CN105191111B - 高频产生装置以及放电加工电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明的高频产生装置具有：启动开关、整流部、变压器、电阻以及输出端。启动开关通过启动信号而被开启并输入交流电压。整流部与启动开关连接，对所输入的交流电压进行整流。变压器与整流部连接，对从整流部输出的直流电压进行变压。电阻被串联连接在整流部与变压器之间。输出端与变压器连接，且输出高频高电压。电阻是可变电阻或切换电阻，电阻的电阻值能够变更为第一电阻值以及比第一电阻值小的第二电阻值。

Description

高频产生装置以及放电加工电源装置

技术领域

本发明涉及一种使非接触的金属之间产生电弧的高频产生装置、以及内置高频产生装置的放电加工电源装置，特别涉及一种产生高频高电压的高频产生装置以及输出高频高电压的放电加工电源装置。

背景技术

以往，利用非接触启动方式的放电加工电源装置中的电弧的启动或电弧再燃，对电极与母材之间施加高频高电压。通过对电极与母材之间施加高频高电压，使电极与母材之间产生绝缘破坏。如果电极与母材之间的绝缘被破坏，则会产生微小的电弧，引发主电弧。

在当前作为主流的施加高频高电压的方法中使用的是高频产生装置(例如，参照专利文献1)。

图5是表示使用以往的高频产生装置112与焊接电源装置111的焊接系统的图。图6是表示以往的高频产生装置输出的电压的序列图。

焊接电源装置111具有：初级侧整流部101、逆变器部102、主变压器103、次级侧整流部104以及耦合线圈110。初级侧整流部101对输入到焊接电源装置111中的交流电压进行整流。逆变器部102将被初级侧整流部101整流后的电压转换成交流电压。主变压器103对来自逆变器部102的交流电压进行变压。次级侧整流部104对来自主变压器103的交流电压进行整流。耦合线圈110用于将在高频产生装置112产生的高频高电压施加到焊接电源装置111一侧。

高频产生装置112具有：启动开关113、整流部114、开关电路115、升压变压器117、整流二极管122、电容器118以及火花隙119。启动开关113基于从启动信号线107接收到的启动信号，进行高频产生装置112的启动与停止。整流部114对所输入的交流电压进行整流。开关电路115为了在升压变压器117的次级侧产生电压而进行开关。升压变压器117对经由开关电路115而从整流部114输入的电压进行升压。整流二极管122对升压变压器117的电压进行整流。电容器118对来自整流二极管122的输出进行充电。火花隙119引起放电从而产生高电压。

另外，加工用焊炬105具有放电加工用的电极123和焊炬开关124。另外，从焊接电源装置111输出的高频高电压被施加于设置在加工用焊炬105的电极123与加工对象物109之间，在电极123与加工对象物109之间产生电弧。

针对如上所述构成的使用焊接电源装置111与高频产生装置112的焊接系统，对其操作进行说明。

从焊接电源装置111的主变压器103的次级侧向高频产生装置112输入交流电压，由整流部114对所输入的交流电压进行整流，使开关电路115进行开关。由此，在升压变压器117的次级侧产生高电压。然后，将来自升压变压器117的次级侧的电压进行整流，对电容器充电。该电容器118的充电电压一旦达到火花隙119的放电阈值，就在火花隙119产生放电。由此，对耦合线圈110的初级侧施加高频高电压，在耦合线圈110的次级侧产生高频高电压。如果对电极123与加工对象物109之间施加高频高电压，则会发生绝缘破坏，产生微小的电弧。

高频产生装置112的启动与停止是联动于与焊接电源装置111连接的加工用焊炬105的焊炬开关124的接通/断开的。接通是指从焊接电源装置111输出高频高电压的状态；断开是指停止从焊接电源装置111输出高频高电压的状态。

