CN116710225A - 用于在激光钎焊或激光焊接方法期间调节或控制由消耗材料组成的焊丝的传送速度的方法以及用于实施这种方法的激光钎焊或激光焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在激光钎焊或激光焊接方法期间调节或控制由消耗材料组成的焊丝(4)的传送速度(VD)的方法，其中焊丝(4)被来自激光单元(2)的激光束(L)熔化并且以平均传送速度(VD，M)在待处理工件(5)的方向上传送，其中测量焊丝(4)和工件(5)之间的电压(U)，并且涉及用于实施这种方法的激光钎焊或激光焊接设备。为了避免焊丝(4)的端部和工件(5)之间至少相对较长的短路断开，提供了通过当超过限定的电压极限值(UG)时，将传送速度(VD)增加到预定的提升速度(VD，boost)，并且最晚当下降到电压极限值(UG)以下时，再次降低传送速度(VD)而根据测量的电压(U)将焊丝(4)的传送速度(VD)暂时地增加到预定的提升速度(VD，boost)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在激光钎焊或激光焊接方法期间调节或控制由消耗材料组成的焊丝的传送速度的方法，其中焊丝被来自激光单元的激光束熔化，并且以平均传送速度在待加工工件的方向上传送，其中测量焊丝和工件之间的电压。
本发明还涉及一种激光钎焊或激光焊接的设备，所述设备具有用于熔化消耗材料的焊丝的激光单元，用于以传送速度在待加工工件的方向上传送焊丝的焊丝传送装置，并且具有用于测量焊丝和工件之间电压的电路。
本发明涉及激光钎焊或激光焊接的方法，其中由消耗材料制成的焊丝自动地移动到激光的聚焦点，焊丝的材料在此熔化并且用于连接至少两个工件或用于涂覆表面或添加地修饰工件。与激光焊接不同，其中将被结合的工件或将被涂覆的工件的材料也熔化。在激光钎焊过程中，没有工件的材料的实质熔化。当消耗材料的焊丝被预热，熔化功率可以被提高。相比冷焊丝应用(冷焊丝钎焊或冷焊丝焊接)，其中填充材料不被预热，这被称为热焊丝应用(热焊丝钎焊或热焊丝焊接)。
背景技术
在激光钎焊和激光焊接中，保持焊丝的传送速度恒定和保持消耗填充材料总是与流体熔池接触是十分重要的。为了保持钎焊或者焊接过程的稳定，保持热焊丝电流并且避免在任何情况下随着电弧形成的短路断开是必要的。在钎焊或焊接过程中的短路断开可以导致在焊接缝或钎焊缝中的广泛种类的缺陷，例如，孔、洞、不规则材料的引入或应用、热学的不规则性、光学的不规则性、不同的焊接穿孔、结构缺陷等。特别是在改变钎焊或焊接机器人的位置或者垂直于工件的工件位置的情况下或者不正确的参数设置的情况下，例如，在热焊丝应用中用于预热焊丝的过高的电流，会发生焊丝和熔池之间不期望的短路断开。通过使用具有控制焊接头的位置的前导触觉传感器的特殊的激光钎焊或激光焊接，可以防止由于焊接头相对于工件的位置变化引起的短路断开。然而，由于不正确或不合适的参数设置或在钎焊或焊接过程中热条件的变化引起的钎焊或焊接过程中的干扰不能以这种方式防止。
DE 44 12 093 A1公开了用于调节激光焊接机器的方法和设备，其中，为了保证准确的引导激光焊接机器，甚至在不平整的工件表面的情况下，聚焦头和用于焊接焊丝的传送装置一起通过给进马达垂直于工件移动。
EP 1 125 672 A2描述了通过激光束连接工件部分的方法和设备，其中焊丝被用作机械试探元件，焊丝的端部被沿着工件表面以摩擦的方式引导。
EP 3 560 649 A1描述了使用不同的焊接参数去控制工件相对于激光单元的位置和预热焊丝的热焊丝焊接方法。
EP 3 170 613 A2描述了其中预热焊丝的激光焊接方法。当检测到焊丝与工件的接触时，停止传送。另外，焊丝上的力被检测，并且随着力的增加，焊丝的加热功率增加，并且随着力的减小，焊丝的加热功率减小。
US 4 467 176 A类似地描述了热焊丝应用，其中焊丝的传送速度和供给用于加热焊丝的电流被相应地调节从而是它们彼此随时间同步地增加。
在激光钎焊方法中，US 2010/0176109 A1公开了根据焊丝的端部和工件之间的接触调节电加热电流。通过焊丝和工件之间的电压测量焊丝的接触。
最后，US 2013/092667 A1描述了激光钎焊方法，其中相应地控制焊丝的加热功率从而防止短路断开和焊丝和工件之间电弧的形成。
本发明的目的是提供在激光钎焊或激光焊接方法中用于调节或控制消耗材料的焊丝的传送速度的上述方法以及激光钎焊或激光焊接设备，其以简单的方式保证消耗材料的焊丝尽可能永久地浸入熔池并且有效地防止至少持续持久的短路断开和电弧的形成。激光钎焊或激光焊接方法所实现的结果应该是更高可能的质量。本发明在没有焊丝预热(冷焊丝应用)的方法中或者在有焊丝预热(热焊丝应用)的方法中均适用。已知方法或设备的缺点将被避免或至少减少。
