具有自动焊丝缩回的焊接设备的制作方法
【专利摘要】一种提供焊接设备（100)的方法以及实现所描述的方法的焊接系统，所述焊接设备（100)被配置来供应焊丝（136)到焊枪（130)。所述焊枪(130)具有触发器（134)和开口部分，当所述触发器（134)被激活时所述焊丝（136)从所述开口部分延伸。所述方法还具有带有使用者界面（126)的计算机，所述使用者界面（126)包括自动丝缩回程序，所述程序至少基于以下参数中的一个动态地调节焊丝（136)缩回的量：焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。所述程序监控所述焊枪（130)并且确定何时所述触发器(134)被禁用。
【专利说明】具有自动焊丝缩回的焊接设备
[0001]本申请是2012年2月10日递交的序号为N0.13/370，652的待审定专利申请的部分继续申请，所述序号为N0.13/370,652的待审定专利申请是2010年12月14日递交的序号为N0.12/967, 667的带审定专利申请的部分继续申请，所述专利申请全部通过引用被并入本文。
【技术领域】
[0002]本文描述的发明总地涉及用于手动焊接设备的自动丝缩回方法。此外，本发明涉及改造或修改焊接设备来包括自动丝缩回方法。
【背景技术】
[0003]焊接设备被配置来由焊接者和其他人员操作。通常，这种焊接设备包括焊丝送进器，当焊接者(例如通过挤压触发器或通过踩下脚踏踏板)激活焊枪触发器时，所述焊丝送进器将焊丝推进到焊枪。焊接之后，焊丝的突出端(pointed end)从焊枪的导电嘴延伸，有可能使焊接者和其他人员暴露于潜在不安全的状况。
【发明内容】
[0004]鉴于现有焊接设备的前述问题和不足之处，本申请描述一种系统和方法来克服这些不足之处。
[0005]通过根据权利要求1所述的自动丝缩回方法、根据权利要求6所述的方法、根据权利要求13所述的提高焊接操作安全性的方法、根据权利要14所述的用于焊接操作的方法以及根据权利要求15、16和17所述的焊接系统解决上述问题。本发明的进一步实施方案是从属权利要求的主题。在本发明的一个方面，描述这样的自动丝缩回方法，所述方法至少包括以下步骤:提供手动焊接设备，所述手动焊接设备具有至少一焊接电源、被配置来供应焊丝的丝送进器以及具有触发器和开口部分的焊枪，所述焊丝从所述开口部分延伸；提供具有缩回延迟时间的自动丝缩回程序；配置所述手动焊接设备来包括自动丝缩回程序；监控何时触发器被启用来使焊丝从丝送进器延伸到所述开口部分，并且使所述焊丝延伸到所述焊枪的所述开口部分之外；确定当所述触发器被禁用时的第一时间量；确定何时所述第一时间量至少等于所述缩回延迟时间，其中在所述第一时间量期间所述触发器被禁用；以及至少部分地将所述焊丝缩回到所述焊枪的所述开口部分中一缩回距离或达一缩回时间，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间(burnback time)。第一时间量即延迟时间是典型地基于历史操作者焊接特性的使用者限定的时间量，并且对于每个焊接操作来说可以是唯一的。第二时间量即缩回时间是基于所采用的焊接操作的特性的动态调节值。缩回的量是从导电嘴到工件距离(“CTWD”)的至少部分缩回，并且根据焊接操作的特性和焊枪的配置可以导致在焊枪尖端内的完全缩回，或者本质上与焊枪尖端共同延伸，或者甚至部分地延伸超出焊枪尖端但是在小于焊接期间的CTWD的距离处。
[0006]应该理解的是，尽管在本专利申请中术语“触发器”被采用，它意图来包括脚踏踏板操作，其中激活机构没有物理地呈现在焊枪本体上。
[0007]在本发明的另一方面，描述这样的方法，所述方法至少包括以下步骤:提供被配置来供应焊丝到焊枪的手动焊接设备，其中所述焊枪具有触发器和开口部分，当所述触发器被激活时所述焊丝从所述开口部分延伸；提供具有使用者界面的计算机，所述使用者界面包括自动丝缩回程序；监控所述焊枪；在所述监控步骤期间确定何时所述触发器是在被启用或被禁用的位置；在确定所述触发器是在被禁用的位置之后使用所述自动丝缩回程序执行比较，以指示何时满足第一条件；以及在所述比较的步骤之后，至少部分地缩回所述焊丝，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0008]在本发明的仍又另一方面，描述这样的方法，使用采用触发器来推进焊丝的焊炬以提高焊接操作的安全性，所述方法包括以下步骤:按下所述触发器来推进所述焊丝以发起焊接操作；释放所述触发器来停止所述焊丝的所述推进；检测所述触发器是在释放的位置；等候第一段时间；将所述第一段时间与预定的等候时间相比较；当所述第一段时间超出所述预定的等候时间时至少部分地缩回所述焊丝；以及继续所述至少部分地缩回的步骤达第二段时间，所述继续所述至少部分地动态地缩回步骤的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0009]在本发明的进一步的方面，描述这样的焊接系统，所述焊接系统至少包括以下部分:焊接电源；丝送进器；焊枪，所述焊枪与所述丝送进器可操作地通信，所述焊枪具有控制所述丝送进器的装置；丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器可操作地通信，所述丝缩回程序包括:用来确定何时所述控制所述丝送进器的装置已经将信号传递到所述丝送进器来停止送进所述焊丝的检测装置；用来测量在停止送进所述焊丝的所述信号和预设时间之间的经过时间(elapsed