CN111050969B - 减少焊丝中的脱落的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了用于减少焊丝中的脱落的系统、方法和设备。用于减少焊丝中的脱落的示例性系统包括：焊丝推进辊，该焊丝推进辊配置成将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬推进；以及焊丝矫直器，该焊丝矫直器配置成通过向在焊丝供应器和焊炬之间的焊丝施加热量来减少焊丝中的脱落。

Description

减少焊丝中的脱落的系统、方法和设备
技术领域
本国际申请要求2017年9月13日提交的题为“SYSTEMS,METHODS,AND APPARATUSTO REDUCE CAST IN A WELDING WIRE”的美国专利申请序列号15/703,008的优先权和权益。美国专利申请第15/703,008号的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及预热焊丝以减少凝固焊缝中的氢量并使这种焊缝较不易受到氢致开裂(HIC)和氢脆变的影响的系统、方法和设备。
背景技术
焊接是在所有工业中日益普遍的工艺。焊接就其核心仅是结合两片金属的方式。为了各种目的，已经实现了宽范围的焊接系统和焊接控制方案。在连续焊接操作中，金属极惰性气体保护(MIG)焊接和埋弧焊(SAW)技术允许通过从焊炬进给由惰性气体保护的焊丝来形成连续焊缝。这种焊丝进给系统可用于其它焊接系统，例如钨极惰性气体保护(TIG)焊接。向焊丝施加电力，并且通过工件来完成电路以维持焊接电弧，焊接电弧熔化电极焊丝和工件以形成所需焊缝。
虽然在许多应用中非常有效，但这些焊接技术可能基于焊接是以电极“冷”还是“热”开始而经历不同的初始焊接性能。通常，冷电极启动可以被认为是电极末端和相邻金属处于或相对接近环境温度的启动。相反，热电极启动通常是其中电极末端和相邻金属升高得更多，但低于电极焊丝的熔点的那些。在一些应用中，认为当电极是热的时促进了焊接电弧和焊接的开始。然而，本领域的当前状态没有提供设计成确保在开始焊接操作之前加热电极的方案。
发明内容
本公开涉及与焊炬一起使用的焊丝预热系统、方法和设备，更具体地，涉及预热焊丝以便于低氢焊接的系统、方法和设备。
附图说明
以下是对附图中描绘的示例的描述。附图不一定是按比例绘制的，为了清楚或简明，附图的某些特征和某些视图可以按比例放大或示意性地示出。
图1示出了示例性机器人焊接系统。
图2示出了根据本公开的方面包括预热电路的另一示例性系统，该预热电路在焊丝进给机和焊炬组装件两者处具有接触点。
图3示出了根据本公开的方面包括多个预热电路的另一示例性系统。
图4示出了根据本公开的方面包括焊丝矫直器的另一示例性系统，该焊丝矫直器被配置为对在焊丝供应器和焊丝推进装置之间的焊丝进行预热。
图5是表示根据本公开的方面用于减少焊丝中的脱落(cast)的示例性方法的流程图。
图6是图2、图3和/或图4的电力供应器的示例性实施方式的框图。
附图不是按比例的。在适当的情况下，在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相似或相同的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，可以阐述具体细节以提供对本公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将清楚，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的示例。为了简洁起见，可能没有详细描述众所周知的特征或过程。此外，相似或相同的附图标记可以用于标识共同或相似的元件。
用于制造焊丝的拉丝和包装过程在焊丝中产生应力，称为焊丝脱落(wire cast)。传统上，可以通过使用机械辊系统来改变焊丝脱落，该机械辊系统将应力引入焊丝中，该应力旨在去除由包装和拉丝产生的大部分或全部焊丝脱落物。一些这样的传统机械系统包括一系列相对的辊，焊丝通过所述辊而被供给。相对的辊具有压力调节，作出压力调节以在离开时产生所需的焊丝直度。这些传统的系统本质上是机械的，并且需要额外的力来拉动和/或推动焊丝通过该系统。张力调节未得到充分理解，并且当使用时，可能增加焊丝上的脱落物而不是将其移除。在严重的焊丝脱落情况下，在机械辊上需要增加的力水平以移除焊丝脱落物。增加的力需要更大量的拉力，因为辊使焊丝机械地变形。焊丝脱落问题通常与大直径实心和/或管状焊丝、高合金焊丝、不锈钢焊丝、基于镍的焊丝和/或钛焊丝相关联。受焊丝脱落影响最常见的焊接过程是埋弧焊(SAW)，然后是GMAW。
