CN103442838A - 用于焊接应用的烟尘净化器 - Google Patents

Abstract

提供了一种焊接系统，所述焊接系统具有耦合至烟尘净化器的焊接电源。烟尘净化器可以耦合至被设置用于操作焊接电源的控制电路。控制电路可以被设置用于在焊弧形成之前、在焊弧消失之后或上述两种情况下开始、结束或调节烟尘净化器的操作。控制电路可以进一步被设置用于根据所用的焊接工艺类型来调节烟尘净化器的操作。

Description

用于焊接应用的烟尘净化器

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月23日提交的申请号为13/356,160且发明名称为“Fume Extractor for Welding Applications”的美国专利申请以及2011年2月1日提交的申请号为61/438,577且发明名称为“FumeExtractor for Welding Applications”的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明主要涉及焊接系统，并且更具体地涉及用于在焊接系统中使用的可变速烟尘净化器、切削烟尘净化器或集尘器。

背景技术

焊接是一种已经在各种工业和应用场合日益普及的工艺。尽管此类工艺在某些环境中可以是自动化的，但是大量的应用场合仍然继续存在人工焊接操作。某些焊接工艺生成的烟尘和气体由通风系统排出。若干种通风方法例如局部排气通风系统和鼓风机均可用于帮助从焊接环境中去除焊接烟尘。局部排气通风系统的一个示例是帮助在其源头去除烟尘和气体的烟尘净化器。但是，烟尘净化器可能经常要人工打开并且在未生成焊接烟尘时(也就是在焊接过程开始之前或者在焊接过程结束之后)保持以全速运行。类似地，某些焊接过程可能会生成不同数量的气体并且因此烟尘净化器可能不必以固定速度或最高速度运行。

发明内容

在一个示范性实施例中，一种焊接系统包括被设置用于产生焊接功率的焊接电源，被设置用于控制焊接电源操作的控制电路，以及电耦合以从焊接电源接收焊接功率并且被设置用于在操作期间执行电弧焊的焊炬装置。焊接系统进一步包括靠近焊接应用设置以用于提取焊接期间生成的烟尘的烟尘净化器。烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

在另一个示范性实施例中，一种用于操作焊接系统的方法包括从焊接电源向焊接应用提供焊接功率并且通过控制电路来控制焊接功率。所述方法还包括控制靠近焊接应用设置以用于提取电弧焊操作期间生成的烟尘的烟尘净化器。烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

在进一步的实施例中，一种焊接系统包括靠近焊接应用设置以用于提取焊接期间生成的烟尘的烟尘净化器，其中烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

附图说明

本发明的各种特征、应用和优点将在参照附图阅读以下的详细说明时得到更好的理解，其中同样的附图标记在附图中始终表示相同的部件，在附图中：

图1是根据本发明的应用示出了一种示范性焊接系统的示意图，所述焊接系统包括耦合至烟尘净化器的焊接电源；

图2是示出了图1中焊接系统的一个实施例在操作时的事件序列的一种示范性时序图；

图3是示出了图1中焊接系统的另一个实施例在操作时的事件序列的另一种示范性时序图；以及

图4是根据本发明的应用示出了一种操作焊接系统的示范性方法的流程图，所述焊接系统具有耦合至烟尘净化器的焊接电源。

具体实施方式

正如以下详细说明的那样介绍了焊接系统的实施例，其中包括耦合至烟尘净化器的焊接电源。烟尘净化器适合用于在焊弧形成之前、在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作，所述控制电路还被设置用于控制焊接电源的操作。也就是说，控制电路可以被设置用于在焊弧形成之前、在焊弧消失之后或者在上述两种情况下操作烟尘净化器。类似地，控制电路可以适合用于在焊接操作期间存在焊弧时以第一速度操作烟尘净化器并且在焊弧形成之前和/或在焊弧消失之后以第二速度操作烟尘净化器。另外，控制电路可以被设置用于根据选择的焊接工艺类型以特定的速度操作烟尘净化器。在某些实施例中，焊接系统可以包括耦合至控制电路的用户接口，用户可以通过用户接口来选择所需的焊接工艺。上述特征可以具有降低烟尘净化器的成本、延长烟尘净化器的过滤器寿命和减小不必要的烟尘净化器噪音的效果。

