CN1919516B

CN1919516B - 用于电弧焊接系统的焊炬

Info

Publication number: CN1919516B
Application number: CN2006101218396A
Authority: CN
Inventors: 杰弗里·L.·卡奇莱恩
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: US11179792B2; CN1919516A; US20150328710A1; US20130200056A1; EP1757397A1; US20070051711A1; US20130200058A1; US20190168329A1; US10245672B2; US8431862B2

Abstract

一种用于连接到电弧焊接系统的焊炬，所述系统具有送丝装置、电源和电源的焊接程序控制器。焊炬连接到焊枪的前端，所述焊枪包括具有连接器的第一唯一元件的后端。焊接系统具有与第一元件匹配的连接器的第二元件。焊枪具有从焊炬延伸到第一元件的通信信道，以通过连接器传送数据到焊接系统。焊炬包括具有标识代码的存储器，该标识代码在通信信道上输出到第一元件，并且该系统包括与第二元件连接并响应所选择的标识代码的解码器电路。

Description

用于电弧焊接系统的焊炬

技术领域

本发明涉及电弧焊接，更具体地涉及为增加在焊炬与适合容纳焊炬的电弧焊接系统之间的信息传送而特别设计的独特焊炬。

背景技术

本发明包括与电弧焊接系统一起使用的独特焊炬的设计，其中该焊炬具有与焊接系统通信的特殊功能，并且该系统适合容纳该焊炬。在Friedl6,315,186中，特别设计的焊炬包括在焊炬本身上的输入装置和显示装置，从而使用专用线路将数据从焊炬传送到与焊炬一起使用的电弧焊接系统。系统能够识别焊炬并改变焊接系统执行的焊接工艺的参数。在焊炬本身上改变参数，并且通过单通信线路传送，以设置和选择用于焊接系统的参数。所谓的新颖之处是单通信线路，而不是传送的数据或系统对于该数据响应的细节。由于其背景技术以及对具有输入装置的焊炬以及装在焊炬上的显示装置的描述，这个专利在此作为参考文献来引用。类似地，Kaufman 6,855,914也作为参考文献引用。焊接系统识别焊炬的阻抗，以确定与焊接系统连接的焊炬类型。与系统连接的焊炬类型的识别用于设置参数，例如驱动焊丝通过焊枪或焊炬到焊接操作的马达速度。此背景专利利用系统本身确定焊炬类型，并且不使用焊炬作为多用途信息的来源来控制焊接系统的焊接程序。这两个专利包括本发明指向的背景，并且仅仅揭示了焊炬和焊接系统之间的简单通信。

发明内容

在焊接工业中，术语“焊枪”在焊接工业中用于描述称作“缆索(cable)”的延伸的、可弯曲的装置，其包括具有可连接到包括送丝装置和具有控制器的电源的类型的焊接系统的后端的绝缘管。“焊枪”的前端具有焊炬以执行焊接操作。术语“焊炬”和“焊枪”通常可互换地用于表示焊接头或者整个单元。在本说明书中将焊接头称为“焊炬”。

依照本发明，修改并且特别设计在焊枪未端的焊炬，以与同样为容纳特定类型焊炬而设计的焊接系统进行通信。因此，焊炬具有特别的设计，并且焊接系统具有输入端结构或插座，其与焊接系统中的特定结构和元件通信，以识别特定焊炬并且从焊炬接收数字格式的信息。因此，在本发明的一个特征中，焊炬包括具有唯一数字标识代码的内部寄存器或存储器或其他装置以传送其标识至特别设计的焊接系统。通过(a)允许焊炬识别其唯一特征和/或其标识，以及(b)从焊炬通过数字通道传送数据到焊接系统，使得几个独特的功能成为可能。为了增强焊接操作的总体效率，并且提高质量控制和焊炬本身的清查要求，特定焊炬和改进的焊接系统构成有利于两部件之间的通信的成对部件。

依照本发明的一个方面，焊炬连接于电弧焊接系统，所述系统包括具有馈送马达的送丝装置、电源以及用于电源和送丝装置的焊接程序控制器，以产生所选择的焊接程序。焊炬具有存储对于焊炬唯一的标识代码的存储装置，和用于以输出数字格式标识代码的传输线路或信道。带有具有独特针脚图案的插头和插座的独特插座允许焊炬通过延伸的管或焊枪连接到焊接系统。焊炬通过独特插座连接的焊接系统具有带有输入端的焊炬监控装置，当焊炬连接到系统时该输入端与传输线路或信道相连接。该监控装置具有输入解码器电路，以识别焊炬并且激活适合识别的特定焊炬的监控程序。在本发明的该方面，监控装置包括至少一个累加器，用于基于所选择的焊接参数或参数的组合合计第一焊炬使用系数。一电路用于当特定焊炬连接到焊接系统的输入端时起动累加器。累加器具有代表主要参数的总和的输出信号。通过连接特定焊炬选择的程序产生或输出对于所监控的使用系数的限值。比较器网络具有作为累加器输出信号的第一输入和作为限值的第二输入，该限值来自由连接焊接系统的实际焊炬确定的所选择的程序。当累加器的输出达到来自所选择的程序的限值时，比较器网络产生动作信号。这样，焊炬连接到焊接系统，并且基于与特定焊炬一致的所选择的程序运行监控器。当所监控的焊炬使用系数达到给定值时，产生动作信号。动作信号表示要采取的校正动作，例如改变焊枪的衬垫，改变焊炬的接触末端或更换并且/或者刷新整个焊炬。因此，无论何时给定焊炬连接到焊接系统，监控器测量一个或多个使用系数。存储使用系数直到特定的唯一焊炬的下次使用。最终，在相同焊炬的单个应用或后续使用中，焊炬将传送使用系数限值以标识要采取的动作，例如特定焊炬的维修。依照本发明的一个方面，使用系数的状态可以通过硬件线路或以太网通信网络在监控器上或在远端位置显示。因此，无论何时焊炬应用于焊接系统，焊接系统读取标识代码，并且起动监控器以累加对于特定的、唯一焊炬的使用系数。

