以具有單一焊接模式的電源供應(yīng)器焊接的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于焊接的系統(tǒng)和方法。更具體地，本主題的發(fā)明涉及使用不同的焊 接技術(shù)但是使用單一焊接模式來焊接的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，現(xiàn)今的焊接電源供應(yīng)器可以被使用來在不同的焊接模式下焊接。例如， 電源供應(yīng)器可以能夠在DC電極正（DCEP)模式、DC電極負(fù)（DCEN)模式或AC模式下焊接。 對于不同的焊接過程這些模式中的每個(gè)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。有時(shí)，可能必要的是，基于 期望的焊接參數(shù)或性能，在焊接期間在多個(gè)焊接模式之間切換。對于現(xiàn)有電源供應(yīng)器，該切 換要求電源切換焊接模式（就是說從一個(gè)焊接程序切換到另一個(gè)）。當(dāng)該切換在焊接操作 期間發(fā)生時(shí)，在電源供應(yīng)器切換模式的同時(shí)有延遲，并且該延遲會(huì)引起焊接波形中的干擾， 并且在焊接期間會(huì)導(dǎo)致焊接飛濺，或者其他不利的事件的創(chuàng)建。因此，在焊接期間切換焊接 模式會(huì)導(dǎo)致焊縫問題。
[0003] 通過將常規(guī)的、傳統(tǒng)的以及已提出的手段與如在本申請的其余部分中參照附圖所 闡述的本發(fā)明的實(shí)施方案相比，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說這樣的手段的進(jìn)一步的局限性和缺 點(diǎn)將會(huì)變得明晰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 當(dāng)在弧焊中使用單一焊接模式時(shí)為了改善焊縫，本發(fā)明提出根據(jù)權(quán)利要求1的一 種焊接電源供應(yīng)器以及根據(jù)權(quán)利要求9的一種焊接方法。優(yōu)選的實(shí)施方案可以從獨(dú)立權(quán)利 要求獲得。本發(fā)明的實(shí)施方案包括弧焊的系統(tǒng)和方法，其中在電源供應(yīng)器中利用單一焊接 模式來創(chuàng)建多個(gè)單獨(dú)且相異的焊接過程波形而不必在所述電源供應(yīng)器的控制器之內(nèi)切換 焊接模式。
[0005] 所要求保護(hù)的本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)以及圖示說明的本發(fā)明的實(shí)施方案的細(xì) 節(jié)將會(huì)在如下的說明書和附圖中被更加完整地理解。
[0006] 附圖簡要描休
[0007] 通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，本發(fā)明的上述和/或其他方面 將會(huì)更加明晰，在所述附圖中：
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的焊接系統(tǒng)的圖示表征；
[0009] 圖2A至圖2C是各種不同的焊接波形的圖示表征；
[0010] 圖3A和3B是可以由本發(fā)明的示例性實(shí)施方案創(chuàng)建的焊接波形的圖示表征；
[0011] 圖4是波形輪廓的圖示表征，所述波形輪廓示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的 單一焊接模式的示例性數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0012] 圖5A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的另一個(gè)波形的圖示表征；以及
[0013] 圖5B是本發(fā)明的實(shí)施方案的控制方法的圖示表征。
[0014] 具體描沐
[0015] 現(xiàn)在將在下面通過參照所附的附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。所描述的示例 性實(shí)施方案意圖幫助理解本發(fā)明，而不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相似的參考編 號(hào)在通篇中涉及相似的要素。
