CN102770229B - 参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统 - Google Patents

Abstract

一种脉冲波形焊接操作通过参考由操作者设置的指令送丝速度被实施。该送丝速度被设置在送丝器(12)上，代表指令送丝速度的信号应用于电源供应器(10)。电源供应器控制电路(22)涉及查找表，其中基于送丝速度设置脉冲波形参数。脉冲波形参数可包括多种参数，如脉冲频率，峰值电流，基流和电流缓变率。控制电路(22)控制电源转换电路发出指令以产生根据指令送丝速度的指令波形。

Description

参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统

相关申请交叉引用 

本申请要求题为“参考送丝速度的可变频率脉冲焊接系统”，于2010年2月23日递交的美国专利申请号12/710,914的优先权，在此以参见的方式引入该申请的全部内容。 

背景技术

本发明通常涉及焊机，更具体的说是配置成以执行焊接操作的焊机，其中，随着焊丝从焊枪被推进，脉冲波形应用到焊丝。 

因为各种各样的目的，已实施了许多各种不同的焊接系统和焊接控制方式。在连续焊操作中，金属惰性气体(MIG)技术允许通过进给由来自焊枪的惰性气体所保护的焊丝来形成连续焊珠。电力应用到焊丝且穿过工件形成闭路以保持用来熔化焊丝和工件以产生期望焊接的电弧。 

MIG焊接的高级形式基于在焊接电源供应器中产生脉冲能量。换言之，可实现各种各样的脉冲方式，其中电流和/或电压脉冲由电源供应器控制电路所控制以调节来自焊丝的金属熔滴的形成和沉积、以维持所要求的熔池加热和冷却剖面、以控制焊丝和熔池之间的短路等等。 

虽然在许多应用中非常有效，但这样的脉冲方式可导致难控制送丝速率。在某些已知的技术中，例如，试图基于脉冲波形的频率来控制送丝速度。这可能需要快速转换送丝速度，然而却会致使难以控制。如果某些焊丝种类(如铝和铝合金)被使用，会加重这些困难。由于铝制焊丝不能如同钢铁一样支持柱状载荷，通过安装在焊枪中的电机拉动焊丝是被设计为用来推进来自送丝器的焊丝通过焊枪的电机的最常用的补充。此时，需要这两种电机配合，并且这些也基于脉冲频率。这样的配合是困难的且常常导致达不到最优系统性能。 

因此，需要改进允许在改善送丝控制的同时使用脉冲波形方式焊接的焊接策略。 

发明内容

本发明提供设计为满足这些需要的焊接系统。根据示范性实施，焊接电源供应器，配置为产生用于脉冲波形焊接操作的焊接电力；以及送丝器，配置为进给焊丝至焊枪。操作者界面可允许操作者选择期望或指令送丝速度。代表期望送丝速度的信号应用于焊丝电源供应器，并且基于指令送丝速度在焊接电源供应器中确定用于焊接操作的期望输出电力的参数。尤其，如果操作为脉冲焊接，这些参数可包括脉冲波形中的脉冲频率。 

附图说明

图1是根据本技术多方面的示范性MIG焊接系统的图示，其示出与送丝器连接的电源供应器； 

图2是用于图1所示类型的焊接电源供应器的示范性控制电路元件的图示； 

图3是控制电路示范性元件的图示，其用于图1所示系统类型的送丝器； 

图4为示出根据本技术多方面的校正送丝器的示范性步骤的流程图； 

图5为由图4的步骤所实现的校正过程的图示； 

图6为示出通过图1的系统启动焊接的算法中的示范性步骤的流程图； 

图7为用于控制根据送丝速度的脉冲焊接参数的示范性算法的流程图；以及 

图8为根据本技术所实现的脉冲焊接方式的示范性波形的图示。 

具体实施方式

现转至附图并首先参阅图1，所示出的焊接系统包括通过导体或导管14相互连接的电源供应器10和送丝器12。在所示的实施例中，电源供应器10与送丝器12分开，这样送丝器可被置于离靠近焊接位置的电源供应器有一些距离的位置。然而，必须了解到，在一些实施中，送丝器与电源供应器是一体的。在这些实例中，导管14可在系统内部。在送丝器与电源供应器分开的实施例中，一般在电源供应器和送丝器上设置端子以允许导体或导管待连接到系统，以便允许从电源供应器提供电力和气体到送丝器，并允许如以下详述的在电源供应器和送丝器这两个设备之间交换数据。 

