CN102186618A - 自动焊丝输送系统 - Google Patents

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Abstract

一种自用于输送焊丝的设备和方法，其中所述设备包括焊丝输送装置(105)和电源(107)，其中所述焊丝输送装置(105)放出焊丝(101)，所述电源(107)在所述焊丝正在被放出时提供电流和电压给所述焊丝。所述设备还包括检测电路(113)，所述检测电路(113)在所述焊丝与工件等等接触时检测在所述焊丝中的短路，并且一旦检测到所述短路，所述焊丝输送装置停止输送所述焊丝，从而实现期望的伸出距离(D)。

Description

自动焊丝输送系统
技术领域
本发明涉及分别根据权利要求1和8的前序部分的焊丝输送设备和输送焊丝的方法。此外，与本发明一致的装置、系统以及方法涉及自动输送丝的方法和设备，特别地涉及自动输送焊丝的方法和设备。
背景技术
在气体保护的MIG(金属惰性气体)焊接的过程期间，MIG焊条(或MIG焊丝)被连续地从卷轴放出，并且被传到和通过焊枪。这是在自动焊接和半自动焊接两者中的情况。由于焊丝从焊丝卷轴或焊丝箱起始，在焊接过程期间迟早在某一点达到焊丝的末端。当焊丝完全用完，焊接过程必须停止，并且必须获得新的焊丝卷轴、焊丝供应装置或焊丝箱。
当新的焊丝供应被提于焊接操作时，焊丝必须先通过焊丝输送机等输送到焊接枪。在大部分焊接操作中，特定的焊丝“伸出”长度必须被维持，以保证出现适当的焊缝。“伸出”是从焊枪的接触端延伸的焊丝长度的量度。在相关技术的系统中，操作人员必须首先输送焊丝通过焊丝机，并且然后继续输送焊丝直到操作人员相信他/她已提供足够的用于“伸出”的焊丝。
这个过程具有缺点。例如，在自动焊接系统中，接触端典型地位于保护的阻挡物或遮挡物的后方，以保护操作人员并且防止干扰自动焊接过程。这导致操作人员在离开接触端的一远离距离处开始焊丝输送操作，并且需要就何时提供了足够的“伸出”进行猜测。然后，操作人员必须到达焊接区，以确定伸出长度是否是适当的。如果伸出过长，操作人员必须将过量的切掉，而如果伸出不足，操作人员必须返回到焊丝输送机来控制和重复该过程。该操作可以可选择地由两个操作人员完成，但这导致操作人员时间的低效使用，并且导致延迟和操作停机时间。
因此，本发明的一个目的是提供克服这些劣势的装置、系统以及方法。
发明内容
本发明特别地提供分别根据权利要求1和8的焊丝输送设备和输送焊丝的方法。在本发明的实施方案中，焊丝输送设备包括输送焊丝至焊枪的焊丝输送装置，在该焊丝输送装置正在输送焊丝时提供电流和电压给该焊丝的电源，以及耦合到该焊丝输送装置的短路检测电路。当短路检测电路在焊丝中检测到短路时，焊丝输送装置基于检测到短路停止输送焊丝。进一步的实施方案在以下说明书、权利要求书以及附图中给出。
附图说明
通过参考附图对本发明的示例性实施方案的详细描述，本发明的以上和/或其他方面会更加清晰，其中：
图1图示说明本发明的示例性实施方案的图示性示意图；
图2图示说明本发明的另一个示例性实施方案的图示性示意图；以及
图3图示说明能够与本发明的实施方案一起采用的检测电路的图示性示意图。
具体实施方式
下面参考附图来描述本发明的示例性实施方案。描述的示例性实施方案旨在帮助理解本发明，而不应被视为以任何方式对本发明保护范围的限制。类似的标号在整个附图中表示类似的要素。
在图1中，根据本发明的示例性实施方案的系统100被描绘。在系统100中，焊丝101从可以是焊丝卷轴等的焊丝源103放出，并且被引导和通过焊丝输送设备105。焊丝输送设备105输送焊丝101至具有接触端123的焊枪109。接触端123经由被电气耦合到电源，焊接波形通过该连接125被传递以用于焊接操作。由于本发明在这方面不受限制，焊枪109和接触端123可以是任何已知的或通常使用的类型或构造，并且可以是自动的、半自动的或手持的类型的。附加地，不存在关于焊枪109和焊丝输送设备105之间的距离的限制。出于进行焊接操作的目的，焊丝101从焊枪109的尖端/接触端123延伸距离D，通常称为“伸出”。出于焊接目的，焊枪109位于接近要被焊接的工件111处。
