CN106104405A - 先进控制脚踏板 - Google Patents

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CN106104405A CN201580013629.2A CN201580013629A CN106104405A CN 106104405 A CN106104405 A CN 106104405A CN 201580013629 A CN201580013629 A CN 201580013629A CN 106104405 A CN106104405 A CN 106104405A
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Abstract

在电弧焊接中使用的脚踏板装置中提供了先进控制的系统(1300，700)、方法、和设备。该脚踏板装置(110，410)被配置成与焊接电源(120，420)接口连接并且提供一个或多个可选择的运行模式，从而允许操作者控制输出焊接波形的一个或多个波形特征。用于控制该一个或多个波形特征的先进控制逻辑存在于脚踏板装置(110，410)中并且对脚踏板装置(110，410)的压低的位置作出响应。具有先进控制的这种脚踏板装置(110，410)允许在焊接过程中先进、实时地控制简单焊接电源(120，420)的输出。

Description

先进控制脚踏板
此美国专利申请要求2014年3月18日提交的美国临时专利申请序列号61/954,681的优先权，该申请以其全部内容通过援引并入本文。
发明领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于在电弧焊接中使用的先进控制脚踏板装置、一种根据权利要求7所述的焊接系统以及一种根据权利要求11所述的焊接方法。本发明的某些实施例涉及电弧焊接。更具体地，本发明的某些实施例涉及一种具有先进控制能力的脚踏板装置、及其作为焊接系统的一部分的使用方法。
技术背景
在某些电弧焊接应用(例如，GTAW焊接应用)中经常使用脚踏板装置以允许用户在焊接过程中控制焊接电源的输出电流。脚踏板装置可以内置有电位计，该电位计在脚踏板装置被压低时改变电阻值。例如，当根本没有压低脚踏板装置时，电位计的电阻可以是10欧姆。当完全压下脚踏板装置时，电位计的电阻可以是100欧姆。电位计的电阻值可以在脚踏板被压低不同量时在10欧姆与100欧姆之间线性变化，或者非线性变化。
操作性连接至脚踏板装置的焊接电源简单地感测电位计的电阻值(与脚踏板被压低的量相对应)并且相应地改变焊接输出电流水平。例如，脚踏板装置的10欧姆的电阻值可以对应于10安培的焊接输出电流，并且脚踏板装置的100欧姆的电阻值可以对应于100安培的焊接输出电流。这种简单的脚踏板装置在某些应用中价值有限，并且在使用时可以仅与具有显著的焊接输出控制能力的焊接电源相兼容。
通过将这样的系统和方法与在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本发明的实施例进行比较，本领域的技术人员将清楚常规的、传统的和已提出的方法的进一步的限制和缺点。
说明
为了在使用脚踏板时改进焊接和为了克服局限性和缺点，描述了根据权利要求1所述的用于在电弧焊接中使用的先进控制脚踏板和根据权利要求7所述的焊接系统以及根据权利要求11所述的焊接方法。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。在一个实施例中，提供了一种具有用户可压低脚踏板、控制电路和输出接口电路的先进控制的脚踏板。该控制电路被配置成用于生成焊接波形控制信号，该焊接波形控制信号具有随着该用户可压低的脚踏板的压低的脚踏板位置变化的一个或多个波形特征。该输出接口电路操作性连接至该控制电路并且被配置成用于向焊接电源提供通信接口，该通信接口用于将该焊接波形控制信号从该先进控制脚踏板装置传输至该焊接电源。该焊接波形控制信号被制定成用于基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出。所述一个或多个波形特征可以包括脉冲频率、峰脉冲输出水平、AC平衡和AC偏移、或峰至本底的范围中的一项或多项。该先进控制脚踏板装置可以包括被配置成用于允许用户从多个运行模式中选择运行模式的用户接口，其中，运行模式限定该焊接波形控制信号的一个或多个波形特征是如何随着压低的脚踏板位置变化的。该先进控制脚踏板装置可以包括操作性连接至该控制电路并且被配置成用于从该可压低的脚踏板或该用户接口接收输入信息的输入接口电路。该先进控制脚踏板装置可以包括被配置成用于在该先进控制脚踏板装置与个人计算装置之间提供通信的数字通信端口。该输入接口电路可以被配置成用于从该数字通信端口接收输入信息。该输出接口电路可以被配置成用于提供对该焊接电源的无线通信接口。该无线通信接口可以是射频通信接口、红外通信接口、或超声波通信接口中的一者。
