专利名称：多电弧焊接的系统和方法
技术领域：
本发明涉及电弧焊接领域，特别涉及具有多电弧的DC或AC焊接的系统和方法。
背景技术：
导管段的电弧焊接通常包括自动焊接操作，其中两个或多个焊条沿两导管段之间的间隔的路径一致地地移动，导管段在下面称为工件。第一焊条融化以布置焊珠，该焊珠填满导管段之间的根部间隙。接下来焊条被融化并以连续层的方式沉积以填满导管段之间的间隙，从而完成焊接导管的接合。在自动焊接操作中使用多焊条以产生多电弧包括级联安排并一致地移动的每个焊条使用分开的电源。这个公知的技术包含在多件专利中，例如Stava的专利6,207,929，引用在这里作为背景技术。使用单独的电源来驱动每个焊条和工件之间的电弧，每个电弧由其专用的电源独立地控制。本发明涉及使用中心抽头扼流圈的系统，该扼流圈是俄亥俄州Lincoln Electric Company ofCleveland公司经常使用的元件并在诸如Stava的专利6,051,810的多件专利中公开，引用在这里作为背景技术。Stava的两件专利显示了导出本发明的现有技术以及在本发明的优选实施例中使用的元件。因此，不需要讨论现有技术的级联操作的焊条的细节或中心抽头扼流圈的细节。
当使用多电弧时，例如具有级联安排的焊条的自动焊接过程，用来产生焊接过程中的电弧的每个焊条使用分开的电源已变为普通的实践。这样的系统和方法昂贵并包括很大的空间和重量，特别是在焊接操作中电源必须围绕管道移动的时候。为了减少具有两个或多个电弧的自动焊接的成本和重量，提出了单个电源，其中安装在电源内部的扼流圈限制电流量，特别是当一个电弧不可避免地短路时。这解决了过流问题，但是存在更基本的问题。当一个电弧短路时，从电源至扼流圈的所有电流被导入短路的焊条。因此，与其它焊条相关的电弧或多个电弧被熄灭且当短路消除时必须重新启动。为了减轻该问题，通常级联焊条安排以喷射(spary)模式操作，以减少偶然的短路，从而消除一个电弧的短路熄灭其他电弧的问题。该问题的解决方案很大程度减小了使用级联焊条的焊接操作或自动焊接过程的通用性(versatility)。
发明内容
本发明包括具有多电弧的电弧焊接的系统和方法，其中该处理并不仅限于喷射焊接，一个电弧的短路不会熄灭级联安排的焊条组中的其它电弧。依照本发明，提供一种分别以在第一和第二焊条与所有焊条公共的工件之间的第一和第二电弧焊接的系统，该公共工件可以为管道分开的部分，该管道通过在第一焊条和第二焊条一致地移动时顺序地融化它们而结合。在该系统中，这些焊条是由单个电源驱动，且第一电感器与所述第一焊条串联，第二电感器与所述第二焊条串联。这些电感器可以包括单个部件或多个电感器，并具有足够的感抗来存储足够的能量以保持与所述焊条中的一个焊条相关存在的电弧一个选择的总时间，在该时间基本没有电流通过这一个焊条。以这样的方式，当一个焊条和工件短路时，其他电弧维持一时间周期，该时间周期由与每个焊条串连的一个电感器或多个电感器的感抗确定。优选的电弧维持时间是在1.0ms至10ms的总范围之内，更好地是在4.0-6.0ms的总范围之内。依照本发明的另一方面，各个电弧的电感器以Stava的专利6,051,810所示的中心抽头扼流圈的形式缠绕在单个或公共铁芯上。
依照本发明的另一方面，每个焊条与一个或多个电感器串联，其中每一个电感器为中心抽头扼流圈的一部分。通过使用一个以上的中心抽头扼流圈，多个电感器可以由单个电源驱动，该电源具有以树型安排的具有一个或多个中心抽头扼流圈上的串联电感器单个电源驱动。
依照本发明的又另一方面，在额外的焊条和工件之间提供额外的电弧。该额外的焊条由该相同的电源所驱动，并具有与该额外焊条串联的电弧维持电感器。换句话说，多个焊条级联安装并由单个电源操作，该电源具有与每个焊条串联的电感器，以在其它焊条之一短路时维持电弧。
依照本发明的另一方面，提供一种与给定工件形成电弧的至少两个独立的焊条进行电弧焊接的方法，该工件可以是导管段的端部。该方法包括所述焊条相对于所述工件在焊接路径上一致地移动；将电流从单个电源提供给所述焊条；和插入与每个焊条串联的感抗，当减少的电流从电源施加给任一个所述焊条时，例如当焊条之一和工件之间为短路时，维持电弧给定的时间。本方法的另一方面在于焊接电流由变换器提供，且所述电流由电流脉冲序列产生，该电流脉冲序列以大于18kHz的速率生成。这个过程优选地是自动焊接过程，从而焊条一致地移动并且焊接电流为DC电流或AC电流。
