獲得真實焊條速度的系統和方法
【專利摘要】本文描述的發明總體上涉及關于檢測焊接操作過程中的高度變化并且基于這樣的檢測到的高度變化來調整一個或多個焊接參數的系統(100，300，400)和方法。具體地，高度變化可以與工件(W)上的兩轉或更多轉有關，其中該變化是由于從焊接操作中沉積的材料導致的。由于沉積到工件(W)上的材料改變了焊條(32)距工件(W)的高度，因此可以調整一個或多個焊接參數以進行補償。確切地，可以調整焊條速度來補償該高度變化，其中該焊條速度是焊條與工件(W)相鄰地移動的速率。
【專利說明】獲得真實焊條速度的系統和方法發明領域
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1和16所述的焊機系統以及一種根據權利要求12所述的焊接方法。總體上，本發明涉及一種相對于由于焊接操作中沉積的材料導致的高度變化而檢測焊條速度的軌道式焊接系統。更具體地，本發明涉及基于焊條距工件的高度的變化來控制焊接參數。
技術背景
[0002]焊接系統存在于現代工業時代的核心處。從大規模的汽車裝配操作到自動化制造環境，這些系統在越來越復雜的制造作業中幫助進行連接。熱絲焊接處理焊絲或電極，該焊絲或電極被加熱(比如，通過電流)并且被主熱源(比如，等離子弧、鎢電極惰性氣體(TIG)焊接、金屬惰性氣體(MIG)焊接、藥芯及其他)創造的熔池接收。熱絲焊接工藝包括電阻加熱至或接近此類焊絲的熔點。在熱絲焊接工藝中，避免電弧的形成，因為電弧狀態破壞了熔池或使其過熱。在沒有起弧事件的情況下被加熱到接近或靠近焊絲熔點的焊絲被熔池接納而只有極少的破壞或沒有破壞。為了防止形成電弧，可以檢測與工件相關的焊接參數。該焊接參數可以指明熱絲焊接工藝可以調節而處于其中的電弧狀態。
[0003]此外，焊接可以涉及抬高、熔敷、堆焊、填充、表面硬化、熔覆、連接以及其他焊接應用。當面對具有彎曲表面的工件時，可以用軌道式焊接工藝來旋轉焊頭以將焊接應用于彎曲表面。最普遍的使用軌道式焊接的示例是管道焊接。管道焊接可以包括薄壁應用，其中，焊頭繞其他表面旋轉，兩塊端部被接合在一起，替代地，管道焊接可以包括深槽幾何結構，其中，焊條延伸進入在接合的兩個管道之間形成的槽中來鋪設焊接材料的連續焊珠以填充槽并且接合厚壁管道。軌道式焊接系統可以包括安裝在導軌或固定裝置上的焊頭，該導軌或固定裝置夾緊或以其他方式支撐在工件上并且被旋轉來供應焊接。在另一個實施例中，軌道式焊接系統可以包括帶有輪系統的底架，該底架包括一個或多個磁體以便與工件相鄰地行進。換言之，沒有利用軌道或引導件的軌道式焊接系統被認為是在本主題創新的范圍之內的。軌道式焊接經常涉及前相機和/或后相機對焊接區有限的可見性。
[0004]焊接系統可以包括多個控制件，這些控制件可以在焊接操作過程中由用戶來調整。例如，常規的焊接系統可以包括高達十六個(16)按鈕、輸入、和開關，這需要多年的經驗來理解并有效地使用。通常，一種調整的改變可能導致改變另一種調整來維持一致性。
[0005]軌道式焊接系統和非軌道式焊接系統可能與用戶可以實施的調整數量方面相妥協，并且所需要的是涉及防止對焊接操作不利調整的改進技術。
發明的說明
[0006]為了改善軌道式焊接，尤其為了防止對焊接操作不利的調整，提出了根據權利要求I和16所述的焊機系統以及根據權利要求12所述的焊接方法。優選實施例是從屬權利要求的主題。根據本發明的實施例，提供了一種控制焊接操作的焊接參數的系統。該焊接系統可以包括可拆卸地聯接至軌道上的焊炬，該軌道相鄰地附著至管道上，其中該焊炬包括焊條以用于執行焊接炬操作來將材料層沉積到該管道上并且該焊接操作是在該管道的內直徑或該管道的外直徑上的。該系統可以包括在該焊條與工件之間創建電弧的電源、以及檢測從該焊條到該工件的高度的深度部件。該系統可以包括:定位部件，該定位部件在該軌道上以第一焊條速度致動該焊炬；以及控制器部件，該控制器部件基于該高度的變化對該焊炬采用第二焊條速度。
[0007]根據本發明的實施例，提供了一種方法，該方法至少包括以下步驟:檢測焊條距彎曲工件的高度;通過在該焊條與該彎曲工件之間創建電弧來執行焊接操作;將該焊接操作識別為內直徑焊接操作或外直徑焊接操作;對該焊接操作采用一個焊條速度;在該焊接操作過程中檢測該焊條的高度的變化;并且基于該高度變化、該彎曲工件的曲率測量值、以及執行該焊接操作的軌道式焊機的軌道參數來調整該焊條速度。
[0008]根據本發明的實施例，提供了一種焊機系統，該焊機系統至少包括以下各項:軌道式焊機，該軌道式焊機具有鄰近于工件支撐的底架;聯接至該底架上的焊炬，該焊炬包括焊條；電源，該電源在該焊條與該工件之間創建電弧;送絲器，該送絲器連接至焊絲供應源上以便將焊絲提供至由該焊條形成的熔池;用于接收針對內直徑焊接操作或外直徑焊接操作的用戶輸入的器件；用于使該焊炬在聯接至該底架上的軌道上以焊條速度移動的器件；用于在該焊接操作過程中檢測該焊條距該工件的高度的變化的器件；用于基于該檢測高度變化的步驟以及該用戶輸入來調整該焊條速度的器件；以及用于顯示該焊接操作過程中的焊條速度的器件。
