專(zhuān)利名稱(chēng)：多電弧焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接領(lǐng)域，特別是涉及一種使用多電弧的直流或者交流焊接的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
管材的電弧焊接通常涉及一種自動(dòng)焊接操作，其中兩個(gè)或多個(gè)電極沿著在兩個(gè)管材之間的間隔中的路徑一致地移動(dòng)，以下把管材稱(chēng)為工件。融化第一個(gè)電極以放置焊珠來(lái)填充兩個(gè)管材之間的根部間隙。融化后面的電極并逐層淀積融化的金屬來(lái)填充兩個(gè)管材之間的間隙，因此，最后完成焊接管道的接合處。在自動(dòng)焊接操作中，產(chǎn)生多個(gè)電弧的多個(gè)電極的使用涉及級(jí)聯(lián)排列并一致移動(dòng)的每個(gè)電極使用單獨(dú)的電源。這一公知的技術(shù)包含在幾個(gè)專(zhuān)利中，比如Stava 6,207,929中，在這里作為背景技術(shù)引用。使用單獨(dú)的電源來(lái)驅(qū)動(dòng)每個(gè)電極與工件之間的電弧，每個(gè)電弧由它專(zhuān)用的電源獨(dú)立地控制。本發(fā)明涉及使用中心抽頭扼流線(xiàn)圈的系統(tǒng)，這種扼流線(xiàn)圈是經(jīng)常被Ohio州Cleveland市的Lincoln Electric公司使用的部件，并在幾個(gè)專(zhuān)利中揭示了，比如Stava6,051,810，這里作為背景技術(shù)引用。這兩個(gè)Stava專(zhuān)利說(shuō)明了本發(fā)明所針對(duì)的現(xiàn)有技術(shù)，具體地說(shuō)，如本發(fā)明所使用的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈。因此，沒(méi)有必要討論級(jí)聯(lián)工作的現(xiàn)有技術(shù)的電極的細(xì)節(jié)或者位于用于焊接的電源的輸出的中心抽頭扼流線(xiàn)圈的細(xì)節(jié)。
在使用多電弧的時(shí)候，比如以級(jí)聯(lián)安排的電極的自動(dòng)焊接處理，用來(lái)產(chǎn)生用于焊接處理的電弧的每個(gè)電極使用獨(dú)立的電源已經(jīng)是通常的做法。這樣的系統(tǒng)和方法是昂貴的，而且包含相當(dāng)大的空間和重量，特別是在焊接操作期間電源必須沿著管道移動(dòng)的時(shí)候是很不方便的。為了減少具有兩個(gè)或多個(gè)電弧的自動(dòng)焊接的成本和重量，提出一種單個(gè)電源，其電源內(nèi)部安裝的一個(gè)扼流線(xiàn)圈限制電流的大小，特別是當(dāng)其中的一個(gè)電弧意外短路的時(shí)候。這解決了過(guò)電流的問(wèn)題；然而，還有一個(gè)更基本的問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)電弧的發(fā)生短接電路的時(shí)候，從電源流向該扼流線(xiàn)圈的所有電流都被引導(dǎo)到短路的電極。因此，與其他電極相關(guān)的電弧都熄滅了，當(dāng)短路消除的時(shí)候必須重新啟動(dòng)。為了減輕這一問(wèn)題，級(jí)聯(lián)的電極安排經(jīng)常以噴射模式工作來(lái)把意外短路的情況降到最低，從而排除一個(gè)電弧的短路熄滅其他電弧的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的這種解決方案極大地減少了自動(dòng)焊接處理中使用級(jí)聯(lián)電極的電焊操作的通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種使用多個(gè)電弧進(jìn)行電弧焊接的系統(tǒng)，其中的焊接處理不局限于噴射焊接，但是一個(gè)電弧的短路不會(huì)熄滅在一組級(jí)聯(lián)安排的電極中其他的電弧。依照本發(fā)明，提供一種利用在第一和第二電極與所有電極公共的工件之間的第一和第二電弧進(jìn)行焊接的系統(tǒng)。公共的工件可以是間隔的管材，通過(guò)依次融化第一和第二電極進(jìn)行連接，因?yàn)檫@些電極是一致地移動(dòng)的。在這一系統(tǒng)中，電極是由單個(gè)電源驅(qū)動(dòng)的，在其輸出使用中心抽頭的扼流線(xiàn)圈。第一電感器或線(xiàn)圈部分與第一電極串聯(lián)，第二電感器或線(xiàn)圈部分與第二電極串聯(lián)。用這種方式，當(dāng)一個(gè)電極與工件短路的時(shí)候，其他電弧保持留一段時(shí)間，保持的時(shí)間是由與電極串聯(lián)的電感器的感性電抗決定的。優(yōu)選的電弧延續(xù)時(shí)間在通用的1.0ms到10ms的范圍內(nèi)，最好在通用的4.0-6.0ms的范圍內(nèi)。依照本發(fā)明，不同電弧的電感器纏繞在一單獨(dú)的或者共同的磁芯上，以通常在Stava 6,051,810專(zhuān)利中表示的類(lèi)型的中心抽頭扼流線(xiàn)圈的形式。每個(gè)電極與一個(gè)或者多個(gè)電感器串聯(lián)，其中的電感器是中心抽頭扼流線(xiàn)圈的每個(gè)線(xiàn)圈部分。
