專利名稱：由高頻引燃脈沖群非接觸式引燃焊弧的方法和電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非接觸式焊弧引燃方法以及非接觸式焊弧引燃電路，在所述方法中，在焊接電極與待加工工件之間施加高頻引燃脈沖以電離焊接電極與工件之間的間隙，并且在引燃焊弧之后接通焊接電流，所述電路包括充電電路、至少一個脈沖電容器、至少一個包括開關的放電電路和將經由開關從脈沖電容器放出的高頻引燃脈沖與焊接電極耦合的高壓變壓器。
背景技術：
根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃方法以及引燃裝置原則上適合于很多種焊接過程，例如WIG(鎢極惰性氣體)焊接過程和等離子焊接過程，并且適用于使用可消耗電極或非消耗電極的焊接方法。此外，焊弧引燃方法和引燃裝置的應用不僅適合于手工操作的焊槍而且適合于自動化應用，特別是機器人應用中所使用的焊槍。
關于電弧的引燃，接觸式引燃與非接觸式高頻引燃之間存在區(qū)別。接觸式引燃包括將焊接電極放在工件上并且之后在同時接通焊接電流的情況下從工件上稍微再次提升焊接電極，接下來電弧被引燃。該方法相對簡單并且節(jié)省費用，避免了因為用于高頻引燃的高頻而干擾焊接機器的其它電子部件。但是，因為焊接電極與工件之間的接觸而可能出現(xiàn)工件中的夾雜物和工件上的污染物，這在另一方面將導致電極磨損。
相比之下，采用非接觸式高頻引燃，焊接電極總是關于工件保持隔開，并且在焊接電極與工件之間施加高頻高壓，這導致電極與工件之間的空間中的氣體分子被電離，以至于可以引燃焊弧而不需要在工件與電極之間發(fā)生接觸。為了能夠防止工件與電極之間的任何非故意的接觸，總是試圖實現(xiàn)電極與工件之間至少幾毫米至幾厘米的距離，在該距離下可以實現(xiàn)引燃。在引燃電弧之后，將焊槍進一步遠離工件移動，或者朝向工件移動，并且供應正常的焊接電流，然后可以開始正常的焊接過程。在該情況下用于產生高壓脈沖的電子開關元件必須承受很高的電流和電壓。因此，通常將半導體閘流管或半導體部件和火花隙用作開關。
EP1197285A2公開了一種用于為焊弧產生引燃脈沖的開關裝置，其包括反向變流電路，所述電路包括由觸發(fā)電路控制的四個橋接半導體閘流管。為了提供改進的引燃脈沖控制，放電電路的控制是基于焊接過程參數(shù)而實現(xiàn)的。將半導體閘流管用作開關元件具有下面缺陷，即最大開關頻率相對較低并且這些部件相應地必須具有很大的尺寸，這需要顯著增加的費用。因為半導體閘流管的開關頻率較低，也就是說，例如為大約100Hz，因此會獲得較差的保護性氣體電離，結果并不總能確保非常快速而安全地引燃電弧。
EP947276B1公開了一種用于引燃焊弧的方法和裝置，其中充電電容器經由火花隙通過焊弧放電。與半導體閘流管相比，火花隙提供非常耐用并且能夠承受高電壓和大電流的優(yōu)勢。另外，可以獲得相對較高的開關頻率。然而，火花隙的使用具有下面缺陷，即因為在大多數(shù)情況下需要冷卻而具有很大的結構尺寸和額外的結構費用。而且，火花隙容易高度磨損，并且部件可能因為臭氧的產生而氧化。最后，電磁干擾可能帶來問題，特別是對于高靈敏度的機器人控制裝置，其可能只通過適當?shù)母郊悠帘窝b置進行防護。
US4870248A公開了一種顯示出改進的可燃性的弧焊設備。其中對電極與工件之間的電壓進行測量以便于能夠檢測電弧的引燃。如果電弧還沒有引燃，就施加更高頻率的引燃脈沖以確保更高的引燃可能性。只要電弧還沒有引燃，就升高電極上的電壓直到電弧最終引燃。在引燃電弧之后，振蕩器提供焊接過程所需的頻率和脈沖寬度。然而，供應給電極的能量必須保持在指定的極限值之下。采用根據(jù)該文獻的電路不能夠實現(xiàn)更精確地引燃電弧。
