CN105531063A - Tig焊接系统 - Google Patents

Abstract

提供一种TIG焊接系统，该TIG焊接系统包括：一个电源，该电源具有与之通信的一个控制器，该控制器具有存储至少一个波形的一个存储器；一个焊炬，该焊炬包括电性地连接至该控制器的一个电极，该电极具有一个长度和一个直径；一个安培数输入，该安培数输入与该控制器通信并且被适配成用于接收一个用户选择的焊接安培数；其中，该控制器被编程以基于该用户选择的安培数选择该至少一个波形之一并根据该选择的至少一个波形从该电源向该电极施加功率；其中，该至少一个波形包括一个电弧引发阶段，该电弧引发阶段包括至少一个脉冲，其中，在该电弧引发阶段期间，该控制器被配置成用于防止对一个电弧电流或电压进行用户控制，其中，一旦在该用户选择的焊接安培数处获得一个稳定状态，那么该控制器被配置成用于准许对施加于该电极的该电弧电流或电压进行用户控制。

Description

TIG焊接系统

技术领域

本申请要求于2013年9月16日提交的美国临时专利申请61/878,081的优先权和权益。

总体上，本发明涉及一种钨极惰性气体(TIG)焊接系统。更具体地，本发明涉及一种具有针对TIG开始和控制一致性的自动参数集的TIG焊接系统。

发明背景

焊接系统存在于现代工业时代的核心处。从大量的汽车装配操作到自动化制造环境，这些系统促进参与甚至更复杂的制造操作。热或冷焊丝焊接加工被加热(例如，经由电流)并且被由主热源(例如，等离子电弧、钨极惰性气体(TIG)焊接、金属惰性气体(MIG)焊接、焊剂芯、激光等)创造的焊池所接收的焊丝或电极。

此外，焊接可以涉及抬高、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，轨道焊接工艺可以被用来旋转焊头以将焊接应用于弯曲表面。最普遍的使用轨道焊接的示例是管道焊接。管道焊接可以包括薄壁应用，其中，焊头绕其他表面旋转，两块端部被接合在一起，替代地，管道焊接可以包括深槽几何结构，其中，焊接电极延伸进入在被接合的两个管道之间形成的槽中来铺设焊接材料的连续焊珠以填充槽并且接合厚壁管道。轨道焊接系统可以包括安装在导轨或固定装置上的焊头，该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。轨道焊接经常涉及具有前照相机和/或后照相机的焊接区的受限的可见性。

考虑对TIG焊接的使用，TIG焊接可以用于包括轨道焊接和非轨道焊接、手动焊接或自动焊接操作的各种焊接操作中。TIG焊接采用钨极电极。使用从0.020”到5/32”变化的多个标准的电极尺寸，其中1/16”和3/32”是最普遍使用的电极直径。为了建立稳定的电弧，用户将调整电流/电压振幅、时长、频率安培数以及在交流(AC)焊接中的正负脉冲比以基于所使用的电极来调谐电弧。TIG焊接中的关键阶段是电弧的引发。由于多个变量对用户是可用的，针对电弧引发来调谐以上标识的多个参数是困难的。

发明概述

本发明提出了一种根据权利要求1所述的TIG焊接系统以及一种根据权利要求10所述的控制TIG焊机的方法。优选的实施例可以从从属权利要求中获得。根据本发明的一个实施例，提供一种TIG焊接系统，该TIG焊接系统包括：电源，该电源具有与之通信的控制器，该控制器具有存储至少一个波形的存储器；焊炬，该焊炬包括电性地连接至该控制器的电极，该电极具有长度和直径；安培数输入，该安培数输入与该控制器通信并且被适配成用于接收用户选择的焊接安培数；其中，该控制器被编程以基于该用户选择的安培数选择该至少一个波形之一并根据该选择的至少一个波形从该电源向该电极施加功率；其中，该至少一个波形包括电弧引发阶段，该电弧引发阶段包括至少一个脉冲，其中，在该电弧引发阶段期间，该控制器被配置成用于防止对电弧电流或电压进行用户控制，其中，一旦在该用户选择的焊接安培数处获得稳定状态，那么该控制器被配置成用于准许对施加于该电极的该电弧电流或电压进行用户控制。

根据本发明的另一个实施例，一种控制TIG焊机的方法包括接收安培数输入；基于该安培数输入从存储器中选择波形，该波形包括根据该安培数输入推测的多个参数，该波形包括电弧引发阶段和定序阶段；根据该波形对电极供能；在该电弧引发阶段期间防止对该电极的供能进行用户控制。

