡の間に予め設定できるタイムフレームが経過した後、短絡を切断するための電流プロファイルが検出され、少なくとも１つの値又はパラメータが記録又は保存され、記録した値又はパラメータにしたがって続く短絡のタイムフレームの少なくとも１つの値又はパラメータが調節される、上述の方法により達成される。ここで利点は、短絡の切断のための能動的な調節により、タイムフレーム内の電流の増加がより平坦に設定され、スパッタを放出しない軟らかいアークが得られ、短絡を切断する際の増加の平坦な曲線はアークのより低い圧力を生成し、排出される材料を少なくする。これは、実質的に短いアークでの作業も可能であり、プロセスが不安定になり、この状態を維持する危険が、つまり、「凸凹（stuttering）」の発生がない。これは、プロセスが、新しい短絡の間に値又はパラメータを調節することにより、短絡がタイムフレーム内で実質的に早く遮断され、安定性を回復するので、凹凸の発生を防止するからである。
【０００７】
短絡を切断するための電流増加速度ｄｉ／ｄｔを単調増加できれば、特に指数関数的であれば、短絡はタイムフレームの経過後に非常に迅速に遮断され得る。
【０００８】
他の利点は、短絡を遮断するときの電流増加速度又は時間を検出し、このようにして、実質的パラメータが決定され、新しい短絡の間の次のタイムフレームを調節してもよいことである。しかしながら、ここで、さらなるパラメータも、検出、変更又は調節できる。
【０００９】
次に発生する短絡の間に経過するタイムフレームの事象において、タイムフレーム内の電流が前回記録した電流増加時間又は速度ｄｉ／ｄｔにしたがって増加すると、タイムフレーム内で調節が引き起こされ、したがって、短絡の早い遮断を可能にし、それによりプロセスの安定性を向上させる。
【００１０】
値又はパラメータ、特に電流増加時間又は速度を、タイムフレーム内で短絡を切断するときの初期値に再設定することを含む手段では、プロセスの安定性が維持されることと、それにより溶接スパッタの少ない短絡のスムーズな切断が達成できることが利点である。
【００１１】
しかしながら、他の有利な手段は、タイムフレームが経過したとき、電流増加速度を最大値まで徐々に増加し、そして、この最大値を短絡が切断されるまで維持することを含み、これは、溶接装置の構成要素の長い寿命を提供し、同時に寸法の最適な選択によって製造コストの削減を可能にする。さらなる利点は、これが、所定の最大電流が短絡を切断するときだけ印加され、切断中のアークの圧力がそれに応じて観測されるので、溶接スパッタの低減を助けることである。
【００１２】
さらに有利な手段は、先の短絡がタイムフレームを通して維持されたときには、タイムフレーム内での電流増加速度を変更することを含み、現在発生している短絡の電流増加速度が先に完了した短絡の切断に合わせられ、これは、次の短絡の早い切断をもたらし、それにより、プロセスの安定性を実質的に向上させる。
【００１３】
そしてさらなる有利な手段は、電流増加速度を、一旦、予め設定できる電流増加速度ｄｉ／ｄｔに保持することを含み、非常に強い電流と、それによる確実な短絡の切断とが達成される。
【００１４】
しかしながら、他の有利な手段は、タイムフレームが経過した後に、多くのタイムフレームに亘って値又はパラメータを再設定することを含み、このようにして、初期値の再設定がゆっくりと生じ、それによりプロセスの安定性を保証する。
【００１５】
さらなる手段は、短絡が遮断されるタイムフレームが検出され、対応する変更が次のタイムフレームになされ、このようにして、如何なる望ましい電流プロファイルが実行されてもよいという利点を有する。
【００１６】
さらに本発明の課題は、その制御ユニットが上述の方法を実行するように設計された、上述の溶接装置によって達成される。ここで、利点は、既に上述したように、前の短絡の切断への調節により、電流プロファイルの調節によって次のタイムフレーム内の短絡が切断されるために、品質及び安定性が改善されることである。前の切断プロセスにしたがう電流プロファイルの調節により、溶融池の変動が防止され得る。
【００１７】
さらなる有利な実施形態は、発明の詳細な説明に記載される。それらによりもたらされる利点は、発明の詳細な説明から理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶接機又は溶接装置の概略図である。
【図２】電流を制限した、短絡アーク溶接中の短絡を切断するための一時的な電流プロファイルの概略図である。
【図３】電流増加速度を制限した、短絡アーク溶接中の短絡を切断するためのさらなる一時的な電流プロファイルの概略図である。
