CN104439625A - 用于进行焊接过程的方法、焊接设备和用于所述焊接设备的线盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使用熔化焊丝(9)通过焊炬(7)在工件(14)上进行焊接过程的方法和焊接设备(1)，所述熔化焊丝(9)布置在线盘(10)上并且可以经由软管组件(21)供应给所述焊炬(7)，其中根据所述工件(14)的几何形状使用不同焊丝(9)和不同的焊接参数(P_i)。根据本发明，根据所述工件(14)的几何形状由长度为(L_i)的相互连接的不同焊丝(9)形成的焊丝(9')被布置在所述线盘(10)上，使得可以通过从所述线盘(10)向所述焊炬(7)供应由所述相互连接的不同焊丝(9)形成的所述焊丝(9')而使用不同焊丝(9)和不同的焊接参数(P_i)在没有中断的情况下进行所述焊接过程。

Description

用于进行焊接过程的方法、焊接设备和用于所述焊接设备的线盘

技术领域

本发明涉及一种用于使用熔化焊丝通过焊炬在工件上进行焊接过程的方法，所述熔化焊丝从线盘供应给所述焊炬，其中根据所述工件的几何形状使用不同焊丝和不同的焊接参数。

本发明进一步涉及一种用于使用熔化焊丝通过焊炬在工件上进行焊接过程的焊接设备，所述熔化焊丝布置在线盘上并且可以经由软管组件供应给所述焊炬，其中根据所述工件的几何形状使用不同焊丝和不同的焊接参数。

最后，本发明还涉及一种带有焊丝的线盘，所述线盘用于使用如上所述的焊接设备进行焊接过程。

背景技术

用于连接焊丝的方法在现有技术中是已知的，所有这些方法都包括连接单根焊丝以能够使用单根焊丝对工件进行无中断的焊接。用于连接焊丝的方法在例如CA 1022627A1、GB 233199A和JP H03294097A中显示。

在一些工件的焊接过程中，焊接过程需要根据工件的几何形状使用不同焊丝和不同的焊接参数进行，以获得某些性能。例如关于轨道(rail)，轨底的区域使用与轨头的区域不同的焊接材料和不同的焊接参数进行焊接。根据现有技术，焊接过程使用一根焊丝开始焊接，然后中断焊接过程，改变焊丝，并且使用新的焊丝在该工件上继续进行焊接过程。由于焊接过程中断，因此损害到了焊接质量。为了使焊接过程之间的暂停较短，可以使用带有不同焊丝的多个焊接设备，但是这使焊接过程更加复杂。

发明内容

因此，本发明的一个目的是建立如上所述的一种焊接方法、焊接设备和线盘，它们使得根据工件的几何形状使用不同焊丝和焊接参数在所述工件上进行焊接过程成为可能。焊接质量应当尽可能地高，并且进行焊接过程应当需要尽可能少的工作和尽可能低的成本。

关于所述方法，通过从所述线盘向所述焊炬供应根据所述工件的几何形状由具有多种长度的相互连接的不同焊丝形成的焊丝，使用不同焊丝和不同的焊接参数在没有中断的情况下进行焊接过程来实现根据本发明的所述目的。这意味着本发明包括考虑用于使用不同材料和参数焊接机件的经验数据，并根据这些经验数据将具有相应长度的不同焊丝预组装和相互连接，以形成公共的焊丝，将所述公共的焊丝供应给所述焊炬。基于此，预先制造带有具有某些焊丝组成的线盘来焊接某些工件，使得可以在焊接过程期间自动地使用形成所述焊丝的相互连接的不同焊丝和相应的焊接参数。采用这种方式，甚至在焊接具有不同材料的工件时，也可以使对焊接质量和焊接持续时间具有理想作用的无中断焊接过程成为可能。例如，带有由两根相互连接的不同焊丝构成的焊丝的线盘允许在一个焊接过程中焊接轨道，其中轨底使用与轨头不同的焊丝和不同的焊接参数焊接，以获得所需要的工件性能。进行所述焊接方法仅需要的先决条件是所述焊接过程的方向正确。由于在需要使用不同焊接材料进行焊接的多个工件中，从一个区域到另一个区域的过渡不需要精确，因此从一根焊丝到与其连接的另一根焊丝的过渡的某些容差也是可以接受的。然而，在一个自动的机器人控制的焊接方法中，也可以非常准确地设定从一根焊丝到与之连接的另一根焊丝的过渡。

有利的是，在供应所述焊丝的过程中检测形成所述焊丝的相互连接的不同焊丝的变化。采用这种方式，可以将形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝的所述变化发送给焊接机和/或所述焊接设备，并且可以采取诸如引发焊接参数切换之类的可能需要措施。所述检测可以具有各种类型。

