TWI270433B - Electric arc welding system - Google Patents

Description

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人本發明係關於電弧焊接的技藝而更特殊的係關於一種結 合電源以操作串聯（tandem)電極的電弧焊接系統。 參考引用 本發明係利用高容量的交換電路電源驅動使用於大的 金屬空乏處的縫隙焊接（seam welding)類型的兩個或多個串 耳外电極的卷孤焊接系統。雖然本發明可以與具有切換開關 以改變輸出極性的任何標準的交流電源一起使用，但是電 源最好係採用在Stava 6，111，216中所提出的切換開關的概 念’其中該電源係一具有兩個大的輸出極性切換開關的反 向器’其電弧電流i在該切換開關反轉該極性之前便已經減 小。因此，‘‘切換點，’係一種複雜的程序，藉此該電源會先 關閉等待電流低於預先選定的值，例如1〇〇安培。一旦達到 100安培的臨界值，電源的輸出切換開關便會反向以便將反 向器（inverter)的直流輸出鏈結的極性反轉。因此，“切換點” 係一傳送給該電源的關閉輸出命令，通常稱‘‘切斷（kill)，，命 令’其後會跟著一切換命令反轉輸出極性。切斷輸出可以 係下降至一低電流準位。這個程序會在每個連續的極性反 轉時重複進行因此該交流電源只會在低電流處反向極性。 依照這種方式，輸出極性控制切換開關的抑制電路 (snubbing circuit)的體積便可以縮小或省略。既然此種切換 開關的概念係定義使用於本發明的切換點的較佳方式，因 此便將Stava 6,111，216以引用的方式併入本文中。串聯電極 的交流電流的概念在此項技藝中係為人所熟知的。1999年6 月12日的先前專利申請序號第09/336,804號中便提出一種 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(/JU)x 297公聲） 1270433 A7 ______B7五、發明説明（2 ) 系統，藉此系統_聯電極可以分別藉由分離的反向器型的 電源提供電源。改變頻率以減小相鄰的串聯電極中交流電 流之間的干擾。當然，該申請案係關於用於驅動一直流供 電電極之後再驅動一交流電極或是驅動兩個或多個交流驅 動電極的單一電源。在各實例中，分離的反向器型電源會 用於各電極中以及，在交流高容量電源中則會採用Stava 6,111，216的切換點概念。藉由一分離的高容量電源分離驅 動各率聯電極的系統係本發明的背景資訊並且在此以引用 的方式併入本文中作為背景。相同的方式，在1999年9月27 曰提出申請的美國專利申請案〇9/4〇6,4〇6中提出了另外一 種電弧焊接系統，其中串聯焊接操作中的各電極係由與單 一電極電孤並聯的兩個或多個獨立電源驅動。該系統包括 一具有兩個或多個精確平衡電源的單一切換開關組其會形 成根據Stava 6，111，216進行操作的極性反轉切換開關網路 的輸入。各電源係由單一的命令信號所驅動並且會共用經 由極性反轉切換開關結合及導入的相同的電流。因為所有 流入電極的電流都會通過單一的切換開關組，所以這種類 型的系統需要大的極性反轉切換開關。該申請案顯示一種 使用於單電極的電源的主從結合並且揭露本發明所指出的 一般的背景資訊。因此，該申請案亦以引用的方式併入本 文中。 發明背景 焊接應用，例如管道焊接，通常需要大電流以及利用幾 個由串聯電極所產生的電弧。這類的焊接系統很容易因為 -6 - :夺紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Λ4規格(21〇χ 297公货) --—— .Λ.ν<Λ

