具有多臺標準馬達的焊接送絲機的製作方法
2023-09-24 12:38:15 2
專利名稱：具有多臺標準馬達的焊接送絲機的製作方法
具有多臺標準馬達的焊接送絲機相關申請的交叉引用本申請要求了 2010年3月10日提交的名稱為「驅動馬達的配置方式」的61/312387號美國臨時專利申請和名稱為「具有多臺標準馬達的送絲機」的13/005393號美國專利申請的優先權，上述申請通過引用的方式併入本申請。
背景技術：
本發明大體上涉及焊接系統，更具體地涉及具有多臺標準驅動馬達的焊接送絲機。焊接是一種越來越廣泛地應用於各種行業和用途的工藝。這種焊接操作依靠多種 設備確保在所需的時間提供相應數量的焊接消耗品(送絲、保護氣體等)用於焊接。舉例來說，金屬惰性氣體保護焊(MIG) —般依靠送絲機將適當推進的焊絲送往焊炬，焊絲引燃焊弧，並隨著焊接過程而被消耗。在金屬惰性氣體保護焊系統中，在給定的焊接應用中送絲需求可以根據各種因素(如所用的焊絲類型、焊絲捲筒的尺寸、焊絲的物理特性、焊炬和焊炬電纜的長度和類型、焊接工藝的溫度、焊接工藝類型等)而變化。因此，可以使用各種驅動馬達滿足各種送絲需求。舉例來說，可以購買具有高速馬達、低速馬達、標準馬達或大扭矩馬達的送絲機用於不同的送絲需求。可惜的是，終端用戶不一定能確定送絲需求，或者可能在完全不同的焊接任務之間改變，有時甚至需要在具體的應用中用不同驅動馬達改變送絲特性。雖然終端用戶可選擇用升級套件或轉換套件現場改變送絲機的驅動馬達，但是升級套件或轉換套件的使用成本高、具有不確定性。具體而言，送絲機一般需要用帶有不同軟體的不同電路板組件用於不同的馬達正常工作。
發明內容
在示範性的實施例中，焊接送絲系統包括焊絲驅動器，其配置成接觸焊絲，並朝向焊接應用驅動所述焊絲。所述焊接送絲系統還包括電動馬達裝置，所述電動馬達裝置連接到所述焊絲驅動器，並且其配置成在操作中促使所述焊絲驅動器轉動，其中所述電動馬達裝置選自用於所述送絲機的多臺可用電動馬達。所述焊接送絲系統還包括驅動電路，所述驅動電路連接到所述電動馬達裝置，所述電動馬達裝置設置成在操作中將驅動信號傳送給所述電動馬達裝置的，並且控制電路連接到所述驅動電路，並且配置成根據選定的電動馬達裝置向驅動電路發送控制信號。所述控制電路可以現場配置，以用於根據存入所述控制電路的配置參數以驅動多臺電動馬達裝置中的每臺。在另一個示範性實施例中，焊接送絲系統包括焊絲驅動器，所述焊絲驅動器配置成接觸焊絲並朝向焊接應用驅動所述焊絲和多臺電動馬達裝置，每臺電動馬達裝置均被連接到所述焊絲驅動器，並在焊接操作中促使所述焊絲驅動器轉動。所述焊接送絲系統還包括驅動電路，所述驅動電路連接到任何電動馬達裝置，並配置成向選定的所述電動裝置中的一臺傳送驅動信號。所述焊接送絲系統還包括控制電路，所述控制電路連接到所述驅動電路，所述控制電路配置成根據選定的電動馬達裝置向所述驅動電路傳送控制信號。所述控制電路可以現場配置，以根據存入所述控制電路的配置參數來驅動多臺電動馬達裝置中的每臺。在另一個實施例中，焊接送絲系統的一種配置方法包括將電動馬達裝置連接到焊絲驅動器，所述焊絲驅動器接觸焊絲，並朝向焊接應用驅動所述焊絲，其中電動馬達裝置選自多臺電動馬達裝置。該方法進一步包括將驅動電路連接到所述電動馬達裝置，其中所述驅動電路配置成在操作過程中向選定的電動馬達裝置傳送驅動信號。該方法還包括將所述控制電路連接到所述驅動電路，其中所述控制電路被配置成在操作過程中向所述驅動電路傳送控制信號。另外，該方法還包括根據選定的電動馬達裝置配置所述控制電路。所述控制電路可以現場配置，以根據存入所述控制電路的配置參數來驅動多臺電動馬達裝置中的每臺。
