参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统技术方案

一种脉冲波形焊接操作通过参考由操作者设置的指令送丝速度被实施。该送丝速度被设置在送丝器(12)上，代表指令送丝速度的信号应用于电源供应器(10)。电源供应器控制电路(22)涉及查找表，其中基于送丝速度设置脉冲波形参数。脉冲波形参数可包括多种参数，如脉冲频率，峰值电流，基流和电流缓变率。控制电路(22)控制电源转换电路发出指令以产生根据指令送丝速度的指令波形。

【技术实现步骤摘要】
参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统本申请是申请日为2011年2月11日、国际申请号为PCT/US2011/024514、国家申请号为201180010764.3、专利技术名称为“参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请交叉引用本申请要求题为“参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统”，于2010年2月23日递交的美国专利申请号12/710,914的优先权，在此以参见的方式引入该申请的全部内容。
技术介绍
本专利技术通常涉及焊机，更具体的说是配置成以执行焊接操作的焊机，其中，随着焊丝从焊枪被推进，脉冲波形应用到焊丝。因为各种各样的目的，已实施了许多各种不同的焊接系统和焊接控制方式。在连续焊操作中，金属惰性气体(MIG)技术允许通过进给由来自焊枪的惰性气体所保护的焊丝来形成连续焊珠。电力应用到焊丝且穿过工件形成闭路以保持用来熔化焊丝和工件以产生期望焊接的电弧。MIG焊接的高级形式基于在焊接电源供应器中产生脉冲能量。换言之，可实现各种各样的脉冲方式，其中电流和/或电压脉冲由电源供应器控制电路所控制以调节来自焊丝的金属熔滴的形成和沉积、以维持所要求的熔池加热和冷却剖面、以控制焊丝和熔池之间的短路等等。虽然在许多应用中非常有效，但这样的脉冲方式可导致难控制送丝速率。在某些已知的技术中，例如，试图基于脉冲波形的频率来控制送丝速度。这可能需要快速转换送丝速度，然而却会致使难以控制。如果某些焊丝种类(如铝和铝合金)被使用，会加重这些困难。由于铝制焊丝不能如同钢铁一样支持柱状载荷，通过安装在焊枪中的电机拉动焊丝是被设计为用来推进来自送丝器的焊丝通过焊枪的电机的最常用的补充。此时，需要这两种电机配合，并且这些也基于脉冲频率。这样的配合是困难的且常常导致达不到最优系统性能。因此，需要改进允许在改善送丝控制的同时使用脉冲波形方式焊接的焊接策略。
技术实现思路
本专利技术提供设计为满足这些需要的焊接系统。根据示范性实施，焊接电源供应器，配置为产生用于脉冲波形焊接操作的焊接电力；以及送丝器，配置为进给焊丝至焊枪。操作者界面可允许操作者选择期望或指令送丝速度。代表期望送丝速度的信号应用于焊丝电源供应器，并且基于指令送丝速度在焊接电源供应器中确定用于焊接操作的期望输出电力的参数。尤其，如果操作为脉冲焊接，这些参数可包括脉冲波形中的脉冲频率。附图说明图1是根据本技术多方面的示范性MIG焊接系统的图示，其示出与送丝器连接的电源供应器；图2是用于图1所示类型的焊接电源供应器的示范性控制电路元件的图示；图3是控制电路示范性元件的图示，其用于图1所示系统类型的送丝器；图4为示出根据本技术多方面的校正送丝器的示范性步骤的流程图；图5为由图4的步骤所实现的校正过程的图示；图6为示出通过图1的系统启动焊接的算法中的示范性步骤的流程图；图7为用于控制根据送丝速度的脉冲焊接参数的示范性算法的流程图；以及图8为根据本技术所实现的脉冲焊接方式的示范性波形的图示。具体实施方式现转至附图并首先参阅图1，所示出的焊接系统包括通过导体或导管14相互连接的电源供应器10和送丝器12。在所示的实施例中，电源供应器10与送丝器12分开，这样送丝器可被置于离靠近焊接位置的电源供应器有一些距离的位置。