CN102574235A - 交流tig焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流TIG焊接方法，交替重复正极性期间和反极性期间而进行焊接，其中，在焊接中检测TIG电极与焊接对象物的接触，在TIG电极与焊接对象物接触的情况下，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流，从而不会产生因极性翻转时的开关产生的冲击电压，因此能够防止半导体元件破损。

Description

交流TIG焊接方法

技术领域

本发明涉及交替重复反极性和正极性而进行电弧焊接的交流TIG焊接方法。

背景技术

近年来，出于对环境的考虑，在建筑物和车辆等中多利用轻量且再利用性良好的铝材和镁材，在形成其接合时经常利用交流TIG焊接装置。交流TIG焊接装置是交替重复反极性和正极性而进行电弧焊接的装置(例如，参照专利文献1)。

尤其是，在生成大型建筑物的作业现场，需要使用大电流来进行作业。在大电流交流焊接中，尤其在想要延长输出线缆的情况下，交流焊接的极性翻转时的开关之际产生的冲击电压变大。存在如下问题：有时因该冲击电压的大小而使得构成二次变换器的半导体元件会发生破损。

因此，以往，为了进行半导体元件的保护，实施以下对策，即，在极性翻转前控制成低电流(例如100A以下)，在该低电流的状态下进行极性翻转的开关，由此将产生的冲击电压抑制得低。

然而，在作业者失误，或工件精度、夹具精度差的情况下，有时焊接作业中TIG电极与焊接对象物发生接触(将该情况称为“电极短路”或“短路”)。并且，短路状态下与电弧状态下相比焊接电流的降低度变得缓慢。因此，存在如下情况：即如果产生短路则在极性翻转前电流未充分降低的状态下发生极性翻转。存在如下问题：即因在该交流焊接的极性翻转时的开关之际产生的冲击电压的大小而导致作为构成TIG焊接装置的二次变换器的构成要件的半导体元件发生破损。

接下来，利用图8和图9对以往以来惯用的交流TIG焊接装置的动作进行说明。另外，图8是表示以往的交流TIG焊接装置的简要结构的图，图9是表示以往的交流TIG焊接装置中的焊接电流波形的时间变化的图。

利用图9对如图8那样构成的交流TIG焊接装置的动作进行说明。另外，在以下的说明中，对使用了使反极性期间和正极性期间交替重复而进行焊接的非消耗电极式的交流TIG焊接装置的示例进行说明。

在图8中，交流TIG焊接装置101具备：焊接输出部102、焊接控制部103、电流检测部104、设定部107、第一计时部108。并且，交流TIG焊接装置101与具备电极109的焊炬110和作为焊接对象物的母材112电连接，并且向电极109与母材112之间供给电力，由此在电极109与母材112之间产生电弧111。

另外，在表示焊接电流波形的时间变化的图9中，TEN表示正极性期间，TEP表示反极性期间，TP1表示正极性峰值期间，TB1表示正极性基值期间，TP2表示反极性峰值期间，TB2表示反极性基值期间。另外，IENP表示正极性峰值电流，IEPP表示反极性峰值电流，IENB表示正极性基值电流，IEPB表示反极性基值电流，IEN1表示极性翻转前焊接电流(短路状态下的正极性期间的电流)，IEP1表示极性翻转前焊接电流(短路状态下的反极性期间的电流)。另外，E1表示发生短路的时刻，E2表示再次发生电弧的时刻。

在图8中，交流TIG焊接装置101的焊接输出部102的输入为从外部供给的商用电源(例如，三相200V等)。焊接输出部102根据来自焊接控制部103的控制信号进行设置在焊接输出部102的内部的未图示的一次变换器动作及二次变换器动作，从而适当地切换正极性和反极性而输出适于焊接的焊接电压和焊接电流。

一次变换器通常由通过PWM(Pulse Width Modulation)动作或移相动作驱动的未图示的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、未图示的MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、未图示的一次整流二极管、平滑用电解电容器、电力转换用变压器等构成。

另外，二次变换器通常由未图示的使用了IGBT的半桥或全桥构成，从而切换输出极性。

在此，正极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从电极109朝向母材112的方向，电极109为负而母材为正的情况。另外，反极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从母材112朝向电极109的方向，电极109为正而母材112为负的情况。

由CPU等构成的设定部107设定正极性峰值期间TP1(例如9.5msec)、正极性基值期间TB1(例如0.5msec)、反极性峰值期间TP2(例如3.81msec)、反极性基值期间TB2(例如0.47msec)、正极性峰值电流IENP(例如400A)、反极性峰值电流IEPP(例如-400A)、正极性基值电流IENB(例如100A)、反极性基值电流IEPB(例如-100A)，并向焊接控制部103输出。另外，设定可以通过作业者输入各参数而进行设定，也可以根据另行设定的设定电流(执行值或平均值)、频率而利用表格或数学式等自动地进行设定。

