CN1138606C - 用于焊机的电源设备及制造该设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于焊机的电源设备，包括输入侧交流-置流转换器，直流-高频转换器，变压器，和输出侧高频-直流转换器。一个CPU具有三种控制方式，可以使表示流过输出端的电流的电流表示信号变成等于一个参考电流表示信号；CPU起动并且然后停止一个高频发生器；使表示输出端之间电压的电压表示信号变成等于一个参考电压表示信号，并且还控制一个丝供给器，以供给丝，以与输出端中之一连接。

Description

用于焊机的电源设备及制造该设备的方法

本发明涉及一种能和各种类型的焊机一起使用的电源设备及一种制造该设备的方法。

已知多种类型的焊接，例如手动焊接、TIG(钨惰性气体)焊接和MIG(金属惰性气体)焊接。对多个类型的焊接使用多种类型的电源设备。这样的电源设备的基本布置之一如下。用一个输入侧整流器和一个平滑电容器把工业交流电压整流并平滑成直流电压。然后在一个变换器中把直流电压转换成高频电压，之后在一个变压器中变压。经变压的高频电压在一个输出侧整流器中整流，并施加到一个负载。如果有必要，在把它施加到负载之前使输出侧整流器输出的直流电压转换成低频交流电压。应用这种布置，用一个变换器把直流电压转换成高频电压，该变换器允许使用小尺寸变压器。结果，能使整个电源设备较小。

如图2曲线A-2所示，用于手动焊接的电源设备表现固定的电流输出特性，其中即使在输出电压变化时，输出电流也保持恒定。如图1所示，在一个手动焊接电源设备的控制板上安装一个用于设定恒定输出电流的输出电流设定装置2。在手动焊接中，使用“热起动”，其中如图2部分B-2所示，为了在起动焊接操作时或当包括焊炬和工件的负载短路时可靠起燃电弧，对焊机提供比固定输出电流大的电流。还在该控制板上安装一个用于设定在热起动期间所流过的电流的热起动设定装置4。还在该控制板上安装一个显示输出电压和输出电流的显示器6。

直流TIG焊接例如适合于焊接不锈钢。如图5曲线A-5所示，用于直流TIG焊机的电源设备具有固定电流输出特性。如从图5中特性部分B-5所理解，如果有必要，可以“热起动”直流TIG焊接。

如图5曲线A-5所示，为了用TIG焊接来焊接一个平状工件，使电源设备的输出电流保持恒定。然而，当焊接一个工件，例如管件，特别是水平安排的管件的圆形底部时，如果对TIG焊机施加恒定电流，则熔料可能从管件滴下，要求另一种焊接。有时，这样的熔料可能粘附于TIG焊机的电极，使电极不稳定。

如图4所示，为了避免这样的问题，已经提出对TIG焊机施加脉冲电流来代替恒定输出电流。图4所示脉冲电流包括一个基本部分IB，脉冲IP从这个基本部分重复地延伸。在各电流部分IB期间，在管件底部上形成的熔穴被冷却，从而防止熔料滴下或粘附于焊接电极。

在TIG焊接中有两种起燃电弧的方法。一种方法是对相互接触的焊接电极和工件供给小电流，然后使电极与工件分开，这样结果在电极与工件之间产生燃弧。这种方法称为“接触起动”。在本说明书中，应用“接触起动”的焊接称为“接触起动焊接”。另一种方法是“高频起动”，其中在相互隔开的焊接电极与工件之间施加高频高电压。所施加的电压频率例如为1MHz到3MHz，大小例如为5kV到20kV。施加这样的电压在电极与工件之间引起电弧产生。在本说明书中，应用“高频起动”的焊接称为“高频起动焊接”。

因此，如图3所示，在一个直流TIG焊机电源设备的控制板上，安排一个用于设定输出电流大小的输出电流设定装置8，一个热起动设定装置10，以及一个上坡和下坡时间设定装置12。上坡和下坡时间设定装置12用于设定脉冲输出电流从起燃电流ID上升到峰值脉冲电流，即设定输出电流IP所需要的时间TU，并且用于设定脉冲输出电流从峰值电流IP下降到焊接操作结束时流过的焊口电流IC所需要的时间TD。并且，在该控制板上安装一个用于设定脉冲电流的频率F(＝1/T)的脉冲频率设定装置14，一个用于在脉冲电流与直流电流之间切换供给电流的脉冲开关16，一个用于在接触起动与高频起动之间切换起动方式的电弧起动方式开关18，以及一个用于显示输出电压和输出电流的显示器20。