[0009]當根據附圖、詳細描述和所附權利要求書來進行查看時，本發明的這些目的和其他目的將是顯而易見的。
附圖簡要說明
[0010]本發明可以在某些零部件和零部件的安排中采取物理形式，其優選實施例將在說明書中詳細描述并且在形成本文一部分的附圖中展示，并且在附圖中:
[0011]圖1展示了軌道式焊接系統的前視圖；
[0012]圖2A展示了軌道式焊接系統的側視圖；
[0013]圖2B展示了軌道式焊接系統的透視圖；
[0014]圖3A是展示了熱絲焊接系統的一部分的圖示；
[0015]圖3B是展示了熱絲焊接系統的一部分的圖示；
[0016]圖4是展示焊機系統的簡圖，該焊機系統基于所檢測到的在焊條與工件之間的高度變化來調整焊接操作；
[0017]圖5是展示焊機系統的簡圖，該焊機系統基于由于焊接操作所沉積的材料而導致的焊條與工件之間的高度變化來識別焊條速度；
[0018]圖6是展示將材料沉積到管道上的焊機操作的截面視圖；
[0019]圖7是展示將材料沉積到管道上的焊機操作的截面視圖；
[0020]圖8是展示將材料沉積到管道上的焊機操作的截面視圖；并且
[0021]圖9是基于所接收到的用戶輸入來控制焊接操作中的電弧的電弧電流的流程圖。
詳細說明
[0022]本發明的多個實施例涉及關于檢測焊接操作過程中的高度變化并且基于這樣的檢測到的高度變化來調整一個或多個焊接參數的方法和系統。具體地，高度變化可以與工件的兩轉或更多轉有關，其中該變化是由于從焊接操作中沉積的材料造成的。由于沉積到工件上的材料改變了焊條距工件的高度，因此可以調整一個或多個焊接參數以進行補償。確切地，可以調整焊條速度來補償高度變化，其中該焊條速度是焊條與工件相鄰地移動的速率。
[0023]如本文使用的“焊接(welding/weld)”(包括這些詞的任何其他形式)是指通過電弧的操作(包括但不限于埋弧焊、GTAW焊、GMAW焊、MAG焊、MIG焊、TIG焊)或者通過與焊接系統一起使用的任何電弧的操作對熔融材料的沉積。
[0024]現在將出于展示在遞交本專利申請時
【申請人】已知的最佳模式的目的來描述實施本發明的最佳模式。實例和附圖僅僅是說明性的而不意味著要限制本發明，本發明通過權利要求書的范圍和精神來衡量。現在參照附圖，其中，示出的內容僅是出于展示本發明的示例性實施例的目的而不是出于限制本發明的示例性實施例的目的，圖1至圖5展示了與自動的或半自動的焊接系統一起使用的焊接系統。焊接系統的一個展示性實例是軌道式焊接，該軌道式焊接通常用于連接不同類型材料的導管或管道。例如，可以使用鎢極惰性氣體(TIG)或氣體保護鎢極弧焊(GTAW)焊炬來圍繞在有待通過自動化機械系統焊接在一起的這些管道進行軌道式運動。圖1-2B展示了如在軌道式焊接環境中使用的軌道式焊接系統100(也稱為焊機、系統、焊接系統和/或焊機系統)的示例實施例。軌道式焊接系統100包括圍繞這些管道或導管行進的焊接牽引機(未示出)、焊接電源(未示出)和控制器(未示出)、以及提供操作者控制的掛件(未示出)。應了解的是，本主題創新可以用于任一軌道式或非軌道式焊接系統。此外，本主題創新可以與包括電弧和被液化以將焊接材料沉積到工件上的熱焊絲的任何焊接操作一起使用。
[0025]系統100(如參見圖1-2B)—般用于深槽焊接。在所示的實例中，焊接系統100包括軌道式TIG焊機，該焊機具有可以附接至工件上或被支撐在軌道上的焊機本體或底架101。焊機100包括焊炬(總體上指示為30)，該焊炬具有焊接焊條32以用于沉積焊接材料以便在焊接區Z處形成焊接部。焊條32是延長的焊條、具有適合于被焊接的槽G的焊條長度。延長的焊條32可以具有適合于給定深槽焊接的任意長度，包括大于10毫米的長度在內。如在所示的實例中所描繪的，焊條長度可以大于100毫米。所示的具體實例具有大約120毫米的長度。這個實例不是限制性的，因為根據槽G的深度可以使用具有更大或更小長度的焊條。
[0026]焊炬30被連接到屏蔽氣體供應源102，該屏蔽氣體供應源102向焊炬30提供如氬氣的惰性氣體。焊接氣體供應源102可以包括如柱體的容器，該容器儲存處于壓力下的屏蔽氣體S，并且屏蔽氣體S經由適當的管系或其他管路遞送可以是由調節器或其他控制器107來控制的。非加壓源也可以與由栗等提供的氣體遞送一起使用。當焊接厚板或厚壁管道時，焊縫設計典型地提供窄槽以準許細長焊條隨著焊炬角度的某種調整被放置在焊縫中，以便確保通過將一系列焊珠層疊在彼此之上創建的良好焊接，直到焊縫被填充完。貫穿下面的描述，這個工藝可以可互換地被稱為窄槽焊接或深槽焊接。窄槽焊接是在窄槽或焊縫中將連續的單一焊珠焊接層施加在彼此頂部上的工藝。在窄槽環境中的考慮因素之一是維持充足的保護氣體以保護熔融焊池不受大氣污染。通常，利用長焊條從焊縫外部提供惰性保護氣體(如氬)，該長焊條延伸進入保護氣體供應源之下的槽中。
