控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备技术

公开控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备。一种示例焊接型电源供应装置包括：电力转换器，以输出焊接型电流；温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制由所述电力转换器输出的热启动焊接电流。

Method and equipment for controlling thermally starting welding current for arc ignition

Method and apparatus for openly controlling thermally initiated welding current for arc ignition. An example of welding type power supply device comprises a power converter, the output welding current; temperature monitor, or to at least one of the thermal model to determine the temperature of electrode using temperature measurements; and a current controller at the temperature of the electrode based on control initiated by the power converter output thermal welding current.

【技术实现步骤摘要】
控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备相关申请本专利要求2016年3月31递交的题目为“控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备(MethodsandApparatustoControlHot-StartWeldCurrentforArcIgnition)”的美国临时专利申请序列号62/316,223的优先权。美国临时专利申请序列号62/316,223的全部通过引用被并入本文。
本专利技术一般地涉及焊接系统，并且更具体地涉及控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备。
技术介绍
在焊接工艺中引发焊接电流可能是困难的和/或不一致的，特别是对于没有经验的操作者来说。改进电弧点火的常规方法是在电弧被点火时短时间地增大焊接电流。
技术实现思路
控制用于电弧点火的热启动焊接电流的方法和设备，基本上如由附图中的至少一副图示说明和关于所述附图中的至少一副描述的那样，更全面地陈述在权利要求书中。附图说明图1是根据本公开的方面，示例焊接型系统的示意图，所述示例焊接型系统包括电力转换器和电流控制器，并且被配置以基于电极的温度来控制热启动焊接电流；图2A是根据本公开的方面，图示说明图1的示例系统所使用的电极温度和热启动焊接电流之间的示例比例关系的图表；图2B是根据本公开的方面，图示说明图1的示例系统所使用的电极温度和热启动焊接电流之间的另一种示例比例关系的图表；图2C是根据本公开的方面，图示说明图1的示例系统所使用的电极温度和热启动焊接电流之间的另一种示例比例关系的图表；图3是代表可以由图1的示例系统实施以在多次焊接操作期间控制热启动焊接电流的示例方法的流程图；以及图4是代表可以由图1的示例系统实施以基于电极温度来确定热启动焊接电流的示例方法的流程图；以及图5是代表可以由图1的示例系统实施以基于电极温度来确定热启动焊接电流的另一种示例方法的流程图。具体实施方式在本文中使用时，在电弧点火之后并且在焊接电流被减小到稳态(例如，电流设定点)焊接电流值之前施加的增大的焊接电流被称为热启动焊接电流。热启动焊接电流可以由焊接操作者来调节。常规地，对于焊接操作者来说，热启动焊接电流代表绝对电流，和/或代表稳态电流的百分数。在一些常规系统中，热启动焊接电流被固定为用于焊接系统的设定的热启动焊接电流，以改善冷电极启动。然而，高电平的热启动电流可能会致使执行重复焊接(例如，一系列定位焊)的焊接操作者在工件处造成烧穿(blowthrough)，因为后续的焊接不一定以冷的电极开始。一些常规的焊接电源允许焊接操作者独立于电极温度来调节热启动焊接电流。所公开的示例焊接系统和/或电源供应装置基于实际的或估计的电极温度来自动调节热启动焊接电流。所公开的示例通过对于较热的电极自动降低热启动焊接电流来改进焊接操作，如重复的定位焊。因为当电极为热时减小的热启动焊接电流，电弧点火是更一致的，并且可以导致执行多次焊接操作的时间方面的累积的减小。一些公开的示例对于下列焊接工艺类型是有益的：保护金属弧焊接(SMAW)、气体钨金属弧焊接(GTAW)、铝焊接，和/或其中依赖于温度的热启动焊接电流可以改进电弧点火的任何其他焊接型工艺。所公开的示例能够通过自动增大和/或降低热启动焊接电流获得更加一致的电弧点火，以改进电弧点火的简易性。对于给定的电极温度，如果热启动焊接电流太低的话，则电极可能会粘附到工件上。相反，对于给定的电极温度，如果热启动焊接电流太高的话，则电弧可能很快就造成工件的烧穿，从而导致工件的返工和/或废弃。在本文中使用时，术语“比例关系”包括正比例(例如，变量A的增加导致变量B的增加)和/或反比例关系(例如，变量A的增加导致变量B的减小)。一些公开的示例在每次焊接之后固定时间或变化的时间内使用经调节的(例如，减小的)热启动电流，在这之后，热启动电流返回到标称值(例如，设定值，对应于冷电极的值)。例如，在每次焊接之后的头3秒(或其他时间段)内，所公开的示例将热启动电流设定为(例如，从标称的热启动焊接电流值减小的)焊接电流。在所述3秒(或其他时间段)之后，所公开的示例将热启动电流调节为标称的热启动电流值。一些公开的示例使用多个时间段和热启动电流值，如针对焊接之后的第一个时间段，使用第一减小的热启动电流；针对第一个时间段之后的下一个时间段，使用第二、更高的热启动焊接电流，并且随后返回到标称的热启动电流。所公开的示例焊接型电源供应装置包括：电力转换器，以输出焊接型电流；温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制所述电力转换器以输出热启动焊接电流。所公开的示例焊接型系统包括焊接型电源，以为焊炬提供焊接型电力。所述焊接型系统包括热启动焊接电流和稳态焊接电流。所述示例焊接型系统进一步包括：温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制所述焊接型电源以输出热启动焊接电流。在一些示例中，所述电流控制器基于所述电极的所述温度和所述热启动焊接电流之间的比例关系来选择所述热启动焊接电流。在一些示例中，所述比例关系包括对应于焊接结束之后经过的时间段的离散的热启动焊接电流值。在一些示例中，所述比例关系包括：在焊接结束之后的时间段期间，随着所述焊接结束之后经过的时间增加，所述热启动焊接电流持续增加。在一些示例中，所述电流控制器确定对应于所述电极的上限温度阈值的所述热启动焊接电流的下限值；并且在第一次焊接之后随着时间推进，使所述热启动焊接电流从所述下限值增大，直至针对第二次焊接的电弧被引发或者达到所述热启动焊接电流的上限值为止。在一些示例中，所述电流控制器确定对应于下限温度阈值或前一次焊接之后的阈值经过时间中的至少一个的所述热启动焊接电流的上限值。在一些示例中，所述温度监测器通过如下步骤来确定所述电极的所述温度：确定自前一次焊接操作结束以来经过的时间；以及将所述经过的时间应用到所述热学模型，以确定所述电极的所述温度。在一些这样的示例中，所述热学模型基于所述电极的尺寸、所述电极的材料，或在所述前一次焊接操作中通过所述电极传导的焊接型电流中的至少一个。所公开的示例机器可读的指令使得控制电路：识别焊炬处焊接电弧的结束；确定所述焊炬处电极的温度；基于所述电极的所述温度来选择热启动焊接电流；以及控制焊接型电源以响应于所述焊炬处的电弧点火来输出所述热启动焊接电流。在一些示例中，所述指令使得所述控制电路基于所述电极的所述温度和所述热启动焊接电流之间的比例关系来选择所述热启动焊接电流。在一些示例中，所述指令使得所述控制电路基于所述电极的所述温度来选择所述热启动焊接电流包括：确定所述焊接电弧结束之后经过的时间，其中根据热学模型，所述温度基于所述经过的时间。在一些这样的示例中，所述热学模型基于所述电极的尺寸、所述电极的材料，或在由所述焊接电弧结束终止的前一次焊接操作中通过所述电极传导的焊接型电流中的至少一个。图1是示例焊接型系统100的示意图，所述示例焊接型系统100包括电力转换器102和电流控制器104。如下文更详细地描述的，图1的示例电流控制器104被配置以基于电极106的温度来控制热启动焊接电流。图1的示例焊接型系统100包括能够供应焊接型电力的任何装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接型电源供应装置，所述焊接型电源供应装置包括：电力转换器，以输出焊接型电流；温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制所述电力转换器以输出热启动焊接电流。

