用于确定焊丝直径的系统和方法

用于确定焊丝直径的系统和方法
【专利说明】用于确定焊丝直径的系统和方法
[0001]发明背景
[0002]本发明一般涉及焊接系统，更具体涉及用于确定通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的系统和方法。
[0003]焊接是各个行业和应用中越来越普遍的工艺。虽然在某些情况下这种工艺可以自动化，但很多应用继续采用手动焊接操作。这种焊接操作依靠各种类型的设备来确保在希望的时间以适当的量向焊缝供应焊接耗材(例如送丝、保护气体等)。例如，金属惰性气体(MIG)焊接通常依靠送丝器来确保适当的送丝到达焊炬。这种送丝器有助于通过一对驱动辊以希望的送丝速率将焊丝从焊丝盘输送到焊炬。
[0004]很多焊接应用可能是复杂的工程，通常需要形成不同类型的焊缝，包括由不同尺寸和/或类型的焊接材料(例如焊丝)形成的焊缝。为了完成这种工程，可能需要将一种尺寸的焊丝换成一种不同尺寸的焊丝。这在单个焊接操作或阶段中可能发生一次或多次。一般而言，操作员必须停止焊接并手动更换焊丝。此外，操作员可更换送丝器的驱动辊，以使驱动辊适合新的焊丝。
[0005]为了实现最佳性能，某个尺寸的焊丝通常需要特定的一组焊接参数，例如起弧参数(例如安培级)。这样，当更换焊丝时，操作员通常必须返回到电力源处手动改变和/或设置这些参数。不幸的是，这会造成较高的操作员错误概率。例如，操作员可能没有意识到在更换焊丝时应改变起弧参数，并且甚至意识到这一点的使用者也可能忘记这样做。还可能出现的情况是，使用者确实改变了起弧参数，但将其变成了不正确的设置。这可能导致生产率降低，并且在某些情况下导致焊缝质量较差。

【发明内容】

[0006]在第一实施例中，一种焊接系统包括焊丝送丝器、电力供应器和传感器。电力供应器耦接至焊丝送丝器并且被配置成产生焊弧。传感器被配置成感测指示通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数。传感器被配置成向电力供应器发送信号，该信号代表指示焊丝的尺寸的参数。电力供应器被配置成基于信号自动实现起弧参数或焊接参数中的至少一者。
[0007]在另一个实施例中，一种焊接系统包括焊丝送丝器和控制器。焊丝送丝器包括传感器，传感器被配置成感测指示通过焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数，并输出代表所感测的参数的信号。控制器被配置成接收来自传感器的信号，将所述信号转换成相应一组起弧参数、焊接参数或二者，并实现起弧参数、焊接参数或二者。
[0008]在又一个实施例中，一种方法包括使用与焊丝送丝器相关联的传感器来确定传感器信号，其中传感器信号指示由焊丝送丝器使用的焊丝的尺寸。该方法还包括将来自传感器的传感器信号传送至安置于电力供应器内的控制器。此外，该方法包括通过将传感器信号转化成相应一组起弧参数、焊接参数或二者来处理传感器信号。进一步，该方法包括在电力供应器中实现相应一组起弧参数或焊接参数，其中电力供应器被配置成产生具有相应一组起弧参数、焊接参数或二者的电弧。
【附图说明】
[0009]参照附图阅读以下详细说明，将更好地理解本公开的这些及其他特征、方面和优点，所有附图中相同的符号代表相同的部件，其中:
[0010]图1是使用送丝器的焊接系统的实施例的框图，该送丝器可以包括用于确定焊丝直径的传感器；
[0011]图2是图1的焊接系统的实施例的框图，其包括材料感测和控制系统；
[0012]图3是用于自动实现起弧参数的方法的实施例的工艺流程图；
[0013]图4是可由传感器识别以确定焊丝尺寸的驱动辊的实施例的前视图；
[0014]图5是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的铝焊丝的槽；
[0015]图6是图5的驱动辊的实施例的截面侧视图；
[0016]图7是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的钢焊丝的槽；
