专利名称：电弧焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用非消耗电极进行焊接的电弧焊接装置。
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中。并且，在其接合中大多利用交流电弧焊接装置。此外，交流电弧焊接装置是交替地重复逆极性和正极性来进行电弧焊接的装置(例如参照专利文献1)。特别是，在建造大型建筑物的作业现场，为了提高作业效率，进行300A以上且 500A以下的范围的大电流的焊接作业。在以往那样的输出大电流的交流电弧焊接装置(例如TIG焊接装置)中，装置内部主要工作的半导体的热损失大。因此，为了减少导通损失(主晶体管的导通电阻与通电电流之积)，需要采用开关速度慢的半导体。其结果，开关损失变大，从而无法提高转换频率。因此，形成了以较低频率(例如不足IOkHz左右)的转换频率动作的电路结构。由此， 为了防止低电流区域(例如不足IOA左右)内的电弧断开，需要搭载电感值大的电抗器。图4是表示以往的电弧焊接装置的概略结构的图，图5是表示以往的电弧焊接装置中的焊接电流波形的时间变化的图。利用图4和图5，对以往一直惯用的电弧焊接装置的动作进行说明。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。在图4中，电弧焊接装置22包括对焊接电流进行检测的电流检测部4、高电压产生部8、进行焊接输出的输出部19、用于对输出部19进行控制的控制部20、设置在输出部19 和焊炬10之间的电抗器21。在此，高电压产生部8向装在焊炬10上的电极9与作为焊接对象物的母材12之间施加高电压。另外，在电弧焊接装置22上连接有具备电极9的焊炬 10和作为焊接对象物的母材12，在电极9与母材12之间产生电弧11来进行焊接。在表示焊接电流和高电压产生信号的时间变化的图5中，IP表示峰值电流值，IS 表示起始电流值。另外，El表示开始焊接的时刻即焊接开始时刻，E2表示由电流检测部4 检测到电流的时刻即电流检测时刻。另外，TUP3表示以往的起弧时的上升时间，TUP4表示以往的正常焊接时的上升时间。此外，13表示焊接电流的极性从正极性往逆极性换向前的电流值。在图4中，从配电盘等外部设备供给的商用电源输入(例如使用200V等)，提供给电弧焊接装置22的输出部19。输出部19基于控制部20输出的焊接控制信号，通过以转换频率IOkHz左右驱动的转换控制，输出适合焊接的焊接电流或焊接电压。输出部19输出的焊接电流或焊接电压经电抗器21而平滑化，提供给焊炬10和母材12，在电极9的前端和母材12之间产生电弧11，进行交流电弧焊接。此外，在转换频率为IOkHz左右时，为了在低电流(例如IOA左右)下不发生电弧断开，电抗器21的电感值需要在200 μ H以上。其中，该电感值例如基于实验或计算等确定。在此，控制部20在开始起弧时向高电压产生部8输出高电压产生信号而接通高电压产生信号。然后，控制部20将电流检测部4输出的电流检测信号作为输入，在由电流检测部4检测电流，并从电流检测部4收到检测到电流的含义的信号时，断开高电压产生信号。高电压产生部8用于产生比正常焊接时的电压高的电压(例如15kV)，在起弧时， 高电压产生信号接通期间向电极9和母材12之间施加高电压，高电压产生信号断开期间停止高电压的施加。接着，利用图5，对以往的电弧焊接装置中的焊接电流波形的时间变化进行说明。在开始焊接的焊接开始时刻E1，控制部20起动输出部19的驱动，通过输出部19 向电极9和母材12之间施加无负载电压。进而，控制部20接通高电压产生信号，通过高电压产生部8施加用于起弧的高电压。然后，产生电弧，在电流检测部4检测到电流的电流检测时刻E2，控制部20断开高电压产生信号，停止高电压的施加。在起弧过程中，在起弧时的上升时间TUP3期间，焊接电流以500A/mseC上升，到达起始电流值IS (例如350A)。另外，在正常焊接期间，在从焊接电流的极性换向时的过零时刻开始的上升时间 TUP4期间，焊接电流以500A/mSec上升，达到峰值电流的绝对值IP(例如350A)。如上所述，起弧时的焊接电流的上升及正常焊接期间中的焊接电流的上升由电抗器21的电感值决定。在此，上升意味着直至达到峰值电流为止的每单位时间的焊接电流的增加量。并且，交流焊接的电流指令一般为脉冲状，为了使实际的电流波形成为脉冲状，一般认为上升越大越好。在以往的电弧焊接装置22中搭载有电感值大的电抗器(例如200μΗ以上)时， 能够抑制焊接电流的脉动，在低电流(例如IOA左右)下的防止电弧断开上有效。