在一个实施例中，提供了一种系统，该系统具有焊接电源、操作性连接至该焊接电源的先进控制脚踏板装置、和操作性连接至该焊接电源的焊接工具。该先进控制脚踏板装置包括用户可压低的脚踏板、控制电路和输出接口电路。该控制电路被配置成用于生成焊接波形控制信号，该焊接波形控制信号具有随着该用户可压低的脚踏板的压低的脚踏板位置变化的一个或多个波形特征。该输出接口电路操作性连接至该控制电路并且被配置成用于向焊接电源提供通信接口，该通信接口用于将该焊接波形控制信号从该先进控制脚踏板装置传输至该焊接电源。该焊接波形控制信号被制定成用于基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出。该焊接电源的焊接输出的焊接波形电流的形状可以紧随着该焊接波形控制信号的形状。该焊接电源的焊接输出的焊接波形电压的形状可以紧随着该焊接波形控制信号的形状。该焊接电源可以包括被配置成从该先进控制脚踏板装置接收该焊接波形控制信号的控制器。该焊接电源可以包括被配置成用于从该先进控制脚踏板装置以无线方式接收该焊接波形控制信号的无线接收器。该先进控制脚踏板装置可以被配置成用于当用户完全释放该先进控制脚踏板装置的该用户可压低的脚踏板时经由该焊接波形控制信号来做出命令使得该焊接电源的焊接输出的焊接波形电流限定地斜降。
在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括使用脚踏板装置响应于将该脚踏板装置活动至第一压低的脚踏板位置来生成具有一个或多个波形特征的焊接波形控制信号。该方法进一步包括将该焊接波形控制信号从该脚踏板装置输出至焊接电源从而基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出。该方法还包括响应于将脚踏板装置活动至第二压低的脚踏板位置来改变该焊接波形控制信号的该一个或多个波形特征中的至少一个波形特征。该方法还可以包括将该焊接波形控制信号从该脚踏板装置传递至该焊接电源从而基于该一个或多个改变后的波形特征影响该焊接电源的焊接输出。所述一个或多个波形特征可以包括脉冲频率、峰脉冲输出水平、AC平衡和AC偏移、或峰至本底的范围中的一项或多项。该焊接波形控制信号可以是用无线方式从该脚踏板装置传递至该焊接电源的。该方法可以进一步包括提供保护气体预流功能，其中，允许来自气体供应的保护气体在该焊接电源开始输出该焊接输出从而在电极与操作性连接至该焊接电源的工件之间产生电弧之前流动预定的时间。该方法可以进一步包括提供保护气体后流功能，其中，允许来自气体供应的保护气体在该焊接电源停止输出该焊接输出从而引起电极与操作性连接至该焊接电源的工件之间电弧熄灭之后流动预定的时间。
从以下描述和附图将更充分地理解本发明所展示实施例的细节。
附图说明
图1展示了具有与焊接电源有线通信的先进控制脚踏板装置的电弧焊接系统的第一示例性实施例的示意图；
图2展示了图1的系统中使用的焊接电源的示例性实施例，示出了多个控制旋钮和接口；
图3展示了图1的系统的一部分的示意性框图，示出了先进控制脚踏板装置是如何操作性接口连接至焊接电源的示例性实施例；
图4展示了具有与焊接电源无线通信的先进控制脚踏板装置的电弧焊接系统的第二示例性实施例的示意图；
图5展示了先进控制脚踏板装置的示例性实施例，示出了多种不同输入接口；
图6展示了图5的先进控制脚踏板装置的示例性实施例的示意性框图；
图7是图5和图6的先进控制脚踏板装置在用于图1或图4的系统时是如何运行的方法的示例性实施例的流程图；
图8展示了当先进控制脚踏板装置的压低的踏板位置在第一选择的运行模式期间随时间保持不变时图5和图6的先进控制脚踏板装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)的第一示例性实施例；
图9展示了当先进控制脚踏板装置的压低的踏板位置在第二选择的运行模式期间改变时图5和图6的先进控制脚踏板装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)的第二示例性实施例；
图10展示了当先进控制脚踏板装置的压低的踏板位置在第三选择的运行模式期间改变时图5和图6的先进控制脚踏板装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)的第三示例性实施例；
