用于执行焊接过程的焊接方法

专利名称：用于执行焊接过程的焊接方法
用于执行焊接过程的焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种符合权利要求1和32所述特征的弧焊方法。
已知有若干不同的弧焊方法能够以电弧熔化焊丝的方式来"^丸行焊接过程。 MIG/MAG焊接工艺是在保护气体氛围下在导电的焊丝与工件之间燃起电弧， 通过机械方式送进的焊丝作为电极，并且在自身的电弧中熔化。在利用熔化 焊丝的其它弧焊形式中，例如可以具有通过焊接电流波形控制装置生成的脉冲 电压或电流波形。除了这类脉沖工艺之外，已知也有在前进或后退方向将精 确控制的振动运动与焊丝送进运动进行叠加的弧焊方法。尤其是例如通过机 械手进行控制的自动化焊接设备，对功能可靠性的要求很高。例如可能会出 现焊丝送进功能故障，结果导致焊丝回烧到焊枪的导电管。如果没有及时发 现此类功能故障，则可能会导致导电管或者焊枪严重受损。
因此本发明的任务在于提供一种焊接装置或者一种焊接方法，利用在电 弧中熔化的焊丝执行焊接过程，可以提高功能可靠性，或者避免焊接装置因功 能故障而受损，或者将受损程度减至最小。
采用权利要求1所述的焊接方法，即可解决这一任务。所述焊接方法可 用来执行、监测焊接过程，即设定具有不同时长的第一和第二时间区间以及用 来检测特征变量值的扫描频率，在每次扫描时保存特征变量的值；然后在某一 时刻由控制装置根据所保存的处在早于该时刻的时间区间内的特征变量值算 出第一平均值和第二平均值作为控制变量；然后根据第一时间区间的第一平均 值算出一个上限值和一个下限值；然后将控制变量与上限值和下限值进行比 较。该方法的优点在于可以通过控制装置自动干预焊接装置的工作方式或 者焊接过程。所选时间区间的位置可以在最近所确定的特征变量值之前，但 也可以使得这些时间区间以一定的时间差早于最近所确定的特征变量值。该 控制方法的主要优点在于可以使得极限值尽可能接近下一个特征变量，从而 形成一个非常小的窗口。
采用权利要求2所述的焊接方法也可独立解决本发明的任务。按照该方法所述，设定具有一段时长的时间区间以及用来4企测特征变量值的扫描频率，
每次扫描时保存特征变量的值，然后在某一时刻(40)由控制装置根据所保存 的处在早于该时刻的时间区间内的特征变量值算出 一个平均值，并且使用最近 所测定的特征变量值作为控制变量；然后根据该时间区间的平均值算出一个上 限值和一个下限值；然后将控制变量与上限值和下限值进行比较。
同样也可按照本发明权利要求3所述的独立解决方案，设定将要记录的 特征变量值的第一和第二数量以及用来检测特征变量值的扫描频率，且第二数 量小于第一数量；在每次扫描时保存特征变量的值，然后在某一时刻由控制装 置根据所保存的早于该时刻的特征变量值算出第一平均值和第二平均值作为 控制变量；然后根据第一数量的第一平均值算出一个上限值和一个下限值；然 后将控制变量与上限值和下限值进行比较。
按照另 一种实施例所述的焊接方法，利用在电弧中熔化的焊丝来执行焊接 过程，从至少一个受控电流源给焊丝提供电能，由一个控制装置对电流源和焊 丝送丝装置进行控制。此外还可在焊接过程中根据电弧或者焊接过程的特征 变量，例如焊接电流、焊接电压或电阻，测定或算出至少一个控制变量，同时 在一个可以预先确定的时间区间范围内记录控制变量的值，或者将其保存在控 制装置之中。然后根据该时间区间内的这些值算出控制变量的平均值，并且 据此设定一个上限值和/或者一个下限值。这些极限值与控制变量平均值之差 等于控制变量平均值的一小部分。在超过上限值或者低于下限值之后，由控 制装置通过控制变量的瞬时值生成一个控制信号。控制装置然后就会根据该 控制信号中断焊接过程，或者生成焊接过程状态的状态信息。这些状态信息 例如可以涉及送丝速率、焊枪的状态以及工件质量。可以使得早于控制变量 瞬时值的时间区间随时间同步移动，以连续方式重新算出平均值以及上限值或 下限值，从而对焊接过程进行监测。因此恰好在该时间区间所确定的时间窗 口内的那些控制变量的值或者单个值就可以用来确定控射变量的平均值。
按照该焊接方法的一种改进实施例所述，观察时间长于预先设定的控制时 间，在超过该观察时间的上限或者低于其下限之后生成控制信号。设置这样 一个控制时间，就可以在此期间短暂产生对上限和下限区间进行 制的控制变 量，这种方式的优点是能够利用可选择的容许误差范围，更为灵活地监测焊接过程。
这样就可通过控制装置产生一个控制信号，通过该控制信号触发报警。这
的问题或者故障征兆。
但也可以采取一些辅助措施，即通过控制信号来控制送丝装置改变焊丝的 送进速度Vd。同样也可以通过控制信号来控制冷却装置改变焊接装置的焊
枪冷却功率。这样的优点在于可以通过控制装置自动干预焊接过程，且可
以不必中断焊接过程。但也可以采取措施通过控制信号来中断焊接过程。这
样的优点在于可防止因焊丝送进过程中发生卡滞而导致焊接装置受损，尤其 是防止焊枪或焊枪上的导电管受损。
此外还可以在焊接电压U(t)的周期性电压曲线中确定最小值点，以此来 监测焊接过程。最小值点表示弧焊过程的电弧中存在短路。根据当前观测时 间之前某一预选时间区间内出现的最小值点的数量，可算出电弧中出现短路的 频率H(t)，然后将该频率H(t)作为控制变量使用。
此外还可在执行焊接过程之前，设定一个最小频率Hmin作为瞬时频率 H(t)的下限，或者设定一个最大频率Hmax作为上限。按照本发明所述使用 频率H(t)作为控制变量，可以对焊接过程进行监测，无需知道焊接电流或者 焊接电压的绝对值。
除此之外，也可以对此进行补充如果焊接方法采用的焊接电压U(t)是 周期性电压波形，或者所采用的焊接电流I(t)是周期性电流波形，则可测量 或确定周期持续时间TB的时间序列，且使用周期持续时间TB的这个序列 作为控制变量。
在执行焊接过程之前，将最小周期持续时间TBmin设定为周期持续时间 TB序列的下限，将最大周期持续时间TBmax设定为上限。这样的优点在 于仅需确定时间差、电弧中依次出现的短路，即可对焊接过程进行监测，不 必精确测定或者准确知道电流或电压变化。
按照本发明所述焊接方法的另一种实施例所述，根据焊接电压U(t)和焊 接电流I(t)算出瞬时电阻R(t)，同时使用该电阻R(t)作为控制变量。这样 的优点在于通过电流源的控制装置预先设定电流或电压的周期性变化(例如就像脉冲焊接过程)，也可以对焊接过程进行监测。
为此也可以在执行焊接过程之前，将 一 个不随时间变化的最小电阻
RAmin设定为瞬时电阻R(t)的下限，或者将一个不随时间变化的最大电阻 RAmax设定为上限。这样的优点在于可以监测或者揭示焊接过程或焊接 装置中的严重缺陷状态。