根據(jù)本發(fā)明，如Stava 6,051,810專(zhuān)利所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈裝備把扼流線(xiàn)圈的一端連接到第一電弧的第一單獨(dú)的輔助電感器和把扼流線(xiàn)圈的第二端連接到第二電弧的第二單獨(dú)的輔助電感器。這樣，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電弧的串聯(lián)電路包括來(lái)自中心抽頭的線(xiàn)圈的線(xiàn)圈部分以及單獨(dú)的輔助電感器用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)第一和第二電弧的串聯(lián)電路中總的電感。根據(jù)本發(fā)明的另一形式，續(xù)流二極管與每個(gè)輔助電感器和它相關(guān)的電弧并聯(lián)。續(xù)流二極管根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的續(xù)流二極管的原理工作來(lái)控制極性變化的通過(guò)該電弧的電流。本發(fā)明還有另一種形式是每個(gè)輔助電感器提供可調(diào)節(jié)的電感來(lái)控制在發(fā)生短路時(shí)間之前的正常焊接期間該電弧的實(shí)際動(dòng)力，短路發(fā)生時(shí)將使用在未短路電弧的電感中所存儲(chǔ)的能量來(lái)保持未短路電弧的穩(wěn)定性。這樣，可以為給定的電源設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中心抽頭扼流線(xiàn)圈，其輸出用于兩個(gè)或者多個(gè)電弧。如果需要不同的感性電抗，只要改變輔助電感器。這減少了輸出電路的成本，并且允許使用通常標(biāo)準(zhǔn)的中心抽頭電感器。
為了將由于一個(gè)電弧短路引起的不一致的焊接和因此熄滅其他電弧的情況降到最低，本發(fā)明提供了一種電感器，具有一個(gè)或多個(gè)部分，并與每個(gè)電弧串聯(lián)。這些電感器部分纏繞在具有合適的磁芯材料，氣隙，橫截面區(qū)域以及導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈匝數(shù)的磁芯上，這樣使得每個(gè)電弧串聯(lián)的感性電抗存儲(chǔ)足夠的能量來(lái)保持處于一個(gè)或多個(gè)電感器部分所連接的電極末端的電弧。每個(gè)串聯(lián)電路的電感是中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的一個(gè)線(xiàn)圈部分的電感與輔助電感器的電感之和。設(shè)定給定電弧的每個(gè)串聯(lián)電路的兩個(gè)電感器的大小以提供足夠的能量來(lái)保持電弧在大約1.0-10.0ms的時(shí)間，最好是大約4.0-6.0ms的時(shí)間。這一時(shí)間是基于焊接處理中遭受的正常短路時(shí)間，其中短路通常持續(xù)少于5.0ms。設(shè)定與電極串聯(lián)的單獨(dú)的電感器的大小來(lái)適應(yīng)各種短路時(shí)間。術(shù)語(yǔ)“電感器”表示與中心抽頭扼流線(xiàn)圈上的一個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈部分和形成一個(gè)輔助電感器的其他的線(xiàn)圈。
使用有時(shí)稱(chēng)為“扼流線(xiàn)圈”的中心抽頭的電感器，與每個(gè)電弧串聯(lián)的單獨(dú)的電感器或者感性電抗的概念簡(jiǎn)化了。單獨(dú)的電源連接到中心抽頭，而該電感器的每個(gè)線(xiàn)圈通過(guò)一個(gè)輔助電感器連接到一個(gè)電弧來(lái)插入與每個(gè)電弧串聯(lián)的一個(gè)或者多個(gè)電感器。使用中心抽頭的扼流線(xiàn)圈，從而通過(guò)中心抽頭和通過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈流到電弧的電流趨向于使得磁芯中的通量最小。隨著電流流過(guò)中心抽頭和相反的線(xiàn)圈或者線(xiàn)圈部分，磁芯中的通量被消除了。這種通量消除效應(yīng)是優(yōu)選使用中心抽頭的扼流線(xiàn)圈而不使用獨(dú)立的扼流線(xiàn)圈或電感器的原因。使用中心抽頭的扼流線(xiàn)圈和平衡的線(xiàn)圈匝數(shù)，磁芯在正常操作期間保持接近平衡，相似的電流通過(guò)每個(gè)線(xiàn)圈部分。因此，與每個(gè)電弧僅使用具有自己的獨(dú)立的磁芯的單個(gè)的電感器相比，中心抽頭扼流線(xiàn)圈需要更小的磁芯。利用每個(gè)電弧的中心抽頭扼流線(xiàn)圈和分開(kāi)的輔助電感器，中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的優(yōu)點(diǎn)和串聯(lián)電感的控制結(jié)合用來(lái)控制每個(gè)電弧的穩(wěn)定性，而每個(gè)裝配不需要特別的中心抽頭的電感器。
