CN105473267A - 利用热焊丝tig定位热控制进行焊接的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文所描述的发明一般地涉及这样的系统(400)和方法，所述系统(400)和方法与基于电极(406)在工件(W)上的边缘的位置来给焊丝(402)赋能有关。边缘检测器(450)被配置来在焊接操作期间识别工件(W)上的边缘，并且控制器(460)被配置来通过调整一个或更多个焊接参数来管理由电极(406)形成的熔池的温度。焊接参数可以是，但不限于，焊丝(402)的赋能、焊丝送进速度、钨极惰性气体(TIG)电弧的温度、金属芯(或焊剂芯)、移动速度等等。

Description

利用热焊丝TIG定位热控制进行焊接的系统和方法
优先权：本申请要求2013年6月21日递交的、题为“用于热焊丝TIG定位热控制的系统和方法(SYSTEMANDMETHODFORHOTWIRETIGPOSITIONEDHEATCONTROL)”的美国临时申请序号为No.61/838,028的优先权及其权益。前述申请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
一般地，本发明涉及轨道焊接系统或非轨道焊接系统。更特定地，本发明涉及在焊接操作期间基于对工件上的边缘的检测来给焊丝赋能。
发明背景
焊接系统处于现代工业时代的核心。从大量的汽车装配操作到自动化的制造环境，这些系统在愈发复杂的制造操作中便利接合。热焊丝焊接处理这样的焊丝或电极，所述焊丝或电极(例如，经由电流)正被加热并且由主热源(例如，等离子弧、钨极惰性气体(TIG)保护焊、金属极惰性气体(MIG)保护焊、焊剂芯、激光等等)所创建的熔池接收。热焊丝焊接过程包括对这样的焊丝进行电阻加热直至或接近焊丝的熔点。在热焊丝焊接过程中，避免形成电弧，因为电弧存在的状况会破坏熔池或者使熔池过热。焊丝(其被加热至接近或靠近焊丝的熔点而没有起弧事件)由熔池接收，其中对熔池的破坏很少或没有破坏。为了防止电弧的形成，与工件有关的焊接参数可以被检测。焊接参数可以指示电弧存在的条件，其中热焊丝焊接过程可以被调整。
附加地，焊接可以涉及抬高(raising)、熔敷、堆焊、填充、表面硬化、熔覆、接合以及其他焊接应用。当面对具有弯曲表面的工件时，轨道焊接过程可以被用来旋转焊头以将焊接应用于弯曲表面。最常见的使用轨道焊接的例子是管道焊接。管道焊接可以包括薄壁应用，其中焊头关于正被接合在一起的两个件的端部的另一表面旋转，可替换地，管道焊接可以包括深槽几何结构，其中焊接电极延伸进入形成在被接合的两个管道之间的槽，来铺设焊接材料的连续焊道以填充槽、接合厚壁管道。轨道焊接系统可以包括安装在导轨或固定装置上的焊头，所述导轨或固定装置夹紧或以其他方式被支撑在工件上并且被旋转来供应焊接。采用轨道焊接常常涉及具有前摄像装置和/或后摄像装置的焊接区的受限制的可见性。
进入接头的侧壁或者更窄的“V”型槽中的熔合会导致缺乏应存在于其中的材料(例如，焊接沉积物)的穴(pocket)。这些穴需要通过打磨掉或者重新焊接来修复。无论在轨道焊接系统中还是在非轨道焊接系统中，除了其他焊接缺陷以外，缺乏熔合需要修复，而这会对焊接作业增加成本并且增加完成焊接作业的时间。缺乏熔合可以被定义为焊道至基底金属的附着性差，并且不完整的熔透是没有在焊接槽的根部开始的焊道。另外，焊接技术一直试图通过减少接头的宽度(例如，更窄的“V”型槽)来将焊接的总量最小化，该接头则转变为更陡的侧壁。更陡的侧壁在焊接操作期间更难以熔透。
工件的槽几何结构和/或更陡的侧壁可以连累轨道焊接系统和非轨道焊接系统，并且需要的是关于在焊接操作期间防止缺乏熔合的改进技术。
发明内容
为了解决这个问题，本发明提出根据权利要求1或16的焊机系统以及根据权利要求12的焊接方法。优选的实施方案可以从从属权利要求获得。高强度热源可以是电弧、埋弧(subarc)、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯中的一个。根据本发明的实施方案，焊机系统被提供，所述焊机系统包括焊炬，所述焊炬包括电极。所述系统可以进一步包括电源和焊丝送进器，所述电源在所述电极和工件之间创建高强度热源以创建熔池，所述焊丝送进器被连接到焊丝的供应装置，以将焊丝提供到由所述电极形成的熔池。所述系统进一步包括边缘检测器和焊丝电源，所述边缘检测器被配置来识别所述工件上的边缘，所述焊丝电源给所述焊丝赋能。所述系统进一步包括控制器，所述控制器基于识别的所述边缘来控制所述焊丝电源。
