通过利用由焊炬(24)中的焊接电极(14)运动产生的旋转电弧来执行焊接操作。在焊接进行时，例如经由照相机(134)和图像分析器(138)确定工件接合。在接合改变的事件中，例如由于工件之间的间隙(118)的出现，可以改变系统的一个或多个参数，例如，电极运动的几何形状、行进速度、送丝速度和施加在电极上的焊接功率等。可以将该技术自动化，例如通过焊接机器人(132)来调节焊接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】通过利用由焊炬(24)中的焊接电极(14)运动产生的旋转电弧来执行焊接操作。在焊接进行时，例如经由照相机(134)和图像分析器(138)确定工件接合。在接合改变的事件中，例如由于工件之间的间隙(118)的出现，可以改变系统的一个或多个参数，例如，电极运动的几何形状、行进速度、送丝速度和施加在电极上的焊接功率等。可以将该技术自动化，例如通过焊接机器人(132)来调节焊接。【专利说明】自适应旋转电弧焊接方法和系统 相关专利申请的交叉引用 本申请是于2012年7月27日提交的题为"自适应旋转电弧焊接方法和系统"的 美国临时专利申请No. 61/676, 563的非临时美国专利申请，该申请的全部内容通过引用的 方式结合于此。
技术介绍
本专利技术总体上涉及焊接技术，更具体地讲，涉及检测并调节工件之间较差的接合 的改进工艺，以此提高性能、减少浪费并且可以减少成品件的拒收。本公开涉及此前于2012 年6月18日提交的题为"金属药芯焊接方法和系统"的美国专利申请No. 13/526, 278,其通 过引用的方式结合在本公开中。本公开还结合在于2012年11月20日提交的题为"直流电 极接负旋转电弧焊接方法和系统"的美国专利申请No. 13/681，687。 已经开发了各种技术来通过焊接操作连接工件。这些技术包括各种不同的过程和 材料，其中大部分调制解调过程涉及在易耗电极或非易耗电极与工件之间形成的电弧。这 些过程通常按以下类别分组：恒电流过程、恒电压过程、脉冲过程等。然而，这些过程之间的 进一步分类相同，特别是在消耗电极以添加填充金属到焊缝的过程方面。事实上在所有这 些情况中，选择的过程与填充材料及其形式高度关联，其中某些过程专门利用特定类型的 电极。例如，某些类型的金属极惰性气体（MIG)焊接过程形成有时候指的是气体保护金属 极弧焊（GMW)的较大的组的一部分。 在GMAW焊接中，焊丝形式的电极通过进入熔池、因电极焊丝与工件之间的电弧产 生热量而熔化的方式被消耗。焊丝从卷轴通过焊枪连续供给，焊丝在焊枪处带电以形成电 弧。在这些过程中使用的电极配置通常指的是实心焊丝、药芯焊丝或金属芯焊丝之一。每 种类型被认为与其他类型相比都都有不同的优点和缺点，并且可能需要仔细调节焊接过程 和焊接设置以优化它们的性能。例如，比其他类型的焊丝更便宜的实心焊丝通常与可能较 贵的惰性保护气体一起使用。药芯焊丝可以不需要单独的保护气体供给，但是比实心焊丝 更贵。金属芯焊丝则需要保护气体，但是可以将保护气体调节成有时候比实心焊丝所需的 保护气体更便宜的混合气体。 这三种电极类型都可以与不同的转移模式一起使用，所述模式涉及将金属从电极 末端移动至前进的焊道的机械及机电现象。许多这种转移模式存在例如短路转移、熔滴转 移、喷射转移和脉冲喷射转移。在实施过程中，转移的物理现象可能是这些转移模式的混 合，并且实际的材料转移在焊接期间可能在这些转移模式之间转换，尽管所述过程和电极 通常被选择成维持某一转移模式。 随着焊炬前进并且消耗焊丝，焊丝在两个工件之间留下填充材料的沉积物，被称 为焊道。一般而言，在转移模式期间形成的焊道的宽度被视为几个工作参数的函数。根据 工件之间的接合，焊道宽度可能足以或不足以确保最终的焊接成品的完整性。为了避免这 种情况，焊接操作者在焊接之前必须目测任何工件间隙的接合并且手动补偿以确保焊接件 的完整性。然而，自动化焊接系统缺乏这种智能考虑并且仅仅沿着预定路径完成焊缝，而不 管可能存在的接合误差和间隙。这可能导致焊缝缺陷、手动返工以及最终焊接件的拒收。 制造商不断地寻找新途径来改善自动化焊接方法，增加焊接件的成功率，并且加 速整个制造过程。然而，与制造商所依赖的提速的过程接合的目前的自动化焊接技术会得 到存在不良接合的许多成品工件。
