用于減小周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度以便于電弧焊接的裝置和方法
專利匯可以提供用于減小周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度以便于電弧焊接的裝置和方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且用于減小 焊接 區(qū)中的周圍 磁場(chǎng) 的強(qiáng)度的裝置，包括：磁場(chǎng)生成器（50，52，54，56），用于響應(yīng)于輸入 電流 來在所述焊接區(qū)中生成反向磁場(chǎng)；磁場(chǎng) 傳感器 （140），用于感測(cè)所述焊接區(qū)中在任何矢量方向上的周圍磁場(chǎng)的方向和幅值，并且響應(yīng)于所述方向和幅值來輸出傳感器 信號(hào) ；以及 控制器 （7），被布置為接收所述傳感器信號(hào)，并且響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)來控制到所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流，以生成減小所述焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的反向磁場(chǎng)。還提供了用于使用此形式的裝置來減小焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的方法。，下面是用于減小周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度以便于電弧焊接的裝置和方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.用于在存在周圍磁場(chǎng)的情況下減小待進(jìn)行電弧焊接的焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的裝置，包括：
磁場(chǎng)生成器，用于響應(yīng)于輸入電流來在所述焊接區(qū)中生成反向磁場(chǎng)；
磁場(chǎng)傳感器，用于感測(cè)所述焊接區(qū)中在任何矢量方向上的周圍磁場(chǎng)的方向和幅值，并且響應(yīng)于所述方向和幅值來輸出傳感器信號(hào)；以及
控制器，被布置為接收所述傳感器信號(hào)，并且響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)來控制到所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流，以生成減小所述焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的反向磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述磁場(chǎng)生成器包括：由磁性材料制成的芯，以及圍繞所述芯的至少一個(gè)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述控制器被布置為控制到所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流，以生成將所述焊接區(qū)中的磁場(chǎng)減小至小于預(yù)定閾值的反向磁場(chǎng)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述控制器被布置為控制到所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流，以生成將所述焊接區(qū)中的磁場(chǎng)減小至小于0.005T的反向磁場(chǎng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述磁場(chǎng)生成器的芯限定了一個(gè)不完整的環(huán)路，該環(huán)路的每一端有一個(gè)極片。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述芯包括一對(duì)對(duì)置的極片，所述反向磁場(chǎng)形成在這一對(duì)極片之間，并且這一對(duì)極片是可移除的以使得能夠采用不同的極片配置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述芯包括一對(duì)對(duì)置的極片，每個(gè)極片在與所述磁場(chǎng)生成器生成的反向磁場(chǎng)基本垂直的方向上是細(xì)長的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，或者根據(jù)當(dāng)引用權(quán)利要求1-4時(shí)的權(quán)利要求6或7所述的裝置，其中所述磁場(chǎng)生成器形成了兩個(gè)閉合的磁路，每個(gè)磁路經(jīng)由所述至少一個(gè)線圈而延伸，所述焊接區(qū)被限定在這兩個(gè)磁路之間并且在其中一個(gè)磁路內(nèi)。
9.一種用于響應(yīng)于輸入電流來在焊接區(qū)中生成反向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)生成器，包括：
由磁性材料制成的芯；以及
圍繞所述芯的至少一個(gè)線圈，用于接收所述輸入電流，
