专利名称：交流电弧焊接方法及交流电弧焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交替地重复逆极性和正极性来进行电弧焊接的交流电弧焊接方法及交流电弧焊接装置。
背景技术：
近年来，考虑对环境的影响，轻量且再循环性优异的铝材和镁材被广泛用在建筑物或车辆等的生产中，在其接合中大多采用交流电弧焊接。在对铝材进行交流电弧焊接时， 在正极性(电极为负极)和逆极性(电极为正极)的极性互换时，有时会产生电弧断开。若产生电弧断开，则作业性恶化。另外，由于熔池变凉，可能会产生焊接缺陷，从而出现问题。为此，以往实施的是在产生电弧断开时将高频的高电压施加到电极与母材之间， 实现电弧再生的对策。利用图9和图10，对以往的交流电弧焊接装置中产生电弧断开时的动作进行说明。图9是表示以往的交流电弧焊接装置的概略结构的图，图10是表示以往的交流电弧焊接控制的产生电弧断开时的焊接控制信号的时间变化的图。对于像图9那样构成的交流电弧焊接装置，采用图10对其动作进行说明。此外， 以交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接的非消耗电极式的交流电弧焊接装置为例进行说明。在图9中，交流电弧焊接装置1具有进行焊接输出的焊接输出部2、进行交流频率的控制的交流频率控制部3、进行焊接电流的检测的电流检测部4、基于电流检测部4的检测结果进行电弧断开的检测的电弧断开检测部6、向电极9与母材12之间施加高电压的高电压产生装置16。此外，电极9设置在焊炬10上，通过焊接输出部2向电极9与母材12 之间供给焊接输出。由此，产生电弧11来进行焊接。在图10中，时刻El表示电弧消弧的时刻，时刻E2表示电弧再起弧的时刻。在图9中，交流电弧焊接装置1的焊接输出部2以从交流电弧焊接装置1的外部供给的商用电力(例如3相200V等)作为输入，基于来自交流频率控制部3的输出进行1 次转换动作及2次转换动作。由此，恰当地切换正极性和逆极性，输出适合焊接的焊接电压或焊接电流。在此，逆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为正极，母材12为负极的情况。另外，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为负极，母材12为正极的情况。由CT (Current Transformer)等构成的电流检测部4对焊接电流进行检测，在产生电弧断开时，使电弧断开信号为高电平，在电弧产生中使电弧断开信号为低电平。由CPU等构成的电弧断开检测部6将来自电流检测部4的电流检测信号作为输入，对电弧断开进行判定。由CPU等构成的交流频率控制部3，以预先设定的交流频率对焊接输出进行控制， 向焊接输出部2输出基于交流频率设定的正极性控制信号和逆极性控制信号。
焊接输出部2基于正极性控制信号和逆极性控制信号，通过IGBT等的开关动作， 在正极性控制信号为高电平时作为正极性期间进行动作，将输出极性切换到电子从电极9 向母材12移动的方向。另一方面，在逆极性控制信号为高电平时作为逆极性期间进行动作，将输出极性切换到电子从母材12向电极9移动的方向。焊接输出部2输出的焊接电流或焊接电压被供给到焊炬10，在电极9的前端与母材12之间产生电弧11，进行交流电弧焊接。高电压产生装置16基于来自电弧断开检测部6的电弧断开信号，在电弧断开信号为高电平时向电极9与母材12之间施加高频的高电压(通常12kV)。在电弧断开信号为低电平时，停止高频的高电压的施加。如图10所示，在通常焊接中，在电弧消弧的时刻E1，电弧断开信号成为高电平，高电压产生装置16向电极9与母材12之间施加作为电弧再生电压的高频的高电压(例如 12kV)。通过将高频的高电压施加到电极9与母材12之间，破坏电极9与母材12之间的绝缘，使电弧再生。然后，在电弧再生的时刻E2，高电压产生装置16停止高频的高电压的施加。在电弧断开期间中及电弧产生中，交流频率控制部3以通常的焊接中的交流频率进行动作。如上所述，以往的采用了交流电弧焊接装置1的交流电弧焊接方法，在产生电弧断开时施加高频的高电压，由此使电弧再生(例如参照专利文献1)。然而，以往的交流电弧焊接方法，由于在产生电弧断开时为了使电弧再起弧而施加高频的高电压，所以存在焊道表面损伤或产生因高频的高电压而引起的通信障碍的问题。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特公昭62-32027号公报
