CN110366469A - 用于检测焊接设备中焊丝直径或焊丝成分的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测焊接设备的焊丝(5)和/或焊接电极(5)的直径和/或成分的检测设备(1)，该检测设备(1)具有：振荡电路(2)，其具有线圈(2A)，所述焊丝(5)和/或焊接电极(5)可穿过该线圈(2A)；以及评估单元(3)，其连接到所述振荡电路(2)，用于确定至少一个第一振荡电路参数(SKP1)和至少一个第二振荡电路参数(SKP2)，所述至少一个第一振荡电路参数(SKP1)是所述振荡电路(2)中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数(SKP2)是所述振荡电路(2)中出现的所述振荡信号的信号频率f的特征，所述评估单元(3)借助于所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)来检测穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的和/或所述焊接电极(5)的所述直径和/或成分。

Description

用于检测焊接设备中焊丝直径或焊丝成分的方法和设备
焊接设备用于通过热的作用在材料配合中接合物品或用于涂覆部件。最常用的焊接方法包括MIG/MAG焊接、WIG焊接和MMA焊接。气体保护金属电弧焊接装置(GSMAW装置)可用于金属活性气体(MAG)或金属惰性气体(MIG)焊接，这取决于保护气体的类型。在金属活性气体法中，在引入的线电极和工件之间产生电弧。保护气体是通过气体喷嘴提供的，其方式是使熔体不受大气的负面影响。金属惰性气体焊接方法与MAG方法类似地工作，但是保护气体不主动地参与焊接过程，而是仅仅用于防止氧化。类似于MIG/MAG焊接，在MMA焊接中，焊接电极也是电弧载体并且是同时熔化填充材料。在MMA焊接中，焊接电极也被称为杆状电极。电弧热使杆状电极的芯线和基材熔化。同时，杆状电极的外壳提供用于保护受热的工件表面不与周围空气发生化学反应的钟形罩。
因此，传统的焊接装置需要填充金属，特别是焊丝、杆状电极或填充焊丝。所提供的焊丝或焊接电极的成分或直径可以不同。对于焊接过程，必须提供适当的填充金属。由不太合适的材料构成或具有不合适的直径的不合适的填充金属导致通过焊接过程生产的产品或制品的质量降低。由不合适的填充金属产生的焊缝也可能在所制造的产品的使用期间造成安全风险。
因此，本发明的目的是提供一种用于可靠地检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的方法和设备。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。
因此本发明提供了一种用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和成分的方法，
所述方法包括以下步骤：
使所述焊丝穿过与电容器一起形成振荡电路的线圈，
确定至少一个第一振荡电路参数和至少一个第二振荡电路参数，所述至少一个第一振荡电路参数是所述振荡电路中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数是所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征，以及
借助于所确定的振荡电路参数来检测穿过所述线圈的焊丝的和/或所述焊接电极的直径和/或成分。
在根据本发明的所述方法的一个可能的实施方式中，所述第一振荡电路参数包括所述振荡电路的振荡电路质量。
在根据本发明的所述方法的又一个可能的实施方式中，所述第一振荡电路参数包括所述振荡电路的涡电流损耗。
在本申请中，通常认为涡电流损耗还包括所述线圈的其他欧姆损耗和由于磁滞引起的任何磁芯损耗。
在根据本发明的所述方法的又一个可能的实施方式中，所述第一振荡电路参数包括所述振荡信号的信号衰减。
在根据本发明的所述方法的又一个可能的实施方式中，所述第一振荡电路参数包括所述振荡信号的衰减时间。
在根据本发明的所述方法的一个可能的实施方式中，作为所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征的所述第二振荡电路参数包括所述振荡电路的所述线圈的电感。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，根据所确定的振荡电路参数，通过与参考值相比较，来确定穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝的所述直径和/或成分。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，焊丝的不同直径和/或不同成分的参考值指定期望的振荡电路参数。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，所述振荡电路参数的所述参考值从参考数据存储器中读出，并且与所确定的振荡电路参数进行比较，用于检测穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝的所述直径和/或成分。