根据本发明的实施方案，方法被提供，所述方法包括至少如下步骤：在电极和工件之间创建高强度热源；将焊丝递送到由所述电极形成的熔池；识别所述工件的槽中的边缘；以及基于识别的所述边缘来以电流给所述焊丝赋能。
根据本发明的实施方案，焊机系统被提供，所述焊机系统包括至少如下内容：焊炬，所述焊炬包括电极；电源，所述电源在所述电极和工件之间创建高强度热源以创建熔池；用于供应焊丝的装置，以将焊丝提供到由所述电极形成的熔池；用于识别所述工件上的边缘的装置；以及用于基于识别的所述边缘来给所述焊丝赋能的装置。
当依据附图、详细的说明书以及所附的权利要求书来查看时，本发明的这些以及其他目标将是明显的。
附图简要说明
本发明在某些部分和各部分的布置方面可以具有具体形式，本发明的优选实施方案将在说明书中被详细描述并且在附图中被图示说明，附图构成本发明的一部分，并且在附图中：
图1图示说明轨道焊接系统的主视图；
图2A图示说明轨道焊接系统的侧视图；
图2B图示说明轨道焊接系统的立体图；
图3A是图示说明热焊丝焊接系统的部分的图；
图3B是图示说明热焊丝焊接系统的部分的图；
图4是图示说明焊机系统的图，所述焊机系统基于对工件上的边缘的检测来调整焊丝的赋能；
图5是图示说明焊接顺序的图，所述焊接顺序在工件上的“V”型槽上执行摆动焊接操作；以及
图6是在焊接操作中基于对工件上“V”型槽的边缘的检测来控制焊丝的赋能的流程图。
发明的详细描述
本发明的实施方案涉及这样的方法和系统，所述方法和系统与基于电极在工件上的边缘的位置来给焊丝赋能。边缘检测器可以被配置来在焊接操作期间识别工件上的边缘，并且控制器可以被配置来通过调整一个或更多个焊接参数管理由电极形成的熔池的温度。焊接参数可以是，但不限于，焊丝的赋能、焊丝送进速度、高强度热源(例如，电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯)的温度、移动速度等等。
如本文使用的“焊接(welding)”或“焊接(weld)”(包括这些词的任何其他构词成分)将涉及通过电弧的操作(包括但不限于埋弧焊、GMAW焊、MAG焊、MIG焊、TIG焊)或者通过任何与轨道焊接系统使用的电弧的操作的熔融材料的沉积。如本文使用的“电极”，针对各种电弧过程以及光学器件(出于在工件上形成熔池的目的而用来递送并且聚焦(或散焦)激光束光源)，描述的是常规电极、可消耗的电极、非可消耗的电极。
现在将出于图示说明在递交本专利申请时申请人已知的最佳模式的目的，描述实施本发明的最佳模式。实施例和附图仅仅是示例性的而不意味着要限制本发明，本发明通过权利要求的范围和精神来衡量。现在参照附图，其中示出的内容仅是出于图示说明本发明的示例性实施方案的目的而不是出于限制本发明的示例性实施方案的目的，图1-6图示说明与自动的或半自动的焊接系统一起使用的焊接系统。焊接系统的一个图示说明性实施例是轨道焊接，所述轨道焊接经常被用于各种类型材料的管或管道的接合。例如，钨极惰性气体(TIG)或气体保护钨极弧焊(GTAW)焊炬可以被用来通过自动的机械系统来绕要被焊接在一起管道运行。图1-2B图示说明如在轨道焊接环境中使用的轨道焊接系统100(也被称为焊机、系统、焊接系统和/或焊机系统)的示例性实施方案。轨道焊接系统100包括绕管道或管行进的焊接小车(未示出)、焊接电源(未示出)和控制器(未示出)，以及提供操作者控制的遥控装置(未示出)。要理解的是，本主题的创新可以与任何轨道或非轨道焊接系统一起使用。而且，本主题的创新可以与任何这样的焊接操作一起使用，所述焊接操作包括电弧和热焊丝，所述热焊丝被液化来将焊接材料沉积到工件上。
系统100(如图1-2B中所看到的)一般地在深槽焊接中被使用。在示出的实施例中，焊接系统100包括具有焊机本体或机架101的轨道TIG焊机，所述轨道TIG焊机可以附着于工件或被支撑在轨道上。焊机100包括具有焊接电极32的焊炬(一般以30指示)，所述焊接电极32用于沉积焊接材料来在焊接区Z形成焊接接头。电极32是具有适合于被焊接的槽G的电极长度的延伸电极。延伸电极32可以具有适合于给定的深槽焊接的任何长度(包括大于10毫米的长度)。如在示出的实施例中所描绘的，电极长度可以大于100毫米。所示出的特别的实施例具有约120毫米的长度。该实施例不是限制性的，因为具有更长或更短长度的电极可以依据槽G的深度被使用。