[0017]图8是图4的驱动辊的实施例的侧视图，其包括用于输送不同尺寸的药芯焊丝的槽；
[0018]图9是图1的送丝器的部件的实施例的截面侧视图；并且
[0019]图10是图1的送丝器的部件的实施例的截面侧视图。
【具体实施方式】
[0020]如以下更详细所述，本文提供了焊接系统的实施例，焊接系统包括材料感测和控制系统，所述系统适于提供对于焊丝送丝器中的焊丝的尺寸的指示，以便自动改变和/或设置焊接参数，例如适合具体焊接材料尺寸的起弧参数。例如，在一个实施例中，材料感测系统可以感测焊丝送丝器中直径为.035英寸的焊丝何时已换成直径为.045英寸的焊丝，并且控制系统可以在检测到新尺寸的焊丝后相应地自动调整一个或多个起弧参数。进一步举例来说，在这样的实施例中，控制系统可以改变焊接电力供应器的安培数设置以产生较少热量，因为在较低温度下一种尺寸的焊丝可能比另一种尺寸的焊丝性能更好。类似地，在一些实施例中，可以使安培数增大或减小，或者可以通过适当方式改变其他参数，以提供对于特定焊丝尺寸来说理想的焊接参数。此外，针对不同材料形成但具有相同直径的焊丝可以改变这种参数。
[0021]自动化选择和实现适当起弧参数，使操作员在改变焊丝尺寸时无需手动设置正确的起弧参数。这样，这里介绍的焊接系统降低了在更换焊丝时起弧参数不正确的可能性，这是因为自动确定和设置了正确的起弧参数。此外，这里介绍的焊接系统还可以配置为在焊接过程中自动设置、保持和调整其他工作参数或焊接参数。所公开的焊接系统和方法可以和很多类型的使用焊丝送丝器的焊接方法和设备(包括气体保护金属极电弧焊(GMAW)) —起使用。更具体而言，这里所述的技术适用于这样的焊接系统，该焊接系统使用的焊丝电极在驱动辊之间逐步向焊接应用输送。这些系统可以包括具有独立送丝器的焊接系统、具有集成送丝器的焊接电力供应器、拉丝枪等。为了简洁和说明目的，本公开中仅包括所公开的焊接系统的实施例的一个范例。
[0022]现在转到附图，图1是根据本技术的焊接系统10的实施例的框图。焊接系统10设计成在工件14上产生焊弧12。焊弧12可以是任何类型的焊接，并且可以通过任何希望的方式定向，包括MIG、金属活性气体(MAG)、各种波形、串联设置等。焊接系统10包括电力供应器16，该电力供应器通常会耦接至电力源18，例如电力网。当然也可以使用其他电力源，包括发电机、发动机驱动的电源组等。在所示实施例中，送丝器20耦接至气体源22和电力源18，并向焊炬26提供焊丝24。焊丝24通过焊炬26输送至焊弧12，被焊弧12熔化，并沉积在工件14上。
[0023]送丝器20通常会包括控制电路(总体用标号28表示)，控制电路调整来自焊丝盘30的焊丝24的输送，并掌控电力供应器16的输出，等等。类似地，电力供应器16可以包括用于控制某些焊接参数和起弧参数的控制电路29。焊丝盘30将包含焊接操作过程中消耗的一定长度的焊丝24。通常在控制电路28的控制下通过使用电动马达机由焊丝驱动组件32推进焊丝24。此外，工件14通过连接至工作缆线36的夹具34而耦接至电力供应器16，以在焊炬26和工件14之间产生焊弧12时完成电气线路。
[0024]焊炬26放置在接近工件14的位置，允许由电力供应器16提供并引导至焊炬26的电流形成从焊炬26至工件14的电弧。如上所述，该电弧作用完成了包括电力供应器16、焊炬26、工件14和工作缆线36的电气线路。具体地，在操作时，电流从电力供应器16到达焊炬26，到达工件14，该工件通常接地回到电力供应器16。起弧产生相对大量的热量，该热量使工件14的一部分和焊丝24的填料金属过渡到熔化状态，从而形成焊缝。
[0025]为了在焊接过程中保护焊接区不被氧化或污染以增强焊弧性能，并且为了改善得到的焊缝，焊接系统10还将惰性保护气体从气体源22输送至焊炬26。然而，值得注意的是，除了惰性保护气体之外还可以采用(或代替惰性保护气体而采用)各种用于保护焊缝位置的保护材料，包括活性气体和微粒状固体。
