專利名稱：短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的裝置和方法。
本發(fā)明特別適用于采用具有兩個將D.C電流轉(zhuǎn)換成A.C電流的晶體管型開關(guān)的輸出焊接站。因此，本發(fā)明的第二方面是可以在低電流下實現(xiàn)晶體管型開關(guān)在導電狀態(tài)和非導電狀態(tài)之間的切換，以避免每個輸出開關(guān)周圍對大緩沖器電路的需要。在1999年1月19日向美國申請的流水號為233235的專利申請中公開了本發(fā)明中采用的這一換流器電源的原理和類型。這里參考該申請，將其作為本發(fā)明中使用的換流器電源和在低電流下切斷焊接站的晶體管型開關(guān)的原理的背景技術(shù)。本發(fā)明采用高電流控制開關(guān)型焊接站。只有當輸入低電流時才切斷開關(guān)。
本發(fā)明特別適用于管道焊接，特別是對于管道焊接中的串聯(lián)電極或并聯(lián)電極，這里將通過特別的參考文獻對其進行說明；但是本發(fā)明具有非常寬的應用，可以用于需要極高電流水平的單電極電弧焊機，如焊接電流超過1000-2000安培。
背景技術(shù)：
用于管道焊接的電弧焊機和其它類似應用常常要求焊接電流超過1000-2000安培。過去，要對產(chǎn)生如此高焊接電流的焊機進行特殊設計。但是，當所需電流升高超過特殊電源的設計參數(shù)時，必須設計和制造較高負載的電弧焊機。例如，具有1000-1500安培最大電流的電弧焊機不能用于需要2000安培的焊接操作。當制成并使用較高負載焊機時，還是會受到其最大電流負載的限制。因此，當焊接應用中需要高的電流水平時，如尖端(pike)焊接，常常需要傳統(tǒng)設計的昂貴焊機。
由于較高焊接電流要求對焊機進行重新設計和制造，因此，因可使用電源的電流負載有限而不能使現(xiàn)場應用到達最優(yōu)。已經(jīng)通過將多個低負載焊機連接到輸出焊接站而產(chǎn)生一種高電壓焊機的嘗試。這些嘗試都不成功，因為難于平衡兩個或多個獨立電源的動態(tài)電流分配負載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了以前提供高電流電源的嘗試特別是對于管道焊接的缺點，提供一種具有僅通過添加多個電源便可大大提高輸出電流的性能的電弧焊機，而且還獲得串聯(lián)電源之間的良好靜態(tài)和動態(tài)電流分配。本發(fā)明的電弧焊機使兩個或多個電源之間的不均勻電流分配達到最小。在現(xiàn)有電路中，每個電源需要輸入指令信號、其自反饋和誤差放大器控制電路。這樣，由于分量變化，因而在電源之間不能進行動態(tài)電流分配。本發(fā)明利用一個電源的誤差放大器，不僅控制電源，指的是主電源，而且將相同主電流信號傳給其他電源。焊機的其他電源不具有其自指令信號或誤差放大器控制電路。因此，只在電弧焊機中提供一個誤差放大器和反饋控制電路。不將誤差放大器和反饋電路用于并聯(lián)設置的以提高電流輸出功率的每個單獨電源。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的裝置，通過將推進的焊條熔化并將所述熔化的焊條沉積在所述的間隙上，至少部分焊接兩間隔端，所述的裝置包括一主電弧焊機，其具有至少一個電源，給所述焊條供給焊接電流，所述電源包括一脈沖寬度調(diào)制器和一波形發(fā)生器，該脈沖寬度調(diào)制器至少部分控制供給焊條的焊接電流，所示波形發(fā)生器至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，提供一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的方法，通過將推進的焊條熔化并將所述熔化的焊條沉積在所述的間隙上，至少部分焊接兩間隔端，其包括a.提供一個具有至少一個電源的主電弧焊機，以便向所述的焊條供應焊接電流，所述電源包括一脈沖寬度調(diào)節(jié)器，該脈沖寬度調(diào)節(jié)器至少部份控制所述提供給所述焊條的焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，該波形產(chǎn)生器至少部份控制所述的脈沖寬度調(diào)節(jié)器；b.生成一系列電流脈沖，其構(gòu)成表示一電流波形的焊接循環(huán)，其中每一個電流脈沖具有相對工件的給定的極性；c.控制多個所述電流脈沖的脈沖寬度。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括多個電源以產(chǎn)生給定強度的D.C電流的電弧焊機，其電流由單個可調(diào)的指令信號控制。該D.C電流由具有D.C輸入電流和輸出的焊接站使用，使電弧焊接電流在電極和工件之間通過。一種傳感器，如分路器，檢測弧電流。多個電源包括一個主電源和一個或多個副電源。