本發(fā)明主要的目的是提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一個(gè)感性電抗，該感性電抗與多電弧焊接操作的每個(gè)電極串聯(lián)，這樣，一個(gè)電弧的短路不會(huì)立刻熄滅其他電弧，該感性電抗是由一個(gè)中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的一個(gè)線(xiàn)圈部分和一個(gè)專(zhuān)用的獨(dú)立的輔助線(xiàn)圈之和構(gòu)成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上所定義的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電源上方便的使用，該電源用于驅(qū)動(dòng)在一個(gè)自動(dòng)焊接過(guò)程中一致移動(dòng)的一系列電極，而且不同裝配可以使用標(biāo)準(zhǔn)的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈。
本發(fā)明的又另一個(gè)目的是提供一種如上所定義的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許涉及兩個(gè)或個(gè)多并行的電弧的焊接過(guò)程使用單個(gè)電源。
本發(fā)明的又另一個(gè)目的是提供一種如上所定義的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在各種不同的焊接過(guò)程中以及直流和交流焊接電流下都可以使用。
這些以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖的下面的說(shuō)明中更加清楚了。


圖1是示意地說(shuō)明本發(fā)明所針對(duì)的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的接線(xiàn)圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明的廣義概念的接線(xiàn)圖；圖2A是大體沿著圖2中的線(xiàn)2A-2A剖開(kāi)的放大的截面圖；圖3是一個(gè)接線(xiàn)圖，說(shuō)明如本發(fā)明所用的中心抽頭輸出扼流線(xiàn)圈，電感器具有獨(dú)立的磁芯，磁芯變壓器相互耦合在一起；圖4是本發(fā)明中使用的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的接線(xiàn)圖；圖4A是大體沿著圖4中的線(xiàn)4A-4A剖開(kāi)的放大的截面圖；圖5是，說(shuō)明用于管道焊接的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的圖示的示意性視圖；圖6是一系列的曲線(xiàn)，顯示圖2所示的與中心抽頭的扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)相關(guān)的電壓和電流，這些曲線(xiàn)是在使用圖7和圖8所示的發(fā)明時(shí)得到的；圖7是說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的接線(xiàn)圖，其中中心抽頭輸出的扼流線(xiàn)圈具有輔助的電感器來(lái)控制總的串聯(lián)電感；和，圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中說(shuō)明輔助電感器為可調(diào)節(jié)的，表示電極為由獨(dú)立的焊條給進(jìn)裝置驅(qū)動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
