一种电弧焊系统及电弧焊方法技术方案

在一种电弧焊机中，第一控制器控制第一电源（３０）以通过产生具有极性转换变换点的变换信号在电极（Ｅ）和工件（Ｗ）之间产生ＡＣ电流并且响应于第一电源特定参数信号。至少一个从属控制器操作从属电源（３２）以通过利用第二电源（３２）的特定焊接参数在变换点转换ＡＣ电流的极性而在电极（Ｅ）和工件（Ｗ）之间产生ＡＣ电流。信息网络（７０）与第一控制器和从属控制器相连并且提供用于第一控制器的从属控制器的第一和第二电源特定参数数字信号。数字界面（５０、５２）将第一控制器与从属控制器连接以利用来自于第一控制器的变换信号或者指令控制第二电源（３２）的变换点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电弧焊领域，特别涉及结合电源以操作串联电极的电弧焊系统。
技术介绍
本专利技术涉及利用大容量交变电路电源以驱动两个或者多个在大金属坯缝焊中使用的串联电极的电弧焊系统。尽管本专利技术可与任何带有改变输出极性的开关的标准AC电源结合使用，但是电源最好优先使用斯蒂佛6,111,216(Stava 6,111,216)中所披露的变换概念，其中电源是一种具有两个大输出极性开关的变换器，并且在开关转换极性之前减小电弧电流。因此，术语“变换点”是一个复杂程序，借此首先切断电源，等待小于预选值的电流，诸如100安培。在达到100安培阈值后，电源的输出开关被转换以转换变换器的D.C.输出链路的极性。这样，“变换点”对于电源变换器是一个切断输出指令，被称为“断开”(kill)指令，接着是变换指令以转换电源变换器的输出极性。断开输出可以是达到减小的电流电平的电流降。该程序在每一个相继的极性转换处被重复，因此AC电源仅以低电流转换极性。这样，用于输出极性控制开关的缓冲电路在尺寸上被减小或者被取消。由于这种变换概念对于限定如在本专利技术中所用的变换点是优选的，因此，斯蒂佛6,111,216(Stava 6,111,216)在这里作为参考引用。用于串联电极的AC电流的概念在本领域是公知的。于1999年6月12日提出的、申请序号为No.09/336,804的在先申请披露了一种能够使串联电极分别由独立变换器型电源供电的系统。频率被改变以减小相邻串联电极中的交变电流之间的干涉。事实上，该申请涉及用于驱动AC电极紧接着DC供电电极或者两个或多个AC驱动电极的单电源。在每一种情况下，独立变换器型电源适用于每一个电极，并且在交变电流大容量电源中，使用斯蒂佛6,111,216(Stava 6,111,216)的变换点概念。这种利用独立的大容量电源独立驱动每一个串联电极的系统是本专利技术的技术背景信息，并且这样的系统在这里被结合引用。以一种类似的方式，于1999年9月27日提出的、申请序号为No.09/406,406的美国申请披露了另一种电弧焊系统，其中在串联焊接操作中的每一个电极被与单电极电弧并联的两个或者多个独立电源驱动。该系统包括单组开关，该单组开关具有两个或者多个精确平衡电源，形成根据Stava 6,111,216工作的极性转换开关网络的输入。每一个电源被单个指令信号驱动，因此共享通过电极转换开关结合和引导的相同电流值。这种系统需要大极性转换开关，这是因为所有电极电流通过单组开关。该申请显示了用于单电极的电源的主从结合并且披露了本专利技术所涉及的一般技术背景信息。为此，该申请在这里也作为参考引用。焊接应用，诸如焊管，通常需要高的电流并且利用由串联电极产生的几个电弧。这样的焊接系统很容易表现出某些由于电弧干扰所产生的不相容性，这是由于两个相邻的串联电极之间的磁相互作用而引起的。由本专利技术的受让人于1999年6月12日提出的、申请序号为No.09/336,804的在先申请披露了一种用于克服由相邻的AC驱动串联电极(AC driven tandem electrode)所产生的缺陷的系统。在该在先申请中，每一个AC驱动电极(AC driven electrode)具有属于其自己的基于变换器的电源。每一个电源的输出频率被改变以防止相邻电极之间的磁相互作用。该系统需要适用于每一个电极的独立的电源。当一个特定的电极的电流指令超过基于变换器的电源的额定电流时，必须设计、加工和制造新的电源。因此，这样的用于操作串联焊接电极的系统需要大容量或者高额定功率电源以获得管焊所需的高电流。