交流TIG焊接是另一种TIG焊接。有一种电源设备，和一个既可由交流又可由直流操作的TIG焊机(在下文称为交流/直流TIG焊机)一起使用。使用交流/直流TIG焊机电源设备的直流TIG焊接和使用上述直流TIG焊接电源设备的直流TIG焊接相同。

交流TIG焊接可以用于铝焊接。铝工件其上典型地具有高熔点的氧化膜。因此，在工件为正且焊接电极为正情况下，如果用直流电源设备供给电流，则工件的温度不能升得足够高。因此，不能焊接工件。另一方面，如果在电极保持为正而工件为负时供给电流，则从工件释放热电子，并且热电子从工件表面去除氧化膜，这种情况称为清洁效应，因此成为有可能焊接工件。然而，如果在供给电流时使工件保持为正，则能使电极冷却。于是，其中在工件与焊炬或焊接电极之间施加交流电压的交流TIG焊接具有清洁和电极冷却两种效应。通过适当地调节在工件为正且电极为负情况下供给电流的时间t1与把工件置为负的时间t2的比(参见图7)，能使清洁效应和冷却效应最优。

如图6所示，在一个交流/直流TIG焊机电源设备的控制板上，安排有一个输出电流设定装置22，一个热起动设定装置24，一个上坡和下坡时间设定装置26，一个脉冲频率设定装置28，一个用于提供或去除脉冲电流的脉冲开关30，一个用于在接触起动方式与高频起动方式之间切换电弧起动方式的起动方式开关32，它们全部用于直流TIG焊接。还安排有一个用于显示输出电压和电流的大小的显示器34。另外，还在该控制板上安排一个用于设定电压的频率的频率设定装置36，以及一个用于设定脉冲电压正和负部分比的负载比设定装置38，它们两者用于交流TIG焊接。

MIG焊接用于焊接钢板。用一个丝供给机把焊丝送给工件，并且在工件与丝之间施加电压。使丝与工件接触，以便电流在它们之间流过，以产生焦耳热。焦耳热使与工件接触的丝部分熔化。熔化的丝料与丝分开并滴到工件上。在丝与工件分开时，在它们之间产生电弧。电弧使丝加热并熔化，以产生丝料的熔滴，这样使丝和工件短路。然后，熔滴滴到工件上，以便使丝和工件相互分开，在它们之间引起电弧产生。在这个过程中，丝供给机继续供给丝。重复这个过程，以便丝熔化以焊接工件。用于MIG焊接的电源设备具有恒定电压供给特性。

在MIG焊接中，必须抑制在由熔化丝料使丝与工件短路时将会流过的大电流。另一方面，要求一种具有小电抗的电抗器，它在起初产生电弧时允许大电流流过。因此，在MIG焊接中，使用小电抗电抗器，同时抑制在短路期间流过的电流。

如图8所示，为了这个目的，用于MIG焊接的电源设备包括一个输出电流设定装置40，一个用于设定在工件和焊丝短路时流过电流大小的短路电流设定装置42，一个焊丝供给速度设定装置44，以及一个输出电压和电流显示器46。这些装置全部安排在电源设备的控制板上。

因为需要有许多设定装置及各个设定装置的复杂设定操作，所以用于所有上述各种类型的焊接的单电源设备将会结构复杂。

因此，本发明的一个目的是提供一种电源设备，它能容易地适应和各种类型的焊接一起使用。本发明的另一个目的是提供这样一种电源设备，其中能使任何特定焊接所要求的各种设定相对容易。

