專利名稱：電弧轉(zhuǎn)變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子弧系統(tǒng)，包括一個電極和一個噴嘴，該噴嘴帶有一個使電極朝向一個并置工件的等離子弧開口，并且尤其涉及一種用于這樣一種等離子系統(tǒng)的電弧轉(zhuǎn)變電路。
本發(fā)明所針對的等離子弧系統(tǒng)，包括一個電極和一個噴嘴，該噴嘴帶有一個使電極朝向一個并置的工件的等離子弧開口，該系統(tǒng)由一個合適的電源提供的直流電流驅(qū)動。將電源與等離子焰炬相連的電路的第一個支路被用來在電極與噴嘴之間產(chǎn)生一個維持電弧。當工件被移近噴嘴時，工件電流開始流過電極與工件之間的電離層。這時，連接電路的第一個支路被開路或斷開，而電源在電極與工件之間提供直流電流，以將維持電弧轉(zhuǎn)變成一個工作電弧，用于由等離子弧系統(tǒng)進行的切割或其它金屬加工。已經(jīng)公開了多種電路，它們用于將電源與等離子割炬相連，如在Tatham5,530,220中公開的電路，也引入此處的參照中。這種已有技術(shù)的專利表示出，在連接電路的維持電弧支路中采用了電阻，用于在維持電弧工作模式期間在工件與噴嘴之間產(chǎn)生一個高電壓。電阻的大小決定了工件與噴嘴間的正常電壓，該電壓表示噴射距離，當從維持工作模式變換到操作或切割工作模式時，經(jīng)過該距離可以使電弧被轉(zhuǎn)變。已經(jīng)提出了多種電路配置，用于增大所提供的這一電壓，以增大噴射距離，例如在電極的引線中采用電感，該電感可以存儲電流并產(chǎn)生感應放電，這一感應放電可以產(chǎn)生一個用于增大噴射距離的高電壓。這一提高電弧轉(zhuǎn)變電壓的概念在此處參照的專利中被描述出來，作為針對本發(fā)明的背景的代表性介紹。這一專利表示出一種連接電路，包括一種等離子系統(tǒng)中的各種用于檢測電流、控制電流，以及用于在維持電弧模式與切割模式之間轉(zhuǎn)變的電路。
本發(fā)明能廣泛用于各種等離子系統(tǒng)，為簡明起見，將結(jié)合一個系統(tǒng)對其進行討論，其中從工件到電極的電壓由維持電弧電路支路中的電阻控制；然而，必須注意到本發(fā)明有更為廣泛的應用，并且可以被主要用于所有種類的等離子系統(tǒng)中，其中可以檢測工件電流，而且連接電源和割炬的電路可以在維持電弧工作模式與切割工作模式間轉(zhuǎn)變。應該注意到，通過提高由維持模式到切割模式的轉(zhuǎn)變所需的電壓而增大的噴射距離，應該與實際現(xiàn)行規(guī)范一樣高；然而，本發(fā)明是針對等離子系統(tǒng)的另一個方面。大多數(shù)等離子系統(tǒng)保持一個相對較高的維持電弧電流，以便對于電弧轉(zhuǎn)變過程的電壓產(chǎn)生最高的可能噴射轉(zhuǎn)變距離。因此，通常采用高維持電弧電流，這一高電流實際上會降低噴嘴的壽命。如果降低維持電弧電流，則噴射距離會相應降低，這在等離子割炬工作中，尤其在自動操作，如機器人切割裝置中，是一個明顯的缺點。
一種典型的氣體等離子割炬包括一個電源與噴嘴間的電路，其維持電弧支路保持一個大約為20-30安培的穩(wěn)定電流?？梢灾?，為了達到一個更大的轉(zhuǎn)變距離，維持電路的電流與工件到噴嘴的電壓可以增大；然而，將維持電弧電流增大至允許產(chǎn)生更大轉(zhuǎn)變距離的水平，將導致包括等離子割炬在內(nèi)的元件的磨損及壽命的降低。
因此，需要一種電路將直流電源與等離子割炬相連，這一電路可以增大噴射距離或轉(zhuǎn)變距離，而沒有高維持電弧電流所導致的缺點。本發(fā)明就是針對一種克服了這些缺點的電路，用于將直流電源與等離子系統(tǒng)相連。