依照本发明的另一方面，具有存储于存储器或寄存器中的唯一标识代码的焊炬也可以包括在焊炬本身上的人工操作的输入装置，以产生具有标识特定焊接程序的数字数据的输出信号。通信信道从焊炬导出数据到控制器，其中一电路切换控制器的焊接程序。以这种方式，响应于来自焊炬的数字数据的输入设置电路将控制器的焊接程序设定为在焊炬处选择的特定焊接程序。在本发明的该实施例中，在焊炬处所选择的焊接程序是基于程序类型以及对于特定程序的焊丝直径和/或类型。因此，操作员在焊炬自身处在焊接程序类型和焊丝直径或类型之间索引焊炬。然后，焊炬将这种数据从焊炬传送到控制器的设置电路，从而设置控制器以执行在焊炬处所选择的程序。从而，将存储在焊炬中的标识代码用于选择监控器并监控焊炬的工作，而将焊炬本身用于设置控制器的特定焊接程序，所述控制器用于控制电源和/或送丝装置。

本发明该方面的目的是提供一种具有标识代码的焊炬，所述标识代码传输到焊接系统以起动监控器来保持关于焊炬的历史使用的信息。而且，焊炬具有程序选择器，所以操作员可以将程序数据转换成数字信息并且通过信息信道传送这种数据到焊接系统电源控制器的设置电路。因此，监控了单独的焊炬并且替代地使用焊炬控制焊接系统执行的实际焊接程序。

本发明的第二实施例中，焊炬不具有存储的标识代码，但是它具有直接连接于电源控制器的设置输入电路的通信线路或信道。因此，通过仅将具有前端焊炬的焊枪连接到焊接系统，建立了与控制器的通信信道。在本发明的该实施例中的焊接系统没有焊炬监控器，但具有带有输入设置电路的控制器，所述输入设置电路可以由具有设计为匹配焊接系统输入处的插座的特定输入通信线路或信道的焊枪操作。用具有匹配的插头和插座的特殊连接器将焊枪的后端连接到送丝装置。因此，在本发明的该第二实施例中，焊炬仅连接于电弧焊接系统。焊炬具有用于人工选择焊接程序的焊接参数的设置装置，和以数字格式传送所选择的参数到焊炬本身的线路。数字数据从焊炬中导向通过与包括焊枪的管共同延伸的通信线路。此线路从焊炬延伸到控制器，从而在控制器中设置来自焊炬的参数以执行焊接程序。设置装置可以与焊炬独立以调整参数值，例如送丝速度、电流和电压以及附件，例如气体的类型。将这些参数和附件人工载入设置装置，然后将该装置连接到焊炬的存储器。焊炬存储装置传送此信息到焊接系统中的控制器的输入设置电路。由于只有特定焊炬可以通过焊接系统的特定插座具有从存储参数的内部存储装置延伸的通信线路，特别设计的焊炬是必要的。在该概念的另一应用中，将标识代码载入设置装置，该标识代码可以按照上面指明的那样使用以在使用具有这种数据的焊炬时起动电路来接收数据。依照本发明的一个方面，设置装置是独立的单元，其仅引入设置参数和焊炬标识代码到存储器中，例如通过焊炬上的触摸存储器按钮。因此，当将焊炬连接到焊接系统时，数据载入到焊炬以随后使用。系统上的连接器中的通信端口允许了连接。此连接器对于来自焊炬的通信线路是唯一的，并且包括具有匹配的独特针脚图案的插头和插座。通过采用该第二实施例，其它运行特性可以引入到焊炬中。

在一个实施中，焊炬可以载入用于焊接程序的一组参数。因此，无论何时该焊炬连接到焊接系统，自动地设置了控制器以执行期望的焊接程序。此修改具有优点，其中焊炬上的转换机制在多组参数之间转换。然后，通过转换机制选择参数组并且连接到焊接系统。控制器自动地切换到期望的参数。另一实施包括个人参数设置装置或模块。焊接工具有自己的监控器。当他准备焊接时，他仅仅从他自己模块载入参数到焊炬中。从而将焊炬设置到适合于焊接工的参数。通过经由在可弯曲管或焊枪后端的特定连接器将焊炬连接到焊接系统，这样就载入这些个人参数到控制器中。

本发明的第三实施例涉及用于连接到如上所述的电弧焊接系统的焊炬。焊炬包括具有数字格式的唯一标识代码的寄存器，所以焊炬通过信道连接到由给定代码和/或多个代码激活的接口模块。激活接口的一个代码是连接到焊接系统的特定焊炬的唯一代码。接口具有设置焊接程序参数的输出。接口的输出通道传送数字数据到控制器，所述控制器具有用于存储作为电源控制参数的传输的数字数据的设置电路。因此，仅通过连接特定焊炬到焊接系统，就识别了焊炬，并且允许其激活接口模块。此模块设置焊接系统使用的控制器中的参数。焊炬的标识代码是在焊炬上的存储器或寄存器中，并且通过独特连接器导出到接口模块的ID端。对应存储在单个焊炬上的标识代码设置控制器。这种焊炬的另一方面是在焊炬本身上设置焊接参数。选择参数并且可选择地显示在焊炬上；但是，为改变存储在接口模块中的参数，也将它们发送到接口。这样，识别了焊炬并且激活接口以操作控制器。作为选择，通常调整焊炬本身以改变接口的输出参数。因此，正与焊接系统连接的焊炬激活接口以设置控制器到期望的参数，这些参数可能或可能不由焊接工在焊炬本身上人工改变。