[0026]在这些实施例中，可以通过感测所使用的焊丝24的构造、尺寸和/或类型来设置各种起弧参数或焊接参数。一般而言，可以使用一个或多个传感器38来收集该数据并以信号形式将该数据传送至材料 感测和控制系统。材料感测和控制系统被配置成接收来自传感器38的这种信号。材料感测和控制系统可以位于电力供应器16(例如控制电路29)内，或者其可以位于送丝器(例如控制电路28)中。在某些实施例中，传感器38可以集成到送丝器20的焊丝驱动组件32中。焊丝驱动组件32有助于将焊丝24以焊接应用希望的速率从焊丝盘30逐步输送至焊炬26。送丝马达(未示出)与两个驱动辊42和44接合以将焊丝24从送丝器20向焊炬26推动。实际上，其中的一个驱动辊(例如42)机械联接至送丝马达并由送丝马达转动以驱动来自送丝器20的焊丝24。配合的驱动辊(例如44)朝着焊丝24偏置，以使这两个驱动辊42和44和焊丝24之间保持接触。所示实施例示出一对驱动辊42和44 ;然而在某些实施例中，送丝器20可以包括多对这种驱动辊。传感器38可以通过识别用于经由送丝器20运送焊丝24的一个或多个驱动辊42和44来感测指示焊丝24的尺寸的参数。更具体来说，传感器38可以感测所识别的驱动辊的物理参数，例如沉孔部的深度，并向控制电路28和/或控制电路29发送指示该参数的信号。控制电路可以基于与所识别的驱动辊的参数相关联的信号来确定焊丝24的尺寸。
[0027]同样，焊接系统10的这些实施例可以使用材料感测和控制系统基于从传感器38接收的信号来调整某些起弧参数或焊接参数。图2是示出一个这种材料感测和控制系统60及其如何与焊接系统10的部件相互作用的框图。材料感测和控制系统60包括控制和处理电路，该电路被配置成接收多个输入，包括来自传感器38的传感器信号。材料感测和控制系统60可以被配置成接收和处理各种数据类型，包括电压、图像数据、频率等。至少一个输入源可以是由材料感测和控制系统60从传感器38接收的传感器信号。接收到传感器信号后，材料感测和控制系统60可以将传感器信号转化成机器可读数据，机器可读数据变成对机器可执行指令的输入。通过执行这些指令，确定相应的起弧参数或焊接参数，材料感测和控制系统60因而起到自动实现这样的参数的作用。这样，材料感测和控制系统60能够自动确定与焊丝24相关的构造、尺寸和/或类型信息，并自动(例如无需用户输入)选择和实现焊接系统10的焊接参数。
[0028]材料感测和控制系统60包含在耦接至焊炬26的焊接系统62中。焊接系统62可以包括图1的送丝器20和电力供应器16。同样，如下所述，材料感测和控制系统60可以形成电力供应器16的控制电路29和/或送丝器20的控制电路28的一部分。在所示实施例中，材料感测和控制系统60位于完全与送丝器20分开的位置。这可以指的是这样的系统，其中送丝器20和电力供应器16是分开的，使材料感测和控制系统60位于电力供应器16中。在其他实施例中，送丝器20可与电力供应器16是一体的，使材料感测和控制系统60也位于送丝器20中。
[0029]焊接系统62和/或材料感测和控制系统60可以进一步包括处理器64，该处理器经由通信缆线66接收来自送丝器20中的传感器38的输入，例如传感器数据。处理器64还可以向焊接系统62的焊接输出部发送控制命令，以便实现正确的焊接参数。进一步，处理器64通常耦接至存储器68，存储器可以包括一个或多个软件模块70，这些模块包含可执行指令、瞬态数据、输入/输出相关性数据等。存储器68可以包括易失性存储器或非易失性存储器，例如磁存储器、光存储器或其组合。而且，可以将各种控制参数，包括焊接输出的安培数或频率，连同机器可读和可执行指令(例如计算机代码)一起存储在存储器68中，这些指令被配置成在给定的输入传感器数据下提供与这种参数相关的特定输出。一般而言，处理器64接收来送丝器20中的传感器38的这种传感器数据、存储器68中存储的参考数据，以找到与接收的传感器数据相应的焊接参数，并实现这些参数。
[0030]如前所述，焊接系统62还可以耦接至气体源22，气体源向焊接系统62提供保护气体。在某些实施例中，气体源22可以被配置成向焊炬26提供保护气体，例如氩气、氦气、二氧化碳等，以在焊接操作中使用。在这种实施例中，气体可以进入位于焊接系统62中的气体阀72。气体阀72可被配置成与材料感测和控制系统60通信，使得材料感测和控制系统60还可以控制气体向焊炬26的流动。这样，焊接系统62还可以被配置成基于由材料感测和控制系统60感测的焊丝24来自动改变和/或设置气体流动参数。因此，在某种意义上，气体流动参数也可以视为起弧参数和/或焊接参数。
