專利名稱：設(shè)有磁性轉(zhuǎn)速傳感器的焊接送絲機(jī)的制作方法
設(shè)有磁性轉(zhuǎn)速傳感器的焊接送絲機(jī)
交叉引用相關(guān)申請(qǐng)
本項(xiàng)申請(qǐng)主張2011年6月10日提交的第13/158，005號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)《設(shè)有磁性轉(zhuǎn)速傳感器的焊接送絲機(jī)》和2010年6月17日提交的第61/355，815號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) 《焊接送絲機(jī)的磁性轉(zhuǎn)速傳感器》的優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)通過(guò)引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及焊接系統(tǒng)，具體涉及設(shè)有磁性轉(zhuǎn)速傳感器的焊接送絲機(jī)。
焊接工藝已經(jīng)成為日益普遍存在于各種行業(yè)和應(yīng)用中的工藝。焊接作業(yè)依靠各種類(lèi)型的設(shè)備以確保在所需的時(shí)間內(nèi)為焊接提供恰當(dāng)數(shù)量的焊接材料(例如，送絲、保護(hù)氣體等)。舉例來(lái)說(shuō)，金屬惰性氣體(MIG)保護(hù)焊一般依靠送絲機(jī)以確保將焊絲恰當(dāng)?shù)厮屯妇妫瑫r(shí)焊絲引燃焊弧且在焊接過(guò)程中被消耗。
在金屬惰性氣體保護(hù)焊系統(tǒng)中，既定焊接應(yīng)用的送絲參數(shù)根據(jù)所用的焊絲類(lèi)型、 焊絲卷筒的尺寸、焊絲的物理特性、焊炬和焊炬電纜的長(zhǎng)度和類(lèi)型、焊接工藝的溫度、焊接工藝類(lèi)型等各種因素而變化。通常，焊接作業(yè)過(guò)程中會(huì)對(duì)送絲作業(yè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。舉例來(lái)說(shuō)，可以用 程序化的電動(dòng)機(jī)特性或電阻和電壓斜率來(lái)測(cè)量焊接送絲機(jī)的送絲速度。但是，程序化的電動(dòng)機(jī)特性和電阻和電壓斜率方法會(huì)提供不精確的測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)。作為選擇，也可以用光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)(例如，發(fā)光二極管(LED)和輪式編碼器)測(cè)量送絲速度。然而，光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)(可以安裝在送絲電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)軸上)易在高溫環(huán)境下發(fā)生故障。另外，焊接環(huán)境中的灰塵或污染物可能會(huì)遮擋LED的光路，從而進(jìn)一步降低光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)的效率。此外，光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)能緊密連接送絲機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，這雖然可以提高分辨率，但也會(huì)增加拆除或更換電動(dòng)機(jī)的難度。發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，焊接送絲系統(tǒng)包括送絲驅(qū)動(dòng)裝置、齒輪傳動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)組件，其中所述送絲驅(qū)動(dòng)裝置配置成接觸焊絲且將焊絲朝向焊接應(yīng)用推動(dòng)，所述齒輪傳動(dòng)裝置連接送絲驅(qū)動(dòng)裝置且配置成使送絲驅(qū)動(dòng)裝置在作業(yè)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電動(dòng)機(jī)組件連接齒輪傳動(dòng)裝置且配置成使齒輪組件在作業(yè)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)。該焊接送絲系統(tǒng)還包括配置成測(cè)量指示焊接送絲系統(tǒng)送絲速度的參數(shù)的磁性轉(zhuǎn)速傳感器系統(tǒng)。