下面用具體實施方式
結合附圖對本發明的特徵、方面和優點作進一步說明。附圖以類似的字符表示類似部件，其中圖I是包括根據本發明各方面的焊接送絲機的透視圖的示範性焊接系統的示意圖；圖2為框圖，顯示了根據本發明各方面的圖I所示的焊接送絲系統的示範性功能元件；圖3為流程圖，顯示了根據本發明各方面配置所述焊接送絲系統的示範性方法。
具體實施例方式下面介紹送絲機配置成與所述的各種電動馬達裝置中之一操作的實施例，詳情請參見下文。送絲機適於接收和控制使用存儲在送絲機的控制電路中的配置參數的電動馬達裝置中的之一裝置。換言之，用戶能在多臺電動馬達裝置中選擇一臺電動馬達裝置，連接電動馬達裝置和送絲機，送絲機能用電動馬達裝置的配置參數(存入送絲機的控制電路)控制該電動馬達裝置。相應地，用戶能現場配置送絲機，驅動多臺電動馬達裝置中的之一裝置。具體而言，在本申請考慮的一個實施例中，用戶能在用戶界面(連接送絲機)的電動馬達裝置菜單中選擇待用的電動馬達裝置，對送絲機進行配置。另外，在某些實施方式中，用戶界面能提供定製參數，用戶可籍此為特定的電動馬達裝置配置一項或多項獨立參數。上述特性可在現場和工廠使得送絲機增加免受送絲機驅動馬達執行的影響。現在結合附圖進行說明，圖I顯示了一個示範性焊接系統10，焊接系統10激活、控制焊接操作並向焊接作業供電。焊接系統10包括焊接供電電源12、送絲機14和焊槍16。供電電源12既可以是電源轉換器型焊接供電電源，也可以是需要電源18的逆變弧焊供電電源。在其他實施例中，焊接供電電源12可以是含內燃機的發電機或交流發電機焊接供電電源。焊接供電電源12還可包括控制面板(未顯示)，用於根據需要調節電壓、電流等各項焊接參數，並且用於連接電源18。另外，氣體源20可連接焊接供電電源12。氣體源20是向焊槍16供氣的供氣源。如圖所示，焊接供電電源12連接到焊接送絲機14。可以理解的是，焊接供電電源12可通過饋線電源線、焊接電纜、氣體軟管或控制電纜連接到焊接送絲機14。所示實施例顯示的焊接送絲機14向焊槍16提供焊接操作用的焊絲。如圖所示，焊接送絲機14包括底座22和外殼24。外殼24內裝有送絲驅動系統、電動馬達裝置、電動馬達等各種內部部件。焊接送絲機14進一步包括控制面板26，其使用戶能夠設置送絲速度等一項或多項參數。在所示的實施方式中，控制面板包括旋鈕28，其用於設置或調節送絲參數。控制面板26還包括顯示器30，其用於向用戶提供系統反饋。如以下將要進一步詳細說明的，控制面板26可包含用戶界面，以顯示電動馬達裝置菜單，供用戶從中選擇一臺電動馬達裝置用於焊接操作。焊接送絲機14還包括焊絲捲筒支架32，可以在支架32上放置焊絲捲筒34。從所示的實施例可以看出，焊絲36可從焊絲捲筒34送入焊接送絲機14。可以使用各種焊絲36。舉例來說，焊絲36可以是固態碳鋼、固態鋁、固態不鏽鋼、複合藥芯焊絲等。另外，焊絲36的厚度因使用焊絲36的焊接操作而異。例如，焊絲36的厚度可以是22#、20#、18#、16#等。另外，焊接送絲機14可配置各種送絲工藝使用，例如，氣體作業(氣體保護金屬極弧焊 (GMAff))和無氣作業(電弧焊(SMAW))。