在Stava 6,207,929專(zhuān)利中，兩個(gè)級(jí)聯(lián)安排的電極一致地移動(dòng)并由獨(dú)立的電源驅(qū)動(dòng)。這樣的系統(tǒng)在圖1中作為現(xiàn)有技術(shù)示意地表示，其中級(jí)聯(lián)的電極10，12產(chǎn)生與工件14并行的電弧并分別連接到第一電源20和第二電源22。引線(xiàn)24，26把電源連接到工件，該工件可以是管材的兩個(gè)間隔的末端。本發(fā)明涉及一種使用至少兩個(gè)電極比如電極10和12，由單個(gè)電源驅(qū)動(dòng)的焊接處理。在以前，多電弧使用單個(gè)電源的系統(tǒng)通常包括如圖2所示的扼流線(xiàn)圈。這個(gè)扼流線(xiàn)圈連接到電極10和12的并行電弧，在電極10，12中的一個(gè)短路的時(shí)候限制電流。然而，公共的扼流線(xiàn)圈在一個(gè)電弧短路的時(shí)候不能阻止電弧被熄滅。因而，短路引起焊接處理中的中斷和復(fù)雜的重啟動(dòng)技術(shù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用中心抽頭的扼流線(xiàn)圈輸出，如圖2所示。這個(gè)扼流線(xiàn)圈有效的插入與每個(gè)電弧A1，A2串接的獨(dú)立的電感器。單個(gè)電源由輸出端32，34表示，由電路40連接到電極10，12。單獨(dú)的電感器或者串聯(lián)電感器42，44具有感性電抗，其由磁芯材料，氣隙，橫截面積和導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈匝數(shù)控制。電感器42，44的感性電抗與電弧A1和A2串聯(lián)。這樣，足夠的能量?jī)?chǔ)存在電感器中，在基本上沒(méi)有電流被導(dǎo)向電極的時(shí)候，把與一個(gè)電極中相關(guān)的一個(gè)電弧保持了選定的時(shí)間。電流的這一轉(zhuǎn)移(diversion)發(fā)生在一個(gè)電弧對(duì)工件14短路時(shí)。電路40構(gòu)成本發(fā)明廣義的概念，涉及一個(gè)中心抽頭的扼流線(xiàn)圈來(lái)穩(wěn)定電弧A1，A2。在圖2的簡(jiǎn)化概念中，電感器42，44具有感性電抗，在另一個(gè)電弧短路的時(shí)候維持電弧。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，圖2所示的電感器或者感性電抗42，44具有線(xiàn)圈50，60和中心磁芯52，62。如圖2A所示，磁芯52的橫截面積是寬度a和高度b之乘積。橫截面積與線(xiàn)圈匝數(shù)以及磁芯的材料一起產(chǎn)生足夠的感性電抗來(lái)保持電弧至少10.0ms的時(shí)間，最好在大約4.0-6.0ms的范圍內(nèi)。實(shí)際上，串聯(lián)感性電抗是這樣的，電弧A1或A2在另一個(gè)電弧短路的時(shí)候保持大約5.0ms。電路40說(shuō)明了本發(fā)明最廣義的概念。電弧A1或A2的一個(gè)電弧在另一個(gè)電弧短路的時(shí)候被保持。本發(fā)明使用圖3所示的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈執(zhí)行電路40的保護(hù)原理，其中的電路40’包括具有線(xiàn)圈70a和72a以及磁芯70b和72b的電感器70，72。根據(jù)用來(lái)穩(wěn)定電弧A1，A2的這個(gè)設(shè)備，圖2所示的磁芯是相互耦合的變壓器，由符號(hào)80表示。這樣，導(dǎo)線(xiàn)32在中心抽頭82分支為導(dǎo)線(xiàn)32a和32b，分別與電感器70，72相連。在電路40’的常規(guī)操作期間，由電流流過(guò)線(xiàn)圈70a和72a產(chǎn)生的磁芯通量是方向相反的從而抵除了。圖3所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使用圖4所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈電路示意性的說(shuō)明了。
現(xiàn)在參考圖4所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈，用于電極10，12的電路A包括一個(gè)中心抽頭扼流線(xiàn)圈100，其具有連接到導(dǎo)線(xiàn)32的中心抽頭102，末端104，末端106和線(xiàn)圈或者纏繞在單個(gè)磁芯120上的電感器部分110，112。這和圖3中的磁芯70b，72b相似。中心抽頭扼流線(xiàn)圈或電感器具有分別與電極10，12串聯(lián)的輸出導(dǎo)線(xiàn)130，132。當(dāng)然，該電極通常是焊條，或者是有焊心的或是實(shí)心的，由一個(gè)卷軸提供并從導(dǎo)線(xiàn)130，132接收焊接電流，如同在圖8中更好的顯示的那樣。中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的線(xiàn)圈部分110，112具有相同數(shù)量的匝數(shù)，因此由兩個(gè)分開(kāi)的線(xiàn)圈產(chǎn)生在磁芯120中的磁通量大體相互抵消。如同圖4A中所代表的那樣，磁芯120的尺寸是寬度x和高度y的乘積。使用如圖4的中心抽頭扼流線(xiàn)圈，取代圖2中的單個(gè)電感器，磁芯120的尺寸(x.y)可以比磁芯52的尺寸(a，b)小很多。實(shí)際中，使用一個(gè)中心抽頭扼流線(xiàn)圈將可以把該磁芯橫截面從磁芯52至少減小50％。減小磁芯尺寸得到保持能量的相同的電弧是使用中心抽頭扼流線(xiàn)圈的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。能夠使用中心抽頭扼流線(xiàn)圈是本發(fā)明執(zhí)行如圖2廣義地表示的保護(hù)原理的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。使用一個(gè)中心抽頭扼流線(xiàn)圈作為本發(fā)明的一個(gè)部件具有通過(guò)比較如圖2A和4A所示的磁芯的操作而得到的優(yōu)點(diǎn)。在兩個(gè)系統(tǒng)中電弧A1或者A2的短路都不會(huì)熄滅另一個(gè)電弧。