[0031]应注意，在其他实施例中，所公开的感测和控制过程可能都发生或不都发生在材料感测和控制系统60中。例如，可以存在控制焊接系统62的不同方面的一个或多个控制器(例如控制电路28和29)或处理器。在某些实施例中，第一系统接收传感器信号，且不同于但耦接至处理传感器信号的第二系统，第二系统也可以不同于但耦接至实现起弧参数或焊接参数的第三系统。在其他实施例中，同一个系统可以接收和处理传感器信号，而另一个系统实现起弧参数和/或焊接参数。在又一个实施例中，多个系统可以实现不同的起弧参数和/或焊接参数。例如，电力供应器16中的第一系统(例如控制电路29)可以接收和处理来自传感器38的信号并将其转化成起弧参数和焊接参数。第一系统然后可以经由电力供应器16实现某些参数(例如电压/热起动)。此外，第一系统可以将其他参数(例如焊丝送丝速度)发送至送丝器20中的另一个系统(例如控制电路28)以进行实施。
[0032]如图2所示，在一些实施例中，材料感测和控制系统60可以设置为焊接系统62的一体部分。即，材料感测和控制系统60例如在焊接系统62的制造过程中可以集成到焊接系统62中。这种焊接系统62还可以包括编程到软件中以支持材料感测和控制系统60的适当计算机代码。然而，在其他实施例中，材料感测和控制系统60可以设置为改装套件，改装套件可以使现有焊接系统62能够具有这里所述的材料感测和控制能力。改装套件可以包括例如材料感测和控制系统60以及传感器38，材料感测和控制系统60具有处理器64和存储器68，材料感测和控制系统60从传感器接收传感器输入。在一些实施例中，改装套件还可以包括其上安装有传感器38的送丝器20。为此，这种改装套件可以配置为可以安装到现有焊接系统62上的附加元件，从而提供材料感测和控制能力。进一步，由于改装套件可以安装在现有焊接系统62上，因此这些套件还可以配置成一旦安装就可移除。此外，集成的系统和改装系统二者都可以配置用于焊接系统62的材料感测单元与一个或多个控制器之间的有线或无线通信。
[0033]图3是一种用于自动实现起弧参数的方法90的实施例的工艺流程图。该方法90还可以应用于自动实现其他焊接参数。该方法90包括激活(方框92)材料感测和控制系统60并接收(方框94)来自传感器38的与使用的焊丝24的尺寸有关的一个或多个传感器信号。激活(方框92)材料感测和控制系统60可以包括开启整个焊接系统62。在某些实施例中，激活(方框92)材料感测和控制系统60可以发生在新的驱动辊(例如42)插入送丝器20中(表明焊丝24被更换)时。这样的实施例可以包括感测送丝器20的一部分何时被打开或关闭、移除或插入，这种动作对于更换焊丝24来说是必要的。例如，在某些实施例中，当新的焊丝盘30或驱动辊42被插入送丝器20中时，安置于送丝器20内部的按钮或开关可被压下。
[0034]接着，从传感器38输出传感器信号(方框96)，从而充当对材料感测和控制系统60的输入。传感器信号(方框96)可以包括各种信号类型，例如图像数据、电压、频率等。然后由材料感测和控制系统60处理(方框98)传感器信号(方框96)。这可以包括将原始传感器信号转换成与材料感测和控制系统60相容的计算机可用数据。例如，材料感测和控制系统60可以存储预定的可能的传感器信号值列表以及对应于每个传感器信号的一组起弧参数和/或焊接参数。材料感测和控制系统60通过将所接收的传感器信号匹配于其中一个预定传感器信号而进一步将该传感器信号转化成(方框100) —组起弧参数和/或焊接参数，因此转化成正确的参数。在某些实施例中，预定传感器信号可以组织成不连续的值或分到各个范围内。这样，所接收的传感器信号也可以是不连续的且完全匹配于预定的传感器信号，或者其可 以是落入其中一个预定传感器信号范围的模拟值。
