用于脉冲焊接的方法和设备技术

公开用于提供焊接型电力的方法和设备。输出是循环的，并且在本底和/或峰期间是受控电压输出，并且在向上过渡和/或向下过渡期间是受控电流输出。在受控电流部分期间，输出对输出电压作出响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于脉冲焊接的方法和设备
本专利技术大体上涉及焊接和焊接电力供应器的领域。更具体来说，本专利技术涉及脉冲焊接和脉冲焊接电力供应器以及峰与本底之间的过渡。
技术介绍
存在用于许多不同焊接工艺的许多已知类型的焊接系统。如本文所使用，焊接型系统或用于提供焊接型电力的系统包含电源、控制器、送丝机和气源中的一个或更多个，也可包含例如机器人等外围设备，它们合作以提供焊接型电力。如本文所使用，焊接电力供应器包含能够供应焊接、等离子体切割和/或感应加热电力的任何装置，包含电力电路、控制电路以及与其相关联的其它附属电路。如本文所使用，焊接型电力是适用于焊接、感应加热或等离子体切割的电力。一种类型的焊接系统包含电流控制的(或具有受控电流的)焊接电源。如本文所使用，电流控制的电源是这样的电源：其中输出电流被监视并且输出被调整以提供期望电流。电流在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电流的期望波形。如本文所使用，电流控制的(或具有受控电流的)焊接电力是一种输出：其中电流被监视并且被调整以提供期望电流。另一类型的焊接系统包含电压控制的(或具有受控电压的)电源。如本文所使用，电压控制的电源是这样的电源：其中输出电压被监视并且输出被调整以提供期望电压。电压在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电压的期望波形。如本文所使用，电压控制的(或具有受控电压的)焊接电力是一种输出，其中电压被监视并且被调整以提供期望电流。一些电压控制的焊接电源使用电流命令，并且响应于所监视的电压而调整电流，因此通过跨越负载的电流改变而调整电弧电压。一种已知焊接工艺是脉冲MIG工艺。脉冲MIG工艺通常具有循环输出，所述循环输出至少具有电流相对高的峰部分以及电流相对低的本底部分。典型现有技术的脉冲MIG焊接循环示出在图1中，并且包含平坦峰101、本底102以及它们之间的陡峭过渡103和104。从峰部分和本底部分的开始和结束经常存在坡度的急剧改变。如本文所使用，脉冲焊接包含使用通常在可控频率下在较高的峰与较低的本底之间脉冲变化的输出电力进行的焊接，并且脉冲焊接是在电弧状态中执行。可能发生偶然的、无意中的短路，但所述工艺通常处于电弧状态中。如本文所使用，焊接循环(或脉冲循环)由至少峰、接着的向下过渡、接着的本底、接着的向上过渡构成。焊接循环通常是数毫秒或数十毫秒。焊接循环可也包含其它部分，并且控制器可使用基于状态的控制方案，其在某情形下并不遵循典型次序(峰、向下过渡、本底、向上过渡)。另一焊接工艺是短路或喷射MIG焊接。短路MIG焊接通常在短路条件下进行转移(短路焊接)。喷射MIG焊接跨越电弧(通常在不故意短接到焊接熔池的情况下)连续地喷射球(喷射模式)。熔融球在所述工艺期间的任何时间(当发生短路时或当对于喷射模式存在足够的球大小和电弧力时)转移。短路MIG焊接通常具有单个电压目标，而不是所定义的波形，通过控制回路维持平均电压(而不是所定义的波形)。这不同于脉冲焊接，脉冲焊接通常在处于电弧条件下时开始(并且有时结束熔融球转移)。熔融球通常在峰期间或在峰之后不久转移(转移的时间受波形控制)。并且，脉冲焊接具有多个输出目标(包含CV斜坡、峰和本底部分)，并且遵循所定义的电压/电流波形。下文将参照脉冲焊接来描述实施例。不良的可闻电弧噪声由图1的脉冲波形中的尖锐边缘产生。并且，当用特种焊丝(例如，和)以及铝、金属药芯和不锈钢焊丝进行焊接时，急剧坡度改变可能产生难处。例如，将这些焊丝用于现有技术的脉冲MIG可在焊丝与板交汇的位置在焊缝的边缘导致尖锐边缘或凹坑。此外，从峰到本底的快速坡度改变可在较低电流下导致灭弧。从峰到本底并返回到峰的快速坡度改变可导致电流的过冲和下冲。现有技术的第5,742,029号美国专利和第5,001,326号美国专利论述通过在尾拖期间提供指数衰减而控制表面张力转移工艺脉冲中的能量的量。然而，此工艺也教示在脉冲的其它部分中从峰到本底的极迅速的过渡。因此，不能令人满意地解决电弧噪声。例如MillerPulse和Summit等其它现有技术系统是具有正弦输出的相控系统，其可提供较不急剧的过渡，但或者以固定频率操作或者以谐波频率操作。以引用方式并入本文中的一个现有技术专利第6,909,067号美国专利使用快速电流控制的斜坡与接着的较慢电压控制的斜坡的组合来使拐角平缓。这比现有技术好，但仅在峰和本底部分的开始和结束有效，而不是在整个过渡期间有效。图2示出根据此现有技术的焊接循环。以引用方式并入本文中的第8704131号美国专利教示通过逐渐调整坡度而在峰与本底之间的过渡期间具有非零加速度的脉冲MIG焊接。