针对各种焊接操作，距离D在整个焊接过程中是要被保持的，并且要在焊接之前被设定。采用本发明的示例性方法随后将会被更详细的讨论。
耦合到焊丝101的是使电压和电流通过焊丝101的焊接电源107。焊接电源107可以是用于焊接操作的任何通常已知的或被使用的类型。本发明在这方面不受限制。在本发明的示例性实施方案中，焊接电源107(如所示的那样经由虚线121)被耦合到焊丝输送设备105，以在设置和操作期间与焊丝输送设备105通信或以其他方式控制焊丝输送设备105。电源107可以通过任何方法连接到焊丝输送设备105，该方法包括硬连线或无线连接方式。
在本发明的实施方案中，电源107包括处理器或计算机类的部件(未示出)，以通过各种感测器和/或用户接收输入，并且控制焊丝输送设备105的操作(例如，开始、停止、焊丝输送速率等等)。
在本发明的示例性实施方案中，电源107包括能够检测焊丝101和工件111之间的短路的检测电路113。检测电路113可以具有能够检测焊丝101内表示焊丝101和工件111之间的短路的电流上升，电压下降，阻抗下降，或者它们的组合的任何构造。由于本领域技术人员具有足够的这种电路的知识，关于这种电路的架构或拓扑的详细讨论将不并入本文。然而，示例性实施方案的讨论随后针于图3来阐述。
电源107(通过内部计算机，处理器等等)能够经由检测电路113检测已发生的短路，并且相应地控制焊丝输送设备105。例如，当短路由检测电路113被检测到时，信号从电源107发送到焊丝输送设备105，以停止焊丝输送过程。这允许焊丝101在设定伸出距离D处停止，而不需要用户来停止焊丝输送过程。
如本发明的示例性实施方案中所示的，接触端123经由连接125被耦合到电源107/检测电路113，以允许接触端123自身作为接触感测器。与以上关于焊丝101所描述的类似，接触端123自身用作接触感测器，并且不是用焊丝101接触接触表面111，而是尖端123进行接触。由此，当接触端123接触工件111时，将会造成短路。这个短路将会在电源107内(经由控制电路等等)被检测到，并且允许系统100确定已接触工件111。这个实施方案可以帮助设定距离D，该距离D将会随后被更详细地解释。
图3描绘可以用于本发明的检测电路113的实施方案。然而，应注意的是，本发明不被限制到图3中示出的检测电路113，并且本领域技术人员知晓或以其他方式能够实施具有变化的构造的检测电路。图3中示出的检测电路113采用低功率电源303和电压监控系统301两者。随着焊条101接近工件111，低功率电源303提供具有电流限制的低电压(例如在12至48Vdc范围)给焊条101。电压监控系统301监控焊条101中的电压，并且将测量电压与参考电压比较。当焊条101中的电压达到或超过参考时(当短路在焊条101与工件111之间发生时)，电压监控系统303发出检测信号以使操作人员和/或控制器201和/或电源107获悉，从而焊条101的前行被停止。
应注意的是，检测电路113的以上描述集中在与焊丝101一起使用。然而，当接触端123自身作为接触感测器时，所述检测电路113的该构造或类似构造的电路同样可以使用。还应注意的是，使用相同的检测电路113进行遍及焊丝101和接触端123的检测是在本领域技术人员的知识范围内的。换言之，在该发明的实施方案中，该相同的检测电路113可以用于两种检测操作，也就是说(1)尖端123在工件111上的检测和焊丝101接触工件111的检测。本领域技术人员将能够开发实现这个实施方案所需要的控制电路和/或编程。
现在，将参考图1讨论采用本发明的示例性方法。
如以上所讨论的，在(例如)MIG焊接期间，焊丝101在焊接过程期间恒定地被消费。当一个焊丝源103的焊丝101用完，该焊丝源将由新的源103替代。由此，操作人员更换源103，并且将焊丝101的前缘输送通过焊丝输送设备105。操作人员还需要确定或以其他方式设定期望的伸出距离D(如果从先前的操作改变的话)。这可以自动地或手动地完成。例如，操作者可以接合重设开关等等，或者以其他方式使距离D输入到控制装置(未示出)中，从而枪109移动到提供需要的伸出距离D的位置。这还可以手动地完成，其中操作者手动地将接触端123定位在适当的伸出距离D处。