裝， 訂

線

1270433 五、發明説明（3 兩個相鄰的串聯電極之間 所違士 μ不说 磁性作用（magnetic interaction) 所產生的干擾而引起特定 交流驅動串聯電極所造成周。一種用於校正相鄰的 由本發明的受讓人所提的點的系統在1999年6月21曰 號中有提及。在該先前申^案先前專利申請案第細6,刪 有自己的反向電源。可以改十各個父流驅動電極都具 鄰電極之間的磁性干擾。的輸出頻率以防止相 分離的電源。由於特定土統中的各個電極都需要有 定+ m ,、特疋％極的電流需求超出反向電源的額 =二Γ必須設計及製造-種新的電源。因此，這類 聯焊接電極的系統需要高容量或高額定電源供 :極：;Π焊接所需要的大電流。為了降低串聯操作 二=! 流額定電源的需求，受讓人開發-種提 號第_6,4。6號中的系統，其中每個交流 二ΤΠ 或多個反向電源所驅動。這些並聯電 切換開關網路的輸入端結合其輸出電流。因 :或多個並聯的電源。在該系統中，各個電源的操::： 致的並且等量均分該輸出電流。因此，只要藉由單一單元 電Γ更可以提供因為焊接條件改變所產生的電流 *木。*泥平衡系統可以結合幾個小電源然而該些善 源必須在該極性反轉切換開關網路的輸入端以並聯的方： 連接。因此’各電極都需要大的切換開關。所以，這樣二 系統職克服了使㈣管道坪接類型"聯烊接操作 各個電極都需要特殊電源的缺點；但是，其另外的缺點係， 1270433 A7 B7 五、發明説明（4 ) 該$換開關必須足夠大而該輸入，並聯的電源必須能夠藉 由單一的電流命令信號驅動達到精確的匹配。先前的申請 案在各個流向各串聯電極的焊接單元直流電流中使用到= 同步信號的概念。然而，系統仍然需要大的切換開關。這 類系統可操作於相互連接該焊接單元的乙太（ethernet)網路 中。在乙太網路的相互連接中，並無法精確的控制時序。 在所述的系統中，特定的電極的切換時序只需要以時間為 基礎進行移動，而不需要非常精確地指出特定的時間。因 此，當利用一乙太網路或是一網際網路及乙太控制系統 時，所述的需要平衡電流的系統及單一切換開關網路便已 經具有取得在串聯弧焊接操作中所要的高容量電流的方 式。希望能夠透過乙太網路，可以具有一網際網路鏈結或 是不具有一網際網路鏈結，以控制焊接器。由於時序^限 制，該些網路要求使用只利用一般同步技術類型的串聯電 極系統。 本發明 在電弧焊接的高電流系統中的優點係在進行網路栌制 的同時以數個並聯的反向電源驅動一個電極。缺點則^這 樣的系統需要電流精確的平衡以及需要單一的大容量的輸 出切換開關網路。這㈣統可以—網路進行控制；然而， 各個並聯的電源的參數卻不能改變。各個單元彼此只能偏 移（offset)—個同步信號。這類系統並不適合以網際網路及/ 或區域網路控制進行中央控制，因為僅能提供各單元之間 偏移的精密網路並非係一項優點。 -8 f m m ^(cns) ) 1270433 發明説明（ 本發明利用各個電極單交卢❿ 單元本身包含-個或多個電源的概念’其中 切換開關網路。切換開關網路二出二：源具有各自的 這允許了並聯在系統中的單目，〜以驅動電極。 == 吏用。另外，可並聯相對小的電源以產生大電 =給各個在串聯焊接操作中用的幾個電極。為驅動單 的使用對網路利用是有丄，：後的幾個分離控制電源 的’例如乙太網路或網際網路。 根據本發明’在各個系統中較小的電源係並聯連接至一 單一個電極。藉由協調具有高精確介面的各個並聯電源的 切換點，叉流輸出電流便是在該極性切換開關之前不需結 :的並聯氣源的電流總和。利用這種概念，乙太網路，具 $或不具有網際網路鏈結，便可以控制該焊接系統的各個 並聯電源的焊接參數。切換點的時序可以利用新式的介面 精確控制，而各個電源的控制器的焊接參數則可以藉由不 具有精確時間基礎的乙太網路提供。因此，網際網路鏈結 可用以將參數導入該焊接系統的個別的電源控制器以驅動 一單一電極。並不需要編碼各個電源的該些焊接參數的時 間基礎的精確度。在較佳的實現方式中，該切換點是一個 切斷”命令’等待偵測降低至最小臨界值的電流，例如100 士培 ▲各電源都具有一切換命令時，便會切換。在並聯 的電源之間的切換點，無論是暫態性或連績地包含一具有 等待延遲的“切斷，，命令，都可以藉由精確度低於10微秒及 最好疋在U微秒之間的介面卡（interface card)精確地進行 -9 - :本紙張W相悄縣標準㈣s)二 ί規格（2⑴X 297公修） 1270433 A7 B7 五、發明説明（6 ) 協調。這種時序精確度可以協調及匹配該並聯電源中的切 換操作以協調該交流輸出電流。 猎由網際網路或乙太區域網路，各電源的焊接參數的設 f可以在較低精確資訊網路中使用，該並聯的電源的控制 益可以與高精確度的數位介面卡相互連接。因此，個別的 切換，該系統的並聯電源都經過協調。這是運用焊接系統 的網際網路及區域網路控制的一項優點。該資訊網路包括 同步信號用以利用所選定的相位關係啟動幾個連接到串聯 •焊接操作中的幾個電極的弧烊接系統。當系統變換或延遲 以防止不同電極之間的磁性干擾時，每個電極的坪接系統 便都具有個別精確控制的切換點。這便可以利用普通的資 訊網路驅動幾個交流電極。本發明特別適用於並聯的電源 中提供-特定的電極交流電流。切換點可以藉由精確的介 面進行協調而每個並聯電源的焊接參數則可以利用通用的 資訊網路來提供。這種網路亦可操作—不需要本發明中所 使用的相互連接切換點的直流電極。 丄根據本發明’提供了一種在電極及工件部件之間產生一 交，焊接弧的電孤焊接系統。如下面的解釋，冑系，统可利 用单一反向器驅動-個電極。該系統的特徵係，利用兩個 或:個電源驅動單-電極。因此，該系統包括依第— 的第-控制器以便讓該第一電源藉由以與該第一控制二 接收到的特定系統同步信號有—般時序關係的極性 換點產生一切換信號在該電極及工件部件之間產生—六 電流。該第-控制器係操作於回應傳送給該第一控制二 -10 - i紙張尺度適财料(CNS) 〇^(21剛7公货) 1270433 A7 B7 五、發明説明（8 ) 上資訊網路收到相對低時間敏感的資訊。2 5微秒的最大延 遲可改變，但是應低於切換命令的精確度。 根據本發明的另一項觀點，提供了 一種在電極及工件部 件之間產生交流焊接弧的電弧焊接系統。該系統包括一第 一電源藉由在特定的切換時間產生該第一電流的第一切換 控制信號反向極性在該電極及工件部件之間產生一具有第 一焊接參數的第一交流電流。一第二電源藉由在與該第一 電源的特定切換時間協調的切換時間處產生該第二電流的 第二切換控制信號反向極性在該同一個電極及工件部件之 間產生一具有第一焊接參數的第二交流電流。本發明包括 一介於該第一及第二電源之間的時序介面以便根據該第一 切換反向信號產生該第二切換反向信號，其中該切換信號 係在該特定切換時間的約10微秒内而較袪的係低於5微 秒。因此’並聯的個別切換開關的電源可以藉由精確匹配 該切換開關反向時間進行協調。該主控制器具有一個與相 位信號同步的切換命令。該命令信號可以藉由該數位介面 迅速地傳送到該並聯電源的控制器。第二電源隨後對其切 換點進行處理。在一個實例中，這些切換點使得極性反轉。 取好這些切換點僅僅造成反向器被“切斷”因此它們使電 流隨時間常數曲線減小。當兩處電源都減小到低於一特定 數值，並聯的電源切換。 在本發明中，互連的控制器的極性邏輯表明了兩個輸出 電流的極性。這只保證了兩個電源以匹配的極性切換。在 這種方式下，第一電源的控制器通知極性正在反向的第二 -12 - 、本紙張尺度適州中國國家標準(C MS) Λ4规格（210 X 297公楚） 1270433 五、發明説明（9 ) 2源的控制器。雖然極性邏輯用於本發明但並非本發明的 了部分。㈣命令的精確度是藉由資訊網路控㈣控制器 之間數位高速互連介面的關鍵點，例如具用或不具用網際 網路鏈結的乙太網路。 根，本發明的第三觀點，提供—種電料接手統，當第 及第一电極在工件部件之間移動時，該系統在第一焊接 電極及工件部#纟間產±第一交流焊接贩及在第二坪接電 極及同-工件部件之間產生第二交流焊接弧。這是串聯裝 ”焊接操作的定義。本發明還包括一系統，該系統包含 T別至：/兩個電源的第一單元，這兩個電源連接到第一電 孤及在第一同步時間工作，第一同步時間是由帶有第一焊 ，，數：第一同步信號及第一單元的電源之間的使得第一 單元中包源的極性切換相關聯的高精確互連介面所定義 的。？包含帶有至少兩個電源的第二單元，這兩個電源連 J ^ 一電弧及在策二同步時間工作，第二同步時間是由 Τ =第一烊接參數的從第一同步信號偏移的第二同步信號 及第二單元的電源之間的使得第二單元中電源的極性切換 相關I#的同精確互連介面所定義的。低精確的資訊網路， 如連接到區4 '網路的網際網路連接，連接到第一及第二單 兀^包含了含有第一及第二焊接參數的及對第一及第二同 步f號數位化的數位信號。在這種方式下’各個單元並聯 的電源經由高精確介面互連而幾個控制器在對時間不敏感 的資訊網路中的信號作用下工作。 本發月的主要目的係提供一種包含能驅動單一電極的兩 -13 - 1270433 五、發明説明（1〇 個並聯電源的狐焊接單元或系統，其中為使切換點或命令 -致會將兩個電源相互連接，但是藉由—提供非時間感應 參數的外部網路獨立地進行控制。 本：明的另：目的係提供一種弧焊接單元或系統，如上 所界足的，孩單元或系統可用於驅動兩個或多個亭聯安裝 的電極’可利用偏移相位關係來防止或減小電極干擾。 本發明2—步的一個目的係提供一種弧焊接單元或系， 如上所界疋的，孩單元及系統利用一連辛可結合的小型電 源產生單一電極的高容量焊接電源。依照此種方式，當需 要較大的電流時，可以將幾個小電源結合以產生較 # 源供應。 ％ 本發明的另-個目的係提供一種狐焊接單元或系，如上 所界疋的’孩單疋及系統可以藉由與其它電源不同的參數 對ίΓΓ原進行控制。依照此種方式，當其它電源為回應 ^電泥需求而具有更大的範圍時可以將某個電源維持在較 南的準位。 人本發明的另一目的係提供一種弧焊接單元或系統，其包 呂利用父泥電流驅動單一電極的並聯的電源，其中極性反 轉切換開關必須匹配以便可以在該電極提供加總後的* 流。 從下面的說明以及隨附的圖式中便可以更瞭解所 的及優點。 圖式簡單說明 圖1所不的係本發明的較佳具體實施例的方塊圖； -14- 1270433

圖2所不的係兩個並聯電源的接線圖，每個電源都包括 一切換開關輸出其電源係用於實現本發明； •圖3所示的係三個串聯操作的電極示意圖，各個電極係 利=具有圖3Α所示的資訊網路的偏#同步信號的本發明 的綷接系統所驅動以及利用圖3Β所示的一般性電路圖； 圖4所不的係本發明較佳具體實施例的詳細的方塊圖， 用以操作早一中央控制中的兩個分離的焊接系統或單元； 圖5所不的係用於驅動數個如圖5Α所示的串聯電極的本 發明的電路配置圖； 圖6所不的係用於驅動兩個如圖6Α所示的串聯電極的本 發明的電路配置圖； 圖7所示的係利用Stava 6，111,216的切換點概念操作於圖 7 A所不的偏移切換操作中的兩個串聯安裝的電極的示意 圖；以及 ~ 圖8所示的係軟體程式的電路配置圖，一旦處理了協調 後的切換命令並且產生了下一個一致的信號時便可以立即 切換該並聯電源。 較佳的具體實施例 現在參考圖式，圖式中所示的只是對本發明的較佳具體 實施例進行解釋而並非對其加以限制，圖1中有一個單一單 元形式的單一電弧焊接系統s用以在焊接站（weld station)WS產生一旅狀交流電流。此系統或單元包括一具有 與電極E及工件部件w以管道縫隙接合或是其它焊接操作 形式串聯的輸出導線10，12的第一主焊接器A。霍爾效應 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公I) 1270433 A7