time)的比较器；以及在所述比较器确定所述经过时间已经超出预设时间之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器来至少部分地缩回所述焊丝，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0010]在本发明的仍进一步的方面，描述这样的焊接系统，所述焊接系统至少包括以下部分:焊接电源；丝送进器；焊枪，所述焊枪与所述丝送进器可操作地通信，所述焊枪具有控制所述丝送进器的装置；丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器可操作地通信，所述丝缩回程序包括:用来确定何时所述控制所述丝送进器的装置已经将信号传递到所述丝送进器来停止送进所述焊丝的检测装置；以及在预定的时间后到所述丝送进器的所述信号停止送进所述焊丝之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器来至少部分地缩回所述焊丝，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0011]尽管焊接停止延迟是典型地优选的，它不总是必要的并且本发明包含使用采用触发器来推进焊丝的焊炬的工艺，包括以下步骤:按下所述触发器来推进所述焊丝以发起焊接操作；释放所述触发器来停止所述焊丝的所述推进；检测所述触发器是在释放的位置；在检测到所述触发器是在释放的位置之后至少部分地缩回所述焊丝；以及所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0012]与上面结合，描述这样的系统，其中焊接系统包括:焊接电源；丝送进器；焊枪，所述焊枪与所述丝送进器可操作地通信，所述焊枪具有控制所述丝送进器的装置；丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器可操作地通信，所述丝缩回程序包括:用来确定何时所述控制所述丝送进器的装置已经将信号传递到所述丝送进器来停止送进所述焊丝的检测装置；以及在所述丝送进器已经停止送进所述焊丝之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器来至少部分地缩回所述焊丝，所述丝缩回程序基于以下参数中的至少一个动态地缩回近似焊条突出距离的一距离:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
[0013]同样在本发明的范围中的是安置这样的焊接设备的方法，所述焊接设备不具有自动丝缩回程序并且提供用于修改焊接设备从而自动丝缩回程序被启用的装置。
[0014]当阅读附图、具体描述和所附权利要求时，本发明的这些和其他目的将会是明显的。
[0015]附图简要说明
[0016]本发明在特定部分和各部分的布置方面可以具有具体形式，本发明的优选实施方案将在说明书中被详细描述并且在附图中被图示说明，附图构成本发明的一部分，并且在附图中:
[0017]图1是焊接设备的立体视图；
[0018]图2是图1的焊枪的侧视图；
[0019]图3a-图3c是通过图2的喷嘴的放大的截面视图；
[0020]图4a-图4c是另一喷嘴实施方案的放大的截面视图；
[0021]图5a-图5c是又另一喷嘴实施方案的放大的截面视图；
[0022]图6a-图6c是可替换的焊枪的导电嘴的侧视图；
[0023]图7是图示说明自动丝缩回方法的一个实施方案的流程图；
[0024]图8是图示说明用于修改焊接设备的方法的流程图；以及
[0025]图9是导电嘴到工件距离(“CTWD”)和焊条突出(“ES0”)的图示说明；
[0026]图10是焊丝送进速度(WFS-英寸每分钟)、导电嘴到工件距离(“CTWD”)和焊接电流之间的关系的图示描述。
【具体实施方式】
[0027]现在将出于图示说明在递交本专利申请时 申请人:已知的最佳模式的目的，描述实施本发明的最佳模式。实施例和附图仅仅是示例性的而不意味着要限制本发明，本发明通过权利要求的范围和精神来衡量。如本文所使用的，以下术语将具有以下含义。
[0028]术语“导电嘴到工件距离”或“CTWD”意味着导电嘴端部(即如图9中所图示说明的144a)和焊缝部位处工件的水平面之间的距离。
[0029]术语“焊条突出”或“ES0”，如图9中所图示说明的，意味着导电嘴端部(即144a)和焊条(136)的末端尖端之间的距离。
[0030]术语“靠近”意味着从喷嘴末端或导电嘴末端的水平面不多于大约0.125英寸的测量偏差。
[0031]现在参照附图，其中示出的内容仅是出于图示说明本发明的优选实施方案的目的而不是出于限制本发明的优选实施方案的目的，如图1中所图示说明的，焊接设备100包括焊接电源102、丝送进器104以及气体供应器106。焊接电源102包括电力线缆108、控制线缆110以及电源供应器线缆(未示出)。电力线缆108包括连接到工件的地线和夹子112以及被配置来连接到丝送进器104的电力线缆114。控制线缆110可以被配置来连接到丝送进器104。在另一实施方案(未示出)中，控制线缆110可以被配置为无线的。理解的是，焊接电源102、电力线缆108以及控制线缆110可以具有适合于供应电力和焊接控制到焊接设备100的任何配置。
[0032]在图1中进一步图示说明，气体管道116和调节器118被配置来将气体供应器106连接到丝送进器104。气体供应器106可以包括惰性气体、活性气体或者二者的组合，包括但不限于，氩、氦、二氧化碳、氩和氦、氩和氢以及其他气体组合。在另一实施方案(未示出)中，焊接设备100使用这样的焊丝，所述焊丝覆有当被燃烧时形成气体保护的材料，因此在所有的实施方案中，气体供应器可以不是必需的。理解的是，气体供应器可以为被配置来保护焊缝不受大气影响的任何气体或者气体的组合。