焊炬开关124一旦接通，就会间歇性地产生多次的高频高电压，也会产生与高频高电压相同次数的微小电弧。

即使利用多次中的第一次的高频高电压就成功地从微小电弧转移到主电弧，也会由于要在检测出主电弧之后停止高频产生装置112，因而到停止为止存在时间差。在该时间差的期间内，多次输出高频高电压。在此，如图6所示，被间歇性地输出的高频高电压的间隔(以下，作为产生周期)为20msec以下。另外，如果高频高电压的频率为1MHz，则高频高电压的周期为1μsec，一次的高频高电压消失的时间为5μsec(例如，参照专利文献2或专利文献3)。

另外，在将焊炬开关124继续接通的情况下，焊接电源装置111按照高频高电压的每个产生周期而继续输出高频电压。另一方面，如果断开焊炬开关124，则焊接电源装置111停止高频高电压的输出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平10-166145号公报

专利文献2：JP特开平7-051853号公报

专利文献3：JP特开平7-009137号公报

发明内容

高频高电压的产生周期的长短各有优点。但是，很难两者兼顾，是一种需要根据情况权衡利弊的关系。

在高频高电压的产生周期较长的情况下，能够降低在火花隙119生成的噪音以及由电极123与加工对象物109之间发生的放电引起的噪音。另一方面，在高频高电压的产生周期较短的情况下，能够缩短在电极123与加工对象物109之间产生的微小电弧对涂膜或氧化膜的破坏时间。另外，还存在从接通焊炬开关124到输出高频高电压为止的时间短(响应速度快)的这一优点。

利用以往的高频产生装置112，只能够以事先规定的恒定的产生周期输出高频高电压。

本发明提供一种能够通过改变高频产生装置的电流限制电阻，从而自如并且容易地变更高频高电压的产生周期的高频产生装置。

为了解决上述课题，本发明的高频产生装置具有：启动开关、整流部、变压器、电阻以及输出端。启动开关通过启动信号而被接通，并输入交流电压。整流部与启动开关连接，对所输入的交流电压进行整流。变压器与整流部连接，对从整流部输出的直流电压进行变压。电阻被串联连接在整流部与变压器之间。输出端与变压器连接，且输出高频高电压。电阻是可变电阻或切换电阻，电阻的电阻值能够变更为第一电阻值以及比第一电阻值小的第二电阻值。

另外，本申请的放电加工电源装置具有：启动开关、整流部、变压器、电阻以及输出端。启动开关通过启动信号而被接通，并输入交流电压。整流部与启动开关连接，对所输入的交流电压进行整流。变压器与整流部连接，对从整流部输出的直流电压进行变压。电阻被串联连接在整流部与变压器之间。输出端与变压器连接，且输出高频高电压。电阻是可变电阻或切换电阻，电阻的电阻值能够变更为第一电阻值以及比第一电阻值小的第二电阻值。启动开关、整流部、变压器和输出端被设置在一个电路基板上，放电加工电源装置将电路基板设置在内部。

如上所述，本申请能够变更高频产生装置的可变电阻的电阻值，并能够调整高频高电压的产生周期。由此，能够根据焊接电源装置的使用环境或使用条件或使用目的等，自如并且容易地变更高频高电压的产生周期。

附图说明

图1是表示实施方式1的放电加工系统的大致构成的图。

图2是说明实施方式1的高频产生装置所输出的电压的序列图。

图3是表示实施方式2的放电加工系统的大致构成的图。

图4是表示实施方式3的放电加工系统的大致构成的图。

图5是表示使用了以往的高频产生装置和焊接电源装置的焊接系统的图。

图6是以往的高频产生装置所输出的电压的序列图。

具体实施方式

(实施方式1)

使用图1与图2对本申请的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的放电加工系统的大致构成的图。图2是说明本实施方式的高频产生装置所输出的电压的序列图。

如图1所示，本实施方式的放电加工系统具有焊接电源装置11、高频产生装置12和加工用焊炬5。

焊接电源装置11具有初级侧整流部1、逆变器部2、主变压器3、次级侧整流部4以及耦合线圈10。初级侧整流部1使用二极管或晶体管，将输入到焊接电源装置11的交流电压整流为直流电压。逆变器部2利用开关元件的切换，将被初级侧整流部1整流后的直流电压转换成交流电压。主变压器3对来自逆变器部2的交流电压进行变压。次级侧整流部4使用二极管或电容器，将来自主变压器3的交流电压整流成直流电压。耦合线圈10用于将在高频产生装置12产生的高频高电压施加到焊接电源装置11一侧。另外，高频高电压是指例如频率为1MHz以上，且电压为1kV以上。

