用于控制送絲速度的系統和方法技術方案

一種控制焊接系統的方法包含：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由焊炬的接觸點而將脈沖式功率輸出提供到焊絲；利用感測系統來確定接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及利用控制器至少部分基于所確定的CPWD而將焊絲的送絲速度改變為第二送絲速度。

System and method for controlling wire feeding speed

Contains a method to control the welding system: the first wire feeding speed will be provided to the welding wire; through the contact point of the torch and the pulse power output is provided to the wire; by using the sensing system to determine the contact point between the contact point and the workpiece working distance (CPWD); and the use of at least some of the determined CPWD controller based on the wire feeding speed is changed to second wire feeding speed.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
本申請總的來說涉及焊接系統，并且明確地說，涉及對用于氣體保護金屬弧焊(GMAW)的焊接系統(也被稱為金屬惰性氣體(MIG)焊接系統)的控制。弧焊系統通常包含電力供應器，其中所述電力供應器將電流施加到電極以便在電極與工件之間傳遞電弧，進而加熱電極和工件以產生焊縫。在例如GMAW系統等許多系統中，電極由穿過焊炬推進的焊絲組成。隨著電極由電弧加熱，電極熔融并被接合到工件的熔融金屬以形成焊縫。焊絲穿過焊炬的送給速度影響用戶可形成焊縫的速度。提高電流可實現較大的送絲速度。不幸的是，在焊縫的形成期間可能難以調整送絲速度。為了調整送絲速度而進行的對焊炬的控制可能提高焊炬復雜性或可能對于在焊縫形成期間進行操作來說是繁瑣的。此外，在預先設定的時間間隔之后進行的調整或在焊縫的形成期間進行的送絲速度的周期性調整缺乏靈活性。
技術實現思路
在下文概述范圍與初始主張的專利技術相稱的某些實施例。這些實施例不希望限制本專利技術的范圍，而實際上，這些實施例僅希望提供本專利技術的可能形式的簡要概述。實際上，本專利技術可涵蓋可類似于或不同于下文所闡述的實施例的各種形式。在第一實施例中，一種控制焊接系統的方法包含：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由焊炬的接觸點而將脈沖式功率輸出提供到焊絲；利用感測系統來確定接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及利用控制器至少部分基于所確定的CPWD而將焊絲的送絲速度改變為第二送絲速度。在另一實施例中，一種控制焊接系統的方法包含：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由焊炬的接觸點而將脈沖式功率輸出提供到焊絲；利用感測系統來確定接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及利用控制器至少部分基于所確定的CPWD而通過增益因子將焊絲的送絲速度從第一送絲速度改變為第二送絲速度。確定CPWD包含：至少部分基于脈沖式功率輸出而確定電弧長度；至少部分基于電力輸出而確定焊絲的電力部分的電阻；至少部分基于電阻與電極伸出長度之間的函數關系而確定電極伸出長度；以及至少部分基于電弧長度與電極伸出長度的總和而確定CPWD。電弧長度包含焊絲的端部與工件之間的距離。被供電部分包含處于接觸點與焊絲的端部之間的焊絲的部分。在另一實施例中，一種焊接系統包含：送絲機，所述送絲機耦接到焊炬；感測系統，所述感測系統被配置成確定焊炬的接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及控制器，所述控制器耦接到送絲機。