Mig焊机控制系统和方法

专利名称：Mig焊机控制系统和方法
MIG焊^L控制系统和方法
背景技术：
本发明总的涉及焊丝进给焊接装置以及用于控制所述焊丝进给焊接装置 的方法和设备。
通用的金属焊接技术使用由电弧生成的热量将工件转变成融化状态，然后 从焊丝或电极进行金属的添加。 一个使用电弧原理的技术为焊丝进给焊接。作 为其精髓，焊丝进给焊接涉及将焊接电流从电源路由到电极，该电极被带到非 常接近工件的位置。当电极接触工件时，从电极到工件建立电流和电弧，完成 了电路并且生成足够的热量来熔化和焊接工件。通常，电极被消耗并且变成焊 接本身的一部分。因此，供给新的焊丝电极以连续地取代已消耗的电极并且维 持焊接电弧。如果恰当地调整焊接装置，焊丝进给供给和电孤周期平滑进行以 提供好的焊接。 一种通用类型的焊丝进给焊接是金属惰性气体或"MIG"焊接。
通常，通过整流和限制AC电压信号来产生用于生成电弧的才喿作电压。为 了实现这个，传统的MIG焊接装置使用可控硅整流器(SCR)来限制和转换 输入AC电压(即，来自电网)为恰当的输出电压。通常，向SCR提供AC 波形，并且在波形的特定点从非导通状态被转换为导通状态以将期望级别的电 压提供到下行电路，特別是提供到充电的并且最终将DC波形提供给焊炬的电 容。本领域的普通技术人员应该认识到，SCR被转换为导通状态的沿着AC波 形的每个半周期波瓣的点通常被称为"点火角(firing angle )"。点火角通常表 示为时间间隔，例如，从给定AC波形的电流过零点(半周期波瓣的尾随的过 零点)至"点火"(转换为导通状态)SCR的毫秒的数目。通常来说，在周期 中越早发生点火角，通过SCR的平均输出电压越大，假设在波瓣的峰值之后 SCR被转换到导通状态。
在传统焊接系统中，SCR点火角的控制由严守的闭合回路及反馈控制机 制来实现，其中点火角根据返回到控制器的电压输出反馈而不同。即，在现有 系统中，SCR点火角在操作过程中不仅考虑命令或期望的输出电压信号，而
且考虑反馈电压，然后系统对二者进行连续地比较并且试图保持设定的或期望 的电压。很不幸的是，系统的电压反馈值变化剧烈，特别是在有时被称为"引
弧(arc initiation)"的焊接的开始或启动阶段。实际上， 一旦焊丝电极变得和 工件接触并且启动电弧时，电压反馈值将从开路电压(因为没有电弧到达并且 没有电流通过工件并返回到电源)改变为短路电压值。在控制器企图管理其理 解为开路或短路情况的转换时，这种改变将导致电弧的灭弧或电弧建立的延 迟，或者通常的错误操作。此外，这种改变可以导致在启动、燃烧(flaring )、 受阻(stumbling)和火焰撤回(torch pushback)过程中的增加的焊接飞濺，所 有这些问题都是不期望的。
因此，存在改善用于控制焊丝进给焊接装置的设备和方法的需要。

发明内容
根据特定实施例，本发明提供用于设计以响应于所述需求的焊接系统的控 制电路。根据特定实施例，本发明提供了由焊接电源在操作的初始引弧阶段的 过程中以开环方式提供给焊丝电极的电压的控制，例如在启动信号的接收之后 (例如，来自焊炬的触发器)。开环控制并不基于感知的电压而改变提供的电 压，其将在电弧建立和稳定时改变。
该系统然后转换至闭环控制，其中基于感知的电压调节施加至电极的电压 (即，电源的输出)。在闭环操作的过程中电压的目标级别可以基于或源于闭 环电压设置，其本身可以基于操作者输入。在闭环操作的过程中电压可以被限 制或钳位在基于开环电压的上下设置之间。
电压的调节可以基于固态开关的"点火角"，例如电源中的SCR。关键地， 该点火角是输入AC波形上的时间经过的位置，并且有效地确定沿着波形开关 处于导通状态的位置的电压以提供电能至下行电路。
本发明也提供了焊接系统以及计算机执行的算法或程序，用于执行上述类 型的功能。


本发明的这些和其他目的、特点、优点可以通过结合相似的字符表示相似 的部件的附图读取下面的详细描述而更变得显而易见，其中
