工作电流切换以消除电弧偏吹的制作方法
【专利摘要】提供一种焊接系统(100,200,300,500,600,700,900)和方法，其中焊接电源供应器(101)具有第一输出和第二输出，所述第一输出被电气耦合到焊接电极(105)，所述第二输出被电气耦合到切换机构(201,301,503,601,701,907；3A,5B,5C,5D)。焊接电源供应器(101)通过第一和第二输出中的任一个提供焊接电流来焊接至少一个工件(W,W')。切换机构(201,301,503,601,701,907；3A,5B,5C,5D)具有至少第一和第二切换位置，其中第一切换位置被耦合到至少一个工件(W,W)上的第一位置并且第二切换位置被耦合到至少一个工件(W,W)上的第二位置，所述第二位置远离第一位置。在焊接期间，切换机构(201,301,503,601,701,907；3A,5B,5C,5D)在第一和第二切换位置之间切换，以在所述焊接电流通过至少一个工件(W,W')期间改变所述焊接电流的电流路径(C1,C2,CP)。
【专利说明】工作电流切换以消除电弧偏吹发明领域
[0001]与本发明一致的装置、系统和方法涉及焊接，并且更具体地涉及工作电流切换以在焊接期间消除电弧偏吹。
技术背景
[0002]已知的是，在焊接期间大的电流从焊条(电极)(electrode)被传递进入到要被焊接的工件中，并且这种电流可以产生相对强的磁场。这种磁场具有磁化要被焊接的工件和/或工件固定装置的趋向。工件和/或工件固定装置的磁化可以引起焊接电弧从它的理想定位偏斜或弯曲，这可以趋于引起电弧偏吹或者以其他方式使焊接电弧不稳定。另外，焊接系统通常对工件使用单一接地接触。这在焊接期间创建单一电流路径通过工件。然而，当焊接操作和接地接触点之间的距离和定向改变时，焊接操作自始至终使用单一电流路径还可以引起电弧不稳定和电弧偏吹问题。而且，在焊接期间采用单一电流路径通过工件可以是有问题的，因为它可以在焊接期间引起焊接电弧相对于单一定向被偏置。
【发明内容】
[0003]本发明的目标是克服上述问题。这些问题通过根据权利要求1的焊接系统以及通过根据权利要求6的焊接方法来解决。本发明的进一步实施方案是从属权利要求的主题。本发明的示例性实施方案是焊接系统和用于焊接的方法，所述焊接系统具有焊接电源供应器，所述焊接电源供应器具有被电气耦合到焊接电极的第一输出和被电气耦合到切换机构的第二输出。焊接电源供应器通过第一和第二输出中的任一个提供焊接电流，以利用焊接电极焊接至少一个工件。切换机构具有至少第一和第二切换位置，其中第一切换位置可以被耦合到至少一个工件上的第一位置并且第二切换位置可以被耦合到至少一个工件上的第二位置，所述第二位置远离第一位置。在焊接期间，切换机构在第一和第二切换位置之间切换，以在焊接电流通过至少一个工件期间改变焊接电流的电流路径。第一和第二位置可以被设置在所述至少一个工件的相对的部分上。根据优选的实施方案，切换机构在所述焊接电极和所述至少一个工件之间短路期间在所述第一和第二切换位置之间切换。切换机构每0.5至20mS在所述第一和第二切换位置之间切换。根据焊接系统的另一优选的实施方案，所述焊接电流是包括多个电流脉冲部分的脉冲焊接电流，并且所述切换机构在被预先确定的脉冲数之后在所述第一和第二切换位置之间切换。所述第一和第二位置在所述焊接期间相对于所述焊接电极可以保持固定。
[0004]附图简要描述
[0005]通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中:
[0006]图1A-C图示说明具有单一接地接触点的焊接系统和过程的图示表征；
[0007]图2图示说明依据本发明的示例性实施方案的焊接系统的图示表征；
[0008]图3图示说明依据本发明的进一步示例性实施方案的焊接系统的图示表征；
[0009]图4图示说明用于本发明的实施方案的焊接波形的图示表征；
[0010]图5图示说明依据本发明的附加示例性实施方案的焊接系统的图示表征；
[0011]图6图示说明依据本发明的另一示例性实施方案的焊接系统的图示表征；