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，在所述焊丝移动时确定所述焊丝的所述振荡电路参数。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，根据所确定的所述焊丝的直径和/或所确定的所述焊丝的成分来输出消息。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，根据所确定的所述焊丝的直径和/或根据所确定的所述焊丝的成分来自动地设置所述焊接设备的焊接参数。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，在确定所述振荡电路参数之前，通过所述振荡电路的所述线圈和/或通过至少一个另外的线圈使所述焊丝去磁。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，在所述焊丝移动时使所述焊丝去磁。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，当所述焊丝静止时使所述焊丝去磁。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，使用参考值和/或传感器值来执行校准以确定所述振荡电路参数。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，所述焊丝由多个连接焊丝段组成，每个连接焊丝段具有其自身的直径和/或其自身的成分。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，通过由穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝引起的所述振荡电路参数的确定变化来识别所述焊丝的不同焊丝段之间的过渡和/或所述焊丝的端部。
在根据本发明的所述方法的又一可能的实施方式中，沿着穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝存在影响所述振荡电路的振荡电路参数的标记。
在另一方面，本发明还提供一种具有权利要求16所述特征的检测设备。
因此本发明提供了一种用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的检测设备，
所述检测设备具有：
振荡电路，该振荡电路具有线圈，所述焊丝和/或焊接电极能够穿过所述线圈，以及
评估单元，其连接到所述振荡电路，用于确定至少一个第一振荡电路参数和至少一个第二振荡电路参数，所述至少一个第一振荡电路参数是所述振荡电路中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数是所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征，
所述评估单元借助于所确定的振荡电路参数来检测穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝和/或所述焊接电极的所述直径和/或成分。
在根据本发明的所述检测设备的一个可能的实施方式中，所述振荡电路具有包括线圈和电容器的LC并联振荡电路。
在根据本发明的所述检测设备的又一可能的实施方式中，所述评估单元根据所确定的振荡电路参数，通过与存储在所述评估单元能够访问的参考数据存储器中的参考值相比较，来确定穿过所述振荡电路的所述线圈的所述焊丝的所述直径和/或成分。
在根据本发明的所述检测设备的又一可能的实施方式中，所述检测设备具有用于使所述焊丝和/或所述焊接电极去磁的去磁单元。
在根据本发明的所述检测设备的又一可能的实施方式中，所述检测设备具有用于校准所述振荡电路的振荡电路部件的确定的校准单元。
在另一方面，本发明还提供了一种焊接设备，该焊接设备包括用于供应焊丝和/或焊接电极的焊丝供应单元，并且包括用于检测所述焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的检测设备，所述焊接设备的所述检测设备具有：
振荡电路，该振荡电路具有线圈，所述焊丝和/或焊接电极能够穿过所述线圈，以及
评估单元，其连接到所述振荡电路，用于确定至少一个第一振荡电路参数和至少一个第二振荡电路参数，所述至少一个第一振荡电路参数是所述振荡电路中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数是所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征，
所述评估单元借助于所确定的振荡电路参数来检测穿过所述线圈的所述焊丝和/或所述焊接电极的直径和/或成分。
本发明还提供一种用于供应焊丝和/或焊接电极的焊丝供应单元，其具有权利要求22所述的特征。