现转至附图，图1示出了为焊接操作供电、实施控制并提供原料的示范性焊接系统10。焊接系统10包括焊接电源12、焊接送丝机14和焊枪16。电源12可以是电源转换器式的焊接电源或需要动力源的逆变焊接电源。在另一些实施例中，焊接电源12可以是发电机或交流发电机式的焊接电源，其中可以包括内燃机。焊接电源12可以为焊接送丝机14提供功率并且可以通过多根线缆19耦合至焊接送丝机14，其中可以包括送丝机电源线、焊接电缆、送气管、控制电缆等。焊接送丝机14为焊枪16提供焊丝以供在焊接操作中使用。焊接送丝机14可以包括允许用户设置一种或多种送丝参数例如送丝速度的控制面板(未示出)。另外，送丝机14可以容纳各种内部构件例如焊丝卷筒、送丝驱动系统、电机等。

如图示的实施例中所示，第一线缆18可以连接焊接送丝机14和焊枪16。正如应该意识到的那样，焊丝可以通过第一线缆18输送至焊枪16。另外，第一线缆18也可以向焊枪16供应气体。正如进一步图示的那样，第二线缆20在焊接操作期间将焊接电源12耦合至工件22以接通焊接电源12和焊枪16之间的电路。如上所述，焊接工艺产生烟尘24，通过通风系统例如烟尘净化器26将烟尘24从焊接环境中去除。如图示的实施例中所示，烟尘净化器26可以直接安置在工件22上方以在由焊接操作生成焊接烟尘24时从局部焊接环境中迅速地提取出焊接烟尘24。在另一些实施例中，烟尘净化器26可以安置在工件22的上方和侧面、直接安置在工件22的侧面或者安置在工件22后方。而且，烟尘净化器26可以是固定的或可移动的。

烟尘净化器26可以包括由电机30驱动的风扇28。正如应该意识到的那样，风扇28可以如图所示旋转焊接烟尘24并将其吸入烟尘净化器26内。烟尘净化器26通常还包括过滤器32。在某些实施例中，包括风扇28、电机30和过滤器32的烟尘净化器26可以位于焊枪16内。在操作中，烟尘净化器26将焊接烟尘24吸入烟尘净化器26内，然后焊接烟尘24经过过滤器32。过滤器32可以去除构成烟尘24的烟和颗粒物。在某些实施例中，在从焊接烟尘24中去除了某些空气传播的成分之后，净化的空气即可被送回工作空间。在某些实施例中，烟尘净化器26可以拥有控制电路34和用户接口36。正如应该意识到的那样，用户可以利用用户接口36来人工操作烟尘净化器26。例如，用户可以利用耦合至烟尘净化器26的控制电路34的用户接口36来人工打开烟尘净化器26、人工关闭烟尘净化器26或者人工调节烟尘净化器26的速度。

在本发明的实施例中，烟尘净化器26可以被耦合至控制电路38，控制电路38被设置用于控制焊接电源12的操作。正如以下更加详细讨论的那样，除了被设置用于操作焊接电源12以外，控制电路38还可以被设置用于向烟尘净化器26的控制电路34和/或电机30施加控制信号。更具体地，控制电路38可以被设置用于在焊弧形成之前、在焊弧消失之后或上述两种情况下控制烟尘净化器26的操作。例如，在某些实施例中，焊接电源12可以包括焊弧监测系统或焊接功率监测系统。在这样的实施例中，当启动焊接操作时，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号以开始操作烟尘净化器26。类似地，在焊接操作结束后，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号以结束烟尘净化器26的操作。控制电路38还可以向烟尘净化器26施加控制信号以调节烟尘净化器26的操作。正如以下详细讨论的那样，烟尘净化器26可以首先以第一速度操作，并且在启动焊接操作之后，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号从而使其以第二速度操作。随后，一旦焊接操作结束，控制电路38即可向烟尘净化器26施加控制信号从而使其恢复以第一速度操作。

