[发明专利]电弧引发期间具有受控的焊丝送进速度的焊接系统和相应的焊接方法

说明书

技术领域

特定实施方案涉及电弧引发期间具有受控的焊丝送进速度以改善焊接的开始的焊接系统。更具体地，特定实施方案涉及对控制器开始焊接工艺的系统、设备和方法，在启动期间，所述控制器控制马达产生已知加速并且基于马达加速和实际焊丝送进速度调节电弧。

背景技术

在弧焊工艺中，存在焊丝送进器马达从试运行速度（run in speed）加速至期望的稳态焊丝送进速度的初始启动段或电弧引发（arc initiation）段。在某些情形下，马达可以从完全停止开始，从而试运行速度为零。在加速至期望的焊丝送进速度时，马达速度从试运行速度朝向期望的焊丝送进速度攀升。一般地，马达将会使期望的焊丝送进速度短时突增（briefly overshoot）。因此，对期望的焊丝送进速度来说是关键的电弧通常将在马达攀升时是获得过高功率的（overpowered）或者当马达使焊丝送进速度突增时是获得过低功率的（under powered）。实际影响在于，当电弧是获得过高功率的时，电弧造成焊接材料的飞溅。当相对于焊丝送进速度是过低功率的时，可能出现焊丝断丝。这二者导致电弧引发期间的焊缝的外观和潜在的焊缝质量的缺陷。一旦焊接系统达到稳态并且正以期望的焊丝送进速度操作，则电弧和焊丝送进速度之间的协调基本上被很好地控制，并且引发期间可见的飞溅和断弧（stubbing）的实际问题不太有可能会发生。

相对于焊接系统的稳态操作，电弧引发段是短暂的，并且可能持续少于14毫秒。这一时间段以实施例的方式被提供，并且不应被认为是限制性的，因为预期的是，电弧引发段的长度可以根据焊接机器和应用而改变。然而，合乎期望的是，尽可能快地创建具有一致外观的高质量焊缝。理想地，电弧和焊丝送进马达在电弧引发期间将被同步来在整个焊接工艺期间产生无瑕焊缝。

发明内容

总的来说，本发明提供焊接系统，所述焊接系统包括电源供应器、由所述电源供应器供电的焊炬（welding torch）以及提供焊接消耗品至炬的焊丝送进器。所述焊接系统还包括连接到焊丝送进器和电源供应器的控制器。控制器在焊丝送进器马达从试运行速度加速至预先设置的速度时从焊丝送进器马达获取焊丝送进速度并且基于该焊丝送进速度控制供应至炬的功率，以减少电弧引发期间的断弧或飞溅。

本发明进一步提供焊接系统，所述焊接系统包括电源供应器、电气连接到电源供应器的炬以及具有马达的焊丝送进器。焊丝送进器提供焊接消耗品至所述炬并且连接到控制器，所述控制器也连接到电源供应器。该系统的控制器包括用于在马达从试运行速度加速至预先设置的焊丝送进速度时从马达获取焊丝送进速度的装置；以及用于基于焊丝送进速度关联来自电源供应器的功率输出的装置。用于关联的装置从用于获取焊丝送进速度的装置接收焊丝速度信息，从而当马达加速时，用于关联的装置发信号给电源供应器来基于焊丝送进速度生成到所述炬的选择的功率输出。

根据本发明的一个实施方案，用于在马达加速时获取焊丝送进速度的装置包括从来自马达的反馈确定焊丝送进速度。在一个实施例中，来自马达的反馈可以从监控马达速度或用于送进焊丝的辊子的速度的传感器获取。传感器可以是在本领域中可获得的任何速度传感器，包括，例如编码器。可替换地，如果使用伺服马达，则这一信息可以直接从伺服马达获取。根据本发明的另一实施方案，当马达以公知速率加速时，用于获取焊丝送进速度的装置包括根据时间和加速的已知速率计算焊丝送进速度。为达到这一点，根据本发明的其他实施方案，用于获取的装置可以包括能够执行该计算的处理器或电路。在一个实施方案中，使用积分电路。

根据本发明的一个实施方案，用于关联的装置包括数据结构，所述数据结构储存针对由控制器获取的给定焊丝送进速度的选择的功率输出，例如电流或电压。根据本发明的另一实施方案，数据结构包括具有多个功率输出的查找表，所述多个功率输出每个对应于一不同的焊丝送进速度，从而控制器基于由控制器获取的焊丝送进速度从查找表生成选择的功率输出。

本发明还进一步提供在电弧引发期间控制由炬生成的电弧的方法。所述方法包括在电弧引发期间，当焊丝送进器的马达加速时获取焊丝送进速度，并且基于焊丝送进速度关联电源供应器的输出，以在电弧引发期间熔化和施加消耗品而没有断弧或飞溅。

所要求保护的发明的这些和其他特征以及所要求保护的发明的图示说明的和进一步的实施方案的细节从后面的说明书、权利要求书以及附图将会被更加全面地理解。

附图说明

图1是根据本发明的概念的焊接系统的一个实施方案的示意性框图；