在进一步的示例性实施方案中，系统100装备有如以上所描述的(经由电气连接125耦合到电源107的)接触感测的接触端123。这是自动设定距离D的示例性实施方案。在这个实施方案中，一旦操作者准备进行重装(reload)操作，操作者接合需要的控制装置(未示出)来开始该重装操作。如果伸出距离D期望被改变，操作人员可以将新的距离D输入到电源107(或任何正被使用的控制机构)中，或者先前设定的距离D的默认值可以被使用。然后，接触端123被移动到工件111之上的预先确定的(或任意的)开始位置，并且然后朝着工件111向下移动。当这个操作发生，检测电路(未示出，但可以与图3中所示出的相同或类似)沿焊丝125将低压信号传递到尖端123。一旦尖端123接触工件111，即短路被检测到。短路的检测到导致尖端123的运动停止，并且向电源107、操作人员和/或任何控制装置指示已经位于工件111的表面。这一旦发生，电源107和/或控制装置使接触端123从工件移动离开该设定距离D。一旦达到距离D，焊丝输送操作可以开始。应注意的是，枪109/尖端123的移动和控制经由常规使用的和已知的方法和装置(如那些用于当前机器人焊接操作的)来实现。
一旦操作人员确信焊丝输送设备105具有与焊丝101的足够接触力来开始焊丝放线，操作人员启动焊丝输送操作。在该发明的示例性实施方案中，操作人员可以经由焊丝输送设备105上的控制开关启动焊丝输送操作。在可选择的实施方案中，控制开关可以位于电源107上。在再进一步的实施方案中，控制开关可以位于悬垂式控制装置(未示出)上，该悬垂式控制装置远离焊丝输送设备105和电源107两者，并且(经由电气或无线连接)与焊丝输送设备105和电源107中的任一个或者两个通信。在该发明的可选择的实施方案中，当焊丝输送控制开关接合时(如以上所描述的)，枪109/尖端123自动地将自身定位到在工件之上距离D处。当然，设想的是，其他实施方案是可能的。例如，设想的是，源103和/或初始焊丝输送操作的替换被自动地或半自动地执行，从而操作人员的涉及被最小化或消除。
在该发明的实施方案中，焊丝101以数据(如焊丝类型/尺寸)编码，以帮助焊丝装载过程。即，读取装置(未示出)读取焊丝101上的被编码的数据，并且焊丝输送设备105和/或电源107的各种设定基于被编码的数据来设定。进一步地，焊丝101可以被编码有长度信息，从而剩余的焊丝和/或消费了的焊丝的长度可以被监控。
一旦焊丝输送操作开始，随着焊丝101朝焊枪109前行，电源107提供电流和电压给焊丝101。由于用于焊接的电流和电压是不需要的，供应的电流和电压可以保持相对低，虽然任何水平的电流和电压可以被使用。在本发明的实施方案中，如图1中所示的，电源107以独立于焊丝输送设备105的方式被电气耦合到焊丝。该电气耦合可以由任何恰当的方式(包括经由连接125)来实现。例如，电源107可以被电气耦合到导电辊(未示出)，焊丝101通过该导电辊传输，从而信号被传递到焊丝101。在另一个示例性实施方案中，电源107经由焊丝输送设备105(未示出)被电气耦合到焊丝101。例如，电源107可以被电气耦合到焊丝输送设备105内的辊(未示出)，从而电流和电压经由焊丝输送辊施加到焊丝101。由于任何已知的、常规的或恰当的将信号从电源107传输到焊丝101的方式可以被采用，本发明在这方面不受限制。
在电流和电压被提供给焊丝101之后的某个时间，焊丝101被输送到接触工件111的点。当这发生时，在焊丝101与工件111之间造成短路。检测电路113检测到短路已发生，并且提供信号给电源107和焊丝输送设备105中的任一个或者两个，此时焊丝输送过程停止，其中在焊枪109与工件111之间为距离D。在这之后，枪109和/或工件111可以被定位在进行焊接操作的位置，并且然后来自电源105的焊接电流和电压通过焊丝101，以进行焊接。
伸出距离D是基于针对给定的焊接操作的期望的起始伸出确定的距离。距离D将基于要执行的焊接操作而变化，并且本发明在这方面不受限制。
在本发明的实施方案中，在执行焊丝输送操作之前，焊枪109/尖端123被移动到期望的位置(例如在工件111上方)，从而适当的焊接距离可以被实现。这个过程可以被手动地或者自动地执行。换句话说，在焊丝101接触工件111的情况下开始焊接操作可能是不合乎期望的，因此设想的是，如果需要的话，一旦距离D(期望的伸出)被实现，枪109/尖端123和焊丝101被移动到适当的焊接位置。
