RU2593313C2 - Система и способ сварки с управлением электрической дугой, основанным на цифровой связи - Google Patents

Система и способ сварки с управлением электрической дугой, основанным на цифровой связи Download PDF

Info

Publication number
RU2593313C2
RU2593313C2 RU2014105582/02A RU2014105582A RU2593313C2 RU 2593313 C2 RU2593313 C2 RU 2593313C2 RU 2014105582/02 A RU2014105582/02 A RU 2014105582/02A RU 2014105582 A RU2014105582 A RU 2014105582A RU 2593313 C2 RU2593313 C2 RU 2593313C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
power source
digital communication
tasks
component
Prior art date
Application number
RU2014105582/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014105582A (ru
Inventor
Брайан Дастин МАРШКЕ
Джеймс Дональд БОРОВСКИ
Петер Д. МЕН
Original Assignee
Иллинойс Тул Воркс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иллинойс Тул Воркс Инк. filed Critical Иллинойс Тул Воркс Инк.
Publication of RU2014105582A publication Critical patent/RU2014105582A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2593313C2 publication Critical patent/RU2593313C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1043Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1043Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
    • B23K9/1062Power supply characterised by the electric circuit by using digital means with computing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1087Arc welding using remote control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/124Circuits or methods for feeding welding wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/124Circuits or methods for feeding welding wire
    • B23K9/125Feeding of electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области сварочных систем. Система включает в себя сварочный источник питания и по меньшей мере один сварочный компонент, которые оснащены схемами цифровой связи для синхронизации и согласования заданий, связанных со сварочной операцией. Задания могут инициироваться и завершаться независимым образом или с согласованием на основании синхронизации. Некоторые из заданий могут выполняться компонентами сварочной системы в виде незамкнутого цикла или в виде замкнутого цикла на основании обратной связи параметров сварки. Кроме того, некоторые задания могут быть независимыми друг от друга или взаимозависимыми и при этом параллельно выполняться разными компонентами системы. Использование изобретения позволяет повысить гибкость в управлении сварочными операциями и уменьшить задержки при их осуществлении, что приводит к повышению качества сварочных работ. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка является непредварительной заявкой на патент на основании предварительной заявки на патент США № 61/508,413, озаглавленной "Digital Communication Based Arc Control Welding System and Method", поданной 15 июля 2011 года, которая включена в данный документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в общем к сварочным системам и в частности к усовершенствованным технологиям эффективного управления сварочными дугами посредством цифрового управления и согласования компонентов системы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время разработан и используется ряд сварочных систем и процессов. В общем это связано с созданием электрической дуги между электродом и заготовкой, которая служит для расплавления присадочного металла и заготовки. Они расплавляются для создания желательного соединения. В некоторых процессах, таких как дуговая сварка металлическим плавящимся электродом в газовой защитной среде (GMAW), разновидность которой обычно называется сваркой плавящимся электродом в инертном газе (MIG), дуговая сварка с порошковой проволокой (FCAW) и дуговая сварка плавящимся электродом в защитной атмосфере (SMAW), которая обычно называется сваркой «электродом», расплавляется сам электрод и становится частью сварного шва. В других процессах, таких как дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW), которая обычно называется сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), электрод не расплавляется, но служит только для поддержания дуги, которая расплавляет заготовку и отдельный присадочный металл во время использования.
Во всех этих процессах сварки используются источники питания наряду с другими компонентами, конструкция и работа которых может изменяться в зависимости от типа процесса и способа, с помощью которого она выполняется. Например, в системах MIG источник питания обычно подсоединяется к механизму подачи проволоки, который обеспечивает управляемую подачу электродной сварочной проволоки через сварочный пистолет. Источник питания также обычно подсоединяется к подаче защитного газа. Более того, в обеих системах MIG и TIG питание подается, в конечном счете, в сварочный пистолет или горелку, которая используется для завершения электрической цепи для сварочной дуги.
Управление такими сварочными системами обычно основано на обратной связи различных измеряемых параметров с управлением остальным в виде незамкнутого цикла. Например, токи и/или напряжения часто измеряются и используются в качестве основы для управления в виде замкнутого цикла импульсами, уровнями выходной мощности и т.д., как предписано конкретно выбранным режимом сварки. Другие установочные параметры, такие как скорости подачи проволоки, могут быть по существу в виде незамкнутого цикла, хотя можно также измерять и/или управлять показаниями тахометра, напряжениями возбуждения электродвигателя и аналогичными параметрами в виде замкнутого цикла.
Обычная схема управления такого типа, несмотря на ее высокую эффективность при выполнении сварных швов высокого качества, подвержена определенным недостаткам. В частности, расчет на обратную связь для большей части управления процессом делает системы по существу реагирующими на воздействия, что приводит к задержкам, которые просто нельзя избежать вследствие характера связи и метода управления. Можно выполнить только ограниченные усовершенствования, например, через более быструю передачу сигнала, более высокие скорости обработки и т.д., хотя они также имеют характерные ограничения.