主電源包括第一高速開關(guān)型變換器，該變換器具有輸出變壓器和輸出整流器，以產(chǎn)生具有由主電流信號和脈沖寬度調(diào)制器決定其強度的第一D.C電流，該脈沖寬度調(diào)制器工作在高頻并具有由主電流信號和誤差放大器控制的電流控制電壓輸入，該誤差放大器用于通過比較單獨指令信號和檢測焊接站輸出的弧電流而產(chǎn)生主電流信號。主電源包括指令信號和誤差放大器反饋控制電路，用于控制主電源中的脈沖寬度調(diào)制器。構(gòu)成焊機的多個電源包括至少一個副電源，該副電源還包括具有輸出變壓器和輸出整流器的開關(guān)型變換器，用于產(chǎn)生第二D.C電流，該第二D.C電流具有由與主電源中所使用的相同主電流信號和第二脈沖寬度調(diào)制器確定的強度，該第二脈沖寬度調(diào)制器工作在高頻并具有與主電源的主電流信號關(guān)聯(lián)的電流電壓輸入。以此方式，第一和第二D.C電流合并以構(gòu)成焊接站的至少一部分D.C輸入電流。實際上，如果兩電源組成電弧焊機的“多個電源”，第一D.C電流是所需輸入電流的50％。副電源的第二D.C電流提供另外50％的電流。如果在電弧焊機中使用三個電源，每個電源為輸出焊接站提供33.3％輸入電流。因此，由于每個電源使用相同主電流信號作為其脈沖寬度調(diào)制器的輸入，故電弧焊機中的電源數(shù)量通過使電流自動平衡而自動確定用于驅(qū)動焊接站的D.C電流的比例。將單指令信號用于電弧焊機，并且只應用單反饋電路。通過利用這些新的原理，可以以任何數(shù)量組合多個相對較小電源如500安培電源以產(chǎn)生所要求的最大焊接電流。六個小電源組合起來產(chǎn)生3000安培焊接電流，每個電源定為最大500安培。通過本發(fā)明實現(xiàn)組合小電源以形成具有極高輸出焊接電流的電弧焊機的能力。不需要在每次電流需要量提高時都設計一種電源。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，單獨電源的脈沖寬度調(diào)制器使用的高頻至少是18kHz。此外，由多個電源供電的單獨焊接站包括第一和第二晶體管型開關(guān)，如1GBT，通過在一對控制線上的門邏輯在導電狀態(tài)和非導電狀態(tài)之間切換。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該開關(guān)直到電弧電流低于給定值時才從導電狀態(tài)切換到非導電狀態(tài)。實際上，該給定值大約為100-150安培。本發(fā)明對多個電源采用單個焊接站，這樣就需要大開關(guān)，并且單個控制器產(chǎn)生邏輯信號以在選擇的給定值從導電切換到非導電。主電源控制該切換，一個或多個副電源只補充焊接電流。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，每個電源中的輸出變壓器包括線圈特別是初級線圈、與線圈相關(guān)的電流傳感器和與單獨電源的脈沖寬度調(diào)制器相關(guān)的電路，以在線圈中的電流超過給定值時至少保持開關(guān)之一一段時間為非導電。這指的是結(jié)合在標準寬度調(diào)制器芯片中的反鐵心飽和電路，用于防止輸出焊接站中的過電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該新型電弧焊機和串聯(lián)和/或并聯(lián)焊機如管道焊機一起使用。
本發(fā)明的首要目的在于提供一種電弧焊機，該電弧焊機通過組合多個單獨小電源而產(chǎn)生高焊接電流，迫使電源所分配的電流相等。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電弧焊機，如上所述，該電弧焊機結(jié)合多個并聯(lián)電源，獲得在電源之間分配的極好靜態(tài)和動態(tài)電流。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種電弧焊機，如上所述，該電弧焊機使用單電流指令信號以及單獨誤差放大器和反饋電路，以模擬或數(shù)字形式，用于控制每個單獨電源，以準確分配電弧焊機的電流需要量。


下面結(jié)合附圖進行說明會使上述和其他目的和優(yōu)點更顯而易見。