对于该焊接方法而言，现在还可以在焊接过程中算出一个随时间变化的最 小电阻Rmin(t)作为瞬时电阻R(t)的下限，或者算出一个随时间变化的最大 电阻Rmax作为上限。有助于算出这些上限或下限的方式为根据平均电阻 RM(t)和上^a电阻差EO之和算出最大电阻Rmax(t)，并且#>据平均电阻 RM(t)和下段电阻差Reu之差算出最小电阻Rmin。通过求出瞬时电阻R(t) 在时间区间TI内的平均值，算出平均电阻RM(t)。上段及下段电阻差Reo、 Reu确定瞬时电阻R(t)的允差范围，平均电阻RM(t)随时间变化，瞬时电 阻同样也是随时间变化。这样就可以针对瞬时电阻R(t)设定一个相对窄的 允差范围，并且可以高度灵活地执行该焊接方法或者进行监测，因为不必设定 绝对极限值。
此外在平均电阻RM(t)的平均值求算过程中，还可以通过瞬时电阻R(t) 的加权系数，对时间区间TI内的不同区域或多或少地加以考虑。在平均值 求算过程中对观测时刻之后的电阻值或多或少加以考虑，就能够实现不同的监 测特性。
按照该方法的一种改进实施例，也可以采用求算平均值的方式，通过焊接 电压U(t)周期性电压曲线或者焊接电流U(t)周期性电流曲线的至少一个周 期持续时间TB算出电阻R(t)。这样的优点在于可以避免或者在一定程度 上隐去电阻R(t)的时间变化曲线中或多或少存在的波动。
此外还可以从焊接过程开始时刻开始的某一个开始区间TS的持续时间 内，由控制装置使用不随时间变化的最小电阻RAmin以及不随时间变化的最 大电阻RAmax来监测焊接过程，并且将随时间变化的最小电阻Rmin(t)和 最大电阻Rmax(t)用于紧随开始区间TS之后的焊接过程阶段。
此外可用于焊*接方法开始阶段的其它措施还有从开始时刻开始的开始区 间DS的持续时间内，使用从最小电阻RAmin开始连续上升的下限以及从最大电阻RAmax开始连续下降的上限来监测焊接过程。这些措施的优点在 于焊接过程开始之时的预期波动或者不稳定不会导致发出错误报警，或者不 会导致意外中断焊接过程。
在焊接方法中也可采用的其它方法还有根据最小电阻Rmin(t)和最大 电阻Rmax(t)之间的区域确定电阻R(t)的出现次数，并且l吏用这个次数作为 另一个控制变量。
也可以4艮据最小电阻RAmin和最大电阻RAmax之间的区域确定电阻 R(t)出现的次数，并且同样使用这个次数作为另一个控制变量。这样就可提 前识别缓慢形成的缺陷或者焊接装置的工作异常。
采用权利要求32所述的焊接方法也可独立解决本发明的任务。所述焊 接方法利用在电弧中熔化的焊丝来执行焊接过程，从至少一个受控电流源给焊 丝提供电能。通过控制装置对电流源以及焊丝的送丝装置进行控制，在焊接 过程中检测焊接电压U(t)。 按照该方法所述，在焊接电压U(t)的周期性电 压曲线中确定最小值点，尤其是所出现的短路，并且算出两个前后排列的最小 值点之间的周期持续时间TP。 在超过周期持续时间TP的上限值或者低于 下限值之后，由控制装置生成一个控制信号，并且根据该控制信号中断焊接过 程，或者生成焊接过程状态的状态信息，例如送丝速率、焊枪的状态或者工件 质量。
权利要求33~37所述为该方法的有益改进实施型式。为了更好地理解 本发明，以下将根据附图所示的实施例，对本发明进行详细解释。 相关简化示意图如下
附

图1 一种用于执行弧焊焊接方法的焊接装置； 附图2焊接装置1的焊接回路示意电路图，包括一个待焊接工件； 附图3a、 b弧焊过程中一定时刻的焊接电压随时间变化的曲线示意图， 以及焊接过程中随后另 一个时刻的另 一个曲线附图4弧焊过程中的焊接电压U(t)随时间变化的曲线示意图； 附图5 附图4所示短路出现频率H(t)随时间变化的曲线示意图； 附图6焊接方法的另一种实施例的频率H(t)曲线； 附图7 电弧的瞬时电阻R(t)随时间变化的曲线图；附图8脉冲焊接过程中的焊接电流I(t)随时间变化的曲线；
附图9 附图8所示脉冲焊接过程的焊接电压U(t)随时间变化的曲
线；
附图10电孤的瞬时电阻R(t)随时间变化的曲线附图11电弧的瞬时电阻R(t)随时间变化的曲线图，包括随时间变化的 上限或下限以及不随时间变化的上限或下限。
在描述不同'的实施例中，相同的部件均具有相同的附图标记或者相同的部 件名称，且所有描述中所包含的公布内容均可转用于具有相同附图标记或者具 有相同部件名称的部件。描述内容中所选用的位置说明(例如上、下、侧面 等等)均对应于直接描述的或者绘制的附图，且在位置改变后将其转用于新的 位置。介绍以及所描述的不同实施例中的单一特征或者组合特征也可用来 表达自身独立的解决方案、发明解决方案或者本发明所述的解决方案。
附图1和2所示为一种焊接设备或焊接装置l，可用来执行焊接过程或 者弧焊焊接方法，例如MIG/MAG焊接或者脉冲焊接。焊接装置1包括一 个带有电源模块3的电流源2以及一个控制装置4。控制装置4与一个控 制阀5相连。该控制阀5布置在储气罐8和焊枪9之间的气体7供应线 路6之中。所述气体7尤其是一种保护气体，例如C02、氦气、氩气或类 似气体。
通过控制装置4还可以对焊丝11的送丝装置10进行控制。通过供应 线路12从储丝筒13将焊丝11送入焊枪9区域之中。送丝装置10当然 也可以按照现有技术条件下已知的型式整合在焊接装置1之中。
电流源2的电源模块3通过供应线路14提供电流，用以在焊丝11与 工件16、焊枪9或焊丝11之间形成电弧15。待焊接工件16通过另一个 供应线^各17同样与焊接装置1或电流源2相连，并且可以通过电弧15形 成一个闭合回if各。
焊接装置1还可以配有一个冷却装置18，可以通过连接有流量监测器 20或输液泵的冷却回路19将冷却液罐21中的冷却液供应给焊枪9对其 进行冷却。
焊接装置1上安装有一个输入和/或者输出装置22，可用来设置不同的工作4莫式或者相应的焊接参数。然后将通过输入和/或者输出装置22设置的 工作模式或焊接参数转发给控制装置4,接着由该控制装置对焊接设备或焊接 装置1的各个组件进行控制。
用来将焊接装置1与焊枪9相连的各个线路最好在一个软管组件23 中走线，或者捆束在一起。
附图2所示为焊接装置1的焊接回路示意电路图，包括一个待焊接工件16。
电源模块3或电流源2的各个组件以及控制装置4均整合在焊接装置 1之中。通过供应线路14、 17将电流源2与焊枪9或工件16相连。控 制装置4通过控制线路24也与送丝装置10相连，因此可以自动控制送丝 装置10或者焊丝11供应装置。通过驱动装置25相连或者与其相连的送 丝轮26、 27可以控制焊丝11的送丝速度"Vd"。
按照本发明所述的焊接方法，对焊接回路的电器参量进行监测。控制装 置4具有一个检测装置28,可将其用来检测焊接电流I(t) 29与焊接电压 U(t) 30的瞬时值。检测装置28通过检测线路31、 32与电流源2的输出 端子33、 34相连，因此可以检测端子电压UK(t)35。 若忽略焊接回路供应 线路14、 17的电阻或阻抗，则端子电压UK(t)35就可以代表焊接电压U(t) 30，因此不需要将检测线路31、32连接到焊枪9或工件16(虛线表示部分)。 但也可以直接将检测线路31、 32连接在焊枪9或者工件15上检测焊接电 压U(t)30。
附图3所示为本发明所述焊接方法的第一种实施例。图中所示为常规弧 焊过程的焊接电压U(t)30随时间变化的曲线图，而随后的附图4和5所示 则为利用短弧执行的短弧焊过程。