相應地，可以理解的是，根據焊絲36的類型和尺寸及/或送絲工藝而需要不同的驅動馬達。需要注意的是，送絲機的實際配置可能有很大的差異，圖中所示的具體送絲機僅作圖示目的。在一些情況下，送絲機可能包括多個焊絲捲筒，多個捲筒可以固定在其他焊接系統部件上，也可是完全可攜式的。如圖所示，焊絲36通過焊絲出口 38離開送絲機14。焊絲通過第一電纜40送入焊槍16。第一電纜40還能向焊槍16供氣。如圖進一步所示，第二電纜42將焊接供電電源12連接到工件44( 一般通過工件夾)，以便在焊接操作期間在焊接供電電源12和焊槍16之間形成電路。需要注意的是，可以根據本發明的各個方面對圖I所示的示範性焊接系統10進行修改。舉例來說，焊絲捲筒支架32可經配置支撐多個焊絲捲筒24，焊接送絲機14的控制面板26還可以包含送絲設置調節的其他按鈕、刻度盤等。另外，雖然在本文中以金屬惰性氣體(MIG)電弧焊工藝為例介紹了實施方式，但是本發明的特性還可以配合其他適合的焊接系統和焊接工藝使用。圖2的框圖顯示了焊接送絲機14的一些內部部件。如上所述，可以將焊絲36從焊絲捲筒36送至焊接送絲機14。焊接送絲機14再將焊絲36送至焊接應用46 (金屬惰性氣體電弧焊、氣體保護金屬極弧焊、電弧焊等)。更加具體而言，焊絲36可通過焊接送絲機14內的焊絲驅動器48而被朝向焊接應用46驅動。在所示的實施例中，焊絲驅動器48包括第一輥子50和第二輥子52。如圖所示，第一輥子50偏向焊絲36，第二輥子52機械連接至具有電動馬達56的電動馬達裝置54。可以理解的是，電動馬達裝置54轉動第二輥子52，將焊絲36推離送絲機14，而第一輥子50偏向焊絲36，使第一輥子50、第二輥子52和焊絲36保持良好的接觸。在其他實施例中，焊絲驅動器48可能包括多個這類輥子。如上所述，焊接送絲機14包括電動馬達裝置54，電動馬達裝置54可以是多臺電動馬達裝置中的一臺。除了電動馬達56以外，電動馬達裝置54包括減速器58。減速器58能對電動馬達56的速度作進一步控制。另外，在某些實施例中，電動馬達裝置54包括速度傳感器60。舉例來說，速度傳感器60可以是轉速計、測速發電機或正交編碼器。速度傳感器60測量並且向用戶提供電動馬達56的轉速，能對焊絲驅動速度進行閉環控制。如上所述，電動馬達裝置因送絲需求而異。例如，不同的送絲應用需要高速、低速、或高扭矩電動馬達裝置。如下將進一步詳細說明，在本發明的實施例中，多臺電動馬達裝置中的一臺裝置可與焊接送絲機14 一起使用，用戶可對焊接送絲機14進行現場配置，用於驅動所有電動馬達裝置。換言之，所示實施例中的電動馬達裝置54可以換成第二電動馬達裝置62或第三電動馬達裝置64，焊接送絲機14可被配置成驅動選定的電動馬達裝置。焊接送絲機14包括驅動電路66，驅動電路66連接電動馬達裝置54。在一個實施例中，驅動電路66通過兩根導線(圖中未顯示)連接電動馬達裝置54。其他實施例可能包括將電動馬達裝置54連接到驅動電路66的額外的導線。舉例來說，可能需要用額外的導線將驅動電路66附接到含速度傳感器60的電動馬達裝置54上。驅動電路66可被配置成在操作中向電動馬達裝置54輸送驅動信號。驅動電路66可進一步包括電源輸入68,以向驅動電路66提供電源。驅動電路可進一步電連接控制電路70。可以理解的是，控制電路70可被配置成向驅動電路66輸送控制信號。