[0033]如图1中所示，丝送进器104可以包括壳体120、传动箱122、丝卷筒组件124以及使用者界面126。从传动箱122延伸的是软管128，软管128被配置来连接到焊枪130。壳体120可以被连接到使用者界面126和传动箱122。此外，从焊接电源102延伸的控制线缆110和电力线缆114以及从气体供应器106延伸的气体管道116被配置来连接到壳体120、传动箱122以及软管128。传动箱122包括至少多个辊(未示出)和丝导引件(未示出)，该多个辊推进并且缩回焊丝(未示出)，该丝导引件控制焊丝。理解的是，丝送进器104可以具有适合于接收气体供应、电源供应以及焊接控制的任何配置。
[0034]在传动箱122和焊枪130之间延伸的是这样的软管128，该软管128可操作地连接焊丝和丝管道、气体线路(如果要求的话)以及焊枪触发器开关连接。在另一实施方案(未示出)中，如上所论述的，软管128不包括气体线路。在又另一实施方案(未示出)中，软管128可以包括控制线缆，该控制线缆被配置来连接焊枪130到下述中的至少一个:焊接电源102、丝送进器104以及气体供应器106。软管128可以具有被配置来包括焊丝、气体软管以及开关连接的任何直径和长度。软管128由适合于焊接环境的任何材料制成。理解的是，软管128和焊枪130可以具有适合于将焊丝、焊接气体以及控制通过软管提供并且到达焊枪的任何配置。
[0035]在焊接设备100的图示说明的实施方案中，使用者界面126包括下述中的至少一个:控制系统、具有足够的处理能力来实现和/或运行软件程序和设置程序的计算机(可选地至少为CPU)。例如，焊接设备100上的使用者界面126包括自动丝缩回程序，该自动丝缩回程序被配置来使丝送进器104上的传动箱122反向，因此暴露的焊丝(未示出)至少部分地从焊枪的开口部分或端部缩回。自动丝缩回程序被设计来防止焊接者暴露于焊丝的潜在尖端(sharp end),该焊丝的潜在尖端可能会突出或延伸超过焊枪130的开口部分或端部。自动丝缩回程序可以为密码保护的，从而监督者和其他管理人员可以保持对自动丝缩回程序的控制。
[0036]在本专利申请中所描述的本发明的一个初始实施方案中，自动丝缩回程序比较在焊接者中断焊接设备100的使用超过一预定的第一时间量和一旦符合和/或超出预定的延迟时间之间的时间延迟，自动丝缩回程序至少部分地将焊丝从焊枪的开口部分或端部缩回达一第二时间量(反向时间)。例如，使用者界面126包括缩回延迟时间被设定的第一设置以及焊丝缩回时间被设定的第二设置。在进行这些设置之后，如果焊接者中断设备的使用达一多于或等于指定的第一时间量的时间量，丝送进器使焊丝缩回达一第二时间量(或等同于下面所图示说明的距离)。
[0037]在本专利申请中所描述的本发明的另一初始实施方案中，当焊接者中断焊接设备100的使用超过一第一延迟时间量时，自动丝缩回程序被配置来使焊丝从焊枪的开口部分或端部缩回一预先确定的且固定的距离。例如，使用者界面126包括缩回延迟时间被设定的第一设置以及缩回距离被设定的第二设置。
[0038]在本专利申请中所描述的本发明的又另一初始实施方案中，一旦焊接者中断焊接设备100的使用超过一第一时间量，则自动丝缩回程序被配置来至少部分地使焊丝从焊枪的开口部分或端部缩回，直到传感器系统(未示出)指示焊丝的端部处于焊枪130中的安全区域(未示出)。例如，自动丝缩回程序使焊丝缩回，直到传感器被激活，其中传感器指示焊丝的端部被包含在喷嘴、导电嘴(未示出)或者喷嘴和导电嘴二者中。用于焊接设备的自动丝缩回方法将在下面被进一步论述。理解的是，使用者界面和自动丝缩回程序可以以任何方式来配置，从而焊接设备中的焊丝的端部至少部分地缩回到焊枪的一部分中，例如，导电嘴和喷嘴，因此焊接者不会暴露于潜在的尖锐焊丝。
[0039]如图2中所示的，软管128被配置来连接到焊枪130，靠近焊枪手柄132。手柄132上的触发器134被配置来将焊丝136从丝送进器的传动箱(未示出)推进通过软管128和手柄132，并且进一步沿着颈部138和喷嘴140推进。喷嘴140被配置来可移除地附接到颈部138。此外，触发器134可以被配置来控制焊接保护气体。例如，当焊接者致动触发器134时，焊丝136从喷嘴140延伸并且焊丝保护气体围绕焊丝(即，将触发器从默认未激活的位置移动到激活的位置，所述默认未激活的位置典型地具有完全延伸的触发器，所述激活的位置典型地具有完全或至少部分被按下的触发器)。在另一实施方案(未示出)中，颈部138可以具有更长或者更短的长度并且可以以与图2中所示的内容不同的角度弯曲。理解的是，焊枪130可以具有适合于焊接者控制焊丝的推进和焊接保护气体的供应的任何配置。
[0040]在一个实施方案中，如在图2中所图示说明的喷嘴140包括绝缘突出部分(boss) 142，绝缘突出部分142被配置来防止热和电接触从喷嘴140传递到下述中的至少一个:颈部138和焊枪手柄132。在喷嘴140之内，导电嘴144被配置来可移除地附接到颈部138。导电嘴144进一步被配置来沿着喷嘴140的中心导引焊丝136并且允许焊接气体从气体通道146离开，以保护焊丝136不受周围环境影响。在另一实施方案(未示出)中，焊枪包括手柄132、触发器134、颈部138、导电嘴144以及气体通道146。在这种配置中，焊枪130不包括喷嘴140。理解的是，喷嘴140可以具有适合于焊接者控制焊丝和焊接保护气体的供应的任何配置。
