CN105431248B - 放电加工系统 - Google Patents

Abstract

本公开的放电加工系统具有：加工用焊炬、放电加工电源装置和高频产生装置。加工用焊炬具有焊炬开关以及电极。放电加工电源装置向电极与加工对象物之间供给电力。高频产生装置向电极与加工对象物之间供给以第1产生周期产生的高频高电压。在焊炬开关为连续的接通状态的期间内，从高频产生装置仅供给一次高频高电压。

Description

放电加工系统

技术领域

本公开涉及使得在非接触的金属之间产生电弧的放电加工系统，涉及具有产生高频高电压的高频产生装置和利用所产生的高频高电压来输出高频高电压的放电加工电源装置的放电加工系统。

背景技术

在现有的非接触起弧方式的焊接设备中的电弧的起弧、再起弧中，向电极与母材之间施加高频高电压。通过向电极与母材之间施加高频高电压，从而使电极与母材之间发生绝缘破坏。若电极与母材之间的绝缘被破坏，则会产生微小电弧，引发主电弧。在当前占主流的施加高频高电压的方法中，利用的是高频产生装置(例如，参照专利文献1)。

图6是表示利用了现有的高频产生装置112和焊接电源装置111的焊接系统的图。图7是表示现有的高频产生装置所输出的电压的时序图。

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、控制部107和耦合线圈110。初级侧整流部101对被输入至焊接电源装置111的交流电压进行整流。逆变器部102将由初级侧整流部101整流后的电压变换为交流电压。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。控制部107通过焊炬开关信号线106而与加工用焊炬105连接，从加工用焊炬105被输入设于加工用焊炬105的焊炬开关124的接通/断开信号。此外，控制部107通过高频装置接通/断开信号线108而与高频产生装置112的启动开关113连接，向启动开关113输出接通/断开信号。耦合线圈110用于向焊接电源装置111侧施加由高频产生装置112产生的高频高电压。

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和火花隙119。启动开关113进行高频产生装置112的启动和停止。整流部114对被输入的交流电压进行整流。开关电路115进行开关控制，使得在升压变压器117的次级侧感应出电压。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对来自升压变压器117的电压进行整流。电容器118充电来自整流二极管122的输出。火花隙119引起放电来产生高电压。

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。此外，从焊接电源装置111输出的高频高电压被施加至设于加工用焊炬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。

关于利用了如以上那样构成的焊接电源装置111和高频产生装置112的焊接系统，来说明其动作。

对于高频产生装置112，从焊接电源装置111的主变压器103的次级侧被输入交流电压，由整流部114对被输入的交流电压进行整流，使开关电路115进行开关控制。由此，在升压变压器117的次级侧感应出高电压。然后，对来自升压变压器117的次级侧的电压进行整流，对电容器118进行充电。若该电容器118的充电电压达到火花隙119的放电阈值，则在火花隙119产生放电。由此，在耦合线圈110的初级侧被施加高频高电压，在耦合线圈110的次级侧感应出高频高电压。在电极123与加工对象物109之间若被施加高频高电压，则发生绝缘破坏，产生微小电弧。

高频产生装置112的启动和停止，经由控制部107而与焊接电源装置111上连接的加工用焊炬105的焊炬开关124的接通/断开联动。另外，所谓接通(ON)是指从焊接电源装置111输出高频高电压的状态，所谓断开(OFF)是指来自焊接电源装置111的高频高电压的输出被停止的状态。

若接通焊炬开关124，则间歇性地产生多次的高频高电压，微小电弧也产生与高频高电压相同的次数。

即使在多次之中的第1次高频高电压下从微小电弧向主电弧的过渡成功，也会在检测到主电弧之后才使高频产生装置112停止，因此直至停止具有时差。并且，在该时差的期间内，高频高电压被多次输出。在此，如图7所示，被间歇性输出的高频高电压的间隔(以下设为产生周期)为20msec以下。此外，如果高频高电压的频率为1MHz，则高频高电压的周期为1μsec，1次的高频高电压消灭的时间为5μsec(例如，参照专利文献2、专利文献3)。

另外，在使焊炬开关124持续接通的情况下，焊接电源装置111按高频高电压的产生周期而持续输出高频高电压。另一方面，若断开焊炬开关124，则焊接电源装置111停止高频高电压的输出。