当根据附图、详细描述和所附权利要求书来进行查看时，本发明的这些目的和其他目的将是显而易见的。

附图简要说明

本发明可以在某些零部件和零部件的安排中采取物理形式，其优选实施例将在说明书中详细描述并且在形成本文一部分的附图中展示，并且在附图中：

图1是根据本发明的焊接系统的部分示意性透视图；

图2是根据本发明的一个实施例的焊接系统的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的焊接系统的示意图；

图4是描绘根据本发明在电弧引发阶段期间的波形的一个实施例的图形；

图5是描绘根据本发明在电弧引发阶段期间的波形的一个实施例的图形；并且

图6是展示根据本发明基于对电弧引发阶段的控制的流程图

图4是展示基于在工件上对边缘的检测调整对焊接焊丝的供能的焊接系统的图；

图5是展示在工件上在“V”槽上执行摆动焊接操作的焊接序列的图；

图6是基于输入安培数选择针对电弧引发的波形的流程图；

图7是在确定电极和输入安培数是否适合电弧引发之后基于输入安培数选择针对电弧引发的波形的流程图；并且

图8是基于针对定序阶段的输入开始电流控制焊接操作的定序阶段的流程图。

发明详细描述

本发明的实施例涉及多种方法和系统，这些方法和系统涉及用于焊接操作的电源，该焊接操作包括多个预编程的波形。这些预编程的波形之一是基于由用户输入的安培数选择的。

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要素)将指通过电弧的操作(包括但不限于埋弧焊、GMAW焊、MAG焊、MIG焊、TIG焊)或者通过与轨道焊接系统一起使用的任何电弧的操作对熔融材料的沉积。如本文使用的“电极”描述了针对各种电弧工艺的常规电极、自耗电极、非自耗电极以及出于在工件上形成焊池的目的用于传递并会聚(或发散)激光束光源的光学器件。

现在将出于展示在递交本专利申请时申请人已知的最佳模式的目的来描述实施本发明的最佳模式。示例和附图仅仅是说明性的而不意味着要限制本发明，本发明通过权利要求书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展示本发明的示例性实施例的目的而不是出于限制本发明的示例性实施例的目的，图1至图6展示了与手动的、自动的或半自动的焊接系统一起使用的焊接系统。焊接系统的一个说明性示例是钨极惰性气体(TIG)或气体钨弧焊(GTAW)焊接。

图1至图6展示了TIG焊接系统100(也称为焊机、系统、焊接系统和/或焊机系统)的示例实施例。焊接系统100包括焊接电源和控制器。控制器可以被制成为电源110的一部分或者是远程控制器，如悬挂式编程器或者用于操作员控制的其他远程设备。当使用远程控制器时，可以以任何已知的有线或无线形式的通信在远程控制器与焊机之间进行通信。在所示的示例中，在具有焊机100的电源的外壳内携带控制器160(图1、图2)。本主题创新可以与包括电弧和热或冷焊丝的任何焊接操作一起使用，该热或冷焊丝被液化以将焊接材料沉积到工件上。

控制器160可以是任何合适的控制器，包括可编程逻辑控制器或基于计算机的控制器。为了提供本发明的各方面的附加上下文内容，下面的论述旨在提供本发明的各方面可以被实现的适合的计算环境的简要的大体描述。尽管以上已经在可以在一台或多台计算机上运行的计算机可执行的指令的一般背景下描述了本发明，本领域的技术人员将认识到的是也可以结合其他程序模块和/或作为硬件和/或软件的结合来实现本发明。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、部件、数据结构等。

而且，本领域的技术人员将认识的是，这些创新方法可以利用其他计算机系统配置来实践，包括单处理器或者多处理器计算机系统、微型计算机、大型计算机以及个人计算机、手持计算设备、基于微处理器或者可编程的消费性电子产品等，其中的每个可以被可操作地耦接到一个或多个相关联的设备。本发明的说明性方面还可以在由通过通信网络链接的远程处理设备执行特定任务的分布式计算环境中被实践。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备二者中。例如，远程数据库、本地数据库、云端计算平台、云端数据库或它们的组合可以与处理部件一起被利用。

控制器160可以利用示例性环境来实现包括计算机的本发明的各个方面，其中，该计算机包括处理单元、系统存储器和系统总线。系统总线耦合系统部件，包括但不限于，系统存储器到处理单元。处理单元可以是各种可商购的处理器中的任何一种。双微处理器和其他多处理器架构也可以被用作处理单元。