为了减小由一个电弧短路从而熄灭另一个电弧而引起的不一致焊接，本发明提供以一部分或多部分的形式与每个电弧串联的电感器。这些电感器部分缠绕在铁芯上，具有适当铁芯材料、气隙、横截面面积和导线匝数，从而与每个电弧串联的感抗存储足够的能量，以维持在与电感器部分连接的焊条端点的电弧。选择这些电感器的尺寸以提供足够的能量来维持电弧约1.0-10.0ms的期间，优选地为约4.0-6.0ms的时间。这个时间取决于在焊接过程中所经历的正常短路时间，其中短路通常持续小于5.0ms。选择与焊条并联的单独电感器尺寸以适应各种短路时间。术语“电感器”意味着串联的一个或多个线圈部分。
与每个电弧串联的单独电感器或感抗的概念进一步简化了，依照优选实施例，使用有时叫做“扼流圈”的中心抽头电感器。电源连接到该中心抽头，而电感器的每个绕组连接至电弧或随后的中心抽头电感器或扼流圈，以插入与每个电弧串联的一个或多个电感器。当中心抽头扼流圈和导向相同数量的电弧诸如一个电弧的每个线圈部分一起使用时，流过中心抽头和从一个绕组流到一个或给定数目的电弧的电流倾向于引起铁芯中的磁通量变小。由于电流流过中心抽头和流过相对绕组或线圈，铁芯中的磁通量被抵消。这种磁通量抵消效应是优先使用中心抽头扼流圈而不是独立扼流圈或电感器的原因。使用中心抽头扼流圈和均衡数目的电弧，在正常操作期间铁芯保持接近处于平衡，具有相同的电流流过每个线圈部分。因此，与仅使用具有各自的独立铁芯的独立电感器的本发明相比，中心抽头扼流圈需要更小的铁芯。
本发明用于MIG，TIG，脉冲焊接，AC焊接和掩埋(submerged)电弧焊接。这对喷射焊接的益处较小，因为发生单个短路通常比较小。依照本发明的一方面，反馈电流或反馈电压被用来控制电源。在电流反馈操作中，分流器与连接该中心抽头的该电感器串联，并且信号被反馈至电源控制电路以维持流过中心抽头电感器的期望的电流。当使用恒定电压或电压反馈控制时，电感器的中心抽头和工件之间的电压被反馈回电源控制电路以维持恒定电压。在这些反馈电路中，在本发明中使用的电弧维持电感器之前检测电压和电流。然后，电感器可以安装作为远离电源的网络。因此它们接近该焊条，从而由电源引起较少的感抗导入单个焊条。
本发明的主要目的在于提供一种系统和方法，该系统和方法使用与多电弧焊接操作的每个焊条串联的感抗，从而一个电弧的短路不会马上熄灭其他电弧。
本发明的另一目的在于提供如上面定义的系统和方法，该系统和方法可以容易地在标准电源上使用，该标准电源用于驱动一系列焊条在自动焊接过程中一致地移动。
本发明的又一目的在于提供如上面定义的系统和方法，该系统和方法允许使用包括两个或多个并联电弧的焊接过程的单个电源。
本发明的又一目的在于提供如上面定义的系统和方法，该系统和方法可以使用在各种焊接过程并利用DC和AC焊接电流。
这些和其他目的及优点从下面结合附图的描述中得到。
图1是说明本发明涉及的现有系统的示意图；图2是说明本发明的广义方面的接线图；图2A是沿图2的线2A-2A的放大的横截面视图；图3是说明图2所示的本发明的实施例的接线图，具有与该电感器分开的铁芯，电感器具有相互耦合的铁芯变压器；图4是使用中心抽头扼流圈的本发明的优选实施例的接线图；图4A是沿图4的线4A-4A的放大的横截面视图；图5是说明用于管道焊接的本发明的优选实施例的现场应用的示意图；图6是显示与图2和4所示的本发明的实施例相关的电压和电流的一系列曲线；图7是说明用于三个并联电弧的本发明的接线图；图8是组合的接线图和具有适当电压和电流控制的本发明的优选实施例图；图9是两个以上并联电弧和使用三个中心抽头扼流圈的本发明使用的接线图；图10是说明依照本发明使用的控制反馈环路安排的类似图8的视图；图11是具有三个并联电弧的本发明的实施例的接线图；图12是多个并联电弧使用单个电源的本发明的实施例的示意布局图，图中示出四个并联电弧。
具体实施例方式