【図４】いくつかの適用手順を有する短絡アーク溶接中の短絡を切断するための電流プロファイルの異なる実施形態を示す図である。
【図５】時間を検出する短絡アーク溶接中の短絡を切断するための電流プロファイルの実施形態を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、添付した概略的図面によってより詳細に説明され、説明全体における全ての開示は、類似する態様の同様の参照番号が同じ部分を参照する。さらに、例示的実施形態の１つの特徴は、本発明に係る個々の解決策を構成してもよい。
【００２０】
前書きとして、図は、関連して共に説明され、そこでは、異なる説明がされた実施形態の同じ参照番号及び／又は同じ構成要素の名前が、同じ部分を示すために使用され、説明全体における全ての開示が、同じ参照番号及び／又は類似する態様の同じ構成要素の名前を有する同じ部分を参照してもよいことを注記する。さらに、頂、底、側等のような、説明において使用される位置情報は、記載及び図示された図を直接参照し、位置が変わったならば新しい向きに合わせて解釈されなければならない。同じ構成要素又は同じ機能を有する構成要素は、異なる添字を持つ同じ参照番号を有する。さらに、図示又は説明された異なる例示的実施形態の単一の機能又は機能の組み合わせは、個々に、斬新な解決策又は本発明に係る解決策を構成してもよい。
【００２１】
図１は、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接及び／又はＴＩＧ溶接又は電極溶接、ダブルワイヤ／タンデム溶接操作、プラズマ操作又はろう付け及びはんだ付け操作等の、多くの異なるプロセス及び／又は操作のための溶接装置１及び／又は溶接設備を示す。溶接装置１は、電力要素３がその中に配設された電源２、制御ユニット４、並びに、ワイヤ（不図示）、スイッチング部材、制御弁等のようなさらなる構成要素を含む。制御ユニット４は、特にＣＯ２、ヘリウム、アルゴン等のようなシールドガスのガスボンベ６とガス供給ライン５の（溶接）トーチ７との間に配設された制御弁に接続されてもよい。
【００２２】
加えて、制御ユニット４は、さらなる材料及び／又は溶接ワイヤ９が供給ロール１０及び又はワイヤコイルから供給ラインを介して溶接トーチ７の部分に供給される、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接で共用されるワイヤ供給ユニット８を制御するためにも使用されてもよい。勿論、ワイヤ供給ユニット８は、図１に示したように、カート１２の上に配置された追加装置であるのと対照的に、従来技術から公知であるように、溶接装置１の中に、特に電源２のハウジングの中に組み込むことができる。これは、小型の溶接装置１と言及される。ここで、ワイヤ供給装置８は、溶接装置１の頂部に直接配置すること、つまり、電源２のハウジング１１は、ワイヤ供給ユニット８を受け入れるために頂面が形成されて、カート１２を省略できるようにすることもできる。さらに、ワイヤ供給ユニット８が、溶接ワイヤ及び／又は追加材料を溶接トーチ７の外側から溶接位置に供給するようにできる。その場合、ＴＩＧ溶接において一般的であるように、好ましくは非溶融電極が溶接トーチ７内に配置される。
【００２３】
電極及び／又は溶接ワイヤ９と好ましくは１以上の部分からなる工作物１４との間にアーク１３、特に作業アークを生成するための電流は、電源２の電力要素３から溶接トーチ７、特に電極及び／又は溶接ワイは９に、溶接ライン（不図示）を介して供給され、さらなる可能性として、溶接すべき工作物１４はさらなる溶接ライン（不図示）、特に帰還リードを介して電源２に接続され、形成されたアーク１３及び／又はプラズマビームによって、プロセスのための電気回路を形成できる。内部アーク１３を有するトーチを使用するとき、プラズマトーチの場合のように、適切な電気回路がトーチ内で完成できるように、両方の溶接ライン（不図示）はトーチに繋がる。
【００２４】
溶接トーチ７を冷却するために、溶接トーチ７は、液体タンク、特に液面計１７を備える水タンク１６に、冷却装置１５及び流量制御装置のような可能な中間構成要素を介して接続されてもよい。冷却装置１５は、水タンク１６内に位置する液体をために使用される液体ポンプが、溶接トーチ７の冷却を行うために、溶接トーチ７の起動に伴って始動する。図示した例示的実施形態に示すように、冷却装置１５は、カート１２の上に、電源２を配設する前に配置されている。溶接設備の個々の構成要素、つまり、電源、ワイヤ供給ユニット８及び冷却装置１５は、それらを安全に積み上げ又は互いの頂部に配置できるように、それぞれ突起及び／又は凹部を有するように形成されている。