Поэтому существует потребность в усовершенствованных технологиях управления сварочными процессами, которые позволили бы уменьшить задержки и улучшить сварочные операции.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает новый подход к управлению сварочными системами для удовлетворения таких потребностей. Подход основан на синхронизации операций компонентов сварки, что приводит к большей определенности в управлении, при котором определенные операции можно запланировать, а не выполнять на основании обратной связи измеренных параметров. Разумеется, система может и обычно будет использовать измерение параметров и обратную связь с последующими вычислениями и управлением в виде замкнутого цикла, как в обычных сварочных системах, но возможность планирования событий в силу предложенной синхронизации позволяет значительно облегчить выполнение многих задач в операции сварки. Это можно выполнить с помощью различных синхронизированных компонентов, запланированных для параллельной работы, с задачами и управлением в виде замкнутого цикла, которое продвигает следующие определенные запланированные операции. Предполагается, что многие опции и будущие инновации могут вытекать из синхронизации компонентов сварочной системы, в частности, раз они являются независимыми по меньшей мере отчасти от управления в виде замкнутого цикла, реагирующего только на воздействия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после прочтения нижеследующего подробного описания с обращением к сопровождающим чертежам, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы на всех чертежах, на которых:
фиг. 1 - схематичное представление сварочной системы, предназначенной для согласованной синхронизации и согласованной работы компонентов системы в соответствии с настоящим раскрытием;
фиг. 2 - блок-схема или временная диаграмма, иллюстрирующая выполнение задач по отношению к различным компонентам сварочной системы во времени, иллюстрированных на фиг. 1; и
фиг. 3 - графическое представление временной синхронизации событий, согласованных в соответствии с фиг. 2.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обращаясь теперь к чертежам, на фиг. 1 изображена примерная сварочная система 10, в которой синхронизацию и согласованные задачи можно выполнить для сварочных работ. Сварочная система 10 иллюстрирована как включающая в себя сварочный источник 12 питания и механизм 14 подачи проволоки. Сварочный источник питания и механизм подачи проволоки обеспечивают питание и сварочные работы в сварочном пистолете или горелке 16. В процессе работы, питание и сварочная проволока подаются наряду с защитным устройством и газом в зависимости от применения для того, чтобы выполнить сварочное соединение на заготовке 18.
Следует отметить, что, хотя на фиг. 1 иллюстрирована сварочная система MIG, настоящие технологии можно применять с любой сварочной системой, сварочным процессом и сварочным компонентом. Таким образом, системы TIG, системы дуговой сварки плавящимся покрытым электродом и т.д. позволяют использовать аналогичные технологии на основании настоящего раскрытия. Более того, процессы могут включать в себя процессы постоянного тока, процессы постоянного напряжения, импульсные процессы и т.д., и можно обеспечить ряд различных режимов переноса материала, таких как перенос коротко замкнутым током, струйный перенос, перенос шаровидных частиц и т.д.
В иллюстрированном варианте осуществления сварочный источник 12 питания содержит схему 20 управления электрической дугой, которая соединена со схемой 22 управления вентилями. Схема управления электрической дугой предназначена для управления сварочной дугой, которая устанавливается между сварочным электродом и заготовкой, в частности, на основании синхронизированного и согласованного управления, описанного в настоящем обсуждении. На практике схема управления электрической дугой может быть частью контроллера, который выполняет ряд других функций в источнике питания и сварочной системе. Схема управления электрической дугой будет типично включать в себя микропроцессор или цифровой процессор сигналов и ассоциативную память. Память хранит предварительно определенные сварочные процессы, параметры сварки, установочные параметры сварки и т.д., которые используются схемой управления электрической дугой во всех сварочных процессах. Схема 22 управления вентилями принимает сигналы из схемы управления электрической дугой для регулировки проводящих состояний мощных электронных устройств питания в пределах схемы 24 преобразования мощности. Схема 24 преобразования мощности будет подсоединяться к источнику электрической энергии, такому как электрическая сеть, электрический генератор с приводом от двигателя, аккумуляторная батарея, топливная ячейка или любой другой подходящий источник питания. В процессе работы, на основании процесса, который выполняется схемой 20 управления электрической дугой, на схему 22 управления вентилями будут подаваться сигналы управления для подачи сигналов возбуждения на силовые электронные ключи, которые находятся внутри схемы преобразования мощности для выработки подходящего питания для сварки. Как будет оценено специалистами в данной области техники, такие устройства могут включать в себя управляемые кремниевые вентиля (SCR), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или любые другие подходящие устройства. Более того, схема преобразования мощности может представлять собой тип, который, как правило, находится в таких системах, включающих в себя повышающие преобразователи, понижающие преобразователи, силовые трансформаторы и т.д. Электроэнергия, преобразованная схемой преобразования мощности, подается в механизм подачи проволоки, как показано ссылочной позицией 26, и в рабочий кабель 28, который будет типично подсоединен к заготовке или к приспособлению, в котором позиционируется заготовка.