在Stava的专利6,207,929中，两个级联安排的焊条一致地移动，且由各自的电源驱动。这样的系统示意地表示为图1的现有技术，其中级联的焊条10、12和工件14产生平行的电弧并且分别连接至第一电源20和第二电源22。引线24、26连接电源到工件，该工件可以是导管段的两个分隔的端部。本发明包含使用诸如焊条10和12的至少两个焊条的焊接过程，这些焊条由单个电源驱动。在过去，多电弧使用单个电源的系统通常包括如图2所示的扼流圈30。该扼流圈连接至电感器10和12的并联电弧来限制在焊条10、12之一短路时电流。然而，在电弧之一短路时该普通的扼流圈不防止电弧熄灭。因此，短路使得焊接过程中断和复杂的重起技术。为了解决这个问题，本发明表示在图2中，其中由输出终端32，34表示的单个电源通过电路40连接至焊条10、12。独立的电感器或串连的电感器42，44具有由铁芯的材料、气隙、横截面面积和线圈匝数控制的感抗。电感器42，44的感抗与电弧A1和电弧A2串联。从而，足够的能量存储在电感器中，在基本上没有电流导向该焊条时维持与该焊条之一相关的一个电弧一个选择的时间。电流的转换是在电弧之一和工件14短接时发生的。电路40构成本发明的最概况。电感器42，44具有感抗，在另一电弧短路时维持电弧。依照标准实践，电感器或感抗42、44具有线圈50、60和中心铁芯52，62。这些电抗器通常称为扼流圈，用于限制电焊期间流通的电流。在本发明中，扼流电感器、电抗器等等在可得到小电流时用来将存储的电流馈送至电弧或等离子区。如图2A所示，铁芯52的横截面面积为宽a和高b的乘积。这个横截面面积与匝数的数目和铁芯的材料一起产生足够的感抗，以维持电弧至少10.0ms，优选地在4.0-6.0ms的通用范围。在本发明的实际实施中，感抗使得电弧A1或电弧A2在另一电弧短路时维持约5.0ms。电路40说明本发明的最概况，在另一电弧短路时维持电弧A1、A2之一。在图3中显示图2的实施例的一些更改，电路40’包括具有绕组70a、72a和铁芯70b、72b的电感器70、72。依照本发明的这个实施例，这些铁芯是相互耦合的变压器，如标号80所示。从而，引线32被分支为分别连接电感器70、72的引线32a、32b。通过这个实施例，在电路40’的正常操作期间，由通过铁芯70a、72a的电流引起的铁芯通量为相反的方向而抵消。图2所示的宽的概念的这个更改提供一个优点，该优点在图4所示的本发明的优选实施例中更好地获得。
现在参照图4所示的本发明的优选实施例，焊条10、12的电路A包括一个中心抽头扼流圈或电感器100，其具有连接至引线32的抽头102、端部104、端部106和线圈或缠绕单个铁芯120的电感部分110、112。中心抽头扼流圈或电感器具有分别与焊条10、12串联的输出引线130、132。当然，焊条通常为从卷盘提供并从引线130、132接收焊接电流的有芯的或者实芯(solid)的焊丝。在这个实施例中，线圈或电感部分110、112具有相同的匝数，从而由两个分隔的线圈引起的铁芯120中的磁通量通常相互抵消。如图4A所示，铁芯120的尺寸为宽x和高y的乘积。使用如图4所示的中心抽头扼流圈或电感器，而不是图2中的独立的电感器，铁芯120的尺寸(x，y)可以比铁芯52的尺寸(a，b)小很多。实际上，使用中心抽头电感器使得该铁芯从铁芯52的横截面至少减小50％。减小铁芯尺寸以获得相同的电弧持续功率是使用中心抽头扼流圈比仅使用独立的电感器的一个优点。使用中心抽头扼流圈的能力是本发明的一个优点，本发明在图2中概括地显示并在图4中准确地实现。在操作中，在电弧A1或A2的短路不会熄灭相对的电弧。与特定焊条10、12串联的扼流圈100的部分的感抗维持不短路的电弧。本发明以两个平行的电弧表示，但是本发明可以应用于使用额外的电弧。因此，本发明被广义地定义为第一和第二电弧，其描述结合了由单个电源驱动的任意数量的多路电弧。
本发明的实际实施表示在图5中，其中电源200用来将具有分隔槽206的导管段202、204焊接在一起，该分隔槽206由单个电源200驱动的焊条10、12焊接和填满。焊条一致地移动并自动地围绕槽206，从而来自焊条10和12的熔化的金属被导入槽206中。来自两个焊条的金属将焊接段202、204焊接在一起。电弧维持电感器或感抗装置位于电感器网络210中。这个网络是如图3所示的电路40’，但是可以是类似图2的电路40或图4的电路A的电路。远端电感器网络210具有来自电源200的输入引线212。该引线连接至终端212a。终端214a连接至输出引线214，形成与包括分开的导管段202、240的工件的电连接。网络210依照本发明构造并具有输出引线220、222，在焊条一致地移动时，将AC或DC焊接电流导入平行焊条10、12以执行自动焊接操作。焊丝进给器230、232分别从供给卷盘或线轴234、236抽出焊丝。依照标准控制技术，为了维持适当的焊接电压，在电路40’的接合点82处的电压传感引线240将网络210的电压导回电源200的终端240a。本发明的这个实际实施是有意的使用到现在为止所描述的电路40、电路40’或电路A。每个焊条具有与单个电源串联的感抗以维持该焊条的电弧，而不管其它电弧的瞬时短路。当然，两个以上的级联焊条经常用在导管焊接中。本发明可适用于在其它实施例中将要描述和表示的系统。所有实施例适用于图5所示的管道焊接过程。