精确的焊丝放置是成功焊接的一个重要方面。在机器人GMAW中，自焊接接触末端起的焊丝延伸部通常用作焊炬的延伸部，以帮助通过触摸感测或焊缝跟踪来定位焊接接头。在以线性方式进行焊接的SAW应用中，焊丝的精确放置可能影响焊缝的安置，但是由于在SAW过程中焊剂覆盖电弧，所以通常不能观察到。当使用某些焊丝成分和/或直径时，可重复的焊丝放置是困难的，这是由于这种焊丝可能具有或可能不具有焊丝脱落物。
所公开的示例通过使用电阻加热(也称为焦耳加热)加热焊丝来减少或消除焊丝脱落而没有机械矫直的缺点。例如，焊丝的电阻与流过焊丝的电流相结合，直接在焊丝中引起功率耗散，这表现为热量并增加焊丝的温度。所公开的示例建立了预热电路，该预热电路包括电极焊丝的部分，从而确保预热电流通过电极焊丝的该部分。
这两个电接触点之间的距离可以基于焊丝的直径和/或护套厚度而变化。在一些实例中，电流可根据焊丝的直径和/或护套厚度而变化。公开的示例性系统在焊丝进给开始时激活，而在焊丝进给时去激活。电流可以通过接触末端、导电焊丝辊和/或任何其它固定的或旋转的接触表面而传递到焊丝。所公开的示例性系统使用一个触点来将电流传递到焊丝中，并且使用驱动系统作为电流到电源的返回路径。
发生加热的区域可以用气体保护，或者可以不用气体保护，因为一些合金在被加热时更容易氧化。
所公开的示例除了焊接电路之外还包括一个或多个预热电路，所述预热电路被控制以提供电流来预热电极。预热焊接电极提供了许多潜在的益处，这些益处描述于2016年11月4日提交的题为“Systems,Methods,and Apparatus to Preheat Welding Wire”的美国专利申请第15/343,992号中。美国专利申请第15/343,992号的全部内容通过引用并入本文中。除了提供这样的益处之外，所公开的示例能够在焊丝从焊炬延伸时实现更一致的焊丝布置。本文公开的非机械焊丝矫直器在焊丝上产生较小的阻力，这减小了进给焊丝所需的力。所公开的示例还包括对用户更直观的系统以有效地减少或消除焊丝脱落物，因为控制系统涉及提供电流而不是配置机械力。
所公开的用于减少焊丝中的脱落的示例性系统包括：焊丝推进辊以将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬推进；以及焊丝矫直器以通过向在焊丝供应器和焊炬之间的焊丝施加热量来减少焊丝中的脱落。
在一些示例性系统中，焊丝矫直器将热量施加到在焊丝供应器和焊丝推进辊之间的焊丝上。在一些示例中，焊丝矫直器包括至少两个电接触点以在焊丝推进时与焊丝电接触，以及与电接触点联接的电力供应器以向电接触点提供电流以对焊丝进行电阻加热。在一些实例中，焊丝推进辊作为电接触点之一操作。一些示例性系统还包括控制电路，以基于焊丝的移动速度来控制电力供应器输出电流。在一些这样的示例中，控制电路基于焊丝的成分或焊丝的直径中的至少一个来控制电力供应器输出电流。
一些示例性系统还包括焊接电流输入，其中电力供应器转换来自焊接电流输入的功率以向电接触点提供电流。一些示例性系统还包括：焊丝移动传感器以确定焊丝是否正在移动；以及控制电路，以便在焊丝移动传感器确定焊丝正在移动时启用焊丝矫直器，和/或在焊丝移动传感器确定焊丝没有正在移动时禁用焊丝矫直器。一些示例性系统还包括屏蔽室，以便在焊丝的由焊丝矫直器加热的部分附近提供保护气体。
所公开的示例性方法包括使用焊丝推进马达来将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬进给，并且向焊丝施加热量以减少焊丝中的脱落，而无需机械地矫直焊丝。在一些示例中，施加热量包括将热量施加到焊丝的位于焊丝供应器和焊丝推进马达之间的部分上。在一些示例中，向焊丝施加热量包括将电流传导通过焊丝和电力供应器以及两个或更多个接触点。
一些示例性方法还包括基于确定焊丝是否正在相对于两个或更多个接触点移动来控制电流。在一些示例性方法中，对电流的控制包括响应于确定焊丝没有在移动或正在以小于阈值速度移动而停止电流。在一些示例中，向焊丝施加热量包括基于焊丝直径或焊丝成分中的至少一个来控制电流。
参考图1，示出了示例焊接系统100，其中机器人102用于使用焊炬108例如所示的弯曲颈(即，鹅颈设计)焊炬(或者，当处于手动控制下时，手持式焊炬)来焊接工件106，电力由焊接设备110通过导管118向焊炬输送，并通过接地导管120返回。焊接设备110除了其他之外还可以包括一个或多个电源(每个在此通常称为“电力供应器”)、保护气体源，焊丝进给机和其它装置。其它装置可以包括例如水冷却器、排烟装置、一个或多个控制器、传感器、用户接口、通信装置(有线和/或无线)等。