本發(fā)明是加到圖4中所示系統(tǒng)的的一個(gè)電路部件。圖5表示基于中心抽頭的扼流線(xiàn)圈的電路40’的實(shí)際應(yīng)用。電源200用于把管材202，204焊接在一起，管材202，204具有由單個(gè)電源200驅(qū)動(dòng)的電極10，12進(jìn)行焊接和填充的分隔的溝槽206。電極圍一致地和自動(dòng)地繞溝槽206移動(dòng)，這樣從電極10和12融化的金屬被導(dǎo)入溝槽206。兩個(gè)電極的金屬把管材202，204焊接在一起。電弧延續(xù)電感器或感性電抗器件位于電感器網(wǎng)絡(luò)210中。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在圖3中表示為電路40’，但也可以是類(lèi)似于圖2的電路40或者圖4的電路A。遠(yuǎn)端的電感器網(wǎng)絡(luò)210具有來(lái)自電源200的輸入導(dǎo)線(xiàn)212。該導(dǎo)線(xiàn)連接到接線(xiàn)端212a。接線(xiàn)端214a連接到輸出導(dǎo)線(xiàn)214，形成與包括間隔的管材202，204的工件的電連接。網(wǎng)絡(luò)210使用一個(gè)中心出抽頭的扼流線(xiàn)圈并具有輸出導(dǎo)線(xiàn)220，222，用來(lái)把交流或者直流焊接電流導(dǎo)向到并行電極10，12，隨著電極的一致移動(dòng)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)焊接操作。焊條給進(jìn)裝置230，232分別把焊條10a，12a從對(duì)應(yīng)供給卷軸或線(xiàn)軸234，236上拉出。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)控制技術(shù)，電壓檢測(cè)導(dǎo)線(xiàn)240在電路40’的連接點(diǎn)82處把網(wǎng)絡(luò)210的電壓導(dǎo)向回到電源200的接線(xiàn)端240a，以保持合適的焊接電壓。圖5表示中心抽頭的扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)的實(shí)際的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明做了修改，加入了輔助電感器。如圖5所示的裝配的操作沒(méi)有改變。每個(gè)電極具有與單個(gè)電源串聯(lián)的感性電抗以在電極端保持電弧，不考慮另一個(gè)電弧的暫時(shí)短路。圖2-5的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)是本發(fā)明的一個(gè)部件，對(duì)于圖2-5中系統(tǒng)的討論適用于圖7和圖8所示的發(fā)明。
圖6所示的曲線(xiàn)300，310和312代表如圖2中所廣義表示和圖4的中心抽頭的系統(tǒng)中使用該系統(tǒng)的電極的電壓和電流。這些相同的曲線(xiàn)說(shuō)明包含圖7和圖8中所示的本發(fā)明的改進(jìn)的中心抽頭扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)的工作情況。曲線(xiàn)310是短路的電弧上的電壓。這個(gè)電弧表示為電弧A2。在短路點(diǎn)310a，電壓310d急降到接近于零并在時(shí)間段310b內(nèi)保持低電壓，時(shí)間段310b通常為5.0ms。短路直到點(diǎn)310c處通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)程序消除了，提高電極上的電弧電流使得短路縮短和分開(kāi)。通常的短路消除電路不是本發(fā)明的一部分而且是很多焊機(jī)的熟知的特點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，在點(diǎn)310a處存在短路并且該短路在點(diǎn)310c處被消除了。電壓電平310d是焊接操作期間的受控的電壓電平。尖峰脈沖310e是當(dāng)短路突然消除而重新建立電弧A2的時(shí)候產(chǎn)生的恢復(fù)脈沖。