電流變換器（Hall effect current transducer)14會在導線i6上產 生與焊接器A的電流成正比的電壓。在遠端中央控制i8 處所產生的3寺間臨界資料，例如焊接參數，比車交少。依照 類似的方式，從跟隨焊接器B包括與導線1〇, 12並聯的導線 20, 22以便將額外的交流電流導入焊接站ws。在焊接操作 中霍爾效應電流變換器24會在導線26上產生一代表焊接器 B的電流準位的電壓。雖然圖中所示的係一單一從或追隨 ’丈于接器B，但是可以任意數量的額外焊接器與主焊接器A並 聯以產生橫跨電極E及工件部件W的交流電流。新穎的特點 係在焊接站將交流電流的結合替代先前的極性切換開關網 路。各個焊接器都包括一控制器及反向電源，圖式中的主 控制器及電源30與從屬控制器及電源32。根據本發明，控 制器30 ’ 32會一較低準位的邏輯網路接收參數資料及同步 資料。參數資訊或資料係電源特有的，藉此各個電源都可 以具有所期望的參數，例如電流，電壓及/或導線饋送速 率。低準位的數位網路可提供參數資訊；然而，本發明的 優點係能夠以切換同時發生的極性反轉的交流電流的方式 並聯數個具有交流輸出電流的控制器及電源單元。“相同，， 時間表示的係低於1〇微秒的時間差異及最好是在1-5微秒 的範圍。為了精確地協調電源30及電源32的交流輸出，不 可以時序不精確的一般邏輯網路提供切換點及極性資訊。 因此，根據本發明，個別的交流電源係藉由高速，高精確 的直流邏輯介面，稱之為‘‘閘道（gateway)”，進行協調的。 如圖1所示，電源30，32係分別具有由雙向導線42m，42s -16 -

装* 订

線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 1270433 A7 B7 五、發明説明（13 ) 所示的必要的操作參數。這一非時間感應的資訊係由圖i 所示的數位網路所提供的稍後將予以說明。主電源會接收 到單向導線4 0所示的同步信號以便提供其交流輸出電流的 控制器操作的時序。電源30的交流電流的極性係如導線46 所示的輸出。主電源30的交流電流的實際切換命令會在導 線44上輸出。該切換命令會告訴反向器式的電源$，‘‘切 斷’使得電流急劇遞減小。另一種情況中，實際上係使用 切換信號以反向極性。導線44上的“切換點，，或命令最好是 “切斷’’而電流反轉命令則會利用Stava 6,111,216中所提出的 ‘‘切換點，，。因此，時間切換點或命令會藉由導線44從屬電 源30輸出。該些切換點或命令包含在電源“切斷，，之後跟隨 一個低電流或是電流反向點處的切換準備信號。當實行“切 斷’’的概念時便會利用到進行切換‘‘準備（ready)，，，因為沒有 一個反向器會在低於設定的電流之前實際地進行反向。控 制器30的切換開關極性會控制導線46上的邏輯。從屬電源 32會接收導線4仆上的切換點或命令邏輯及導線46b上的極 性邏輯。該兩個邏輯信號會經藉由高精確邏輯介面，如圖 所示之閘道50，傳送閘道，及閘道52，接收閘道，相互連 接於主電源及從屬電源之間。該些閘道係各個電源的網路 介面卡因此導線44b，46b上的邏輯的時序分別會接近導線 44，46上的邏輯。實際上，網路介面卡及閘道5〇，52會將 邏輯控制在10微秒内及最好在1-5微秒内。本發明包括一藉 由導線42m，42s控制中央控制18的資料的個別電源的低精 確度網路，如閘道或介面卡。該些導線包含來自非時間感 -17 - .本紙張尺度遴川中网阐家標準(CNS) Λ4規格（2]〇x 297公婧) 1270433 A7