图1是根据本技术的示例实施例的焊丝进给焊接系统的图形表示；
图2是根据本技术的示例实施例的焊丝进给焊接系统控制的示意图表示； 图3是表示用于转换图2所示的系统的SCR的"点火角"的概念的AC 波形的示例半周期；
图4是根据本技术的示例实施例的用于焊丝进给焊接系统的操作的定时
图表；
图5是根据本技术的示例实施例的电压控制设置和对应的SCR点火角值 之间的关系的图形表示；以及
图6是根据本技术的示例实施例的根据时间的焊丝进给供给速率的图形 表示。
具体实施例方式
如下所述，根据特定实施例的本技术提供了用于控制焊丝进给焊接装置的 方法和设备。例如，包括本技术的MIG焊接系统可以被操作使得该系统在系 统启动的过程中在预定的SCR选通(gating)(即，点火)机制的指导下操作。 因此，在这样的系统中，由于在引弧过程中SCR点火角的变化是有限的，所 以改善了电弧启动。如下所述，施加至焊炬和焊丝的电压在初始或引弧周期内 主要以开环形式受控，接下来是其后电压的闭环控制。进入操作的闭环阶段和 从操作的闭环阶革殳出来的变换可以以不同方式管理以进一步地改善操作。可以 发现系统所得到的操作比起现有系统来说更平滑、稳定及可预测，特别是在引 弧过程中。
图1表示包括本焊丝进给控制技术的实施例的示例焊接系统10。系统IO 可以被配置用于便携使用或者可以是永久或半永久安装的部分。在继续之前， 应该注意到下面的讨论仅涉及本技术的示例实施例。因此，附带的权利要求书 不应该被看作限制这些在此描述的实施例。实际上，本技术可以被施加到各种 焊接系统。
返回示例焊接系统10，其包括焊炬12，其定义焊接操作对于工件14的位 置。电源16将输入的AC电压转换为用于焊接的适合的DC电压。焊接电缆 18连接在电源16和焊炬12之间。焊炬12放置在接近工件14的位置，使得 由电源16提供的电流通过焊接电缆18被传递到焊炬12。然后电流从焊炬12 到工件14产生电弧。总的来说，这个电弧完成了从电源16通过焊接电缆18 到焊炬12并通过焊丝电极到工件14，并且最终返回到电源16，通常接地的电 路。这个电弧生成了相对大量的热使得工件14和/或电极的焊料转变成熔化状 态，便于焊接。
为了产生电弧，示例系统10包括焊丝进给器20，将可消耗的焊丝电极 (wire electrode )提供给焊接电缆18，并且提供给焊炬12。焊炬12引导电流 通过位于颈组件的接触点(未显示)至焊丝电极，导致出口处的焊丝电极和工 件14之间的电弧。
为了在焊接中使焊接区域避免被污染，为了增强电弧性能以及为了改善最 终的焊接，示例系统10包括气体源22，其通过焊接电缆18将惰性屏蔽气体 供应给焊炬12。然而，应该注意到的是可以施加各种屏蔽物质，包括各种液 体和特定固体来保护焊接位置。
这些焊接源(例如，焊接电流、焊丝电极和屏蔽气体)的供给是通过固定 在保护手柄26上的触发器24的激活来实现的。通过如在图中的箭头28所示 按压触发器24，将布置在触发器24中的开关闭合，引起命令通过焊接电缆18 传送焊接源的电子信号的传输。此外，焊接系统10包括控制器30,其实现对 焊接源的控制。为了便于调整焊接系统10的操作参数，控制器包括一个或多 个将在稍后讨论的输入装置32。
图2是与焊接系统10的各种其他器件相关的焊接系统控制器30的简化示 意图。如图所示，示例控制器30包括主控制电路34，其接收输入，处理这些 输入并且向焊接系统IO提供输出命令。为了实现该控制，主控制电路包括例 如处理器或可编程逻辑控制器(PLC)的中央逻辑电路36。中央逻辑电路36 与用于存储搡作数据和操作者提供的数据或设置的存储器电路38通信。此外， 示例主控制电路34接收控制电能，其被控制电能变压器32从主电能输入 (V_IN)限制为恰当级别。主控制电路34可以确定波形，并且由此确定通过 输入控制电能或通过分离输入信号的输入电能(V—IN)的过零点，并且如下 所述使用这些识别的点。