[0027]該焊機可以包括連接至焊絲供應源上的送絲器，如向一個或多個焊絲導向器104’、104提供鎢焊絲W的繞線盤103。在所示的實例中，一對延伸的焊絲導向器104’、104是由位于底架101—側上的獨立繞線盤103來提供和送進的。延伸的焊絲導向器104’、104分別被支撐在第一相機裝置和焊絲引導系統105(也被稱為第一安裝系統105)以及第二相機裝置和焊絲引導系統106(也被稱為第二安裝系統106)上，這些裝置和系統各自從焊條32橫向地向外并且位于工件或管道P上方。應了解的是，在不背離本主題發明的實施例覆蓋的既定范圍的情況下，可以根據合理的工程判斷來選擇用于這些延伸的焊絲導向器104’、104的支撐件。
[0028]該軌道式焊接系統可以包括焊絲導向器104’、104，該焊絲導向器可以包括提供自動或半自動運動的定位裝置，其中該運動可以在3維環境內、在焊接區Z內創建的電弧左近、在任意方向上進行。例如，焊絲導向器104’、104可以朝向焊條32和焊接區Z向內并向下延伸。該實例焊機被支撐在軌道上并且被牽引機驅動器圍繞管道(也被稱為工件W)驅使，其中焊絲導向器104’、104被定位在相對于焊接焊條32的超前和滯后位置中。在實施例中，第一安裝系統105聯接至高度調整裝置130上，該高度調整裝置允許將第一安裝系統105朝向焊接區Z或背離焊接區Z進行調整。應了解的是，朝向焊接區Z或背離焊接區Z的調整可以是自動或半自動的。另外，該調整可以是到焊接區Z的一側或到焊接區Z的相反側(例如，向左運動、向右運動等)的。高度調整裝置130進一步聯接至支撐構件132上，該支撐構件聯接至焊機系統100的底架101的一部分上。類似地，第二安裝系統106聯接至高度調整裝置124上，該高度調整裝置允許將第二安裝系統106朝向焊接區Z或背離焊接區Z進行調整。應了解的是，朝向焊接區Z或背離焊接區Z的調整可以是自動或半自動的。另外，該調整可以是到焊接區Z的一側或到焊接區Z的相反側(例如，向左運動、向右運動等)的。高度調整裝置124進一步聯接至支撐構件126上，該支撐構件聯接至焊機系統100的底架101的一部分上。
[0029]第一安裝系統105支撐相機裝置113和焊絲導向器104’，其中相機裝置113和焊絲導向器104’被定位成瞄準或朝向焊接區Z。類似地，第一安裝系統106支撐相機裝置112和焊絲導向器104，其中相機裝置112和焊絲導向器104被定位成瞄準或朝向焊接區Z。應了解的是，系統100包括相機裝置112和相機裝置113，但是此類裝置僅用于展示不同的實施例并且不應被視為對主題發明進行限制。應了解的是，相機裝置113和焊絲導向器104’與焊機系統100—起(或獨立于其)移動，這使得在焊接區Z處和/或在給送了來自焊絲導向器104’的焊絲的地方能夠持續供應焊絲。應了解的是，相機裝置112和焊絲導向器104與焊機系統100—起(或獨立于其)移動，這使得在焊接區Z處和/或在給送了來自焊絲導向器104’的并且歸根結底來自送絲器(焊絲供應源或繞線盤103)的焊絲的地方能夠持續供應焊絲。
[0030]圖3A和3B展示了根據本主題發明的熱絲焊接系統300和熱絲焊接系統302的圖示。例如，熱絲焊接系統300可以是TIG焊接系統并且熱絲焊接系統302可以是MIG焊接系統。如以上所討論的，應了解并理解的是，可以與本主題發明一起應用任何適合的熱絲焊機系統并且圖1-3B中的此類系統不是要對主題權利要求的范圍進行限制。系統300包括第一電源310，該第一電源提供第一熱源以便在焊條(例如像非自耗焊條)與工件W之間創建電弧，其中該焊條創建了熔池。系統300進一步包括熱絲電源320(例如，焊絲電源)，該熱絲電源將給送到由該焊條形成的熔池中的焊絲進行加熱。換言之，熱絲電源320可以對給送到或遞送到熔池中的焊絲供能以便將焊接材料(例如，液化焊絲)沉積到工件W上。
[0031]系統302包括第一電源310，該第一電源提供第一熱源以便在焊條(例如像非自耗焊條)與工件W之間創建電弧，其中該焊條創建了熔池。系統302進一步包括熱絲電源320(例如，焊絲電源)，該熱絲電源將給送到由該焊條形成的熔池中的焊絲進行加熱。換言之，熱絲電源320可以對給送到或遞送到熔池中的焊絲供能以便將焊接材料(例如，液化焊絲)沉積到工件W上。應了解的是，在不背離本主題發明的實施例覆蓋的既定范圍的情況下，可以根據合理的工程判斷來選擇和使用焊接系統100、300和302。
[0032]應了解的是，系統300和302可以是熱絲TIG焊機系統或熱絲串聯焊機系統。本主題發明可以涉及通過任何適合的焊絲工藝而創建的電弧，其中此類焊絲工藝可以包括非自耗焊條工藝。