系统设计用来提供焊丝、电力和保护气体到焊枪16。本领域技术人员将领会到，焊枪可以是许多不同的类型，并一般允许将焊丝和气体进给到邻近工件18的位置，在此处将产生将两片或多片金属连接的焊缝。第二导体(未示出)一般趋向焊接工件，以便在电源供应器和工件之间闭合电路。 

系统设计用来允许由操作者选择数据设置，具体通过设置在电源供应器上的操作者界面20来选择。操作者界面一般将成为电源供应器前面面板的一部分，且可允许选择如焊接工艺、待使用的焊丝类型、电压和电流等设置。尤其，系统设计用来允许使用铝或其他焊丝进行MIG焊接，铝或其他焊丝不仅被推向焊枪而且被拉动穿过焊枪。这些焊接设置被传达到在电源供应器中的控制电路22。 

控制电路(在下文中更加详细描述)运行以控制产生为执行所需焊接操作而应用于焊丝的焊接功率输出。例如在某些目前期望的实施例中，控制电路可能适合于调节协同MIG焊接方式和/或协同脉冲MIG焊接方式。术语“协同焊接”、“协同MIG焊接方式”、“协同脉冲MIG焊接方式”通常涉及焊接算法，其中焊接功率输出与送丝速度配合，尽管没有协同焊接算法已经在之前执行过如本讨论所解释的如此配合。“脉冲焊接”或“脉冲MIG焊接”指的是这样的技术，即产生脉冲功率波形，这样控制金属熔滴沉积物进入处理焊池。在本发明的特定实施例中，可执行专业脉冲焊接方式，其中可产生振幅随着时间变化而变化的脉冲。威斯康星洲阿尔普顿的Miller Electric Mfg.公司的名为剖面脉冲已经使一个这样的方式商业化了。根据本技术，在所有的这些中，控制电路可至少部分根据选择的送丝速度产生焊接功率参数。 

因此，控制电路被连接到电源转换电路24。电源转换电路适合于产生输出功率，如在最终将应用于在焊枪的焊丝的协同或脉冲波形方式中。各种各样的电源转换电路可被采用，包括斩波器、升压电路、降压电路、反相器、转换器等等。这些电路的配置可为就其本身而言通常在技术领域已知的类型。电源转换电路24如箭头26所示被连接到电源。应用到电源转换电路24的电力可来自于电力网，尽管其他电源也可被使用，例如由机动电机、蓄电池、燃料电池或其他可替换的电源。最后，图1中所示的电源供应器包括接口电路28，接口电路28设计成为允许控制电路22与送丝器12之间交换信号。 

送丝器12包括被连接到接口电路28的附加接口电路30。在一些实施例中，多针接口可被设置在接口电路之间的元件和多导体电缆线路上以允许如送丝速度、焊接工艺、选择的电流、电压或电力等级等等信息将被设置在电源供应器10或送丝器12上，或者设置在电源供应器10和送丝器12这两者上。 

送丝器12还包括连接到接口电路30的控制电路32。如下文中更加详细的描述，控制电路32允许根据操作者的选择控制送丝速度，并允许通过接口电路向电源供应器反馈这些设置。控制电路还允许如下文所述的校正焊丝进给率。控制电路32被连接到送丝器上的操作者界面34，操作者界面34允许一个或多个焊接参数的选择，尤其是送丝速度的选择。操作者界面也可允许如焊接工艺、使用的焊丝类型、电流、电压或功率设置等焊接参数的选择。控制电路32还被连接到气体控制阀36，气体控制阀36可调节至焊枪的保护气体的流量。通常，这样的气体在焊接的时候提供，并且在焊接之前和焊接之后的短时间立刻接通气体。应用于气体控制阀36的气体一般以加压瓶的形式提供，如附图标记38所示。 

送丝器12包括在控制电路32的控制下，用于进给焊丝到焊枪并从而再到焊接应用的元件。例如，焊丝40的一个或多个卷轴被封装在送丝器中。焊丝42如下文描述的从卷轴被解开来并逐步进给到焊枪。可把卷轴与离合器44相关联，当焊丝将被进给到焊枪时，离合器44与卷轴分离。可调节离合器以维持最小摩擦力等级，从而避免卷轴的自由旋转。设置与进给滚轴48接合的进给电机46以推进焊丝从送丝器趋向焊枪。实际上，进给滚轴48的其中一个被机械连接到进给电机并且进给电机使其旋转以驱动来自送丝器的焊丝，同时相匹配的进给滚轴被偏压向焊丝以维持这两个进给滚轴与焊丝之间的紧密接触。某些系统可包括这个类型的多进给滚轴。最后，设置用于探测进给电机46、进给滚轴48或任意其他相关元件速度的流速计50，以便提供实际送丝速度的显示。来自流速计的信号被反馈回控制电路32，比如用于如下文所述的校正。 