高频产生装置12具有启动开关13、整流部14、开关电路15、可变电阻20、升压变压器17、整流二极管22、电容器18以及火花隙19。另外，高频产生装置12的各构成要素可以配置在同一个基板上。启动开关13基于由启动信号线7接收到的启动信号，进行高频产生装置12的启动与停止。整流部14使用二极管或电容器，将所输入的交流电压整流成直流电压。整流部14串联地经由启动开关13而与焊接电源装置11的主变压器3的次级侧连接。开关电路15为了在升压变压器17的次级侧产生电压而进行开关。开关电路15通过切换接通/断开，从而使所输入的直流电压成为脉冲状。可变电阻20对流向升压变压器17的初级侧的电流进行限制。由此，使电容器18的充电速度变慢。升压变压器17对经由开关电路15的脉冲状的直流电压进行升压。升压变压器17是脉冲变压器，在次级侧产生被升压后的脉冲状的直流电压，并向整流二极管22输出。电容器18与升压变压器17并联连接，对被整流后的来自升压变压器17的直流电压进行充电。火花隙19被直接连接在升压变压器17与高频产生装置12的一个输出端之间，引起放电并产生高电压。升压变压器17的次级侧线圈的两端分别与高频产生装置12的一个输出端21以及火花隙19连接，两个输出端21与耦合线圈10的初级侧的线圈的两端连接。

另外，加工用焊炬5具有放电加工用的电极23和焊炬开关24。焊接电源装置11通过向电极23与加工对象物9之间供电，从而产生主电弧来加工加工对象物9。另外，从焊接电源装置11输出的高频高电压被施加在设置于加工用焊炬5的电极23与加工对象物9之间，在电极23与加工对象物9之间产生微小电弧。

针对如上所述构成的高频产生装置12，对其动作进行说明。

从焊接电源装置11的主变压器3的次级侧向高频产生装置12输入交流电压，通过整流部14将所输入的交流电压整流成直流电压，并使开关电路15进行开关。由此，向升压变压器17的初级侧施加脉冲状的直流电压，在升压变压器17的次级侧产生高电压。并且，来自升压变压器17的次级侧的高电压的直流电压被整流二极管22整流，对电容器18进行充电。一旦该电容器18的充电电压达到火花隙19的放电阈值，则在火花隙19产生放电。此时，利用耦合线圈10的初级侧的线圈和电容器18而进行振荡并产生高电压。由此，对耦合线圈10的初级侧施加高频高电压，在耦合线圈10的次级侧产生高频高电压。如果在电极23与加工对象物9之间施加高频高电压，则会在电极23与加工对象物9之间发生绝缘破坏，产生微小电弧。在高频产生装置12中，一旦在火花隙19产生放电，则电容器18中被充电的充电电压也暂时降低，再次开始充电。即，电容器18的发电产生周期(火花隙19引起放电的周期)成为高频高电压的产生周期(第一产生周期)。另外，升压变压器17的初级侧的电流由可变电阻20进行限制。由此，可变电阻20的电阻值越大，电容器18的充电速度变得越慢，高频高电压的产生周期也变得越长。

能够通过可变电阻20的电阻值与电容器18的电容值来对间歇性输出的高频高电压的产生周期进行控制。即，由于可变电阻20的电阻值越大，电流速度变得越慢，因而电容器18的充电要花费时间，因此高频高电压的产生周期变长。另外，电容器18的电容值越大，电容器18的充电越花费时间，因此，高频高电压的产生周期变长。特别是在本实施方式中，通过改变可变电阻20的电阻值，来设定与焊接电源装置的使用环境或使用条件或使用目的等相符的高频高电压的产生周期。

利用启动信号线7进行的高频产生装置12的启动与停止是联动于与焊接电源装置11连接的加工用焊炬5的焊炬开关24的接通/断开的。另外，接通是指从焊接电源装置11输出高频高电压的状态；断开是指停止来自焊接电源装置11的高频电压的输出的状态。