按照本发明用于焊机的电源设备包括一个输入侧交流-直流转换器，以把工业交流电压转换成直流电压。一个直流-高频转换器把该交流-直流转换器输出的直流电压转换成高频电压。一个变压器把高频电压变压成具有一个预定值的电压。从变压器输出的经变压的高频电压在一个输出侧高频-直流转换器中转换回成直流电压。由此产生的直流电压在两个输出端之间形成，这两个输出端适应与一个焊机负载连接。该电源设备还包括一个电流探测器，用于探测在负载与输出端连接时将要流过电源设备的输出端的电流，并且用于形成一个表示所探测电流的电流表示信号。该电源设备还包括一个电压探测器，用于探测两个输出端之间的电压，并且形成一个表示所探测电压的电压表示信号。一个控制器控制直流-高频转换器。该控制器具有第一、第二和第三控制方式，并且按照这三种控制方式中所选择的一种方式来控制直流-高频转换器。在第一控制方式下，控制器以这样方式控制直流-高频转换器，以便使电流探测器输出的电流表示信号能等于一个表示预定参考电流的参考电流表示信号。在第二控制方式下，控制器在起动并且然后停止一个高频发生器之后，以和第一控制方式下相同的方式来控制直流-高频转换器，这里高频发生器可以连接为在电源设备的输出端之间产生高频电压。在第三控制方式下，控制器以这样方式控制直流-高频转换器，以便使电压表示信号能等于一个表示预定参考电压的参考电压表示信号，并且还控制一个丝供给器，该丝供给器可以连接为供给丝，以与电源设备的两个输出端中的一个连接。

通过在第一控制方式下操作控制器，能使电源设备的输出电流控制为恒定。在第一控制方式下，电源设备能操作为一个用于手动焊接和接触起动TIG焊接的电源设备，其中能使与电源设备的两个输出端的各个端连接的焊接电极和工件接触或短路，从而在它们之间产生电弧。

如果有必要，通过连接一个在电源设备的输出端之间提供高频电压的高频发生器，并且在第二控制方式下操作控制器，则电源设备能操作为一个用于高频起动TIG焊机的电源设备。在这种情况下，如果不用高频发生器，则电源设备操作为一个用于手动焊机和接触起动TIG焊机的电源设备。

如果和电源设备一起使用一个丝供给器，并且选择第三控制方式，则该设备能操作为一个用于MIG焊机的电源设备。在这种情况下，如果选择第一控制方式，则该设备操作为一个用于手动焊接和接触起动TIG焊接的电源设备。

该电源设备可以包括一个安装在其内部的高频发生器，以便它能用于高频起动TIG焊机及手动焊机或接触起动TIG焊机。

该电源设备可以包括一个安装在其内部的丝供给器，以便它能用于MIG焊机及手动焊机或接触起动焊机。

按照本发明的电源设备可以包括一个交流/直流开关电路，它可以在第一和第二状态中的一个选择状态下操作。在第一状态下，该交流/直流开关电路使输出侧高频-直流转换器所提供的直流电压转换成交流电压，以施加到电源设备的输出端。在第二状态下，该交流/直流开关电路操作为把输出侧高频-直流转换器所输出的直流电压耦合到输出端。因此，该电源设备也能用作一个用于交流TIG焊接的电源设备。

该电源设备可以包括一个方式选择指令器，以对控制器供给一个指令，以选择第一、第二和第三控制方式中的一个。该方式选择指令器可以包括一个单控制装置，它操作为选择一个希望控制方式。

按照本发明的电源设备可以包括一个参数选择指令器，以对控制器供给一个指令，以选择一个参数或多个参数，这些参数适合于由方式选择指令所选择的控制方式。该参数选择指令器可以希望地包括一个单控制装置，它在操作时能自动地设定和电源一起使用的焊机所要求的参数。

参考电流表示信号和参考电压表示信号可以由一个单设定装置来设定。因此能用相同的设定装置来设定第一控制方式下所使用的参考电流表示信号和第三控制方式下所使用的参考电压表示信号两者。因此，能减少设定装置的数目。

该电源设备可以设有一个方式显示器，它显示由方式选择指令器所选择的方式，以及一个参数显示器，它显示由参数选择指令器所选择的参数。操作员能从显示器容易地知道所选择的控制方式和所选择的参数。

在输入侧交流-直流转换器的输出端与直流-高频转换器的输入端之间可以安排一个固定电压提供电路，它对直流-高频转换器供给一个固定输入电压。这种布置能使电源设备例如可由200V和400V工业交流电压中的任何一个来操作。