由CPU等构成的第一计时部108对从正极性期间及反极性期间的开始算起的时间进行计测，由CT等构成的电流检测部104检测焊接电流。

焊接控制部103根据设定部107的输出、第一计时部108所计测的经过时间、电流检测部104检测的焊接电流值而将输出指令信号向焊接输出部102输出。焊接控制部103将输出指令信号向焊接输出部102输出，所述输出指令信号为在正极性峰值期间中输出正极性峰值电流、在正极性基值期间中输出比正极性峰值电流低的正极性基值电流、在反极性峰值期间中输出反极性峰值电流、在反极性基值期间中输出比反极性峰值电流低的(绝对值小的)反极性基值电流的指令。

焊接输出部102根据来自焊接控制部103的输出指令信号，通过二次变换器的动作使正极性期间中作为正极性期间动作，并将输出电极切换成电子从电极109向母材112移动的方向。使反极性期间中作为反极性期间动作，并将输出电极切换成电子从母材112向电极109移动的方向。

另外，焊接输出部102通过一次变换器的动作使正极性峰值期间中输出正极性峰值电流(例如，400A)，正极性基值期间中输出正极性基值电流(例如，100A)。并且，焊接输出部102在反极性峰值期间中输出反极性峰值电流(例如，-400A)，在反极性基值期间中输出反极性基值电流(例如，-100A)。

焊接输出部102输出的焊接电流、焊接电压向与交流TIG焊接装置101连接的焊炬110供电，并在由钨等构成的TIG电极即电极109的前端与铝材等焊接对象物即母材112之间产生电弧111，而进行交流TIG焊接。

接下来，利用图9对以往的交流TIG焊接中的动作及焊接电流波形进行说明。

如图9所示，在到发生短路的时刻E1之前，在正极性期间TEN，在正极性峰值期间TP1结束而向正极性基值期间TB1移行时，焊接电流从正极性峰值电流IENP(例如400A)降低到正极性基值电流IENB(例如100A)。当正极性基值期间TB1结束时，焊接电流向反极性期间TEP移行。

另外，在反极性期间TEP，在反极性峰值期间TP2结束而向反极性基值期间TB2移行时，焊接电流从反极性峰值电流IEPP(例如，-400A)降低到反极性基值电流IEPB(例如，-100A)。当反极性基值期间TB2结束时，焊接电流向正极性期间TEN移行。

如此，在极性翻转前，通过使焊接电流降低到作为目标指令值的正极性基值电流IENB或反极性基值电流IEPB，从而将极性翻转时的因二次变换器的开关所产生的冲击电压抑制得低(例如，300V左右)。由此，构成焊接输出部102的二次变换器的半导体元件不会破损。

接下来，使用图9对以往的交流TIG焊接中电极109与母材112的发生短路时的焊接电流波形的动作进行说明。

如图9所示，在发生了短路的时刻E1以后的短路中的正极性期间TEN中，发出指令以使在正极性峰值期间结束而向正极性基值期间移行时，焊接电流成为正极性基值电流IENB。然而，焊接电流无法从正极性峰值电流IENP(例如，400A)降低到正极性基值电流IENB(例如，100A)。并且，焊接电流仅降低至比正极性基值电流IENB大的极性翻转前焊接电流IEN1(例如，300A)，以极性翻转前焊接电流IEN1(例如，300A)的状态向反极性期间移行。另外，该理由在后说明。

另外，在电极109与母材112的短路持续的情况下，在反极性期间TEP，发出指令以使在反极性峰值期间结束而向反极性基值期间移行时，焊接电流成为反极性基值电流IEPB。然而，焊接电流无法从反极性峰值电流IEPP(例如，-400A)降低到反极性基值电流IEPB(例如，-100A)。并且，焊接电流仅降低至比反极性基值电流IEPB大的极性翻转前焊接电流IEP1(例如，-300A)，以极性翻转前焊接电流IEP1(例如，-300A)的状态向正极性期间移行。另外，该理由在后说明。

例如，在需要使焊接电流迅速地从反极性峰值电流IEPP(例如，-400A)降低到反极性基值电流IEPB(例如，-100A)的情况下，焊接输出部102的一次变换器停止，焊接输出部102输出电压输出0V。因此，在电弧状态下通过电弧电阻使焊接电流迅速降低。然而，在电极109与母材112短路的短路状态下，电弧电阻变为0，因此焊接电流不会迅速地降低。因此，极性翻转前的焊接电流无法降低至目标指令值的正极性基值电流IENB或反极性基值电流IEPB。

