为了保证焊接装置的安全运行，其中，将在焊接装置(100)的低压侧(21)上出现的低压脉冲(P(U1))转换为在焊接装置(100)的高压侧(22)上出现的高压脉冲(P(U2))，在点火运行和/或空载运行期间在使用高压脉冲(P(U2))的情况下在电极(17)与工件(W)之间点燃电弧(arc)，在点火运行和/或空载运行中设有从开始时刻(Ta)延伸至结束时刻(Te)的时间窗(T)，在时间窗(T)期间确定在电极(17)处出现的点火能量值(E)且将其与能量边界值(G)比较，在超过能量边界值(G)的情况下触发动作(A)，以便在时间窗(T)中阻止另外的高压脉冲(P(U2))。外的高压脉冲(P(U2))。外的高压脉冲(P(U2))。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在电弧的点燃时限制能量的方法和设备
[0001]本专利技术涉及一种用于安全运行焊接装置的方法，其中，将在焊接装置的低压侧上出现的低压脉冲转换为在焊接装置的高压侧上出现的高压脉冲，其中，在点火运行期间在使用高压脉冲的情况下在电极处点燃电弧。本专利技术此外涉及一种用于具有低压侧和高压侧的焊接装置的能量限制单元，以及一种焊接装置，该焊接装置包括：低压源，所述低压源设计为，在低压侧上生成低压脉冲；以及包括转换单元，所述转换单元用于将在低压侧上生成的低压脉冲转化为在高压侧上的高压脉冲，该高压脉冲用于在高压侧上在电极与工件之间点燃电弧；以及包括按照本专利技术的能量限制单元。
技术介绍
[0002]在一些焊接装置中，将低压脉冲转换为高压脉冲。该高压脉冲大多包含100微焦耳(μJ)至10焦耳(J)的能量且在点火过程期间用于在电极处点燃电弧。在点火过程之后，当电弧燃烧时实施实际的焊接过程，其中，在此当然相比于点火运行在电极处出现大得多的能量值。文献AT 413 953B公开一种用于在使用组合为脉冲束的点火脉冲的情况下无接触地点燃电弧的方法。由此使在点火过程中输出的能量值基本上保持为小。文献WO 2012/162582 A1描述一种在焊接过程期间对输出到工件的能量值的监控。
技术实现思路
[0003]本专利技术的任务在于，提出一种用于安全运行焊接装置的方法和一种用于焊接装置的能量限制单元。
[0004]该任务按照本专利技术如此解决，其方式为在点火运行中设有从开始时刻延伸至结束时刻的时间窗，其中，在时间窗期间确定在电极处出现的点火能量值且将其与能量边界值比较，在超过能量边界值的情况下触发动作，以便在时间窗中阻止在电极处另外的点火能量。此外该任务借助于能量限制单元解决，其中，能量限制单元包括能量确定单元，所述能量确定单元设计为，在焊接装置的点火运行中在从开始时刻延伸至结束时刻的时间窗期间确定在电极处出现的点火能量值。能量限制单元包括能量比较单元，所述能量比较单元设计为，将点火能量值与预定的能量边界值比较。能量限制单元此外包括阻断单元，所述阻断单元设计为，在超过能量边界值的情况下触发动作，以便在时间窗中阻止在电极处另外的点火能量。此外，该任务通过焊接装置解决，所述焊接装置包括：低压源，其中，所述低压源设计为，在低压侧上生成低压脉冲；以及包括转换单元，所述转换单元用于将低压脉冲转化为施加(anliegen)在高压侧上的高压脉冲，该高压脉冲用于点燃电弧；以及包括按照本专利技术的能量限制单元，其中，所述阻断单元设计为，通过所述动作在时间窗中阻止在电极处出现另外的点火能量，其方式为在时间窗中阻止在低压侧上的另外的低压脉冲和/或在高压侧上的高压脉冲和/或在高压侧上的辅助电压脉冲。优选地，在限定的持续时间的能量边界值在在0.01至100焦耳的范围中、优选地在0.1至10焦耳的范围中、特别优选地在0.5至5焦耳的范围中。此外也可以寻求4焦耳/秒的能量边界值。