该电源设备例如可以按下列方式制造。首先，提供一个基本单元。该基本单元包括一个把工业交流电压转换成直流电压的输入侧交流-直流转换器，一个把输入侧交流-直流转换器输出的直流电压转换成高频电压的直流-高频转换器，一个把高频电压变压成预定电压的变压器，以及一个把变压器输出的经变压的高频电压转换成直流电压，以施加到与一个焊接负载相耦合的两个输出端的输出侧高频-直流转换器。该基本单元还包括一个电流探测器，用于探测流过输出端的电流，并且形成一个表示所探测电流的电流表示信号，以及一个电压探测器，用于探测在两个输出端出现的电压，并且形成一个表示所探测电压的电压表示信号。该基本单元还包括一个控制器，它具有第一、第二和第三控制方式。在第一控制方式下，控制器以这样方式控制直流-高频转换器，以便使电流表示信号能等于一个表示预定参考电流的参考电流表示信号。在第二控制方式下，控制器在以第一控制方式操作之前，起动并且然后停止一个高频发生器，该高频发生器能连接为在两个输出端之间提供高频。在第三控制方式下，控制器以这样方式控制直流-高频转换器，以便使电压表示信号能等于一个表示预定参考电压的参考电压表示信号，并且还控制一个和电源设备一起使用的丝供给器，以使丝供给为与两个输出端中的一个连接。

通过对基本单元添加高频发生器，能提供一个和手动焊机和高频起动TIG焊机一起使用电源设备。如果对基本单元添加丝供给器，则生产一个和手动焊机和MIG焊机一起使用的电源设备。如果对基本单元添加高频发生器和丝供给器两者，则结果形成一个用于手动焊接、高频起动TIG焊接和MIG焊接的电源设备。

因此，通过对基本单元添加少数部件，能容易提供各种类型的焊接电源设备。

图1表示用于手动焊接的现有技术电源设备的控制板。

图2表示图1所示电源设备的输出特性。

图3表示用于直流TIG焊接的现有技术电源设备的控制板。

图4表示图3电源设备的输出电流的波形。

图5表示图3电源设备的输出电压-电流特性。

图6表示用于交流/直流TIG焊接的现有技术电源设备的控制板。

图7表示图6电源设备的输出电流的波形。

图8表示用于MIG焊接的现有技术电源设备的控制板。

图9是按照本发明的一个实施例的焊接电源设备的方框电路图。

图10表示图9所示焊接电源设备的控制板。

现在参考图9和图10，叙述按照本发明的一个实施例的焊接电源设备。按照本发明的电源设备能用于手动焊接、直流TIG焊接、交流/直流TIG焊接和MIG焊接。如图9所示，该电源设备包括一个对其施加工业交流电压的电源电压输入端100。在输入端100接收的工业交流电压耦合到一个输入侧交流-直流转换器102，那里它被转换成直流电压。输入侧交流-直流转换器102可以包括一个全波或半波整流器和多个平滑电容器。

从输入侧交流-直流转换器102输出的直流电压施加到一个固定电压提供电路104。该固定电压提供电路104可以包括一个斩波电路(CH)106，该斩波电路包括多个半导体开关装置，例如绝缘栅双极晶体管、功率场效应晶体管和功率双极晶体管。斩波电路106响应一个斩波驱动电路(DR)108所提供的PWM信号而受接通-断开控制。驱动电路108响应一个由第一CPU110所供给的指令而提供PWM信号。输入端100的电压由一个输入电压探测器(VD)112来探测，该探测器的输出信号在一个模拟-数字转换器(A/D)114中转换成数字输入电压表示信号。并且，斩波电路106的输出电压由一个斩波输出电压探测器(VD)116来探测，该探测器的输出信号在一个A/D转换器118中转换成数字斩波输出电压表示信号。CPU110按照存储器120中所存储的数据，对数字输入电压表示信号和数字斩波输出电压表示信号执行算术运算，从而对斩波驱动电路108形成并提供一个指令，以使斩波输出电压保持在预定固定直流电压。应用这种布置，即使对输入端100施加不同大小的交流电压，例如200V和400V电压中的任何一个，也从固定电压提供电路104输出相同的固定电压。

从固定电压提供电路104输出的固定直流电压施加到一个直流-高频转换器，例如一个高频变换器122。变换器122可以包括多个半导体开关装置，例如绝缘栅双极晶体管、功率场效应晶体管或功率双极晶体管。半导体开关装置响应一个转换器驱动电路，例如一个变换器驱动电路(DR)124所供给的PWM信号而受接通-断开控制，以便把输入直流电压转换成10多千赫到100KHz的高频电压。如后文将作叙述，从CPU110对变换器驱动电路124供给一个指令。