在另一個(gè)示范性實(shí)施方式中，送絲速度傳感器系統(tǒng)包括偶極磁體、磁性傳感器和處理器，其中所述偶極磁體連接焊接送絲機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪，所述磁性傳感器靠近偶極磁體放置且配置成測(cè)量偶極磁體的角位置，所述處理器配置成接收磁性傳感器測(cè)量的角位置信號(hào)，且根據(jù)角位置信號(hào)和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算焊接送絲機(jī)的送絲速度。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，焊接送絲機(jī)的送絲速度測(cè)量方法包括測(cè)量電動(dòng)機(jī)(配置成將焊絲送往焊接應(yīng)用)驅(qū)動(dòng)的齒輪的角位置，按所需的間隔對(duì)角位置進(jìn)行采樣，以及根據(jù)齒輪的角位置和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算送絲速度。
下面用具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特性、方面和優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖用類(lèi)似的字符表示類(lèi)似部件，其中
圖I為不范性焊接系統(tǒng)的不意圖2為圖I所示的焊接送絲系統(tǒng)的示范性功能元件的示意圖3為磁性送絲傳感器的示意圖，該磁性送絲傳感器用于測(cè)量圖I所示的焊接送絲系統(tǒng)的送絲速度；
圖4為焊接送絲系統(tǒng)的齒輪角速度-供給系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的電壓的示意圖；以及
圖5的流程圖顯示了用圖3所示的磁性送絲速度傳感器確定送絲速度的示范性方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明介紹了設(shè)有磁性送絲速度傳感器的焊接送絲機(jī)的示范性實(shí)施方式。該焊接送絲機(jī)包括電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)配置成驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)輥以向焊炬?zhèn)魉秃附z。該電動(dòng)機(jī)還驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪，磁性送絲速度傳感器通過(guò)計(jì)算空轉(zhuǎn)齒輪的角位置和角速度來(lái)測(cè)量空轉(zhuǎn)齒輪的轉(zhuǎn)速。 用類(lèi)似的方法可以測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)齒輪或轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速。具體而言，在所述的實(shí)施方式中，用磁體測(cè)量角位置和角速度，該磁體位于與空轉(zhuǎn)齒輪連接的軸上和且位于集成電路上方，所述集成電路按一定的間隔對(duì)所述軸的角位置進(jìn)行采樣。接著，該角位置數(shù)據(jù)可用于確定空轉(zhuǎn)齒輪的角速度，該角速度可進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成送絲速度測(cè)量值。
可以理解的是，磁性送絲速度傳感器能配合各種焊接送絲機(jī)電動(dòng)機(jī)、焊絲和齒輪比使用。并且，磁性送絲速度傳感器實(shí)現(xiàn)了非接觸式位置/速度檢測(cè)，有利于提高數(shù)據(jù)分辨率，并且磁性送絲速度傳感器連接電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置鑄件而不是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置本身，因而使得電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的拆卸和更換更加合理化。此外，磁性送絲速度傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)確定送絲速度時(shí)，其數(shù)據(jù)采集不大可能受焊接環(huán)境中的灰塵和其他污染物的影響。
現(xiàn)在結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明，圖I顯示了一個(gè)示范性焊接系統(tǒng)10，焊接系統(tǒng)10為焊接作業(yè)提供電源、控制焊接作業(yè)并為焊接作業(yè)提供焊接材料。焊接系統(tǒng)10包括焊接電源供應(yīng)器12、焊接送絲機(jī)14和焊炬16。電源供應(yīng)器12可以是需要使用電源18的功率轉(zhuǎn)換器型焊接電源供應(yīng)器或逆變弧焊電源供應(yīng)器。在其他實(shí)施方式中，焊接電源供應(yīng)器12可以是內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。焊接電源供應(yīng)器12還可以包含用于輸入和調(diào)節(jié)焊接電源供應(yīng)器12的各種運(yùn)行參數(shù)(如，電壓和電流)的用戶界面20。在某些實(shí)施方式中，用戶界面20進(jìn)一步配置成輸入或調(diào)節(jié)焊接送絲機(jī)14的各種運(yùn)行參數(shù)，如焊絲直徑、送絲速度等。 如圖所示，焊接電源供應(yīng)器12連接焊接送絲機(jī)14。可以理解的是，焊接電源供應(yīng)器12可以通過(guò)送絲機(jī)電源線、焊接電纜和控制電纜連接至焊接送絲機(jī)14。