[0012]图7A和图7B图示说明依据本发明的示例性实施方案的焊接波形和系统的图示表征；
[0013]图8是以本发明的实施方案的接地接触的示例性定位的图示表征；以及
[0014]图9是依据本发明的实施方案的另一示例性焊接系统的图示表征。
[0015]示例性实施方案的详细描述
[0016]现在将在下面通过参照附图描述本发明的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案意图帮助理解本发明，而不意图以任何方式限制本发明的范围。相似的参考编号在通篇中涉及相似的要素。
[0017]图1A描述在工件上具有单一接地接触点G的焊接系统100。这是典型的焊接系统配置，其中单一接地接触引线将焊接电源供应器101耦合到工件W。另一接触引线将电源供应器101耦合到焊接焊炬103，所述焊接焊炬103为焊接电极105提供焊接电流，所述焊接电极(焊条)105可以是或者可以不是可消耗的。由此，电源供应器101、焊炬103、电极105、工件W和连接引线创建焊接电路，焊接电流流过所述焊接电路。因为这些部件构成焊接电路，已知的是，工件W提供从焊接电极105到接地点G的电流路径(或者在AC焊接中反之亦然)。由于操作的本质，这条焊接路径典型地是在电极105和接地点G之间的最短距离。以Cl来描述这条电流路径。因为这条电流路径被引导到焊接接头的一致的侧，电流路径Cl将趋于朝向接地点G偏置焊接电弧，这可以引起电弧不稳定问题。
[0018]应该注意的是，尽管在本申请中引用术语“工件(一个)”，其与多个工件相反，但这并不意图来限于单个要被焊接的工件，因为通常多个工件在焊接接头处被焊接。
[0019]如上面所解释的，电流通过工件W的流动可以趋于磁化工件W。这在图1A中被示出，所述图1A示出在焊接期间由于电流的流动创建第一磁场Ml和第二磁场M2。磁场Ml和M2可以磁化工件并且彼此互相作用而使焊接电弧不稳定和/或引起电弧偏吹问题。这在图1C中被描述，其中由磁场创建的磁力F可以引起焊接电弧弯曲或偏置到焊接接头的一个侦U。当这种情况发生时，电弧可以使焊接质量不稳定并且不利地影响焊接质量。另外，当焊接过程远离接地接触点G移动时，这些问题可以被加剧。典型地，接地点G在焊接之前被选择并且在焊接操作期间不被改变。由于这个原因，电流路径Cl可以在焊接期间充分地改变和/或延长，这可以改变整个焊接电路参数，例如电阻、电感等等。附加地，可以有预先存在于工件或所使用的固定装置中的磁场，所述磁场可以在焊接期间影响电弧定位和稳定性。这在焊接期间当所有磁场(产生的和存在的)与电弧相互作用时尤其是这样的情况，因为各种磁场将在工件上的不同区域具有不同的量值和方向。
[0020]图2描述本发明的示例性焊接系统200，其中接地开关201被耦合到工件W上的至少两个分开的接地点A和B并且被耦合到焊接电源供应器101。电源供应器101可以是DC或AC焊接电源供应器，因为实施方案可以与任一类型的电源供应器一起来使用。进一步地，本发明的实施方案不受所执行的焊接操作的类型限制，所述焊接操作的类型可以包括MIG、TIG、FCAW、SAW、GMAW、覆层等等。在焊接期间，开关201在接地点A和B之间改变工件的接地接触，以使在焊接期间至少两条不同的电流路径Cl和C2被创建。
[0021]在焊接操作开始时，开关201被选择来与两个不同的接地点A或B中的任一个接地连接。在焊接期间，开关则切换到接地点A或B中的另一个来改变接地电流路径。这种切换可以以许多不同的方式来控制。例如，在第一示例性实施方案中，开关201在焊炬103行进特定的行进距离X之后被切换。在这样的实施方案中，行进距离检测装置(未示出)检测焊炬103行进的距离并且在行进距离X之后开关被切换到另一接地点。然后在再次行进距离X之后开关201被切换回来。这种切换随着焊接操作的进行而被重复。存在许多不同类型的可以被用来追踪行进距离的装置。例如，机器人焊接系统可以确定焊接焊炬103(或者工件(如果工件被移动))行进的距离，并且然后指示开关201改变接地连接。可替换地，焊炬103可以被装备有辊轮，所述辊轮接触工件W来追踪焊炬103行进的距离。在又另一实施方案中，承载焊炬的焊接小车组件可以确定行进的距离并且提供所述信息来闭合开关201。
