控制脉冲焊接的系统和方法技术方案

公开了用于控制脉冲焊接的系统和方法。一种示例焊接型系统包括：电力转换电路，被配置成将输入电力转换成焊接型电力；以及控制电路，被配置成控制电力转换电路以在多个脉冲循环中输出焊接型电力，每个脉冲循环包括本底阶段、向上斜变阶段、峰值阶段和向下斜变阶段。控制电力转换电路包括：在脉冲循环的向上斜变阶段期间以电流控制模式控制电力转换电路，并当达到峰值过渡电压时切换成以电压控制模式控制电力转换电路；以及在脉冲循环的向下斜变阶段期间以电流控制模式控制电力转换电路，并当达到本底过渡电压时切换成以电压控制模式控制电力转换电路。

System and method of controlling pulse welding

【技术实现步骤摘要】
控制脉冲焊接的系统和方法相关申请本专利要求2018年10月19日提交的题为“SystemsandMethodstoControlPulseWelding(控制脉冲焊接的系统和方法)”的美国临时专利申请No.62/748,046的优先权。美国临时专利申请No.62/748,046被全篇援引包含于此。
本公开总体涉及焊接型电力供应器，并更具体地涉及控制脉冲焊接的系统和方法。
技术介绍
焊接型部件(例如焊炬)有时由焊接型电力供应器供电。传统的电力供应器使用多种多样的电器件和/或电路来对各种焊接型操作和/或焊接型部件产生适当的焊接型电力。一种已知的焊接过程是脉冲MIG过程。脉冲MIG过程通常具有循环输出，该循环输出至少具有包含相对高电流的峰值阶段和包含相对低电流的本底阶段。经常存在从峰值阶段和本底阶段的开始和结束点开始的斜变率的猝然变化。
技术实现思路
本公开涉及用于控制脉冲焊接的系统和方法，其大体通过至少一张附图被展示和/或结合至少一张附图被描述，并在权利要求书中被阐述。本公开的这些和其它优势、方面和新颖特征以及其图示示例的细节将从下面的描述和附图中得以更全面的理解。附图简述图1是根据本公开的一些方面的示例焊接型系统的图。图2示出由传统脉冲焊接过程输出的示例电压和电流波形，这样的电压和电流波形可包括不期望的电压过冲和/或不期望的电压下冲。图3示出示例电压和电流波形，其包括峰值过渡电压和本底过渡电压，它们可由图1的电力转换电路输出以执行脉冲焊接过程。图4示出示例电压和电流波形，其由图1的电力转换电路响应于多个接触焊嘴至工件距离而输出。图5是示例机器可读指令的流程图，该机器可读指令可被执行以实现图1的焊接型电力供应器以控制脉冲焊接过程。附图不按比例绘制。在合适的情况下，相同或相似的附图标记在附图中用于表示相同或相似的要素。具体实施方式所公开的示例系统和方法相比传统脉冲焊接技术改善了气体金属电弧焊(GMAW)的脉冲焊接转移模式的弧长调整。在一些示例中，所公开的系统和方法基于相应的过渡电压，而不是像传统脉冲焊接系统那样基于电流，触发从脉冲循环的向上斜变阶段和向下斜变阶段至峰值阶段和本底阶段的转变。示例系统和方法在随着变化的接触焊嘴至工件距离(CTWD)获得一致的脉冲形状方面特别有效。本文中使用的脉冲焊接包括使用在较大的峰值和较小的本底之间以可控制的频率基本脉冲变化的输出电力进行焊接，并且脉冲焊接是在一种电弧状态下执行的。可能发生偶尔的、无意的短路，但该过程总体处于电弧状态下。本文中使用的焊接循环(或脉冲循环)包括至少一个峰值、之后是向下过渡、之后是本底、之后是向上过渡。焊接循环通常在几毫秒或几十毫秒的数量级。焊接循环也可包括其它阶段，并且控制器可使用基于状态的控制机制，其中在某些情况下，并不遵循常见的顺序(峰值、向下、本底、向上)。下面可参照附图来描述本公开的示例。在下面的描述中，公知的功能或结构不被详细描述，因为它们可能以不必要的细节而使本公开变得晦涩难懂。对于本公开，下面的术语和定义应当适用。如本文中使用的，术语“大约”和/或“大约”，当用于修饰或描述某一值(或值范围)、位置、取向和/或动作时，表示合理地接近该值、值范围、位置、取向和/或动作。因此，本文描述的示例不仅限于所描述的值、值范围、位置、取向和/或动作，而是应当包括可合理地工作的偏差。如本文中使用的，术语“电路”和“线路”表示实体电子器件(例如硬件)和可配置硬件、可由硬件执行和/或以其它方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(代码)。如本文中使用的，例如，特定的处理器和存储器当执行第一一行或多行代码时可构成第一“电路”并当执行第二一行或多行代码时可构成第二“电路”。如本文中使用的，“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的任意一个或多个项目。比如，“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一者或两者”。又如，“x、y和/或z”表示七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任意元素。换句话说，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一者或多者”。如本文中使用的，术语“示例性”表示为非限制性示例、范例或例示。如本文中使用的，术语“比如”和“例如”引出一个或多个非限制性示例、范例或例示的列表。如本文中使用的，每当电路包括执行一项功能所需的硬件和代码(如果需要)时，电路“可操作”以执行该功能，而不管该功能的执行是否被禁用或不被启用(例如通过用户可配置的设定、工厂调整等)。如本文中使用的，控制电路可包括位于一块或多块板上的数字和/或模拟电路、分立和/或集成电路、微处理器、DSP等、软件、硬件和/或固件，它们形成控制器的一部分或全部，和/或用来控制焊接过程和/或诸如电源或送丝机的设备。如本文中使用的，术语“处理器”表示处理设备、装置、程序、电路、部件、系统和子系统，不管是用硬件、有形体现的软件或是上述两者实现的，和不管是否为可编程的。本文中使用的术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算设备、硬线电路、信号修正设备和系统、用于控制系统的设备和机器、中央处理单元、可编程设备和系统、现场可编程门阵列、专用集成电路、片上系统、包括分立元件和/或电路的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施以及前述任意组合。处理器可以是例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、专用集成电路(ASIC)。处理器可耦接至存储器设备和/或与存储器设备一体形成。如本文中使用的，术语“存储器”和/或“存储器设备”表示用于存储信息以供处理器和/或其它数字设备使用的计算机硬件或电路。存储器和/或存储器设备可以是任何合适类型的计算机存储器或任何其它类型的电子存储介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、光盘只读存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、计算机可读介质或类似物。如本文中使用的，焊接型电力表示适于焊接、熔覆、钎焊、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)、碳弧切割或刨削和/或电阻预热的电力。如本文中使用的，焊接型电力供应器表示当向其施加电力时能够为焊接、熔覆、钎焊、等离子切割、感应加热、激光操作(包括激光焊接、激光复合焊和激光熔覆)、碳弧切割或刨削和/或电阻预热提供适当电力的任何设备，包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器、开关模式电力供应器等以及与之关联的控制电路和其它辅助电路。所公开的示例焊接型系统包括：电力转换电路，被配置成将输入电力转换成焊接型电力；以及控制电路，被配置成控制电力转换电路以在多个脉冲循环中输出焊接型电力，每个脉冲循环包括本底阶段、向上斜变阶段、峰值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接型系统，包括：/n电力转换电路，所述电力转换电路被配置成将输入电力转换成焊接型电力；以及/n控制电路，所述控制电路被配置成控制所述电力转换电路以在多个脉冲循环中输出所述焊接型电力，每个脉冲循环包括本底阶段、向上斜变阶段、峰值阶段和向下斜变阶段，其中所述控制所述电力转换电路包括：/n在所述脉冲循环的所述向上斜变阶段期间，以电流控制模式控制所述电力转换电路，并当达到峰值过渡电压时切换成以电压控制模式控制所述电力转换电路；以及/n在所述脉冲循环的所述向下斜变阶段期间，以所述电流控制模式控制所述电力转换电路，并当达到本底过渡电压时切换成以所述电压控制模式控制所述电力转换电路。/n