實(shí)施方式所述的焊接送絲機(jī)14向焊炬16提供焊接作業(yè)用的焊絲。具體而言，焊接送絲機(jī)14將焊絲從卷筒送往焊炬16?？梢允褂酶鞣N焊絲。舉例來(lái)說(shuō)，焊絲可以是實(shí)芯焊絲(例如，碳鋼、鋁、不銹鋼)、復(fù)合焊絲、藥芯焊絲等。此外，焊絲厚度根據(jù)使用焊絲的焊接應(yīng)用的不同而不同。舉例來(lái)說(shuō)，焊絲厚度可以為0.045”、0.052”、1/16”或5/64”。焊接送絲機(jī)14可包含各種內(nèi)部構(gòu)件，例如，送絲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)組件、電動(dòng)機(jī)等。并且，焊接送絲機(jī) 14還可以連接氣體源22。氣體源22是向焊炬16供應(yīng)氣體的來(lái)源。詳見(jiàn)下文所述，焊接送絲機(jī)14還包括配置成測(cè)量送絲機(jī)14的送絲速度的磁性送絲速度傳感器。并且，磁性送絲速度傳感器可以是非接觸式傳感器，該非接觸式傳感器配置成與在焊接送絲機(jī)14中使用的多個(gè)電動(dòng)機(jī)中的任意一個(gè)電動(dòng)機(jī)一起工作。換言之，磁性送絲速度傳感器可以獨(dú)立于電動(dòng)機(jī)設(shè)在焊接送絲機(jī)14內(nèi)，以便在拆除及更換電動(dòng)機(jī)時(shí)不需要拆除或更換磁性送絲速度傳感器。
如圖所示，焊接送絲機(jī)14提供的焊絲通過(guò)第一電纜24送往焊炬16。也可以通過(guò)第一電纜24向焊炬16供氣。如圖進(jìn)一步所示，第二電纜26連接焊接電源供應(yīng)器12和工件28 ( 一般通過(guò)夾具)，因而在焊接作業(yè)期間在焊接電源供應(yīng)器12和焊炬16之間形成完整的電路。
需要注意的是，可以根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)圖I所示的示范性焊接系統(tǒng)10進(jìn)行修改。舉例來(lái)說(shuō)，焊接送絲機(jī)14還包括用戶界面以供用戶輸入和調(diào)節(jié)焊接送絲機(jī)14的各種送絲設(shè)置或運(yùn)行參數(shù)，如，送絲速度、焊絲直徑等。并且，雖然本文以金屬惰性氣體(MIG) 保護(hù)焊工藝為例介紹了實(shí)施方式，但是本發(fā)明的特性還可以配合各種焊接工藝使用。
圖2的框圖顯示了焊接送絲機(jī)14的一些內(nèi)部構(gòu)件。如上所述，焊絲驅(qū)動(dòng)裝置34 將焊絲30從焊絲卷筒32送往焊炬16。在所示的實(shí)施方式中，送絲驅(qū)動(dòng)裝置34包括驅(qū)動(dòng)輥 36和偏置輥38。如圖所示，偏置輥38偏向焊絲30，驅(qū)動(dòng)輥36機(jī)械地連接包含電動(dòng)機(jī)42的電動(dòng)機(jī)組件40。期望的是，電動(dòng)機(jī)組件40轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥36以驅(qū)動(dòng)焊絲30前進(jìn)，同時(shí)，偏置輥 38偏向焊絲30以使偏置輥38、驅(qū)動(dòng)輥36和焊絲30之間保持良好的接觸。在其他實(shí)施方式中，焊絲驅(qū)動(dòng)裝置34包括多個(gè)這類(lèi)的輥?zhàn)?。可以采用輥?zhàn)?、偏置組件及發(fā)動(dòng)機(jī)架和組件的各種物理配置，本發(fā)明并不以具體配置為限。
如上所述，焊接送絲機(jī)14包括電動(dòng)機(jī)組件40，電動(dòng)機(jī)組件40可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)方案 (例如，輸入信號(hào)類(lèi)型)、所需的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型(例如，直流、扭矩等)、預(yù)期焊絲規(guī)格和扭矩要求以及預(yù)期速度范圍從多個(gè)可用電動(dòng)機(jī)、齒輪組合等中選擇任何一個(gè)。除了電動(dòng)機(jī)42 (在當(dāng)前實(shí)施方式中是有刷直流電動(dòng)機(jī))以外，電動(dòng)機(jī)組件40還包括齒輪傳動(dòng)裝置44。