把高频电压施加到一个变压器126，那里它被转换成一个具有预定大小的高频电压。把该高频电压施加到一个输出侧高频-直流转换器128，那里它被转换成直流电压。

从输出侧高频-直流转换器128输出的直流电压耦合到一个交流/直流开关电路130。该交流/直流开关电路130可以具有一个变换器，它包括多个按全桥布置连接的半导体开关装置。这些半导体开关装置响应从一个交流/直流开关电路驱动电路(DR)132对其施加的PWM信号而受接通-断开控制。当从CPU110对其施加一个交流操作指令时，驱动电路132PWM控制各个半导体开关装置，以便使它们形成例如为10多赫兹到200Hz的交流电压，这个频率比变换器122所形成的高频信号的频率低。如果从CPU110对驱动电路123施加一个直流指令，则驱动电路132使那两个半导体开关装置保持导通，这两个半导体开关装置与置于它们之间的后述负载串联连接。剩余半导体开关装置保持非导通。因此，对负载连续地供给直流电压。根据施加到负载的直流电压的极性，从多个开关装置中选择不同对的半导体开关装置，以使其连续地导通。

交流/直流开关电路130可以具有不同布置。例如，输出侧高频直流转换器可以设有一个正输出端，一个负输出端和一个反馈端。正输出端通过一个斩波电路连接到负载的一端，而负输出端通过另一个斩波电路连接到负载的相同一端，使反馈端连接到负载的另一端。当对负载施加交流电压时，两个斩波电路交替地变成导通，并且如果对负载施加一个直流电压，则使斩波电路中的一个连续地导通。

交流/直流开关电路130的输出电压耦合到电源设备的一个输出端134。虽然仅示出一个输出端134，但是电源设备实际具有两个输出端，即正和负输出端。两个输出端中的一个与一个工件连接，而另一个输出端与一个焊接电极，例如TIG焊机的夹头或MIG焊机的接触焊嘴连接。

另一个电压探测器136探测交流/直流开关电路130的输出电压，并且一个A/D转换器138把探测器136的输出信号转换成数字形式，从而形成一个数字电压表示信号，然后把该信号施加到一个第二CPU 140。交流/直流开关电路130的输出电流由一个电流探测器(CD)142来探测，并且一个A/D转换器144把电流探测器142的输出信号转换成数字形式，从而形成一个数字电流表示信号。把该数字电流表示信号施加到CPU140。

在图解说明实施例中，把一个高频发生器(HF)146与输出端134连接。该高频发生器146提供一个电压例如为5kV到20kV，频率例如为1MHz到3MHz的高频高电压。高频发生器146的输出电压施加在两个输出端134之间。高频发生器146响应CPU110输出的一个指令起动和停止。

在图解说明实施例中，还使用一个丝供给器，以供给在MIG焊接中所要使用的丝。丝供给器可以包括一个丝供给电动机148和一个丝供给电动机控制150。CPU110控制丝供给电动机控制150。

CPU110包含为手动焊接、高频起动TIG焊接、接触起动焊接、交流/直流TIG焊接和MIG焊接而设计的程序。CPU110还包含在凿挖操作中通过对焊机提供大电流以在钢板中形成凹部或通孔的程序。

高频发生器146、丝供给电动机148和电动机控制150这样设计，以便它们能容易地与电源设备耦合或去耦。

对手动焊接和TIG焊接，提供恒定电流控制，而对MIG焊接，提供恒定电压控制。用于恒定电流控制的表示参考电流的参考电流表示信号和用于恒定电压控制的表示参考电压的参考电压表示信号都是通过一个单输出设定装置172来设定。输出设定装置172的输出在一个A/D转换器174中被转换成数字信号，然后施加到CPU110。

由CPU110为了实现上述控制所要求的数据从CPU140供给CPU110。CPU140设有一个操作方式选择指令器。该操作方式选择指令器可以包括一个操作方式选择按钮152和一个操作方式显示器(MD)154。通过只一次按压按钮152来选择手动焊接操作方式，并且在方式显示器154上显示手动焊接的指示。在手动焊接操作方式下，电源设备设定为和手动焊机一起使用。当再一次按压按钮152时，选择了高频起动TIG焊机操作方式，并且在显示器154上显示这种方式的选择。又一次按压按钮152则选择接触起动TIG焊机操作方式，该方式显示在显示器154上。为了选择交流/直流TIG焊机操作方式，再按压按钮152。又一次按压按钮152则选择MIG焊接操作方式，并且它显示在显示器154上。如果再一次按压按钮152，则选择凿挖方式，并且显示在显示器154上。通过再次按压按钮152，则操作方式返回到手动焊机操作方式。照这样，进行操作方式的选择。