当指示形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝的所述变化时，可以将相应的反馈提供给焊接机。显示器可以是可视的和/或可听的以及机械式的，例如利用所述焊炬的振动。

可以通过指示器检测形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝的所述变化，所述指示器被布置在从一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡区域中。这种指示器例如可以由以不同于所述相互连接的焊丝的材料制得的环形成，其可以在组装所述焊丝的过程中紧固到从一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡区域中，并且所述指示器可以由适当的检测器检测。指示器例如可以考虑由光学可检测的材料或者磁力可检测的材料制得。

可选的是，还可以经由所述焊接参数间接地检测形成所述焊丝的所述相互连接的焊丝的所述变化。由于事实上电弧的参数，主要是电弧电压和电弧电流，在改变形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝时在一定范围内变化，因此还可以借助电弧的参数来检测所述相互连接的不同焊丝的所述变化。这里有利的是所述相互连接的焊丝不需要标记或在所述过渡区域中提供所述指示器。

优选的是，当检测到形成所述焊丝的所述相互连接的焊丝的变化时，自动改变所述焊接参数。这确保了无中断焊接过程并因此确保了高的焊接质量。

根据本发明的进一步的特征，可以将与所述线盘上的每根焊丝有关的信息从布置在所述线盘上的信息载体发送至所述焊接设备的控制装置。采用这种方式，可以在所述焊丝上没有所述指示器的情况下根据所接收到的所述信息确定从所述线盘的一根焊丝到另一根焊丝的变化，并且优选在改变所述焊丝时可以进行所述焊接参数的自动变化。

根据本发明的目的还可以通过如上所述的焊接设备来实现，其中由根据工件的几何形状具有各长度的相互连接的不同焊丝形成的所述焊丝被布置在所述线盘上，使得可以使用不同焊丝和不同的焊接参数在没有中断的情况下进行所述焊接过程，这是因为可以从所述线盘将由所述相互连接的不同焊丝形成的所述焊丝供应给所述焊炬的缘故。这种焊接设备不需要或者几乎不需要相对于常规焊接设备的任何变化，使得广泛使用可以得到保证。关于由此可以获得的优点，参考所述方法的上文描述。

如果将指示器布置在形成所述焊丝的所述相互连接的焊丝的过渡区域中，那么可以通过检测器可靠地检测到从一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡，并且将这种过渡发送至所述焊接设备的其他部件。

有利的是，设置用于检测形成所述焊丝的所述相互连接的焊丝的所述变化的检测器。利用适当的检测器(该适当的检测器可以被布置在所述焊接设备的适当位置例如焊炬或供送装置的区域)检测位于从一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡区域中的相应指示器，并且可以将适当的步骤发送至焊接机，例如发送至形成所述焊丝的所述相互连接的焊丝的变化的显示器。

这种检测器可以由光学检测器形成。例如，所述指示器可以由以反射性材料制得的环形成，并且所述光学检测器可以由以适当方式检测所述指示器的反射光阻挡装置形成。

可选的是，所述检测器还可以由磁力检测器形成。在这种情况下，所述指示器可以由以磁性材料制得的环形成，该指示器可以通过这种磁力检测器检测。但是，诸如位于从一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡区域的缺口之类的其他指示器也是可能的，这种指示器可以由相应的检测器检测。

然而，所述检测器还可以由用于检测电弧的参数的装置形成，使得可以间接地检测所述相互连接的焊丝的所述变化。当使用这种类型的检测时不需要对所述线盘和/或所述焊丝采取措施，这种类型的检测可以通过所述焊接设备的控制装置中的软件来实现。

可以在所述焊接设备中设置用于读取布置在所述线盘上的、含有与所述线盘上的每一根焊丝有关的信息的信息载体的读取器。优选的是，所述读取器连接至所述焊接设备的控制装置，使得可以根据所述接收到的信息引发变化，例如引发与所述焊接参数有关的变化。

根据本发明的目的还可以通过如上所述的线盘来实现，其中所述焊丝由相互连接的不同焊丝形成，所述相互连接的不同焊丝的长度取决于待焊接的工件的几何形状。关于由此可以获得的优点，参考所述焊接方法和所述焊接设备的以上描述。

优选的是，可以在所述线盘上将形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝焊接在一起。这确保了形成所述焊丝的所述不同焊丝的更快速且更牢固地相互连接。