[0016] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的焊接系統(tǒng)100的圖示說明性實(shí)施方案。焊 接系統(tǒng)包括焊接電源供應(yīng)器110,所述焊接電源供應(yīng)器Iio通過焊條（electr〇de)E將焊接 波形遞送到焊炬130和工件W以產(chǎn)生焊接電弧A。焊條E經(jīng)由焊絲送進(jìn)器150遞送以進(jìn)行 焊接操作。焊絲送進(jìn)器150可以是這樣的任何已知的構(gòu)造，即它能夠?qū)⒑笚lE遞送到焊縫， 并且，在一些實(shí)施方案中，焊絲送進(jìn)器150可以基于來自電源供應(yīng)器110的信號(hào)來調(diào)整焊條 E的焊絲送進(jìn)速度一一這將在下面被更詳細(xì)地討論。
[0017] 系統(tǒng)100還包括移動(dòng)裝置160,所述移動(dòng)裝置160能夠移動(dòng)工件W或?qū)щ娮?(contacttip) 130或二者。這樣的移動(dòng)裝置一般地是已知的并且可以包括機(jī)器人、焊接跟 蹤器單元等。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，移動(dòng)裝置能夠根據(jù)在焊接操作期間接收到的 命令來調(diào)整或改變焊接操作的行進(jìn)速度。如圖1所示，命令來自電源供應(yīng)器110中的控制 器118。然而，在其他示例性實(shí)施方案中，在電源供應(yīng)器110外部的單獨(dú)的系統(tǒng)控制器可以 被使用，所述單獨(dú)的系統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)100中的部件（包括電源供應(yīng)器110、焊絲送進(jìn)器 150和移動(dòng)裝置160)的操作。
[0018] 電源供應(yīng)器110的一般構(gòu)造可以類似于能夠進(jìn)行GMAW/MIG型焊接操作的已知 的電源供應(yīng)器的一般構(gòu)造，只要電源供應(yīng)器110能夠如本文所描述的運(yùn)行和操作。例 如，電源供應(yīng)器110可以被構(gòu)造為類似于由俄亥俄州克利夫蘭市的林肯電氣公司制造的 Power Wave?型電源供應(yīng)器的一般構(gòu)造。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施方案不限于這樣的構(gòu)造，并且 這僅意圖是示例性的。
[0019] 如圖1所示，電源供應(yīng)器110能夠通過LU L2和L3接收輸入信號(hào)。圖1描繪三 相輸入，但其他實(shí)施方案可以僅利用單相輸入。電源供應(yīng)器110包括功率轉(zhuǎn)換單元112,所 述功率轉(zhuǎn)換單元112能夠接收輸入信號(hào)并且將一信號(hào)輸出到輸出電路（例如輸出逆變器 114)，以使電源供應(yīng)器110的輸出能夠維持焊接電弧。功率轉(zhuǎn)換單元112可以由許多不同的 部件構(gòu)成。例如，它可以由整流電路和升降壓電路構(gòu)成，所述升降壓電路接收被整流的信號(hào) 并且將恒定電壓輸出到輸出逆變器114。當(dāng)然，在其他示例性實(shí)施方案中，輸出逆變器114 可以是斬波器，或者能夠與功率轉(zhuǎn)換單元112 -起工作來輸出焊接信號(hào)的任何其他類型的 輸出電路。電源供應(yīng)器110還包括波形發(fā)生器116,所述波形發(fā)生器116是這樣的電路，所 述電路幫助控制功率轉(zhuǎn)換單元112和輸出逆變器114中的至少一個(gè)或二者的輸出來提供期 望的焊接波形以被用來產(chǎn)生電弧A。例如，波形發(fā)生器116,其與功率轉(zhuǎn)換電路112和輸出 逆變器114(或者無論何種輸出部件被利用）中的一個(gè)或二者耦合，可以被用來產(chǎn)生期望的 電流波形，所述期望的電流波形在焊接期間被用來創(chuàng)建并且保持電弧A。此外，電源供應(yīng)器 具有控制器118,所述控制器118可以是能夠控制電源供應(yīng)器110的功能和操作的任何類型 的CPU或處理器型裝置。這樣的控制器一般地是已知的。在示例性實(shí)施方案中，控制器接 收來自電流反饋電路120和電壓反饋電路122的反饋，所述電流反饋電路120和電壓反饋 電路122在焊接操作期間（分別）提供來自焊接電弧A的電流和電壓反饋。利用該反饋， 控制器118能夠調(diào)整并且最優(yōu)化電源供應(yīng)器110的性能以提供期望的輸出。這將在下面被 進(jìn)一步討論。