发明内容
根据本发明的目的在方法方面通过以下方式实现：通过当超过限定的电压极限值时，将焊丝的传送速度增加到预定的提升速度，并且最晚当下降到电压极限值以下时，再次减小焊丝的传送速度而根据测量的电压将焊丝的传送速度暂时地增加到预定的提升速度。通过根据所述焊丝和所述工件之间测量的电压将传送速度暂时地增加，可以防止所述焊丝和所述工件之间的短路断开或至少可以保证短路仅持续很短的时间段并且然后再次关闭。在短路发生的情况下电压和电阻实时地降低，并且在短路断开的情况下电压和电阻实时地升高。因此，电压和电阻是理想的实时指标用于确定是否存在短路。另外，这样的实时指标，例如电压或电阻，可以用于实时调节和控制，而无需很大努力。所述方法可以用于冷焊丝应用和热焊丝应用，并且很容易被实现。在热焊丝应用中，通常存在的用于引导电流进入焊丝的电子电路也可以用于测量焊丝和工件之间的电压。在冷焊丝应用的情况下，如果需要的话必须增加用于测量焊丝和工件之间的电压的电路。作为持续测量和评价焊丝和工件之间的电压的结果，如果需要的话，焊丝的传送速度的暂时增加到预定的提升速度，所谓的提升过程，可能防止至少持续持久的短路。采取越快速的电压测量和越高动力的焊丝传送，可以保持越短的所述焊丝和所述工件之间的任何短路断开的持续时间。可以获得理想的结果，特别是有所谓的用于传送焊丝的高动力驱动马达，即具有高加速度和速度的马达。用现代直接驱动而不用齿轮可以获得理想值。焊丝的预定传送速度还可以持续地与实际传送速度比较，并且可以因此不用调节而控制或设定或预定传送速度，就像在调节的情况下一样。
当超过限定的电压极限值时将焊丝的传送速度增加到预定的提升速度，并且最晚当电压下降到电压极限值以下时，再次减小焊丝的传送速度的事实代表了容易实施的方法的变量。以尽可能快并且尽可能可靠地识别短路断开的方式选择电压极限值。
根据本发明的进一步特征，提供了将传送速度增加到预定的提升速度，所述预定的提升速度平均至少高出增加前的平均传送速度的50％。这表示提升速度的值在实践中是可接受的。当然，如果提升速度尽可能高并且速度的变化即加速度也尽可能高是有利的。然而，这些要求也反映在用于焊丝传送器的驱动的通常较高的开支中。特别是，至少10m/min的提升速度和至少2000m/min/s的速度变化的值是有利的。
在热焊丝方法中，电流被引入到焊丝用于预热所述焊丝，并且测量产生的电压，其中根据该测量的电压将传送速度暂时地增加到预定的提升速度。如上述所述，在热焊丝方法中，用于预热焊丝的电流和因此出现的预热电压可以用作所述焊丝和所述工件之间的测量电压，其结果是该方法的开支可以保持较低。
也可以测量通过所述焊丝的电流，并且从测量的电压和测量的电流可以确定电阻。并且如果超过电阻极限值，可以将传送速度增加到预定的提升速度，并且最晚当电阻下降到极限值以下时，再次减小传送速度。这表示了方法的另一个实施方式，其中仅尽可能地快速反应从而阻止所述焊丝和所述熔池之间的短路断开。
有利地是，在增加到提升速度之后的预定的时间段传送速度至少减小一次预定的传送速度量。在这种情况下，在增加到提升速度之后，传送速度一步或多步地逐渐减小，而不是传送速度立即再次减小到增加到提升速度之前的值。通过越慢地逐渐减小焊丝传送速度，短路的持续时间会进一步减小，因为传送速度中会有更少的过冲和可能更少的下冲。
根据本发明的进一步特征，当下降到电压极限值或电阻极限值以下时，传送速度再次降低到增加之前的平均传送速度。一旦焊丝和工件之间的短路被再次识别，根据短路断开之前的值调节传送速度。
在激光钎焊或激光焊接方法中的进一步改进可以通过以下方式实现：当下降到电压极限值或电阻极限值以下时，将传送速度降低或设定到增加了预定的传送速度量的平均传送速度。作为该措施的结果，在部件的不期望的位置偏离或钎焊或焊接过程的不正确设定热条件的情况下，某些过程参数可以被自动地适应。通过在每个提升过程之后将传送速度增加预定的量，在仅几个短路发生之后可以实现适应，并且未来进一步的短路断开可以被防止。短路断开之后传送速度所增加的相应传送速度量根据相应的条件被选择或确定或者在算法的基础上被自动地计算。
在限定的时间段经过之后，增加了传送速度量的平均传送速度可以降低至少一次预定的传送速度量直到再次达到平均传送速度。通过该措施至少在某时间段之后传送速度回到初始设置和选择的值。因此，在短暂的位置或者过程参数的扰动之后激光钎焊或激光焊接方法可以用初始设置恢复。
在热焊丝应用的情况下，通过焊丝的电流可以通过在增加传送速度之后减小电流到提升速度额外地调节或控制。流经焊丝的电流越高，焊丝的熔化功率越高，并且针对短路断开它可以被调节或控制的越快。流经焊丝的电流越低，焊丝的熔化功率越低，并且针对短路它可以被调节或控制的越快。通过逐渐降低用于预热焊丝的电流，所谓的热焊丝电流适应，在每个短路或提升过程之后，实现过程参数的适应，并且未来的短路甚至被更可能的防止。电流优选地被减小依据过程可以确定的预定或限定的电流量。
