CN102489832B - 电弧焊接机 - Google Patents

Abstract

在进行气体保护金属极电弧焊时，由于最大负载电压较高，因此电弧的消弧变得困难，在间断焊接中作业性显著劣化。因此，本发明提供一种电弧焊接机，其具备：直流电源电路，其对商用交流电源进行整流以及平滑；逆变电路，其将直流电压变换成高频交流电压；主变压器，其高频交流电压变换为适于焊接的交流电压；二次整流电路，其对主变压器的输出进行整流；输出电流检测电路，其对整流后的输出电流进行检测；以及主控制电路，其根据输出电流对逆变电路进行控制；还设置对整流后的输出电压进行检测的输出电压检测电路，主控制电路在逆变电路的动作中输出电流检测值超过预先确定的输出电流基准值并经过规定时间之后，在输出电压检测值成为预先确定的输出电压基准值以上时，使逆变电路的动作停止预先确定的时间。

Description

电弧焊接机

技术领域

本发明涉及与气体保护金属极电弧焊接(被覆ア一ク)的焊接结束时的控制相关的技术方案。

背景技术

在用电弧焊接机进行气体保护金属极电弧焊时，在由于最大负载电压较高而反复点弧和消弧的间断焊接(tack welding)中，不能容易地进行消弧。

图5是现有技术中的电弧焊接机的电气连接图。在图5中，由一次整流电路DR1和平滑电容器C1形成直流电源电路，一次整流电路DR1对交流电源AC进行整流从而生成整流电压，平滑电容器C1对具有脉动流的整流电压进行平滑处理从而生成直流电压。

由第一开关元件TR1到第四开关元件TR4形成全桥的逆变电路，将直流电压变换成高频交流电压并输出。主变压器INT将高频交流电压变换成适于电弧加工的电压，二次整流电路DR2对主变压器INT的输出进行整流，经由直流电抗器DCL将直流功率提供给手工焊条。

切换开关SW是具备接点a、接点b这两个接点来选择间断焊接模式的切换开关，通过选择a接点而成为无间断焊接模式，通过选择b接点而成为有间断焊接模式。

在使用图5所示的现有技术的电弧焊接机以气体保护金属极电弧焊来进行间断焊接时，将切换开关SW置于接点b侧，将设于主变压器INT的二次侧线圈的抽头b与二次整流电路DR2连接。这时，最大负载电压特性成为了经过了降压的第二最大负载电压特性，这样能够在进行对焊的点固焊(仮付け)作业时容易地消除电弧，提高作业性。

专利文献1中所记载的电弧焊接机将闸流管元件与设于主变压器INT的二次侧线圈的各抽头连接，按照焊接方法对各闸流管进行通电，来选择设于主变压器INT的二次侧线圈的各抽头。

专利文献：特开平11-58009号公报

在用上述的电弧焊接机进行气体保护金属极电弧焊时，由于最大负载电压较高而导致电弧的消弧变得困难，在间断焊接等中作业性显著变差且被加工物的焊接质量也会下降。

作为对策，在对比文件1的现有技术中，通过由切换开关SW对设于主变压器INT的二次侧线圈的抽头进行选择来选择二次侧的输出电压较低的抽头，生成使最大负载电压降压的第二最大负载电压特性，由此使以手工焊条来反复短路和撤回而进行的间断焊接变得容易。

但是，在现有技术中，在主变压器INT的二次侧线圈另外需要抽头，也需要选择该抽头的对应大电流的开关或闸流管元件，因此结构变得复杂且材料成本也会上升。

进而，在频繁地撤回以及拉下手工焊条来反复消弧和点弧的间断焊接中，虽然切断电弧性能变得良好，但反之由于使最大负载电压降压，因此导致电弧的启动性会有若干的降低，另外，输出电缆由于长时间的电缆的电压下降而不能获得足够的电弧电压，由此焊接性能也会有若干的下降。

发明内容

因此，在本发明中，目的在于提供一种电弧焊接机，其即使不将抽头设于主变压器INT的二次侧线圈也能容易地进行间断焊接等。

为了解决上述的技术问题，技术方案1的发明提供一种电弧焊接机，其具备：直流电源电路，其对商用交流电源进行整流以及平滑，输出直流电压；逆变电路，其将所述直流电压变换成高频交流电压；主变压器，其将所述高频交流电压变换为适于焊接的交流电压；二次整流电路，其对所述主变压器的输出进行整流；输出电流检测电路，其对所述整流后的输出电流进行检测；以及主控制电路，其根据所述检测出的输出电流对所述逆变电路进行控制；其特征在于，还设置对所述整流后的输出电压进行检测的输出电压检测电路，所述主控制电路在所述逆变电路的动作中所述输出电流检测值超过预先确定的输出电流基准值并经过规定时间之后，在所述输出电压检测值成为预先确定的输出电压基准值以上时，使所述逆变电路的动作停止预先确定的时间。