焊炬30被连接到保护气体供应器102，所述保护气体供应器102向焊炬30提供惰性气体，例如氩气。焊接气体供应器102可以包括容器(例如瓶)，所述容器储存压力之下的保护气体S，并且保护气体S经由适当的管或其他管路的递送可以被调节器或其他控制器107控制。非加压源也可以与由泵等提供的气体递送一起被使用。当焊接厚板或厚壁管道时，焊接接头设计典型地提供窄槽来准许细长电极随着焊炬角度的一些调整放置在接头中，以确保良好的焊缝，所述良好的焊缝通过将一系列焊道层叠在彼此之上直到接头被填充完而被创建。贯穿下面的描述，该过程可以可互换地被称为窄槽焊接或深槽焊接。窄槽焊接是在窄的槽或接头中，连续的单一焊道焊接层被施加在彼此顶部上的过程。在窄槽环境中的考虑因素之一是维持充足的保护气体以保护熔融焊池免遭大气污染。典型地，惰性保护气体(例如氩)从焊接接头外被提供，其中长电极延伸到保护气体供应之下的槽中。
焊机可以包括连接到焊丝供应器的焊丝送进器，例如向一个或更多个焊丝引导装置104’、104提供钨焊丝W的线轴103。在所示出的实施例中，一对延伸的焊丝引导装置104’、104由位于机架101两侧的独立线轴103提供和送料。延伸的焊丝引导装置104’、104被分别支撑在第一摄像装置和焊丝引导系统105(也被称为第一安装系统105)以及第二摄像装置和焊丝引导系统106(也被称为第二安装系统106)上，所述安装系统每个从电极32横向地向外并且在工件或管道P之上。要理解的是，延伸的焊丝引导装置104’、104的支撑装置可以利用合理的工程判断来选择而不脱离本主题发明的实施方案所意图的覆盖范围。
焊丝引导装置104’、104可以包括定位装置(例如，下面在图4中所讨论的)，所述定位装置提供自动或半自动的运动，其中该运动可以是在靠近焊接区Z内创建的电弧的三维环境中的任何方向。例如，焊丝引导装置104’、104可以向内并且向下朝向电极32和焊接区Z延伸。示例性焊机被支撑在轨道上并且由焊车驱动装置绕管道(也被称为工件W)驱动，其中焊丝引导装置104’、104位于相对于焊接电极32的领先和落后的位置中。在实施方案中，第一安装系统105耦合于高度调整装置130，高度调整装置130允许第一安装系统105朝向焊接区Z或离开焊接区Z的调整。要理解的是，朝向焊接区Z或离开焊接区Z的调整可以是自动或半自动的。进一步地，调整可以是到焊接区Z的一侧或者焊接区Z的相对侧(例如，左运动，右运动等)。高度调整装置130进一步耦合于支撑构件132，所述支撑构件132耦合于焊机系统100的机架101的一部分。类似地，第二安装系统106耦合于高度调整装置124，所述高度调整装置124允许第二安装系统106朝向焊接区Z或离开焊接区Z的调整。要理解的是，朝向焊接区Z或离开焊接区Z的调整可以是自动或半自动的。进一步地，调整可以是到焊接区Z的一侧或者焊接区Z的相对侧(例如，左运动，右运动等)。高度调整装置124进一步耦合于支撑构件126，所述支撑构件126耦合于焊机系统100的机架101的一部分。
第一安装系统105支撑摄像装置113以及焊丝引导装置104’，其中摄像装置113以及焊丝引导装置104’二者被定位来对准于焊接区Z或朝向焊接区Z对准。类似地，第二安装系统106支撑摄像装置112以及焊丝引导装置104，其中摄像装置112以及焊丝引导装置104二者被定位来对准于焊接区Z或朝向焊接区Z对准。要理解的是，系统100包括摄像装置112和摄像装置113，但这样的装置仅图示说明各种实施方案而不被考虑来限制本主题的创新。要理解的是，摄像装置113和焊丝引导装置104’与焊机系统100一起移动(或者独立地移动)，这使得在焊接区Z和/或焊丝从焊丝引导装置104’送进的位置能够始终供应焊丝。要理解的是，摄像装置112和焊丝引导装置104与焊机系统100一起移动(或者独立地移动)，这使得在焊接区Z和/或焊丝从焊丝引导装置104并且最后从焊丝送进器(焊丝供应器或线轴103)送进的位置能够始终供应焊丝。
图3A和图3B图示说明根据本主题创新的热焊丝焊接系统300和热焊丝焊接系统302的图。如上面所讨论的，要理解和领会的是，任何适合的热焊丝焊机系统可以与本主题的创新一起实施，并且图1至图3B中的这样的系统在本主题所要求保护的范围上不是限制性的。系统300包括第一电源供应器310，所述第一电源供应器310提供第一热源来在电极(例如，如非可消耗的电极)和工件W之间创建电弧，其中熔池由电极创建。系统300进一步包括热焊丝电源供应器320(例如，焊丝电源供应器)，所述热焊丝电源供应器320加热被送进到由电极所形成的熔池中的焊丝。换言之，热焊丝电源供应器320可以给被送进或者递送到熔池中的焊丝赋能，以将焊接材料(例如，液化的焊丝)沉积到工件W上。要理解的是，焊接系统100和300可以利用合理的工程判断被选择和使用而不脱离本主题发明的实施方案所意图的覆盖范围。