[0022]在本发明的不同的示例性实施方案中，在被确定的焊接时间量T之后或者在焊接脉冲数N之后，开关201改变接地接触点。在这样的实施方案中，电源供应器101包含定时电路或者脉冲计数电路(这对于焊接电源供应器领域中的技术人员来说一般地是已知的)，以使在被确定的时间量T之后或者在脉冲数N已被计数之后，电源供应器101指示开关201切换。例如，在一些示例性实施方案中，接地点将具有在0.5至20mS范围内的切换时间T。
[0023]在本发明的又另一示例性实施方案中，开关201可以被指示来在被确定的焊接焊条105的量已被消耗之后切换。例如，焊条送进机构(未示出)可以被装备有计数器，所述计数器监测被提供到焊接接头的焊条105的长度，并且在被确定的焊条105的量已被消耗之后，开关201将被启动来改变接地接触。例如，焊丝送进机构可以在它的焊丝送进驱动辊上被装备有旋转计数器来监测它的驱动滚筒的旋转数R。在被确定的旋转数之后(指示所消耗的特定量的焊条)，开关201被启动来改变接地位置。
[0024]在本发明的示例性实施方案中，电流被引导到各自的每个接地点A和B的持续时间是相同的，以使电流被引导到点A的时间量与电流被引导到点B的时间量相同。然而，在其他示例性实施方案中，这可能不是这样的情况，因为它可能不是必需的。
[0025]在进一步示例性实施方案中，开关201被制成为与焊接电源供应器101 —体化并且被耦合到电源供应器101的输出末端，所述电源供应器(经由焊接线缆)被耦合到工件W。开关可以经由任何数量的方法来控制，包括电源供应器101的内部控制电子装置。这些控制电子装置一般地是已知的并且不需要在本文被详细讨论。电源供应器101的控制电子装置可以具有计数器电路、定时电路等等，所述控制电子装置在焊接期间按照期望控制开关201的切换。
[0026]通过在两个不同位置A和B之间切换接地位置，焊接电流将不通过单一路径行进通过工件W。结果，在焊接操作期间将存在极少的或不存在工件的合成磁化。就存在一些磁化而言，所述磁化将通过来自电流在不同方向流动的磁化来抵消。而且，来自磁场的作用于焊接电弧上的任何磁力F将在至少两个不同的方向之间振荡，并且由此有效地导致这些力的消除。通过这个消除作用，电弧偏吹的发生将被降低并且电弧稳定性将被提高。
[0027]如图2所示，不同的接地点A和B在工件W上被安置为远离彼此。在本发明的示例性实施方案中，接地点A和B在工件上应该被安置为尽可能地远离彼此。这确保在电流路径Cl和C2之间的最大偏差。如果电流路径Cl和C2太靠近彼此,这可以减少本发明的实施方案的有效性。尤其是这样的情况，如果接地接触点相对于焊接接头在要被焊接的工件W的相同侧上。示例性接地点位置在图8中被描述。
[0028]如图8所示，接地点A和B可以被设置在多个位置处。例如，接地点A和B被示出在工件W的任一端，但是在焊接接头的相同侧上。然而，接地点可以被设置在不限于这种配置的其他位置处。例如，接地点A和B’可以被设置在要被焊接的工件W和W’的相对的角落处。可替换地，接地点A和B〃可以被设置在从焊接接头相对的侧上以使它们是在彼此的对面。
[0029]如图8所示，在从焊炬103到接地接触点A和B、B’或B"的电流路径之间角度α被创建。在本发明的一些示例性实施方案中，角度α被这样保持，以使在焊接操作期间在所创建的焊接接头的总长度L期间，所述角度不小于45度。这确保接地电流路径到各自接地点之间的足够的角度差别。理解的是，随着焊接操作进行，当焊炬103相对于接地点A和B移动时电流路径的角度α将改变。然而，在这些实施方案中，虽然角度改变，它不低于45度。在其他示例性实施方案中，在焊接期间角度α不低于60度。注意的是，角度α要在第一线路和第二线路之间被测量，所述第一线路在焊接期间贯穿(intersect)焊接电弧的中心和第一接地接触点A，所述第二线路贯穿焊接电弧的中心和第二接地接触点B、B’或B"。在一些示例性实施方案中，针对要被执行的焊接的总长度L，保持上面所阐述的角度α不是必需的。就是说，在一些实施方案中，针对焊接接头长度L的至少70%，上面的角度可以被保持超过所期望的阈值。在本发明的进一步示例性实施方案中，就针对焊接接头的全部长度L上述角度未被保持在45度或超过45度而言，针对所述接头焊缝长度的剩余部分，所述角度应该在20度和45度之间。