在从形成所述焊丝的一根焊丝到与所述一根焊丝连接的另一根焊丝的过渡区域中，可以布置将由相应的检测器检测的适当的指示器。

所述指示器可以由位于形成所述焊丝的所述焊丝中的一根焊丝周围的由不同于所述焊丝的材料制得的环形成。

所述指示器还可以由位于形成所述焊丝的所述焊丝中的一根焊丝上的标记形成，其可以借助于着色的环或缺口来实践。

优选的是，在所述线盘上的形成所述焊丝的所述相互连接的不同焊丝包括不同的材料和/或具有不同的直径。采用这种方式，可以根据材料的几何形状获得各种性能，例如在轨道的底部的区域中的较软的组成，而在轨道的头部的区域中的较硬的组成。

如上文已经描述过的那样，含有与每根焊丝有关的信息的信息载体可以布置在所述线盘上，并且可以由标志(label)、条形码、QR码或RFID标签等形成。

附图说明

本发明通过所附的示意性附图更加详细地进行讨论，其中：

图1示出了焊接设备的设计；

图2示出了用于根据工件的几何形状使用不同焊丝和不同的焊接参数来焊接所述工件的焊接设备的示意性图示；

图3示出了相互连接的两根不同焊丝的示意性图示；

图4示出了位于从一根焊丝到另一根焊丝的过渡区域的指示器；以及

图5示出了位于从一根焊丝到另一根焊丝的过渡区域的标记。

具体实施方式

图1示出了焊接设备1，所述焊接设备1用于很多不同的过程和/或方法，例如MIG/MAG、TIG、电极、双丝/串联焊接操作、等离子体操作或铜焊和锡焊操作等。

焊接设备1包括带有布置在其中的功率单元3的电源2、控制装置4和进一步的部件和焊丝(未示出)，如切换构件、控制阀等。所述控制装置4可以被连接至控制阀，所述控制阀布置在气体储存器6和焊炬7之间的用于保护气5的供应线路中。

另外，控制单元4可以被用来控制用于将焊丝9从线盘10传送至焊炬7的区域的装置8，如MIG/MAG焊接所常见的那样。当然，可以将焊丝供送装置8一体形成在焊接设备1中特别是一体形成在电源2的壳体11中，而不是作为放置在推车12上的额外装置，如图1所示。还可以将用于焊丝9的供送装置8直接放置在焊接设备1的顶部上，电源2的壳体11形成在顶部表面上用于接收供送装置8，并且可以省略所述推车12。

而且，传送装置8可以将焊炬7外部的焊丝9供应至加工现场，在这种情况下，优选在焊炬7内布置非熔化电极，如TIG焊接所常见的那样。

可以通过电源2的功率单元3将用于在焊丝9和工件14(其由一个或者多个零件形成)之间形成电弧13的电流经由焊接线路(未示出)供应至焊炬7。待焊接的工件14经由用于另外的电位的另外焊接线路(未示出)特别是接地电缆连接至电源2，使得用于加工的电路可以通过电弧13形成。

为了冷却焊炬7，可以将焊炬7经由冷却装置15和可能的中间部件例如流量控制器连接至带有页面指示器的液箱尤其是水箱16。在发动焊炬7时，启动冷却装置15特别是用于放置在水箱16中的液体的液泵，于是对焊炬7进行冷却。如在所给出的例示性实施方式中所示的那样，将冷却装置15放置在推车12上，然后将电源2放置在其上。焊接设备1的各个部件，即电源2、焊丝供送装置8和冷却装置15被形成为它们具有相应的凸部和/或凹部，使得它们彼此安全地上下堆叠或放置。

焊接设备1，特别是电源2进一步包括输入和/或输出装置18，该输入和/或输出装置18用于设定和/或检索并显示所有的不同的焊接参数、操作模式或焊接程序。将已经由输入和/或输出装置18设定的焊接参数、操作模式或焊接程序发送至控制装置4，然后控制装置4致动焊接设备1的各个部件和/或限定用于调节或控制的适当的设定点。在适当的焊炬7装配有焊炬输入和/或输出装置19的情况中使用该焊炬7时，还可以经由焊炬7执行设置程序。在这个情况中，优选经由数据总线特别是串联的数据总线将焊炬7连接至焊接设备1，特别是连接至电源2或者供送装置8。为了启动所述焊接过程，焊炬7一般包括启动开关(未示出)，使得可以通过致动所述启动开关来点燃电弧13。为了防止使用者受到电弧13的热辐射，可以给焊炬7装配热防护罩20。