系统302包括第一电源供应器310，所述第一电源供应器310提供第一热源来在电极(例如，如非可消耗的电极)和工件W之间创建电弧，其中熔池由电极创建。系统300进一步包括热焊丝电源供应器320(例如，焊丝电源供应器)，所述热焊丝电源供应器320加热被送进到由电极所形成的熔池中的焊丝。换言之，热焊丝电源供应器320可以给被送进或者递送到熔池中的焊丝赋能，以将焊接材料(例如，液化的焊丝)沉积到工件W上。要理解的是，焊接系统100和300可以利用合理的工程判断被选择和使用而不脱离本主题发明的实施方案所意图的覆盖范围。
要理解的是，系统300和302可以是热焊丝TIG焊机系统或者热焊丝前后排列的焊机系统。本主题的创新可以涉及由任何适合的焊丝工艺创建的电弧，其中这样的焊丝工艺可以包括非可消耗电极工艺。
图4图示说明焊机系统400，所述焊机系统400基于对工件上的边缘的检测来调整焊丝的赋能。系统400包括焊丝引导装置404，所述焊丝引导装置404将焊丝402导向至焊接区，所述焊接区包括在电极406和工件W之间生成的电弧(未示出)。要理解的是，焊丝引导装置404可以是任何适合的构件，所述构件将焊丝402从焊丝送进器430递送到焊接区并且最终递送到由电极406形成的熔池。系统400中的焊炬420包括电极406，其中电源410在电极406和工件W之间创建电弧。要理解的是，电弧406可以是任何适合的高强度热源，例如但不限于，电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯。
系统400可以包括焊丝电源供应器440，所述焊丝电源供应器440可以给焊丝402赋能，其中焊丝402的赋能基于边缘的识别被启动或者不被启动。例如，边缘可以是在工件W上以“V”型槽或者槽的任何其他变型方式。在另一个实施方案中，边缘包括位于焊接材料被沉积的工件W上的至少一个或更多个侧壁。换言之，边缘可以被包括在工件W上，为小于90度侧壁。在实施例中，“V”形状可以由于每个侧壁形成“V”的一部分而存在。例如，焊丝电源440可以产生波形来给焊丝402赋能。在实施方案中，边缘可以与工件W上的任何适合的形状相关联，并且合理的工程判断之一可以应用各种形状的边缘来与本主题的创新一起使用，而不脱离本主题发明的实施方案所意图的覆盖范围。
系统400可以进一步包括定位装置470，所述定位装置470为焊丝引导装置404、焊丝402、工件W、焊炬420、电极406中的至少一个或其组合提供移动。定位装置470可以在围绕电弧、朝向电弧等等的任何方向上提供移动。以实施例而非限制的方式，定位装置470可以提供振荡移动、相对于电弧的一侧的运动、相对于电弧的相反位置的运动、朝向电弧的运动、远离电弧的运动、在电弧之上运动、在电弧之下运动，或者它们的组合。例如，定位装置470可以提供针对摆动焊接运动的移动，所述摆动焊接运动能够从侧到侧进行焊接同时在行进的方向上前进来创建焊缝。在实施方案中，焊炬420包括绕工件W操控的定位装置470。在另一个实施方案中，定位装置470可以改变工件关于电极406的位置。在又另一个实施方案中，定位装置470可以是焊缝机(seamer)。再有，定位装置470及其各种配置可以利用合理的工程判断被选择和使用而不脱离本主题发明的实施方案所意图的覆盖范围。
系统400可以包括边缘检测器450，所述边缘检测器450被配置来识别工件W上的边缘。如上面所讨论的，边缘可以是接头中小于90度的任何侧壁，焊接材料将通过焊机系统400被沉积在接头中。边缘检测器450在识别边缘方面可以是自动的和/或半自动的。而且，边缘检测器450可以被配置来检测工件W上的非边缘。例如，在焊接摆动操作期间，焊炬420具有侧到侧的运动同时沿接头行进，所述接头将被填充有焊接材料。从该侧到侧运动的横截视图看，焊机系统400遇到“V”型槽的左侧壁并且又遇到“V”型槽的右侧壁。在左侧壁和右侧壁之间被称为非边缘。因此左侧壁被称为边缘，右侧壁被称为边缘。在实施方案中，“V”型槽可以包括两个边缘。在另一个实施方案中，槽可以包括一个边缘。例如，一个边缘可以是90度或以上，而另一个边缘可以小于90度。