为了降低对用于串联操作电极的特定高电流额定功率电源的要求，受让人开发了在申请序号为No.09/406,406的申请中披露的系统，其中每一个AC电极是由两个或者多个并联的变换器电源驱动的。这些并联的电源具有其在极性变换网络的输入侧结合的输出电流。这样，当特定的电极需要较高的电流时，使用两个或者多个并联的电源。在该系统中，每一个电源一致工作并且以相等的方式共享输出电流。这样，可仅利用单一单元的过额定电流(overcurrent rating)提供焊接条件变化所需的电流。电流平衡系统允许几个较小的单元的结合；但是，单元必须并联在极性转换变换网络(polarityreversing switching network)的输入侧。这样，对于每一个电极需要大的开关。因此，这样的系统克服了使用在管道焊接的串联焊接操作中每一个电极所需要特定电源的缺陷；但是，仍然具有开关必须很大以及必须通过单一电流指令信号驱动来精确匹配输入和并联电源的缺陷。该在先申请利用了每一个串联电极的每一个焊接单元引导电流所用的同步信号的概念。但是，该系统仍然需要大的开关。这种系统适用于在焊接单元互连的以太网中操作。在以太网互连中，不能精确地控制时序。在所述的系统中，给定电极的开关时序仅需要根据时间来改变，但无需在特定的时间内被精确地确定。这样，当使用以太网或者以太网和互联网控制系统时，需要平衡电流和单一开关网络的所述系统已经成为串联电弧焊操作中获得大容量电流的方式。人们需要利用带互联网或者不带互联网的以太网控制焊接装置。由于时序限制，这些网络限定了仅利用常规同步技术的串联电极系统的使用。
技术实现思路
最好在大电流电弧焊系统中能够利用几个并联的变换器类型的单元驱动一个电极同时适于网络控制。已经存在的缺点是，这样的系统需要电流被精确地平衡并且需要单一大容量输出变换网络。可利用网络来控制这样的系统；但是，每一个并联的电源的参数不能被改变。仅可利用同步信号使每一个单元相互补偿。这样的系统不适于利用互联网和/或局域网控制进行中央控制，这是由于仅在单元之间提供补偿的以太网是不适合的。本专利技术利用每一个电极适用的单一AC电弧焊单元的概念，其中单元自身包括一个或者多个并联单元，每一个单元具有自己的变换网络。变换网络的输出接着被结合以驱动电极。这样能够利用能够转换并联在该系统中的各个电源的极性的较小的开关。另外，较小的单元可被并联以对于在串联焊接操作中所用的几个电极中的每一个电极建立高电流输入。在用于驱动单一电极的极性变换网络后并联的几个独立控制的电源的使用能够很好地利用网络，诸如互联网或者以太网。根据本专利技术，在每一个系统中的较小的电源并联以为单一电极供电。通过调整每一个带有高精确界面的并联的电源的变换点，AC输出电流是来自于并联电源的在极性变换之前没有结合的电流的总和。利用这个概念，带互联网或者不带互联网的以太网能够控制焊接系统的每一个并联电源的焊接参数。利用新颖的界面精确地控制变换点的时序，而涉及每一个电源的控制器的焊接参数可由不基于准确时间的以太网来提供。这样，可使用互联网将参数引导到焊接系统的各个电源控制器以驱动单一电极。为每一个电源编码的这些焊接参数无需基于时间的精度。在优选的实施例中，变换点是等待检测低于最小阈值(诸如100安培)的电流降的“断开”指令。当每一个电源具有一个变换指令时，于是它们进行变换。在并联的电源之间的变换点，无论是瞬时的或者是包含带有等待延迟的“断开”指令的时序，都可利用具有小于10微秒，最好在1-5微秒的范围的精度的界面卡进行精确地调整。该时序精度调整并匹配在并联电源中的变换操作以调整AC输出电流。利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧焊机，所述电焊机包括：具有第一输出极性变换开关网络并能够产生第一ＡＣ输出的第一电源，所述第一电源具有经过电极和工件的第一输出引线；以及具有第二输出极性变换开关网络并能够产生第二ＡＣ输出的第二电源，所述第二电源具有经过所述电极和工件并与所述第一引线并联以增加来自于所述电源的电流的第二输出引线。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉S休斯顿，拉塞尔K迈尔斯，埃利奥特K斯塔瓦，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]