因此，本发明提供了一种用于供应焊丝和/或焊接电极的焊丝供应单元，该焊丝供应单元具有用于检测所述焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的检测设备，所述焊接设备的所述检测设备具有：
振荡电路，该振荡电路具有线圈，所述焊丝和/或焊接电极能够穿过所述线圈，以及
评估单元，其连接到所述振荡电路，用于确定至少一个第一振荡电路参数和至少一个第二振荡电路参数，所述至少一个第一振荡电路参数是所述振荡电路中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数是所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征，
所述评估单元借助于所确定的振荡电路参数来检测穿过所述线圈的所述焊丝和/或所述焊接电极的直径和/或成分。
在下文中，参照附图更详细地描述用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的根据本发明的方法和根据本发明的设备的可能实施方式，其中：
图1是示出根据本发明的用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的检测设备的实施方式的框图；
图2示出了根据图1的根据本发明的检测设备的示例性实施方式；
图3示出了检测设备的图2中所示的LC并联振荡电路的等效电路图；
图4是示出根据本发明的检测设备的又一实施方式的框图；
图5是通过参考值示出根据本发明的方法和根据本发明的设备的示例性实施方式的操作模式的曲线图；
图6是示出根据本发明的方法和根据本发明的检测设备的示例性实施方式的另一曲线图；
图7是示出根据本发明的检测方法和根据本发明的检测设备的又一可能的实施方式的另一框图；
图8是示出根据本发明的检测方法和根据本发明的检测设备的示例性实施方式的另一框图；
图9是示出根据本发明的检测方法的示例性实施方式的简单流程图。
如从图1中可看出的，在所示的实施方式中，根据本发明的检测设备1具有振荡电路2和评估单元3。图1中所示的检测设备1用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分。检测设备1可以例如包含在用于供应焊接设备的焊丝和/或用于供应焊接设备的焊接电极的焊丝供应单元中。此外，在一个可能的实施方式中，检测设备1可以集成到焊接设备的零件或部件中。
检测设备1包括振荡电路2，振荡电路2具有线圈，焊丝或焊接电极能够穿过该线圈。电振荡电路2经由一条或多条信号线4连接到检测设备1的评估单元3。检测设备1的信号线4可以是设备内的信号线总线的一部分。
振荡电路2经由信号线4将振荡电路参数SKP提供给评估单元3。在这种情况下，振荡电路2优选地将至少一个第一振荡电路参数SKP1和一个第二振荡电路参数SKP2输出到评估单元3用于评估。在一个可能的实施方式中，评估单元3包含用于评估所包含的振荡电路参数SKP的至少一个处理器。
振荡电路2的第一振荡电路参数SKP1是振荡电路2中发生的振荡信号的衰减的特征。在一个可能的实施方式中，第一振荡电路参数SKP1包括振荡电路2的振荡电路质量和/或振荡电路2的涡电流损耗和/或振荡电路2内的振荡信号的信号衰减和/或振荡电路2内的振荡信号的衰减常数。
振荡电路2是至少具有电线圈和电容器并且能够执行电振荡的谐振电路。在一个可能的实施方式中，检测设备1的振荡电路2是包括线圈和电容器的LC并联振荡电路。振荡电路2具有一个或多个振荡电路参数SKP，所述振荡电路参数SKP是发生在振荡电路2中的振荡信号的衰减的特征。振荡电路2的这些第一振荡电路参数SKP1包括振荡电路质量、涡电流损耗、振荡信号的信号衰减和/或衰减时间。另外，振荡电路2具有振荡电路参数SKP2，该振荡电路参数SKP2是振荡电路2中出现的振荡信号的信号频率f的特征。第二振荡电路参数SKP例如由振荡电路2内的线圈的电感形成。
在振荡电路2中，在线圈及其电容器中发生电损耗，并且这些电损耗导致振荡电路的振荡被衰减。对于出现的损耗的测量或振荡电路参数例如是振荡电路2的质量因子或振荡电路质量。
评估单元3确定至少一个第一振荡电路参数SKP1和至少一个第二振荡电路参数SKP2，至少一个第一振荡电路参数SKP1是在振荡电路2中出现的振荡信号的衰减的特征，至少一个第二振荡电路参数SKP2是在振荡电路2中出现的振荡信号的信号频率f的特征。评估单元3根据振荡电路参数SKP1、SKP2，通过与参考值的比较，来确定穿过振荡电路2的电线圈的焊丝的直径和/或成分。在优选实施方式中，这些参考值被存储在评估单元3能够访问的参考数据存储器中。在一个可能的实施方式中，参考数据存储器是本地数据存储器，评估单元3能够从该本地数据存储器读出参考值。在替代实施方式中，参考数据存储器也可以是非本地存储器或评估单元3能够经由数据网络进行访问的数据库。
图2示出了根据本发明的检测设备1的简单实施方式。在图2所示的实施方式中，检测设备1包含LC并联振荡电路2，LC并联振荡电路2包括电线圈2A和与电线圈2A并联连接的至少一个电容器2B。评估单元3的评估电子元件与并联振荡电路2连接。