然而，必须了解到，在一些实施中，送丝器与电源供应器是一体的。在这些实例中，导管14可在系统内部。在送丝器与电源供应器分开的实施例中，一般在电源供应器和送丝器上设置端子以允许导体或导管待连接到系统，以便允许从电源供应器提供电力和气体到送丝器，并允许如以下详述的在电源供应器和送丝器这两个设备之间交换数据。系统设计用来提供焊丝、电力和保护气体到焊枪16。本领域技术人员将领会到，焊枪可以是许多不同的类型，并一般允许将焊丝和气体进给到邻近工件18的位置，在此处将产生将两片或多片金属连接的焊缝。第二导体(未示出)一般趋向焊接工件，以便在电源供应器和工件之间闭合电路。系统设计用来允许由操作者选择数据设置，具体通过设置在电源供应器上的操作者界面20来选择。操作者界面一般将成为电源供应器前面面板的一部分，且可允许选择如焊接工艺、待使用的焊丝类型、电压和电流等设置。尤其，系统设计用来允许使用铝或其他焊丝进行MIG焊接，铝或其他焊丝不仅被推向焊枪而且被拉动穿过焊枪。这些焊接设置被传达到在电源供应器中的控制电路22。控制电路(在下文中更加详细描述)运行以控制产生为执行所需焊接操作而应用于焊丝的焊接功率输出。例如在某些目前期望的实施例中，控制电路可能适合于调节协同MIG焊接方式和/或协同脉冲MIG焊接方式。术语“协同焊接”、“协同MIG焊接方式”、“协同脉冲MIG焊接方式”通常涉及焊接算法，其中焊接功率输出与送丝速度配合，尽管没有协同焊接算法已经在之前执行过如本讨论所解释的如此配合。“脉冲焊接”或“脉冲MIG焊接”指的是这样的技术，即产生脉冲功率波形，这样控制金属熔滴沉积物进入处理焊池。在本专利技术的特定实施例中，可执行专业脉冲焊接方式，其中可产生振幅随着时间变化而变化的脉冲。威斯康星洲阿尔普顿的MillerElectricMfg.公司的名为剖面脉冲已经使一个这样的方式商业化了。根据本技术，在所有的这些中，控制电路可至少部分根据选择的送丝速度产生焊接功率参数。因此，控制电路被连接到电源转换电路24。电源转换电路适合于产生输出功率，如在最终将应用于在焊枪的焊丝的协同或脉冲波形方式中。各种各样的电源转换电路可被采用，包括斩波器、升压电路、降压电路、反相器、转换器等等。这些电路的配置可为就其本身而言通常在
已知的类型。电源转换电路24如箭头26所示被连接到电源。应用到电源转换电路24的电力可来自于电力网，尽管其他电源也可被使用，例如由机动电机、蓄电池、燃料电池或其他可替换的电源。最后，图1中所示的电源供应器包括接口电路28，接口电路28设计成为允许控制电路22与送丝器12之间交换信号。送丝器12包括被连接到接口电路28的附加接口电路30。在一些实施例中，多针接口可被设置在接口电路之间的元件和多导体电缆线路上以允许如送丝速度、焊接工艺、选择的电流、电压或电力等级等等信息将被设置在电源供应器10或送丝器12上，或者设置在电源供应器10和送丝器12这两者上。送丝器12还包括连接到接口电路30的控制电路32。如下文中更加详细的描述，控制电路32允许根据操作者的选择控制送丝速度，并允许通过接口电路向电源供应器反馈这些设置。控制电路还允许如下文所述的校正焊丝进给率。控制电路32被连接到送丝器上的操作者界面34，操作者界面34允许一个或多个焊接参数的选择，尤其是送丝速度的选择。操作者界面也可允许如焊接工艺、使用的焊丝类型、电流、电压或功率设置等焊接参数的选择。控制电路32还被连接到气体控制阀36，气体控制阀36可调节至焊枪的保护气体的流量。通常，这样的气体在焊接的时候提供，并且在焊接之前和焊接之后的短时间立刻接通气体。应用于气体控制阀36的气体一般以加压瓶的形式提供，如附图标记38所示。送丝器12包括在控制电路32的控制下，用于进给焊丝到焊枪并从而再到焊接应用的元件。例如，焊丝40的一个或多个卷轴被封装在送丝器中。焊丝42如下文描述的从卷轴被解开来并逐步进给到焊枪。