KR100597982B1

KR100597982B1 - 전기 아크 용접 시스템

Info

Publication number: KR100597982B1
Application number: KR1020040077775A
Authority: KR
Inventors: 휴스톤윌리엄에스; 마이어스러셀케이
Original assignee: 링컨 글로벌, 인크.
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-07-13
Also published as: US20050127054A1; AU2004205278B2; DE602004001121T2; KR20050059983A; ATE328696T1; HK1082703A1; DE602004001121D1; US7091446B2; EP1543909B1; MXPA04011749A; BRPI0404620A; EP1543909A1; CA2478935C; US20060273076A1; CA2478935A1; JP2005193299A; AU2004205278A1; US7282668B2

Abstract

제 1 전극과 제 2 전극이 용접 경로를 따라 일치하여 움직임에 따라, 제 1 전원에 의하여 상기 제 1 전극과 공작물 사이의 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크를 생성하고, 제 2 전원에 의하여 상기 제 2 전극과 공작물 사이의 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하기 위한 전기 아크 용접 시스템 및 방법으로, 상기 제 1 전극 및 제 2 전원 각각은, 신호에 의하여 제어되는 상기 파형들의 극성과 파형 형성기에 의하여 제어되는 각 전류 펄스의 크기를 갖는 적어도 18 kHz 의 주파수로 발생하는 다수의 전류 펄스들에 의해 상기 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터를 구비하는 전기 아크 용접 시스템 및 방법. 상기 제 1 및 제 2 AC 파형들은 양 부분, 음 부분, 및 약 10 내지 20 ms 의 사이클 주기를 가지며, 타이밍 회로들은 아크들 사이의 푸쉬 시간과 풀 시간을 결정하고, 파형 조정 회로는 푸쉬 및 풀 시간을 약 5.0 ms 미만으로 제한한다.

전기 아크 용접, 전극, 스위칭, AC 파형

Description

전기 아크 용접 시스템{ELECTRIC ARC WELDING SYSTEM}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예의 블록도.

도 2 는 본 발명을 실시하는데 전원이 사용되는 스위칭 출력을 각각 포함하는 2 개의 병렬접속된 전원들의 배선도.

도 3 은 파이프의 시임 (seam) 를 용접하기 위하여 본 발명에 따라서 동작하는 3 개의 직렬 전극들의 절단측면도.

도 4 는 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호 및 Stava 의 미국 특허 제6,291,798호의 개시사항을 사용하여 3 개의 전극들에 대한 용접 시스템의 블록 형태의 개략적인 설계도.

도 5 는 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에 개시된 가변 펄스 발생기를 가지고 도 4 에 도시한 시스템에 의하여 구동되는 단일 전극을 나타내는 블록도.

도 6 은 2 개의 도시한 동기 펄스들 중 하나에 대한 것 및 하나의 직렬 전극에 대한 밸런싱된 AC 파형을 도시하는 전류 그래프.

도 7 은 본 발명의 실시에 사용되는 파형들의 극성을 결정하는 로직 (logic) 을 갖는 신호에 중첩되는 전류 그래프.

도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예의 넓은 태양을 나타내는 전류 그래프.

도 9 및 10 은 본 발명의 장점을 설명하기 위하여 직렬 전극들의 동시발생 전극 관계 동안에 용접 퍼들의 역학관계를 나타내는 개략도.

도 11 은 본 발명을 사용하는 2 개의 인접한 직렬 전극들 상의 파형들을 나타내는 전류 그래프 쌍.

도 12 는 일치하는 극성 관계의 영역들을 갖는 인접하는 직렬 전극들 상의 AC 파형들의 전류 그래프 쌍.

도 13 은 동시발생 극성 관계의 시간을 제한하기 위하여 하나의 전극의 AC 파형이 다른 전극의 파형과 실질적으로 상이한 인접하는 직렬 전극들 상에 파형들의 전류 그래프.

도 14 는 인접하는 전극들에 대한 서로 다른 모양의 파형들을 사용하기 위하여 본 발명에 따른 시스템에 의하여 동작되는, 인접하는 전극들에 대한 2 개의 정현파 파형의 전류 그래프.

도 15 는 본 발명의 일 태양에 따라서 형성되고 동기화되는 직렬 전극의 4 개의 인접하는 AC 아크들에서의 파형을 나타내는 전류 그래프.

도 16 은 조정된 스위치 명령이 처리되고, 그 다음 일치 신호가 생성되자마자 병렬 접속된 전원의 스위치를 가져오게 하는 소프트웨어 프로그램의 개략 설계도.

도 17 은 본 발명을 사용하여, 직렬 용접에 사용되는 인접하는 전극들의 AC 전류를 나타내는 전류 그래프.

도 18 은 본 발명을 사용하여, 인접하는 직렬 전극들에서 사용하는 AC 전류 파형들의 서로 다른 관계를 나타내는, 도 17 의 그래프와 유사한 전류 그래프.

도 19 는 본 발명의 바람직한 프로그램, 시스템 또는 방법을 도시하는 블록도.

삭제

본 발명은 전기 아크 용접 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직렬 전극들을 동작시키기 위한 전기 아크 용접 시스템에 관한 것이다.

참조로 포함

본 발명은 커다란 금속 블랭크들 (blank) 의 시임 용접 (seam welding) 에 사용되는 종류의 2 개 이상의 직렬 전극들을 구동하기 위한 고용량 교류 회로 전원들을 사용하는 전기 아크 용접 시스템에 관한 것이다. 본 발명이 출력 극성을 변경시키는 스위치들을 갖는 임의의 표준 AC 전원을 가지고 사용될 수 있지만, 출력 전원은, 아크 전류가 스위치가 극성이 반전되기 전에 감소되며, 2 개의 커다란 출력 극성 스위치들을 갖는 Stava 의 미국 특허 제6,111,216호에 개시된 스위칭 개념을 사용하는 것이 바람직하다. 결과적으로, "스위칭점 (switching point)" 이라는 용어는 복잡한 절차로, 전원은 먼저 100 암페어와 같은 소정치보다 작은 전류를 기다리며 턴오프된다. 100 암페어 임계치에 도달하자마자, 전원의 출력 스위치들은 반전되어, 인버터의 DC 출력 링크로부터의 극성이 반전된다. 따라서, "스위칭점" 은 출력 극성을 반전시키는 스위칭 명령이 수반되는 전원 인버터에 대한, "킬" 명령으로 알려진 오프 (off) 출력 명령이다. 킬 출력은 감소되는 전류 레벨에 대한 드롭(drop) 이 될 수 있다. 이 절차는 각 연속적인 극성 반전에서 2 번씩 행해져서, AC 전원은 낮은 전류에서만 극성이 반전된다. 이러한 방식으로, 출력 극성 제어 스위치에 대한 스너빙 (snubbing) 회로가 크기 면에서 감소하거나 제거된다. 이 스위칭 개념은 본 발명에서 사용하는 스위칭점을 정의하는데 바람직하므로, Stava 의 미국 특허 제6,111,216호는 여기서 참조로 포함 한다. 직렬 전극들에 대한 AC 전류의 개념은 널리 공지되어 있다. 미국 특허 제6,207,929호는 직렬 전극들이 분리된 인버터 타입의 전원에 의하여 각각 전원을 공급받는 시스템을 개시한다. 주파수는 인접하는 직렬 전극들에서 교류 사이의 간섭을 감소시키도록 변한다. 사실, 이 양수인의 종래 특허는 AC 전극에 수반되는 DC 전원 공급된 전극 또는 2 개 이상의 AC 구동 전극들 중 어느 하나를 구동하기 위한 단일 전원에 관한 것이다. 각 경우에, 분리된 인버터 타입의 전원은 각 전극에 사용되고, 교류 고용량 전원에서, Stava 의 미국 특허 제6,111,216호의 스위칭점이 사용된다. 분리된 고용량 전원에 의하여 직렬 전극들 각각을 분리하여 구동하는 이 시스템은 본 발명의 배경 정보이며, 배경 기술로 여기서 포함된다. 유사한 방식으로, 미국 특허 제6,291,798호는 직렬 용접 동작에서의 각 전극이 단일 전극 아크와 병렬로 접속되는 2 개 이상의 독립된 전원에 의하여 구동되는 아크 용접 시스템을 또한, 개시한다. 이 시스템은 Stava 의 미국 특허 제6,111,216호에 따라서 동작되는 극성 반전 스위치 네트워크에 대한 입력을 형성하는 2 개 이상의 정확히 밸런싱된 전원을 갖는 단일 스위치 세트를 포함한다. 각각의 전원들은 단일 명령 신호에 의하여 구동되며, 따라서 극성 반전 스위치를 통하여 결합되고 지시받는 동일한 전류값을 공유한다. 전극에 대한 전류 모두가 단일의 스위치 세트를 통하여 통과하므로, 이 타입의 시스템은 커다란 극성 반전 스위치를 요구한다. 미국 특허 제6,291,798호는 단일 전극에 대한 전원의 마스터 및 슬레이브 결합을 개시하며, 본 발명이 속하는 일반적 배경 정보를 개시한다. 이러한 이유로, 이 특허 또한 참조로 포함된다. 제어된 스위칭점들 을 갖는 직렬 전극들을 동작시키기 위한 발전이 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에 개시된다. 이 특허는 참조로 포함된다.

배경 기술

파이프 용접과 같은 용접 애플리케이션은 종종 고 전류를 요하며, 직렬 전극들에 의하여 생성되는 여러 아크들을 사용한다. 이러한 용접 시스템들은 2 개의 인접하는 직렬 전극들 사이의 자기적 상호작용으로 인한 아크 교란에 의하여 유발되는 특정한 불일치에 상당히 취약하다. 인접하는 AC 구동 직렬 전극들에 의하여 유발되는 이 단점을 수정하기 위한 시스템이 Stava 의 미국 특허 제6,207,929호에 개시되어 있다. 이 종래 특허에서, AC 구동 전극들 각각은 그 자신의 인버터 기반의 전원을 갖는다. 각 전원의 출력 주파수는 인접하는 전극들 사이의 간섭을 방지하도록 변경된다. 이 시스템은 각 전극들에 대하여 분리된 전원을 요한다. 소정의 전극에 대한 전류 수요가 인버터 기반의 전원의 전류 레이팅을 초과함에 따라, 새로운 전원이 설계, 연구 및 제작되어야 한다. 따라서, 직렬 용접 전극들을 동작시키는 이러한 시스템은 파이프 용접에 요구되는 고전류를 얻기 위하여 고용량 또는 고 레이팅된 전원을 요한다. 직렬 동작되는 전극들에 대한 특별한 고 전류 레이팅된 전원에 대한 요구를 감소시키기 위하여, 양수인은 Stava 의 미국 특허 제6,291,798호에 개시된 시스템을 개발했는데, 각 AC 전극은 2 개 이상의 병렬로 접속된 인버터 전원들에 의하여 구동된다. 이 병렬 전원들은 극성 스위칭 네트워크의 입력단에 결합되는 그 출력 전류를 갖는다. 따라서, 부여된 전극에 더 높은 전류가 요구됨에 따라, 2 개 이상의 병렬 전원이 사용된다. 이 시스템에서, 각 전원들은 일치하여 동작되거나 그 출력 전류를 똑같이 공유한다. 따라서, 용접 상태의 변경에 의해 요구되는 전류는 단일 유닛의 전체 전류 레이팅에 의하여만 제공될 수 있다. 전류 밸런싱된 시스템은 여러 더 작은 전원의 결합을 가능케 하지만, 전원은 극성 반전 스위칭 네트워크의 입력단에 병렬로 접속되어야 한다. 이와 같이, 커다란 스위치들이 각 전극에 대하여 요구된다. 결과적으로, 이러한 시스템은 파이프 용접에 사용되는 타입의 직렬 용접 동작에서 각 전극을 위한 특별한 전원을 요구하는 단점을 극복했지만, 스위치들이 상당히 커야 하며, 입력인 병렬 전원들은 단일 전류 명령 신호에 의하여 구동됨으로써 정확히 일치되어야 한다는 단점이 여전히 존재한다. Stava 의 미국 특허 제6,291,798호는 각 직렬 전극에 전류를 흐르게 하는 각 용접 셀에 대한 동기 신호의 개념을 사용한다. 그러나, 이 시스템은 여전히 큰 스위치를 요구했다. 이 타입의 시스템은 용접 셀들을 상호접속시키는 이더넷 네트워크에서의 동작을 위해 이용가능했다. 이더넷 상호접속에서, 타이밍은 정확히 제어될 수 없다. 상술한 시스템에서, 주어진 전극에 대한 스위치 타이밍은 단지 시간 베이스에서 쉬프팅될 필요가 있으며, 특정 시간에 대해서 정확히 식별될 필요는 없다. 따라서, 전류의 밸런싱 및 단일 스위치 네트워크를 요하는 상술한 시스템은 이더넷 네트워크 또는 인터넷 및 이더넷 제어 시스템을 사용할 때 직렬 아크 용접 동작에서 사용하기 위하여 고용량 전류를 획득하는 방식이었다. 인터넷 링크를 갖고/갖지 않고, 이더넷 네트워크에 의하여 용접기를 제어하는 것이 소망된다. 타이밍 제안으로 인하여, 이러한 네트워크들은 단지 일반적인 동기화 기술을 사용하는 유형의 직렬 전극 시스템들의 사용을 강제했다.