在图2所示的实施方式中，电线圈2A是供焊丝或焊接电极穿过的传感器空芯。该电极形成填充金属。在一个可能的实施方式中，焊丝或焊接电极由特定材料构成。所提供的填充金属还可以包括由不同材料构成的多个层。焊丝是圆柱形的并且至少部分地具有均匀的直径。此外，在一个可能的实施方式中，焊丝或填充金属5还可以由多个连接的焊丝段组成，每个焊丝段具有其自身的直径和/或其自身的化学材料成分。在一个可能的实施方式中，通过由穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝5引起的振荡电路2的振荡电路参数SKP的确定变化，由检测设备1的评估单元3自动地识别焊丝5的不同焊丝段之间的过渡和/或焊丝5的端部。在又一可能的实施方式中，沿着穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝5可以存在适于影响振荡电路2的振荡电路参数SKP的标记，例如压痕。以这种方式，评估单元能够自动识别和报告沿着焊丝或填充金属5施加的标记。
在一个可能的实施方式中，检测穿过振荡电路2的电线圈2A的焊丝或填充金属的传送速度或移动速度。在一个可能的实施方式中，这可以通过沿着焊丝以均匀的距离施加并且影响振荡电路2的振荡电路参数SKP的标记来实现。
在图2所示的实施方式中，除了线圈2A之外，振荡电路2还具有电容器2B，该电容器2B与线圈2A并联连接。在一个可能的实施方式中，电容器2B具有预先已知的固定电容。在替代实施方式中，振荡电路的电容由振荡电路2的线圈2A的寄生电容形成。
在一个可能的实施方式中，根据所确定的振荡电路参数SKP，通过与参考值比较，来读出穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝或填充金属的直径和/或成分。在一个可能的实施方式中，从参考数据存储器读出这些参考值。参考值指定针对焊丝和/或焊接电极的不同直径和/或不同成分的期望的振荡电路参数SKP。振荡电路参数SKP的参考值从参考数据存储器中读出，并与振荡电路2的确定的振荡电路参数SKP进行比较，以检测穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝或填充金属的直径和/或成分。
在根据本发明的检测设备1的一个可能的实施方式中，在焊丝或填充金属移动时确定振荡电路参数SKP。可替代地，还可以在焊丝或填充金属静止时确定振荡电路参数SKP。
根据焊丝或填充金属的确定的直径和/或确定的成分，检测设备1的评估单元3能够经由接口输出消息。例如，评估单元3可以报告已经插入了错误的填充金属或错误的焊丝。例如，所供应的填充金属可能不与焊接设备的设定焊接参数SKP或焊接设备的接触管相匹配。检测设备1的评估单元3能够将焊丝或填充金属5的确定的直径和/或确定的成分报告或发送给焊接设备的控制单元，该控制单元随后根据焊丝的直径和/或根据焊丝的确定的成分来自动设置焊接参数SP。在一个可能的实施方式中，控制设备可以根据焊丝的直径和/或成分来生成其他控制信号。例如，对于被检测为不匹配的焊丝，能够自动停止焊丝的供应。此外，例如，对于已插入焊丝的被识别为太小的直径，焊丝的供应速度可以自动增加，以便向焊接过程供应足够量的焊丝。在又一可能的实施方式中，经由用户接口自动地向用户或焊工显示焊丝的确定的直径和/或确定的成分。例如，可以向焊工或用户显示所插入的焊丝不合适并且需要更换。此外，例如，可以向焊工或用户显示所插入的焊丝具有适当的成分但不具有用于焊接过程的适当直径。
在又一可能的变型中，评估单元3可以以如下的方式来驱动控制单元：通过根据焊接过程的所需焊接参数改变焊丝的供应速度来补偿被识别为不合适的焊丝的直径。
图3是图2中所示的LC并联振荡电路2的等效电路图。LC并联振荡电路2的线圈2A包括电感器LP和欧姆电阻器RP。欧姆电阻器RP包括振荡电路的全部损耗，其在本申请中被称为涡电流损耗。随着线圈2A的电感增加，振荡电路2的自由振荡信号的频率下降。线圈2A的增加的电感例如是由穿过线圈的铁磁填充材料引起的。
在一个可能的实施方式中，振荡电路2的线圈2A的电感因此可以用作振荡电路参数SKP，该振荡电路参数SKP是振荡电路2中出现的振荡信号的信号频率的特征。在一个可能的实施方式中，振荡电路2的涡电流损耗可被引入作为振荡电路参数SKP，该振荡电路参数SKP是振荡电路2中出现的振荡信号的衰减的特征。
图4是根据本发明的检测设备1的可能实施方式的框图。在所示的实施方式中，检测设备1包含振荡电路2，振荡电路2经由信号线4将振荡电路参数SKP提供给检测设备1的评估单元3。如图4中所示，焊缝或填充金属5穿过振荡电路2的线圈。评估单元3通过信号线6与检测设备1的参考数据存储器7连接。评估单元3根据所确定的振荡电路参数SKP，通过与存储在参考数据存储器7中的参考值相比较来确定穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝5的直径和/或成分。在一个可能的实施方式中，可以将焊丝5的确定的直径和/或确定的成分作为消息经由信号线8发送到焊接设备的控制单元9。在一个可能的实施方式中，焊接设备的控制单元9根据焊丝5的直径和/或所确定的成分来自动地设置一个或多个焊接参数SP。此外，在一个可能的实施方式中，控制单元9还可以根据焊丝5的确定的直径和/或根据焊丝5的确定的成分经由焊接设备的一个或多个致动器10来生成控制信号CTRL。例如，如果焊丝5的确定的直径和/或确定的成分不适于焊接过程，则致动器10可以自动停止向焊接过程供应焊丝5。在根据本发明的检测设备1的又一可能的实施方式中，为了质量控制，由评估单元3确定的焊丝5的直径和/或成分也被协议化或被存储用于进一步的数据处理。
