參考送絲速度的可變頻率脈沖焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】參考送絲速度的可變頻率脈沖焊接系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2011年2月11日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2011/024514、國家申請?zhí)枮?01180010764.3、發(fā)明名稱為“參考送絲速度的可變頻率脈沖焊接系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請交叉引用
[0003]本申請要求題為“參考送絲速度的可變頻率脈沖焊接系統(tǒng)”，于2010年2月23日遞交的美國專利申請?zhí)?2/710,914的優(yōu)先權(quán)，在此以參見的方式引入該申請的全部內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0004]本發(fā)明通常涉及焊機(jī)，更具體的說是配置成以執(zhí)行焊接操作的焊機(jī)，其中，隨著焊絲從焊槍被推進(jìn)，脈沖波形應(yīng)用到焊絲。
[0005]因為各種各樣的目的，已實施了許多各種不同的焊接系統(tǒng)和焊接控制方式。在連續(xù)焊操作中，金屬惰性氣體(MIG)技術(shù)允許通過進(jìn)給由來自焊槍的惰性氣體所保護(hù)的焊絲來形成連續(xù)焊珠。電力應(yīng)用到焊絲且穿過工件形成閉路以保持用來熔化焊絲和工件以產(chǎn)生期望焊接的電弧。
[0006]MIG焊接的高級形式基于在焊接電源供應(yīng)器中產(chǎn)生脈沖能量。換言之，可實現(xiàn)各種各樣的脈沖方式，其中電流和/或電壓脈沖由電源供應(yīng)器控制電路所控制以調(diào)節(jié)來自焊絲的金屬熔滴的形成和沉積、以維持所要求的熔池加熱和冷卻剖面、以控制焊絲和熔池之間的短路等等。
[0007]雖然在許多應(yīng)用中非常有效，但這樣的脈沖方式可導(dǎo)致難控制送絲速率。在某些已知的技術(shù)中，例如，試圖基于脈沖波形的頻率來控制送絲速度。這可能需要快速轉(zhuǎn)換送絲速度，然而卻會致使難以控制。如果某些焊絲種類(如鋁和鋁合金)被使用，會加重這些困難。由于鋁制焊絲不能如同鋼鐵一樣支持柱狀載荷，通過安裝在焊槍中的電機(jī)拉動焊絲是被設(shè)計為用來推進(jìn)來自送絲器的焊絲通過焊槍的電機(jī)的最常用的補充。此時，需要這兩種電機(jī)配合，并且這些也基于脈沖頻率。這樣的配合是困難的且常常導(dǎo)致達(dá)不到最優(yōu)系統(tǒng)性會K。
[0008]因此，需要改進(jìn)允許在改善送絲控制的同時使用脈沖波形方式焊接的焊接策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供設(shè)計為滿足這些需要的焊接系統(tǒng)。根據(jù)示范性實施，焊接電源供應(yīng)器，配置為產(chǎn)生用于脈沖波形焊接操作的焊接電力；以及送絲器，配置為進(jìn)給焊絲至焊槍。操作者界面可允許操作者選擇期望或指令送絲速度。代表期望送絲速度的信號應(yīng)用于焊絲電源供應(yīng)器，并且基于指令送絲速度在焊接電源供應(yīng)器中確定用于焊接操作的期望輸出電力的參數(shù)。尤其，如果操作為脈沖焊接，這些參數(shù)可包括脈沖波形中的脈沖頻率。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本技術(shù)多方面的示范性MIG焊接系統(tǒng)的圖示，其示出與送絲器連接的電源供應(yīng)器；
[0011]圖2是用于圖1所示類型的焊接電源供應(yīng)器的示范性控制電路元件的圖示；
[0012]圖3是控制電路示范性元件的圖示，其用于圖1所示系統(tǒng)類型的送絲器；
[0013]圖4為示出根據(jù)本技術(shù)多方面的校正送絲器的示范性步驟的流程圖；
[0014]圖5為由圖4的步驟所實現(xiàn)的校正過程的圖示；
[0015]圖6為示出通過圖1的系統(tǒng)啟動焊接的算法中的示范性步驟的流程圖；
[0016]圖7為用于控制根據(jù)送絲速度的脈沖焊接參數(shù)的示范性算法的流程圖；以及
[0017]圖8為根據(jù)本技術(shù)所實現(xiàn)的脈沖焊接方式的示范性波形的圖示。
【具體實施方式】