圖1是顯示本發(fā)明最佳實施例的組合的接線圖和方框圖；圖1A是顯示稍有改變的電弧焊機的焊接站的視圖；圖2顯示當焊機使用兩個以上電源時的本發(fā)明最佳實施例的簡化接線圖；圖3是顯示由根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個兩電源電弧焊機提供的D.C電流的視圖；圖4是類似于圖3的顯示有電流分配缺陷的現(xiàn)有技術(shù)的視圖；圖5是顯示在圖1中采用的單獨電源的脈沖寬度調(diào)制器芯片的反鐵芯飽和電路的部分方框圖；圖6是顯示用于管道焊接的本發(fā)明的多個電極串聯(lián)和并聯(lián)布置的方框圖；圖7是圖5所示的采用本發(fā)明的并聯(lián)電極和串聯(lián)電極的部分橫剖面放大視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖，目的只是顯示本發(fā)明最佳實施例而不是為了對其進行限定，圖1顯示了向開關(guān)型焊接站12供應焊接電流Ia的電弧焊機10，該開關(guān)型焊接站12具有使焊接電流通過電極14和工件16的晶體管型開關(guān)Q1、Q2。由要焊接在一起的管段的兩端或管機的延長縫形成接縫。電弧焊機具有多個變換器型電源，在圖1中顯示了其中兩個，即電源PSA和電源PSB。電源PSA是受讓人林肯電氣公司使用的獨特電源，其實現(xiàn)了在焊接站12輸入端提供D.C電流的本發(fā)明。電源PSA包括開關(guān)型的變換器20，其具有標準高頻開關(guān)網(wǎng)，用于由來自整流器24的能量從輸出級22供應D.C電流，整流器24由標準三相線電壓L1、L2和L3饋電。輸出級22產(chǎn)生通過焊接站12的輸入端30、32的D.C電流。輸出級22具有變壓器40，變壓器40包括初級線圈44和具有接地中心接頭46的次極線圈44。整流器級50包括二極管52、54、56和58，其極性如圖1所示，根據(jù)工作在高頻的標準脈沖寬度調(diào)制器70的輸入線60上的脈沖信號產(chǎn)生通過端30、32的D.C電流。該高頻大于18kHz并由振蕩器72對其進行控制。實際上采用數(shù)字形式。這樣，模擬的輸入端74設有D/A轉(zhuǎn)換器76。線60上的脈沖控制端30、32上的輸出D.C電流，由線80中的主電流信號的電壓確定該電流水平。因此，線80上的電壓量決定了由電源PSA施加到焊接站12的輸入端30、32的D.C電流。根據(jù)本發(fā)明，線80中的主電流信號由控制器100產(chǎn)生，該控制器是數(shù)字控制電路。因此，必須對傳給控制器100的模擬信號進行轉(zhuǎn)換。最好由數(shù)字表示線80上的電壓。該數(shù)字形式實現(xiàn)了低噪聲傳輸。控制器100具有標準指令輸入信號，可以將其模擬顯示成電位計102的輸出，以控制線104上的電壓。由控制器100利用該模擬指令信號以確定焊接站12的輸出操作。在控制器100將該模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在本發(fā)明最佳實施例中，指令信號是指向控制器100的線110上的數(shù)字信號。某些標準反饋電路采用了焊接電流傳感器120，圖示的是一種分路器，用于提供代表線122中的弧電流的電壓。將該模擬信號傳給控制器100，在控制器100中將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便根據(jù)標準軟件進行處理。一種數(shù)字實現(xiàn)的誤差放大器型電路150接收由線104或線110上的信號控制的指令信號，以便形成連接到誤差放大器150的第一輸入線152上的附加值。其它輸入154是來自轉(zhuǎn)換器156的數(shù)字信號，在該轉(zhuǎn)換器156中將線122中的模擬表示轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。根據(jù)由誤差放大器150圖示的標準技術(shù)處理線152、154中的兩數(shù)字量，以產(chǎn)生主電流信號，該主電流信號是線80中的數(shù)字量。焊接站12包括晶體管型開關(guān)Q1、Q2，如IGBT，該開關(guān)在導電和非導電狀態(tài)之間切換。選擇開關(guān)的大小，使其適應總焊接電流。由PSA的控制器100產(chǎn)生線170、172上的門邏輯。在這里參考的順序號為233235的在先申請中給出了該結(jié)構(gòu)類型。控制器還產(chǎn)生線180上的同步輸出，用于配合標準設計或采用如圖6所示的本發(fā)明的單獨焊機的數(shù)量。通過采用單控制器100的軟件，可以降低開關(guān)電流特征。
如上所述，作為“主”電源的電源PSA根據(jù)線80中的主電流信號向端30、32提供D.C電流。本發(fā)明采用多個電源，包括至少一顯示為PSB的副電源。該副電源除了沒有單獨控制器100或單獨反饋電路外與主電源PSA基本相同。因此，PSB包括標準開關(guān)型轉(zhuǎn)換器200，其與變換器20類似，轉(zhuǎn)換器200具有一與變換器20的輸出級22基本相同的輸出級202。線204、206中的D.C電流平行流到焊接站12的輸入端30、32，使來自PSA的電流和來自PSB的電流合并以提供焊接站的輸入電流。象電源PSA中一樣，電源PSB包括以輸入線212上的脈沖控制工作在高頻的脈沖寬度調(diào)制器220的方式由三相線電壓L1、L2和L3饋電的整流器210，由振蕩器222的頻率控制該高頻超過18kHz。線80上的由轉(zhuǎn)換器224轉(zhuǎn)換成模擬信號形成的主電流數(shù)字信號的電壓控制流過線204和206的輸出電流。本發(fā)明在電弧焊機10中采用兩個以上電源。這樣，圖中將傳遞主電流信號的線80延伸了。該線用于控制第三電源PSC，如圖2所示。第三電源在并聯(lián)到輸入端30、32的線230、232中產(chǎn)生其自電流。
