專利名稱：電弧焊機(jī)及其焊炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接技術(shù)，特別涉及一種電弧焊機(jī)和專用于電弧焊接的焊炬。
氣體保護(hù)金屬極電弧焊接(GMAW)包括向焊炬中的接觸焊嘴施加電流，當(dāng)自耗焊極或焊絲移向工件時，自耗焊極或焊絲通過該焊炬。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)，通過接觸焊嘴流向焊絲的電流產(chǎn)生焊接過程的電弧。電源，通常是高速開關(guān)換向器，產(chǎn)生焊接電流，并通常根據(jù)電弧電壓調(diào)整以保持恒定電壓焊接或脈沖焊接中的穩(wěn)定電弧長度度。通過接觸焊嘴移向工件的焊極或焊絲是由具有一長度的電弧與工件電連接的，該電弧應(yīng)該具有針對特定過程的給定長度。接觸焊嘴和工件之間的間隙是焊接參數(shù)，稱作為接觸焊嘴至工件距離(CTWD)。該參數(shù)不同于電極伸出(stickout)(ESO)，該ESO是從接觸焊嘴到電弧的送進(jìn)焊絲長度，包括ESO和電弧長度度之和。在氣體保護(hù)金屬極電弧焊接中，要求控制CTWD以保持穩(wěn)定電弧長度度。CTWD由于過程擾動而改變，如在生產(chǎn)中形成的焊接件尺寸公差，工具/卡具定位精度和焊接中的局部變形。為補(bǔ)償CTWD改變并由此保持電弧穩(wěn)定性，在GMAW過程中通常要調(diào)整電弧電流以改變熱量供給，由此改變焊絲的熔化速度。當(dāng)保持電壓恒定時，改變電弧電流導(dǎo)致每單位焊道長度熱供給的實際改變，并實際影響焊浴固化的冷卻速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用通過改變電流以調(diào)整CTWD中或電弧長度度變化的熱供給中的變化會引起焊道中的焊接表面輪廓、根部輪廓、基底金屬溶融、冶金性能和機(jī)械性能中的相應(yīng)變化。因此，改變恒定電壓焊接過程中的電流以補(bǔ)償CTWD中的變化引起在熱影響區(qū)域中首先產(chǎn)生的實際過程改變。此外，當(dāng)采用電弧電流來補(bǔ)償CTWD中的變化以及電弧長度度變化時，更難于保持焊接件的變形程度和焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。為了避免根據(jù)CTWD中的變化而必須提高和降低電弧電流，特別是在自動控制應(yīng)用中，要測量電弧電流，并將該電弧電流用于通過機(jī)械來調(diào)整接觸焊嘴和工件之間的實際間隙。該過程常常用于自動焊接設(shè)備的焊縫跟蹤，其中焊炬在沿焊縫移動的同時來回橫擺運動。比較在橫擺運動的每端的CTWD以確定是否焊炬位于結(jié)合處的中心。各種變化引起焊炬路徑的改變以跟蹤焊縫。
由于機(jī)械慣性和根據(jù)反饋循環(huán)過程，當(dāng)調(diào)整CTWD以及熱差時，特別是在高速焊接應(yīng)用中，不采用利用電弧電流控制電弧穩(wěn)定性的方法。另一種實際上調(diào)整焊嘴相對于工件間隙的裝置是一種視頻系統(tǒng)，該視頻系統(tǒng)在焊接操作中實際掃描焊嘴相對于工件位置。由于成本高并且要在不利的環(huán)境中維護(hù)，因此不使用這種視頻系統(tǒng)?？傊?，保持電弧穩(wěn)定性的最可接受的方法是調(diào)整焊接或電弧電流以補(bǔ)償CTWD中的變化。這帶來了以上詳細(xì)說明的問題。
本發(fā)明涉及一種控制CTWD而不改變熱量供給和實際上不相對于工件機(jī)械地移動接觸焊嘴的方法。由于控制CTWD的過程不包括反饋循環(huán)控制焊接電流和不包括相對于工件實際移動接觸焊嘴或焊炬，因此減少了關(guān)于在正常焊接或焊道跟蹤中保持CTWD的已有工作中存在的缺點。本發(fā)明保持在恒定電壓焊接操作或脈沖焊接操作中的穩(wěn)定電弧長度度，而沒有與現(xiàn)有控制過程有關(guān)的缺點。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種在焊槍或焊炬總成中使用的接觸焊嘴的改進(jìn)。本發(fā)明包括將接觸焊嘴分成包含上焊嘴部分和下焊嘴部分的兩電絕緣部分。