短路电弧焊接具有间隙的工件的两间隔端的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种短路电弧焊接具有间隙的工件的两间隔端的装置和方法，通过将推进的焊条熔化并将所述熔化的焊条沉积在所述的间隙上，至少部分焊接两间隔端。该装置包括：一主电弧焊机，其具有至少一个电源，给所述焊条供给焊接电流，所述电源包括一脉冲宽度调制器和一波形发生器，该脉冲宽度调制器至少部分控制供给焊条的焊接电流，所示波形发生器至少部分控制所述脉冲宽度调制器，所述的电源生成一系列的电流脉冲，构成一个表示一电流波形的焊接循环，其中，每一个电流脉冲具有相对所述工作的给定的极性，所述的脉冲宽度调制器控制多个所述电流脉冲的电流脉冲宽度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。本专利技术特别适用于采用具有两个将D.C电流转换成A.C电流的晶体管型开关的输出焊接站。因此，本专利技术的第二方面是可以在低电流下实现晶体管型开关在导电状态和非导电状态之间的切换，以避免每个输出开关周围对大缓冲器电路的需要。在1999年1月19日向美国申请的流水号为233235的专利申请中公开了本专利技术中采用的这一换流器电源的原理和类型。这里参考该申请，将其作为本专利技术中使用的换流器电源和在低电流下切断焊接站的晶体管型开关的原理的
技术介绍
。本专利技术采用高电流控制开关型焊接站。只有当输入低电流时才切断开关。本专利技术特别适用于管道焊接，特别是对于管道焊接中的串联电极或并联电极，这里将通过特别的参考文献对其进行说明；但是本专利技术具有非常宽的应用，可以用于需要极高电流水平的单电极电弧焊机，如焊接电流超过1000-2000安培。
技术介绍
用于管道焊接的电弧焊机和其它类似应用常常要求焊接电流超过1000-2000安培。过去，要对产生如此高焊接电流的焊机进行特殊设计。但是，当所需电流升高超过特殊电源的设计参数时，必须设计和制造较高负载的电弧焊机。例如，具有1000-1500安培最大电流的电弧焊机不能用于需要2000安培的焊接操作。当制成并使用较高负载焊机时，还是会受到其最大电流负载的限制。因此，当焊接应用中需要高的电流水平时，如尖端(pike)焊接，常常需要传统设计的昂贵焊机。由于较高焊接电流要求对焊机进行重新设计和制造，因此，因可使用电源的电流负载有限而不能使现场应用到达最优。已经通过将多个低负载焊机连接到输出焊接站而产生一种高电压焊机的尝试。这些尝试都不成功，因为难于平衡两个或多个独立电源的动态电流分配负载。
技术实现思路
本专利技术克服了以前提供高电流电源的尝试特别是对于管道焊接的缺点，提供一种具有仅通过添加多个电源便可大大提高输出电流的性能的电弧焊机，而且还获得串联电源之间的良好静态和动态电流分配。本专利技术的电弧焊机使两个或多个电源之间的不均匀电流分配达到最小。在现有电路中，每个电源需要输入指令信号、其自反馈和误差放大器控制电路。这样，由于分量变化，因而在电源之间不能进行动态电流分配。本专利技术利用一个电源的误差放大器，不仅控制电源，指的是主电源，而且将相同主电流信号传给其他电源。焊机的其他电源不具有其自指令信号或误差放大器控制电路。因此，只在电弧焊机中提供一个误差放大器和反馈控制电路。不将误差放大器和反馈电路用于并联设置的以提高电流输出功率的每个单独电源。根据本专利技术，提供一种短路电弧焊接具有间隙的工件的两间隔端的装置，通过将推进的焊条熔化并将所述熔化的焊条沉积在所述的间隙上，至少部分焊接两间隔端，所述的装置包括一主电弧焊机，其具有至少一个电源，给所述焊条供给焊接电流，所述电源包括一脉冲宽度调制器和一波形发生器，该脉冲宽度调制器至少部分控制供给焊条的焊接电流，所示波形发生器至少部分控制所述脉冲宽度调制器，所述的电源生成一系列的电流脉冲，构成一个表示一电流波形的焊接循环，其中，每一个电流脉冲具有相对所述工作的给定的极性，所述的脉冲宽度调制器控制多个所述电流脉冲的电流脉冲宽度。另一方面，根据本专利技术，提供一种短路电弧焊接具有间隙的工件的两间隔端的方法，通过将推进的焊条熔化并将所述熔化的焊条沉积在所述的间隙上，至少部分焊接两间隔端，其包括a.提供一个具有至少一个电源的主电弧焊机，以便向所述的焊条供应焊接电流，所述电源包括一脉冲宽度调节器，该脉冲宽度调节器至少部份控制所述提供给所述焊条的焊接电流，和一个波形产生器，该波形产生器至少部份控制所述的脉冲宽度调节器；b.