系统400可以包括控制器460，所述控制器460被配置来控制与系统400有关的焊接参数以调整焊丝402的赋能。一般地，焊接参数可以基于至少边缘检测器450由控制器460调整。例如，边缘检测器450可以识别“V”型槽中的边缘或非边缘，所述“V”型槽将通过来自焊接操作的焊接材料被填充。要理解的是，控制器460可以基于边缘或非边缘中的至少一个的识别来调整焊接参数。以实施例而非限制的方式，焊接参数可以是焊丝402的赋能、焊丝402的去能(de-energize)(例如，不赋能)、焊丝送进速度、高强度热源(例如，电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯)的温度、摆动运动的移动速度等等。要理解的是，控制器460可以单独地或组合地调整一个或更多个焊接参数。例如，焊接参数的子集可以被调整。进一步地，控制器460可以以与边缘和/或非边缘上的位置成比例的方式调整焊接参数。
控制器460可以调整焊接参数来管理由电极406形成的熔池的温度。例如，温度可以被增加、降低、维持等等。在实施方案中，控制器460调整一个或更多个焊接参数来管理熔池的温度。在实施方案中，控制器460基于边缘检测器450对边缘和/或非边缘的识别来调整焊接参数。例如，在摆动焊接期间从侧到侧的一部分移动可以包括靠近至少一部分边缘和一部分非边缘的位置。在特定的实施方案中，控制器460可以基于该位置调整焊接参数。
控制器460可以调整焊丝402是否经由焊丝电源440被赋能或者不被赋能。例如，焊丝402可以在检测到边缘时被赋能。在另一个实施例中，焊丝402可以在检测到非边缘时被去能或者不被赋能。在另一个实施方案中，控制器460可以通过焊丝电源440调整给焊丝赋能的量。例如，在边缘给焊丝402赋能的量可以大于在非边缘给焊丝402赋能的量。要理解的是，送进到熔池中的被赋能的焊丝402增加熔池的温度，而送进到熔池中的非赋能的焊丝402降低熔池的温度。
在另一个实施方案中，控制器460可以经由焊丝送进器430调整用于供应或递送焊丝402的焊丝送进速度。例如，控制器460可以增加焊丝送进速度、降低焊丝送进速度、维持焊丝送进速度等等。在实施方案中，控制器460可以经由焊丝送进器430增加在边缘被赋能的焊丝的焊丝送进速度(例如，降低熔池的温度)。在另一个实施方案中，控制器460可以增加在非边缘未被赋能的焊丝402的焊丝送进速度(例如，降低熔池的温度)。在另一个实施方案中，控制器460可以在边缘或者非边缘中的一个降低被赋能的焊丝402的焊丝送进速度(例如，增加熔池的温度)。在另一个实施方案中，控制器460可以在边缘或者非边缘中的一个降低被去能或者未被赋能的焊丝402的焊丝送进速度(例如，增加熔池的温度)。例如，以下面的实施例为例。如果熔池是液体，则它必须比金属的熔点热。正被添加的可消耗的焊丝(例如，焊丝402)在它碰触熔池时可以是固体，否则它会熔化并且形成电弧。被赋能的焊丝402的温度可以接近熔化但仍是固体。由于焊丝402仍是固体，当焊丝402被引入时熔池将在温度上被冷却或减小。
控制器460可以进一步经由电源410调整高强度热源的温度。以实施例而非限制的方式，高强度热源可以是电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯。在实施方案中，控制器460可以在边缘增加高强度热源的温度以增加熔池的温度。在另一个实施方案中，控制器460可以在非边缘降低高强度热源的温度以降低熔池的温度。
控制器460可以调整系统400的摆动运动的速度，以管理由电极406形成的熔池的温度。以实施例的方式，摆动运动的速度可以被增加、降低、维持等等。在实施方案中，控制器460可以增加摆动运动的速度以降低由电极406形成的熔池的温度。在另一个实施方案中，控制器460可以降低摆动运动的速度以增加由电极406形成的熔池的温度。
要理解的是，尽管一个焊丝402和一个焊丝引导装置404被图示说明，系统400和本主题的创新可以包括两个或更多个焊丝以及各自的焊丝引导装置。因此，系统400可以提供对两个或更多个焊丝以及各自的焊丝引导装置的独立和/或并行控制来调整焊接参数以管理由电极406形成的熔池的温度。例如，对于两个或更多个焊丝，各自的焊接参数中的一个或更多个可以被调整，其中焊接参数是，例如，焊丝中的一个或更多个的赋能、焊丝中的一个或更多个的去能(例如，不赋能)、一个或更多个焊丝的焊丝送进速度、高强度热源的温度、摆动运动的移动速度等等。