图1的焊接系统100可以通过任何已知的电焊技术在焊件中的两个部件之间(例如，在焊接接头112处)形成焊缝。已知的电焊技术除了其他之外还包括保护金属极电弧焊(SMAW)、MIG、药芯焊丝电弧焊(FCAW)、TIG、激光焊接、埋弧焊接(SAW)、螺柱焊接、搅拌摩擦焊接和电阻焊接。MIG、TIG、热丝包覆、热丝TIG、热丝钎焊、多弧应用和SAW焊接技术等可以包括自动或半自动的外部金属填料(例如，通过焊丝进给机)。在多弧应用(例如，开弧或埋弧)中，预热器可以将焊丝预热到熔池中，在焊丝和熔池之间具有电弧。可选地，在任何实施例中，焊接设备110可以是具有一个或多个电力供应器和相关电路系统的电弧焊接设备，其向焊接工具(例如，焊炬108)的电极焊丝114提供直流电(DC)、交流电(AC)或其组合。焊炬108可以是例如TIG焊炬、MIG焊炬或药芯焊炬(通常称为MIG“枪”)。电极焊丝114可以是管状电极、实心型焊丝、药芯焊丝、无缝金属芯焊丝和/或任何其它类型的电极焊丝。
如下面将要讨论的，焊炬108可以采用接触末端组装件，所述接触末端组装件在使用电极焊丝114来形成焊接电弧之前加热电极焊丝114。合适的电极焊丝114类型包括例如管状焊丝、金属芯焊丝、铝焊丝、固态气体金属电弧焊(GMAW)丝、复合GMAW焊丝、气体保护FCAW焊丝、SAW焊丝、自保护焊丝等。在一个方面，电极焊丝114可以采用管状焊丝和反极性电流的组合，这通过将其从熔滴过渡改变为喷流来增加金属过渡稳定性。通过在焊丝离开第一末端并供入电弧(材料过渡发生之处)中之前预热，管状电极焊丝114的作用更像实心焊丝，因为材料过渡是更均匀的喷射或喷流。此外，减少了在用金属芯焊丝焊接时通常看到的排气事件和非常细微的飞溅事件。这种配置使得管状焊丝能够以类似于实心焊丝型喷流的方式起作用。预热的另一个优点是，由于在焊丝制造中不良的焊丝脱落和螺旋控制(其在管状焊丝中可能比实心焊丝更显著)，减轻了焊丝翻转，因为在预热段中将减少不期望的焊丝扭曲。
图2
图2示出了包括预热电路的示例性系统200，该预热电路在焊丝进给机202和焊炬组装件204处都具有接触点。
示例性焊丝进给机202包括焊丝驱动器206和存储电极焊丝114的焊丝盘208。焊丝驱动器206从焊丝盘208拉动电极焊丝114，并通过电缆210而将电极焊丝114供给到焊炬组装件204。
焊接电力供应器212a经由接触末端214向电极焊丝114提供焊接型功率以便焊接工件106。预热电力供应器212b向在焊炬组装件204和焊丝盘208之间的电极焊丝114提供预热电流。焊接电力供应器212a和预热电力供应器212b可以最终共享公共电源(例如，公共发电机或线路电流连接)，但是来自公共电源的电流被转换、逆转和/或调节以产生两个单独的电流——预热电流和焊接电流。例如，可以利用单个电源和相关联的转换器电路系统来促进预热操作。在这种情况下，三个引线可以从焊接设备110和/或焊机中的辅助电力线延伸，其中可以省略单独的预热电力供应器212b。
在所示示例中，预热电力供应器212b经由焊丝驱动器206的一个或多个辊216(例如，驱动辊，空转辊)和接触末端214来提供电流。可替代地，代替经由焊丝驱动器206提供预热电流，示例性焊丝驱动器206可以包括接触末端或其它焊丝接触器，预热电力供应器212b通过所述接触末端或其它焊丝接触器向电极焊丝114提供预热电流。由于电极焊丝114穿过焊丝进给机202中的焊丝驱动器206和接触末端214的距离所需的时间，预热电力供应器212b可以提供相对低的预热电流，以避免熔化电极焊丝114或由于电极焊丝114的裂断强度的降低而引起翘曲。
电极预热控制电路218基于例如辊216和接触末端214之间的距离、电极焊丝114的一个或多个特性和/或焊丝进给速度来控制对电极焊丝114的预热。在一些示例中，当焊丝进给速度小于阈值速度时，电极预热控制电路218禁止预热，以避免熔化电极焊丝114。例如，当推进速度小于阈值速度时，电极预热控制电路218可以控制预热电力供应器212b停止预热电流。焊丝进给机202可以包括焊丝移动传感器220，其确定或推断电极焊丝114是否正在移动(例如，以至少阈值速度移动)。示例性焊丝移动传感器220可以包括物理传感器或仪表(例如，物理地测量焊丝的移动)和/或一个或多个非物理的和/或基于数据的确定(例如，基于系统200中的其他因素而推断焊丝是否正在移动)。