[0033]圖4展示了焊機系統400(也稱為系統400)，該系統基于所檢測到的在焊條與工件之間的高度變化來調整焊接操作。系統400包括焊絲導向器404，該焊絲導向器將焊絲402引導到焊接區，該焊接區包括在焊條406與工件W之間產生的電弧。系統400中的焊炬420包括焊條406，其中，電源410在焊條406與工件W之間創建電弧。焊炬420具有高度408，該高度是焊條406與工件W(并且包括從焊接操作中沉積的材料的高度)之間的距離，其中高度408可以被稱為接觸焊嘴到工件距離、焊炬頭空間、探伸度等。出于本主題創新的目的，從焊條406到工件W的距離被稱為高度408、焊條到工件W的高度、和/或焊條406與工件W之間的距離，其中該距離包括沉積到工件W上的材料(下文討論的)。具體而言，可以通過至少改變焊炬420相對于工件W的位置、改變工件W相對于焊炬420的位置、或其組合方式來調整高度408。焊條406可以是可消耗焊條或不可消耗焊條。在一個具體實施例中，系統400可以是利用不可消耗焊條的軌道式焊接系統。
[0034]焊接系統400可以在工件W上執行多種不同焊接操作。例如，焊接系統400可以在具有曲率的工件W上執行焊接操作。例如，工件W可以是管道或管道的一部分。焊接系統400可以在工件W的內直徑或工件W的外直徑中的至少一者上執行焊接操作。在內直徑焊接操作或外直徑焊接操作中的任一實例中，焊接操作可以包括不止一次地將材料沉積到工件W上。例如，在針對管道的焊接操作(例如內直徑焊接操作或外直徑焊接操作)上，可以執行兩轉或更多轉，在這些轉中，材料被沉積到管道上。換言之，第一轉可以包括使得第一沉積材料層去到管道上，第二轉可以包括使得第二沉積材料層去到該第一沉積層上，第三轉可以包括使得第三沉積材料層去到該第二沉積層上，以此類推。舉例而言，焊接操作(例如內直徑焊接操作或外直徑焊接操作)可以是包括以下各項中的至少一項的焊接序列:至少一次根部焊接;至少一次填充焊接;或至少一次蓋面焊接。在該焊接操作的第一轉中，高度408是工件W與焊條406之間的距離。在該焊接操作的第二轉中，高度408是焊條406與從該焊接操作中沉積到工件W上的材料之間的距離。本主題創新利用焊條406與從該焊接操作中沉積到工件W上的材料之間的距離的變化來提供準確的焊條速度(例如，“真實”焊條速度)并調整一個或多個焊接參數來相應地加以補償。常規的技術是在焊接操作開始時設定焊條速度并且如果改變也不調整這個焊條速度、傳達此焊條速度、并且簡單地維持該焊條速度，這對于焊接操作不利。應了解的是，這樣的高度408變化可能影響焊接操作。在具體實施例中，具有的直徑小于72英寸的管道受到由于沉積到工件W上的焊接材料所導致的高度408變化的影響。
[0035]系統400可以包括控制器430，該控制器被配置成用于控制焊接操作的一部分。應了解的是，控制器430可以是獨立式部件(如圖所繪)、并入電源410中、并入焊炬420中、或者其組合。具體地，控制器430可以調整與在工件W上執行的焊接操作相關的至少一個參數、同時補償在焊接操作的執行過程中檢測到的高度408的變化。以舉例而非限制的方式，控制器430可以控制與電源410有關的設置、與焊炬420有關的位置和/或設置、與焊絲給送導向器404有關的位置和/或設置、和/或與工件W有關的位置。例如，控制器430可以經由電源410控制焊接參數，例如但不限于除其他事項之外的電弧電壓、電弧電流、電弧極性。在實施例中，可以用電源410或其他電源(未示出)來向焊絲402供應電流，其中該電流可以包括極性。在這樣的實施例中，控制器可以控制電源410和/或額外電源中的至少一者來管理除其他事項之外的焊絲電流、焊絲電壓、焊絲極性。在又一個實施例中，控制器430可以調整焊炬420、焊絲導向器404、和/或工件W中至少一者的物理位置(例如，定位)。
[0036]控制器430可以包括定位部件440。應了解的是，定位部件440可以是獨立式部件、并入控制器430中(如圖所繪)的、并入焊炬420中的、并入電源410中的、并入深度部件450中的、或者其組合。定位部件440可以提供焊炬420和/或工件W除其他事項之外沿任意繞著電弧、朝向電弧的方向上的移動。以舉例而非限制的方式，定位部件440可以提供附連至工件W上的或在附連至工件W上的軌道上的牽引機焊機的移動、振蕩移動、向電弧一側的運動、向電弧的與這一側相反的一側的運動、朝向電弧的運動、背離電弧的運動、在電弧上方的運動、在電弧下方的運動或其組合。在實施例中，焊炬420包括繞工件W操縱的定位部件440。定位部件440可以操縱焊炬420在附連至工件W上的軌道上鄰近于工件W。具體地，定位部件440可以圍繞附連至工件W上的軌道操縱牽引機焊機，其中牽引機焊機的移動是焊條速度的反映(例如，焊條速度是焊條在工件附近移動時的速率)。