系统总线可以是若干总线结构类型中的任何一种，包括使用各种各样可商购的总线架构中的任何一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线和局部总线中的任何一种。系统存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。包含如在启动期间帮助在控制器160内的元素之间传送信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)被存储在ROM中。

控制器160可以进一步包括硬盘驱动器、磁盘驱动器以及光盘驱动器，该磁盘驱动器例如从可移动磁盘读取或写入可移动磁盘，该光盘驱动器例如用来读取CO-ROM磁盘或者从其他光介质读取或写入其他光介质。控制器160可以包括计算机可读介质的至少某种形式。计算机可读介质可以是可以被计算机访问的任何可用的介质。举例来讲但非限制地，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和非可移动介质来进行信息(如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的存储。可以被简单地称为存储器165的计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其他磁性存储设备，或者可以被用来存储所需信息并且可以被控制器160访问的其他介质。

通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制的数据信号(如载波或其他传输机制)中的其他数据并且包括任何信息传递介质。术语“已调制的数据信号”是指以编码信号中的信息的这种方式使其特性集中的一个或多个特性被设置或改变的信号。举例来讲但非限制地，通信介质包括如有线网络或直接有线连接的有线介质以及如声音、射频(RF)、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、红外和/或其他无线介质的无线介质。以上任何内容的组合也应该被包括在计算机可读介质的范围中。

许多程序模块可以被存储在驱动器和RAM中，包括操作系统、一个或多个应用程序、其他程序模块以及程序数据。在控制器160中的操作系统可以是任何大量可商购的操作系统。

此外，用户可以通过键盘和定点设备(如鼠标)将命令和信息输入到计算机中。其他输入设备可以包括麦克风、IR远程控制、轨迹球、笔输入设备、操纵杆、游戏板、数字化平板、碟状卫星信号接收器、扫描仪等。这些和其他输入设备经常通过耦接到系统总线的串行端口接口连接到处理单元，但是可以通过其他接口进行连接，如并行端口、游戏端口、通用串行总线(“USB”)、IR接口和/或各种无线技术。监视器(例如，显示器115)或其他类型的显示设备也可以经由接口(如视频适配器)连接到系统总线。可视输出还可以通过远程显示网络协议来完成，如远程桌面协议、VNC、X-Window系统等。除了可视输出之外，计算机通常包括其他外围输出设备，如扬声器、打印机等。

显示器(除了显示器115之外或者显示器115的一部分)可以与控制器160一起被采用以呈现电子地从处理单元接收的数据。例如，显示器可以是以电子方式呈现数据的LCD、等离子体、CRT监视器等。可替代地或此外，显示器可以以硬拷贝格式(如打印机、传真、绘图机等)呈现接收到的数据。显示器可以以任何颜色呈现数据并且可以经由任何无线或硬连线协议和/或标准从控制器160接收数据。在另一个示例中，控制器160和/或系统可以与移动设备(例如，蜂窝电话、智能电话、平板计算机、便携式游戏设备、便携式互联网浏览设备、Wi-Fi设备、便携式数字助理(PDA)等)一起被利用。

计算机可以在使用到一个或多个远程计算机(如远程计算机)的逻辑和/或物理连接的网络环境中操作。远程计算机可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、基于微处理器的娱乐设施、对等设备或其他公共网络节点，并且典型地包括相对于计算机描述的这些元件中的许多或所有。所描绘的逻辑连接包括局域网络(LAN)和广域网络(WAN)。这种联网环境在办公室、企业范围的计算机网络、内部网和互联网中是司空见惯的。

当在LAN联网环境下使用时，计算机通过网络接口或适配器连接到局部网络。当在WAN联网环境下使用时，计算机通常包括调制解调器或在LAN上连接到通信服务器，或者具有用于在WAN(如互联网)之上建立通信的其他装置。在联网的环境下，相对计算机描绘的程序模块或者其多个部分可以被存储在远程存储器存储设备中。将认识的是，本文描述的网络连接是示例性的并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他手段。

可替代地或此外，本地或云端(例如，本地、云端、远程等)计算平台可以被利用来用于数据聚合、处理和传递。出于这个目的，云端计算平台可以包括在特定远程位置中的多个处理器、存储器和服务器。在软件即服务范例下，单个应用被多个用户采用以访问驻于云端的数据。以此方式，当在云端一般地完成数据处理时，在本地级的处理需求被减缓，由此减轻了用户网络资源。软件即服务应用允许用户(例如，经由网站浏览器)登录到基于web的服务中，该基于web的服务群集驻于云端的所有程序。