曲線(xiàn)300是使用圖4的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈電路A或者圖7或圖8所示的發(fā)明的中心抽頭的扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)的未短路電弧A1的電流曲線(xiàn)。在點(diǎn)310a處，電弧A2吸進(jìn)大電流。這個(gè)作用減少了電弧A1可用的電流，因此通過(guò)該電弧的電流按照直線(xiàn)斜率300b減小，直到短路被消除時(shí)達(dá)到較低電平300c。在那個(gè)時(shí)候，流過(guò)A1的電流按照時(shí)間常數(shù)曲線(xiàn)300d恢復(fù)。圖4的系統(tǒng)或者圖7和圖8的系統(tǒng)中的中心抽頭扼流線(xiàn)圈的磁芯的感性電抗控制電流曲線(xiàn)300的直線(xiàn)300b的斜率和點(diǎn)或者電平300c。這個(gè)感性電抗也控制線(xiàn)300d的形狀。當(dāng)兩個(gè)電弧延續(xù)電感器纏繞在分開(kāi)的磁芯上的時(shí)候，如圖2所示，則未短路的電弧1的電流如曲線(xiàn)312所示。該電流具有工作電平312a而且當(dāng)電弧A2短路的時(shí)候沿著時(shí)間常數(shù)曲線(xiàn)312b減小。當(dāng)短路消除時(shí)，電流312迅速并沿著時(shí)間常數(shù)曲線(xiàn)312c恢復(fù)。在兩個(gè)例子中，在電弧A2短路時(shí)都留有一定大小的能量來(lái)保持電弧A1。在圖2所示的系統(tǒng)中，電流降落到電平312b，這個(gè)電平比電平或點(diǎn)300c低。更低的電流電平是由于單獨(dú)的電感器的磁芯之間缺少相互的耦合。圖6所示的曲線(xiàn)說(shuō)明如圖2中所示的電路40所表示的廣義理論的工作特性。這些曲線(xiàn)代表使用如圖4中所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈的系統(tǒng)的工作情況，或者如圖7和圖8所示的構(gòu)成本發(fā)明的改進(jìn)的中心抽頭扼流線(xiàn)圈的系統(tǒng)。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式示于圖7和圖8，其中中心抽頭扼流線(xiàn)圈100的輸出導(dǎo)線(xiàn)130，132為圖7中的系統(tǒng)400和圖8中的相關(guān)系統(tǒng)400’提供焊接電源。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到系統(tǒng)400，輸出導(dǎo)線(xiàn)130具有與線(xiàn)圈部分112的電感組合的單獨(dú)的輔助電感器402，用來(lái)產(chǎn)生用于包括電弧A1的串聯(lián)電路所需的感性電抗。為了穩(wěn)定電弧A1，反向偏置的續(xù)流扼流線(xiàn)圈404與包括輔助電感器402和電弧A1的串聯(lián)電路并聯(lián)。用相似的方式，輸出導(dǎo)線(xiàn)132連接到與電弧A2串聯(lián)的單獨(dú)的輔助線(xiàn)圈410。為了穩(wěn)定電弧A2，系統(tǒng)400包括一個(gè)反向偏置的續(xù)流二極管412。在系統(tǒng)400的工作中，與電弧A1，A2串聯(lián)的電弧穩(wěn)定電感是中心扼流線(xiàn)圈線(xiàn)圈部分和輔助電感器的組合電感。中心抽頭扼流線(xiàn)圈100是電焊機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)部件，而且可以按照?qǐng)D3或者圖4中所示的方式使用，從而在一個(gè)電弧意外短路期間控制電弧A1，A2。本發(fā)明的改進(jìn)在于增加了與中心抽頭扼流線(xiàn)圈以及電弧串聯(lián)的輔助電感器。用這種方式，標(biāo)準(zhǔn)的中心抽頭扼流線(xiàn)圈用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如對(duì)圖4所作的說(shuō)明那樣。為了定制控制電流流量的串聯(lián)電路的實(shí)際的電感大小，本發(fā)明使用了輔助電感器。用這種方式，控制在另一個(gè)電弧發(fā)生短路時(shí)保持該電弧的時(shí)間，而不改變中心抽頭扼流線(xiàn)圈的構(gòu)造，該中心抽頭扼流線(xiàn)圈通常是焊機(jī)的某種標(biāo)準(zhǔn)化的部件。此外，使用單獨(dú)的輔助電感器，在設(shè)計(jì)并提供標(biāo)準(zhǔn)的中心抽頭扼流線(xiàn)圈之后，定制或定做焊接操作。每次期望影響各自電弧的穩(wěn)定性時(shí)，扼流線(xiàn)圈本身不需要修改。這是對(duì)圖4中所示的中心抽頭扼流線(xiàn)圈系統(tǒng)A的實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，盡管系統(tǒng)A具有本發(fā)明的整體的好處。