示例控制器30接收来自焊丝进给速度控制器或输入装置38以及电压控制 器或输入装置40的输入。如图所示，虽然可以想象例如键盘的其他种类的输 入装置，这些输入装置可以包括电位计。在所述实施例中的每个输入装置38
和40包括可位于编号位置之间的旋钮42，编号位置对应于特定操作参数(例 如，速度和电压级别)。
例如，在图1所示的示例焊接系统10中，电源16提供IOV到40V的操 作范围之间的输出电能(V—OUT)。操作者可以通过在从"1"到"7"标识的 编号位置之间旋转在电压控制器40上的旋钮42来控制向焊丝的输出电压。如 果期望更接近于40V的电压，可以向"7"的位置旋转旋钮。相反地，如果期 望更低的输出电压，可以向"1"的位置旋转电压控制器40上的旋钮42。相 似地，可以通过旋转位置"1"和位置"7"之间的焊丝进给速度控制器38的 旋钮42来调整系统IO的焊丝进给速度，位置"1"是最低操作焊丝进给速度 (例如，75英寸每分钟)以及位置"7"为最快操作焊丝进给速度(例如，1400 英寸每分钟)。
控制器30也从触发器24 (见图1 )接收输入。如上所述，按压触发器24 激活开关以发送激活信号至控制器30。此时，由图2中的附图标记44指定的 激活或触发信号被发送至主控制电路34并且被主控制电路34接收以表示期望 操作状态。当然，当触发信号44被删除时，焊接系统IO转换为去活状态或不 操作状态。此外，主控制电路34接收来自电压感知电路46的输入，如上所述， 其在操作过程中将关于电源16(见图l)输出的级别的反馈信息提供给主控制 电路34。即，电压感知电路46感知系统10的V一OUT电压。如图所示，电压 感知电路测量阻尼(dampening)电容器48的电压。
由于这些输入，主控制电路34的逻辑电路36支配焊接系统10的不同器 件。例如，其通过开关控制电路52来支配继电器开关50。通过激活继电器开 关50，信号被发送到气阀继电器54，其通过打开或关闭气阀来激活或去活来 自屏蔽物质源22 (见图1)的屏蔽物质(例如气体)流。此外，主控制电路 34通过SCR控制电路62来控制SCR选通驱动器60。详细地，主控制电路34 的SCR控制电路62向SCR选通驱动器提供期望的点火角，并且该点火角控 制向焊接电缆18 (见图1)的输出电能。因此，通过SCR组件64路由的主电 能(丫_1>0由主变压器66限制并且路由到其被整流并且提供用于焊接系统10 的操作使用的下行。总的来说，输出电压(V_Out)提供至焊接电极用于产生 电弧，并且其量级通常通过开关SCR组件64确定，该SCR组件64至少部分
受控于电压控制输入装置40。主控制电路34也控制焊丝进给发动机68,其驱 动并调节焊丝进给器20 (见图1 )向焊接电缆18的焊丝电极的供给和供给速 率。
应该注意的是，在本讨论的过程中，将"SCR"作为用于可选地将电能提 供给下行电路，并且最终确定用于焊接的电压幅度的参考装置。虽然这些特定 固体开关的使用是本实施例的一部分，在这里可以使用其他开关装置，例如绝 缘栅、场效应晶体管(IGBT)以及潜在的进一步的装置。然而使用这些装置 通常按照此处提供的教示，尤其是在焊接操作的引弧阶段。
图3是提供给SCR的AC波形的一半的图形示例，并且提供本发明提供 的"点火角"的开闭环控制或其他控制的意义的内涵。如图3所示，波形W将 展示现有正弦形状(仅显示了整个波形周期的一半)。点火角表示时间，通常 从SCR之一位于其导通状态的随后的过零点(tz)(根据波瓣的极性)开始测 量。在半波瓣的高点提供最大电压。然而，通常在沿着波瓣的随后的斜坡执行 开关，表示为时间ts。这一点将在根据本发明的焊接的一部分引弧过程中以开 环方式选择，接下来是其后的闭环控制。
在沿着波形的选定位置或时间的SCR的开关有效地调节提供至下行整流 元件以及然后到电容器48的电压。该电容器被充电至SCR提供的电压，该电 压被略微平整或滤波(例如，通常DC波形)，并且提供至焊炬用于焊接。