이러한 시스템들은 네트워크에 의하여 제어될 수 있으나, 각 병렬 전원에 대한 파라미터들은 변경될 수 없다. 셀들 각각은 단지 동기 신호에 의하여 서로로부터 오프셋될 수 있다. 이러한 시스템은, 셀들 사이의 오프셋만을 제공하기 위한 정교한 네트워크가 유리하지 않기 때문에, 인터넷 및/또는 LAN 제어에 의한 중앙 제어에 적합하지 않았다. Houston 의 미국 특허 제6,472,634호는 각 전극에 대한 단일 AC 아크 용접 셀의 개념을 개시하는데, 여기서 셀 자체는 그 자신의 스위칭 네트워크를 각각 갖는 하나 이상의 병렬 전원을 포함한다. 그 후, 그 스위칭 네트워크의 출력이 전극을 구동하기 위하여 결합된다. 이것은 시스템에서 병렬 접속된 개개의 전원들의 극성 반전을 위하여 상대적으로 작은 스위치의 사용을 가능케한다. 부가하여, 상대적으로 작은 전원들이 병렬 접속되어, 직렬 용접 동작에 사용되는 여러 전극들 각각에 대한 고 전류 입력을 구축할 수 있다. 단일 전극을 구동하기 위한 극성 스위치 네트워크 뒤에 병렬 접속된 여러 독립되어 제어되는 전원들의 사용은 인터넷 또는 이더넷과 같은 네트워크의 유리한 이용을 가능케한다.

Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에서, 각 시스템에서의 더 작은 전원들이 병렬로 접속되어 단일 전극에 전원을 제공한다. 고 정확성 인터페이스를 가지고 각 병렬접속된 전원의 스위칭점을 조정하는 것에 의하여, AC 출력 전류는 극성이 스위칭되기 이전에 결합을 갖지 않는 그 병렬접속된 전원으로부터의 전류의 합이다. 이 개념을 사용하여, 인터넷 링크를 갖는/갖지 않는 이더넷 네트워크 는 용접 시스템의 각 병렬접속된 전원의 용접 파라미터들을 제어할 수 있다. 스위치점들의 타이밍이 신규한 인터페이스에 의하여 정확히 제어될 수 있는 반면, 각 전원에 대한 제어기로 전달되는 용접 파라미터들이 정확한 시간 베이스를 갖지 않는 이더넷 네트워크에 의하여 제공될 수 있다. 따라서, 인터넷 링크는 단일 전극을 구동하기 위한 용접 시스템의 개개의 전원 제어기들에 파라미터들을 전달하는데 사용될 수 있다. 각 전원에 대하여 코딩된 이 용접 파라미터들의 시간 기반의 정확성이 요구되지 않는다. 바람직한 구현예에서, 스위치점은 100 암페어와 같은 최소 임계치 미만의 전류 드롭의 검출을 대기하는 "킬" 명령이다. 각 전원이 스위치 명령을 가지는 경우, 그 후 각 전원은 스위칭된다. 병렬 전원들 사이의 스위치점들은, 동시적이든 대기 지연을 갖는 "킬" 명령을 수반하는 시퀀스이든 간에, 10 ㎛ 미만의, 바람직하게는 1-5 ㎛ 의 범위의 정확도를 갖는 인터페이스 카드에 의하여 정확히 조정된다. 이 타이밍 정확도는 AC 출력 전류를 조정하기 위하여 병렬접속된 전원들에서의 스위칭 동작을 조정 및 일치시킨다.

인터넷 또는 이더넷 LAN 을 사용하는 것에 의하여, 각 전원에 대한 용접 파라미터들 세트가 덜 정확한 정보 네트워크 상에서 이용가능하며, 거기에 병렬접속된 전원들에 대한 제어기들이 고 정확도 디지털 인터페이스 카드를 가지고 상호접속된다. 따라서, 시스템의 개개의 병렬접속된 전원들의 스위칭이 조정된다. 이것은 용접 시스템의 인터넷 및 LAN 제어의 사용을 가능케하는 장점이다. 정보 네트워크는 선택된 위상 관계에서의 직렬 용접 동작에서 여러 전극들에 접속되는 여러 아크 용접 시스템을 초기화하는 동기 신호를 포함한다. 전극의 용접 시스템 각각은 정확하게 제어되는 개개의 스위치점들을 갖는 한편, 시스템은 서로 다른 전극들 사이에서의 자기 간섭을 방지하기 위하여 쉬프팅 또는 지연된다. 이것은 통상의 정보 네트워크를 사용하여 여러 AC 전극들을 구동하는 것을 가능케한다. Houston 의 미국 특허 제6,472,634호의 시스템은 병렬접속된 전원들이 AC 전류를 갖는 소정의 전극에 전원을 공급하는데 특히 유용하다. 스위치점들은 정확한 인터페이스에 의하여 조정되고, 각 병렬접속된 전원에 대한 용접 파라미터가 일반 정보 네트워크에 의하여 제공된다. 이 배경기술은 양수인에 의하여 개발 및 특허된 기술로, 여기서는 "배경기술"로 사용되기 때문에 필수적으로 종래 기술을 구성하는 것은 아니다.

Stava 의 미국 특허 제6,207,929호의 시스템의 특징으로, 2 개 이상의 전원들이 단일 전극을 구동할 수 있다. 따라서, 이 시스템은 제 1 제어기에 의하여 수신되는 소정의 시스템 동기 신호에 관한 일반적인 타이밍된 관계에서의 극성 반전 스위칭점들을 갖는 스위치 신호를 생성하는 것에 의하여 제 1 전원으로 하여금 전극과 공작물 사이에 AC 전류를 생성시키는 제 1 전원에 대한 제 1 제어기를 구비한다. 제 1 제어기는, 제 1 제어기로 전달되는 제 1 전원 특유의 파리미터 신호들 세트에 응답하여 제 1 용접 파라미터들로 동작된다. 스위칭점들에서 AC 전류의 극성을 반전시키는 것에 의하여 동일한 전극과 공작물 사이에 AC 전류를 생성시키는 슬레이브 전원을 동작시키기 위한 하나 이상의 슬레이브 제어기가 제공된다. 슬레이브 제어기는 그 슬레이브 제어기에 대한 전원 특유의 파라미터 신호의 제 2 세트에 응답하여 제 2 용접 파라미터들로 동작한다. 제 1 제어기 및 제 2 또는 슬레이브 제어기에 접속된 정보 네트워크는 2 개의 제어기들에 대한 디지털 제 1 및 2 전원 특유의 파라미터 신호들과 시스템 특유의 동기 신호를 포함한다. 따라서, 제어기들은 인터넷 링크를 갖거나/갖지 않는 이더넷 네트워크 또는 단지 LAN 인 정보 네트워크로부터 파라미터 신호들과 동기 신호를 수신한다. 본 발명은 제 1 또는 마스터 제어기로부터의 스위치 신호에 의하여 제 2 또는 슬레이브 전원의 스위칭점들을 제어하기 위하여 제 1 제어기와 슬레이브 제어기를 접속시키는 디지털 인터페이스를 포함한다. 실제적으로, 제 1 제어기는 스위치점에서 전류 반전을 개시한다. 이 사건은 슬레이브 제어기로 고 정확도로 송신되어 그 전류 반전 프로세스를 개시한다. 각 제어기가 소정치보다 작은 아크 전류를 감지하는 경우, "준비 신호" 가 생성된다. 모든 병렬접속된 전원으로부터의 "준비" 신호 후에, 모든 전원들이 극성을 반전시킨다. 이것은 매 25 ㎲ 마다 스트로브 (strobe) 또는 룩 (look) 명령의 수신시에 발생한다. 따라서, 스위칭은 일치하며 25 ㎲ 보다 작은 지연을 갖는다. 그 결과, 제어기들 모두가 단일 전극에 대한 AC 전류의 스위칭점들을 제어하는 데이터들을 상호접속시켰다. 동일한 제어기들이, 실제로 인터넷 및 이더넷 또는 LAN 이더넷을 구비하는 정보 네트워크로부터 파라미터 정보 및 동기 신호를 수신한다. 디지털 인터페이스의 타이밍 정확도는 약 10 ㎲ 미만이며, 바람직하게는 1-5 ㎲ 의 통상적인 범위에 있다. 따라서, 단일 전극을 구동시키는 2 개의 제어기들에 대한 스위칭점들은 5 ㎲ 이내에서 명령된다. 그 후, 스위칭은 실제로 25 ㎲ 내에 발생한다. 동시에, 상대적으로 시간에 덜 민감한 정보가 직렬 용접 동작에서 단일 전극으로 AC 전류를 구동시키는 2 개의 제어기들에도 접속되는 정보 네트워크로부터 수신된다. 25 ㎲ 의 최대 지연은 변경될 수 있으나, 스위치 명령 정확성 미만으로 된다.

Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에 개시된 고유한 제어 시스템은 주로 파이프 시임 용접에 주로 사용되고 Stava 의 미국 특허 제6,291,798호에 개시되어 있는 직렬 전극들에 대한 전원을 제어하는데 사용될 수 있다. 이 Stava 의 특허는 2 개의 인접하는 파이프 부재들의 단부 또는 롤드 파이프의 모서리들 사이의 공간에서 연속하는 용접 비드 (bead) 을 위치시키는 용접 경로를 따라 이동가능한 일련의 직렬 전극들에 관한 것이다. 이 고유한 기술에서 사용되는 개개의 AC 파형들이 파형 형성기에 의하여 제어되는 각각의 전류 펄스의 크기를 갖는 적어도 18 kHz 의 주파수에서 발생하는 전류 펄스들에 의해 생성된다. 이 기술은 Blankenship 의 미국 특허 제5,278,390호에서 유래한다. 2 개의 인접하는 직렬 전극들의 AC 전류들에서의 파형들의 형성은 공지되어 있으며 상술한 특허들 뿐만 아니라 Stava 의 미국 특허 제6,207,929호에도 개시되어 있다. 이 Stava 의 특허에서, 인접하는 직렬 전극들에서의 AC 전류의 주파수는 자기 간섭을 방지하도록 조정된다. The Lincoln Electric Company of Cleveland, Ohio 에 의한 이들 특허된 기술 모두가 이들 특허에 개시된 파형 기술에 의하여 생성되는 분리된 AC 파형에 의하여 각각 동작되는 직렬 전극들의 동작에서 진보를 이루었다. 이 특허들은 여기서 참조로 포함된다. 그러나, 이들 특허들은 각각 AC 전류를 사용하여 인접하는 전극들에 의한 직렬 용접에 사용되는 파형 기술의 사용에 관한 본 발명을 개시하지 않는다. 통상의 변압기 기술에서와 같이, 이러한 기술은 용접 퍼들의 역학관계를 제어하는데 어려움을 경험했다. 따라서, 용접 동작 동안에 용융 용접 퍼들의 역학관계 및 물리현상을 제어하도록 특별히 설계된 인접하는 직렬 전극들에 대한 전기 아크 용접 시스템이 요구된다. 이러한 장점들은 자기 간섭을 감소시키기 위하여 단지 주파수를 변경시키는 것에 의하여는 얻어질 수 없다.