具體而言，電動(dòng)機(jī)42驅(qū)動(dòng)的電機(jī)軸46連接電機(jī)齒輪48。電機(jī)齒輪48機(jī)械地連接驅(qū)動(dòng)輥齒輪50。 驅(qū)動(dòng)輥齒輪50連接驅(qū)動(dòng)軸54，驅(qū)動(dòng)軸54連接驅(qū)動(dòng)輥36。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)42驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸46 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)齒輪48向驅(qū)動(dòng)輥齒輪50傳送動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)輥齒輪50驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥36使其轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)輥36驅(qū)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，焊接送絲機(jī)14將焊絲30送往焊炬16。電機(jī)齒輪48和驅(qū)動(dòng)棍齒輪50有多種不同的齒輪比。例如，電機(jī)齒輪48和驅(qū)動(dòng)棍齒輪50的第一齒輪比配置為提供標(biāo)準(zhǔn)送絲速度和標(biāo)準(zhǔn)扭矩。作為選擇，電機(jī)齒輪48和驅(qū)動(dòng)輥齒輪50的第二齒輪比配置為提供較慢的送絲速度和較大的扭矩。如上所述，焊接送絲機(jī)14包括磁性送絲速度傳感器56。具體而言，在所示的實(shí)施方式中，磁性送絲速度傳感器56連接空轉(zhuǎn)齒輪52，空轉(zhuǎn)齒輪52機(jī)械地連接驅(qū)動(dòng)輥齒輪50。詳見(jiàn)下文所述，磁性送絲速度傳感器56配置成測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或送絲速度并向用戶提供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或送絲速度的指示，并且可用于送絲速度的閉環(huán)控制。在驅(qū)動(dòng)輥齒輪50驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪52使其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使用磁體和磁性傳感器的磁性送絲速度傳感器56按所需間隔(一般為固定間隔)對(duì)空轉(zhuǎn)齒輪52的角度或位置進(jìn)行采樣。 然后，磁性送絲速度傳感器56采集的角度或位置數(shù)據(jù)用于確定焊絲30的送絲速度，確定方法參見(jiàn)下文。同電機(jī)齒輪48和驅(qū)動(dòng)輥齒輪50 —樣，驅(qū)動(dòng)輥齒輪50和空轉(zhuǎn)齒輪52也有多種齒輪比。并且，由于磁性送絲速度傳感器56和空轉(zhuǎn)齒輪52沒(méi)有與電動(dòng)機(jī)42、電機(jī)軸46或電機(jī)齒輪48直接連接，因此不需要拆除或更換磁性送絲速度傳感器56、驅(qū)動(dòng)輥齒輪50或空轉(zhuǎn)齒輪52即可在焊接送絲機(jī)14中拆除和更換電動(dòng)機(jī)42、電機(jī)軸46或電機(jī)齒輪48。
焊接送絲機(jī)14包括連接電動(dòng)機(jī)組件40的驅(qū)動(dòng)電路58。在一個(gè)實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電路58通過(guò)兩根導(dǎo)線(圖中未顯示)來(lái)連接電動(dòng)機(jī)組件40。驅(qū)動(dòng)電路58配置成向電動(dòng)機(jī)組件40發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電動(dòng)機(jī)組件40進(jìn)行操作。驅(qū)動(dòng)電路58還包括電源輸入60，用于向驅(qū)動(dòng)電路58輸送電源。該驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步電氣連接控制電路62?？刂齐娐?2配置成向驅(qū)動(dòng)電路58發(fā)送控制信號(hào)。例如，控制電路62向驅(qū)動(dòng)電路58提供脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，以調(diào)節(jié)從驅(qū)動(dòng)電路58送往電動(dòng)機(jī)組件40的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比。舉例來(lái)說(shuō)，控制電路62向驅(qū)動(dòng)電路58發(fā)送PWM信號(hào)，使發(fā)送給電動(dòng)機(jī)組件40的驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)100 %、50 %、25 %或任何需要的占空比。在某些實(shí)施方式中，用于調(diào)節(jié)送絲速度(因而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度)的控制信號(hào)源自焊接電源供應(yīng)器。
