专利名称：电弧焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据焊接模式来切换电弧焊机的最大负荷电压特性的技术。
背景技术：
利用电弧焊机进行焊条电弧焊时，若不具备无点焊(tack welding)模式的第一最 大负荷电压特性和有点焊模式的第二最大负荷电压特性这两种特性，则在反复进行点弧和 消弧的点焊中由于最大负荷电压高而无法容易地将电弧消弧。图8是现有技术的电弧焊机的电连接图。在图8中，由初级整流电路DRl和平滑 电容器Cl形成直流电源电路，初级整流电路DRl对交流电源AC进行整流后生成整流电压， 平滑电容器Cl对具有脉动电流的整流电压进行平滑后生成直流电压。由第一开关元件TRl 第四开关元件TR4形成全桥的逆变器电路，将直流电压变 换为高频交流电压后输出。主变压器INT将高频交流电压变换为适合电弧加工的电压，次 级整流电路DR2对主变压器INT的输出进行整流，并经由直流电抗器L将直流电力提供给 手焊棒。切换开关SW是具备接触点a、接触点b两个接点且用于选择点焊模式的切换开关， 通过选择a接触点从而处于无点焊模式，通过选择b接触点从而处于有点焊模式。在利用图8所示的现有技术的电弧焊机以焊条电弧焊的方式进行点焊时，使切换 开关SW处于接触点a侧，设置在主变压器INT的次级侧线圈处的抽头Ia与次级整流电路 DR2连接。此时，最大负荷电压特性成为降压后的第二最大负荷电压特性，在进行对接焊的 预焊作业时电弧容易消弧，提高了作业性。专利文献1所述的电弧焊机在设置于主变压器INT的次级侧线圈上的各抽头上连 接可控硅元件，通过焊接法对各可控硅元件进行通电，从而选择设置在主变压器INT的次 级侧线圈处的各抽头。专利文献1日本特开平11-58009号公报利用上述电弧焊机进行焊条电弧焊时，由于最大负荷电压高，故电弧的消弧变得 困难，点焊中作业性明显变差，并且产品的品质也下降。作为该对策，在专利文献1的现有技术中，通过切换开关SW对设置在主变压器INT 的次级侧线圈上的抽头选择次级侧的输出电压低的抽头，生成使最大负荷电压降压后的第 二最大电荷电压特性，使得通过手焊棒反复进行短接或提升的点焊变得容易。但是，在现有技术中，主变压器INT的次级侧线圈上需要另外设置抽头，并且还需 要对该抽头进行选择的大电流对应的开关或可控硅元件，故结构变得复杂且材料费也变 尚ο
发明内容
因此，在本发明中，目的在于提供一种即使在主变压器INT的次级侧线圈处不设 置抽头也能容易地进行点焊的电弧焊机。
为了解决上述课题，技术方案1的发明涉及一种电弧焊机，具备对商用交流电源 进行整流及平滑后输出直流电压的直流电源电路；将所述直流电压变换为高频交流电压的 逆变器电路；将所述高频交流电压变换为适合焊接的交流电压的主变压器；对所述主变压 器的输出进行整流的次级整流电路；对所述整流后的输出电流进行检测的输出检测电路； 和基于所述检测的输出电流对所述逆变器电路进行控制的主控制电路；其特征在于，设置 对点焊模式进行选择的选择电路，在选择了所述点焊模式时，所述主控制电路进行形成使 各输出电流值中的最大负荷电压降压后的最大负荷电压特性的外部特性控制。技术方案2的发明根据技术方案1所述的电弧焊机，其特征在于，仅在输出电流值 为预定的输出电流基准值以下时进行所述外部特性控制。技术方案3的发明根据技术方案1所述的电弧焊机，其特征在于，根据输出电流值 来改变所述各输出电流值中的最大负荷电压的降压值。技术方案4的发明根据技术方案1 3中任意一项所述的电弧焊机，其特征在于， 通过减小所述逆变器电路的最大占空比来进行所述外部特性控制。