應=不需要閘道的精確度特徵的遠端區域（如中央控制 的·貝料。用以提供該反向的高精確資料μ @ & 人工上CA 隹貝枓的時序係經由網路 二面卡50，。52將邏輯信號相互連接。圖i中的系統係一單— 父流派的單一單元。 本發明主要適用於串聯電極’其中會產生兩個或多個交 流旅以填充管道焊接的大裂縫。因此，主電源騎接收— 同步信號’其會決定單一電極，也就是ARC卜的系統8的 時序或相位操作。 系統S與其它相同的系統一起產生ARCs 2，3，及4。見圖 5及6所示的示意圖。同步或相位設定信號與串聯電極中的 一個示於圖丨中。在串聯工作中控制不同電極的幾個系統或 單元裏，包含中央控制電腦及/或網路服務6〇的資訊網路n 提供關於特定電源的數位資訊或資料。網際網路資訊進入 區域網路，其形式可以是具有本地連接線7〇a，7〇b，7以的 乙太網路70。類似的互連導線連接到產生串聯焊接操作的 ARCs 1，2 , 3及4的四個單元中所用的各個電源。系統或單 元S的描述適用於其它電極的各個電弧。如果是交流電 流，則用主電源。在某些情況下，只使用一個帶有單元特 定同步信號的主電源。單電弧焊接裝置不需要同步信號。 如果要求更高的電流’則系統或單元應包含按圖丨中的系統 S所描述的結合的主電源及從屬電源。在某些情況下，用 直流電弧更好，如在串聯電極焊接操作中的引導電極。直 流電源不必同步，也不需要極性邏輯及切換點或命令的精 確互連。一些直流供電的電極可在正負極性之間切換，但 -18- ;.卜..本紙悵避川中阕國家標準(CNS)八4規格(210 ^ 1270433 A7 — _____B7 五^發明説明（15 )' ---- 不能在交流電流驅動的電極的頻率處切換。不考慮電弧合 成分，乙太網路或區域網路7〇包含為串聯坪接操^】 的各種系統的特殊電源指定形式編碼而標識的參數資訊 這個網路也在單元或系統中採用同步信號。這些同步信 被圖1中導線40所指出的主電源解碼及接收。在此方式下’， X流弧以時間基礎偏移。這些同步信號不必與經由網路介 面卡或閘迢50 , 52的切換點一樣精確。網路介面即可變脈 衝產生器80接收資料網路上的同步信號。產生器在導線 84，86及88上產生偏移的同步信號。這些同步信號決定了 串聯操作中分立電極的分離交流電流單元的相位。同步信 號可由介面80產生或實際上由產生器透過網路7〇接收。實 際上，網路70僅會啟動產生器80以產生許多同步信號的延 遲圖樣。同樣地，如果在該串聯焊接操作中需要該特徵的 話，產生器80可以透過同步脈衝的頻率改變個別單元的頻 :亨;〇 圖1中所述的係可實現本發明的各種控制器及電源；然 而，本發明的較佳實現方式則係如圖2中所述，其中電源 PSA及控制器30及電源PSB會與電源32結合。該兩個單元在 結構上基本上是相同的並且在適當的時候可以相同的數字 才求示。對電源PS A的描述同樣適用於電源psB。反向器1 〇〇 有一輸入整流器（rectifier)102以接收三相電流LI，L2，及 L3。輸出變壓器11〇會透過輸出整流器ι12連接到指定的電 感120以驅動極性相反的切換開關qi，q2。電源Psa的控制 器140a及PSB的控制器140b是一樣的，不同的是控制器i40a -19 · :本.紙張尺度通用中國國家標準(CMS) Λ4規格（210 X 297公釐） 1270433 A7 B7 16 五、發明説明（ 輸出同步資訊給控制器140b。切換點或莘線142，144會控 制極性切換開關Ql，Q2的導通狀態用以在線路M2，144上 的邏輯所指定時間反向極性，在以引用的方式併入本文中 的Stava 6,111，2 16中有更詳細解釋。用邏輯處理器進行的控 制是數位化的；因此，為了誤差放大器152如類比誤差放大 器的輸出準位，數/模反向器150把反饋線16或26上的電流 資訊反向成控制數值^實際上，這是一數位系統及在控制 體系中不再有類比信號。然而，作為例子，放大器的第一 輸入端152a接到反向器15〇及第二輸入端152b接到控制器 140a或140b ° 152b上的電流命令信號包括交流電流流過焊 接站WS處的電弧所需要的波形。放大器152的輸出由反向 器160反向為類比電壓信號以在振盪器164控制的頻率處驅 動脈寬調製器（pulse width modulator)162，振盪器在處理器 軟體中是一時序程式。該頻率大於18 KHz。系統的整個結 構在本發明的較佳實例中是數位化的及不包括再恢復到類 比仏號。以上的簡圖是以說明為目的的而不是對本發明實 際應用中的電源類型加以限制。其它的電源也可以採用。 本發明的貫現方式是藉由以交流電流在個別的電極產 生焊接弧以驅動串聯焊接程序中的分離電極以達成的。圖 3 , 3A，及3B中給出了這種串聯裝置的結構，其中工件部 件W是由板·，2()2的邊緣間隔而形成縱向的缝隙取構 成。電極210 ’ 212及214被交流弧熔化分別沈積出 (一bead)210a’ 212a&214a。各焊接狐卜⑴有著與從圖^所 不的網路N收到的資訊不同的相位關係。圖3a中示出特定 -20 - 1270433 A7 B7 17 五、發明説明（ 的數U同步仏號220 ’ 222及224偏移距離X及γ ,及頻率分別 為X y及z。這些頻率可以相同也可不同。從中央控制 經過網路62到相位產生器8〇，這些電極或單元的特定同步 信號傳送到；F同單元，見圖丨。82，84及崎上傳送各同步 脈衝以控制各個焊接單元的電極21〇，212及214的同步及/ 或頻率。實際上’引導電極可用直流電孤，這就不須同步 控制。還有，同步信號220, 222及224可以是同相的。各同 步信號設置圖1中所示烊接系統或單元的同步。 圖4所示的是本發明使用於兩個單元sf，s"或由電極& 及工件部件Wl及電極E2及工件部件％形成的兩個電孤時 的-般性配置。實際上，兩個工件部件是一樣的及只有電 極是分開的；然而’在烊接過程中它們確實決定了兩個分 互電弧。要使本發明用於圖4所示的兩個電孤，網路則庳 包括中央控制3〇2來載入由介面方塊304表明的電源特有; 數。该些參數會如方塊3G6所示儲存當需要時可以利用網路 30㈣問⑽errogation)。網路飼服器係透過網際網路31〇連接 到區域網路312,烊接參數則會透過直線32g_326所示的相 互連接從區域網路載入單獨控制器及電源组合Μ,，I， m2，及s2。依照類似的方式，個別系統s,，s"的同步信號 網路312中並且可以如直線330所示與脈衝產生器 或時脈34〇通信。產生器的輸出表示為同步資料線332,334 =分別控制的延遲或同步。這表明圖情示的雙 個：派。#間關係。單元S’包括與從屬 “、…、王電源Ml。類似的，系統s，，包括與從屬電源 21 - 》本紙張卩㈣家標率((〕NS) Λ4规格（2丨G X 297公资] 1270433 A7 _______________ B7 _ 五、發明説明（18 ) S2的輸出並聯的主電源M2。網路介面卡342，344從主電源 專遞同步給從屬電源及指出極性邏輯，如圖1所描述的一 樣。在此方式下’串聯中所用的兩個分立電極分別由網路 接入的參數及同步信號所驅動，這裏的網路可包含網際網 路連接。同步模組控制的實現是位於主控制板内的。介面 卡s ’ s ’’把主控制及從控制之間的信號轉化及隔離。 本發明可以擴展包括任何數量的電極。圖5及5 A中示出 了二個電極350，352及354。以前所描述的網路360和兩個 額外系統370 ’ 372—起與圖1中所示的係統s通信。網路360 會控制傳送至及經過圖1中所示的閘道5〇及52以及系統 370，372的類似的閘道380及382的邏輯。本發明的這個具 體實施例說明了兩個電源PS A及PSB提供經過電極356的同 步及時序交流電流。電極350經由閘道380與網路360連接因 此電源PSC只用一個單主電源為電極352產生交流電流。電 極354係由電源PSD驅動其係不需要輸出極性切換開關並 且藉由網路360透過閘道382驅動的直流電源。其它的配置 是用來構造不同串聯電極過程的體系結構。例如，圖6及6A 的線路圖中示出了兩個電極400，402的結構。四個分離的 電源PSA「PSBr PSC^PSD!會並聯連接以產生通過電極 402的交流電流。電源PSE是不用輸出極性切換的直流電 源。所有的電源分別接有各自的閘道或網路介面卡41 〇 , 412，414，416及418。各個閘道接收各自電源的參數。閘 道410-416互連以在前四個電源中實現同步及極性的切換 及精確關聯。雖然閘道414’ 416表示為與閘道412串聯驅 -22 - 鴻阈家標準(CNS) A4規格(210 X 297公货7 1270433 A7 — _ B7 五、發明説明（19 ) 動’但貫際上’它們是直接從閘道410的輸出以並聯的方式 驅動。這防止了各個閘道中同步誤差的堆積。 主電源及從屬電源的切換點其實是切換開關序列，其中 反向器先關閉及切換開關在電源達到低電流之後切換以改 ’交極性。當反向器關閉時，電流還原。然後引起極性反轉。 這個原理參見Stava 6，111，216。圖7及7A中所示的是這一獲 得專利的切換開關技術，其中具有交流電流的兩個電極 420，422的曲線示意圖如圖中曲線424及426。曲線424中， 電源在點430處關閉。電流衰減到低電流準位432這一時刻 反向為負極性。負電流準位保持到期望的參數到來。接著 電源在點434處關閉及負電流脈衝衰減到切換點436此時切 換開關切換到正極性。對於一個主電源及一個或多個從屬 電源而言，有必要使關中斷點430，434，以及切換點或時 刻432, 436—致。簡單的說，極性反轉序列是指“切換開關 時刻。曲線426偏移了一段距離e及由一個或多個電源串聯 形成。這一曲線具有電源關中斷點44〇及444。切換點442， 446與電流反向切換點432, 436一致。即使圖7八中闡述的技 術疋杈佳的，本發明中也採用在切換點處反轉直流電流。 在此例中，切換開關必須更大及需要一個緩衝網路或更大 的緩衝網路與切換開關並聯。 當主控制器要切換時，一個切換命令發到主控制器。這 使得主控制器收到一 “關閉，，信號因此關閉信號及極性邏輯 迅速傳送到與單一電極並聯的一個或多個從屬電源的控制 器上。如果標準交流電源與並聯在極性切換開關上的大緩 -23 - 本紙張义度適用中國國家標準(CMS) Λ/丨規格〇x ‘297公續：） 1270433 A7 B7 五、發明説明（2Q ) 衝器一起使用，則從屬控制器或控制器立即在主電源收到 切換命令後的1 -10微秒内切換。這是高精確介面卡或閘道 的優點。實際上，並聯電源的電流反轉的真正切換直到輸 出電流低於一特定值，如，大約100安培才發生。這就可用 較小的切換開關。 利用延遲的切換技術的本發明的實現方式只需要在所 有的電源都低於特定的低電流準位之後才真正的切換。該 延遲程序係在該數位處理器的軟體中完成並且透過圖8的 線路圖說明。當主電源500的控制器收到502線上所代表的 命令信號時，電源開始切換開關序列。主控制器在504線上 輸出一邏輯以給出期望的極性，使得從屬控制器的切換開 關與主控制器的切換開關一致。在命令切換開關序列中， 主電源500的反向器關閉或使得到電極E的電流減低到霍爾 效應變換器5 10所讀到的值。直線502上的切換命令會產生 一如直線5 12所示的立即的“切斷”信號傳送到並聯的從屬 電源520，522的控制器中，以提供如霍爾效應變換器532， 534所量測的電流給接合點530。所有的電源是處於與反向 器一同關閉或下降的切換開關序列狀態。軟體比較器電路 550，5 52，554把降低的電流與線556上電壓所帶的特定低 電流相比較。當各個電源低於特定值時，線560，562及564 上 生一信號分別進入採樣（sample)及保持（hold)電路 570，572及574的輸入端。電路由各個電源發出的線580上 的選通（strobe)信號選通輸出。當一設定的邏輯儲存在電路 570，572及574中時，選通信號到來的時線READY1， -24 - V: 5本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（2[0 x 297公货） 訂