[0030]应该注意的是，在本申请的附图中，电流流动以单一虚线的描述意图是电流流动的方向和定向的示例性表征。当然，理解的是，流动电流将不遵循从一点到另一点的单一线路，而是流动超出一般地与附图中所描述的线路一致的工件区域。
[0031]图3描述本发明的另一示例性实施方案。图3所示的系统300也使用切换电路301，以在至少两个不同的接地点A和B之间切换。然而，切换电路301还能够同时提供从接地点A和B 二者到电源供应器101的电流。就是说，切换电路301包含至少两个开关303和305，所述至少两个开关303和305可以被交替地(如上面关于图2所讨论的)或者同时闭合。通过同时闭合开关303和305，焊接电流将在电流接地路径之间被分流。然而，电流将被平分的情况不是必需的。多条电流路径可以在焊接期间帮助提供电弧稳定。在这样的实施方案中，在焊接的第一部分期间，一个开关303被闭合并且另一个被打开，在第二部分期间开关303和305 二者被闭合，并且在第三部分中只有第二开关305被闭合。这样切换的定时可以如上面所描述地被控制。
[0032]图4描述可以被用于本发明的实施方案的示例性焊接波形。具有脉冲类型波形的电源供应器101的输出电流Irat被示出，所述脉冲类型波形具有多个焊接脉冲I至7。在利用脉冲I至4的焊接期间，电流经过至工件上的第一接地点Α。然后，在脉冲4和5之间的本底电流期间，接地开关101或301切换，以在脉冲5至7将第二接地点B耦合到电源供应器101。在本发明的示例性实施方案中，接地点的切换发生在焊接波形中对焊接过程影响最小的点期间。例如，如图4所示，切换发生在焊接波形的本底电流期间。这将最小化对焊接操作的任何影响。在其他示例性实施方案中，接地路径可以在任何时间以与焊接波形异步的方式被切换。例如，在我们使用的脉冲型波形的实施方案中，切换可以相对于脉冲波形以异步的方式来进行。在使用AC焊接波形的其他示例性实施方案中，切换可以发生在波形内的任何时间，并且在一些实施方案中开关被控制以使它确实在AC电流被切换的同时切换接地路径。
[0033]图5描述本发明的另一示例性焊接系统500。与所讨论的其他系统相似，系统500包括电源供应器101，所述电源供应器101被耦合到焊炬103来焊接工件W。同样被包括的是切换电路503和包含CPU类型装置的系统控制器501。在所示出的实施方案中，工件W具有多于两个的接地点，并且在所示出的实施方案中，具有四个接地点A、B、C、D。切换电路503包括多个开关SA、SB、SC和SD，所述多个开关SA、SB、SC和SD分别将接地点中的每个耦合到电源供应器101。这个系统500的操作类似于上面所描述的系统的操作，除了不是使用两个接地点而是使用四个接地点之外。在这个实施方案中，电流路径CP按照期望被切换到四个不同接地点A、B、C或D中的任何接地点。切换的控制由系统控制器501 (其可以为与电源供应器一体化)提供，所述系统控制器501如上面所描述的(基于定时、脉冲等等)控制切换。另外，系统控制器501可以一次闭合多于一个开关。例如，在焊接的第一部分中，开关A和C可以被闭合并且在第二部分中开关B和D可以被闭合。接地路径的组合可以按照期望被创建。可替换地，在焊接过程的第一部分期间，接地路径可以在点B和C之间被切换，并且然后在焊接过程的第二部分期间接地路径可以在A和D之间被切换。
[0034]在本发明的又进一步实施方案中，开关可以以顺时针或逆时针的模式被连续地闭合和打开，以便以总的为旋转的模式移动焊接电弧。就是说，当电流路径以旋转的模式改变至不同的接地点时，由于作用于电弧的磁力和电力，这可以具有以旋转的模式偏置焊接电弧的趋向。通过以旋转的模式切换接地点，电弧可以被移动来模仿旋转模式或者按照期望的任何其他模式，这可以提高焊接质量。