图5是示出用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的根据本发明的检测设备1或根据本发明的方法的操作模式的曲线图。图5的曲线图示出了可以保存在参考数据存储器7中的参考值，这些参考值使得检测设备1的评估单元3可以自动地确定或识别所供应的焊丝5的直径和/或成分。所示曲线图示出了对于不同涡电流损耗和电感，具有不同直径和不同材料或成分的不同填充金属或焊丝的比较或参考测量值。在图5的曲线图中，x轴表示涡电流损耗。涡电流损耗形成振荡电路2的第一振荡电路参数SKP1，该第一振荡电路参数SKP1是振荡电路2中出现的振荡信号的衰减的特征。振荡电路2的线圈2A的在y轴上示出的电感L形成第二振荡电路参数SKP2，该第二振荡电路参数SKP2是振荡电路2中出现的振荡信号的信号频率f的特征。
图5的曲线图示出了不同填充金属的各种参考值r。在这种情况下，每对预期振荡电路参数SKP在特定的已知填充金属5中形成相关联的参考值。图5的曲线图是二维的，并且包括针对第一振荡电路参数SKP1的x轴和针对第二振荡电路参数SKP2的y轴。在一个可能的实施方式中，使用三维或多维参考值表，其包含用于多于两个不同振荡电路参数SKP的参考值r。例如，图5的二维参考数据域可以以第三维度或z轴延伸，形成振荡电路2的第三振荡电路参数SKP3或另一测量参数。因此，在一个可能的实施方式中，可以使用其他手段，例如机械测量，确定填充金属的直径。如果已知直径作为第三参数，则可以改善对填充金属的成分的识别，因为仅需要考虑具有相同直径的更多参考值r。如果测量的第一振荡电路参数SKP1(例如涡电流损耗)和第二振荡电路参数SKP2(例如线圈电感)对应于在图5的曲线图中绘制的并被存储在参考数据存储器7中的参考值，则评估单元3从两个振荡电路参数SKP1、SKP2中识别出填充金属是相应的已知填充金属。当测量的振荡电路参数SKP1、SKP2与绘制的参考振荡电路参数r匹配时，因此可以检测特定的填充金属。如果不存在匹配或对应，则所供应的填充金属5不被评估单元3识别，这可以经由接口(例如焊接设备的控制单元)来报告。
如果所供应的填充金属5未被识别，则控制单元可以相应地致动焊接设备的致动器10，例如停止填充金属的供应。此外，可以通知焊工或用户插入的填充金属未被识别，并且可能不适合于期望的焊接过程。用户或焊工可随后检查插入的未识别的填充金属是否需要更换。如果未识别的填充金属仍然适合于焊接过程，则用户或焊工可以指示焊接设备继续使用插入的填充金属的焊接过程。在又一可能的实施方式中，用户或焊工还可以经由用户接口输入命令，该命令使得检测设备1的评估单元3自动地将针对未知填充金属确定的振荡电路参数SKP写入或保存在参考数据存储器7中，用户经由用户接口进行输入，该输入将该用户已知的填充金属5分配给所存储的振荡电路参数SKP。例如，焊工或用户可以经由用户接口输入未存储在参考数据存储器中的先前未知的填充金属是直径为1mm的铝(AlMg5)焊丝。
进一步的变型配置是可能的。如果例如根据所确定的振荡电路参数SKP没有发现与已知填充金属的所存储的参考值r的唯一匹配或唯一对应，则在一种可能的变型配置中，可以根据所确定的振荡电路参数SKP粗略分配到材料类别，例如铁磁性材料(图5，组B1)。相比之下，图5，组B2包括抗磁性材料和顺磁性材料。如果基于对所确定的填充金属组的该粗略确定，所插入的填充金属5不适合于当前的焊接过程，则在一个可能的实施方式中，这可以被报告给焊工或用户，并且可选地，焊接过程另外可被致动器10中断。
在一个可能的实施方式中，检测设备1可以自动识别所供应的填充金属5的填充材料和/或材料厚度或材料直径，并且可选地经由接口报告上述数据。此外，控制单元9可以基于检测到的填充金属自动地设置焊接参数SP。此外，在一个可能的实施方式中，评估单元3可以根据所确定的振荡电路参数SKP检测是否甚至存在填充金属，例如所确定的振荡电路参数是否在特定范围之外或接近为此目的而存储的参考值r0。r0在不存在填充金属时形成振荡电路参数的参考值。在这种情况下，可以通过用户接口将这一点通知给用户或焊工，并要求用户或焊工插入填充金属5。
进一步的变型配置是可能的。如从图5的曲线图可以看出的，例如，成分不同但例如具有相同直径d的各种填充金属或焊丝具有在振荡电路线圈的电感L与发生的涡电流损耗之间的特定的线性相关性。这例如在图5中通过组B21、B22、B23和B24来表示。因此，例如，抗磁性和顺磁性填充金属5(r18至r21)的组B24具有1.6mm的直径d，填充金属5由不同材料组成或具有不同成分。如果当在插入未知填充金属5时确定振荡电路参数SKP时，测量或确定接近由不同材料组成但具有相同直径的特定填充金属组的外插曲线的电感和涡电流损耗，则可以根据图5的参考值曲线图中检测到所使用的填充金属5假定具有相应的直径d，而不能够赋予其独特的材料成分。