另外，如果检测焊丝的传送速度并且从中产生噪音信号，并且如果超过噪音信号阈值，抑制传送速度的调节或控制，可以防止短路的错误检测并且可以使得方法甚至更加可靠。因此，可以减少干扰，并且可以避免通过不正确的短路检测的提升过程的错误触发。
如果当超过噪音信号阈值发出警告，可以通知该方法的用户关于焊丝传送的质量，并且在不允许的高噪音信号的情况下，也可以推荐或实施激光钎焊或激光焊接过程的停止。
也可以通过上述的设计以实施以上描述的方法的具有调节或控制装置的激光钎焊或激光焊接设备实现根据本发明的目标。这种设备可以用相对较少的努力制造。特别是在热焊丝应用的情况下，无论如何存在的用于施加电流到焊丝的装置也可以用于检测焊丝和工件之间的电压从而用于检测短路。但是即使在冷焊丝应用的情况下，努力也保持在限制内。此处重要的是检测短路尽可能快地发生，并且传送速度的调节和控制也可以用最高可能的加速度发生。参考以上关于可以由此实现的进一步优势的方法描述。
有利的是焊丝传送装置由无齿轮直接驱动形成。利用这种直接驱动，具有高加速度的特别快速的传送速度的调节或控制是可能的。
根据本发明的一个特征，焊丝传送装置设计用于以至少10m/min的传送速度传送焊丝，并且优选地以至少2000m/min/s的速度变化。这种高动力装置特别适合于实施根据本发明的方法。
附图说明
将参照附图进一步解释本发明，其中：
图1示出了具有消耗材料的焊丝的传送速度的调节和控制的激光钎焊或激光焊接设备的示意框架图；
图2示出了根据本发明的第一实施方式的电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图3示出了根据本发明的第二实施方式的电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图4示出了根据本发明的第三实施方式的电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图5示出了根据本发明的第四实施方式的电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图6示出了根据本发明的第五实施方式的电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图7示出了根据本发明的第六实施方式的在z方向上的钎焊或焊接头的位置、电压、传送速度和焊丝上的电流的时间曲线；
图8示出了根据本发明的另一个实施方式的电压、传送速度、电阻和焊丝上的电流的时间曲线；
图9示出了根据本发明的另一个实施方式的在z方向上的钎焊或焊接头的位置、电压、传送速度、电阻和焊丝上的电流的时间曲线；以及
图10示出了根据本发明的另一个实施方式的z方向上的钎焊或焊接头的位置、电压、传送速度、电阻、焊丝上的电流、确定的噪音信号和当超过某个噪音信号阈值的警告信号的时间曲线。
具体实施方式
在图1中表示了具有消耗材料的焊丝4的传送速度VD的调节和控制的激光钎焊或激光焊接设备1的示意框架图。消耗材料的焊丝4通过激光单元2的激光束L熔化以便将至少两个工件5彼此连接或在工件5上产生涂层或将它用于工件5的添加的修饰。为此目的，焊丝4通过焊丝卷筒7经过焊丝传送装置3以预定的传送速度VD传送进入工件5上的激光束L的聚焦点或入射点，其中它被激光束L的能量熔化。在激光焊接过程中，还发生至少一个工件5的材料的熔化，而在激光钎焊的过程中，不发生工件5的材料的实质的熔化。另外，焊丝4可以在焊丝传送装置7中被施加到焊丝4的电流I预热(热焊丝钎焊或热焊丝焊接)。在激光钎焊和激光焊接中，对于过程稳定性非常重要的是保持焊丝4的传送速度VD恒定以及保持焊丝4总是与液体熔池接触。根据本发明，在调节或控制装置6中焊丝4的传送速度VD根据焊丝4和工件5之间测量的电压U暂时地增加到预定的提升速度VD，Boost。有利的是，当超过焊丝4和工件5之间的电压U的限定的电压极限值时，焊丝4的传送速度VD增加到预定的提升速度VD，Boost，并且最晚当下降到电压极限值UG以下时，焊丝4的传送速度VD再次减小。通过还考虑到通过焊丝4的电流I，也可以确定电阻R，并且当超过电阻极限值RG时，传送速度VD可以增加到预定的提升速度VD，Boost并且可以实施提升过程。