[0035]在本发明的进一步示例性实施方案中，开关SA、SB、SC和SD以随机模式被闭合。然而，就使用随机模式而言，在延长的一段时间内使得电流路径保持在单一接地点可能不是可期望的。因此，在使用随机切换的一些示例性实施方案中，切换应该是这样的，以使没有开关SA、SB、SC或SD被闭合多于0.5至20mS。
[0036]系统控制器501可以使用各种手段来控制切换电路503，包括定时电路、计数器电路、焊丝送进器反馈、来自机器人焊接单元的反馈等等。这种信息然后被系统控制器用来控制切换电路503的切换。
[0037]同样注意的是，本发明的实施方案不限于如在本文附图中所描述的两个或四个接地接触点的使用。本发明的实施方案可以按照期望使用两个或更多个接触点。
[0038]图6描述本发明的进一步示例性实施方案，其中系统600具有接地接触点A和B，所述接地接触点A和B在焊接期间与焊炬103保持等间距。如所示出的，开关601被耦合到接触辊603和605，所述接触辊603和605相对于工件W是导电的和可移动的。这在焊接期间允许接触点A和B相对于工件W移动。辊可以被固定到焊接小车装置(未示出)或者可以被固定到在焊接期间工件被放置于其上的焊接单元工作表面。当工件被焊接时，工件W或焊接传送装置被移动。但是，导电辊603/605允许接地接触点A和B相对于工件W移动，以使焊炬103以及点A和B之间的距离和角度在焊接期间不改变。这种配置提供额外的好处，即焊接电路的总电阻在焊接期间将不会显著地改变。当然，本发明的其他实施方案除了所描述的辊603/605之外可以使用不同类型的接地接触。例如，导电接触刷或偏置构件可以被使用，所述导电接触刷或偏置构件在焊接期间保持电接触并且允许沿工件表面行进。
[0039]图7A和图7B描述本发明的另一示例性实施方案，其中系统700被用来在焊接期间帮助清除短路。已知的是，在焊接期间，短路可以发生在焊接电极105与工件W接触的地方。如图7B所示，这种接触可以在点703处与焊接接头的一侧形成。在本发明的实施方案中，电源供应器101 (通过已知的检测手段)检测短路并且引起开关701 (从B到A)改变接地点。通过改变接地点，在电流路径CP方面的改变将帮助偏置焊接电弧和电极(焊条)105的熔融部分远离电极(焊条)105与之短路的工件W。这种偏置可以帮助更快地清除短路。另外，这种偏置可以帮助利用输入到焊接电弧中的较少的能量清除短路。例如，在电流上具有显著的增加来将电极(焊条)“回燃(burn back)”以清除短路可能不是必需的。在示例性实施方案中，当在有间隙的工件上开始电弧焊接过程时，这种控制方法也可以被使用，在所述有间隙的工件上，电弧首先在一侧(例如，侧B)上开始并且然后被过渡到另一侧(例如，侧A)上来帮助桥接间隙。一旦间隙被桥接，接地切换被用来如上面所描述的控制电弧偏吹。
[0040]图7A描述示例性焊接波形，其中短路在焊接期间已经发生。在点I处焊接脉冲是熔滴转移的峰值水平。在示例性的点2处，短路被电源供应器101检测到。这可以以任何数量的方式(包括监测电弧电流、电弧电压或者通过预感测电路的使用等等)进行。在短路检测到之后，电源供应器101引起开关701打开电源供应器和电流接地接触点B之间的连接并且闭合电源供应器101和另一个接地接触点A之间的连接。除了改变开关701之外，电源供应器101可以实施短路清除操作，例如使用短路清除脉冲3。在短路清除脉冲3期间，电流被引导到另一个接地点A，以使当电弧(在短路的清除期间)重燃时，电弧将具有被偏置远离短路703的趋向。在短路清除之后，电流在开始另一焊接脉冲5之前被降回到本底水平4。当电源供应器101确定短路703被清除时(例如，当电流达到本底水平4时)，电源供应器引起开关701在短路(图7B中的点B)之前还原回相对于接地点是闭合的状态。在其他示例性实施方案中，在短路被清除之后的持续时间内开关701保持在短路清除位置，以确保新的短路未被创建。例如，在持续时间T或者脉冲数N内开关701可以保持在短路清除位置，以确保短路被清除并且没有被重新建立。持续时间T或数量N可以在焊接之前被预先确定。