图11展示了当先进控制脚踏板装置的压低的踏板位置在第四选择的运行模式期间改变时图5和图6的先进控制脚踏板装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)的第四示例性实施例；
图12展示了当先进控制脚踏板装置的压低的踏板位置在第五选择的运行模式期间改变时图5和图6的先进控制脚踏板装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)的第五示例性实施例；并且
图13展示了具有先进控制脚踏板装置并且提供预流和后流保护的电弧焊接系统的第三示例性实施例的示意图。
具体实施方式
下面是对可以在本公开中使用的示例性术语的定义。所有术语的单数形式和复数形式均落入各自的含义内：
如在此所使用的“软件”或“计算机程序”包括(但不限于)一个或更多个计算机可读和/或可执行指令，这些指令致使计算机或其他电子装置以所需方式执行功能、动作和/或行为。这些指令可以实现为各种形式，如，包括得自动态链接库的单独应用程序或代码的子程序、算法、模块或程序。软件还可以实现为各种形式，如，独立程序、函数调用、小服务程序(servlet)、小应用程序(applet)、应用程序、储存在存储器、操作系统的一部分中的指令或其他类型的可执行指令。本领域的普通技术人员将会理解，软件的形式取决于(例如)对所希望应用的要求、对软件的运行环境的要求和/或设计者/编程者的期望等。
如在此所使用的“计算机”或“处理装置”或“计算装置”或“处理器”包括但(不限于)可以储存、检索和处理数据的任何被编程的或可编程的电子装置。“非瞬时计算机可读介质”包括(但不限于)CD-ROM、可移除的闪存卡、硬盘驱动器、磁带以及软盘。
如在此所使用的“计算机存储器”是指被配置来储存可以被计算机或处理元件检索的数字数据或信息的储存装置。
术语“信号”、“数据”和“信息”在此可以互换使用，并且可以处于数字或模拟形式。
术语“控制器”是在广义上使用的并且可以是从简单的转换装置、到在焊接电源中运行计算机可执行软件指令的一个或多个处理器、到复杂可编程和/或非可编程逻辑电路中的任何事物。
在此使用的术语“功能”可以指逻辑动作和以软件和/或硬件实施的对系统的显示屏的支持。
即使关于脚踏板装置在此描述了多种不同的实施例，但应理解的是，在其他实施例中，该脚踏板装置可以采用并非被配置成通过压低脚踏板来激活、但其包括在此描述的先进控制的形式。在此披露了在电弧焊接中使用的脚踏板装置中提供了先进控制的系统、方法、和设备。该脚踏板装置被配置成与焊接电源接口连接并且提供一个或多个可选择的运行模式，从而允许操作者控制输出焊接波形的一个或多个波形特征。用于控制该一个或多个波形特征的先进控制逻辑存在于脚踏板装置中并且对该脚踏板装置的压低的位置作出响应。具有先进控制的这种脚踏板装置允许在焊接过程中先进、实时控制简单(即，低端)焊接电源的输出。例如，根据实施例，被配置成用于提供DC输出水平的焊接电源在结合先进控制脚踏板(ACFP)装置使用时可以用于脉冲焊接过程。ACFP装置允许用户将可压低脚踏板保持在不变的压低位置并且让ACFP输出脉冲波形控制信号或具有一个或多个波形特征的某个其他特别的波形控制信号。
为了将实例实施例置于上下文中，图1展示了具有与焊接电源120有线通信(经由电缆180)的先进控制脚踏板(ACFP)装置110的电弧焊接系统100的第一示例性实施例的示意图(例如，气体保护钨极电弧焊(GTAW或TIG)系统)。图2展示了图1的系统中使用的焊接电源120的示例性实施例，示出了多个控制旋钮和接口。该系统还包括操作性连接至焊接电源120的焊接工具130(例如，保持非熔化TIG焊接电极的电极夹)。该系统进一步包括操作性地连接至焊接工具130的气体供应容器140。
焊接电源120包括可以是简单、复杂、或介于其之间的控制器125。例如，根据不同的实施例，控制器125可以是简单的转换装置、运行计算机可执行指令的一个或多个处理器、或简单或复杂的可编程或非可编程的逻辑电路。然而，ACFP装置110提供的先进控制可以允许操作者以复杂的方式操作最简单(例如，非常低端)的焊接电源。
在一个实施例中，系统100可以用于使用填丝器160对工件150执行TIG焊接操作。在这种TIG焊接实施例中，通过使用钨电极170(非熔化电极)与工件150之间的电弧加热金属来产生(来自填丝器160和工件150的)金属的聚结。来自气体供应容器140的气体(例如，惰性气体或惰性气体的混合物)提供了对钨电极170、电弧、和产生的焊池的保护。系统100的其他实施例可以被配置成用于使用先进控制脚踏板(ACFP)装置110执行气体电弧焊接操作(例如，使用熔化电极的气体金属电弧焊接)。