应该注意，可实施其他系统配置和输入方法。例如，焊丝可从大容量存储容器(如磁鼓)或从送丝器外面的一个或多个卷轴进给。同样，焊丝可从“卷轴枪”进给，其中卷轴安装在焊枪上或焊枪附近。如此处提及的，送丝速度设置可通过操作者界面34输入，操作者界面34在送丝器上或通过在电源供应器 中的操作者界面20上输入，或者通过这两者输入。在焊枪上具有送丝速度调节装置的系统中，这可为用于设置的输入。 

来自电源供应器的电力一般依靠焊接线缆52以常规方式应用于焊丝。同样，保护气体通过送丝器和焊接线缆52进给。在焊接操作过程中，焊丝被推进通过焊接线缆套管趋向焊枪16。在焊枪中，设置了具有相关驱动滚轴的附加牵引电机54。调节电机54以提供如下文更加详细描述的期望送丝速度。焊枪上的触发开关56提供反馈到送丝器并从送丝器回到电源供应器的信号，以使焊接工艺能够由操作者启动或停止。换言之，当压下触发开关后，气体流动开始，焊丝被推进，电力应用于焊接线缆52并穿过焊枪到达推进中的焊丝。这些程序也在下文中进行了更加详细的描述。 

应该注意在本讨论的过程中，虽然送丝速度可由操作者设置，但是由控制电路控制的实际送丝速度一般在焊接过程中由于许多原因而变化。例如，用于“快速进入”的自动化算法(用于电弧产生的最初焊丝进给)可使用源自所设置的送丝速度的速度。同样，送丝速度的各种递进增加和减少在焊接过程中可控。其他的焊接工艺可叫作“成坑”阶段，其中改变送丝速度以填充焊接后的凹处。更进一步，在脉冲焊接方式中，周期性地或循环地改变送丝速度。例如，在前面提及的剖面脉冲方式中，在大约1-5Hz的周期变化中可控。如下文所述，在所有的这些情况下，本技术允许所控送丝速度的这些变化，和通过电源供应器焊接功率输出随后发生的调整。 

图2示出电源供应器控制电路22的示范性实施例。实际上，控制电路包括各种电路，包括模拟分量和数字分量，模拟分量和数字分量用于处理操作者输入的焊接设置、处理送丝速度和其他由送丝器设置或探测的设置、以及通过如图1所示的电源转换电路调节焊接电力的产生。图2所示实施例中，控制电路包括处理电路58和存储电路60。处理电路可基于任何合适的处理平台，例如微处理器、现场可编程门阵列、具有处理功能的应用专用集成电路等等。同样，存储电路60可为任何合适的存储器类型，例如电子可编程只读存储器、随机存取存储器、闪存或其他包括处理电路支持的常规存储器或设置用于处理电路支持的常规存储器。 

存储器一般用于存储操作者设置、控制方式和算法、反馈数据和历史数据等等。目前目的中特别有益的是用于根据送丝速度产生的电力控制的常规手 段。例如，在所示实施例中，存储电路存储脉冲焊接方式算法62、焊接设置64和焊接参数查找表66。尽管许多不同的焊接工艺可由电源供应器在处理电路58的控制下执行，但电源供应器的特定实施例允许执行脉冲MIG焊接方式，其中多功率脉冲应用于脉冲波形中或者为了控制在推进中的焊池中的焊丝沉积物而拖拉焊丝。脉冲焊接方式算法62适合于如下文中更加详细描述的基于送丝速度来控制脉冲波形的参数。如上所述，其他焊接算法也可被存储在存储电路中，例如协同MIG焊接方式(未单独示出)。这些控制一般至少一部分基于焊接设置64。算法62也可利用送丝速度和焊接工艺参数之间的某些预定关系，其可以如焊接参数查找表66所示的查找表形式存储。然而，应该也注意到，某些实施例除了查找表，还可使用其他的数据存储和重建技术。例如，焊接方式、送丝速度、校正设置(在下文中描述)可以以状态引擎(state engine)、定义直线或曲线的等式、公式系数等形式存储。然后，这些可由在焊接过程中确定期望焊接参数的处理电路所使用(如下文所述)。 