線 1270433 A7 B7 五、發明説明（21 ) READY2，及READY3上產生YES邏輯。這一信號在電源中產 生及周期為25微秒；然而，其它高速選通也可利用。該信 號送入主電源的控制器C，見圖8中的虛線框。當所有電源 準備反向極性時，及閘580表示的軟體加運算在線582上產 生一 YES邏輯。其輸出送入軟體觸發器（flip flop)600的時脈 使能端（clock enable terminal)ECLK，觸發器 600的 D端接 504 線，其信號為切換所期望的極性邏輯。振堡：器（oscillator) 或計時器係藉由傳送至端點CK的直線602操作於約1 MHz 的時脈正反器。這會將直線504上的極性命令邏輯傳送到Q 端點604以便在直線610上產生邏輯以便在與直線612上相 同的邏輯切換主電源500的同一時間切換從屬電源520， 522。切換完成後，直線504上的極性邏輯會變成相反的極 性而主電源會根據該切換頻率等待下一個切換命令。可以 使用其它的電路產生該切換序列中的延遲；然而，圖8中的 說明只是目前的技術。 所提供的介面時序低於10微秒。這個值實質上比乙太網 路值精確得多。因此，即使高達約100微秒仍然具有優點。 但是，當READY選通為25微秒時，低於10微秒的精確度對 協調的切換開關會更有幫助。在切換命令產生之前各個電 源便已經準備切換極性。其中一個電源可以在準備電流之 前降低並且在另一個電源降低至準備電流時恢復。關鍵是 在低電流精確的控制及切換。另外，該電源可以係具有由 精確介面提供的反向極性斷路切換開關的正狀態的背對背 的反向極性斷路器（chopper)。背對背的交流斷路器電源可 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2丨297公釐）

裝 訂

線 1270433 A7 B7 五、發明説明（22 ) 參見2000年5月22曰所提出的先前的美國專利申請案序號 第09/575,264號並且以引用的方式併入本文中。 -26 - 本紙張尺度適用中消阁家標苹(CNS) Λ4規格（2U) X 297公釐）

Claims (1)

1270433 應之每一個包括一高速切換轉換器，產生由數個以頻率 至少為1 8千赫茲出現之電流脈衝之焊接電流，而每一 焊接電流之大小係由一波形成形器所控制，且該等焊接 電流之極性係由一切換信號所控制，該第一焊接電流是 自該第二焊接電流偏移一控制之時間長度。 113.如申請專利範圍第112項之電弧焊接系統，其中該第一 及第二焊接電流大體上相同。 -19- 77331-950929.doc