Сварочный источник питания дополнительно включает в себя схему 30 цифровой связи, предназначенную для обеспечения синхронизированной работы с другими компонентами сварочной системы, такими как механизм подачи проволоки. Схему цифровой связи можно выполнить независимо от схемы 20 управления электрической дугой, или может быть включена со схемой управления электрической дугой в одну вспомогательную схемную плату и т.п. Схема 30 цифровой связи обеспечивает обмен параметрами сварки, команды, обратную связь и т.д. между сварочным источником питания и другими компонентами системы. Схему можно выполнить с возможностью работы в соответствии с известными протоколами цифровой связи для такой связи. В иллюстрированном варианте осуществления схема 30 цифровой связи источника питания обеспечивает связь с аналогичной схемой 32 цифровой связи механизма подачи проволоки. Два устройства предусматривают синхронизацию работы источника питания и механизма подачи проволоки и будут типично включать в себя свои собственные генераторы тактовых импульсов, обеспечивающие сигналы, которые могут сформировать базу для этой синхронизации. В некоторых вариантах осуществления синхронизацию можно выполнить в схеме без отдельных генераторов тактовых импульсов. В рассматриваемом в данном случае варианте осуществления, схема связи синхронизируется в течение по меньшей мере каждой миллисекунды, хотя можно использовать другие периоды или частоты синхронизации.
Следует также отметить, что сварочный источник 12 питания будет типично также включать в себя интерфейс оператора (не показан), который предусматривает пользовательский выбор сварочных процессов, установочных параметров сварки, параметров сварки и т.д., таких как ток и напряжение. Такие параметры можно передавать в схему 20 управления электрической дугой, сохранять в памяти и т.д. для использования при управлении сварочной операцией. Как также показано на фиг. 1, схема 30 цифровой связи может обеспечивать связь для удаленных устройств, автоматических систем 34. Таким образом, хотя иллюстрирована ручная система MIG, настоящие технологии можно использовать с автоматизированными (например, роботизированными), в которых сварку можно полностью или частично автоматизировать на основании предварительно установленного программирования.
Механизм 14 подачи проволоки включает в себя схему 36 управления двигателем/движением, подсоединенную к схеме 32 цифровой связи. Во многих приложениях схема 36 управления двигателем/движением будет включать в себя отдельный микропроцессор или процессор цифровых сигналов с возможностью выполнения операций, согласованных со сварочным источником питания, как описано выше. Такие процессоры будут связаны с памятью (которая отдельно не показана), которая может хранить оперативную программу, калибровочные настройки, установочные параметры для сварки, предпочтения, вводимые оператором, и т.д. В общем, они будут включать в себя, например, скорость подачи проволоки, но они могут также включать в себя типы проволоки и т.п. Схема 36 управления двигателем/движением выполнена с возможностью привода в движение проволоки с катушки 36 с операции подачи команды на двигатель 40, соединенный с узлом 142 лентопротяжного механизма. Такие сигналы управления могут, например, принимать форму сигналов переменного напряжения, и они будут зависеть от типа двигателя 40 и других компонентов системы. Механизм 14 подачи проволоки также соединен с подачей 44 газа для подачи защитного устройства и газа для выполнения сварочной операции. Соответственно, клапан 46 выполнен для того, чтобы обеспечить подачу потока газа в сварочную горелку и для прерывания потока. В некоторых вариантах осуществления, клапан может допускать некоторую степень регулирования подачи. В иллюстрированном варианте осуществления клапаном управляет схема 36 управления.
В процессе работы система, показанная на фиг. 1, синхронизируется с помощью связи между схемой цифровой связи таким образом, чтобы сварочные операции можно было разбивать на задачи, которые можно согласовать между компонентами сварочной системы. То есть, поскольку в обычных системах операции обычно выполняются либо в виде незамкнутого цикла, либо в виде замкнутого цикла на основании обратной связи по меньшей мере некоторые задачи, которые выполняются с помощью компонентов сварочной системы, как описано здесь, можно выполнить на запланированной основе. На фиг. 2 изображены задачи схем, которые выполняются в сварочной системе, типа, который иллюстрирован на фиг. 1, синхронизированным и согласованным способом.
Как показано на фиг. 2, сварочная операция 48 типично инициируется с помощью команды, как показано ссылочной позицией 50. Эта команда может соответствовать нажатиям оператора на спусковой крючок сварочного пистолета, но может также содержать инициирование сварочной дуги в процессе дуговой сварки плавящимся покрытым электродом или приема команды из удаленного устройства, такой как для команда автоматизированных операций. С приема команды начинается операция сварки, как показано в момент времени 52. На схеме, показанной на фиг. 2, несколько компонентов иллюстрированы как выполняющие задачи, некоторые из которых согласованы с другими задачами, а другие не зависят от других задач. На этой иллюстрации первый компонент начинает первую задачу в момент времени 52, как показано с помощью этапа 54. Эта задача иллюстрирована как продолжающаяся до момента времени 56, с которого инициируется вторая задача с помощью первого компонента, как показано на ссылочной позиции 58. Следует понимать, что во время этих периодов времени будет производиться согласование между другими компонентами системы путем синхронизации схемы, такой как схема связи, которая обсуждена выше. Поэтому в иллюстрированном варианте осуществления второй компонент начинает первую запланированную задачу, как показано на этапе 60. Задачи 51 и 60 продолжаются параллельно до момента времени 62. В момент времени 62 первый компонент выполняет третью задачу 64, тогда как второй компонент начинает вторую задачу 66. В то же самое время, третий компонент начинает свою первую задачу, как показано на этапе 68.