附图3所示的焊接过程的时间关系曲线所表示的是某一时刻的焊接电压 30，等于利用检测装置28测定的特征变量100的瞬时值，图中以一条电话 线表示。此外为了便于理解，还通过一条虛线表示焊接电压30在此之后的 变化。原则上应注意的是特征变量100的定义是检测装置所检测的值或者 某一个或多个焊接参数的计算值(即焊接电压，焊接电流，电阻，功率等等)， 在附图3所示的实施例中以焊接电压30作为示例。附图3中两个曲线图所表示的是同一个焊接过程，但是时刻不同，也就 是说，以不一样长的时间执行焊接过程，如同瞬时特征变量100所表示的一 样。
按照本发明所述的方法，设定第一时间区间101、第二时间区间102以 及通过箭头表示的扫描速率103来检测特征变量100,也就是说，由控制装 置4在启动焊接装置1之后设定时间区间101和102的时长，并且设定扫 描速率103的频率，以该扫描速率检测特征变量100。可以将这些数据保存 在存储器之中，并且/或者用户可以设置或更改这些数据。关键在于时间区间 101和102的时长有所区别，且第一时间区间101长于第二时间区间30。 例如第一时间区间可以持续0.5秒，而第二时间区间则为0.1秒。扫描速率 103例如可以具有20 kHz的频率。第一时间区间的时长最好在0.3 ~ 1.0 秒之间，且第二时间区间的时长在0.05 ~ 0.3秒之间。
当焊接过程开始并且用于稳定该过程的开始阶段结束之后，控制装置4 或者检测装置28就会在扫描速率103 (附图3中的箭头)的每一个时刻检 测特征变量100的值，也就是说，根据所设定的扫描速率103的频率不断检 测特征变量100,并且将其保存起来。但用于调节焊接过程的控制装置4始 终仅仅考虑将那些所保存的特征变量100的值用于下一步计算，也就是时间 上早于时间区间101和102范围内的特征变量100的瞬时值。尽管可以保 存其它之前所测定的特征变量100的值，例如用于控制质量，但并不需要将 其用于本发明所述的调节方法。这样就使得时间区间101和102耦合到瞬 时或当前的特征变量100，并且使得时间区间101和102或者其中所包含的 特征变量100在焊接过程中与瞬时特征变量100同步移动。从附图3中的 两个曲线图可以看出这一点，因为图中所示为焊接过程中不同时刻的瞬时特征 变量100，并且4艮据焊接过程的时间进度同步移动时间区间101和102。时 间区间101和102中的特征变量100的值或者其中所含值的数量不断变 化，因为不断将最新的特征变量100添加到时间区间101和102之中，因 此最早的特征变量100就会从时间区间101和102中移去。
在焊接过程开始阶段结束之后，以及针对时间区间101和102确定了若 干特征变量100的值之后，控制装置4根据这些位于时间区间101和102之内的特征变量100的值算出第一时间区间101的第一平均值106,并且算 出第二时间区间102的第二平均值107。 然后4艮据第一时间区间101的第 一平均值算106出上限值和下限值104和105。 ^使用第二时间区间102的 第二平均值107作为控制变量，并且将其与上限值和下限值104和105进 行比较。这时最好使得极限值104和105尽可能接近于第一平均值106, 例如也就是说，将平均值106增大或减小10%,从而确定一个尽可能窄的允 差范围。可以根据其它所设置的焊接参数，例如待焊接材料以及焊丝等等， 设定或算出不同的极限值104和105。
通过时间区间101和102的不同长度或时长，4吏得这些区间内也会有不 同数量的特征变量100的值，从而形成不同的平均值106、 107。 也可以选 择较短的第二时间区间102时长，使得仅有一个特征变量100的值位于其 中，从而使用最近一次测定的、同时也构成控制变量的特征变量100的值进 行调节。
采用这样一种调节方法，并且利用其中含有一个或多个特征吏量100的 多个值的第一时间区间101，就可以使得用来监测特征变量100变化曲线的 极限值104和105非常接近于该特征变量100或者相应的焊接参数，从而 能够确定特征变量100或者焊接参数曲线的迅速变化。
使用第二时间区间102将特征变量100与计算出来的极限值101和 102进行比较，这样做之所以有益，是因为在焊接过程中，经常会出现例如工 件16上的杂质等等引起的瞬间状态变化，这些杂质会引起特征变量100瞬 间变化，但对于焊接过程没有多大影响。也就是说，如果仅仅考虑最近一次 确定的特征变量100的值，该值经常会发生变化，并且会超过极限值101和 102，这样就会使得控制装置4开始执行实际上并不需要的动作。为了使这 种情况不会经常出现，可将时长短得多的第二时间区间102应用于调节过程 之中，使得可以提供一个用来与极限值101和102进行比较的平均值107, 且因此不会出现短时间剧烈变化。
也可以使用可选数量的特征变量100的值来替代第一和第二时间区间 101和102，也就是说，例如第一个数量由1000个特征变量的100个值、 第二个数量由特征变量100的10个值组成，然后以此形成平均 106、 107。例如可以通过一种移位寄存器用简单方式做到这一点，在寄存器中始终添加上
次所采集的特征变量100的值，以此去除最早的特征变量100的值。也可
以利用现有技术条件下已知的存储器(即先进先出存储器)来执行该操作。 就这种调节方法而言，可以根据一定数量的焊接过程数据求出平均值
106、 107， 4艮据从较大数量的值求出的第一平均值106算出尽可能接近于第 一平均值106的极限值104和105,然后将这些极限值104和105与根据 较少数量的值求出的第二平均值107进行比较。可以从不同的焊接参数来求 算平均值，例如短路、焊接电流、焊接电压、某个算出的或者测定的电阻或者 测定的功率等等。
以下将依据附图中所示的实施例对以上所述的方法进行更为详细地描述。 附图4和5所示为本发明所述焊接方法的另一种实施例。附图4所示 为一种短弧焊接过程的焊接电压U(t) 30随时间变化的曲线图。在这样一种 焊接过程中，焊丝11在电弧15中熔化形成金属液滴，金属液滴在脱离焊丝 11的过程中在焊丝11和工件16或者工件上的熔池之间短时间形成短路。 结果使得焊接电压U(t) 30在短路时或者在短路期间剧烈下降。 一旦金属液 滴完全脱离焊丝11并且与工件16或焊丝结合，焊接电压U(t)30就会重新 升高。因此焊接电压U(t) 30的最低值或最高值就会依次呈周期性排列，如 附图4所示的焊接电压U(t) 30的周期性电压变化曲线。这时可以通过焊接 电压U(t) 30曲线的最低值处识别出短路。稳定的焊接过程曲线在时间区间 T之内具有数量大致相同的短路次数。但在真实焊接过程中，该数量会随时 间而波动。
附图5所示是在附图4所示时间区间T之内的短路出现频率H(t) 37 随时间变化的曲线图。