6150號專利申請案 書替換頁(92年11月） 發明説明（ A7 B7 第一電源特有參數信號組的第一焊接參數下。系統至少有 -：從屬控制器用以操作該從屬電源藉由反轉在切換點處 的交流電流極性在同-電極及工作部件之間產生—交流電 流。從屬控制器在第二焊接參數處工作作為第二電源特有 參數信號到從屬控制器的回應。連接到第一控制器及第二 或從屬控制器的資訊網路包含兩個控制器及系統特定同步 信號的數位化的第-及第二電源特有參數信號。因此，控 制器收到資訊網路傳來的參數信號及同步信號。本發明包 2 -連接該第-控制器及該從屬控制器的數位介面藉由該 弟-或主控制器的切換信號控制該第二或從屬電源的切換 點。實際上，第一控制器在切換點處開始電流反向。這一 事件以高精確傳送給從屬控制器以開始其電流反向過程。 當各偵測器或控制器發現有焊接電流低於一特定數值時，產 生一 “準備信號’，。“準備”信號從所有並聯電源產生之後，所 有的電源反向極性。-收到選通⑽。be)或每25微秒的查看 命令就出現上述情況。料，切才奐開關是—致的及其延^低 於25微秒。因此，兩個控制器已將控制交流電流的切換點 的資料連接到單一電極上。相同的控制器收到參數資訊及來 自於實際上包含網際網路及乙太網路或本地局域乙太網路 的資訊網路的同步信號。依照本發明，數位介面的時序精 度小於約10微秒’最好，一般在1-5微秒内。這樣，在不 到5微秒内對驅動單一電極的兩個控制器的切換點發出今 令。於是’切換開關實際上在25微秒内發生。同時:從^ 串聯烊接操作中也連接到驅動交流電流到單電極的控制器 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公着) 裝 η 線 12704¾¾ 106150號專利申請案 中文說明書替換頁(92年11月） A7 B7 五、發明説明（ 23 獲)正替换 元件符號對照表 1,2, 3 悍接?瓜 10, 12 輸出導線 14, 24 霍爾效應電流變換器 16, 26 導線 18 遠端中央控制 20, 22 導線 30 主控制器及電源 32 從屬控制器及電源 40 單向導線 42m，42s 雙向導線 44, 46, 46b 導線 50,52 閘道 60, 310 網路服務 62 網際網路 70 乙太網路 70a，b，c 本地連接線 80 可變脈衝產生器 82-88 導線 100 反向器 102 輸入整流器 110 輸出變壓器 112 輸出整流器 120 有分接頭之電感 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格（210 X 297公釐） Ι270|·!^106150號專利申請案 中文說明書替換頁(92年11月） Α7 Β7 五\羞脏説班乂1十 月 修 _正·:^ 140a，b 控制器 142, 144 切換點或導線 150 類比/數位變換器 152 放大器 152a 第一輸入端 152b 第二輸入端 160 變換器 162 脈寬調製器 164 振盪器 200, 202 板 204 縱向缝隙 210, 212, 214 電極 210a，212a，214a 焊珠 220-224 同步信號 300, 312, 360 網路 302 中央控制 304 介面方塊 306 方塊 320-326, 330 直線 332, 334 同步資料線 340 脈衝產生器或時脈 一 342, 344 網路介面卡 350-356 電極 370, 372 系統 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格（21〇x 297公釐） A7 B7 I270|^j106150號專利申請案 中文說明書替換頁(92年11月） ^f^\\月^°日修(¾)正替换頁j 380, 382 閘道 400, 402 電極 410-418 網路介面卡 420,422 電極 424, 426 曲線 430, 434, 440, 444 中斷點 432, 436 切換點 442, 446 切換點 500 主電源 502,504,512,556 直線 510, 532, 534 霍爾效應變換器 520, 522 從屬電源 530 接合點 550, 552, 554 軟體比較器電路 560, 562, 564, 582 線 570, 572, 574 保持電路 580 ’，及丨，閘 600 軟體觸發器 602,610,612 直線 604 Q端點 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） Ι27ψ·=申請案 τ又甲叫專利靶園替換本(95年9月） 月1日修(更)正本 t"^·—^〜一一-〜一—一—_ .............11 1 · 一種在一電極及一工件部件之間產生一交流焊接弧的 電弧焊接系統，該系統包括一第一電源的第一控制器以 使得該第一電源藉由與傳送給該第一控制器的一特定 系統特有的同步信號有一般時序關係的極性反轉切換 點產生一切換信號，用以在該電極及工件部件之間產生 一父泥電流，該第一控制器是操作於回應傳送給該第一 控制器之第一電源特有參數信號的第一焊接參數下，至 少具有一操作從屬電源的從屬控制器用以在該電極及 工件邯件义間藉由反向在切換點處的該交流電流的極 性以產生一交流電流，該從屬控制器是操作於回應傳送 給該從屬控制器之第二電源特有參數信號的第二焊接 參數下，一資訊網路連接該第一控制器及該從屬控制器 並且包含該第一控制器及該從屬控制器的數位第一及 第二電源特有參數信號及該特定系統特有的同步俨 號，以及一數位介面將該第一控制器連接到該從屬控制 器以便藉由該第一控制器的切換信號控制該第二電源 的該切換點。 2. 3. 如申請專利範圍第1項之電狐烊接系統，其中該電源切 換開關的極性在該切換信號之後便會一致。 如申請專利範圍第1或2項之兩邮吟技$ 廿丄 , %故焊接系統，其中該資 訊網路包括一網際網路鏈結及 網路。 一與該鏈結通信的 乙太 如申請專利範圍第1或2項之+ M w ^ 貝 < 電派焊接系統，其中該 訊網路包含一來自前面所提兮 |奴邊罘一特定信號時間中 77331-950929.doc 1270433 二特足系統特有的同步信號偏移及至少一個第三電源 特有參數信號。 5. 6. 7. 8· 9· 10. 、U $ 圍第1或2項之電旅焊接系統，其中該數 4面的時序有約小於1〇微秒精確度。 々專則。園第5项之電旅焊接系統，其中該精確度 的範圍大約是1 _ 5微秒。 如申叫專利範園第！或2項之電弧焊接系統，包括〆軟 把％路其只會在各個電源已經產生一“準備好，，信號之 後才切換該極性。 如申凊專利範圍第i或2項之電旅焊接系統，其中該交 流電源包括反向器。 如申請專利範圍第2項之電料I手統，其中該交 ilb 源包括背對背的斷路器。 一種在一電極及一工件部件之間產生一交流焊接弧的 電弧焊接系統，該系統包括一第一電源藉由在特定的切 換時間以產生一第一切換控制信號反向該第一電流極 性的方式，在該電極及工件部件之間產生一具有第一焊 接參數的第一交流電流，一第二電源藉由在接近該特定 切換時間的切換時間處以產生一第二切換控制信號反 向該第二電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產 生一具有第二焊接參數的第二交流電流，以及一介於該 第一及第二電源之間的時序介面以便根據該第一信號 產生該第二信號，其中該第二電源的該切換時間是在該 特定切換時間的約5微秒内。 77331-950929.doc -2 - 1270433 11·如申請專利範圍第10項之電派焊接系統，其中該第一及 第二焊接參數是經由一時序精確度約高於丨微秒的一資 訊網路導入該第一及第二電源中。 12.如申請專利範圍第η項之電派焊接系統，其中該第一及 弟一焊接參數包括該電源的輸出電流。 13·如申請專利範圍第1〇、11或12項中任一項之電弧焊接 系統，其中該第一電源的輸出電流通常是一固定值。 14. 如申請專利範圍第^或12項之電弧焊接系統，其中該 資訊網路包括一網際網路連接及與該連接通信的一乙 太網路。 15. 如申請專利範圍第1〇、u或12項之電弧焊接系統，包 括一軟體電路其只會在各個電源已經產生一 “準備 好”信號之後才切換該極性。 16·種在一第一烊接電極及一工件部件之間產生一第一 叉流=接弧及在一第二焊接電極及一工件部件之間產 生一第二交流焊接弧的電弧焊接系統，該第一及第二電 極會沿著該工作部件移動，該系統包括一具有至少兩個 連接=該第一弧並且利用第一焊接參數操作於由第一 同=號所決定的第_同步時間的電源，以及具有一介 f孩罘一單元中該電源之間對該第一單元中該電源的 f陡切換進行關聯的—高精確度相互連接介面，一第二 :兀具有至少兩個連接至該第二電弧之電源，並且由該 弟同步仏號利用第二焊接參數及一高精確度相互連 要面’於第：同步信號偏移所決定的第：同步時間下 77331-950929.doc -3 - 1270433 操作；具有一介於該第二單元的該電源之間對該第二單 疋的該電源極性切換進行關聯的高精確度相互連接介 面以及具有一連接到該第一及第二單元並且含有包栝 該第一及第二焊接參數及數位化第一及第二&步=號 的數位信號的低精確度相互連接介面的第二單元。 17.如申請專利範圍第16項之電弧焊接系統，其中該資訊綢 路包括一網際網路鏈結及一與該鏈結通信的 1 Q » U 又網路。 •口申^專利範圍第16或π項之電弧焊接系统，其中该 第一及第二參數是從由電流、電壓及線路傳輪迷度所= 成的群組中所選擇出來的。 又 19.如申請專利範圍第16或17項之電弧焊接系統，包括一 軟體電路其只會在各個電源已經產生一 “準備= 之後才切換該極性。 5 Μ· 極及一工件部件之間產生一交流焊接篆的 电弧绛接系統，該系統包括一第一電源藉由在特定的切 換開關啟動時間以產生一第一切換控制信號反向第一 電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產生一具有 第一焊接參數的第一交流電流，一第二電源藉由在特定 的切換開關啟動時間以產生一第二切換控制信號反向 第二電泥極性的方式，在該電極及工件部件之間產生一 具有第二焊接參數的第二交流電流，以及一介於該第一 及第二電源之間的時序介面以便根據該第一信號產生 該第二信號，其中該第二電源的該切換開關啟動時間是 在該第一電源的該特定切換開關啟動時間的約1〇微秒 -4 - 77331-950929.doc 1270433 内。 21. 如申請專利範圍第20項之電弧焊接系統，其中該第—及 第二焊接參數是經由一時序精確度約鬲於1微秒的資訊 網路導入該第一及第二電源中。 22. 如申請專利範圍第20或21項之電弧焊接系統，其中备 該第一電源已經準備改變極性時該第一電源便會產生 一第一“準備好，，信號，而當該第二電源已經準備改變搞 性時該第二電源便會產生一第二“準備好，，信號，以及在 產生該第一及第二準備信號後一軟體電路便會切 二、 兩個電源。 23. 搜在一 τ释？瓜的 電孤焊接系統，該系統包括一第一電源藉由在特定的 間以產生一第一切換信號用以反向該第一切換信號極 性的方式，在該電極及工件部件之間產生一具有第〜产31 接參數的第一交流電流，一第二電源藉由在特定的時= 以，生一第二切換信號’反向該第二電流極性的方式: 在該電極及工件部件之間甚 m dhr ^ 笛一一 卞丨什《間產生—具有弟：焊接參數的 流’以及-介於該第一及第二電源之間的時 ::::則更根據該第一信號產生該第二信號，以及一在 二U罘一㈣（後切換該電源的電路，該電路包栝 電源…當孩電源的電流低於一特定值時便會切換該 其中該第/ 微秒的資訊 24·如申請專利範圍第23项之電狐烊接系 及弟二烊接參數是經由時料確度⑹ 77331-950929.doc 1270433 網路導入該第一及第二電源中。 25. 如申請專利範圍第23項之電弧焊接系統，其中該特定值 約為100安培。 26. —種在一電極及一工件部件之間產生一交流焊接弧的 電弧焊接系統，該系統包括一第一電源藉由在特定的切 換開關啟動時間以產生一第一切換控制信號反向該第 一電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產生一具 有第一焊接參數的第一交流電流，一第二電源藉由在特 定的=換開關啟動時間以產生一第二切換控制信號反 向該第二電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產 生具有第二焊接參數的第二交流電流，以及一介於嗲 第一及第二電源之間的時序介面以便根據該第一信號 產生孩第二信號，其中該第一及第二信號是在約 秒内。 喊 27. 如申請專利範圍第26項之電旅焊接系統，包括一伯測器 用以偵測各個電源的輸出電流，以及一電路當該輪出： 流低於特定準位時便產生該啟動時間及該特定的啟: 時間。 勒 28. 如申請專利範圍第26或27項之電孤焊接系統，其 交流電源包括反向器。 ^ 29. ^申請專利範圍第26或27項之電狐坪接系統，其 父流電源包括背對背的斷路器。 ^ 30. 如申請專利範圍第26或27項之電狐谭接系統，其卜、 切換啟動時間及該特定的啟動時間通常是相同的。兩 77331-950929.doc -6 - 1270433