Следуя этим инициированным задачам, первый компонент показывает продолжение третьей задачи в течение неопределенного периода времени, тогда как в момент времени 70 второй и третий компоненты начинают задачи 74 и 72, соответственно. Эта точка в процессе управления может соответствовать условиям сварки в установившемся режиме в операции сварки.
Следует сделать несколько наблюдений, касающихся синхронизации и согласования этих задач. Сначала можно спланировать и согласовать некоторые задачи для того, чтобы они начинались и/или заканчивались в одно и то же время. Однако некоторые задачи могут заканчиваться раньше, чем другие задачи, которые выполняются другими компонентами, и компонент с задачей, заканчивающейся раньше, может выдавать команду на ожидание до тех пор, пока другой компонент не завершит задачу. Например, задача 58 может быть завершена перед началом задачи 60, но компонент 1 может выдать команду на ожидание до завершения задачи 60, чтобы начать свою следующую задачу 64. Более того, следует отметить, что некоторые эти задачи могут представлять собой операции для незамкнутого цикла, в которой компонент выключается, или включается или выдает команду для работы на заданном уровне. Другие задачи могут представлять собой замкнутый цикл, обычно на основании обратной связи одного или более измеряемых параметров сварки, как в современных сварочных системах. Эта операция замкнутого цикла иллюстрирована на фиг. 2 с помощью круговых стрелок в задачах 66, 72 и 74. Однако следует отметить, что они являются только иллюстративными, и любая из этих задач может представлять собой по меньшей мере частично замкнутый цикл для конкретного компонента. Более того, любая из этих задач может полностью независимой от задач других компонентов, или они могут быть по существу взаимозависимыми. То есть, например, третья задача компонента 2, показанная поз.72, может использовать обратную связь, которая также используется компонентом 3 при выполнении своей запланированной задачи 74. Такая взаимозависимость может быть общей на некоторых фазах операции сварки, такой как для согласованной подачи проволоки и управления мощностью. Для согласованной операции, компоненты могут осуществлять обмен, через схему цифровой связи, состоянием различных задач, в частности, когда некоторые задачи должны начинаться только после завершения других задач по отношению к другим компонентам.
Как дополнительно иллюстрировано на фиг. 2, в некоторый момент времени команда будет принята до завершения операции сварки, как показано в поз.76. В зависимости от типа системы и выполняемого процесса, это можно выполнять с помощью оператора, который отпускает спусковой крючок сварочной горелки, перемещая горелку или электрод в сторону от заготовки, чтобы прекратить действие электрической дуги, или автоматической команды, принятой из удаленного устройства (например, для завершения сварного соединения после достижения желательного местоположения на заготовке). На иллюстрации, показанной на фиг. 2, эту команду принимают в момент времени 78, в который первый компонент начинает запланированную задачу 80, чтобы начать завершение сварочной операции. После завершения этой задачи, компонент выполняет свою окончательную задачу 82. Отдельно от выполнения запланированных задач первым компонентом, второй компонент может начать свою последнюю запланированную задачу в момент времени 86, немного после момента времени 78, чтобы начать завершение сварочной операции. В иллюстрированном варианте осуществления, третий компонент также начинает задачу на этой стадии, как показано поз.88. Эти две задачи иллюстрированы как завершающиеся в момент времени 90, и затем третий компонент выполняет окончательную задачу, как показано на поз. 92. И в этом случае некоторые или все эти задачи могут выполняться в незамкнутом цикле или замкнутом цикле на основании измеренных параметров сварки. После завершения всех задач операция сварки заканчивается.
На протяжении всех процессов, показанных на фиг. 2, имеет место синхронизация сварочных компонентов. Таким образом, в период действия синхронизации можно легко согласовать различные задачи. Следует отметить, что команда для задач может возникать в цепи управления каждого отдельного компонента, или некоторые компоненты могут управлять работой других компонентов. Однако настоящие технологии рассматривают по меньшей мере два компонента, имеющие схему, разрешающую синхронизацию и согласованные задачи. Следует также отметить, что некоторыми или всеми задачами можно управлять с помощью удаленных устройств, таких как те, которые иллюстрированы на фиг. 1, в частности, для автоматизированных применений. Более того, задачи, выполняемые компонентами сварочной системы, в частности, при автоматических установках параметров, можно согласовать с задачами, выполняемыми другими системами машины, такими как для начала и окончания сварочных операций в конкретных положениях и моментах времени на основании местоположения и готовности деталей, узлов и т.п. на сборочных линиях и в гибких сварочных модулях.