等離子系統(tǒng)由可以由脈動電源提供的直流電驅(qū)動，如變頻器或其它合適的直流電源。將電源與等離子系統(tǒng)或割炬相連的電路，通常包括一個第一電路支路，用于穿過電極與噴嘴產(chǎn)生一個維持電弧，一個第二電路支路，用于穿過電極與噴嘴產(chǎn)生一個工作等離子弧。第二電路支路中的一個電流檢測器用來檢測第二支路中的實際工件電流，以便可以響應于工件電流，當工件電流超出預定的被測電流時，利用一個開關(guān)裝置，斷開維持電弧支路。這樣，當工件被移近噴嘴時，電流開始在電路的第二支路中流動。這一電流是由維持電弧的電離氣體所提供，并且表示工件與等離子割炬間的接近程度。當這一電流顯示出工件在一個預定的噴射距離時，維持電弧支路或電路被斷開，并且電源向工件提供電流。維持電弧被傳遞到工件上，用于切割或其它與熱有關(guān)的加工。這種連接電路將維持電弧支路中的電流調(diào)節(jié)至預定電平，通常在10-30安培的范圍內(nèi)。當連接電路的維持電弧支路被斷開時，這一維持電弧電流被變至0。為了調(diào)節(jié)維持電弧電流至選定的設置值，采用了一種標準的電流調(diào)節(jié)配置。將一個代表由電源提供給維持電弧電路或支路的實際電流的信號，與代表所需的維持電弧電流的第二信號相比較。將所需的或設置的維持電弧電流與實際的維持電弧電流所做的比較，被用來控制調(diào)節(jié)電源的輸入，以將實際的維持電弧電流調(diào)至所需的或設置的電流。在這一標準的電流調(diào)節(jié)配置中，本發(fā)明提供了一種改進，包括用于當被測工件電流超出了一個低水平閾值電流時產(chǎn)生斷路信號的裝置，該閾值大致低于維持電弧的可靠轉(zhuǎn)變所需的工件電流。本發(fā)明采用了用于將代表所需維持電弧電流的信號水平，提高至高于預先需要的或設置的水平的裝置，以相應提高由電源提供給維持電弧支路的實際維持電弧電流。這樣，當有一個很弱的工件電流時，所需的維持電弧電流就急劇增加。該增加的所需電流導致了流到工件的電流的相應增加，加速或推進了維持電弧向工件的工作電弧轉(zhuǎn)變。通過采用本發(fā)明，保持一個低水平的維持電弧電流，直至顯示出工件已接近了噴嘴。在這種情況下，將所設置的維持電流增大，以使電源的輸出產(chǎn)生一個相應的增加，以加速電弧轉(zhuǎn)變，并且由此顯著增加噴射距離。
依照本發(fā)明的一個方面，維持電流的設置水平的增加，是通過一個用于產(chǎn)生一個水平增高并具有預定輪廓的時基信號的電路提高的，從而預定的增量被加到設置電流信號上，導致了由電源提供給連接電路的維持電弧支路的實際電流的相應增加。在實踐中，優(yōu)選的預定輪廓是斜坡形，它的開始是根據(jù)檢測到工作電流達到一個預定的低水平閾值，如20-80mA。在這一設置下，當工件電流達到低水平閾值電流時，產(chǎn)生一個斷路信號，該信號開始或啟動了一個斜波發(fā)生器，該發(fā)生器輸出一個電壓，被加到一個代表設置維持電流的電壓上。這樣，維持電流沿斜坡增大，直至工件電流達到預定的噴射值，該噴射值必須超過大約150mA，而通常的應用中采用2-3安培。當工件電流達到電弧轉(zhuǎn)變的設定值時，實現(xiàn)了電弧轉(zhuǎn)變，并且斜波發(fā)生器被復位，等待下一次維持電弧工作模式。
波形電路可以有任意數(shù)量的預定輪廓，如斜波、直線斜波、階梯斜波、凹曲線、凸曲線、時間定常曲線或階梯函數(shù)，而不脫離本發(fā)明指定的精神和范圍。實際上，檢測到低水平的閾值電流，可以立刻將所需的維持電弧電流從設置值15安培轉(zhuǎn)變至較高值25安培。在所有這些情況下，維持電弧電流始終保持在低水平，直至工件接近。之后，用于電源電流調(diào)節(jié)代表所需的維持電弧電流的信號被增大，以相應增大工件電流，并由此以一個高的維持電流水平，而不是以低水平來控制噴射距離。這一發(fā)明提高了割炬的壽命并從維持電弧設置值上提高了噴射距離。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電弧轉(zhuǎn)變時的預定工件電流必須大于150mA；因此，低水平閾值電流大致小于100mA。在實踐中，看起來引起臨界電弧轉(zhuǎn)變的低水平閾值電流在20-80mA的范圍內(nèi)。如果達到了低水平閾值電流，并且維持電弧支路的所需電流也被增加，而沒有檢測到電弧轉(zhuǎn)變所需的預設電流，則本發(fā)明將波形電路復位，將電源的電流調(diào)節(jié)器換至低水平設置維持電流。在一些實例中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明將維持電弧電流提高以前可能發(fā)生電弧轉(zhuǎn)變。在其它實例中，本發(fā)明將所需的維持電弧電流提高至設置值以上，而不導致電弧轉(zhuǎn)變。在這一實例中，本發(fā)明僅僅將波形電路復位，等待臨界電弧轉(zhuǎn)變的一個新的指示。