如果接通焊炬开关24，则间歇性地产生多次高频高电压，也会产生与高频高电压相同次数的微小电弧。

在此，对于可变电阻20的电阻值与高频高电压的产生周期的关系，使用图2进行说明。越使可变电阻20的电阻值变大，升压变压器17的初级侧的电流越受到限制，对电容器18进行充电的时间变得越长，因此，高频高电压的产生周期变长。另一方面，越使可变电阻20的电阻值变小，升压变压器17的初级侧的电流限制的影响变得越小，对电容器18进行充电的时间变得越短，因此，高频高电压的产生周期变短。

如上所述，能够通过调整可变电阻20的电阻值，从而很容易并且任意地设定高频高电压的产生周期。

并且，由于能够在不用更换可变电阻20的情况下进行电阻值的变化，因此，能够对高频高电压的产生周期进行微调，另外，能够提高高频产生装置12的维护性或生产性。

另外，用于改变可变电阻20的电阻值的按钮或旋钮等既可以设置在焊接电源装置11，也可以设置在高频产生装置12。

另外，在上述内容中示出了将高频产生装置12的各构成要素配置在同一基板上的示例。但是，从热影响的方面来考虑，也可以将可变电阻20设置在不是该基板上的其他位置上。

另外，也可以通过将高频产生装置12本身以电路基板构成并设置在焊接电源装置11内，而将高频产生装置12与焊接电源装置11一体形成。另外，也可以将可变电阻20以外的高频产生装置12的构成要素与焊接电源装置11一体形成。

(实施方式2)

使用图3对本申请的实施方式2进行说明。图3是表示本实施方式的放电加工系统的大致构成的图。

在本实施方式中，对于与实施方式1相同之处，标注相同的符号并省略详细说明。与实施方式1的不同之处为以下两点：一点是在高频产生装置12中，将可变电阻20设为能够切换电阻值的切换电阻25；另外一点是还设置了用于切换切换电阻25的电阻的电阻切换指示部26。

切换电阻25是例如将两个以上的电阻并联连接的电阻，通过基于来自电阻切换指示部26的指示而切换电阻来选择电阻值。另外，图3表示在切换电阻25内将两个电阻(第一电阻值的电阻与第二电阻值的电阻)并联连接的示例。

另外，电阻切换指示部26是设置在高频产生装置12中的切换开关。另外，电阻切换指示部26也可以设置在焊接电源装置11中。在将电阻切换指示部26设置在焊接电源装置11的情况下，也可以作为焊接电源装置11的操作面板(未图示)上的按键或旋钮而设置。

在本实施方式中，通过切换切换电阻25的电阻值，能够改变作为高频高电压的输出的响应速度的从使焊炬开关24成为接通状态起到输出高频高电压为止的时间、以及高频高电压的产生周期。

并且，由于能够在不更换切换电阻25的情况下进行电阻值的变更，因此，能够提高高频产生装置12的维护性或生产性。

另外，将切换电阻25设为将两个电阻并联连接的结构，将一个电阻设为第一电阻值，将另一个电阻设为比第一电阻小的第二电阻。在焊接电源装置11是TIG(TungstenInert Gas：钨极惰性气体)焊接电源装置的情况下，对电阻切换指示部26进行操作，将切换电阻25的电阻设为第一电阻值；在焊接电源装置11是等离子切割电源装置的情况下，对电阻切换指示部26进行操作，将切换电阻25的电阻设为第二电阻值。

由此，TIG焊接中的高频高电压的响应速度变得比等离子切割中的高频高电压的响应速度慢。并且，TIG焊接中的高频高电压的产生周期变得比等离子切割中的高频高电压的产生周期长。由此，能够抑制TIG焊接开始时的噪音。另外，由高频高电压引起的电弧作为导弧，也成为等离子切割中的切割轨迹的引导，因此，提高了作业人员的便利性。

(实施方式3)