DE3342932A1說明了一種通過在焊絲與工件之間施加高頻電壓而在MIG-MAG焊接中實現(xiàn)無振動引燃的方法，其中引燃順序是焊絲前進速度的函數(shù)。因此，在引燃過程中不必減小焊絲前進速度。但是，這也不能實現(xiàn)更精確和安全地引燃電弧。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供上面說明的焊弧引燃方法以及各種引燃裝置，其使得能夠更精確或安全并且非常快速地引燃電弧并且確保更高的可燃性。所述方法和裝置將涉及盡可能最少的費用。最后，所述焊弧引燃方法和引燃裝置將可以適應各種引燃狀況。此外，引燃將按照盡可能獨立于各種負載的方式進行。
關于方法，本發(fā)明的目的通過施加具有可預先設定的頻率或持續(xù)時間的多個脈沖群(pulse packet)而達到，其中在一個脈沖群中發(fā)出多個連續(xù)的引燃脈沖，并且脈沖群間隔分別形成于所述脈沖群之間。通過在相應提供較長間隔的多個脈沖群中施加引燃脈沖，可以將引燃脈沖的耦合能量選擇為相應很高以確?？焖俣煽康匾?，同時使得所供應的可允許最大時間平均能量能夠被設置在指定的極限值之下。對每個脈沖群實際上設置盡可能多的引燃脈沖，這需要盡可能高的引燃脈沖頻率。存在于焊接電極與待加工工件之間的氣體的電離因為更多的引燃脈沖而更加容易，因此更容易實現(xiàn)焊弧的引燃。根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃方法其特征在于特別高質量的電弧和可靠而快速的引燃。與采用傳統(tǒng)方法的情況相比，所述焊弧引燃方法使得能夠以焊接電極與工件之間更大的距離進行引燃，或者在通常距離下明顯更加精確地引燃。因為很低的平均能量引入，安全風險也將降至最低，也就是說，焊槍的操作者完全不會觸電或者更不容易觸電。這種降低的觸電效果有助于避免，例如當焊工從臺架上掉下來時，或者類似情況下發(fā)生意外事故。
因為在脈沖群中發(fā)出的引燃脈沖在數(shù)量和/或頻率方面可以改變，因此可以使引燃過程最佳地適應各種狀況。
按照一種有利的方式，脈沖群的重復率或周期寬度與引燃脈沖的周期的比率很高。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特有特征，將脈沖群內的引燃脈沖以，例如25μs至1ms、優(yōu)選125μs的周期寬度施加于焊接電極上。引燃脈沖的這種很短的周期寬度或很高的重復頻率確保存在于焊接電極與工件之間的氣體的電離更快速而強烈地發(fā)生，于是促進電弧的引燃。這種很短的周期寬度或很高的重復頻率通過使用半導體閘流管的公知焊弧引燃電路不可能實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特有特征，脈沖群的周期寬度為1ms至1s、優(yōu)選100ms。通過具有相應很短的脈沖群持續(xù)時間的這種1Hz至1000Hz之間的重復頻率，可以確保供應的平均能量可以調節(jié)和改變以使得，例如采用手工操作的焊槍能夠預先確定能量，并因此適應特定的規(guī)定和標準。于是，甚至采用焊接機器輸出上的有限能量就可以確?？煽慷焖俚匾茧娀?，而不會損失質量。