在又一可能的实施方式中，可以依据图5中所示的参考值，根据传感器确定的振荡电路参数SKP与参考振荡电路参数r(SKP1r，SKP2r)之间的距离，来计算所插入的填充金属5是已知的所存储填充金属之一的概率P有多大。由两个振荡电路参数SKP1、SKP2所限定的点和所存储的参考点r之间的距离越大，则所插入的填充金属5是所讨论的已知填充金属的概率P越低。
在又一可能的实施方式中，例如可以根据振荡电路参数来确定填充金属5的材料是抗磁性或顺磁性材料(组B2)还是铁磁材料(组B1)。在铁磁材料的情况下，为了精确区分材料，可能需要在测量之前使材料去磁。
在根据本发明的检测设备1的一个可能的实施方式中，其另外具有用于使焊丝和/或焊接电极去磁的去磁单元。可能的变型配置在图7、图8的框图中示出。
在图7中所示的变型配置中，检测设备1的去磁单元11包括串联连接的两个线圈11A、11B，焊丝5或填充材料穿过这两个线圈11A、11B。在图7中所示的实施方式中，两个线圈11A、11B设置在振荡电路2的线圈2A的两侧。串联连接的两个去磁线圈11A、11B与去磁单元11的信号发生器11C连接，该信号发生器11C以产生强交变磁场的方式来致动两个去磁线圈11A、11B，该强交变磁场逐渐衰减以使穿过去磁线圈11A、11B的填充金属或焊丝的材料去磁。在这种情况下，磁场优选足够强，使得达到磁化材料的矫顽磁场强度。交变磁场导致材料的滞后，滞后幅度减小。在这种情况下，可以遵循具有磁场强度的和磁通量密度的减小的幅度的磁滞曲线，直至永磁场为零。在图7中所示的变型配置中，去磁优选在焊丝静止时或在填充金属5静止时进行。首先，将填充金属或焊丝5去磁，随后使用填充材料5移动通过的振荡电路2的线圈2A来确定振荡电路2的振荡电路参数SKP。
在一种可能的变型配置中，所供应的焊丝5的材料最初使用振荡电路2来粗略确定。如果焊丝5的材料是铁磁材料，则随后通过去磁单元11进行去磁。在进一步的步骤中，随后更加精确地确定焊丝5的直径和/或成分。在图7中所示的变型配置中，H场基本上平行于填充金属或焊丝5的取向延伸。结果，可以将H场适当地集束到焊丝5上。为了使焊丝5均匀去磁，在图7所示的变型配置中，在振荡电路2的传感器线圈2A前后放置磁化线圈11A、11B。例如，借助于信号发生器11C，可以将在1至2s的周期内衰减的100Hz正弦信号施加到去磁线圈11A、11B，以便使焊丝5去磁。为了节省空间和提高效率，可以使用H桥(PWM)来生成衰减的正弦电流。
图8示出了包括去磁单元11的检测设备1的另一变型配置。在图8所示的变型配置中，H场的场线基本上垂直于焊丝5的取向延伸。在图8所示的变型配置中，当焊丝5移动时，焊丝被去磁。磁交变场垂直于焊丝运动被引导通过焊丝5。作为焊丝移动的结果，磁场衰减。
在又一可能的实施方式中，信息或数据也可以使用图8所示的装置11被磁化到焊丝5上。在该变型配置中，类似于在盒式磁带中，信息或数据可以被磁化或存储在焊丝5上，并且可以在其他地方读出。
用于检测焊接设备的焊丝和/或焊接电极的直径和/或成分的根据本发明的检测设备1和根据本发明的方法的其他变型配置是可能的。
在一种可能的变型配置中，以各种频率进行测量。对于类似的合金或成分，为了更好地区分，可以在各种频率下进行测量。
图6是其中通过频率f确定不同材料的涡电流损耗的曲线图。根据振荡电路2的频率f示出由涡电流损耗引起的欧姆损耗Rp(欧姆)。焊丝的不同材料相对于频率f表现不同。涡电流损耗随频率f的增大而增大。
在根据本发明的检测设备1的又一可能的实施方式中，检测设备1另外具有用于校准振荡电路2的振荡电路部件的校准单元。在这种情况下，校准可以借助于参考值和/或借助于传感器值来进行。振荡电路参数SKP可以取决于外部影响，例如温度和空气湿度等。在一个可能的实施方式中，借助于传感器系统来确定温度T和/或空气湿度，并且首先借助于传感器值来校准或调节振荡电路2。
在校准的一个可能的实施方式中，也可以通过参考值进行校准。为此目的，在不使用填充金属或使用已知填充金属的情况下进行测量，并利用所确定的振荡电路参数与参考值之间的差值进行校准。例如，在随后的测量中，可以减去所确定的振荡电路参数之间的差值，以获得校准到参考值的振荡电路参数。在优选实施方式中，在没有填充金属的情况下进行参考测量。
在根据本发明的检测设备1的一个可能的实施方式中，在校准测量装置之后，如果需要，焊丝5随后被去磁。在校准和去磁之后，随后测量或确定振荡电路2的振荡电路参数SKP，以确定焊丝或填充金属5的直径和/或成分。根据穿过线圈2A的焊丝5的所确定或检测到的直径或成分，焊接参数SP随后可被自动设定和/或致动器10可由控制单元9致动。还可以通过穿过振荡电路2的线圈2A的焊丝5的振荡电路参数SKP的确定变化，来自动识别焊丝5的不同焊丝段之间的过渡和/或焊丝5的端部。
图9是示出用于检测焊接设备的焊丝5和/或焊接电极5的直径和/或成分的根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。在所示的实施方式中，根据本发明的方法基本上包括三个步骤。