[0041]在另一实施方案中，当电源供应器101检测到电弧不稳定状况时，电源供应器701切换开关701。例如，如果短路预感测电路确定短路即将发生，则电源供应器101可以在短路开始之前引起开关701改变接地点。由此，开关701可以改变接地点，即使在短路事件发生之前。在另一实施方案中，电源供应器101监测电弧电流的变化率并且如果变化率超出(或者低于)阈值水平或范围，它可以是电弧不稳定的指示。一旦检测到这种不稳定，电源供应器101如上面所描述的改变开关701。
[0042]图9描述依据本发明的焊接系统900的另一示例性实施方案。这个实施方案类似于本文所描述的实施方案操作，但是包括至少一个磁场传感器903,所述磁场传感器903被安置为邻近焊接操作，以在焊接期间感知所创建的磁场901的量值。传感器(一个或多个)903被耦合到系统控制器905 (其可为电源供应器101内部的)，所述系统控制器905使用所感知的磁场强度来确定开关907是否要被操作。例如，如果所检测到的磁场901的强度超出阈值，系统控制器905控制开关907改变接地点。系统控制器905可以是任何类型的CPU类型装置，所述CPU类型装置能够接收来自传感器(一个或多个)903的反馈并且基于所述检测到的磁场强度控制开关907的操作。在示例性实施方案中，在操作期间，系统控制器905确定和/或设定磁场强度阈值水平，所述磁场强度阈值水平与检测到的磁场901的强度相比较。当检测到的场强度超出阈值，控制器905引起开关907改变接地点。这样的系统将防止磁场强度的增强(build up)，这种增强会不利地影响焊接操作。在所示出的实施方案中，两个传感器903被利用并且被安置在焊接接头的两侧。在这样的实施方案中，各自的传感器903测量焊接接头的各自侧上的磁场强度并且基于检测到的场强度控制开关907。例如，如果焊接接头的一侧上的场强度超出阈值水平，开关907被改变来防止磁场的进一步增强。在本发明的示例性实施方案中，基于至少来自电源供应器101的焊接电流的量值确定针对磁场强度的阈值。在一些实施方案中，系统控制器905可以使用状态表或者查找表，所述状态表或者查找表基于电源供应器101提供的焊接电流确定阈值磁场强度，并且由此可以在焊接过程期间改变阈值。在其他实施方案中，阈值可以是固定的并且基于针对焊接操作设定的峰值电流，所述峰值电流设定可以基于焊接之前的使用者输入电流设定被固定。在其他示例性实施方案中，磁场阈值还可以基于要被焊接的工件的材料类型(例如，软钢、不锈钢、铝)来确定。在其他示例性实施方案中，磁场常量还可以在焊接之前被输入到系统控制器905中。磁场常量可以是使用者生成的常量，所述使用者生成的常量将可能被使用的任何焊接固定装置或焊接环境的磁性考虑在内。已知的是，固定装置和/或焊接环境可以在焊接期间影响所创建的磁场。由此，系统控制器905允许使用者输入磁场常量，所述磁场常量作为在确定用于控制器905的磁场强度阈值中的考虑因素。
[0043]在本发明的其他示例性实施方案中，可以使用这样的系统，所述系统监测伴随电弧的音频干扰或者不利于电弧稳定的弧光状况，并且接地点可以基于被检测到的类似于上面所描述的音频或者弧光状况被切换。
[0044]尽管本发明已经参照其示例性实施方案被具体地示出和描述，但本发明不限于这些实施方案。本领域的普通技术人员将理解的是，其中可以进行形式和细节上的各种改变而不脱离如由随后的权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
[0045]参考标号
[0046]I 脉冲900系统
[0047]2 脉冲901磁场
[0048]3 脉冲903传感器
[0049]4 脉冲905控制器
[0050]5 脉冲907 开关
[0051]6 脉冲A 接地点
[0052]7 脉冲B 接地点
[0053]100焊接系统B’ 接地点
[0054]101焊接电源供应器B" 接地点
[0055]103 焊接焊炬C接地点
[0056]105 焊接电极(焊条)Cl电流路径
[0057]200系统C2电流路径
[0058]201开关CP电流路径
[0059]300系统D接地点