在操作中，由線104或110上的指令信號控制焊接站12。數(shù)字反饋電路將由線154表示的數(shù)字形式的檢測弧電流與線152上的數(shù)字信號比較，從而產(chǎn)生由線80表示的數(shù)字主電流信號。當然，圖1上的“線”代表數(shù)字數(shù)據(jù)的軟件處理。主電流信號代表所要求的電流和實際輸出電流之間的差。該信號一般是電弧焊機10中的電源裝置數(shù)的倒數(shù)。如圖1所示，主電流信號是請求每個電源提供一半所要求電流的信號。因此，每個電源會提供相同的電流量，電流加在提供所要求焊接電流的端30、32。焊機10具有極好的靜態(tài)和動態(tài)電流分配能力，可以組合大量具有小電流額定值的電源以產(chǎn)生電弧焊機10所需的高輸出電流。弧焊機10的操作顯示在圖3中，其中曲線300是總弧焊接電流，其50％來自由曲線302表示的電源PSA，50％來自由曲線304表示的電源PSB。通過使用由線80表示的控制構(gòu)成焊機的所有電源的單數(shù)字主電流信號，使每個電源產(chǎn)生組成總電流的相等電流分量。單反饋電路調(diào)整該電流水平。可以組合小電源以形成具有超過2000-3000安培的輸出電流的焊機。在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖4所示，由具有其自指令信號、控制器100和反饋電路的并聯(lián)電源輸出的電流形成曲線310和312，該電流不是相等的電流分量。
圖1A顯示稍有改變的電弧焊機10的焊接站12。雖然該焊接站不是本發(fā)明的一部分，但是顯示了一種改變的焊接站12a。在該焊接站中，晶體管型開關(guān)Q1、Q2向包括一系列扼流圈174a而不是用于最佳實施例的中心引線扼流圈174的輸出電路提供焊接電流Ia。焊接站的這兩個實施例采用多個電源，如PBSA、PBSB、PBSC等。
在本發(fā)明的最佳實施例中，每個電源具有一個電路以防止過電流，特別是在起動時。顯示了電源PSA中使用的用于電源的電路。實際上，所有電源使用相同的電路。脈沖寬度調(diào)制器70具有由端AS上的電壓水平激勵的標準反鐵芯飽和電路。輸出變壓器40具有檢測由方框322所表示的初級線圈電流Ip的電流轉(zhuǎn)換器320。線324上的電壓具有表示初級線圈電流的電壓。當線324上的電壓升高并超過一定電壓水平時，在PWM芯片中的反鐵芯飽和電路阻止轉(zhuǎn)換器20中的一個開關(guān)或FET的操作，從而降低初級線圈42上的輸出電流。這樣，根據(jù)標準操作，限制了電源的輸出電流，從而防止過電流操作。
如圖6和7所示，本發(fā)明具有實際通用性，并能用于多種需要高焊接電流的應用。圖6和7顯示了兩個均根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的單獨電弧焊機10和10a。焊機10b是只具有主電源的標準焊機。焊機10、10a和10b用于管道焊接，其中三個電極14、330和332沿組成工件16的板340、342之間的間隙移動。顯示的電極成并聯(lián)以及串聯(lián)，并由托架350抓持進行單位移動，托架350由虛線結(jié)構(gòu)表示。三個電極由托架350抓持在一起，在板340、342之間的接縫內(nèi)在箭頭a所指的方向上移動。所示的三個電極由三個單獨的電弧焊機10、10a和10b控制以進行單位焊接操作。當然，單個電極、并聯(lián)電極和/或兩個或多個電極的串聯(lián)布置可以用于單獨的電弧焊機。當電極采用單獨焊機時，焊接站12工作在具有圖6中360、362所指的調(diào)整相位的不同頻率或相同頻率。每個焊機10、10a和10b包括其自控制器100、100a和100b，控制器控制線170、172上的門邏輯信號的頻率。同步信號180通過控制器100a和100b控制輸出電流脈沖的起始位置。通過相位調(diào)節(jié)360、362調(diào)整焊機10和10b的相位或偏移。在這種方式下，晶體管型開關(guān)Q1、Q2的低頻切換使所有焊機處于不同相位。這防止了流入電極的電流之間的干擾。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得實施例的各種變形，如選擇由單個主電流信號驅(qū)動的電源的數(shù)量和焊接站和電極布置的類型。可以對其進行模擬或數(shù)字操作。
該處理形式是數(shù)字的，但是可以是模擬的。實際上，PWM芯片70、220是模擬的。可以在本發(fā)明以后的改進型中將其數(shù)字化。
權(quán)利要求