例如，操作人员可以定位焊枪109，从而适当的距离存在于(例如)焊枪109的尖端与工件111之间。一旦适当的定位被实现，操作人员开始焊丝输送操作，在检测电路113检测到短路并且触发该过程的终止时，该焊丝输送操作自动终止。
可替换地，在初始焊丝输送操作期间，一旦存在焊丝输送过程将要开始的指示，在电源107内的计算机或类似装置自动地将焊枪109定位在适当的距离D处。操作人员可以在电源107的输入终端(未示出)处选定焊丝输送选项或指令，并且然后电源107(或类似的控制装置)将枪109定位在适当的距离处。一旦距离D被设定，焊丝输送过程一直运行到这样的时候，即焊丝101中的短路被检测到。该检测指示适当的伸出距离D被实现。一旦这被完成，焊丝输送停止并且枪109或工件111或二者的组合被适当地定位(高度和横向定位)，从而焊接操作可以开始。
图2描绘根据本发明的系统200的另一个实施方案。在这个实施方案中，单独的控制器201用于控制焊丝输送操作，而不是在电源107内的控制机构。在操作上，系统200与针于图1描述的系统类似地工作。然而，在这个实施方案中，焊丝输送操作由与电源107分离的控制器201控制，并且检测电路203位于控制器201内。在这个实施方案中，控制器201控制焊丝输送设备105并且提供电流和电压给焊丝101，以实现焊丝输送操作。检测电路203检测短路，并且给焊丝输送设备105发信号，以停止输送焊丝101。在该发明的实施方案中，电流/电压经由连接205和接触端123，以及焊接波形发送到焊丝。
在该发明的再进一步的可选择的实施方案中，在焊丝输送操作期间，控制器201如以上所描述的那样控制焊丝输送操作，但电源107提供电流和电压给焊丝。这样做是由于电源107已被构造来(在焊接操作期间)提供电压和电流给焊丝101并且因此避免在控制器201中的电路的重复。在这个实施方案中，控制器201被耦合到电源107和焊丝输送设备105两者，并且与电源107和焊丝输送设备105两者通信，以实现焊丝输送操作。在这样的实施方案中，控制器201导致电源107和焊丝输送设备105两者开始焊丝输送操作(分别提供电流和电压以及输送焊丝101)，并且当检测电路203检测到焊丝101中的短路时，控制器201与焊丝输送设备105和电源107两者通信，以终止焊丝输送操作。
与图1中示出的实施方案一样，图2中示出的实施方案同样可以经由电气连接205向控制器201提供用于接触端123的接触感测。由此，如以上所描述的，控制器201控制接触端123朝工件111的移动，并且提供需要的电压/电流给尖端123。一旦尖端123接触工件111，控制器201检测造成的短路，并且使尖端123的运动停止。控制器201(或另一个未示出的控制器)使尖端123从工件111移开需要的伸出距离D，并且然后继续或开始焊丝101的前行直到焊丝接触，由此提供需要的伸出距离D。于是，在那时，尖端123和焊丝101可以被移到任何适当的位置/高度，以开始焊接操作。
虽然本发明已经用其示例性的实施方案被展示和描述，但本发明不限于这些实施方案。本领域中的普通技术人员可以理解，可以做出形式上和细节上的多种改变而不会背离如所附的权利要求书所定义的本发明的精神和范围。
参考标号：
Figure BPA00001348267900061

Claims (15)

1.一种焊丝输送设备，所述设备包括：
焊丝输送装置(105)，所述焊丝输送装置(105)输送焊丝(101)至焊枪(109)以及
电源(107)，所述电源(107)在所述焊丝输送装置(105)正在输送所述焊丝(101)时提供电流和电压给所述焊丝(101)
其特征在于，所述设备还包括：
控制器(201)，所述控制器(201)将焊枪(109)定位在被焊接工件之上一伸出距离D处；以及
短路检测电路(113)，所述短路检测电路(113)被耦合到所述焊丝输送装置(105)，
其中，当所述短路检测电路(113，203)在所述焊丝(101)中检测到短路时，所述焊丝输送装置(105)基于所述检测到所述短路停止输送所述焊丝(101)，并且