依照本发明的第四实施例，提供了独特的焊炬设计，其中焊炬本身可以包括监控系统。焊炬中的第一传感器测量电弧电流的水平，并且焊炬中的第二传感器还测量给焊炬的送丝速度水平。将这些与时间相乘的测量结果累积以产生如同与第一实施例联系地说明的使用系数。与焊炬本身相连的存储器单元存储使用信号或多个信号，并且监控器读取使用信号。该监控器可以是接触存储器按钮的形式。将使用系数信息存储在焊炬上，并且从焊炬读取或显示在焊炬上。因此，可以查询焊炬以确定其经历了多少使用以及它是否能够用于后续的、长时间的焊接应用。通过本发明的该实施例，焊炬具有可直接或间接从焊炬读取的使用历史。这个知道焊炬的使用历史的能力对于清查控制非常有益。而且，它防止将焊炬置于它没有剩余寿命来完成的工作中。

本发明的第五实施例是具有存储在焊炬本身中的唯一标识代码的焊炬。该代码用于包括用于控制焊接参数(例如电流和/或电压)的闭合回路电路以及用于产生特定焊接程序的网络的控制器。具有存储在焊炬中的唯一标识代码的焊炬产生输出信号，由焊接系统将其解码用于识别。正确代码的接收产生网络起动信号。这可以通过连接从焊炬到焊接系统运送唯一标识代码的线路来实现。通过连接新型焊炬，正确焊炬的解码的标识产生网络起动信号。此信号激活网络并且将控制器转换到特定焊接程序。这样，为控制器的给定特定工作而设计的特定焊炬是可以激活特定替代焊接程序的唯一类型的焊炬。本发明的该实施例确保了，当焊接系统执行特定焊接程序时使用特定的焊炬。

对于焊接系统的焊炬的这些和其它设计是后面将会更详细说明的本发明的方面。原始权利要求在此作为参考文献引用作为公开。

本发明的主要目的是提供用于电弧焊接应用的焊炬，其中焊炬与焊接系统协调一致。当焊炬连接到系统时，焊炬与焊接系统通信以利于准确监控焊炬和/或使用特定焊炬的特定焊接。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的焊炬，其中焊炬具有存储的数字标识代码，其为了清查和维护而指示特定焊炬本身，或者为了协调焊炬与焊接系统的工作和/或修改焊接系统执行的焊接程序而指示焊炬的类型。与焊接系统通信以实现不同操作和功能的新型焊炬的运用是本发明的总体目的。

本发明的又一目的是提供一种如上所述的焊炬，该焊炬传送标识代码以起动与每个单独焊炬相联系的监控器。为了焊炬的后续清查和/或维护，监控器基于焊炬的工作存储信息。而且，带有存储的标识代码的这种焊炬具有与焊炬连接的特定焊接系统要求的、以及用于执行期望的焊接程序的期望的特性。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的焊炬，该焊炬从焊炬到焊接系统传送数字信息。此信息仅可由专门的焊接工读取，所述焊接工具有包括具有匹配的针脚图案的插座和端口的输入连接器。连接器允许系统接收并且处理从焊炬传送的数字信息。

本发明的再一目的是提供一种如上所述的焊炬，其中焊炬包括监控器或安装在焊炬上的监控装置，以基于使用系数记录并存储特定焊炬的历史，从而具有很少寿命的焊炬不会用于要求长期运行的应用中。因此，本发明避免焊炬历史和意图使用焊炬的应用之间的不匹配。

本发明的再一目的是提供一种如上所述的焊炬，其中通过在电源控制器或其它中的参数的设置，焊炬用于激活独特的特定设计的焊接系统。

本发明的又一目的是提供一种焊炬，其载入期望的焊接参数，从而当焊炬连接到焊接系统时，系统由焊炬规划。这些载入的参数可以调整，并且由焊炬携带。

本发明的再一目的是提供一种焊炬，其可以由操作者使用个性化设置单元或模块编程，从而当操作者对于给定焊接程序准备使用焊炬(任何焊炬)时，他仅装载焊炬。

将下面的说明结合附图，这些和其它目的以及优点会更明显。

附图说明

图1是说明本发明第一实施例的示意性的、结合的接线图和结构图。

图2是说明图1所示的实施例中采用的特定结构的示意图。

图3和图4是说明用于将标识代码载入图1和图2所示的焊炬中的典型技术的框图。

图5是说明本发明第二实施例的示意性的、结合的接线图和结构图。

图6是说明本发明第三实施例的示意性的、结合的接线图和结构图。

图7是说明本发明第四实施例的示意性的、结合的接线图和结构图。

图8是说明本发明第五实施例的示意性的、结合的接线图和结构图。

具体实施方式

在电弧焊接应用中，焊炬位于称作“焊枪”的延伸的可弯曲管的前部，该管通过插头/插座连接到焊接系统。这种系统通常包括送丝装置和具有控制器的电源，以操作电源和/或送丝装置用具有期望的电压和电流特性的期望的送丝速度移动焊丝通过焊枪和焊炬到达焊接操作，以进行由控制器的设置指示的特定焊接程序。本发明包括新型焊炬，其中每个焊炬与改进的焊接系统结合，这些系统容纳焊炬并且以部件的新组合与焊炬通信。这些焊炬/焊接系统组合通过运用焊炬提供的信息促进焊接操作。本发明的焊炬都有不同于在焊接工业中通常使用的一般焊炬的特殊设计。