1.一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的裝置，通過將推進的焊條熔化并將所述熔化的焊條沉積在所述的間隙上，至少部分焊接兩間隔端，所述的裝置包括一主電弧焊機，其具有至少一個電源，給所述焊條供給焊接電流，所述電源包括一脈沖寬度調(diào)制器和一波形發(fā)生器，該脈沖寬度調(diào)制器至少部分控制供給焊條的焊接電流，所示波形發(fā)生器至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的波形產(chǎn)生器至少部份控制由所述脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生的信號，以方便產(chǎn)生所述的電流波形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，被所述波形產(chǎn)生器用來至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器的一特定波形由操作者選擇。
4.如權(quán)利要求1-3所述的裝置，其中，所述脈沖寬度調(diào)調(diào)器工作在高頻。
5.如權(quán)利要求1-4所述的裝置，其中，所述工件包括管道。
6.如權(quán)利要求1-5所述的裝置，所述兩個間隔瑞形成管道的縫。
7.如權(quán)利要求1-6所述的裝置，其中，所述的主電弧焊機包括多個電源。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，所述的第一電源是主電源，至少一個其它電源是副電源。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，所述的主電源和副電源至少部份由一同步電路控制。
10.如權(quán)利要求1-9所述的裝置，所述主電弧焊機在遠離主電弧焊機的位置至少被部份控制。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，包括一個信息網(wǎng)絡，從遠端至少部份控制所述主電弧焊機。
12.如權(quán)利要求1-11所述的裝置，包括一第二電弧焊機，與所述主電弧焊機通信，所述的第二電弧焊機提供第二焊條和所述工件之間的第二焊接電流。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述的第二電弧焊機包括至少一個電源，向第二焊條提供第二焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第二焊條的第二焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
14.如權(quán)利要求1-13所述的裝置，包括一第三電弧焊機，與所述主電弧焊機通信，所述的第三電弧焊機提供第三焊條和所述工件之間的第三焊接電流。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述的第三電弧焊機包括至少一個電源，向第三焊條提供第三焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第三焊條的第三焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
16.如權(quán)利要求1-15所述的裝置，包括一第四電弧焊機，與所述主電弧焊機通信，所述的第四電弧焊機提供第四焊條和所述工件之間的第四焊接電流。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述的第四電弧焊機包括至少一個電源，向第四焊條提供第四焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第四焊條的第四焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
18.如權(quán)利要求12-17所述的裝置，其中，多個所述的電弧焊機位置靠近。
19.如權(quán)利要求12-18所述的裝置，包括一個相位控制器，與至少兩個所述的電弧焊機通信，控制至少兩個所述的電弧焊機的電流波形的相位和頻率。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，至少兩個所述電弧焊機的所述電流波形的相位是不同的。
21.如權(quán)利要求12-20所述的裝置，其中，所述的信息網(wǎng)絡至少部份控制至少兩個所述電弧焊機。
22.如權(quán)利要求12-21所述的裝置，其中，至少一個所述的電弧焊機包括多個電源。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述的多個電源包括一個主電源和至少一個副電源。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述主電源和所述的副電源至少部份被一同步電路所控制。