在焊接装置1的控制装置4之中连续记录短路出现频率H(t) 37随时 间变化的值，从而可以监测焊接过程。在控制装置4中，或者在其中以软件 实现的监测模型中将最小频率Hmin38保存为下限值，将最大频率Hmax39 保存为上限值，且控制装置4不断将瞬时频率H(t) 37与上限值和下限值进 行比较。可以根据经验值或者根据试验焊接结果，推算出这些极限值也就是 最小频率Hmin38或最大频率Hmax39。附图5所示为频率H(t) 37随时间变化的曲线，以此来详细解释通过控 制装置4对焊接过程进行监测的过程。时刻40之前的时间内的频率H(t) 37的值在最小频率Hmin 38和最大频率Hmax 39之间，并且将时刻40之 前的时间间隔内的焊接过程归入正常或无故障等级。在该时间间隔的最后阶 段中，频率H(t)37继续减小，最终在时刻40低于最小频率Hmin 38,由控 制装置4将该事件列为焊接过程中出现了功能故障，控制装置4随后产生一 个控制信号。在时刻40被控制装置4发现的功能故障例如可能有例如焊 丝11的送丝速度Vd下降过快或者远远低于其设定值。现在可以使用控制 装置4产生的控制信号作为通过控制装置4执行不同应对措施的触发信号。 例如可通过控制信号使得控制装置4对送丝装置10的驱动装置25进行适 当控制，提高焊丝11的送丝速度Vd，使得频率H(t)37的值重新位于最小 频率Hmin 38和最大频率Hmax 39之间。频率H(t) 37下降到最小频率 Hmin38之下的另 一个原因也有可能是焊丝11在焊枪9或者焊枪9的导 电管中发生卡滞或堵塞，或者发生焊丝11回烧，结果导致焊丝11与焊枪9 的导电管焊接在一起。可以对控制装置4进行适当编程，才艮据所产生的控制 信号中断焊接过程，方法是切断焊接电流I(t)29或者焊接电压U(t)30，使得 送丝装置10的驱动装置25停止工作。
当然也有可能出现频率H(t)37超过最大频率Hmax39上限值的情况， 如附图5中虚线表示的部分。例如焊丝11的送丝速度Vd大幅度超过其 设定值可能会引起瞬时频率H(t)37急剧增大，最终导致电弧25完全熄灭， 并且在焊丝11和工件16之间形成持续短路。因此可使得控制装置4在超 过上限值时，也就是在超过最大频率Hmax 39的值时再次产生一个控制信 号。然后控制装置4根据该控制信号对送丝装置10的驱动装置25进行适 当控制，将焊丝11的送丝速度Vd减小到设定值。
附图6所示为频率H(t) 37随时间变化的曲线图，是本发明所述焊接方 法的另一个实施例。
按照本发明所述方法的另 一种实施型式，也可以通过随时间变化的极限值 形成频率H(d)37的上限值和下限值，也就是最大频率Hmax(t)39和最小频 率Hmin(t)38。
至少在某一个可以预先确定的时间区间TI 36的期间内(相当于第一时间区间101)记录控制变量的值，也就是频率H(t)37的值，或者 将其保存到控制装置4之中。使用恰好在时间区间TI 36之内的那些值， 首先算出控制变量的平均值(相当于附图3所示的第一平均值106)，并且据 此确定上限值和下限值(相当于极限值104和105)，也就是最大频率Hmax(t) 39和最小频率Hmin(t)38。与不随时间变化的极限值的不同之处在于，随时 间变化的频率H(t) 37的控制变量上限值或下限值104和105的优点是可 以非常灵活地加以应用，并且可以在极限值104和105之间选择非常窄的区 间。极限值104和105与控制变量的平均值之间可以具有一个仅为控制变 量平均值几分之一的差值。为了监测焊接过程，可在频率H(t) 37的瞬时值 超过上限值或者低于下限值104和105之后，由控制装置4产生一个控制 信号。然后可以根据该控制信号，通过控制装置4中断焊接过程，或者生成 焊接过程以及焊接设备各个部件的状态信息。这样特别有助于避免因为焊丝 回烧而损坏焊接设备。例如可根据控制信号以适当方式改变焊丝11送丝装 置10的送丝速度调节量。为了获得控制变量随时间变化的上限值或下限值 104和105,可连续不断地重新计算控制变量的平均值以及由此推导出的上限 值或下限值104和105。控制变量瞬时值之前的时间区间TI 36 (相当于第 一时间区间101)因此构成一个用来选择控制变量值的时间窗口，利用这些控 制变量值来计算上限值或下限值104和105。这样就可以随时间变化移动时 间区间TI 36。 这样有助于在最近一次测定的控制变量值之前选择时间区间 TI36随时间变化的位置。
除了频率H(t)37的下限值和上限值之外，也将控制时间TK41的值保 存在控制装置4之中。如果频率H(t) 37在时刻40低于最小频率Hmin 38，控制装置4就开始测量观测时间TB42，当频率H(t) 37的瞬时值低于 最小频率Hmin38时，该观测时间将一直持续。如果观测时间TB 42小于 预先设定的控制时间TK41，控制装置4就将焊接过程归入稳定或正常等级。 也就是如果瞬时频率H(t)37在控制时间TK41结束之前重新超过最小频率 Hmin38的值，或者在最小频率Hmin 38和最大频率Hmax 39的范围内变 化，控制装置4就不产生控制信号(实线表示的频率H(t)变化曲线)。而 如果瞬时频率H(t)37在时刻40低于最小频率Hmin38之后在长于控制时间TK41的观测时间TB42内保持低于最小频率Hmin 38,控制装置4就 会产生一个控制信号(虚线表示的频率H(t)变化曲线)。随后可以根据该控 制信号，通过控制装置4采取不同的措施。例如适当的应对措施可以是按照 之前所述的方式控制送丝装置IO，但也可以通过控制装置4控制焊接装置1 的其它部件，例如冷却装置18,或者仅仅发出报警，或者完全中断焊接过程。 附图4所示为本发明所述焊接方法的另一种实施例，包括监测焊接过程。 按照该实施例所述，可以使用等于两个顺序短路的时间间隔的周期持续时间 TP 43,或者使用焊接电压U(t) 30的时间关系曲线中的最大值来替代频率 H(t) 37作为控制变量。与时间关系曲线H(t) 37 —样，通过控制装置4记 录随时间变化的曲线或者周期持续时间TP43的变化，控制装置4不断与周 期持续时间TP43的下限值或上限值进行比较。同样也可以在超过周期持续 时间TP 43的最大值或上限值时，通过控制装置4生成一个控制信号。超 过周期持续时间43的上限值还相当于瞬时频率H(t) 37低于最小频率 Hmin 38，并且还可按照以上针对频率H(t) 37描述的那样通过控制装置4执 行控制措施。
如果使用周期持续时间TP 43作为控制变量来监测焊接过程，可对连续 记录的焊接电压U(t)30的变化曲线进行分析，在焊接电压U(t)30的周期性 电压曲线中确定最小值点，然后据此算出两个依次排列的最小值点之间的周期 持续时间TP 43。 如果超过周期持续时间TP 43的上限值或者低于下限值 104和105，控制装置4就会产生一个控制信号，随后根据该控制信号，通 过控制装置4中断焊接过程，或者生成一个状态信息。尤其适宜将超过周期 持续时间TP 43的上限值104和105作为中断焊接过程的理由，因为原因 很有可能是"焊丝回烧"。如同之前针对频率H(t) 37所述的那样，这里也可 使用周期持续时间TP43的随时间变化的上限值或下限值104和105。
