專利名稱：自動焊絲輸送系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分別根據權利要求1和8的前序部分的焊絲輸送設備和輸送焊絲的方法。此外，與本發(fā)明一致的裝置、系統(tǒng)以及方法涉及自動輸送絲的方法和設備，特別地涉及自動輸送焊絲的方法和設備。
背景技術：
在氣體保護的MIG(金屬惰性氣體)焊接的過程期間，MIG焊條(或MIG焊絲)被連續(xù)地從卷軸放出，并且被傳到和通過焊槍。這是在自動焊接和半自動焊接兩者中的情況。 由于焊絲從焊絲卷軸或焊絲箱起始，在焊接過程期間遲早在某一點達到焊絲的末端。當焊絲完全用完，焊接過程必須停止，并且必須獲得新的焊絲卷軸、焊絲供應裝置或焊絲箱。
當新的焊絲供應被提于焊接操作時，焊絲必須先通過焊絲輸送機等輸送到焊接槍。在大部分焊接操作中，特定的焊絲“伸出”長度必須被維持，以保證出現適當的焊縫。 “伸出”是從焊槍的接觸端延伸的焊絲長度的量度。在相關技術的系統(tǒng)中，操作人員必須首先輸送焊絲通過焊絲機，并且然后繼續(xù)輸送焊絲直到操作人員相信他/她已提供足夠的用于“伸出”的焊絲。
這個過程具有缺點。例如，在自動焊接系統(tǒng)中，接觸端典型地位于保護的阻擋物或遮擋物的后方，以保護操作人員并且防止干擾自動焊接過程。這導致操作人員在離開接觸端的一遠離距離處開始焊絲輸送操作，并且需要就何時提供了足夠的“伸出”進行猜測。然后，操作人員必須到達焊接區(qū)，以確定伸出長度是否是適當的。如果伸出過長，操作人員必須將過量的切掉，而如果伸出不足，操作人員必須返回到焊絲輸送機來控制和重復該過程。 該操作可以可選擇地由兩個操作人員完成，但這導致操作人員時間的低效使用，并且導致延遲和操作停機時間。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供克服這些劣勢的裝置、系統(tǒng)以及方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明特別地提供分別根據權利要求1和8的焊絲輸送設備和輸送焊絲的方法。 在本發(fā)明的實施方案中，焊絲輸送設備包括輸送焊絲至焊槍的焊絲輸送裝置，在該焊絲輸送裝置正在輸送焊絲時提供電流和電壓給該焊絲的電源，以及耦合到該焊絲輸送裝置的短路檢測電路。當短路檢測電路在焊絲中檢測到短路時，焊絲輸送裝置基于檢測到短路停止輸送焊絲。進一步的實施方案在以下說明書、權利要求書以及附圖中給出。


通過參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方案的詳細描述，本發(fā)明的以上和/或其他方面會更加清晰，其中 圖1圖示說明本發(fā)明的示例性實施方案的圖示性示意圖； 圖2圖示說明本發(fā)明的另一個示例性實施方案的圖示性示意圖；以及 圖3圖示說明能夠與本發(fā)明的實施方案一起采用的檢測電路的圖示性示意圖。
具體實施例方式下面參考附圖來描述本發(fā)明的示例性實施方案。描述的示例性實施方案旨在幫助理解本發(fā)明，而不應被視為以任何方式對本發(fā)明保護范圍的限制。類似的標號在整個附圖中表示類似的要素。
在圖1中，根據本發(fā)明的示例性實施方案的系統(tǒng)100被描繪。在系統(tǒng)100中，焊絲 101從可以是焊絲卷軸等的焊絲源103放出，并且被引導和通過焊絲輸送設備105。焊絲輸送設備105輸送焊絲101至具有接觸端123的焊槍109。接觸端123經由被電氣耦合到電源，焊接波形通過該連接125被傳遞以用于焊接操作。由于本發(fā)明在這方面不受限制，焊槍 109和接觸端123可以是任何已知的或通常使用的類型或構造，并且可以是自動的、半自動的或手持的類型的。附加地，不存在關于焊槍109和焊絲輸送設備105之間的距離的限制。 出于進行焊接操作的目的，焊絲101從焊槍109的尖端/接觸端123延伸距離D，通常稱為 “伸出”。出于焊接目的，焊槍109位于接近要被焊接的工件111處。
針對各種焊接操作，距離D在整個焊接過程中是要被保持的，并且要在焊接之前被設定。采用本發(fā)明的示例性方法隨后將會被更詳細的討論。
耦合到焊絲101的是使電壓和電流通過焊絲101的焊接電源107。焊接電源107 可以是用于焊接操作的任何通常已知的或被使用的類型。本發(fā)明在這方面不受限制。在本發(fā)明的示例性實施方案中，焊接電源107(如所示的那樣經由虛線121)被耦合到焊絲輸送設備105，以在設置和操作期間與焊絲輸送設備105通信或以其他方式控制焊絲輸送設備 105。電源107可以通過任何方法連接到焊絲輸送設備105，該方法包括硬連線或無線連接方式。
