用于表征焊接输出电路路径的方法和设备技术

用于表征焊接输出电路路径（１０５）的方法和设备。关于到焊接输出电路路径（１０５）的真实能量和／或真实功率输入来实时表征所述焊接输出电路路径（１０５）。还关于焊接输出电路路径（１０５）的电感（６１０，６３０）来表征所述焊接输出电路路径（１０５）。此外还关于焊接输出波形（１０１０）来表征焊接输出电路路径（１０５）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的某些实施例涉及焊接。更具体来说，本专利技术的某些实施例 涉及关于真实的能量或功率输入、电感和电阻以及焊接输出波形来表征 焊接电路输出路径的系统和方法。
技术介绍
焊接的冶金属性受到许多变量的影响，比如基材成分、填料材料和 屏蔽(shielding)成分以及焊接工艺变量。通过多种方法、质量控制程 序以及一般制造技术来控制材料的成分。所述焊接工艺变量通常被存 档，并且利用附加的质量控制程序来检查所述焊接工艺变量。但是可能 难以控制大量的焊接工艺变量。这些变量包括一些易于控制的项以及较 难精确控制或测量的其他项。焊接工艺本身可以是恒定电压(CV)或恒 定电流(CC)^t式，或者涉及到更加复杂的波形，比如表面张力过渡 (STT)、脉沖或AC脉沖。随着所述波形变得越来越复杂或者随着所述 焊接工艺由于更加严格的质量控制要求而变得更加精确，用来精确检验 (verify)适当操作的方法也变得越来越复杂。可能会影响焊接系统的性能但是又难以控制或测量的附加变量是 所述焊接电路的电感。电感随着通常连接到焊接电源的输出端的长电缆 而增大。随着该电感增大，电源焊接性能可能会降低，这是因为其可能 无法在所期望的时间段内达到所期望的输出。所述电源只能产生有限量 的电压，所迷电压限制了该改变速率。V = L * (纖)需要所有这些变量(所期望的输出电平、改变速率以及可以从所述 电源获得的电压的量)的组合来确定特定的焊接电路电感是否是可接受 的。不能期望操作者知晓这些要求、测量所述电感(以及在高电流电平 下测量所述电感)以及确定可接受的电感。通过把所提出的传统系统和方法与在本申请的剩余部分中参照附 图阐述的本专利技术的某些实施例进行比较，本领域技术人员将认识到所迷 传统方法的其他限制和缺点。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括一种用于表征焊接输出电路路径的方法和设 备。焊接输出电路路径例如可以从焊接电源通过焊接电缆延伸到焊接工迷焊接电源。可以通过以下各项当中的任一项来表征所述焊接输出电路 路径到所述焊接输出电路路径的真实能量或真实功率输入、所述焊接 输出电路路径的电感以及焊接输出波形。可以把这些表征与预定义的极 限进行比较并且向操作者进行显示，从而表明所述焊接输出电路路径的 可接受性或者不可接受性。通过下面的描述和附图将可以更加全面地理解本专利技术的上述和其 他优点及新颖特征以及所示出的本专利技术的实施例的细节。附图说明 图1统的示例性实施例的示意性方框图。确定到图i的焊接输:电路路径的真实能量i:或真实功率输入的"程。图3是根据本专利技术的各方面的用于根据图2所示的过程确定到图1 的焊接输出电路路径的真实能量和/或真实功率输入的方法的示例性实 施例的流程图。图4是根据本专利技术的第一实施例的用于确定图1的焊接输出电路路 径的电阻和电感的过程或方法的图示。图5是根据本专利技术的各方面的用于根椐图4所示的过程估计图1的焊接输出电路路径的电阻和电感的方法的第一示例性实施例的流程图。图6是根据本专利技术的实施例的图1的焊接输出电路路径的示例性电 路图。图7用图形的方式示出了根据本专利技术的实施例的用于更精确地确定 由图6的电路图所表示的焊接输出电路路径的电阻和电感的过程。图8是示出根椐本专利技术的实施例的图6中的焊接输出电路路径的总 电感是如何作为流经该电路路径的电流的函数而改变的示例性曲线图。图9是根据本专利技术的各方面的用于根椐图7所示的过程确定图和 图6的焊接输出电路路径的电阻和电感的方法的第二示例性实施例的流 程图。图10用图形的方式示出了根据本专利技术的实施例的用于关于焊接输 出波形来表征图1的焊接输出电路路径的过程。图ll是根椐本专利技术的各方面的用于根据图IO所示的过程关于焊接 输出波形来表征图1的焊接输出电路路径的方法的示例性实施例的流程 图。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的各方面的包括焊接输出电路路径105的焊 接系统100的示例性实施例的示意性方框图。