具有用于感測指示焊接耗材直徑的參數(shù)的傳感器的焊接系統(tǒng)和方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發(fā)明總體上涉及焊接系統(tǒng)，包括焊機和焊炬。具體地，本發(fā)明涉及用于檢測在焊接操作中使用的焊接材料的直徑并自動設定合適的焊接參數(shù)的系統(tǒng)和方法。
[0002]焊接系統(tǒng)在整個行業(yè)中實際上已變得無處不在。這種系統(tǒng)當前被用于包括制造業(yè)，廠房建設，造船業(yè)，管道建設，維護和修理等所有行業(yè)。許多焊接應用可以是復雜的項目，這些項目通常需要產(chǎn)生不同類型的焊接點(welds)，包括不同尺寸的焊接點。這些焊接點通常需要使用不同尺寸的焊接材料。例如，好的焊件可能需要使用相對細的焊絲，以及大的堅固的焊件可能需要使用相對粗的焊絲。為了完成這樣的項目，一種尺寸的焊接材料可能需要替換為不同尺寸的焊接材料。這可能是單個焊接操作或時段內的多次替換之一。通常，操作者必須停止焊接并手動改變焊接材料。
[0003]此外，為達到最佳性能，某一尺寸的焊接材料通常需要一組特定的焊接參數(shù)，如起弧參數(shù)。電流強度水平是一個例子。這樣，當焊接材料改變時，操作者通常必須返回到焊機以手動改變和/或設定這些參數(shù)中的一個或多個。不幸地是，由于多種原因，這造成操作者失誤的概率較高。例如，操作者可能不知道當改變焊接材料時起弧參數(shù)也應當改變，以及即使用戶知道，其也可能忘記這樣做。還有一種情況是用戶確實改變了起弧參數(shù)，但將其改變到一個錯誤的設置。這可能造成生產(chǎn)率降低，以及焊接質量低。因此，存在改進焊接系統(tǒng)以克服這些缺點的需要。

【發(fā)明內容】

[0004]在一個示范性實施例中，焊接系統(tǒng)包括焊炬，連接到焊炬的焊機以及傳感器，該焊機配置成在焊炬中產(chǎn)生焊弧，該傳感器配置成感測指示焊炬所使用的焊接材料的尺寸的參數(shù)。傳感器配置成發(fā)送信號至焊機，該信號表示指示焊接材料尺寸的參數(shù)。焊機配置成基于該信號自動實施起弧參數(shù)或焊接參數(shù)中的至少一個。
[0005]在另一個實施例中，焊接系統(tǒng)包括焊炬和設置在焊機內的控制器，該焊炬包括傳感器，其配置成感測指示焊炬所使用的焊接材料尺寸的參數(shù)并輸出表示所感測的參數(shù)的信號?？刂破髋渲贸蓮膫鞲衅鹘邮招盘枺瑢⒃撔盘栟D換為起弧參數(shù)或焊接參數(shù)的相應設置，以及實施起弧參數(shù)或焊接參數(shù)。
[0006]在另一個實施例中，方法包括以下步驟:使用與焊炬相關聯(lián)的傳感器確定傳感器信號，其中傳感器信號指示焊炬所使用的焊接材料的尺寸；將來自傳感器的傳感器信號與設置在焊機內的控制器通信；通過將傳感器信號轉化為起弧參數(shù)、焊接參數(shù)的相應設置來處理傳感器信號；以及在焊機中實施起弧參數(shù)或焊接參數(shù)的相應設置，其中，焊機配置成用起弧參數(shù)、焊接參數(shù)的相應設置來產(chǎn)生弧。
【附圖說明】
[0007]在結合附圖閱讀下述【具體實施方式】時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將得到更好的理解，在整個附圖中，相同的標記表示相同的部件，其中:
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的GTAW焊炬的分解圖；
[0009]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的筒夾和筒夾體組件的視圖；
[0010]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的替換筒夾和筒夾體組件的視圖；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的GMAW焊炬的分解圖；
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的SMAW焊炬的組裝的噴嘴、擴散器和觸頭尖端的剖視圖；