本發(fā)明的主要目標是提供一個用于將直流電源與等離子系統(tǒng)相連的電路和方法，其電路和系統(tǒng)具有一個比與通常情況大的轉(zhuǎn)變距離或噴射距離，這與維持電弧支路的設置電流有關(guān)，從而，提高等離子割炬的性能并降低其磨損。
本發(fā)明的另一個目標是提供了一種如上所確定的電路及方法，該電路及方法具有一個轉(zhuǎn)變距離，與之相關(guān)的維持電流比在上述電路及方法中使用的通常的設置維持電流高。
根據(jù)本發(fā)明的另一個進一步的目標，上面所確定的電路及方法，其電路及方法可以降低等離子系統(tǒng)在維持電弧的工作模式期間的能量消耗。
而本發(fā)明的另一個目標是提供一種如上所確定的電路及方法，其電路及方法一般可以在160mA-500mA之間進行電弧轉(zhuǎn)變，而現(xiàn)有系統(tǒng)通常需要2-3安培的轉(zhuǎn)變電流。
這些及其它目標及優(yōu)點將在隨后與附圖一起進行的描述中變得明顯。


圖1是一個現(xiàn)有技術(shù)電路的簡圖，該電路用于將電源與等離子系統(tǒng)相連，其中電弧轉(zhuǎn)變在2-3安培下進行，而維持電弧被設置在25安培；圖2是與圖1類似的一個簡圖，表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例；圖3是一個電流曲線，表示圖2中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其維持電弧所需電流用一個刻度表示，而工件電流用同一時間線但以不同的刻度表示。
圖4是一個電流曲線，表示圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)電路以及圖2中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的維持電弧電流，陰影區(qū)域表示通過利用本發(fā)明節(jié)省的能量；圖5是一個等離子弧系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變距離或噴射距離的曲線，用于討論本發(fā)明的優(yōu)點；圖6A是一個電壓曲線，表示圖2中所示的波形電路輸出信號的優(yōu)選預定輪廓；以及圖6B是一個電壓曲線，表示圖2中所示的波形電路輸出信號的可選擇的預定輪廓；現(xiàn)在參照圖，其中的展示的目的是為了表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而不是為了限制。圖1表示一種現(xiàn)有技術(shù)電路A，用于將帶有輸出接線端12、14及電流調(diào)節(jié)輸入端16的直流電源10與一個等離子系統(tǒng)或割炬20相連。電源或功率源10提供直流電流，該電流由電流調(diào)節(jié)輸入端16上的電壓確定，根據(jù)標準作法，電流調(diào)節(jié)的輸入端由脈沖寬度調(diào)制器(PWM)監(jiān)控。根據(jù)標準作法，由輸入端16的電壓來控制電源10提供的電流。功率源或電源10可以是脈動的或穩(wěn)態(tài)的設備，如變頻器或半導體控制三相整流器。為了理解本發(fā)明，接線端12、14處提供有穩(wěn)態(tài)的直流電；然而，電路A及本發(fā)明的優(yōu)選實施例在脈動直流電源下將會工作得一樣好。等離子割炬或系統(tǒng)20包括電極22和噴嘴24，噴嘴24有一個等離子電弧開口使電極朝向與割炬20并置的工件30。