[0037]在另一個實施例中，定位部件440可以改變工件W相對于焊條406的位置。例如，工件W可以在焊炬420之下/下方例如在自動化環境中旋轉。在又一個實施例中，定位部件440可以是焊機接縫機。在又一個實施例中，定位部件440可以與焊絲導向器404和/或焊絲402一起用來改變焊絲被遞送至電弧的位置或地點。而且，可以通過堅實的工程設計判斷來選擇和使用定位部件440及其多種不同構型，而并不背離本主題發明的實施例的預期覆蓋范圍。
[0038]控制器430可以包括深度部件450，該深度部件被配置成用于檢測由于沉積到工件W上的材料而導致的高度408變化。如以上討論的，焊接操作可以包括繞工件W的旋轉，使得在第一轉上沉積的材料改變了在第二轉上的高度408。在這樣的情況下，深度部件450可以檢測高度408的變化。以舉例而非限制的方式，深度部件450可以除其他事項之外是高度編碼器、測量從焊條406到工件W的距離的裝置、獲得距離的反饋系統、激光裝置、測量距離的激光器、深度計、測量電壓以檢測焊炬420的位置的電位計、測量電流以檢測焊炬420的位置的電子裝置或部件、測量距離的部件。
[0039]在具體實施例中，高度編碼器(未示出)可以與焊炬420相結合，使得高度編碼器基于焊接操作的第一轉上的定位數據、與該焊接操作的后一轉上的定位數據相比較來檢測高度408 ο例如，第一轉可以包括被存儲的第一高度(例如，除其他事項之外的臨時存儲器、永久存儲器)并且第二轉可以包括也被存儲的第二高度(例如，除其他事項之外的臨時存儲器、永久存儲器)。在這樣的情況下，可以對該第一高度和第二高度進行比較以便檢測高度變化，該高度變化被用來調整焊接參數。應了解的是，觸發器可以引發對第一高度和/或第二高度的存儲，這可以是除其他事項之外與在工件W上的物理位置、焊接操作期間的預定時間、引發高度檢測的用戶輸入、從焊接操作開始到停止的高度動態收集中的至少一項相關聯的。
[0040]基于檢測到的由于沉積到工件W上的材料造成的高度408變化，控制器430可以調整(例如，除其他事項之外增大、減小、維持)一個或多個焊接參數。應了解的是，該焊接參數可以是但不限于:焊條速度、電弧電壓、執行該焊接操作的牽引機焊機的行進速度、焊絲給送速度、電弧電流水平、焊炬420的高度、工件W與焊炬420之間的距離、焊條406的振蕩寬度、焊絲的溫度、焊條40 2的溫度、焊條406的振蕩頻率、電弧電流的極性、焊絲402的電流的極性等。
[0041]在實施例中，控制器430可以在工件W上的焊接操作的第一轉上利用第一焊條速度并且在該焊接操作的隨后一轉上利用第二焊條速度，其中該第二焊條速度由于檢測到的因為沉積到工件W上的材料造成的高度408變化而增大到比該第一焊條速度大了一部分。在另一個實施例中，控制器430可以調整一個或多個非焊條速度的焊接參數以便補償所檢測到的高度408變化。
[0042]圖5展示了焊機系統400的一個實施例，該焊接系統基于由于焊接操作所沉積的材料而導致的焊條與工件之間的高度變化來識別焊條速度并且傳達焊條速度。圖5中展示的實施例可以包括用于傳達焊條速度的顯示部件510、以及輸入部件520，該輸入部件被配置成用于接收來自除其他事項之外的用戶、操作者、機器、計算裝置中至少一者的輸入，其中此輸入選擇了顯示焊條速度的操作模式。例如，焊條速度可以被顯示為考慮了高度408變化的準確焊條速度(也稱為“真實焊條速度”)、或沒有考慮高度408變化的焊條速度。輸入部件520可以是但不限于按鈕、開關、撥動開關、旋鈕、模擬旋鈕、觸摸板、觸摸屏、鼠標、鼠標按鈕、鍵盤、小鍵盤、麥克風、相機、攝影機、運動傳感器等等。總體上，輸入部件520可以接收來自用戶或操作者的輸入來控制針對焊接系統400要顯示的焊條速度的類型。例如，該輸入可以是但不限于:按鈕激活、開關激活、語音命令、運動、姿勢、手勢、眼睛移動、聲音、觸摸屏輸入等等。經由輸入部件520接收的輸入可以是針對焊接系統400的焊接參數的值或設置。
[0043]進一步，顯示部件510可以呈現與至少用于顯示的焊條速度有關的圖形的一部分、并且在實施例中可以包括用于獲得音頻的揚聲器(例如，焊條速度的聲音傳達)。例如，顯示部件510可以展示與設置、焊接參數、焊接模式、牽引機焊機的位置、用戶設置、焊接類型等等有關的圖形。顯示部件510可以包括視頻圖形引擎和顯示器，其中該顯示器可以是但不限于屏幕、CRT、LCD、等離子屏幕、點陣屏幕、監視器等。在實施例中，顯示部件510在焊接系統400外部，并且使用了有線或無線連接來呈現供顯示的圖形。例如，焊接系統400可以包括端口(例如，視頻端口、圖形端口、HDM1、VGA、串行端口、S-視頻端子、USB、分量端口等等)來連接到用于顯示數據的外部裝置上。例如，焊接系統400可以經由有線或無線連接而連接到平板電腦上以用于顯示數據。應了解的是，焊接系統400可以利用內部顯示器和/或外部顯示器并且這樣的實例不限制本主題創新。