На фиг. 3 изображено графическое представление примерного сварочного процесса 94 типа, показанного в общем на фиг. 2. На фиг. 3 изображен сварочный процесс с точки зрения величины или состояния компонентов вдоль доступа 96 и времени вдоль доступа 98. На иллюстрации, показанной на фиг. 3, линия 100 изображает подачу защитного устройства и газа под управлением клапанной системы (в данном случае «компонент 1»), линия 102 показывает подачу сварочной проволоки (через управление двигателем подачи проволоки и сборку, в данном случае «компонент 2»), тогда как линия 104 изображает напряжение на выходе источника питания (через управление схемой преобразования мощности, в данном случае «компонент 3»). Как можно увидеть на чертеже, задачи инициируются и завершаются в конкретный момент времени для желательной сварочной операции.
В частности, в момент времени t0, сварочная операция инициируется приемом команды, как описано выше. С этого момента времени начинается предварительная подача защитного устройства и газа за счет управления газовым клапаном. Эту задачу можно выполнить в разомкнутом цикле и в течение заданного отрезка времени с последующим изменением скорости потока газа в качестве второй задачи между моментами времени t1 и t2. Затем в момент времени t2 подача защитного устройства и газа достигнет уровня устойчивого состояния и дальше не будет изменяться (как правило, соответствуя третьей задаче 64, иллюстрированной на фиг. 2). К тому же, в момент времени t2 напряжение на выходе источника питания значительно увеличивается, чтобы ускорить возникновение сварочной дуги. В момент времени t1 напряжение достигает максимального значения, и начинается подача сварочной проволоки, как показано с помощью линии 102. Между моментами времени t3 и t4 сварочный источник питания будет непрерывно увеличивать скорость подачи проволоки и в конечном счете в течение этого периода будет образована электрическая дуга. После образования электрической дуги, напряжение может уменьшиться, как показано линией 104. Здесь следует отметить, что одна или обе из этих операций могут выполняться в виде замкнутого цикла после обнаружения токов и/или напряжений, которые показывают образование сварочной дуги. Затем в момент времени t4 скорость подачи проволоки и напряжение достигнут уровня устойчивого режима, и сварочная операция будет продолжаться.
Следует отметить, что, как упомянуто выше, любые из этих задач и операций могут быть по существу взаимозависимыми. Например, в определенных случаях, скорость подачи проволоки можно согласовать с возникновением электрической дуги, и подачей питания для поддержания электрической дуги. Хотя это не иллюстрировано, в частности, на фиг. 3, многие изменения, касающиеся этих задач с и без регулирования с обратной связью, и можно предусмотреть взаимозависимость между задачами.
На иллюстрации, показанной на фиг. 3, сварочная операция продолжается до момента времени t5, в который принимают сигнал для завершения сварочной операции. Это может соответствовать, например, сварочной операции отпускания спускового крючка сварочной горелки. В иллюстрированном варианте осуществления этот сигнал приводит к началу уменьшения потока газа до момента времени t6, с последующим непрерывным уменьшением потока газа до момента времени t8. Как будет оценено специалистами в данной области техники, в таких операциях поток газа может продолжаться до достаточного экранирования охлаждающегося сварного шва и сварочной ванны. Здесь эта операция выполняется отчасти независимо от выполняемых операций, которые влияют на подачу проволоки и прикладываемого напряжения.
В момент времени t7 скорость подачи проволоки понижается и, в конечном счете, достигает конечной остановки в момент времени t9. Напряжение также понижается до момента времени t9, в который прекращается подача напряжения, как показано в момент времени t10. И в этом случае эти операции могут быть взаимозависимыми и могут основываться на заданных параметрах сварки.
На всем протяжении таких процессов предполагается, что значительные преимущества можно получить за счет возможности планирования задач одного или более компонентов сварочной системы независимым или зависимым образом. Синхронизация компонентов допускает, в некоторой степени, параллельную работу, которая может опираться в определенные моменты времени на обратную связь и в определенные моменты времени на точки инициирования, точки завершения и т.д. И в этом случае, в рамках каждой задачи, можно выполнять операцию в виде незамкнутого цикла или в виде замкнутого цикла, и некоторые из них могут быть идентичны задачам, которые выполняются в обычных сварочных системах. Однако синхронизация задач на основании планирования обеспечивает повышенную гибкость и уменьшает задержки при инициировании и завершении некоторых операций во время сварочной операции.
При том, что здесь были иллюстрированы и описаны лишь некоторые признаки настоящего изобретения, многочисленные модификации и изменения будут очевидны специалистам в данной области техники. Таким образом, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения подразумевает охват всех таких модификаций и изменений, которые находятся в рамках истинной сущности настоящего изобретения.

Claims (19)

1. Сварочная система, содержащая
сварочный источник питания, включающий в себя схему управления и первую схему цифровой связи, выполненную с возможностью передачи и приема параметров сварки во время сварочной операции, причем сварочный источник питания выполнен с возможностью выработки выходной мощности для сварки и выполнения задания по сварке заготовки во время сварочной операции в виде замкнутого цикла с обратной связью по параметру сварки,
по меньшей мере один сварочный компонент, выполненный с возможностью выполнения задания в виде одной из частей сварочной операции на основании обратной связи по тому же, что и в обратной связи упомянутого сварочного источника питания, параметру сварки или по другому параметру сварки, причем упомянутый по меньшей мере один сварочный компонент соединен со сварочным источником питания и содержит вторую схему цифровой связи, выполненную с возможностью поддержания связи с первой схемой цифровой связи и передачи и приема параметров сварки во время сварочной операции,
при этом первая и вторая схемы цифровой связи синхронизированы между собой для обеспечения согласованного выполнения заданий упомянутым сварочным источником питания и по меньшей мере одним сварочным компонентом, причем упомянутые задания являются взаимозависимыми и согласованными в схемах управления сварочного источника питания, упомянутого по меньшей мере одного сварочного компонента, или в любом их сочетании.