发明内容
本发明提供一种交流电弧焊接方法及交流电弧焊接装置，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。本发明的交流电弧焊接方法是以第一交流频率交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接的交流电弧焊接方法。并且，本发明的交流电弧焊接方法是由包括下述步骤的方法构成的，即，检测步骤，在焊接中对电弧断开进行检测；控制步骤，在通过上述检测步骤检测到上述电弧断开时，在比与上述第一交流频率对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧。根据该方法，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。由此，能够在防止焊道表面的损伤，不存在高频的高电压所造成的通信障碍产生的问题的情况下进行作业。另外，本发明的交流电弧焊接装置是交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接的交流电弧焊接装置，包括第一交流频率设定部、输出检测部、电弧断开检测部和交流频率控制部。在此，第一交流频率设定部设定作为正常焊接时的交流频率的第一交流频率。 输出检测部对焊接电流或焊接电压进行检测。电弧断开检测部基于输出检测部的检测结果对电弧断开进行检测。交流频率控制部基于电弧断开检测部的检测结果对交流频率进行控制。并且，本发明的交流电弧焊接装置由下述结构构成，即，在检测到电弧断开时，在比与第一交流频率对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧。根据该结构，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。由此，能够防止焊道表面的损伤，在不存在高频的高电压所造成的通信障碍产生的问题的情况下进行作业。
图1是表示本发明的实施方式1的交流电弧焊接装置的概略结构的图。图2是表示本发明的实施方式1的交流电弧焊接的控制信号的交流频率的时间变化的图。图3是表示本发明的实施方式2的交流电弧焊接装置的概略结构的图。图4是表示本发明的实施方式2的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间及逆极性期间的时间变化的图。图5是表示本发明的实施方式3的交流电弧焊接装置的概略结构的图。图6是表示本发明的实施方式3的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间及逆极性期间的时间变化的图。图7是表示本发明的实施方式4的交流电弧焊接装置的概略结构的图。图8是表示本发明的实施方式4的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间及逆极性期间的时间变化的图。图9是表示以往的交流电弧焊接装置的概略结构的图。图10是表示以往的交流电弧焊接控制的产生电弧断开时的焊接控制的时间变化的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的结构单元赋予相同的符号，所以有时省略说明。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的交流电弧焊接装置的概略结构的图，图2是表示本发明的实施方式1的交流电弧焊接的控制信号的交流频率的时间变化的图。其中，图 2表示焊接电流、正极性控制信号、逆极性控制信号及电弧断开信号的振幅的时间变化。对如图1所示构成的交流电弧焊接装置，采用图2对其动作进行说明。