技术方案2的发明是在技术方案1的电弧焊接机的基础上，使所述逆变电路的停止时间基于输出电流值而变化。

根据本发明的技术方案1，在气体保护金属极电弧焊中，在撤回手工焊条来进行电弧的消弧时，在输出电流检测值超过预先确定的输出电流基准值并经过规定时间时，在撤回手工焊条、输出电压检测值成为输出电压基准值以上时，使逆变电路的动作停止预先确定的时间，由此使消弧变得容易，在反复点弧和消弧的间断焊接等中电弧的切断变得良好，提高了作业性。

根据本发明的技术方案2，由于若按照在恒电流区域的输出电流值来使逆变电路的停止时间变化，能够对每个输出电流值设定最合适的停止时间，因此，在频繁撤回以及拉下手工焊条来反复消弧和点弧的间断焊接中，电弧的消弧精度变得良好，进而，由于电弧启动时的最大负载电压不降压，因此电弧的启动性也变得良好，大幅提高了焊接的质量。

附图说明

图1是本发明的电弧焊接机的电气连接图。

图2是图1示出的输出电流判别电路的详细图。

图3是说明本发明的动作的波形定时图。

图4是具有本发明的气体保护金属极电弧焊的恒流特性的最大负载电压特性图。

图5是现有技术的电弧焊接机的电气连接图。

符号的说明

C1平滑电容器

DK逆变驱动电路

Dk1第一逆变驱动信号

Dk2第二逆变驱动信号

Dk3第三逆变驱动信号

Dk4第四逆变驱动信号

DCL直流电抗器

DR1一次整流电路

DR2二次整流电路

ES手工焊条

ID输出电流检测电路

Id输出电流检测信号

INT主变压器

IP输出电流比较电路

IF输出电流基准设定电路

If输出电流基准信号

IR输出电流设定电路

Ir输出电流设定信号

M被加工物

PWM脉冲宽度调制电路

Pw1第一输出控制信号

Pw2第二输出控制信号

SC主控制电路

Sc误差放大信号

SW切换开关

TR1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

VD输出电压检测电路

Vd输出电压检测信号

VP输出电压比较电路

Vp输出电压比较信号

VF输出电压基准设定电路

Vf输出电压基准信号

Wcr焊接电流检测信号

具体实施方式

图1是实施方式1的电弧焊接机的电气连接图。在图1中，由于与图5所示的现有技术的电弧焊接机的电气连接图相同符号的构成物进行相同的动作，因此省略说明，仅对符号不同的构成物进行说明。

图1示出的输出电流检测电路ID检测出输出电流并将其作为输出电流检测信号Id来输出。输出电压检测电路VD检测出输出电压并将其作为输出电压检测信号Vd来输出。

输出电流基准设定电路IF输出输出电流基准信号If，该输出电流基准信号If为判别“不是无负载”的预先确定的值。例如，将图4示出的A点附近的数A～10A作为输出电流基准值。

输出电流比较电路IP将输出电流检测信号Id的值和输出电流基准信号If的值进行比较，在输出电流检测信号Id的值大于输出电流基准信号If的值时，输出焊接电流检测信号Wcr。

输出电压基准设定电路VF输出预先确定的值的输出电压基准信号Vf。例如，将图4示出的A点附近的60V作为输出电压基准值。

输出电压比较电路VP将输出电压检测信号Vd的值和输出电压基准信号Vf的值进行比较，在输出电压检测信号Vd的值大于输出电压基准信号Vf的值时，输出输出电压比较信号Vp。

图1示出的输出电流判别电路WT由图2示出的第一延迟电路DT1、第一反相电路IN1、与逻辑电路AND、第二反相电路IN2、第二延迟电路DT2以及或逻辑电路OR形成。

图2示出的第一延迟电路DT1响应焊接电流检测信号Wcr的高电平而输出预先确定的时间的第一延迟信号Dt1。第一反相电路IN1使第一延迟信号Dt1反相，作为第一反相信号In1而输出。与逻辑电路AND对焊接电流信号Wcr和第一反相信号In1进行与逻辑运算，并将运算结果作为与逻辑信号Ad而输出。

第二反相电路IN1将与信号Ad反相，作为第二反相信号In1而输出。第二延迟电路DT2响应第二反相信号In2的高电平而输出预先确定的时间的第二延迟信号Dt2。或逻辑电路OR对与逻辑信号Ad和第二延迟信号Dt2进行或逻辑运算，并将运算结果作为输出电流判别信号Wt而输出。