图2示出了根据本发明的第一实施方式的电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线。通过测量焊丝4和工件5之间的电压U，可以检测不期望的短路断开。例如，当超过限定的电压极限值UG时，可以确定短路断开。短路断开还可以从这里显示的通过焊丝4的电流I的下降表明。然而，电流I的测量不是绝对必须的。依据测量的电压U以及此处超过限定的电压极限值UG，焊丝4的传送速度VD暂时地增加到预定的提升速度VD，Boost，其中提升速度VD，Boost比增加之前的平均传送速度VD，M高出至少50％，特别是至少10m/min。在所示的实施例中，提升速度VD，Boost比增加之前的平均传送速度VD，M高许多倍，然而其需要相应的焊丝传送装置。传送速度VD增加到提升速度VD，Boost优选尽可能快地发生，即用尽可能高的加速度，优选地用至少2000m/min/s的速度变化ΔVD/Δt。因此，短路断开被有效地抵消，其结果是在持续时间ΔtKSA之后可以再次终止，持续时间ΔtKSA在示范性实施方式中显示不成比例的长。短路的恢复通过测量的电压U的突然下降和低于限定的电压极限值UG的下降而识别，于是传送速度VD再次减小。此处，在短路断开和提升过程之后，传送速度VD再次减小到在短路断开之前设定的焊丝4的平均传送速度VD，M。作为不同事件的结果，例如激光钎焊或激光焊接过程的外部干扰(例如高度位置的波动、电流I对于预热焊丝4设定过高，钎焊或焊接速度的波动等)，短路断开会再次发生，如时间图中可以看出。一旦检测出另一个短路断开，提升过程和将焊丝的传送速度VD增加到提升速度VD，Boost再次发生，其结果是短路断开的持续时间ΔtKSA可以被保持的非常短。
图3示出了根据本发明的第二实施方式的电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线。在这种情况下，与根据图2的第一实施方式相反，在短路断开发生的情况下，传送速度VD在增加到提升速度VD，Boost之后在预定的时间段Δt1减小预定的传送速度量ΔVD1。通过这种传送速度VD的逐步减小，可以实现更加平稳的速度减小和过冲或下冲的减少。
图4示出了根据本发明的第三实施方式的电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线，传送速度VD以数个阶段减小直到在持续时间ΔtKSA经过之后短路断开可以终止。与根据图3的示范性实施例相反，该示范性实施例示出了用于减小传送速度VD的多阶段方法。示出的第二短路断开更短，这是因为此处的提升速度VD，Boost在持续时间ΔtKSA之后短路断开结束之前仅减小了一次预定的传送速度量ΔVD1。
在图5中表示了根据本发明的第四实施方式的电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线。根据变量，传送速度VD此处减小到平均传送速度VD，M，所述VD，M在持续时间ΔtKSA之后电压下降到电压极限值UG以下短路被修复之后增加了预定的传送速度量ΔVD2。通过短路断开之后的这种平均传送速度VD，M的上调，可以实现过程的适应，其结果是可以更好地防止未来的短路断开。
在图6中表示了根据本发明的具有焊丝4预热的第五实施方式的电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线。此处，电流I通过焊丝4以电流I减小的方式被调节或控制，例如，在短路断开之后(也就是说在传送速度VD增加到提升速度VD，Boost之后)减小预定的电流量ΔI。这种方式也可以结合图5所示的实施例变量还可以实现方法的相应的适应并且防止未来的短路断开。
图7示出了根据本发明的第六实施方式的相对于工件5垂直方向上的钎焊或焊接头的z-位置、电压U、传送速度VD和焊丝4上的电流I的时间曲线。从最上方的z-位置的时间图的进程可以看出，位置变化了高度Δz并且随后z-位置再次减小。在检测到短路断开时，如所述的参照根据图5的示范性实施例，在持续时间ΔtKSA之后的短路修复之后，传送速度VD减小到增加了预定传送速度量ΔvD2的平均传送速度VD，M。另外，在经过限定的时间段Δt2之后，在短路断开之后的平均传送速度VD，M至少减小一次预定的传送速度量ΔvD3，直到再次达到平均传送速度VD，M。由于在每个提升过程之后逐步增加平均传送速度VD，M，可以减少新的短路断开的可能性。在某个时间段Δt2之后，平均传送速度VD，M再次连续地降低到最初的设定值。如果在达到最初的平均传送速度VD，M时z-位置的干扰仍然存在，短路断开和提升过程再次发生，接下来平均传送速度VD，M进一步增加。
图8示出了根据本发明的另一个实施方式的电压U、传送速度VD、电阻R和焊丝4上的电流I的时间曲线。在这种情况下，除了电压U，也可以检测电流I，并且从中计算电阻R，并且这被实时地评价。因为在实际短路断开之前，出现首先缓慢和随后急剧升高的电阻R，也可以监测这种升高或电阻R变化速率。如果电阻R超过了预定的电阻极限值RG，提升过程可以类似地被增加的提升速度vD，Boost触发。该调节或控制变量的优点是在理想的情况下，此处可以完全防止短路断开。因此，焊丝4和工件5之间的熔池桥或短路从不打开。此处对钎焊过程或焊接过程和对完成的钎焊或焊接缝的影响是最低的。
