低能量运动辅助点射式焊炬制造技术

描述了混合式手动和自动焊接系统和方法。手持式焊接工具被手动定位成接合工件。手持式焊接工具包括运动装置，运动装置被配置为在手动触发之后在焊接操作期间自动移动接触末端或焊接热源。当接触末端或焊接热源从第一位置移动到第二位置时，焊接电弧自动且重复地断开和接通以形成重叠且等间距的点焊串。

Low energy motion assisted spot welding torch

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低能量运动辅助点射式焊炬相关申请本国际专利申请要求2017年8月29日提交的标题为“LOWENERGY,MOTION-ASSIST,POINT-AND-SHOOTWELDINGTORCH”的美国专利申请序列号15/689,099的优先权。美国专利申请序列号15/689,099的全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
焊接操作可分为手工焊接、半自动焊接和自动焊接。大多数焊接仍然没有自动化地进行。半自动焊接传统上描述了在气体保护金属极电弧焊接(GMAW)和药芯电弧焊接(FCAW)过程中自动供给消耗性电极或机动供给消耗性电极。然而，电弧或电极的移动仍然由人工焊接操作者执行，因此取决于人工焊接操作者的技能。美国焊接学会估计到2020年将缺乏290000名焊接专业人员，特别是缺乏熟练的焊工。这种趋势不限于美国，并且在将来不能很好地生产高质量焊缝以满足日益增长的制造需求。自动焊接(机器人或者固定/硬自动化)已经成为可行的解决方案，以从精密任务中免去人类焊接操作者，精密任务即相对于接头和行进方向保持焊接工具具有适当取向，并且沿着焊缝以适当速度移动焊接工具。典型地，焊接机器人运动具有两种类型，空气运动和焊接运动。空气运动旨在将焊接工具从一个焊接位置移动到另一个焊接位置而无需实际焊接。焊接运动旨在利用由机器人固持的焊接工具执行焊接操作。为了安全，它在完全与人隔离的受限工作单元中的高容量低混合重复自主焊接任务中是极其有效的。然而，自动化解决方案已经被证明是昂贵的并且令新用户却步，并且还需要机器人技术人员来维护和编程。此外，自动化解决方案难以在有限的空间(接头)中进行焊接，并且难以焊接大型工件，例如建筑物、桥梁或船舶。它们难以适应于零件装配变化，并且经常不更换焊接操作者，而是仅仅用机器人操作者替换焊接操作者。由于熟练焊工的短缺，熟练焊工通常被保留用于造船厂或建筑工地的结构上关键的焊接。在进行结构焊接之前，通常将焊接件定位焊接在一起。定位焊接是在施加结构焊接之前将焊接件的部件保持在适当位置的临时短焊接。由于定位焊接可能不必通过对完成的焊接的焊接检查的严格性，因此可以采用没有焊接资格的临时工人(例如船厂劳动者，诸如油漆工、电工、装备工、管工等)来代替熟练的焊工来执行定位焊接。然而，差的定位焊接质量会导致最终结构焊接中的焊接缺陷。此外，定位焊可能在工效学上对操作人员施加负担。例如，在操作人员必须弯过或弯下以进行定位焊的工作日期间，必须在船面板加强件中放置数千个小的定位焊。这种工效学问题也会影响定位焊质量，如疲劳陷入。除了定位焊之外，许多结构仅由短缝焊(也称为一系列纵梁焊道或跳焊)制成，短缝焊足以承载负荷并保持结构完整性。设计者使用短分段缝合焊缝代替连续长缝焊缝来减少对焊接件的总热量输入，从而减少变形、热影响区、残余应力和烧穿，并实现焊接耗材节约。缝焊有时用于阻止裂纹扩展中的拉链效应。此外，结构例如自行车车架采用短管对管焊接制成。偶尔进行焊接的那些人(诸如业余爱好者、农民和修理厂工人)需要容易的方式来进行焊接，而不需要通常成为操作焊炬的专家所需的冗长的培训。进一步考虑焊接操作期间的热量。随着汽车工业开始在汽车设计中使用铝合金和超高强度钢，这可能导致出现用于焊接和铜焊设备的汽车碰撞修理市场和由汽车原始设备制造商(OEM)针对这些材料提供的合格的工艺。可以提供将送丝机和焊接电力供应器集成在一个单元中的机器，其易于使用、简单且低成本，从而使机器可用于轻型制造活动，例如汽车修理和焊接车间中的轻型手工焊接。汽车OEM可以规定与铝一起使用的脉冲焊接过程和用于生产和修理的薄尺度先进高强度材料的钎焊过程。已经证明，在这种机器中脉冲焊接过程太热或使用太多的热输入来焊接铝和钎焊薄尺度先进高强度钢。电弧长度和宽度可以被调节以平衡低热输入和宽电弧，以便毛细效应润湿焊趾。在一些情况下，不能确定最佳的电弧长度和宽度以满足例如良好的润湿和不烧穿。这种机器上的传统脉冲在焊接不到位时也会遭受焊丝烧接。Panasonic提供了机器人缝焊或快速接通和关断电弧和焊丝同时在下一次焊接之前将焊炬移动设定距离的能力。这产生了重叠的点焊串和堆叠的尺寸外观。益处是热输入的总体减少，因为电弧在每个点焊之间被完全关断，而每个焊点具有足够的润湿性。然而，过程仅在机器人上提供，手动执行过程是非常乏味的。依靠机器人将重叠的点焊堆叠在一起以形成超低热输入焊缝。这是非常昂贵的，并且机器人焊接在许多应用和环境中是不可行的。
技术实现思路
提供了基本上如附图中的至少一幅所图示和/或关于至少一幅附图描述的用于运动辅助点射式焊炬的方法和系统，如权利要求中更完整地阐述的。本公开的一些实施例提供了一种低成本自动化，所述低成本自动化使焊接操作本身自动化，但将焊接位置之间的“空气移动”或焊接工具移动留给人工操作员的手动操作。手持式焊接工具本身可以进行焊接，而操作者甚至不用移动工具。操作者可以手动地将手持式焊接工具从一个焊接位置移动到另一个焊接位置。本公开的一些实施例提供，在手动地将便携式焊接工具放置到其焊接位置并且触发焊接操作的开始之后，焊接工具产生重叠的点焊串。在一些实施例中，重叠点焊串包括均匀间隔开的点焊，即使焊炬的接触末端或焊接热源的行进速度不一定恒定。送丝速度和焊接电流可以被断开和接通或调制以匹配接触末端或焊接热源的可能变化的行进速度，以使得重叠的点焊串均匀地间隔开。当接触末端或焊接热源自动或自主地行进时，电弧可以开始、停留和停止，然后在开始、停留和再次停止的循环开始之前等待特定的时间量。每个循环可以产生点焊，例如重叠的点焊串。在一些实施例中，可以在每个点焊之间进行停留或等待，以使得点焊在其固化的中途，或者点焊可以在放置下一个点焊之前基本上或完全冻结。本公开的一些实施例提供了一种操作员辅助装置，以使焊炬相对于接头移动以产生可靠的焊缝，其基本上独立于操作人员在进行临时定位焊和短长度成品焊方面的技能。焊炬移动可以考虑例如焊丝放置(或瞄准)、焊炬角度(例如相对于垂直于焊接轴线的平面，也称为工作角度)、行进角度(例如相对于行进方向)和焊炬速度。行进的焊炬运动可以包括例如焊炬摆动图案、后台阶运动以及在所有位置焊接或特殊接头构造中使用的其他操作者技术。本公开的一些实施例提供了人工操作员辅助以便进行电弧启动。操作人员通常必须感觉到起始位置，在不接触工件的情况下使焊丝偏离工件，并且通过精细的运动在正确的位置处起弧。没有经验的操作者可能在电弧开始时退缩或眼盲，从而拉回焊枪并拉出长电弧并在焊缝中产生孔隙(或孔)。本公开的一些实施例提供了辅助以便将焊枪定位(或瞄准)在电弧启动处，例如，压下焊枪并且在触发之前感觉到紧密配合。本公开的一些实施例例如通过在自然站立位置中执行定位焊来改进执行定位焊的工效学。一些实施例提供了一种手持式焊接工具，其自动地或机器人地执行焊接，但是由人手动地移动以将焊缝定位在工件上的各个位置。多个操作者可以握持工具并且协作地焊接在同一工件(例如大型船板)上，这例如是用防护型机器人不可能实现的。这种“选择性自动化”位于全自动焊接和手工焊接之间，其中焊接运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n手持式焊接工具，所述手持式焊接工具被手动地放置在焊接位置中，/n其中所述手持式焊接工具被配置成被激活以致使接触末端或焊接热源在焊接操作过程中自动地从第一位置移动到第二位置，并且/n其中在所述接触末端或所述焊接热源从所述第一位置移动到所述第二位置时，自动且重复地断开和接通焊接电弧以在所述第一位置和所述第二位置之间产生多个焊缝。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 US 15/689,0991.一种系统，包括：
手持式焊接工具，所述手持式焊接工具被手动地放置在焊接位置中，
其中所述手持式焊接工具被配置成被激活以致使接触末端或焊接热源在焊接操作过程中自动地从第一位置移动到第二位置，并且
其中在所述接触末端或所述焊接热源从所述第一位置移动到所述第二位置时，自动且重复地断开和接通焊接电弧以在所述第一位置和所述第二位置之间产生多个焊缝。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个焊缝包括重叠的点焊。