[0041]图3a-图3c是图2的喷嘴140的放大的截面视图，其中导电嘴144被配置为在喷嘴140的端部140a中。图3a-图3c系列图示说明当使用自动丝缩回程序时焊接设备100如何被配置来操作的实施例。出于该实施例的目的，图3a示出在焊接者使用焊接设备100之前初始焊接状况的喷嘴140的截面。图3a示出具有从导电嘴144延伸的焊丝136的喷嘴140，其中焊丝136和导电嘴144完全在喷嘴140的端部140a中。图3b示出在焊接者使用焊接设备100之后的喷嘴截面。如在图3b中所示的，焊丝136延伸超过喷嘴140的端部140a，使焊接者潜在地暴露于焊丝136的端部。如图3c中所图示说明的，通过经由使用者界面126启用自动丝缩回程序，焊接设备100被配置来当焊接者停止焊接达指定时间量时，使焊丝136的端部在喷嘴140的端部140a中自动缩回。例如，如果焊接者停止焊接达20秒，则自动丝缩回程序将会使焊缩回丝，因此使其不会暴露于焊接者。在另一实施方案(未示出)中，喷嘴和导电嘴可以长于或者短于图3a-图3c中所图示说明的内容。理解的是，焊接设备100可以利用自动丝缩回程序来配置，从而当焊接者停止焊接达指定时间量时，焊丝至少在喷嘴140的端部140a中缩回。上面提到的时间仅仅是出于示例性的目的，更长和更短的时间段都在本发明的范围内。尽管焊丝136的完全缩回被图示说明，本发明包含这样的实施方案，其中焊丝仅部分地从图3b中所图示说明的它的延伸状态缩回。在本发明的这个方面，焊丝仍可以延伸超出端部140a，但没有远至图3b中所图示说明的位置。
[0042]图4a_图4c为图2的喷嘴140的放大截面视图，其中导电嘴144被配置来延伸通过喷嘴140的端部140a。与上面图3a-图3c系列类似的，图4a_图4c系列图示说明当使用自动丝缩回程序时焊接设备100如何被配置来操作的实施例。同样地，出于该实施例的目的，图4a示出在焊接者使用焊接设备100之前初始焊接状况的喷嘴140的截面。图4a示出喷嘴140和导电嘴144，其中焊丝没有从导电嘴144延伸并且导电嘴144延伸通过喷嘴140的端部140a。图4b不出在焊接者使用焊接设备100之后的嗔嘴截面。如在图4b中所示的，焊丝136从导电嘴144的端部延伸，将焊接者潜在地暴露于焊丝136的端部。如在图4c中所图示说明的，通过经由使用者界面126启用自动丝缩回程序，焊接设备100被配置来当焊接者停止焊接达指定时间量时，使焊丝136的端部在导电嘴144的端部中自动缩回。在另一实施方案(未示出)中，导电嘴可以长于或短于图4a-图4c中所图示说明的内容。以与图3a-图3c相关联的描述一致的方式，焊丝136的全部缩回是不要求的，但是从图4b中所图示说明的描述至少部分的缩回是要求的。
[0043]图5a-图5c是图2的喷嘴140的另一实施方案的放大截面视图,其中导电嘴144被配置为在喷嘴140的端部140a中。此外，喷嘴包括至少一个传感器148，所述至少一个传感器148被配置来指示焊丝136的位置。至少一个传感器可以包括下述接近传感器中的至少一种:机械、电气、光学、激光、超声等。图5a-图5c系列图示说明当在具有至少一个传感器的情况下使用自动丝缩回程序时焊接设备100如何被配置来操作的实施例。图5a示出在焊接者使用焊接设备100之前初始焊接状况的喷嘴140的截面。图5a示出喷嘴140和导电嘴144，其中焊丝没有从导电嘴144延伸并且至少一个传感器148没有感测到焊丝136。图5b示出在焊接者使用焊接设备100之后的喷嘴截面。如图5b中所示的，焊丝136延伸超过喷嘴140的端部和导电嘴144，使焊接者潜在地暴露于焊丝136的端部。通过经由使用者界面126启用自动丝缩回程序，焊接设备100被配置来在焊接者停止焊接时使焊丝136的端部在嗔嘴140的端部140a中自动缩回。如在图5c中图不说明的，焊丝将缩回直到焊丝激活至少一个传感器148，指示焊丝的端部在喷嘴140中或者在导电嘴144中。在另一实施方案(未示出)中，导电嘴可以长于或者短于图5a-图5c中所图示说明的内容。在又另一实施方案(未示出)中，传感器148的数目可以为比图5a-图5c中所图示说明的数目少或多的数目。与之前的附图相关联的讨论一致，全部缩回是不要求的，但是从图5b中所图示说明的完全延伸的位置至少部分的缩回是本发明的一方面。
[0044]图6a_图6c是可替换的焊枪的导电嘴144的侧视图，其中焊枪(未示出)不包括喷嘴，因此整个导电嘴144是被暴露的。图6a-图6c系列图示说明当使用自动丝缩回程序时，焊接设备100如何被配置来操作的实施例。图6a示出在焊接者使用焊接设备100之前初始焊接状况的导电嘴144的侧视图。图6a示出其中焊丝没有从暴露的导电嘴144延伸。图6b示出在焊接者使用焊接设备100之后导电嘴144的侧视图。如在图6b中所示的，焊丝136从导电嘴144的端部延伸，将焊接者潜在地暴露于焊丝136的端部。如图6c中图示说明的，通过经由使用者界面126启用自动丝缩回程序，焊接设备100被配置来当焊接者停止焊接达指定时间量时，使焊丝136的端部在导电嘴144的端部中自动缩回。在另一实施方案(未示出)中，与之前的讨论一致，导电嘴可以长于或短于图6a-图6c中所图示说明的内容。
[0045]图7是图示说明用于焊接设备100的自动丝缩回方法700的一个实施方案的流程图。如图7中所示的，在702焊接设备被配置来通电。在704，具有自动丝缩回程序的计算机确定使用者是否试图通过使用者界面或计算机进入设置菜单。如果在704使用者正试图进入设置菜单，则在可选的706计算机确定设置菜单是否被锁定。如果在可选的706设置菜单被锁定，则在708计算机确定使用者是否输入正确的密码。如果设置菜单被锁定并且使用者没有输入正确的密码，则在710计算机阻止存取设置参数并且将先前的使用者界面选项返回给使用者。如果设置菜单被锁定并且使用者确实输入了正确的密码，则在712计算机允许使用者存取设置参数来启用或禁用自动丝缩回程序。在使用者启用或禁用自动丝缩回程序和任何相关的参数之后，在714计算机将先前的使用者界面选项返回给使用者。例如，使用者可以调节下述参数中的至少一个，包括:缩回延迟时间、缩回时间、缩回距离以及接近传感器参数。