[0020] 如圖1所示，在一些實(shí)施方案中，控制器118還被耦合到焊絲送進(jìn)器150,所述焊絲 送進(jìn)器150在焊接操作期間允許控制器接收來自焊絲送進(jìn)器150的反饋以及控制焊絲送進(jìn) 器150的操作，例如焊絲送進(jìn)速度。
[0021] 在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，控制器118或者包含存儲(chǔ)裝置或者被耦合到存儲(chǔ) 裝置，所述存儲(chǔ)裝置儲(chǔ)存用于電源供應(yīng)器的操作的信息。為了本討論的目的，控制器118將 被看作是控制器系統(tǒng)，所述控制器系統(tǒng)包含處理能力以及儲(chǔ)存能力。在已知的電源供應(yīng)器 中，控制器118儲(chǔ)存關(guān)于各種焊接模式的信息，所述各種焊接模式能夠被電源供應(yīng)器利用 于焊接操作。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電源供應(yīng)器也使用控制器118來儲(chǔ)存關(guān)于焊接的信 息，這將在下面被進(jìn)一步描述。
[0022] 為了本申請的目的，焊接模式是包含起始邏輯、穩(wěn)態(tài)邏輯和結(jié)束邏輯以及各種數(shù) 據(jù)點(diǎn)的程序，所述程序?yàn)榻o定的焊接過程產(chǎn)生焊接輸出波形。例如，DCEP焊接模式是包含 用于起始、產(chǎn)生以及結(jié)束具有DCEP波形特點(diǎn)的焊接輸出波形的邏輯和數(shù)據(jù)點(diǎn)的程序。
[0023] 電源供應(yīng)器使用在控制器118中各種已儲(chǔ)存的焊接模式來給予電源供應(yīng)器對于 不同的焊接操作使用不同的焊接波形的靈活性。例如，使用不同的波形的一些示例性焊接 過程是DCEP、DCEN、脈沖焊接、AC焊接、表面張力過渡（STT)焊接等等。這些過程中的每個(gè) 使用不同的波形，就是說具有不同輪廓的波形。例如，脈沖焊接波形具有不同于DCEP焊接 波形的輪廓，等等。在已知的系統(tǒng)中，這些焊接過程中的每個(gè)利用在控制器118之內(nèi)被單獨(dú) 地儲(chǔ)存的焊接模式來用于它們的實(shí)施。當(dāng)僅需要單一的焊接過程時(shí)，這是無關(guān)緊要的，因?yàn)?在焊接操作的開始時(shí)適當(dāng)?shù)暮附舆^程（并且由此模式）被選擇，并且在焊接過程自始至終 被保持。然而，有時(shí)在焊接過程期間改變焊接波形是符合期望的或必要的。例如，為了控制 到焊縫中的熱量輸入，可能需要從DCEP波形改變?yōu)镈CEN波形，以從DC波形改變?yōu)锳C波形， 反之亦然。當(dāng)在已知的電源供應(yīng)器中這樣做時(shí)，控制器118必須切換焊接模式/程序以使 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)或設(shè)置點(diǎn)被利用于適當(dāng)?shù)牟ㄐ?。該切換可以基于程序化的或期望的輸出被使 用者或者被控制器118啟動(dòng)。由于該切換操作可能花費(fèi)長達(dá)0. ls，其會(huì)對焊縫質(zhì)量導(dǎo)致有 害性能和不利影響。例如，當(dāng)從一個(gè)焊接模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)時(shí)，一個(gè)焊接模式的結(jié)束邏輯必 須被啟動(dòng)在隨后的波形的起始邏輯能夠被起始之前。因此對于傳統(tǒng)的焊接模式轉(zhuǎn)變，在新 的焊接模式能夠被起始之前必須利用結(jié)束和起始邏輯二者。當(dāng)所述轉(zhuǎn)變發(fā)生在焊接過程期 間時(shí)，這可能是有害的。
[0024] 圖2A至2C描繪示例性焊接波形，所述焊接波形中的每個(gè)會(huì)具有在已知的電源供 應(yīng)器中的單獨(dú)且相異的焊接模式。圖2A描繪DCEP焊接波形200,所述DCEP焊接波形200 具有多個(gè)電