在当前的TIG(Tungsten Inert Gas；钨极惰性气体保护)焊接设备中，例如若使焊炬开关124持续接通，则将高频高电压输出2秒钟之后停止2秒钟，然后将高频电压输出0.5秒钟之后停止2秒钟，上述动作反复执行4次，然后停止5秒钟。即便使焊炬开关124持续接通，也可通过设置停止期间来抑制高频产生装置112的温度上升。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-166145号公报

专利文献2：日本特开平7-051853号公报

专利文献3：日本特开平7-009137号公报

发明内容

在产生高频高电压之际，由于在火花隙119产生的放电、以及在电极123与加工对象物109之间产生的放电，会产生噪声。

现有的焊接电源装置111以及高频产生装置112在1次的起弧、1次的再起弧、或者空打(试打)中，输出高频高电压的时间也会长于高频高电压的产生周期，因此会产生多次的高频高电压。因而，会产生大量的噪声，给外围设备带来不良影响。

本公开提供一种放电加工系统，在1次的起弧、1次的再起弧、或者空打(试打)中也是产生1次的高频高电压，由此降低了噪声的产生量。

为了解决上述课题，本公开的放电加工系统具有：加工用焊炬、放电加工电源装置和高频产生装置。加工用焊炬具有焊炬开关以及电极。放电加工电源装置向电极与加工对象物之间供给电力。高频产生装置向电极与加工对象物之间供给以第1产生周期产生的高频高电压。在焊炬开关为连续的接通状态的期间内，从高频产生装置仅供给一次高频高电压。

如以上那样，本公开在焊炬开关的连续的接通操作的期间内，仅输出1次高频高电压，因此能够抑制噪声的产生量，能够降低噪声给外围设备带来的影响。

附图说明

图1是表示实施方式1的放电加工系统的简要构成的图。

图2是说明实施方式1的高频产生装置所输出的电压的时序图。

图3是表示人连续地点击焊炬开关所需的时间的图。

图4是表示实施方式2的放电加工系统的简要构成的图。

图5是表示实施方式3的放电加工系统的简要构成的图。

图6是表示利用了现有的高频产生装置和焊接电源装置的焊接系统的图。

图7是现有的高频产生装置所输出的电压的时序图。

具体实施方式

(实施方式1)

利用图1～图3来说明本公开的实施方式1。图1是表示本实施方式的放电加工系统的简要构成的图。图2是说明本实施方式的高频产生装置所输出的电压的时序图。图3是表示人连续地点击焊炬开关所需的时间的图。

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、控制部7和耦合线圈10。初级侧整流部1利用二极管、电容器而将被输入至焊接电源装置11的交流电压整流为直流电压。逆变器部2通过开关元件的切换而将由初级侧整流部1整流后的直流电压变换为交流电压。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利用二极管、电容器而将来自主变压器3的交流电压整流为直流电压。控制部7通过焊炬开关信号线6而与加工用焊炬5连接，从加工用焊炬5被输入设于加工用焊炬5的焊炬开关24的接通/断开信号。此外，控制部7通过高频装置接通/断开信号线8而与高频产生装置12的启动开关13连接，向启动开关13输出接通/断开信号。耦合线圈10用于向焊接电源装置11侧施加由高频产生装置12产生的高频高电压。另外，高频高电压例如表示频率为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、限流电阻16(具有第1电阻值的电阻)、升压变压器17(变压器)、整流二极管22、电容器18和火花隙19。另外，高频产生装置12的各构成要素可以被配置在同一基板上。启动开关13进行高频产生装置12的启动和停止。整流部14利用二极管、电容器而将被输入的交流电压整流为直流电压。整流部14经由启动开关13而与焊接电源装置11的主变压器3的次级侧串联地连接。开关电路15进行开关控制，使得在升压变压器17的次级侧感应出电压。开关电路15通过切换接通/断开，从而使被输入的直流电压变为脉冲状。限流电阻16对向升压变压器17的初级侧流动的电流进行限制。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后的脉冲状的直流电压进行升压。升压变压器17为脉冲变压器，使得在次级侧产生被升压后的脉冲状的直流电压，并输出至整流二极管22。电容器18与升压变压器17并联连接，充电被整流后的来自升压变压器17的直流电压。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21之间，引起放电来产生高电压。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向电极23与加工对象物9之间供给电力，从而使得产生主电弧，对加工对象物9进行加工。此外，从焊接电源装置11输出的高频高电压被施加在设于加工用焊炬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。