应该注意的是，根据特定现在考虑的实施例，在引弧过程中提供相对高的 电压甚至最大电压，意味着点火角接近波瓣的峰值。还应该注意的是，如下所 述，即使在转换为闭环操作之后，电压的波动可以被限制在或者钳位在设定的 限制之间，其可以基于闭环点火角设定，由时间t-和t+指示。如下所述，这进 一步有利于电压控制的稳定性，并且因此有利于电弧的稳定性。
图4表示在如上所述的电路的控制下用于示例焊接系统10的操作的定时 图表。在时间to,操作者激活触发器24 (见图1),这由附图标记70表示，发 送触发信号44至控制电路并且开始坪接处理(即，电弧启动)。如上所述，按 压触发器24也激活气阀继电器54，其启动屏蔽气体流。流的启动由附图标记 72表示。然而，气体流的激活可以稍微延迟，例如和输入AC电压(V—IN) 的过零点一致。也在to, SCR选通驱动器60关闭(即，SCR处于其不导通状
态)，并且不提供输出电压(V一OUT)。结果，电压感知电路46没有感知到测 量的电压(V一MEASURED),其由附图标记76表示。此外，焊丝进给发动机 68没有被激活，因此焊丝进给速度是零并且焊丝电极距工件14的距离为最大 值(如焊机手持焊炬调节)，分别由附图标记78和80表示。
在短时间的延迟(例如，30毫秒)之后，发生在时间t，所示的事件。详 细地，在时间tp对于SCR组件64设置激活点火角(VE1)，由附图标记82 表示。如上所述，该激活点火角通常设置在AC波形的过零点的延迟的时间上 以通过对于AC波形的给定半个周期的更大的长度(即，更接近于每个半波瓣 的峰值)将SCR组件64选通为开来提供更高的输出电压(V—OUT)。此后， 随着电容器48被充电，电容器48的电压将开始增加。在这个阶段将电压设置 的更高有助于电容器48的快速充电。由附图标记86表示，电容器48将充电 直到它达到与向其施加的电压的平衡，电容器48两端的电压由电压感知电路 46测量，并且在图中由值V一MEASURED表示。此外，焊丝进给发动机68保 持去活，使得焊丝进给速度为零，并且焊接焊丝电极距工件的距离为最大，由 附图标记88和90分别表示。
应该注意的是，由SCR的受控开关在这个阶段的操作过程中提供的电压 是开环的，即，不依靠于电压反馈值V_MEASURED。应该注意的是在特定实 施例中，虽然更高的初始电压被认为有助于引弧，但是在这个初始阶段可以使 用更低的电压，例如下面讨论的减小的电压或者甚至是基于操作者设置的级 别。在本实施例中，在若干个半周期中对电容器18充电。
随后，在t,之后例如25到40毫秒的t2,主控制电路34激活焊丝进给发 动机68，开始焊丝电极的供给，如在定时图中附图标记92所表示。如图所示， 焊丝进给速度被设置为通常低于由操作者通过焊丝进给速度输入装置38设置 的值。例如，如果焊丝进给速度输入装置38被设置为"4"，然后在时间t2的 焊丝进给速度将是对应于设置"4"的速度的75%，如附图标记94指示的级 别所示。当然，在此时的焊丝进给速度可以以实际操作者输入速率设置或者以 小于或大于示例设置的75%的百分比来设置。由于焊丝进给发动机68已经在 t"敫活，开始朝向工件供给焊丝电极，因此减少二者之间的距离，如附图标记 96所示。
供给的焊丝电极和工件14一接触，在供给的焊丝电极和工件之间就产生
电弧。这个电弧由电压感知电路46感知，并且以在测量的输出电压 (V—MEASURED)中的陡降所证实，如在定时图中由附图标记100表示。当 焊丝电极接触工件14时，如附图标记102表示，其发生在时间t3,或者在测 量的输出电压(V一MEASURED)中由陡降感知不久之后，主控制电路34完 成SCR组件的点火角中的阶变，如附图标记104表示。应该注意的是如果以 这个第二开环电压设置取代上述更高的初始充电电压，应该已经选择了相同级