如實(shí)現(xiàn)方式所示，控制電路62連接處理器64、存儲(chǔ)電路66和接口電路68。磁性送絲速度傳感器56也連接處理器64。如上所述，磁性送絲速度傳感器56按所需間隔對(duì)空轉(zhuǎn)齒輪52的角度或位置進(jìn)行采樣。處理器64隨著時(shí)間的推移監(jiān)測(cè)磁性送絲速度傳感器56 采集的空轉(zhuǎn)齒輪52的角度測(cè)量值。并且，處理器64利用測(cè)量值計(jì)算空轉(zhuǎn)齒輪52運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)距離，繼而計(jì)算空轉(zhuǎn)齒輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。通過(guò)使用空轉(zhuǎn)齒輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可·以確定焊接送絲機(jī)14的送絲速度。
處理器64計(jì)算的送絲速度在焊接送絲機(jī)14的用戶界面70上顯示。具體而言，處理器64計(jì)算的送絲速度傳送給與用戶界面70連接的接口電路68，接口電路68再將所述送絲速度傳送給用戶界面70。用戶界面70可供操作員輸入和調(diào)節(jié)焊接送絲機(jī)14的各種設(shè)置和操作參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施方式中，用戶界面70可用于選擇或調(diào)節(jié)焊接送絲機(jī)14 的送絲速度。
此外，在某些配置中，接口電路68連接焊接電源供應(yīng)器12。在這種配置中，焊接電源供應(yīng)器12能與焊接送絲機(jī)14交換信號(hào)。例如，焊接電源供應(yīng)器12和焊接送絲機(jī)14可設(shè)置多引腳接口，電源供應(yīng)器12與送絲機(jī)14之間敷設(shè)多芯電纜，以便在電源供應(yīng)器12或送絲機(jī)14上或同時(shí)在兩個(gè)裝置上設(shè)置送絲速度、工藝、選定電流、選定電壓、選定功率級(jí)、 配置參數(shù)等信息。另外，焊接電源供應(yīng)器12可以通過(guò)焊接送絲機(jī)14的用戶界面70向用戶提供焊接作業(yè)的相關(guān)反饋信息。
圖3示出了配置成測(cè)量圖I所示焊接送絲機(jī)14的送絲速度的磁性送絲速度傳感器56。如上所述，焊接送絲機(jī)14包括電動(dòng)機(jī)組件40，電動(dòng)機(jī)組件40的電動(dòng)機(jī)42配置成驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置44。具體而言，電動(dòng)機(jī)42驅(qū)動(dòng)延伸穿過(guò)安裝板96 (安裝板96可以是電機(jī)傳動(dòng)鑄件或其他表面)的電機(jī)軸46,并且電機(jī)軸46連接電機(jī)齒輪48。電機(jī)齒輪48被驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)齒輪48會(huì)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥齒輪50，驅(qū)動(dòng)輥齒輪50進(jìn)而驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪52。在所示的實(shí)施方式中，空轉(zhuǎn)齒輪52靠近安裝板96放置，磁性送絲速度傳感器56在安裝板96的與空轉(zhuǎn)齒輪52相對(duì)的一側(cè)連接安裝板96。磁性送絲速度傳感器56包括與安裝板96連接的模塊箱98，在模塊箱98和安裝板96之間形成了凹槽100。