[0044]圖6-8展示了在管道(工件W)的截面視圖上的焊接操作，其中該焊接操作包括兩轉或更多轉的將材料沉積到管道上。應了解的是，焊接序列可以包括第一轉和一個或多個后續轉，其中高度變化是由于材料沉積到工件W(在此，管道、或具有彎曲表面的工件)上造成的。圖6-8的截面視圖可以包括軌道式焊機100，該軌道式焊機可以是鄰近于工件W在軌道602上移動的牽引機焊機。軌道式焊機100可以包括焊條406，該焊條包括在焊條406與工件W(例如，管道)的表面604之間的高度。應了解的是，高度在以上討論過并且在圖6-8中由于縮放原因并未示出。此外，圖6-8不是按比例的。
[0045]另外，應了解的是，作為實例展示的是外直徑焊接操作，并且用本主題創新可以執行內直徑焊接操作。換言之，在內直徑焊接操作或外直徑焊接操作的過程中檢測到高度變化可以觸發對焊接參數的調整以便補償此種變化。例如，在內直徑焊接操作過程中沉積到工件上的材料可以減小內半徑以及焊條406要行進的距離。例如，在外直徑焊接操作過程中沉積到工件上的材料可以增大外半徑以及焊條406要行進的距離。
[0046]焊接操作可以包括在工件W上從表面604進行兩轉或更多轉以實現目標焊縫606，其中目標焊縫606可以是沉積到工件W上的希望量的焊接材料(例如，對沉積到工件W上的希望量的焊接材料的度量)。圖6展示了焊接操作的開始，其中還沒有焊接材料被沉積到表面604上。轉向圖7，軌道式焊機100的第一轉在表面604上沉積第一層焊接材料608。由于去到表面604上的第一層焊接材料608，焊條406與工件W之間的高度已經改變。換言之，在將第一層焊接材料608沉積到工件W上之后，焊條406與第一層焊接材料608之間的距離小于焊條406與表面604之間的距離(在沉積第一層焊接材料之前)。
[0047]焊接序列可以包括第一轉的將焊接材料沉積到工件W上以及后續多轉的將焊接材料沉積到工件W上以實現目標焊縫606。如圖8所示，可以使用后續的轉和焊接材料層來實現目標焊縫606，其中高度變化可以是動態地識別出的并且通過調整一個或多個焊接參數來進行補償。
[0048]在實例中，內直徑焊接操作可以包括由于所沉積的焊接材料造成的高度變化，其中焊條速度可以被減小以補償該高度變化。在實例中，外直徑焊接操作可以包括由于所沉積的焊接材料造成的高度變化，其中焊條速度可以被增大以補償該高度變化。
[0049]在實施例中，該高度變化是在將額外的層沉積到該管道上時由于被沉積到該管道上的材料層造成的。在實施例中，該焊炬通過在該管道上兩次或更多次沉積材料來執行該焊接操作。在實施例中，該兩次或更多次材料沉積中的每一次都對應于繞該管道的相應一轉。在實施例中，該兩次或更多次材料沉積是針對該管道的一個焊接序列。在實施例中，焊接序列包括以下各項中的至少一項:至少一次根部焊接;至少一次填充焊接;或至少一次蓋面焊接。
[0050]在實施例中，該系統可以包括輸入部件，該輸入部件接收選擇以顯示該第二焊條速度或該第一焊條速度。在實施例中，該系統可以包括顯示部件，該顯示部件呈現與該第一焊條速度和該第二焊條速度有關的圖形的一部分。在實施例中，該圖形的該部分包括文本、數字、字母、符號或所顯示像素中的至少一者。
[0051]在實施例中，該控制器被配置成基于該高度的變化來調整該焊接操作的焊接參數。在實施例中，該焊接參數是該第一焊條速度、該第二焊條速度、電弧電壓、焊絲給送速度、相對于管道的焊炬高度、電弧電流水平、該焊條的振蕩速率、該焊條的振蕩寬度、焊絲的溫度、該焊條的溫度、電弧的電流極性、焊絲的電流極性、工件的物理位置、或該焊炬的物理位置中的至少一項。在實施例中，對于是外直徑焊接操作的焊接操作而言第二焊條速度大于第一焊條速度，并且對于是內直徑焊接操作的焊接操作而言第二焊條速度小于第一焊條速度。
[0052]鑒于在前所描述的示例性裝置和元件，參照圖9的流程圖和/或方法，可以更好地認識到根據所披露的主題可以實現的方法。示出了這些方法和/或流程圖并將其描述成一系列框，所要求保護的主題并不受限于這些框的順序，因為一些框可以以不同的順序發生和/或與來自本文所描繪和描述的其他框同時發生。而且，實現在下文中所描述的方法和/或流程圖可以并不要求所有展示出的框。
[0053]圖9展示了方法900，該方法基于焊接操作過程中焊條與工件之間的高度變化而自動調整焊接參數。隨后，以下內容按照在圖9的決策樹流程圖900中所展示地發生的，該決策樹流程圖是提供執行焊接操作的流程圖900。例如，焊接操作可以包括至少以下各項:在焊條與工件之間創建電弧;將焊絲遞送至由該焊條形成的熔池；以及將焊絲沉積到工件上(也稱為將材料沉積到工件上)。