技术实现思路
本公开概述了一种新技术，该新技术在焊接过程期间自动地实时检测接合参数 (例如工件间隙）并且通过改变工件之间的焊道宽度来解释接合参数。这通过利用旋转电 弧或电极并且通过自动调节焊接参数（例如电极的旋转几何形状、焊炬的行进速度、电极 的送丝速度、施加在电极上的焊接功率或几个其他参数之一）来实现。涉及的这些过程依 赖于照相机/激光检测设备，所述照相机/激光检测设备沿着工件之间的焊炬路径检测间 隙，或者更具体地讲是检测接合，从而使得可以改变焊道宽度以适应所述接合并且以合适 的速率增加适量的材料。来自检测设备的详述接合的信息被反馈到成像系统组件和参数确 定组件，所述参数确定组件能够确定是否应当调节前述焊接参数中的任意一个。改变操作 参数变化会使得焊炬能改变用于填充间隙的材料量。 【专利附图】【附图说明】 当参照附图阅读以下详细说明时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得 更好理解，附图中相似的附图标记在整个附图中代表相似的零件，其中： 图1是利用本技术的多个方面的示例性焊接系统的示意图； 图2是与图1的系统一起使用的金属芯电极的端部的详细视图； 图3是表示根据本专利技术的多个方面的金属芯电极的运动的示意图； 图4是利用了金属芯焊丝运动的圆形模式的前进的焊道的示意图； 图5是利用了金属芯焊丝的椭圆路径的前进的焊道的类似图示； 图6是利用了金属芯焊丝的不同方向的椭圆路径的前进的焊道的进一步图示； 图7是利用了运动的金属芯焊丝电极的前进的焊道的示例性电弧位置和转移模 式的图示； 图8是图示金属芯焊接电极的运动和示例性被迫转移轨迹的计时图； 图9是具有初始焊接参数的前进的焊炬喷嘴和焊道的图示，以及沿着焊缝路径遇 到间隙的具有新调节的焊接参数的同一焊炬喷嘴的虚线视图； 图10是沿着焊接路径检测接合并将该信息输送给成像和参数计算组件以便调节 焊接参数的照相机/检测装置的图示；以及 图11是图示了被采用来确定是否需要调节以及如何调节一个或几个焊缝参数的 示例性逻辑的方法流程图。 【具体实施方式】 图1图示了利用金属芯焊丝电极的运动的示例性焊接系统10,尽管按照此前的讨 论，这些技术可以与许多类型的焊丝一起使用，例如，实心焊丝或药芯焊丝。系统10被设计 成在工件14上产生焊缝12。焊缝的取向可以是任何所需的方式，包括对接焊缝、搭接焊缝、 角焊缝、离位焊缝等。所述系统包括电源16,所述电源通常连接至气源18和电力源20,例 如电力网。当然，其他电力源包括发电机、发动机驱动电源组等。送丝机22连接至电力源 20并且供应金属芯焊丝给焊枪24。 在图示的实施例中，电源16包括连接至控制电路28的电力转换电路26,所述控制 电路28调节电力转换电路的操作以产生适于焊接操作的电力输出。电源可以被设计并编 程以根据过程数量、焊接方法等产生输出电力，所述过程包括恒电流过程、恒电压过程、脉 冲过程、短路转移过程等。在目前提出的实施例中，控制电路28控制电力转换电路26以产 生有助于使材料从金属芯焊丝转移到前进的焊道的DCEN(有时候称为"直"极性）焊接方 法。然而，当然可以使用其他焊接方法。操作界面30允许焊接操作者改变焊接过程和过程 设置。此外，在某些预期的实施例中，操作界面可以允许选择修改涉及焊枪和金属芯焊本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊接方法，包括：在焊接电极与工件之间形成电弧；在焊炬内的运动控制组件使所述电极以所需模式循环地运动的同时从焊炬供给所述电极；使所述焊炬或所述工件前进以形成焊道；并且在维持所述电弧和焊道的同时改变所需模式的几何形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·J·帕内利，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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