以下，以交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接的非消耗电极式的交流电弧焊接装置为例进行说明。如图1所示，交流电弧焊接装置1包括焊接输出部2、交流频率控制部3、电流检测部4、电压检测部5、电弧断开检测部6、第一交流频率设定部7和第二交流频率设定部8。在此，焊接输出部2对焊接输出进行输出。交流频率控制部3进行交流频率的控制。电流检测部4对焊接电流进行检测。电压检测部5对焊接电压进行检测。电弧断开检测部6基于电流检测部4的输出或电压检测部5的输出对电弧断开进行检测。第一交流频率设定部7 设定第一交流频率。第二交流频率设定部8设定第二交流频率。并且，在本实施方式1的交流电弧焊接装置1中，通过焊接输出部2向设置在焊炬10上的电极9与母材12之间施加焊接输出，由此产生电弧11。另外，如图2所示，在期间P1，F1表示正极性控制信号及逆极性控制信号的第一交流频率，F2表示正极性控制信号及逆极性控制信号的第二交流频率。时刻El表示电弧消弧的时刻，时刻E2表示电弧再起弧的时刻。在图1中，交流电弧焊接装置1的焊接输出部2将从外部供给的商用电力(3相 200V等)作为输入，基于来自交流频率控制部3的输出，通过1次转换动作及2次转换动作，恰当地切换正极性和逆极性，输出适合焊接的焊接电压或焊接电流。此外，构成焊接输出部2的未图示的1次转换器通常由PWM(Pulse Width Modulation)动作或移相动作驱动。另外，1次转换器由未图示的IGBTansulated Gate Bipolar Transistor) U次整流二极管、平滑用电解电容器、电力变换用变压器等构成。另外，构成焊接输出部2的未图示的2次转换器通常由未图示的IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)构成，对焊接电压或焊接电流的极性进行切换。在此，逆极性是指电弧等离子体中的电子的移动方向为从母材12向电极9移动的方向，电极9为正极侧、母材12为负极侧的情况。另外，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向母材12移动的方向，电极9为负极侧、母材12为正极侧的情况。对输出进行检测的由CT (Current Transformer)等构成的电流检测部4对焊接电流进行检测。另外，对输出进行检测的电压检测部5对焊接电压进行检测。由CPU等构成的电弧断开检测部6将来自电流检测部4的电流检测信号作为输入，在成为电弧断开中预先设定的电流的检测电平(例如1A)以下时，判定为电弧断开，将电弧断开信号设为电弧断开判定电平(高电平)。另外，在达到电弧产生中预先设定的电流的检测电平(例如3A)以上时，将电弧断开信号设为电弧判定电平(低电平)。 此外，电弧断开检测部6将来自电压检测部5的电压检测信号作为输入，在成为电弧断开时产生的电弧断开电压(例如60V)以上时，判定为电弧断开。并且，将电弧断开信号设为电弧断开判定电平(高电平)。另外，在成为电弧产生中预先设定的电压的检测电平 (例如50V)以下时，可以认为产生了电弧，将电弧断开信号设为电弧判定电平(低电平)。由CPU等构成的第一交流频率设定部7对作为正常焊接中的交流电弧频率的第一交流频率Fl (例如70Hz)进行输出设定。由CPU等构成的第二交流频率设定部8对比第一交流频率高的第二交流频率F2 (例如400Hz)进行输出设定。由CPU等构成的交流频率控制部3基于来自电弧断开检测部6的电弧断开信号、 第一交流频率设定部7的输出和第二交流频率设定部8的输出，对焊接输出进行控制。交流频率控制部3向焊接输出部2输出基于交流频率设定的正极性控制信号和逆极性控制信号。正极性期间与逆极性期间的比率被预先设定(例如，逆极性期间为交流周期的 30%等)。并且，该比率一般被称为清理宽度。