在本發(fā)明的實施方案中，電源107包括處理器或計算機類的部件(未示出)，以通過各種感測器和/或用戶接收輸入，并且控制焊絲輸送設備105的操作(例如，開始、停止、 焊絲輸送速率等等)。
在本發(fā)明的示例性實施方案中，電源107包括能夠檢測焊絲101和工件111之間的短路的檢測電路113。檢測電路113可以具有能夠檢測焊絲101內表示焊絲101和工件 111之間的短路的電流上升，電壓下降，阻抗下降，或者它們的組合的任何構造。由于本領域技術人員具有足夠的這種電路的知識，關于這種電路的架構或拓撲的詳細討論將不并入本文。然而，示例性實施方案的討論隨后針于圖3來闡述。
電源107 (通過內部計算機，處理器等等)能夠經由檢測電路113檢測已發(fā)生的短路，并且相應地控制焊絲輸送設備105。例如，當短路由檢測電路113被檢測到時，信號從電源107發(fā)送到焊絲輸送設備105，以停止焊絲輸送過程。這允許焊絲101在設定伸出距離D 處停止，而不需要用戶來停止焊絲輸送過程。
如本發(fā)明的示例性實施方案中所示的，接觸端123經由連接125被耦合到電源 107/檢測電路113，以允許接觸端123自身作為接觸感測器。與以上關于焊絲101所描述的類似，接觸端123自身用作接觸感測器，并且不是用焊絲101接觸接觸表面111，而是尖端 123進行接觸。由此，當接觸端123接觸工件111時，將會造成短路。這個短路將會在電源 107內(經由控制電路等等)被檢測到，并且允許系統(tǒng)100確定已接觸工件111。這個實施方案可以幫助設定距離D，該距離D將會隨后被更詳細地解釋。
圖3描繪可以用于本發(fā)明的檢測電路113的實施方案。然而，應注意的是，本發(fā)明不被限制到圖3中示出的檢測電路113，并且本領域技術人員知曉或以其他方式能夠實施具有變化的構造的檢測電路。圖3中示出的檢測電路113采用低功率電源303和電壓監(jiān)控系統(tǒng)301兩者。隨著焊條101接近工件111，低功率電源303提供具有電流限制的低電壓 (例如在12至48Vdc范圍)給焊條101。電壓監(jiān)控系統(tǒng)301監(jiān)控焊條101中的電壓，并且將測量電壓與參考電壓比較。當焊條101中的電壓達到或超過參考時(當短路在焊條101 與工件111之間發(fā)生時)，電壓監(jiān)控系統(tǒng)303發(fā)出檢測信號以使操作人員和/或控制器201 和/或電源107獲悉，從而焊條101的前行被停止。
應注意的是，檢測電路113的以上描述集中在與焊絲101 —起使用。然而，當接觸端123自身作為接觸感測器時，所述檢測電路113的該構造或類似構造的電路同樣可以使用。還應注意的是，使用相同的檢測電路113進行遍及焊絲101和接觸端123的檢測是在本領域技術人員的知識范圍內的。換言之，在該發(fā)明的實施方案中，該相同的檢測電路113 可以用于兩種檢測操作，也就是說(1)尖端123在工件111上的檢測和焊絲101接觸工件 111的檢測。本領域技術人員將能夠開發(fā)實現這個實施方案所需要的控制電路和/或編程。
現在，將參考圖1討論采用本發(fā)明的示例性方法。
如以上所討論的，在(例如)MIG焊接期間，焊絲101在焊接過程期間恒定地被消費。當一個焊絲源103的焊絲101用完，該焊絲源將由新的源103替代。由此，操作人員更換源103，并且將焊絲101的前緣輸送通過焊絲輸送設備105。操作人員還需要確定或以其他方式設定期望的伸出距離D (如果從先前的操作改變的話)。這可以自動地或手動地完成。例如，操作者可以接合重設開關等等，或者以其他方式使距離D輸入到控制裝置(未示出)中，從而槍109移動到提供需要的伸出距離D的位置。這還可以手動地完成，其中操作者手動地將接觸端123定位在適當的伸出距離D處。