例如，控制電路70可向驅動電路66提供脈寬調製(PWM)信號，以便調節從驅動電路66送往電動馬達裝置54的驅動信號佔空比。舉例來說，控制電路70可向驅動電路66發送脈寬調製信號以實現100 %、50 %、25 %等佔空比， 使驅動信號傳輸給電動馬達裝置54。如實施例所示，控制電路70可包括處理器72、記憶電路74和接口電路76。接口電路76可進一步連接至焊接送絲機14的控制面板26。控制面板26可包括用戶界面，顯示電動馬達裝置菜單，供用戶在其中選擇一臺電動馬達裝置，與焊接送絲機14 一起使用。如上所述，電動馬達裝置的類型因送絲需求而異。另外，可以理解的是，不同的電動馬達裝置有不同的特性，需要對各種運行參數作不同配置。例如，需要不同值的配置參數包括摩擦常數、慣性常數、阻尼係數、齒輪比、扭矩常數、電壓常數等。該等及其他配置參數的預設值存入記憶電路74中用於多臺電動馬達裝置中的每臺裝置。例如，用戶可機械地將電動馬達裝置54連接至焊絲驅動器48，並將電動馬達裝置54電連接至驅動電路66。接著，用戶能在焊接送絲機14的控制面板26用戶界面顯示的多臺電動馬達裝置菜單中選擇電動馬達裝置54。控制面板26向接口電路76傳達電動馬達裝置54的選擇，接口電路76向處理器72傳送選擇信息。處理器72檢索存儲在記憶電路74中的用於電動馬達裝置54的具體配置參數。然後，處理器向控制電路70輸送配置參數，使控制電路70向驅動電路66傳輸相應的控制信號，以用於電動馬達裝置54的操作。作為選擇，在用戶將電動馬達裝置54連接到焊絲驅動器48及驅動電路66後，控制面板26的用戶界面提供一項或多項不同於配置參數預設值的定製參數設置(摩擦常數、慣性常數、阻尼係數、齒輪比、扭矩常數、電壓常數等)。也就是說，用戶能為電動馬達裝置54的一項或多項配置參數手動輸入所需的值。隨後，向接口電路76、處理器72和控制電路70傳輸用戶定製配置參數。然後，控制電路70向驅動電路66輸送相應的控制信號，用於電動馬達裝置54的操作。在另一個實施例中，焊接送絲機14可被配置成當電動馬達裝置54被連接至送絲機14時自動識別電動馬達裝置54。舉例來說，焊接送絲機14包括射頻(RF)傳感器，電動馬達裝置54包括射頻標籤。在這種實施例中，當電動馬達裝置54連接至送絲機14後焊接時，焊接送絲機14的射頻傳感器檢測電動馬達裝置54的射頻標籤。然後，射頻傳感器向處理器72傳輸電動馬達裝置54的存在信息，處理器72檢索來自記憶電路74的用於電動馬達裝置54的配置參數，並將配置參數發送給控制電路70。在焊接送絲機14被配置成自動識別具體電動馬達裝置的其他實施例中，送絲機14在電動馬達裝置連接至焊接送絲機14以後測量電動馬達裝置的電樞電阻，以識別電動馬達裝置。另外，電動馬達裝置54包含與速度傳感器集成的存儲設備或電動馬達裝置底盤本身。控制電路70查詢集成存儲設備，提供馬達參數及/或校準信息。另外，在某些配置中，接口電路76可連接至焊接供電電源12。在這種配置中，焊接供電電源12能與焊接送絲機14交換信號。例如，焊接供電電源12和焊接送絲機14可設置多引腳接口，多芯電纜可在供電電源12與送絲機14之間延伸，以允許在供電電源12或送絲機14或同時在兩種裝置上設置送絲速度、送絲工藝、選定電流、選定電壓、選定功率級、配置參數等信息。另外，焊接供電電源12能通過焊接送絲機14的控制面板26向用戶提供焊接作業的相關反饋信息。