系統(tǒng)400僅以成本低和以定制單個(gè)電弧的穩(wěn)定性的方式改進(jìn)了圖4中所示的概念的運(yùn)用和實(shí)施。如對(duì)圖5所說(shuō)明的，電極10，12實(shí)際上由焊條給進(jìn)裝置230，232分別驅(qū)動(dòng)的，給進(jìn)裝置230，232用于分別從卷軸234，236中拉出焊條。驅(qū)動(dòng)輥230a和232a分別從卷軸234，236中拉出焊條W1，W2，其中焊條給進(jìn)的速度分別由焊條給進(jìn)裝置230，232的馬達(dá)M1，M2接收的信號(hào)控制。系統(tǒng)400’說(shuō)明了焊條給進(jìn)裝置的概念，該裝置可在圖5所示的系統(tǒng)400中使用。系統(tǒng)400’與系統(tǒng)400的不同之處在于其包括可調(diào)節(jié)的輔助電感器450，452，分別取代固定的電感器402，410。系統(tǒng)400的續(xù)流二極管包括在系統(tǒng)401中，但是為了簡(jiǎn)化而沒(méi)有畫(huà)出。此外，分別用于焊條W1，W2的標(biāo)準(zhǔn)接觸套子420，422分別表示為輔助電感器和電弧A1，A2之間的連接。包括與電弧A1串聯(lián)的電流控制感性電抗的廣義概念在圖4中表示為使用中心抽頭的電感器。這個(gè)概念需要為每個(gè)系統(tǒng)A設(shè)計(jì)特定的中心抽頭扼流線(xiàn)圈。為了改進(jìn)圖4的電路，圖7和圖8中所示的系統(tǒng)400，400’包括與單獨(dú)的電弧串聯(lián)的單獨(dú)的輔助電感器，在需要定制開(kāi)發(fā)用于穩(wěn)定電弧A1，A2的感性電抗時(shí)允許改變?cè)撦o助電感器。此外，系統(tǒng)400’允許單獨(dú)的調(diào)節(jié)電感器450，452自身來(lái)進(jìn)一步定制或消減應(yīng)用圖1-5所示概念的電路的各種串聯(lián)電感。
權(quán)利要求
1.一種以在第一和第二電極分別與公共的工件之間的第一和第二電弧進(jìn)行焊接的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述電極由來(lái)自單個(gè)電源的電源線(xiàn)驅(qū)動(dòng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)電感器，該電感器具有磁芯，中心抽頭，第一接線(xiàn)端，第二接線(xiàn)端，在所述抽頭和所述第一接線(xiàn)端之間的第一線(xiàn)圈部分，在所述抽頭和所述第二接線(xiàn)端之間的第二線(xiàn)圈部分，所述電源線(xiàn)連接到所述抽頭，將所述第一電弧與所述第一線(xiàn)圈部分串聯(lián)的第一電路，將所述第二電弧與所述第二線(xiàn)圈部分串聯(lián)的第二電路，在所述第一線(xiàn)圈部分與所述第一電弧之間的所述第一電路中的第一獨(dú)立輔助電感器，在所述第二線(xiàn)圈部分與所述第二電弧之間的所述第二電路中的第二獨(dú)立輔助電感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中各串聯(lián)電路的所述線(xiàn)圈和所述輔助電感器具有存儲(chǔ)足夠的能量電感，用于維持與所述電極之一相關(guān)的已有電弧一個(gè)選擇的通用時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)基本上沒(méi)有電流流向所述的一個(gè)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中所述時(shí)間在1.0ms到10ms的通用范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈具有實(shí)質(zhì)上相同的線(xiàn)圈匝數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈具有實(shí)質(zhì)上相同的線(xiàn)圈匝數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈具有實(shí)質(zhì)上相同的線(xiàn)圈匝數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反的磁通。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反磁通。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反磁通。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反磁通。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反磁通。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中所述線(xiàn)圈部分是以所述線(xiàn)圈部分的線(xiàn)圈極性纏繞在一個(gè)公共的磁芯上，使得在所述公共磁芯中產(chǎn)生相反磁通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求7的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