在操作中，示例性预热电力供应器212b、辊216和接触末端214通过将电极焊丝114电阻加热到减少电极焊丝114中的脱落的温度，例如通过加热到引起电极焊丝114释放拉伸应力、压缩应力和/或存储在电极焊丝114中的任何其它应力的温度，起到焊丝矫直器的作用。
与传统的焊丝矫直器相比，图2的示例性系统200在没有机械矫直的情况下从电极焊丝114移除(例如，矫直)脱落物，这补偿了电极焊丝114中的应力，该应力通过机械地引入对抗应力而表现为焊丝脱落。
预热电流和焊接电流可以是DC、AC、脉冲DC和/或其组合。例如，焊接电流可以是AC，而预热电流可以是DC，反之亦然。类似地，焊接电流可以是DC电极负极(DCEN)或各种其它电力方案。电流可以是从具有初级相位控制的简单变压器输送的线路频率AC。根据如何实现控制以及电力供应器配置，使用CC、CV或恒定功率可以更简单地控制输送到预热部分的电流和电压。在某些方面，可以进一步控制焊接电流波形，包括恒定电压、恒定电流和/或脉冲(例如，AccuPulse)。在某些方面中，可以使用恒定电压和/或恒定功率、恒定熔透和/或恒定焓来促进预热而非恒定电流。
焊接系统200可以配置成监测在辊216与接触末端214之间的电极焊丝114的离开温度(例如，预热温度)，如图所示。可以使用一个或多个温度确定装置(例如，温度计)来监视预热温度，所述温度确定装置定位成邻近电极焊丝114或以其它方式可操作地定位以促进周期性或实时反馈。示例性温度计可以包括接触式传感器和非接触式传感器，例如非接触式红外温度传感器、热敏电阻和/或热电偶。红外温度计根据由电极焊丝114发射的热辐射的部分而确定温度，以产生测量的预热温度。除了温度计之外或代替温度计，温度确定装置可以包括计算电极焊丝114的预热温度的一个或多个传感器和/或算法。例如，系统可以基于例如电流或电压而动态地计算温度。在某些方面中，温度计可以测量介电波导件或第一接触末端的温度以推断焊丝温度。
在操作中，操作者可以设定目标预定预热温度，由此焊接系统100动态地监测电极焊丝114的预热温度，并通过预热电力供应器212b来调节预热电流，以补偿测量的预热温度与目标预定预热温度的任何偏差(或其它差异)。类似地，可以设定控制，以便在电极焊丝114已经被预热到预定预热温度之前不能执行焊接操作。
电极预热控制电路218基于对电极焊丝114类型、电极焊丝114的特性(例如，直径，焊丝成分等)所观察到的脱落减少的温度，以及基于电极焊丝114的进给速度来控制预热参数，例如预热功率、电流、电压和/或焦耳加热。例如，电极焊丝114的较高进给速率可能需要较高的预热功率。与具有榫接接头的管状电极相比，在对接接头上使用管状电极的焊接可能需要较少的预热功率。具有更大横截面积的较大直径管状焊丝可能需要更高的预热功率。
基于对电极预热控制电路218的输入(例如，经由用户接口或其他输入方法)，示例性电极预热控制电路218可以使用查找表或其他存储器结构来检索预热参数。例如，电极预热控制电路218可以使用焊丝进给速度、焊丝类型(例如，管状焊丝、实心焊丝、焊丝名称等)和/或焊丝直径，以在表中识别要用于控制预热电力供应器212b的预热电流、预热电压、预热焓、目标焊丝温度，和/或焊丝电阻(例如，指示焊丝温度)中的一个或多个。例如，可以使用型号、通用产品代码(UPC)和/或焊丝的任何物理描述来识别焊丝类型。除了直径、成分和焊丝进给速度之外，还可以包括焊丝的电阻作为用于确定预热的变量。例如，管状焊丝的护套厚度和/或填充百分比(例如，芯材料重量与护套重量的比率)至少部分地确定焊丝的电阻。预热距离可以是输入、固定的和/或动态可控的，并且因此可以用作查找表的输入变量。查找表中的数据可以通过测试不同的焊丝类型来根据经验确定，以确定将焊丝脱落减少到目标量的焊丝温度和/或持续时间。
在一些示例中，辊216和/或接触末端214是模块化的和/或可移除的，以便焊接系统100的用户可容易地维护。例如，辊216和/或接触末端214可以实施为可更换的筒。在一些示例中，电极预热控制电路218监测一个或多个指示器，所述指示器是辊216和/或接触末端214应当被更换，例如对辊216和/或接触末端214的使用时间、辊216和/或接触末端214的温度、辊216和/或接触末端214和/或电极焊丝114中的安培数、辊216和/或接触末端214和/或电极焊丝114之间的电压、电极焊丝114中的焓的测量，和/或任何其它数据。
