CN102791417B - 具有多台标准马达的焊接送丝机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有多台标准电动马达的焊接送丝机(14)。所述焊接送丝机可连接到多台电动马达装置(54、62、64)中的一台，并且用户能在用户界面(26)上的电动马达装置菜单中选择待用的电动马达装置，或者在用户界面中输入电动马达装置的定制配置参数。然后根据选定的电动马达装置或输入的定制配置参数适当地设置送丝机的控制电路(70)。

Description

具有多台标准马达的焊接送丝机

相关申请的交叉引用

本申请要求了2010年3月10日提交的名称为“驱动马达的配置方式”的61/312387号美国临时专利申请和名称为“具有多台标准马达的送丝机”的13/005393号美国专利申请的优先权，上述申请通过引用的方式并入本申请。

背景技术

本发明大体上涉及焊接系统，更具体地涉及具有多台标准驱动马达的焊接送丝机。

焊接是一种越来越广泛地应用于各种行业和用途的工艺。这种焊接操作依靠多种设备确保在所需的时间提供相应数量的焊接消耗品(送丝、保护气体等)用于焊接。举例来说，金属惰性气体保护焊(MIG)一般依靠送丝机将适当推进的焊丝送往焊炬，焊丝引燃焊弧，并随着焊接过程而被消耗。

在金属惰性气体保护焊系统中，在给定的焊接应用中送丝需求可以根据各种因素(如所用的焊丝类型、焊丝卷筒的尺寸、焊丝的物理特性、焊炬和焊炬电缆的长度和类型、焊接工艺的温度、焊接工艺类型等)而变化。因此，可以使用各种驱动马达满足各种送丝需求。举例来说，可以购买具有高速马达、低速马达、标准马达或大扭矩马达的送丝机用于不同的送丝需求。可惜的是，终端用户不一定能确定送丝需求，或者可能在完全不同的焊接任务之间改变，有时甚至需要在具体的应用中用不同驱动马达改变送丝特性。虽然终端用户可选择用升级套件或转换套件现场改变送丝机的驱动马达，但是升级套件或转换套件的使用成本高、具有不确定性。具体而言，送丝机一般需要用带有不同软件的不同电路板组件用于不同的马达正常工作。

发明内容

在示范性的实施例中，焊接送丝机系统包括焊丝驱动器，其配置成接触焊丝，并朝向焊接应用驱动所述焊丝。所述焊接送丝机系统还包括电动马达装置，所述电动马达装置连接到所述焊丝驱动器，并且其配置成在操作中促使所述焊丝驱动器转动，其中所述电动马达装置选自用于所述送丝机的多台可用电动马达。所述焊接送丝机系统还包括驱动电路，所述驱动电路连接到所述电动马达装置，所述所述驱动电路配置成在操作中将驱动信号施加到所述电动马达装置，并且控制电路连接到所述驱动电路，并且配置成根据选定的电动马达装置向驱动电路施加控制信号。所述控制电路可以现场配置，以用于根据存入所述控制电路的配置参数以驱动多台电动马达装置中的每台。

在另一个示范性实施例中，焊接送丝机系统包括焊丝驱动器，所述焊丝驱动器配置成接触焊丝并朝向焊接应用驱动所述焊丝和多台电动马达装置，每台电动马达装置均被连接到所述焊丝驱动器，并在焊接操作中促使所述焊丝驱动器转动。所述焊接送丝机系统还包括驱动电路，所述驱动电路连接到任一电动马达装置，并配置成向选定的所述电动装置中的一台施加驱动信号。所述焊接送丝机系统还包括控制电路，所述控制电路连接到所述驱动电路，所述控制电路配置成根据选定的电动马达装置向所述驱动电路施加控制信号。所述控制电路可以现场配置，以根据存入所述控制电路的配置参数来驱动多台电动马达装置中的每台。