[0005]因此可以在点火运行和/或空载运行和/或优选地在焊接运行中确保：在电极处设定的点火能量值不超过能量边界值，由此可以阻止：如果焊接装置的使用者碰到电极或与电极接触，那么该使用者在点火过程中遭受危险或有害健康的电击。相比于焊接运行，在点火运行或空载运行期间对于焊工很可能的是，在高压侧上与高压脉冲接触，因为该高压脉冲施加在焊炬的电极上，尽管可能不出现电弧。相比之下，焊工与低压侧上的低压脉冲的直接接触不太可能，因为仅仅可能在焊接装置内摸到低压脉冲。在焊接运行的情况下，在电极处出现的高压脉冲(以及必要时还有辅助电压脉冲，参见下文)对于焊工不太危险，因为能量通过工件几乎完全流走且不太可能的是，焊工伸手到燃烧的电弧中。此外，在一定情况下也可以在焊接运行中期望能量限制，因此也可以在焊接运行中检测：点火能量是否超过能量边界值，且在超过的情况下可以触发动作。将焊接运行理解为在电极与工件之间至少暂时维持(aufrechten)的电弧，所述电弧将如此高的能量引入到工件中或工件表面上，从而发生工件表面的熔化、亦即工件表面的组织变化或者至少工件表面的一般变化。此外，将焊接运行理解为以大于100焦耳/秒、大于10焦耳/秒或者大于4焦耳/秒的功率将能量引入到工件中。优选地，电弧在焊接运行期间已经在燃烧，相比之下在点火运行中点燃所述电弧。将点火运行理解为在电极尖端与工件之间初次产生电离路径(Ionisationsstrecke)和/或初次产生电弧，以及在电弧熄灭之后在电极尖端与工件之间再次产生电离路径和/或再次产生电弧。此外，将点火运行理解为以小于等于4焦耳/秒的功率将能量引入到工件中和/或将能量引入到气体路径(Gasstrecke)中。空载运行描述在焊接装置达到焊接准备状态与开始点火运行之间的时间。点火能量值可以在硬件单元和/或软件单元中确定。点火能量值的确定优选地按照多种类型来确定，以便通过冗余保证高安全性。
[0006]优选地，在时间窗期间将高压脉冲的高压能量值合计；且该高压能量值用于确定在电极处出现的点火能量值。这例如可以借助于对在时间窗中出现的高压脉冲进行积分来实现。
[0007]此外，可以预定低压脉冲的能量值；且对在时间窗期间出现的高压脉冲计数且将其与低压脉冲的能量值相乘，以便确定在时间窗期间合计的高压能量值。优选地假定，高压能量值等于点火能量值(特别是如果不设有辅助电压脉冲，参见下文)。多个高压脉冲可以组合为高压脉冲束，其中，高压脉冲可以具有几个纳秒至多个微秒的持续时间。因此，低压脉冲束的全部能量值可以是已知的并因此高压脉冲束的全部能量值是已知的。因此又可以在时间窗期间对低压脉冲束的数量计数，以便确定合计的高压能量值。
[0008]特别有利的是，在时间窗期间将低压脉冲的低压能量值合计；且该低压能量值用于确定在电极处出现的能量值。低压脉冲在相同的时间间隔中(除去损耗，所述损耗可估算和/或可计算和/或恒定)包括与所属的高压脉冲相同的能量含量。因此，可以通过测量在低压侧处出现的低压能量值来确定施加在电极上的高压能量值。因此，低压能量值可以用于确定点火能量值。优选地假定，低压能量值等于点火能量值(特别是，如果不设有辅助电压脉冲，参见下文)。低压侧上低压能量值的测量相比于高压侧上(等效)高压能量值的测量更成本有利且不易受到干扰。高压脉冲的电压可以在1千伏至50千伏的范围中、例如大约10千伏。低压能量值的确定例如可以通过在时间窗中对低压脉冲进行积分来确定。
[0009]优选地，预定低压脉冲的能量值；对在时间窗期间出现的低压脉冲计数且将其与低压脉冲的能量值相乘，以便确定在时间窗期间合计的低压能量值。因此可以在时间窗期
间准确地确定低压能量值。