并且，在这样电极109与母材112短路的短路状态下，在极性翻转前焊接电流IEN1或极性翻转前焊接电流IEP1的状态下发生极性翻转，所述极性翻转前焊接电流IEN1或极性翻转前焊接电流IEP1是与作为目标指令值的正极性基值电流IENB或反极性基值电流IEPB相比高的电流。因此，因二次变换器的开关产生的冲击电压变高(例如，600V左右)，构成二次变换器的半导体元件可能破损。

另外，在交流TIG焊接装置1的输出侧上连接有延长线缆而将线缆延长使用这样的情况下(例如，长度40m)，线缆所带有的电感变大。因此，产生的冲击电压进一步升高，半导体元件破损的危险性进一步提高。

如上所述，在以往技术中，如果在交流TIG焊接的大电流流通的作业中发生电极109和母材112的短路，则焊接电流无法迅速地降低，因此无法使极性翻转前的焊接电流降低到目标指令值的正极性基值电流IENB或反极性基值电流IEPB。此外，由于上述原因，在是与作为目标指令值的正极性基值电流IENB或反极性基值电流IEPB电流相比高的极性翻转前焊接电流IEN1或极性翻转前焊接电流IEP1的状态下发生极性翻转。

由此，因二次变换器的开关而产生的冲击电压变高(例如，600V左右)，存在构成二次变换器的半导体元件破损的问题。

如上所述，对于以往的交流TIG焊接装置而言，如果在大电流(例如，300A以上、500A以下的电流)流通的作业中发生电极与母材的短路，则在极性翻转前焊接电流无法充分降低的状态下进行极性翻转。因此，因二次变换器的开关产生的冲击电压变高，存在构成二次变换器的半导体元件可能破损的问题。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平2-235574号公报

发明内容

本发明提供一种即使在大电流流通的焊接中发生了电极与母材的短路的情况下也能够抑制构成变换器的半导体元件破损的高品质的交流TIG焊接方法。

为了解决上述问题，本发明的交流TIG焊接方法交替重复正极性期间和反极性期间而进行焊接，其中，在焊接中检测TIG电极与焊接对象物的接触，在所述TIG电极与所述焊接对象物接触的情况下，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。

如以上那样，根据本发明，在焊接中发生了TIG电极与焊接对象物的接触的情况下，通过禁止在短路状态下发生极性翻转，从而也不会产生因极性翻转时的开关的原因而产生的冲击电压。由此，能够实现可防止半导体元件破损的高品质的交流TIG焊接。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的交流TIG焊接方法中使用的交流TIG焊接装置的简要结构的图。

图2是表示本发明的实施方式1的交流TIG焊接方法中的焊接电流波形的时间变化的图。

图3是表示本发明的实施方式2的交流TIG焊接方法中使用的交流TIG焊接装置的简要结构的图。

图4是表示本发明的实施方式2的交流TIG焊接方法中的焊接电流波形的时间变化的图。

图5是表示本发明的实施方式2的交流TIG焊接方法中的焊接电流波形的时间变化的图。

图6是表示本发明的实施方式3的交流TIG焊接方法中使用的交流TIG焊接装置的简要结构的图。

图7是表示本发明的实施方式3的交流TIG焊接方法中焊接电流波形的时间变化的图。

图8是表示以往的交流TIG焊接装置的简要结构的图。

图9是表示以往的交流TIG焊接装置的焊接电流波形的时间变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的构成要件标注相同的符号，因此存在省略说明的情况。

(实施方式1)

图1是表示本实施方式1的交流TIG焊接方法中使用的交流TIG焊接装置的简要结构的图，图2是表示本实施方式1的交流TIG焊接方法中焊接电流波形的时间变化的图。对于如图1那样构成的交流TIG焊接装置，利用图2的焊接电流波形的时间变化说明其动作。

以下，以交替重复反极性期间和正极性期间而进行焊接的非消耗电极式的交流TIG焊接装置为例进行说明。

如图1所示，交流TIG焊接装置1构成为具备：焊接输出部2、焊接控制部3、电流检测部4、电压检测部5、AS判定部6、设定部7、第一计时部8。在此，焊接输出部2进行焊接输出。焊接控制部3控制焊接输出部2。电流检测部4检测焊接电流。电压检测部5检测焊接电压。AS判定部6根据电压检测部5的检测结果检测是电极9与母材12短路的短路状态还是在电极9与母材12之间产生了电弧的电弧状态。设定部7设定焊接条件等。第一计时部8对时间进行计测。

并且，在交流TIG焊接装置1中，具备电极9的焊炬10与作为焊接对象物的母材12电连接，通过对电极9与母材12之间供给电力，从而在电极9与母材12之间产生电弧11。

另外，在表示电流波形的图2中，TEN表示正极性期间，TEP表示反极性期间，TP1表示正极性峰值期间，TB1表示正极性基值期间，TP2表示反极性峰值期间，TB2表示反极性基值期间，TEN1表示在正极性期间中发生短路前的期间。