关于利用了如以上那样构成的焊接电源装置11和高频产生装置12的焊接系统，来说明其动作。

若作业者使加工用焊炬5的焊炬开关24接通，则焊接电源装置11的控制部7检测焊炬开关24的信号，向高频产生装置12发送启动信号。

对于高频产生装置12，从焊接电源装置11的主变压器3的次级侧输入交流电压，由整流部14将被输入的交流电压整流为直流电压，使开关电路15进行开关控制。由此，在升压变压器17的初级侧被施加脉冲状的直流电压，在升压变压器17的次级侧感应出高电压。然后，来自升压变压器17的次级侧的高电压的直流电压通过整流二极管22被整流，对电容器18进行充电。若该电容器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，由耦合线圈10的初级侧的线圈和电容器18发生振荡的同时，产生高电压。由此，在耦合线圈10的初级侧被施加高频高电压，在耦合线圈10的次级侧感应出高频高电压。在电极23与加工对象物9之间若被施加高频高电压，则在电极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，若在火花隙19产生一次放电，则被充电至电容器18的充电电压也暂时下降，开始再次充电。即，电容器18的产生放电的周期(火花隙19引起放电的周期)成为高频高电压的产生周期(第1产生周期)。另外，升压变压器17的初级侧的电流通过限流电阻16来限制。由此，电容器18的充电速度比不具有限流电阻16的情况要慢。因而，高频高电压的产生周期也变长。

能够根据限流电阻16的电阻值和电容器18的电容值来控制被间歇性输出的高频高电压的产生周期。即，限流电阻16的电阻值越大，则电流速度越慢，因此电容器18的充电越耗费时间，因此高频高电压的产生周期越变长。此外，电容器18的电容值越大，则电容器18的充电越耗费时间，因此高频高电压的产生周期越变长。尤其是，在本实施方式中，设定为使高频高电压的产生周期比以往长那样的电阻值和电容值。进而，控制部7进行控制而使启动开关13仅在高频高电压的产生周期以上且低于产生周期的2倍的时间内变为接通。由此，能够控制高频产生装置12，使得在焊炬开关24的1次的连续的接通操作中仅输出1次高频电压。然后，即便继续保持焊炬开关24的连续的接通状态，也不会产生第2次以后的高频电压的输出。

另外，高频高电压的产生周期例如基于实验等求出值，并预先存储在控制部7中。

另外，若使焊炬开关24从接通状态暂时变为断开状态然后再次变为接通状态，则再次从高频产生装置向焊接电源装置11仅输出1次高频高电压。此外，在焊炬开关24为断开状态下，高频产生装置12不进行高频高电压的输出。在图2中示出本实施方式的高频高电压的输出的时序和现有技术的高频高电压的输出的时序。

如图2所示，若焊炬开关24变为接通状态，则在本实施方式中，与连续的接通状态的时长无关，仅输出一次高频高电压。相对于此，在现有技术中，在焊炬开关24连续成为接通状态的期间内，连续地输出高频高电压。此外，关于焊炬开关24变为接通状态之后至产生第1次的高频高电压所需的时间，本实施方式比现有技术长。其原因在于，如前所述，在本实施方式中，设置限流电阻16，使得高频高电压的产生周期变长。并且，在本实施方式中，通过控制部7的控制，若输出一次高频高电压，则高频产生装置12的启动开关13被断开，因此不进行高频高电压的输出。

在本实施方式中，在高频产生装置12中，从1～5kΩ中决定限流电阻16的电阻值，从2～10nF中决定电容器18的静电电容，并将高频高电压的产生周期设为30～70msec。

通常，用于启动开关13的开关元件考虑控制侧和负载侧的绝缘性而利用的是机械式继电器。但是，被保证的响应速度即从接受到启动指令至可靠地成为接通为止的时间约为10msec。因而，为了进行准确的控制，需要确保比其足够长的机械式继电器的接通/断开控制速度。但是，若使该控制速度变慢，则高频产生装置12的响应速度也变慢。即，从接通焊炬开关24至输出高频为止的时间差变大。