如果在引燃脈沖開始或脈沖群發(fā)出之后的確定時間段上施加焊接電流，甚至會獲得更佳的引燃質量，因為在該預定時間段上將出現(xiàn)空氣或氣體流的預先電離，并且由于合適的電荷載體已經存在于焊接電極與工件之間，因此將能夠獲得改進的引燃質量。
按照一種有利的方式，分別將脈沖群持續(xù)時間和每個脈沖群的引燃脈沖的數(shù)量作為焊接參數(shù)，例如待加工工件的材料、焊接電極的材料和/或所采用的保護性氣體等的函數(shù)進行調節(jié)。這使得引燃過程能夠適應各種焊接狀況。例如，當使用難以電離的保護性氣體，如氦時，也可以適應從而確保甚至在這類情況下也能夠可靠而非常快速地引燃。
關于電路，本發(fā)明的目的通過提供與充電電路連接的脈沖壓縮電路而達到，所述脈沖壓縮電路包括脈沖電容器、高壓變壓器和開關，所述開關由磁感應器形成以確保引燃脈沖的高頻開關動作(切換)。與半導體閘流管或火花隙不同，磁感應器的使用使得能夠以1至40k Hz的高頻率開關引燃脈沖。通過非常高的引燃頻率，因為獲得焊接電極與工件之間的空氣或氣體流更強烈的電離，可以實現(xiàn)精確而安全地引燃。最后，根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃電路提供了獨立于負載的引燃，因此，例如甚至采用非常長的軟管套也可以有效引燃，其中所述長軟管套構成高負載，相應降低引燃電壓，其原因在于在保持脈沖群所產生的能量平均值相應很低的同時可以通過發(fā)出脈沖群調節(jié)更高的電壓。采用半導體閘流管，由于軟管套等很長，以相應很低的電壓不能夠實現(xiàn)引燃或者只能實現(xiàn)特別差的引燃質量，或者半導體閘流管將必須相應具有很大的尺寸。
脈沖壓縮電路還可以由兩個或更多個順序布置的級構成，每級包括至少一個脈沖電容器、由磁感應器形成的開關和高壓變壓器。雖然可以采用多級脈沖壓縮電路降低對充電電路的要求，但是它們涉及更高的電路費用，因此具有更高的空間要求。
如果將用于控制引燃脈沖的裝置與充電電路連接，將可以適當?shù)乜刂埔济}沖，并且因此使引燃適應各個焊接參數(shù)。
如果控制裝置還與焊接電流源連接以控制引燃完成之后焊接電流接通的時刻，那么可以，例如實現(xiàn)焊接電流的接通相對于引燃脈沖群的延遲，以導致存在于焊槍與工件之間的空氣或氣體流預先電離，并因此確保甚至更精確和輕松地引燃。將引燃脈沖結合在焊槍中可以經由串連的耦合電容器以電容方式實現(xiàn)或者經由耦合線圈以感應方式實現(xiàn)。


現(xiàn)在將結合附圖更詳細地說明本發(fā)明。其中圖1是焊接機器或焊接設備的示意圖；圖2是焊接設備的框圖，其包括用于非接觸式焊弧引燃裝置；圖3是現(xiàn)有技術的包括半導體閘流管的焊弧引燃電路的基本電路圖；圖4是現(xiàn)有技術的包括火花隙的焊弧引燃電路的基本電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃電路的實施例的詳細視圖；圖6至圖10以簡單的示意形式顯示了所產生的引燃電壓和控制電壓的不同時間特性；圖11顯示了包括兩級脈沖壓縮電路的根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃電路的實施例；圖12顯示了將根據(jù)本發(fā)明的方法應用于現(xiàn)有技術中所公知并且包括半導體閘流管的焊弧引燃電路中的實施例；和圖13顯示了將根據(jù)本發(fā)明的方法應用于現(xiàn)有技術中所公知并且包括火花隙的焊弧引燃電路中的另一個實施例。
具體實施例方式