본 발명은 Blankenship 의 미국 특허 제5,278,390호에 개시되고, Stava 의 미국 특허 제6,207,929호 및 제6,291,798호, Houston 의 미국 특허 제6,472,634호를 포함하여 여러 특허에 의한 직렬 전극 용접 시스템에 사용되는 파형 기술에서의 향상에 관한 것이다. 이 상당히 발전된 기술들보다 향상된 점은 용접 퍼들이 용접 동작 동안에 정지하는 방식으로, 인접하는 직렬 전극들에 의하여 생성되는 AC 파형을 제어한다는 점이다. 이 목적은 인접하는 직렬 전극들의 AC 전류 사이의 관계를 제어하는 시스템을 사용하여, 동일 극성 및 반대 극성과 같은 동시 발생하는 극성 관계의 시간을 제한하는 것에 의하여 달성되며, 한편으로 침투 및 증착에서의 차이점을 획득하게 된다. 용접 푸울 (pool) 상의 아크력으로 인하여, 2 개의 인접하는 직렬 전극들의 파형들에서 동일 극성 시간 동안에는 용융 금속 용접 푸울이 물리적으로 붕괴되는 한편, 인접하는 직렬 전극들에 대한 파형들의 반대 극성 동안에는 그 용접 푸울이 반발된다는 것이 발견되었다. 인접하는 AC 펄스들이 동시 발생하는 극성 관계로 20 ㎳ 를 초과하는 장시간을 갖는 경우, 용접 푸울에서 용융 금속의 붕괴 또는 반발 행동이 용접 공정에 방해가 된다. 순차적으 로 응고되는 그 결과 얻어지는 용접 비드가 균일하지 않게 된다. 인접하는 전극들에 대하여 AC 전류를 사용하여, 본 발명은 임의의 하나의 특정 극성 관계의 장시간의 동시발생이 없음을 보장하게 된다.

본 발명은 바람직하게는 Lincoln Electric Company of Cleveland, Ohio 에 의하여 제조되고 배포되는 AC/DC Power Wave 용접기를 사용한다. 이 장비는 다중 전극 용접 동작에서의 침투 및 증착 사이의 트레이드-오프의 필요성을 극복한다. 이 목적을 달성하기 위하여, Power Wave 전원은 크기 및 기간을 함께 사용하여, 열 입력 및 용접 금속 인성의 저하를 증가시키고, 아크 폭발 및 용접 퍼들의 불안정성을 초래하는 전자기장을 증가시킬 평균 전류의 증가없이 고 침투 및 고 증착을 가능케한다. 수중 아크 용접에서 수율을 증가시키기 위한 관행은, 아크가 불안정해지는 임계치 바로 아래의 레벨까지 전류를 증가시키는 것이다. 전류의 증가 외에, 생산성에 있어서의 이득도 6 개의 분리된 전극들까지 전극들의 수를 증가시키는 것에 의하여 얻어진다. 지나친 보강없이 요구되는 침투를 달성하기 위하여, 단일 DC 아크가 리드 전극으로 사용된다. 자기적 상호작용으로 인하여, 하나의 DC 아크만이 사용될 수 있다. 이는 부여된 보강 레벨에 대한 침투를 제한한다. 본 발명의 신규한 기술에서는, DC 전극이 요구되는 침투를 달성하는데 더 이상 요구되지 않는다. 예컨대, 제 1 및 제 2 아크들은 저 증착을 갖는 고 침투를 달성하기 위하여 쉬프팅된 AC 파형들이고, 전자기적 상호작용은 2 개의 직렬 전극들에 사용되는 파형들의 위상 관계에 의하여 제어된다. 이 장치는 부여된 용접 동작에 요구되는 서로 다른 유형들의 전원들의 수를 감소시켜 서, 사용자의 설비를 단순화한다. 따라서, 작업장에서 유지 복잡성의 감소가 있게 된다.

본 발명은 여러 전극들이 단일 용접 퍼들에 사용되고, 그 용접 퍼들의 안정성을 달성하기 위하여 전자기적 상호작용을 최소화하는 방식으로 제어되는 용접 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 한단계씩 증분으로 조정되는 파형들을 갖는 무한한 해법을 가지고 조정될 수 있는 The Lincoln Electric Company 에 의하여 판매되는 Power Wave 와 같은 고속 스위칭 인버터를 사용한다. 파형들 및 위상 관계에 대한 조정은 2 개의 인접하는 아크들이 동일 및 반대 극성에 있는 시간을 계산함으로써 달성된다. 고속 인버터 타입의 파형 제어 전원은, 인접하는 AC 전원 전극의 동일 극성의 시간 및 반대 극성의 시간 사이에서 균형을 달성하기 위하여 본 발명에 따라서 그 관계를 변경시킨다. 밸런싱된 시간은, 인접하는 전극들이 약 5.0 ㎳ 보다 더 큰 지속적인 시간동안 동일 또는 반대 극성에 있지 않도록 하는 것이다. 이 장점은 인접하는 AC 파형들이 동일 극성 또는 서로 다른 극성에 있는 시간을 결정하는 것에 의하여 달성된다. 그 후, 파형들은 용접 사이클 동안에, 인접하는 파형들이 반대 극성에 있는 경우에 용접 퍼들을 향하는 아크들을 "푸쉬 (push)"하고, 동일 극성에 있는 경우에 용접 퍼들을 향하는 아크들을 "풀 (pool)" 하도록 하여, 지속적으로 유지되는 시간을 최소화하도록 조정된다. 아크들의 푸쉬 및 풀의 최소화는 파형 기술을 사용하여 용접 공정 동안에 달성된다. 푸쉬 또는 풀 상태가 약 5.0 ㎳ 보다 더 지속되지 않도록 보장하도록 파형들이 조정된다. 본 발명을 달성하기 위하여, 신규의 시스템 및 방법이 개발되 었다.

본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 전극들이 용접 경로를 따라 일치하여 이동함에 따라, 제 1 전원에 의하여 제 1 전극과 공작물 사이의 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크 및 제 2 전원에 의하여 제 2 전극과 공작물 사이의 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 시스템이 제공된다. 제 1 및 제 2 전극들은 단일 용접 동작에 사용되는 전극들 그룹에서 인접하는 AC 구동 전극들 중 임의의 것이 될 수도 있다. 주로, 본 발명은 파이프 용접에 사용되는 수중 아크 용접에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 전원 각각은 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에 개시된 신호에 의하여 제어되는 복수의 파형들 및 파형 형성기 또는 파 발생기에 의하여 제어되는 각각의 전류 펄스의 크기를 갖는 적어도 18 kHz 의 주파수에서 전류 펄스들에 의해 그 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터를 구비한다. 본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 AC 파형들 각각은 약 10 - 20 ㎳ 의 주기와 양 부분 및 음 부분을 갖는다. 제 1 타이밍 회로는 파형들 사이의 반대 극성이 지속적으로 유지되는 아크 푸쉬 시간을 결정하고, 파형 조정 회로는 아크 푸쉬 시간을 약 5.0 ㎳ 미만으로 아크 푸쉬 시간을 제한하는데 사용된다. 이 방식으로, 아크에 대한 푸쉬 시간은 약 5.0 ㎳ 미만으로 된다. 본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 파형들 사이의 동일 극성의 지속적으로 유지되는 아크 풀 시간을 결정하는 제 2 타이밍 회로 및 아크의 풀 타임을 약 5.0 ㎳ 로 제한하는 파형 조정 회로가 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 용접 퍼들을 향하여 확장되는 아크들의 푸쉬 및 풀 시간 모두를 제한하는 시스템을 포함하여, 전기 아크들이 인접하는 전극들로부터 수직 아래 방향으로 확장되어, 서로에 대한 푸쉬 및 풀을 하지 않게 된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 제 1 및 2 전극들이 용접 경로를 따라 일치하여 이동함에 따라, 제 1 전원에 의하여 제 1 전극과 공작물 사이에 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크 및 제 2 전원에 의하여 제 2 전극과 공작물 사이에 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 방법이 제공된다. 이 방법은 상술한 시스템을 사용하는데, 전원들에 사용되는 파형들의 형태를 조정함으로써 인접하는 전극들 사이의 아크들의 푸쉬 시간 및/또는 풀 시간이 약 5.0 ㎳ 미만으로 제한된다.

본 발명을 사용하는 것에 의하여, 용접 퍼들이 제어되어, 인접하는 AC 전극들의 아크 전류가 실질적으로 퍼들을 향하여 수직이 되고, 퍼들은 정지 상태에 있게 된다. 이것이 본 발명의 주요 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 특정 극성 관계가 동시에 발생하는 시간을 용접 시스템이 제한하는, 인접하는 직렬 전극들에서 2 개의 AC 용접 아크들을 생성하는 전기 아크 용접 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인접하는 전극들에 대한 아크들의 전자기적 푸쉬 및/또는 전자기적 풀이 5.0 ㎳ 미만으로 모두 제한되는 방법을 수행하는데 그 용접 시스템이 사용되는 상술한 바와 같은 전기 아크 용접 시스템을 제공하는 것이다. 이 방법을 사용함으로써, 침투 및 증착이 인접하는 AC 구동 전극들에 의하여 가로지르게 되는 용접 퍼들에서의 용융 금속을 흥분시키지 않고 최적화될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같이 퍼들 흥분을 방지하고, 균일한 용접 비드를 획득하기 위하여 용접 퍼들의 역학관계를 제어하는 전기 아크 방법 및/또는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같이 인버터 고속 스위칭 타입 전원으로부터 AC 전류에 의하여 구동되는 인접하는 전극들로부터 수직 아크들을 유지하는 용접 퍼들 제어의 이점을 얻기 위하여, 파형 기술을 사용하는 전기 아크 용접 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

이들 및 다른 목적들 및 장점은 첨부된 도면을 함께 참조하여 이하의 설명으로부터 분명해진다.