图3展示了图1的系统100的一部分的示意性框图，示出了先进控制脚踏板(ACFP)装置110是如何操作性接口连接至焊接电源120的示例性实施例。焊接电源与交流电网310接口连接(例如，插入)。焊接电源120包括变压器121，该变压器操作性连接至整流器122以用于在引至控制器125的中间引线123和124上产生DC电流，该控制器包括与简单逻辑电路127相连的简单电气开关126。电气开关126提供了对应地连接在电极170和工件150上的输出引线128和129。电极与工件之间的间隙中的焊接过程电流是至少部分通过从ACFP装置110到控制器125的脚踏板输出信号320(又称焊接波形控制信号)确定的。例如，通过操作压低ACFP装置110的踏板可以改变信号310的特征。
举例来讲，参考图2和图3，操作者可以将焊接电源120前面的控制旋钮设置为DC+或DC-焊接输出电流水平(例如，75安培DC+)。逻辑电路127在焊接电源120内提供针对焊接输出电流水平的操作者选择的设置。操作者然后可以使用ACFP装置110将脉冲信号320发送至控制器125以引起电气开关126以限定的频率在0安培与设定的75安培之间接通和断开，由此，引起焊接输出电流根据脉冲脚踏板输出信号320进行脉动。
根据实施例，当操作者改变ACFP装置110的压低的踏板位置时，脉冲频率可以改变。以此方式，当使用不提供固有脉冲能力的焊接电源时，就可以提供可调整的脉冲能力。ACFP装置110可以被配置成用于提供除了仅频率可调脉冲以外的其他信令能力，如稍后关于其他实施例所描述的。
图4展示了具有与焊接电源420无线通信的先进控制脚踏板(ACFP)装置410的电弧焊接系统400的第二示例性实施例的示意图；系统400除了ACFP装置410与焊接电源420无线(而不是经由电缆180)通信之外是类似于图1的系统100的。焊接电源420包括操作性连接至控制器125并且被配置成用于从ACFP装置410接收无线脚踏板输出信号430(又称焊接波形控制信号)的无线接收器425。
ACFP装置410被配置成用于传输无线信号430(例如，经由无线发送器)。无线信号430可以是通过例如像Wi-FiTM、蓝牙TM或ZigBeeTM等技术生成的射频(RF)信号。根据多种不同实施例，可替代地，无线信号430可以是红外信号、超声信号、或其他某种类型信号。这种无线ACFP装置可以提供更大的系统设置灵活性。
图5展示了先进控制脚踏板(ACFP)装置110的示例性实施例，示出了多种不同输入接口。ACFP装置110包括底座510、可压低脚踏板520(例如，弹簧加载式脚踏板)、数字通信端口(例如，通用串行总线(USB)端口)530、呈例如一系列按钮或拨动开关形式的用户接口540、可压低按钮550、和输出端口560。电缆180的一端被配置成连接至输出端口560，而电缆180的另一端被配置成连接至焊接电源的输入端口。来自ACFP装置110的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)可以通过电缆180从输出端口560输出至焊接电源(例如，参见图1)。根据替代性实施例，来自ACFP装置110的脚踏板输出信号是以无线方式传输至焊接电源的。
根据实施例，可压低按钮550可以用于例如在工件进行更多的清理作用，即使其他波形参数仍然相同也是如此。可替代地，可压低脚踏板520可以被配置成从一边到另一边摇动从而在工件处进行更多的清理动作，即使其他波形参数依然相同也是如此。这种实施例可能要求操作者具有显著的脚踏板技能。根据其他实施例，通过可压低按钮550或通过从一边到另一边摇动脚踏板520可以提供其他效果(除了进行更多的清理动作之外)。
USB端口530可以经由USB电缆(未示出)连接至个人计算装置(未示出)以将编程运行模式从个人计算装置下载到ACFP装置110。可以经由该系列用户接口按钮或拨动开关540来选择这些不同的运行模式。例如，参照图5，在脚踏板520的一侧示出了八个按钮。每个按钮可以对应于用户(操作者)可以选择的一种不同运行模式。举例来讲，第一按钮“1”可以允许选择提供脚踏板输出信号320(参见图3)的第一运行模式，该脚踏板输出信号提供方波信号，该方波信号的频率可以通过改变脚踏板520的压低的位置来进行调整。其他按钮可以被配置成用于选择提供其他脚踏板输出信号的其他运行模式，这将稍后在此进行讨论。可替代地，这些不同的运行模式可以是例如在工厂预编程或预实施到ACFP装置内的。在这种替代性实施例中，ACFP装置可以不具有USB端口。通常，运行模式限定焊接波形控制信号的一个或多个波形特征如何随着压低的脚踏板位置而变化。
图6展示了图5的先进控制脚踏板(ACFP)装置110的示例性实施例的示意性框图。ACFP装置110包括输入接口电路610、控制电路620、和输出接口电路630。输入接口电路610被配置成用于接收与踏板位置相对应的输入(例如，电位计值)、运行模式用户接口(例如，按钮或拨动开关)的设置、和USB输入。
