Tig焊接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)要求于2013年9月16日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/878,081的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。
[0002]總體上，本發(fā)明涉及一種鎢極惰性氣體(TIG)焊接系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有針對(duì)TIG開(kāi)始和控制一致性的自動(dòng)參數(shù)集的TIG焊接系統(tǒng)。
發(fā)明背景
[0003]焊接系統(tǒng)存在于現(xiàn)代工業(yè)時(shí)代的核心處。從大量的汽車(chē)裝配操作到自動(dòng)化制造環(huán)境，這些系統(tǒng)促進(jìn)參與甚至更復(fù)雜的制造操作。熱或冷焊絲焊接加工被加熱(例如，經(jīng)由電流)并且被由主熱源(例如，等離子電弧、鎢極惰性氣體(TIG)焊接、金屬惰性氣體(MIG)焊接、焊劑芯、激光等)創(chuàng)造的焊池所接收的焊絲或電極。
[0004]此外，焊接可以涉及抬高、熔敷、堆焊、填充、表面硬化、熔覆、接合以及其他焊接應(yīng)用。當(dāng)面對(duì)具有彎曲表面的工件時(shí)，軌道焊接工藝可以被用來(lái)旋轉(zhuǎn)焊頭以將焊接應(yīng)用于彎曲表面。最普遍的使用軌道焊接的示例是管道焊接。管道焊接可以包括薄壁應(yīng)用，其中，焊頭繞其他表面旋轉(zhuǎn)，兩塊端部被接合在一起，替代地，管道焊接可以包括深槽幾何結(jié)構(gòu)，其中，焊接電極延伸進(jìn)入在被接合的兩個(gè)管道之間形成的槽中來(lái)鋪設(shè)焊接材料的連續(xù)焊珠以填充槽并且接合厚壁管道。軌道焊接系統(tǒng)可以包括安裝在導(dǎo)軌或固定裝置上的焊頭，該導(dǎo)軌或固定裝置夾緊或以其他方式被支撐在工件上并且被旋轉(zhuǎn)來(lái)供應(yīng)焊接。軌道焊接經(jīng)常涉及具有前照相機(jī)和/或后照相機(jī)的焊接區(qū)的受限的可見(jiàn)性。
[0005]考慮對(duì)TIG焊接的使用，TIG焊接可以用于包括軌道焊接和非軌道焊接、手動(dòng)焊接或自動(dòng)焊接操作的各種焊接操作中。TIG焊接采用鎢極電極。使用從0.020”到5/32”變化的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電極尺寸，其中1/16”和3/32”是最普遍使用的電極直徑。為了建立穩(wěn)定的電弧，用戶將調(diào)整電流/電壓振幅、時(shí)長(zhǎng)、頻率安培數(shù)以及在交流(AC)焊接中的正負(fù)脈沖比以基于所使用的電極來(lái)調(diào)諧電弧。TIG焊接中的關(guān)鍵階段是電弧的引發(fā)。由于多個(gè)變量對(duì)用戶是可用的，針對(duì)電弧引發(fā)來(lái)調(diào)諧以上標(biāo)識(shí)的多個(gè)參數(shù)是困難的。
發(fā)明概述
[0006]本發(fā)明提出了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接系統(tǒng)以及一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制TIG焊機(jī)的方法。優(yōu)選的實(shí)施例可以從從屬權(quán)利要求中獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種TIG焊接系統(tǒng)，該TIG焊接系統(tǒng)包括:電源，該電源具有與之通信的控制器，該控制器具有存儲(chǔ)至少一個(gè)波形的存儲(chǔ)器;焊炬，該焊炬包括電性地連接至該控制器的電極，該電極具有長(zhǎng)度和直徑;安培數(shù)輸入，該安培數(shù)輸入與該控制器通信并且被適配成用于接收用戶選擇的焊接安培數(shù);其中，該控制器被編程以基于該用戶選擇的安培數(shù)選擇該至少一個(gè)波形之一并根據(jù)該選擇的至少一個(gè)波形從該電源向該電極施加功率;其中，該至少一個(gè)波形包括電弧引發(fā)階段，該電弧引發(fā)階段包括至少一個(gè)脈沖，其中，在該電弧引發(fā)階段期間，該控制器被配置成用于防止對(duì)電弧電流或電壓進(jìn)行用戶控制，其中，一旦在該用戶選擇的焊接安培數(shù)處獲得穩(wěn)定狀態(tài)，那么該控制器被配置成用于準(zhǔn)許對(duì)施加于該電極的該電弧電流或電壓進(jìn)行用戶控制。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種控制TIG焊機(jī)的方法包括接收安培數(shù)輸入;基于該安培數(shù)輸入從存儲(chǔ)器中選擇波形，該波形包括根據(jù)該安培數(shù)輸入推測(cè)的多個(gè)參數(shù)，該波形包括電弧引發(fā)階段和定序階段;根據(jù)該波形對(duì)電極供能;在該電弧引發(fā)階段期間防止對(duì)該電極的供能進(jìn)行用戶控制。