图3示出根据此现有技术的焊接循环。现有技术，明确地说，第6909067号专利和第8704131号专利教示了一种方式以提供非常好地适用于脉冲焊接的输出，其具有受控的电压峰和受控的电压本底。在峰和本底期间，电流被连续调整以维持固定电弧长度。这考虑到伸出长度(焊嘴到焊丝端部的长度)的改变、熔池波动、预焊点上的焊接等。然而，峰与本底(或本底与峰)之间的受控的电流过渡并不针对任何电弧改变而作出调整。要作出权衡以平衡焊丝与焊接熔池的短接、摇闪电弧(为了减慢以减小峰值能量)以及所述过程的响应(当针对电弧变化进行调整时，过长的过渡缩短了CV中的时间)。当在受控电流过渡期间使用线性斜坡时，具有充足时间来针对电压变化作出调整。这导致非常具有响应性的焊接电弧，如此是优选的。当在受控电流过渡部分期间使用平缓曲线时，较多的时间花费在受控的电流模式中，而不是花费在受控的电压模式中。这导致对焊丝伸出长度改变、焊接熔池移动、操作员操纵等的缓慢响应。因此，需要一种脉冲焊接的方式，其可对过渡部分中的电弧变化进行调整。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，一种焊接型系统提供多个焊接循环，其中每一循环是峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分。所述系统包含输入电路、电力电路、控制器和输出电路。输入电路接收输入电力并提供中间电力。电力电路具有电力控制输入以及对电力控制输入作出响应的至少一个开关。电力电路接收中间电力并将焊接型输出电力提供到输出电路。反馈电路将对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号提供到控制器。控制器具有峰模块、向下过渡模块、本底模块以及向上过渡模块。控制器依序激活峰模块，接着激活向下过渡模块，接着激活本底模块，接着激活向上过渡模块，并且接着返回到激活峰模块，因此指挥焊接循环。峰模块和本底模块中的至少一个是受控的电压模块，并且向上过渡模块和向下过渡模块中的至少一个是受控的电流模块，其具有对所反馈的输出电压作出响应的过渡电流命令输出。根据本公开的第二方面，一种将焊接型电力作为多个焊接循环提供的方法，其中每一循环具有峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包含：接收输入电力；提供中间电力；接收中间电力并对其进行切换以提供焊接型输出电力。提供对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号，并响应于反馈信号而进行切换以提供峰部分、向下过渡部分、本底部分和模块和向上过渡部分。控制切换以在峰部分和本底部分中的至少一个期间提供受控的电压，并在向上过渡部分和向下过渡部分中的至少一个期间响应于输出电压而提供受控的电流。根据本公开的第三方面，一种将焊接型电力作为多个焊接循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供多个焊接循环的焊接型系统，其中每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述焊接型系统包括：输入电路，被设置成接收输入电力并提供中间电力；电力电路，具有电力控制输入以及对所述电力控制输入作出响应的至少一个开关，并且其中所述电力电路被设置成接收中间电力并将焊接型输出电力提供到输出电路，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；反馈电路，具有对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及控制器，接收所述反馈信号并具有峰模块、向下过渡模块、本底模块以及向上过渡模块，其中所述控制器依序激活所述峰模块，接着激活所述向下过渡模块，接着激活所述本底模块，接着激活所述向上过渡模块，并且接着返回到激活所述峰模块，因此指挥焊接循环；其中所述峰模块和所述本底模块中的至少一个是受控电压模块，并且所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的至少一个是受控电流模块；并且其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.18 US 62/206,795;2016.08.15 US 15/237,3081.