如圖所示，空轉(zhuǎn)齒輪52連接空轉(zhuǎn)軸102，空轉(zhuǎn)軸102延伸穿過(guò)安裝板96并進(jìn)入磁性送絲速度傳感器56的凹槽100。空轉(zhuǎn)軸102兩側(cè)設(shè)有軸承104以將空轉(zhuǎn)軸102的轉(zhuǎn)動(dòng)限定在模塊箱98內(nèi)。空轉(zhuǎn)軸102部分地設(shè)于凹槽100內(nèi)，以使空轉(zhuǎn)軸102的末端106處于模塊箱98內(nèi)的磁性傳感器108上方。另外，空轉(zhuǎn)軸102的末端106設(shè)有磁體110。舉例來(lái)說(shuō)，磁體110可以是標(biāo)準(zhǔn)偶極磁體。空轉(zhuǎn)軸102連接空轉(zhuǎn)齒輪52且設(shè)于磁性傳感器108上方，以使磁體110和磁性傳感器108保持恒定的距離。驅(qū)動(dòng)輥齒輪50驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪52使其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空轉(zhuǎn)軸102和磁體110在磁性傳感器108上方轉(zhuǎn)動(dòng)。磁性傳感器108包括集成電路，集成電路配置成檢測(cè)磁體110生成的磁場(chǎng)傾斜，以確定空轉(zhuǎn)齒輪52的角位置。舉例來(lái)說(shuō)，磁性傳感器108可以采用奧地利Microsystems公司生產(chǎn)的AS5040旋轉(zhuǎn)編碼器1C。
磁性傳感器108連接處理器64，處理器64監(jiān)測(cè)磁性傳感器108測(cè)量的空轉(zhuǎn)軸102 角位置。具體而言，當(dāng)空轉(zhuǎn)齒輪52受到驅(qū)動(dòng)輥齒輪50的驅(qū)動(dòng)使得空轉(zhuǎn)軸102和磁體110轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處理器64使用磁性傳感器108對(duì)空轉(zhuǎn)軸52的角度或位置進(jìn)行采樣，并保存該角位置測(cè)量值和進(jìn)行角位置測(cè)量的時(shí)刻。舉例來(lái)說(shuō)，角位置和時(shí)間數(shù)據(jù)可保存到存儲(chǔ)電路66中。 處理器64利用角位置和時(shí)間的測(cè)量值來(lái)計(jì)算空轉(zhuǎn)軸102的角速度。例如，角速度可以用如下方法計(jì)算確定兩個(gè)角位置之間的差值，將所述差值除以角位置采樣的時(shí)間間隔。可以使用各種不同的間隔，如有需要，還可以用低通濾波、移動(dòng)平均法等類(lèi)似方法對(duì)計(jì)算值作平滑處理，降低噪聲?？梢愿鶕?jù)角速度和其他因素(如，驅(qū)動(dòng)輥齒輪50和空轉(zhuǎn)齒輪52的齒輪比、驅(qū)動(dòng)輥36直徑、焊絲30規(guī)格等)來(lái)計(jì)算送絲速度。通常，以上因素用于通過(guò)所采用的一個(gè)或多個(gè)齒輪比將計(jì)算的角速度按比例調(diào)整為送絲速度。如下文所述，處理器64計(jì)算的空轉(zhuǎn) 軸102角速度與供給電動(dòng)機(jī)42以產(chǎn)生計(jì)算的空轉(zhuǎn)軸102角速度的相應(yīng)電壓相關(guān)聯(lián)或相匹配?？梢愿鶕?jù)供給電動(dòng)機(jī)42的電壓與空轉(zhuǎn)軸102的相應(yīng)角速度之間的關(guān)系調(diào)整產(chǎn)生的送絲速度。
圖4顯示了供給電動(dòng)機(jī)42的電壓114與空轉(zhuǎn)軸102產(chǎn)生的角速度116之間的關(guān)系圖112。如上所述，用戶可以使用用戶界面70來(lái)增大焊接送絲機(jī)14的送絲速度。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)用戶界面70收到增大送絲速度的命令時(shí)，用戶界面70向接口電路68傳送該命令， 接口電路68再將該命令傳送給處理器64。接著，處理器64向控制電路62傳送該命令，控制電路62向驅(qū)動(dòng)電路58發(fā)送控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路58響應(yīng)增大送絲速度的命令而增大供給電動(dòng)機(jī)42的電壓114。空轉(zhuǎn)軸102的角速度116隨著所供給的電壓114的增大而增大。 同樣，當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)42的電壓114減小時(shí)，空轉(zhuǎn)輪102的角速度116也隨之減小。
如圖112所示，在預(yù)期情況下，供給電動(dòng)機(jī)42的電壓114與空轉(zhuǎn)軸102產(chǎn)生的角速度116之間具有線性關(guān)系。換言之，空轉(zhuǎn)軸102產(chǎn)生的角速度116隨著電動(dòng)機(jī)42電壓114 的增大而按比例增大。另外，電動(dòng)機(jī)42需要啟動(dòng)電壓122才能開(kāi)始運(yùn)行。也就是說(shuō)，向電動(dòng)機(jī)42供給啟動(dòng)電壓122時(shí)不會(huì)增大空轉(zhuǎn)軸102的角速度。