其中所述磁場(chǎng)生成器形成了兩個(gè)閉合的磁路，每個(gè)磁路經(jīng)由所述至少一個(gè)線圈而延伸，所述焊接區(qū)被限定在這兩個(gè)磁路之間并且在其中一個(gè)磁路內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，或者根據(jù)權(quán)利要求9所述的生成器，其中所述磁場(chǎng)生成器限定了一個(gè)細(xì)長開口，用于在使用中位于焊接路徑上方并且與所述焊接路徑對(duì)準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置或者生成器，其中所述細(xì)長開口在與所述磁場(chǎng)生成器生成的反向磁場(chǎng)基本垂直的方向上是細(xì)長的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置或者生成器，其中所述細(xì)長開口在與所述磁場(chǎng)生成器生成的反向磁場(chǎng)基本平行的方向上是細(xì)長的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-8或10-12中任一項(xiàng)所述的裝置，或者根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的生成器，其中所述磁場(chǎng)生成器限定了一個(gè)背面，用于與待焊接的工件上的一個(gè)平坦表面接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置或者生成器，其中極片限定了對(duì)置的端面，所述對(duì)置的端面與所述背面基本垂直并且被部署為與所述背面相鄰。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的裝置或者生成器，其中每個(gè)極片包括一個(gè)漸細(xì)的部分，所述漸細(xì)的部分被配置為使得垂直于所述背面測(cè)得的所述極片的厚度隨著與所述焊接區(qū)的距離的增大而增大。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-8或10-15中任一項(xiàng)所述的裝置，或者根據(jù)權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的生成器，其中所述芯限定了一對(duì)分支，這一對(duì)分支遠(yuǎn)離于相應(yīng)的極片而延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置或者生成器，其中這一對(duì)分支中的每個(gè)分支在與所述背面基本平行的方向上遠(yuǎn)離于相應(yīng)的極片而延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的裝置或者生成器，其中這一對(duì)分支中的每個(gè)分支在與所述反向磁場(chǎng)基本垂直的方向上遠(yuǎn)離于相應(yīng)的極片而延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的裝置或者生成器，其中圍繞每個(gè)分支有一個(gè)相應(yīng)的線圈。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一項(xiàng)所述的裝置或者生成器，其中所述芯包括一個(gè)背部，所述背部在與所述反向磁場(chǎng)基本平行的方向上在這一對(duì)分支之間延伸，所述背部具有比這一對(duì)分支大的橫截面，以既容納所述周圍磁場(chǎng)又容納所述反向磁場(chǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-8或10-20中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述磁場(chǎng)生成器限定了一個(gè)背面，所述背面用于與待焊接的工件上的一個(gè)平坦表面接合，并且所述裝置包括與所述芯在磁性上分離的一對(duì)側(cè)延伸部，這一對(duì)側(cè)延伸部在使用中被布置為與所述背面基本垂直并且與所述反向磁場(chǎng)基本平行地延伸，并且在與所述周圍磁場(chǎng)垂直的方向上在與所述焊接區(qū)橫向間隔開的位置被設(shè)置在所述焊接區(qū)的相應(yīng)側(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中這一對(duì)側(cè)延伸部中的每個(gè)側(cè)延伸部的一部分在使用中與所述反向磁場(chǎng)基本平行地延伸至少長達(dá)由所述芯限定的焊接區(qū)的長度，并且這些部分被布置為在使用中與它們之間的焊接區(qū)對(duì)準(zhǔn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-8或10-22中任一項(xiàng)所述的裝置，或者根據(jù)權(quán)利要求9-20中任一項(xiàng)所述的生成器，其中所述磁場(chǎng)生成器限定了一個(gè)開口，所述開口用于在使用中位于焊接路徑上方，并且在所述芯的包圍所述開口的部分中限定了一個(gè)間隙，所述芯的在所述間隙兩側(cè)的面被所述間隙中的非磁性材料分隔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置或者生成器，其中所述間隙在一個(gè)與所述背面基本平行的平面中延伸。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的裝置或者生成器，其中所述間隙或一個(gè)額外的間隙在一個(gè)與所述背面基本垂直的平面中延伸。
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)所述的裝置或者生成器，其中限定了多個(gè)平行的間隙。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述磁場(chǎng)傳感器包括三個(gè)正交定位的磁場(chǎng)傳感器，優(yōu)選地是霍爾效應(yīng)器件。