在各操作方式下，必须设定在该操作方式下用于驱动电源设备的适当参数。例如，对于直流TIG焊接，应该确定是否要进行脉冲控制，并且如果要进行，应该以哪种方式进行脉冲控制。如果电源设备用于交流/直流TIG焊接，就应该确定对交流频率应该选择什么频率，以及对交流波形应该设定什么负载比。进行这样确定所需要的数据存储在存储器156中。

当按压操作方式选择按钮152以设定电源设备的操作方式时，与所选操作方式有关的参数显示在一个参数显示器(PD)158上。利用一个参数改变控制，例如一个UP/DOWN按钮160，能使所选择和显示的参数变为希望的设定值。

有时对某一特定操作方式可能需要设定多个参数。例如，对于脉冲控制，可能必须设定脉冲频率和基本电流部分的值。为了对相同操作方式设定不同参数，按压一个参数选择按钮162，以便每次按压按钮162就选择一个不同参数，并且所选参数显示在参数显示器158上。在选择希望参数之后，按压UP/DOWN按钮160，以选择所选参数的希望值。这样，能对一种操作方式的不同参数设定希望值。

输出端134的输出电压和电流的大小分别显示在与CPU140连接的输出电压显示器(V)164和输出电流显示器(A)166上。

图10表示按照本发明的焊机电源设备的控制板。在该控制板上，安排有显示器154、158、164和166，操作方式选择按钮152，UP/DOWN按钮160，参数选择按钮162和输出设定装置172。应该注意，对于电源设备所能操作的操作方式的数目来说，包括各种按钮152、160和162及输出设定装置172的控制的数目小。

其次，叙述各个操作方式。

1.手动焊接

操作按钮152以选择手动焊接。在显示器154上例如显示字母“MANUAL”。在这种情况下，交流/直流开关电路130切换成对负载供给直流电压的状态。把焊炬和工件与输出端134连接。当使焊炬和工件相互接触时，电流流过输出端134，并且由输出电流探测器142探测。电流探测器142的输出信号转换成一个数字电流表示信号，该信号又施加到CPU140，那里对它进行适当处理。处理的结果提供给CPU110。CPU110对驱动电路124供给这样一个指令，以便使输出电流等于参考电流。该指令是根据通过输出设定装置172所设定的参考电流、存储在存储器156中的数据及CPU140所提供的数据而准备的。

通过按钮162能选择热起动。如果已经通过按钮160设定了在使用热起动时所要流过的输出电流的增加百分比，则CPU110对驱动电路124供给这样一个指令，以便使增加电流在手动焊接操作开始时流过。

2.高频起动直流TIG焊接

当用按钮152选择高频起动直流TIG焊接时，在显示器154上显示字母“DCTIG”。使用按钮162和UP/DOWN按钮160，则确定并在显示器158上显示上坡时间TU和下坡时间TD。并且，使用相同按钮162和160，确定是否应该提供脉冲控制，并且如果提供，确定脉冲频率。这样信息也在显示器158上显示。在这种情况下，交流/直流开关电路130切换到对负载供给直流电压的状态。电流探测器142的输出在A/D转换器144中被转换成数字电流表示信号。该数字电流表示信号施加到CPU140，那里对它实现算术运算，并且算术运算的结果施加到CPU110。

对CPU110已供给了数字参考电流表示信号，它是在A/D转换器174中对通过输出设定装置172所设定的一个参考电流表示信号进行数字化而产生的。CPU110对驱动电路124供给这样一个指令，以便使电流探测器142所探测的输出电流等于参考电流。如果已经通过按钮162和/或其他按钮设定了任何参数，则执行按照设定参数的控制。

由按钮152通过CPU140对CPU110施加一个表示高频起动的数字信号。于是，CPU110对高频发生器146提供一个起动信号。高频发生器146对与端134连接的焊炬和工件供给一个高频高电压，以在焊炬与工件之间引起电弧产生。如前文所述，一旦电弧产生，就实现恒定电流控制。CPU110根据电压探测器136的输出和电流探测器142的输出，确定是否已经产生电弧，并且当确定已经产生电弧时，它就使高频发生器146停止操作。