在所示的例示性实施方式中，将焊炬7经由软管组件21连接至焊接设备1，所述软管组件21通过反扣装置22紧固至焊炬7。在所述软管组件21中，将各个线路如供应线路、用于焊丝9的线路、用于保护气5的线路、用于冷却电路的线路、用于数据传输的线路等从焊接设备1布置至焊炬7，而接地线缆优选独立地连接至电源2。优选的是，软管组件21借助于联接装置(未示出)连接至电源2或供送装置8，而软管组件21中的各个线路通过反扣装置附装至焊炬7或者附装在焊炬7中。为了保证软管组件21的适当的应变释放，软管组件21可以经由应变释放装置(未示出)连接至电源2的壳体11或者供送装置8。

一般来说，对于不同的焊接操作和/或焊接设备1，不是所有的上述部件都必须使用或者引入。可以将焊炬7形成为空气冷却焊炬7，使得可以省却冷却装置15。可以通过至少电源2、供送装置8和冷却装置15(如果需要的话)形成焊接设备1，这些部件可以全部布置在公共壳体11中。可以布置其他零件和/或部件，例如位于焊丝供送装置8上的拖曳防护装置(drag protection)23或用于气体储存器6用保持装置25上的可选装备的托架24。

在图1所示的焊接设备1的实施方式仅仅是很多可能中的一个实施方式。焊接设备1可以变化，特别是关于焊丝9的供应、软管组件21的长度、用于焊丝9的供送装置8的类型、位置和数量、焊丝缓冲器(未示出)的存在以及很多其他方面的变化。

图2示出了用于使用焊丝9'和不同的焊接参数P_i来焊接工件14的焊接设备1的示意性图示，所述焊丝9'由根据工件14的几何形状具有相应长度L_i的相互连接的不同焊丝9形成。作为工件14的一个例子，示出了轨道的横截面，所述轨道准备使用不同焊丝9和不同的轨道参数P_i在轨底的区域和轨头的区域中进行焊接。基于此，在轨底的区域中开始焊接过程，并且将由所述相互连接的不同焊丝9形成的所述焊丝9'从线盘10供应至焊炬7。在轨头的区域中，将不同焊丝9自动地供应至焊炬7，并且视情况调节不同的焊接参数P_i，使得可以在轨头的区域中获得工件的不同组成。借助于检测器27，可以检测从形成所述焊丝9'的一根焊丝9变为与所述一根焊丝9连接的另一根焊丝9的变化，并且将所述变化发送至焊接设备1的控制装置4和/或电源2。当检测到形成所述焊丝9'的所述焊丝9的所述变化(这也可以通过改变焊接参数P_i来间接地完成)时，通过例如可听的方式或者可视的方式将所述变化指示给焊接工，使得他得到关于所述变化的通知。

与布置在线盘10上的每一根焊丝9有关的信息还可以包含在信息载体28中，所述信息载体28可以布置在线盘10上。这个信息载体28可以由标志、QR码或RFID(射频识别)标签等形成，并且可以包含与线盘10上的每根焊丝9'的材料、直径和长度L_i有关的信息。利用适当的读取器29，例如照相机或RFID发射机应答器，可以读取相应的信息并且将该信息供应至焊接设备1的控制装置4和/或电源2。

图3示出了由相互连接的两种不同焊丝9形成的焊丝9'的示意性图示。在该实施例中，使用布置在线盘10等上的由两种不同焊丝9形成的焊丝9'来焊接工件14。形成所述焊丝9'的所述相互连接的不同焊丝9的长度L₁和L₂适合于待焊接的工件14的几何形状。当焊接例如轨道时，第一焊丝9的长度L₁可以与用于焊接轨底所需的长度相对应。用于焊接轨头的第二焊丝9的长度L₂与根据经验用于焊接轨头所需的焊丝9的长度相对应。当然，可以将具有不同材料和/或直径的多根焊丝9相互连接以形成公共的焊丝9'并且布置在线盘10上。而且，存储将用于焊接工件14的特定几何形状的具体焊接参数P_i以用于形成所述焊丝9'的所述特定的焊丝9。

图4示出了在从形成所述焊丝9'的一根焊丝9到与所述一根焊丝9连接的另一根焊丝9的过渡区域中的指示器26的例子。例如，通过适当的检测器27检测的指示器26可以由以反射性材料制得的环、着色的环或由磁性材料制得的环组成，检测器27根据指示器26的设计来形成，例如由光学传感器、磁力传感器、电容传感器或感应传感器等形成。

图5示出了在从形成所述焊丝9'的一根焊丝9到与所述一根焊丝9连接的另一根焊丝9的过渡区域中的标记28。在所示的例子中，该标记28由在从形成所述焊丝9'的一根焊丝9到与所述一根焊丝9连接的另一根焊丝9的过渡区域中形成的环形缺口形成，并且可以由适当的检测器27如光学检测器来检测。