控制电路620被配置成用于接收USB输入，如来自输入接口电路610的编程数据和指令(例如，计算机可执行指令)，并且将USB输入存储在控制电路620的计算机存储器中。USB输入和从个人计算装置下载数据和软件的能力可以是可选的。例如，控制电路620可以替代地是在工厂被预配置好的(例如，预编程)，使得控制电路不需要任何进一步的编程或配置。
控制电路620还被配置成用于接收表示所选择的运行模式和踏板位置的信号或数据并生成表示脚踏板输出信号的信号或数据。根据不同的实施例，控制电路可以是硬件控制的或软件控制的。例如，在一个实施例中，控制电路可以包括处理装置，该处理装置被配置成用于运行计算机可执行指令形式的软件实施的算法625。
该软件实施的算法可以根据所选择的运行模式和压低的脚踏板位置运行来生成表示具有某些焊接波形控制信号特征的脚踏板输出信号的信号或数据。该软件实施的算法可以是简单的或复杂的。例如，当操作者改变压低的脚踏板位置时，复杂的软件实施的算法可以改变脚踏板装置110输出的焊接波形控制信号的多个特征，从而改变对焊缝的热输入。
输出接口电路630提供通信接口，该通信接口被配置成用于使得表示脚踏板输出信号的信号或数据转换成传输格式，该踏板输出信号可以作为实际的踏板输出信号从ACFP装置110的输出端口560传递至焊接电源。根据不同的实施例，脚踏板输出信号的传输格式可以是与焊接电源120相容的模拟传输格式或数字传输格式。输出接口电路可以被配置成用于在一个实施例中提供有线通信接口或在另一个实施例中提供无线通信接口。该无线通信接口可以是射频通信接口、红外通信接口、或超声波通信接口中的一者。
根据一个实施例，焊接电源的焊接波形输出(例如，电流或电压)的形状紧随着ACFP装置的焊接波形控制信号的形状(波形特征)。根据其他实施例，焊接电源的焊接波形输出的形状不紧随着ACFP装置的焊接波形控制信号的形状，而是替代地以间接方式响应于焊接波形控制信号的形状。例如，焊接电源的控制器125可以被配置成用于读取或解码焊接波形控制信号的形状(波形特征)并控制焊接电源输出的焊接波形的形状，该焊接波形的形状与焊接波形控制信号的形状相关，但决不类似于焊接波形控制信号的形状。
图7是图5和图6的先进控制脚踏板(ACFP)装置在用于图1或图4的系统时是如何运行的方法700的示例性实施例的流程图。在方法700的步骤710，使用脚踏板装置响应于将该脚踏板装置活动至第一压低的脚踏板位置来生成具有一个或多个波形特征的焊接波形控制信号。在步骤720，将该焊接波形控制信号从该脚踏板装置传递至焊接电源从而基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出。
在步骤730，确定脚踏板位置是否已经改变。如果脚踏板位置没有改变，则进行到步骤720，并且继续将同一焊接波形控制信号传递至焊接电源。如果脚踏板位置已经改变，则进行到步骤740。在步骤740，响应于将脚踏板装置活动至新的压低的脚踏板位置来改变该焊接波形控制信号的一个或多个波形特征中的至少一个波形特征。在步骤750，确定焊接是否继续进行。如果焊接不继续进行(例如，如果新脚踏板位置是完全未被压低)，则结束焊接。如果焊接继续进行，则转到步骤720并将新的、具有一个或多个变化后的波形特征的焊接波形控制信号传递至焊接电源。
图13展示了具有先进控制脚踏板装置并且提供预流和后流保护的电弧焊接系统1300的第三示例性实施例的示意图。根据实施例，系统1300提供预流功能，其中，允许来自气体供应140的保护气体在焊接开始之前流动预定时间(即，在准许电流从焊接电源输出之前并在电极170与工件150之间建立电弧之前的预定时间)。类似地，系统1300提供后流功能，其中，允许来自气体供应140的保护气体在焊接结束之后流动预定时间(即，在来自焊接电源的电流切断并且电极170与工件150之间的电弧熄灭之后的预定时间)。
允许气体以此方式流动有限时间(预流/后流)帮助在存在适当的保护气体时，确保焊接熔池产生和凝固。根据实施例，焊接电源120的控制器125被配置成用于相对于提供焊接电源的焊接输出电流以定时方式驱动操作性连接在气体供应140与焊接工具130之间的外部螺线管启动阀1310，从而完成预流和后流功能。
根据实施例，ACFP装置可以在操作者完全释放脚踏板时做出命令来在焊接结尾来使得电流限定地斜降。这可能是所期望的以用于例如在铝焊接过程结束时提供焊口充填。根据不同的实施例，斜降段可以是有脉冲的或无脉冲的。