2. Система по п. 1, в которой упомянутые сварочный источник питания и по меньшей мере один сварочный компонент выполнены с возможностью выполнения заданий во время сварочной операции, которые начинаются и/или заканчиваются в это же время, согласованное посредством синхронизации через схемы цифровой связи.
3. Система по п. 1, в которой первая схема цифровой связи и вторая схема цифровой связи выполнены с возможностью осуществления обмена информацией о состоянии различных заданий.
4. Система по п. 1, в которой упомянутые схемы управления содержат данные в отношении начала определенных заданий по отношению к другим заданиям.
5. Система по п. 1, в которой схемы цифровой связи выполнены с возможностью передачи данных в удаленную автоматизированную систему и приема данных из нее.
6. Система по п. 5, которая выполнена с возможностью управления сварочной операцией по меньшей мере частично посредством удаленной автоматизированной системы.
7. Система по п. 1, в которой схема цифровой связи сварочного источника питания выполнена с возможностью синхронизации по меньшей мере каждую миллисекунду.
8. Система по п. 1, в которой упомянутые сварочный источник питания и по меньшей мере один сварочный компонент снабжены соответствующей схемой обработки, выполненной с возможностью управления заданиями, синхронизированными через схемы цифровой связи.
9. Система по п. 1, в которой схема цифровой связи сварочного источника питания соединена со схемой цифровой связи упомянутого по меньшей мере одного сварочного компонента посредством провода, отдельного от провода, который используется для подачи питания от сварочного источника питания.
10. Система по п. 1, в которой схема цифровой связи сварочного источника питания соединена со схемой цифровой связи упомянутого по меньшей мере одного сварочного компонента посредством провода, используемого для подачи питания от сварочного источника питания.
11. Система по п. 1, в которой схема цифровой связи сварочного источника питания соединена со схемой цифровой связи по меньшей мере одного сварочного компонента беспроводным способом.
12. Система по п. 1, в которой упомянутые сварочные компоненты выполнены в виде клапанного устройства для управления потоком защитного газа для сварочной операции и механизма подачи сварочной проволоки, причем упомянутое клапанное устройство выполнено с возможностью согласования управления потоком защитного газа с подачей питания сварочным источником питания и с подачей сварочной проволоки механизмом подачи сварочной проволоки на основании синхронизации через схемы цифровой связи.
13. Способ управления сварочной системой, содержащий этапы, на которых
синхронизируют сварочный источник питания, выполненный с возможностью выработки выходной мощности для сварки, с по меньшей мере одним сварочным компонентом для выполнения одной из частей сварочной операции, соединенным со сварочным источником питания,
инициируют сварочную операцию и
выполняют запланированные задания для сварочной операции в сварочном источнике питания и в по меньшей мере одном сварочном компоненте согласованным образом на основании их синхронизации, причем задание, выполняемое сварочным источником питания, согласовано с заданием, выполняемым упомянутым по меньшей мере одним сварочным компонентом, при этом упомянутые задания являются взаимозависимыми и согласованными в схемах управления сварочного источника питания, упомянутого по меньшей мере одного сварочного компонента, или в любом их сочетании.
14. Способ по п. 13, в котором задание, выполняемое сварочным источником питания или упомянутым по меньшей мере одним сварочным компонентом, выполняют в виде незамкнутого цикла без обратной связи.
15. Способ по п. 13, в котором задание, выполняемое сварочным источником питания или упомянутым по меньшей мере одним сварочным компонентом, выполняют в виде замкнутого цикла на основании измеренной обратной связи или рассчитанной обратной связи параметра сварки.
16. Способ по п. 13, содержащий этап, на котором синхронизируют сварочный источник питания и по меньшей мере один сварочный компонент по меньшей мере каждую миллисекунду.
17. Способ по п. 13, в котором задания, выполняемые сварочным источником питания и упомянутым по меньшей мере одним сварочным компонентом, согласованы для их начала и/или окончания в одно и то же время.
18. Сварочная система, содержащая
сварочный источник питания, выполненный с возможностью выработки выходной мощности для сварки и включающий в себя первую схему цифровой связи, выполненную с возможностью передачи и приема параметров сварки во время сварочной операции,
механизм подачи сварочной проволоки, соединенный со сварочным источником питания и выполненный с возможностью подачи сварочной проволоки во время сварочной операции, причем механизм подачи проволоки включает в себя вторую схему цифровой связи для передачи и приема параметров сварки во время сварочной операции и поддержания связи с первой схемой цифровой связи,
при этом первая и вторая схемы цифровой связи синхронизированы между собой с возможностью обеспечения согласованного выполнения задания сварочным источником питания и подачи сварочной проволоки упомянутым механизмом подачи сварочной проволоки, при этом задание, выполняемое сварочным источником питания, и подача сварочной проволоки упомянутым механизмом подачи сварочной проволоки являются взаимозависимыми и согласованными в схемах управления сварочного источника питания, упомянутого механизма подачи сварочной проволоки, или в любом их сочетании.