附图7-10所示为使用电弧15的瞬时电阻R(t) 44执行焊接方法的 一种实施例，也就是^r测焊接电压和焊接电流，然后据此算出电阻R(t)44作 为控制变量100。附图7所示为根据欧姆定律从焊接电压U(t)30和焊接电 流I(t)29算出的电阻R(t)44随时间变化的曲线图。按照该焊接方法所述， 为了监测焊接过程，由控制装置4将瞬时电阻R(t) 44与最小电阻Rmin 45(相当于第一时间区间101的下限值105)或者与最大电阻Rmax46(相当 于第一时间区间101的上限值104)连续进行比较。在瞬时电阻R(t)44(相 当于第二时间区间102的电阻特征变量平均值)超过最大电阻Rmax 46或 者低于最小电阻Rmin45之后，将按照如下所述，由控制装置4生成一个控 制信号。
按照该实施例所述，最小电阻Rmin 45或者最大电阻Rmax 46的值并 没有被设定为绝对值，即并非是固定的预设值，而是与电阻R(t)44的时间关 系曲线有关。为此可在任何一个瞬间时刻47算出早于瞬间时刻47的时间区 间TI36内的平均电阻RM(t)48。将电阻R(t) 44的单值记录或保存在控制 装置4之中，就可在时间区间TI36内提供一定数量的单值来计算平均值。 电阻R(t) 44的下限值以及上限值同样也可以随时间变化。可根据电阻RM(t) 48加上上段电阻差Reo 49确定最大电阻Rmax(t) 46,并且根据平均电阻 RM(t) 48减去下段电阻差Reu 50确定最小电阻Rmin(t) 45。与平均电阻 RM(t) 48 —样，也可以由控制装置4连续记录最小电阻Rmin(t) 45和最大 电阻Rmax(t)46的值来监测焊接过程，并且由控制装置4确定瞬时电阻R(t) 44是否超过或者低于这些下限值或上限值中的某一个值。如果是这种情况， 则可以由控制装置4产生一个控制信号，然后就可以据此通过控制装置4发 出的相应控制指令，触发焊接装置的各个部件执行进一步的动作。例如按照 附图7中通过虚线表示的电阻R(t) 44随时间变化的曲线，在时刻47低于 最小电阻Rmin(t)46就是这种情况。
将随时间变化的极限值104和105用于控制变量的下限值或上限值，一 方面可以非常灵活地应用本方法，另一方面又能在焊接过程中或者在焊接设备 工作过程中对突然出现的变化作出非常迅速的反应。根据控制变量的平均值 随时间变化同步移动上限值或下限值104和105，就可以将这些极限值104 和105非常紧密地置于控制变量也就是(第二时间区间102)瞬时电阻R(t) 44的瞬时变化曲线周围。极限值104和105与控制变量平均值之差最好可 以在比瞬时电阻R(t)44小1%的范围内。时间区间IT 36 (第一时间区间 101)的持续时间小于1秒。
这里所述使用瞬时电阻R(t) 44作为用来监测焊接过程的控制变量的实施例，特别适用于例如喷弧或者脉冲焊过程，也适用于控制焊丝11向前或向 后振动运动的弧焊过程。
附图8和9所示为焊接电流1(t)29(附图8)或者焊接电压U(t)30(附 图9)随时间变化的曲线图。最好使用某一个脉冲周期的至少一个周期持续 时间TP43内的平均值来代表电阻R(t)44的控制变量。该平均值相当于附 图3所示实施例中第二时间区间102内的第二平均值107。这样的优点在 于可避免电阻R(t) 44 (附图7)的时间关系曲线中出现过度波动，因为这 些波动对于焊接过程的监测而言没有多大意义。
此外也可以在计算电阻R(t) 44时使用某一脉冲期间的焊接电压I(t) 29 或者焊接电压U(t)30的值，也就是电流或电压曲线的最大值。
附图10所示为焊接方法的另一种实施例，使用电阻R(t)44作为用来监 测焊接过程的控制变量。当瞬时电阻R(t)44在时刻47低于最小电阻Rmin 45的值时，控制装置4就会开始测量观测时间TB42。当瞬时电阻R(t) 44 低于最小电阻Rmin45时，该观测时间将一直持续。如果观测时间TB 42小 于预先设定的控制时间TK41,控制装置4就将焊接过程归入稳定或正常等 级。当瞬时电阻R(t)44在控制时间TK41结束之前返回到最小电阻Rmin 45和最大电阻Rmax46之间的范围时，控制装置4则不产生控制信号。使 用在时刻47根据平均电阻RM(t) 48得出的最小电阻Rmin(t) 45或者最大 电阻Rmax(t)46的值作为下限值或上限值。也可以在控制时间TK41逝去 过程中继续重新计算平均电阻RM(t)48,并且相应改变下限值和上限值45、 46。
按照这里所述的实施例，对控制装置4进行适当编程，如果瞬间电阻R(t) 44在时刻47 j氐于最小电阻Rmin45之后在长于控制时间TK41的观测时 间TB 42内保持低于最小电阻Rmin 45,控制装置4就会产生一个控制信 号。可以继续使用该控制信号来发出报警，或者自动中断焊接过程。在附图 10中通过虚线表示瞬时电阻R(t) 44的变化曲线，所表示的就是长于控制时 间TK41的观测时间TB42过程中的下限值或者最小电阻Rmin45。
也可以对时间区间TI36 (相当于第一时间区间101)内的不同区间进4亍 不同程度的加权，以便计算出平均电阻RM(t) 48,但也可以针对第二时间区间102进行计算。例如时间区间TI 36开始处的区间可能比靠近时间区间 TI 36结束处的区间更加有助于通过加强系数来求算平均值。对于时间区间 TI36而言，已证明范围在200 ms ~ 950ms区间的值较为有益。可选择数 量级为10 ms的值作为控制时间TK41的值。
附图11所示为本发明所述焊接方法的另一种实施例，使用电阻R(t) 44 作为用来监测焊接过程的控制变量。
附图11所示为电阻R(t) 44 (相当于第二时间区间102的平均值)以 及上限值或下限值也就是最小电阻Rmin(t)45或最大电阻Rmax(t) 46 (相当 于附图3所示的第一时间区间101 )随时间变化的曲线图。在控制装置4中 保存预先设定的绝对最小电阻RAmin51和绝对最大电阻RAmax 52。 从附 图.ll中的曲线图可以看出，电阻R(t)44或随时间变化的下限值或上P艮值也 就是最小电阻Rmin(t)45或最大电阻Rmax(t)可能比较緩慢，无法通过控制 装置4识别出功能故障。按照本实施例所述，设置有以上所述的绝对阈值 51、 52，以便在这种焊接过程中仍然保证焊接装置1可靠工作，或者避免焊 接装置1受损。
这些阈值51、 52也就是绝对最大电阻RAmax 52和绝对最小电阻 RAmin51形成较大的瞬时电阻R(t) 44允差范围，根据某一个从数据库中得 出的工作点，将该允差范围置于该工作点周围。这样就可以通过控制装置4 侦测出焊接过程中的严重缺陷。例如也可以在焊接过程的开始阶段采用这些 绝对阈值51、 52进行监测，因为这时焊接过程有较大的不稳定性。
从附图11所示的曲线图中也可明显看出随时间变化的上限值或下限值 也就是最大电阻Rmax(t) 46和最小电阻Rmin(t) 45之差可以明显小于不随 时间变化的阈值51、 52也就是最大电阻RAmax 52和最小电阻RAmin 51 之差。随时间变化的极限值之差可以是不随时间变化的阁值51、 52之差的几 分之一。