别的电压。实际上，如在例子中所示，焊丝电极和工件14之间的接触可以通 过监视电容器48两端的输出电压值来测量(V—MEASURED )，如在其他广泛 获知的技术中，通过监视输出电压(V—OUT),通过监视焊丝电极中的输出电 流，例如通过霍尔效应感知器来测量。作为另一个用于检测焊丝电极和工件 14的接触的技术，可以采用将阈值电压设置为例如低于系统的开路电压2V。 因此，当通过主控制电路34检测到系统的开路电压并且将其存储在存储器电 路38中时，将该阈值电压设置为低于该检测值2V的值。当检测到电压降等 于或超过该阈值时，主控制电路34得出焊丝电极已经接触工件的结论，并且 相应地调整。
在时间t3或不久之后，主控制电路为SCR组件确定秒或初始点火角 (VE2)。在示例系统10中，基于输入值或电压输入装置40的设置来建立初 始点火角，其可以通过分析经验数据和试验结果来建立。图5图形地表示点火
角和电压输入设置之间的关系，点火角被表示为从AC波形的半周期的过零点 的若干毫秒的延时。
通过例子的方式，相信对于特定焊丝电极和操作条件，输出电压(V—Out) 可以和典型输出电流级别相关联。例如，焊接系统的经验分析可以展示对于给 定的输出电流(I—Out),具有表示典型焊接条件的正常输出电压。例如，在50 安培的输出电流，期望的输出电压可以是16.5V，由以下关系获得
V一Out = 14 Volts + 0.05 (I一Out)
基于电压和电流之间的示例关系，相信可以通过在不同输出电压设置对于 固定负载操作焊接系统10来经验地建立SCR点火角关系。因此，对于在电压 控制器40
的任意给定的电压设置，具有生成期望的电压输出的对应的标称或初始点
火角。再次，图5是这个关系的图形表示，其由轨迹106表示。例如，如果在 50安培的输出电流的电压控制40被设置为"4",示例关系表示标称点火角在 AC波形的半周期的过零点之后约3.5毫秒点火，如在图6中由级别108所示。 如果被估计为线性关系，在图示例子中的轨迹106可以被简化为如下关系
时延(点火角)=6.1(毫秒)-0.6 (电压控制设置)，其中电压控制设置 如图所示在1和7之间变化。
因此，在示例系统中，如果电压控制设置是"4",在时间t3或不久之后， 系统IO将点火角调整为如上所确定的AC波形的过零点之后的大约3.5毫秒。 即使检测到电压改变(V_MEASURED)，如时间^和ts之间由向上的斜线110 表示，对于期望的间隔维持该标称或初始点火角(VE2)。即，该点火角以及 随后的SCR的电压输出均以开环形式受控。此外，即使启动了电弧也维持初 始点火角(VE2),初始的电弧由时间；和15之间的略微无规则的线段112表 示(在电极头和工件之间略微无规则改变的距离)。此外，在时间t4，其可以 是例如时间13之后4-5毫秒，主控制电路34增加焊丝进给速度，通常大于操 作者对于焊丝进给速度输入装置38设置的级别，例如是设置的焊丝进给速度 的110% (由线114表示)。维持初始点火角(VE2)至t5,其可以为例如t3 或U之后的400到500毫秒。相似地，也维持增大的焊丝进给速度直到时间t5。
以开环方式将SCR点火角维持在固定级别以及将焊丝进给速度维持在提 高的速率被认为提高要被建立的稳定电弧以及形成焊接熔池的能力。此外，前 述技术被认为减少将对于焊接产生负影响的"燃烧"的可能性。然而，值得注 意的是对于特定焊接条件，例如对于焊丝进给速度的更高的预设值(例如，在 焊丝进给速度输入装置38上的设置"6"或"7")或大半径的焊丝电极，从选 定速率的焊丝进给速度的提升可能没有益处。
在时间t5，由于电弧已经被启动了一段时间，焊接系统10进入更多"稳 定状态"条件。因此，在时间ts,示例悍接系统IO将焊丝进给速度减小到对 应于控制器设置的值，如由线段116表示。而且，在此时，因为产生的电弧是 稳定的，所以测量的电压(V—MEASURED)将相对保持为恒定，如由线段118 表示。此外，在时间t5, SCR组件64的点火角被允许从预定的初始点火角改 变，如由更大改变的线段120表示。例如，基于V—MEASURED值，点火角 可以被允许改变士1.5毫秒。即，主控制电路34可以基于由输入装置38设置的 期望的电压值和测量值(V一MEASURED)之间的比较来调整点火角，该调整 保持在由限制装置设置的范围内。