[0054]可以檢測焊條距彎曲工件的高度(參考框910)。可以通過在焊條與彎曲工件之間創建電弧來執行焊接操作(參考框920)。可以將該焊接操作識別為內直徑焊接操作或外直徑焊接操作(參考框930)。可以對該焊接操作采用一種焊條速度(參考框940)。可以在該焊接操作過程中檢測焊條的高度變化(參考框950) ο可以基于該高度變化、該彎曲工件的曲率測量值、以及執行該焊接操作的軌道式焊機的軌道參數來調整該焊條速度(參考框960)。
[0055]在實施例中，用于調整焊條速度的方法可以進一步包括:增大在軌道上的牽引機焊機運動速率;減小在軌道上的牽引機焊機運動速率;增大該工件的運動速率;或減小該工件的運動速率。
[0056]在實施例中，方法可以進一步包括基于該高度變化來調整焊接參數。在實施例中，該軌道參數是與該軌道式焊機一起使用的軌道的長度、該軌道式焊機所使用的軌道距該彎曲工件的距離、與該軌道式焊機一起使用的軌道的內直徑布局、或與該軌道式焊機一起使用的軌道的外直徑布局中的至少一者。在實施例中，該彎曲工件是管道。
[0057]在實施例中，方法可以進一步包括:該調整步驟是增大焊條速度。在實施例中，該高度變化是由于來自該焊接操作所使用的焊條、或該焊接操作所使用的焊絲中的至少一者的材料沉積物而產生的。
[0058]雖然本文中討論的實施例與以上討論的系統和方法相關，但這些實施例旨在為示例性的并且不旨在限制這些實施例對本文中所闡述的那些討論內容的適用性。本文中所討論的控制系統和方法論相等地應用于同電弧焊接、激光焊接、釬焊、錫焊、等離子體切割、水射流切割、激光切割相關的系統和方法、以及使用類似控制方法論的任何其他系統或方法中，并且可以用于其中，而不脫離以上討論的發明的精神或范圍。本文的實施例和討論可以容易地由本領域的技術人員并入到這些系統和方法中的任何系統和方法中。
[0059]以上示例僅僅是說明本發明的各個方面的若干個可能的實施例，其中，本領域技術人員在閱讀并理解本說明書和附圖時將想到等效的變更和/或修改。特別地，關于由以上描述的部件(組件、設備、系統、電路等)執行的各種功能，除非以其他方式指出，用來描述這樣的部件的術語(包括涉及參考“裝置(means)”)旨在與執行被描述部件(例如，功能上是等效的部件)的具體功能的任何部件(如硬件、軟件或其組合)相對應，即使結構上不等效于執行本發明所展示的實現方式中的功能的披露結構也是如此。此外，盡管可能已經根據若干實施例中的僅一個實施例披露了本發明的某個具體特征，但此類特征可以如所希望地和針對任何給定的或具體的應用而言有利地與其他實現方式的一個或多個其他特征相組合。另夕卜，在術語“包括(including)”、“包括了 (includes)，，、“具有(having)”、“有(has)”、“帶有(with)”或其變體被用于詳細描述和/或權利要求書的范圍內，此類術語以類似于術語“包括(comprising)”的方式旨在是開放性的。
[0060]本書面說明書使用實施例來公開本發明，包括最佳模式，并且也使本領域普通技術人員能夠實行本發明，包括制作和使用任何裝置或系統以及執行任何并入的方法。本發明的可取得專利權的范圍由權利要求書限定，并且可以包括本領域的技術人員想到的其他示例。如果此類其他示例具有與權利要求書的文字語言沒有差別的結構性元件，或者如果它們包括與權利要求書中的文字語言有非實質性差別的等效結構元件，則此類其他示例意在包括在權利要求的范圍之內。
[0061]當時出于展示
【申請人】已知的最佳模式的目的已經描述了實施本發明的最佳模式。如通過權利要求的范圍和精神所衡量的，實例僅僅是說明性的而不意味著要限制本發明。已經參照優選和替代的實施例描述了本發明。顯然，依據對本說明書的閱讀和理解，其他技術人員將會認識到多種修改和變更。旨在包括落在所附權利要求書或其等效物范圍內的所有此類修改和變更。
參考號
30 焊炬404焊絲導向器
32 焊條406焊條
100焊接系統408高度
101底架410電源
102氣體供應器420焊炬
103繞線盤430控制器
104焊絲導向器440定位部件
1047焊絲導向器450深度部件
105第一安裝系統510顯示部件
106第二安裝系統520輸入部件
107控制器602軌道
112相機裝置604表面
113相機裝置606目標焊縫
124調整裝置608焊接材料
126支撐構件900流程圖
130調整裝置910參考框
132支撐構件920參考框
300熱絲焊接系統930參考框
302熱絲焊接系統940參考框
310第一電源950參考框
320熱絲電源960參考框
400焊機系統
402焊絲G 凹槽
GTAff鎢電極惰性氣體保護焊 P 管道 W 焊絲/工件 Z 區
TIG鎢惰性氣體 S 屏蔽氣體
【主權項】