19. Система по п. 18, которая имеет возможность выполнения по меньшей мере одного задания, связанного со сварочным источником питания и/или механизмом подачи проволоки, в виде незамкнутого цикла без обратной связи, и по меньшей мере одного другого задания, связанного со сварочным источником питания и/или механизмом подачи проволоки, в виде замкнутого цикла с обратной связью по параметру сварки.
RU2014105582/02A 2011-07-15 2012-07-13 Система и способ сварки с управлением электрической дугой, основанным на цифровой связи RU2593313C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161508413P 2011-07-15 2011-07-15
US61/508,413 2011-07-15
US13/530,610 US9511444B2 (en) 2011-07-15 2012-06-22 Digital communication based arc control welding system and method
US13/530,610 2012-06-22
PCT/US2012/046715 WO2013012736A1 (en) 2011-07-15 2012-07-13 Digital communication based arc control welding system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014105582A RU2014105582A (ru) 2015-08-27
RU2593313C2 true RU2593313C2 (ru) 2016-08-10

Family

ID=47518338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014105582/02A RU2593313C2 (ru) 2011-07-15 2012-07-13 Система и способ сварки с управлением электрической дугой, основанным на цифровой связи

Country Status (9)

Country Link
US (2) US9511444B2 (ru)
EP (1) EP2731745B1 (ru)
KR (1) KR101960991B1 (ru)
CN (1) CN103687689B (ru)
BR (1) BR112014000682A2 (ru)
CA (1) CA2841010C (ru)
MX (1) MX337663B (ru)
RU (1) RU2593313C2 (ru)
WO (1) WO2013012736A1 (ru)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10994358B2 (en) 2006-12-20 2021-05-04 Lincoln Global, Inc. System and method for creating or modifying a welding sequence based on non-real world weld data
US9937577B2 (en) 2006-12-20 2018-04-10 Lincoln Global, Inc. System for a welding sequencer
US11072034B2 (en) 2006-12-20 2021-07-27 Lincoln Global, Inc. System and method of exporting or using welding sequencer data for external systems
US10994357B2 (en) 2006-12-20 2021-05-04 Lincoln Global, Inc. System and method for creating or modifying a welding sequence
US9104195B2 (en) 2006-12-20 2015-08-11 Lincoln Global, Inc. Welding job sequencer
US10933486B2 (en) * 2013-02-28 2021-03-02 Illinois Tool Works Inc. Remote master reset of machine
CN106794542B (zh) * 2014-07-07 2019-09-24 库卡罗博蒂克斯公司 气体系统及焊接方法
CN106027640A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 华东理工大学 一种用于焊接电源的网络监控系统
US10773331B2 (en) 2016-08-16 2020-09-15 Illinois Tool Works Inc. Welding power supplies, wire feeders, and systems to compensate a weld voltage via communications over a weld circuit
US10603735B2 (en) 2016-08-16 2020-03-31 Illinois Tool Works Inc. Welding power supplies, wire feeders, and systems to compensate a weld voltage via communications over a weld circuit
US11027355B2 (en) * 2017-03-09 2021-06-08 Illinois Tool Works Welding power supplies, wire feeders, and systems to measure a weld circuit resistance via communications over the weld circuit
US11660695B2 (en) 2017-03-09 2023-05-30 Illinois Tool Works Inc. Welding power supplies, wire feeders, and systems to measure a weld cable voltage drop
US10828716B2 (en) 2017-06-19 2020-11-10 Lincoln Global, Inc. Systems and methods for real time, long distance, remote welding
USD914071S1 (en) 2018-11-02 2021-03-23 Esab Ab Welding device enclosure
US20210114129A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-22 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for multiple source control of an engine driven power system
US12011786B2 (en) * 2020-03-11 2024-06-18 Illinois Tool Works Inc. Smart manifolds for welding-type systems
CN114101858B (zh) * 2021-12-09 2023-07-18 唐山松下产业机器有限公司 焊接系统和焊接控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0623550A (ja) * 1992-07-08 1994-02-01 Toshiba Corp 自動溶接装置
RU2077415C1 (ru) * 1991-03-27 1997-04-20 Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства Устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов
WO1998034751A1 (de) * 1997-02-06 1998-08-13 Fronius Schweissmaschinen Kg. Austria Schweisssystem und verfahren zum festlegen der schweissparameter für eine schweissstromquelle
US7049547B1 (en) * 1999-11-02 2006-05-23 Fronius International Gmbh Method for transmitting data and/or synchronizing at least two welding devices and device therefor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT405882B (de) 1998-02-24 1999-12-27 Pustelnik Werner Dipl Ing Anschlusseinrichtung für einen flüssigkeitsverteiler
US6121575A (en) 1998-09-25 2000-09-19 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for arc welding
JP3307886B2 (ja) 1998-10-16 2002-07-24 松下電器産業株式会社 溶接装置