在進一步的示例性實施方案中，系統(tǒng)100裝備有如以上所描述的(經由電氣連接 125耦合到電源107的)接觸感測的接觸端123。這是自動設定距離D的示例性實施方案。 在這個實施方案中，一旦操作者準備進行重裝(reload)操作，操作者接合需要的控制裝置 (未示出)來開始該重裝操作。如果伸出距離D期望被改變，操作人員可以將新的距離D輸入到電源107 (或任何正被使用的控制機構)中，或者先前設定的距離D的默認值可以被使用。然后，接觸端123被移動到工件111之上的預先確定的(或任意的)開始位置，并且然后朝著工件111向下移動。當這個操作發(fā)生，檢測電路(未示出，但可以與圖3中所示出的相同或類似)沿焊絲125將低壓信號傳遞到尖端123。一旦尖端123接觸工件111，即短路被檢測到。短路的檢測到導致尖端123的運動停止，并且向電源107、操作人員和/或任何控制裝置指示已經位于工件111的表面。這一旦發(fā)生，電源107和/或控制裝置使接觸端 123從工件移動離開該設定距離D。一旦達到距離D，焊絲輸送操作可以開始。應注意的是， 槍109/尖端123的移動和控制經由常規(guī)使用的和已知的方法和裝置(如那些用于當前機器人焊接操作的)來實現。
一旦操作人員確信焊絲輸送設備105具有與焊絲101的足夠接觸力來開始焊絲放線，操作人員啟動焊絲輸送操作。在該發(fā)明的示例性實施方案中，操作人員可以經由焊絲輸送設備105上的控制開關啟動焊絲輸送操作。在可選擇的實施方案中，控制開關可以位于電源107上。在再進一步的實施方案中，控制開關可以位于懸垂式控制裝置(未示出)上， 該懸垂式控制裝置遠離焊絲輸送設備105和電源107兩者，并且(經由電氣或無線連接) 與焊絲輸送設備105和電源107中的任一個或者兩個通信。在該發(fā)明的可選擇的實施方案中，當焊絲輸送控制開關接合時(如以上所描述的)，槍109/尖端123自動地將自身定位到在工件之上距離D處。當然，設想的是，其他實施方案是可能的。例如，設想的是，源103 和/或初始焊絲輸送操作的替換被自動地或半自動地執(zhí)行，從而操作人員的涉及被最小化或消除。
在該發(fā)明的實施方案中，焊絲101以數據(如焊絲類型/尺寸)編碼，以幫助焊絲裝載過程。即，讀取裝置(未示出)讀取焊絲101上的被編碼的數據，并且焊絲輸送設備 105和/或電源107的各種設定基于被編碼的數據來設定。進一步地，焊絲101可以被編碼有長度信息，從而剩余的焊絲和/或消費了的焊絲的長度可以被監(jiān)控。
一旦焊絲輸送操作開始，隨著焊絲101朝焊槍109前行，電源107提供電流和電壓給焊絲101。由于用于焊接的電流和電壓是不需要的，供應的電流和電壓可以保持相對低， 雖然任何水平的電流和電壓可以被使用。在本發(fā)明的實施方案中，如圖1中所示的，電源 107以獨立于焊絲輸送設備105的方式被電氣耦合到焊絲。該電氣耦合可以由任何恰當的方式(包括經由連接125)來實現。例如，電源107可以被電氣耦合到導電輥(未示出)， 焊絲101通過該導電輥傳輸，從而信號被傳遞到焊絲101。在另一個示例性實施方案中，電源107經由焊絲輸送設備105(未示出)被電氣耦合到焊絲101。例如，電源107可以被電氣耦合到焊絲輸送設備105內的輥(未示出)，從而電流和電壓經由焊絲輸送輥施加到焊絲 101。由于任何已知的、常規(guī)的或恰當的將信號從電源107傳輸到焊絲101的方式可以被采用，本發(fā)明在這方面不受限制。
在電流和電壓被提供給焊絲101之后的某個時間，焊絲101被輸送到接觸工件111 的點。當這發(fā)生時，在焊絲101與工件111之間造成短路。檢測電路113檢測到短路已發(fā)生，并且提供信號給電源107和焊絲輸送設備105中的任一個或者兩個，此時焊絲輸送過程停止，其中在焊槍109與工件111之間為距離D。在這之后，槍109和/或工件111可以被定位在進行焊接操作的位置，并且然后來自電源105的焊接電流和電壓通過焊絲101，以進行焊接。
伸出距離D是基于針對給定的焊接操作的期望的起始伸出確定的距離。距離D將基于要執(zhí)行的焊接操作而變化，并且本發(fā)明在這方面不受限制。
在本發(fā)明的實施方案中，在執(zhí)行焊絲輸送操作之前，焊槍109/尖端123被移動到期望的位置(例如在工件111上方)，從而適當的焊接距離可以被實現。這個過程可以被手動地或者自動地執(zhí)行。換句話說，在焊絲101接觸工件111的情況下開始焊接操作可能是不合乎期望的，因此設想的是，如果需要的話，一旦距離D (期望的伸出)被實現，槍109/尖端123和焊絲101被移動到適當的焊接位置。
例如，操作人員可以定位焊槍109，從而適當的距離存在于(例如)焊槍109的尖端與工件111之間。一旦適當的定位被實現，操作人員開始焊絲輸送操作，在檢測電路113 檢測到短路并且觸發(fā)該過程的終止時，該焊絲輸送操作自動終止。