焊接输出部2基于来自交流频率控制部3的正极性控制信号和逆极性控制信号， 进行IGBT等的开关动作。在正极性控制信号为高电平时，以成为正极性期间的方式进行输出，切换成使输出极性为电子从电极9向母材12移动的方向。另一方面，在逆极性控制信号为高电平时，以成为逆极性期间的方式进行输出，切换成使输出极性为电子从母材12向电极9移动的方向。焊接输出部2输出的焊接电流或焊接电压提供给焊炬10，并施加到由钨等构成的电极9的前端9a与由铝材或镁材等构成的被焊接物即母材12之间。由此，产生电弧11，进行交流电弧焊接。在交流电弧焊接中，切换极性时容易产生电弧断开。特别是，从正极性期间往逆极性期间切换极性时容易产生电弧断开。为此，在检测到电弧断开时，如图2所示，在比与第一交流频率Fl对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号及逆极性控制信号中的逆极性控制信号输出为高电平。进而，将正极性控制信号输出为高电平，重复着将正极性控制信号及逆极性控制信号交替地输出为高电平时，电弧发生再起弧。并且，在电弧再起弧后， 使正极性控制信号及逆极性控制信号的交流频率回到原来的第一交流频率F1，继续进行交流电弧焊接。S卩，本发明的交流电弧焊接装置1交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接。并且，本发明的交流电弧焊接装置1具备第一交流频率设定部7、包括电流检测部4及电压检测部5中的至少一个的输出检测部、电弧断开检测部6和交流频率控制部3。在此， 第一交流频率设定部7设定作为正常焊接时的交流频率的第一交流频率F1。输出检测部对焊接电流或焊接电压进行检测。电弧断开检测部6基于输出检测部的检测结果，对电弧断开进行检测。交流频率控制部3基于电弧断开检测部6的检测结果，对交流频率进行控制。 并且，交流电弧焊接装置1采用的结构是，在检测到电弧断开时，在比与第一交流频率Fl对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧。根据该结构，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。由此，能够防止焊道表面的损伤，在不存在高频的高电压所造成的通信障碍产生的问题的情况下进行作业。接着，采用图2对产生电弧断开时的动作和电弧的再起弧具体地进行说明。如图2所示，在通常焊接中以第一交流频率Fl (例如70Hz)进行交流焊接。在从正极性期间往逆极性期间切换极性时，若在时刻El电弧消弧，则在电弧消弧的时刻E1，电弧断开信号成为高电平。此时，交流频率控制部3向焊接输出部2输出指示，使其将交流频率从作为通常焊接中的交流频率的第一交流频率Fl (例如70Hz)切换到比第一交流频率Fl 高的第二交流频率F2(例如400Hz)。由此，通过焊接输出部2以第二交流频率F2进行焊接。如此，在电弧断开持续期间，交流频率以第二交流频率F2进行。因此，正极性控制信号及逆极性控制信号以第二交流频率F2交替地输出高电平和低电平的信号。并且，例如若在时刻E2电弧再起弧，则在电弧再起弧的时刻E2，电弧断开信号成为低电平。此时，交流频率控制部3向焊接输出部2发出从第二交流频率F2切换到作为通常焊接中的交流频率的第一交流频率Fl的指示。由此，变成以第一交流频率Fl进行焊接，焊接持续下去。
S卩，本发明的交流电弧焊接装置1还包括第二交流频率设定部8，用于设定比第一交流频率Fl高的第二交流频率F2。并且，交流频率控制部3采用的结构是，在由电弧断开检测部6检测到电弧断开时，将交流频率从第一交流频率Fl切换到第二交流频率F2来进行焊接。根据该结构，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。如上所述，在焊接中检测到电弧断开的时刻，切换成比通常焊接中的第一交流频率(例如70Hz)高的第二交流频率(例如400Hz)来进行焊接。由此，电弧再起弧的概率显著提高，能够继续进行焊接。可以认为，这是由于电弧刚断开后，电极9与母材12之间的空间处于电弧气氛中， 通过以比通常焊接中短的时间来重复进行极性切换动作，从而成为电弧容易再生的状况。并且，由于电弧再生，所以电弧断开在短时间(几百usee)内结束，能够防止电弧的完全消弧。因此，不需要像现有技术那样，为了电弧再生而从高电压产生装置施加高频的高电压(例如12kV)。因而，在无需使用高电压的情况下以通常焊接中的电压使电弧再生， 所以不会产生通信障碍，给周边的电子设备带来的不良影响也小。