圖1顯示了用于各種過程或方法，例如MIG/MAG焊接或WIG/TIG焊接、或電極焊接方法、雙絲/串列多弧焊接方法、等離子焊或錫焊方法等的焊接設備1或焊接裝置。
焊接設備1包括動力源2、控制裝置4和開關部分5，其中動力源2包括動力元件3，而開關部分5分別與動力元件3和控制裝置4相聯(lián)。開關部分5和控制裝置4與設置在供應線7中的控制閥6相連，其中供應線7位于儲氣罐9和焊槍10或焊炬之間，用于氣體8，特別是保護性氣體，例如，二氧化碳、氦或氬等。
另外，通常應用于MIG/MAG焊接中的送絲機11可以由控制裝置4控制，由此將另外的材料或焊絲13從供應鼓14或焊絲卷經由供應線12供應至焊槍10的區(qū)域。當然，如現(xiàn)有技術所公知，有可能將送絲機11結合在焊接設備1，特別是結合在其基殼中，而不是如圖1中所示的附屬設備那樣設計。
送絲機11也可以將焊絲13或另外的材料供應至焊槍10外面的加工點，至此，優(yōu)選地，如WIG/TIG焊接中通常的情況那樣，將非消耗電極設置在焊槍10內部。
建立電極與工件16之間的電弧15特別是工作電弧所需的動力從動力源2的動力元件3經由焊接線17供應至焊槍10，特別是電極，其中由幾部分形成的待焊工件16很可能經由另外的焊接線18與焊接設備1，特別是動力源2相連，由此使得用于加工的動力電路能夠在所形成的電弧15或等離子流上建立起來。
為了提供對焊槍10的冷卻，焊槍10可以經由插入式流動控制裝置20通過冷卻管路19與流體儲罐，特別是儲水罐21相連，由此，當焊槍10開始工作時，冷卻管路19，特別是用于儲水罐21中所容納流體的流體泵起動以實現(xiàn)對焊槍10的冷卻。
焊接設備1還包括輸入和/或輸出設備22，通過所述設備可以分別設定和訪問焊接設備1的多種不同的焊接參數(shù)、工作模式或焊接程序。在此過程中，經由輸入和/或輸出設備22設定的焊接參數(shù)、工作模式或焊接程序被傳送到控制裝置4，所述控制裝置隨后控制焊接裝置或焊接設備1的各個部件和/或預先設定用于控制的各個設定值。
此外，在所示的示例性實施例中，焊槍10經由軟管套23與焊接設備1或焊接裝置相連。軟管套23容納從焊接設備1至焊槍10的各條管線。軟管套23經由連接裝置24與焊槍10相連，而設置在軟管套23中的各條管線經由連接插座或插入式接頭與焊接設備1的各個接頭相連。為了確保軟管套23的適當?shù)膽兿?，軟管?3經由應變消除裝置25與外殼26，特別是焊接設備1的基殼相連。當然，也可以使用連接裝置24，用于與焊接設備1相連。
主要需要注意的是，對于各種焊接方法或焊接設備1，例如WIG設備或MIG/MAG裝置或等離子設備，并非必須使用或應用前面提到的全部部件。因此，例如，有可能將焊槍10設計為空冷焊槍10。
圖2是用于非接觸式引燃電弧的電路的基本框圖，其包括為在焊接過程中與工件16相對的焊槍10提供合適功率和合適電壓的焊接電流源或動力源2。為了非接觸式引燃焊接電極27(在所示例子中為非消耗電極)與待加工工件16之間的焊弧15，焊弧引燃電路28與焊接電極27和工件16平行設置用于提供高頻引燃脈沖使得焊接電極27與工件16之間出現(xiàn)相應很高的電壓，以至于焊槍10與工件16之間所提供的空氣或氣體8被電離，以便于促進電弧15的形成?？刂蒲b置4還可以與焊接電流源連接，該控制裝置用于控制焊弧引燃電路28。至此，控制裝置4，例如，必須在設置于焊槍10上的起動開關起動時起動焊弧引燃電路并且在引燃電弧15時再次使其停止，以防止在焊接過程中發(fā)出高壓脈沖。當然，也可以在整個焊接過程中發(fā)出高壓脈沖，但是這將具有干擾周圍設備的風險。因此，通常在引燃電弧之后中斷高壓脈沖，或者在各種需要的狀況下暫時再次起動，這意味著高頻引燃，即焊弧引燃電路28，例如，在交流焊接過程中與零交叉同步地被起動，以便于確保改進地，最重要的是可靠地再次引燃電弧15。