이하, 도 1 내지 16 에서 배경 기술 및 도 17 내지 19 에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 도면들을 참조한다. 이는 본 발명을 한정하기 위함이 아니다. 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 시스템이 도 1, 2, 및 16 에 상세히 도시되어 있다. 도 1 에는, 용접 스테이션 (WS) 에서의 아크로서 교류를 생성하는 단일 셀의 형태로 단일 전기 아크 용접 시스템 (S) 이 있다. 이 시스템 또는 셀은 파이프 시임 접합 (pipe seam joint) 또는 다른 용접 동작의 형태로 공작물 (W) 과 전극 (E) 과 직렬인 출력 리드들 (10, 12) 을 갖는 제 1 마스터 용접기 (A) 를 포함한다. 홀 이펙트 전류 트랜스듀서 (14) 는 용접기 (A) 의 전류에 비례하여 라인 (16) 으로 전압을 제공한다. 용접 파라미터와 같이 시간이 보다 덜 중요한 데이터가 원격 중앙 제어 (18) 에서 생성된다. 유사한 방식으로, 용접 스테이션 (WS) 에 부가 AC 전류를 제공하기 위하여, 슬레이브 수반 용접기 (B) 는 리드 (10, 12) 에 병렬로 접속되는 리드 (20, 22) 를 포함한다. 홀 이펙트 전류 트랜스듀서 (24) 는 용접 동작 동안에 용접기 (B) 에서의 전류 레벨을 나타내는 라인 (26) 에서의 전압을 생성한다. 단일한 슬레이브 또는 수반 용접기 (B) 가 도시되지만, 임의의 수의 부가적인 용접기가 마스터 용접기 (A) 와 병렬로 접속되어, 전극 (E) 과 공작물 (W) 을 가로지르는 교류 전류를 생성할 수 있다. AC 전류는 극성 스위칭 네트워크 전단 대신에 용접 스테이션에서 결합된다. 각 용접기는 결합된 마스터 제어기 및 전원 (30) 과 슬레이브 제어기 및 전원 (32) 으로 도시된 제어기 및 인버터 기반의 전원을 포함한다. 제어기 (30, 32) 는 상대적으로 저레벨 로직 네트워크로부터 동기 신호 및 파라미터 데이터를 수신한다. 파라미터 정보 또는 데이터는 전원 특정된 것으로, 각 전원에 전류, 전압 및/또는 배선 공급 속도와 같은 소망하는 파라미터가 제공된다. 저레벨 디지털 네트워크는 파라미터 정보를 제공할 수 있으나, 극성 반전을 위한 AC 전류가 동시에 발생한다. "동시" 라 함은 10 ㎲ 미만, 바람직하게는 1-5 ㎲ 의 범위의 시간차를 나타낸다. 전원 (30) 및 전원 (32) 으로부터의 AC 출력의 정확한 조정을 달성하기 위하여, 스위칭점 및 극성 정보는 타이밍이 보다 덜 정확한 일반 로직 네트워크로부터는 제공될 수 없다. 개개의 AC 전원은 "게이트웨이" 로 불리는 고속, 고 정확성을 갖는 DC 로직 인터페이스에 의하여 조정된다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 전원 (30, 32) 에는 각각 양방향 리드 (42m, 42s) 에 의하여 표시되는 필요한 동작 파라미터가 제공된다. 이 시간에 민감하지 않은 정보는 도 1 에 도시한 디지털 네트워크에 의하여 제공된다. 마스터 전원 (30) 은 그 AC 출력 전류의 제어기 동작을 시간일치시키기 위하여 단방향 라인 (40) 으로 표시되는 동기 신호를 수신한다. 전원 (30) 에 대한 AC 전류의 극성은 라인 (46) 으로 표시되는 바와 같이 출력된다. 마스터 전원 (30) 의 AC 전류에 대한 실제 스위칭 명령이 라인 (44) 으로 출력된다. 스위치 명령은 인버터의 형태인 전원 (S) 에게 전류의 급격한 감소인 "킬 (kill)" 을 명령한다. 선택적으로, 이는 실제로 극성을 반전시키는 스위치 신호이다. 라인 (44) 상의 "스위칭점" 또는 명령은 "킬" 이고, 전류 반전은 Stava 의 미국 특허 제6,111,216호에 개시된 바와 같이 "스위칭점" 을 사용하여 명령한다. 따라서, 타이밍된 스위칭 점들 또는 명령들이 라인 (44) 에 의해 전원 (30) 으로부터 출력된다. 이 스위칭점들 또는 명령들은 낮은 전류 또는 단지 전류 반전점에서 스위치 준비 신호에 의하여 수반되는 전원 "킬" 을 포함할 수도 있다. 스위치 "준비 (ready)" 는, 인버터들이 설정 전류 미만이 될 때까지 실제로 반전되지 않기 때문에, "킬" 개념이 구현되는 경우, 사용된다. 이는 도 16 에 도시되어 있다. 제어기 (30) 의 스위치의 극성은 라인 (46) 상의 로직을 제어한다. 슬레이브 전원 (32) 은 라인 (44b) 상의 스위칭점 또는 명령 로직 및 라인 (46b) 상의 극성 로직을 수신한다. 이 2 개의 로직 신호들은 게이트웨이 (50), 즉 송신 게이트웨이 및 게이트웨이 (52), 즉 수신 게이트웨이로 도시된 고 정확성 로직 인터페이스를 통하여 마스터 전원과 슬레이브 전원 사이에 상호접속된다. 이 게이트웨이들은, 라인 (44b, 46b) 상의 로직이 라인 (44, 46) 상의 로직과 각각 밀접하게 타이밍되도록 하는, 전원들 각각에 대한 네트워크 인터페이스 카드들이다. 실제로, 네트워크 인터페이스 카드들 또는 게이트웨이들 (50, 52) 은 이 로직을 10 ㎲ 이내 까지로, 바람직하게는 1-5 ㎲ 까지로 제어한다. 저 정확성 네트워크는 게이트웨이들 또는 인터페이스 카드들에 의하여 제공되어 도시되는 바와 같이, 라인 (42m, 42s) 을 통하여 중앙 제어 (18) 로부터 데이터에 대한 개개의 전원들을 제어한다. 이 라인들은, 시간에 민감하지 않고 게이트웨이들의 정확성 특성을 사용하지 않는 (중앙 제어 (18) 와 같은) 원격 영역으로부터의 데이터를 갖는다. 스위치 반전을 타이밍하기 위한 고 정확성 데이터는 네트워크 인터페이스 카드들 (50, 52) 을 통하여 상호 접속하는 로직 신호들을 사용한다. 도 1 의 이 시스템은 단일 AC 아크에 대한 단일 셀이지만, 본 발명은 2 개 이상의 AC 아크들이 파이프 용접에서 발견되는 커다란 갭을 채우도록 하는 직렬 전극에 관한 것이다. 따라서, 제 1 전극에 대한 마스터 전원 (30) 은 제 1 전극, 즉 ARC (1) 에 대한 시스템 (S) 의 위상 동작 또는 타이밍을 결정하는 동기 신호를 수신한다. 시스템 (S) 은 출력 (84, 86, 88) 을 동기시키는 것에 의하여 타이밍되는 ARC (2, 3, 4) 를 생성하는 다른 동일한 시스템과 함께 사용된다. 이 개념은 도 5 에 개략적으로 도시되어 있다. 동기 또는 위상 세팅 신호 (82 - 88) 는 직렬 전극들 중 단지 하나의 전극과 함께 도 1 에 도시되어 있다. 중앙 제어 컴퓨터 및/또는 웹 서버 (60) 를 구비하는 정보 네트워크 (N) 는 직렬 동작에서 서로 상이한 전극들을 제어하는 여러 시스템 또는 셀에서의 특정 전원에 관련된 데이터 또는 디지털 정보를 제공한다. 인터넷 정보 (62) 는 로컬 상호접속 라인 (70a, 70b, 70c) 을 갖는 이더넷 네트워크 (70) 의 형태인 LAN 으로 접속된다. 유사한 상호접속 라인들은 직렬 용접 동작의 ARC (1, 2, 3, 4) 를 생성하는 4 개의 셀에서 사용되는 각 전원에 접속된다. 시스템 또는 셀 (S) 에 대한 설명은 다른 전극들에서의 아크들 각각에도 적용된다. AC 전류가 사용되는 경우, 마스터 전원이 사용된다. 일부 경우에, 단지 마스터 전원만이 셀 특정 동기 신호와 함께 사용된다. 더 높은 전류가 요구되는 경우, 시스템들 또는 셀들은 도 1 의 시스템 (S) 과 관련하여 설명되는 마스터 및 슬레이브 전원 결합을 포함한다. 일부 예에서, DC 아크가 발생기 (80) 에 의하여 동기되는 2 개 이상의 AC 아크와 함께 사용된다. 때때로, DC 아크는 2 개 이상의 동기화된 AC 아크에 의하여 수반되는 직렬 전극 용접 동작에서 리딩 전극이다. DC 전원이 동기화될 필요가 없고, 극성 로직 및 스위칭점들 또는 명령들의 정확한 상호접속도 필요하지 않다. 일부 DC 전원공급된 전극들은 양극 및 음극 사이에서 스위칭될 수도 있으나, AC 구동된 전극의 주파수에서는 그렇지 않다. 아크의 구성과 관계없이, 이더넷 또는 LAN (70) 은 직렬 용접 동작에 사용되는 다양한 시스템의 특정 전원으로 설계된 코딩된 방식으로 식별되는 파라미터 정보를 포함한다. 또한, 이 네트워크는 여러 셀들 또는 시스템들에 대한 동기 신호를 사용하는데, 이 시스템들은 시간 관계에서 오프셋될 수 있다. 이 동기 신호는 디코딩되어, 도 1 의 라인 (40) 으로 표시되는 바와 같이 마스터 전원에 의하여 수신된다. 이러한 방식으로, AC 아크들이 시간 베이스로 오프셋된다. 이 동기 신호는 네트워크 인터페이스 카드들 또는 게이트웨이 (50, 52) 를 통한 스위칭점 만큼 정확할 것이 요구되는 것은 아니다. 데이터 네트워크 상의 동기 신호는 가변 펄스 발생기 (80) 의 형태인 네트워크 인터페이스에 의하여 수신된다. 그 발생기는 라인 (84, 86, 88) 에서 오프셋 동기 신호를 생성한다. 이 동기 신호는 직렬 동작에서 분리된 전극들에 대한 개개의 교류 셀의 위상을 지시한다. 동기 신호는 인터페이스 (80) 에 의하여 생성되거나, 네트워크 (70) 를 통하여 발생기에 의하여 실제로 수신될 수 있다. 실제로, 네트워크 (70)는 단지 많은 동기 신호들에 대한 지연 패턴을 생성하도록 발생기 (80) 를 활성화시킨다. 또한, 발생기 (80) 는 그 특징이 직렬 용접 동작에서 소망하는 경우, 동기 펄스의 주파수에 의하여 개개의 셀들의 주파수를 변경시킬 수 있다.

다양한 제어기 및 전원이 도 1 에 도시한 시스템을 구현하는데 사용될 수 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예가 도 2 에 개시되어 있는데, 전원 (PSA) 이 제어기 및 전원 (30) 과 결합되어 있고, 전원 (PSB) 이 제어기 및 전원 (32) 과 결합되어 있다. 이 2 개의 유닛들은 본질적으로 동일한 구조를 가지며, 적당한 경우 동일한 도면 부호로 라벨이 붙여진다. 전원 (PSA) 에 대한 설명은 전원 (PSB) 에 동일하게 적용된다. 인버터 (100) 는 3 개의 위상 라인 전류 (L1, L2, L3) 를 수신하는 입력 정류기 (102) 를 갖는다. 출력 변환기 (110) 는 출력 정류기 (112) 를 통하여 반대 극성 스위치 (Q1, A2) 를 구동하기 위한 태핑된 인덕터 (120) 에 접속된다. 전원 (PSA) 의 제어기 (140a) 와 PSB 의 제어기 (140b) 는, 제어기 (140a) 가 제어기 (140b) 의 타이밍 정보를 출력한다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 스위칭점들 또는 라인 (142, 144) 은, 여기서 참조로 포함하는 Stava 의 미국 특허 제6,111,216호에 보다 상세히 기재되어 있는 바와 같 이, 라인 (142, 144) 상의 로직에 의하여 표시되는 시간에서 극성을 반전시키기 위한 극성 스위치 (Q1, Q2) 의 도전 조건을 제어한다. 제어는 로직 프로세서를 갖는 디지털이고, 따라서 A/D 컨버터 (150) 는 피드백 라인 (16) 또는 라인 (26) 상의 전류 정보를 변환시켜서, 아날로그 오류 증폭기로 도시되는 오류 증폭기 (152) 로부터의 출력 레벨에 대한 디지털 수치를 제어한다. 실제로, 이는 디지털 시스템으로, 제어 구조에서 추가적인 아날로그 신호는 없다. 그러나, 도시한 바와 같이, 증폭기는 컨버터 (150) 로부터의 제 1 입력 (152a) 과 제어기 (140a 또는 140b) 로부터의 제 2 입력 (152b) 을 갖는다. 라인 (152b) 상의 전류 명령 신호는 용접 스테이션 (WS) 에서의 아크를 가로지르는 AC 전류에 요구되는 파의 형태 또는 파형을 포함한다. 이는, 여기서 참조로 포함하는 Blankenship 의 미국 특허 제5,278,390호와 같은 Lincoln Electric 의 여러 특허에서 교시하는 바와 같은 표준안이다. 또한, 참조로 포함하는 Stava 의 미국 특허 제6,207,929호를 참조하도록 한다. 증폭기 (152) 로부터의 출력은 컨버터 (160) 에 의하여 아날로그 전압 신호로 변환되어, 프로세서 소프트웨어에서 타이머 프로그램인, 오실레이터 (164) 에 의하여 제어되는 주파수로 펄스폭 변조기 (162) 를 구동시킨다. 아크들에서의 파형의 형태는 라인 (152b) 에서의 전압 또는 디지털 수치이다. 오실레이터 (164) 의 주파수는 18 kHz 보다 크다. 이 시스템의 전체 구조는 본 발명의 바람직한 실시예에서 디지털화되고, 아날로그 신호로 재변환되는 것은 포함하지 않는다. 이 표시는 도시적인 목적으로 개략적이며, 본 발명을 실시하는데 사용되는 전원의 유형을 한정하고자 함이 아니다. 다른 전원들이 사용될 수 있 다.