图6中显示的曲线300、310和312表示采用在图2中概要地显示和图4中的优选实施例的本发明的焊条的电压和电流。曲线310为短路的电弧的电压。该电弧表示为电弧A2。电压310d在短路点310a下降至接近零并保持为低一段时间310b，该时间通常约为5.0ms。如由点310c所示，通过标准程序消除短路，该标准程序提高在焊条上的电弧电流使得短路缩小(neck)并分开(separate)。该公共短路清除电路不是本发明的一部分，为很多焊接机的公知的技术。总之，在点310a存在短路，而在点310c短路被清除。电压电平310d是在焊接操作期间的控制电压电平。尖峰310e是在短路突然中断以建立电弧A2时出现的恢复尖峰。曲线300是使用图4的电路A的非短路电弧A1的电流曲线。在点310a，由电弧A2吸进高电流。当短路消除时，这个动作减少电弧A1可用的电流，从而通过该电弧的电流以直线斜率300b减小，直到较低的电平300c。这时，通过A1的电流沿时间常数曲线300d恢复。图4中的铁芯120的感抗控制线条300b的斜率和电流曲线300的点或电平300c。这个感抗也控制线条300d的形状。如图2所示的，当两电弧维持电感器缠绕在独立的铁芯上时，非短路电弧1的电流如曲线312所示。该电流具有操作电平312a并在电弧A2短路时沿时间常数曲线312b减小。当短路消除时，电流312迅速地和沿着时间常数曲线312c恢复。在这两种情况中，当电弧A2短路时仍有一定量的能量来维持电弧A1。在图2所示的实施例中，电流降至电平312b，该电平比电平或点300c更低。该较低的电流电平是由于在独立的电感器的铁芯之间没有相互耦合引起的。图6中所示的曲线表示在中心抽头线圈或扼流圈100用来控制两个电弧A1、A2时本发明和图4所示的发明的优选实施例的概况的操作特性。
本发明包括使用与单个电源驱动的并联电弧串联的感抗。图4所示的实施例是优选的且包括用于控制两电弧A1、A2的电路A。图7中表示电路A的附加结构，其中电路400控制焊条401、402和404的端部和工件406之间的三个并联电弧A3、A4和A5。如图4所示，电路400包括具有输出引线130、132的中心抽头扼流圈或线圈100。为了控制额外的并联电弧，电路400包括具有中心抽头412和端部414、416的第二中心抽头扼流圈410。线圈或电感器部分420、422是如极性点所示的那样缠绕在单个铁芯430上，以产生分别连接焊条400、402的引线440、442的输出。这三个焊条400、402和404的操作是与图4所示的焊条10、12的操作相同。然而，与焊条404串联的感抗包括线圈110的感抗。与电感器400串联的感抗包括线圈112和线圈420。以类似的方式，与焊条402串联的感抗是线圈112和线圈422的感抗。因此，中心抽头扼流圈100、410的线圈是相等的，与电弧A3、A4串联的感抗比与电弧A5串联的感抗高。然而，任何电弧的短路不能激活在线圈中的可利用的能量，以维持等离子区在非短路电弧中。使用一个以上的线圈部分仍称为与该电弧串联的电感器。如后所述，可以使用具有串联感抗的任意数目的并联电弧来实现本发明。
如本发明的实际实施中所说明的，感抗元件是远离放置，如图5中的网络210所示。当远离放置时，可以方便地提供反馈控制。这个优点在图8中表示，图4的电路A连接到具有输出端452、454的单个电源450和反馈控制端456。扼流圈100远离电源450安装并通过输出引线460、462连接至该电源，这些引线是形成反馈控制部件的引线，其中一条引线是具有输出线472的分流器470，该输出线具有表示电弧电流的信号。这条线连接至选择开关480，该选择开关480具有选择地连接至输出486的电流引脚482和电压引脚484，该输出486形成误差放大器490的一个输入。另一输入492是反馈电流或反馈电源的参考值，从而误差放大器490的输出494具有导向控制端456的电平。这提供了具有电流或电压反馈的控制环路。