【００２５】
溶接装置１、電源２は、特に、さらに、溶接装置２の全ての多様な溶接パラメータ、操作モード又は溶接プログラムを設定及び／又は読み込み及び表示するための入力及び／又は出力装置１８を含む。入力及び／又は出力装置１８により設定された溶接パラメータ、操作モード又は溶接プログラムは、制御ユニット４と通信され、そして、溶接設備及び／又は溶接装置１の個々の構成要素を駆動、及び／又は、調整又は制御のために対応する設定値を確定する。ここで、溶接トーチ７が溶接トーチ入力及び／又は出力装置１９を具備する場合には、適切な溶接トーチ７を使用するときに、溶接トーチ７を介して設定手順を実行することもできる。この場合、溶接トーチ７は、好ましくは、溶接装置１、特に電源２又はワイヤ供給装置８に、データバス、特にシリアルデータバスを介して接続される。
【００２６】
溶接プロセスを開始するために、溶接トーチ７は、通常、スタートスイッチ（不図示）を含み、アーク１３がスタートスイッチの操作によって点火される。アーク１３の大きな熱放射からユーザを保護するために、溶接トーチ７は、熱保護シールド２０を備えてもよい。さらに、図示した例示的実施形態において、溶接トーチ７は、溶接装置１及び／又は溶接設備にホースパック２１を介して接続されており、前記ホースパック２１は、座屈防止手段２２により溶接トーチ７に取り付けられている。ホースパック２１の中には、供給ライン及び／又は溶接ワイヤ９用、ガス５用、冷却回路用、データ転送用等のラインのような個々のラインが、溶接装置１から溶接トーチ７まで配設されているが、帰還リードは、好ましくは電源２まで別途接続される。ホースパック２１は、電源２又はワイヤ供給ユニット８に接続装置（不図示）によって接続されるが、ホースパック２１内の個々のラインは、溶接トーチ７へ又はその中に座屈防止手段によって取り付けられる。ホースパック２１の適切な張力緩和を保証するために、ホースパック２１は、電源２のハウジング１１又はワイヤ供給ユニット８に張力緩和装置（不図示）を介して接続されてもよい。
【００２７】
一般に、異なる溶接操作及び／又は、ＴＩＧ装置、ＭＩＧ／ＭＡＧ装置又はプラズマ装置のような溶接装置１のために、上述の全ての構成要素が使用及び／又は組み込まれる必要はない。例えば、溶接トーチ７を空冷溶接トーチ７として形成したり、例えば、溶接トーチ７を省略することができるであろう。結果的に、溶接装置１は、少なくとも、電源２、ワイヤ供給ユニット８及び冷却装置１５によって形成され、それらは共通のハウジング１１の中に配設され得ると言える。さらに、ワイヤ供給ユニット８又はガスボンベ６のホルダ２５の任意のキャリア２１の引き摺り防止装置２３等のさらなる部品及び／又は構成要素を配設及び／又は包含することができる。
【００２８】
図２から５は、短絡溶接プロセスを図によって示し、そこでは、電流ＩがＹ軸に、そして、時間ｔがＸ軸に示されている。溶滴２９及び／又は材料の移動が（概略図示したように）溶接ワイヤ９と溶融池及び／又は工作物１６の間の短絡３０によって達成される短絡溶接プロセス又は短絡アーク溶接プロセスの詳細な説明は、従来技術から広く知られているので含まれていない。
【００２９】
典型的には、短絡溶接において、電流Ｉは、短絡３０が発生したときに増加する−図２の時間点３１参照。ここで、短絡３０が生じたときに電流Ｉの最初の低下と増加が可能である（不図示）。図示するように、電流Ｉは、増加した電流Ｉによる「ピンチ効果」を発生させることによって短絡３０を切断するために、好ましくは予め設定した所定のタイムフレーム３２（点線及びハッチングで図示）の中で連続的に増加する。短絡３０を切断する間の溶接スパッタを可能な限り小さく形成することが重要である。短絡の切断により生じるスパッタの放出を最低限に維持するために、電流の増加を可能な限り低く設定しなければならない。つまり、電流増加ｄｉ／ｄｔは、電流増加の平坦な曲線を形成するために、図における時間点３１からのタイムフレーム３２内に見られるように、可能な限り低く選択されるが、溶接プロセスが比較的不安定になりやすいので、しばしば短絡３０が所定のタイムフレーム３１の中で切断されなくてもよい。この不安定性は、例えば、トーチの移動、つまり、溶接ワイヤ９の溶融池へのさらなる浸漬、溶融池内での上下動等により生じる。
【００３０】
短絡が切断される前にタイムフレーム３２を超過すると、電流増加速度ｄｉ／ｄｔは、同じまま、又は、電流増加がより急になって、電流増加が速くなり、短絡３０が早く遮断されることが、従来技術より知られている。
【００３１】