通过焊接装置1的控制装置4将电阻R(t)44的值(相当于第二时间区 间102)与最小电阻RAmin51或最大电阻RAmax 52进行连续比较。为了 通过控制装置4确定功能故障，按照第一种实施例所述，如果在时刻53超 过最大电阻RAmax52，控制装置4就会在时刻53产生一个控制信号。最好按照所述对该控制信号作出反应，即通过控制装置4自动中断焊接过程。
而按照另一种实施例所述，并非单纯在超过最大电阻RAmax 52或者低 于最小电阻RAmin51时发出一个控制信号，而是延时发出控制信号。为此 在控制装置4中保存一个用于绝对极限值的控制时间TKA 54。 瞬时电阻 R(t) 44在时刻53超过最大电阻RAmax 52之后，控制装置4就会开始测 量观测时间TBA55,当瞬时电阻R(t)44大于最大电阻RAmax 52或者小于 最小电阻RAmin 51时，该观测时间一直持续。当该观测时间TBA55长于 预先设定的控制时间TKA54时，就通过控制装置4产生一个控制信号。
从焊接过程开始时刻57之时起的开始区间TS56之内，控制装置4仅 仅使用最小电阻RAmin51与最大电阻RAmax 52的极限值或者阈值51、52 来监测焊接过程。紧接在开始区间TS 56之后，控制装置4将转而利用所 设定的较窄的上限值或下限值104和105,也就是利用最小电阻Rmin(t) 45 和最大电阻Rmax(t)46进行监测。此外也可以在开始区间TS 56之内使用 连续变窄的电阻R(t) 44上限值或下限值允差范围，通过控制装置4监测焊 接过程(图中点划线部分)。
适宜使用数量级为10 ms的值作为控制时间TKA54的值，而开始区间 TS56的时长范围适宜在200 ms ~ 950 ms之间。
使用本发明所述的方法，由控制装置4产生一个控制信号，从而可以自 动采取不同的措施。如前所述，可以发出报警、改变焊接装置上不同部件的 工况、中断焊接过程，也可以产生状态信息通知操作人员更换损坏的导电管或 者损坏的焊枪。可想而知，也可以有不同的原因作为产生控制信号的理由。除 了以上所述之外，例如机油或者分离剂在工件16上形成的脏污以及保护气体 7特性的异常也可以是产生控制信号的原因。
按照本发明所述，使用短路出现频率H(t)37和周期持续时间TP 43以 及电阻R(t) 44的瞬时值作为控制变量。当然也可以使用其它物理变量作为 控制变量，例如本发明所述电弧的功率。对于这些变量而言，也可以在时间 区间TI 36或者时间区间101和102之内记录控制变量的值，或者将其保 存在控制装置4之中，以便根据该时间区间内的值算出控制变量的平均值， 并且据此确定控制变量的上限值或下限值。可以使得早于控制变量瞬时值的时间区间101和102随时间变化同步移动，以连续方式不断重新算出控制变 量平均值以及上限值或下限值104和105。当控制变量的瞬时值超过上限值 或者低于下限值104、 105时，就通过控制装置4产生一个控制信号，然后 中断焊接过程，或者生成焊接设备中不同部件的状态信息。
也可以考虑采用上一次焊接阈值51、 52,或根据数据库算出阈值51、 52 或将其保存在数据库之中。
此外还可以根据所保存的焊接电压和焊接电流的特征变量100将其保 存，并且在时间区间101和102范围内考虑采用电阻或功率的平均值，然后 将其作为控制变量或者特征变量100。当然也可以根据焊接电压和焊接电流 的特征变量100立即算出电阻或功率，并且将其保存为时间区间101和102 的特征变量100，然后求出时间区间101和102周期范围内的平均值。也 就是说，不仅可以立即、而且可以在时间区间101和102范围内将两个焊接 参数换算成为用来求算平均值的特征变量100。
也可以在第二时间区间102的平均值首次超过或低于极限值104和 105时，并不启动控制时间54或观测时间55，而是在平均值超过或低于极 限值104或105时启动一个升序或降序计数器，在达到一定的计数器读数时 生成控制信号。然后可以重新复位计数器。这时也可以将多个计数器读凄t保 存为极限值，从而可根据计数器读数发送不同的控制信号。
为了让使用者能够使用焊接装置1执行所有常规功能，在改变工作点时， 尤其当使用者在焊接过程中变换任务时，控制装置4可以将其作为重新启动 焊接过程，或者在某个定义的持续时间内忽略这些特征变量。这样可防止通 过使用者的修改而使得上限值或下限值104、 105立即起作用，而是在焊接过 程重新稳定时才会起作用。
也可以在某一个预先设定的持续时间内、或考在存在外部信号的时间内、 或者在下一个外部信号之前，由控制装置4通过一个外部信号隐去随后的特 征变量，从而不将这些特征变量100用于求算平均值。这样之所以有益，是 因为在自动化焊接过程中，通常会改变焊枪的位置，从而产生其它的参数。例 如当从水平焊接转变成垂直焊接时。当然也可以由控制装置4在机械手焊接 过程中监测机械手的轴，然后控制装置4算出是否可以监测焊接过程中的平均值。
最好由控制装置4增大或减小对应于第一时间区间101的平均值的极 限值104、 105，若为短弧焊方法，应增大或减小6%;若为脉沖焊接方法， 应增大或减小2.5%;若为喷弧焊接方法，应增大或减小2.0%。 第一时间区 间101的时长可以在0.3 ~ 1.0秒之间，特别适宜为0.5秒；而第二时间区 间102的时长则在0.05-0.3秒之间，尤其是0.1秒。
内容描述中关于数值范围的所有数据指的是同时包括任意范围以及所有 局部范围的数据，例如数据1~10同时包括下限1和上限10之间的所有局 部范围，也就是从大于等于1的下限开始至小于等于10的上限终止的所有 局部范围，例如1~1.7或3.2 ~ 8.1或5.5 ~ 10。
所述实施例均为焊接方法的可能实施型式，需补充说明的是本发明并不 限于所述的实施型式，而是可以将各个实施例进行各种不同的组合，且该技术 领域的专业人士能够根据本发明的原理实现这种变化可能性。所有能够通过 组合所述实施例的各种细节来实现的可想而知的实施型式，均属于保护范围。
最终需说明的是为了有助于理解焊接设备1的构造，该连接器及其组 成部分的附图并未按照比例绘制，或者有所放大或缩小。
关于本发明所解决的任务可查阅描述内容。
构成本发明所述解决方法的尤其是附图1,2， 3; 4， 5; 6; 7， 8, 9; 10和11 中所示的实施例。有关本发明所述的任务和解决方法可查阅这些附图。附图标记清单
1焊接设备
2电流源 23
3电源模块 24
4控制装置 25 5控制阀
26
6供应线路 27
7气体 28
8储气罐 29
9焊枪 30 10 送丝装置
31
ll焊丝 32
12 供应线路 33
13 储丝筒 34
14 供应线路 35
15 电弧
— 36
16 工件 37
17 供应线^各 38
18 冷却装置 39
19 冷却回if各 40
20 流量监测器
41
21 冷却液罐 42
22 输入以及/或者输出装置 43
软管组件 控制线路 驱动装置
送丝轮 送丝轮 测量装置 焊接电流I(t) 焊接电压U(t)
检测线路 4企测线^各 输出端子 输出端子 端子电压UK(t)
时间区间TI 频率H(t) 最小频率Hmin 最大频率Hmax 时刻
控制时间TK )現测时间TB 周期持续时间TP44 电阻RCt)