图3示出了包括多个预热电路的另一示例性系统300。示例性系统300包括图2的焊丝进给机202、焊丝驱动器206、焊丝盘208、电缆210、接触末端214、辊216和电极预热控制电路218。示例性的接触末端214、辊216和预热电力供应器212b是第一预热电路302的部分。
系统300还包括第二预热电力供应器212c，以向第二预热电路304提供预热电流，该第二预热电路包括接触末端214和第二接触末端306。
示例性第一预热电路302在较长距离上提供较低的电流，以减少在焊接之前在电极焊丝114中的焊丝脱落。示例性第二预热电路304提供更高的电流以将电极焊丝114的温度升高到更接近电极焊丝114的熔点。在一些其他示例中，第一预热电路302可以向电极焊丝114提供更多的能量和温度升高以移除焊丝脱落，并且第二预热电路304向电极焊丝114提供更少的能量和温度升高以使电极焊丝114的温度升高以在焊接之前接近熔化。
示例性电极预热控制电路218协调第一预热电路302和第二预热电路304之间的预热。例如，当第二预热电路304中的电流增加以将温度进一步升高到高于焊丝的焊丝脱落减少阈值温度时，电极预热控制电路218控制预热电力供应器212c以减少预热电流，从而避免在电弧308之前熔化电极焊丝114。可替代地，第一预热电路302可以将电极焊丝114预热但不预热到焊丝脱落减少阈值温度，而第二预热电路304将电极焊丝114预热到焊丝脱落减少阈值温度。
图4示出了另一示例性系统400，其包括焊丝矫直器，该焊丝矫直器配置成预热在焊丝供应器(例如，焊丝盘208)和焊丝推进辊(例如，焊丝驱动器206)之间的电极焊丝114。示例性系统400包括焊丝进给机402，焊丝进给机402包括图2的焊丝驱动器206和焊丝盘208。焊丝进给机402还包括接触末端404，所述接触末端与焊丝驱动器206和预热电力供应器212b组合，减少在焊丝盘208和焊炬(例如，图1的焊炬108)之间的焊丝脱落而无需机械矫直。示例性接触末端404可以使用空转辊和/或任何其它焊丝接触器来实现。
在一些示例中，焊丝进给机402包括多个接触末端并且在预热电路中不使用焊丝驱动器206的辊216。
虽然参照图2、3和4描述的示例性系统包括焊接系统，但是所公开的方法和设备可以被修改为从焊接系统分开地移除焊丝脱落(例如，焊接电力供应器212a可以从图2、3和/或4的系统200、300和/或400中省略)。
图2、3和/或4的任何示例性系统可以设置有保护气体以保护加热的电极焊丝免受氧化。例如，可以围绕电极焊丝114的受热部分(例如，围绕电极焊丝114的传导电流的部分)设置腔室。在一些这样的例子中，用保护气体(或其它氧化还原技术)保护的体积可以延伸超过电极焊丝114的该部分，以减少焊丝的氧化，直到电极焊丝114有机会冷却。在其他示例中，发生预热的体积可以填充有保护气体和/或以其他方式有效地清除氧气。
图5是表示减少焊丝中的脱落的示例性方法500的流程图。示例性方法500可以由图2、3和/或4的示例性系统200、300或400中的任一个来实现。将参考图4的示例性系统400来描述示例性方法500。
在框502，图2的示例性电极预热控制电路218控制焊丝推进马达(例如，焊丝驱动器206)以经由焊丝推进辊(例如，辊216)以预定进给速度推进焊丝(例如，电极焊丝114)。如果没有发生焊丝进给操作(例如，焊接、热丝进给等)，则预定进给速度可以为零。
在框504，电极预热控制电路218确定(例如，经由焊丝移动传感器220)焊丝是否正在移动(例如，焊丝是否相对于接触点正在移动)。如果电极焊丝114的焊丝推进速度至少是阈值速度(框504)，则在框506，示例性预热电力供应器212b向电极焊丝114施加热量(例如，经由辊216和接触末端404)。
如果电极焊丝114的焊丝推进速度小于阈值速度(框504)，则在框508，电极预热控制电路218禁止通过预热电力供应器212b加热电极焊丝114。
在向电极焊丝114施加热量(框506)或禁止加热电极焊丝114(框508)之后，控制返回到框502以继续控制焊丝推进马达。
图6是图2、3、4和/或5的电力供应器212a、212b的示例性实施方式的框图。示例性电力供应器212a、212b对焊接应用进行供电、控制和供应耗材。在一些示例中，电力供应器212a、212b直接向焊炬108提供输入功率。在所示示例中，电力供应器212a、212b被配置为向焊接操作和/或预热操作提供功率。示例性电力供应器212a、212b还向焊丝进给机提供电力以将电极焊丝114供应到焊炬108而用于各种焊接应用(例如，GMAW焊接，药芯电弧焊接(FCAW))。