在示例中，多个用户可以经由计算设备(如平板计算机、pad、膝上计算机、蜂窝电话、计算机或其他部件)上的基于web的应用访问本地或云端数据库(例如，本地数据库、云端数据库、远端数据库等)计算平台(例如，控制器160)。基于web的应用可以允许用户配置多个特别的报告，这些报告基本上以任何格式并且与任何数量的度量(如性能基准等)相比较来量化数据。此外，软件应用可以以全局的方式被更新和分配以确保每个用户正使用最新和最好的技术。

根据本发明的方面，控制器160包括安培数输入170。安培数输入170可以是任何数字或模拟输入，包括但不限于旋钮、滑动器、触发器、按钮、数字键盘、+/-键或允许用户直接输入期望的安培数或从安培数值范围或多个预设置的安培数值中进行选择的触摸屏。控制器160包括存储器部件165，该存储器部件存储了在焊接工艺中使用的一个或多个波形。基于由用户输入的安培数或者当没有安培数被选择时的默认安培数，控制器选择有待由电源生成的波形用于焊接操作或其一部分。例如，波形可以根据焊接工艺的阶段变化。通常，针对TIG焊接，电源最初经历导向电弧引发阶段的高频阶段。一旦电弧被成功引发，那么电源进入焊接定序阶段。聚焦于电弧引发阶段，基于用户选择的或默认的安培数确定电弧引发波形。该波形包括但不限于电流/电压脉冲振幅、脉冲时长、脉冲频率、脉冲极性和正负脉冲比(针对AC焊接)，以及其是如何过渡成作为定序阶段的开始的开始电流(SC)。因为这些参数是针对给定安培数被预编程或推测的，所以用户不必精细调谐这些参数来执行焊接操作。根据本发明的一个方面，控制器防止将在电弧引发阶段期间控制对电极的供能的电流/电压的用户输入或其他输入，从而使得对电弧引发阶段的控制为控制器所独有。这针对用户大大简化了设置过程，从而允许用户集中注意力于执行焊接操作。

根据本发明的另一个方面，用户可以针对焊接操作输入开始电流的期望水平。如图3中所示，提供开始电流输入180以将期望的开始电流传达至控制器160。如在图5中最佳示出的，开始电流由控制器施加以在焊接操作的定序阶段期间设置开始电流。在定序阶段之前，在定序阶段开始之前，电极的功率通常向下缓变至非常低的水平(即，小于2安培)。图5中的虚线表示现有的定序阶段，其中，该定序阶段包括非常小的开始电流SCE(接近0)。在这种情况下的定序阶段是对称的，其中，波形从低至开始电流处向上缓变至稳定状态电流SSC并且然后向下缓变至收尾(用于终止)电流。根据本发明，与用户选择的或拨入的焊接电流相关联的预先确定的最小开始电流将限制容许的开始电流(SC)范围。这对于将建立的电弧平滑地过渡到焊接电流中来说是很重要的。它还高效地继续该能量流。波形线从电弧引发阶段过渡向上或向下缓变至期望的开始电流SC。在所示的示例中，在电弧引发阶段中的电流脉冲以逐渐更小的脉冲高度向下缓变直到达到期望的开始电流。一旦期望的开始电流SC被实现，波形200就过渡到定序阶段。如所示的，定序阶段从设置的开始电流SC开始并且向上缓变至稳定状态电流直到终止，其包括向下缓变至接近0电流。虚线现有波形从用户拨入的低开始电流SCE向上缓变，从而产生比当前发明的定序阶段更长的周期以将能量/功率传递至焊池。在所示的示例中，在具有开始电流SCE的现有系统与本发明的开始电流SC之间传递的能量/功率中的差异被示出在阴影区域中。此外，本发明允许完全控制从稳定状态操作开始的尾降。如在虚线示例中指示的，在现有的应用中要求对称的波形，从而使得如果使用较高的开始电流，那么尾降将返回至开始电流值。本发明提供一种受控的独立于开始电流SC的尾降，从而允许尾降至除了开始电流的水平之外的多个水平。例如，如所示的，收尾可以发生在小于开始电流水平，包括但不限于接近如所示的零水平的水平处。降至接近零安培的收尾被用在用于使弧坑最小化并且用于防止在焊接中发生裂缝的示例中。