在另一个实施例中，焊接送丝机系统的一种配置方法包括将电动马达装置连接到焊丝驱动器，所述焊丝驱动器接触焊丝，并朝向焊接应用驱动所述焊丝，其中电动马达装置选自多台电动马达装置。该方法进一步包括将驱动电路连接到所述电动马达装置，其中所述驱动电路配置成在操作过程中向选定的电动马达装置施加驱动信号。该方法还包括将所述控制电路连接到所述驱动电路，其中所述控制电路被配置成在操作过程中向所述驱动电路施加控制信号。另外，该方法还包括根据选定的电动马达装置配置所述控制电路。所述控制电路可以现场配置，以根据存入所述控制电路的配置参数来驱动多台电动马达装置中的每台。

附图说明

下面用具体实施方式结合附图对本发明的特征、方面和优点作进一步说明。附图以类似的字符表示类似部件，其中：

图1是包括根据本发明各方面的焊接送丝机的透视图的示范性焊接系统的示意图；

图2为框图，显示了根据本发明各方面的图1所示的焊接送丝机系统的示范性功能元件；

图3为流程图，显示了根据本发明各方面配置所述焊接送丝机系统的示范性方法。

具体实施方式

下面介绍送丝机配置成与所述的各种电动马达装置中之一操作的实施例，详情请参见下文。送丝机适于接收和控制使用存储在送丝机的控制电路中的配置参数的电动马达装置中的之一装置。换言之，用户能在多台电动马达装置中选择一台电动马达装置，连接电动马达装置和送丝机，送丝机能用电动马达装置的配置参数(存入送丝机的控制电路)控制该电动马达装置。相应地，用户能现场配置送丝机，驱动多台电动马达装置中的之一装置。具体而言，在本申请考虑的一个实施例中，用户能在用户界面(连接送丝机)的电动马达装置菜单中选择待用的电动马达装置，对送丝机进行配置。另外，在某些实施方式中，用户界面能提供定制参数，用户可籍此为特定的电动马达装置配置一项或多项独立参数。上述特性可在现场和工厂使得送丝机增加免受送丝机驱动马达执行的影响。

现在结合附图进行说明，图1显示了一个示范性焊接系统10，焊接系统10激活、控制焊接操作并向焊接作业供电。焊接系统10包括焊接供电电源12、送丝机14和焊枪16。供电电源12既可以是电源转换器型焊接供电电源，也可以是需要电源18的逆变弧焊供电电源。在其他实施例中，焊接供电电源12可以是含内燃机的发电机或交流发电机焊接供电电源。焊接供电电源12还可包括控制面板(未显示)，用于根据需要调节电压、电流等各项焊接参数，并且用于连接电源18。另外，气体源20可连接焊接供电电源12。气体源20是向焊枪16供气的供气源。如图所示，焊接供电电源12连接到焊接送丝机14。可以理解的是，焊接供电电源12可通过馈线电源线、焊接电缆、气体软管或控制电缆连接到焊接送丝机14。

所示实施例显示的焊接送丝机14向焊枪16提供焊接操作用的焊丝。如图所示，焊接送丝机14包括底座22和外壳24。外壳24内装有送丝驱动系统、电动马达装置、电动马达等各种内部部件。焊接送丝机14进一步包括控制面板26，其使用户能够设置送丝速度等一项或多项参数。在所示的实施方式中，控制面板包括旋钮28，其用于设置或调节送丝参数。控制面板26还包括显示器30，其用于向用户提供系统反馈。如以下将要进一步详细说明的，控制面板26可包含用户界面，以显示电动马达装置菜单，供用户从中选择一台电动马达装置用于焊接操作。

焊接送丝机14还包括焊丝卷筒支架32，可以在支架32上放置焊丝卷筒34。从所示的实施例可以看出，焊丝36可从焊丝卷筒34送入焊接送丝机14。可以使用各种焊丝36。举例来说，焊丝36可以是固态碳钢、固态铝、固态不锈钢、复合药芯焊丝等。另外，焊丝36的厚度因使用焊丝36的焊接操作而异。例如，焊丝36的厚度可以是22#、20#、18#、16#等。另外，焊接送丝机14可配置各种送丝工艺使用，例如，气体作业(气体保护金属极弧焊(GMAW))和无气作业(电弧焊(SMAW))。相应地，可以理解的是，根据焊丝36的类型和尺寸及/或送丝工艺而需要不同的驱动马达。需要注意的是，送丝机的实际配置可能有很大的差异，图中所示的具体送丝机仅作图示目的。在一些情况下，送丝机可能包括多个焊丝卷筒，多个卷筒可以固定在其他焊接系统部件上，也可是完全便携式的。