而且，在某些实施例中，控制电路38可以被设置用于根据所用焊接工艺的类型向烟尘净化器26施加特定的控制信号。例如，烟尘净化器26能够以取决于所用焊接工艺的特定速度操作。正如应该意识到的那样，某些焊接工艺可以产生较少的焊接烟尘24。对于这样的焊接工艺，以低于全速的速度或者更一般性地以某种降低的速度来操作烟尘净化器26可能更加高效。作为示例，脉冲焊接工艺可以要求烟尘净化器26以较低的速度操作，而自保护焊接工艺则可以要求烟尘净化器以较高的速度操作。正如本领域技术人员应该意识到的那样，尽管本公开提及的是“速度”，但实际上系统可以基于质量或体积流速而通过控制电机转速、通过打开和关闭孔板等进行控制。

如图示的实施例所示，焊接电源12还可以包括耦合至控制电路的接口电路40。而且，用户接口42可以被耦合至接口电路40。用户接口42可以包括旋钮44、显示屏46和指示灯48。在某些实施例中，用户接口42可以被设置用于显示包括多种焊接工艺的菜单。用户可以通过用户接口42选择要使用的焊接工艺。用户接口42可以将选择输送至接口电路40，接口电路40随后即可将选择输送至控制电路38。然后控制电路38即可向烟尘净化器26施加适当的控制信号从而在焊接操作期间以期望的速度进行操作。

在本发明的另一个实施例中，烟尘净化器26和控制电路38可以被设置用于向用户警告特定事件或烟尘净化器26相关操作的出现。例如，控制电路38可以被设置用于警告用户过滤器32已脏或需要更换。对于另一个示例，控制电路38可以被设置用于警告用户烟尘净化器26的操作出错。在这样的情况下，控制电路38可以将警告输送至接口电路40，并且接口电路40随后即可将警告输送至用户接口42。用户接口42可以随后点亮指示灯48，指示灯48可以是报警灯或警告灯。

应该注意的是可以根据本发明的应用对图1中的示范性焊接系统10进行修改。例如，某些实施例可以包括被设置用于跟电源12的控制电路38和烟尘净化器34的控制电路24通信的自动化系统49。类似地，在装有焊弧监测系统的焊接系统10中，自动化系统49可以被连接至焊弧监测系统。作为示例，自动化系统49可以是焊接机器人。正如应该意识到的那样，自动化系统49可以通过硬件链路或射频链路连接至控制电路38和/或控制电路24。自动化系统49可以向控制电路38传达焊接工艺的启动或终止，这样就可以提示控制电路38向烟尘净化器26施加控制信号以调节烟尘净化器26的操作。

图2示出了用于在包括电源12、焊枪16和烟尘净化器26的焊接系统实施例10的操作期间可能出现的事件的示范性时序图50。时序图50包括焊枪触发器曲线52、焊弧曲线54和烟尘净化器曲线56。这些曲线共同示出了在焊接操作启动和终止时以及在烟尘净化器的操作启动和终止时的各种功能和事件的时序。

如图所示，在时刻58，焊枪16的焊枪触发器如焊枪触发器曲线52所示被压下，并且如焊弧曲线54所示开始形成焊弧。正如在焊弧曲线54中进一步示出的那样，焊弧并非瞬间形成。相反地，需要有一个焊弧发生时段60用来形成焊弧。随后，在时刻62，焊弧形成并且焊接操作开始。在焊接操作结束后，焊枪16的焊枪触发器如焊枪触发器曲线52所示在时刻64被释放。如焊弧曲线54所示，焊枪触发器的释放开启了焊弧消失时段66，焊弧在此期间消失。在焊弧消失时段66结束时，焊弧在时刻68完全消失。