该电压环路使用传感器500，该传感器500具有分别和引线460、462相交的输入端502、504。这个传感器测量焊接电压以产生表示在连接到选择开关482的电压引脚484的输出引线506上的电压的信号。利用开关位于图8所示的位置，建立了电流反馈环路，用于控制电源450。通过切换开关480至引脚484，使用焊接电压控制电源450的输出电压。当然，开关480通常是数字型的，虽然表示的是模拟型的。两个控制环路可以一致地用来控制电源。电源是一标准装置，然而在优选实施例中，它是其由俄亥俄州Lincoln Electric Company of Cleveland，公司开创的波形技术所控制。在这类的电源中，高速开关变换器具有由到一脉冲宽度调制器的信号控制的波形，该脉冲宽度调制器以超过18kHz的频率工作。该脉冲宽度调制器的输出控制终端552、554之间的波形和参数。从而，该变换器由波形发生器操作，该波形发生器具有连接至终端456的控制输入。在焊接行业中这是标准的技术。
四个并联电弧由图9所示的电路550控制。电路550将部件增加到图7所示的电路400。这些增加的部件连接至输出132。中心抽头扼流圈560包括中心抽头562和端部564和566，从而线圈或部件570、572具有输出引线590、592。这些引线分别和焊条600、602串联以产生电弧A6、A7。因此，电路550包括三个中心抽头扼流圈。优选地，所有这些扼流圈的线圈是相同的，并且与焊条400、402、600和602串联的感抗基本是相同的。图9所示的实施例的操作已在上面说明了。在任何电弧A3、A4、A6和A7中的短路不会熄灭任何其它电弧。
图10-12是表示本发明的特定方面。在图10中，没有网络210中使用的实际电感器电路的细节。该图仅表示图8的反馈控制结构可以合并入如显示了电路40’的图5所示的本发明的优选实施中。该反馈控制由网络210的远端位置允许，但是如果需要的话，可以在电源之后实施。在图11中，电路700包括焊条702、704和706，以产生相对于工件708的电弧A10、A11和A12。这些电弧和电源720的输出引线710、712串联。每一个电感器分别装备单独的电感器730、732和734，可以使用任意数量的电感器。电感器提供与焊条串联的感抗，从而在每个串联电路中的感抗足以存储足够的能量，以维持与任何焊条相关的现有电弧一个选择的总时间，在该时间实质上没有到该焊条的电流。该时间在1.0ms至10.0ms的通用范围之内，优选地为4.0ms至6.0ms的通用范围之内。任意数量的电弧可以由电路700控制。现在转到图12，电源800具有内部电感控制装置。这些控制装置位于电源的内部，以控制多个输出终端802、804、806和808。任意数量的这些终端可以装备适当的内部网络，该网络具有与这些终端串联并连接至引线820、822、824和826的足够的感抗。这些引线提供建立焊条和连接至终端810的工件828之间的并联电弧A20、A22、A24和A26的电流。可以由具有电源800的输出的单独终端提供任意数量的并联电路，该电源800具有提供串联感抗以控制各个焊条电流的内部电路。这些串联的感抗维持电流，但是并不仅限于电流。限制电流是扼流圈的正常功能，例如图2所示的扼流圈30。
权利要求
1.一种以第一和第二焊条与公共工件之间的第一和第二电弧分别焊接的系统，其中每个所述焊条由单个电源驱动，所述系统包括与所述第一焊条串联的第一电感器，与所述第二焊条串联的第二电感器，其中每个所述电感器具有足够的感抗来存储足够的能量以保持与所述焊条之一相关的已有电弧一个选择的总时间，在该时间基本上没有电流通过所述一个焊条。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间在1.0ms至10ms的通用范围之内。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间在4.0-6.0ms的通用范围之内。
4.根据权利要求3所述的系统，其中每个所述电感器具有铁芯，该铁芯具有参数以控制所述时间。
5.根据权利要求2所述的系统，其中每个所述电感器具有铁芯，该铁芯具有参数以控制所述时间。
6.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述电感器具有铁芯，该铁芯具有参数以控制所述时间。