如图所示，焊丝36通过焊丝出口38离开送丝机14。焊丝通过第一电缆40送入焊枪16。第一电缆40还能向焊枪16供气。如图进一步所示，第二电缆42将焊接供电电源12连接到工件44(一般通过工件夹)，以便在焊接操作期间在焊接供电电源12和焊枪16之间形成电路。

需要注意的是，可以根据本发明的各个方面对图1所示的示范性焊接系统10进行修改。举例来说，焊丝卷筒支架32可经配置支撑多个焊丝卷筒24，焊接送丝机14的控制面板26还可以包含送丝设置调节的其他按钮、刻度盘等。另外，虽然在本文中以金属惰性气体(MIG)电弧焊工艺为例介绍了实施方式，但是本发明的特性还可以配合其他适合的焊接系统和焊接工艺使用。

图2的框图显示了焊接送丝机14的一些内部部件。如上所述，可以将焊丝36从焊丝卷筒34送至焊接送丝机14。焊接送丝机14再将焊丝36送至焊接应用46(金属惰性气体电弧焊、气体保护金属极弧焊、电弧焊等)。更加具体而言，焊丝36可通过焊接送丝机14内的焊丝驱动器48而被朝向焊接应用46驱动。在所示的实施例中，焊丝驱动器48包括第一辊子50和第二辊子52。如图所示，第一辊子50偏向焊丝36，第二辊子52机械连接至具有电动马达56的电动马达装置54。可以理解的是，电动马达装置54转动第二辊子52，将焊丝36推离送丝机14，而第一辊子50偏向焊丝36，使第一辊子50、第二辊子52和焊丝36保持良好的接触。在其他实施例中，焊丝驱动器48可能包括多个这类辊子。

如上所述，焊接送丝机14包括电动马达装置54，电动马达装置54可以是多台电动马达装置中的一台。除了电动马达56以外，电动马达装置54包括减速器58。减速器58能对电动马达56的速度作进一步控制。另外，在某些实施例中，电动马达装置54包括速度传感器60。举例来说，速度传感器60可以是转速计、测速发电机或正交编码器。速度传感器60测量并且向用户提供电动马达56的转速，能对焊丝驱动速度进行闭环控制。如上所述，电动马达装置因送丝需求而异。例如，不同的送丝应用需要高速、低速、或高扭矩电动马达装置。如下将进一步详细说明，在本发明的实施例中，多台电动马达装置中的一台装置可与焊接送丝机14一起使用，用户可对焊接送丝机14进行现场配置，用于驱动所有电动马达装置。换言之，所示实施例中的电动马达装置54可以换成第二电动马达装置62或第三电动马达装置64，焊接送丝机14可被配置成驱动选定的电动马达装置。

焊接送丝机14包括驱动电路66，驱动电路66连接电动马达装置54。在一个实施例中，驱动电路66通过两根导线(图中未显示)连接电动马达装置54。其他实施例可能包括将电动马达装置54连接到驱动电路66的额外的导线。举例来说，可能需要用额外的导线将驱动电路66附接到含速度传感器60的电动马达装置54上。驱动电路66可被配置成在操作中向电动马达装置54施加驱动信号。驱动电路66可进一步包括电源输入68，以向驱动电路66提供电源。驱动电路可进一步电连接控制电路70。可以理解的是，控制电路70可被配置成向驱动电路66施加控制信号。例如，控制电路70可向驱动电路66提供脉宽调制(PWM)信号，以便调节从驱动电路66送往电动马达装置54的驱动信号占空比。举例来说，控制电路70可向驱动电路66发送脉宽调制信号以实现100％、50％、25％等占空比，使驱动信号施加到电动马达装置54。

