CN110891723B - 电弧焊接机 - Google Patents

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Abstract

电弧焊接机(10)对包含电弧焊接用的电极(11)和母材(12)的加工负载(13)提供负载功率来进行电弧焊接，其具备：电力转换部(20)，将来自交流电源(15)的交流电力作为输入，转换为负载功率；输入功率计算部(35)，对向电力转换部的输入功率进行计算；负载电流检测部(31)，对提供给加工负载的负载电流进行检测；负载电压检测部(32)，对提供给加工负载(13)的负载电压进行检测；和异常判定部(36)，基于由负载电流检测部(31)检测的负载电流和由负载电压检测部(32)检测的负载电压来计算向加工负载(13)的负载功率，基于向加工负载(13)的负载功率以及由输入功率计算部(35)计算的输入功率，判定从交流电源(15)到加工负载(13)的供电路径的异常。

Description

电弧焊接机
技术领域
本发明涉及电弧焊接机。
背景技术
以往，已知如下技术：通过从工业电源输入工业电力，利用电力转换电路来转换为加工用电力，并提供给包含电弧焊接用的电极和母材的加工负载从而进行电弧焊接(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1的电弧焊接机中，为了对电弧电流、输出电流、电弧电压、输出功率等的波形进行反馈控制，在加工负载连接负载电压检测电路来进行负载电压的检测。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平7-284929号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，在现有的电弧焊接机中，即使在从加工用电源装置到加工负载的供电路径产生不良情况从而产生功率损耗，也难以发现该功率损耗。
具体地，在将加工用电源装置的输出端子与加工负载连结的电缆，产生电缆的劣化、电缆的接缝松动所导致的发热等的情况下，在该位置产生功率损耗。但是，为了发现该不良位置，操作者需要直接目视确认电缆，难以发现。
此外，在电弧焊接机的设备内部的电路产生异常的情况下，在该位置产生功率损耗，但操作者难以发现设备内部的不良情况。
本公开鉴于这方面而作出，其目的在于，提供一种容易发现供电路径的异常所导致的功率损耗的电弧焊接机。
-解决课题的手段-
为了解决上述课题，本公开的一方式所涉及的电弧焊接机是一种向包含电弧焊接用的电极和母材的加工负载提供负载功率来进行电弧焊接的电弧焊接机，所述电弧焊接机具备：电力转换部，将来自交流电源的交流电力作为输入，转换为负载功率；输入功率计算部，计算向电力转换部的输入功率；负载电流检测部，对提供给加工负载的负载电流进行检测；负载电压检测部，对提供给加工负载的负载电压进行检测；和异常判定部，基于由负载电流检测部检测的负载电流和由负载电压检测部检测的负载电压来计算向加工负载的负载功率，基于向加工负载的负载功率以及由输入功率计算部计算的输入功率，判定从交流电源到加工负载的供电路径的异常。
-发明效果-
根据本公开的电弧焊接机，能够基于电弧焊接机的设备整体的消耗功率相对于被加工负载消耗的功率，判定供电路径的异常。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的电弧焊接机的结构的概略图。
图2是表示实施方式2所涉及的电弧焊接机的结构的概略图。
图3是表示实施方式3所涉及的电弧焊接机的结构的概略图。
具体实施方式
以下，基于附图来对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的优选的实施方式的说明本质上仅仅是示例，并不意图限制本发明、其应用物或者其用途。
《实施方式1》
图1是表示实施方式1所涉及的电弧焊接机10的结构的概略图。