然而，如果异常情况发生，例如电弧熄灭， 焊接系统可以返回至初始状态，其中点火角再次被临时钳位在预定标称或初始 点火角。即，在时间ts之后，控制变成闭环的。开环操作和闭环操作之间的转 换可以是阶跃的，但是优选地在电弧启动的这些阶段之间平滑地转换，例如通 过执行倾斜的电压转换直到获得闭环稳定状态级别。即使在闭环阶段的过程中 (即，电弧启动之后的正常焊接)，然而，依然可以将电压保持在由钳位的点 火次数确定的期望的更高和更低限制之间以避免电压的大的波动以及由此稳 定和平滑焊接操作。此外，如图4所示的各种坪丝进给速度之间的转换可以实 现为步进的，其也可以实现为倾斜的转换。
返回图6，这个图表表示包括"JOG"模式的示例实施例的操作。如果焊 接系统10达到时间ts而没有指示供给的焊丝电极接触了工件14的话，主控制 电路可以将焊丝进给速度降低为更低的值，而不管对于焊丝进给控制输入38 的设置。此外，如果系统在时间ts之后的期望周期没有感知到焊丝电极和工件 的接触，如附图标记122所示，系统10可以将自己去活，因此停止焊丝电极 的供给，使SCR组件64无效以及停止屏蔽气体流，如附图标记124所示。实 际上，如果不小心将系统开启，这个JOG模式防止焊丝电极和屏蔽物质的不 期望的浪费。可以通过释放并再次按压触发器24,例如将系统10复位，来使 系统脱离JOG模式。
最后，应该注意的是前述控制机制可以被施加到许多不同类型的焊接系 统，并对它们的控制算法或软件产生实质的改变。由此，本发明也考虑了固定 为有形的机器可读的形式的算法或代码以实现控制机制。在特定施加中这将通 常处于预配置的处理器中或载入到焊接系统中并且在焊接控制功能的执行过 程中由控制器使用。可以施加任意适合的存储器电路，并且甚至可以下载算法 以更新或改进焊机以通过改变存储在存储器中的数据来执行改进的引弧控制。 在此仅描述和显示了本发明的特定特征，本领域的普通技术人员可以进行 许多变型和改变。因此，可以理解的是附带的权利要求书覆盖所有这样的变型 和改变，其全部内容落于本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于控制焊接操作的方法，包括:在操作的初始引弧阶段以开环方式控制施加至焊接电极的电压；以及在操作的引弧阶段之后将对施加至焊接电极的电压的控制转换为闭环电压控制。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中基于操作者设置的级别在初始引弧 阶段控制电压。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中电压不仅在操作的初始引弧阶段而 且在随后通过参考提供的AC波形的过零点来控制至少一个固态开关的开关 定时而受控。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中在操作的初始引弧阶段，在电极和 工件之间产生电弧之前的第一初始阶段中将第一电压施加至焊接电极，并且在 检测到产生电弧之后施加第二较低的电压，第一和第二电压均以开环方式施 加。
5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在初始引弧阶段，在检测 到电极和工件之间的接触之前和之后分别调节处于第 一速度和更高的第二速 度的电极的焊丝进给速度。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中第一和第二进给速度是基于操作者 设置的进给速度。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中在转换为闭环电压控制之后，将施 加至焊接电极的电压保持在基于初始引弧阶段中施加的电压所设置的两个界 限之间。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中在初始引弧阶段施加至电极的电压 是从操作者提供的设置中得出的。