可替換地，在初始焊絲輸送操作期間，一旦存在焊絲輸送過程將要開始的指示，在電源107內的計算機或類似裝置自動地將焊槍109定位在適當的距離D處。操作人員可以在電源107的輸入終端(未示出)處選定焊絲輸送選項或指令，并且然后電源107(或類似的控制裝置)將槍109定位在適當的距離處。一旦距離D被設定，焊絲輸送過程一直運行到這樣的時候，即焊絲101中的短路被檢測到。該檢測指示適當的伸出距離D被實現。一旦這被完成，焊絲輸送停止并且槍109或工件111或二者的組合被適當地定位(高度和橫向定位)，從而焊接操作可以開始。
圖2描繪根據本發(fā)明的系統(tǒng)200的另一個實施方案。在這個實施方案中，單獨的控制器201用于控制焊絲輸送操作，而不是在電源107內的控制機構。在操作上，系統(tǒng)200 與針于圖1描述的系統(tǒng)類似地工作。然而，在這個實施方案中，焊絲輸送操作由與電源107 分離的控制器201控制，并且檢測電路203位于控制器201內。在這個實施方案中，控制器 201控制焊絲輸送設備105并且提供電流和電壓給焊絲101，以實現焊絲輸送操作。檢測電路203檢測短路，并且給焊絲輸送設備105發(fā)信號，以停止輸送焊絲101。在該發(fā)明的實施方案中，電流/電壓經由連接205和接觸端123，以及焊接波形發(fā)送到焊絲。
在該發(fā)明的再進一步的可選擇的實施方案中，在焊絲輸送操作期間，控制器201 如以上所描述的那樣控制焊絲輸送操作，但電源107提供電流和電壓給焊絲。這樣做是由于電源107已被構造來(在焊接操作期間)提供電壓和電流給焊絲101并且因此避免在控制器201中的電路的重復。在這個實施方案中，控制器201被耦合到電源107和焊絲輸送設備105兩者，并且與電源107和焊絲輸送設備105兩者通信，以實現焊絲輸送操作。在這樣的實施方案中，控制器201導致電源107和焊絲輸送設備105兩者開始焊絲輸送操作(分別提供電流和電壓以及輸送焊絲101)，并且當檢測電路203檢測到焊絲101中的短路時，控制器201與焊絲輸送設備105和電源107兩者通信，以終止焊絲輸送操作。
與圖1中示出的實施方案一樣，圖2中示出的實施方案同樣可以經由電氣連接205 向控制器201提供用于接觸端123的接觸感測。由此，如以上所描述的，控制器201控制接觸端123朝工件111的移動，并且提供需要的電壓/電流給尖端123。一旦尖端123接觸工件111，控制器201檢測造成的短路，并且使尖端123的運動停止?？刂破?01 (或另一個未示出的控制器)使尖端123從工件111移開需要的伸出距離D，并且然后繼續(xù)或開始焊絲 101的前行直到焊絲接觸，由此提供需要的伸出距離D。于是，在那時，尖端123和焊絲101 可以被移到任何適當的位置/高度，以開始焊接操作。
雖然本發(fā)明已經用其示例性的實施方案被展示和描述，但本發(fā)明不限于這些實施方案。本領域中的普通技術人員可以理解，可以做出形式上和細節(jié)上的多種改變而不會背離如所附的權利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
參考標號 D距離
100系統(tǒng)101焊絲103源105輸送裝置107電源109焊槍111工件113檢測電路121虛線
123接觸端 125連接 200系統(tǒng) 201控制器 203檢測電路 301監(jiān)控系統(tǒng) 303電源
權利要求
1.一種焊絲輸送設備，所述設備包括焊絲輸送裝置(105)，所述焊絲輸送裝置(10 輸送焊絲(101)至焊槍(109)以及電源(107)，所述電源(107)在所述焊絲輸送裝置(10 正在輸送所述焊絲(101)時提供電流和電壓給所述焊絲(101) 其特征在于，所述設備還包括控制器001)，所述控制器(201)將焊槍(109)定位在被焊接工件之上一伸出距離D 處；以及短路檢測電路(113)，所述短路檢測電路(11 被耦合到所述焊絲輸送裝置(105)， 其中，當所述短路檢測電路(113，20；3)在所述焊絲(101)中檢測到短路時，所述焊絲輸送裝置(105)基于所述檢測到所述短路停止輸送所述焊絲(101)，并且其中，所述焊槍(109)包括接觸端(123)，并且所述短路檢測電路(11 使所述焊絲輸送裝置(105)停止所述焊絲(101)，從而所述焊絲(101)相對于所述接觸端(123)的伸出距離為所述距離D。