根據(jù)標準作法，首先在電極22及噴嘴24間產(chǎn)生一個維持電弧P。經(jīng)過一個通常由工件電流控制的預定時間，維持電弧P被轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ骰蜣D(zhuǎn)變電弧T，如圖1中所簡略表示。為了產(chǎn)生維持電弧，電流IP流過第一電路支路40，該支路被表示為包括一個電阻42和一個固體開關(guān)44，如IGBT或其它類似開關(guān)設備。電阻42經(jīng)常用于等離子電路，以在工件30與噴嘴24之間產(chǎn)生電壓。電阻42的阻值和維持電弧電流IP決定了工件與噴嘴之間的電壓?？邕^電阻42的電壓在產(chǎn)生割炬20的噴射或轉(zhuǎn)變距離時是很重要的。由于本發(fā)明不是基于能由各種電路控制的實際電壓，所以采用電阻實際上是說明性的。為了討論本發(fā)明，電阻42的阻值可以假定為5.0ohms，以產(chǎn)生在維持電弧電流IP為25安培時大約為125伏的電壓。
在現(xiàn)有技術(shù)中，第二電路支路50被用于當維持電弧P將電極與工件之間的間隙電離時，通過工件30到電極22的電流。設置有一個電流檢測器52，用于測量工件電流IW。裝置52的輸出是線路54上的電壓，該電壓代表了工件電流IW的幅值。輸出線路54上的電壓被引入比較器56的一個輸入端，該比較器有一個邏輯觸發(fā)輸出58，當輸出端54的電壓達到與預定電流匹配的電壓時，輸出一個觸發(fā)信號為邏輯1，該預定電流由在輸出線路62上輸出有電壓的閾值電路60設定。當線路54上的電壓超出線路62上的電壓上時，在觸發(fā)輸出58上出現(xiàn)邏輯1，以打開維持電弧電路40的開關(guān)54。已經(jīng)確定，來自閾值電路60的典型的工件電流應大于160mA。在現(xiàn)有技術(shù)的等離子系統(tǒng)中，這一閾值電流水平通常為預定電流2-3安培。因此，開關(guān)4通常為關(guān)，直至工件30非?？拷鼑娮?4。對閾值電路60的這一設置，25安培的維持電弧電流可以產(chǎn)生大約1/4英寸的噴射距離。這概括地表示在圖5中所示的轉(zhuǎn)變距離圖中。當這一閾值電路60被設置成大約為2安培時，噴射或轉(zhuǎn)變距離被增至1/3英寸。當噴射的預定電流為2.0安培，15安培的較低的維持電流仍能提供大約為1/4英寸的噴射距離。在設置為2.0安培時，在圖1中所示的建議實施例中，10安培的維持電弧電流在1/4英寸的噴射距離處將不會導致電弧轉(zhuǎn)變。這些轉(zhuǎn)變距離值在圖1中所示的等離子電弧割炬電路的工作中是眾所周知的參數(shù)。
電源10帶有由誤差放大器100控制的受調(diào)輸出電流，該放大器在線路102上有一個輸出電壓信號，該信號控制著電源或功率源的脈沖寬度調(diào)制電流調(diào)節(jié)器輸入16。根據(jù)等離子系統(tǒng)的標準電流調(diào)節(jié)，實際電流由支路110檢測，線路112上的電壓代表實際電流IR的幅值，該電流對誤差放大器100而言，是第一輸入信號或?qū)嶋H電流水平信號。這一放大器的第二輸入是線路120上的電壓，其值代表電路A在任何給定時間所需的電流。一個固體選線開關(guān)130可以通過可移動的觸點132改變設置點，該觸點由開關(guān)線路134上的邏輯觸發(fā)。開關(guān)130在切割設置點電壓源140與維持設置點電壓源150之間變換，該切割設置點電壓源在接線端142處產(chǎn)生一個電壓，而維持設置點電壓源在接線端152處產(chǎn)生一個設置點電壓。接線端142處的電壓表示割炬20所需的切割電流，顯示為50安培。接線端152處的電壓是代表第一電路支路40中所需的維持電弧電流IP的電壓，并被表示為代表電源10產(chǎn)生的25安培的所需電流的電壓。主電感160為電路A中最后一個元件，用于由圖1中所示的直流電源10驅(qū)動等離子系統(tǒng)或割炬20。