本发明的控制器160采取由用户在180处输入的开始电流SC并且以两步骤模式使用这个作为远程最小电流，并且焊接电流最初地被作为远程最大电流。一旦该开始状态逝去，用户将例如通过脚踏板具有对远程电位计的完全控制，以在焊接期间控制电流。如在图5中所示的，波形200可以包括预流动周期，其中，当来自气体源102的保护气体的流动开始时，电弧被维持在开始电流处。在预流动周期之后，电弧可以向上缓变至焊接电流并且控制从系统控制器160过渡至用户操作的控制195(如在图1中所示的，如脚踏板、远程电位计或旋钮)。在焊接工艺完成之后，系统控制器160可以通过将对电弧电流的控制从用户操作的控制195传送至由控制器160选择的波形200而继续开始控制。在这一点上，波形包括收尾或结尾电流，其中，该电流向选择的低值向下缓变。该低值可以是由用户独立选择的接近零的值或者根据机械提供物的质量性能所选择的其他值。控制器160然后可以执行后流动阶段，其中，保护气体继续流动一段时间，其通过维持保护气体流动直到焊接固化而减少了焊接污染的可能性。最小收尾电流将与设置的开始电流分开。针对收尾的最小电流可以尽焊接机器所允许的一样低。

通过根据设置的焊接电流预设置最小开始电流，电弧引发过程将首先经历开始序列，该开始序列具有合理的预设置电流以防止初学者用户具有困难来使电弧稳定化。随后，电流将在经优化的时间帧中向上或向下缓变至开始电流。此电流仅在定序阶段的初始状态处被当做针对用户操作的控制器195的最小电流。在此状态之后，用户借由用户操作的控制器195来控制该电流直到达到由控制器160控制的收尾。

参照图1，焊接系统100是具有焊炬的TIG焊机，该焊炬通常在120处被指示且电性地连接至电源110。焊炬120可以包括用于沉积焊接材料以在工件W上形成焊缝的钨电极101和耗材焊丝105。电极101可以具有适合给定焊接应用的长度，并且因此可以选择任何适合的长度。同样地，可以从通常从0.020”至5/32”变化的标准尺寸电极中选择电极的直径或者可以选择定制的直径。用户可以基于选择的安培数针对AC或DC焊接操作选择适当尺寸(直径)的电极。应理解的是，针对给定的安培数选择太大直径的电极可能导致电弧绕尖端旋转，而太小的直径可能导致电弧蒸发/损坏钨电极。可选地，电极直径可以由用户输入或由控制器检测以提供电极是否适合于选择的安培数的指示。例如，在用户选择安培数之后并且在电弧引发之前，控制器可以向用户提供指示符来指示电极适合或不适合该选择的安培数。指示符可以是任何音频、视觉或触觉提示或者它们的组合。例如，当电极针对选择的安培数是适当尺寸时指示符LED可以是绿色的或者如果其不是适当尺寸指示符LED则是红色的。

焊炬120被连接到保护气体供应器102，该保护气体供应器102向焊炬120提供如氩气的惰性气体。焊接气体供应器102可以包括如柱体的容器，该容器存储受到压力的保护气体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，焊缝设计典型地提供窄槽以准许细长电极随着焊炬角度的某种调整被放置在焊缝中，来确保通过将一系列焊珠层叠在彼此之上创建的良好焊接，直到焊缝被填充完。贯穿下面的描述，这个工艺可以可互换地被称为窄槽焊接或深槽焊接。窄槽焊接是在窄槽或焊缝中将连续的单一焊珠焊接层施加在彼此顶部上的工艺。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不受大气污染。通常，利用长电极从焊缝外部提供惰性保护气体(如氩)，该长电极延伸进入保护气体供应器之下的槽中。

该焊机可以包括连接至焊丝供应器的送丝器，如向一个或多个焊丝导向器104提供钨焊丝W的卷轴103。在所示的示例中，一对延伸的焊丝导向器104由卷轴103或其他合适的耗材焊丝供应器来提供和送进。

系统100包括控制器160，该控制器被配置成用于控制与系统100有关的焊接参数以便调整对焊接电极101的供能。通常，焊接参数可以由控制器160基于来自用户的输入而被调整。例如，根据本发明的一个实施例(图2)，安培数是由用户预先选择的。为此，提供一个安培数输入部件170来接收用户的输入。如所讨论的，安培数输入部件可以是向控制器160提供安培数值的任何装置，包括但不限于旋钮、滑动器、杠杆、或用于在预先选择的范围或一连串安培数值内选择安培数的其他机械设备、数字键盘、+/-选择器、或用于输入特定安培数值的其他设备、或它们的组合。