但是，相反，焊接电流的上升变慢，即，倾斜度小而变缓，存在起弧性变差的问题。此外，作为电流指令即使赋予矩形的指令，也由于电抗器的电感，实施的焊接电流的上升比指示的电流波形慢。并且，电感值越大，这种倾向越强。近年来，随着新转换方式的出现，在500Α级别的大电流用的非消耗电极式的电弧焊接装置(例如TIG焊接装置等)中，能够提高转换频率(例如达到40kHz左右)。在由40kHz的转换频率驱动的TIG焊接装置中，电流脉动小，低电流(例如IOA左右)下不易产生电弧断开。因此，能够搭载电感值小的电抗器(例如100 μ H以下)。例如，在搭载具有50 μ H的电感值的电抗器时，电流的上升变大(例如1500A/mSeC 以上)，起弧性显著提高。然而，在电流的上升大(1500A/mSeC以上)的TIG焊接装置中，正常焊接时的电流的上升也大(1500A/mSec以上)。由此可知，在大电流(例如300A以上)的施工时，在插入填充焊丝的作业中，无法使填充焊丝顺利地熔融，存在作业性变差的问题。即，若使用电感值小的电抗器，则起弧性提高，但正常焊接中的作业性变差。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开平2-235574号公报发明内容
本发明提供一种起弧性能良好且大电流焊接时的填充焊丝的作业性也良好的电弧焊接装置。本发明的电弧焊接装置是输出峰值电流的绝对值为300A以上且1500A以下的交流脉冲来进行焊接的非消耗电极式的电弧焊接装置，包括输出部，其输出焊接电流；控制部，其按所控制的上述焊接电流的每个周期向上述输出部输出焊接电流控制信号；和电抗器，其电感值为10 μ H以上且100 μ H以下，上述控制部使用起弧时上述焊接电流在开始起弧起直至达到峰值电流的绝对值为止的第一上升时间、以及起弧后的正常焊接时从上述焊接电流的极性换向时的过零时刻起直至达到峰值电流的绝对值为止的第二上升时间，以使上述第二上升时间比上述第一上升时间长的方式对上述焊接电流进行控制。根据该结构，能够提供大电流施工时起弧性提高，插入填充焊丝的作业中作业性不会变差，能够实现使填充焊丝顺利地熔融的良好的作业性的电弧焊接装置。
图1是表示本发明的实施方式1中的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中的焊接电流波形的时间变化的图。图3是表示本发明的实施方式1中的焊接电流值和焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量的关系的图。图4是表示以往的电弧焊接装置的概略结构的图。图5是表示以往的电弧焊接装置中的焊接电流波形的时间变化的图。
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是表示本实施方式中的电弧焊接装置的概略结构的图，图2是表示本实施方式中的焊接电流波形的时间变化的图。图3是表示本实施方式中的焊接电流值和焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量的关系的图。对于图1那样构成的电弧焊接装置，采用图2和图3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。在图1中，电弧焊接装置1包括进行焊接输出的输出部2、控制部3、对焊接电流进行检测的电流检测部4、使输出部2的输出平滑的电抗器5、存储部6、对存储部6的存储内容进行选择的选择部7和输出高电压的高电压产生部8。在此，控制部3按照每个控制周期向输出部2输出控制信号来对输出部2进行控制。存储部6对相对于焊接电流值的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量等进行存储。此外，输出部2包括整流部14、平滑部15、转换控制部13、变压器16、2次整流部 17和2次转换控制部18。在此，平滑部15使整流部14的输出平滑。转换控制部13对平滑部15的输出进行转换控制。变压器16对转换控制部13的输出进行变压。2次整流部 17使变压器16的输出平滑。2次转换控制部18对2次整流部17的输出进行转换控制。