要理解和领会的是，系统400可以包括各种配置和实施方案，并且系统400中的配置在本主题的创新上不是限制性的。焊丝送进器430可以是独立的部件(如所描绘的)，被并入边缘检测器450中，被并入焊丝电源440中，被并入控制器460中，被并入定位装置470中，被并入电源410中，被并入焊炬420中，或者它们任何适合的组合。焊丝电源440可以是独立的部件(如所描绘的)，被并入控制器460中，被并入焊丝送进器430中，被并入定位装置470中，被并入电源410中，被并入焊炬420中，被并入边缘检测器450中，或者它们任何适合的组合。边缘检测器450可以是独立的部件，被并入控制器460中，被并入焊丝电源440中，被并入焊丝送进器430中，被并入定位装置470中(如所描绘的)，被并入电源410中，被并入焊炬420中，或者它们任何适合的组合。定位装置470可以是独立的部件(如所描绘的)，被并入焊丝电源440中，被并入焊丝送进器430中，被并入控制器460中，被并入电源410中，被并入焊炬420中，被并入边缘检测器450中，或者它们任何适合的组合。而且，要理解的是，焊丝电源440和电源410可以是分开的电源(如所描绘的)，共用的，单个电源，或者它们的组合。控制器460可以是独立的部件(如所描绘的)，被并入边缘检测器450中，被并入焊丝电源440中，被并入焊丝送进器430中，被并入定位装置470中，被并入电源410中，被并入焊炬420中，或者它们任何适合的组合。
图5图示说明以500、501和502示出的焊接顺序，所述焊接顺序在工件上的“V”型槽上执行摆动焊接操作。要理解的是，焊丝引导装置404和焊丝402的位置仅被作为实施例描绘而在本主题的创新上不是限制性的。例如，焊丝引导装置404和焊丝402可以关于行进的方向以超前和滞后的方式被设置。以500、501和502示出的焊接顺序是以在行进的方向上观察的视角、以横截视图的形式被图示说明。而且，以500、501和502示出的焊接顺序图示说明这样的摆动焊接操作，其中侧到侧的运动随着焊机在行进方向上移动来执行焊接(例如，将焊接材料沉积到工件W上的“V”型槽中)。要理解的是，焊接顺序可以在任何位置开始或停止。以500、501和502示出的焊接顺序被描绘来图示说明边缘或非边缘的位置。每个焊接顺序包括焊丝402、电极406、熔池506和电弧504(例如，也被称为高强度热源)，以在工件W上执行焊接操作。焊丝402、焊丝引导装置404和电极406可以被称为焊机系统。
在500，描绘在非边缘的焊机系统(例如，焊丝402、焊丝引导装置404和电极406)。如上面所讨论的，控制器460(参见图4)可以基于在非边缘的识别和位置来调整一个或更多个焊接参数。随着焊机系统从侧到侧移动，焊机系统靠近边缘。在501，焊机系统位于边缘。如上面所讨论的，控制器460(参见图4)可以基于在边缘的识别和位置来调整一个或更多个焊接参数。在502，焊机系统位于相对的侧边缘(例如，边缘)。如上面所讨论的，控制器460(参见图4)可以基于在边缘的识别和位置来调整一个或更多个焊接参数。要理解的是，随着焊机系统在行进方向上移动，所描绘的焊接摆动运动可以从侧到侧经过很多次重复。因此，以500、501和502示出的焊接顺序可以是重复的。
在实施方案中，高强度热源可以是电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯中的至少一个。在实施方案中，控制器在边缘启动焊丝电源来增加焊丝的温度以增加熔池的温度。在实施方案中，系统可以包括识别工件上的非边缘的边缘检测器；并且控制器在非边缘不启动焊丝电源来降低焊丝的温度以降低熔池的温度。在实施方案中，焊丝送进器基于识别的边缘来降低焊丝的焊丝送进速度。在实施方案中，系统可以包括识别工件上的非边缘的边缘检测器；并且焊丝送进器基于识别的非边缘来增加焊丝的焊丝送进速度。
在实施方案中，电源基于识别的边缘来增加高强度热源的温度。在实施方案中，系统可以包括识别工件上的非边缘的边缘检测器；并且电源基于识别的非边缘来增加高强度热源的温度。在实施方案中，焊丝电源以与焊炬所在的边缘的量成比例的方式给焊丝赋能。
在实施方案中，系统可以包括定位装置，所述定位装置识别焊炬关于工件的位置。在实施方案中，焊炬关于工件的位置通过来自焊炬、工件或者耦合到工件的焊缝机中的至少一个的移动被调整。在实施方案中，焊炬提供摆动焊接移动。在实施方案中，焊丝电源在摆动焊接移动中以与焊炬的位置成比例的方式给焊丝赋能。在实施方案中，边缘是位于工件上的“V”型槽，焊接材料被沉积在所述“V”型槽。
鉴于上文所描述的示例性装置和元件，参照图6的流程图和/或方法，根据所公开的主题实施的方法将会被更好地理解。方法和/或流程图被示出和描绘为一系列框，所要求保护的主题不被框的顺序所限制，因为一些框可以以不同的顺序出现和/或与来自本文所描绘和描述的其他框一起同时出现。而且，可能不是所有图示说明的框会被需要来实施下文所描述的方法和/或流程图。