TW445192B (en) 1999-04-12 2001-07-11 Tri Tool Inc Control method and apparatus for an arc welding system
US7245875B2 (en) * 2001-04-24 2007-07-17 Lincoln Global, Inc. System and method to facilitate wireless communication in a welding environment
US6700097B1 (en) 2001-09-28 2004-03-02 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder and controller to design the waveform therefor
US6734394B2 (en) 2001-10-12 2004-05-11 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder and controller to duplicate a known waveform thereof
US6717108B2 (en) 2001-10-12 2004-04-06 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder and method of designing waveforms therefor
US7091445B2 (en) * 2002-10-25 2006-08-15 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder and method for controlling the welding process of the welder
CN1616929A (zh) 2003-11-14 2005-05-18 江南造船(集团)有限责任公司 一种焊接参数检测系统
CN1282097C (zh) 2003-12-16 2006-10-25 兰州理工大学 电焊机网络控制系统及网络电焊机的控制方法
US9012807B2 (en) * 2004-04-16 2015-04-21 Illinois Tool Works Inc. Remote wire feeder using binary phase shift keying to modulate communications of command/control signals to be transmitted over a weld cable
US7208697B2 (en) 2004-05-20 2007-04-24 Lincoln Global, Inc. System and method for monitoring and controlling energy usage
CN100357054C (zh) 2005-07-28 2007-12-26 上海交通大学 全数字化埋弧焊人机交互系统
US20080011727A1 (en) 2006-07-14 2008-01-17 Lincoln Global, Inc. Dual fillet welding methods and systems
US8089989B2 (en) * 2007-11-29 2012-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Synchronization of nodes on a network
WO2009146359A1 (en) * 2008-05-28 2009-12-03 Illinois Tool Works Inc. Welding training system
US8455794B2 (en) 2009-06-03 2013-06-04 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply with digital control of duty cycle
US8288686B2 (en) * 2009-06-11 2012-10-16 Illinois Tool Works Inc. Welding systems and methods for controlling a wire feeder via a spool gun connection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077415C1 (ru) * 1991-03-27 1997-04-20 Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства Устройство для управления процессом дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов
JPH0623550A (ja) * 1992-07-08 1994-02-01 Toshiba Corp 自動溶接装置
WO1998034751A1 (de) * 1997-02-06 1998-08-13 Fronius Schweissmaschinen Kg. Austria Schweisssystem und verfahren zum festlegen der schweissparameter für eine schweissstromquelle
US7049547B1 (en) * 1999-11-02 2006-05-23 Fronius International Gmbh Method for transmitting data and/or synchronizing at least two welding devices and device therefor

Also Published As

Publication number Publication date
US20130015169A1 (en) 2013-01-17
CN103687689B (zh) 2016-06-01
EP2731745A1 (en) 2014-05-21
KR101960991B1 (ko) 2019-07-15
US20170056999A1 (en) 2017-03-02
CN103687689A (zh) 2014-03-26
KR20140058537A (ko) 2014-05-14
MX337663B (es) 2016-03-14
US10442027B2 (en) 2019-10-15
BR112014000682A2 (pt) 2017-02-14
RU2014105582A (ru) 2015-08-27
EP2731745B1 (en) 2019-10-23
WO2013012736A1 (en) 2013-01-24
CA2841010C (en) 2019-04-16
CA2841010A1 (en) 2013-01-24
MX2014000564A (es) 2014-04-30
US9511444B2 (en) 2016-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2593313C2 (ru) Система и способ сварки с управлением электрической дугой, основанным на цифровой связи
JP3203250U (ja) 単一の溶接モードを有する電源を用いた溶接の方法及びシステム
EP3181283A1 (en) Systems and method for automated root pass welding
CN103747910A (zh) 产生具有根据设定电压幅度选择的焊接控制算法的焊接的系统和方法
WO2018227175A1 (en) Preheating power supply and welding power source interconnection cable to control weld current in a preheating system
US11541475B2 (en) Method and system for short-arc welding
JP2014237153A (ja) アーク溶接装置、アーク溶接システム及びアーク溶接方法
CN108472757B (zh) 用于保护焊丝的焊接系统及方法
CA3068228C (en) Systems and methods for controlled arc and short phase time adjustment
EP3237140B1 (en) Energy storage caddy for welding system
US11504789B2 (en) Systems and methods to control pulse welding
US20220032389A1 (en) Systems and methods for automatic gouge torch activation
US20200122260A1 (en) Systems and methods for controlling arc initiation and termination in a welding process
WO2019046056A1 (en) METHODS AND SYSTEMS FOR NON-BATTERY ENGINE IDLE IDLE
US11958142B2 (en) Systems and methods to control pulse welding
US20200238418A1 (en) Systems and methods with integrated switch for controlled short circuit welding processes
US20200206836A1 (en) Systems and methods for controlling heat input during short-circuiting type welding processes
JP2005230825A (ja) アーク溶接装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170714