25.如權(quán)利要求1-24所述的裝置，其中至少一個電弧焊機的電源產(chǎn)生一DC焊接電流。
26.如權(quán)利要求1-25所述的裝置，其中至少一個電弧焊機的電源包括一極性控制器，至少部份控制所述焊接電流的極性。
27.如權(quán)利要求1-26所述的裝置，其中，所述至少一個電弧焊機的焊接電流保持單一極性。
28.如權(quán)利要求1-27所述的裝置，其中，所述至少一個電弧焊機的焊接電流具有一正極和負極。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述焊接電流的所述正極和負極至少部分由極性控制器控制的DC電流形成。
30.如權(quán)利要求28或29所述的裝置，其中，至少兩個電弧焊機產(chǎn)生正極和負極焊接電流，每一個所述焊接電流具有不同的相位。
31.如權(quán)利要求12-30所述的裝置，其中，至少一個所述電弧焊機提供一單一極性的焊接電流，至少一個其它的電弧焊機提供一個正極和負極的焊接電流。
32.如權(quán)利要求12-31所述的裝置，其中，所述的主電弧焊機使用一單一極性的焊接電流進行焊接，至少一個其它電弧焊機使用一個正極和負極的焊接電流進行焊接。
33.如權(quán)利要求12-32所述的裝置，其中，所述波形產(chǎn)生器和/或脈沖寬度調(diào)節(jié)器是由軟件控制的。
34.如權(quán)利要求12-33所述的裝置，其中，所述波形產(chǎn)生器和所述的脈沖寬度調(diào)節(jié)器包括在微芯片中。
35.一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的方法，通過將推進的焊條熔化并將所述熔化的焊條沉積在所述的間隙上，至少部分焊接兩間隔端，其包括a.提供一個具有至少一個電源的主電弧焊機，以便向所述的焊條供應焊接電流，所述電源包括一脈沖寬度調(diào)節(jié)器，該脈沖寬度調(diào)節(jié)器至少部份控制所述提供給所述焊條的焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，該波形產(chǎn)生器至少部份控制所述的脈沖寬度調(diào)節(jié)器；b.生成一系列電流脈沖，其構(gòu)成表示一電流波形的焊接循環(huán)，其中每一個電流脈沖具有相對工件的給定的極性；c.控制多個所述電流脈沖的脈沖寬度。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述的波形產(chǎn)生器至少部份控制由所述脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生的信號，以方便產(chǎn)生所述的電流波形。
37.如權(quán)利要求35或36所述的方法，進一步包括選擇步驟，選擇被所述波形產(chǎn)生器用來至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器的特定波形。
38.如權(quán)利要求35-37所述的方法，其中，所述脈沖寬度調(diào)調(diào)器工作在高頻。
39.如權(quán)利要求35-38所述的方法，其中，所述工件包括管道。
40.如權(quán)利要求35-39所述的方法，其中，所述兩個間隔瑞形成管道的縫。
41.如權(quán)利要求35-40所述的方法，其中，所述的主電弧焊機包括多個電源。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述的第一電源是主電源，至少一個其它電源是副電源。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述的主電源和副電源至少部份由一同步電路控制。
44.如權(quán)利要求35-43所述的方法，進一步包括在遠離主電弧焊機的位置至少部份控制所述主電弧焊機的步驟。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，進一步包括一個信息網(wǎng)絡，從遠端至少部份控制所述主電弧焊機。
46.如權(quán)利要求35-45所述的方法，進一步包括提供第二電弧焊機的步驟，該第二電弧焊機與所述主電弧焊機通信，且提供第二焊條和所述工件之間的第二焊接電流。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述的第二電弧焊機包括至少一個電源，向第二焊條提供第二焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第二焊條的第二焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