도 1 및 2 의 개념을 사용하는 본 발명의 실시예가 도 3 및 4 에 도시되어 있다. 공작물 (200) 은 개개의 전원 (PS1, PS2, PS3) 에 의하여 각각 전원공급되는 직렬 전극 (202, 204, 206) 에 의하여 함께 용접되는 파이프에서의 시임이다. 전원들은 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호에 개시된 기술에 따라서 조정되는 하나 이상의 전원을 포함할 수 있다. 이 도시된 실시예는 리드 전극 (202) 에 대한 DC 아크 및 직렬 전극 (204, 206) 각각에 대한 AC 아크를 포함한다. 직렬 전극들의 생성된 파형들은 AC 전류이며, 상술한 파형 기술에 따라서 파형 형성기 또는 파 발생기에 의하여 생성된 파형들을 포함한다. 전극 (202, 204, 206) 이 용접 경로 (WP) 를 따라서 이동함에 따라, 용융 금속 퍼들 (P) 이 각각 전극 (202, 204, 206) 으로부터의 증착 (212, 214, 216) 에 의하여 수반되는 개방 루트부 (210) 를 갖는 파이프 시임 (200) 에 증착된다. 상술한 바와 같이, 도 15 의 파형에 의하여 설명되고 도시되는 바와 같이 2 개 이상의 AC 구동 전극들은 인접하는 전극의 AC 전류에 관한 본 발명에 의하여 동작될 수 있다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 전원들 각각은 정류기 (222) 로부터의 DC 링크를 수신하는 인버터 (220) 를 포함한다. Lincoln 파형 기술에 따르면, 칩 또는 내부 프로그래밍된 펄스폭 변조기 스테이지 (224) 는 18 kHz 보다 크고, 바람직하게는 20 kHz 보다 큰 주파수에서 오실레이터 (226) 에 의하여 구동된다. 오실레이터 (226) 가 펄스폭 변조기 (224) 를 구동함에 따라, 출력 전류는 라인 (242) 에서의 전압 또는 디지털 수치로 파형 형성기 (240) 으로부터 출력되는 파 형태에 의하여 지시되는 형태를 갖는다. 출력 리드 (217, 218) 는 전극 (202, 204, 206) 과 직렬이다. 비교기 (230) 로 표시된 스테이지에 의하여, 실시간 형태는 홀 이펙트 트랜스듀서 (228) 로부터의 라인 (232) 에서의 실제 아크 전류와 비교되어, 라인 (234) 상의 출력이 AC 파형의 형태를 제어한다. 라인 (234) 상의 디지털 수치 또는 전압은 라인 (224a) 상에서 출력 신호를 결정하여 인버터 (220) 를 제어함으로써, 아크에서의 전류의 파형이 파형 형성기 (240) 로부터 출력되는 그 선택된 프로파일을 따르도록 한다. 이는 상술한 바와 같은 표준 Lincoln 파형 기술이다. 전원 (PS1) 은 리드 전극 (202) 에서 DC 아크를 생성하고, 따라서 이 전원의 파형 형성기 (240) 로부터의 출력은 DC 전류의 크기를 나타내는 정상상태이다. 본 발명은 DC 아크의 형성에 관한 것이 아니다. 그와 반대로, 본 발명은 전극 (204, 206) 과 같은 직렬 전극에 대한 2 개의 인접하는 AC 아크에서의 전류 제어이다. 본 발명에 따르면, 파형 형성기 (240) 는 AC 파형의 원하는 파형 또는 프로파일을 선택하는데 사용되는 입력부 (250) 를 포함한다. 이 형태는 쉬프트 프로그램 (252) 으로 개략적으로 표시되는 내부 프로그래밍에 의하여 실시간으로 쉬프팅될 수 있다. 파형 형성기 (240) 는 라인 (254) 상의 우선순위 신호인 출력을 갖는다. 실제로, 우선순위 신호는 도 7 에 도시한 바와 같이, 로직 비트이다. 로직 1 은 파형 형성기 (240) 에 의하여 발생되는 파형에 대하여 음극을 나타내고, 로직 0 은 양극을 나타낸다. 전원에 제공되는 이 로직 신호 또는 비트 제어기 (220) 는 도 16 에 설명되어 있는 기술에 따라서 판독된다. 인버터는 라인 (254) 상의 로직 비트의 변화에 의하여 초기화되는 특정 "준비" 시간에 양극에서 음극으로 스위칭되거나 그 역으로 스위칭된다. 실제로, 이 비트는 도 1 및 도 5 에 도시한 가변 펄스 발생기 (80) 로부터 수신된다. 도 3 및 4 에 도시한 용접 시스템은 본 발명을 실시하는데 사용되며, 전극 (204, 206) 에서의 AC 아크 전류들의 형태는 본 발명의 유리한 결과를 획득하기 위한 신규의 형태, 즉 아크 용접에 사용되는 변환기 파형과 호환가능한 통상 정지상태의 용융 금속 퍼들 (P) 및/또는 합성된 정현파들을 갖는다. 도 3 및 4 에 도시한 전기 아크 용접 시스템은 파형 형성기 (240) 에 대한 입력부 (250) 에서의 파형을 선택하는 프로그램을 갖는다. 이 방식으로, 본 발명의 고유한 파형은 직렬 전극에 의하여 사용된다. AC 아크를 생성하는 전원들 중 하나가 도 5 에 개략적으로 도시되어 있다. 전원 또는 소스는 도 1 에 도시한 바와 같이 가변 펄스 발생기 (80) 에 의하여 제어된다. 발생기로부터의 신호 (260) 는 제 1 아크에 대한 전원을 제어한다. 이 신호는 라인 (254) 상의 파형 형성기 (240) 에 의하여 출력되는 극성 비트와 함께 파형의 동기를 포함한다. 라인 (260a - 260n) 은 본 발명의 용접 시스템에 의하여 동작되는 소망하는 차후의 직렬 AC 아크를 제어한다. 이 신호의 타이밍은 다른 파형의 시작을 쉬프팅한다. 도 5 는 도 4 와 결합하여 설명되는 연속적인 아크를 제어하는 가변 펄스 발생기 (80) 의 관계만을 나타낸다.

Houston 의 미국 특허 제6,472,634호의 용접 시스템에서, AC 파형은 도 6 에 도시된 바와 같이 생성되는데, 여기서 전극 (204) 에서의 아크 (AC1) 에 대한 파형 형성기는 양 부분 (272) 및 음 부분 (274) 을 갖는 신호 (270) 를 생성한다. 전극 (206) 에서의 제 2 아크 (AC2) 는 양 부분 (282) 및 음 부분 (284) 을 갖는 파형 형성기로부터의 신호 (280) 에 의하여 제어된다. 이 2 개의 신호는 동일하나, 도 6 에 도시한 바와 같이 발생기 (80) 로부터의 신호에 의하여 거리 x 만큼 쉬프팅되어 있다. 아크들 중 하나에서의 파형 기술에 의하여 형성된 전류 펄스 또는 파형들은 도 6 의 하단에 도시된 양 부분 (290) 및 음 부분 (292) 을 갖는 파형이다. 파형 형성기로부터의 로직 비트는 파형이 양 부분으로부터 음 부분으로, 또는 그 역으로 스위칭될 때를 결정한다. (여기서 참조로 포함하는) Stava 의 미국 특허 제6,111,216호의 개시에 따라서, 펄스폭 변조기 (224) 는 통상 점 (291a, 291b) 에서 저 레벨로 쉬프팅된다. 그 후, 전류는, 100 암페어와 같은 고정 레벨에 도달할 때까지 감소한다. 그 결과, 스위칭은 점 (294a, 294b) 에서 극성이 변경된다. 이는 양 부분 (290) 과 음 부분 (292) 사이에서 전류가 천이하는 경우에, 수직 선 또는 형태 (296a, 296b) 를 생성한다. 이는, 유사한 파형이 자기 간섭을 피하기 위하여 쉬프팅되는 Houston 의 특허에 개시된 시스템이다. 파형 부분 (290, 292) 은 아크 (AC1) 및 아크 (AC2) 에서 동일하다. 이는 용융 금속 퍼들을 제어하는 것 및/또는 여기서 사용하지 않는 방식의 정현파 파형 형태를 합성하는 것을 목적으로 아크 (AC1, AC2) 에서 파형을 커스터마이즈 (customize) 하는 것에 관한 본 발명과는 다르다. 도 6 의 개시사항은 파형을 쉬프팅하는 개념을 나타내기 위하여 개시되지만, 인접하는 파형들 각각을 생성하는 본 발명을 개시하지는 않는다. 도 6 에 도시한 용접 시스템으로부터 본 발명으로의 전환은 통상적으로 도 7 에 도시되어 있다. 라인 (254) 상의 로직은 부분 (300) 에서 로직 1 로, 부분 (302) 에서 로직 0 으로 도시되어 있다. 로직 또 는 비트 수의 변화는, 도 16 에 도시한 시스템이 극성을 쉬프팅하는 시간을 신호로 알린다. 이는 점 (294a, 294b) 에서의 도 6 의 하부 그래프로 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 인접하는 AC 아크 각각에 대한 파형 형성기 (240) 는 극성들 중 하나에 대한 제 1 파 형태 (310) 및, 극성들 중 다른 하나의 극성에 대한 제 2 파 형태 (312) 를 갖는다. 파형들 (310, 312) 각각은 라인 (254) 상의 로직과 함께 라인 (234) 상의 로직에 의하여 생성된다. 따라서, 도 7 에 도시한 바와 같이 펄스 (310, 312) 는 양 부분 및 음 부분에 대하여 서로 상이한 펄스들이다. 펄스들 (310, 312) 각각은 도시한 바와 같이 분리되고 구별되는 전류 펄스 (310a, 310b) 에 의하여 생성된다. 극성 사이의 스위칭은 도 6 에 도시한 바와 같이 달성되는데, 여기서 파형 형성기에 의하여 발생된 파형이 파형 (310, 312) 의 일반 형태를 갖도록 표시된다. 양극은 침투를 제어하고 음극은 증착을 제어한다. 본 발명에 따르면, 파형의 양 및 음 펄스는 서로 다르며, 스위칭점은 하나의 아크에서의 AC 파형이 음 부분과 양 부분 모두에서 제어되어, 파형 형성기 (240) 의 출력에 의하여 생성되는 특정 형태를 갖도록, 제어된다. 도 7 에 도시한 전류를 갖는 아크에 인접하는 아크에 대한 파형은, 본 발명의 이점을 획득하기 위하여 상이하게 제어된다. 이는 도 8 에 가장 잘 도시되어 있다. 아크 (AC1) 에서의 파형이 도 8 의 상단부에 도시된다. 이는 전류 펄스 (320a) 에 의해 도시되는 양 부분 (320) 및 펄스 (322a) 에 의해 형성되는 음 부분을 갖는다. 양 부분 (320) 은 최대 크기 a 및 폭 또는 시간 주기 b 를 갖는다. 음 부분 (322) 은 최대 크기 d 및 폭 또는 시간 주기 c 를 갖는다. 이 4 개의 파 라미터가 파형 형성기 (240) 에 의하여 조정된다. 도시된 실시예에서, 아크 (AC2) 는 도 8 의 하단에 도시한 파형을 가지는데, 여기서 양 부분 (330) 이 전류 펄스 (330a) 에 의하여 형성되고, 높이 또는 크기 a' 및 시간 길이 또는 시간 주기 b' 를 갖는다. 음 부분 (332) 은 펄스 (332a) 에 의하여 형성되고, 최대 크기 d' 및 시간 길이 c' 를 갖는다. 이 파라미터들은 파형 형성기 (240) 에 의하여 조정된다. 본 발명에 따르면, 아크 (AC1) 상의 파형 형성기로부터의 파형은 아크 (AC2) 에 대한 파형 형성과 위상이 맞지 않는다. 2 개의 파형들은 (a) 침투 및 증착이 제어되고 (b) 퍼들 (P) 이 특정 극성 관계 (동일 극성 또는 반대 극성) 에 장시간 동안 따르지 않도록 조정되는 파라미터 또는 계수를 갖는다. 파 형태를 조직화하는 이 개념은 도 9 및 10 에 도시하여 설명하는 바와 같은 장시간 극성 관계를 방지한다. 도 9 에서, 전극 (204, 206) 은 임의의 부여된 시간에 인접하는 전류의 파형들에 의하여 결정되는 동일 극성을 갖는다. 이 경우에, 전극 (204) 의 자기 유속 (350) 및 전극 (206) 의 자기 유속 (352) 은 동일 방향이 되고, 전극들 사이의 중앙 지역 (354) 에서 서로를 상쇄한다. 이는 용융 퍼들 (P) 에서 전극들 (204, 206) 로부터 용융 금속부 (360, 362) 가 화살표 c 로 표시된 바와 같이 함께 움직이도록 한다. 아크들은 함께 풀 (pull) 되어, 용접 퍼들 상의 아크력이 금속을 함께 움직이도록 한다. 전극들 (204) 사이의 퍼들 (P) 에서의 용융 금속의 내부 이동 또는 붕괴는, 매우 단시간, 즉 20 ㎳ 미만에 종료되지 않는다면, 궁극적으로 상향 분출 행동을 초래할 것이다. 도 10 에 도시한 바와 같이, 퍼들의 반대 이동은 전극 (204, 206) 이 반대 극성을 가지는 경우 발생한다. 그 후, 자기 유속 (370) 및 자기 유속 (372) 이 전극들 사이의 중앙 부분 (374) 에서 축적 및 증가된다. 전극들 사이의 높은 힘은 퍼들 (P) 의 용융 금속부 (364, 366) 가 서로 후퇴 또는 밀어내게 한다. 이는 화살표 r 로 표시된다. 아크들은 푸쉬 (push) 되어, 용접 퍼들 상의 아크력이 금속을 분리되게 이동시킨다. 퍼들 (P) 에서의 용융 금속의 이러한 외부 방향 힘은 통상 10 ㎳ 보다 작은 실질적인 시간 동안 계속된다면, 용접 비드의 교란을 초래한다. 도 9 및 10 에서 알 수 있듯이, 인접 전극들에서 파형의 극성이 동일 극성 또는 반대 극성인 동안의 시간을 제한하는 것이 바람직하다. 본 발명은 도 6 에 도시한 바와 같은 파형을 이용하여, 동일 극성이든지 반대 극성이든지 간에, 특정 극성 관계의 장시간 동시발생을 방지하는 목적을 달성한다. 이 관계들 모두는 용접 품질에 유해하고, 본 발명을 이용하는 경우, 회피된다. 도 8 에 도시한 바와 같이, 동일 극성 및 반대 극성은 아크 (AC1, AC2) 에서의 파형의 주기보다 매우 짧은 시간에 대하여 유지된다. 서로 다른 형태와 양 영역 및 음 영역의 서로 다른 비율을 갖는 신규의 펄스 개념과 함께 극성 관계의 장시간 동시발생의 방지라는 이 긍정적인 발전은 통상적인 변환기 전원 또는 Lincoln 파형 기술을 통상적으로 사용하여 용접하는 경우에 획득되지 않는 방식으로 퍼들을 제어하고, 침투를 제어하고, 증착을 제어하기 위하여 결합된다.