在第一步骤S1中，焊丝穿过线圈，该线圈与电容器一起形成振荡电路。
随后在进一步的步骤S2中，确定至少一个第一振荡电路参数SKP1和至少一个第二振荡电路参数SKP2，至少一个第一振荡电路参数SKP1是所述振荡电路中出现的振荡信号的衰减的特征，至少一个第二振荡电路参数SKP2是所述振荡电路中出现的所述振荡信号的信号频率的特征。
最后，在步骤S3中，借助于所确定的振荡电路参数来检测穿过线圈的焊丝和/或穿过线圈的焊接电极的直径和/或成分。这优选地根据在步骤S2中确定的振荡电路参数SKP，通过与从参考值数据存储器读出的参考值进行比较来进行。参考值指定针对焊丝的各种直径和/或各种成分的期望的振荡电路参数SKP。振荡电路参数的参考值从参考数据存储器中读出，并与确定的振荡电路参数进行比较，用于检测穿过振荡电路的线圈的焊丝的直径和/或成分。在一个可能的实施方式中，可以在焊丝移动的同时在步骤S2中确定振荡电路参数SKP。在替代实施方式中，可以在焊丝静止的同时在步骤S2中确定振荡电路参数SKP。在一个可能的实施方式中，在步骤S3中检测到的焊丝的直径和/或在步骤S3中确定的焊丝的成分可以经由接口输出到控制单元和/或经由用户接口输出给用户。随后，在进一步的步骤中，焊接设备的焊接参数SP可以根据焊丝的所发送的直径和/或所发送的成分自动地设置。在一个可能的实施方式中，在步骤S1中焊丝穿过振荡电路的线圈之前，可以校准检测设备的部件和/或可以使所供应的焊丝去磁。
根据本发明的用于检测焊丝的直径和/或成分的方法的优点在于，可以在焊接操作期间非接触地进行测量或者可以确定振荡电路参数。根据本发明的方法适合于焊接过程的质量控制。可以识别所供应的填充金属的材料或材料成分和直径，或者至少可以执行似真性检查。根据本发明的方法使得能够确定焊丝电极或填充金属是否实际上被夹持在焊接设备中。可以使用所选择的特征焊接线、焊接指令来检查焊丝电极或焊接电极的直径和材料，并且焊工或用户可以经由显示器获得相应的反馈。此外，可以基于检测到的焊丝的直径并基于检测到的焊丝的成分来自动地选择相应的特征焊接线。此外，根据本发明的方法使得可以确定所使用的填充材料的参考值以及关于期望的填充金属的和实际上被夹持的填充金属的可能偏差的反馈。在一个可能的实施方式中，检测设备1的评估单元3可以驱动焊接设备的电流源。在一个可能的实施方式中，一旦识别出所提供的焊丝由铁磁材料组成，就将其去磁。在替代实施方式中，总是独立于所识别的材料组自动地执行去磁。根据本发明的方法适用于其中供应焊接过程的填充金属的任何焊接方法。根据本发明的检测设备1可以集成到焊接设备中。在又一可能的实施方式中，检测设备1也可以集成到单独的焊丝供应设备中。
参考标记列表
1 检测设备
2 振荡电路
2A 线圈
2B 电容器
3 评估单元
4 线/总线
5 填充金属
6 线
7 参考值数据存储器
8 线
9 控制单元
10 致动器
11 去磁单元
11A 去磁线圈
11B 去磁线圈
11C 信号发生器

Claims (20)

1.一种用于检测焊接设备的焊丝(5)和/或焊接电极(5)的直径和/或成分的方法，该方法包括以下步骤：
(a)使所述焊丝(5)穿过(S1)线圈(2A)，所述线圈(2A)与电容器一起形成振荡电路(2)；
(b)确定(S2)至少一个第一振荡电路参数(SKP1)和至少一个第二振荡电路参数(SKP2)，所述至少一个第一振荡电路参数(SKP1)是在所述振荡电路(2)中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数(SKP2)是在所述振荡电路(2)中出现的所述振荡信号的信号频率f的特征；
(c)借助于所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)来检测(S3)穿过所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的和/或所述焊接电极(5)的所述直径和/或成分；
(d)其中，在确定所述振荡电路参数(SKP1，SKP2)之前，通过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)和/或通过至少一个另外的线圈(11A，11B)使所述焊丝(5)去磁。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一振荡电路参数(SKP1)包括所述振荡电路(2)的振荡电路质量、所述振荡电路(2)的涡电流损耗、所述振荡信号的信号衰减和/或所述振荡信号的衰减时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二振荡电路参数(SKP2)包括所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的电感。