[0008]當(dāng)根據(jù)附圖、詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)進(jìn)行查看時(shí)，本發(fā)明的這些目的和其他目的將是顯而易見(jiàn)的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0009]本發(fā)明可以在某些零部件和零部件的安排中采取物理形式，其優(yōu)選實(shí)施例將在說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)描述并且在形成本文一部分的附圖中展示，并且在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的焊接系統(tǒng)的部分示意性透視圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明在電弧引發(fā)階段期間的波形的一個(gè)實(shí)施例的圖形；
[0014]圖5是描繪根據(jù)本發(fā)明在電弧引發(fā)階段期間的波形的一個(gè)實(shí)施例的圖形;并且
[0015]圖6是展示根據(jù)本發(fā)明基于對(duì)電弧引發(fā)階段的控制的流程圖
[0016]圖4是展示基于在工件上對(duì)邊緣的檢測(cè)調(diào)整對(duì)焊接焊絲的供能的焊接系統(tǒng)的圖；
[0017]圖5是展示在工件上在“V”槽上執(zhí)行擺動(dòng)焊接操作的焊接序列的圖；
[0018]圖6是基于輸入安培數(shù)選擇針對(duì)電弧引發(fā)的波形的流程圖；
[0019]圖7是在確定電極和輸入安培數(shù)是否適合電弧引發(fā)之后基于輸入安培數(shù)選擇針對(duì)電弧引發(fā)的波形的流程圖；并且
[0020]圖8是基于針對(duì)定序階段的輸入開(kāi)始電流控制焊接操作的定序階段的流程圖。 發(fā)明詳細(xì)描述
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例涉及多種方法和系統(tǒng)，這些方法和系統(tǒng)涉及用于焊接操作的電源，該焊接操作包括多個(gè)預(yù)編程的波形。這些預(yù)編程的波形之一是基于由用戶輸入的安培數(shù)選擇的。
[0022]如本文使用的“焊接(welding)”或“焊接(weld)”(包括這些詞的任何其他構(gòu)詞要素)將指通過(guò)電弧的操作(包括但不限于埋弧焊、GMAW焊、MAG焊、MIG焊、TIG焊)或者通過(guò)與軌道焊接系統(tǒng)一起使用的任何電弧的操作對(duì)熔融材料的沉積。如本文使用的“電極”描述了針對(duì)各種電弧工藝的常規(guī)電極、自耗電極、非自耗電極以及出于在工件上形成焊池的目的用于傳遞并會(huì)聚(或發(fā)散)激光束光源的光學(xué)器件。
[0023]現(xiàn)在將出于展示在遞交本專利申請(qǐng)時(shí)申請(qǐng)人已知的最佳模式的目的來(lái)描述實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。示例和附圖僅僅是說(shuō)明性的而不意味著要限制本發(fā)明，本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求書(shū)的范圍和精神來(lái)衡量?，F(xiàn)在參照附圖，其中，示出的內(nèi)容僅是出于展示本發(fā)明的示例性實(shí)施例的目的而不是出于限制本發(fā)明的示例性實(shí)施例的目的，圖1至圖6展示了與手動(dòng)的、自動(dòng)的或半自動(dòng)的焊接系統(tǒng)一起使用的焊接系統(tǒng)。焊接系統(tǒng)的一個(gè)說(shuō)明性示例是鎢極惰性氣體(TIG)或氣體鎢弧焊(GTAW)焊接。
[0024]圖1至圖6展示了TIG焊接系統(tǒng)100(也稱為焊機(jī)、系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和/或焊機(jī)系統(tǒng))的示例實(shí)施例。焊接系統(tǒng)100包括焊接電源和控制器?？刂破骺梢员恢瞥蔀殡娫?10的一部分或者是遠(yuǎn)程控制器，如懸掛式編程器或者用于操作員控制的其他遠(yuǎn)程設(shè)備。當(dāng)使用遠(yuǎn)程控制器時(shí)，可以以任何已知的有線或無(wú)線形式的通信在遠(yuǎn)程控制器與焊機(jī)之間進(jìn)行通信。在所示的示例中，在具有焊機(jī)100的電源的外殼內(nèi)攜帶控制器160(圖1、圖2)。本主題創(chuàng)新可以與包括電弧和熱或冷焊絲的任何焊接操作一起使用，該熱或冷焊絲被液化以將焊接材料沉積到工件上。