[0010]为了确定低压能量值，对于低压脉冲也可以预定每个时间单位的能量值。时间单位在此作为用于时间测量的物理单位可以预定为秒s、毫秒ms或者优选地微秒μs。如果在时间窗内所有在时间窗中出现的低压脉冲的脉冲持续时间的和是已知的，那么为了在时间窗中确定低压能量值，可以将时间窗中低压脉冲的脉冲持续时间的和与每个时间单位的预定的能量值相乘。为了确定低压脉冲的脉冲持本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于安全运行焊接装置(100)的方法，其中，将在焊接装置(100)的低压侧(21)上出现的低压脉冲(P(U1))转换为在焊接装置(100)的高压侧(22)上出现的高压脉冲(P(U2))，在点火运行和/或空载运行期间在使用高压脉冲(P(U2))的情况下在电极(17)与工件(W)之间点燃电弧(arc)，其特征在于，在点火运行和/或空载运行和/或焊接运行中设有从开始时刻(Ta)延伸至结束时刻(Te)的时间窗(T)，在所述时间窗(T)期间确定在电极(17)处出现的点火能量值(E)且将其与能量边界值(G)比较，且在超过能量边界值(G)的情况下触发动作(A)，以便在时间窗(T)中阻止另外的高压脉冲(P(U2))。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时间窗(T)期间将高压脉冲(P(U2))的高压能量值(E2)合计；且该高压能量值(E2)用于确定在电极处出现的点火能量值(E)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，预定所述高压脉冲(P(U2))的能量值；且对在时间窗(T)期间出现的高压脉冲(P(U2))计数且将其与高压脉冲(P(U2))的能量值相乘，以便确定在时间窗(T)期间合计的高压能量值(E2)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时间窗(T)期间将低压脉冲(P(U1))的低压能量值(E1)合计；且该低压能量值(E1)用于确定在电极处出现的点火能量值(E)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，预定所述低压脉冲(P(U1))的能量值；且对在时间窗(T)期间出现的低压脉冲(P(U1))计数且将其与低压脉冲(P(U1))的能量值相乘，以便确定在时间窗(T)期间合计的低压能量值(E1)。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，预定每个时间单位的低压脉冲(P(U1))的所述能量值；且确定在时间窗(T)期间出现的低压脉冲(P(U1))的脉冲持续时间的和，且将所述和与每个时间单位的低压脉冲(P(U1))的能量值相乘，以便确定在时间窗(T)期间合计的低压能量值(E1)。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，将辅助电压脉冲(P(U3))引入到所述高压侧(22)上，以便支持电弧(arc)的点燃；且在时间窗(T)期间将辅助电压脉冲(P(U3))的辅助电压能量值(E3)合计，以便确定辅助电压能量值(E3)，辅助电压能量值(E3)用于确定在电极(17)处出现的点火能量值(E)；且通过在时间窗(T)中触发动作(A)来阻止另外的辅助电压脉冲(P(U3))。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述辅助电压脉冲(P(U3))与高压脉冲(P(U2))或者使高压脉冲(P(U2))与辅助电压脉冲(P(U3))在时间上同步、优选地叠加。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，预定所述辅助电压脉冲(P(U3))的能量值；对在时间窗(T)期间出现的辅助电压脉冲(P(U3))计数且将其与辅助电压脉冲(P(U3))的能量值相乘，以便确定在时间窗(T)期间合计的辅助电压能量值(E3)。10.根据权利要求7或8所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：弗罗纽斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：
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