图3同样示出某些实用电路，其可包括在送丝器控制电路32中。例如，在所示实施例中，设置处理电路68用于进行某些计算和控制送丝器运行。与电源供应器的处理电路58相同，处理电路68可基于任何合适的平台，例如微处理器、现场可编程门阵列或任意合适的处理配置。处理电路包括存储电路70或由存储电路70所支持。存储电路70用于存储由处理电路68实施的算法，该算法一般为预编程常规程序的形式。例如，在所示实施例中，送丝速度设置72被存储在存储器中，并可在前述的操作者界面上被设定。校正数据74也被存储用来确定待应用于焊枪的驱动电机54的适当电压(更通常说是指令信号)，这也在下文中进行更加详细的描述。基于该校正数据，送丝速度纠正算法76被存储，其作为由处理电路68执行的电机输出电压计算的基础。 

应该注意，在使用内置送丝器的系统中(例如，融入电源供应器)，这些元件的某些可被组合。例如，用于控制焊接电力产生的处理电路也可用于驱动送丝器元件。存储电路也可共享，或送丝速度控制所需要数据的一些或全部可单独或与送丝器一起作为整体存储在电源供应器中。 

在操作过程中，系统进行校正常规程序以确定待应用于焊枪的驱动电机54的适当驱动信号等级。然后作为结果的校正数据被存储在送丝器中(或系统的其他位置，如在电源供应器中)。当焊接操作待执行时，焊丝被安装穿过 各种元件并穿过焊枪，并且操作者通过操作者界面20和操作者界面34选择适当的工艺、焊接设置、焊丝选择等等。此外，应该注意到，在某些实施例中，这些操作者界面和电源供应器及送丝器一样可一体化。然后，操作者将焊枪放置在靠近待执行焊接起始点的位置，且压下如图1所示的触发开关56。焊丝由作为力矩电机的电机46驱动，并且在送丝器的控制电路32的控制下由电机54牵引。电源和保护气体也由电源供应器提供，并且在推进中的焊丝和工件之间产生电弧以执行焊接操作。由于协同和脉冲焊接方式在本文上下文中特别有益，设置在送丝器上的送丝速度被通信到电源供应器，并且焊接电力的特定参数(如当使用脉冲焊接时的脉冲波形)由电源供应器基于送丝速度调适。 

这些操作的细节将在下面的讨论中提及。然而，应当注意，源于操作的某些优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的。例如，在送丝器中力矩电机46的使用允许施加进给力到焊丝使其进入电缆组件衬管中。当(while)在力矩上设置固有限制并从而在施加在焊丝驱动和焊丝上的进给力上设有固有限制时，该进给力允许力矩电机和牵引电机两者的开环控制。如在此使用的，术语“开环”控制意在与牵引电机的开环速度控制相关联。换言之，前述的流速计或速度传感器可被用于监测或者甚至稍微调节送丝器的操作(如，用于基于速度反馈信息逐渐改变送丝速度)，但是在操作的过程中，没有速度反馈信号由焊枪的牵引电机产生或接收自焊枪的牵引电机。(一些实施例也可利用反电动势和/或i*r补偿以提高电机速度调节，但这些并不是闭环速度传感器参数。)该操作在送丝速度转换过程中特别有用(也就是，启动和停止、循环焊丝速度变化、快速转换等等)。用于驱动焊丝的力矩电机的使用还固有地补偿焊丝的弹性以及焊丝与焊接线缆内衬管之间的空间。此外，如下文中更加详细的描述，力矩电机46和牵引电机54之间不需要速度协调。力矩电机46仅仅用于维持推力以确保至牵引电机54的焊丝的供应。系统还可完全改装，这是因为任意焊枪可被用于协同MIG焊接和控制脉冲MIG焊接而不需要凭借焊枪中的流速计和其他速度反馈装置的特别闭环速度控制。 