[0060]301切换电路F力
[0061]303开关G接地点
[0062]305开关L长度
[0063]500系统Ml磁场
[0064]501控制器M2磁场
[0065]503切换电路U输出电流
[0066]600系统N脉冲数
[0067]601开关R旋转数
[0068]603辊SA开关
[0069]605辊SB开关
[0070]700系统SC开关
[0071]701开关SD开关
[0072]703点T持续时间
[0073]W工件α角度
[0074]ψ工件X行进距离
【权利要求】
1.一种焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)，所述焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)包括: 焊接电源供应器(101)，所述焊接电源供应器(101)具有第一输出和第二输出，所述第一输出被电气I禹合到焊接电极(105),所述第二输出被电气I禹合到切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)，并且其中所述焊接电源供应器(101)通过所述第一和第二输出中的任一个提供焊接电流，以利用所述焊接电极(105)焊接至少一个工件(W，W，)，并且 其中所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)具有至少第一和第二切换位置(A，B, B’，B"，C，D, G)，其中所述第一切换位置被耦合到所述至少一个工件上的第一位置并且所述第二切换位置被耦合到所述至少一个工件上的第二位置，所述第二位置远离所述第一位置， 其中在焊接期间，所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在所述第一和第二切换位置之间切换，以在所述焊接电流通过所述至少一个工件期间改变所述焊接电流的电流路径(C1，C2，CP)。
2.如权利要求1所述的焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)，其中所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)具有第三切换位置，其中所述电源供应器(101)的所述第二输出同时被电气耦合到所述至少一个工件(W，W’)上的所述第一和第二位置中的每个，并且所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在所述第一和第二切换位置中的至少一个和所述第三切换位置之间切换。
3.如权利要求1或2所述的焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)，其中所述焊接电流是包括多个电流脉冲部分(1，2，3，4，5，6，7)的脉冲焊接电流，并且所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在所述电流脉冲部分(I, 2，3，4，5，6，7)之间在所述第一和第二切换位置之间切换。
4.如权利要求1所述的焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)，其中所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)还包括至少第三和第四切换位置，所述至少第三和第四切换位置被分别耦合到所述工件(W，W’)上的第三和第四位置，并且在焊接期间，所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在所述第一、第二、第三和第四切换位置中的第一对以及所述第一、第二、第三和第四切换位置中的第二对之间切换。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的焊接系统(100，200，300，500，600，700，900)，还包括磁场传感器(903)，所述磁场传感器(903)在焊接期间感知所述焊接电极(105)附近的磁场(M1，M2)，并且所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)基于所述被检测的磁场(M\M2)在所述第一和第二切换位置之间切换。