另外，电弧焊接装置1通过电缆10a、12a等与具备电极9的焊炬10和作为焊接对象物的母材12连接。并且，电弧焊接装置1通过向电极9和母材12之间供给电力，在电极 9和母材12之间产生电弧11来进行焊接。在表示焊接电流等的时间变化的图2中，IP表示焊接电流的峰值电流值，IS表示焊接电流的起始电流值。Il是上升中的电流值，表示比峰值电流IP小的第一电流值，12是下降中的电流值，表示比峰值电流IP小的第二电流值。另外，TUPl表示从焊接电流为零的状态直至达到起始电流IS为止的时间即第一上升时间，TUP2表示从焊接电流换向而成为零的时刻直至达到峰值电流IP为止的时间即第二上升时间。TDm表示从峰值电流IP直到降低到第二电流值12为止的时间即第一下降时间，TH表示作为维持第二电流值12的期间的规定时间。TDN2表示第一下降时间TDm 和规定时间TH相加的时间即第二下降时间。另外，DIl表示第一焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，DI2表示与第一焊接电流不同的第二焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量。另外，El表示开始焊接的时刻即焊接开始时刻，E2表示检测到电流的时刻即电流检测时刻，E3表示起弧期间结束的时刻即起弧结束时刻。在图1中，从配电盘等外部设备供给的商用电源输入(例如200V)提供给电弧焊接装置1的输出部2。并且，通过由二极管等构成的整流部14和由电解电容器等构成的平滑部15转换为直流电压。并且，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，由 CPU 或 DSP (Digital Signal Processor)及 ADC(Analog to Digital Converter)等构成的控制部3被输入电流检测部4的输出。并且，控制部3与转换器的控制定时(例如转换器的开关动作定时)同步地生成适合焊接的输出指令，基于输出目标进行电流反馈运算，算出转换控制部13的开关元件的导通宽度并输出焊接电流控制信号。并且，基于控制部3输出的焊接电流控制信号，由PWM(Pulse Width Modulation) 动作或移相动作驱动的 IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)、M0SFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等构成的转换控制部13进行转换驱动，将由整流部14和平滑部15变换后的直流电压经变压器16变换为适合焊接的高频的交流电压。此外，变压器16输出的无负载电压为80V。另外，变压器16以40kHz的转换频率进行动作。此外，转换器包括IGBT和换压器而构成，以作为换压器电流的频率的40kHz动作。并且，变压器16输出的高频的交流电压被由二极管等构成的2次整流部17整流， 输入到2次转换控制部18。2次转换控制部18使用IGBT等，由全桥或半桥等电路构成，对正极性和逆极性的输出极性进行切换。在此，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的方向，电极9为负极、母材为正极的情况。另外，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的方向，电极9为正极、母材12为负极的情况。2次转换控制部18的输出的焊接电流或焊接电压经电抗器5平滑化，并提供给焊炬10。于是，在作为非消耗电极的由钨等构成的电极9的前端和铝材等作为焊接对象物的母材12之间产生电弧11，进行交流电弧焊接。
此外，电抗器5的电感值在100 μ H以下，例如为50 μ H，使用了电感值比基于图4 说明的以往的电弧焊接装置22上设置的电抗器21小的结构。由此，能够使焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量为1500A/mSec。另外，在由CPU等构成的存储部6中，相对于同一焊接电流值，作为不同的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，存储有图3所示的第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量和第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量。此外，焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量也可以不是两个，而存储三个以上。另外，由CPU等构成的选择部7，从存储部6中存储的多个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量中，选择一个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，并向控制部3输入。