兩焊嘴部分由氣隙或其它絕緣件分隔，使自耗焊絲或焊極在向工件送進(jìn)時首先通過上焊嘴部分，接著通過下焊嘴部分。帶動焊炬或焊槍的焊機(jī)電源具有一引線，該引線由兩電源電子開關(guān)控制而使電源的輸出電流分流。根據(jù)將開關(guān)有選擇地變換成各自導(dǎo)電狀態(tài)，電弧電流流到頂或上接觸焊嘴部分或底或下接觸焊嘴部分或兩接觸焊嘴部分。電流流經(jīng)上接觸焊嘴、下接觸焊嘴或兩個接觸焊嘴時，總焊接電流保持不變。當(dāng)焊機(jī)電流只流向上接觸焊嘴時，CTWD是由工件到上接觸焊嘴的間隙確定的距離。當(dāng)電流流向下焊嘴時，CTWD是從工件到下焊嘴的間隙。因此，當(dāng)電流流向上焊嘴時，產(chǎn)生比電流流向下焊嘴時較大的CTWD。根據(jù)本發(fā)明，在上接觸焊嘴和下接觸焊嘴之間對電流進(jìn)行時間分配。根據(jù)最佳實施例，工作在低頻如低于約1kHz的脈沖寬度調(diào)制器包括控制工作循環(huán)。脈沖寬度調(diào)制器的輸出邏輯引起焊接電流流向上焊嘴或下焊嘴。根據(jù)脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)進(jìn)行時間分配。因此，焊接過程測定的CTWD不是從下接觸焊嘴或上接觸焊嘴的距離?！坝行У摹盋TWD距離是基于焊接電流流向上焊嘴或下焊嘴中的時間的處于兩接觸焊嘴部分間隙之間的距離。與流向下焊嘴的時間相比，通過延長焊接電流流向上焊嘴的時間，增大了有效CTWD。以類似方法，與上接觸焊嘴相比，流向下接觸焊嘴的時間延長，減小了有效CTWD。只通過調(diào)整脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)，改變有效CTWD以保持要求的電弧長度度，由此保持焊接過程的穩(wěn)定性。通過調(diào)整電弧電流時間分配電路中的工作循環(huán)或相對開關(guān)工作時間來控制電弧長度度和電弧電壓。當(dāng)焊炬總成或焊槍實際上太接近焊接件時，更多的電流流向上接觸焊嘴部分以使有效的焊炬-對-工件(torch-to-work)距離顛倒過來。以類似方式，當(dāng)焊炬或焊槍從工件上離開時，更多電流流向下接觸焊嘴以保持有效CTWD，從而保持使焊接過程穩(wěn)定的電弧長度度和電弧電壓。
由于沒有為了調(diào)整CTWD而進(jìn)行的焊炬機(jī)械調(diào)整，因此會十分迅速地響應(yīng)該參數(shù)中的變化。沒有機(jī)械慣性。因此，本發(fā)明可應(yīng)用于半自動和全自動或機(jī)械手應(yīng)用中。在控制焊接過程中通過采用這種最大的靈活性，本發(fā)明使穩(wěn)定性與電弧長度度控制與熔化或熱量產(chǎn)生控制分離開。這樣，本發(fā)明可以調(diào)整和保持有效的CTWD而不依賴于電流控制。由此獲得過程的穩(wěn)定性，同時保持恒定熱量、恒定焊絲熔化、恒定焊接尺寸、恒定形狀、恒定冶金和機(jī)械性能和低焊接件變形。在焊接過程采用焊縫跟蹤的設(shè)備中，用于控制CTWD的脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)會指示距離工件的間隙大小。因此，脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)可用作反饋裝置以控制焊炬至工件的距離，從而進(jìn)行焊縫跟蹤和提供焊接件的自適應(yīng)填充。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電弧焊機(jī)的改進(jìn)，用以在通過接觸焊嘴送進(jìn)的自耗焊極或焊絲和工件之間產(chǎn)生電弧焊接，其中焊機(jī)包括電源以產(chǎn)生電弧電流和電弧電壓。電源可采用各種形式，但是具有連接到接觸焊嘴的第一引線和連接到工件的第二引線。本發(fā)明的改進(jìn)包括將通常的接觸焊嘴分成上焊嘴部分和下焊嘴部分，并具有使這些部分之間電絕緣的的絕緣件。該絕緣件可以是氣隙或陶瓷插入件，當(dāng)送進(jìn)焊絲從上焊嘴部分、通過下焊嘴部分向工件送進(jìn)時，送進(jìn)焊絲通過該絕緣件。