主控制电路SC对输出电流设定信号Ir的值和输出电流检测信号Id的值的误差进行放大，并输出误差放大信号Sc。进而，按照焊接电流检测信号Wcr、输出电流判别信号Wt以及输出电压比较信号Vp，来对逆变驱动信号St的输出进行控制。

图1示出的脉冲宽度调制电路PWM进行PWM控制，以恒定的脉冲频率对脉冲宽度进行调制，并按照误差放大信号Sc的值来控制第一输出控制信号Pw1以及第二输出控制信号Pw2的脉冲宽度。

逆变驱动电路DK在逆变驱动信号St为高电平时进行动作，按照第一输出控制信号Pw1而输出第一逆变驱动信号Dk1以及第四逆变驱动信号Dk4，按照第二输出控制信号Pw2而输出第二逆变驱动信号Dk2以及第三逆变驱动信号Dk3。并且，在逆变驱动信号St为低电平时，禁止第一逆变驱动信号Dk1～第四逆变驱动信号Dk4的输出，停止逆变电路的动作。

图3是说明本发明的动作的波形定时图。在图3中，图3(A)的波形表示输出电压检测信号Vd，图3(B)的波形表示输出电流检测信号Id，图3(C)的波形表示焊接电流检测信号Wcr，图3(D)的波形表示第一延迟信号Dt1，图3(E)的波形表示第一反相信号In1，图3(F)的波形表示与逻辑信号Ad，图3(G)的波形表示第二延迟信号Dt2，图3(H)的波形表示输出电流判别信号Wt，图3(I)的波形表示输出电压比较信号Vp，图3(J)的波形表示逆变驱动信号St。

图4是表示具有本发明的气体保护金属极电弧焊的恒流特性的最大负载电压特性图。以下，参照图1～图4来对动作进行说明。

在图3示出的时刻t＝t1，在手工焊条1与被加工物M短路时，图1示出的输出电压检测电路VD检测出输出电压作为图3(A)所示的输出电压检测信号Vd输出。这时，输出电压比较电路VP将输出电压检测信号Vd的值和输出电压基准信号Vf的值进行比较，在输出电压检测信号Vd的值比输出电压基准信号Vf的值小时，输出电压比较信号Vp从高电平变成低电平。

输出电流检测电路ID在时刻t＝t1，检测出手工焊条1与被加工物M短路时的输出电流，将其作为图3(B)示出的输出电流检测信号Id而输出。这时，输出电流比较电路IP将输出电流检测信号Id的值和输出电流基准信号If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信号If的值大的时刻t＝t2，使焊接电流检测信号Wcr成为高电平而输出。

图2示出的第一延迟电路DT1响应焊接电流检测信号Wcr的高电平，输出图3(D)示出的预先确定的时间T1的第一延迟信号Dt1，第一反相电路IN1将第一延迟信号Dt1反相，作为图3(E)示出的第一反相信号In1而输出。并且，与逻辑电路AND对焊接电流检测信号Wcr和第一反相信号In1进行逻辑与运算，将与逻辑信号Ad设为低电平。

在将手工焊条1与被加工物M短路而没有产生电弧时，作业者将手工焊条1从被加工物M上撤回来解除短路。这时，输出电流检测信号Id的值减少，输出电流比较电路IP将输出电流检测信号Id的值和输出电流基准信号If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信号If的值(例如，图4所示的5A)小的时刻t＝t3时，使焊接电流信号Wcr从高电平变为低电平。

这时，图3(A)示出的输出电压检测信号Vd的值也增加，在输出电压检测信号Vd的值比输出电压基准信号Vf的值(例如，图4示出的60V)大的时刻t＝t4时，输出电压比较电路VP使输出电压比较信号Vp从低电平变为高电平。

与逻辑电路AND在时刻t＝t3，对焊接电流检测信号Wcr的低电平和第一反相信号In1的低电平进行与逻辑运算，并将与逻辑信号Ad的低电平予以维持。

或逻辑电路OR对与逻辑信号Ad的低电平和第二延迟信号Dt2的低电平进行或逻辑运算，并将输出电流判别信号Wt设为低电平。这时，主控制电路SC根据焊接电流检测信号Wcr的低电平以及输出电流判别信号Wt的低电平来判别电弧的产生失败，并将逆变驱动信号St的高电平予以维持。

在时刻t＝t5，若手工焊条1与被加工物M再次短路产生电弧，则输出电流检测信号Id的值增加，在输出电流检测信号Id的值比输出电流基准信号If的值大的时刻t＝t6时，输出电流比较电流IP将焊接电流检测信号Wcr从低电平变为高电平。