如实施例所示，控制电路70可包括处理器72、记忆电路74和接口电路76。接口电路76可进一步连接至焊接送丝机14的控制面板26。控制面板26可包括用户界面，显示电动马达装置菜单，供用户在其中选择一台电动马达装置，与焊接送丝机14一起使用。如上所述，电动马达装置的类型因送丝需求而异。另外，可以理解的是，不同的电动马达装置有不同的特性，需要对各种运行参数作不同配置。例如，需要不同值的配置参数包括摩擦常数、惯性常数、阻尼系数、齿轮比、扭矩常数、电压常数等。用于此类配置参数的预设值以及其它预设值可存入记忆电路74中用于多台电动马达装置中的每台装置。

例如，用户可机械地将电动马达装置54连接至焊丝驱动器48，并将电动马达装置54电连接至驱动电路66。接着，用户能在焊接送丝机14的控制面板26用户界面显示的多台电动马达装置菜单中选择电动马达装置54。控制面板26向接口电路76传达电动马达装置54的选择，接口电路76向处理器72传送选择信息。处理器72检索存储在记忆电路74中的用于电动马达装置54的具体配置参数。然后，处理器向控制电路70输送配置参数，使控制电路70向驱动电路66施加相应的控制信号，以用于电动马达装置54的操作。

作为选择，在用户将电动马达装置54连接到焊丝驱动器48及驱动电路66后，控制面板26的用户界面提供一项或多项不同于配置参数预设值的定制参数设置(摩擦常数、惯性常数、阻尼系数、齿轮比、扭矩常数、电压常数等)。也就是说，用户能为电动马达装置54的一项或多项配置参数手动输入所需的值。随后，向接口电路76、处理器72和控制电路70传输用户定制配置参数。然后，控制电路70向驱动电路66施加相应的控制信号，用于电动马达装置54的操作。

在另一个实施例中，焊接送丝机14可被配置成当电动马达装置54被连接至送丝机14时自动识别电动马达装置54。举例来说，焊接送丝机14包括射频(RF)传感器，电动马达装置54包括射频标签。在这种实施例中，当电动马达装置54连接至送丝机14后焊接时，焊接送丝机14的射频传感器检测电动马达装置54的射频标签。然后，射频传感器向处理器72传输电动马达装置54的存在的信息，处理器72检索来自记忆电路74的用于电动马达装置54的配置参数，并将配置参数发送给控制电路70。在焊接送丝机14被配置成自动识别具体电动马达装置的其他实施例中，送丝机14在电动马达装置连接至焊接送丝机14以后测量电动马达装置的电枢电阻，以识别电动马达装置。另外，电动马达装置54包含与速度传感器集成的存储设备或电动马达装置底盘本身。控制电路70查询集成存储设备，提供马达参数及/或校准信息。

另外，在某些配置中，接口电路76可连接至焊接供电电源12。在这种配置中，焊接供电电源12能与焊接送丝机14交换信号。例如，焊接供电电源12和焊接送丝机14可设置多引脚接口，多芯电缆可在供电电源12与送丝机14之间延伸，以允许在供电电源12或送丝机14或同时在两种装置上设置送丝速度、送丝工艺、选定电流、选定电压、选定功率级、配置参数等信息。另外，焊接供电电源12能通过焊接送丝机14的控制面板26向用户提供焊接作业的相关反馈信息。