另外，IENP表示正极性峰值电流，IEPP表示反极性峰值电流，IENB表示正极性基值电流，IEPB表示反极性基值电流，IEP2表示焊接电流(短路状态下的反极性期间结束时的电流)，IEPBABS表示反极性基值电流的绝对值，IEPPABS表示反极性峰值电流的绝对值。

另外，E1表示发生短路的时刻，E2表示电弧再生的时刻，E6表示反极性期间结束的时刻。

在图1中，交流TIG焊接装置1的焊接输出部2以从外部供电的商用电源(三相200V等)作为输入，根据来自焊接控制部3的输出进行焊接输出部2内的未图示的一次变换器动作及二次变换器动作。由此，焊接输出部2适当地切换正极性和反极性而输出适于焊接的焊接电压和焊接电流。

一次变换器通常由通过PWM(Pulse Width Modulation)动作或移相动作驱动的未图示的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、未图示的MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、未图示的1次整流二极管、平滑用电解电容器或电力转换用变压器等构成。

另外，二次变换器通常使用未图示的IGBT而由半桥或全桥构成，其切换输出极性。

在此，正极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从电极9朝向母材12的方向，电极9为负而母材为正的情况。另外，反极性是指，电弧等离子体中的电子的移动方向为从母材12朝向电极9的方向，电极9为正而母材12为负的情况。

由CPU等构成的设定部7设定正极性峰值期间TP1(例如，9.5msec)、正极性基值期间TB1(例如，0.5msec)、反极性峰值期间TP2(例如，3.81msec)、反极性基值期间TB2(例如，0.47msec)、正极性峰值电流IENP(例如，400A)、反极性峰值电流IEPP(例如，-400A)、正极性基值电流IENB(例如，100A)、反极性基值电流IEPB(例如，-100A)，并且向焊接控制部3输出。另外，设定可以通过作业者输入各参数而进行设定，也可以根据另行设定的设定电流(执行值或平均值)、频率而利用表格或数学式等自动地进行设定。

由CPU等构成的第一计时部8对从正极性期间的开始算起的时间及从反极性期间的开始算起的时间进行计测。由CT等构成的电流检测部4检测焊接电流。

焊接控制部3根据设定部7的输出、第一计时部8所计测的经过时间、电流检测部4检测的焊接电流值而将输出指令信号向焊接输出部2输出，所述输出指令信号为在正极性峰值期间中输出正极性峰值电流、在正极性基值期间中输出比正极性峰值电流低的正极性基值电流、在反极性峰值期间中输出反极性峰值电流、在反极性基值期间中输出比反极性峰值电流低的(绝对值小的)反极性基值电流的指令。

焊接输出部2根据来自焊接控制部3的输出指令信号，通过二次变换器的动作使正极性期间中作为正极性期间动作，并将输出电极切换成电子从电极9向母材12移动的方向。使反极性期间中作为反极性期间动作，并将输出电极切换成电子从母材12向电极9移动的方向。

另外，焊接输出部2通过一次变换器的动作使在正极性峰值期间中输出正极性峰值电流(例如，400A)，在正极性基值期间中输出正极性基值电流(例如，100A)，在反极性峰值期间中输出反极性峰值电流(例如，-400A)，在反极性基值期间中输出反极性基值电流(例如，-100A)。

将焊接输出部2输出的焊接电流、焊接电压向与交流TIG焊接装置1连接的焊炬10供电，并在由钨等构成的TIG电极即电极9的前端与铝材等作为焊接对象物的母材12之间产生电弧11，而进行交流TIG焊接。

由CT等构成并测定交流TIG焊接装置1的输出端子间电压的电压检测部5检测焊接电压。

由CPU等构成的AS判定部6输入来自电压检测部5的电压检测信号而算出电压检测信号的绝对值。并且，考虑电压检测信号的绝对值在判定为电弧状态的期间到达(降低到)预先设定的检测电平(例如，10V)的情况。在这种情况下，判定为电极9与作为焊接对象物的母材12接触(称为电极短路或短路)，使AS信号为短路判定(低电平)。另外，考虑电压检测信号的绝对值在判定为短路状态的期间到达(增加到)预先设定的检测电平(例如，15V)的情况。在这种情况下，判定为电极9与作为焊接对象物的母材12的接触(短路)断开而产生电弧(称为电弧再生或电弧状态)，并使AS信号为电弧判定(高电平)。

控制焊接输出部2的焊接控制部3输入表示短路状态或者电弧状态的、AS判定部6所输出的AS信号。在AS信号为短路判定(低电平)的情况下，焊接控制部3控制焊接输出部2，以使得在达到进行从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流的时刻时，也禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。并且，在作为AS信号持续为短路判定(低电平)的情况下维持换流禁止。