Claims (18)

1.一种用于使用熔化焊丝(9)通过焊炬(7)在工件(14)上进行焊接过程的方法，所述熔化焊丝(9)从线盘(10)供应给所述焊炬(7)，其中根据所述工件(14)的几何形状使用不同焊丝(9)和不同的焊接参数(P_i)，其特征在于，通过从所述线盘(1)向所述焊炬(7)供应根据所述工件(14)的几何形状由长度为(L_i)的相互连接的不同焊丝(9)形成的焊丝(9')，使用所述不同焊丝(9)和所述不同的焊接参数(P_i)在没有中断的情况下进行所述焊接过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述焊丝(9')的供应过程中，检测形成所述焊丝(9')的所述相互连接的不同焊丝(9)的变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，显示形成所述焊丝(9')的所述相互连接的不同焊丝(9)的所述变化。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过指示器(26)检测形成所述焊丝(9')的所述相互连接的焊丝(9)的所述变化，所述指示器(26)被布置在从一根焊丝(9)到与所述一根焊丝(9)连接的另一根焊丝(9)的过渡区域中。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，经由所述焊接参数(P_i)检测形成所述焊丝(9')的所述相互连接的焊丝(9)的所述变化。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，当检测到形成所述焊丝(9')的所述相互连接的焊丝(9)的变化时，自动改变所述焊接参数(P_i)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将与所述线盘(10)上的每一根焊丝(9)有关的信息从布置在所述线盘(10)上的信息载体(28)发送至焊接设备(1)的控制装置(4)上。

8.一种用于使用熔化焊丝(9)通过焊炬(7)在工件(14)上进行焊接过程的焊接设备(1)，所述熔化焊丝(9)布置在线盘(10)上并且可以经由软管组件(21)供应给所述焊炬(7)，其中根据所述工件(14)的几何形状使用不同焊丝(9)和不同的焊接参数(P_i)，其特征在于，根据所述工件(14)的几何形状由长度为(L_i)的相互连接的不同焊丝(9)形成的焊丝(9')被布置在所述线盘(10)上，使得可以通过从所述线盘(10)向所述焊炬(7)供应由所述相互连接的不同焊丝(9)形成的所述焊丝(9')而使用所述不同焊丝和所述不同的焊接参数(P_i)在没有中断的情况下进行所述焊接过程。

9.根据权利要求8所述的焊接设备(1)，其特征在于，在形成所述焊丝(9')的所述相互连接的焊丝(9)的过渡区域中布置指示器(26)。

10.根据权利要求8或9所述的焊接设备(1)，其特征在于，设置检测器(27)来检测形成所述焊丝(9')的所述相互连接的焊丝(9)的变化。

11.根据权利要求10所述的焊接设备(1)，其特征在于，所述检测器(27)由光学检测器、磁力检测器或用于检测电弧的参数的装置形成。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的焊接设备(1)，其特征在于，设置用于读取信息载体(28)的读取器(29)，所述信息载体(28)被布置在所述线盘(10)上，含有与所述线盘(10上的每一根焊丝(9)有关的信息。

13.一种带有焊丝(9)的线盘(10)，所述线盘(10)用于使用根据权利要求8至12中任一项所述的焊接设备(1)进行焊接过程，其特征在于，所述焊丝(9')由相互连接的不同焊丝(9)形成，所述相互连接的不同焊丝(9)的长度取决于待焊接的所述工件(14)的所述几何形状。

14.根据权利要求13所述的线盘(10)，其特征在于，将形成所述焊丝(9')的所述相互连接的不同焊丝(9)焊接在一起。

15.根据权利要求13或14所述的线盘(10)，其特征在于，在从形成所述焊丝(9')的一根焊丝(9)到与所述一根焊丝(9)连接的另一根焊丝(9)的过渡区域中布置指示器(26)。

16.根据权利要求15所述的线盘(10)，其特征在于，所述指示器(26)由位于形成所述焊丝(9')的所述焊丝(9)中的一根焊丝(9)周围的由不同于所述焊丝(9)的材料制得的环形成，或者由形成所述焊丝(9')的所述焊丝(9)中的一根焊丝(9)上的标记形成。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的线盘(10)，其特征在于，形成所述焊丝(9')的所述相互连接的不同焊丝(9)包括不同的材料和/或具有不同的直径。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的线盘(10)，其特征在于，布置含有与每一根焊丝(9)有关的信息的信息载体(28)。