焊炬包含具有接觸點的接觸末端。控制器被配置成至少部分基于所確定的CPWD而控制送絲機的送絲速度(WFS)。附圖簡述當參照附圖閱讀接下來的具體實施方式時，本專利技術的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解，其中在全部附圖中，相同附圖標記表示相同部分，其中：圖1是根據本技術的方面的氣體保護金屬弧焊(GMAW)系統的實施例，圖示耦接到送絲機以執行焊接操作的電力供應器；圖2是圖1所示的類型的焊接電力供應器的控制電路組件的實施例；圖3是沿著圖1的GMAW系統的線3-3截取的電極與工件之間的焊接電弧的實施例；圖4是GMAW系統的電壓波形與電流波形的實施例；圖5是GMAW系統的脈沖波形的改變部分的所取樣的電壓和電流的圖形表示；圖6是根據實施例的電弧長度與λ之間的關系的圖形表示；圖7是圖示根據實施例的獲得相關電弧長度和λ的數據集的方法的流程圖；圖8是圖示確定并控制脈沖波形的電弧長度的方法的流程圖；圖9是具有確定接觸點工作距離(CPWD)的感測系統的GMAW焊接系統的實施例的示意圖；圖10是具有不同電極伸出長度的電極與焊接電弧的實施例；圖11是圖示控制GMAW焊接系統的WFS的方法的流程圖；以及圖12是圖示沿著焊接路徑的送絲速度(WFS)的調整的焊接路徑以及對應圖的實施例。具體實施方式如本文所述的GMAW系統的實施例至少部分基于接觸點工作距離(CPWD)來控制穿過焊炬的送絲速度(WFS)。接觸點可處于焊炬的接觸尖端內，并且接觸點將GMAW系統的焊接輸出轉移到焊絲。在焊接工藝(例如，脈沖式GMAW工藝)的執行期間，可經由焊接電壓和電弧電壓的分析來確定CPWD。此外，或在替代的實施例中，可經由光學感測系統(例如，相機)、超聲感測系統、機械感測系統或電感感測系統或其任何組合來確定CPWD。當用于恒壓(CV)GMAW系統時，基于CPWD的WFS的控制可增大對總處理功率的用戶控制。系統可基于CPWD的增大通過增益因子來減小WFS，因此減小焊接的總處理功率。此外，或在替代方案中，系統可基于CPWD的減小通過增益因子來增大WFS，因此增大焊接的總處理功率。可在焊縫形成期間動態地調整WFS，因此使用戶能夠在不需要對送絲機或電源的手動調整的情況下在焊縫形成期間調整總處理功率。此外，可在不需要對焊炬的控制的手動調整的情況下，在焊縫形成期間基于CPWD來動態地調整WFS。在一些實施例中，至少部分基于CPWD進行的WFS的控制可增大對焊縫的滲透的控制。可在手動或自動化GMAW系統中至少部分基于CPWD來控制WFS。在一些實施例中，GMAW系統(例如，脈沖式GMAW系統)的控制電路可在到脈沖峰值的改變或從脈沖峰值進行的改變期間從所感測的電壓和電流確定電弧長度。供應到電極的焊接電壓具有多個分量，例如，跨越電極的電壓、下降電壓和跨越電弧長度的電弧電壓。電弧電壓可與電弧長度正相關。控制電路利用所觀察的焊接電流和焊接電壓的改變(例如，在脈沖的斜升或斜降期間)與對應于各種電弧參數的測試數據，以經由將其它分量的影響從焊接電壓減去而確定電弧電壓。控制電路可在脈沖的斜升或斜降部分期間從所感測的電壓和電流確定電極電阻和電極伸出長度以確定跨越電極的電壓。使用測試數據和所觀察的焊接電流與焊接電壓，控制電路可確定下降電壓、電弧電壓和電弧長度。控制電路可比較所確定的電弧長度與電弧長度設定，并控制電力供應器和/或送絲機至少部分基于所確定的電弧長度與電弧長度設定之間的差來調整影響電弧長度的電弧參數。因此，控制電路可在閉合回路控制中確定電弧長度并控制電弧長度。此外，電極伸出長度和電弧長度的確定使控制電路能夠確定CPWD。現在轉向附圖，并首先參照圖1，焊接系統8被圖示為包含經由導體或導管14而相互耦接的電力供應器10和送絲機12。在所圖示的實施例中，電力供應器10與送絲機12是分離的，以使得送絲機12可接近焊接位置而定位在與電力供應器10相距一段距離處。然而，應理解，在一些實施方案中，送絲機12可與電力供應器10成整體。在這些狀況下，導管14在系統內部。在送絲機12與電力供應器10是分離的實施例中，端子通常設置在電力供應器10和送絲機12上以允許導體或導管14耦接到系統，以便允許功率和氣體從電力供應器10提供到送絲機12，并允許數據在兩個裝置之間交換。系統被設計成將焊絲、功率和保護氣體提供到焊炬16。如本領域的技術人員將了解，焊炬可以是許多不同類型，并且通常允許焊絲和氣體送給到鄰近于工件18的位置，其中將在所述位置處形成焊縫以接合兩片或更多片金屬。