其他优点源于所示的就协同和脉冲焊接方式的配置。例如，借由焊接电力，在适当的情况下包括脉冲波形，由基于该参数限定，通过允许应用于焊枪的牵引电机54的信号简单调节送丝速度而不是试图基于脉冲频率协调驱动电机操作，大大简化了焊丝驱动。如前所述的，类似的送丝速度参考值可作为电力参 数中其他改变的基础被使用，并且送丝速度不需要(且通常不是)为静态值或固定值。此外，在送丝器中设置用于校正目的的流速计允许调适系统以确保实际送丝速度的精确调节而不管元件性能的差异。因此，当(while)提供脉冲波形和送丝速度之间期望的协调时，脉冲焊接方式天然地适用于校正过的送丝速度，从而简化控制方式。校正不仅本就出于电压常数和非理想内部电枢电阻的变化，也出于系统与系统之间滚轴滑动(roller slip)等的差异。 

图4示出用于校正应用于焊枪前的牵引电机的驱动信号的常规程序的示范性步骤。如会被本领域的技术人员所领会，某些操作误差可导致一系列输入信号(如电压等级)上的电机54驱动速度的偏差。这些差异可通过电机的闭环控制校正，例如通过利用焊枪中的流速计。然而，本技术使用送丝器中的用于校正应用于牵引电机的控制信号的流速计。总地通过图4中附图标记78表示的校正过程开始于缠绕来自送丝器并通过焊枪的焊丝，如步骤80所示。随着焊丝处在适当的位置而不进行焊接操作，然后操作者进入校正模式，如步骤82所示(如，通过可显示目录)。然后送丝器的处理电路确定通常对应第一送丝速度的电压，如步骤84所示(可为用户设置，但是在本实施例中，由校正算法所限定)。该电压可由处理电路执行的计算所确定，如基于前述的在送丝器存储器中所存储的设置，或者可从送丝器中的查找表、等式等来确定。电压如步骤86所示被应用于牵引电机(同时也使推进焊丝的力矩电机通电)。 

步骤88，实际送丝速度由送丝器中的流速计探测(如，测量到或抽样到)，例如在几秒钟内探测到。流速计读数可被低通滤波(如，平均地)或除此以外用于确定在抽样期间内的实际送丝速度。若只想要单个数据点(如，有益的特别送丝速度)，校正处理此时进入步骤94，步骤94，代表指令送丝速度和实际送丝速度之间的差值(如，偏移和/或斜率)的校正值被存储，或者用于产生指令送丝速度所需的输入信号被存储。然而，在许多实施中，在一系列送丝速度上校正系统是期望的。在这样的情况下，该相同的处理于是可以对于至少一个其他送丝速度被重复(如步骤90所示)，这样的处理可与被测试的第一送丝速度隔开相当长时间，以改善校正，并且和在当前实施中一样，这样的处理可由算法自动设置。通过在两个送丝速度下驱动焊丝且实际送丝速度被感应和/或计算，由此来计算校正设置。基于所收集或计算的送丝速度和标称驱动电压，然后，如步骤92所示计算校正参数。这些校正参数于是如步骤94所示 的被存储以之后用于牵引电机的控制。如上所述，校正值可以查找表、一个或多个等式、等式系数等形式被存储在送丝器或电源供应器中(或存储在这两者中)。 

也可在校正处理中执行一些核查。例如，取决于流速计采样送丝速度的位置，校正处理可能需要手工介入，例如调整滚轴压力以确保滚轴滑动最小化。例如，流速计可探测力矩电机传动轴速度、其中一个滚轴的速度或焊丝本身的速度(如，利用单独的滚轴)。同样，该常规程序需要确定是否两个或多个指令送丝速度或实际送丝速度被充分间隔以提供可靠的校正等。此外，在校正因为各种原因而没有成功的情况下，系统可设置对于错误原因的显示(例如，迟缓的焊丝移动、焊丝滑动、无流速计信号等)。 