圖3和圖4是現(xiàn)有技術中存在的焊弧引燃電路的基本電路圖。在本文中，圖3顯示了焊弧引燃電路28，其中半導體閘流管29被用作開關以通過高壓變壓器32將充電電路31所產生的脈沖電容器30的電荷傳送給焊接電極27和工件16(未示出)。在此過程中，可以采用現(xiàn)有技術所公知的任何充電電路。放電電路也可以，例如，如EP1197285A2中所說明的那樣由四個橋接半導體閘流管29構成。用作開關的半導體閘流管29具有只能提供相對較低的開關頻率的缺陷。
在根據(jù)現(xiàn)有技術的如圖4中所示的變化形式中，火花隙33被用作開關，其使得能夠獲得更高的開關頻率，但是其具有更高的結構費用?；鸹ㄏ?3的一個巨大缺陷在于它們產生臭氧，因此如果在焊接設備1中包括火花隙33，由于更高的臭氧影響，可能會出現(xiàn)電子部件和/或印刷電路板和/或合成材料等的損壞。同時，火花隙33會產生更強的電磁干擾，而避免該電磁干擾需要很高的屏蔽費用。
圖5顯示了根據(jù)本申請的焊弧引燃電路28的基本變化實施例，其中充電電路31包括連接電源電壓的連接器34和接地的緩沖電容器35。緩沖電容器35和連接器34經由變壓器36和開關元件37接地。脈沖電容器30借助于施加于連接器34上的電源電壓經由變壓器36充電。
可以另外設置電流探針39以檢測充電電流并且將與其成比例的信號傳送給控制器38。對于充電電路31，現(xiàn)有技術所公知的結構已經得到說明，但是可以采用現(xiàn)有技術所公知的任何充電電路31。而且，可以從焊接設備1的控制裝置4進行直接控制，而不是使用另外的控制器38。
與充電電路31連接的是根據(jù)本發(fā)明的脈沖壓縮電路40，所述脈沖壓縮電路包括作為開關的磁感應器41、脈沖電容器30和高壓變壓器32。經由磁感應器41，脈沖電容器30的電荷被轉移或者連接到高壓變壓器32，并且由此分別到達焊接電極27和工件16(未示出)的末端。脈沖電容器30的充電控制經由電子開關37實現(xiàn)，所述電子開關由控制裝置38或4以下面方式進行控制，即在開關37起動后，經由變壓器36的初級側產生電流，由此導致變壓器36處的能量傳遞以復位磁開關或感應器41。在開關37停止的過程中，磁性存儲的能量于是經由變壓器36進行轉換，這導致脈沖電容器30被充電。如果在脈沖電容器30的充電過程中達到某一電壓—時間區(qū)域，磁感應器41將自動接通，以至于導致脈沖電容器30中充入的能量經由高壓變壓器32釋放并且產生電流或電壓脈沖。根據(jù)本發(fā)明將開關構成為磁感應器41使得能夠獲得非常高的開關頻率以確?？焖俣煽康匾茧娀?5。而且，感應器41對于引燃電弧15時出現(xiàn)的高電壓和大電流非常堅固耐用。不像火花隙33那樣通常必須進行冷卻，根據(jù)本發(fā)明的感應器41的結構費用相對較低，并且干擾信號的產生也顯著降低。