第二導體(例如，焊鉗58)通常延伸到焊接工件18以便在電力供應器10與工件18之間形成電路。系統被設計成允許數據設定(例如，焊接參數、電弧長度)由操作員選擇(明確地說，經由電力供應器10上所設置的操作員界面20)。操作員界面20將通常并入到電力供應器10的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種控制焊接系統的方法，包括：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由所述焊炬的接觸點而將脈沖式功率輸出提供到所述焊絲；利用感測系統來確定所述接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及利用控制器至少部分基于所述所確定的CPWD而將所述焊絲的所述送絲速度改變為第二送絲速度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.25 US 14/314,9811.一種控制焊接系統的方法，包括：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由所述焊炬的接觸點而將脈沖式功率輸出提供到所述焊絲；利用感測系統來確定所述接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)；以及利用控制器至少部分基于所述所確定的CPWD而將所述焊絲的所述送絲速度改變為第二送絲速度。2.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述CPWD包括：至少部分基于所述脈沖式功率輸出來確定電弧長度，其中所述電弧長度包括所述焊絲的被供電端部與所述工件之間的距離；至少部分基于所述脈沖式功率輸出而確定所述焊絲的被供電部分的電阻，其中所述被供電部分包括處于所述接觸點與所述焊絲的所述被供電端部之間的所述焊絲的部分；至少部分基于所述電阻與所述電極伸出長度之間的函數關系而確定所述電極伸出長度；以及所述所確定的CPWD至少部分基于所述電弧長度和所述電極伸出長度的總和。3.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述CPWD包括利用被配置成直接測量所述CPWD的感測系統，并且所述感測系統包括光學感測系統、超聲感測系統、機械感測系統或電感感測系統或其任何組合。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一送絲速度以增益因子在函數上與所述第二送絲速度相關，并且所述增益因子是基于用戶輸入值、查找表、函數關系或所述焊接系統的送絲速度范圍或其任何組合。5.根據權利要求4所述的方法，包括至少部分基于用戶偏好在起始所述焊縫的形成之前利用用戶界面而設定所述增益因子，其中所述用戶界面設置在所述焊接系統的所述焊炬上、所述焊接系統的送絲機上或所述焊接系統的電源上。6.根據權利要求1所述的方法，其中當所述所確定的CPWD減小時，所述第二送絲速度大于所述第一送絲速度，并且當所述所確定的CPWD增大時，所述第二送絲速度小于所述第一送絲速度。7.根據權利要求1所述的方法，包括至少部分基于所述所確定的CPWD而控制焊縫到所述工件中的滲透。8.根據權利要求1所述的方法，其中將所述焊絲的所述送絲速度改變為所述第二送絲速度是在不存在對所述焊接系統的所述焊炬的控制的手動調整、所述焊接系統的送絲機的手動調整或所述焊接系統的電源的手動調整的情況下在焊縫的形成期間發生。9.根據權利要求1所述的方法，其中所述焊接系統包括自動化焊接系統。10.一種控制焊接系統的方法，包括：以第一送絲速度將焊絲提供到焊炬；經由所述焊炬的接觸點(84)而將脈沖式功率輸出提供到所述焊絲；利用感測系統來確定所述接觸點與工件之間的接觸點工作距離(CPWD)，其中確定所述CPWD包括：至少部分基于所述脈沖式功率輸出來確定電弧長度，其中所述電弧長度包括所述焊絲的端部與所述工件之間的距離；至少部分基于所述電力輸出而確定所述焊絲的被供電部分的電阻，其中所述被供電部分包括處于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：理查德·馬丁·哈奇森，
申請(專利權)人：伊利諾斯工具制品有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US