根據(jù)本發(fā)明，提供第一開關(guān)，可有選擇地變換到導(dǎo)電狀態(tài)，并將引線之一從電源連接到上焊嘴部分；第二開關(guān)，可有選擇地變換到將一引線從電源連接到下焊嘴部分的導(dǎo)電狀態(tài)；以及開關(guān)工作電路，產(chǎn)生第一開關(guān)信號以將第一開關(guān)變換到導(dǎo)電狀態(tài)和/或第二開關(guān)信號以將第二開關(guān)變換到導(dǎo)電狀態(tài)，從而控制電弧焊接過程的有效CTWD。根據(jù)上焊嘴部分和下焊嘴部分之間的時間分配，調(diào)整有效的CTWD。通過采用本發(fā)明，可以在恒定電壓焊接工作中保持CTWD在預(yù)選值而不調(diào)整電弧電流。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，開關(guān)工作電路是脈沖寬度調(diào)制器，其具有由工作循環(huán)控制邏輯的輸出，使得該輸出產(chǎn)生一開關(guān)信號，該開關(guān)信號可轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生另一開關(guān)信號。因此脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)確定流向上焊嘴部分的電流和流向下焊嘴部分的電流之間的時間分配。以該方式，可只通過改變脈沖寬度調(diào)制器的工作循環(huán)而調(diào)整有效的CTWD。
本發(fā)明的主要目的是提供一種電弧焊機(jī)，可以調(diào)整CTWD而不用機(jī)械移動焊炬，也不改變焊接電流。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電弧焊機(jī)，如上所述，該電弧焊機(jī)包括由絕緣件如氣隙或陶瓷套分隔成兩部分的接觸焊嘴，使得可利用時間分配開關(guān)電路改變焊接過程的有效CTWD。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種采用該電弧焊機(jī)的方法，如上所述，該方法有選擇地使焊接電流流向分隔的接觸焊嘴的上部分、流向分隔的接觸焊嘴的下部分或這兩個部分。
本發(fā)明的另一目的是提供利用分隔的接觸焊嘴原理的焊炬或焊槍總成，其焊炬可以用于電弧焊接電流的時間分配以調(diào)整有效的CTWD，而不需要機(jī)械調(diào)整或電流調(diào)制。
通過下面結(jié)合附圖的說明，會使這些和其它目的和優(yōu)點顯而易見。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的焊炬或焊槍總成示意圖的線路圖；圖2是顯示圖1中的焊炬或焊槍總成電流分配和脈沖寬度調(diào)制器的電壓曲線輸出的電流圖，以及顯示本發(fā)明工作中的焊接電流圖；圖3是顯示在焊接過程中使用本發(fā)明控制焊接焊炬或焊槍位置以形成焊縫跟蹤的方框圖；圖3A是應(yīng)用圖3所示本發(fā)明在焊縫跟蹤中使用的焊接焊炬類型的放大橫截面視圖；圖4是顯示圖1中通過采用如圖6所示的信號發(fā)生器而實現(xiàn)電流疊加原理的流向所述焊炬的兩分隔焊嘴部分的電流圖；圖5是類似于圖4的顯示在焊接過程開始時本發(fā)明的工作圖；圖6是顯示采用信號發(fā)生器控制開關(guān)信號產(chǎn)生本發(fā)明中使用的焊接電流的時間分配方框圖。
參照附圖，其中附圖只是為了顯示本發(fā)明的最佳實施例而不是為了限定本發(fā)明，圖1顯示了向焊炬或焊槍B提供焊接電流使焊炬可以進(jìn)行焊接操作的恒電壓型電弧焊機(jī)A。由標(biāo)準(zhǔn)線筒12提供的并通過焊炬或焊槍B指向工件WP的自耗焊極或焊絲10在電弧P處熔化。當(dāng)電弧熔化焊絲10的端部時，熔化金屬轉(zhuǎn)變成工件WP上的焊道。電源PS不是本發(fā)明的部分，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)置電源PS。在顯示的本發(fā)明中，電源是一個換向器；但是，也可使用傳統(tǒng)的非換向器電源。三相輸入20驅(qū)動輸入整流器22以產(chǎn)生濾波電容器28相對端上引線24,26之間的DC電壓。