電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產生一具有 第一焊接參數的第一交流電流波形，一第二電源藉由在 特定的切換開關啟動時間以產生一第二切換控制信號 反向第二電流極性的方式，在該電極及工件部件之間產 生一具有第二焊接參數的第二交流電流波形，以及一介 於忒第一及：第二電源之間的時序介面以便根據該第一 信號產生該第二信號。 32. 如申請專利範圍第31項之電弧焊接系統，其中該第一及 弟二信號是在10微秒内。 33. 如申請專利範圍第31或32項之電弧焊接系統，包括一 债測器用以偵測各個電源的輸出電流，以及—電路♦, 輸出電流低於特定準位時便產生該啟動時間及該^ ^ 的啟動時間。 34·如申請專利範圍第31或32項之電弧焊接系統，其中， 交流電源是反向器。 ' ~ 35. 如申請專利範圍第31或32項之電弧焊接系統，其中， 切換啟動時間及該特定的啟動時間通常是相同的。 其 所 36. 如申請專利範圍第31或32項之電弧焊接系統，其中= 少一該電流波形是由發生在一頻率為至少丨8千 ^ 每一脈衝振幅是由 產生。 一波成形器控制的數個電流脈衝 77331-950929.doc 1270433 37. 38. 39. 專利範圍第31或32項之電派焊接系統’包括一 '電路用來控制該第一及第二波形之相位。 :一申請專利範圍第31 32項之電孤潭接系統，其中每 二波形有一受一專屬參數組控制之形狀。 思焊接系統，包括有一包括第一輸出極性改變 網路 > m _ 弟一電源，其產生有一交又連接至一電極之第 =輸出引線之一第一交流電輸出；及一工件；及有—第 一輸出極性改變開關網路之一第二電源，其產生有一交 2連接至該電極之第二輸出引線之一第二交流電i ’及與憑此加入該電源電流之該第一引線平行之工 件。 4〇·如申請專利範圍第39項之電弧焊接系統，其中每一該 泥電輸出有一由發生在一頻率為至少18千赫且其每 衝振幅疋由一波成形器控制的數個電流脈衝所產 之波形。 41·如申叫專利範圍第％或4〇項之電弧焊接系統，其中 工件是一開放溶接。 42. —種電弧焊接器系統，用以於當一第一及一第二電極 相對於一工件移動時產生一跨越該第—電極及=工 之間=第一距離之第一電弧以及產生一跨越該第二 工件之卩3帛_距離之第二電1，該電孤焊接 統改，良處包括：二電源，用以藉由至少_第一焊接電 或一第二焊接電流產生至少一該電弧；該至少一第一 接電流或該第二焊接電流係由發生在一頻率為至少 -8 - 77331-950929.doc 1270433 千赫且其每一脈衝振幅是由一波成形器控制的數個電 流脈衝、以及一電路對該第一及第二焊接電流同步所產 生。 43.如申請專利範圍第42項之電弧焊接系統，其中該工件是 一開放溶接。 44· 一種短路電路電弧焊接一工件兩分離端之裝置，該工件 界定一縱向缝隙為熔化一進入焊接金屬線以及將該熔 化金屬線置入該縫隙使至少部份地連接該兩分離端，該 裝置包括有至少一電源供應器提供焊接電流至該焊接 金屬線之一主電弧焊接器，該電源供應器包括至少部分 地控制该焊接電流至該焊接金屬線之一脈寬調變器，以 及至少部分地控制該脈寬調變器之一控制器，該電源供 應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一焊接電流之 一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有一給定 電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之一電流 脈寬。 ” 45.如申請專利範圍第44項之裝置，其中該控制器至少部分 地控制由該脈寬調變器產生之該信號以有利產生該電 流波形。 ^ ^ 46·如申請專利範圍第44或45項之裝置，其中一特定波形 被該波形產生器用來至少部分地控制該脈寬 可被一操作員選擇的。 # 47.如申請專利範圍第44或45項之裝置，其中該脈寬調變 器是操作於一高頻。 -9 - 77331-950929.doc 1270433 48·如申請專利範圍第 一管。 44或 45项之裝置中該工件包括 裝置，其中該兩分離端 其中该主要電？瓜洋接器 49·如申請專利範圍第44或45項之 开> 成一管之一接縫。 50·如申請專利範圍第44項之裝置， 包括一複數電源供應器。 51. 如申請專利範圍第50項之裝 是主電源供應器及至少—其 應器。 ' 置，其中一第一 他電源供應器 電源供應器 是副電源供 52. 54. 如申請專利範圍第51項之裝w甘士、、、 货、、 装置，其中孩王電源供雇 及孩副電源供應器是至少部八从4 ^包/原供應 如由1杰 15刀地被一同步電路控制。 申叫專利範圍第44、45或S2項之裝置，其中 派焊接器是至少部分抽紐 μ王要 、、土 Γ 被—與該主要電篆焊接器相 义遠處所控制。 t接斋相 ，包括一資訊網路是至少 相隔之遠處遙控一該主 如申清專利範圍第53項之裝置 部分地由與該主要電弧焊接器 要電弧焊接器。 55.如申請專利範圍第44項之裝置，包括一與第—電弧焊接 器通=之第二電弧焊接器，該第二電弧焊接器提供二介 於一第二焊接金屬線及該工件間之第二焊接電流。 56·如申請專利範圍第55項之裝置，其中該第二電弧焊接器 包括至少一電源供應器用來提供該第二焊接電流至該 第二焊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該 第二焊接電流至該第二焊接金屬線之一脈寬調變器，及 -10- 77331-950929.doc 1270433 至少部分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源 供應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一特定電流 波形之一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有 一給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之 一電流脈寬。 57. 如申請專利範圍第44項之裝置，包括一與該主電弧焊 接器通訊之第三電弧焊接器，該第三電弧焊接器提供一 介於一第三焊接金屬線及該工件間之第三焊接電流。 58. 如申請專利範圍第57項之裝置，其中該第三弧焊接器包 括至少一電源供應器用來提供該第三焊接電流至該第 三焊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該第 三焊接電流至該第三焊接金屬線之一脈寬調繁器，及至 少部分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源供 應為產生一系列之電流脈衝’其構成代表一特定電流波 形之一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有一 給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之一 電流脈寬。 59如申請專利範圍第55項之裝置，包括一與該主電弧焊接 器通訊之第四電弧焊接器，該第四電弧焊接器提供一介 於一第四焊接金屬線及該工件間之第四焊接電流。 60.如申請專利範圍第59項之裝置，其中該第四弧焊接器包 括至少一電源供應器用來提供該第四焊接電流至該第 四焊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該第 四焊接電流至該第四焊接金屬線之一脈寬調變器，及至 -11 - 77331-950929.doc 1270433 V 4分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源供 應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一特定電流波 形之一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有一 給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之一 電流脈寬。 61.如申請專利範圍第55項之裝置，其中一複數個該電弧焊 接器是被靠近地放置在一起的。 釔=申，專利範圍第55項之裝置，包括一與至少二該電弧 焊接器通訊之相位控制器，該相位控制器控制一至少二 該電狐焊接器電流波形之相位或頻率。 63. =申請專利範圍帛62項之裝置，其中該至少二該電狐 焊接器電流波形之相位是不同的。 64. 如申請專利範圍帛55項之裝置，其中該資訊網路至少部 分地控制至少二該電弧焊接器。 65·如申請專利範圍第55項 ^ 〶 < 裝置其中一複數個該電弧焊 接器包括一複數個電源供應器。 66·如申睛專利範圍第65項之裝罾並分、自 1衮罝其中孩複數個電源供應 器包括一主電源供應器及至少一副電源供應器。 67.