本发明的第一实施示于图1和图2中，其中特殊设计的焊炬T具有图示为帚柄型把手10的把手，具有向外伸出的、以下部管口14结束的鹅颈形部件12，通过该部件将焊丝W推向工件WP以执行焊丝W和工件WP之间的焊接程序。如同在焊接工业中的通常情况，焊接系统A与焊炬T通信，并且包括具有焊丝22的供应的送丝装置20，该焊丝22由馈送卷轴24拉出，以由在微处理器32控制下的马达30确定的送丝速度驱动馈送卷轴24。微处理器通过通常与送丝装置20连接并且具有未示出的内部微处理器控制芯片的控制引线34接收送丝速度指令。为提供用于焊接操作的电流，系统A包括具有控制器42的电源40，控制器42具有用于控制电源的操作的输出引线44，和用于控制送丝装置20的操作的引线46。控制器本身可以在引线34上提供信息以设置马达30的速度，从而依照系统A执行的特定焊接操作的需要使用期望的送丝速度。焊炬T连接于延伸的、可弯曲的缆索或焊枪G的前端，缆索或焊枪G具有外护套覆盖的专用的引线60、62，这构成本发明的独特结构。焊枪G也容纳移动的焊丝W和电力引线70，如同在焊接工业中常见的那样。延伸的焊枪G的后端通过特殊的连接器80a、80b连接系统A以接收特别的专用的引线60、62。连接器是带有插头和插座的一个单元，其中插头和插座具有匹配的针脚图案。焊枪也具有触发引线以起动焊接操作。当然，如果焊接操作不是自我屏蔽的，焊枪也提供用于要在焊接操作中提供的屏蔽气体的气体通道。如目前所述，除了专用的引线60、62和特别的组合的连接器80a、80b之外，焊炬T和系统A是标准的焊接元件，特别的组合的连接器80a、80b用于接纳不仅携带了焊丝W、电力引线70和气体导管，而且携带了专用的引线60、62的焊枪G的后端。在操作中，控制器42操作送丝装置20和电源40，以当执行指定的焊接程序时驱动焊丝W通过焊炬T。此程序具有特定参数，例如由控制器42的设置指示的电流电压和送丝速度。本发明包含于此标准结构中。

依照本发明，焊炬T包括用于存储标识代码的内部存储器或存储寄存器100。该代码表示了特定的唯一焊炬T。通过按压传送按钮102，在存储器或寄存器100中的唯一焊炬特定数字代码通过专用的引线60传送到组合的连接器的部分80a。此连接器是在用于监控唯一焊炬T的操作的监控器M的输入处。监控器M包括数字处理装置，例如DSP或微处理器，以在通过输入110和112从控制器42中收到数字数据以后执行在下文中说明的功能。输入110从送丝装置20中读取并且取回适当的数据，而输入112从控制器42中读取并且取回适当的数据。此数据由监控器M处理以产生关于焊炬T的操作的信息。焊炬信息用于与特定的唯一焊炬T相关的维修和清查目的。监控器M具有与连接器部分80a的输入连接的内部数字解码器130。解码器在引线130a上输出与连接器部分80a连接的特定焊炬T的标识。此信息通常与特定焊炬相关。它由引线130a传送到选择表例行程序或程序132，从而在输出引线134上的数据确定唯一的特定焊炬T。此信息由引线134a传送到存储多个程序的查找表120，其中每个程序包括对于用作特定的唯一焊炬T的普通类型焊炬的限值。为保证只有该类型的焊炬能够与马达M通信，引线60与设置到能够激活监控器M的一系列不同类型焊炬的密码电路140通信。程序142提供这种类型的特定焊炬T，从而传送到标识数字解码器130的引线60上的信息是焊炬T的标识和焊炬的特定类型。如图3所示，焊炬类型的该密码可以在寄存器100处提供。监控器M得到特定焊炬T和具有存储在查找表120中的值的类型的信息。监控器M也包括通过引线152连接到输入解码器电路130以获得特定焊炬的标识的内部存储器150。从而，存储器150存储特定于唯一的焊炬T的信息。存储器150将来自存储器100的标识代码写到寄存器中并且对于特定的焊炬累积由监控器M发展的信息。存储器150具有I/O引线154以输入并存储与特定的唯一焊炬T相关的信息，并且输出与输入解码电路130识别的特定焊炬T相关的该存储的信息。在I/O引线154上输出特定焊炬的存储数据。当焊炬T是新焊炬或经过刷新并因而要求清除在存储器150中已有的存储信息时，由具有输出引线160a的门160表示的程序重置存储器。引线160a上的重置逻辑对于由引线152上的数字数据识别的特定焊炬重置存储器150。门160具有来自解码器164的第一输入引线162，该解码器用于解码引线140a上的数字信息并且在输入162上对于与连接器部分80a连接的特定焊炬T提供逻辑1。到门160的另一个输入是引线170上来自重置程序172的逻辑。当新的或刷新过的焊炬T在图1所示的组合中首次使用时，程序在引线170上产生逻辑1。因此，引线154上的信息是对于特定焊炬T的累积信息。当使用新的焊炬时，引线160a上的重置信号对于新焊炬重置存储器150。然后监控器M监控新的唯一焊炬T的运行。