高速開關(guān)型變換器30將引線24、26之間的DC電壓轉(zhuǎn)換成連接到變壓器40初級線圈的線路32、34之間的AC輸出。變壓器的次極線圈在引線42,44之間產(chǎn)生AC電壓。這些引線之間的AC電壓通過具有輸出引線52、54的輸出整流器50轉(zhuǎn)換成DC電流以驅(qū)動在由焊炬B攜帶的焊絲10和工件WP之間進(jìn)行的焊接過程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，由電路56檢測引線52、54之間的DC電壓Va，同時由顯示為分路器的電路58檢測電弧電流Ia，但是可以使用霍爾效應(yīng)(Hall Effect)傳感器。為了保持平滑的DC電流，在輸出引線54中設(shè)置扼流圈60，該引線連接工件WP。引線52連接到焊炬B中的接觸焊嘴機(jī)構(gòu)，該焊嘴機(jī)構(gòu)是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的。為了保持通過自耗焊極或焊絲10的要求電流，向構(gòu)成波形電路72的輸入的線路70施加電流指令信號Ic。該電路控制電弧焊接過程中電流的波形。波形電路72的輸出72a是控制焊極10和工件WP之間焊接過程波形的電流指令信號。該指令信號通過誤差放大器80與線路58a上檢測的電弧電流Ia比較。在實際操作中，本發(fā)明是用計數(shù)法實現(xiàn)的，并且放大器80是PID功能塊。誤差放大器原理實際上是說明性的，并符合閉環(huán)控制器的正常表示。放大器的輸出80a是向電源脈沖寬度調(diào)制器82的電壓輸出，用于控制脈沖寬度。電源脈沖具有由振蕩器84控制的頻率，其頻率通常超過約20kHz。線路86中的脈沖控制變換器30中的開關(guān)電路以產(chǎn)生輸出線路32、34之間要求的AC電壓，從而控制焊接過程中的電流。如上所述，電弧焊機(jī)A和焊槍B與用于熔化工件WP上的焊極10的標(biāo)準(zhǔn)焊機(jī)和焊炬相同。
根據(jù)本發(fā)明，焊炬或焊槍總成B的接觸焊嘴機(jī)構(gòu)分成具有下端100a的上焊嘴部分100和具有下端102a的下焊嘴部分102。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接觸焊嘴操作，焊絲10通過由氣隙110隔離的部分100、102，該氣隙填充有由陶瓷或其它電絕緣材料形成的隔離層112。在顯示的實施例中，隔離層112是將接觸焊嘴部分100、102與外金屬罩120分離的陶瓷套114的一部分，外金屬罩120限定一個保護(hù)氣體通道122用以保護(hù)氣體G如二氧化碳、氬氣或其混合物。將電流從引線52導(dǎo)向推進(jìn)焊絲10的接觸焊嘴分成兩垂直隔開的焊嘴部分，以產(chǎn)生具有由下焊嘴102確定的距離a的第一CTWD和具有由上焊嘴部分100確定的距離b的第二CTWD。根據(jù)本發(fā)明，在由開關(guān)SW1、SW2的導(dǎo)電狀態(tài)確定的時間分配設(shè)置中，來自引線52的電流流向焊嘴部分100、102。開關(guān)SW1的輸出52a連接到接觸焊嘴100。同樣，開關(guān)SW2的輸出52b連接到接觸焊嘴102。當(dāng)開關(guān)SW1處于導(dǎo)電狀態(tài)時，來自引線52的電流流向焊嘴部分100。當(dāng)開關(guān)SW2處于導(dǎo)電狀態(tài)時，來自相同引線52的電流流向接觸部分102。通過在焊接過程中操作開關(guān)SW1、SW2，有效的CTWD被控制為在距離a和距離b之間的距離c。這樣，有效的CTWD可根據(jù)焊接電流通過開關(guān)SW1和SW2的相對時間來控制。當(dāng)兩開關(guān)SW1和SW2都同時閉合或?qū)щ姇r，根據(jù)由通過兩分路的電流形成的阻抗，來自引線52的電流流過焊嘴100、102?？傊?，可以在不同時間的焊接操作中通過操作開關(guān)SW1和SW2控制焊接過程以產(chǎn)生要求的CTWD。