电力供应器212a、212b接收主功率608(例如，来自AC电网、发动机/发电机组、电池、或其他能量产生或存储装置，或其组合)，适应地调节主功率，并且根据系统的需求向一个或多个焊接装置和/或预热装置提供输出功率。可以从非现场位置供应主功率608(例如，主功率可以源自电网)。电力供应器212a、212b包括功率转换器610，其可以包括变压器、整流器、开关及诸如此类，能够根据系统的需求(例如，特定的焊接过程和方案)将AC输入功率转换成AC和/或DC输出功率。功率转换器610基于焊接电压设定点而将输入功率(例如，主功率608)转换为焊接型功率，并且经由焊接电路输出焊接型功率。
在一些示例中，功率转换器610被配置成将主功率608转换为焊接型功率和辅助功率输出两者。然而，在其他示例中，功率转换器610被适配成将主功率仅转换为焊接功率输出，并且提供单独的辅助转换器以将主功率转换为辅助功率。在一些其他示例中，电力供应器212a、212b直接从墙壁电源插座接收转换后的辅助功率输出。电力供应器212a、212b可以采用任何合适的功率转换系统或机构来产生和供应焊接功率和辅助功率。
电力供应器212a，212b包括控制器612以控制电力供应器212a，212b的操作。电力供应器212a、212b还包括用户接口614。控制器612接收来自用户接口614的输入，通过该用户接口，用户可以选择过程和/或输入期望的参数(例如，电压、电流、特定的脉冲式或非脉冲式焊接方案及诸如此类)。用户接口614可以使用任何输入设备来接收输入，诸如经由小键盘、键盘、按钮、触摸屏、语音激活系统、无线设备等。此外，控制器612基于用户的输入以及基于其他当前操作参数来控制操作参数。具体地，用户接口614可以包括显示器616以便向操作者呈现、示出或指示信息。控制器612还可以包括接口电路，以便将数据传送到系统中的其它装置，例如焊丝进给机。例如，在一些情况下，电力供应器212a、212b与焊接系统内的其它焊接装置无线通信。此外，在一些情况下，电力供应器212a、212b使用有线连接与其它焊接装置通信，例如通过使用网络接口控制器(NIC)经由网络(例如，以太网、10BASE2、10BASE-T、100BASE-TX等)而传送数据。在图6的示例中，控制器612经由通信收发器618通过焊接电路而与焊丝进给机通信。
控制器612包括至少一个控制器或处理器620，其控制焊接电力供应器602的操作。控制器612接收并处理与系统的性能和需求相关联的多个输入。处理器620可以包括一个或多个微处理器(例如一个或多个“通用”微处理器)、一个或多个专用微处理器和/或ASIC，和/或任何其它类型的处理设备。例如，处理器620可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)。
示例性控制器612包括一个或多个存储装置623和一个或多个存储器装置624。存储装置623(例如，非易失性存储装置)可以包括ROM，快闪存储器，硬盘驱动器和/或任何其它合适的光学存储介质、磁性存储介质和/或固态存储介质，和/或其组合。存储装置623存储数据(例如，对应于焊接应用的数据)、指令(例如，执行焊接过程的软件或固件)和/或任何其它适当的数据。用于焊接应用的存储数据的示例包括焊炬的姿态(例如，取向)、接触末端和工件之间的距离、电压、电流、焊接装置设置及诸如此类。
存储器装置624可以包括易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM))。存储器装置624和/或存储装置623可以存储各种信息且可以用于各种目的。例如，存储器装置624和/或存储装置623可以存储处理器可执行指令625(例如，固件或软件)以供处理器620执行。此外，用于各种焊接过程的一个或多个控制方案以及相关联的设置和参数可以与代码一起存储在存储装置623和/或存储器装置624中，所述代码被配置成在操作期间提供特定输出(例如，启动焊丝进给，启用气流，捕获焊接数据，检测短路参数，确定飞溅量)。