9. 一种用于控制焊接操作方法，包括 接收启动信号；在接收到启动信号后控制固态开关的开关来以开环形式将期望的输出电 压提供至焊接电极； 感知电极和工件之间的接触；在电极和工件之间接触后控制固态开关的开关以向焊接电极以开环方式 提供更低的第二电压；以及在操作的引弧阶段之后将施加至焊接电极的电压的固态开关的开关的控 制转换为闭环电压控制。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中固态开关装置是SCR,并且基于从 输入AC波形的过零点测量的点火角来控制SCR的开关。
11. 根据权利要求9所述方法，进一步包括，在初始引弧阶段，在检测到 电极和工件之间的接触之前和之后分别调节处于第一速度和更高的第二速度 的电极的焊丝进给速度。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中第一和第二进给速度是基于操作 者设置的进给速度。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中在转换为闭环电压控制之后，将施 加至焊接电极的电压保持在基于初始引弧阶段中施加的电压所设置的两个界 限之间。
14. 根据权利要求9所述的方法，其中在初始引弧阶段中施加至电极的电 压是从操作者提供的设置中得出的。
15. —种焊接系统，包括 焊接电极焊丝的源； 电源；焊炬，通过焊接电缆连接至焊接焊丝电极的源，悍炬控制在焊接操作过程 中电极焊丝向工件的进给；以及控制器，用于调节电源的操作以通过焊炬向电极焊丝施加电能，该控制器 被配置用于在揭:作的初始引弧阶段以开环方式控制施加至电极焊丝的电压，并 且在操作的引弧阶段之后将施加至电极焊丝的电压的控制转换为闭环电压控 制。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中基于操作者设置的级别在初始引 弧阶段控制所述电压。
17. 根据权利要求15所述的系统，其中电源包括多个固态开关，并且其 中控制器被配置用于控制不仅在操作的初始引弧阶段中而且在随后通过参考提供的AC波形的过零点来控制至少一个固态开关的开关定时而受控的电压。
18. 根据权利要求15所述的系统，其中在转换为闭环电压控制之后，将 施加至焊接电极的电压保持在基于初始引弧阶段中施加的电压所设置的两个 界限之间。
19. 一种有形的、机器可读的存储器存储用于执行焊接操作的指令，包括 在操作的初始引孤阶段以开环方式控制施加至焊接电极的电压；以及 在操作的引弧阶段之后将对施加至焊接电极的电压的控制转换为闭环电压控制。
20. —种有形的、机器可读的存储器存储用于执行焊接操作的指令，包括 在接收到启动信号后控制固态开关的开关来以开环方式将期望的输出电压提供至焊接电极；以开环方式提供更低的第二电压；以及在操作的引弧阶段之后将施加至焊接电极的电压的固态开关的开关的控 制转换为闭环电压控制。
全文摘要
用于控制焊接操作的系统在操作的初始引弧阶段提供施加至焊丝电极的电压的开环控制。该电压可以基于操作者设置的电压。焊丝进给速度可以在相同的周期内变化。该电压可以改变，但在电极和工件的初始接触之后依然开环受控。从开环到闭环的控制转换在引弧阶段之后，其可以是固定间隔或基于各种因素的可变间隔。然后发生闭环电压控制，其中电压可以被限制为基于初始开环电压的值。该电压可以由SCR点火角的控制来调整，例如参考输入AC波形的过零点。
文档编号B23K9/067GK101374624SQ200780003438
公开日2009年2月25日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年4月27日
发明者伯纳德·J.·沃格尔, 肯尼斯·A.·斯坦泽尔 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司