另外，不会因高电压施加到母材12而给母材12的表面带来影响，所以焊道表面也不会变差。此外，在本实施方式1中，对非消耗电极式交流电弧焊接进行了说明，但应用于消耗电极式的交流电弧焊接也能够实现同样的效果。S卩，本发明的交流电弧焊接方法是以第一交流频率Fl交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接的交流电弧焊接方法，包括检测步骤和控制步骤。在此，检测步骤是在焊接中对电弧断开进行检测的步骤。控制步骤是在通过检测步骤检测到电弧断开时，在比与第一交流频率Fl对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧的步骤。根据该方法，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。由此，能够防止焊道表面的损伤，在不存在高频的高电压所造成的通信障碍产生的问题的情况下进行作业。另外，也可以采用在控制步骤中以比第一交流频率Fl高的第二交流频率F2进行焊接的方法。根据该方法，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下，通过简单的电路及系统的结构实现电弧的再起弧。另外，也可以采用在以第二交流频率F2进行焊接时，检测到产生电弧的情况下， 从第二交流频率F2返回到第一交流频率Fl来进行焊接的方法。根据该方法，即使产生电弧断开，也能够在原来的焊接条件下继续顺利地进行电弧焊接。(实施方式2)图3是表示本发明的实施方式2中的交流电弧焊接装置21的概略结构的图，图4 是表示本发明的实施方式2中的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间及逆极性期间的时间变化的图。采用图3和图4，对本实施方式2中的非消耗电极式的交流电弧焊接装置 21进行说明。本实施方式2不同于实施方式1的主要点在于，对产生电弧断开的时间进行计时，在电弧断开持续规定时间时，以切换极性的方式输出控制信号。在图3中，交流电弧焊接装置21在基本包括实施方式1的结构单元的基础上，还包括第一规定期间设定部13和对时间进行计时的计时部15。另外，在图4中，时刻E3表示从产生电弧断开的时刻El起经过了第一规定时间Tl的时刻。在图3中，由CPU等构成的第一规定期间设定部13用于设定比通常焊接中的逆极性期间短的第一规定期间(例如lOOusec)。由CPU等构成的计时部15，在以成为逆极性期间的方式输出逆极性控制信号的期间内，对从产生电弧断开起的时间进行计时。由CPU等构成的交流频率控制部3，基于来自电弧断开检测部6的电弧断开信号、第一交流频率设定部7、第一规定期间设定部13的输出和计时部15的输出，向焊接输出部2发送控制信号。 由此，对焊接输出进行控制。在图4中，在以第一交流频率Fl进行的通常焊接中，正极性期间结束而切换到逆极性期间时，若在时刻El电弧消弧，则从时刻El开始电弧断开信号成为高电平。若电弧断开信号成为高电平，则计时部15对逆极性期间中的电弧断开持续的时间进行计时。并且， 在计时部15计时的时间经过了比通常焊接中的逆极性期间短的第一规定期间Tl的时刻即时刻E3，交流频率控制部3以向焊接输出部2输出正极性控制信号来结束逆极性期间的方式进行控制。此外，逆极性期间在例如第一交流频率为70Hz，逆极性期间的比率为交流周期的 30%时，为4. 28msecο另外，第一规定期间Tl例如为lOOusec。图4表示在将极性从逆极性期间切换到正极性期间的时刻E3电弧再起弧的例子。 并且，在电弧再起弧后，以作为通常焊接时的频率的第一交流频率Fl继续进行焊接。S卩，本发明的交流电弧焊接装置21还包括设定比逆极性期间短的第一规定期间的第一规定期间设定部13和对电弧断开的期间进行计时的计时部15。并且，交流电弧焊接装置21的交流频率控制部3采用的结构是，在输出成为逆极性期间的逆极性控制信号的期间，在第一规定期间内电弧断开持续的情况下，以输出正极性控制信号而成为正极性期间的方式进行控制来进行焊接。根据该结构，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。