圖1中所示的元件及部件的標號，也用于與圖2中所示的系統(tǒng)B相同的元件或部件，系統(tǒng)B是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在現(xiàn)有技術(shù)電路A中，閾值電路60′被設置成其在線路62中的輸出電壓代表200mA的工件電流，而維持設置點150′被調(diào)整至其在接線端152處的電壓代表15安培的維持電弧電流IP，而不是現(xiàn)有技術(shù)電路A中的25安培。除去這些小小的例外，如圖2中所示的電路B的電路部件，具有與現(xiàn)有技術(shù)電路A中相同的標號。根據(jù)本發(fā)明，通過設置一個波形電路200，并且使接線端E被線路204處的邏輯值所控制，對已有技術(shù)進行修改或改進，該波形電路以標準電壓斜波發(fā)生器為形式，并且在線路202處有一個斜波電壓輸出。當線路204上的邏輯值觸發(fā)至邏輯1，斜波發(fā)生器200能夠在線路202上輸出一個斜波電壓。一個外部復位接線端R被線路206上的邏輯值所控制，當電路40被線路58上的邏輯值開路，使開關(guān)線路134觸發(fā)了選線開關(guān)130時，線路206上的邏輯值被觸發(fā)至復位狀態(tài)。這樣，當開關(guān)44被打開，并且選線開關(guān)130被移至設置切割電流接線端142處時，不管斜波發(fā)生器200處于哪一階段，線路202處都會被復位至低電平。前面已經(jīng)解釋過，啟動線路204處的邏輯值由線路54處的電壓控制，該電壓代表工件電流IW。線路210處的電壓由低水平設置點電路212控制，設置成代表一個相對低的電流水平，在實踐中小于100mA，最好在20-80mA之間。線路54和210處的電壓是比較器214的輸入，這樣當由線路54上的電壓所表示的工件電流超出線路210上的設置電壓時，線路204上的邏輯值改變。這就啟動了輸出線路202中的坡形電壓，形成加法命令器220的第一個輸入。另一個輸入是線路222，將選線開關(guān)130的電壓導至加法命令器220。加法命令器的輸出是線路222上的電壓及線路202上的增加電壓之和，從而增加線路120中的電壓，該電壓對電流調(diào)節(jié)器或誤差放大器100而言是第二電壓信號。
在工作狀態(tài)，維持電弧電流由15安培的維持設置點電壓源150′控制。這樣，第一電路支路40中的維持電弧電流IP相對較低。當工件30移近割炬20時，電流檢測裝置52檢測到電流，并在線路54上產(chǎn)生了一個相應的電壓。當這一代表電流的電壓達到線路210上的低水平閾值電壓時，比較器214導致了線路204上的邏輯值的改變。然后斜波發(fā)生器200被啟動，并在線路202上產(chǎn)生了一個坡形電壓。這一漸增的電壓通過加法命令器220被加到線路222中的設置點電壓上。這一增大的電壓導致了在線路120上的第二信號或所需電流信號的電壓的增加。由此，電流調(diào)節(jié)器100使提供給電路B的電流沿坡形漸增，這一漸增的電流導致了維持電弧電流IP向25安培方向增大。維持電弧電流的這一增大導致了工件電流IW的相應增大，以快速地開始由維持電弧向工作等離子電弧的電弧轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變在200mA的閾值水平下完成，該閾值水平在閾值電路60′中被設置，如圖2中所示。圖2中所示的優(yōu)選實施例的工作特性在圖3中所示的電流曲線中表示出來，其中維持電流IP被設置為15安培，并用比工作電流IW所采用的刻度大的刻度表示。斜波發(fā)生器200在40mA時被啟動。IW曲線與線路210中的閾值的交點為點300。當相交發(fā)生時，維持電流沿著曲線302變化，直至線路54中工作電流IW的信號達到線路62中的電壓。這一電壓被設置為一個代表200mA的閾值，該閾值發(fā)生在標在垂直線310上的點306處。然后比較器56斷開開關(guān)44，以終止維持電流，該電流沿曲線312降至0電流值的。當這些發(fā)生時，線路206上的邏輯值使斜波發(fā)生器200復位，以中止線路202中增大的電壓。工作電流繼續(xù)沿曲線314向由選線開關(guān)130的接線端142上的電壓所表示的50安培的方向增加。這一電壓被作為線路120上用于控制電源10的輸出電流的第二信號。在實踐中，如短劃線320中所示，斜波發(fā)生器200被設置為在15ms內(nèi)沿坡形升至代表25安培的電壓電平。如果線路58上的邏輯值沒有改變，并且線路206也如此，則斜波發(fā)生器在330點處復位，并等待電弧轉(zhuǎn)變的下一次預告。