45 最小电阻Rmin
46 最大电阻Rmax
47 时刻
48 平均电阻RM(t)
49 上段电阻差Reo
50 下段电阻差Reu
51 阈值
52 阈值
53 时刻
54 控制时间TKA
55 7见测时间TBA
56 开始区间TS
57 开始时刻
100 特征变量
101 第一时间区间
102 第二时间区间
103 扫雷速率
104 上限值
105 下限值
106 第一平均值 107第二平均值
权利要求
1.一种用于执行、监测焊接过程的焊接方法，包括在电弧(15)中熔化焊丝(11)，从至少一个受控电流源(2)给焊丝提供电能；通过一个控制装置(4)对电流源(2)以及焊丝(11)送丝装置(10)进行控制，并且在焊接过程中根据电弧的特征变量(例如焊接电流，焊接电压或者电阻)测量或算出至少一个控制变量；并且在焊接过程中将不同的焊接参数或者控制变量值保存在存储器之中；其特征在于，设定具有不同时长的第一(101)和第二时间区间(102)以及用于检测特征变量值的扫描速率(103)；每次扫描时保存特征变量值；然后在某一时刻(40)由控制装置根据所保存的处在早于该时刻(40)的时间区间(101，102)内的特征变量值算出第一平均值(106)和第二平均值(107)作为控制变量；然后根据第一时间区间(101)的第一平均值(106)算出上限值和下限值(104，105)，然后将控制变量与上限值和下限值(104，105)进行比较。
2. —种用于执行、监测焊接过程的焊接方法，包括在电弧(15)中熔化 焊丝(11)，从至少一个受控电流源(2)给焊丝提供电能；通过一个控制装置(4)对电流源(2)以及焊丝(11)送丝装置(10)进行控制，并且在焊接过 程中根据电弧的特征变量(例如焊接电流，焊接电压或者电阻)测量或算出至 少一个控制变量；并且在焊接过程中将不同的焊接参数或者控制变量值保存在 存储器之中；其特征在于，设定具有一定时长的时间区间(101)以及用来检 测特征变量值的扫描速率(103 );在每次扫描时保存特征变量的值；然后在某 一时刻(40)由控制装置根据所保存的处在早于该时刻(40)的时间区间(101) 内地特征变量值算出一个平均值(106, 107)，并且使用上次测定的特征变量 值作为控制变量；然后根据时间区间(101)的平均值(106)算出上限值和下 限值(104， 105);然后将控制变量与上限值和下限值(104, 105)进行比较。
3. —种用于执行、监测焊接过程的焊接方法，包括在电弧(15)中熔化 焊丝(11)，从至少一个受控电流源(2)给焊丝提供电能；通过一个控制装置(4)对电流源(2)以及焊丝(11 )送丝装置(10)进行控制，并且在焊接过 程中根据电弧的特征变量(例如焊接电流，焊接电压或者电阻)测量或算出至少一个控制变量；并且在焊接过程中将不同的焊接参数或者控制变量值保存在 存储器之中；其特征在于，设定要记录的特征变量的第一数量和第二数量，并 且设定用于检测特征变量值的扫描速率(103);第二数量小于第一数量；每次 扫描时保存特征变量值；然后在某一时刻(40)由控制装置根据所保存的处在 早于该时刻(40)的特征变量值算出第一平均值(106)和第二平均值(107) 作为控制变量；然后根据第一数量的第一平均值算出上限值和下限值(104， 105);然后将控制变量与上限值和下限值(104， 105)进行比较。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，将时间区 间(101， 102)耦合到瞬时控制变量或者瞬时特征变量，使得时间区间(101， 102)在焊接过程中与瞬时控制变量同步移动，从而使得时间区间(101, 102) 中的控制变量值或者特征变量值的数量不断变化。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在最近一 次测定的控制变量值之前选择时间区间(101， 102)随时间变化的位置。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在执行焊 接过程之前，给控制变量设定一个不随时间变化的下限阈值(51 )以及一个不 随时间变化的上限阈值(52);随时间变化的上限值(104)与随时间变化的下 限值(105)之差小于尤其是等于不随时间变化的上限阈值(52)与不随时间 变化的下限阈值(51)之差的几分之一。
7. 根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，从焊接过程开始时刻 (57)开始的某一个开始区间TS(56)的持续时间内，由控制装置(4)使用不随时间变化的下限阈值(51 )和不随时间变化的上限阈值(52)来监测焊接 过程，然后使用随时间变化的下限值(105)和随时间变化的上P艮值(104)。
8. 根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，从开始时刻(57)开 始的开始区间TS(56)的持续时间内，使用从不随时间变化的下限阈值(51)上限值来监测焊接过程。
9. 根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，根据数据库算出阈值 (51， 52)的极限，或者将其保存在数据库之中。
10. 根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，采用上次焊接过程中的阈值(51, 52)的极限。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，根据随时 间变化的下限值(105)与随时间变化的上限值(104)之间的范围确定控制变 量出现的数量，并且使用该数量作为另一个控制变量。
12. 根据权利要求6-11中任一项所述的焊接方法，其特征在于，根据 不随时间变化的下限阈值(51)与不随时间变化的上限阈值(52)之间的范围 确定控制变量出现的数量，并且使用该数量作为另 一个控制变量。
13. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，才艮据所保 存的焊接电压U(t)(30)与焊接电流I(t)(29)特征变量，算出时间区间(101, 102)范围内的瞬时电阻R(t)(44)或者瞬时功率，并且使用电阻R(t)(44)作 为控制变量。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，连续根据 焊接电压与焊接电流特征变量算出电阻或功率，并且将其保存为时间区间(101, 102)的特征变量，然后求算时间区间(101, 102)的周期内的平均 值。
15. 根据权利要求13所述的焊接方法，其特征在于，采用求算平均值的 方式，通过焊接电压U(t)(30)周期性电压曲线以及/或者焊接电流I(t)(29)周 期性电流曲线的至少一个周期持续时间TP (43)算出脉沖焊接过程的电阻 R(t)(44)或者功率。