7.根据权利要求3所述的系统，其中所述电感器都缠绕在公共铁芯上，该公共铁芯具有所述电感器的绕组极性，产生在所述公共铁芯中的相对磁通量。
8.根据权利要求2所述的系统，其中所述电感器都缠绕在公共铁芯上，该公共铁芯具有所述电感器的绕组极性，引起在所述公共铁芯中的相对磁通量。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感器都缠绕在公共铁芯上，该公共铁芯具有所述电感器的绕组极性，引起在所述公共铁芯中的相对磁通量。
10.根据权利要求9所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
11.根据权利要求8所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
12.根据权利要求7所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
13.根据权利要求6所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
14.根据权利要求5所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
15.根据权利要求4所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
16.根据权利要求3所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
17.根据权利要求2所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
18.根据权利要求1所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
19.根据权利要求2所述的系统，其中所述电感器远离所述电源放置，该电源具有从所述电源到所述电感器的公共电源引线。
20.根据权利要求19所述的系统，包括电流装置，用于检测在所述公共电源引线中的电流。
21.根据权利要求20所述的系统，包括电流反馈环路，用于传输表示所述检测电流的信号给所述电源。
22.根据权利要求19所述的系统，包括电压装置，用于检测所述公共电源引线和所述电源的参考点之间的电压。
23.根据权利要求22所述的系统，包括电压反馈环路，用于传输表示所述电压装置检测的所述电压的信号给所述电源。
24.根据权利要求21所述的系统，包括电压装置，用于检测所述公共电源引线和所述电源的参考点之间的电压。
25.根据权利要求24所述的系统，包括电压反馈环路，用于传输表示所述电压装置检测的所述电压的信号给所述电源。
26.根据权利要求20所述的系统，包括电压装置，用于检测所述公共电源引线和所述电源的参考点之间的电压。
27.根据权利要求26所述的系统，包括电压反馈环路，用于传输表示所述电压装置检测的所述电压的信号给所述电源。
28.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感器远离所述电源放置，该电源具有从所述电源到所述电感器的公共电源引线。
29.根据权利要求28所述的系统，包括电流装置，用于检测在所述公共电源引线中的电流。
30.根据权利要求29所述的系统，包括电流反馈环路，用于传输表示所述检测的电流的信号给所述电源。
31.根据权利要求28所述的系统，包括电压装置，用于检测所述公共电源引线和所述电源的参考点之间的电压。
32.根据权利要求31所述的系统，包括电压反馈环路，用于传输表示所述电压装置检测的所述电压的信号给所述电源。
33.根据权利要求30所述的系统，包括电压装置，用于检测所述公共电源引线和所述电源的参考点之间的电压。
34.根据权利要求33所述的系统，包括电压反馈环路，用于传输表示所述电压装置检测的所述电压的信号给所述电源。
35.根据权利要求18所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
36.根据权利要求8所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
37.根据权利要求6所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