本発明によれば、実行すべき短絡３０の切断又は遮断のための特別な方法がここに提供される。図２の場合の時間点３３において、短絡３０が残っている間にタイムフレーム３２を超過した後、例えば、電流、特に溶接電流、及び／又は電流プロファイルは、タイムフレーム３２で使用される電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔよりも高い電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔで増加、特に、短絡３０を切断及び／又は遮断するために指数的に増加する。同時に、電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔは、検出及び／又は監視され、短絡が切断されたときに、時間点３４における電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔが記録される。結果として、−時間点３５において−次に短絡３０が生じている間の電流増加は、直前に保存した電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔにしたがって、タイムフレーム３２の中で、短絡３０が切断されてすぐ、つまり、時間点３６において、電流増加時間及び／又は速度ｄｉ／ｄｔが、時間点３１と時間点３４との間のタイムフレームのｄｉ／ｄｔにしたがう初期値に再設定されて、タイムフレーム３２の中で実行される。
【００３２】
図２によると、一度タイムフレーム３２が超過すると、時間点３３から電流増加速度は予め設定できる最大値３７まで徐々に増加し、そして、この最大値３７が短絡３０の遮断まで保持される。ここで利点は、電流増加がある閾値までに制限されて、非常に大きくはなり得ないので、大きな電流増加による過剰な溶接スパッタが防止されることである。それは、次の短絡３０の間のタイムフレーム３２の中で変更すべき電流増加速度の実質的重要性である。つまり、前の短絡３０がタイムフレーム３２を超過した後に残っていたならば、現在生じている短絡３０の電流増加速度及び／又は時間ｄｉ／ｄｔは、以前に完了した短絡の切断に関して調節されている。
【００３３】
図２に示した例示的実施形態において、次のタイムフレーム３２は、電流増加速度が初期値に再設定される前にタイムフレーム３２を超過したなら、最初にタイムフレームを超過した後のように次のタイムフレーム３２を超過しても調節される。勿論、超過の度に、次の値、特に電流増加速度及び／又は時間ｄｉ／ｄｔは、短絡３０がタイムフレーム３２の中で切断されるまで、前の短絡の値に関連して変更され、それにより、値又はパラメータは、次の短絡３０の間に再設定され得る。これは、図示した例示的実施形態において、１回だけ、つまり、１つのタイムフレーム３２において、或いは、以降のいくつかのタイムフレーム３２に亘って、つまり、次のタイムフレーム３２の間に１つのステップで完了する再設定をして実行されてもよい。
【００３４】
しかしながら、もしも、図２に関して、すべてのタイムフレーム３２の超過の後に次のタイムフレーム３２において変更が実施される方法が使用されたなら、そのような手法は、タイムフレーム３２の中で短絡が切断されるまでに再設定されていないタイムフレームのためのパラメータ、特に電流増加速度をもたらし、さもなくば、電流増加速度がそれぞれの新しいタイムフレーム３２における前のパラメータに合わせられる。結果として、ｄｉ／ｄｔは、次の短絡３０、特にタイムフレーム３２のために、短絡３０の時間が予め設定できる値に減少するまで、具体的には再度タイムフレーム３２の中に収まるように、再び上昇させられる。しかしながら、電流増加速度は時間点３４の短絡３０の切断に対して調節されるので、タイムフレーム３２の中の電流増加速度は、前のタイムフレーム３２に関連して減少させられてもよい。このように、次の短絡３０の場合よりも高い電流増加速度で切断を行うことができるので、タイムフレーム３２における電流増加速度は増加しても減少してもよい。
【００３５】
図３は、例示的実施形態を示し、そこでは、電流Ｉがもはや最大値３７に制限されていないが、電流増加速度３８が、予め設定され得、且つ、この電流増加速度３８が時間点３９に到達したときに見られた値に維持され、短絡が遮断されるまでの前記速度で増加する。電流Ｉとなる最大電流増加速度３８に達すると、電流Ｉは、タイムフレーム３１の中で新しい短絡３０が生じるまで最大電流増加速度３８で増加させられる。しかしながら、短絡３０が再度タイムフレーム３２の中で切断されなければ、電流増加は、常に最大電流増加速度３８で、短絡３０が切断されるまでのみ実行される。好ましくは、値又はパラメータは、タイムフレームが経過する度に、次のタイムフレーム３２のために変更され、タイムフレーム３２の中で短絡３０が遮断されるまでは予め設定された値又はパラメータを再設定しない。完全性のために、可能な最大値よりも低いｄｉ／ｄｔでの短絡３０の切断により、次の短絡３０の間の電流は、先の短絡３０の遮断の間に検出されたタイムフレーム３２内の電流増加速度で増加させられることを注記する。