圖3的流程圖顯示了圖I和圖2所示焊接送絲機14的一種示範性配置方法78。如上所述，用戶能在多臺電動馬達裝置中選擇電動馬達裝置54以滿足具體焊接應用的送 絲需求，如方框80所示。接著，如方框82所示，用戶能機械地將電動馬達裝置54連接至焊接送絲機14的焊絲驅動器48。另外，如方框84所示，用戶能將送絲機14的驅動電路66電連接到電動馬達裝置54。此外，如方框86所示，控制電路70能連接到驅動電路66。如方框88所示，電動馬達裝置54適當地連接到焊接送絲機14後，用戶能在用戶界面的電動馬達裝置菜單中選擇電動馬達裝置54。在某些實施例中，用戶界面是焊接送絲機14控制面板26的一部分。或者，如方框90所示，用戶能在用戶界面上定製一項以上的配置參數。也就是說，用戶能為一項或多項配置參數手動輸入所需的設置。然後，如方框92所示，根據用戶在用戶界面上選擇的電動馬達裝置54或根據用戶在用戶界面上輸入的一項或多項定製配置參數對控制電路70進行配置。具體而言，用戶界面通過處理器72、記憶電路74和接口電路76將配置參數傳送給控制電路70。這樣，各種電動馬達裝置可與單臺送絲機14配合一起使用而無需升級/替換送絲機14的控制電路70和軟體。同樣，用戶可對焊接送絲機14作現場配置。雖然本文僅顯示、說明了本發明的某些特性，但本領域的技術人員能對本發明做 出多種修改和改變。因此，需要理解的是，在不偏離本發明實質精神的前提下所作的全部該等修改和變化均屬於所附權利要求書的保護範圍。
權利要求
1.一種焊接送絲系統，包括 焊絲驅動器，其配置成接觸焊絲，並朝向焊接應用驅動所述焊絲； 電動馬達裝置，其連接到焊絲驅動器，並配置成促使所述焊絲驅動器在操作過程中轉動，選自多臺電動馬達裝置中的所述電動馬達裝置可用於所述送絲機上； 驅動電路，其連接到所述電動馬達裝置，並配置成在操作中將驅動信號傳送到所述電動馬達裝置； 控制電路，其連接到所述驅動電路，並配置成根據選定的電動馬達裝置將控制信號傳送到所述驅動電路，其中所述控制電路可現場配置，以用於根據存入所述控制電路的配置參數而驅動多臺電動馬達裝置中的每一臺。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述電動馬達裝置包括電動馬達和減速器，並且其中所述參數中的至少一個是基於所述減速器的速度變換。
3.根據權利要求I所述的系統，其中所述控制電路包括處理器和記憶電路，所述記憶電路存儲用於多臺電動馬達裝置中的每一臺的配置參數。
4.根據權利要求I所述的系統，其中所述電動馬達裝置包括直流馬達。
5.根據權利要求I所述的系統，其中所述控制電路向所述驅動電路提供脈寬調製信號，以調節從所述驅動電路傳送到所述電動馬達裝置的驅動信號的佔空比。
6.根據權利要求I所述的系統，包括用戶界面，所述用戶界面連接到所述控制電路，並且配置成允許用戶從多臺電動馬達裝置中選擇電動馬達裝置。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述用戶界面提供預設電動馬達裝置的選擇列表。
8.根據權利要求6所述的系統，其中所述用戶界面提供至少一個不同於預設電動馬達裝置設置的用戶定製參數設置。