举例来讲但非限制地，焊接参数可以包括基于所选择的安培数对波形的选择以及基于所选择的波形对焊接电极101的供能。如将理解的，波形结合了多个参数，包括脉冲高度、时长、极性、频率和当使用AC电流时正负脉冲之间的比值。这些参数可以根据焊接操作的阶段而变化。典型的阶段包括高频预电弧引发阶段、电弧引发和定序阶段。图4描绘了基于300安培输入针对电弧引发阶段所选择的一个示例波形。在这个示例中的波形190是针对具有其为正的第一脉冲P1和其为负的第二脉冲P2的AC焊接操作。第一脉冲的脉冲时长或脉冲宽度是D1而第二脉冲的时长被示出在D2处。波形190提供正脉冲时长与负脉冲时长之间的预设置比值。此比值可以当正脉冲时长与负脉冲时长相等时为1比1的比值或者当正脉冲时长值或负脉冲时长值中任何一者大于另一者时为不相等的值。在所示的示例中，第一脉冲时长大于第二脉冲时长，从而导致正负比值大于1比1。也可以使用小于1的正负比值。所示波形仅仅是一个示例。将认识的是，波形可以通过反复试验而被改善并被编程到控制器160的存储器165中。

根据本发明使用选择的焊接电流(安培输入170)，可以推断焊接电极尺寸的更窄的范围。由控制器160根据预先选择的安培数计算这些开始参数。这包括重击穿数和时长、电弧引发、电流脉冲振幅和时长、以及脉冲如何向下逐渐减小或向上缓变至针对定序阶段的开始电流以及与后流动一起的收尾电流。这确保电弧稳定地且又轻柔地开始，从而使得工件W不经受烧穿。

多个波形可以被存储在存储器165中并且对应于所选择的安培数值或者可以针对选择的波形限定安培数的范围从而使得控制器160基于由用户提供的安培数值选择有待被传达至电极101的波形。可选地，如果用户未能选择安培数，默认安培数可以基于来自其他输入设备的反馈被限定或被选择。例如，如所讨论的，电极直径可以由与控制器160通信的直径传感器175监控或者电极101的直径可以由用户输入至控制器160。在这些实例中，控制器160可以基于电极101的直径选择默认安培数。一旦安培数被获得，控制器160就基于所选择的安培数提供预设置的波形以根据波形将功率施加于电极101。

如所示的，控制器160可以与波形发生器150通信来选择波形并对电极101供能。根据本发明的另一个实施例，可以提供选择的开始电流。该选择的开始电流可以是根据一个实施例由控制器基于安培输入170预先设置的。替代地，如在图3中所示的，该开始电流可以是由用户选择的。为此，控制器160可以与开始电流输入部件180进行通信。如在图5中最佳示出的，由用户输入的控制器选择的开始电流SC可以大于由现有设备通常使用的低值(小于2安培或接近零)，从而使得一旦进入定序阶段，波形就提供较早地将能量传递至焊接池或焊池。这还允许从电弧引发阶段至定序阶段的过渡更加稳定，因为脉冲高度的幅度从电弧引发过渡至开始电流被减低了。根据本发明的另一个方面，开始电流小于焊接安培数或焊接电流。因此，在达到开始电流之后，波形提供从开始电流到焊接电流的进一步过渡。如在图5中所示的，这可以包括在获得稳定状态开始电流之后向上缓变至焊接电流。

应认识的是，控制器160可以单独地或组合地调整一个或多个焊接参数。可以由控制器160调整和/或监控附加的参数，包括但不限于焊丝送进速度、焊炬的任何摆动或其他动作、焊池温度等。因此，对所讨论的参数的控制应当不被考虑在控制器160的能力方面进行限制以控制其他参数。

应认识并理解的是，系统100可以包括各种配置和实施例并且系统100中的配置将不在主题创新上进行限制。送丝器130可以是独立式部件(如所描绘的)、被结合到焊丝电源110、控制器160或系统100的其他部件中。应认识的是，焊丝电源140和电源110可以是分开的电源、单个电源或其组合。控制器160可以是独立式部件、被结合到电源110中、被结合到焊炬120或者系统100的部件中。

鉴于在前所描述的示例性设备和元件，参照图6至图8的流程图和/或方法，可以根据所披露的主题来实现的方法将会被更好地认识。方法和/或流程图被示出并描述成一系列框，所要求保护的主题不受限于这些框的顺序，因为一些框可以以不同的顺序发生和/或与来自本文所描绘和描述的其他框同时发生。而且，并非所有展示的框可以被要求来实现在下文中所描述的方法和/或流程图。