另外，在AS信号为电弧判定(高电平)的情况下，在到达进行从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流的时刻时，焊接控制部3控制焊接输出部2以能够进行从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。另外，在为短路判定而维持换流禁止的状态下，即使成为电弧判定的情况下，焊接控制部3也控制焊接输出部2以能够进行从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流，其详细情况后述。

接下来，利用图2对在交流TIG焊接中发生了短路的情况下禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流的动作及焊接电流波形进行说明。

在图2中，在到达发生短路的时刻E1前，在正极性期间TEN，当正极性峰值期间TP1结束而向正极性基值期间TB1移行时，焊接电流从正极性峰值电流IENP(例如，400A)降低到正极性基值电流IENB(例如，100A)，并在正极性基值期间TB1结束时向反极性期间TEP移行。

另外，在反极性期间TEP，当反极性峰值期间TP2结束而向反极性基值期间TB2移行时，焊接电流从反极性峰值电流IEPP(例如，-400A)降低到反极性基值电流IEPB(例如，-100A)，并且在反极性基值期间TB2结束时向正极性期间TEN移行。

在图2所示的发生了短路的时刻E1以后的短路状态下，在正极性期间TEN，发出指令以使正极性峰值期间TP1结束而向正极性基值期间TB1移行从而使焊接电流成为正极性基值电流IENB。在这种情况下，电流无法从正极性峰值电流IENP(例如，400A)降低到正极性基值电流IENB(例如，100A)，仅降低到比正极性基值电流IENB大的极性翻转前焊接电流IEN2(例如，300A)而结束正极性期间TEN。另外，在电极9与母材12的短路状态下电流难以降低的理由在于，如果在交流TIG焊接的大电流通过的作业中发生电极109与母材112的短路，则焊接电流无法迅速地降低。该理由与利用图9在背景技术中说明的理由相同。

并且，在正极性期间TEN的结束时刻，由于从时刻E1开始持续为电极9与母材12短路的状态，因此AS判定部6进行短路判定，焊接控制部3禁止向另一方的极性期间的换流。在图2的情况下，从正极性向反极性的换流被禁止。

如此，由于极性的换流被禁止，因此不会在大电流状态下进行极性翻转，不会产生因用于极性翻转的二次变换器的开关而产生的冲击电压。所以，构成二次变换器的半导体元件不会破损。

并且，如图2所示，在保持未进行极性翻转的状态下，焊接指令向反极性期间移行(实际的电流未发生极性翻转)。此时，对于反极性峰值电流(未发生极性翻转)适用反极性峰值电流的绝对值IEPPABS(例如，400A)。另外，对于反极性基值电流(未发生极性翻转)适用反极性基值电流的绝对值IEPBABS(例如，100A)。

发出指令以使反极性峰值期间(未发生极性翻转)结束而向反极性基值期间(未发生极性翻转)移行时的焊接电流成为反极性基值电流IEPBABS。在这种情况下，焊接电流仍然无法从反极性峰值电流的绝对值IEPPABS(例如，400A)降低至反极性基值电流的绝对值IEPBABS(例如，100A)。并且，焊接电流仅降低到比反极性基值电流的绝对值IEPBABS大的值即极性翻转前焊接电流IEP2(例如，300A)，在该状态下向正极性期间TEN移行。

此时，由于从时刻E1开始持续为电极9与母材12短路的状态，因此AS判定部6进行短路判定，并且焊接控制部3禁止向另一方的极性期间的换流。

于是，由于如上所述那样极性的换流被禁止，因此不会在电流高的状态下进行极性翻转，不会产生因用于极性翻转的二次变换器的开关而引起的冲击电压。所以，构成二次变换器的半导体元件不会破损。

接下来，利用图2说明在交流TIG焊接中发生短路而使换流禁止持续并在此后短路断开而使得产生电弧(电弧再生)的情况下，使从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流能够进行的动作及焊接电流波形。

在图2所示的电弧再生的时刻E2，由于电极9与母材12的短路断开而成为产生电弧的状态，因此AS判定部6成为电弧判定，使换流能够进行。

焊接控制部3将电流控制为，以预先确定的规定的时刻重复正极性期间和反极性期间的基准时刻的电流波形。

在此，焊接控制部3以下述方式控制焊接输出部2以进行换流，即，等待电弧再生的时刻E2的下一次的从正极性向反极性的换流的基准时刻，在正极性期间TEN结束的时刻E5，进行从正极性向反极性的换流。