其中，所述焊枪(109)包括接触端(123)，并且所述短路检测电路(113)使所述焊丝输送装置(105)停止所述焊丝(101)，从而所述焊丝(101)相对于所述接触端(123)的伸出距离为所述距离D。
2.如权利要求1所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述短路检测电路(113，203)检测在所述焊丝(101)中的所述电流或所述电压的变化，或者两者组合的变化。
3.如权利要求1或2所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述设备还包括耦合到所述接触端(123)的接触端检测电路，所述接触端检测电路在所述接触端(123)接触所述工件(111)时检测在所述接触端(123)和所述工件(111)之间的短路。
4.如权利要求1至3中的一项所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述短路检测电路(113)与所述电源(107)成为一整体并且所述电源(107)被耦合到所述焊丝输送装置(105)。
5.如权利要求1至4中的一项所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述设备还包括控制焊丝输送装置(105)的控制器(201)。
6.如权利要求5所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述控制器(201)包括所述短路检测电路(203)。
7.如权利要求1至6中的一项所述的焊丝输送设备，其特征在于，所述电源(107)通过所述焊丝输送装置(105)提供所述电压和所述电流给所述焊丝。
8.一种输送焊丝(101)的方法，所述方法包括：
将焊枪(109)定位在离工件(111)表面一距离处，其中所述距离对应于用于焊接操作的期望的伸出距离D；
通过所述焊枪(109)朝所述表面传递焊丝(101)；
当所述焊丝(101)接近所述表面，提供电流和电压给所述焊丝(101)；
其特征在于，所述方法还包括：
检测何时所述焊丝(101)接触所述表面；以及
当接触被检测到时，自动停止所述焊丝(101)，从而所述焊丝的伸出距离对应于所述期望的伸出距离D。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述检测步骤包括检测在所述焊丝(101)中的短路、在所述焊丝(101)中的电压变化和在所述焊丝(101)中的电流变化中的至少一项。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中所述电流和所述电压通过执行所述传递步骤的焊丝输送装置(105)提供。
11.如权利要求8至10中的一项所述的方法，其中所述定位步骤包括：
朝所述工件(111)移动所述焊枪(109)的接触端(123)；
提供电流和电压给所述接触端(123)；
检测何时所述接触端(123)接触所述工件(111)；
当所述接触端(123)和所述工件(111)之间的接触被检测到时，自动停止所述接触端(123)；以及
定位所述接触端(123)，从而所述接触端(123)和所述工件(111)之间的距离为所述期望的伸出距离D。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接触端检测步骤包括检测在所述接触端中的短路、在所述接触端中的电压变化和在所述接触端中的电流变化中的至少一项。
13.如权利要求8至12中的一项所述的方法，其特征在于，在所述停止步骤后，将所述焊枪(109)定位在焊接位置。
14.如权利要求8至13中的一项所述的方法，其特征在于，用于所述接触端(123)的所述电压和电流是从电源(107)和控制器(201)中的至少一个提供的。
15.如权利要求8至14中的一项所述的方法，其特征在于，在所述停止步骤后，通过所述焊丝(101)传递用于所述焊接操作的电流和电压。
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