圖5的流程圖124顯示了用磁性送絲速度傳感器56測(cè)量焊接送絲機(jī)14送絲速度的示范性方法。首先，如方框126所示，測(cè)量電動(dòng)機(jī)42 (配置成將焊絲30送往焊接應(yīng)用)驅(qū)動(dòng)的齒輪的角位置。如上所述，齒輪可以是空轉(zhuǎn)齒輪52。另外，可以通過(guò)檢測(cè)與齒輪連接的偶極磁體110產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)測(cè)量齒輪的角位置。在某些實(shí)施方式中，偶極磁體110連接空轉(zhuǎn)齒輪52的空轉(zhuǎn)軸102。由磁性傳感器108測(cè)量所述磁場(chǎng)，磁性傳感器108靠近偶極磁體 110設(shè)置但不接觸偶極磁體110。如方框128所示，按所需的時(shí)間間隔對(duì)齒輪的角位置進(jìn)行采樣。例如，處理器64可連接磁性傳感器108 (或通過(guò)中間采樣電路、轉(zhuǎn)換電路或其他電路進(jìn)行連接)，且處理器64配置成監(jiān)測(cè)磁性傳感器108測(cè)量的角位置。具體而言，處理器64 監(jiān)測(cè)齒輪的角位置和進(jìn)行角位置測(cè)量的時(shí)刻。如方框130所示，可以根據(jù)齒輪的角位置和焊接送絲機(jī)14的配置參數(shù)來(lái)計(jì)算焊絲30的傳送速度。舉例來(lái)說(shuō)，焊接送絲機(jī)14的配置參數(shù)包括焊接送絲機(jī)14內(nèi)齒輪傳動(dòng)裝置44的齒輪比、焊絲30直徑、焊接送絲機(jī)14內(nèi)驅(qū)動(dòng)輥 36的直徑等。并且，可以根據(jù)實(shí)測(cè)位置之間的差值除以測(cè)量時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算?？梢圆捎脼V波(例如，平均法、低通濾波等)方法對(duì)計(jì)算值作平滑處理。然后使用不同的齒輪比來(lái)獲得送絲速度值。
雖然本文僅顯示、說(shuō)明了本發(fā)明的某些特性，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到本發(fā)明的多種修改和變化。因此，需要理解的是，所附權(quán)利要求書(shū)旨在包括在本發(fā)明真實(shí)精神的范圍內(nèi)所作的全部這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種焊接送絲系統(tǒng)，包括焊絲驅(qū)動(dòng)裝置，配置成接觸焊絲且將焊絲送往焊接應(yīng)用；齒輪傳動(dòng)裝置，連接焊絲驅(qū)動(dòng)裝置且配置成使焊絲驅(qū)動(dòng)裝置在作業(yè)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)；電動(dòng)機(jī)裝置，連接齒輪傳動(dòng)裝置且配置成使齒輪傳動(dòng)裝置在作業(yè)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)；以及磁性轉(zhuǎn)速傳感器系統(tǒng)，配置成測(cè)量表示焊接送絲系統(tǒng)的送絲速度的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，磁性轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)包括偶極磁體、磁性傳感器和處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，齒輪傳動(dòng)裝置包括電機(jī)齒輪、驅(qū)動(dòng)輥齒輪和空轉(zhuǎn)齒輪，所述偶極磁體連接空轉(zhuǎn)齒輪，且磁性傳感器配置成測(cè)量空轉(zhuǎn)齒輪的角位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器配置成處理按固定的采樣間隔采樣取得的空轉(zhuǎn)齒輪角位置測(cè)量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理器配置成根據(jù)空轉(zhuǎn)齒輪的角位置和焊接送絲系統(tǒng)的配置參數(shù)計(jì)算焊接送絲系統(tǒng)的送絲速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述配置參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)齒輪、驅(qū)動(dòng)輥齒輪和空轉(zhuǎn)齒輪的齒輪比、送絲驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輥直徑或焊絲直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，固定的采樣間隔基于驅(qū)動(dòng)輥齒輪和空轉(zhuǎn)齒輪的齒輪比。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，磁性傳感器連接獨(dú)立于電動(dòng)機(jī)組件裝配的安裝板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，包括控制電路和用戶界面，其中所述控制電路連接電動(dòng)機(jī)組件，所述用戶界面與控制電路連接且配置成供用戶調(diào)整送絲速度。