另外，时刻E5已经为电弧状态，向反极性换流前的电流如图2所示那样充分降低，因此不会产生因二次变换器的开关产生的冲击电压的问题。

另外，在图2所示的时刻E4，电弧再生了的情况下，以下述方式进行控制，即，在反极性期间TEP结束的时刻E6不进行换流，等待下一次的从正极性向反极性的换流的基准时刻，并在正极性期间TEN结束的时刻E5进行换流。

如上所述，在检测到在焊接中作为TIG电极的电极9与作为焊接对象物的母材12发生短路的情况而进行了短路判定的情况下，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间换流。由此，防止在大电流的状态下进行极性翻转，能够抑制出现因极性翻转时的二次变换器的开关产生的大的冲击电压。其结果是，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，在出于二次变换器的破损保护的目的而在交流TIG焊接装置1中设置过电压保护电路的情况下，在以往的交流TIG焊接装置101中，由于在电极109与母材112短路时仍然进行换流，所以容易产生大的冲击电压。因此，过电压保护电路动作而使得交流TIG焊接装置101容易停止，焊接作业效率降低。然而，在本实施方式1的交流TIG焊接装置1中，由于在电极9与母材12短路时禁止换流，因此能够抑制产生大的冲击电压。因此，能够抑制过电压保护电路动作而使得交流TIG焊接装置1停止的情况，能够防止焊接作业效率降低。

即，本发明的交流TIG焊接方法为交替重复正极性期间与反极性期间而进行焊接的交流TIG焊接方法，在焊接中检测TIG电极与焊接对象物的接触，在TIG电极与焊接对象物接触的情况下(短路的情况下)，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。

根据该方法，通过在短路状态下禁止极性翻转，不会产生因极性翻转时的开关的原因而产生的冲击电压。由此，能够实现可防止半导体元件破损的高品质的交流TIG焊接。

另外，也可以是如下方法：即在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，在TIG电极与焊接对象物的接触断开而产生电弧前，维持TIG电极与焊接对象物接触的时刻的电流。

根据该方法，在大电流状态下不会进行极性翻转，不会产生因用于极性翻转的二次变换器的开关所产生的冲击电压。由此，构成二次变换器的半导体元件不会破损。

另外，也可以是如下方法：即在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触时，使电流降低到比检测到TIG电极与焊接对象物的接触的时刻的电流值低的电流值。

根据该方法，不会在大的电流状态下进行极性翻转，不会产生因用于极性翻转的二次变换器的开关产生的冲击电压。由此，构成二次变换器的半导体元件不会破损。

另外，也可以是如下方法：即在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，若检测到TIG电极与焊接对象物的接触的断开，则使从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流能够进行。

根据该方法，能够防止在大电流的状态下进行极性翻转，能够抑制因极性翻转时的二次变换器的开关产生的大的冲击电压的产生。其结果是，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，也可以是如下方法：即在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，若检测到TIG电极与焊接对象物的接触的断开，则将电流控制为成为预先确定的正极性期间与反极性期间的基准时刻的电流波形。

根据该方法，能够防止在大电流的状态下进行极性翻转，能够抑制因极性翻转时的由二次变换器的开关所产生的大的冲击电压的出现。其结果是，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，在本实施方式1中，以在正极性期间发生了短路的情况为例进行了说明，但在反极性期间发生短路的情况下，通过进行同样的控制，也能够发挥同样的效果。

(实施方式2)

图3是表示本发明的实施方式2的交流TIG焊接装置的简要结构的图，图4是表示本发明的实施方式2的焊接电流波形的时间变化的图，图5是表示本发明的实施方式2的焊接电流波形的时间变化的图。

在本实施方式2中，以交替重复反极性期间与正极性期间而进行焊接的非消耗电极式的交流TIG焊接装置为例进行说明。利用图4及图5的焊接电流波形对具有图3所示的结构的交流TIG焊接装置的动作进行说明。

在图3中，交流TIG焊接装置21具备短路状态降低电流设定部13，用于设定电极9与母材12短路时的电流。具备该短路状态降低电流设定部13这一点是与实施方式1的图1所示的交流TIG焊接装置1的不同点。

另外，在图4及图5中，IS表示电极9与母材12短路时的电流即短路状态降低电流。

在图3中，由CPU等构成的短路状态降低电流设定部13输入作为AS判定部6的输出的AS信号和作为电流检测部4的输出的电流信号，并设定比检测到电极9与母材12的短路的时刻的电流值低的电流值即短路状态降低电流IS。

焊接控制部3输入作为AS判定部6的输出的AS信号和短路状态降低电流设定部13的输出，在电极9与母材12的短路状态下将焊接电流控制成成为短路状态降低电流IS。

另外，在本实施方式2的交流TIG焊接装置21中，根据检测到短路的时刻的电流检测部4的输出电流算出短路状态降低电流IS。另外，也可以根据焊接控制部3保持的焊接电流指令算出并设定短路状态降低电流IS。