继续地，以下内容按照在图6的决策树流程图600中所展示的而发生，该决策树流程图是基于由用户针对电弧引发输入的安培数提供对焊接电极的供能的控制的流程图600。因此，针对电弧引发的安培输入170是经由到控制器160的输入在610处从用户那接收到的。控制器160在620处从存储在存储器165中的多个波形中选择至少一个波形，并且使用所选择的波形630在电极101处引发电弧。可选地，如以上所讨论的，检查可以被落实到位以确定电极直径与输入安培数是否合适。如在图7中所示的，在710处接收到输入安培数之后，基于来自电极直径传感器175的反馈或来自用户的输入，控制器160可以确定电极直径与输入安培数是否彼此合适。如果不合适，可以在725处下发指示符以警告用户电极与安培数不是恰当匹配的，从而允许用户重新选择安培数或改变电极直径。如果电极与安培数是适合的，控制器160就在730处基于输入安培数从存储在存储器165中的多个波形中选择至少一个波形，并且在740处用所选择的波形引发电弧。

根据本发明的另一个方面，对定序阶段的开始的控制可以是基于由用户输入的选择的开始电流。然而，实际开始电流SC的范围是由焊接电流确定的。图8中的流程图展示了用于实现本发明的这个方面的一个可能的系列步骤。如以上所讨论的，针对定序阶段对开始电流的使用可以是独立式的或者与以上所讨论的电弧引发电流输入组合地使用。提供开始电流输入部件并且开始电流输入在810处被接收。基于输入开始电流，控制器160在820处通过使电弧引发脉冲朝开始电流缓变而从电弧引发阶段过渡至定序阶段。控制器160在830处维持对电流波形的控制以在选择的开始电流处开始定序阶段。在定序阶段开始之后，在840处，控制器将对电弧电流的控制传送至用户操作的控制器，该控制器可以是远程控制器(像脚踏板等)，从而允许用户来在焊接操作期间控制到电极101的电流。在焊接操作850完结的时候，控制被从用户操作的控制器传送至系统控制器160以使电弧逐渐消失。控制器160使电弧向下缓变至接近0的水平或者能够产生可靠焊接或根据适当标准可接受的其他水平。如之前所指示的，当从用户操作的控制器传送控制时，系统控制器采取专有控制并且不准许用户输入。

以上示例仅仅是说明本发明的各个方面的若干个可能的实施例，其中，本领域技术人员在阅读并理解本说明书和附图时将想到等效的变更和/或修改。特别地，关于由以上描述的部件(组件、设备、系统、电路等)执行的各种功能，用来描述这样的部件的术语(包括涉及参考“装置(means)”)旨在与执行被描述部件(例如，功能上是等效的部件)的具体功能的任何部件(如硬件、软件或其组合)相对应，除非以其他方式指出，即使结构上不等效于执行本发明所展示的实现方式中的功能的披露结构。此外，尽管本发明的特定特征关于若干实现方式中的仅一个事项方式可能已被披露，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多个其他特征组合。此外，在某种程度，术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“带有(with)”或其变体在详细的说明书和/或权利要求书中被使用，这样的术语以类似于术语“包括(comprising)”的方式旨在是包括性的。

所写的本说明书使用示例来披露本发明，包括最佳模式，并且还能够使本领域的普通技术人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统、和执行任何结合的方法。本发明的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的技术人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有与权利要求书中的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的中的字面语言无实质不同的等效结构元件，则它们预期在权利要求书范围内。

当时出于展示申请人已知的最佳模式的目的已经描述了实施本发明的最佳模式。如通过权利要求的范围和精神所衡量的，示例仅仅是说明性的而不意味着要限制本发明。已经参照优选的和可替换实施例描述了本发明。显然，基于对本说明书的阅读和理解，其他人将想到多个修改和变更。意图的是在它们进入所附权利要求书或其等同物的范围内的前提下包括全部这类修改和变更。

参考号：

100焊接系统830步骤

101钨或焊接电极840步骤

102焊接或保护气体供应器850焊接操作

103卷轴D1第一脉冲时长

104焊丝导向器D2第二脉冲时长

105耗材焊丝P1第一脉冲

107调节器P2第二脉冲

110电源S保护气体

115显示器W焊丝

120焊炬

130送丝器

140焊丝电源

150波形发生器

160控制器

165存储器

170安培数输入

175直径传感器

180开始电流输入

190波形

195用户操作的控制

200波形

600流程图

610步骤

620步骤

630选择的波形

710步骤

725步骤

740步骤

Claims (15)