【００３６】
図４は、さらなる例示的実施形態を示し、そこでは、タイムフレーム３２の超過後の値又はパラメータの再設定は、いくつかのタイムフレーム３２を要する。ここでは、短絡３０が時間点４０において発生してタイムフレーム３２が開始しており、電流Ｉは、予め設定されたであろう、特に、溶接スパッタを防止するために電流増加ができるだけ少ない電流増加速度で増加させられる。短絡３０が所定のタイムフレーム３２の中で切断されないので、電流増加速度の上昇及び特別な電流プロファイルが、短絡を切断するためにできるだけ早く行われる。電流プロファイルは、有り得る次のタイムフレーム３２、つまり、他の短絡３０のためのパラメータ又は値を検出又は調節するためにこの間に観測される。
【００３７】
図４に示すように、短絡３０は、時間点４１において途切れ、電流が設定値、つまり作業電流まで低下し、時間点４１における短絡３０の切断において検出又は記録された値又はパラメータで、通常の短絡溶接操作を継続できる。時間点４２では、短絡３０が再度発生し、ここで、短絡３０の切断のためのタイムフレーム内での電流プロファイルの変更が前の短絡３０の値又はパラメータに基づいて行われる。好ましくは、現在実行されているタイムフレーム３２内での電流増加速度は、直前の短絡３０の切断の間（時間点４１）の電流増加速度が適用される。しかしながら、メモリに記憶された使用すべき、非常に異なる曲線形状が直前の短絡の遮断に関係なく可能である。短絡の遮断の間の電流変化の速度の検出値に基づいて、例えば、対応する曲線形状、検出した電流増加速度又は異なるパラメータの割合及び／又は値等が割り当てられてもよく、これらの記録された値又はパラメータが次のタイムフレーム３２のために使用される。例えば、電流増加は、１つのタイムフレーム３２において線形に実行されるかもしれないが、先に実行したタイムフレーム３２において短絡３０がタイムフレーム３２の中で途切れなかったなら、指数的電流増加を次のタイムフレーム３２において実行してもよい。したがって、曲線の切り替えが、次のタイムフレームで行われてもよい。
【００３８】
多段調節が図４に係る図示した例示的実施形態において実行され、短絡３０は時間点４２からのタイムフレーム３２の中で遮断されるので、直前に記録した値又はパラメータは新しい短絡のために再度変更される。つまり、電流増加速度のある割合だけの減少が実行される。すなわち、もしも、時間点４３に見られるように新しい短絡３０が発生したなら、前の値又はパラメータから変更された電流プロファイルのためのある値及びパラメータで、タイムフレーム３２が再び開始する。具体的には、前に実行されたプロファイルに比して低い電流増加速度が使用される。このように、値は実質的に、具体的には、例えば、時間点４４に見られるような他の短絡３０の場合に、値又はパラメータが初期値又は初期パラメータにリセットされた電流増加速度に低減される。結果として、タイムフレーム３２を超過したとき、値又はパラメータは、多数の段階に亘って、段階的に減少させられる。図示した例示的実施形態では２つの段階が示されているが、より多くの段階も可能である。
【００３９】
さらなる例示的実施形態が図５に示され、そこでは、電流増加速度ではなく絡３０が遮断されたときの継続時間４５が検出及び監視され、それにより、対応する変更が次のタイムフレーム３２においてなされる。ここでは、タイムフレーム３２に繋がる時間点４６において短絡３０が発生し、短絡３０を遮断するために、タイムフレーム３２内において電流が予め設定した電流増加速度で直線的に増加させられる。しかしながら、短絡はタイムフレームの終わりに遮断されていないので、電流はさらに増加する。具体的には、短絡３０を早く遮断するために電流プロファイルの指数的又は直線的上昇が実行される。この場合、継続時間４５は、短絡３０が遮断されるまで監視及び／又は検出される。つまり、継続時間４５は、一度タイムフレーム３２を超過すると測定され、次のタイムフレーム３２のために、記録された関数、表又は値にしたがって、値又はパラメータ、特に電流増加速度の変更が行われる。新しい短絡３０が発生すると、時間点４７の場合のように、予め設定された値又はパラメータについて変更されているタイムフレーム３２の中の値又はパラメータでタイムフレームを開始する。好ましくは、時間点４７からのタイムフレーム３２において見られるように、前に超過した継続時間４５にしたがう割合による電流増加速度の調節がなされる。