본 발명의 구현예가 도 11 에 도시되어 있는데, 여기서 파형 형성기 (240) 로부터의 AC 파형의 양 부분 및 음 부분은, 파형의 음 부분에 비하여 양 부분이 상이한 에너지를 갖는 정현파 형태로 합성된다. 합성된 싸인파 또는 파형들의 정 현파 부분은 신규하다. 이는 파형들이 변환기 용접 회로와 호환가능하며, 싸인파 용접의 평가와 호환가능하도록 한다. 도 11 에서, 파형 (370) 은 아크 (AC1) 에 있고, 파형 (372) 은 아크 (AC2) 에 있다. 이 직렬 아크들은 도 11 에 도시된 AC 용접 전류를 사용하는데, 여기서 작은 양 정현파 부분 (370a) 은 아크 (AC1) 에서의 침투를 제어하는 한편, 더 큰 음 부분 (370b) 은 아크 (AC1) 에서의 금속의 증착을 제어한다. 도 7 에서 설명하는 바와 같이, 로직 비트의 변화와 함께 극성들 사이에 스위칭이 있게 된다. 정현 파형 (370) 은 수직선 (370c) 으로 도시하는 바와 같이 100 암페어로부터 0 전류로 수직적으로 하락한다. 또한, 음 부분 (370b) 과 양 부분 (370a) 사이의 천이는 또한, 수직 천이 (370d) 를 초래하는 스위칭점에서 수직 천이를 개시한다. 유사한 방식으로, 아크 (AC2) 의 위상 쉬프팅된 파형 (372) 은 작은 침투부 (372a) 와 큰 음 증착부 (372b) 를 갖는다. 극성들 사이의 천이는 수직선 372c 및 372d 에 의하여 표시된다. 파형 (372) 은 파형 (370) 에 대하여 쉬프팅되어, 퍼들 역학관계가 인접하는 아크 (AC1, AC2) 의 극성들에 의하여 초래되는 퍼들에서의 용융 금속의 과도한 붕괴 또는 반발없이 제어될 수 있도록 한다. 도 11 에 도시한 실시예에서, 사인 파 형태는 동일하고, 주파수는 동일하다. 이들은 특정 극성 관계의 장시간 발생을 방지하기 위하여 단지 쉬프팅되는 것이다.

본 발명의 또 다른 태양이 도 12 에 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서 파형 (380) 은 아크 (AC1) 에 대하여 사용되고, 파형 (382) 은 아크 (AC2) 에 대하여 사용된다. 부분 (380a, 380b, 380c, 380d) 은 정현파로 합성되고, 통상적으로 동일한 크기를 갖는 것으로 도시되어 있다. 이 2 개의 파형들을 90°쉬프팅하는 것에 의하여, 동시발생 극성의 영역들이 영역 (390, 392, 394, 396) 으로 식별된다. 정현파 프로파일을 갖는 그 쉬프팅된 파형들을 사용하는 것에 의하여, 동일 극성 또는 반대 극성은 임의의 시간 길이 동안 유지되지 않는다. 따라서, 용융 금속 퍼들은 흥분 상태가 아닌, 정지 상태로 유지된다. 이러한 장점은, 또한 부여된 파형의 양 극성 부분과 음 극성 부분 사이의 에너지 차라는 개념을 또한 결합하는 본 발명을 이용함으로써 획득된다. 도 12 는 단지 짧은 기간동안 유지된다는 사실 및 동시발생 극성 관계의 정의를 나타내기 위한 본질적인 예시이다. 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예가 도 13 에 도시되는데, 사전 정의된 파형 (380) 은 아크의 톱니파형 (AC2(a)) 으로 도시된 파형 (400) 또는 아크 (AC(b)) 에 대한 파형으로 도시된 맥동 파형 (402) 과 결합된다. 파형 (380) 을 상이한 파형 (402) 의 상이한 파형 (400) 과 결합하는 것은 동시 발생하는 극성 관계 (410, 412, 414 등) 의 매우 작은 영역들 또는 시간들을 생성한다. 도 14 에 도시한 본 발명은 나머지 다른 아크에서 생성되는 AC 파형들과는 전혀 상이한 하나의 아크에서 생성되는 AC 파형을 갖는다. 본 발명에서 사용하는 전혀 상이한 파형의 이러한 동일한 개념은 도 14 에 도시되어 있는데, 파형 (420) 은 AC 펄스 프로파일 파형이고, 파형 (430) 은 파형 (420) 의 파형의 약 1/2 의 주기를 갖는 정현파 프로파일 파형이다. 파형 (420) 은 직선 극성 천이 (420c) 를 갖는 작은 침투 양 부분 (420a) 과 큰 증착 부분 (420b) 을 포함한다. 파형 (430) 은 수직 극성 천이 (420c) 를 갖는 양 부분 (430a) 과 음 부분 (430b) 을 포함한다. 이 2 개의 서로 다른 파형들을 가짐으로써, 합성된 정현파 개념이 하나의 전극에 사용되고, 장시간의 동시발생 극성 관계는 존재하지 않게 된다. 따라서, 퍼들 (P) 에서의 용융된 금속은 아크 (AC1, AC2) 모두에 의하여 용접 동작 동안에 다소 정지상태에 있게 된다.

본 발명의 또 다른 태양이 도 15 에 도시되는데, 파형 (450, 452, 454, 456) 이 4 개의 직렬 아크 (아크 (AC1), 아크 (AC2), 아크 (AC3), 아크 (AC4)) 각각에 대한 전원의 파형 형성기 (240) 에 의하여 발생된다. 인접하는 아크들은 파형들이 대응되고, 음 부분으로부터 양 부분으로 천이되는 경우를 정의하는 동기 신호 (460) 에 의하여 표시되는 바와 같이 정렬된다. 이 동기 신호는, 시작 펄스들이 정렬되는 것을 제외하고는 도 1 에 나타낸 발생기 (80) 에 의하여 생성된다. 본 발명의 이 실시예에서, 먼저 파형 (450) 은 인접하는 파형 (452, 454, 456) 의 양 부분 및 음 부분 모두와 동기되는 양 부분 (450a) 을 갖는다. 예컨대, 양 부분 (450a) 은 파형 (452) 의 양 부분 (452a) 및 음 부분 (454b) 과 동기 및 상관된다. 유사한 방식으로, 파형 (452) 의 양 부분 (452a) 은 파형 (454) 의 양 부분 (454a) 및 음 부분 (454b) 과 동기 및 상관된다. 동일한 관계가 파형 (456) 의 양 부분 (454a) 과 양 부분들 (456a, 456b) 사이에도 존재한다. 음 부분 (450b) 은 정렬된 파형 (452) 의 2 개의 반대 극성 부분과 동기 및 상관된다. 동일한 타이밍 관계가 음 부분 (452b) 과 파형 (454) 사이에 존재한다. 즉, 각각의 인접하는 아크에서, 파형의 하나의 극성 부분은 인접하는 아크의 전체 파형과 상관된다. 이 방식으로, 도 9 및 10 과 연결하여 설명한 바와 같이, 퍼들 (P) 의 붕괴력 및 반발력이 동적으로 제어된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 하나 이상의 양 또는 음 부분들은 도 11 및 12 에서 개시되는 본 발명의 태양과 연결하여 설명한 바와 같이 정현파로 합성될 수 있다.

도 1 및 2 에서 나타낸 바와 같이, 스위치들의 마스터 제어기가 스위칭될 경우, 스위치 명령은 전원 (30) 의 마스터 제어기 (140a) 에 발해진다. 이는 "킬" 신호가 마스터에 의하여 수신되어, 킬 신호와 극성 로직은 단일 전극과 병렬로 접속되는 하나 이상의 슬레이브 전원들의 제어기로 빠르게 송신된다. 표준 AC 전원들이 극성 스위치들과 병렬로 큰 스너버들 (snubbers) 을 갖고 사용되는 경우, 슬레이브 제어기 또는 제어기들은, 마스터 전원이 스위치 명령을 수신한 후 1 - 10 ㎲ 내에 즉시 스위칭된다. 이는 고 정확도 인터페이스 카드 또는 게이트웨이의 장점이 있다. 실제로, 병렬접속된 전원의 전류 반전을 위한 실제의 스위칭은 출력 전류가 소정의 값, 즉 약 100 암페어 미만이 될 때까지 발생하지 않는다. 이는 더 작은 스위치의 사용을 가능케 한다.