38.根据权利要求5所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
39.根据权利要求2所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
40.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感器安装在所述电源的附近。
41.根据权利要求9所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的至少一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动；和与所述额外的焊条串联的限流电感器。
42.根据权利要求41所述的系统，其中与所述额外焊条串联的所述电流维持电感器部分地包括至少第一或第二电感器的一个。
43.根据权利要求2所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的至少一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动；和与所述额外的焊条串联的电流维持电感器。
44.根据权利要求43所述的系统，其中与所述额外焊条串联的所述限流电感器部分地包括至少第一或第二电感器之一。
45.根据权利要求1所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的至少一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动；和与该额外的焊条串联的电流维持电感器。
46.根据权利要求45所述的系统，其中与所述额外焊条串联的所述电流维持电感器部分地包括至少第一或第二电感器之一。
47.根据权利要求9所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动，和与所述额外的焊条串联的至少一个所述电感器。
48.根据权利要求2所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动，和与所述额外的焊条串联的至少一个所述电感器。
49.根据权利要求1所述的系统，包括在额外的焊条和所述工件之间的一个额外电弧，所述额外的焊条也由所述单个电源所驱动，和与所述额外的焊条串联的至少一所述电感器。
50.根据权利要求9所述的系统，其中第一和第二电感器中的至少一个电感器包括一个以上的线圈。
51.根据权利要求50所述的系统，其中第一和第二电感器二者都包括一个以上的线圈。
52.根据权利要求2所述的系统，其中第一和第二电感器中的至少一个包括一个以上的线圈。
53.根据权利要求52所述的系统，其中第一和第二电感器二者都包括一个以上的线圈。
54.根据权利要求1所述的系统，其中第一和第二电感器中的至少一个电感器包括一个以上的线圈。
55.根据权利要求54所述的系统，其中第一和第二电感器二者都包括一个以上的线圈。
56.一种分别以在第一及第二焊条和公共工件之间的第一和第二电弧进行焊接的系统，其中每个所述焊条由来自单个电源的电源引线驱动，所述系统包括具有铁芯、中心抽头、第一端部、第二端部、在所述抽头和所述第一端部之间的第一线圈部分和在所述抽头和所述第二端部之间的第二线圈部的电感器，所述电源引线连接至所述抽头，第一电路连接与所述第一线圈串联的所述第一电弧，而第二电路连接与所述第二线圈串联的所述第二电弧。
57.根据权利要求56所述的系统，其中每个线圈具有一个电感，用来存储足够的能量以保持与所述焊条之一相关的已有电弧一个选择的总时间，在该时间基本没有电流通过所述一个焊条。
58.根据权利要求57所述的系统，其中所述时间在1.0ms至10ms的通用范围之内。
59.根据权利要求58所述的系统，其中所述线圈具有基本上相同匝数。
60.根据权利要求57所述的系统，其中所述线圈具有基本相同匝数。
61.根据权利要求56所述的系统，其中所述线圈具有基本相同匝数。
62.根据权利要求61所述的系统，包括第二中心抽头电感器，该第二中心抽头电感器具有连接至所述第一端部的中心抽头，与所述第一和第二电弧之一串联的第一线圈，和连接第三焊条的第二端部，该第三焊条用于产生所述的三焊条和所述工件之间的的第三电弧。