[0046]如果在704使用者不试图进入设置菜单，则在716计算机确定焊枪触发器是否被启用。如果焊枪触发器没有被启用并且焊接设备具有电力，则在718计算机等候直到焊枪触发器被启用或者使用者试图进入设置菜单。如果在716焊枪触发器被启用，则在720丝送进器启动并且焊接电源供应电力。在722，计算机确定焊枪触发器是否被禁用。如果焊枪触发器没有被禁用，则在724计算机监控焊枪触发器。当在722焊枪触发器被禁用时，在726计算机确定焊接电弧是否被熄灭。如果在726焊接电弧没有被熄灭，则在728计算机监控焊接电弧。
[0047]当在726焊接电弧被熄灭时，计算机追踪等候时间延迟，并且在730确定等候时间延迟是否大于在使用者界面中设定的缩回延迟时间。例如，缩回延迟时间可以为大于零的任何时间。如果等候时间延迟小于使用者界面中设定的缩回延迟时间，则计算机继续监控等候时间延迟。如果等候时间延迟至少等于使用者界面中设定的缩回延迟时间，则在732计算机查看焊枪触发器是否被启用。如果在732焊枪触发器被启用，则在720丝送进器启动并且焊接电源供应电力。如果在732焊枪触发器没有被启用并且等候时间延迟至少等于在使用者界面中设定的缩回延迟时间，则在734自动丝缩回程序基于使用者界面参数缩回焊丝。例如，焊丝可以缩回达一时间量或者指定距离。在736，计算机确定焊枪触发器是否被启用。如果在736焊枪触发器被启用，则在720丝送进器启动并且焊接电源供应电力。如果在736焊枪触发器没有被启用，则在738计算机返回704处的方法开始阶段。重要的是注意，在缩回延迟时间期间激活触发器是可能的，这会重启焊接操作，好像焊枪触发器在732被采用。在重启焊接之前等候完全缩回延迟时间段是不必需的。
[0048]在所述方法的另一实施方案中，计算机针对过量电流或转矩监控丝送进器上的传动箱驱动马达，其中过量电流或转矩可以指示与自动丝缩回方法相关的问题。在任何情况下，必须理解的是，使用自动丝缩回方法700的焊接设备100可以被这样配置，以致当焊接者停止焊接达指定时间量时，焊丝至少在喷嘴140的端部140a或导电嘴144中缩回。
[0049]在用于焊接设备100的自动丝缩回方法700的又另一实施方案(未示出)中，方法700包括下述方法步骤中的至少一个。如果焊枪触发器被启用，则丝送进器启动并且焊接电源供应电力。计算机被配置来确定焊枪触发器是否被禁用。如果焊枪触发器没有被禁用，则计算机监控焊枪触发器。可替换地，当焊枪触发器被禁用时，计算机确定焊接电弧是否被熄灭。如果焊接电弧没有被熄灭，则计算机监控焊接电弧。一旦焊接电弧被熄灭，则计算机被配置来追踪等候时间延迟并且确定等候时间延迟是否大于使用者界面中设定的缩回延迟时间。如果等候时间延迟小于使用者界面中设定的缩回延迟时间，则计算机继续对等候时间延迟进行计数。如果等候时间延迟至少等于使用者界面中设定的缩回延迟时间，则计算机查看焊枪触发器是否被启用。如果焊枪触发器被启用，则丝送进器启动并且焊接电源供应电力。如果焊枪触发器没有被启用并且等候时间延迟至少等于使用者界面中设定的缩回延迟时间，则自动丝缩回程序缩回焊丝。关于在缩回延迟时间段期间重启焊接操作的能力，类似的说明是可适用的。
[0050]图8是图示说明用于改造或修改焊接设备的自动丝缩回方法的一个实施方案的流程图。如在图8中所示的，在802，不具有自动丝缩回程序的焊接设备被安置。在804，已经被制造或销售的焊接设备利用自动丝缩回程序被改造或修改。例如，下述中的至少一个被增加到焊接设备或者在焊接设备中被修改，包括:软件程序、硬件、继电器、印刷电路板、线束、使用者界面等。
[0051]计算机或可以包括具有自动丝缩回程序的计算机的使用者界面126图示说明支持本文描述的系统和方法(包括上述方法700和800)的一种可能的硬件配置。为了提供本发明的各方面的附加上下文内容，下面的论述意图提供本发明的各方面可以被实施的适合的计算环境的简要的大体描述。本领域中的技术人员将会想到的是，本发明还可以结合其他程序模块被实施和/或被实施为硬件和软件的组合。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例行程序、程序、部件、数据结构等。
[0052]此外，本领域的技术人员将理解的是，创新的方法可以利用其他计算机系统配置来实践，包括单处理器或者多处理器计算机系统、迷你计算机、主机计算机以及个人计算机、手持计算设备、基于微处理器或者可编程的消费性电子产品等，前述中的每个可以被可操作地耦合到一个或更多个相关联的设备。本发明的图示说明的方面还可以在由通过通信网络链接的远程处理设备执行特定任务的分布式计算环境中实践。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器储存设备二者中。
[0053]与自动丝缩回程序相关联的使用者界面126可以使用示例性环境来实施本发明的各方面，包括计算机，其中计算机包括处理单元、系统存储器以及系统总线。系统总线耦合系统部件，包括但不限于，系统存储器到处理单元。处理单元可以为各种商业上可获得的处理器中的任一种。双微处理器和其他多处理器架构也可以被用作处理单元。
[0054]系统总线可以为若干总线结构类型中的任一种，包括使用各种各样的商业上可获得的总线架构中的任一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线和局部总线。系统存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。基本输入输出系统(B1S)被储存在ROM中，该基本输入输出系统包含例如在启动期间帮助在计算机内的元件之间传送信息的基本例行程序。