【技术特征摘要】
2016.03.31 US 62/316,223;2017.01.30 US 15/419,4981.一种焊接型电源供应装置，所述焊接型电源供应装置包括：电力转换器，以输出焊接型电流；温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制所述电力转换器以输出热启动焊接电流。2.如权利要求1中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述电流控制器被配置以基于所述电极的所述温度和所述热启动焊接电流之间的比例关系来选择所述热启动焊接电流。3.如权利要求2中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述比例关系包括离散的热启动焊接电流值，所述离散的热启动焊接电流值对应于焊接结束之后经过的时间段。4.如权利要求2中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述比例关系包括：在焊接结束之后的时间段期间，随着所述焊接结束之后经过的时间增加，所述热启动焊接电流持续增加。5.如权利要求1中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述电流控制器被配置以：确定对应于所述电极的上限温度阈值的所述热启动焊接电流的下限值；并且在第一次焊接之后随着时间推进，使所述热启动焊接电流从所述下限值增加，直至针对第二次焊接的电弧被引发或者达到所述热启动焊接电流的上限值。6.如权利要求1中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述电流控制器被配置以确定热启动焊接电流的上限值，所述热启动焊接电流的上限值对应于下限温度阈值或前一次焊接之后经过的阈值时间中的至少一个。7.如权利要求1中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述温度监测器被配置以通过如下步骤来确定所述电极的所述温度：确定自前一次焊接操作结束以来经过的时间；以及将所述经过的时间应用到所述热学模型，以确定所述电极的所述温度。8.如权利要求7中限定的所述焊接型电源供应装置，其中所述热学模型基于所述电极的尺寸、所述电极的材料，或在所述前一次焊接操作中通过所述电极传导的所述焊接型电流中的至少一个。9.一种焊接型系统，所述焊接型系统包括：焊接型电源，以为焊炬提供焊接型电力，所述焊接型电力包括热启动焊接电流和稳态焊接电流；温度监测器，以使用温度测量值或热学模型中的至少一个来确定电极的温度；以及电流控制器，以基于所述电极的所述温度来控制所述焊接型电源以输出热启动焊接电流。10.如权利要求9中限定的所述焊接型系统，其中所述电流控制器被配置以基于所述电极的所述温度和所述热启动焊接电流之间的比例关系来选择所述热启动焊接电流。11.如权利要求10中限...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·斯蒂芬·克诺那，扎克·麦克马伦，查尔斯·艾斯·泰勒，卢卡斯·查尔斯·约翰逊，
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