如图3所示，作业者连续地点击焊炬开关24所需的时间为70msec以上。因而，高速连续起弧所需的响应速度若为70msec则是足够的。

此外，对于10msec的响应速度的继电器控制，如果具有其3倍的30msec则是足够的。

根据这些理由来决定高频高电压的产生周期。

如以上那样，决定限流电阻16的电阻值、电容器18的静电电容，以使高频高电压的产生周期变为30～70msec，更期望变为30～40msec。然后，将决定的电阻值的限流电阻16和决定的静电电容的电容器18利用到高频产生装置12中，从而以1次的焊炬开关24的接通动作，能够可靠地产生仅1次的高频高电压。

另外，由于高频高电压的产生周期越短，则作业效率越良好，因此与30～70msec相比，更期望高频高电压的产生周期设为30～40msec。

如以上那样，根据本实施方式的放电加工系统以及高频产生装置12，能够防止多余的高频高电压的产生，能够降低噪声产生量。

另外，在上述中，示出了在同一基板上配置高频产生装置12的各构成要素的例子。但是，从热量的影响的方面出发，也可以不在该基板上而在其他位置设置限流电阻16。

此外，也可以由电路基板来构成高频产生装置12自身并设置在焊接电源装置11内，从而使高频产生装置12与焊接电源装置11成为一体。此外，也可以使限流电阻16以外的高频产生装置12的构成要素与焊接电源装置11成为一体。

(实施方式2)

利用图4来说明本公开的实施方式2。图4是表示本实施方式的放电加工系统的简要构成的图。

在本实施方式中，针对与实施方式1相同的部分赋予相同的符号，并省略详细的说明。与实施方式1不同之处在于，在高频产生装置12中，将电阻值为固定的限流电阻16设为电阻值可变的可变电阻20。可变电阻20能够具有第1电阻值以及与第1电阻值不同的第2电阻值双方，能够使电阻值连续地变化。

在本实施方式中，通过变更可变电阻20的电阻值，从而能够容易且任意地改变高频高电压的输出的响应速度、即从将焊炬开关24设为接通状态起至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，能够在不更换可变电阻20的情况下使电阻值变化，因此能够微调整响应速度、高频高电压的产生周期，此外能够提高高频产生装置12的维护性、生产率。

在此，在本实施方式中说明以焊炬开关24的1次的接通操作仅输出1次高频高电压这一点。

基于实验等，求出使可变电阻20的电阻值和高频高电压的产生周期建立了对应的式或者表，并预先存储至控制部7中。控制部7若被输入了可变电阻20的电阻值，则基于此来决定高频高电压的产生周期。例如，在可变电阻20为第1电阻值时，高频高电压的产生周期成为第1周期，在可变电阻20为第2电阻值时，高频高电压的产生周期成为第2周期。控制部7基于决定出的高频高电压的产生周期来控制启动开关13，使其仅在高频高电压的产生周期以上且小于产生周期的2倍的时间内变为接通。由此，纵使变更可变电阻20的电阻值而变更了高频高电压的产生周期，也能够以焊炬开关24的1次的接通操作而仅输出1次高频高电压。

(实施方式3)

利用图5来说明本公开的实施方式3。图5是表示本实施方式的放电加工系统的简要构成的图。

在本实施方式中，针对与实施方式1相同的部分赋予相同的符号，并省略详细的说明。与实施方式1不同之处在于：在高频产生装置12中，将电阻值为固定的限流电阻16设为电阻值能变更的切换电阻25；以及还设置了对切换电阻25的电阻进行切换的电阻切换指示部26。

切换电阻25例如并联连接了两个以上的电阻，基于来自电阻切换指示部26的指示来切换电阻，由此选择电阻值。另外，在图5中，示出在切换电阻25内并联连接了两个电阻(第1电阻值的电阻和第2电阻值的电阻)的示例。

此外，电阻切换指示部26为设于高频产生装置12的切换开关。另外，电阻切换指示部26也可以设于焊接电源装置11。在将电阻切换指示部26设于焊接电源装置11的情况下，也可以设置为焊接电源装置11的操作面板(未图示)上的按钮或者旋钮。

在本实施方式中，通过变更切换电阻25的电阻值，能够改变高频高电压的输出的响应速度、即从将焊炬开关24设为接通状态起至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，能够在不更换切换电阻25的情况下使电阻值变化，因此能够提高高频产生装置12的维护性、生产率。

此外，将切换电阻25设为并联连接了两个电阻的构成，将一个电阻设为第1电阻值，将另一个电阻设为比第1电阻小的第2电阻。在焊接电源装置11为TIG焊接电源装置的情况下，对电阻切换指示部26进行操作而将切换电阻25的电阻设为第1电阻值，在焊接电源装置11为等离子切割电源装置的情况下，对电阻切换指示部26进行操作而将切换电阻25的电阻设为第2电阻值。