在一些示例中，焊接电力从功率转换器610流过焊接电缆626。示例性焊接电缆626可在电力供应器212a、212b中的每一个处从焊接螺柱附接和拆卸(例如，以使得在磨损或损坏的情况下能够容易地更换焊接电缆626)。此外，在一些示例中，焊接数据用焊接电缆626来提供，以便焊接功率和焊接数据一起通过焊接电缆626来提供和传输。通信收发器618通信地耦合到焊接电缆626以通过焊接电缆626传送(例如，发送/接收)数据。通信收发器618可以基于各种类型的电力线通信方法和技术来实现。例如，通信收发器618可以利用IEEE标准P1901.2来通过焊接电缆626提供数据通信。以此方式，焊接电缆626可以用于从电力供应器212a、212b向焊丝进给机和焊炬108提供焊接电力。附加地或可替代地，焊接电缆626可以用于向焊丝进给机和焊炬108发送数据通信和/或从焊丝进给机和焊炬108接收数据通信。通信收发器618例如经由电缆数据耦合器627而通信地耦合到焊接电缆626以表征焊接电缆626，如下文更详细描述。电缆数据耦合器627可以是例如电压或电流传感器。
在一些示例中，电力供应器212a、212b包括或被实施在焊丝进给机中。
示例性通信收发器618包括接收机电路621和发射机电路622。通常，接收机电路621通过焊接电缆626接收由焊丝进给机发送的数据，并且发射机电路622经由焊接电缆626向焊丝进给机发送数据。如下面更详细描述的，通信收发器618允许从焊丝进给机的位置远程配置电力供应器212a、212b和/或允许使用由焊丝进给机发送的焊接电压反馈信息而通过电力供应器212a、212b补偿焊接电压。在一些示例中，当焊接电流正在流过焊接电路时(例如，在焊接型操作期间)和/或在焊接电流已经停止流过焊接电路之后(例如，在焊接型操作之后)，接收机电路621经由焊接电路而接收通信。这种通信的示例包括当焊接电流正在流过焊接电路时在远离电力供应器212a、212b(例如，焊丝进给机)的装置处测量的焊接电压反馈信息。
在美国专利第9,012,807号中描述了通信收发器618的示例性实施方式。美国专利第9,012,807号的全部内容通过引用并入本文中。然而，可以使用通信收发器618的其它实施方式。
在一些实例中，根据焊接应用，气体供应器628提供保护气体，例如氩气、氦气、二氧化碳及诸如此类。保护气体流向阀630，阀630控制气体的流动，并且如果需要，可以选择阀以允许调整或调节提供给焊接应用的气体量。阀630可以由控制器612打开、关闭或以其他方式操作，以允许、禁止或控制通过阀630的气流(例如，保护气体)。保护气体离开阀630并通过电缆632(在一些实施方式中，电缆632可以与焊接功率输出一起封装)流向焊丝进给机，该焊丝进给机向焊接应用提供保护气体。在一些示例中，电力供应器212a、212b不包括气体供应器628、阀630和/或电缆632。
在某些方面，焊炬可以用于电阻预热应用，其中在预热段之后没有电弧。
本文中描述的一些元件被明确地标识为可选的，而其它元件没有以这种方式被标识。即使没有如此标识，也将注意到，在一些实施例中，这些其他元件中的一些不旨在被解释为必要的，并且将被本领域技术人员理解为是可选的。
尽管本公开涉及某些实施方式，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。例如，可以组合、划分、重新排列或以其他方式修改所公开示例的系统、框或其他部件。因此，本公开不限于所公开的特定实施方式。相反，本公开将包括字面上和依据等同原则落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种减少焊丝中的脱落的系统，包括：
焊丝推进辊，所述焊丝推进辊配置成将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬推进，其中所述焊丝推进辊沿着所述焊丝的推进路径位于所述焊炬之前；以及
焊丝矫直器，所述焊丝矫直器配置成通过向在所述焊丝供应器与所述焊炬之间的所述焊丝施加热量来减少所述焊丝中的脱落，所述焊丝矫直器包括：
被操作为第一电触头的所述焊丝推进辊；
第二电触头，所述第二电触头沿着所述焊丝的所述推进路径位于所述焊炬处或所述焊炬之前；以及
电力供应器，所述电力供应器联接到所述第一电触头和所述第二电触头并且配置成向所述第一电触头和所述第二电触头提供电流以对所述焊丝进行电阻加热。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝供应器与所述焊丝推进辊之间的所述焊丝施加所述热量。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括电极预热控制电路，所述电极预热控制电路配置成基于所述焊丝的移动速度来控制所述电力供应器输出所述电流。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置成基于所述焊丝的成分或所述焊丝的直径中的至少一个来控制所述电力供应器输出所述电流。