技术方案5的发明根据技术方案1 3中任意一项所述的电弧焊机，其特征在于， 在所述直流电源电路与所述逆变器电路之间，设置按照使输出直流电压与预定的目标电压 设定值相等的方式进行控制的升降压斩波电路，并通过减小所述目标电压设定值来进行所 述外部特性控制。发明效果根据本发明的技术方案1及4，由于在选择了点焊模式时只减小控制逆变器电路 的脉冲信号的最大占空比就能形成使各输出电流值中的最大负荷电压降压后的最大负荷 电压特性，因此，在频繁地提升及下降手焊棒来反复进行消弧或点弧的焊接中电弧断开性 变得良好，能够改善作业性并且还能提高焊接品质。根据本发明的技术方案2及4，由于在选择了点焊模式时对输出电流值和小电流 区域的预定的输出电流基准值进行比较，并只对输出电流值在输出电流基准值以下时的最 大负荷电压进行降压，因此，在输出电流基准值以上时能抑制电弧断开，只在输出电流基准 值以下时电弧断开性变得良好，进一步提高了焊接品质。根据本发明的技术方案3及4，在选择了点焊时，若根据输出电流值使最大负荷电 压的降压值变化，则能够按照每个输出电流值成为最佳的最大负荷电压，因此，能够进行精 度好的点焊且能大幅度提高焊接品质。根据本发明的技术方案5，仅变更设置在对应不同电压的电弧焊机上的作为标准 装备的升降压斩波电路的目标电压值，就能使最大负荷电压特性处于适合点焊模式的负荷 电压特性，因此，在对应不同电压之外，不追加部件也能实现新的功能。
图1是实施方式1涉及的电弧焊机的电连接图。图2是表示具有实施方式1的焊条电弧焊的恒定电流特性的最大负荷电压特性的 特性图。图3是实施方式2涉及的电弧焊机的电连接图。图4是表示具有实施方式2的焊条电弧焊的恒定电流特性的最大负荷电压特性的特性图。图5是实施方式3涉及的电弧焊机的电连接图。图6是表示具有实施方式3的焊条电弧焊的恒定电流特性的最大负荷电压特性的 特性图。图7是实施方式4涉及的电弧焊机的电连接图。图8是现有技术的电弧焊机的电连接图。图中C1_平滑电容器，C2-电容器，Cc-升降压斩波控制信号，CP-比较电路， Cp-比较信号，CH-升降压斩波驱动电路，Ch-升降压斩波驱动信号，Dl-第1 二极管，DK-逆 变器驱动电路，Dkl-第一逆变器驱动信号，Dk2-第二逆变器驱动信号，Dk3-第三逆变器驱 动信号，Dk4-第四逆变器驱动信号，DCL-直流电抗器，DCL2-第二直流电抗器，DRl-初级整 流电路，DR2-次级整流电路，ES-手焊棒，ID-输出电流检测电路，Id-输出电流检测信号， INT-主变压器，IR-输出电流设定电路，Ir-输出电流设定信号(输出电流基准值)，RF-输 出电流基准设定电路，Rf"输出电流基准设定信号(输出电流基准设定值)，M-被加工物， PWM-脉冲宽度调制电路，Pwl-第一输出控制信号，Pw2-第二输出控制信号，SC-主控制电 路，Sc-比较运算信号，SW-切换开关，TRl-第一开关元件，TR2-第二开关元件，TR3-第三 开关元件，TR4-第四开关元件，TR5-第五开关元件，WD-选择电路，Wc-点焊模式信号。