监控器M具有用于监控由出现在引线152上的数字数据标识的每个特定焊炬T的运行的内部程序。来自输入代码的类型焊炬激活引线130a，以选择存储在查找表120中的程序。多种程序结构可以用于监控焊炬T的不同状态；但是，如图1所示，在本发明的此第一实施例中，通信引线154读取对于由引线152识别的焊炬的累积的存储值并且将增加写到这些存储值。对于唯一焊炬T的历史数据的更新程序通过对于与由密码装置140选择的焊炬类型相联系的不同参数输出特定限值来获得。这些限值从查找表120中输出到引线200上，并且对于限值选择引线200a、200b、200c和200n，由未示出的输出电路隔离。这些引线上的数据分别控制比较器网络210、212、214和216。因此，比较器网络监控来自查找表120的、与焊炬的特定类型相联系的特定限值，并且这些限值用于对于由引线152上的数据标识的特定焊炬T的马达M的输出程序P。比较器网络210-216分别具有相联系的数字累加器220、222、224和226。实际上，对于实现本发明的第一实施例要使用至少一个累加器和比较器；但是，优选地使用多个比较器和累加器，从而可以同时监控焊炬的许多历史和操作特性。累加器是通过由参数和/或事件驱动的输入230、232、234和236分别驱动的。因此，输出引线240、242、244和246上的动作信号指示何时因为与比较器相联系的累加器超过从查找表120中输出限值从而相联系的比较器改变逻辑。引线240、242、244和246上的动作信号逻辑分别激活动作标识寄存器250、252、254和256。这些动作寄存器的状态显示在优选地位于远程控制台的相联系显示装置250a、252a、254a和256a；然而，它们可以与焊接系统相联系或者实际上显示在焊炬本身上。程序P的所有这些实现都是在本发明的第一实施例中。在所示的实施例中，将来自引线34上的幅度信号的送丝速度与时间相乘并且通过输入引线200a传送到比较器210。因此，当累积的送丝速度和时间乘积达到出现在引线200a上的来自查找表120的给定水平，引线240上的逻辑信号改变状态并且记录动作，在此例中该动作是“更换末端(tip)”动作。因此，送给焊炬的焊丝量用于确定何时应更换焊炬的接触末端。类似地，引线262也将引线240上的逻辑传送到动作标识寄存器260。该动作寄存器指示应更换焊炬。该动作由显示装置260a显示。实际上，当已经驱动特定量的焊丝通过焊炬T时，使用引线240或引线262确定要采取的动作。按照采用的特定动作识别信号，更换末端或者更换焊炬。无论何时起动马达30，在累加器222中记录该事件。特定数量的起动事件表示何时应更换末端。当达到该数量时，切换引线242上的逻辑以显示对于焊炬T的更换末端动作请求。在某些情况下，测量马达30的电流是有益的。增加的马达电流通常是由在延伸的焊枪G中的衬垫摩擦(1iner friction)引起的。衬垫摩擦是由比较器网络214控制的特性。记录马达30电流的增加。当电流达到特定水平时，引线244上的逻辑改变。在此实例中，仅仅记录了累加器224。当马达30的电流达到如同发现的对于特定类型焊炬T从查找表中输出的特定水平时，引线244上的逻辑切换。这说明应更换焊炬T的衬垫。这是动作寄存器254的消息。因此，由监控器M监控的焊炬T的参数可以或者是算术量或者是累积的水平。本发明对于参数的一般应用由最后的例子说明。比较器网络216由与焊炬T的应用相关的任何参数“n”来激活的。将参数n的累积量与对于引线200n上的参数n的水平或值比较。这个一般参数可以是电流乘以时间，以指示由唯一的焊炬T处理的能量的量。其它参数也是在本发明的意图和范围中。图1中所示的参数和事件仅仅表示此时预期在实际应用中的焊炬T的历史信息的性质和类型。无论何时焊炬T连接到焊接系统A，来自I/O引线154的输出将所有累加器更新至对于特定焊炬存储在存储器150中的值。存储器150在程序P中对于每一参数和事件保持焊炬T的历史。如前所述，当焊炬经过刷新或插入具有相同标识数字的新焊炬时，由门160表示的程序重置存储器150。

依照本发明的一个方面，马达M也提供寿命计量仪300，其确定焊炬T在更换之前的剩余预期寿命。寿命计量仪300包括寄存器302，其通过感应累加器之一的输出从100％减少到0％。如图所示，引线304读取累加器220，以及对于送丝速度和时间的乘积的限值。该值在引线306上出现。寄存器302的输出指示特定焊炬T的剩余寿命量。这个寿命百分比由装置308显示或者为未来在清查管理中的使用而记录在焊炬T上或者与焊炬T相关的记录。程序P可以采用其它形式；然而，如同所述，计算机程序是本发明第一实施例的优选实施。

依照焊炬T的另一方面，它具有独立和独特的功能，其中焊炬连接到焊接系统A以在专用的引线62上提供参数。在焊炬T中选择数字格式的参数并且由引线62传送到控制器42的设置电路50。在焊炬T的该独立和独特的功能中，焊炬是系统A的配套。通信引线62从焊炬T前端经由延伸的焊枪G到连接器部分80b处的后端。由于系统A具有连接器部分80b的插座部件，它可以通过专用的引线62与焊炬T通信。该引线传送由控制器42使用的参数以使得期望的选择的焊接程序由来自焊炬T的信息确定。依照第一实施例的该特征，如图1和2所示的构造焊炬T。如图2最佳所示，索引装置320通过引线320a上的索引指令前进通过菜单322。菜单在要进行的程序和要使用的焊丝直径或类型之间进行索引。依照菜单322上的索引位置，通过引线332的信号响应于期望的程序并且从菜单322中提供焊丝直径和/或类型。该数据信号与可编程设置电路或存储器330通信。该设置电路或存储器通过引线334输出例如电流、电压和送丝速度的参数到指定的通信信道62。这样，将在焊炬上所选的参数传送到输入设置电路50。因此，在焊接程序中通过产生控制器42所用的参数修改了焊炬T以设置焊接程序焊丝尺寸和/或焊丝类型。这是与焊炬T相联系的独立和独特的特性。依照此特征，焊炬具有人工设置装置或储存存储器330。该装置存储如同由菜单332的索引位置所提供的对于给定焊接程序的焊接参数。引线334以数字格式将所选择的存储的参数从装置330传送到引线62，以将存储的参数从焊炬传送到控制器42。该结构通过电路50设置参数到控制器42的处理单元中。因此，控制器使用存储在焊炬T中的参数以执行期望的焊接程序。相同的焊炬在通过监控器M与控制器通信的寄存器100中具有标识代码。实际上，菜单322和菜单索引器320是焊炬的部件；但是，它们可以从焊炬分离。