另外，本发明的交流电弧焊接方法采用的方法为，在输出成为逆极性期间的逆极性控制信号的期间，在比逆极性期间短的第一规定期间内电弧断开持续的情况下，通过控制步骤，以将正极性控制信号输出为高电平而成为正极性期间的方式进行控制。根据该方法，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。如上所述，在逆极性中产生电弧断开且在第一规定期间Tl (例如lOOusec)内电弧断开持续的情况下，通过切换成正极性，电弧再起弧的概率升高。其理由在于，第一规定期间Tl时间越短，越能够维持电极9与母材12之间的空间保持在电弧气氛的状态。由此，可以认为，试着使电弧再起弧，也能够容易使电弧再生。此外，第一规定期间Tl在试验中优选为Imsec以内的值。根据本实施方式2，即使产生电弧断开时，电弧断开也能够在短时间(例如几百 usee)内结束，能够防止电弧的完全消弧。因而，无需施加用于电弧再生的高频的高电压(例如12kV)，不会产生通信障碍。另外，给周边的电子设备带来的不良影响也小，焊道表面也不会变差。此外，在本实施方式2中，对非消耗电极式的交流电弧焊接进行了说明，但应用于消耗电极式的交流电弧焊接也能够实现同样的效果。(实施方式3)图5是表示本发明的实施方式3中的交流电弧焊接装置31的概略结构的图，图6 是表示本发明的实施方式3中的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间及逆极性期间的时间变化的图。采用图5和图6，对本实施方式3中的非消耗电极式的交流电弧焊接装置进行说明。本实施方式3不同于实施方式2的主要点在于，在以成为正极性的方式输出正极性控制信号的期间内，对产生电弧断开的时间进行计时，按照在电弧断开持续规定时间时切换极性的方式输出控制信号。在图5中，交流电弧焊接装置31在基本包括实施方式2的结构单元的基础上，还包括第二规定期间设定部14。另外，在图6中，时刻E4表示从产生电弧断开的时刻El起经过了第二规定时间T2的时刻。在图5中，由CPU等构成的第二规定期间设定部14用于设定比通常焊接中的正极性期间短的第二规定期间T2(例如lOOusec)。由CPU等构成的计时部15，在以成为正极性期间的方式输出了正极性控制信号的期间内，对从电弧断开产生起的时间进行计时。由CPU 等构成的交流频率控制部3基于来自电弧断开检测部6的电弧断开信号、第一交流频率设定部7、第二规定期间设定部14的输出和计时部15的输出，向焊接输出部2发送控制信号。 由此，对焊接输出进行控制。在图6中，在以第一交流频率Fl进行的通常焊接中，逆极性期间结束而切换到正极性期间时，若在时刻El电弧消弧，则从时刻El开始电弧断开信号成为高电平。若电弧断开信号成为高电平，则计时部15对正极性期间中的电弧断开持续的时间进行计时。并且， 在时刻E4，交流频率控制部3以向焊接输出部2输出逆极性控制信号而结束正极性期间的方式进行控制。在此，时刻E4是计时部15计时的时间经过了比通常焊接中的正极性期间短的第二规定期间T2的时刻。此外，正极性期间在例如第一交流频率Fl为70Hz，逆极性期间的比率为交流周期的30%时，为10msec。另外，第二规定期间T2为例如lOOusec。图6表示将极性从正极性期间切换到逆极性期间的时刻E4电弧再起弧的例子。并且，电弧再起弧后，以作为通常焊接时的频率的第一交流频率Fl继续进行焊接。S卩，本发明的交流电弧焊接装置31包括设定比正极性期间短的第二规定期间的第二规定期间设定部14和对电弧断开的期间进行计时的计时部15。并且，交流电弧焊接装置31的交流频率控制部3采用的结构是，在输出成为正极性期间的正极性控制信号的期间，在第二规定期间内电弧断开持续的情况下，以输出逆极性控制信号而成为逆极性期间的方式进行控制来进行焊接。根据该结构，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。另外，本发明的交流电弧焊接方法采用的方法为，在输出成为正极性期间的正极性控制信号的期间，在比正极性期间短的第二规定期间内电弧断开持续的情况下，通过控制步骤，以将逆极性控制信号输出为高电平而成为逆极性期间的方式进行控制。