[0018]現(xiàn)轉(zhuǎn)至附圖并首先參閱圖1，所示出的焊接系統(tǒng)包括通過導(dǎo)體或?qū)Ч?4相互連接的電源供應(yīng)器10和送絲器12。在所示的實施例中，電源供應(yīng)器10與送絲器12分開，這樣送絲器可被置于離靠近焊接位置的電源供應(yīng)器有一些距離的位置。然而，必須了解到，在一些實施中，送絲器與電源供應(yīng)器是一體的。在這些實例中，導(dǎo)管14可在系統(tǒng)內(nèi)部。在送絲器與電源供應(yīng)器分開的實施例中，一般在電源供應(yīng)器和送絲器上設(shè)置端子以允許導(dǎo)體或?qū)Ч艽B接到系統(tǒng)，以便允許從電源供應(yīng)器提供電力和氣體到送絲器，并允許如以下詳述的在電源供應(yīng)器和送絲器這兩個設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。
[0019]系統(tǒng)設(shè)計用來提供焊絲、電力和保護(hù)氣體到焊槍16。本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會到，焊槍可以是許多不同的類型，并一般允許將焊絲和氣體進(jìn)給到鄰近工件18的位置，在此處將產(chǎn)生將兩片或多片金屬連接的焊縫。第二導(dǎo)體(未示出)一般趨向焊接工件，以便在電源供應(yīng)器和工件之間閉合電路。
[0020]系統(tǒng)設(shè)計用來允許由操作者選擇數(shù)據(jù)設(shè)置，具體通過設(shè)置在電源供應(yīng)器上的操作者界面20來選擇。操作者界面一般將成為電源供應(yīng)器前面面板的一部分，且可允許選擇如焊接工藝、待使用的焊絲類型、電壓和電流等設(shè)置。尤其，系統(tǒng)設(shè)計用來允許使用鋁或其他焊絲進(jìn)行MIG焊接，鋁或其他焊絲不僅被推向焊槍而且被拉動穿過焊槍。這些焊接設(shè)置被傳達(dá)到在電源供應(yīng)器中的控制電路22。
[0021]控制電路(在下文中更加詳細(xì)描述)運行以控制產(chǎn)生為執(zhí)行所需焊接操作而應(yīng)用于焊絲的焊接功率輸出。例如在某些目前期望的實施例中，控制電路可能適合于調(diào)節(jié)協(xié)同MIG焊接方式和/或協(xié)同脈沖MIG焊接方式。術(shù)語“協(xié)同焊接”、“協(xié)同MIG焊接方式”、“協(xié)同脈沖MIG焊接方式”通常涉及焊接算法，其中焊接功率輸出與送絲速度配合，盡管沒有協(xié)同焊接算法已經(jīng)在之前執(zhí)行過如本討論所解釋的如此配合?！懊}沖焊接”或“脈沖MIG焊接”指的是這樣的技術(shù)，即產(chǎn)生脈沖功率波形，這樣控制金屬熔滴沉積物進(jìn)入處理焊池。在本發(fā)明的特定實施例中，可執(zhí)行專業(yè)脈沖焊接方式，其中可產(chǎn)生振幅隨著時間變化而變化的脈沖。威斯康星洲阿爾普頓的Miller Electric Mfg.公司的名為剖面脈沖已經(jīng)使一個這樣的方式商業(yè)化了。根據(jù)本技術(shù)，在所有的這些中，控制電路可至少部分根據(jù)選擇的送絲速度產(chǎn)生焊接功率參數(shù)。
[0022]因此，控制電路被連接到電源轉(zhuǎn)換電路24。電源轉(zhuǎn)換電路適合于產(chǎn)生輸出功率，如在最終將應(yīng)用于在焊槍的焊絲的協(xié)同或脈沖波形方式中。各種各樣的電源轉(zhuǎn)換電路可被采用，包括斬波器、升壓電路、降壓電路、反相器、轉(zhuǎn)換器等等。這些電路的配置可為就其本身而言通常在技術(shù)領(lǐng)域已知的類型。電源轉(zhuǎn)換電路24如箭頭26所示被連接到電源。應(yīng)用到電源轉(zhuǎn)換電路24的電力可來自于電力網(wǎng)，盡管其他電源也可被使用，例如由機(jī)動電機(jī)、蓄電池、燃料電池或其他可替換的電源。最后，圖1中所示的電源供應(yīng)器包括接口電路28，接口電路28設(shè)計成為允許控制電路22與送絲器12之間交換信號。
[0023]送絲器12包括被連接到接口電路28的附加接口電路30。在一些實施例中，多針接口可被設(shè)置在接口電路之間的元件和多導(dǎo)體電纜線路上以允許如送絲速度、焊接工藝、選擇的電流、電壓或電力等級等等信息將被設(shè)置在電源供應(yīng)器10或送絲器12上，或者設(shè)置在電源供應(yīng)器10和送絲器12這兩者上。
[0024]送絲器12還包括連接到接口電路30的控制電路32。如下文中更加詳細(xì)的描述，控制電路32允許根據(jù)操作者的選擇控制送絲速度，并允許通過接口電路向電源供