단일 AC 아크에 대한 모든 전원들의 스위칭의 구현예는 실제의 스위칭이 모든 전원들이 소정의 저 전류 레벨 미만이 된 후에만 발생할 수 있는 지연된 스위칭 기술을 사용한다. 지연 과정은 디지털 프로세서의 소프트웨어에서 달성되며, 도 16 의 개략적인 설계도로 도시되어 있다. 마스터 전원 (500) 의 제어기가 라인 (502) 으로 표시된 명령 신호를 수신하는 경우, 전원은 스위칭 시퀀스를 개시한다. 그 마스터는 라인 (504) 상에서 로직을 출력하여, 그 마스터의 극성 스위칭에 대응하는 슬레이브들의 스위칭에 대한 소망하는 극성이 제공된다. 명령 된 스위치 시퀀스에서, 마스터 전원 (500) 의 인버터는 턴-오프 또는 턴-다운되어, 전극 (E) 으로의 전류는 홀 이펙트 트랜스듀서 (510) 에 의하여 판독되는 바와 같이 감소된다. 라인 (502) 에서의 스위치 명령은 병렬 접속된 슬레이브 전원 (520, 522) 에 라인 (512) 으로 표시되는 바와 같이 즉각적인 "킬" 신호를 유발하여, 접합부 (530) 에 전류를 공급하며, 이는 홀 이펙트 트랜스듀서 (532, 534) 에 의하여 측정된다. 모든 전원들은 인버터들이 턴-오프 또는 턴-다운되는 스위치 시퀀스에 있게 된다. 소프트웨어 비교기 회로들 (550, 552, 554) 은 그 감소된 전류를 라인 (556) 상의 전압에 의하여 참조되는 소정의 저 전류와 비교한다. 각 전원이 소정의 값 미만으로 감소되는 경우, 신호는 샘플 및 홀드 회로 (570, 572, 574) 의 입력으로 각각 라인 (560, 562, 564) 에서 나타난다. 그 회로들은 전원들 각각으로부터 라인 (580) 에서 스트로브 신호에 의하여 출력된다. 설정 로직이 회로 (570, 572, 574) 에 저장되는 경우, YES 로직은 스트로브 신호의 시점에서 라인들 (READY¹ , READY² , READY³) 에 나타난다. 이 신호는 전원에서 발생되고, 25 ㎲ 의 주기를 갖지만, 다른 고속 스트로브들이 사용될 수 있다. 이 신호들은 도 8 에 점선으로 나타낸 바와 같이 마스터 전원의 제어기 (C) 로 공급된다. AND 게이트 (580) 에 의하여 표시되는 소프트웨어 AND 기능은 모든 전원들이 극성을 스위칭할 준비가 되는 경우 라인 (582) 상에 YES 로직 출력을 갖는다. 이러한 출력 상태는 라인 (504) 에 나타나는 바와 같은 스위칭될 극성들의 소망하는 로직이 제공되는 D 터미널을 갖는 소프트웨어 플립플롭 (600) 의 클록 인 에이블링 터미널 (ECLK) 로 공급된다. 약 1 MHz 에서 동작하는 오실레이터 또는 타이머는 터미널 (CK) 로의 라인 (602) 상의 신호에 의하여 플립플롭으로 클록된다. 이는 라인 (610) 의 이러한 논리를 제공하기 위하여 Q 터미널 (604) 로 라인 (504) 상의 극성 명령 로직을 전달하여, 라인 (612) 상의 동일한 로직이 마스터 전원 (500) 을 스위칭하는 동일한 시점에, 슬레이브들 (520, 522) 을 스위칭하도록 한다. 스위칭 후에, 라인 (504) 상의 극성 로직은, 마스터 전원이 그 스위칭 주파수에 기초하여 그 다음 스위치 명령에 대하여 대기하는 동안, 반대 극성으로 쉬프팅한다. 다른 회로들이 스위칭 시퀀스에서 지연에 영향을 주는데 사용될 수 있지만, 본 방식은 도 16 에서 도시되어 있다.

본 발명은 Houston 의 미국 특허 제6,472,634호 및 Stava 의 미국 특허 제6,291,798호에 개시된 바와 같이 상관되는 단일 전원 또는 다수 전원을 포함하는 전기 아크 전원의 파형 형성기 또는 파형 발생기에 의하여 제어되는 파형에 관한 것이다. 본 발명은 AC 파형에 의하여 전원공급되는 직렬 전극들에 관한 것이다. 2 개의 인접하는 전극들은 전극들 사이의 용융 금속 퍼들의 역학관계를 제어하는 파형들을 가지며, 그리고/또는 표준 변환기 용접 동작을 갖는 직렬 용접 시스템의 동작을 상관시키는 합성된 싸인파를 사용한다. 본 발명은 관행에 따라서 고속 스위칭 인버터를 사용하여 파형 형성기 또는 파형 발생기에 의하여 생성되는 AC 파형들 각각에서 양 및 음 부분의 에너지를 제어하는 구성을 포함한다. 양 부분 및 음 부분에서의 서로 다른 에너지는 특정 전극에 의한 침투량에 대한 증착량의 관계를 제어한다. 이는 용접 퍼들을 통상 정지상태로 유지하는 방식으 로 인접하는 전극들의 동작을 가능케한다. 이 동작은 그 결과 얻어지는 용접 비드 및 용접 동작의 효율성을 증진시킨다. 용접 퍼들을 제어하기 위하여 파형 형성기에 의하여 발생되는 인접하는 파형들은 서로 다른 형태를 가져서, 인접하는 전극들 사이에 소정의 극성 관계가 존재하는 시간의 길이를 제어한다. 즉, 인접하는 전극들의 파형들이 동일 또는 반대 극성을 갖는 시간은, 파형 형성기 또는 파형 발생기를 사용하는 파형 기술에 의하여 발생되는 2 개의 인접하는 AC 파형들 사이의 상이한 관계 및 상이한 파형을 사용함으로써 제한된다. 도 15 에 개시된 바와 같이, 본질적으로 2 의 배수인 인접하는 전극들의 주파수를 가지는 인접 생성된 파형들의 파 형태를 합성한다. 이들 고유한 파형들은 모두 신규하고, 직렬 전극들을 사용하는 전기 아크 용접에서, 특히 파이프라인 부분에서 파이프의 시임 용접에 대하여 이로운 결과를 제공한다.

도 4 에서, 직렬 AC 구동 전극 (AC1, AC2) 에 의하여 수반되는 리딩 DC 전극을 사용하는 시스템 및 방법이 도시되어 있다. 본 발명은 주로 Lincoln Electric Company, Ohio 에 의하여 판매되는 Power Wave 전원에 사용되는 파형 기술에 따른 파형 형성기 또는 파형 발생기에 의하여 생성되는 AC 파형에 의하여 각각 구동되는 복수의 직렬 전극들만을 포함하는 수중 아크 용접 동작에 주로 적용가능하다. 이 전원은 한단계의 증분으로 각 전극의 파형을 변경할 수 있다. 본 발명은 인접하는 전극들의 AC 전류 파형들을 제어하는 것에 관한 것이다. 전극들은 제 1 및 제 2, 제 2 및 제 3, 제 3 및 제 4, 제 4 및 제 5, 제 5 및 제 6 등 일 수도 있다. 인접하는 전극들은 파형 발생기 또는 파 형성기에 의해 생성 되는 AC 전류 파형에 의하여 구동된다. 본 발명은 핵심 전극을 사용하여, 양극과 음극 사이의 천이를 보조한다. 본 발명은 인접하는 직렬 전극들에 대하여 표시하는 파형들을 도시하는 도 17 및 18 에 도시한 바와 같이 특정 AC 펄스 파형과 연결하여 설명된다. 도 17 에서, 커브 또는 파형 (700) 은 양 부분 (702) 및 음 부분 (704) 을 갖는다. 도시 및 설명의 목적으로, 파형 또는 전류 커브 (700) 는 세그먼트 (710, 712, 714, 716) 로 세분화된다. 제 2 전극의 아크에 대한 파형 (720) 은 양 부분 (722) 및 음 부분 (724) 을 갖는다. 4 개의 파형 세그먼트 (730, 732, 734, 736) 는 대응하는 파형 세그먼트 (710, 712, 714, 716) 각각과 함께 정렬된다. 용접 동안에, 2 개의 아크들이 용접 경로를 따라 이동된다. 인접하는 아크들은 세그먼트 (710, 724) 에서 "푸쉬 (push)" 상태에 있다. 이 세그먼트들은, 아크들이 서로로부터 푸쉬되도록 반대 극성을 갖는다. 그 다음 정렬된 세그먼트 영역에서, 세그먼트 (712, 732) 는, 아크들이 서로 풀 (pull) 하도록 동일 극성에 있다. 파형 또는 커브 (700) 에 의하여 표시되는 용접 싸이클 동안에, 아크들은 교대로, 극성 관계의 상태의 각 변경시에 교대로 푸쉬 및 풀된다. 파형들은 10 - 20 ㎳ 의 싸이클 길이를 가지고, 따라서 각 세그먼트는 거의 2.5 - 5.0 ㎳ 의 길이이다. 본 발명에 따르면, 인접하는 전극들의 파형 (700, 720) 은, 푸쉬 및 풀 이벤트가 약 5.0 ㎳ 보다 적게 유지되도록 제어된다. 푸쉬 상태가 보다 장시간 유지되는 경우, 용접 퍼들이 영향을 받아서, 아크들은 용접 공정의 안정성을 변경시키도록 된다. 유사한 방식으로, 풀 상태가 연장되는 시간 동안 유지되는 경우, 인접하는 전극들의 아크들은 서로 풀되어, 퍼 들 역학관계에 영향을 준다. 본 발명은 극성 관계에 의하여 지시되는, 교대의 푸쉬 및 풀 상태를 갖는 인접하는 파형들에 관한 것으로, 그 파형들은, 푸쉬 상태 또는 풀 상태가 유지되거나 지속되는 시간이 약 5.0 ㎳ 보다 적도록 조정된다. 이 방법은 도 17 에 도시되어 있다. 주기가 10 - 20 ㎳ 인 동일한 방법이 도 18 에 도시되어 있다. 제 1 아크의 파형 또는 커브 (740) 는 양 부분 (742) 과 음 부분 (744) 을 갖는다. 도시 및 설명의 목적상, 커브 또는 파형 (740) 은 시간 세그먼트 (750, 752, 754, 756) 로 세분화된다. 파형 (740) 의 형태로 인하여, 제 5 시간 세그먼트 (758) 가 식별된다. 이 마지막 세그먼트는 리딩 세그먼트 (750) 의 복제이다. 인접하는 전극은 양 부분 (762) 와 음 부분 (764) 을 갖는 커브 또는 파형 (760) 으로 도시된 제 2 아크를 갖는다. 파형 (740) 의 세그먼트들과 대응하기 위하여, 파형 (760) 은 세그먼트들 (770, 772, 774, 776) 로 세분화된다. 2 개의 파형은, 양 증착 부분이 표준 용접 기술에 따라서 음 침투 부분과 상관되도록 조정된다. 파형 (740) 을 사용하여 전극에 더 큰 침투를 제공하고, 파형 (760) 을 사용하여 전극에 더 큰 증착을 제공함으로써, 용접 동작이 수행된다. 이것이 행해지는 때에, 아크 푸쉬 또는 아크 풀의 연장되는 기간의 문제점이 있다. 본 발명에 따르면, 도 17 또는 18 에 도시한 파형들은 푸쉬 또는 풀의 지연되는 기간을 회피하도록 생성된다.

도 18 에서, 세그먼트들 (750, 770) 은 반대 극성을 가지고, 따라서, 아크 푸쉬 상태가 존재한다. 세그먼트들 (752, 772) 에 의하여 정의된 파형들의 영역에서, 극성들은 동일하고, 따라서, 아크 풀 상태가 있게 된다. 커브들 각각 은 4 개로 세분화되어, 아크 푸쉬 또는 아크 풀 상태는 도 18 에 도시한 바와 같이 교대된다. 동일한 교대 절차가 도 17 에 도시한 2 개의 인접하는 전극들의 파형들로 도시되어 있다. 그 파형들은 동일한 주기, 동일한 양 또는 음 크기를 가질 필요가 없다. 양 및 음 크기는 아크들에 의하여 증착 및 침투를 제어하도록 조정된다. 본 발명에 따르면, 도 17 및 18 에 도시한 바와 같이 인접하는 전극들의 파형들은, 푸쉬 또는 풀 상태의 지속되거나 그리고/또는 유지되는 시간이 약 5.0 ㎳ 보다 작도록 조정된다. 그 파형들은 도 17 및 18 에 도시한 바와 같이 정현파 또는 펄스 AC 파형들일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 아크 푸쉬 또는 아크 풀 상태의 시간량을 제한하는 것에 관한 것이다.