根据该方法，在产生电弧断开时，能够在不施加用于电弧再起弧的高频的高电压的情况下实现电弧的再起弧。如上所述，在正极性中产生电弧断开且在第二规定期间T2(例如lOOusec)内电弧断开持续的情况下，通过切换成逆极性，电弧再起弧的概率升高。其理由在于，第二规定期间T2时间越短，越能够维持电极9与母材12之间的空间保持为电弧气氛的状态。由此，可以认为，即使试着使电弧再起弧，也能够容易使电弧再生。此外，第二规定期间T2在试验中优选为Imsec以内的值。根据本实施方式3，即使产生电弧断开时，电弧断开也能够在短时间(例如几百 usee)内结束，能够防止电弧的完全消弧。因而，无需施加用于电弧再生的高频的高电压 (例如12kV)，不会产生通信障碍。另外，给周边的电子设备带来的不良影响也小，焊道表面也不会变差。此外，在本实施方式3中，对非消耗电极式的交流电弧焊接进行了说明，但应用于消耗电极式的交流电弧焊接也能够实现同样的效果。(实施方式4)图7是表示本发明的实施方式4中的交流电弧焊接装置41的概略结构的图，图8 是表示本发明的实施方式4中的交流电弧焊接的控制信号的正极性期间和逆极性期间的时间变化的图。采用图7和图8，对本实施方式4中的非消耗电极式的交流电弧焊接装置进行说明。本实施方式4不同于实施方式1 3的主要点在于，在以成为逆极性的方式输出逆极性控制信号的期间内，对产生电弧断开的时间进行计时，电弧断开持续规定时间时，以切换极性的方式输出控制信号。然后，在电弧断开又持续规定时间时，在交流电弧焊接装置 41中，再度以切换极性的方式输出控制信号，重复进行该极性的切换。在图8中，时刻E5表示从时刻E3起经过了第二规定时间T2的时刻，时刻E6表示从时刻E5起经过了第一规定时间Tl的时刻。在图7中，由CPU等构成的交流频率控制部3，基于来自电弧断开检测部6的电弧断开信号、第一交流频率设定部7的输出、第一规定期间设定部13的输出、第二规定期间设定部14的输出和计时部15的输出，对焊接输出进行控制。在图8中，在以第一交流频率(例如70Hz)结束通常焊接中的正极性而开始逆极性时，从电弧消弧的时刻El开始电弧断开信号成为高电平。计时部15对逆极性期间中的电弧断开持续的时间进行计时。并且，交流频率控制部3在计时部15计时的时间经过了第一规定期间Tl (例如lOOusec)的时刻E3，以输出正极性控制信号而结束逆极性的方式进行控制。图8表示即使这样切换极性，在时刻E3电弧也没有再起弧的例子。此时，电弧断开持续，计时部15在输出正极性控制信号的期间中，从时刻E3开始对电弧断开持续的时间进行计时。并且，在计时部15计时的时间经过了第二规定期间T2(例如lOOusec)的时刻 E5，交流频率控制部3以输出逆极性控制信号而结束正极性的方式进行控制。图8表示即使这样再度切换极性控制信号，在时刻E5电弧也没有再起弧的例子。此时，电弧断开持续，计时部15在输出逆极性控制信号的期间中，从时刻E5开始对电弧断开持续的时间进行计时。并且，在计时部15计时的时间经过了第一规定期间Tl (例如 IOOusec)的时刻E6，交流频率控制部3以输出正极性控制信号而结束逆极性的方式进行控制。图8表示将极性从逆极性切换到正逆极性的时刻E6，电弧再起弧的例子。并且，在电弧再起弧后，以作为通常焊接时的频率的第一交流频率Fl继续进行焊接。如上所述，在产生电弧断开时，通过短时间内切换极性控制信号，电弧再起弧的概
率升高。根据本实施方式4，即使在产生电弧断开时，电弧断开也能够在短时间(例如几百 usee)内结束，能够防止电弧的完全消弧。因而，无需施加用于电弧再生的高频的高电压 (例如12kV)，不会产生通信障碍。另外，对周边的电子设备的不良影响也小，焊道表面也不
会变差。此外，在本实施方式4中，对非消耗电极式的交流电弧焊接进行了说明，但应用于消耗电极式的交流电弧焊接也能够实现同样的效果。(产业上的可利用性)如上所述，本发明即使在产生电弧断开时，也能够在不施加高频的高电压的情况下，短时间内消除电弧断开，实现电弧再生。由此，能够获得不会产生高频的高电压的施加所造成的通信障碍，且没有高频的高电压的施加所造成的焊道表面损伤的良好的焊接结果。因此，若在进行交流电弧焊接施工的例如汽车业界或建筑业界等，特别采用铝材或镁材进行生产的业界中的交流电弧焊接方法及交流电弧焊接装置中应用本发明，则在产业上是有用的。符号说明1、21、31、41交流电弧焊接装置2焊接输出部3交流频率控制部4电流检测部5电压检测部6电弧断开检测部7第一交流频率设定部8第二交流频率设定部