使用图4对本实施方式进行说明。图4是表示本实施方式的放电加工系统的大致结构的图。

在本实施方式中，对于与实施方式1或2相同之处，标注相同符号并省略详细说明。在图4中，用虚线27包围的部分由电路基板构成。

与实施方式1或2的不同之处在于，将用虚线27包围的部分配置在同一电路基板上。另外，在图4中，虽然可变电阻20不包含在虚线27内，而是设置在与同一电路基板不同之处，但也可以包含在虚线27内，并将可变电阻20设置在同一电路基板上。

如上所述，通过将高频产生装置12的用虚线27包围的部分配置在同一基板上，能够降低成本，还能够减小尺寸大小。

产业上的可利用性

根据本申请，由于能够自如并且容易地变更高频高电压的产生周期，因此，作为在使电极与母材之间非接触地产生电弧的电弧焊接电源装置或等离子切割电源装置等的放电加工电源装置中使用的高频产生装置，在产业上是有用的。

附图标记的说明

1、101…初级侧整流部

2、102…逆变器部

3、103…主变压器

4、104…次级侧整流部

5、105…加工用焊炬

7、107…启动信号线

9、109…加工对象物

10、110…耦合线圈

11、111…焊接电源装置

12、112…高频产生装置

13、113…启动开关

14、114…整流部

15、115…开关电路

17、117…升压变压器

18、118…电容器

19、119…火花隙

20…可变电阻

21…输出端

22、122…整流二极管

25…切换电阻

26…电阻切换指示部

27…虚线

Claims (7)

1.一种高频产生装置，

具有：

启动开关，其通过启动信号而被接通，并输入交流电压；

整流部，其输入侧的一端串联地经由所述启动开关而与对来自逆变器部的交流电压进行变压的主变压器部的次级侧的一端连接，输入侧的另一端与所述主变压器部的次级侧的另一端连接，所述整流部将所输入的交流电压整流为直流电压；

变压器，其与所述整流部连接，对从所述整流部输出的直流电压进行变压；

电阻，其被串联连接在所述整流部的输出侧的一端与所述变压器的初级侧的一端之间；以及

输出端，其与所述变压器连接，且输出高频高电压，

所述电阻是可变电阻或切换电阻，所述电阻的电阻值能够变更为第一电阻值以及比所述第一电阻值小的第二电阻值。

2.根据权利要求1所述的高频产生装置，其特征在于，

还具有：

火花隙；以及

电容器，其输出侧的一端与所述输出端的一端连接，输出侧的另一端串联地经由所述火花隙后与所述输出端的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的高频产生装置，其特征在于，

所述电阻是具有为所述第一电阻值的第一电阻与为所述第二电阻值的第二电阻的切换电阻，

所述高频产生装置还具有用于切换所述第一电阻与所述第二电阻的电阻切换指示部。

4.根据权利要求1到3的任意一项所述的高频产生装置，其特征在于，

在所述输出端与TIG焊接电源装置连接的情况下，将所述电阻设为所述第一电阻值；

在所述输出端与切割电源装置连接的情况下，将所述电阻设为第二电阻值。

5.一种放电加工电源装置，

具有：

启动开关，其通过启动信号而被接通，并输入交流电压；

整流部，其输入侧的一端串联地经由所述启动开关而与对来自逆变器部的交流电压进行变压的主变压器部的次级侧的一端连接，输入侧的另一端与所述主变压器部的次级侧的另一端连接，所述整流部将所输入的交流电压整流为直流电压；

变压器，其与所述整流部连接，对从所述整流部输出的直流电压进行变压；

电阻，其被串联连接在所述整流部的输出侧的一端与所述变压器的初级侧的一端之间；以及

输出端，其与所述变压器连接，且输出高频高电压，

所述电阻是可变电阻或切换电阻，所述电阻的电阻值能够变更为第一电阻值以及比所述第一电阻值小的第二电阻值，

所述启动开关、所述整流部、所述变压器和所述输出端被设置在一个电路基板上，

将所述电路基板设置在内部。

6.根据权利要求5所述的放电加工电源装置，其特征在于，

所述电阻被设置在所述电路基板上。

7.根据权利要求5所述的放电加工电源装置，其特征在于，

所述电阻被设置在与所述电路基板上不同之处。