[0055]计算机或可以包括具有自动丝缩回程序的计算机的使用者界面126可以进一步包括硬盘驱动器、磁盘驱动器(来例如从可移动的盘读取或写入可移动的盘)以及光盘驱动器(来例如读取CD-ROM盘或者从其他光学介质读取或写入其他光学介质)。计算机或可以包括具有自动丝缩回程序的计算机的使用者界面126可以包括至少某些形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以为能够被计算机访问的任何可用的介质。以实施例而非限制的方式，计算机可读介质可以包括计算机储存介质和通信介质。计算机储存介质包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和非可移动介质，来进行信息(例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的储存。计算机储存介质包括，但不限于，RAM、R0M、EEPR0M、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他磁储存器设备，或者可以被用来储存所需信息并且可以通过使用者界面126访问的任何其他介质。
[0056]通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制的数据信号(例如载波或其他传输机制)中的其他数据并且包括任何信息传递介质。术语“调制的数据信号”是指这样的信号，所述信号使其特征的一个或更多个以这样的方式被设定或改变，从而编码所述信号中的信息。以实施例而非限制的方式，传输介质包括有线介质(例如有线网络或直线连接)以及无线介质(例如声学的、RF、红外的以及其他无线介质)。上述的任何内容的组合也应该被包括在计算机可读介质的范围中。
[0057]许多程序模块可以被储存在驱动器和RAM中，包括操作系统、一个或更多个应用程序、其他程序模块以及程序数据。计算机或使用者界面126中的操作系统可以为许多商业上可获得的操作系统中的任一个。
[0058]此外，使用者可以通过键盘和定位设备(例如，鼠标)将命令和信息输入到计算机中。其他输入设备可以包括麦克风、IR远程控制、轨迹球、笔输入设备、操纵杆、游戏板(game pad)、数字化书写板、碟状卫星信号接收器(satellite dish)、扫描仪等。这些和其他输入设备通常通过耦合到系统总线的串行端口接口连接到处理单元，但是可以通过其他接口进行连接，例如并行端口、游戏端口、通用串行总线(“”8”)、11?接口和/或各种无线技术。监控器或其他类型的显示设备也可以通过接口(例如，视频适配器)连接到系统总线。可视输出还可以通过远程显示网络协议来实现，例如远程桌面协议(Remote DesktopProtocol)、VNC、X-窗口系统(X-Window System)等。除了可视输出之外,计算机一般包括其他外围输出设备，例如扬声器、打印机等。
[0059]显示器可以与使用者界面126 —起使用，来呈现以电子方式从处理单元接收的数据。例如，显示器可以为以电子方式呈现数据的IXD、等离子体、CRT监控器等。可替换地或者除此之外，显示器可以以硬拷贝格式(例如，打印机、传真、绘图机等)呈现接收到的数据。显示器可以以任何颜色呈现数据并且可以经由任何无线或硬接线协议和/或标准从使用者界面126接收数据。
[0060]计算机可以使用到一个或更多个远程计算机(例如，一或多个远程计算机)的逻辑和/或物理连接在联网的环境下进行操作。该一或多个远程计算机可以为工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、基于微处理器的娱乐设备、对等装置或者其他常见网络节点，并且通常包括关于计算机描述的元件中的许多或全部。所描绘的逻辑连接包括局域网络(LAN)和广域网络(WAN)。这样的联网环境在办公室中、企业级计算机网络、内部网和因特网下是司空见惯的。
[0061]当在LAN联网环境下使用时，计算机通过网络接口或适配器连接到局部网络。当在WAN联网环境下使用时，计算机通常包括调制解调器或在LAN上连接到通信服务器，或者具有用于在WAN(例如因特网)上建立通信的其他装置。在联网的环境下，关于计算机描绘的程序模块或者其部分可以被储存在远程存储器储存设备中。将理解的是，本文描述的网络连接是示例性的并且可以使用在计算机之间建立通信链接的其他手段。
[0062]如上文所讨论的，缩回时间或距离是基于典型地通过使用者界面126的使用者输入被固定到软件缩回程序。然而，尽管这表征相对于先前技术的进步，但是基于焊丝尺寸和/或焊丝速度和/或平均电流的动态缩回时间(或动态缩回距离)提供更优的解决方案。正如前述的解决方案，缩回时间和/或距离不要求焊丝尖端被完全缩回，但仅在焊接操作中断时从它的完全延伸的距离缩回至少一些距离。
[0063]如图10所图示说明的，固定的缩回时间和/或固定的缩回距离不适合改变导电嘴到工件距离的变化。动态的解决方案，所述动态的解决方案考虑以下中的至少一个(即，电弧电流、焊丝尺寸、焊丝速度、返烧时间和/或过程末端(process tip))来确定从焊枪的开口部分突出的焊丝的量，(或者至少上面参数的组合)提供静态的解决方案不可获得的优点。当焊接操作停止时不管焊丝突出位置(ESO)如何，焊丝优选地缩回到它被安置在靠近焊枪尖端或者在导电嘴和喷嘴之间的点。如果焊丝缩回太远，下一焊接可以被延迟直到获得合适的导电嘴到工件的距离。如果焊丝没有缩回足够的远，焊丝将从焊枪组件突出一距离，所述距离可以不获得本发明的所有安全性方面。图10还图示说明针对给定直径的焊丝在各种焊丝送进速率的焊接电流和导电嘴到工件距离之间的交互性。这种关系可以针对变量的任何组合来限定，说明焊接材料差异的影响。缩回量可以采用基于通过图10所表征的曲线的数学等式或通过从数据表的值插值或其组合。
[0064]进一步利用图10作为图示说明的非限制性实施例，假设正确的焊接程序被采用，使用者在200安培的平均焊接电流处焊接并且使用300英寸/分钟的焊丝送进速率将会使软件自动地确定平均导电嘴到工件的距离将会是大约1.125"。因此，大约1-1.125英寸之间的缩回距离对于缩回距离来说是合适的，在焊接操作完成之后以及任何随后的与焊接尖端的接触，大约0.125英寸的焊条突出不足以穿透焊接者的衣服。