[0035]由于传感器信号匹配于正确的起弧参数，因此输出一组起弧命令(方框102)。例如，如果接收了具有第一范围内的电压的传感器信号，则可以产生第一起弧或操作命令，并且如果接收了具有第二范围内的电压的传感器信号，则可以产生第二起弧或操作命令。然后起弧命令(方框102)可以作为用于实现(方框104)焊接系统62的适当起弧参数或焊接参数的输入。根据本公开的方法90，无需操作员介入，根据所使用的焊丝24的尺寸(或其他特性)自动实现正确的起弧参数或焊接参数。
[0036]如上所述，传感器38被设计成输出指示通过送丝器20输送的焊丝24的尺寸的信号。在某些实施例中，这可能涉及识别用于通过送丝器20运送焊丝24的驱动辊42和44中的一个或多个驱动辊。同样，在本公开中，术语送丝器20延伸为任何使用驱动辊42和44通过焊接系统10移动焊丝24的装置，包括电力供应器16外部的或与该电力供应器成一体的送丝器，或者拉丝枪(例如具有其自身的送丝驱动辊和相关联的传感器38的焊炬26)。为了便于识别驱动辊，送丝器20可以包括为了识别目的而专门设计的驱动辊42和44。例如，图4至8提供了可用于确定焊丝24的尺寸和/或类型的不同类型的驱动辊42的视图。
[0037]图4是可由传感器38识别以确定焊丝24的尺寸的驱动辊42的实施例的前视图。更具体而言，传感器38可以通过感测用于运送某个尺寸的焊丝24的具体驱动辊42的特定特性而生成指示焊丝24的尺寸的信号。在所示实施例中，驱动辊42包括外表面110和沉孔部112。外表面110比沉孔部112在沿着驱动辊42的旋转轴线114的方向上延伸更远。驱动辊42可以被接纳在焊丝驱动组件32的轴上。轴(或焊丝驱动组件32的其他部件)的突出部可以与驱动辊42中形成的一个或多个结构部116接合，以便于驱动辊42随着轴的转动而转动。如前所述，送丝器20可以包括用于通过识别驱动辊42来确定通过送丝器20输送的焊丝24的尺寸的传感器38。在某些实施例中，传感器38可以被配置成通过感测驱动辊42的沉孔部112的尺寸而生成与焊丝尺寸相关的信号。如以下详细所述，该尺寸可以包括例如沉孔部112与外表面110之间的距离。如图5至8所示，该尺寸对于不同类型的驱动辊42或对于相同驱动辊42的相反端来说可以不同。在送丝器20中，驱动辊42可以与这些不同的驱动辊42互换，以便输送不同尺寸和材料类型的焊丝。这些驱动辊42各自可以是专门设计的以使传感器38能够基于驱动辊42的每个感测特性或尺寸输出可区分的信号。
[0038]图5是图4的驱动辊42的实施例的侧视图。驱动辊42包括两个槽120和122，驱动辊42的每侧各设一个槽，使得同一个驱动辊42可以与超过一种类型和/或尺寸的焊丝24 —起使用。例如，当驱动辊42用于运送相对较小直径的焊丝时，驱动辊42可以定位于焊丝驱动组件32的轴上以使较小的槽120与焊丝24对齐。同样，当相同的驱动辊42与较大焊丝一起使用时，驱动辊42可以以相对取向定位在轴上以使较大的槽122与焊丝24对齐。所示驱动辊42中的槽大体上呈圆形形状，该形状可以适合于运输铝焊丝，铝焊丝比其他类型(例如钢)的焊丝软。
[0039]某些实施例可允许基于沉孔部112的感测尺寸确定使用的焊丝24的尺寸。对于驱动辊42内的每个槽120和122，相应的沉孔部124和126延伸不同的深度至驱动辊42中。沉孔部112的深度可由传感器38确定，以便输出指示相应焊丝尺寸的信号。这在图6中更清晰地示出，该图是图5的驱动辊42的实施例的截面视图。沉孔部124在一侧在驱动辊42中延伸距离128，沉孔部126在另一侧在驱动辊42中延伸距离130。感测到距离128或距离130 (取决于驱动辊42的取向)后，传感器38可以输出指示分别配合在槽120或槽122中的焊丝24的尺寸的信号。
[0040]传感器38和材料感测和控制系统60可以被配置成基于感测到驱动辊42的沉孔部112的深度后生成的信号而实现适当参数。每个不同的沉孔部112 (例如124和126)可以针对每个不同的焊丝尺寸以不同的深度形成在驱动辊42中。例如，相对较短的距离128可以是1/16英寸，可以对应于约.035英寸的焊丝直径。相对较大的距离130可以是1/8英寸，可以对应于约.045英寸的焊丝直径。其他驱动辊42可以包括针对不同的焊丝直径(例如.052英寸)延伸到不同深度(例如3/16英寸)的沉孔部112。