另外，也可以设定预先设定的电流值(例如，100A)和检测到短路的时刻的焊接电流值中较低的一方，也可以设定将检测到短路的时刻的焊接电流值乘以预先设定的小于1的系数(例如，0.5)而得到的值。

接下来，使用图4对在交流TIG焊接中的时刻E1电极9与母材12发生短路的情况下，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流的动作及焊接电流波形进行说明。

在图4所示的发生了短路的时刻E1，AS判定部6检测到电极9与母材12的短路而进行短路判定。焊接控制部3根据AS判定部6的输出而禁止从一方的极性期间即检测到短路的时刻的极性期间向另一方的极性期间的换流。在图4的示例中，禁止从正极性向反极性的换流。

在电极9与母材12的短路状态下，焊接电流被焊接控制部3控制成降低到由短路状态降低电流设定部13设定的短路状态降低电流IS(例如，100A)，该短路状态降低电流IS是比检测到该短路的时刻的电流值(在图4的情况下为正极性峰值电流IENP即400A)低的电流值。

接下来，使用图4对在发生了短路而禁止换流的状态下电弧再生时的允许换流的动作及焊接电流波形技进行说明。

在图4所示的电弧再生的时刻E2，AS判定部6进行电弧判定，允许换流，并且焊接控制部3以下述方式控制焊接电流，即，根据从检测到短路的极性期间(在此为正极性期间TEN)的相反的极性期间(反极性期间TEP)的开始起的电流波形，开始进行电流控制。

另外，对于电弧再生的时刻E2以后的电流的控制，也可以如图5所示，在电弧再生的时刻E2，通过焊接控制部3控制焊接电流以使得，根据从检测到短路的极性期间(在此为正极性期间TEN)的开始起的电流波形，开始进行电流控制。

如以上所述，根据本实施方式，在焊接中进行了短路判定的情况下，通过禁止向另一方的极性期间的换流，从而与实施方式1同样抑制由极性翻转时的二次变换器的开关所产生的大的冲击电压的出现。由此，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，在短路持续状态下，通过将电流降低到比短路检测时的电流低的短路状态降低电流IS，从而能够防止不必要的电极消耗和损伤。

另外，由于在电弧再生后立即向通常的交流焊接移行，因此向正常焊接状态的恢复较快，不易产生焊接缺陷。

即，本发明的交流TIG焊接方法为交替重复正极性期间和反极性期间而进行焊接的交流TIG焊接方法，其构成为下述方法，即，在焊接中检测TIG电极与焊接对象物的接触，在TIG电极与焊接对象物接触的情况下(短路的情况下)，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。并且，在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，若检测到TIG电极与焊接对象物的接触的断开，则使从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流能够进行。并且，也可以是如下方法：即在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，若检测到TIG电极与焊接对象物的接触的断开，则进行电流控制，以成为与从检测到TIG电极与焊接对象物的接触的极性期间的开始起的电流波形相同的电流波形。

根据该方法，抑制因极性翻转时的二次变换器的开关而产生的大的冲击电压的出现。由此，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，也可以是下述方法：即，在焊接中检测到TIG电极与焊接对象物的接触后，若检测到TIG电极与焊接对象物的接触的断开，则控制电流，以使得成为从与检测到TIG电极和焊接对象物的接触的极性期间相反的极性期间的开始起的电流波形相同的电流波形。

根据该方法，能够抑制因极性翻转时的二次变换器的开关所产生的大的冲击电压的出现。由此，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

另外，在本实施方式2中，以在正极性期间发生短路的情况为例进行了说明，但在反极性期间发生短路的情况下，通过进行同样的控制能够发挥同样的效果。

(实施方式3)

图6是表示本发明的实施方式3的交流TIG焊接装置的简要结构的图，图7是表示本发明的实施方式3的焊接电流波形的时间变化的图。

在本实施方式3中，以交替重复反极性期间和正极性期间而进行焊接的非消耗电极式的交流TIG焊接装置为例进行说明。利用图7的焊接电流波形对具有图6所示的结构的交流TIG焊接装置31的动作进行说明。

在图6中，交流TIG焊接装置31具备短路发生时焊接输出停止时间设定部14、以及计测从发生短路起的时间的第二计时部15。具备该短路发生时焊接输出停止时间设定部14和第二计时部15这一方面，是与实施方式1的图1所示的交流TIG焊接装置1不同的方面。

另外，在图7中，TRES表示在短路发生时停止焊接输出的时间。E3表示从短路发生经过TRES的时刻。

在图6中，在持续了从发生短路开始起的经过时间的阈值，即在焊接中电极9与母材12的接触持续了规定的期间的情况下，由CPU等构成的短路发生时焊接输出停止时间设定部14设定作为停止焊接输出的规定期间的短路发生时焊接输出停止时间TRES。由CPU等构成的第二计时部15计测从发生短路开始的时间。