具体实施例方式图1是实施方式1的电弧焊机的电连接图。在图1中，与图8所示的现有技术的 电弧焊机的电连接图相同的符号的部件进行相同动作，故省略说明，只对符号不同的部件 进行说明。图1所示的选择电路WD对有点焊模式或无点焊模式进行选择。输出电流设定电 路IR设定预定的输出电流设定信号Ir。在通过选择电路WD选择了有点焊模式时，主控制电路SC输出点焊模式信号Wc，并 且对输出电流设定信号Ir的值和输出电流检测信号Id的值进行比较运算后输出比较运算 信号Sc。图1所示的脉冲宽度调制电路PWM以脉冲频率一定的方式进行调制脉冲宽度的 PWM控制，根据比较运算信号Sc的值对第一输出控制信号Pwl及第二输出控制信号Pw2的 脉冲宽度进行控制，并且具有预定的第一最大占空比(On duty)和比该第一最大占空比小 规定值的第二最大占空比。逆变器驱动电路DK根据第一输出控制信号Pwl输出第一逆变器驱动信号Dkl及 第四逆变器驱动信号Dk4，根据第二输出控制信号Pw2输出第二逆变器驱动信号Dk2及第三 逆变器驱动信号Dk3。图2是表示本发明的有点焊或无点焊的最大负荷电压特性的图。以下，参照图1 及图2对实施方式1的动作进行说明。在通过选择电路WD选择了有点焊模式时，图1所示的主控制电路SC输出点焊模 式信号Wc。在输入了点焊模式信号Wc时，脉冲宽度调制电路PWM从第一最大占空比切换为 第二最大占空比。此时，如图2所示，使各输出电流值中的最大负荷电压降压后形成与点焊 模式对应的最大负荷电压特性。
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例如，在将输出电流设定为150A来进行对接焊的预焊作业时，每当一处的预焊作 业结束时作业者都提升手焊棒来切断电弧。然后，使手焊棒移动到下一预焊处再次产生电 弧。此时，若提升手焊棒使电弧长度增长则图2所示的负荷电压增加，在最大负荷电压到达 A点时随着缓慢增加而发生输出电流的减小。并且，例如在输出电流处于5A附近的B点时 电弧断开的情况下，有点焊模式时最大负荷电压约为58V，无点焊模式时的最大负荷电压约 为 68V。如上所述，在有点焊模式时，通过降低最大负荷电压，从而在作业者进行提升手焊 棒来切断电弧的作业时，电弧容易消弧，故通过焊条电弧焊接进行预焊作业等时，能够改善 作业性并且还能提高焊接性的品质。图3是实施方式2的电弧焊机的电连接图。在图3中，与图1及图8所述的电弧焊机的电连接图相同符号的部件进行相同动 作，故省略说明，只对符号不同的部件进行说明。图3所示的输出电流基准设定电路RF设定预定的输出电流基准设定信号Rf。比 较电路CP对输出电流检测信号Id的值和输出电流基准设定信号Rf的值进行比较，在输出 电流检测信号Id的值比输出电流基准设定信号Rf的值小时，使比较信号Cp为高(High) 电平。在通过选择电路WD选择了有点焊模式时，图3所示的主控制电路SC判断比较信 号Cp是高电平还是低(Low)电平，在比较信号Cp为高电平时输出点焊模式信号Wc，在低电 平时停止输出。脉冲宽度调制电路PWM在输入了点焊模式信号Wc时，从第一最大占空比切 换为第二最大占空比，在停止了点焊模式信号Wc的输入时，从第二最大占空比切换为第一 最大占空比。图4所示，作业者在输出电流例如为50A 400A的范围内进行焊条电弧焊时，由 于脉冲宽度调制电路PWM以最大负荷电压变大的第一最大占空比进行焊条电弧焊，故能进 行无电弧间断的稳定焊接。并且，例如在输出电流为50A以下的范围内，脉冲宽度调制电路 PWM以使最大负荷电压降低的第二最大占空比进行焊条电弧焊。在利用焊条电弧焊进行对接焊的预焊作业结束时，作业者进行提升手焊棒来切断 电弧的作业。此时，在因提升手焊棒而电弧长度增长时，根据电弧长度的增加而输出电流检 测信号Id的值减小。比较电路CP在输出电流检测信号Id的值(例如50A时)变得比输 出电流基准设定信号Rf的值(例如50A)小时使比较信号Cp处于高电平。