3.接触起动直流TIG焊接

通过按钮152能选择接触起动直流TIG焊接。于是，在显示器154上显示字母“DCTIG”。除产生电弧的方式外，接触起动直流TIG焊接和上述高频直流TIG焊接类似。

从CPU140对CPU110施加一个表示接触起动焊接的数字信号。在起初阶段，负载短路。换句话说，焊接电极和工件起初相互接触。在这个起初操作阶段，CPU110对驱动电路124供给这样一个指令，以便流过电极和工件的电流比参考电流小。然后，使电极从工件移开，以在它们之间引起电弧产生。

如果用按钮162选择热起动焊接，则提供与手动焊接中所执行的控制类似的控制。

4.直流/交流TIG焊接

如果通过按钮152选择交流/直流TIG焊接，则在显示器154上显示字母“AC/DCTIG”。通过包括按钮162的控制，设定进行交流TIG焊接时的脉冲频率和负载比。如果电源设备用于直流TIG焊接，则通过按钮162设定上坡时间TU、下坡时间TD、是否提供脉冲控制，以及如果进行脉冲控制的脉冲频率等。

交流/直流TIG焊接方式下的直流TIG焊接和上述高频起动直流TIG焊接或焊炬起动TIG焊接下的直流TIG焊接相同。

对于交流TIG焊接，把交流/直流开关电路130切换为对负载供给一个具有设定频率和负载比的交流电压的状态。CPU110以这样方式控制变换器122，以便对负载提供恒定输出电流。

5.MIG焊接

通过按钮152能选择MIG焊接。于是，在显示器154上显示字母“MIG”。使用包括按钮162的控制来输入数据，这些数据指示所使用的气体，所使用的丝的类型，丝的直径，以及在丝和工件由熔化丝料熔滴短路时所流过的电流的大小。数据显示在显示器158上。在图10所示例子中，根据电感，亦即如“INDUCTANCE+35％”，来显示在丝和工件由熔化丝料相互短路时所流过的减小电流的大小，它指示电流因电感增加35％而被抑制。

当电源设备接通时，CPU110把交流/直流开关电路130切换成对负载施加直流电压的状态。CPU110对驱动电路124供给一个指令，以使电压探测器136所探测的输出电压变成等于通过输出设定装置172所设定的参考电压。因此，电源设备受恒定电压控制。

从存储器156读出与设定丝的类型和直径相对应的数据，并且对丝供给电动机控制150供给一个根据读出数据的指令。电动机控制150控制丝供给电动机148，以便控制即是可消耗焊接电极的丝的供给速度。使丝与工件接触，以便使电流在它们之间流过，以产生焦耳热。焦耳热熔化与工件接触的丝部分。熔化的丝料与丝分开并滴到工件上。在丝与工件分开时，在它们之间产生电弧。由丝供给电动机148连续送给的丝被电弧加热，以熔化成丝料的熔滴，它使丝和工件短路。然后，熔滴滴到工件上，以便丝和工件相互分开，在它们之间引起电焊产生。重复这个过程，以便丝熔化以焊接工件。这就是MIG焊接。

6.凿挖

通过按压按钮152可以选择凿挖。控制和为MIG焊接所提供的控制类似。然而，供丝速度较慢，并且对负载供给较大电流，从而凿挖工件。

如上所述，按照本发明，一个单电源设备能用于各种类型的焊接。特别是，由于在手动焊接和接触起动TIG焊接中，在焊接开始时使电极和工件接触，并且使输出电流受恒定电流控制，所以如果额定输出电流相同，能对两种类型的焊接使用相同的部件。因此，当制造按照本发明的电源设备时，首先作为基本单元来准备能为手动和接触起动TIG焊接所共同使用的设备。

通过对基本单元添加高频发生器146，形成一个用于高频起动TIG焊机的电源设备。

通过对基本单元添加丝供给电动机148和丝供给电动机控制150，形成一个和MIG焊机、手动焊机及接触起动TIG焊机一起使用的电源设备。

对基本单元添加高频发生器146、丝供给电动机148和丝供给电动机控制150，则提供一个用于MIG焊接、高频起动TIG焊接、手动焊接及接触起动焊接中任何一个的电源设备。