2.如權利要求1所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述短路檢測電路(113，203)檢測在所述焊絲(101)中的所述電流或所述電壓的變化，或者兩者組合的變化。
3.如權利要求1或2所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述設備還包括耦合到所述接觸端(123)的接觸端檢測電路，所述接觸端檢測電路在所述接觸端(12 接觸所述工件 (111)時檢測在所述接觸端(12 和所述工件(111)之間的短路。
4.如權利要求1至3中的一項所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述短路檢測電路(11 與所述電源(107)成為一整體并且所述電源(107)被耦合到所述焊絲輸送裝置 (105)。
5.如權利要求1至4中的一項所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述設備還包括控制焊絲輸送裝置(105)的控制器001)。
6.如權利要求5所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述控制器(201)包括所述短路檢測電路003)。
7.如權利要求1至6中的一項所述的焊絲輸送設備，其特征在于，所述電源(107)通過所述焊絲輸送裝置(10 提供所述電壓和所述電流給所述焊絲。
8.—種輸送焊絲(101)的方法，所述方法包括將焊槍(109)定位在離工件(111)表面一距離處，其中所述距離對應于用于焊接操作的期望的伸出距離D ；通過所述焊槍(109)朝所述表面?zhèn)鬟f焊絲(101)；當所述焊絲(101)接近所述表面，提供電流和電壓給所述焊絲(101)；其特征在于，所述方法還包括檢測何時所述焊絲(101)接觸所述表面；以及當接觸被檢測到時，自動停止所述焊絲(101)，從而所述焊絲的伸出距離對應于所述期望的伸出距離D。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述檢測步驟包括檢測在所述焊絲(101)中的短路、在所述焊絲(101)中的電壓變化和在所述焊絲(101)中的電流變化中的至少一項。
10.如權利要求8或9所述的方法，其中所述電流和所述電壓通過執(zhí)行所述傳遞步驟的焊絲輸送裝置(10 提供。
11.如權利要求8至10中的一項所述的方法，其中所述定位步驟包括朝所述工件(111)移動所述焊槍(109)的接觸端(123)；提供電流和電壓給所述接觸端(123)；檢測何時所述接觸端(12 接觸所述工件(111)；當所述接觸端(12 和所述工件(111)之間的接觸被檢測到時，自動停止所述接觸端 (123)；以及定位所述接觸端(123)，從而所述接觸端(12 和所述工件(111)之間的距離為所述期望的伸出距離D。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述接觸端檢測步驟包括檢測在所述接觸端中的短路、在所述接觸端中的電壓變化和在所述接觸端中的電流變化中的至少一項。
13.如權利要求8至12中的一項所述的方法，其特征在于，在所述停止步驟后，將所述焊槍(109)定位在焊接位置。
14.如權利要求8至13中的一項所述的方法，其特征在于，用于所述接觸端(123)的所述電壓和電流是從電源(107)和控制器O01)中的至少一個提供的。
15.如權利要求8至14中的一項所述的方法，其特征在于，在所述停止步驟后，通過所述焊絲(101)傳遞用于所述焊接操作的電流和電壓。
全文摘要
一種自用于輸送焊絲的設備和方法，其中所述設備包括焊絲輸送裝置(105)和電源(107)，其中所述焊絲輸送裝置(105)放出焊絲(101)，所述電源(107)在所述焊絲正在被放出時提供電流和電壓給所述焊絲。所述設備還包括檢測電路(113)，所述檢測電路(113)在所述焊絲與工件等等接觸時檢測在所述焊絲中的短路，并且一旦檢測到所述短路，所述焊絲輸送裝置停止輸送所述焊絲，從而實現期望的伸出距離(D)。
文檔編號B23K9/12GK102186618SQ200980140906
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權日2008年10月22日
發(fā)明者J·A·丹尼爾 申請人:林肯環(huán)球股份有限公司