图9示出了根据本发明的另一个实施方式的垂直方向上的钎焊或焊接头的z-位置、电压U、传送速度VD、电阻R和焊丝4上的电流I的时间曲线。最初，激光钎焊或激光焊接过程以稳定的方式进行，而没有用限定的传送速度VD和用于预热焊丝4的限定的电流I的干扰。电压U大约为0。如果z-位置增加了高度变化Δz，在仍然恒定的传送速度VD下将发生短路断开。通过测量电压和电流I，计算电阻R并且观察电阻极限值RG的超出，根据在图8中描述的方法，短路断开被有效地防止。在激光或焊接头返回到最初的z-位置之后，电压U或电阻R没有增加，并且因此没有提升过程，并且激光钎焊或激光焊接过程再次运行稳定。
最后，图10示出了根据本发明的又一个实施方式的z-位置、电压U、传送速度VD、电阻R、焊丝4上的电流I、确定的噪音信号VD，noise和当超过某个噪音信号阈值VD，noise，S的警告信号的时间曲线。在这种情况下，目前的传送速度VD因为干扰或信号噪音被额外地监测。借助于优选地焊丝4的高动力的传送装置，该传送装置优选地在没有变速器的情况下直接连接到焊丝4，使检测在传送速度VD中的甚至最微弱的干扰成为可能，并且随后相应地评价它们。在一方面，不使用根据本发明的短路稳定器，监测这种短的干扰峰也在原则上具有意义，因为从中产生的噪音信号VD，noise提供了关于焊丝4的大致传送质量的信息，并且因此产生可能过程停止的警告信号W。在另一方面，对于具有电阻R评价的变量中的提升过程的稳定功能，评价和考虑噪音信号VD，noise是有利的或甚至是必要的。由于焊丝4的传送路径的某些干扰或不正确的设置，电压U或电阻R的相似过程像在即将发生的短路断开的情况中一样可以发生。这会错误地触发提升过程。这可以通过额外的噪音信号VD，noise的评价防止，并且仅识别实际的短路发生。如果噪音信号VD，noise超过噪音信号阈值VD，noise，S，可以输出警告信号W。该错误使得出关于焊丝4的传送质量的结论成为可能，并且如果必要的话，过程也可以被停止。这个警告信号W的另一个功能是自动的改变短路稳定器的触发算法。如果警告信号W以F代表″错误″，通过评价电阻R的过程可以使用更快和更有效的算法。如果警告信号被设置为T代表″正确″，评价电阻R的过程不发挥作用或不能理想地发挥作用，并且通过经过电压U检测实际短路断开使用触发算法。通过改变工件5或机器人的z-位置，熔池或连接焊丝4和工件5之间的熔池可以被撕开。警告信号W被设置为T表示″正确″，因此提升过程通过测量电压U被触发。噪音信号VD，noise的产生在提升过程的持续时间优选地被抑制，并且为了解决所有信号进展，仅在经过某等待时间Δtmin之后再开始。
Claims (14)
1.一种用于在激光钎焊或激光焊接方法期间调节或控制由消耗材料组成的焊丝(4)的传送速度(VD)的方法，其中所述焊丝(4)被来自激光单元(2)的激光束(L)熔化，并且以平均传送速度(VD，M)在待处理工件(5)的方向上传送，其中测量所述焊丝(4)和所述工件(5)之间的电压(U)，其特征在于，通过当超过限定的电压极限值(UG)时，将传送速度(VD)增加到预定的提升速度(VD，Boost)，并且最晚当下降到所述电压极限值(UG)以下时，再次减小所述传送速度(VD)而根据测量的电压(U)将所述焊丝(4)的所述传送速度(VD)暂时地增加到预定的提升速度(VD，Boost)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述传送速度(VD)增加到预定的提升速度(VD，Boost)，所述预定的提升速度平均至少高出增加前的所述平均传送速度(VD，M)的50％，特别是至少10m/min，所述传送速度(VD)优选地以至少2000m/min/s的速度变化(ΔVD/Δt)增加。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了预热所述焊丝(4)，电流(I)被引入到所述焊丝(4)，并且测量产生的电压(UM)，并且根据该测量的电压(UM)将所述传送速度(VD)暂时地增加到所述预定的提升速度(VD，Boost)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，额外地测量通过所述焊丝(4)的所述电流(I)，并且从所述测量的电压(UM)和测量的电流(I)确定电阻(R)，并且如果超过电阻极限值(RG)，将所述传送速度(VD)增加到所述预定的提升速度(VD，Boost)，并且最晚当下降到所述电阻极限值(RG)以下时，再次减小所