由此，TIG焊接中的高频高电压的响应速度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焊接起弧时的噪声。此外，将高频高电压所引起的电弧作为引导电弧，也成为等离子切割中的切割轨迹的引导，从而作业者的便利性得到提高。

在此，在本实施方式中说明以焊炬开关24的1次的接通操作仅输出1次高频高电压这一点。

基于实验等，针对切换电阻25的第1电阻的电阻值和第2电阻的电阻值的各个电阻值，求出与高频高电压的产生周期建立了对应的式或者表，并预先存储至控制部7中。控制部7若被输入了切换电阻25的电阻(第1电阻或者第2电阻)，则基于此来决定高频高电压的产生周期。控制部7基于决定出的高频高电压的产生周期来控制启动开关13，使其仅在高频高电压的产生周期以上且小于产生周期的2倍的时间内变为接通。由此，即便对切换电阻25的电阻进行切换而切换了高频高电压的产生周期，也能够以焊炬开关24的1次的接通操作而仅输出1次高频高电压。

产业上的可利用性

根据本公开，能够降低电弧起弧时的噪声产生，作为以非接触的方式产生电弧的放电加工系统而言在产业上是有用的。

符号说明

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

6、106 焊炬开关信号线

7、107 控制部

8、108 高频装置接通/断开信号线

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

16 限流电阻

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

23、123 电极

24、124 焊炬开关

25 切换电阻

26 电阻切换指示部

Claims (9)

1.一种放电加工系统，其特征在于，具备：

加工用焊炬，其具有焊炬开关以及电极；

放电加工电源装置，其向所述电极与加工对象物之间供给电力；和

高频产生装置，其向所述电极与所述加工对象物之间供给以第1产生周期产生的高频高电压，

所述高频产生装置具有：整流部、与所述整流部连接的变压器、以及被串联连接在所述整流部与所述变压器之间且具有第1电阻值的电阻，

所述放电加工电源装置具有：控制部，其基于来自所述焊炬开关的信号来控制所述高频产生装置的启动开关的动作，

所述控制部具有与所述第1电阻值建立了对应的所述第1产生周期，

所述控制部若从所述焊炬开关输入了启动信号，则进行控制而使所述启动开关在所述第1产生周期以上且小于所述第1产生周期的2倍的时间内接通，

在所述焊炬开关为连续的接通状态的期间内，从所述高频产生装置向所述放电加工电源装置仅供给一次高频高电压以降低噪声的产生量，所述高频高电压用于使所述电极与所述加工对象物之间产生微小电弧。

2.根据权利要求1所述的放电加工系统，其特征在于，

所述高频产生装置还具有：被并联设置在所述高频产生装置的输出端的电容器、以及被串联连接在所述变压器与所述输出端之间的火花隙。

3.根据权利要求2所述的放电加工系统，其特征在于，

所述整流部、所述变压器、所述电阻、所述电容器和所述火花隙被设置在电路基板上，

所述电路基板被设置在所述放电加工电源装置内。

4.根据权利要求2所述的放电加工系统，其特征在于，

所述整流部、所述变压器、所述电容器和所述火花隙被设置在电路基板上，

所述电阻未设置在所述电路基板上，

所述电路基板被设置在所述放电加工电源装置内。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的放电加工系统，其特征在于，

所述第1产生周期为30msec以上且40msec以下。

6.根据权利要求1所述的放电加工系统，其特征在于，

所述电阻还具有与所述第1电阻值不同的第2电阻值，

所述控制部还具有与所述第2电阻值建立了对应的第2产生周期。

7.根据权利要求6所述的放电加工系统，其特征在于，

所述电阻是包含所述第1电阻值以及所述第2电阻值且使电阻值连续性变化的可变电阻。

8.根据权利要求7所述的放电加工系统，其特征在于，

还具备对所述第1电阻值和所述第2电阻值进行切换的电阻切换指示部。

9.根据权利要求8所述的放电加工系统，其特征在于，

在所述放电加工电源装置为TIG焊接电源装置的情况下，将所述电阻设定为第1电阻值，

在所述放电加工电源装置为等离子切割电源装置的情况下，将所述电阻设定为第2电阻值。