[0065]尽管已经参照某些实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，可以进行各种改变并且等同方案可以被替代，而不偏离本发明的范围。另外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适用于本发明的教导，而不偏离其范围。因此，并不意图将本发明限于所公开的特定实施方案，本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
[0066]参考编号:
[0067]100焊接设备148传感器
[0068]102电源700方法
[0069]104丝送进器702步骤
[0070]106气体供应器704步骤
[0071]108电力线缆706步骤
[0072]110控制线缆708步骤
[0073]112夹子710步骤
[0074]114电力线缆712步骤
[0075]116气体管道714步骤
[0076]118调节器716步骤
[0077]120壳体718步骤
[0078]122传动箱720步骤
[0079]124卷筒组件722步骤
[0080]126使用者界面724步骤
[0081]128软管726步骤
[0082]130焊枪728步骤
[0083]132焊枪手柄730步骤
[0084]134触发器732步骤
[0085]136焊丝734步骤
[0086]138颈部736步骤
[0087]140喷嘴738步骤
[0088]140a端部800方法
[0089]142突出部分802步骤
[0090]144导电嘴804步骤
[0091]146气体通道
【权利要求】
1.一种自动丝缩回方法，所述方法包括: 提供手动焊接设备(100)，所述手动焊接设备(100)具有至少一焊接电源(102)、被配置来供应焊丝(136)的丝送进器(104)以及具有触发器(134)和开口部分的焊枪(130)，焊丝(136)从所述开口部分延伸； 提供具有缩回延迟时间的自动丝缩回程序； 配置所述手动焊接设备(100)来包括自动丝缩回程序； 监控何时触发器(134)被启用来使焊丝(136)从丝送进器(104)延伸到所述开口部分，并且使所述焊丝(136)延伸到所述焊枪(130)的所述开口部分之外； 确定当所述触发器(134)被禁用时的第一时间量； 确定何时所述第一时间量至少等于所述缩回延迟时间，其中在所述第一时间量期间所述触发器(134)被禁用；以及 至少部分地将所述焊丝(136)缩回到所述焊枪(130)的所述开口部分中一缩回距离或达一缩回时间，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中 所述将所述焊丝(136)缩回到所述焊枪(130)的所述开口部分中的步骤被配置来缩回达一缩回时间或一缩回距离；并且其中 所述缩回时间在所述自动丝缩回程序中被动态地调节，和/或其中 所述缩回距离在所述自动丝缩回程序中被动态地调节。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中 在所述至少部分地缩回到所述焊枪(130)的所述开口部分中的步骤之后，所述焊枪(130)包括具有喷嘴端部(140a)和导电嘴(144)的喷嘴(140)，并且其中所述焊丝(136)没有延伸通过所述喷嘴端部(140a)，和/或其中所述焊丝(136)缩回所述喷嘴端部(140a)之内，和/或其中所述焊丝(136)延伸超过喷嘴端部(140a)，但小于在焊接期间的焊条突出距离，和/或其中所述焊丝(136)缩回所述导电嘴(144)之内，和/或其中所述焊丝(136)延伸超过导电嘴(144)，但小于在焊接期间导电嘴到焊丝的距离。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中 在所述至少部分地缩回到包括导电嘴(144)的所述焊枪(130)的所述开口部分中的步骤之后，所述焊丝(136)没有延伸通过所述导电嘴(144)。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤: 通过至少一个传感器(148)感知至少一个参数，所述至少一个传感器(148)被配置来指示所述焊丝的端部，其中所述至少一个传感器参数和所述至少部分地缩回的步骤被配置来确定何时所述缩回步骤完成。
6.一种方法，所述方法包括: 提供被配置来供应焊丝(136)到焊枪(130)的手动焊接设备(100)，其中所述焊枪(130)具有触发器(134)和开口部分，当所述触发器(134)被激活时所述焊丝(136)从所述开口部分延伸； 提供具有使用者界面(126)的计算机，所述使用者界面(126)包括自动丝缩回程序； 监控所述焊枪(130)； 在所述监控步骤期间确定何时所述触发器(134)是在被启用或被禁用的位置； 在确定所述触发器(134)是在被禁用的位置之后，采用配置所述自动丝缩回程序来执行比较，以指示何时满足第一条件；以及 在所述比较的步骤之后，至少部分地缩回所述焊丝(136)，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
7.如权利要求6所述的方法，其中 所述第一条件是被动态地调节的缩回延迟时间。
8.如权利要求6或7所述的方法，还包括以下步骤: 确定所述触发器(134)被禁用的第一时间量，以及，进一步 确定何时所述第一时间量至少等于所述缩回延迟时间。