如圖4中所示，本發(fā)明降低了在操作等離子系統(tǒng)或割炬20中所需的能量。在現(xiàn)有技術(shù)中所消耗的能量是，由25安培的水平線和維持電弧電流在切割模式期間改變至0的垂直線所限定的矩形區(qū)域340。陰影面積342是本發(fā)明節(jié)省的能量，其中當電流沿坡形向25安培變化時，維持電弧電流保持在15安培，直至300點。在0時刻、維持電弧開始，和306點處的轉(zhuǎn)變之間，有一個連續(xù)的能量節(jié)省。圖5是采用了典型值的一個標準轉(zhuǎn)變距離曲線圖。在這一曲線圖中，曲線350是表示產(chǎn)生在25安培的維持電弧轉(zhuǎn)變距離曲線。曲線352是15安培下工作的類似曲線，而曲線354是10安培下工作的類似曲線?？梢钥闯?，維持電流越高，圖1中的電路60或圖2中的電路60′的給定閾值設置下的轉(zhuǎn)變距離越大。如果電路60′被設置成500mA，則點350a、352a和354a代表噴射距離。當線路54處的工件電流超出了線路210中設置的低水平之后，斜波發(fā)生器200提高了線路120上的電壓時，隨維持電流的增加，噴射距離從352a點移至350a點。這是通過采用本發(fā)明，在噴射距離上得到的一個顯著增加。
正如前面所討論的，波形電路200可以根據(jù)多種不同的波形，提供多種預定的輪廓以提高等離子弧的電流。這些波形在圖6A及6B中得到簡略表示。在優(yōu)選實施例中，波形電路為一個斜波發(fā)生器，它產(chǎn)生圖6A中所示的坡形電壓360。在優(yōu)選實施例中，這一斜波在15ms處被復位。當然，這一復位可以被調(diào)節(jié)，加上附加的時間x，以產(chǎn)生一個圖6A中短劃線所示的更長的斜波362。現(xiàn)在回到圖6B，采用這一電壓曲線以表示出，在本發(fā)明的實踐中多種波形可以被利用。實線400是一根凸曲線。短劃線402是一根凹曲線。此外，如曲線404所示，可以得到一個直接的升壓，如曲線406所示，可以采用一系列的臺階?？梢圆捎闷渌ㄐ危斁€路210的閾值被線路54的電壓超出時，增加維持電弧電路支路40所需的電流。
權(quán)利要求
1.在一個用于從帶有電流調(diào)節(jié)輸入端的電源向等離子系統(tǒng)提供直流電的電路中，該等離子系統(tǒng)包括一個電極和一個噴嘴，該噴嘴帶有一個等離子電弧開口使上述電極朝向一個并置的工件，上述電路具有一個第一電路支路，用于越過上述電極和噴嘴產(chǎn)生維持電弧；一個第二電路支路用于越過上述電極和上述工件產(chǎn)生一個工作等離子弧；一個上述第二電路支路中的電流檢測器裝置，用于檢測上述第二電路支路中的工件電流；開關(guān)裝置，用于當上述被檢測工件電流超出預定電流，以將維持電弧轉(zhuǎn)變成工作等離子弧時，斷開上述第一電路支路；以及用于在上述電路支路中調(diào)節(jié)電流直至上述電弧發(fā)生轉(zhuǎn)變的裝置，上述電流調(diào)節(jié)裝置包括用于產(chǎn)生一個第一信號的檢測裝置，該第一信號的水平代表了由上述電源提供給上述第一電路支路的實際電流；用于產(chǎn)生一個第二信號的裝置，該第二信號的水平代表了上述第一電路支路中所需的電流；用于比較上述第一和第二信號，以向上述電源的上述電流調(diào)節(jié)輸入端提供一個輸入信號，從而將上述實際電流調(diào)節(jié)至上述所需電流的裝置；所作的改進包括用于當上述被探測的工件電流超出了一個大體低于上述預定電流的低水平閾值電流時，產(chǎn)生一個斷路信號的裝置；一個波形電路，用于響應于上述斷路信號產(chǎn)生一個以預定輪廓漸增的時基信號；以及用于將上述時基信號加到上述第二信號，以上述預定輪廓提高上述第二信號的水平，相應地提高從上述電源向上述第一電路支路提供的上述實際電流的裝置。