如图1所示，密码装置140将对于通过连接器80a、80b附加到系统A的焊炬的类别或类型的密码加到识别代码上。在图3中，该焊炬类型代码通过传送装置342从密码装置340载入到标识寄存器100。类似地，寄存器100a可以是在制造厂进行载入的只读存储器，并且从引线60读取以设置监控器M的解码器130。制造商也可以在只读存储器100a中载入具有焊炬标识代码的类型代码。代码读/写寄存器100和只读存储器100a的这两个变化如图3和4所示。这些图代表了用于将焊炬代码和类型代码载入到只读存储器100a的数据存储装置中以用于从焊炬T到系统A的通信的不同方案。图1和2所示第一实施例中的其它小变化以及关于参数到系统A的传送的修改，可以在不偏离本发明第一实施例的预定精神和范围的情况下做出。

本发明涉及将特殊设计的焊炬与特殊构造的焊接系统连接从而在焊炬和系统之间发生通信以增强通过操作焊接系统完成的焊接程序的整体效率和控制。在图5中，说明了本发明的第二实施例。这是优选实施例。唯一的焊炬T1具有用于人工选择用于焊接程序的焊接参数的设置装置。引线472以数字格式传送选择的参数到焊炬T1。引线414以数字格式从焊炬T1传送焊炬存储的参数到控制器460，由此控制器使用焊炬存储的参数来执行程序。为实现此目的，包括焊炬T1的焊枪G1的后端包括具有与焊接系统上的配套适配器424匹配的插头422的连接器420。因此，在焊炬T1和系统A1的关系使得焊炬可以控制焊接系统中使用的至少一些参数。这些参数通过选择器装置S在焊炬上人工地设置。

图5示出了本发明第二实施例的细节。焊炬T1具有把手400，该把手在具有末端管口404的鹅颈形部件402处终止。此焊炬是容纳电力引线412、焊丝410和通信引线或信道414的延伸的焊枪或缆索G1的前端。当然，当进行屏蔽气体焊接时，气体通过焊枪G1传送到焊炬T1。为保证将正确的焊炬连接到专用的焊接系统A1上，连接器420具有在焊枪G1后端的输入侧或插头422以及输出侧或插座424。该连接器用于焊枪G1和焊接系统A1之间相交处。输入422的插针或针脚图案与输出424的插针或针脚图案匹配。因此，连接了正确的焊炬和系统。从而有利于新型焊炬T1的性质和特性。按照某种标准实践，焊接系统A包括具有焊丝W的供给卷轴432的送丝装置430。馈送卷轴436牵引焊丝穿过绞盘434以将焊丝W以速度WFS推动通过焊枪G1到焊炬T1，速度WFS通过由微处理器依照图1所示的第一实施例所述控制的送丝马达438确定。接触器440为标准的并且包括螺旋管442以在按下把手400上的触发器(未示出)以闭合接触器440时激活接触器440。当然，当焊炬用于人工焊接操作时触发器引线穿过焊枪G1。用于例如以机器人来使用的自动焊接的起动器系统仅按照起动信号通过螺旋管442闭合接触器440。当闭合接触器440时，作为电力引线412的延伸的引线444从电源462连接到引线446。送丝装置430也包括可能有或可能没有代码起动前端的输入设置电路450，但确实具有作为通信引线414的延伸的输入452和作为连接到电源462的控制器460的引线的输出引线454。因此，来自电路450的引线454通过输入数字信息到控制器460来设置电源462的选择的参数或工作特性。电源462在引线446上输出焊接电流。对于执行在焊丝W和工件WP之间的所选焊接操作必需的参数存储在焊炬T1中。

依照本发明第二实施例，焊炬T1包括数字寄存器470，其具有写引线472以将数据信息从选择器装置或设置装置S中写入寄存器，和经由连接器470b连接到通信引线414的读取引线470a。装置可以是焊炬的部分或如图5所示的独立的单元。为了从焊炬T1通过引线414与控制器460通信，按钮480、482和484能够设置某些焊接参数，例如送丝电流和电压。而且，如果采用特定气体，调整按钮486以选择期望的气体，通常是CO₂和/或氩。可选择地，该按钮可以调整作为通过写引线472载入寄存器或存储器装置470的数字数据的气体流速。如果装置S是独立单元，它具有输出端472a，用于将信息传送到引线472。当使用焊炬T1时，通过按钮480、482、484和486人工调整设置装置或选择器装置S以提供对于系统A的焊接操作所期望的参数。示出了典型参数；然而，熟悉本领域的人员可以通过人工载入焊炬T1上的寄存器470来选择要控制的其它参数。在该第二实施例的某些实施中，装置S包括用于产生标识代码的按钮490，该标识代码也写入或载入到寄存器470以传送到设置电路450的前端。此代码标识焊炬类型，但不标识特定焊炬。通过使用该类型代码，设置电路450具有解码器前端，并且只在通过引线414从存储寄存器470中接收给定类型代码时激活。本发明的该第二实施例允许通过与焊炬一体地形成的单元S或者通过远离焊炬的独立单元S调整在焊炬上期望的焊接参数。在设置操作中远程单元通过读取引线472a与焊炬通信。

第二实施例提供单元性能。通过在寄存器470中存储参数，通过仅将焊炬连接焊接系统，焊炬T1会自动地将参数载入到控制器460中。为增强该性能，转换机制(toggle mechanism)474索引菜单存储装置476以改变存储在寄存器或存储器装置470中的参数。装置S可以是个人化的POD，由焊接工载入设计的参数组。因此，焊接工只选择焊炬并且通过引线472将他的参数载入。总是将焊炬T1设置为焊接工优选的状态。