【００４０】
さらに、図示した例示的実施形態において、値又はパラメータを低下、特に、電流増加速度ｄｉ／ｄｔを低下させることも可能である。これは、実施形態に示すように、今、タイムフレーム３２が超過する前に短絡が遮断された、予め設定された値又はパラメータで実行されているタイムフレーム３２の中の電流プロファイルで、時間点４８において生じた短絡３０によってなし得る。既に上述したように、継続時間４５は、タイムフレーム３２の超過に関して短絡３０の遮断のための正確な瞬間を確定できるように検出される。ここで、継続時間４５の残余時間は、短絡３０が遮断されたときにタイムフレーム３２に使用されることができ、或いは、継続時間４５は、タイムフレーム３２とともにその開始の間に検出されることができる。短絡３０の遮断が、今、予め設定した初期値で実行されているので、これらの値、特に電流増加速度は、時間点４９からのタイムフレーム３２内の次の短絡３０の間の（時間点４８で開始する）電流プロファイルを、前のタイムフレーム３２よりも低減するために減少させられる。
【００４１】
しかしながら、電流増加速度を次の短絡３０のために実際の短絡の継続時間と予め設定できる意図される短絡の継続時間との差に応じて変更することもできる。例えば、ｄｉ／ｄｔは、短絡３０が予め設定した継続時間よりも長い継続時間を有するときに増加させられ、及び／又は、ｄｉ／ｄｔは、短絡３０が予め設定した時間よりも短いときに減少させられる。
【００４２】
したがって、短絡アーク溶接の間に短絡を切断するために使用される方法において、タイムフレーム３２は短絡３０が発生したときに開始する。そのタイムフレーム３２において、タイムフレーム３２の中で短絡３０を遮断するために確定された電流プロファイルが実行され、タイムフレーム３２を超過したら、短絡３０の間にタイムフレームを超過した後に検出されたこの短絡３０を切断するための電流プロファイルで電流の増加が実行される。これにより、短絡３０が切断されたとき、少なくとも１つの値又はパラメータが記録又は保存される、次の短絡３０のタイムフレーム３２の中の少なくとも１つの値又はパラメータが、記録された値又はパラメータに応じて調節される。一方、従来技術においては、電流増加は、所定の短絡の時間、つまり、所定のタイムフレームを超過した後、短絡が遮断されるまで固定された高い値に変更される。その後、新しい短絡が生じたときに遮断手順が予め設定した値で開始されるように、パラメータは再度リセットされるが、本発明に係る解決策では、新しい短絡の事象において、値は、短絡を遮断したときの前の値に調節、つまり、短絡３０の切断のための所定のタイムフレーム３２を超過又は短すぎるならは、短絡アーク溶接の間の短絡を切断するための方法で次のタイムフレームの値又はパラメータの変更が実行される。プロセス状況の詳細な概略は、従来技術から既に知られているように、これに関して与えられる。
【００４３】
電流増加速度は、短絡３０の開始点、つまり、タイムフレーム３２の開始から、直線的又は如何なる予め設定できる関数にしたがっても、単調に上昇してもよく、これは、タイムフレームを超過した後に同じ又は変更した態様で継続してもよい。しかしながら、遮断の瞬間に基づいて、変更は、次の短絡、つまり、次のタイムフレーム３２のために再度なされてもよい。さらに、短絡の発生が不確定又は任意であり、短絡３０が特定されたときだけタイムフレーム３２が開始することを維持しなければならない。しかしながら、短絡が特定された所定のときに、それが「飽和した」短絡３０であるか、又は、溶接ワイヤ９が短時間だけ溶融池に浸かっているだけであるかを判定するために、短絡の状態を監視するこがができる。短絡３０があることを確認した後だけ、タイムフレーム３２を開始及び／又は継続する。
【００４４】