可以通過各種控制方案控制上接觸焊嘴部分100和下接觸焊嘴部分102的時間分配以獲得要求的有效CTWD。在最佳實施例中，時間分配或開關(guān)工作電路150包括具有控制導(dǎo)電狀態(tài)SW2的輸出154的第二脈沖寬度調(diào)制器152，變換器156產(chǎn)生控制開關(guān)SW1的導(dǎo)電狀態(tài)的變換輸出158。因此，輸出154中的邏輯1閉合開關(guān)SW2并斷開開關(guān)SW1。線路154中的邏輯0帶來相反結(jié)果。由振蕩器160確定的速率產(chǎn)生第二脈沖寬度調(diào)制器的脈沖。該速率是在振蕩器160工作在少于約1kHz的1ms至5ms的通常范圍內(nèi)。工作循環(huán)由作為PID濾波器172的輸出的線路170中的電壓控制。該濾波器將線路174上設(shè)定的或要求的電弧長度與線路56a上的電弧電壓Va相比較。根據(jù)本發(fā)明，將線路174上要求的電弧長度信號與線路56a上的實際電壓相比以確定脈沖寬度調(diào)制器152的工作循環(huán)，從而控制焊接電流流向各自分開的接觸焊嘴部分100、102的相對時間。這產(chǎn)生有效的CTWD以使電弧電壓穩(wěn)定，因此使電弧長度穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，脈沖寬度調(diào)制器152的輸出170上的工作循環(huán)信號由積分器180求積分以產(chǎn)生線路182中的信號。該信號表示焊接過程的有效CTWD，并用于焊縫跟蹤，如圖3所示。
現(xiàn)在參照圖2，振蕩器160在第二脈沖寬度調(diào)制器154的輸出產(chǎn)生脈沖寬度x。開關(guān)SW1在時間y是導(dǎo)電的，工作循環(huán)是比率x∶y。通過調(diào)整脈沖y的寬度，控制有效的CTWD。如圖2所示，有效的CTWD調(diào)整不影響線路58a中的電弧電流Ia，該電流保持恒定，不需要對其調(diào)整以矯正CTWD。
圖3顯示了使用線路170中的有效CTWD信號以控制機(jī)器手自動焊機(jī)的跟蹤焊道200。當(dāng)焊炬B在結(jié)合處J內(nèi)橫擺運動時(見圖3A)，從進(jìn)料到電弧線路190的焊炬位置和線路170上的有效CTWD都在電路192中比較。通過確定在結(jié)合處J的焊炬B橫擺運動相對側(cè)的CTWD振幅，在線路194中產(chǎn)生偏離-焊縫誤差信號。將該信號傳遞給跟蹤裝置，該裝置對原計劃焊炬路徑進(jìn)行修正，使焊炬保持在結(jié)合處J的中心內(nèi)。因為有效的CTWD中的差值由于焊炬從焊縫中心偏移而不同，跟蹤焊道200調(diào)整由機(jī)構(gòu)202所指的焊炬B的位置。該原理在圖3A中顯示，其中焊炬B用于在工件210、212之間沿軌跡運動以形成焊道214。當(dāng)通過電路192在結(jié)合處J的邊緣的有效CTWD中有差別時，焊炬B不沿著該焊道運動。焊炬的橫向移動改變焊炬的位置。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，如圖6所示，信號發(fā)生器250在線路154a、158b中產(chǎn)生信號以分別控制開關(guān)SW2、SW1。該信號發(fā)生器250比在本發(fā)明的最佳實施例中使用的脈沖寬度調(diào)制器152具有更多通用性。該信號發(fā)生器允許如圖4所示的本發(fā)明的變形，其中脈沖230表示開關(guān)SW1的導(dǎo)電狀態(tài)。以同樣的方式，負(fù)脈沖232是開關(guān)SW2為非導(dǎo)電的時間。該脈沖的的尺寸可以相應(yīng)脈沖230減小以在開關(guān)SW1開始時并在開關(guān)SW1切斷之前產(chǎn)生重疊。重疊部分m、n實際上是在5至30微秒范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，在焊接中的任何給定瞬間，至少一個開關(guān)SW1和SW2是導(dǎo)電的。通常，焊炬由開關(guān)SW2閉合開始，以使所有電流流向下焊嘴部分102。但是，為控制瞬態(tài)，兩個開關(guān)同時導(dǎo)通也在本發(fā)明范圍內(nèi)。該特征還在圖5中顯示，開關(guān)SW1的開始脈沖260和開關(guān)SW2的開始脈沖262重疊。在焊接循環(huán)開始時，開關(guān)SW1、SW2都是導(dǎo)電的，以便將焊接電流分配到兩焊嘴100、102。因此，可以通過采用信號發(fā)生器250或脈沖寬度調(diào)制器152改變開關(guān)循環(huán)。在脈沖焊接模式中電流的一個脈沖期間，要操作該開關(guān)幾次。