1.一种TIG焊接系统，包括：

一个电源(110)，该电源具有与之通信的一个控制器(160)，该控制器具有存储至少一个波形(190；200)的一个存储器(165)；

一个焊炬(120)，该焊炬包括电性地连接至该控制器(160)的一个电极(101)，该电极(101)具有一个长度和一个直径；

一个安培数输入，该安培数输入与该控制器(160)通信并且被适配成用于接收一个用户选择的焊接安培数；其中，该控制器(160)被编程以基于该用户选择的安培数选择该至少一个波形(190；200)之一并根据该选择的至少一个波形从该电源(110)向该电极(101)施加功率；

其中，该至少一个波形(190；200)包括一个电弧引发阶段(图4；图5)，该电弧引发阶段包括至少一个脉冲(P1；P2)，其中，在该电弧引发阶段期间，该控制器被配置成用于防止对一个电弧电流或电压进行用户控制，其中，一旦在该用户选择的焊接安培数处获得一个稳定状态，那么该控制器被配置成用于准许对施加于该电极的该电弧电流或电压进行用户控制并且优选地其中，该波形包括一个脉冲高度参数和一个脉冲时长参数。

2.如权利要求1所述的TIG焊接系统，其中，该波形包括大于2安培并且小于该焊接安培数的一个开始电流以提供较早地将功率传递至一个焊池，并且其中，在该电弧引发阶段期间，该波形包括从一个电弧引发电流到该开始电流的一个过渡以开始定序阶段，其中，在该定序阶段期间，该波形从该开始电流过渡到该焊接安培数。

3.如权利要求2所述的TIG焊接系统，其中，该电弧引发阶段包括多个脉冲，并且其中，该过渡包括多个脉冲，每个脉冲具有一个脉冲高度，其中，每个脉冲的该脉冲高度逐渐地减少直到达到该开始电流。

4.如权利要求1至3中任一项所述的TIG焊接系统，其中，该波形进一步包括一个正负脉冲比并且优选地其中，该正负脉冲比小于1。

5.如权利要求1至4中任一项所述的TIG焊接系统，进一步包括被适配成用于检测该电极的该直径的一个传感器，该传感器与该控制器通信；其中，该控制器在将功率施加于该电极之前确定该电极直径与该用户选择的安培数是否兼容。

6.如权利要求1至5中任一项所述的TIG焊接系统，其中，该安培数输入包括一个电弧引发安培数。

7.如权利要求1至6中任一项所述的TIG焊接系统，其中，该至少一个波形进一步包括一个定序阶段，该定序阶段具有一个开始电流，其中，该至少一个波形通过将该电弧引发阶段的该至少一个脉冲之后的一个或多个脉冲朝向该开始电流而逐渐减小以从该电弧引发阶段过渡至该定序阶段，其中，该开始电流不等于该焊接安培数并且优选地其中，在该定序阶段期间，该控制器向一个用户操作的控制器传送对该电弧电流或电压的控制。

8.如权利要求1至7中任一项并特别地根据权利要求7所述的TIG焊接系统，进一步包括与该控制器通信的一个开始电流输入，其中，该开始电流输入针对该至少一个波形的该定序阶段建立该开始电流。

9.如权利要求1至8中任一项所述的TIG焊接系统，其中，在该定序阶段内，该波形进一步包括一个尾降部分，其中，对该电弧电流或电压的控制被从该用户操作的控制器传送到该控制器，并且该控制器被配置成用于防止在该尾降部分期间对该电弧电流或电压进行用户控制，并且其中，在该尾降部分期间，该波形将该电流减小至一个选择的低值并且优选地其中，该选择的低值小于两安培。

10.一种控制TIG焊机的方法，该方法包括：

接收一个安培数输入；

基于该安培数输入从一个存储器中选择一个波形，该波形包括根据该安培数输入推测的多个参数，该波形包括一个电弧引发阶段和一个定序阶段；

根据该波形给一个电极供能；

在该电弧引发阶段期间防止对该电极的供能进行用户控制。

11.如权利要求10所述的方法，其中，这些参数包括脉冲振幅、脉冲时长、重击穿数和时长。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中，这些参数进一步包括到开始电流和/或一个收尾电流的一个脉冲逐渐减小轮廓和后流动。

13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，进一步包括接收一个开始电流输入，并且其中，该波形从一个电弧引发阶段电流过渡至该开始电流以开始该定序阶段。

14.如权利要求10至13中任一项并优选地如权利要求13所述的方法，其中，该过渡步骤包括朝向该开始电流向下和向上逐渐减小这些电弧引发脉冲的脉冲振幅。

15.如权利要求10至14中任一项、优选地根据权利要求14所述的方法，其中，在该定序阶段期间，该波形从该开始电流缓变至一个焊接电流，并且其中，一旦获得该焊接电流，那么该控制器准许对该电极的该供能进行用户控制。