28.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，或者根據(jù)當(dāng)引用權(quán)利要求2時(shí)的權(quán)利要求3-27中任一項(xiàng)所述的裝置，包括用于監(jiān)測(cè)所述線圈的溫度的傳感器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述控制器被布置為根據(jù)到所述線圈的輸入電流以及跨越所述線圈的電壓來計(jì)算所述線圈的溫度的測(cè)量值。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的裝置，其中所述控制器被布置為預(yù)測(cè)何時(shí)將超過與所述線圈關(guān)聯(lián)的溫度閾值。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述預(yù)測(cè)是根據(jù)所述線圈的當(dāng)前溫度、所述輸入電流以及所述裝置的熱響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算的。
32.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其中供應(yīng)至所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流得自專用電源。
33.根據(jù)權(quán)利要求1-31中任一項(xiàng)所述的裝置，被布置為從待使用該裝置的設(shè)施接收用于所述磁場(chǎng)生成器的輸入電流。
34.一種用于在存在周圍磁場(chǎng)的情況下減小待進(jìn)行電弧焊接的焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的方法，包括以下步驟：
用磁場(chǎng)傳感器感測(cè)焊接區(qū)中在任何矢量方向上的周圍磁場(chǎng)的方向和幅值；
響應(yīng)于所述方向和幅值，從所述磁場(chǎng)傳感器輸出傳感器信號(hào)；
在控制器中接收所述傳感器信號(hào)；以及
響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)，用所述控制器來控制磁場(chǎng)生成器，以在所述焊接區(qū)中生成減小所述焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的反向磁場(chǎng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述磁場(chǎng)生成器在所述感測(cè)步驟和所述控制步驟之中以及之間都被連續(xù)保持在基本相同的位置。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述感測(cè)步驟和所述輸出步驟包括：
將所述磁場(chǎng)生成器沿著預(yù)定焊接路徑從一個(gè)焊接區(qū)移動(dòng)到另一焊接區(qū)，其中所述生成器被定位以在每個(gè)焊接區(qū)中在所述焊接路徑上生成所述反向磁場(chǎng)；以及用磁場(chǎng)傳感器感測(cè)每個(gè)焊接區(qū)中在任何矢量方向上的周圍磁場(chǎng)的方向和幅值，并且響應(yīng)于所述方向和幅值將來自所述磁場(chǎng)傳感器的傳感器信號(hào)輸出到所述控制器，并且所述控制步驟包括：
沿著所述預(yù)定焊接路徑重復(fù)所述磁場(chǎng)生成器的移動(dòng)；以及
響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)，用所述控制器來控制所述磁場(chǎng)生成器，以在每個(gè)焊接區(qū)中生成減小每個(gè)焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的反向磁場(chǎng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述控制步驟包括：響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)來確定所述磁場(chǎng)生成器在每個(gè)焊接區(qū)中的取向，以使得所述反向磁場(chǎng)的方向與所述周圍磁場(chǎng)的方向基本相反。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的方法，其中所述感測(cè)步驟包括：在所述控制器處接收與所述磁場(chǎng)生成器在每個(gè)焊接區(qū)中的位置有關(guān)的位置信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述位置信號(hào)是由安裝在所述磁場(chǎng)生成器上的加速度計(jì)生成的。
40.根據(jù)權(quán)利要求36-39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述移動(dòng)重復(fù)步驟包括：
考慮到所述傳感器信號(hào)，用所述控制器確定沿著所述焊接路徑的一系列位置，當(dāng)執(zhí)行焊接時(shí)所述磁場(chǎng)生成器應(yīng)被定位在這一系列位置；以及
在執(zhí)行了每個(gè)相應(yīng)的焊接操作之后，將所述磁場(chǎng)生成器沿著所述焊接路徑從一個(gè)位置移動(dòng)到下一位置。
41.用于減小如下區(qū)域中的磁場(chǎng)強(qiáng)度的裝置，該區(qū)域位于待焊接的非磁性工件的焊接地帶附近同時(shí)靠近載有高電流的導(dǎo)體或者所述工件本身傳導(dǎo)電流，所述裝置包括：感測(cè)所述焊接地帶中在任何矢量方向上的磁場(chǎng)的幅值和方向的工具；在所述焊接地帶中產(chǎn)生磁場(chǎng)的工具；以及用于如下激勵(lì)電流的控制器和電力單元，該激勵(lì)電流用于平衡任何矢量方向上的場(chǎng)強(qiáng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中所述產(chǎn)生磁場(chǎng)的工具包括如下磁路，該磁路的一個(gè)環(huán)路上卷繞有一個(gè)或多個(gè)線圈，并且其中所述磁路的另一環(huán)路包圍所述焊接地帶。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的裝置，其中所述焊接地帶的屏蔽的效力是由通過所述線圈的驅(qū)動(dòng)電流控制的。