第一延迟电路DT1响应焊接电流检测信号Wcr的高电平，输出图3(D)示出的预先确定的时间T1的第一延迟信号Dt1，第一反相电路IN1将第一延迟信号Dt1反相，作为图3(E)所示出的第一反相信号In1而输出。

图2示出的与逻辑电路AND在时刻t＝t7，对焊接电流检测信号Wcr的高电平和第一反相信号In1的高电平进行与逻辑运算，并将与逻辑信号Ad设为高电平。并且，进行逻辑信号Ad与第二延迟信号Dt2的或逻辑的或逻辑运算，将输出电流判别信号Wt设为高电平。这时，主控制电路SC根据焊接电流检测信号Wcr的高电平以及输出电流判别信号Wt的高电平来判别电弧在持续，并将逆变驱动信号St的高电平予以维持。

并且，在对焊等的点固焊作业结束时，作业者撤回手工焊条来进行电弧的消弧。这时，撤回手工焊条而电弧长度变长时，图4示出的最大负载电压移转到C点、B点、A点。并且，电弧长度进一步变长，在图3示出的时刻t＝t8，在输出电压检测信号Vd的值比输出电压基准信号Vf的值大时，将输出电压比较信号Vp从低电平变为高电平。

这时，输出电流检测信号Id的值也减少，在输出电流检测信号Id的值比输出电流基准信号If的值小的时刻t＝t8时，焊接电流检测信号Wcr从高电平变为低电平。并且，成为图3(F)示出的、与逻辑信号Ad相应于焊接电流检测信号Wcr成为低电平。

第二延迟电路DT2响应图示省略的第二反相信号In2的高电平，输出图3(G)所示的、预先确定的时间T2的第二延迟信号Dt2。或逻辑电路OR对与逻辑信号Ad的低电平和第二延迟信号Dt的高电平进行或逻辑运算，使输出电流判别信号Wt的高电平持续规定的时间。并且，主控制电路SC在输出电流判别信号Wt为高电平、输出电压比较信号Vp为高电平时，将图3(J)示出的逆变驱动信号St的高电平变为低电平。这时，考虑间断焊接的作业性，将逆变驱动信号St的低电平的时间T3例如设为100ms～10ms。

逆变驱动信号St成为低电平时，禁止由逆变驱动电路DK所输出的第一逆变驱动信号Dk1～第四逆变驱动信号Dk4的输出，在逆变驱动信号St为低电平的时间T3的期间，停止逆变电路的动作并进行电弧的消弧。并且，图3(J)示出的逆变驱动信号St的低电平(时间T3)结束，则逆变电路开始再次的动作。

如上所述，每当点固焊作业结束一处而作业者撤回手工焊条来进行电弧的消弧时，在输出电流检测值超过预先确定的输出电流基准值而经过规定时间时，在撤回手工焊条而输出电压检测值成为输出电压基准值以上时，通过使逆变电路例如停止100ms的时间，能够使电弧的消弧变得容易，提高了在反复点弧和消弧的间断焊接等中的作业性。

另外，上述的主控制电路SC在输出电流判别信号Wt为高电平、输出电压比较信号Vp为高电平时，将逆变电路的动作例如停止100ms，但也可以根据图4示出的C点～D点的恒电流区域的输出电流检测信号Id的值使逆变驱动信号St的低电平的时间例如使100ms变化，来变更逆变电路的停止时间。由此，由于能够针对每个输出电流值来设定逆变电路的最合适的停止时间，因此，在频繁撤回以及拉下手工焊条来反复消弧和点弧的间断焊接等中，根据输出电流值的不同，电弧的消弧中不再产生差异，大幅提高了焊接的质量。

Claims (2)

1.一种电弧焊接机，具备：

直流电源电路，其对商用交流电源进行整流以及平滑，输出直流电压；

逆变电路，其将所述直流电压变换成高频交流电压；

主变压器，其将所述高频交流电压变换为适于焊接的交流电压；

二次整流电路，其对所述主变压器的输出进行整流；

输出电流检测电路，其对整流后的输出电流进行检测；以及

主控制电路，其根据检测出的输出电流对所述逆变电路进行控制，

该电弧焊接机的特征在于，

还设置对整流后的输出电压进行检测的输出电压检测电路，

所述主控制电路在所述逆变电路的动作中输出电流检测值超过预先确定的输出电流基准值并经过规定时间之后，在输出电压检测值成为预先确定的输出电压基准值以上时，使所述逆变电路的动作停止预先确定的时间。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接机，其特征在于，

使所述逆变电路的停止时间基于输出电流值而变化。