如图1所示，电弧焊接机10向包含电弧焊接用的电极11和母材12的加工负载13提供负载功率来进行电弧焊接。在电弧焊接机10的输入端子16，连接交流电源15。电弧焊接机10具备将交流电源15的交流电力转换为负载功率的电力转换部20。
电力转换部20具备：将交流电源15的交流电力整流为直流电力的输入整流部21、将输入整流部21的输出电力转换为规定的频率的交流电力的开关部22、对开关部22的输出电压进行降压的变压器部23、将变压器部23的输出电力整流为用于提供给电极11的直流的负载功率的输出整流部24、对输出整流部24的输出电力的谐波进行抑制的直流电抗器25。
在输出整流部24的输出侧，连接母材12所连结的电缆26。在与母材12连结的电缆26，存在焊接输出侧电阻部27。在与母材12连结的电缆26中的焊接输出侧电阻部27与输出整流部24之间，设置对提供给加工负载13的负载电流进行检测的负载电流检测部31。
在直流电抗器25的输出侧，连接与电极11连结的电缆26。在与电极11连结的电缆26，存在焊接输出侧电阻部27。
另外，焊接输出侧电阻部27示意性地表示电缆26所具有的电阻成分。
在电弧焊接机10，设置对提供给加工负载13的负载电压进行检测的负载电压检测部32。负载电压检测部32与分别从电极11的附近和母材12的附近布线的负载电压检测线33连接。
由负载电流检测部31检测的负载电流和由负载电压检测部32检测的负载电压被输入到输出控制部34。输出控制部34基于负载电流以及负载电压对开关部22输出控制信号，对开关部22的动作进行反馈控制，以使得可得到用于适当地进行电弧焊接的负载功率。
然而，在现有的电弧焊接机中，存在如下问题：即使在从交流电源15到加工负载13的供电路径产生不良情况(例如，因电缆26的劣化、电缆26的接缝松动所导致的发热等引起的电阻成分的增大)从而产生功率损耗，也难以发现该功率损耗。
因此，在本实施方式中，基于电弧焊接机10的设备整体的消耗功率和被加工负载13消耗的负载功率，判定供电路径的异常。
具体地，电弧焊接机10具备输入功率计算部35和异常判定部36。输入功率计算部35通过将输入整流部21的输出电压和开关部22的输出电流设为输入，来对被输入的输出电压和输出电流进行积算，从而对输入给电力转换部20的输入功率进行计算。另外，也可以将输入整流部21的输出电流和开关部22的输出电压输入至输入功率计算部35，来计算输入功率。表示由输入功率计算部35计算的输入功率的信号被输入到异常判定部36。
向异常判定部36输入表示由负载电流检测部31检测的负载电流、由负载电压检测部32检测的负载电压、以及由输入功率计算部35计算的输入功率的信号。在异常判定部36中，通过对负载电流与负载电压进行积算，从而计算被加工负载13消耗的负载功率，并且计算加工负载13的消耗功率与电弧焊接机10的设备整体的消耗功率的比率即电弧功率因数。
并且，在异常判定部36中，在该电弧功率因数比规定的阈值(标准的焊接条件下的这些的比率)显著降低的情况下，判定为在供电路径产生异常并且功率损耗变多。
具体地，在标准的焊接条件下，在电弧焊接机10的输入功率为10kW、负载功率为5kW、焊接输出侧电阻部27的消耗功率为2kW的情况下，设备内部的消耗功率为10-5-2＝3kW。此时，电弧功率因数为(5/10)×100＝50％。
这里，在焊接输出侧电阻部27产生不良情况，焊接输出侧电阻部27的消耗功率为6kW的情况下，由于负载功率保持不变，因此输入功率为5+6+3＝14kW。此时，电弧功率因数为(5/14)×100＝约36％。
并且，异常判定部36在电弧功率因数降低的情况下，判定为在供电路径产生异常，向输出控制部34输出异常信号。在输出控制部34中，基于来自异常判定部36的异常信号，在监视器显示在供电路径产生异常，或者停止输出。
如以上那样，通过本实施方式所涉及的电弧焊接机10，通过在异常判定部36中，判定电弧功率因数的变化，能够发现供电路径中的功率损耗。
[效果等]