图8展示了当先进控制脚踏板(ACFP)装置110的压低的踏板位置在第一选择的运行模式期间随时间保持不变时图5和图6的ACFP装置110生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)800的第一示例性实施例。焊接波形控制信号800可以类似于图3的焊接波形控制信号320。当操作者将脚踏板520保持在不变位置上时，ACFP装置110生成并输出具有不变的脉冲频率和不变的峰脉冲输出水平的方波信号作为脚踏板输出信号。改变压低的脚踏板位置可以改变脚踏板输出信号的一个或多个波形特征(例如，脉冲频率或峰脉冲输出水平)，并且因此改变焊接电源120的焊接输出波形的一个或多个波形特征(例如，脉冲频率或峰脉冲输出电流水平)。这一个或多个波形特征的变化量是取决于压低的脚踏板位置的变化量的。
图9展示了当先进控制脚踏板(ACFP)装置110的压低的踏板位置在第二选择的运行模式期间变化时图5和图6的ACFP装置110生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)900的第二示例性实施例。在TIG焊接技术领域中已知的是，为在工件处的更多清理动作提供更多DC+焊接输出电流(参见波形900的波形部分910)，并且为更多传入工件提供更多DC-焊接输出电流(参见波形900的波形部分920)。在图9所示的运行模式下，改变压低的脚踏板位置改变AC平衡并且因此改变清理动作量(DC+)vs熔深量(DC-)。以此方式，操作者可以在TIG焊接过程中在工件清理动作量与熔深量之间进行折中。清理与熔深之间的变化量取决于压低的脚踏板位置的变化量。
图10展示了当先进控制脚踏板(ACFP)装置110的压低的踏板位置在第三选择的运行模式期间变化时图5和图6的ACFP装置110生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)1000的第三示例性实施例。在图10中所示的运行模式下，改变压低的脚踏板位置实现从脉冲焊接波形控制信号1000的第一部分1010期间的第一峰至本底的电流范围1001到脉冲焊接波形控制信号1000的第二部分1020期间的第二峰至本底的电流范围1002的变化。以此方式改变峰至本底的电流范围可以允许操作者经由ACFP装置110改变例如至焊缝的热输入量。峰至本底的电流范围的变化量取决于压低的脚踏板位置的变化量。
图11展示了当先进控制脚踏板(ACFP)装置110的压低的踏板位置在第四选择的运行模式期间变化时图5和图6的ACFP装置110生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)1100的第四示例性实施例。在图11中所示的运行模式下，改变压低的脚踏板位置实现从脉冲焊接波形控制信号1100的第一部分1110期间的第一脉冲频率到脉冲焊接波形控制信号1100的第二部分1120期间的第二脉冲频率的变化。以此方式改变脉冲频率可以允许操作者经由ACFP装置110改变例如焊珠“堆叠尺寸(stacked dime)”间距。脉冲频率的变化量取决于压低的脚踏板位置的变化量。
图12展示了当先进控制脚踏板(ACFP)装置110的压低的踏板位置在第五选择的运行模式期间变化时图5和图6的ACFP装置生成的脚踏板输出信号(焊接波形控制信号)1200的第五示例性实施例。在图12中所示的运行模式下，改变压低的脚踏板位置实现从脉冲焊接波形控制信号1200的第一部分1210期间的第一AC偏移到脉冲焊接波形控制信号1200的第二部分1220期间的第二AC偏移的变化。以此方式改变AC偏移可以允许操作者在例如MIG焊接过程中在熔深与熔敷之间折中。更加正向的AC偏移对应于增大的熔深，而更加负向的AC偏移对应于更大的熔脱并且因此对应于增大的熔敷。AC偏移的变化量取决于压低的脚踏板位置的变化量。
根据多种不同的实施例，ACFP装置可以提供其他运行模式，这些运行模式允许控制波形特征或其他波形特征组合。在此提供的运行模式的实例实施例并不意在是穷尽的。控制电路620中的逻辑(不论是硬件实施的、软件实施的、还是其某种组合)确定根据脚踏板位置对波形特征进行的控制。
总之，披露了在电弧焊接中使用的脚踏板装置中提供了先进控制的系统、方法、和设备。该脚踏板装置被配置成与焊接电源接口连接并且提供一个或多个可选择的运行模式，从而允许操作者控制输出焊接波形的一个或多个波形特征。用于控制该一个或多个波形特征的先进控制逻辑存在于脚踏板装置中并且对该脚踏板装置的压低的位置作出响应。具有先进控制的这种脚踏板装置允许在焊接过程中先进、实时控制简单(低端)焊接电源的输出。