2.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定輪廓是斜波。
3.權(quán)利要求2中所限定的改進，其中上述斜波是一條直線斜波。
4.權(quán)利要求2中所限定的改進，其中上述斜波包括幾個階梯。
5.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定輪廓通常是一條凹曲線。
6.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定輪廓通常是一條凸曲線。
7.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定輪廓是一條時間定常曲線。
8.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定輪廓是一個階梯函數(shù)。
9.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定電流在150mA到3安培的范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述預定電流大于大約150mA。
11.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述低水平閾值電流顯著低于100mA。
12.權(quán)利要求1中所限定的改進，其中上述低水平閾值電流在20-80mA的范圍內(nèi)。
13.權(quán)利要求1中所限定的改進，包括用于響應于上述電弧轉(zhuǎn)變，將上述波形電路復位的裝置。
14.權(quán)利要求13中所限定的改進，包括上述波形電路中的裝置，用于在上述斷路信號之后的預定時間間隔后將上述波形電路復位，在上述時間間隔內(nèi)沒有電弧轉(zhuǎn)變。
15.一種用于從帶有電流調(diào)節(jié)輸入端的電源向等離子系統(tǒng)提供直流電的方法，該系統(tǒng)包括一個電極和一個噴嘴，該噴嘴帶有一個等離子電弧開口使上述電極朝向一個并置的工件，上述電路具有一個第一電路支路，用于越過上述電極和噴嘴產(chǎn)生維持電??；一個第二電路支路用于越過上述電極和上述工件產(chǎn)生一個工作等離子??；上述方法包括如下步驟(a)在上述第二電路支路中檢測工件電流；(b)當上述被檢測工件電流超出了一個預定電流時，斷開上述第一電路支路，以將維持電弧轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞯入x子弧；(c)在上述第一電路支路中調(diào)節(jié)電流，直至上述電弧轉(zhuǎn)變；(d)上述電流調(diào)節(jié)步驟包括以下步驟(e)產(chǎn)生一個第一信號，該信號的水平代表由上述電源提供給上述第一電路支路的實際電流；(f)產(chǎn)生一個第二信號，該信號的水平代表上述第一電路支路中所需的電流；(g)比較上述第一和第二信號，以向上述電源的上述電流調(diào)節(jié)輸入端提供一個輸入信號，從而在上述第一電路支路中將上述實際電流調(diào)節(jié)成上述所需的電流；(h)當上述被檢測工件的電流超出一個大體低于上述預定電流的低水平閾值電流時，產(chǎn)生一個斷路信號；(i)響應于上述斷路信號，產(chǎn)生一個時基信號，該信號具有預定輪廓的漸增的水平；以及(j)將上述時基信號加到上述第二信號上，以上述預定輪廓提高上述第二信號的水平，相應地提高由電源提供給上述第一電路支路的上述實際電流；
16.權(quán)利要求15中所限定的方法，其中上述預定電流在150mA到3安培的范圍內(nèi)。
17.權(quán)利要求15中所限定的方法，其中上述預定電流大于大約150mA。