如上所述，焊接电源12的控制电路38可以被设置用于向烟尘净化器26施加控制信号以使其在焊接操作开始之前就开始操作。具体地，焊接电源12可以包括焊弧监测系统或功率监测系统以产生指示焊接操作开始的信号。可选地，焊接系统10可以包括未集成在焊接电源12内的焊弧监测系统。如烟尘净化器曲线70所示，控制电路38可以在按下焊枪触发器的时刻58之前的时刻70向烟尘净化器26施加控制信号。正如进一步示出的那样，控制电路38可以在焊弧形成之前的时间段72向烟尘净化器26施加控制信号。正如应该意识到的那样，时间段72可以足够长以使烟尘净化器26用期望的等级74操作，并且在焊接操作于时刻62开始时有足够的提取塔围绕工件22就位。时间段72例如可以等于5秒、10秒、15秒或更多。在焊接操作结束之后，烟尘净化器可以在时刻64继续操作直至时刻76。正如应该意识到的那样，焊接烟尘24可以在焊接操作结束之后立刻保留下来。因此，控制电路38可以被设置用于在焊弧于时刻68消失之后的时间段78操作烟尘净化器26。例如，响应于焊枪触发器在时刻64的释放，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号以使其在焊接操作结束后的时间段78继续工作。

如上所述，可能需要针对不同的焊接操作以不同的速度来操作烟尘净化器26。例如，生成焊接烟尘24较少的焊接工艺可以如烟尘净化器曲线56所示要求烟尘净化器26以较低的速度82操作。可选地，生成焊接烟尘24较多的焊接工艺可以如烟尘净化器曲线56所示要求烟尘净化器以较高的速度80操作。

图3示出了可以在包括电源12、焊枪16和烟尘净化器26的焊接系统实施例10的操作期间生成的另一种示范性时序图84。时序图84包括焊枪触发器曲线86、焊弧曲线88和烟尘净化器曲线90。这些曲线共同示出了在焊接操作启动和终止时以及在调节烟尘净化器的操作时的各种功能和事件的时序。

类似于以上的讨论内容，在时刻92，焊枪16的焊枪触发器如焊枪触发器曲线86所示被压下，并且如焊弧曲线88所示开始形成焊弧。正如在焊弧曲线88中进一步示出的那样，焊弧并非瞬间形成。相反地，需要有一个焊弧发生时段94用来形成焊弧。随后，在时刻96，焊弧形成并且焊接操作开始。在焊接操作结束后，焊枪16的焊枪触发器如焊枪触发器曲线86所示在时刻98被释放。如焊弧曲线88所示，焊枪触发器的释放开启了焊弧消失时段100，焊弧在此期间消失。在焊弧消失时段100结束时，焊弧在时刻102完全消失。

如上所述，焊接电源12的控制电路38可以被设置用于向烟尘净化器26施加控制信号以在焊接操作开始之前就调节烟尘净化器26的操作。具体地，在某些实施例中，焊接系统10的用户可以在焊接操作开始之前的时刻104和时间段106内人工开启烟尘净化器26的操作。更具体地，如烟尘净化器曲线90所示，用户可以用第一速度108人工开启烟尘净化器的操作。例如，用户可以利用用户接口36来人工开启烟尘净化器26的操作。正如应该意识到的那样，第一速度108可以是较低的速度或“怠速”，原因在于焊接操作尚未开始，并且因此也还没有产生焊接烟尘24。随后，一旦在时刻92压下焊枪16的触发器，烟尘净化器26即可将其工作速度提高至第二速度110。更具体地，响应于触发器在时刻92的下压，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号从而使其以速度110操作。在完成焊接操作并且于时刻98释放焊枪触发器之后，控制电路38可以向烟尘净化器26施加控制信号以返回第一速度108。随后，烟尘净化器26可以在焊弧消失后的时间段114保持以第一速度108操作直至时刻112，此时用户可以人工终止烟尘净化器26的操作。可选地，烟尘净化器26可以保持以第一速度108操作，直到后续的焊接操作开始为止。

图4是示出了使用图1中焊接系统10的示范性方法的流程图。如前所述且如模块118所示，从焊接电源12向焊接应用提供焊接功率。例如，焊接应用可以是耦合至焊枪16的送丝机14。另外，焊接电源12可以包括如模块120所示被设置用于控制焊接功率的控制电路。如模块122所示可以生成指示焊接操作开始的信号。在某些实施例中，信号可以通过按压焊枪16的焊枪触发器而生成。在另一些实施例中，信号可以由焊弧监测系统、功率监测系统或焊接自动化系统例如包括焊接机器人的系统生成。随后，可以如模块124所示生成用于开始或调节烟尘净化器26操作的信号。控制电路38可以随后如模块126所示向烟尘净化器26施加控制信号以开始或调节烟尘净化器26的操作。在已经启动或调节好烟尘净化器26的操作之后，即可如模块128所示启动焊丝的回送并形成焊弧，然后焊接操作即可开始。