最後に、例示的実施形態は、本発明を具体的に示した実施形態に限定することなく、単に本発明に係る解決策を実施するための可能な方法を示すことを意図することに注意しなければならない。特に、個々の実施形態の組み合わせも可能であり、そこでの変形の可能性は、本発明の技術的作用が教唆するので、当業者の裁量である。本発明の保護範囲は、さらに、全ての実現可能な、本発明が基にする、明確に説明又は図示していない解決策を実現する本発明、及び、図示して記載した実施形態の個々の細部の組み合わせにより可能な発明を実施する方法をカバーする。さらに、保護範囲は、権利範囲の発明を実施するために必要である限り、本発明に係る装置の個々の構成要素をカバーする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡（３０）が発生したときにタイムフレーム（３２）を開始し、前記タイムフレーム（３２）の中で前記短絡（３０）を切断するために所定の電流プロファイルを実行し、前記タイムフレーム（３２）を超過したならば電流を増加する短絡アーク溶接中の短絡（３０）を切断する方法であって、予め設定できる前記タイムフレーム（３２）が前記短絡（３２）の間に経過した後、前記短絡（３０）を切断するための電流プロファイルを検出し、前記短絡（３０）の切断における少なくとも１つの値又はパラメータを記録又は保存し、前記タイムフレーム（３２）における前記少なくとも１つの値又はパラメータを、記録した前記値又はパラメータに応じて調節することを特徴とする方法。
【請求項２】
短絡（３０）の間に前記予め設定できるタイムフレーム（３２）を超過した後、前記短絡（３０）を切断するために電流増加速度ｄｉ／ｄｔを単調増加、特に指数的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記短絡が遮断されたときに、電流増加速度ｄｉ／ｄｔ及び／又は電流増加時間を検出する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
タイムフレーム（３２）を超過したときに、次に発生する短絡（３０）の前記タイムフレーム内で、最後に保存した電流増加時間及び／又は電流増加速度ｄｉ／ｄｔで電流増加を実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記タイムフレーム（３２）内での前記短絡（３０）の切断のときに、値又はパラメータ、特に電流増加時間及び／又は電流増加速度ｄｉ／ｄｔを、次の短絡（３０）のために初期値にリセットすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記タイムフレーム（３２）を超過したときに、電流増加速度ｄｉ／ｄｔを予め設定できる最大値（３７）まで徐々に増加してから、この最大値（３７）を前記短絡（３０）が切断されるまで保持することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
先の短絡（３０）が前記タイムフレーム（３２）を超えて残っていたときは、電流増加速度を前記タイムフレーム（３２）の中で調節し、現在発生している短絡（３０）の前記電流増加速度を先に完了した短絡の切断に合わせることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
予め設定できる電流増加速度（３８）ｄｉ／ｄｔに到達したら、この電流増加速度（３８）を維持することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
タイムフレーム（３２）を超過した後の前記値又はパラメータの再設定は、複数のタイムフレーム（３２）に亘って実行することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記短絡（３０）が途切れたときの継続時間（４５）を検出し、それに応じて、対応する変更を次のタイムフレーム（３２）において実行することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの電源（２）と、制御ユニット（４）と、接続された溶接トーチ（７）とを備え、前記制御ユニット（４）は、請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように設計されている溶接装置（１）。
【請求項１】
短絡（３０）が発生したときにタイムフレーム（３２）を開始し、前記タイムフレーム（３２）の中で前記短絡（３０）を切断するために所定の電流プロファイルを実行し、前記タイムフレーム（３２）を超過したならば電流を増加する短絡アーク溶接中の短絡（３０）を切断する方法であって、予め設定できる前記タイムフレーム（３２）が前記短絡（３２）の間に経過した後、前記短絡（３０）を切断するための電流プロファイルを検出し、前記短絡（３０）の切断における少なくとも１つの値又はパラメータを記録又は保存し、前記タイムフレーム（３２）における前記少なくとも１つの値又はパラメータを、記録した前記値又はパラメータに応じて調節することを特徴とする方法。