如申凊專利範圍第66項之裝罾並由今、 又軋罝，其中孩王電源供應器 及該副電源供應器是至少部分地被一同步電路所控制。 68·如申請專利範圍第44、45、66或67項中任一項之裝置， 其中至少-電孤烊接器之該電源供應器產生一直流 接電流。 69.如申請專利範圍第44、45、66或67項之裝置，其中至 77331-950929.doc -12 - 1270433 少一電孤焊接器之該電源供應器包括一極性控制器，用 以至少邵分地控制該焊接電流之極性。 7〇·如申請專利範圍第44、45、66或67項之裝置，其中至 少一電？瓜焊接器之該焊接電流維持一單一極性。 71.如申請專利範圍第44、45、66或67項之裝置，其中至 少一電弧焊接器之該焊接電流在一正及負極性之間六 互變換。 人 72. 如申請專利範圍第71項之裝置，其中該烊接電流之該 正及負極蜱是至少部分地由一被該極性控制器控制之 直流電流所形成。 73. 如=請專利範圍帛44、.㈣㈣之裝置，其中至少 二電弧焊接器產生正及負椏性焊接電流 流有一不同相位。 接私 專利範圍第55項之裝置，其中至少一該 =-單-極性坪接電流及至少一其他該電派坪 备徒供一正及負極性焊接電流。 75·如申請專利範圍第55項乏 一时, 矛負又裝置，其中該主電弧焊接器 早一極性焊接電流進行焊接、 接哭用 τ ^ ^ . 至^ 一其他該電弧 接备用一正及負極性焊接電流進行焊接。 76.如申請專利範圍第44、45、的或幻项之 形產生器及，或該脈寬調變器是由軟體控制。… 77·如申請專利範圍第44 形產生器及該脈寬調變二：V入项之裝置，其中該 -·-種短路電路電狐微晶片中。 接工件兩分離端之方法，該工 77331-950929.doc -13 - 1270433 :::::向縫隙為炫化一進入焊接金屬線以及將該 Γ 置入該縫隙使至少部份地連接該兩分離 缅，孩万法包括·· a)&供-有至少_ f源供應器提供洋接電流至該评 =金屬線之-主電狐焊接器，該電源供應器包括至少部 二也技制謔焯接電流至該焊接金屬線之一脈寬調變 奋，以及至少部分地控制該脈寬調變器之一控制器，·及 、b)產生一系列之電流脈衝，其構成代表一焊接電流 又一焊接週·期，其中每一電流脈衝對應於該工件有一給 定電極性；及 c)控制複數個該電流脈衝之一電流脈寬。 79.如申請專利範圍第78項之方法，其中該波形產生器至少 邵分地控制由該脈寬調變器產生之該信號以有利產生 该電流波形。 8〇·如申請專利範圍第78或79項之方法，包括選擇一特定 波形，其被該波形產生器用來至少部分地控制該脈寬調 變器。 81.如申請專利範圍第78或79項之方法，其中該脈寬調變 器是操作於一高頻。 82·如申請專利範圍第78或79項之方法，其中該工件包括 一管。 83 ·如申請專利範圍第78或79項之方法，其中該兩分離端 形成一管之一接缝。 84.如申請專利範圍第78或79項之方法，其中該主要電弧 -14 - 77331-950929.doc 1270433 ^接器包括一複數電源供應器。 b申叫專利範圍第84項之方法，其中一第一電源供應器 是主％源供應器及至少一其他電源供應器是副電源供 應器。 86·如申請專利範圍第85項之方法，其中該主電源供應器及 邊刻電源供應器是至少部分地被一同步電路控制。 87 'b 由 叫專利範圍第78或79項之方法，包括自一與該主 要％孤烊接器相隔之遠處至少部分地控制該主要電派 焊接器之步·驟。 88.如申請專利範圍第87項之方法，包括一資訊網路是至少 邵分地由與該主要電弧焊接器相隔之遠處遙控一該主 要電弧焊接器。 89·如申請專利範圍第78或79項之方法，包括提供一與第一 電派焊接器通訊之第二電弧焊接器，該第二電弧焊接器 提供一介於一第二焊接金屬線及該工件間之第二焊接 電流之步驟。 9〇·如申請專利範圍第89項之方法，其中該第二電弧焊接器 包括至少一電源供應器用來提供該第二焊接電流至該 第二焊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該 第一焊接電流至該第二焊接金屬線之一脈寬調變器，及 至少部分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源 供應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一特定電、中 波形之一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有 一給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之 -15 - 77331-950929.doc 1270433 一電流脈寬。 91·如申請專利範圍第78或79項之方法，包括提供一與該 王電派焊接器通訊之第三電弧焊接器，該第三電弧焊接 器提供一介於一第三焊接金屬線及該工件間之第三焊 接電流之步驟。 92·如申請專利範圍第％項之方法，其中該第三弧焊接器包 括至少一電源供應器用來提供該第三焊接電流至該第 二烊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該第 二烊接電流至該第三焊接金屬線之一脈寬調變器，及至 少部分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源供 應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一特定電流波 形之一焊接週期，其中每一電流脈衝對應於該工件有一 給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之一 電流脈寬。 93·如申睛專利範圍第78或79項之方法，包括提供一與該 主廷？瓜k接器通訊之第四電派焊接器，該第四電派弹接 器提供一介於一第四焊接金屬線及該工件間之第四焊 接電流之步驟。 94.如申請專利範圍第93項之方法，其中該第四弧焊接器包 括至少一電源供應器用來提供該第四焊接電流至該第 四焊接金屬線，該電源供應器包括至少部分地控制該第 四焊接電流至該第四焊接金屬線之一脈寬調變器，及至 少部分地控制該脈寬調變器之一波形產生器，該電源供 應器產生一系列之電流脈衝，其構成代表一特定電流波 -16- 77331-950929.doc 1270433 形 < —焊接週期，其中每—電流脈衝對應於該工件有— 給定電極性，該脈寬調變器控制複數個該電流脈衝之— 電流脈寬。 95·如申請專利範圍第 個該電弧焊接器在 96.如申請專利範圍第 焊接器電流波形之 97·如申請專利範圍第 接器電流波.形之相 98.如申請專利範圍第 分地控制至少二該 99·如申請專利範圍第 接器包括一複數個 1〇〇·如申請專利範圍第 器包括一主電源供 101·如申請專利範圍第 及該副電源供應器 102.如申請專利範圍第 烊接器之該電源供 103·如申請專利範圍第 電弧焊接器之極性 極性之步驟。 89項之方法，包括靠近地放置一複數 一起的步驟。 89項之方法，包括控制至少二該電弧 相位或頻率之步驟。 96項之方法，其中該至少二該電弧焊 位或頻率是不同的。 88項之方法，其中該資訊網路至少部 電弧焊接器。 89項之方法，其中一複數個該電弧焊 電源供應器。 99項之方法，其中該複數個電源供應 應器及一副電源供應器。 j〇〇項之方法’其中該主電源供應器 是土少斗分地被一同步電路所控制。 78或79 ;員之方法，其中至少一電孤 應器產生一直流焊接電流。 78或79項之方法，包括控制至少一 ，用以至少部分地控制該焊接電流之 77331-950929.doc -17 - 1270433 105·如申請專利範圍第78 卢拉叫、y,、、 貝 < 万去，其中至少一電弧 t接詻 < 邊烊接電流在一正及負 1Π. ^ ^ ^ 貝桂性 < 間X互變換。 106. 如申請專利範圍第1〇5 又 ,^, 、心万/去，其中孩焊接電流之該 正及負極性是至少部分地由一 被極性控制器控制之 直泥電泥所形成。 107. 如中請專利範圍第105項之方法，其中至少n坪接 器產生正及負極性焊接電流，每—該焊接電流有一不同 相位。 1〇8·如申請專利範圍第89項之方法 ^ 抑 貝又万忐，其中至少一該電弧焊接 2提供一單一極性焊接電流及至少一其他該電弧焊接 器提供一正及負極性焊接電流。 109. 如申請專利_ 89项之方法，其中該主電狐焊接器 用田-單-極㈣接電流進行坪接及至少一纟他該電孤 焊接器用一正及負極性焊接電流進行焊接。 110. 如申請專利範圍第784 79項之方法，其中該波形產生 器及/或該脈寬調變器是由軟體控制。 111·如申叩專利範圍第78或79項之方法，其中該波形產生 器及該脈寬調變器是被包含於一微晶片中。 112·—種電弧焊接系統，用以藉由一第一電源供應而在一第 一焊接電極及一工件部件之間產生一具有一第一焊接 %泥之第一叉流焊接弧及藉由一第二電源供應而在一 第二焊接電極及一工件部件之間產生一具有一第二焊 接電流之第二交流焊接弧，其係在該第一、二電極沿著 一焊接路徑被同時且一致地移動，而該第一、二電源供 -18 - 77331-950929.doc