3.根据权利要求1所述的系统，其中当所述接触末端或所述焊接热源从所述第一位置移动到所述第二位置时，在所述焊接操作期间使用的焊接电流或送丝速度被自动且重复地接通和断开以产生所述多个焊缝。


4.根据权利要求3所述的系统，包括：
焊接电源，所述焊接电源操作性地联接到所述手持式焊接工具上，其中所述焊接电源被配置成在所述焊接操作过程中对应于可变行进速度来使焊接电流斜坡式上升和下降以产生等间距的重叠点焊串。


5.根据权利要求1所述的系统，其中在所述焊接过程中行进速度不是恒定的。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持式焊接工具被配置成当所述接触末端或所述焊接热源自动地从所述第一位置移动到所述第二位置时产生重叠的点焊串。


7.根据权利要求1所述的系统，包括：
螺线管组装件，所述螺线管组装件被配置成控制所述接触末端或所述焊接热源并且当所述螺线管组装件被激励时将所述接触末端或所述焊接热源定位在所述第一位置中。


8.根据权利要求7所述的系统，其中所述螺线管组装件被配置成当所述螺线管组装件被去激励时将所述接触末端或所述焊接热源定位在所述第二位置中。


9.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持式焊接工具包括触发器、按钮或开关以手动地激活所述手持式焊接工具。


10.根据权利要求1所述的系统，其中随着行进速度降低，每个电弧接通时间之间的时间段增加以形成等间距的焊点。


11.一种方法，包括：
手动地定位手持式焊接工具以接合工件；
基于第一事件而从初始位置开始焊接操作；
在所述焊接操作过程中，使接触末端或焊接热...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·徐，
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