通过使用本发明，可以将参数组载入任何焊炬，从而焊炬控制焊接程序。做为替换，存储的焊炬参数可以根据任何焊接程序按期望的进行改变。其它性能对于熟悉焊接领域的人员是显而易见的。

本发明的第三实施例如图6所示。这个实施例有些类似于图5所示的第二实施例，并且具有通用焊接系统，并涉及相同的输入设置电路450。焊炬T2的连接以所选择的参数激活了期望的焊接程序。为实现该目的，焊炬T2包括把手500，其具有向外伸出的、在管口504终止的鹅颈形部件502管口以执行焊丝W和工件WP之间的焊接操作。依照该实施例，焊枪的后端连接到具有存储输出部件512的接口模块510和输入标识电路514，以在收到出现在延伸通过焊枪，焊炬T2的引线516上的选择的代码时激活存储部件512。修改该焊枪以当焊炬连接到焊接系统时，通过引线516传送标识代码。因此，仅焊炬的连接使得输入部件514激活接口模块510以从部件512在引线518上输出数字数据。该数据在与图5所示设置电路相同的设置电路450中的改变参数。在优选实施例中，通过仅将引线516连接到模块激活接口510；但是，在实际实施中，引线516是焊炬T2和接口模块510之间的信道，并且从焊炬T2的寄存器520中接收数字数据代码。在一实施中该寄存器仅存储代码。数字格式的代码在寄存器520和输入标识电路514之间传送。在第三实施例的该实施中，因为从焊炬发出的代码由输入电路514识别，仅连接焊炬T2到焊接系统激活模块510。总之，在一实例中通过仅连接焊炬到焊接系统输入侧的接口激活部件512。如图所示，通过从连接的焊炬中读取特定代码的部件514来激活部件512。因此，在这些实例中使用的任何焊炬的代码一定具有特殊的连接器510a。在第二实例中，它一定也有能力传送可由接口510的解码器部件512识别的代码。

按照该第三实施例的另一方面，储存存储器寄存器520是读/写寄存器，所以转换参数转换机制522以选择期望的参数，例如在图5的装置S中所示的参数。这些参数在经过选择并存储到存储电路524中之后，通过写引线526从设置电路524中写入储存存储器或寄存器520中。依照另一方面，把手500包括寄存器530以在可视装置532上显示所选择的参数。该可视数据是基于通过写引线534从设置电路524接收的数据。

第三实施例采用存储用于焊接系统要执行的焊接程序的参数的接口模块510。模块510具有前端，以仅在前端从连接到模块前端的焊炬T2中接收所选择的输入代码时激活接口。焊炬T2在寄存器520中具有存储的标识代码，其中存储的代码与电路514的所选择的输入代码相匹配。通过从焊炬T2到电路514传送正确代码，激活模块510。作为又一方面，焊炬T2在焊炬上具有结构，该结构包括用于改变在模块510的部件512中存储的参数的装置。在简化版中，代码概念由仅通过连接焊炬来激活模块所取代。

图7中示出了本发明的第四实施例。如图5和6所示，焊炬T3连接到焊接系统A1，并且具有送丝装置430和电源462。焊炬T3包括具有鹅颈形部件552以及终端管口554的把手550，并且通过焊枪G3连接到系统A1，其中焊枪终止于具有输入插头562和出口插座564的连接器560。在本发明的其它实施例中使用该相同类型的连接器。插头和插座具有匹配的插针或针脚图案以为了焊炬和焊接系统之间正确协调而保证元件匹配。在该第四实施例中，焊炬T3包括第一传感器570以测量示为焊接电流的参数。第二传感器572测量注明为送丝速度的另一参数。这两个参数实际上对于定义本实施例的发明性特征是典型的。传感器与计时器574一致，从而输出引线580、582和584具有组合的参数和时间信号。乘法电路586将引线580上的电弧电流值与电流流过时间相乘，该电流流过时间基于如同引线584表示的对于计时器574的读取。因此，电路586在引线586a上的输出是电弧电流乘以电流流过焊炬T3的时间。类似地，乘法电路588将注明为送丝速度的第二参数与引线584上的时间相乘，因此，输出引线588a上的值是馈送通过焊炬T3的焊丝的累积量。因此，引线586a和588a上的信号大小说明了焊炬T3的使用系数测量。将这些使用系数测量信号在累加器590中累加，并由表示为接触存储器592的存储装置通过引线592a读取和重置。因此，对于两个使用相关状态累积的使用系数信号可以从存储和输出装置592中读取。存储和输出装置由监控器单元600查询，监控器单元600包括与来自累加器590的两个使用系数信号相联系的存储的水平。该结构类似于对于图1所示本发明说明和讨论的结构和功能。比较器网络602、604和606通过储存和存储装置592读取累加器590中累积的使用系数信号，以产生在装置610、612和614上显示的动作指令。这样，监控器单元600读取焊炬T3的使用系数信号并且显示对于该焊炬要采取的的动作。单元600可以安装在远程控制台或焊接操作台处。累加器590保持焊炬T3的使用标准的历史，直到选择性地重置累加器。重置是通过监控器单元600上的按钮620来实现的。当按压按钮620并如引线600a所示将单元600与累加器590连接时，对于特定的焊炬T3重置累加器590。这样，保持了焊炬T3的历史直到刷新或否则的话复原焊炬。焊炬T3具有传感器570、572以测量电流和送丝速度的水平。它也有计时器574和电路586或588，以组合这些测量的一个或者多个作为时间的乘积以得到一个或多个使用系数信号。存储单元592累积使用系数信号，所以对于给定的焊炬监控器单元600可以选择性地读取使用系数信号。