在焊接操作结束时，可以如模块130所示生成指示焊接操作终止的信号。例如，释放焊枪16的焊枪触发器即可指示焊接操作的结束。可选地，焊弧监测系统、功率监测系统或焊接自动化系统例如焊接机器人可以生成指示焊接操作结束的信号。随后，可以如模块132所示生成用于终止或调节烟尘净化器26操作的信号。如模块134所示，焊丝的输送可以终止，并且焊弧可以消失。控制电路38可以随后如模块136所示向烟尘净化器26施加控制信号以调节或终止烟尘净化器26的操作。控制电路38可以通过向烟尘净化器26发送信号调节烟尘净化器26的操作来启动烟尘净化器26的清理周期。控制电路38可以根据包括总焊接时间或焊接工艺类型在内的某些操作信息发出清理周期的信号。

尽管在本文中仅仅图示和介绍了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可以得到多种变形和修改。因此应该理解所附权利要求意在覆盖落入本发明实质范围内的所有这些变形和修改。

Claims (22)

1.一种焊接系统，包括：

被设置用于产生焊接功率的焊接电源；

被设置用于控制焊接电源操作的控制电路；

电耦合以从焊接电源接收焊接功率并且被设置用于在操作期间执行电弧焊的焊炬装置；以及靠近焊接应用设置以用于提取焊接期间生成的烟尘的烟尘净化器，所述烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在焊弧形成之前操作预定的时间。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在焊弧消失之后操作预定的时间。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在电弧焊操作期间存在焊弧时以第一速度操作并且在不存在焊弧时以第二速度操作。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于以取决于由控制电路的控制选择的焊接工艺类型的速度操作。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述焊接工艺选自针对其设置控制电路的多种工艺，包括脉冲焊接工艺和自保护焊接工艺。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在电弧焊操作期间存在焊弧时以第一速度操作并且在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下以第二速度操作。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在焊弧形成之前以第二速度操作预定的时间。

9.如权利要求7所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置用于在焊弧消失之后以第二速度操作预定的时间。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述烟尘净化器包括耦合至控制电路的控制电路。

11.一种用于操作焊接系统的方法，包括：

从焊接电源向焊接应用提供焊接功率；

通过控制电路来控制焊接功率；以及

控制靠近焊接应用设置以用于提取电弧焊操作期间生成的烟尘的烟尘净化器，所述烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

12.如权利要求11所述的方法，包括以取决于由控制电路的控制选择的焊接工艺类型的速度操作所述烟尘净化器。

13.如权利要求12所述的方法，包括通过用户接口选择焊接工艺，其中用户接口被耦合至控制电路并且被设置用于显示多种焊接工艺的菜单。

14.如权利要求11所述的方法，包括在电弧焊操作期间存在焊弧时以第一速度操作所述烟尘净化器并且在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下以第二速度操作所述烟尘净化器。

15.如权利要求14所述的方法，包括在焊弧形成之前以第二速度操作预定的时间。

16.如权利要求14所述的方法，包括在焊弧消失之后以第二速度操作预定的时间。

17.一种焊接系统，包括：

靠近焊接应用设置以用于提取焊接期间生成的烟尘的烟尘净化器，所述烟尘净化器被耦合至控制电路并且被设置用于在焊弧形成之前或者在焊弧消失之后或者在上述两种情况下根据来自控制电路的信号进行操作。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述控制电路被设置在焊接电源内。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述控制电路被设置用于在所述烟尘净化器的过滤器已脏时警告操作人员。

20.如权利要求18所述的系统，其中所述控制电路被设置用于在所述烟尘净化器内出错时警告操作人员。

21.如权利要求18所述的系统，其中所述控制电路被设置用于启动所述烟尘净化器的清理周期。

22.如权利要求17所述的系统，其中所述烟尘净化器被设置在焊接应用的焊炬内。

Images