继续地，以下内容如在图6的决策树流程图600中所图示说明的发生，图6是在焊接操作中基于对工件上“V”型槽的边缘的检测来提供对焊丝的赋能的控制的流程图600。在参考框610，高强度热源可以在电极和工件之间被创建，例如，高强度热源可以是但不限于电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯。在参考框620，焊丝可以被递送到由电极形成的熔池。例如，焊丝可以由焊丝引导装置、焊丝送进器、它们的组合等等递送。在参考框630，工件的槽中的边缘可以被识别。要理解的是，非边缘可以被识别。例如，非边缘是熔池的温度未被增加的位置，而边缘是熔池的温度被增加的位置。在参考框640，焊丝可以基于识别的边缘利用电流被赋能。在另一个实施方案中，焊丝可以基于识别的非边缘不利用电流被赋能。
在实施方案中，高强度热源可以是电弧、埋弧、钨极惰性气体(TIG)电弧、金属极惰性气体(MIG)电弧、激光器、等离子弧、金属芯或者焊剂芯中的至少一个。在实施方案中，方法可以包括采用摆动焊接运动来将焊接材料沉积到工件上的槽中。在实施方案中，方法可以包括以下步骤中的至少一个：通过引入被赋能的焊丝来增加熔池的温度；通过引入未被赋能的焊丝来降低熔池的温度；通过增加高强度热源的温度来增加熔池的温度；通过增加被赋能的焊丝的焊丝送进速度来增加熔池的温度；以及通过增加未被赋能的焊丝的焊丝送进速度来降低熔池的温度。在实施方案中，方法可以包括基于识别边缘的步骤来控制熔池的温度的增加或降低中的至少一个。
上面的实施例只是图示说明本发明各种方面的几种可能的实施方案，其中本领域的其他技术人员一旦阅读和理解本说明书和附图，将想到等同的替代和/或修改。特别地，相对于被上面描述的部件(组件、装置、系统和电路等等)执行的各种功能，用来描述这样的部件的术语(包括涉及“装置(means)”)意图与执行被描述部件(例如功能上是等同的部件)的具体功能的任何部件(诸如硬件、软件或其中的组合)相对应，除非以其他方式被指出，即使结构上不等同于执行本发明图示说明的实现方式中的功能的公开结构。此外，尽管本发明的特定特征相对于只是几种实现方式中的一个可能已被公开，当针对任何给出的或特定的应用是期望的且有利时，这样的特征可以与其他实现方式的一个或更多个其他特征结合。还有，在某种程度，术语“包含(including)”、“包含(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“带有(with)”或其中的变形在详细的说明书和/或在权利要求中被使用，这样的术语以相似于术语“包括(comprising)”的方式意图是包括性的。
本书面说明书使用实施例来公开本发明，包括最佳实施模式，并且也使本领域普通技术人员能够实行本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。这样的其他实施例意图在权利要求书的范围内，如果它们具有不是不同于权利要求的书面语言的结构要素，或者如果它们包括和权利要求书的书面语言无实质不同的等同结构要素。
用以实施本发明的最佳模式已经为图示说明申请人当前已知的最佳实施模式的目的而被描述。如权利要求书的范围和价值所衡量的，实施例仅是图示说明性的，并不意味着限制本发明。本文已参考优选的实施方案对本发明进行了描述。显然，一旦阅读和理解本说明书，其他人将可以想到各种修改和变更。本文旨在包括所有这些修改和变更，只要它们落入所附的权利要求书或其等同方案的范围内。
参考编号
30步骤410电源
32电极420焊炬
100轨道焊接系统430焊丝送进器
101焊机本体或机架440焊丝电源
103焊丝供应器或线轴450边缘检测器
104焊丝引导装置460控制器
104’焊丝引导装置470定位装置
105第一安装系统500步骤
106焊接气体供应器501步骤
107控制器502步骤
112摄像装置504电弧
113摄像装置506熔池
124高度调整装置600流程图
126支撑构件610参考框
130高度调整装置620参考框
132支撑构件630参考框
300热焊丝焊接系统640参考框
302热焊丝焊接系统
310第一电源供应器G槽
320热焊丝电源供应器P管道
400焊机系统S保护气体
402焊丝W工件
404焊丝引导装置Z焊接区
406电极

Claims (16)

1.一种焊机系统，所述焊机系统包括：
焊炬(420)，所述焊炬(420)包括电极(406)；