在所附的权利要求书中，术语“包括(including)”和“具有(having)”被用作术语“包括(comprising)”的简明语言替代形式；术语“其中(in which)”等同于“其中(wherein)”。此外，在所附的权利要求书中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底”、“顶”等仅被用作标示(label)，而不意图对其对象施加数值或位置要求。另外，所附权利要求的限制不是写成装置加功能的格式、并且并不旨在基于35U.S.C.§112第六款来解释，除非并且直到此类权利要求限制明确地使用了“用于…的装置(means for)”、并且在之后进行了没有进一步结构的功能陈述。如本文中所使用的，以单数引用的并且用词语“一个”或“一种”继续引用的元件或步骤应被理解成为不排除所述元件或步骤的复数，除非明确阐明这种排除。此外，对本方面的“一个实施例”的引用旨在被解释为排除存在也结合了所引用的特征的附加实施例。而且，除非明确相反阐明，实施例“包括(comprising)”、“包括(including)”或“具有(having)”拥有特别特性的一个元件或多个元件的实施例可以包括没有那种特性的另外的这种元件。再有，特定实施例可以被示出为具有相同或相似的部件，然而，这仅仅是出于图示说明的目的，并且这样的实施例不必需要具有相同的部件，除非在权利要求书中规定了这一点。
如本文中所使用的，术语“可以(may)”和“可能(maybe)”表示在一组情形下发生的可能性；拥有规定的性质、特性或功能；和/或限定另一动词而通过表述与限定的动词相关联的能力(ability)、能力(capability)或可能性中的一项或多项。因此，“可以(may)”和“可能(maybe)”的使用表示修饰的术语对于所表示的能力、功能或用途是明显适合的、能胜任的或适用的，同时考虑的是在某些情形下，所述修饰的术语可能有时不是适合的、能胜任的或适用的。例如，在某些情形下，可以预期一种事件或能力，而在其他情形下，该事件或能力可以不出现--这一区别是由术语“可以(may)”和“可能(maybe)”捕捉的。
本书面说明书使用实施例来公开本发明，包括最佳模式，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。本发明的可专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的普通技术人员想到的其他实施例。如果这样的其他实施例具有并不有别于权利要求书的文字语言的结构性要素或者如果这样的其他实施例包括与权利要求书的文字语言没有实质性不同的等同的结构性要素，则所旨在的是这样的其他实施例处在权利要求书的范围内。
虽然已参照某些实施例描述了要求保护的本申请的主题，但是本领域技术人员将理解，在不脱离要求保护的主题的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以替换等效形式。另外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适合所要求保护主题的教导，而不脱离其范围。因此，所旨在的是，所要求保护的主题内容不受限于所公开的特定实施例，而所要求保护的主题内容将包括落入附权利要求书的范围内的所有实施例。
参考号
100 电弧焊接系统 420 焊接电源
110 先进控制脚踏板装置系 425 接收器
(ACFP) 430 信号
120 焊接电源 510 底座
121 变压器 520 脚踏板
122 整流器 530 端口
123 引线 540 开关
124 引线 550 按钮
125 控制器 560 输出端口
126 开关 610 接口电路
127 逻辑电路 620 控制电路
128 引线 625 算法
129 引线 630 接口电路
130 焊接工具 700 方法
140 气体供应容器 710 步骤
150 工件 720 步骤
160 填充焊丝 730 步骤
170 钨电极 740 步骤
180 电缆 750 步骤
310 电网 900 波形
320 输出信号 910 波形
400 系统 920 部分
410 ACFP装置 1000 信号
1001 范围
1002 范围
1020 第二部分
1100 信号
1110 第一部分
1120 第二部分
1200 信号
1210 第一部分
1220 第二部分
1300 系统
1310 阀

Claims (15)

1.一种用于在电弧焊接中使用的先进控制脚踏板装置(110，410)，包括：
用户可压低的脚踏板；
被配置成用于生成焊接波形控制信号的控制电路(620)，该焊接波形控制信号具有随着该用户可压低的脚踏板的压低的脚踏板位置变化的一个或多个波形特征；以及
操作性连接至该控制电路(620)并且被配置成用于向焊接电源(120，420)提供通信接口的输出接口电路(610，630)，该通信接口用于将该焊接波形控制信号从该先进控制脚踏板装置传输至该焊接电源(120，420)，