10.一種送絲速度傳感器系統(tǒng)，包括偶極磁體，連接由焊接送絲機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪；磁性傳感器，靠近偶極磁體放置且配置成測(cè)量偶極磁體的角位置；以及處理器，配置成接收磁性傳感器測(cè)量的角位置信號(hào)，并根據(jù)角位置信號(hào)和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算焊接送絲機(jī)的送絲速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，磁性傳感器和處理器均獨(dú)立于電動(dòng)機(jī)安裝在焊接送絲機(jī)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的送絲速度傳感系統(tǒng)，其特征在于，配置參數(shù)包括齒輪比、焊接送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)的焊絲直徑或焊接送絲機(jī)的驅(qū)動(dòng)輥直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，磁性傳感器包含集成電路，集成電路配置成測(cè)量偶極磁體所形成的磁場(chǎng)傾斜以確定偶極磁體的角位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理器配置成接收磁性傳感器按固定的采樣間隔測(cè)量的角位置信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，偶極磁體設(shè)置在與齒輪連接的空轉(zhuǎn)軸的末端。
16.一種測(cè)量焊接送絲機(jī)的送絲速度的方法，包括測(cè)量由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪的角位置，所述電動(dòng)機(jī)配置成將焊絲送往焊接應(yīng)用；按需要的采樣間隔對(duì)所述角位置進(jìn)行采樣；根據(jù)齒輪的角位置和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算送絲速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，根據(jù)齒輪的角位置和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算送絲速度包括計(jì)算齒輪的角速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述配置參數(shù)包括齒輪比、焊絲直徑或焊接送絲機(jī)的驅(qū)動(dòng)輥直徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括根據(jù)計(jì)算的送絲速度調(diào)節(jié)發(fā)送給電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述需要的采樣間隔基于焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)。
全文摘要
一種焊接送絲機(jī)(14)包括磁性轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)(56)，磁性轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)(56)配置成測(cè)量表示焊接送絲機(jī)的送絲速度的參數(shù)。磁性轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)包括偶極磁體(110)和磁性傳感器(108)，偶極磁體(110)連接焊接送絲機(jī)電動(dòng)機(jī)(42)驅(qū)動(dòng)的齒輪(52)，磁性傳感器(108)靠近偶極磁體放置且配置成測(cè)量偶極磁體的角位置。磁性轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)還包括處理器(64)，所述處理器(64)配置成接收磁性傳感器測(cè)量的角位置信號(hào)，且配置成根據(jù)角位置信號(hào)和焊接送絲機(jī)的配置參數(shù)計(jì)算焊接送絲機(jī)的送絲速度。
文檔編號(hào)B23K9/133GK102947042SQ201180029177
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者布賴恩·李·奧特, 杰里米·丹尼爾·奧費(fèi)雷施 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司