圖6至圖10顯示了所產生的高頻輸出信號42和控制電壓43的不同時間特性。這些例子中的高頻輸出信號42以矩形脈沖，并且具體地說，所產生的電流和/或電壓脈沖的形式示意性地顯示。通常，矩形脈沖由顯示衰減特性的電流和/或電壓脈沖形成。高頻輸出信號42基本上以下面方式形成，即將具有可預先設定的頻率或持續(xù)時間的一個或多個脈沖群44施加于焊接電極27上并且在脈沖群44中發(fā)出多個連續(xù)的引燃脈沖45，其中脈沖群間隔46分別形成于脈沖群44之間。在此過程中，脈沖群44的重復率或周期寬度(period duration)47與引燃脈沖45的周期寬度50的比率很高。根據(jù)1至1000Hz的脈沖群44的重復頻率，由脈沖群44和連續(xù)脈沖群間隔構成的脈沖群周期寬度47，例如為1ns至1s。優(yōu)選地，脈沖群44的持續(xù)時間48對應于50μs至300ms，其可以預先自由設定。對應于1kHz至40kHz的重復頻率，引燃脈沖45的周期寬度50，例如為25μs至1ms。
通過發(fā)出各個脈沖群44，可以形成顯示不同時間特性和頻率的不同高頻輸出信號42。于是，高頻輸出信號42可以最佳地適應各種焊接狀況，這意味著焊接設備1或控制裝置4和/或38產生合適的高頻輸出信號42作為已調節(jié)參數(shù)的函數(shù)以確?？焖俣煽康匾茧娀?5。
在圖6中，高頻輸出信號42，例如以下面方式設計，即由脈沖群44和脈沖群間隔46構成的脈沖群周期寬度47以相等的脈沖占空因數(shù)形成，也就是說，脈沖群44的持續(xù)時間48與脈沖群間隔46的持續(xù)時間49一樣長。于是，脈沖群44可以包括多個引燃脈沖45作為相應尺寸的函數(shù)，也就是說作為持續(xù)時間48的長度的函數(shù)。脈沖群44可以，例如包括1至300個、優(yōu)選60個引燃脈沖45。在該情況下可能的引燃脈沖45的數(shù)量是選擇的引燃周期寬度60或其頻率的函數(shù)。
群狀形式的高頻輸出信號42的根本優(yōu)勢在于可以減小如此發(fā)出的能量同時還保證可靠地引燃電弧15，這意味著通過在焊接電極27上施加脈沖群44平均有更小的能量傳遞給焊接電極27，但是在脈沖群44的過程中可以獲得非常高的能量用于引燃電弧15。于是，可以通過適當控制高頻輸出信號42調節(jié)或預先確定平均能量，使得該焊弧引燃方法還適用于手工操作的焊槍，或者甚至適用于其中最大輸出或能量受到限制的自動化應用。
圖7顯示了高頻輸出信號42的另一個例子。與圖6中的示例性實施例相比，在脈沖群44和脈沖群間隔46各自的持續(xù)時間48和49依然保持為50％的情況下，例如，脈沖群周期寬度47增大一倍。
在該示例性實施例中，經由脈沖群44中引燃脈沖45的數(shù)量實現(xiàn)控制，這意味著相同或預定數(shù)量的引燃脈沖45重復形成于脈沖群44中，同時還改變了引燃脈沖45的頻率。為了可以看到這一點，在圖7所示的示例性實施例中使用了與根據(jù)圖6的脈沖群44所包含的相同數(shù)量的引燃脈沖45。與圖6相比，現(xiàn)在很顯然，在脈沖群44中仍然包含相同數(shù)量的引燃脈沖45，但是由于脈沖群44具有更長的持續(xù)時間48，引燃周期寬度50已經相應修改。
此外，如圖8中示意性顯示，有可能將頻率或引燃周期寬度50保持恒定，由此任何期望數(shù)量的引燃脈沖45形成于脈沖群44中，這意味著由于脈沖群44的持續(xù)時間48，引燃脈沖45在所述持續(xù)時間48上以恒定頻率發(fā)出。出于比較的目的，在圖8中使用了圖6中的頻率或引燃周期寬度50，以至于現(xiàn)在很顯然，因為脈沖群44具有更長的持續(xù)時間48，明顯更多的引燃脈沖45形成于脈沖群44中。