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于SMAW焊接系統(tǒng)的焊條保持器的側視圖；
[0014]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出了自動實施起弧參數(shù)的過程的流程圖；以及
[0015]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括材料感測和控制系統(tǒng)的焊接系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0016]如下面更詳細的描述，在此提供了包括材料感測和控制系統(tǒng)的焊接系統(tǒng)的實施例，該材料感測和控制系統(tǒng)適于在焊接設備(如焊炬，焊條保持器等)中提供指示焊接材料的參數(shù)，以便自動改變和/或設置焊接參數(shù)，如適于特定焊接材料尺寸的起弧參數(shù)。例如，在一個實施例中，材料感測系統(tǒng)可感測在焊炬中A尺寸的焊絲何時已替換為B尺寸的焊絲，以及控制系統(tǒng)可根據(jù)感測到的焊絲的新尺寸相應地自動調節(jié)一個或多個起弧參數(shù)。再例如，在上述實施例中，控制系統(tǒng)可改變焊機的電流強度設置，以產(chǎn)生更少的熱量，因為相比于尺寸A的焊絲，尺寸B的焊絲可能在較低的溫度下更好地實施。類似地，在一些實施例中，可以以合適的方式增加或減小電流強度或改變其它參數(shù)以為特定的焊接材料尺寸提供理想的焊接參數(shù)。
[0017]合適的起弧參數(shù)的自動選取和實施使得操作者在改變焊接材料尺寸時不必手動設置正確的起弧參數(shù)。這樣，在此提出的焊接系統(tǒng)降低了改變焊接材料尺寸時起弧參數(shù)錯誤的可能性，因為自動確定和設置了正確的起弧參數(shù)。此外，在此提出的焊接系統(tǒng)也可以配置成在焊接過程中自動設置、維持和調整其它操作或焊接參數(shù)。所公開的焊接系統(tǒng)可以用于許多焊接方法和裝備的類型，包括鎢焊條惰性氣體保護焊(GTAW)焊接、熔化極氣體保護焊(GMAW)焊接、屏蔽金屬弧焊(SMAW)焊接等。為了簡潔和說明性的目的，僅在本發(fā)明中描述一種公開的焊接系統(tǒng)的實施例。
[0018]現(xiàn)在轉到附圖，圖1是GTAW焊炬10的分解圖，其可用于焊接系統(tǒng)中，例如在圖7所示的焊接系統(tǒng)76。但是應當指出的是，圖1所示的GTAW焊炬10是可使用在此描述的材料感測技術的焊炬的一個示例性類型。例如，圖3和5示出了可使用現(xiàn)有技術的另外的示例性焊炬。在圖1所示的實施例中，GTAW焊炬10包括焊條12、杯狀物14、筒夾體16、筒夾18、隔熱罩20、焊炬體22、后蓋絕緣體24、O形環(huán)26、后蓋28和手柄30。當完全組裝好時，焊條12通常設置在筒夾18內，并且筒夾18通常以圖示的同軸的方式設置在筒夾體16內。當筒夾18設置在筒夾體16內時，筒夾體16在筒夾18周圍施加向內的力，使得筒夾18牢固地夾住焊條12。通常，不同尺寸的焊條12可以用于產(chǎn)生不同類型的接點，并且是可互換的。因此，每個焊條12的尺寸都有對應尺寸的筒夾18和筒夾體16。因此，當焊條12改變時，筒夾體16和筒夾18也可以改變。
[0019]在某些實施例中，起弧或焊接參數(shù)可通過感測焊條12自身、筒夾18、筒夾體16的結構、尺寸和/或類型，或上述任一組合或關系來設置，所有的這些可包括正在使用的焊條12的結構、尺寸和/或類型的指示信息。通常，傳感器31可用來收集該數(shù)據(jù)并以信號的形式將該數(shù)據(jù)傳遞給材料感測和控制系統(tǒng)(如圖7所示的材料感測和控制系統(tǒng)78)，該材料感測和控制系統(tǒng)例如可位于焊接系統(tǒng)(如圖6所示的焊接系統(tǒng)76)內，并且配置成從傳感器31接收這樣的信號。例如，在某些實施例中，傳感器31可集成到GTAW焊炬10的焊炬主體22內，使得當筒夾體16附接到焊炬本體22上時，傳感器31可感測來自筒夾體16(和/或筒夾18和/或焊條12等)的與焊條12的結構、尺寸和/或類型有關的信息。傳感器31和材料感測和控制系統(tǒng)78可通過數(shù)據(jù)電纜聯(lián)接在一起，該數(shù)據(jù)電纜將信號從傳感器3