图3的流程图显示了图1和图2所示焊接送丝机14的一种示范性配置方法78。如上所述，用户能在多台电动马达装置中选择电动马达装置54以满足具体焊接应用的送丝需求，如方框80所示。接着，如方框82所示，用户能机械地将电动马达装置54连接至焊接送丝机14的焊丝驱动器48。另外，如方框84所示，用户能将送丝机14的驱动电路66电连接到电动马达装置54。此外，如方框86所示，控制电路70能连接到驱动电路66。如方框88所示，电动马达装置54适当地连接到焊接送丝机14后，用户能在用户界面的电动马达装置菜单中选择电动马达装置54。在某些实施例中，用户界面是焊接送丝机14控制面板26的一部分。或者，如方框90所示，用户能在用户界面上定制一项以上的配置参数。也就是说，用户能为一项或多项配置参数手动输入所需的设置。然后，如方框92所示，根据用户在用户界面上选择的电动马达装置54或根据用户在用户界面上输入的一项或多项定制配置参数对控制电路70进行配置。具体而言，用户界面通过处理器72、记忆电路74和接口电路76将配置参数传送给控制电路70。这样，各种电动马达装置可与单台送丝机14配合一起使用而无需升级/替换送丝机14的控制电路70和软件。同样，用户可对焊接送丝机14作现场配置。

虽然本文仅显示、说明了本发明的某些特性，但本领域的技术人员能对本发明做出多种修改和改变。因此，需要理解的是，在不偏离本发明实质精神的前提下所作的全部该等修改和变化均属于所附权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种焊接送丝机系统，包括：

焊丝驱动器，其配置成接触焊丝，并朝向焊接应用驱动所述焊丝；

电动马达装置，其连接到焊丝驱动器，并配置成促使所述焊丝驱动器在操作过程中转动，所述电动马达装置选自可用在所述送丝机上的多台电动马达装置；

驱动电路，其连接到所述电动马达装置，并配置成在操作中将驱动信号施加到所述电动马达装置；以及

控制电路，其连接到所述驱动电路，并配置成根据选定的电动马达装置将控制信号施加到所述驱动电路，其中所述控制电路可现场配置，以用于根据存入所述控制电路的配置参数而驱动所述多台电动马达装置中的每一台。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电动马达装置包括电动马达和减速器，并且其中所述参数中的至少一个包括基于所述减速器的速度变换。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路包括处理器和记忆电路，所述记忆电路存储用于所述多台电动马达装置中的每一台的配置参数。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电动马达装置包括直流马达。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路向所述驱动电路提供脉宽调制信号，以调节从所述驱动电路施加到所述电动马达装置的驱动信号的占空比。

6.根据权利要求1所述的系统，包括用户界面，所述用户界面连接到所述控制电路，并且配置成允许用户从所述多台电动马达装置中选择电动马达装置。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述用户界面提供预设电动马达装置的选择列表。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述用户界面提供至少一个不同于预设电动马达装置设置的用户定制参数设置。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述参数包括摩擦常数、惯性常数、阻尼系数 、齿轮比、驱动辊尺寸、扭矩常数、电压常数、马达电阻、极数或马达类型。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述多台电动马达装置的至少一台电动马达装置包括电动马达和速度传感器。

11.一种用于配置焊接送丝机系统的方法，包括：

将电动马达装置连接到焊丝驱动器，所述焊丝驱动器配置成接触焊丝并朝向焊接应用驱动所述焊丝，所述电动马达装置选自多台电动马达装置；

将驱动电路连接到所述电动马达装置，所述驱动电路被配置成在操作中将驱动信号施加到选定的一台电动马达装置；

将控制电路连接到所述驱动电路，所述控制电路被配置成在操作中将控制信号施加到所述驱动电路；

根据选定的电动马达装置配置所述控制电路，其中所述控制电路可现场配置，以用于根据存入所述控制电路的配置参数驱动所述多台电动马达装置中的每一台。

12.根据权利要求11所述的方法，包括在用户界面上显示所述多台电动马达装置，所述用户界面连接到所述控制电路，所述用户界面配置成允许从所述多台电动马达装置的菜单中选择电动马达装置，并将选定的马达装置信息传送给所述控制电路。

13.根据权利要求11所述的方法，包括在用户界面上显示所述配置参数，所述用户界面连接到所述控制电路，所述用户界面配置成允许对至少一个的所述配置参数进行用户定制。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路包括处理器和记忆电路，所述记忆电路存储用于所述多台电动马达装置中的每台的配置参数。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述电动马达装置包括直流马达、无刷直流马达、凸极无刷直流马达或交流感应马达。