18.權(quán)利要求15中所限定的方法，其中上述低水平閾值電流大體低于100mA。
19.權(quán)利要求15中所限定的方法，其中上述低水平閾值電流在20-80mA的范圍內(nèi)。
20.權(quán)利要求15中所限定的方法，包括另外的步驟(k)響應于上述電弧轉(zhuǎn)變將上述波形電路復位。
21.權(quán)利要求20中所限定的方法，包括另外的步驟(i)在一個在上述斷路信號之后的預定時間間隔后將上述波形電路復位，在上述時間間隔內(nèi)沒有電弧轉(zhuǎn)變。
22.權(quán)利要求15中所說明的方法，包括另外的步驟(k)在一個在上述斷路信號之后的預定時間間隔后將上述波形電路復位，在上述時間間隔內(nèi)沒有電弧轉(zhuǎn)變。
23.在一個用于從帶有電流調(diào)節(jié)輸入端的電源向等離子系統(tǒng)提供直流電的電路中，該等離子系統(tǒng)包括一個電極和一個噴嘴，該噴嘴帶有一個等離子電弧開口使上述電極朝向一個并置的工件，上述電路具有一個第一電路支路，用于越過上述電極和噴嘴產(chǎn)生維持電??；一個第二電路支路用于越過上述電極和上述工件產(chǎn)生一個工作等離子??；一個上述第二電路支路中的電流檢測器裝置，用于檢測上述第二電路支路中的工件電流；開關(guān)裝置，用于當上述被檢測工件電流超出預定電流，以將維持電弧轉(zhuǎn)變成工作等離子弧時，導通上述第一電路支路；以及用于在上述電路支路中調(diào)節(jié)電流直至上述電弧發(fā)生轉(zhuǎn)變的裝置，上述電流調(diào)節(jié)裝置包括用于產(chǎn)生一個第一信號的檢測裝置，該第一信號的水平代表了由上述電源提供給上述第一電路支路的實際電流；用于產(chǎn)生一個第二信號的裝置，該第二信號的水平代表了上述第一電路支路中所需的電流；用于比較上述第一和第二信號，以向上述電源的上述電流調(diào)節(jié)輸入端提供一個輸入信號，從而將上述實際電流調(diào)節(jié)至上述所需電流；所作的改進包括上述第二信號有一個設置水平；用于當上述被探測的工件電流超出了一個大體低于上述預定電流的低水平閾值電流時，產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)變信號的裝置；以及用于將上述第二信號的水平提高至上述設置水平，相應地提高從上述電源向上述第一電路支路提供的上述實際電流的電路裝置。
24.權(quán)利要求23中所限定的改進，其中上述預定電流在150mA到3安培的范圍內(nèi)。
25.權(quán)利要求23中所限定的改進，其中上述低水平閾值電流大體低于100mA。
26.權(quán)利要求23中所限定的改進，包括用于響應于上述電弧轉(zhuǎn)變而將上述第二信號從上述被增大的水平向上述第二設置水平轉(zhuǎn)變的裝置。
27.權(quán)利要求23中所限定的改進，包括在上述電路裝置中，用于在一個在上述轉(zhuǎn)變信號之后的預定時間間隔之后，將上述第二信號從上述被增大的水平向上述設置水平轉(zhuǎn)變的裝置，在上述時間間隔中沒有電弧轉(zhuǎn)變。
全文摘要
一個用于從帶有電流調(diào)節(jié)輸入端的電源向等離子系統(tǒng)提供直流電的電路,該等離子系統(tǒng)包括一個電極和一個噴嘴,該噴嘴帶有一個等離子電弧開口使電極朝向一個并置的工件,該電路具有一個第一電路支路;一個第二電路支路;一個第二電路支路中的電流檢測器裝置;開關(guān)裝置;用于在第一電路支路中調(diào)節(jié)電流直至電弧發(fā)生轉(zhuǎn)變的裝置,以及用于當被檢測工件電流超出一個低閾值時,提高由上述電源向第一電路支路提供的維持電流的裝置。
文檔編號B23K10/00GK1200646SQ9810571
公開日1998年12月2日 申請日期1998年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月18日
發(fā)明者約瑟福·阿倫·達尼爾 申請人:林肯電氣公司