19.根據(jù)權(quán)利要求6的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
20.根據(jù)權(quán)利要求5的所述系統(tǒng)，其中包括與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流二極管與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
22.根據(jù)權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流二極管與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
23.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流二極管與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中包括續(xù)流二極管與每個(gè)輔助電感器及其相關(guān)的電弧并聯(lián)的續(xù)流二極管。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
26.根據(jù)權(quán)利要求12的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
27.根據(jù)權(quán)利要求11的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
28.根據(jù)權(quán)利要求10的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
29.根據(jù)權(quán)利要求9的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
30.根據(jù)權(quán)利要求8的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
31.根據(jù)權(quán)利要求7的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
32.根據(jù)權(quán)利要求6的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
33.根據(jù)權(quán)利要求5的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
34.根據(jù)權(quán)利要求4的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
35.根據(jù)權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
36.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述輔助電感器的電感是可調(diào)的。
全文摘要
一種以在第一和第二電極分別與公共的工件之間的第一和第二電弧進(jìn)行焊接的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述電極由來(lái)自單個(gè)電源的電源線(xiàn)驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)電感器，其具有磁芯，中心抽頭，第一接線(xiàn)端，第二接線(xiàn)端，在所述抽頭和所述第一接線(xiàn)端之間的第一線(xiàn)圈部分和在所述抽頭和所述第二接線(xiàn)端之間的第二線(xiàn)圈部分，所述電源線(xiàn)連接到所述抽頭。第一電路將所述第一電弧與所述第一線(xiàn)圈部分串聯(lián)，第二電路將所述第二電弧與所述第二線(xiàn)圈部分串聯(lián)，第一獨(dú)立輔助電感器在所述第一線(xiàn)圈部分與所述第一電弧之間的所述第一電路中，第二獨(dú)立輔助電感器在所述第二線(xiàn)圈部分與所述第二電弧之間的所述第二電路中。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1788905SQ20051009054
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
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