權(quán)利要求
1.一種電弧焊機(jī)，在通過接觸焊嘴推進(jìn)的自耗焊極和工件之間產(chǎn)生電弧焊接過程，所述焊機(jī)包括電源以產(chǎn)生電弧電流和電弧電壓并具有連接到所述接觸焊嘴的第一引線和連接到所述工件的第二引線，其特征是包括所述接觸焊嘴分成上焊嘴部分和下焊嘴部分，用絕緣件使所述部分電絕緣，第一開關(guān)可有選擇地變換到將所述引線之一連接到所述上焊嘴部分的導(dǎo)電狀態(tài)，第二開關(guān)可有選擇地變換到將所述的一個引線連接到所述下焊嘴部分的導(dǎo)電狀態(tài)，并且開關(guān)工作電路產(chǎn)生第一開關(guān)信號以將所述第一開關(guān)變換到其導(dǎo)電狀態(tài)和/或第二開關(guān)信號以將所述第二開關(guān)變換到其導(dǎo)電狀態(tài)，從而控制所述電弧焊接過程的有效CTWD。
2.如權(quán)利要求1所述的電弧焊機(jī)，其中所述開關(guān)工作電路是脈沖寬度調(diào)制器，其具有包括控制工作循環(huán)的輸出，所述輸出產(chǎn)生所述開關(guān)信號之一，以及一個變換器用于將所述一個開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成另一個所述開關(guān)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電弧焊機(jī)，其中包括具有工作循環(huán)信號的輸出的控制電路，用于調(diào)整所述工作循環(huán)以控制所述有效CTWD。
4.如權(quán)利要求3所述的電弧焊機(jī)，其中所述控制電路通過表示要求的電弧長度和電弧電壓的信號比較，控制在所述輸出上的所述工作循環(huán)信號的幅值。
5.如權(quán)利要求4所述的電弧焊機(jī)，其中包括讀取所述工作循環(huán)以產(chǎn)生CTWD信號的裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的電弧焊機(jī)，其中包括讀取所述工作循環(huán)以產(chǎn)生CTWD信號的裝置。
7.如權(quán)利要求2所述的電弧焊機(jī)，其中包括讀取所述工作循環(huán)以產(chǎn)生CTWD信號的裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的電弧焊機(jī)，其中所述開關(guān)工作電路是產(chǎn)生所述第一和第二開關(guān)信號的信號發(fā)生器。
9.如權(quán)利要求8所述的電弧焊機(jī)，其中當(dāng)從所述開關(guān)信號之一變換到所述開關(guān)信號的另一個時，第一和第二開關(guān)信號重合5至30微秒的時間。
10.如權(quán)利要求8所述的電弧焊機(jī)，其中所述第一和第二開關(guān)信號都在所述電弧焊接過程開始時存在。
11.如權(quán)利要求1所述的電弧焊機(jī)，其中所述開關(guān)工作電路控制所述第一和第二開關(guān)信號的相對時間。
12.如權(quán)利要求11所述的電弧焊機(jī)，其中所述開關(guān)工作電路是脈沖寬度調(diào)制器，其具有包括控制工作循環(huán)的輸出，所述輸出產(chǎn)生所述開關(guān)信號之一，并且一個變換器用于將所述一個開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成所述開關(guān)信號的另一個。
13.如權(quán)利要求11所述的電弧焊機(jī)，其中包括通過比較所述第一和第二開關(guān)信號的相對時間而產(chǎn)生CTWD信號的裝置。
14.如權(quán)利要求2所述的電弧焊機(jī)，其中所述脈沖寬度調(diào)制器工作在低于大約1kHz的頻率。
15.如權(quán)利要求14所述的電弧焊機(jī)，其中所述電源是工作在大于約20kHz的頻率的開關(guān)型電源。