生成一系列电流脉冲，其构成表示一电流波形的焊接循环，其中每一个电流脉冲具有相对工件的给定的极性；c.控制多个所述电流脉冲的脉冲宽度。根据本专利技术，提供一种包括多个电源以产生给定强度的D.C电流的电弧焊机，其电流由单个可调的指令信号控制。该D.C电流由具有D.C输入电流和输出的焊接站使用，使电弧焊接电流在电极和工件之间通过。一种传感器，如分路器，检测弧电流。多个电源包括一个主电源和一个或多个副电源。主电源包括第一高速开关型变换器，该变换器具有输出变压器和输出整流器，以产生具有由主电流信号和脉冲宽度调制器决定其强度的第一D.C电流，该脉冲宽度调制器工作在高频并具有由主电流信号和误差放大器控制的电流控制电压输入，该误差放大器用于通过比较单独指令信号和检测焊接站输出的弧电流而产生主电流信号。主电源包括指令信号和误差放大器反馈控制电路，用于控制主电源中的脉冲宽度调制器。构成焊机的多个电源包括至少一个副电源，该副电源还包括具有输出变压器和输出整流器的开关型变换器，用于产生第二D.C电流，该第二D.C电流具有由与主电源中所使用的相同主电流信号和第二脉冲宽度调制器确定的强度，该第二脉冲宽度调制器工作在高频并具有与主电源的主电流信号关联的电流电压输入。以此方式，第一和第二D.C电流合并以构成焊接站的至少一部分D.C输入电流。实际上，如果两电源组成电弧焊机的“多个电源”，第一D.C电流是所需输入电流的50％。副电源的第二D.C电流提供另外50％的电流。如果在电弧焊机中使用三个电源，每个电源为输出焊接站提供33.3％输入电流。因此，由于每个电源使用相同主电流信号作为其脉冲宽度调制器的输入，故电弧焊机中的电源数量通过使电流自动平衡而自动确定用于驱动焊接站的D.C电流的比例。将单指令信号用于电弧焊机，并且只应用单反馈电路。通过利用这些新的原理，可以以任何数量组合多个相对较小电源如500安培电源以产生所要求的最大焊接电流。六个小电源组合起来产生3000安培焊接电流，每个电源定为最大500安培。通过本专利技术实现组合小电源以形成具有极高输出焊接电流的电弧焊机的能力。不需要在每次电流需要量提高时都设计一种电源。根据本专利技术的另一方面，单独电源的脉冲宽度调制器使用的高频至少是18kHz。此外，由多个电源供电的单独焊接站包括第一和第二晶体管型开关，如1GBT，通过在一对控制线上的门逻辑在导电状态和非导电状态之间切换。根据本专利技术的第二方面，该开关直到电弧电流低于给定值时才从导电状态切换到非导电状态。实际上，该给定值大约为100-150安培。本专利技术对多个电源采用单个焊接站，这样就需要大开关，并且单个控制器产生逻辑信号以在选择的给定值从导电切换到非导电。主电源控制该切换，一个或多个副电源只补充焊接电流。根据本专利技术另一方面，每个电源中的输出变压器包括线圈特别是初级线圈、与线圈相关的电流传感器和与单独电源的脉冲宽度调制器相关的电路，以在线圈中的电流超过给定值时至少保持开关之一一段时间为非导电。这指的是结合在标准宽度调制器芯片中的反铁心饱和电路，用于防止输出焊接站中的过电流。根据本专利技术的另一方面，该新型电弧焊机和串联和/或并联焊机如管道焊机一起使用。本专利技术的首要目的在于提供一种电弧焊机，该电弧焊机通过组合多个单独小电源而产生高焊接电流，迫使电源所分配的电流相等。本专利技术的另一目的是提供一种电弧焊机，如上所述，该电弧焊机结合多个并联电源，获得在电源之间分配的极好静态和动态电流。本专利技术的进一步目的是提供一种电弧焊机，如上所述，该电弧焊机使用单电流指令信号以及单独误差放大器和反馈电路，以模拟或数字形式，用于控制每个单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短路电弧焊接具有间隙的工件的两间隔端的装置，通过将推进的焊条熔化并将所述熔化的焊条沉积在所述的间隙上，至少部分焊接两间隔端，所述的装置包括：一主电弧焊机，其具有至少一个电源，给所述焊条供给焊接电流，所述电源包括一脉冲宽度调制器和一波形发生器，该脉冲宽度调制器至少部分控制供给焊条的焊接电流，所示波形发生器至少部分控制所述脉冲宽度调制器，所述的电源生成一系列的电流脉冲，构成一个表示一电流波形的焊接循环，其中，每一个电流脉冲具有相对所述工作的给定的极性，所述的脉冲宽度调制器控制多个所述电流脉冲的电流脉冲宽度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里奥特K斯特瓦，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]