述传送速度(VD)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在增加到所述提升速度(VD，Boost)之后的预定的时间段(Δt1)所述传送速度(VD)至少减小一次预定的传送速度量(ΔVD1)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，当下降到所述电压极限值(UG)或电阻极限值(RG)以下时，所述传送速度(VD)再次降低到增加之前的所述平均传送速度(VD，M)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，当下降到所述电压极限值(UG)或电阻极限值(RG)以下时，将所述传送速度(VD)降低到增加了预定的传送速度量(ΔVD2)的平均传送速度(VD，M)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在经过限定的时间段(Δt2)之后，增加了所述传送速度量(ΔVD2)的所述平均传送速度(VD，M)至少减小一次预定的传送速度量(ΔvD3)，直到再次达到所述平均传送速度(VD，M)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述传送速度(VD)增加到所述提升速度(VD，Boost)之后，由所述焊丝(4)通过减小所述电流(I)调节或控制所述电流(I)，优选减小了预定的电流量(ΔI)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，检测所述焊丝(4)的所述传送速度(VD)并且从中产生噪音信号(VD，noise)，并且如果超过噪音信号阈值(VD，noise，S)，抑制所述传送速度(VD)的调节或控制。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当超过所述噪音信号阈值(VD，noise，s)发出警告。
12.一种激光钎焊或激光焊接设备(1)，包括用于熔化消耗材料的焊丝(4)的激光单元(2)，用于以传送速度(VD)在待加工工件(5)的方向上传送所述焊丝(4)的焊丝传送装置(3)，用于测量所述焊丝(4)和所述工件(5)之间电压(U)的电路，其特征在于，所述激光钎焊或激光焊接设备(1)包括被设计以实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法的调节或控制装置(6)。
13.根据权利要求12所述的激光钎焊或激光焊接设备(1)，其特征在于，所述焊丝传送装置(3)由无齿轮直接驱动形成。
14.根据权利要求12或13所述的激光钎焊或激光焊接设备(1)，其特征在于，用于传送所述焊丝(4)的所述焊丝传送装置(3)被设计具有至少10m/min的传送速度，优选具有至少2000m/min/s的速度变化(ΔVD/Δt)。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4467176A (en) * | 1982-01-11 | 1984-08-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Hot-wire arc welding apparatus |
| DE4412093A1 (de) * | 1994-04-08 | 1995-10-12 | Dilthey Ulrich Prof Dr Ing | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Laserschweißmaschine |
| CN101421068A (zh) * | 2006-04-12 | 2009-04-29 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 用于对工件进行焊接的方法 |
| CN102149501A (zh) * | 2009-06-19 | 2011-08-10 | 松下电器产业株式会社 | 消耗电极式电弧焊接方法及消耗电极式电弧焊接装置 |
| CN104411439A (zh) * | 2012-07-06 | 2015-03-11 | 林肯环球股份有限公司 | 用于在热焊丝工艺期间使用两个激光束加热消耗品的方法和系统 |
| CN104428099A (zh) * | 2012-08-14 | 2015-03-18 | 依赛彼公司 | 用于埋弧焊的方法和系统 |
| CN104661781A (zh) * | 2012-07-20 | 2015-05-27 | 林肯环球股份有限公司 | 启动和停止热焊丝系统的方法和系统 |