16.如權(quán)利要求1所述的電弧焊機(jī)，其中所述電源是工作在大于約20kHz的頻率的開關(guān)型電源。
17.一種在通過接觸焊嘴推進(jìn)的自耗焊極和工件之間產(chǎn)生焊接過程的方法，采用電源以產(chǎn)生電弧電流和電弧電壓，并具有連接到所述接觸焊嘴的第一引線和連接到所述工件的第二引線，所述方法包括(a)將所述接觸焊嘴分成上焊嘴部分和與所述上部分電絕緣的分隔下焊嘴部分；以及(b)有選擇地將所述引線之一連接到選擇的所述接觸焊嘴之一或兩個所述接觸焊嘴，以便控制有效CTWD。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述連接動作的工作循環(huán)包括所述上部分連接到所述一個引線的相對時間，并進(jìn)一步包括調(diào)整所述工作循環(huán)的動作，以便控制所述CTWD。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述工作循環(huán)具有由低于約1kHz的工作頻率產(chǎn)生的周期。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述電源是工作在大于約20kHz的頻率的開關(guān)型電源。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述電源是工作在大于約20kHz的頻率的開關(guān)型電源。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其中包括根據(jù)所述工作循環(huán)產(chǎn)生CTWD信號。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中包括根據(jù)所述CTWD信號改變所述焊極的位置。
24.一種用于電弧焊接的焊炬，其中包括接觸焊嘴，用于使電流流向通過所述向著工件的接觸焊嘴的自耗焊極，所述接觸焊嘴包括上焊嘴部分、下焊嘴部分和使所述焊嘴部分電絕緣的電絕緣件，由此電流流向所述焊嘴部分之一或兩個焊嘴部分，以控制所述焊炬的有效CTWD。
25.如權(quán)利要求24所述的焊炬，其中包括使電流流向所述上焊嘴部分的第一開關(guān)、使電流流向所述下焊嘴部分的第二開關(guān)和有選擇地操作所述開關(guān)的開關(guān)控制電路。
26.如權(quán)利要求25所述的焊炬，其中所述開關(guān)控制電路包括操作所述第一開關(guān)的第一輸出信號、操作所述第二開關(guān)的第二輸出信號和在所述輸出信號之間控制工作循環(huán)的電路。
27.如權(quán)利要求26所述的焊炬，其中所述工作循環(huán)具有由低于約1kHz的工作頻率產(chǎn)生的周期。
28.如權(quán)利要求27所述的焊炬，其中所述周期是在1至5ms的通常范圍內(nèi)。
29.一種用于電弧焊接的焊炬，其中包括接觸焊嘴，用于使電流流向通過所述向著工件的接觸焊嘴的自耗焊極，所述接觸焊嘴包括上焊嘴部分、下焊嘴部分和使所述焊嘴部分電絕緣的電絕緣件以及根據(jù)時間分配向所述焊嘴部分施加焊接電流的開關(guān)裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的焊炬，其中所述絕緣件是氣隙。
全文摘要
一種電弧焊機(jī),包括電源并具有連接到接觸焊嘴的第一引線和連接到所述工件的第二引線,接觸焊嘴分成上焊嘴部分和下焊嘴部分,用絕緣件使所述部分電絕緣,第一開關(guān)可有選擇地變換到將引線之一連接到上焊嘴部分的導(dǎo)電狀態(tài),第二開關(guān)可有選擇地變換到將一個引線連接到下焊嘴部分的導(dǎo)電狀態(tài),開關(guān)工作電路產(chǎn)生第一開關(guān)信號以將第一開關(guān)變換到其導(dǎo)電狀態(tài)和/或第二開關(guān)信號以將第二開關(guān)變換到其導(dǎo)電狀態(tài),從而控制電弧焊接過程的有效CTWD。
文檔編號B23K9/06GK1300654SQ0013571
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月21日
發(fā)明者克里斯托弗·赫蘇 申請人:林肯環(huán)球公司