4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，根据所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)，通过与参考值(r)进行比较，来确定穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的所述直径和/或成分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述参考值(r)指定针对焊丝的不同直径和/或不同成分的期望的振荡电路参数(SKP1r，SKP2r)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述振荡电路参数(SKP1r，SKP2r)的所述参考值从参考值数据存储器(7)中读出，并与所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)进行比较，以检测穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的所述直径和/或成分。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，当所述焊丝(5)移动时和/或当所述焊丝(5)静止时确定所述振荡电路参数(SKP1，SKP2)。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，根据所述焊丝(5)的所确定的直径和/或所确定的成分来输出消息。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，根据所述焊丝(5)的所确定的直径和/或所确定的成分来自动地设置所述焊接设备的焊接参数(SP)。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，当所述焊丝(5)移动时和/或当所述焊丝(5)静止时使所述焊丝(5)去磁。
11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，使用参考值和/或使用传感器值来校准所述振荡电路(2)的所述振荡电路参数(SKP1，SKP2)。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述焊丝(5)由多个连接焊丝段组成，每个连接焊丝段具有其自身的直径和/或其自身的成分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过由穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)引起的所述振荡电路参数(SKP1，SKP2)的确定的变化，来识别所述焊丝(5)的不同焊丝段之间的过渡和/或所述焊丝(5)的端部。
14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，沿着穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)存在影响所述振荡电路(2)的振荡电路参数的标记。
15.一种用于检测焊接设备的焊丝(5)和/或焊接电极(5)的直径和/或成分的检测设备(1)，
所述检测设备(1)具有：
-振荡电路(2)，其具有线圈(2A)，所述焊丝(5)和/或焊接电极(5)能够穿过该线圈(2A)；
-评估单元(3)，其连接到所述振荡电路(2)，用于确定至少一个第一振荡电路参数(SKP1)和至少一个第二振荡电路参数(SKP2)，所述至少一个第一振荡电路参数(SKP1)是所述振荡电路(2)中出现的振荡信号的衰减的特征，所述至少一个第二振荡电路参数(SKP2)是所述振荡电路(2)中出现的所述振荡信号的信号频率f的特征，所述评估单元(3)借助于所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)来检测穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的和/或所述焊接电极(5)的所述直径和/或成分；
-其中，所述检测设备(1)具有用于使所述焊丝(5)和/或所述焊接电极(5)去磁的去磁单元(11)。
16.根据权利要求15所述的检测设备，其中，所述振荡电路(2)是具有所述线圈(2A)和电容器(2B)的LC并联振荡电路。
17.根据权利要求15或16所述的检测设备，其中，所述评估单元(3)根据所确定的振荡电路参数(SKP1，SKP2)，通过与存储在所述评估单元(3)能够访问的参考数据存储器(7)中的参考值相比较，来确定穿过所述振荡电路(2)的所述线圈(2A)的所述焊丝(5)的所述直径和/或成分。
18.根据前述权利要求15至17中任一项所述的检测设备，其中，所述检测设备(1)具有用于校准所述振荡电路(2)的振荡电路部件的校准单元。
19.一种焊接设备，其包括用于供应焊丝(5)和/或焊接电极(5)的焊丝供应单元，并且包括根据前述权利要求15至18中任一项所述的检测设备(1)。
20.一种焊丝供应单元，其用于供应焊丝(5)和/或焊接电极(5)，其中，所述焊丝供应单元具有根据前述权利要求15至18中任一项所述的检测设备(1)。
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