44.根據(jù)權(quán)利要求41-43中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述磁路的這兩個(gè)環(huán)路的相對(duì)取向能夠改變，以允許使與本地磁場(chǎng)方向成任何角度的焊接路徑的磁場(chǎng)最小化。
45.根據(jù)權(quán)利要求41-44中任一項(xiàng)所述的裝置，其中包圍所述焊接地帶的磁路的環(huán)路具有任何拓?fù)湫螒B(tài)，尤其是配合到拐角中和圍繞拐角。
46.根據(jù)權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述平衡磁場(chǎng)由如下電磁體產(chǎn)生，該電磁體具有一個(gè)或多個(gè)線圈和磁極片，其中所述場(chǎng)的本地方向被到線圈的電流以及磁極片的位置和形狀所控制。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中引入了額外的磁性材料，以控制所述磁場(chǎng)的方向。
48.根據(jù)權(quán)利要求41-47中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述感測(cè)工具包括三個(gè)正交定位的磁場(chǎng)傳感器，優(yōu)選地是霍爾效應(yīng)器件。
49.根據(jù)權(quán)利要求41-48中任一項(xiàng)所述的裝置，能夠沿著焊接路徑被平移，以使得所述焊接位置相對(duì)于在磁性上受控的地帶是固定的。
50.根據(jù)權(quán)利要求41-49中任一項(xiàng)所述的裝置，能夠沿著焊接路徑被平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得所述焊接位置和本地場(chǎng)方向相對(duì)于在磁性上受控的地帶是固定的。
51.根據(jù)權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的裝置，其中使用加速度計(jì)來監(jiān)測(cè)在磁性上受控的地帶沿著焊接路徑的位置。
52.根據(jù)權(quán)利要求41-51中任一項(xiàng)所述的裝置，其中使用測(cè)得的場(chǎng)來控制在磁性上受控的地帶的取向。
53.根據(jù)權(quán)利要求41-52中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述感測(cè)工具被從所述焊接區(qū)中移除，并且所述磁場(chǎng)被基于所存儲(chǔ)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)和位置測(cè)量值而抵消。
54.根據(jù)權(quán)利要求41-53中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述感測(cè)工具被從所述焊接區(qū)中移除，并且所述磁場(chǎng)被基于所存儲(chǔ)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和傾斜數(shù)據(jù)而抵消。
55.根據(jù)權(quán)利要求41-54中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述測(cè)量、存儲(chǔ)和控制是由微處理器以電子方式實(shí)現(xiàn)的。
56.一種感測(cè)焊接區(qū)中在任何方向上的場(chǎng)幅值并且生成在幅值上和在任何方向上抵消磁場(chǎng)的響應(yīng)以使得合成場(chǎng)強(qiáng)最小化的方法。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中感測(cè)到的場(chǎng)和抵消電流被記錄為沿著待焊接的路徑的位置的函數(shù)。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中感測(cè)到的場(chǎng)、抵消電流和電磁傾斜被記錄為沿著待焊接的路徑的位置的函數(shù)。
59.根據(jù)權(quán)利要求56-58中任一項(xiàng)所述的方法，由此監(jiān)測(cè)所述線圈的溫度，并且根據(jù)所供應(yīng)的電流和電壓來確定所述線圈的溫度。
60.根據(jù)權(quán)利要求56-59中任一項(xiàng)所述的方法，由此根據(jù)當(dāng)前溫度和所述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模的熱響應(yīng)來計(jì)算使所述線圈過熱的運(yùn)行時(shí)間。
61.基本如本文中參照附圖描述的、用于在存在周圍磁場(chǎng)的情況下減小待進(jìn)行電弧焊接的焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的裝置。
62.一種基本如本文中參照附圖描述的、用于響應(yīng)于輸入電流來在焊接區(qū)中生成反向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)生成器。
63.一種基本如本文中參照附圖描述的、用于在存在周圍磁場(chǎng)的情況下減小待進(jìn)行電弧焊接的焊接區(qū)中的磁場(chǎng)的方法。
用于減小周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度以便于電弧焊接的裝置和方法
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