电源(410)，所述电源(410)在所述电极(406)和工件(W)之间创建高强度热源以创建熔池；
焊丝送进器(430)，所述焊丝送进器(430)被连接到焊丝的供应装置，以将焊丝(402)提供到由所述电极(406)形成的熔池；
边缘检测器(450)，所述边缘检测器(450)被配置来识别所述工件(W)上的边缘；
焊丝电源(440)，所述焊丝电源(440)给所述焊丝(402)赋能；以及
控制器(460)，所述控制器(460)基于识别的所述边缘来控制所述焊丝电源(440)。
2.如权利要求1所述的焊机系统，其中所述控制器在所述边缘启动所述焊丝电源来增加所述焊丝的温度以增加所述熔池的温度。
3.如权利要求1或2所述的焊机系统，还包括：
所述边缘检测器识别所述工件上的非边缘；以及
所述控制器在所述非边缘不启动所述焊丝电源来降低所述焊丝的温度以降低所述熔池的温度。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的焊机系统，还包括所述焊丝送进器基于识别的所述边缘来降低所述焊丝的焊丝送进速度。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的焊机系统，还包括：
所述边缘检测器识别所述工件上的非边缘；以及
所述焊丝送进器基于识别的所述非边缘来增加所述焊丝的焊丝送进速度。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的焊机系统，其中所述电源基于识别的所述边缘来增加所述高强度热源的温度。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的焊机系统，还包括：
所述边缘检测器识别所述工件上的非边缘；以及
所述电源基于识别的所述非边缘来降低所述高强度热源的温度。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的焊机系统，其中所述焊丝电源以与所述焊炬所在的所述边缘的量成比例的方式给所述焊丝赋能。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的焊机系统，还包括定位装置，所述定位装置识别所述焊炬关于所述工件的位置，优选地，其中所述焊炬关于所述工件的所述位置通过来自所述焊炬、所述工件或者耦合到所述工件的焊缝机中的至少一个的移动被调整。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的焊机系统，其中焊炬提供摆动焊接移动，其中所述边缘检测器对所述摆动焊接移动发信号来改变方向，优选地，其中所述焊丝电源在所述摆动焊接移动中以与所述焊炬的所述位置成比例的方式给所述焊丝赋能。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的焊机系统，其中所述边缘包括位于所述工件上的至少一个或更多个侧壁，焊接材料被沉积在所述侧壁处。
12.一种焊接方法，所述焊接方法包括：
在电极和工件之间创建高强度热源；
将焊丝递送到由所述电极形成的熔池；
识别所述工件的槽中的边缘；以及
基于识别的所述边缘来以电流给所述焊丝赋能。
13.如权利要求12所述的方法，还包括采用摆动焊接运动来将焊接材料沉积到所述工件上的所述槽中。
14.如权利要求12或13所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个：
通过引入被赋能或者被较多赋能的所述焊丝来增加所述熔池的温度；
通过引入未被赋能或者被较少赋能的所述焊丝来降低所述熔池的所述温度；
通过增加所述高强度热源的温度来增加所述熔池的所述温度；
通过增加被赋能的所述焊丝的焊丝送进速度来增加所述熔池的所述温度；以及
通过增加未被赋能的所述焊丝的所述焊丝送进速度来降低所述熔池的所述温度。
15.如权利要求12至14中的任一项所述的方法，还包括基于识别所述边缘的步骤来控制所述熔池的所述温度的增加或降低中的至少一个。
16.一种焊机系统，所述焊机系统包括：
焊炬(420)，所述焊炬(420)包括电极(406)；
电源(410)，所述电源(410)在所述电极(406)和工件(W)之间创建高强度热源以创建熔池；
用于供应焊丝(402)的装置，以将焊丝提供到由所述电极(406)形成的熔池；
用于识别所述工件上的边缘的装置；以及
用于基于识别的所述边缘来给所述焊丝赋能的装置。
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