可把卷轴与离合器44相关联，当焊丝将被进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接系统，包括：焊接电源供应器，配置为产生脉冲金属惰性气体焊接工艺的焊接电力，其中焊接电力随着焊丝进给速度而变化；焊枪，包括配置为牵引所述焊丝通过所述焊枪的牵引电机；以及送丝器，连接在所述焊接电源供应器和所述焊枪之间，所述送丝器配置为供给焊丝至焊枪，所述送丝器包括配置为在所述焊丝上施加推力的力矩电机；其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号在所述焊接电源供应器中确定用于脉冲金属惰性气体焊接工艺的输出焊接电力参数。

【技术特征摘要】
2010.02.23 US 12/710,9141.一种焊接系统，包括：焊接电源供应器，配置为产生用于脉冲金属惰性气体焊接工艺的焊接电力，在所述脉冲金属惰性气体焊接工艺中，焊接电力随着焊丝进给速度而变化；焊枪，包括配置为牵引所述焊丝通过所述焊枪的牵引电机；以及送丝器，连接在所述焊接电源供应器和所述焊枪之间，所述送丝器配置为供给焊丝至焊枪，所述送丝器包括配置为在所述焊丝上施加推力的力矩电机；其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号在所述焊接电源供应器中确定用于脉冲金属惰性气体焊接工艺的输出焊接电力参数。2.根据权利要求1所述的焊接系统，包括操作者界面，所述操作者界面允许操作者选择指令送丝速度所基于的期望送丝速度。3.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述送丝器与所述焊接电源供应器分离。4.根据权利要求1所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述送丝器配置为使所述力矩电机通电并应用驱动信号至所述牵引电机来以指令送丝速度来驱动焊丝，而没有来自所述牵引电机的速度反馈信息。5.根据权利要求1所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述指令送丝速度自动变化。6.一种焊接系统，包括：焊接电源供应器(10)，配置为用于产生协同金属惰性气体焊接工艺的焊接电力，在所述协同金属惰性气体焊接工艺中，焊接电力随着焊丝进给速度而变化；焊枪(16)，包括配置为牵引所述焊丝通过所述焊枪的牵引电机；以及送丝器(12)，连接在所述焊接电源供应器(10)和所述焊枪(16)之间，所述送丝器配置为供给焊丝至焊枪(16)，所述送丝器(12)包括配置为在所述焊丝上施加推力的力矩电机；其中，所述焊接系统配置使得，当基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器(10)时，基于所述信号在所述焊接电源供应器(10)中确定用于焊接操作的输出焊接电力，以使得依靠从测量到的送丝速度获得的校准信息来确定所述输出焊接电力。7.根据权利要求6所述的焊接系统，包括操作者界面(20)，所述操作者界面配置成允许操作者选择指令送丝速度所基于的期望送丝速度。8.根据权利要求6或7所述的焊接系统，其中所述送丝器(12)与所述焊接电源供应器(10)分离。9.根据权利要求6或7中任一项所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述送丝器(12)配置为使所述力矩电机通电并应用驱动信号至所述牵引电机来以指令送丝速度来驱动焊丝，而没有来自所述牵引电机的速度反馈信息。10.根据权利要求6或7中任一项所述的焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：奎恩·W·沙尔特纳，安德鲁·D·纳尔逊，
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