16. 根据权利要求13所述的焊接方法，其特征在于，根据周期性电压曲 线或周期性电流曲线的脉沖相位或基本相位选择一个时刻来计算脉沖焊接过 程的电阻R(t)(44)。
17. 根据权利要求1~12中任一项所述的焊接方法，其特征在于，确定 焊接电压U(t) (30)的周期性电压曲线以A/或者焊接电流I(t) (29)的周期性 电流曲线中的周期持续时间TP(43)的时序，使用周期持续时间TP(43)的时 序作为控制变量。
18. 根据权利要求1~12中任一项所述的焊接方法，其特征在于，确定 焊接电压U(t)(30)的周期性电压曲线中的最小值点，并且根据某一时间区间 (102)中出现的最小值点的数量，算出电弧(15)中出现短路的频率H(t)(37),使用频率H(t)(37)作为控制变量。
19. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在第二平 均值(107)超过上限值(104)或者低于下限值(105 )之后，由控制装置产 生一个控制信号。
20. 根据权利要求19所述的焊接方法，其特征在于，通过控制装置根据 控制信号中断焊接过程，并且/或者生成焊接过程的状态信息，如送丝速率、 焊枪状态或者工件质量。
21. 根据权利要求19所述的焊接方法，其特征在于，在第二平均值(107) 首次超过或低于极限值(104, 105)时， 一旦平均值(106， 107)超过或低于 极限值(104， 105),就启动一个升序或降序计数器；然后在达到一定的计数 器读数时生成一个控制信号。
22. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在长于某 一个预定义控制时间的观测时间范围内超过上限值(104)或者低于下限值(105)之后产生控制信号。
23. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过控制 信号发出报警。
24. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过控制 信号控制送丝装置改变焊丝(11)的送丝速度Vd。
25. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过控制 信号控制冷却装置(18)改变焊接装置(1)的焊枪(9)的冷却功率。
26. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，当改变工 作点时，尤其当使用者变换任务时，控制装置就会如同重新启动焊接过程一样 对其进行处理，或者在所定义的持续时间内忽略这些特征变量。
27. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在某一个 预先设定的持续时间内、或者在存在外部信号的时间内、或者在下一个外部信 号之前，由控制装置通过一个外部信号隐去随后的特征变量，从而不将这些特 征变量用于求算平均值(106， 107)
28. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，由控制装 置在机械手焊接过程中监测机械手的轴，然后控制装置算出是否要焊接过程的平均值。
29. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，第一时间 区间(101)的持续时间在0.3-1.0秒之间，尤其为0.5秒；第二时间区间 (102)的持续时间在0.05-0.3秒之间，尤其为0.1秒。
30. 根据上述权利要求中任一项所述的焊接方法，其特征在于，控制装置 根据使用者所设置的其它焊接参数(尤其是待焊接材料、焊接方法的类型，如 短弧焊、脉冲焊或者喷弧焊)计算上限值和下限值(104， 105)。
31. 根据权利要求30所述的焊接方法，其特征在于，若为短弧焊方法， 控制装置适宜将对应于第一平均值(106 )的极限值(104， 105 )增大或减小6%; 若为脉冲焊接方法，适宜将其增大或减小2.5%;若为喷弧焊方法，则适宜将 其增大或减小2.0%。
32. —种用于执行、监测焊接过程的焊接方法，包括在电弧(15)中熔化 焊丝(ll)，从至少一个受控电流源(2)给焊丝提供电能；通过一个控制装置(4)对电流源(2)以及焊丝(11)的送丝装置(10)进行控制，在焊接过程 中检测焊接电压U(t) (30),并且在焊接过程中将不同的焊接参数或者控制变量 保存在存储器之中，其特征在于，在焊接电压U(t) (30)的周期性电压曲线中 确定最小值点，尤其是所出现的短路，并且算出两个前后排列的最小值点之间 的周期持续时间TP (43),然后在周期持续时间TP (43)内超过上限值或者低 于下限值(105)之后，由控制装置(4)产生一个控制信号，并且通过控制装 置(4)根据控制信号中断焊接过程，并且/或者生成焊接过程的状态信息，例 如送丝速率、焊枪状态或者工件质量。
33. 根据权利要求32所述的焊接方法，其特征在于，根据下限值(105) 与上限值(104)之间的范围确定周期持续时间TP(43)的出现数量，并且使 用该数量作为另 一个控制变量。
34. 根据权利要求32或33所述的焊接方法,其特征在于，在长于某一 个预定义控制时间的观测时间范围内超过上限值(104)或者低于下限值(104) 之后产生控制信号。
35. 根据权利要求32-34中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过 控制信号发出报警。
36. 根据权利要求32~35中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过 控制信号控制送丝装置改变焊丝(11)的送丝速度Vd。
37. 根据权利要求32-36中任一项所述的焊接方法，其特征在于，通过 控制信号控制冷却装置(18)改变焊接装置(1)的焊枪(9)的冷却功率。
全文摘要
本发明涉及一种用于执行、监测焊接过程的焊接方法，通过一个控制装置(4)对电源(2)和焊丝(11)的送丝装置(10)进行控制，并且在焊接过程中根据电弧的特征变量检测或算出至少一个控制变量。设定具有不同时长的第一和第二时间区间(102)以及用来检测特征变量(100)值的扫描速率之后，在每次扫描时保存特征变量(100)的值；然后在某一时刻(40)由控制装置根据所保存的处在早于该时刻(40)的时间区间内的特征变量值算出第一平均值(106)和第二平均值(107)作为控制变量；然后根据第一时间区间(101)的第一平均值(106)算出一个上限值(104)和一个下限值(105)；然后将控制变量与上限值(104)和下限值(105)进行比较。
文档编号B23K9/02GK101616768SQ200780037645
公开日2009年12月30日 申请日期2007年9月3日 优先权日2006年9月8日
发明者班克·沙尔迪, 赫尔诺特·特劳纳 申请人:弗罗纽斯国际有限公司