[0041]驱动辊42的一些实施例可以与不同类型的焊丝24—起使用。例如，图5和图6的驱动辊42包括用于运送铝焊丝的圆形槽120和122。图7是图4的设计成通过槽132和134运送钢焊丝的驱动辊42的实施例。槽132和134是有角的，不是像槽120和122那样的圆形，因为钢焊丝比铝焊丝硬。槽132和134用于运送不同尺寸的钢焊丝，可以分别对应于不同深度的沉孔部136和138。图8是图4的设计成通过槽140和142运送药芯焊丝的驱动辊42的实施例。槽140和142大体上是有角的，并且有开槽以通过送丝器20将药芯焊丝保持在位。槽140和142用于运送不同尺寸的药芯焊丝，可以分别对应于不同深度的沉孔部144和146。
[0042]在一些实施例中，除了不同尺寸的焊丝24之外，驱动辊42可以包括还对应于不同类型(材料)的焊丝24的不同深度的沉孔部112。即，对于不同材料(例如铝、钢、药芯)的焊丝24，即使这些不同材料的焊丝24具有相同的直径，驱动辊42的沉孔部124、126、136、138、144、146也可以不同。以此方式，对于与任何尺寸和材料组合的焊丝24 —起使用的驱动辊42来说，可以存在不同深度的沉孔部112。
[0043]应注意，送丝器20中的传感器38可以基于指示焊丝尺寸的任何参数的测量值输出信号至材料感测和控制系统60。虽然所示实施例关注于感测用于运送焊丝24的驱动辊42的尺寸，但也可以感测其他参数。例如，驱动辊42可以包括磁体以产生由传感器38检测的磁场。在其他实施例中，传感器38可以直接检测焊丝24的直径，而不检测驱动辊42的结构部。此外，送丝器20可以包括被配置成感测焊丝24和/或驱动辊42的多个参数的多个传感器38。这多个感测的参数可以充当组合使用的输入以控制焊接系统62。例如，其中一个传感器38可以检测由驱动辊42中的磁体产生的磁场，而另一个传感器38可以包括光传感器以检测沉孔部112的深度。由磁传感器产生的信号可以对应于待由驱动辊42运送的焊丝24的类型，而由光传感器产生的信号可以对应于焊丝24的尺寸。多个传感器38、感测的参数以及相应的控制输出的其他组合也是可能的。虽然沉孔部112示出为相对于旋转轴线114形成在驱动辊42的内部部分中，但这种沉孔部112也可以形成在驱动辊42的环形部分或驱动辊42的外部部分中。
[0044]对于传感器38基于驱动辊42的识别生成信号的实施例，传感器38可以位于贯穿焊丝驱动组件32的不同位置中。图9示出焊丝驱动组件32的部件，包括邻近驱动辊42定位的传感器38。更具体而言，传感器38位于焊丝驱动组件壳体160中，与图5和图6的驱动辊42的沉孔部126的表面相对。如图所示，驱动辊42可以接纳在从焊丝驱动组件壳体160延伸的轴162上。焊丝驱动组件壳体160可以容置电机，电机转动该轴162，从而使驱动辊42随着轴162转动。在所示实施例中，附接机构164将驱动辊42紧固到轴162上以使驱动辊42随着轴162转动。然而，在其他实施例中，轴162可以包括被配置成与驱动辊42啮合并促使该驱动辊转动的一个或多个结构部。
[0045]无论驱动辊42如何附接到轴162上，传感器38都可以位于焊丝驱动组件壳体160中，以基于驱动辊的识别来感测指示焊丝24的尺寸的参数。传感器38可以包括确定驱动辊42的外表面110与沉孔部124之间的距离130的光传感器。光传感器可以测量向驱动辊42发送的发射光或红外信号的反射。在其他实施例中，传感器38可以包括机械传感器或磁传感器。传感器38可以将指示测量的参数(该参数对应于焊丝尺寸)的信号传送给材料感测和控制系统60进行处理。如以上详细论述，材料感测和控制系统60可 以包括送丝器20中的控制电路28、电力供应器16中的控制电路29或其组合。