在根據(jù)圖9的示例性實施例中，高頻輸出信號42以在脈沖群44內改變頻率或引燃周期寬度50的方式形成。在確定的時間范圍51至53上，如圖中示意性顯示，改變的頻率或引燃周期寬度50，例如，每個形成于所述時間范圍51至53上。另外，根據(jù)該示例性實施例很顯然，脈沖群周期寬度47中脈沖群44與脈沖群間隔46之間的脈沖占空因數(shù)已經改變，因此脈沖群44的持續(xù)時間48現(xiàn)在已經比脈沖群間隔46的持續(xù)時間49長。當然，有可能使脈沖群44的持續(xù)時間48比脈沖群間隔46的持續(xù)時間49短。
此外，有可能為每個脈沖群44，或者在脈沖群44內改變引燃脈沖45的電壓高度54，如圖10中所示。在該示例性實施例中，在脈沖群44內出現(xiàn)電壓高度54的降低。
主要應該指出，可以只在施加第一個引燃脈沖45或脈沖群44之后的確定時間段之后接通焊接電流，由此導致空氣或氣體8的一定程度的預先電離出現(xiàn)在焊接電極27與工件16之間以確?？焖俣煽康匾茧娀?5。優(yōu)選地，還可以使脈沖群持續(xù)時間，即持續(xù)時間48或脈沖群44內引燃脈沖45的數(shù)量，以及脈沖群44的脈沖群周期寬度47適應焊接狀況，這意味著，例如，高頻輸出信號42，特別是高頻輸出信號42的類型和形狀基于已調節(jié)的參數(shù)，例如工件16的材料、焊接電極27的材料或者所采用的保護性氣體等而產生。于是，最佳焊弧引燃方法可以應用于任何焊接過程。
將高頻引燃，特別是高頻輸出信號42結合在焊接循環(huán)中可以以現(xiàn)有技術所公知的很多方式實現(xiàn)。在此過程中，高壓脈沖，例如，經由耦合電容器電容式耦合。當然，還可能實現(xiàn)高頻引燃脈沖的感應式耦合。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的焊弧引燃電路的變化形式，其中脈沖壓縮電路40由兩級構成，每級包括脈沖電容器30、磁感應器41和高壓變壓器32。多級脈沖壓縮電路40提供對于充電電路31的要求不太高的優(yōu)勢，但是結構費用將會增加。
在根據(jù)圖12和圖13的另外的示例性實施例中，顯示了用于發(fā)出脈沖群44的方法在包括，例如半導體閘流管29或火花隙33的現(xiàn)有技術所公知的系統(tǒng)中的應用。出于簡化的目的，將開關元件5 5結合于此用于中斷高壓變壓器32的初級電路以產生合適的輸出信號。由此，有可能通過適當?shù)乜刂崎_關元件55在確定的時間段48上產生脈沖群44，以至于產生如圖6至圖10中所示的各種高頻輸出信號42。當然，這可以通過適當?shù)乜刂瓢雽w閘流管29或受控的火花隙33而實現(xiàn)。此外，當應用根據(jù)本發(fā)明的方法時，可以相應控制充電電路31以通過包含于其中的高頻引燃脈沖45在輸出端或電極27上形成中間形成有脈沖群間隔46的脈沖群44。
根本的是，所產生的高頻輸出信號42由中間具有脈沖群間隔46的各個脈沖群44形成。因此，可以經由脈沖占空因數(shù)調節(jié)平均能量或輸出，以使得輸出或平均能量能夠適應國家規(guī)定和標準。
權利要求
1.一種用于無接觸式焊弧引燃方法，其中在焊接電極與待加工工件之間施加高頻引燃脈沖以電離焊接電極與工件之間的間隙，并且在引燃焊弧之后接通焊接電流，其特征在于，施加多個脈沖群(44)，所述脈沖群具有可預先設定的頻率，特別是脈沖群周期寬度(47)或持續(xù)時間，其中在一個脈沖群(44)中發(fā)出多個連續(xù)的引燃脈沖(45)，并且脈沖群間隔(46)分別形成于所述脈沖群(44)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊弧引燃方法，其特征在于，脈沖群(44)中發(fā)出的引燃脈沖(45)在它們的數(shù)量和/或頻率、特別是引燃周期寬度(50)方面被改變。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的焊弧引燃方法，其特征在于，脈沖群周期寬度(47)與引燃脈沖(45)的周期即引燃周期寬度(50)的比率高。