바람직한 프로그램 또는 방법은 전원의 제어기에 의하여 진행된다. 본 발명을 수행하기 위하여, 도 19 에 도시한 프로그램 또는 방법 (800) 은 제어기의 그 부분이 통상 DSP 또는 마이크로프로세서인 디지털 부분에 의해 수행된다. 바람직하게는, 방법 (800) 은 Power Wave 전원의 제어기에 의하여 수행된다. 도 19 에 도시한 바와 같이, 인접하는 전극들의 파형들의 주기가 블록 (802, 804) 으로 표시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 이 2 개의 블록들은 동일하며, 약 10 - 20 ㎳ 의 동일한 주기를 사용한다. 개개의 아크들의 극성은 임의의 시간에 본 방법에서의 아크 극성들을 판독하는 검출기 (810, 812) 에 의하여 판정된다. 인접하는 아크들의 극성은 검출기 (810, 812) 로부터 비교기 네트워크 (820) 로 통신된다. 극성들이 반대인 경우, 아크 푸쉬 상태가 존재한다. 이것은 라인 (822) 에서 로직 신호를 생성한다. 극성들이 동일한 경우, 로직 신호는 라인 (824) 에서 나타난다. 이 신호는 아크에 대한 풀 상태를 나타낸다. 물론 파형이 0 에 있는 경우, 어떠한 푸쉬 또는 풀 상태도 없게 된다. 라인 (822) 에서 로직 1 을 갖는 푸쉬 상태를 참조하면, 이는 네트워크 (820) 로부터의 YES 신호이다. 시간 카운터 (830) 는 라인 (822) 에서 로직 신호에 의하여 개시되어, 클록 (832) 에 따라서 카운트된다. 모든 예에서 반드시 필요한 것은 아니지만, 리셋 회로 (834) 는 주기의 끝 (804) 에서 카운터 (830) 를 리셋하는 디지털 신호를 라인 (836) 에서 생성한다. 카운터 (830) 의 출력은 결정 장치 또는 네트워크 (840) 로 공급된다. 카운터가 약 5.0 ㎳ 보다 큰 레벨에 도달하는 경우, YES 신호가 라인 (842) 에서 생성된다. 이 YES 신호는 파형 조정 루틴 (850) 을 활성화시켜, 발생기들 (740a, 740b) 에 의하여 생성되는 파 형태를 변경하기 위한 라인 (852, 854) 에서 조정 신호를 생성한다. 이 방식으로, 펄스폭 변조기 (224a, 224b) 는 ARC1, ARC2 에서 AC 파형들을 조정할 목적으로 Power Wave 인버터 전원 (220a, 220b) 를 동작시키도록 조정된다. 이 방식으로 파형 조정이 수행되어, 푸쉬 상태가 약 5.0 ㎳ 보다 크게 지속되지 않도록 보증한다.

유사한 방식으로, 프로그램 또는 방법 (800) 은 인접하는 전극들 사이의 아크들의 풀 상태를 제어한다. 풀 상태인 경우, 인접하는 파형들 사이의 동일한 극성으로 인하여, YES 신호가 라인 (824) 에 나타나서, 풀 타임 카운터 (860) 를 개시한다. 카운터는 클록 (862) 에 의하여 구동된다. 본 발명을 실시하는데 필요하지 않은 특징에 따르면, 리셋 (864) 은 라인 (866) 상의 신호에 의하여 표시되는 디지털 신호를 생성하여, 각 주기의 끝에서 카운터 (860) 를 리셋한다. 결정 장치 (870) 는 풀 상태가 약 5.0 ㎳ 보다 큰 시간 동안 유지 또는 지속되는지 여부를 판정한다. 결정 장치가 라인 (872) 에서 YES 신호를 생성하는 경우, 조정 루틴 (880) 이 활성화되어, 2 개의 파 형태 발생기들 또는 파형 형성기들 (240a, 240b) 로 공급되는 라인 (882, 884) 에서의 신호를 조정하도록 활성화되어, Power Wave 인버터 전원 (220a, 220b) 의 동작을 조정하기 위한 펄스폭 변조기 (224a, 224b) 의 동작을 조정한다. 이것은 아크 (ARC1, ARC2) 를 조정하여, 푸쉬 상태가 약 5.0 ㎳ 보다 큰 시간 동안 지속되지 않도록 보장한다. 푸쉬 상태 및 풀 상태는 반대되는 이벤트이므로, 동시발생 네트워크 (890) 가 프로그램 (800) 에서 사용된다. 이 네트워크는 카운터 (830) 로부터 라인 (892) 에서 인에이블 신호를 포함하고, 카운터로 (860) 부터 라인 (894) 에서 인에이블 신호를 포함한다. 라인 (892, 894) 에서 인버터 게이트들 (896, 898) 은 각각 라인 (892, 894) 상의 로직을 변경한다. 따라서, 타이머 (830) 가 동작하지 않는 경우, 타이머 (860) 가 인에이블된다. 유사한 방식으로, 타이머 (860) 가 동작하지 않는 경우, 타이머 (830) 가 인에이블된다. 따라서, 2 개의 카운터들 (830, 860) 은 동시에 동작되지 않는다. 프로그램 또는 방법 (800) 을 사용하여, 인접하는 AC 구동 전극들 사이의 푸쉬 상태 또는 풀 상태의 지속되는 시간은 Power Wave 용접기의 제어기를 통하여 파 형태 생성기를 조정함으로써 제한된다. 이 파 형태 발생기들은 본 방법 (800) 의 목적을 달성하기 위하여 수동으로 조정될 수 있다. 수동 조정은 용접 퍼들의 역학관계를 관찰함으로써 시각적으로 수행될 수 있다. 그러나, 본 방법 (800) 은 바람직하게는 용접기의 디지털 제어기에서 수행된다. 시간 5.0 ㎳ 가 바람직하지만, 이 값은 임계값이 아니며, 통상적인 크기이다. 이러한 시간 지정을 이용함으로써 당업자는 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명을 사용하는 것에 의하여, 용접 퍼들이 제어되어, 인접하는 AC 전극들의 아크 전류가 실질적으로 퍼들을 향하여 수직이 되고, 퍼들은 정지 상태에 있게 된다. 또한, 특정 극성 관계가 동시에 발생하는 시간을 용접 시스템이 제한하는 인접하는 직렬 전극들에서 2 개의 AC 용접 아크들을 생성하는 전기 아크 용접 시스템이 제공된다.

한편, 용접 시스템이 인접하는 전극들에 대한 아크들의 전자기적 푸쉬 및/또는 전자기적 풀이 5.0 ㎳ 미만으로 모두 제한되는 방법을 수행하도록 시스템이 사용되는 상술한 바와 같은 전기 아크 용접 시스템이 제공된다. 이 방법을 사용함으로써, 침투 및 증착이 인접하는 AC 구동 전극들에 의하여 가로지르게 되는 용접 퍼들에서의 용융 금속을 흥분시키지 않고 최적화될 수 있다.

또한, 인버터 고속 스위칭 타입 전원으로부터 AC 전류에 의하여 구동되는 인접하는 전극들로부터 수직 아크들을 유지하는 용접 퍼들 제어의 이점을 얻기 위하여 파형 기술을 사용하는 전기 아크 용접 시스템 및 방법이 제공된다.

Claims

제 1 전극과 제 2 전극이 용접 경로를 따라 일치하여 이동됨에 따라, 제 1 전원에 의하여 상기 제 1 전극과 공작물 사이에서 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크를 생성하고 제 2 전원에 의하여 상기 제 2 전극과 공작물 사이에서 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 시스템에 있어서,

상기 제 1 전원 및 제 2 전원 각각은,

신호에 의하여 제어되는 상기 파형들의 극성과 파형 형성기에 의하여 제어되는 각 전류 펄스의 크기를 갖는 18 kHz 이상의 주파수로 발생하는 다수의 전류 펄스들에 의해 상기 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터 - 상기 제 1 및 제 2 AC 파형들은 양 부분, 음 부분, 및 10 내지 20 ms 의 주기를 가짐 -;

상기 파형들 사이에 반대 극성을 지속적으로 유지하는 푸쉬 시간 (push time) 을 결정하는 제 1 타이밍 회로; 및

상기 푸쉬 시간을 5.0 ms 미만으로 제한하는 파형 조정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 AC 파형들은 통상적인 정현파인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 파형들 사이에 상기 동일한 극성을 지속적으로 유지하는 풀 시간 (pull time) 을 결정하는 제 2 타이밍 회로; 및

상기 풀 시간을 5.0 ms 미만으로 제한하는 제 2 파형 조정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 파형들 사이에 상기 동일한 극성을 지속적으로 유지하는 풀 시간을 결정하는 제 2 타이밍 회로; 및

상기 풀 시간을 5.0 ms 미만으로 제한하는 제 2 파형 조정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 파형들 중 하나의 파형이 통상적인 구형 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 파형들 모두는 통상적인 구형 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 파형들 중 하나의 파형이 펄스 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 1 전극과 제 2 전극이 용접 경로를 따라 일치하여 이동됨에 따라, 제 1 전원에 의하여 상기 제 1 전극과 공작물 사이에서 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크를 생성하고 제 2 전원에 의하여 상기 제 2 전극과 공작물 사이에서 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 시스템에 있어서,

상기 제 1 전원 및 제 2 전원 각각은,

신호에 의하여 제어되는 상기 파형들의 극성과 파형 형성기에 의하여 제어되는 각 전류 펄스의 크기를 갖는 18 kHz 이상의 주파수로 발생하는 다수의 전류 펄스들에 의해 상기 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터 - 상기 제 1 및 제 2 AC 파형들은 양 부분, 음 부분, 및 10 내지 20 ms 의 주기를 가짐 -;

상기 파형들 사이에 반대 극성을 지속적으로 유지하는 풀 시간을 결정하는 타이밍 회로; 및

상기 풀 시간을 5.0 ms 미만으로 제한하는 파형 조정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 AC 파형들은 통상적인 정현파인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 파형들 중 하나의 파형이 통상적인 구형 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 파형들 모두는 통상적인 구형 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 파형들 중 하나의 파형이 펄스 AC 파형인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제
제 1 전극과 제 2 전극이 용접 경로를 따라 일치하여 이동됨에 따라, 제 1 전원에 의하여 상기 제 1 전극과 공작물 사이에서 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크을 생성하고 제 2 전원에 의하여 상기 제 2 전극과 공작물 사이에서 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

상기 제 1 전원 및 제 2 전원 각각은,

신호에 의하여 제어되는 상기 파형들의 극성과 파형 형성기에 의하여 제어되는 각 전류 펄스의 크기를 갖는 18 kHz 이상의 주파수로 발생하는 다수의 전류 펄스들에 의해 상기 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터 - 상기 제 1 및 제 2 AC 파형은 양 부분, 음 부분, 및 10 내지 20 ms 의 주기를 가짐 - 를 구비하고,

상기 방법은,

(a) 상기 파형들 사이에 반대 극성을 지속적으로 유지하는 푸쉬 시간을 결정하는 단계; 및

(b) 상기 푸쉬 시간이 5.0 ms 미만으로 한정되도록, 상기 파형들을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 전극과 제 2 전극이 용접 경로를 따라 일치하여 이동됨에 따라, 제 1 전원에 의하여 상기 제 1 전극과 공작물 사이에 제 1 전류 파형을 갖는 제 1 AC 용접 아크를 생성하고 제 2 전원에 의하여 상기 제 2 전극과 공작물 사이에 제 2 전류 파형을 갖는 제 2 AC 용접 아크를 생성하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

상기 제 1 전원 및 제 2 전원 각각은,

신호에 의하여 제어되는 상기 파형들의 극성과 파형 형성기에 의하여 제어되는 각 전류 펄스의 크기를 갖는 18 kHz 이상의 주파수로 발생하는 다수의 전류 펄스들에 의해 상기 파형을 생성하는 고속 스위칭 인버터 - 상기 제 1 및 제 2 AC 파형들은 양 부분, 음 부분, 및 10 내지 20 ms 의 주기를 가짐 - 를 구비하고,

상기 방법은,

(a) 상기 파형들 사이에 동일 극성을 지속적으로 유지하는 풀 시간을 결정하는 단계; 및

(b) 상기 풀 시간이 5.0 ms 미만으로 한정되도록, 상기 파형들을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제 19 항 또는 제 29 항에 있어서,

상기 용접 방법은 수중 아크인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 방법.
삭제
제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

상기 시스템은 수중 아크 시스템인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접 시스템.
삭제