用于确定焊丝直径的系统和方法
【专利说明】用于确定焊丝直径的系统和方法
[0001]发明背景
[0002]本发明一般涉及焊接系统，更具体涉及用于确定通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的系统和方法。
[0003]焊接是各个行业和应用中越来越普遍的工艺。虽然在某些情况下这种工艺可以自动化，但很多应用继续采用手动焊接操作。这种焊接操作依靠各种类型的设备来确保在希望的时间以适当的量向焊缝供应焊接耗材(例如送丝、保护气体等)。例如，金属惰性气体(MIG)焊接通常依靠送丝器来确保适当的送丝到达焊炬。这种送丝器有助于通过一对驱动辊以希望的送丝速率将焊丝从焊丝盘输送到焊炬。
[0004]很多焊接应用可能是复杂的工程，通常需要形成不同类型的焊缝，包括由不同尺寸和/或类型的焊接材料(例如焊丝)形成的焊缝。为了完成这种工程，可能需要将一种尺寸的焊丝换成一种不同尺寸的焊丝。这在单个焊接操作或阶段中可能发生一次或多次。一般而言，操作员必须停止焊接并手动更换焊丝。此外，操作员可更换送丝器的驱动辊，以使驱动辊适合新的焊丝。
[0005]为了实现最佳性能，某个尺寸的焊丝通常需要特定的一组焊接参数，例如起弧参数(例如安培级)。这样，当更换焊丝时，操作员通常必须返回到电力源处手动改变和/或设置这些参数。不幸的是，这会造成较高的操作员错误概率。例如，操作员可能没有意识到在更换焊丝时应改变起弧参数，并且甚至意识到这一点的使用者也可能忘记这样做。还可能出现的情况是，使用者确实改变了起弧参数，但将其变成了不正确的设置。这可能导致生产率降低，并且在某些情况下导致焊缝质量较差。
【发明内容】
[0006]在第一实施例中，一种焊接系统包括焊丝送丝器、电力供应器和传感器。电力供应器耦接至焊丝送丝器并且被配置成产生焊弧。传感器被配置成感测指示通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数。传感器被配置成向电力供应器发送信号，该信号代表指示焊丝的尺寸的参数。电力供应器被配置成基于信号自动实现起弧参数或焊接参数中的至少一者。
[0007]在另一个实施例中，一种焊接系统包括焊丝送丝器和控制器。焊丝送丝器包括传感器，传感器被配置成感测指示通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数，并输出代表所感测的参数的信号。控制器被配置成接收来自传感器的信号，将所述信号转换成相应一组起弧参数、焊接参数或二者，并实现起弧参数、焊接参数或二者。
[0008]在又一个实施例中，一种方法包括使用与焊丝送丝器相关联的传感器来确定传感器信号，其中传感器信号指示由焊丝送丝器使用的焊丝的尺寸。该方法还包括将来自传感器的传感器信号传送至安置于电力供应器内的控制器。此外，该方法包括通过将传感器信号转化成相应一组起弧参数、焊接参数或二者来处理传感器信号。进一步，该方法包括在电力供应器中实现相应一组起弧参数或焊接参数，其中电力供应器被配置成产生具有相应一组起弧参数、焊接参数或二者的电弧。
【附图说明】
[0009]参照附图阅读以下详细说明，将更好地理解本公开的这些及其他特征、方面和优点，所有附图中相同的符号代表相同的部件，其中:
[0010]图1是使用送丝器的焊接系统的实施例的框图，该送丝器可以包括用于确定焊丝直径的传感器；
[0011]图2是图1的焊接系统的实施例的框图，其包括材料感测和控制系统；
[0012]图3是用于自动实现起弧参数的方法的实施例的工艺流程图；
[0013]图4是可由传感器识别以确定焊丝尺寸的驱动辊的实施例的前视图；
[0014]图5是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的铝焊丝的槽；
[0015]图6是图5的驱动辊的实施例的截面侧视图；
[0016]图7是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的钢焊丝的槽；
[0017]图8是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的药芯焊丝的槽；