[0025]控制器160可以是任何合適的控制器，包括可編程邏輯控制器或基于計(jì)算機(jī)的控制器。為了提供本發(fā)明的各方面的附加上下文內(nèi)容，下面的論述旨在提供本發(fā)明的各方面可以被實(shí)現(xiàn)的適合的計(jì)算環(huán)境的簡(jiǎn)要的大體描述。盡管以上已經(jīng)在可以在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令的一般背景下描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是也可以結(jié)合其他程序模塊和/或作為硬件和/或軟件的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。
[0026]而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)的是，這些創(chuàng)新方法可以利用其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置來(lái)實(shí)踐，包括單處理器或者多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)以及個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算設(shè)備、基于微處理器或者可編程的消費(fèi)性電子產(chǎn)品等，其中的每個(gè)可以被可操作地耦接到一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。本發(fā)明的說(shuō)明性方面還可以在由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)的分布式計(jì)算環(huán)境中被實(shí)踐。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備二者中。例如，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、云端計(jì)算平臺(tái)、云端數(shù)據(jù)庫(kù)或它們的組合可以與處理部件一起被利用。
[0027]控制器160可以利用示例性環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)包括計(jì)算機(jī)的本發(fā)明的各個(gè)方面，其中，該計(jì)算機(jī)包括處理單元、系統(tǒng)存儲(chǔ)器和系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線耦合系統(tǒng)部件，包括但不限于，系統(tǒng)存儲(chǔ)器到處理單元。處理單元可以是各種可商購(gòu)的處理器中的任何一種。雙微處理器和其他多處理器架構(gòu)也可以被用作處理單元。
[0028]系統(tǒng)總線可以是若干總線結(jié)構(gòu)類型中的任何一種，包括使用各種各樣可商購(gòu)的總線架構(gòu)中的任何一種的存儲(chǔ)器總線或存儲(chǔ)器控制器、外圍總線和局部總線中的任何一種。系統(tǒng)存儲(chǔ)器可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。包含如在啟動(dòng)期間幫助在控制器160內(nèi)的元素之間傳送信息的基本例程的基本輸入/輸出系統(tǒng)(B1S)被存儲(chǔ)在ROM中。
[0029]控制器160可以進(jìn)一步包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以及光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器例如從可移動(dòng)磁盤(pán)讀取或?qū)懭肟梢苿?dòng)磁盤(pán)，該光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器例如用來(lái)讀取CO-ROM磁盤(pán)或者從其他光介質(zhì)讀取或?qū)懭肫渌饨橘|(zhì)?？刂破?60可以包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的至少某種形式。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可以被計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的任何可用的介質(zhì)。舉例來(lái)講但非限制地，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動(dòng)和非可移動(dòng)介質(zhì)來(lái)進(jìn)行信息