[0046]图10是送丝器20的部件的另一个实施例，包括用于生成指示驱动辊42以及因此指示焊丝尺寸的信号的传感器38。在该实施例中，传感器38位于使驱动辊42转动的轴162中。传感器38同样可以是光传感器。在轴162的边缘的该位置，传感器38可以近似地感测从驱动辊42的外表面110到沉孔部126的距离130。在一些情况下(例如当驱动辊42的另一侧面向焊丝驱动组件壳体160时)，传感器38可以检测覆盖传感器38的一部分的驱动辊42并生成不同的信号作为结果。在其他实施例中，传感器38可以被配置成感测沉孔部112的直径。如图所示，传感器38可以与材料感测和控制系统60无线通信(无线信号166)。这对于传送来自定位于可旋转轴162上的传感器38的指示焊丝尺寸的信号，而不经过轴162的中心引导电信号来说是可取的。
[0047]同一个送丝器20中可以存在多个传感器38，以感测驱动辊42的多个参数，材料感测和控制系统60可以处理指示这些参数组合的信号。例如，图9和图10的传感器38可以组合使用以提供驱动辊42的不同参数的测量值。更具体而言，定位于焊丝驱动组件壳体160中的传感器38可以检测沉孔部112的距离130。位于轴162中的传感器38可以检测沉孔部112的直径。这两个检测的特性(例如距离130和直径)可以相结合使用来确定由驱动辊42运送的焊丝24的尺寸。在一些实施例中，其中一个检测的特性可以指示焊丝24的尺寸，而另一个检测的特性指示焊丝24的材料或焊丝24的某个其他特性。
[0048]如前面所指出，每当更换驱动辊42时，传感器38可以发送指示焊丝尺寸的信号。例如，当驱动辊42从轴162移除时，传感器38可以检测到驱动辊42的更换。一旦另一个驱动辊42放置在轴162上，传感器38就可检测到沿着轴162入位的新驱动辊42，并向材料感测和控制系统60发送信号作为响应。在一些实施例中，与控制电路28通信的另一个传感器可以检测驱动辊42的插入和/或移除并以信号通知控制电路28。作为响应，控制电路28然后可以请求传感器38提供与驱动辊识别相关以及因此与焊丝尺寸相关的信号。在一些实施例中，当焊丝盘30从送丝器20移除时，一单独的传感器可以用信号通知控制电路，示意可以使用某种类型和/或尺寸的焊丝24。在其他实施例中，当驱动辊42和/或焊丝盘30被插入时，位于送丝器20中的开关可被压下，并触发控制电路28。
[0049]传感器38、传感器放置和驱动辊42的其他组合可以用于识别对应于具体尺寸和/或材料的焊丝24的驱动辊42。例如，如以上所论述，传感器38在一些实施例中可以包括被配置成检测驱动辊42的磁场的电磁传感器。该磁场可由位于驱动辊42内的磁体产生。在驱动辊42包括沿着驱动辊42的外侧边缘的沉孔部的实施例中，传感器38可以相应地位于焊丝驱动组件壳体160内。
[0050]所公开的实施例可以允许基于指示焊丝24的尺寸的传感器信号而自动调整起弧参数和/或焊接参数。此外，传感器信号可以表明识别到运送焊丝24的驱动辊42。材料感测和控制系统60能够基于所接收的传感器信号对电力供应器16和/或送丝器20的工作参数进行自动调整。这可以使焊接系统10的操作更加用户友好，因为该系统能够自动优化或校正设置起弧参数或其他焊接参数时的操作员错误。
[0051]虽然这里仅示出和说明了本发明的某些特征，但本领域的技术人员会想到很多修改和变化。因此，应理解所附权利要求书应涵盖所有落入本发明的真正精神内的这种修改和变化。
【主权项】
1.一种焊接系统，包括: 焊丝送丝器； 电力供应器，耦接至所述焊丝送丝器并且被配置成产生焊弧；以及 传感器，被配置成感测指示通过所述焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数，其中所述传感器被配置成向所述电力供应器发送信号，所述信号代表指示所述焊丝的尺寸的参数，其中所述电力供应器被配置成基于所述信号自动实现起弧参数或焊接参数中的至少一者。2.如权利要求1所述的焊接系统，其中所述传感器安置于所述焊丝送丝器中。3.如权利要求1所述的焊接系统，其中所述传感器通过识别用于通过所述焊丝送丝器输送所述焊丝的驱动辊来感测指示所述焊丝的尺寸的参数。4.如权利要求3所述的焊接系统，其中指示所述焊丝的尺寸的参数是所述驱动辊的沉孔部的尺寸。5.