图8示意性说明了第五实施例。焊炬T4具有把手640，由焊枪G4连接到包括送丝装置650和电源660的焊接系统A4。电力引线652从电源660通过送丝装置650连接到焊枪G4中的电力引线664。依照标准控制器的标准应用来操作电源660。电弧电流662由电路664设置。类似地，电弧电压状态666由电路668设置。如上所述，电源660的控制器以及还有送丝装置650按照标准应用通过电流或电压反馈工作。为了说明焊炬T4的发明本质，电源660具有独立和独特的操作系统，示例为采用波形发生器670来处理来自模块672中存储的程序之一的选择的波形程序的系统。因此，电源具有标准操作程序和示例为包括波形发生器和用于使用波形发生器的其它相关公知元件的网络的第二控制配置。参见Fulmer 6,498,321，其作为参考文献引用。由引线674中的信号激活包括发生器670的网络。为产生用于从标准操作切换到特定网络操作的该信号，使用新型焊炬T4。把手640包括存储在读/写寄存器680中的标识码，其通过引线或信道682经由焊枪G4传送到焊接系统A4。对于引线682的焊接系统的输入是具有唯一的插头和匹配的插座的连接器684。相同的连接器示例为输入馈送器650处的连接器654。唯一的连接器684在引线或信道682上将编码的数字信息传送到图示为解码器690的焊接系统A4的输入侧。当解码器690接收到正确的信号时，引线674中的起动信号激活特定程序网络670。通过使用与焊接系统A4相连的焊炬T4，将电源660从标准控制操作转换到更高层次控制规程。因此，具有终止于焊炬T4的前端的焊枪G4连接到焊接系统A4。系统自动地切换到高技术控制规程。高层次规程的使用是由从网络670延伸的引线676指示的。如果该规程不活动，传送信号到电路678以对于电源660从高规程切换到正常工作。

上面描述了几个实施例。预期来自这些实施例的任一个的结构设置可以在其它实施例中使用从而产生新型焊炬以及与焊炬协调的焊接系统的独特设置，以传送信息并且控制焊接系统的工作。

Claims

1.一种包括焊炬(T)的电弧焊接系统，所述电弧焊接系统包括：具有馈送马达(30)的送丝装置(20)、电源(40)以及用于所述电源来产生所选择的焊接程序的焊接程序控制器(42)，所述焊炬具有用于存储对于所述焊炬唯一的标识代码的存储装置(100)、和用来以数字格式输出所述代码的传输线路(60)；

其中，所述焊接系统包括带有输入端的焊炬监控装置(M)，当所述焊炬连接到所述系统时，所述输入端连接到所述传输线路，所述监控装置具有输入解码电路(130)，以识别所述焊炬并激活适合所述焊炬的监控程序；

其中，所述监控装置(M)包括：至少一个累加器(220)，用于基于所选择的焊接参数合计第一焊炬使用系数；在将所述焊炬连接到所述端的情况下起动所述累加器的电路并且输出信号代表所述合计；通过所述焊炬的连接而选择的程序，以产生对于所述焊炬的所述使用系数的限值；以及比较器网络(210)，具有来自所述累加器输出信号(240)的第一输入(230)、第二输入、以及当所述至少一个累加器的所述输出达到所述限值时产生动作信号的输出，其中，所述第二输入是来自所述选择的程序的所述限值，

其中，所述标识代码传输到所述焊接系统以起动所述监控装置(M)来保持关于焊炬的历史使用的信息。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中控制所述至少一个累加器(220)的所述焊接参数是从包括焊丝使用、馈送马达起动、得到的馈送马达电流以及电流与时间的乘积的组中选择的参数。

3.根据权利要求2所述的电弧焊接系统，包括显示装置(250a)，用于在所述动作信号产生的情况下显示校正动作。

4.根据权利要求3所述的电弧焊接系统，其中所述校正动作是从包括更换接触末端、更换衬垫和重装或废弃所述焊炬的组中选择的动作。

5.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中所述监控装置(M)包括多个所述累加器(220、222、224、226)，其中每个累加器都与不同的焊接参数相联系。

6.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，包括用于选择性地重置至少一个所述累加器的电路。

7.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中所述焊炬包括在所述焊炬上的人工操作的输入装置，以产生具有标识焊接程序的数字数据的焊炬输出信号，所述控制器(42)具有用于切换所述控制器的所述焊接程序的控制电路，和输入设置电路，其响应所述数字数据来切换所述控制电路，以将所述控制器的所述焊接程序设置为由数字数据标识的焊接程序。

8.根据权利要求7所述的电弧焊接系统，其中所述由数字数据标识的焊接程序是基于程序类型和用于所述程序类型的焊丝的直径产生的。

9.根据权利要求7所述的电弧焊接系统，其中所述由数字数据标识的焊接程序是基于焊丝类型产生的。

10.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中所述焊炬包括在所述焊炬上的人工操作的输入装置，以产生具有标识焊接程序的数字数据的输出信号，所述控制器具有用于切换所述控制器的所述焊接程序的电路和输入设置电路，其响应所述数字数据以将所述控制器的所述焊接程序设置为由数字数据标识的焊接程序。

11.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中所述监控装置(M)包括寿命计量仪(300)，其具有作为所述累加器输出信号的第一输入、由来自通过连接所述焊炬选择的所述程序的值设定的第二输入、以及表示所述输出信号到通过连接所述焊炬选择的所述程序的值的百分比的第二输出信号。

12.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，包括寿命计量仪(300)，其具有作为所述累加器输出信号的第一输入、由所述焊炬的期望寿命值设定的第二输入、以及表示所述输出信号到所述寿命值的百分比的第二输出信号。

13.根据权利要求4所述的电弧焊接系统，包括操作的元件，以传送所述标识代码。

14.根据权利要求1所述的电弧焊接系统，其中所述标识代码包括标识所述焊炬类型的密码，并且所述输入解码电路(130)包括解码所述密码以激活由所述类型确定的监控程序的电路。