| CN109079325A (zh) * | 2018-10-23 | 2018-12-25 | 吉林大学 | 激光填丝焊过渡方式实时监控装置及方法 |
| CN109641298A (zh) * | 2016-09-09 | 2019-04-16 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 短路焊接方法和执行这种短路焊接方法的装置 |
| CN109807417A (zh) * | 2019-03-24 | 2019-05-28 | 北京工业大学 | 一种激光主动切割焊丝控制熔滴温度的方法 |
| EP3560649A1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-30 | Lincoln Global, Inc. | Laser hot wire welding of multi-layered structures |
| CN110625260A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-31 | 西南交通大学 | 一种激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统 |
| CN112423926A (zh) * | 2018-07-27 | 2021-02-26 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 包括消耗性焊丝的电弧焊接方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5528010A (en) * | 1994-05-20 | 1996-06-18 | The Miller Group, Ltd. | Method and apparatus for initiating electric arc spraying |
| DE10006852C5 (de) | 2000-02-16 | 2004-08-26 | Anders, Michael, Dr.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstückteilen mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls |
| US8653417B2 (en) | 2009-01-13 | 2014-02-18 | Lincoln Global, Inc. | Method and system to start and use a combination filler wire feed and high intensity energy source |
| US9085041B2 (en) * | 2009-01-13 | 2015-07-21 | Lincoln Global, Inc. | Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding |
| US20130092667A1 (en) | 2009-01-13 | 2013-04-18 | Lincoln Global, Inc. | Method and System to Start and Use Combination Filler Wire Feed and High Intensity Energy Source for Welding |
| US20140008354A1 (en) | 2012-07-06 | 2014-01-09 | Lincoln Global, Inc. | Method and system of using induction heating to heat consumable during hot wire process |
| CN104640664B (zh) | 2012-07-12 | 2017-05-03 | 林肯环球股份有限公司 | 启动和使用组合填充焊丝输送和电弧产生源的用于焊接的方法和系统 |
| JP2016179499A (ja) | 2015-03-23 | 2016-10-13 | リンカーン グローバル， インコーポレイテッドＬｉｎｃｏｌｎ Ｇｌｏｂａｌ， Ｉｎｃ． | 高エネルギー源とホットワイヤを用いた付加製造のための方法とシステム |
| US10173288B2 (en) | 2015-11-17 | 2019-01-08 | Illinois Tool Works Inc. | Metalworking system with force controlled wire feed start operation |