主控制电路SC在比较信号Cp处于高电平时输出点焊模式信号Wc，脉冲宽度调制 电路PWM从第一最大占空比切换为第二最大占空比。此时，如图4所示，输出电流为50A以 下的最大负荷电压被降低。在作业者将输出电流设定为150A来进行对接焊的预焊作业时，每当一处的预焊 作业结束时作业者都会进行提升手焊棒来切断电弧的作业。然后，使手焊棒移动到下一预 焊处再次产生电弧。此时，若提升手焊棒而电弧长度增长，则图4所示的负荷电压增加，在 最大负荷电压到达A点时随着缓慢增加而发生输出电流的减小。此时，若进一步提升手焊 棒使电弧长度增长，则根据电弧长度的增加而输出电流检测信号Id的值减小。比较电路CP 在输出电流检测信号Id的值变得比输出电流基准设定信号Rf的值(例如50A)小时使比 较信号Cp处于高电平。
此时，最大负荷电压被降压。并且，在输出电流变为5A附近的B点时电弧断开的 情况下，有点焊模式时负荷电压约为58V，无点焊模式时负荷电压约为68V。如上所述，在有点焊模式时，通过降低最大负荷电压，从而在作业者进行提升手焊 棒来切断电弧的作业时，由于电弧容易消弧，故在焊条电弧焊中进行点焊作业等时，能够改 善作业性并且还能提高焊接性的品质。图5是实施方式3的电弧焊机的电连接图。以下，参照图5及图6对动作进行说明。主控制电路SC在通过选择电路WD选择了有点焊模式时输出点焊模式信号Wc。图5所示的脉冲宽度调制电路PWM在输入点焊模式信号Wc时，生成在根据图6所 示的(20V+0.04XIA)算出的标准负荷电压特性上例如加上12V后的值(32V+0. 04X IA)的 最大负荷电压特性。在作业者将输出电流设定为150A来进行对接焊的预焊作业时，根据 (32V+0. 04 X IA)的式子来控制最大占空比，A点的最大负荷电压54V被降低成为38V。并且，每当一处的预焊作业结束时，作业者都进行提升手焊棒来切断电弧的作业。 此时，若提升手焊棒而电弧长度增长则图6所示的负荷电压增加，负荷电压达到A点的38V 时随着缓慢减小而输出电流也减小。并且，例如在输出电流处于5A附近的B点时电弧断开 的情况下，有点焊模式时负荷电压约为32V，无点焊模式时负荷电压约为68V。如上所述，在有点焊模式时，由于按照每一个输出电流值使最大电荷电压的降压 值最优化，故在作业者提升手焊棒来切断电弧的焊条电弧焊的预焊作业中，电弧容易消弧， 能够改善作业性，还能提高焊接性的品质。图7是实施方式4的电弧焊机的电连接图。在图7中，与图1及图8所示的电弧 焊机的电连接图相同的符号的部件进行相同动作，故省略说明，只对符号不同的部件进行 说明。图7所示的电连接图是与商用交流电压的不同电压对应的标准电弧焊机，在直流 电源电路与逆变器电路之间标准地设置了由第五开关元件TR5、二极管D1、第二直流电抗 器DCL2及电容器C2形成的升降压斩波电路，使来自直流电源电路的直流电压与预定的目 标电压设定值相等后提供给逆变器电路。在通过选择电路WD选择了有点焊模式时，图7所示的主控制电路SC变更作为脉 冲信号的升降压斩波控制信号Cc的预定的占空比。升降压斩波驱动电路CH输出根据升降压斩波控制信号Cc来驱动第五开关元件 TR5的升降压斩波驱动信号Ch。下面，对动作进行说明。在通过选择电路WD选择了有点焊模式时，图7所述的主控制电路SC输出被变更 为规定的占空比后的升降压斩波控制信号Ce，并且对输出电流设定信号Ir的值和输出电 流检测信号Id的值进行比较运算后输出比较运算信号Sc。脉冲宽度调制电路PWM以脉冲频率一定的方式进行调制脉冲宽度的PWM控制，并 根据比较运算信号Sc的值来控制第一输出控制信号Pwl及第二输出控制信号Pw2的脉冲宽度。在升降压斩波电路将第五开关元件TR5的Ton/Toff的占空比例如从1变更为0. 9