4.根據(jù)前面權利要求中任一所述的焊弧引燃方法，其特征在于，脈沖群(44)內的引燃脈沖(45)以25μs至1ms、優(yōu)選125μs的引燃周期寬度(50)施加。
5.根據(jù)前面權利要求中任一所述的焊弧引燃方法，其特征在于，脈沖群(44)以1ms至1s、優(yōu)選100ms的脈沖群周期寬度(47)施加。
6.根據(jù)前面權利要求中任一所述的焊弧引燃方法，其特征在于，焊接電流在第一個引燃脈沖(45)之后的確定時間段上施加。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一權利要求所述的焊弧引燃方法，其特征在于，脈沖群(44)的持續(xù)時間(48)和每個脈沖群(44)的引燃脈沖(45)的數(shù)量分別作為已調節(jié)焊接參數(shù)例如待加工工件(16)的材料、焊接電極(27)的材料和/或所采用的保護性氣體(8)等的函數(shù)進行調節(jié)或產生。
8.一種用于無接觸式焊弧引燃電路，其包括充電電路(31)、至少一個脈沖電容器(30)、至少一個包括開關的放電電路、將經由開關從脈沖電容器(30)放出的高頻引燃脈沖與焊接電極(27)耦合的高壓變壓器(32)，其特征在于，設有與充電電路(31)連接的脈沖壓縮電路(40)，所述脈沖壓縮電路包括脈沖電容器(30)、高壓變壓器(32)和開關，所述開關由磁感應器(41)形成以確保引燃脈沖的高頻開關動作。
9.根據(jù)權利要求8所述的焊弧引燃電路，其特征在于，脈沖壓縮電路(40)由兩個或更多個順序布置的級構成，每級包括至少一個脈沖電容器(30)、由磁感應器(41)形成的開關和高壓變壓器(32)。
10.根據(jù)權利要求8至9中任一權利要求所述的焊弧引燃電路，其特征在于，設有與充電電路(31)連接的用于控制引燃脈沖的控制裝置(4，38)。
11.根據(jù)權利要求10所述的焊弧引燃電路，其特征在于，控制裝置(4，38)與電流源(2)連接，以控制引燃完成之后焊接電流接通的時刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及非接觸式焊弧引燃方法以及非接觸式引燃電弧的電路(28)，所述電路包括充電電路(31)、至少一個脈沖電容器(30)、包括開關的放電電路和高壓變流器(32)，其中所述高壓變流器用于將經由開關從脈沖電容器(30)放出的高頻引燃脈沖注入焊接電極(27)。為了產生所述類型的焊弧引燃方法和使得焊弧能夠以精確和/或安全并且快速的方式引燃的焊弧引燃電路(28)和/或產生改進的引燃質量，將充電電路(31)與脈沖壓縮電路(40)連接，其中脈沖壓縮電路包括脈沖電容器(30)、高壓變流器(32)和開關，所述開關由磁性節(jié)流閥(41)形成，以至于可以獲得引燃脈沖的高頻開關。
文檔編號B23K9/09GK1886225SQ200480034618
公開日2006年12月27日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月25日
發(fā)明者安德烈亞斯·普林茨, 瓦爾特·帕默, 格拉爾德·希斯爾邁爾, 烏韋·克羅伊斯 申請人:弗羅紐斯國際有限公司