9.如权利要求6-8中的任一项所述的方法，还包括 至少一个传感器(148)以及 配置所述使用者界面(126)来包括所述缩回延迟时间和针对至少一个传感器(148)的动态传感器参数，其中所述至少一个传感器(148)被配置来指示所述焊丝(136)的端部，其中所述传感器参数和所述至少部分地缩回的步骤被配置来指示何时停止所述缩回的步骤。
10.如权利要求6-9中的任一项所述的方法，其中 所述焊枪(130)的所述开口部分包括喷嘴(140)，所述喷嘴(140)具有喷嘴端部(140a)和导电嘴(144)，其中 所述焊丝(136)在所述至少部分地缩回的步骤结束时没有延伸通过喷嘴端部(140a)。
11.如权利要求6-10中的任一项所述的方法，其中 所述焊枪(130)的所述开口部分包括导电嘴(144)，其中 所述焊丝(136)在所述至少部分地缩回的步骤结束时缩回所述导电嘴(144)之内。
12.如权利要求6-11中的任一项所述的方法，其中 所述焊枪(130)的所述开口部分包括导电嘴(144)，其中 所述焊丝(136)在所述至少部分地缩回的步骤结束时缩回到一距离，所述距离小于导电嘴到工件的距离或焊条突出距离。
13.一种使用采用触发器(134)来推进焊丝(136)的焊炬以提高焊接操作的安全性的方法，所述方法包括以下步骤: 按下所述触发器(134)来推进所述焊丝(136)以发起焊接操作； 释放所述触发器(134)来停止所述焊丝(136)的所述推进； 检测所述触发器(134)是在释放的位置； 等候第一段时间； 将所述第一段时间与预定的等候时间相比较； 当所述第一段时间超出所述预定的等候时间时，至少部分地缩回所述焊丝(136);以及 继续所述至少部分地缩回的步骤达第二段时间，所述继续所述至少部分地动态地缩回步骤的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
14.一种用于焊接操作的方法，所述方法使用采用触发器(134)来推进焊丝(136)的焊炬，所述方法包括以下步骤: 按下所述触发器(134)来推进所述焊丝(136)以发起焊接操作； 释放所述触发器(134)来停止所述焊丝(136)的所述推进； 检测所述触发器(134)是在释放的位置； 在检测到所述触发器(134)是在释放的位置之后至少部分地缩回所述焊丝(136);以及 所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
15.一种焊接系统，所述焊接系统包括: 焊接电源(102)； 丝送进器(104)； 焊枪(130)，所述焊枪(130)与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述焊枪(130)具有控制所述丝送进器(104)的装置； 丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述丝缩回程序包括: 用来确定何时所述控制所述丝送进器(104)的装置已经将信号传递到所述丝送进器(104)来停止送进所述焊丝(136)的检测装置； 用来测量在停止送进所述焊丝(136)的所述信号和预设时间之间的经过时间的比较器；以及 在所述比较器确定所述经过时间已经超出预设时间之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器(104)来至少部分地缩回所述焊丝(136)，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
16.一种焊接系统，所述焊接系统包括: 焊接电源(102)； 丝送进器(104)； 焊枪(130)，所述焊枪(130)与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述焊枪(130)具有控制所述丝送进器(104)的装置； 丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述丝缩回程序包括: 用来确定何时所述控制所述丝送进器(104)的装置已经将信号传递到所述丝送进器(104)来停止送进所述焊丝(136)的检测装置；以及 在所述丝送进器(104)已经停止送进所述焊丝之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器(104)来至少部分地缩回所述焊丝(136)，所述丝(136)缩回程序基于以下参数中的至少一个动态地缩回近似焊条突出距离的一距离:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
17.一种焊接系统，所述焊接系统包括: 焊接电源(102)； 丝送进器(104)； 焊枪(130)，所述焊枪(130)与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述焊枪(130)具有控制所述丝送进器(104)的装置； 丝缩回程序，所述丝缩回程序与所述丝送进器(104)可操作地通信，所述丝缩回程序包括: 用来确定何时所述控制所述丝送进器(104)的装置已经将信号传递到所述丝送进器(104)来停止送进所述焊丝(136)的检测装置；以及 在预定的时间后到所述丝送进器的所述信号停止送进所述焊丝之后，所述程序可操作地将信号传递到所述丝送进器(104)来至少部分地缩回所述焊丝(136)，所述至少部分地动态地缩回的步骤基于以下参数中的至少一个:焊接电弧电流、焊丝尺寸、焊丝送进速率以及返烧时间。
【文档编号】B23K9/173GK104220204SQ201380019400
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月8日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】E·D·希勒恩, D·肯珀特, J·丹尼尔 申请人:林肯环球股份有限公司