如以上那样，本实施方式所涉及的电弧焊接机10基于由负载电流检测部31检测的负载电流和由负载电压检测部32检测的负载电压来计算被加工负载13消耗的负载功率。此外，电弧焊接机10通过输入功率计算部35来计算电弧焊接机10的设备整体的消耗功率。
并且，在电弧焊接机10的设备整体的消耗功率相对于被加工负载13消耗的功率的比率比规定的阈值(标准的焊接条件下的这些的比率)显著降低的情况下，判定为在供电路径产生异常并且功率损耗变多。
例如，在负载电流180A、负载电压23.6V的条件下进行电弧焊接的情况下，电弧焊接的平均消耗功率单纯地为(180×23.6)/1000＝4.2kW。
另一方面，在设为电弧焊接机10的设备整体的消耗功率在标准的焊接条件下是5.1kW的情况下，电弧焊接的平均消耗功率与设备整体的消耗功率的比率即电弧功率因数为(4.2/5.1)×100＝82％左右。
并且，例如，若假定在供电路径存在1kW的功率损耗，则设备整体的实际消耗功率为6.1kW，电弧功率因数降低到(4.2/6.1)×100＝约68％。这样，本实施方式所涉及的电弧焊接机10通过判定电弧功率因数的变化，能够发现供电路径中的功率损耗。
另外，由于电弧功率因数根据焊接条件而不同，因此用于发现功率损耗的阈值能够任意设定即可。
例如，在将作为焊接条件之一的输出路径的延长电缆的长度设为20m的情况下，若假定为存在2V左右的电压降，则在负载电流为200A的情况下，单纯产生400W的功率损耗。
这样，由于按照使用者的焊接条件，电弧功率因数的初始值为各种值，因此电弧功率因数能够任意设定即可。此外，在仅使用固定焊接条件的使用者中，也可以仅读取设备的功耗量的变化，在功耗量增大的情况下，判定为产生功率损耗。
另外，输入功率计算部也可以连接于输入整流部和将开关部的输出电压降压的变压器部。此外，也可以设置对从交流电源向电力转换部输入的输入电流以及输入电压进行检测的输入检测部，将输入功率计算部与输入检测部连接。
《实施方式2》
图2是表示实施方式2所涉及的电弧焊接机10a的结构的概略图。以下，针对与所述实施方式1相同的部分赋予相同的符号，仅对不同点进行说明。
如图2所示，电弧焊接机10a取代实施方式1的输入功率计算部35而具备输入功率计算部35a。相对于实施方式1的输入功率计算部35将开关部22的输出电流作为输入，输入功率计算部35a将变压器部23的输出电流作为输入。即，输入功率计算部35a将输入整流部21的输出电压和变压器部23的输出电流作为输入，通过对被输入的输出电压和输出电流进行积算，从而计算被输入到电力转换部20的输入功率。另外，也可以将输入整流部21的输出电流和变压器部23的输出电压输入至输入功率计算部35a，来计算输入功率。表示由输入功率计算部35a计算的输入功率的信号被输入到异常判定部36。
向异常判定部36输入表示由负载电流检测部31检测的负载电流、由负载电压检测部32检测的负载电压、以及由输入功率计算部35a计算的输入功率的信号。在异常判定部36中，通过对负载电流与负载电压进行积算，从而计算被加工负载13消耗的负载功率，此外，计算加工负载13的消耗功率与电弧焊接机10a的设备整体的消耗功率的比率即电弧功率因数。
并且，在异常判定部36中，在该电弧功率因数比规定的阈值(标准的焊接条件下的这些的比率)显著降低的情况下，判定为在供电路径产生异常并且功率损耗变多。
《实施方式3》
图3是表示实施方式3所涉及的电弧焊接机10b的结构的概略图。以下，针对与所述实施方式1相同的部分赋予相同的符号，仅对不同点进行说明。
如图3所示，电弧焊接机10b除了实施方式1的电弧焊接机10的结构还具备输入检测部38。此外，电弧焊接机10b取代实施方式1的电弧焊接机10的输入功率计算部35而具备输入功率计算部35b。
输入检测部38与连结电弧焊接机10b的输入端子16与输入整流部21的输入相(图3所示的例子中为3相)连接。输入检测部38对各相的有效电流与有效电压进行检测。
