Tig焊接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請要求于2013年9月16日提交的美國臨時專利申請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TIG開始和控制一致性的自動參數(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)時代的核心處。從大量的汽車裝配操作到自動化制造環(huán)境，這些系統(tǒng)促進參與甚至更復(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。當面對具有彎曲表面的工件時，軌道焊接工藝可以被用來旋轉(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，焊接電極延伸進入在被接合的兩個管道之間形成的槽中來鋪設(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)來供應(yīng)焊接。軌道焊接經(jīng)常涉及具有前照相機和/或后照相機的焊接區(qū)的受限的可見性。
[0005]考慮對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、手動焊接或自動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”變化的多個標準的電極尺寸，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、時長、頻率安培數(shù)以及在交流(AC)焊接中的正負脈沖比以基于所使用的電極來調(diào)諧電弧。TIG焊接中的關(guān)鍵階段是電弧的引發(fā)。由于多個變量對用戶是可用的，針對電弧引發(fā)來調(diào)諧以上標識的多個參數(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焊機的方法。優(yōu)選的實施例可以從從屬權(quán)利要求中獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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，該控制器具有存儲至少一個波形的存儲器;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)選擇該至少一個波形之一并根據(jù)該選擇的至少一個波形從該電源向該電極施加功率;其中，該至少一個波形包括電弧引發(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電弧電流或電壓進行用戶控制，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許對施加于該電極的該電弧電流或電壓進行用戶控制。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，一種控制TIG焊機的方法包括接收安培數(shù)輸入;基于該安培數(shù)輸入從存儲器中選擇波形，該波形包括根據(jù)該安培數(shù)輸入推測的多個參數(shù)，該波形包括電弧引發(fā)階段和定序階段;根據(jù)該波形對電極供能;在該電弧引發(fā)階段期間防止對該電極的供能進行用戶控制。
[0008]當根據(jù)附圖、詳細描述和所附權(quán)利要求書來進行查看時，本發(fā)明的這些目的和其他目的將是顯而易見的。
附圖簡要說明
[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)選實施例將在說明書中詳細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)明的一個實施例的焊接系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的焊接系統(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實施例的圖形；
[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實施例的圖形;并且
[0015]圖6是展示根據(jù)本發(fā)明基于對電弧引發(fā)階段的控制的流程圖
[0016]圖4是展示基于在工件上對邊緣的檢測調(diào)整對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)選擇針對電弧引發(fā)的波形的流程圖；并且
[0020]圖8是基于針對定序階段的輸入開始電流控制焊接操作的定序階段的流程圖。 發(fā)明詳細描述
[0021]本發(fā)明的實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)或者通過與軌道焊接系統(tǒng)一起使用的任何電弧的操作對熔融材料的沉積。如本文使用的“電極”描述了針對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時申請人已知的最佳模式的目的來描述實施本發(fā)明的最佳模式。示例和附圖僅僅是說明性的而不意味著要限制本發(fā)明，本發(fā)明通過權(quán)利要求書的范圍和精神來衡量?，F(xiàn)在參照附圖，其中，示出的內(nèi)容僅是出于展示本發(fā)明的示例性實施例的目的而不是出于限制本發(fā)明的示例性實施例的目的，圖1至圖6展示了與手動的、自動的或半自動的焊接系統(tǒng)一起使用的焊接系統(tǒng)。焊接系統(tǒng)的一個說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、系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和/或焊機系統(tǒng))的示例實施例。焊接系統(tǒng)100包括焊接電源和控制器。控制器可以被制成為電源110的一部分或者是遠程控制器，如懸掛式編程器或者用于操作員控制的其他遠程設(shè)備。當使用遠程控制器時，可以以任何已知的有線或無線形式的通信在遠程控制器與焊機之間進行通信。在所示的示例中，在具有焊機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算機的控制器。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現(xiàn)的適合的計算環(huán)境的簡要的大體描述。盡管以上已經(jīng)在可以在一臺或多臺計算機上運行的計算機可執(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)人員將認識到的是也可以結(jié)合其他程序模塊和/或作為硬件和/或軟件的結(jié)合來實現(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)人員將認識的是，這些創(chuàng)新方法可以利用其他計算機系統(tǒng)配置來實踐，包括單處理器或者多處理器計算機系統(tǒng)、微型計算機、大型計算機以及個人計算機、手持計算設(shè)備、基于微處理器或者可編程的消費性電子產(chǎn)品等，其中的每個可以被可操作地耦接到一個或多個相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。本發(fā)明的說明性方面還可以在由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)的分布式計算環(huán)境中被實踐。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地和遠程存儲器存儲設(shè)備二者中。例如，遠程數(shù)據(jù)庫、本地數(shù)據(jù)庫、云端計算平臺、云端數(shù)據(jù)庫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)境來實現(xiàn)包括計算機的本發(fā)明的各個方面，其中，該計算機包括處理單元、系統(tǒng)存儲器和系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線耦合系統(tǒng)部件，包括但不限于，系統(tǒng)存儲器到處理單元。處理單元可以是各種可商購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的總線架構(gòu)中的任何一種的存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線和局部總線中的任何一種。系統(tǒng)存儲器可以包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。包含如在啟動期間幫助在控制器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)被存儲在ROM中。
[0029]控制器160可以進一步包括硬盤驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器以及光盤驅(qū)動器，該磁盤驅(qū)動器例如從可移動磁盤讀取或?qū)懭肟梢苿哟疟P，該光盤驅(qū)動器例如用來讀取CO-ROM磁盤或者從其他光介質(zhì)讀取或?qū)懭肫渌饨橘|(zhì)?？刂破?60可以包括計算機可讀介質(zhì)的至少某種形式。計算機可讀介質(zhì)可以是可以被計算機訪問的任何可用的介質(zhì)。舉例來講但非限制地，計算機可讀介質(zhì)可以包括計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。計算機存儲介質(zhì)包括以任何方法或技術(shù)實現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動和非可移動介質(zhì)來進行信息