63.根据权利要求56所述的系统，包括第二中心抽头电感器，该第二中心抽头电感器具有连接至所述第一端部的中心抽头，与所述第一和第二电弧之一串联的第一线圈，和连接第三焊条的第二端部，该第三焊条用于产生所述的三焊条和所述工件之间的的第三电弧。
64.根据权利要求63所述的系统，包括第三中心抽头电感器，该第三中心抽头电感器具有连接至所述第二端部的中心抽头，与所述第一和第二电弧中的另一个电弧串联的第一线圈，和连接至第四焊条的第二端部，该第四焊条用于产生所述的四焊条和所述工件之间的的第四电弧。
65.根据权利要求64所述的系统，其中所述线圈具有基本相同匝数。
66.一种分别以在第一及第二焊条和公共工件之间的第一和第二电弧焊接的系统，其中所述电弧由来自单个电源的电流产生的，所述系统包括与所述第一焊条串联连接的第一电流维持电感器，和与所述第二焊条串联连接的第二电流维持电感器，从而所述第一电弧的短路不会熄灭所述第二电弧至少大于1.0ms的时间。
67.根据权利要求66所述的系统，其中所述时间在1.0ms至10ms的通用范围之内。
68.根据权利要求66所述的系统，其中所述时间在4.0-6.0ms的通用范围之内。
69.根据权利要求66所述的系统，其中所述电感器都缠绕在公共铁芯上，该公共铁芯具有所述电感器的绕组极性，产生在所述公共铁芯中的相对磁通量。
70.根据权利要求66所述的系统，其中每一个所述电感器具有包含基本相同匝数的绕组。
71.一种利用与给定工件形成电弧的至少两个独立的焊条进行电弧焊接的方法，所述方法包括(a)相对于所述工件在焊接路径上一致地移动所述焊条；(b)将电流从单个电源提供给所述焊条；和(c)插入与每个所述焊条串联的感抗，当减少的电流从所述电源施加给任一所述焊条时，维持电弧一个给定时间。
72.根据权利要求70所述的方法，其中所述工件是两个金属块之间的开口根部。
73.根据权利要求72所述的方法，其中所述电源是变换器，且所述电流是由以大于18kHz的速率生成的电流脉冲序列产生的。
74.根据权利要求71所述的方法，其中所述电源是变换器，且所述电流是由以大于18kHz的速率生成的电流脉冲序列产生的。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述电弧焊接是自动的过程。
76.根据权利要求73所述的方法，其中所述电弧焊接是自动的过程。
77.根据权利要求72所述的方法，其中所述电弧焊接是自动的过程。
78.根据权利要求71所述的方法，其中所述电弧焊接是自动的过程。
79.根据权利要求78所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
80.根据权利要求77所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
81.根据权利要求76所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
82.根据权利要求75所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
83.根据权利要求74所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
84.根据权利要求73所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
85.根据权利要求72所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
86.根据权利要求71所述的方法，其中所述电弧焊接电流是AC电流。
全文摘要
一种分别以第一及第二焊条和公共工件之间的第一和第二电弧进行焊接的系统和方法，其中每个焊条是由单个电源驱动，该系统有与第一焊条串联的第一电感器，与第二焊条串联的第二电感器，和每个电感器具有足够的感抗来存储足够的能量以维持与所述焊条之一个相关的已有电弧一个选择的通用时间，在该时间基本没有电流通过所述一个焊条。
文档编号B23K9/10GK1701889SQ20051005888
公开日2005年11月30日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年5月24日
发明者乔治·D.布兰肯希普, 埃里奥特·K.什塔瓦 申请人:林肯环球公司