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包括焊接电流输入，所述电力供应器配置成转换来自所述焊接电流输入的功率以向所述第一电触头和所述第二电触头提供所述电流。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝推进辊与所述焊炬之间的所述焊丝施加所述热量。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述焊丝推进辊与所述焊丝供应器在同一壳体中。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述焊丝推进辊在被配置为将所述焊丝推向所述焊炬的焊丝进给机中。
9.一种减少焊丝中的脱落的系统，包括：
焊丝推进辊，所述焊丝推进辊配置成将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬推进；
焊丝矫直器，所述焊丝矫直器配置成通过经由第一接触点并且经由第二接触点向在所述焊丝供应器与所述焊炬之间的所述焊丝施加热量来减少所述焊丝中的脱落，所述第一接触点沿着所述焊丝的推进路径位于所述焊炬之前，所述第二接触点沿着所述焊丝的所述推进路径位于所述焊炬处或所述焊炬之前；
焊丝移动传感器，所述焊丝移动传感器配置为确定所述焊丝是否正在移动；以及
电极预热控制电路，所述电极预热控制电路配置为以下中的至少一者：
当所述焊丝移动传感器确定所述焊丝正在移动时，启用所述焊丝矫直器以向所述焊丝施加热量；或者
当所述焊丝移动传感器确定所述焊丝没有在移动时，禁用所述焊丝矫直器以防止向所述焊丝施加热量。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝供应器与所述焊丝推进辊之间的所述焊丝施加所述热量。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝推进辊与所述焊炬之间的所述焊丝施加所述热量。
12.一种减少焊丝中的脱落的系统，包括
焊丝推进辊，所述焊丝推进辊配置成将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬推进；
焊丝矫直器，所述焊丝矫直器配置成通过经由第一接触点并且经由第二接触点向在所述焊丝供应器与所述焊炬之间的所述焊丝施加热量来减少所述焊丝中的脱落，所述第一接触点沿着所述焊丝的推进路径位于所述焊炬之前，所述第二接触点沿着所述焊丝的所述推进路径位于所述焊炬处或所述焊炬之前；以及
屏蔽室，所述屏蔽室配置成在所述焊丝的正在由所述焊丝矫直器加热的部分附近提供保护气体。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝供应器与所述焊丝推进辊之间的所述焊丝施加所述热量。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述焊丝矫直器被配置成向在所述焊丝推进辊与所述焊炬之间的所述焊丝施加所述热量。
15.一种减少焊丝中的脱落的方法，包括：
使用焊丝推进辊将焊丝从焊丝供应器朝向焊炬进给；以及
所述方法的特征在于经由第一接触点并且经由第二接触点向在所述焊丝供应器与所述焊炬之间的所述焊丝施加热量以减少所述焊丝中的脱落而无需机械地矫直所述焊丝，所述第一接触点沿着所述焊丝的推进路径位于所述焊炬之前，所述第二接触点沿着所述焊丝的所述推进路径位于所述焊炬处或所述焊炬之前。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述施加热量包括将所述热量施加到所述焊丝的位于所述焊丝供应器和所述焊丝推进辊之间的部分上。
17.如权利要求15所述的方法，其中向所述焊丝施加热量包括将电流传导通过所述焊丝和电力供应器以及两个或更多个接触点。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：
基于确定所述焊丝是否正在相对于所述两个或更多个接触点移动来控制所述电流。
19.如权利要求18所述的方法，其中对所述电流的控制包括响应于确定所述焊丝没有在移动或正在以小于阈值速度移动而停止所述电流。
20.如权利要求17所述的方法，其中向所述焊丝施加热量包括基于焊丝直径或焊丝成分中的至少一个来控制所述电流。
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