如权利要求3所述的焊接系统，其中所述传感器被配置成每当所述驱动辊已更换时就发送所述信号。6.如权利要求1所述的焊接系统，其中所述电力供应器包括计算机可读代码，计算机可读代码被配置成接收所述信号作为输入，并输出可执行指令以实现所述电力供应器中的适当起弧参数、焊接参数或二者。7.如权利要求1所述的焊接系统，其中所述电力供应器包括计算机可读代码，计算机可读代码被配置成通过将所述信号与所述电力供应器的存储器中存储的预定一组可能信号相比较来确定适当起弧参数、焊接参数或二者。8.一种焊接系统，包括: 焊丝送丝器，其包括传感器，所述传感器被配置成感测指示通过所述焊丝送丝器输送的焊丝的尺寸的参数，并输出代表所感测的参数的信号；以及 控制器，被配置成接收来自所述传感器的所述信号，将所述信号转换成相应一组参数，并实现所述参数。9.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述焊丝送丝器包括能与其他驱动辊互换的驱动辊，并且所述传感器被配置成通过识别所述焊丝送丝器中使用的驱动辊来感测指示所述焊丝的尺寸的参数。10.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述参数包括起弧参数、焊接参数或二者。11.如权利要求9所述的焊接系统，其中所述传感器安置在被配置成接收所述驱动辊的轴上。12.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述传感器被配置成感测指示通过所述焊丝送丝器输送的所述焊丝的尺寸和类型的参数。13.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述传感器被配置成将所述信号无线传输至所述控制器。14.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述控制器包括存储器，所述存储器存储预定一组可能信号值以及响应于每个所述可能信号值而待实现的所述参数。15.如权利要求8所述的焊接系统，其中所述控制器安置在所述焊接系统的电力供应器中。16.—种方法，包括: 使用与焊丝送丝器相关联的传感器确定传感器信号，其中所述传感器信号指示由所述焊丝送丝器使用的焊丝的尺寸； 将来自所述传感器的所述传感器信号传送至安置于电力供应器内的控制器； 通过将所述传感器信号转换成相应一组起弧参数、焊接参数或二者来处理所述传感器信号；以及 在所述电力供应器中实现所述相应一组起弧参数或焊接参数，其中所述电力供应器被配置成产生具有所述相应一组起弧参数、焊接参数或二者的弧。17.如权利要求16所述的方法，其中确定所述传感器信号包括识别所述焊丝送丝器中的驱动辊。18.如权利要求17所述的方法，其中所述传感器信号指示所述焊丝送丝器中的所述驱动辊的沉孔部的维度。19.如权利要求16所述的方法，包括检测所述焊丝送丝器中的所述焊丝已更换。20.如权利要求16所述的方法，其中所述传感器信号指示由所述焊丝送丝器使用的焊丝的类型。
【专利摘要】一种焊接系统包括焊丝送丝器(20)、焊接电力供应器(16)和传感器(38)。所述电力供应器(16)耦接至所述焊丝送丝器(20)并且被配置成产生焊弧(12)。所述传感器(38)被配置成感测指示通过所述焊丝送丝器输送的焊丝(24)的尺寸的参数。所述传感器(38)被配置成向所述电力供应器(16)发送信号，所述信号代表指示所述焊丝(24)的尺寸的参数。所述电力供应器被配置成基于所述信号自动实现起弧参数或焊接参数中的至少一者。
【IPC分类】B23K9/133, B23K9/095
【公开号】CN104884204
【申请号】CN201380061494
【发明人】布兰得利·威廉·赫墨特, 马克·史蒂文·卡德莱茨
【申请人】伊利诺斯工具制品有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月25日
【公告号】CA2882568A1, EP2925475A1, US9144862, US20140151350, WO2014085000A1