换句话说，当设计一个用于焊机的电源设备时，可以首先设计一个用于MIG焊接、高频起动TIG焊接、接触起动TIG焊接和手动焊接中任何一个的电源设备。在制造这样的设备期间，通过去除或不添加高频发生器146，能获得一种用于MIG焊接、接触起动TIG焊接和手动焊接的电源设备。如果去除丝供给电动机148和丝丝供给电动机控制150，则结果形成一种用于高频起动TIG焊接、接触起动焊接和手动焊接的电源设备。

如果去除高频发生器146、丝供给电动机148和丝供给电动机控制150，保留基本单元，则它适合用于接触起动TIG焊接和手动焊接。

上述三种类型的电源设备中的任何一种能用于交流/直流TIG焊接。

按照上述实施例，该电源设备具有六种操作方式，即手动焊接、高频起动TIG焊接、接触起动TIG焊接、交流/直流TIG焊接、MIG焊接和凿挖，但是能添加任何其它方式，例如一种其中在MIG焊接中使用脉冲电流的方式。

如果设备目的仅在于直流焊接，则能去除交流/直流开关电路130。

此外，能用单个CPU来代替两个CPU110和140。类似地，能用单个存储器来代替两个存储器120和156。

Claims (9)

1.一种用于焊接的电源设备，包括：

一个输入侧交流-直流转换器，以把工业交流电压转换成直流电压；

一个直流-高频转换器，以把所述输入侧交流-直流转换器所形成的直流电压转换成高频电压；

一个变压器，以把所述直流-高频转换器输出的高频电压变压成具有预定值的高频电压；

一个输出侧高频-直流转换器，以把所述变压器形成的高频电压转换成直流电压，并把该直流电压施加在适应与一个负载连接的两个输出端之间；

一个电流探测器，适应探测流过所述输出的电流，并且形成表示所探测电流的电流表示信号；

一个电压探测器，以探测所述输出端之间的电压，并且形成表示所探测电压的电压表示信号；以及

一个控制器，可在第一、第二和第三控制方式下选择操作，在所述第一控制方式下，所述控制器适应以这样方式控制所述直流-高频转换器，以便使所述电流表示信号变成等于一个参考电流表示信号，该参考电流表示信号表示一个具有预定值的参考电流，在所述第二控制方式下，所述控制器适应起动并且然后停止一个高频发生器，以用来在所述输出端之间提供高频电压，之后以和所述第一控制方式下相同的方式控制所述直流-高频转换器，在所述第三控制方式下，所述控制器适应以这样方式控制所述直流-高频转换器，以便使所述电压表示信号变成等于一个参考电压表示信号，该参考电压表示信号表示一个具有预定值的参考电压，并且还控制一个丝供给器，以用来供给丝，以与所述输出端中的一个连接。

2.根据权利要求1的电源设备，还包括所述高频发生器。

3.根据权利要求1的电源设备，还包括所述丝供给器。

4.根据权利要求1的电源设备，还包括一个交流/直流开关电路，它可在第一和第二状态中的一个选择状态下操作，在所述第一状态下，所述交流/直流开关电路使所述输出侧高频-直流转换器所提供的直流电压转换成交流电压，以施加在所述输出端，在所述第二状态下，所述交流/直流开关电路操作为使所述输出侧高频-直流转换器所提供的直流电压耦合到输出端。

5.根据权利要求1的电源设备，还包括一个方式选择指令器，以对所述控制器供给一个方式选择指令，以在所述第一、第二和第三控制方式中的一个下操作。

6.根据权利要求5的电源设备，还包括一个参数选择指令器，以对所述控制器供给一个参数选择指令，以选择一个与按照方式选择指令所选择的控制方式相适合的参数。

7.根据权利要求6的电源设备，还包括一个单设定装置，用于设定所述参考电流和所述参考电压两者。

8.根据权利要求6的电源设备，还包括一个方式显示器，以显示按照方式选择指令所选择的方式，以及一个参数显示器，以显示按照参数选择指令所选择的参数。

9.根据权利要求1的电源设备，还包括一个固定电压提供电路，安排在所述输入侧交流-直流转换器与所述直流-高频转换器之间，以对所述直流-高频转换器提供一个固定电压。

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