其中，该焊接波形控制信号被制定成用于基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出。
2.如权利要求1所述的先进控制脚踏板装置(110，410)，其中，所述一个或多个波形特征包括脉冲频率、峰脉冲输出水平、AC平衡和AC偏移、或峰至本底的范围中的一项或多项。
3.如权利要求1或2所述的先进控制脚踏板装置(110，410)，进一步包括被配置成用于允许用户从多个运行模式中选择运行模式的用户接口，其中，运行模式限定该焊接波形控制信号的一个或多个波形特征是如何随着压低的脚踏板位置变化的，和/或进一步包括被配置成用于在该先进控制脚踏板装置(110，410)与个人计算装置之间提供通信的数字通信端口(560)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的先进控制脚踏板装置(110，410)，进一步包括操作性连接至该控制电路(620)并且被配置成用于从该数字通信端口(560)接收输入信息、和/或从该可压低的脚踏板或该用户接口中的一者或多者接收输入信息的输入接口电路(610，630)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的先进控制脚踏板装置(110，410)，其中，该输出接口电路被配置成用于提供对于该焊接电源的无线通信接口。
6.如权利要求1至5中任一项所述的先进控制脚踏板装置(110，410)，其中，该无线通信接口是射频通信接口、红外通信接口、或超声波通信接口中的一者。
7.一种系统(400，1300)，包括：
焊接电源(120，420)；
操作性地接口连接至该焊接电源(120，420)的、如权利要求1至6中任一项所述的先进控制脚踏板装置(110，410)；以及
操作性连接至该焊接电源(120，420)的焊接工具(130)。
8.如权利要求2所述的系统(400，1300)，其中，该焊接电源(120，420)的焊接输出的焊接波形电流的形状紧随着该焊接波形控制信号的形状，和/或其中，该焊接电源(120，420)的焊接输出的焊接波形电压的形状紧随着该焊接波形控制信号的形状。
9.如权利要求7或8所述的系统(400，1300)，其中，该焊接电源(120，420)包括被配置成用于从该先进控制脚踏板装置接收该焊接波形控制信号的控制器，和/或其中，该焊接电源(120，420)包括被配置成用于以无线方式从该先进控制脚踏板装置(110，410)接收该焊接波形控制信号的无线接收器。
10.如权利要求7至9中任一项所述的系统(400，1300)，其中，该先进控制脚踏板装置(110，410)被配置成用于当用户完全释放该先进控制脚踏板装置(120，420)的该用户可压低的脚踏板时经由该焊接波形控制信号来做出命令使得该焊接电源(120，420)的焊接输出的焊接波形电流限定地斜降。
11.一种方法，包括：
使用脚踏板装置响应于将该脚踏板装置活动至第一压低的脚踏板位置来生成具有一个或多个波形特征的焊接波形控制信号；
将该焊接波形控制信号从该脚踏板装置传递至焊接电源从而基于该一个或多个波形特征影响该焊接电源的焊接输出；并且
响应于将脚踏板装置活动至第二压低的脚踏板位置来改变该焊接波形控制信号的该一个或多个波形特征中的至少一个波形特征。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括将该焊接波形控制信号从该脚踏板装置传递至该焊接电源从而基于该一个或多个改变后的波形特征影响该焊接电源的焊接输出。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，所述一个或多个波形特征包括脉冲频率、峰脉冲输出水平、AC平衡和AC偏移、或峰至本底的范围中的一项或多项，和/或其中，该焊接波形控制信号是以无线方式从该脚踏板装置传递至该焊接电源的。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，进一步包括提供保护气体预流功能，其中，允许来自气体供应的保护气体在该焊接电源开始输出该焊接输出从而在电极与操作性连接至该焊接电源的工件之间产生电弧之前流动预定的时间。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，进一步包括提供保护气体后流功能，其中，允许来自气体供应的保护气体在该焊接电源停止输出该焊接输出从而引起电极与操作性连接至该焊接电源的工件之间电弧熄灭之后流动预定的时间。
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