| US10675699B2 (en) * | 2015-12-10 | 2020-06-09 | Illinois Tool Works Inc. | Systems, methods, and apparatus to preheat welding wire |
| US11020813B2 (en) * | 2017-09-13 | 2021-06-01 | Illinois Tool Works Inc. | Systems, methods, and apparatus to reduce cast in a welding wire |
-
2021
- 2021-04-19 EP EP21169172.0A patent/EP4079436A1/de not_active Withdrawn
-
2022
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- 2022-04-14 US US18/035,796 patent/US11931834B2/en active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4467176A (en) * | 1982-01-11 | 1984-08-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Hot-wire arc welding apparatus |
| DE4412093A1 (de) * | 1994-04-08 | 1995-10-12 | Dilthey Ulrich Prof Dr Ing | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Laserschweißmaschine |
| CN101421068A (zh) * | 2006-04-12 | 2009-04-29 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 用于对工件进行焊接的方法 |
| CN102149501A (zh) * | 2009-06-19 | 2011-08-10 | 松下电器产业株式会社 | 消耗电极式电弧焊接方法及消耗电极式电弧焊接装置 |
| CN104411439A (zh) * | 2012-07-06 | 2015-03-11 | 林肯环球股份有限公司 | 用于在热焊丝工艺期间使用两个激光束加热消耗品的方法和系统 |
| CN104661781A (zh) * | 2012-07-20 | 2015-05-27 | 林肯环球股份有限公司 | 启动和停止热焊丝系统的方法和系统 |
| CN104428099A (zh) * | 2012-08-14 | 2015-03-18 | 依赛彼公司 | 用于埋弧焊的方法和系统 |
| CN109641298A (zh) * | 2016-09-09 | 2019-04-16 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 短路焊接方法和执行这种短路焊接方法的装置 |
| EP3560649A1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-30 | Lincoln Global, Inc. | Laser hot wire welding of multi-layered structures |
| CN112423926A (zh) * | 2018-07-27 | 2021-02-26 | 弗罗纽斯国际有限公司 | 包括消耗性焊丝的电弧焊接方法 |
| CN109079325A (zh) * | 2018-10-23 | 2018-12-25 | 吉林大学 | 激光填丝焊过渡方式实时监控装置及方法 |
| CN109807417A (zh) * | 2019-03-24 | 2019-05-28 | 北京工业大学 | 一种激光主动切割焊丝控制熔滴温度的方法 |
| CN110625260A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-31 | 西南交通大学 | 一种激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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