该校正常规程序(用于两个指令送丝速度)在图5中通过图表所示。尤其，图5表示沿着垂直轴96的送丝速度，该送丝速度是应用于牵引电机(同时力矩电机使用中和运转着)的驱动电压98的函数。设计轨迹100表示驱动信号(电压)和送丝速度之间的标称关系。然而，元件偏差可能是这样的，即送丝速度不同于为特定的输入或指令信号所设计的速度。因此，如图4中所概括的处理中，选择由第一电压输入信号表示的第一送丝速度，如沿着设计轨迹的点102所示。然而，若偏差存在于特定电机和设备中(如，由于拖动等)，输入信号会产生不同的送丝速度，如点104所示。当进程被重复时，另一个设计点106被选择，偏差可再次导致实际送丝速度点108。基于这两个点，那么输入信号和送丝速度之间的实际关系可如实际轨迹110所示确定。如图5的图表所示，实际轨迹可如附图标记112所示的自设计轨迹偏移，和/或轨迹可如附图标记114和116所示具有不同的倾角。还应注意，实际轨迹可在设计轨迹之上、在设计轨迹之下或与设计轨迹交叉。然后，在校正过程之后，开发输入信号与实际送丝速度之间的实际关系(如，实际轨迹的等式)的公式或算法，或者确定一系列沿着设计轨迹的校正点。然后，在操作过程中，当选定所想要的送丝速度时，基于校正信息确定牵引电机所需的输入信号。例如，就查找表来说，参照设计轨迹和沿着设计轨迹的各个偏移点以获得实际轨迹。在这样的情况下，当在查找表的点之间的间隔间的位置间选定送丝速度时，查找表的这些点之间的插入值可以是按序排列的。在利用等式的情况下(或使用等式系数重建实际关系)，一个或多个等式可被确定和存储，例如获取指令-速度关系中的 非线性关系。 

前述进程允许通过调节焊枪中的牵引电机本质上开环控制送丝速度(从速度的观点看)。如前文中所讨论的，可不时使用流速计来重新校正或检测这些设置(或者甚至用于闭环控制)，但是已发现可通过依靠校正信息而不依靠来自焊枪牵引电机的速度反馈信息，得到送丝速度的有效控制。如果牵引电机和力矩电机一起使用，不需要应用于牵引电机的驱动信号与应用于力矩电机的驱动信号相协调。同样，如果系统和协同或脉冲焊接方式一起使用，已发现系统可借以应用于牵引电机的校正驱动信号、仅应用于力矩电机(或两个或多个独立设置，例如高和低)的操作信号以及基于所想要的送丝速度所确定的焊接功率参数，而非常良好地运行。 

图6示出了根据本技术并基于前述讨论的系统和校正产生电弧的示范性步骤。大体上由附图标记118所示的电弧产生常规程序开始于如步骤120所示的读取送丝器内的送丝速度设置。然后送丝速度设置如步骤122所示的被传送到电源供应器，例如通过前述的接口电路并到达处理电路。步骤124，送丝器计算配置在焊枪中的牵引电机的校正输入信号。此外，该计算基于通过校正进程所确定的校正设置，例如参考图4和图5的前述描述。然后，步骤126，操作者通过压下焊枪手柄上的触发开关来启动焊接进程。步骤128，基于该信号，送丝器使力矩电机通电以施加推力至焊丝，并且牵引电机拖拉焊丝穿过焊枪。步骤130，系统监测焊接电流。换言之，在形成电弧之前，没有电流将流经焊丝和工件并回到电源供应器(由于开路)。一旦形成电弧(或短路)，能通过电源供应器检测到电流，电流流经通过送丝器、焊丝和工件所形成的闭环路径。步骤132，系统进入电弧产生序列，其中协调送丝和焊接电力以可靠产生焊丝和工件之间的电弧。 

图7示出产生电弧后基于送丝速度实施协同或脉冲焊接方式的示范性步骤。大体上由附图标记134所示的进程如前述的(包括校正常规程序)可开始于初始设置设备。然后，操作者可如附图标记138所示选择焊接工艺。如前所述，在本文中特别有益的是协同MIG和脉冲MIG工艺。一般通过电源供应器操作者界面(或送丝器操作者界面)进行该选择。然后，步骤140，操作者可设置某些工艺参数，例如电流或功率等级、送丝速度等。步骤142，指令送丝速度由电源供应器控制电路接收，例如来自送丝器的控制电路。如前所述，这样 的指令在焊接过程中经常改变，并且图7的流程图可被理解为重复确定、传送和接收送丝速度指令。 