如下定义其中主张专有财产或特权的本发明的实施例：一种用于提供多个焊接循环的焊接型系统，其中每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述焊接型系统包括：输入电路，被设置成接收输入电力并提供中间电力；电力电路，具有电力控制输入以及对所述电力控制输入作出响应的至少一个开关，并且其中所述电力电路被设置成接收中间电力并将焊接型输出电力提供到输出电路，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；反馈电路，具有对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及控制器，接收所述反馈信号并具有峰模块、向下过渡模块、本底模块以及向上过渡模块，其中所述控制器依序激活所述峰模块，接着激活所述向下过渡模块，接着激活所述本底模块，接着激活所述向上过渡模块，并且接着返回到激活所述峰模块，因此指挥焊接循环；其中所述峰模块和所述本底模块中的至少一个是受控电压模块，并且所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的至少一个是受控电流模块；并且其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块与所述向下过渡模块两者是受控电流模块，并且进一步其中所述向上过渡模块与所述向下过渡模块两者具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环期间的先前过渡电压之间的差。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出进一步响应于：所测得的输出电压与至少一个先前循环的本底电压之间的差除以所述至少一个先前循环的所述本底电压与所述至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个先前循环是多个先前循环。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出是针对过渡而提供的，并对电导乘以期望的输出电压所得的结果作出响应。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述电导基于一公式、多个先前循环或多个预定值中的至少一个随着所述过渡而变化。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述期望的输出电压对多个教示值以及至少一个先前循环的先前期望的输出电压与先前实际电压之间的差作出响应。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述期望的输出电压进一步对所述输出处于电弧状态中还是短路状态中作出响应。10.一种提供焊接型电力的方法，其中所述焊接型电力是作为多个焊接循环提供的，每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包括：接收输入电力并提供中间电力；接收所述中间电力并对所述中间电力进行切换以提供焊接型输出电力，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；提供对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及响应于所述反馈信号而控制所述切换以提供所述峰部分、所述向下过渡部分、所述本底部分和所述模块和所述向上过渡部分，因此提供焊接循环；其中控制所述开关以在所述峰部分和所述本底部分中的至少一个期间提供受控电压；并且其中以在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的至少一个期间控制所述切换以提供受控电流，并且其中进一步在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的所述至少一个期间响应于输出电压来控制所述切换。11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述向上过渡部分与所述向下过渡部分两者期间，控制所述切换以提供受控电流，并且其中进一步在所述向上过渡部分与所述向下过渡部分两者期间响应于输出电压来控制所述切换。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述向上过渡部分期间和所述向下过渡部分期间的过渡电流命令响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环的先前过渡电压之间的差，并且其中所述过渡电流命令进一步响应于：所测得的输出电压与至少一个先前循环的本底电压之间的差除以所述至少一个先前循环的所述本底电压与所述至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述向上过...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·戴维森，理查德·舒赫，贾斯丁·杜里克，托马斯·邦克，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US