9.一種焊接送絲系統，包括 焊絲驅動器，其配置成接觸焊絲，並朝向焊接應用驅動所述焊絲； 多臺電動馬達裝置，每臺電動馬達裝置被配置成連接到所述焊絲驅動器，並在操作中促使所述焊絲驅動器轉動； 驅動電路，其配置成連接到多臺電動馬達裝置中的任何一臺，並配置成在操作中向選定的一臺電動馬達裝置傳送送驅動信號； 控制電路，其連接到所述驅動電路，並配置成根據選定的電動馬達裝置將控制信號傳送給驅動電路，其中所述控制電路可作現場配置，以用於根據存入所述控制電路的配置參數來驅動多臺電動馬達裝置中的每臺。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述參數包括摩擦常數、慣性常數、阻尼系統、齒輪比、傳動輥大小、扭矩常數、電壓常數、馬達電阻、極數或馬達類型。
11.根據權利要求9所述的系統，包括用戶界面，所述用戶界面連接到所述控制電路，並配置成允許用戶從多臺電動馬達裝置中選擇電動馬達裝置。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述用戶界面提供預設電動馬達裝置的選擇列表。
13.根據權利要求11所述的系統，其中所述用戶界面提供至少一個不同於預設電動馬達裝置設置的用戶定製參數設置。
14.根據權利要求9所述的系統，其中在所述多臺電動馬達裝置中至少有一臺電動馬達裝置包括電動馬達和速度傳感器。
15.根據權利要求9所述的系統，其中所述控制電路包括處理器和記憶電路，所述記憶電路存儲用於所述多臺電動馬達裝置中的每臺的配置參數。
16.一種用於配置焊接送絲系統的方法，包括 將電動馬達裝置連接到焊絲驅動器，所述焊絲驅動器設置成接觸焊絲並朝向焊接應用驅動所述焊絲，所述電動馬達裝置選自多臺電動馬達裝置； 將驅動電路連接到所述電動馬達裝置，所述驅動電路被配置成在操作中將驅動信號傳送給選定的所述電動馬達裝置中的一臺； 將控制電路連接到所述驅動電路，所述控制電路被配置成在操作中將控制信號傳送給所述驅動電路； 根據選定的電動馬達裝置配置所述控制電路，其中所述控制電路可作現場配置，以用於根據存入所述控制電路的配置參數驅動電動馬達裝置中的每個。
17.根據權利要求16所述的方法，包括在用戶界面上顯示所述多臺電動馬達裝置，所述用戶界面連接到所述控制電路，所述用戶界面配置成允許從所述多臺電動馬達裝置的菜單中選擇電動馬達裝置，並將選定的馬達裝置信息傳送給所述控制電路。
18.根據權利要求16所述的方法，包括在用戶界面上顯示所述配置參數，所述用戶界面連接到所述控制電路，所述用戶界面配置成允許至少一個的所述配置參數的用戶定製。
19.根據權利要求16所述的方法，其中所述控制電路包括處理器和記憶電路，所述記憶電路存儲用於所述多臺電動馬達裝置中的每臺的配置參數。
20.根據權利要求16所述的方法，其中所述電動馬達裝置包括直流馬達、無刷直流馬達、凸極無刷直流馬達或交流感應馬達。
全文摘要
本發明提供了一種具有多臺標準電動馬達的焊接送絲機(14)。所述焊接送絲機可連接到多臺電動馬達裝置(54、62、64)中的一臺，並且用戶能在用戶界面(26)上的電動馬達裝置菜單中選擇待用的電動馬達裝置，或者在用戶界面中輸入電動馬達裝置的定製配置參數。然後根據選定的電動馬達裝置或輸入的定製配置參數適當地設置送絲機的控制電路(70)。
文檔編號B23K9/133GK102791417SQ201180013156
公開日2012年11月21日 申請日期2011年3月7日 優先權日2010年3月10日
發明者布蘭登·約翰·斯佩爾曼, 彼得·梅恩 申請人:伊利諾斯工具製品有限公司