【請求項２】
短絡（３０）の間に前記予め設定できるタイムフレーム（３２）を超過した後、前記短絡（３０）を切断するために電流増加速度ｄｉ／ｄｔを単調増加、特に指数的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記短絡が遮断されたときに、電流増加速度ｄｉ／ｄｔ及び／又は電流増加時間を検出する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
タイムフレーム（３２）を超過したときに、次に発生する短絡（３０）の前記タイムフレーム内で、最後に保存した電流増加時間及び／又は電流増加速度ｄｉ／ｄｔで電流増加を実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記タイムフレーム（３２）内での前記短絡（３０）の切断のときに、値又はパラメータ、特に電流増加時間及び／又は電流増加速度ｄｉ／ｄｔを、次の短絡（３０）のために初期値にリセットすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記タイムフレーム（３２）を超過したときに、電流増加速度ｄｉ／ｄｔを予め設定できる最大値（３７）まで徐々に増加してから、この最大値（３７）を前記短絡（３０）が切断されるまで保持することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
先の短絡（３０）が前記タイムフレーム（３２）を超えて残っていたときは、電流増加速度を前記タイムフレーム（３２）の中で調節し、現在発生している短絡（３０）の前記電流増加速度を先に完了した短絡の切断に合わせることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
予め設定できる電流増加速度（３８）ｄｉ／ｄｔに到達したら、この電流増加速度（３８）を維持することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
タイムフレーム（３２）を超過した後の前記値又はパラメータの再設定は、複数のタイムフレーム（３２）に亘って実行することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記短絡（３０）が途切れたときの継続時間（４５）を検出し、それに応じて、対応する変更を次のタイムフレーム（３２）において実行することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの電源（２）と、制御ユニット（４）と、接続された溶接トーチ（７）とを備え、前記制御ユニット（４）は、請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように設計されている溶接装置（１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５０１６２０（Ｐ２０１３−５０１６２０Ａ）
【公表日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２４０４７（Ｐ２０１２−５２４０４７）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＴ２０１０／０００２７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１７７２５
【国際公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（５０４３８０６１１）フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (65)
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＴ２０１０／０００２７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１７７２５
【国際公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（５０４３８０６１１）フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (65)
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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