6.一种焊接的方法，所述方法包括: 从焊接电源供应器(101)通过第一输出和第二输出中的任一个输出焊接电流，所述第一输出被电气I禹合到焊接电极(105),所述第二输出被电气I禹合到切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)，并且其中所述焊接电流被用来焊接至少一个工件(W，W，)，以及 在所述焊接电流的所述输出期间在第一和第二切换位置之间切换所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)，其中所述第一切换位置被耦合到所述至少一个工件(W，W’)上的第一位置并且所述第二切换位置被耦合到所述至少一个工件(w，w’)上的第二位置，所述第二位置远离所述第一位置，以使在焊接期间所述焊接电流的电流路径(Cl, C2, CP)被改变。
7.如权利要求6所述的方法，还包括将所述切换机构(201，301，503，601，701，907；3A，5B，5C，5D)切换到第三切换位置，其中所述电源供应器(101)的所述第二输出同时被电气耦合到所述至少一个工件(W，W’)上的所述第一和第二位置中的每个，并且所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在焊接期间在所述第一和第二切换位置中的至少一个和所述第三切换位置之间切换。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中所述第一和第二位置(A，B,B’，B"，C，D, G)被设置在所述至少一个工件(W，W’)的相对的部分上。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中所述焊接电流是包括多个电流脉冲部分(I, 2，3，4，5，6，7)的脉冲焊接电流，并且所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)在所述电流脉冲部分(1，2，3，4，5，6，7)之间在所述第一和第二切换位置之间切换。
10.如权利要求6至9中的任一项所述的方法，还包括将所述切换机构(201，301，503，601，701，907 ；3A, 5B, 5C, 5D)的至少第三和第四切换位置分别耦合到所述工件(W，W’)上的第三和第四位置切换，并且在焊接期间，在所述第一、第二、第三和第四切换位置中的第一对以及所述第一、第二、第三和第四切换位置中的第二对之间切换。
11.如权利要求6至10中的任一项所述的方法，还包括在所述焊接电极(105)和所述至少一个工件(W，W’)之间短路期间在所述第一和第二切换位置之间切换。
12.如权利要求6至12中的任一项所述的方法，还包括在焊接期间感知所述焊接电极(105)附近的磁场(M1，M2)，并且基于所述被检测的磁场(M1，M2)在所述第一和第二切换位置之间切换。
13.如权利要求6至12中的任一项所述的方法，还包括每0.5至20mS在所述第一和第二切换位置之间切换。
14.如权利要求6至13中的任一项所述的方法，其中所述焊接电流是包括多个电流脉冲部分(1，2，3，4，5，6，7)的脉冲焊接电流，并且在所述第一和第二切换位置之间的所述切换发生在被预先确定的脉冲数(1，2，3，4，5，6，7)之后。
15.如权利要求6至14中的任一项所述的方法，其中所述第一和第二位置在所述焊接期间相对于所述焊接电极(105)保持固定。
【文档编号】B23K9/09GK104203473SQ201380011564
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2012年3月2日
【发明者】J·A·丹尼尔 申请人:林肯环球股份有限公司