焊接控制部3输入AS判定部6、短路发生时焊接输出停止时间设定部14及第二计时部15的输出。当在焊接中电极9与母材12的接触(短路)持续了规定的期间即短路发生时焊接输出停止时间TRES(例如，1sec)时，焊接控制部3控制焊接输出部2而使焊接输出停止。

接下来，使用图7说明在交流TIG焊接中在时刻E1发生了电极9与母材12的短路的情况下禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流的动作及焊接电流波形。

在图7所示的发生了短路的时刻E1，AS判定部6根据电压检测部5的输出检测出电极9与母材12发生了短路而进行短路判定。如此，焊接控制部3根据AS判定部6的输出禁止向另一方的极性期间的换流。在图7的示例中，从正极性向反极性的换流被禁止。

在检测到电极9与母材12的短路后，在电极9与母材12的短路断开而产生电弧前，焊接控制部3将焊接电流控制成维持发生短路的时刻E1的电流值(在此为正极性峰值电流IENP的值)。

另外，焊接控制部3输入AS判定部6、短路发生时焊接输出停止时间设定部14及第二计时部15的输出，在短路从发生短路的时刻E1开始持续了短路发生时焊接输出停止时间TRES(例如，1sec)的情况下，停止焊接输出。

如此，在发生了长时间的短路的情况下，判定为异常并停止焊接输出。由此，不会使异常的短路电流持续流通，能够安全地进行焊接作业。

如上所述，根据本实施方式3，在焊接中进行了短路判定的情况下，禁止向另一方的极性期间的换流。由此，防止因极性翻转时的二次变换器的开关产生的大的冲击电压的产生，能够防止构成二次变换器的半导体元件破损。

即，本发明的交流TIG焊接方法为交替重复正极性期间与反极性期间而进行焊接的交流TIG焊接方法，其构成为下述方法，即，在焊接中检测TIG电极和焊接对象物的接触，在TIG电极与焊接对象物接触的情况下(短路的情况下)，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。并且，也可以构成为在焊接中TIG电极与焊接对象物的接触持续了规定的期间的情况下停止焊接输出的方法。

根据该方法，不会使异常的短路电流持续流通，能够安全地进行焊接作业。

另外，短路发生时焊接输出停止时间TRES可以是预先设定的固定值，也可以是基于输出焊接电流的值。另外，在本实施方式3中，以在正极性期间发生了短路的情况为例进行了说明，但在反极性期间发生短路的情况下，通过进行同样的控制也能够发挥同样的效果。

【工业上的可利用性】

如上所述，申请发明在基于大电流的焊接中发生了电极与焊接对象物的接触的情况下，在短路状态下禁止输出极性翻转。由此，能够避免发生因极性翻转的开关产生的冲击电压并且防止半导体元件破损。由此，作为进行例如交流TIG焊接施工的机动车领域和建筑领域等、尤其进行使用了铝材或镁材的生成的领域的交流TIG焊接方法在产业上有用。

【符号说明】

1、21、31交流TIG焊接装置

2焊接输出部

3焊接控制部

4电流检测部

5电压检测部

6AS判定部

7设定部

8第一计时部

9电极

10焊炬

11电弧

12母材

13短路状态降低电流设定部

14短路发生时焊接输出停止时间设定部

15第二计时部

Claims (8)

1.一种交流TIG焊接方法，交替重复正极性期间和反极性期间而进行焊接，其特征在于，

在焊接中检测TIG电极与焊接对象物的接触，

在所述TIG电极与所述焊接对象物接触的情况下，禁止从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流。

2.根据权利要求1所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触后，在所述TIG电极与所述焊接对象物的接触断开而产生电弧前，维持所述TIG电极与所述焊接对象物接触的时刻的电流。

3.根据权利要求1所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触时，使电流降低至比检测到所述TIG电极与所述焊接对象物发生接触的时刻的电流值低的电流值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触后，若检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触的断开，则使从一方的极性期间向另一方的极性期间的换流能够进行。

5.根据权利要求4所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触后，若检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触的断开，则将电流控制成为与从检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触的极性期间的开始起的电流波形相同的电流波形。

6.根据权利要求4所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触后，若检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触的断开，则将电流控制成为与从检测到所述TIG电极和所述焊接对象物的接触的极性期间的相反极性期间的开始起的电流波形相同的电流波形。

7.根据权利要求4所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触后，若检测到所述TIG电极与所述焊接对象物的接触的断开，则将电流控制成预先确定的正极性期间和反极性期间的基准时刻的电流波形。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的交流TIG焊接方法，其特征在于，

在焊接中所述TIG电极与所述焊接对象物的接触持续了规定的期间的情况下，停止焊接输出。

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