1.一種焊機系統(100，300，400)，包括: 可拆卸地聯接至軌道上的焊炬(30)，該軌道相鄰地附著至管道(P)上，其中該焊炬(30)包括焊條(32)以用于執行焊接操作來將材料層沉積到該管道(P)上并且該焊接操作是在該管道(P)的內直徑或該管道(P)的外直徑上的； 電源(310，410)，該電源在該焊條(32)與該工件(W)之間創建電弧； 深度部件，該深度部件檢測從該焊條(32)到該工件(W)的高度； 定位部件，該定位部件在該軌道上以第一焊條(32)速度致動該焊炬(30);以及 控制器部件，該控制器部件基于該高度的變化對該焊炬(30)采用第二焊條速度。2.如權利要求1所述的焊機系統(100，300，400)，其中，該高度變化是在將額外的層沉積到該管道(P)上時由于沉積到該管道(P)上的材料層所導致的。3.如權利要求1或2所述的焊機系統(100，300，400)，該焊炬(30)通過在該管道(？)上兩次或更多次沉積材料來執行該焊接操作。4.如權利要求3所述的焊機系統(100，300，400)，其中，該兩次或更多次材料沉積中的每一次都對應于繞該管道(P)的相應一轉，和/或其中該兩次或更多次材料沉積中的每一次都是針對該管道(P)的焊接序列。5.如權利要求1至4中任一項所述的焊機系統(100，300，400)，其中，該焊接序列包括以下各項中的至少一項: 至少一次根部焊接； 至少一次填充焊接;或 至少一次蓋面焊接。6.如權利要求1至5中任一項所述的焊機系統(100，300,400)，進一步包括輸入部件，該輸入部件接收選擇以顯示該第二焊條速度或該第一焊條速度。7.如權利要求1至6中任一項所述的焊機系統(100，300,400)，進一步包括顯示部件，該顯示部件呈現與該第一焊條速度和該第二焊條速度有關的圖形的一部分。8.如權利要求1至7中任一項所述的焊機系統(100，300，400)，其中，該圖形的該部分包括文本、數字、字母、符號或所顯示像素中的至少一者。9.如權利要求1至8中任一項所述的焊機系統(100，300,400)，進一步包括控制器，該控制器被配置成基于該高度變化來調整該焊接操作的焊接參數。10.如權利要求9所述的焊機系統(100，300，400)，其中，該焊接參數是該第一焊條速度、該第二焊條速度、電弧電壓、焊絲給送速度、相對于管道(P)的焊炬高度、電弧電流水平、該焊條(32)的振蕩速率、該焊條(32)的振蕩寬度、焊絲的溫度、該焊條(32)的溫度、電弧的電流極性、焊絲(W)的電流極性、工件(W)的物理位置、或該焊炬(30)的物理位置中的至少一項。11.如權利要求1至10中任一項所述的焊機系統(100，300，400)，進一步包括: 針對為外直徑焊接操作的焊接操作而言，該第二焊條速度大于該第一焊條速度;并且 針對為內直徑焊接操作的焊接操作而言，該第二焊條速度小于該第一焊條速度。12.—種焊接方法，包括: 檢測焊條距彎曲工件的高度； 通過在該焊條與該彎曲工件之間創建電弧來執行焊接操作； 將該焊接操作識別為內直徑焊接操作或外直徑焊接操作； 對該焊接操作采用一個焊條速度； 在該焊接操作過程中檢測該焊條的高度的變化;并且 基于該高度變化、該彎曲工件的曲率測量值、以及執行該焊接操作的軌道式焊機的軌道參數來調整該焊條速度，其中調整該焊條速度優選地包括:增大在軌道上的牽引機焊機運動速率;減小在軌道上的牽引機焊機運動速率;增大該工件的運動速率;或減小該工件的運動速率。13.如權利要求12所述的方法，進一步包括基于該高度變化來調整焊接參數，其中該軌道參數優選地是與該軌道式焊機一起使用的軌道的長度、該軌道式焊機所使用的軌道距該彎曲工件的距離、與該軌道式焊機一起使用的軌道的內直徑布局、或與該軌道式焊機一起使用的軌道的外直徑布局中的至少一者。14.如權利要求12或13所述的方法，其中，該彎曲工件是管道。15.如權利要求13所述的方法，其中，該調整步驟是增大該焊條速度，和/或其中，該高度變化是由于來自該焊接操作所使用的焊條、或該焊接操作所使用的焊絲中的至少一者的材料沉積物而產生的。16.一種焊機系統(100,300,400)，包括: 軌道式焊機，該軌道式焊機具有鄰近于工件(W)支撐的底架(101); 焊炬(30)，該焊炬聯接至該底架(101)上，該焊炬包括焊條(32); 電源，該電源在該焊條(32)與該工件(W)之間創建電弧； 送絲器，該送絲器連接至焊絲(W)供應源上以便將焊絲(W)提供至由該焊條(32)形成的熔池； 用于接收針對內直徑焊接操作或外直徑焊接操作的用戶輸入的器件； 用于使該焊炬(30)在聯接至該底架(101)上的軌道上以焊條速度移動的器件； 用于在該焊接操作過程中檢測該焊條(32)距該工件(W)的高度的變化的器件； 用于基于該檢測高度變化的步驟以及該用戶輸入來調整該焊條速度的器件；以及 用于顯示該焊接操作過程中的該焊條速度的器件。
【文檔編號】B23K9/02GK105829003SQ201480065672
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月2日
【發明人】S·R·科爾
【申請人】林肯環球股份有限公司