7并将升降压斩波电路作为降压电路动作时，直流电源电路的直流电压Vd根据Vo = (Ton/ Toff) XVd的式子被降压成0. 9Vd并输出到逆变器电路中。并且，能够进行外部特性控制， 在该外部特性控制中，形成根据升降压斩波电路的降压动作使各输出电流值中的最大负荷 电压降压后的最大负荷电压特性。在上述说明中，设置省略图示的输出电流基准设定电路RF和比较电路CP，比较电 路CP对输出电流检测信号Id的值和输出电流基准设定信号Rf的值进行比较，并在输出电 流检测信号Id的值比输出电流基准设定信号Rf的值小时，使比较信号Cp处于高电平。主控制电路SC也可以在比较信号Cp处于高电平时变更升降压斩波控制信号Cc 的占空比。如上所述，由于只控制设置在电弧焊机上的升降压斩波电路的占空比就能够将形 成最大负荷电压特性的外部特性控制控制为适合焊条电弧焊的外部特性，故无需设置新的 部件。
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权利要求
一种电弧焊机，具备对商用交流电源进行整流及平滑后输出直流电压的直流电源电路；将所述直流电压变换为高频交流电压的逆变器电路；将所述高频交流电压变换为适合焊接的交流电压的主变压器；对所述主变压器的输出进行整流的次级整流电路；对所述整流后的输出电流进行检测的输出检测电路；和基于所述检测的输出电流对所述逆变器电路进行控制的主控制电路；其特征在于，设置对点焊模式进行选择的选择电路，在选择了所述点焊模式时，所述主控制电路进行形成使各输出电流值中的最大负荷电压降压后的最大负荷电压特性的外部特性控制。
2.根据权利要求1所述的电弧焊机，其特征在于，仅在输出电流值为预定的输出电流基准值以下时进行所述外部特性控制。
3.根据权利要求1所述的电弧焊机，其特征在于，根据输出电流值来改变所述各输出电流值中的最大负荷电压的降压值。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的电弧焊机，其特征在于，通过减小所述逆变器电路的最大占空比来进行所述外部特性控制。
5.根据权利要求1 3中任意一项所述的电弧焊机，其特征在于，在所述直流电源电路与所述逆变器电路之间，设置按照使输出直流电压与预定的目标 电压设定值相等的方式进行控制的升降压斩波电路，并通过减小所述目标电压设定值来进 行所述外部特性控制。
全文摘要
由于进行焊条电弧焊时最大负荷电压特性的各输出电流值中的最大负荷电压高，因此进行点焊等时电弧不能容易地消弧。对此，本发明提供一种电弧焊机，具备对商用交流电源进行整流及平滑后输出直流电压的直流电源电路；将直流电压变换为高频交流电压的逆变器电路；将高频交流电压变换为适合焊接的交流电压的主变压器；对主变压器的输出进行整流的次级整流电路；对整流后的输出电流进行检测的输出检测电路；和基于检测的输出电流对逆变器电路进行控制的主控制电路；其特征在于，设置对点焊模式进行选择的选择电路，在选择了点焊模式时，主控制电路进行形成使各输出电流值中的最大负荷电压降压后的最大负荷电压特性的外部特性控制。
文档编号B23K9/10GK101920379SQ201010275290
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年8月3日
发明者吕荣庆, 宋维江, 服部靖, 李少南, 杨熙, 范承士 申请人:株式会社大亨