9电极10焊炬11电弧12母材13第一规定期间设定部14第二规定期间设定部15计时部16高电压产生装置
权利要求
1.一种交流电弧焊接方法，以第一交流频率交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接，包括检测步骤，在焊接中对电弧断开进行检测；控制步骤，在通过所述检测步骤检测到所述电弧断开时，在比与所述第一交流频率对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧。
2.根据权利要求1所述的交流电弧焊接方法，其中，在所述控制步骤中，以比所述第一交流频率高的第二交流频率进行焊接。
3.根据权利要求2所述的交流电弧焊接方法，其中，在以所述第二交流频率进行焊接，检测到产生了所述电弧时，从所述第二交流频率返回到所述第一交流频率来进行焊接。
4.根据权利要求1所述的交流电弧焊接方法，其中，在作为所述逆极性期间的输出所述逆极性控制信号的期间，在比所述逆极性期间短的第一规定期间内电弧断开持续的情况下，通过所述控制步骤将所述正极性控制信号输出为高电平而控制成为所述正极性期间。
5.根据权利要求1所述的交流电弧焊接方法，其中，在作为所述正极性期间的输出所述正极性控制信号的期间，在比所述正极性期间短的第二规定期间内电弧断开持续的情况下，通过所述控制步骤将所述逆极性控制信号输出为高电平而控制成为所述逆极性期间。
6.一种交流电弧焊接装置，其交替地重复逆极性期间和正极性期间来进行焊接，包括第一交流频率设定部，其用于设定作为正常焊接时的交流频率的第一交流频率；输出检测部，其检测焊接电流或焊接电压；电弧断开检测部，其基于所述输出检测部的检测结果，对电弧断开进行检测；和交流频率控制部，其基于所述电弧断开检测部的检测结果，对交流频率进行控制，在检测到所述电弧断开时，在比与所述第一交流频率对应的第一周期短的期间内，将正极性控制信号或逆极性控制信号输出为高电平来使电弧再起弧。
7.根据权利要求6所述的交流电弧焊接装置，其中，所述交流电弧焊接装置还包括第二交流频率设定部，该第二交流频率设定部用于设定比所述第一交流频率高的第二交流频率，所述交流频率控制部在由所述电弧断开检测部检测到所述电弧断开时，将交流频率从所述第一交流频率切换为所述第二交流频率来进行焊接。
8.根据权利要求6所述的交流电弧焊接装置，其中，所述交流电弧焊接装置还包括第一规定期间设定部，其设定比所述逆极性期间短的第一规定期间；计时部，其对所述电弧断开的期间进行计时，所述交流频率控制部在作为所述逆极性期间的输出逆极性控制信号的期间，在所述第一规定期间内所述电弧断开持续的情况下，输出所述正极性控制信号而控制成为所述正极性期间来进行焊接。
9.根据权利要求6所述的交流电弧焊接装置，其中， 所述交流电弧焊接装置还包括第二规定期间设定部，其设定比所述正极性期间短的第二规定期间； 计时部，其对所述电弧断开的期间进行计时，所述交流频率控制部在作为所述正极性期间的输出正极性控制信号的期间，在所述第二规定期间内所述电弧断开持续的情况下，输出所述逆极性控制信号而控制成为所述逆极性期间来进行焊接。
全文摘要
本发明的交流电弧焊接方法及交流电弧焊接装置，通过在产生电弧断开时切换成比通常焊接中的第一交流频率高的第二交流频率来进行焊接，从而能够在不施加高频的高电压的情况下实现电弧再起弧，能够防止产生焊道表面的损伤及高频高电压所造成的通信障碍。
文档编号B23K9/10GK102470474SQ201180002639
公开日2012年5月23日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月23日
发明者大崎宪和, 田中义朗, 田畑芳行, 鸣户政富美 申请人:松下电器产业株式会社