[0018]图9是图1的送丝器的部件的实施例的截面侧视图；并且
[0019]图10是图1的送丝器的部件的实施例的截面侧视图。
【具体实施方式】
[0020]如以下更详细所述，本文提供了焊接系统的实施例，焊接系统包括材料感测和控制系统，所述系统适于提供对于焊丝送丝器中的焊丝的尺寸的指示，以便自动改变和/或设置焊接参数，例如适合具体焊接材料尺寸的起弧参数。例如，在一个实施例中，材料感测系统可以感测焊丝送丝器中直径为.035英寸的焊丝何时已换成直径为.045英寸的焊丝，并且控制系统可以在检测到新尺寸的焊丝后相应地自动调整一个或多个起弧参数。进一步举例来说，在这样的实施例中，控制系统可以改变焊接电力供应器的安培数设置以产生较少热量，因为在较低温度下一种尺寸的焊丝可能比另一种尺寸的焊丝性能更好。类似地，在一些实施例中，可以使安培数增大或减小，或者可以通过适当方式改变其他参数，以提供对于特定焊丝尺寸来说理想的焊接参数。此外，针对不同材料形成但具有相同直径的焊丝可以改变这种参数。
[0021]自动化选择和实现适当起弧参数，使操作员在改变焊丝尺寸时无需手动设置正确的起弧参数。这样，这里介绍的焊接系统降低了在更换焊丝时起弧参数不正确的可能性，这是因为自动确定和设置了正确的起弧参数。此外，这里介绍的焊接系统还可以配置为在焊接过程中自动设置、保持和调整其他工作参数或焊接参数。所公开的焊接系统和方法可以和很多类型的使用焊丝送丝器的焊接方法和设备(包括气体保护金属极电弧焊(GMAW)) —起使用。更具体而言，这里所述的技术适用于这样的焊接系统，该焊接系统使用的焊丝电极在驱动辊之间逐步向焊接应用输送。这些系统可以包括具有独立送丝器的焊接系统、具有集成送丝器的焊接电力供应器、拉丝枪等。为了简洁和说明目的，本公开中仅包括所公开的焊接系统的实施例的一个范例。
[0022]现在转到附图，图1是根据本技术的焊接系统10的实施例的框图。焊接系统10设计成在工件14上产生焊弧12。焊弧12可以是任何类型的焊接，并且可以通过任何希望的方式定向，包括MIG、金属活性气体(MAG)、各种波形、串联设置等。焊接系统10包括电力供应器16，该电力供应器通常会耦接至电力源18，例如电力网。当然也可以使用其他电力源，包括发电机、发动机驱动的电源组等。在所示实施例中，送丝器20耦接至气体源22和电力源18，并向焊炬26提供焊丝24。焊丝24通过焊炬26输送至焊弧12，被焊弧12熔化，并沉积在工件14上。
[0023]送丝器20通常会包括控制电路(总体用标号28表示)，控制电路调整来自焊丝盘30的焊丝24的输送，并掌控电力供应器16的输出，等等。类似地，电力供应器16可以包括用于控制某些焊接参数和起弧参数的控制电路29。焊丝盘30将包含焊接操作过程中消耗的一定长度的焊丝24。通常在控制电路28的控制下通过使用电动马达机由焊丝驱动组件32推进焊丝24。此外，工件14通过连接至工作缆线36的夹具34而耦接至电力供应器16，以在焊炬26和工件14之间产生焊弧12时完成电气线路。
[0024]焊炬26放置在接近工件14的位置，允许由电力供应器16提供并引导至焊炬26的电流形成从焊炬26至工件14的电弧。如上所述，该电弧作用完成了包括电力供应器16、焊炬26、工件14和工作缆线36的电气线路。具体地，在操作时，电流从电力供应器16到达焊炬26，到达工件14，该工件通常接地回到电力供应器16。起弧产生相对大量的热量，该热量使工件14的一部分和焊丝24的填料金属过渡到熔化状态，从而形成焊缝。
[0025]为了在焊接过程中保护焊接区不被氧化或污染以增强焊弧性能，并且为了改善得到的焊缝，焊接系统10还将惰性保护气体从气体源22输送至焊炬26。然而，值得注意的是，除了惰性保护气体之外还可以采用(或代替惰性保护气体而采用)各种用于保护焊缝位置的保护材料，包括活性气体和微粒状固体。
[0026]在这些实施例中，可以通过感测所使用的焊丝24的构造、尺寸和/或类型来设置各种起弧参数或焊接参数。一般而言，可以使用一个或多个传感器38来收集该数据并以信号形式将该数据传送至材料