【技术特征摘要】
20181019 US 62/748,046;20191015 US 16/653,4881.一种焊接型系统，包括：
电力转换电路，所述电力转换电路被配置成将输入电力转换成焊接型电力；以及
控制电路，所述控制电路被配置成控制所述电力转换电路以在多个脉冲循环中输出所述焊接型电力，每个脉冲循环包括本底阶段、向上斜变阶段、峰值阶段和向下斜变阶段，其中所述控制所述电力转换电路包括：
在所述脉冲循环的所述向上斜变阶段期间，以电流控制模式控制所述电力转换电路，并当达到峰值过渡电压时切换成以电压控制模式控制所述电力转换电路；以及
在所述脉冲循环的所述向下斜变阶段期间，以所述电流控制模式控制所述电力转换电路，并当达到本底过渡电压时切换成以所述电压控制模式控制所述电力转换电路。


2.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成：
在所述脉冲循环的所述峰值阶段期间基于峰值电压控制所述电力转换电路，以及
基于所述峰值电压确定所述峰值过渡电压，其中所述峰值过渡电压低于所述峰值电压。


3.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成：
在所述脉冲循环的所述本底阶段期间基于本底电压控制所述电力转换电路，以及
基于所述本底电压确定所述本底过渡电压，其中所述本底过渡电压高于所述本底电压。


4.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成基于所述电力转换电路的输出电压与目标电压的比较而控制所述电力转换电路，从而以所述电压控制模式控制所述电力转换电路。


5.如权利要求4所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成在所述峰值阶段期间将所述目标电压设定为峰值电压并且在所述本底阶段期间将所述目标电压设定为本底电压。


6.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成基于所述电力转换电路的输出电流与目标电流的比较而控制所述电力转换电路，从而以所述电流控制模式控制所述电力转换电路。


7.如权利要求6所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成在所述向上斜变阶段期间使所述目标电流向上斜变并在所述向下斜变阶段期间使所述目标电流向下斜变。


8.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成，在向所述上斜变阶段期间：
通过将所述电力转换电路的输出电流从本底电流向上斜变而以所述电流控制模式控制所述电力转换电路；
在所述输出电流正在增加时监测所述电力转换电路的输出电压；以及
响应于检测到所述输出电压满足所述峰值过渡电压，基于所述输出电压与所述峰值电压的比较来控制所述电力转换电路以输出所述输出电流。


9.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述控制电路被配置成，在所述向下斜变阶段：
通过将所述电力转换电路的输出电流从峰值电流向下斜变而以所述电流控制模式控制所述电力转换电路；
在所述输出电流正在减小时监测所述电力转换电路的输出电压；以及
响应于检测到所述输出电压满足所述本底过渡电压，基于所述输出电压与所述本底电压的比较而控制所述电力转换电路以输出所述输出电流。


10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·斯蒂芬·克诺那，卢卡斯·查尔斯·约翰逊，扎克·W·麦克米伦，查尔斯·艾斯·泰勒，克莉丝汀·董，
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