基于该送丝速度指令，如步骤144所示的确定功率参数。就脉冲波形而言，此处特别有益的是，脉冲序列或脉冲波形的一个或多个参数被确定。可通过参考前述的存储在电源供应器中的查找表、或者一个或多个等式、等式系数等来识别这些参数。例如，在现存脉冲焊接的实施中，查找表可包括例如波形峰值电流、脉冲宽度、波形基值电流、脉冲频率、脉冲起落速率、脉冲曲率等参数。相似的参数可由限定波形的数学关系、状态引擎等所确定。可参考这些参数用于焊丝和保护气体的各种组合。换言之，可为和特定保护气体一起的不同焊丝类型(如铝丝)、焊丝尺寸及其组合提供个别的设置。此外，这些参数的每项由指令送丝速度所参考。如步骤146所示，这些参数中的某些可通过存储在查找表中的预定设置之间的插入值而进一步精确。换言之，在送丝速度被设置在介于查找表中所存储的数据点之间的情况下，其他引用的参数可凭借插入最相邻的可用点之间的方式(如凭借线性插值)被确定。然后，步骤148，根据确定的参数通过电源供应器的转换电路产生焊接电力，并应用于焊丝以执行所想要的焊接操作。于是，通过操作者或更通常通过用来产生送丝速度指令的算法使得送丝速度改变，在这种情况下，图7中所概括的进程被重复来用于新送丝速度指令。 

图8示出示范性脉冲波形150，这种类型的脉冲波形150可用于脉冲焊接，并且脉冲波形150的参数可如前所述的通过参考指令送丝速度被确定。该波形表示沿纵向轴152的电流和/或电压作为沿轴154的时间的函数。该波形包括一系列脉冲156和158。以表示指令电流的波形为例，该波形可由每个脉冲的峰值电流160限定，峰值电流160后跟随着脉冲之间的基值电流162。每个脉冲可进一步由一个或多个倾斜上升率164和一个或多个倾斜下降率166定义。可如附图标记168和170所示，曲线或过渡段可限定在介于斜坡和峰值和/或基值电流之间期望的位置。如附图标记172所示，可限定每个脉冲的持续时间，也可如附图标记174所示，限定脉冲的重复周期(其有效限定脉冲波形频率)。这些参数的一些或全部可通过参考指令送丝速度“实时”变化。在实际的实施中，这些参数的实际值将以经验为根据进行确定，例如对于某些焊丝组成成分、焊丝尺寸、保护气体等。还应当注意，在某些方式中，基值和峰值自身可循环 地或周期地上升和下降。基于参考指令送丝速度，也可实现这样的变化。 

虽然此处仅示出和描述本发明的某些特点，但是本领域技术人员可领会到许多修改和改变。因此应当明白，所附的权利要求意在包含所有落入本发明实质精神内的这些修改和变化。 

Claims (27)

1.一种焊接系统，包括：

焊接电源供应器，配置为产生用于脉冲波形焊接操作的焊接电力，在整个焊接操作过程中脉冲波形不改变极性；以及

送丝器，配置为进给焊丝至焊枪；

其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号，在所述焊接电源供应器中确定所述脉冲波形焊接操作的脉冲参数。

2.根据权利要求1所述的焊接系统，包括操作者界面，所述操作者界面允许操作者选择指令送丝速度所基于的期望送丝速度。

3.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述送丝器与所述焊接电源供应器分离。

4.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述送丝器与所述焊枪相连，所述送丝器包括配置为施加推力在所述焊丝上的力矩电机，所述焊枪包括牵引电机，所述牵引电机配置为牵引所述焊丝通过连接在所述送丝器和所述焊枪之间的焊枪线缆。

5.根据权利要求4所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述送丝器配置为使所述力矩电机通电并应用驱动信号至所述牵引电机来以指令送丝速度来驱动焊丝，而没有来自所述牵引电机的速度反馈信息。

6.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述脉冲参数包括脉冲频率。

7.根据权利要求6所述的焊接系统，其中所述脉冲参数包括峰值电流，基值电流和介于基值电流与峰值电流之间的缓变率。

8.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述焊接电源供应器包括查找表，所述查找表存储为送丝速度所参考的所述脉冲参数。

9.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述焊接电源供应器配置为，当指令送丝速度与所述查找表中的条目不对应时，插入至少一个脉冲参数。

10.根据权利要求1所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述指令送丝速度自动变化。

11.一种焊接系统，包括：

焊接电源供应器，配置为产生脉冲金属惰性气体焊接工艺的焊接电力，其中焊接电力随着焊丝进给速度而变化，其中在整个焊接操作过程中脉冲波形不改变极性；

焊枪，包括配置为牵引所述焊丝通过所述焊枪的牵引电机；以及

送丝器，连接在所述焊接电源供应器和所述焊枪之间，所述送丝器配置为供给焊丝至焊枪，所述送丝器包括配置为在所述焊丝上施加推力的力矩电机；

其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号在所述焊接电源供应器中确定用于脉冲金属惰性气体焊接工艺的输出焊接电力参数。