48.如權(quán)利要求35-47所述的方法，進一步包括提供第三電弧焊機的步驟，該第三電弧焊機與所述主電弧焊機通信，且提供第三焊條和所述工件之間的第三焊接電流。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述的第三電弧焊機包括至少一個電源，向第三焊條提供第三焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第三焊條的第三焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
50.如權(quán)利要求35-48所述的方法，進一步包括提供第四電弧焊機的步驟，該第四電弧焊機與所述主電弧焊機通信，且提供第四焊條和所述工件之間的第四焊接電流。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述的第四電弧焊機包括至少一個電源，向第四焊條提供第四焊接電流，所述的電源包括一個脈沖寬度調(diào)制器，至少部份控制流向第四焊條的第四焊接電流，和一個波形產(chǎn)生器，至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一特定電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對于所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
52.如權(quán)利要求46-51所述的方法，進一步包括將多個所述的電弧焊機的位置靠近的步驟。
53.如權(quán)利要求46-52所述的方法，進一步包括控制至少兩個所述的電弧焊機的電流波形的相位和頻率的步驟。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中，至少兩個所述電弧焊機的所述電流波形的相位是不同的。
55.如權(quán)利要求45-54所述的方法，其中，所述的信息網(wǎng)絡至少部份控制至少兩個所述電弧焊機。
56.如權(quán)利要求46-55所述的方法，其中，至少一個所述的電弧焊機包括多個電源。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中所述的多個電源包括一個主電源和至少一個副電源。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中所述主電源和所述的副電源至少部份被一同步電路所控制。
59.如權(quán)利要求35-58所述的方法，其中至少一個電弧焊機的電源產(chǎn)生一DC焊接電流。
60.如權(quán)利要求35-59所述的方法，進一步包括控制至少一個電弧焊機的步驟，以至少部份控制所述焊接電流的極性。
61.如權(quán)利要求35-60所述的方法，其中，所述至少一個電弧焊機的焊接電流保持一單一極性。
62.如權(quán)利要求35-61所述的方法，其中，所述至少一個電弧焊機的焊接電流具有一正極和負極。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述焊接電流的所述正極和負極至少部分由極性控制器控制的DC電流形成。
64.如權(quán)利要求62或63所述的方法，其中，至少兩個電弧焊機產(chǎn)生正極和負極焊接電流，每一個所述焊接電流具有不同的相位。
65.如權(quán)利要求46-64所述的方法，其中，至少一個所述電弧焊機提供一單一極性的焊接電流，至少一個其它的電弧焊機提供一個正極和負極的焊接電流。
66.如權(quán)利要求46-64所述的方法，其中，所述的主電弧焊機使用一單一極性的焊接電流進行焊接，至少一個其它電弧焊機使用一個正極和負極的焊接電流進行焊接。
67.如權(quán)利要求35-66所述的方法，其中，所述波形產(chǎn)生器和/或脈沖寬度調(diào)節(jié)器是由軟件控制的。
68.如權(quán)利要求35-67所述的方法，其中，所述波形產(chǎn)生器和所述的脈沖寬度調(diào)節(jié)器包括在微芯片中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短路電弧焊接具有間隙的工件的兩間隔端的裝置和方法，通過將推進的焊條熔化并將所述熔化的焊條沉積在所述的間隙上，至少部分焊接兩間隔端。該裝置包括一主電弧焊機，其具有至少一個電源，給所述焊條供給焊接電流，所述電源包括一脈沖寬度調(diào)制器和一波形發(fā)生器，該脈沖寬度調(diào)制器至少部分控制供給焊條的焊接電流，所示波形發(fā)生器至少部分控制所述脈沖寬度調(diào)制器，所述的電源生成一系列的電流脈沖，構(gòu)成一個表示一電流波形的焊接循環(huán)，其中，每一個電流脈沖具有相對所述工作的給定的極性，所述的脈沖寬度調(diào)制器控制多個所述電流脈沖的電流脈沖寬度。
文檔編號H02M9/00GK1603046SQ200410084130
公開日2005年4月6日 申請日期2000年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月27日
發(fā)明者埃里奧特·K·斯特瓦 申請人:林肯環(huán)球公司