相对于实施方式1的输入功率计算部35将输入整流部21的输出电压和开关部22的输出电流作为输入，输入功率计算部35b将由输入检测部38检测的各相的有效电流和有效电压作为输入。即，输入功率计算部35b将由输入检测部38检测的各相的有效电流和有效电压作为输入，对被输入的各相的有效电流以及有效电压的平均值进行积算，从而计算被输入到电力转换部20的输入功率。表示由输入功率计算部35b计算的输入功率的信号被输入到异常判定部36。
向异常判定部36输入表示由负载电流检测部31检测的负载电流、由负载电压检测部32检测的负载电压、以及由输入功率计算部35b计算的输入功率的信号。在异常判定部36中，通过对负载电流和负载电压进行积算，计算被加工负载13消耗的负载功率，此外，计算加工负载13的消耗功率与电弧焊接机10b的设备整体的消耗功率的比率即电弧功率因数。
并且，在异常判定部36中，在该电弧功率因数比规定的阈值(标准的焊接条件下的这些的比率)显著降低的情况下，判定为在供电路径产生异常并且功率损耗变多。
产业上的可利用性
如以上说明那样，本公开的电弧焊接机可得到能够发现供电路径的异常所导致的功率损耗的这种实用性较高的效果，因此非常有用且产业上的可利用性较高。
-符号说明-
10、10a、10b 电弧焊接机
11 电极
12 母材
13 加工负载
15 交流电源
20 电力转换部
21 输入整流部
22 开关部
23 变压器部
31 负载电流检测部
32 负载电压检测部
34 输出控制部
35、35a、35b 输入功率计算部
36 异常判定部
38 输入检测部

Claims (5)

1.一种电弧焊接机，向包含电弧焊接用的电极和母材的加工负载提供负载功率来进行电弧焊接，所述电弧焊接机具备：
电力转换部，将来自交流电源的交流电力作为输入，转换为所述负载功率；
输入功率计算部，计算向所述电力转换部输入的输入功率；
负载电流检测部，对提供给所述加工负载的负载电流进行检测；
负载电压检测部，对提供给所述加工负载的负载电压进行检测；和
异常判定部，基于由所述负载电流检测部检测出的负载电流和由所述负载电压检测部检测出的负载电压来计算向所述加工负载提供的负载功率，基于向所述加工负载提供的负载功率以及由所述输入功率计算部计算出的输入功率，判定从所述交流电源到所述加工负载的供电路径的异常。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接机，其中，
所述电力转换部具有：输入整流部，将所述交流电源的交流电力整流为直流电力；和开关部，将所述输入整流部的输出电力转换为规定的频率的交流电力，
所述输入功率计算部基于所述输入整流部的输出电压或者输出电流的一方和所述开关部的输出电压或者输出电流的另一方，计算被输入到所述电力转换部的输入功率。
3.根据权利要求1所述的电弧焊接机，其中，
所述电力转换部具有：输入整流部，将所述交流电源的交流电力整流为直流电力；开关部，将所述输入整流部的输出电力转换为规定的频率的交流电力；和变压器部，对所述开关部的输出电压进行降压，
所述输入功率计算部基于所述输入整流部的输出电压或者输出电流的一方和所述变压器部的输出电压或者输出电流的另一方，计算被输入到所述电力转换部的输入功率。
4.根据权利要求1所述的电弧焊接机，其中，
所述电弧焊接机具备：输入检测部，对从所述交流电源输入到所述电力转换部的输入电流以及输入电压进行检测，
所述输入功率计算部基于由所述输入检测部检测出的输入电流以及输入电压，对输入到所述电力转换部的输入功率进行计算。
5.根据权利要求2或者3所述的电弧焊接机，其中，
所述电弧焊接机具备：输出控制部，基于由所述负载电流检测部检测出的负载电流以及由所述负载电压检测部检测出的负载电压，对所述开关部的动作进行控制，
所述输出控制部基于所述异常判定部的判定结果来控制其动作。
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