12.根据权利要求11所述的焊接系统，包括操作者界面，所述操作者界面允许操作者选择指令送丝速度所基于的期望送丝速度。

13.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述送丝器与所述焊接电源供应器分离。

14.根据权利要求11所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述送丝器配置为使所述力矩电机通电并应用驱动信号至所述牵引电机来以指令送丝速度来驱动焊丝，而没有来自所述牵引电机的速度反馈信息。

15.根据权利要求11所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，所述指令送丝速度自动变化。

16.一种焊接系统，包括：

焊接电源供应器，包括电源供应器控制电路和电源转换电路，所述电源转换电路响应所述电源供应器控制电路产生用于脉冲波形焊接操作的焊接电力，在整个焊接操作过程中脉冲波形不改变极性；

送丝器，连接到所述焊接电源供应器，并且包括焊丝源、送丝器控制电路和焊丝驱动电路，所述焊丝驱动电路响应所述送丝器控制电路供给焊丝至焊枪，所述送丝器进一步包括允许操作者选择指令送丝速度的操作者界面；以及

焊枪，通过焊枪线缆连接到所述送丝器，并且配置为以通过所述焊枪线缆接收所述焊丝，所述焊枪包括焊丝牵引电机，所述焊丝牵引电机响应来自送丝器的驱动信号从所述焊丝源拖拉焊丝；

其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号在所述焊接电源供应器中确定脉冲波形焊接操作的脉冲参数。

17.根据权利要求16所述的焊接系统，其中所述脉冲参数包括脉冲频率。

18.根据权利要求17所述的焊接系统，其中所述脉冲参数包括峰值电流，基值电流和基值电流与峰值电流之间的缓变率。

19.根据权利要求16所述的焊接系统，其中所述焊接电源供应器包括查找表，所述查找表用于存储送丝速度所参考的所述脉冲参数。

20.根据权利要求19所述的焊接系统，其中所述焊接电源供应器配置为，当指令送丝速度与所述查找表中的条目不对应时，插入至少一个脉冲参数。

21.根据权利要求16所述的焊接系统，其中，所述送丝器包括在焊接操作过程中在所述焊丝上施加进给力的力矩电机。

22.根据权利要求21所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，使所述力矩电机通电来施加进给力，并且所述牵引电机以开环的方式接收驱动信号，从而以指令送丝速度驱动焊丝。

23.一种焊接系统，包括：

焊接电源供应器，包括电源供应器控制电路和电源转换电路，所述电源转换电路响应所述电源供应器控制电路产生用于脉冲波形焊接操作的焊接电力，在整个焊接操作过程中脉冲波形不改变极性；

送丝器，连接到所述焊接电源供应器，所述送丝器包括送丝器控制电路和焊丝驱动电路，所述焊丝驱动电路响应所述送丝器控制电路供给焊丝至焊枪，所述送丝器进一步包括允许操作者选择指令送丝速度的操作者界面；以及

焊枪，通过焊枪线缆连接到所述送丝器，并且配置为通过所述焊枪线缆接收所述焊丝，所述焊枪包括焊丝牵引电机，所述焊丝牵引电机响应来自送丝器的驱动信号自焊丝源拖拉焊丝；

其中，基于或代表指令送丝速度的信号应用于所述焊接电源供应器，并且基于所述信号，由所述焊接电源供应器输出用于脉冲波形焊接操作的输出焊接电力。

24.根据权利要求23所述的焊接系统，其中基于所述指令送丝速度在所述焊接电源供应器中确定脉冲波形焊接操作的脉冲参数，所述脉冲参数包括峰值电流，基值电流和基值电流与峰值电流之间的缓变率。

25.根据权利要求23所述的焊接系统，其中所述焊接电源供应器配置为，当指令送丝速度与查找表中的条目不对应时，插入至少一个脉冲参数。

26.根据权利要求23所述的焊接系统，其中，所述送丝器包括在焊接操作过程中在所述焊丝上施加进给力的力矩电机。

27.根据权利要求26所述的焊接系统，其中在焊接操作过程中，使所述力矩电机通电来施加进给力，并且所述牵引电机以开环的方式接收驱动信号，从而以指令送丝速度驱动焊丝。