焊接系统100包括焊接电 源110和可操作地连接到该焊接电源110的显示器115。可选地，所述 显示器115可以是所述焊接电源110的组成部件。所述焊接系统100还 包括焊接电缆120、焊接工具130、工件连接器150、绕线轴(spool of wire) 160、送丝器(wire feeder) 170、焊丝(wire) 180以及任选的工件140。 根据本专利技术的实施例，通过所述送丝器170把所述焊丝180从绕线轴160 馈送到焊接工具130中。根据本专利技术的另一个实施例，所述焊接系统100 不包括绕线轴160、送丝器170或焊丝180，而相反包括焊接工具，所 述焊接工具包括例如用在粘结焊(stickwelding)中的自耗电极。根据本发 明的各实施例，所述焊接工具130可以包括焊炬、焊枪和焊接耗材的至 少其中之一。焊接输出电路路径105从焊接电源110通过焊接电缆120延伸到焊 接工具130、延伸通过工件140和/或延伸到工件连接器150并且通过焊 接电缆120回到焊接电源110。在操作期间，在把电压施加到焊接输出输出电路路径105。根据本专利技术的实施例，焊接电缆120包括同轴电缆组件。根据本发 明的另一个实施例，焊接电缆120包括从焊接电源110延伸到焊接工具 130的第一电缆长度以及从工件连接器150延伸到焊接电源110的第二 电缆长度。根据本专利技术的各实施例，工件140可以作为焊接输出电路路径105 的一部分存在或者可以不作为焊接输出电路路径105的一部分而存在。 如果工件140不存在，则焊接工具130直接连接到工件连接器150。如 果工件140存在，则工件连接器150连接在该工件140与焊接电缆120 之间。焊接工具130可以直接接触工件140，或者例如在焊接操作期间 在焊接工具130与工件140之间可以存在电弧(arc) 190。同样，例如 在焊接操作期间，焊丝180的实际上穿过焊接工具130的部分可以被视 为输出焊接电路路径105的一部分。图2用图形的方式示出了根据本专利技术实施例的利用焊接输出波形 200来确定到图1的焊接输出电路路径105的真实能量和/或真实功率输 入的过程。根据本专利技术的实施例，通过利用如图2中所示的足够小的采 样时间间隔dt 210对电压、电流与时间的乘积进行积分来确定由复杂波 形提供的真实能量。必要的采样间隔210将取决于电压/电流波形的频率 含量和所期望的精度。本专利技术的各实施例可以处理该信息、计算所迷能 量输入以及给出该值以便启用/增强质量控制程序。本专利技术的实施例包括 专用电路以用来克服与这种高速采样相关联的问题。大多数商业测量设 备很难在这种条件下操作。可选地或附加地，通过利用足够小的采样时 间间隔dt 210对电压与电流的乘积求平均来确定由所述复杂波形所提供 的真实功率。对于足够小的时间间隔，焊接电源将计算焦耳能量(采样电压x采 样电流x时间间隔)。随后在适当的时间段内对所述焦耳能量求积分， 并且将其呈现给设备的操作者。 真实能量输入=/V,Iidt可选地,真实功率输入-/N 其中，N是在所述适当的时间段内的电压与电流样本对的数目。在焊接系统的电源110内完成对瞬时电压和瞬时电流的快速采样，10从而使得以足够高的速率对复杂波形进行采样，以允许精确地计算焦耳 能量或真实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种关于到焊接输出电路路径的真实能量或真实功率输入实时表征所述焊接输出电路路径的方法，所述方法包括：　建立焊接输出电路路径，该焊接输出电路路径从焊接电源通过焊接电缆延伸到焊接工具、延伸通过工件和／或延伸到工件连接器并且通过所述焊接电缆 回到所述焊接电源；　在所述焊接电源内生成焊接输出波形，通过所述焊接输出电路路径传送所述焊接输出波形，其中所述焊接输出波形包括焊接输出电流分量和焊接输出电压分量；　以预定义的采样率在所述焊接电源内对所述焊接输出波形的瞬时输出电流电 平和瞬时输出电压电平进行连续采样；以及　作为实时确定从所述焊接电源到所述焊接输出电路路径中的真实能量输出电平和／或真实功率输出电平的一部分，在所述焊接电源内连续生成每个所述采样输出电流电平与所述相应的采样输出电压电平的乘积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J丹尼尔，T马修斯，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]