此外，该选择部7的切换可以根据焊接电流设定或频率设定或焊接法设定， 自动地进行切换。或者，也可以根据对电弧焊接装置1进行操作的作业者的喜好手动地进行切换。控制部3基于选择部7选择并输出的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，向输出部2输出控制信号，由此进行输出控制。另外，控制部3也可以向高电压产生部8 输出高电压产生信号，在通过按压设置在焊炬10上的未图示的焊炬开关等开始起弧时，将高电压产生信号接通并向高电压产生部8输出。并且，通过高电压产生部8输出的高电压在电极9和母材12之间产生电弧流过电流，并从检测到该电流的电流检测部4接收到电流检测信号时，将高电压产生信号断开，停止高电压产生部8的输出。由回描换压器等构成的高电压产生部8，在从控制部3输出的高电压产生信号接通期间，将比正常焊接时的电压高的电压(例如15kV)施加到电极9和母材12之间。另一方面，在从控制部3输出的高电压产生信号断开期间，停止高电压的施加。接着，使用图2，对从起弧期间的焊接开始到起弧期间后的正常焊接期间中的正常焊接时的交流焊接电流脉冲的上升为止的焊接电流波形的时间变化进行说明。在开始焊接的焊接开始时刻E1，控制部3起动转换控制部13的驱动，将无负载电压(例如80V)施加到电极9和母材12之间。进而，控制部3接通高电压产生信号并向高电压产生部8输出，由此将用于起弧的高电压(例如15kV)施加到电极9和母材12之间。 然后，通过该高电压产生电弧，流过焊接电流，在电流检测部4检测到电流的时刻即电流检测时刻E2，控制部3断开高电压产生信号并向高电压产生部8输出，由此停止高电压的施加。此外，在起弧时，第一上升时间TUPl (例如0. 23msec)期间，焊接电流以每单位时间的焊接电流的增加量为1500A/mSec上升，到达起始电流值IS (例如350A)。然后，在起弧期间结束的时刻即起弧期间结束时刻E3，从起弧期间转移到正常焊接期间。此外，起弧期间的结束也可以为从起弧经过了预先设定的时间(例如100msec)的时刻。另外，起弧期间的结束也可以是对交流脉冲的输出次数进行计量，在输出规定次数脉冲时，例如进行了 5脉冲的交流输出的时刻。另外，在正常焊接期间中，进行正极性和逆极性改变的换向，焊接电流从焊接电流的极性换向时的过零时刻经过第二上升时间TUP2 (例如0. 85msec)而达到峰值电流IP (例如 350A)。此外，在第二上升时间TUP2期间中，焊接电流在达到第一电流值Il (例如50A)之前，以每单位时间的焊接电流的增加量为500A/ms而上升。然后，在超过第一电流值Il (例如50A)之后，以小于500A/mSec且焊接电流的绝对值越大每单位时间的焊接电流值的增加量越少的方式上升。例如，焊接电流的绝对值基于图3中实线所示的第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量。如上所述，在连接有电感值小的电抗器5的状态下，起弧时，在依赖于电抗器5的电感值的焊接电流的上升作用下，使焊接电流急剧上升，确保起弧性能。与此同时，在正常焊接中，以不依赖于电抗器5的电感值而使焊接电流的上升比起弧时缓慢的方式施加焊接电流指令进行控制，由此能够使填充焊丝的作业性良好。此外，在第二上升时间TUP2中，达到第一电流值11(例如50A)之前，每单位时间的焊接电流的增加量不是以500A/mSec上升，而是以1500A/mSec上升。在超过第一电流值 11(例如50A)之后，可以以焊接电流的绝对值越大每单位时间的焊接电流值的增加越少的方式进行控制。在此，1500A/mseC是由电抗器5的电感值决定的电弧焊接装置1能够输出的最大的每单位时间的变化量。如此，可以在电流增加的初期期间，以最大的每单位时间的变化量增加焊接电流。S卩，本发明的电弧焊接装置1是输出峰值电流的绝对值为300A以上且1500A以下的交流脉冲来进行焊接的非消耗电极式的电弧焊接装置。并且，电弧焊接装置1包括输出焊接电流的输出部2、按照所控制的焊接电流的每个周期向输出部2输出焊接电流控制信号的控制部3和电感值为10 μ H以上且100 μ H以下的电抗器5。电弧焊接装置1的控制部 3采用的结构为，使用第一上升时间TUPl和第二上升时间TUP2，以使第二上升时间TUP2比第一上升时间TUPl长的方式对焊接电流进行控制。在此，第一上升时间TUPl是在起弧时， 焊接电流开始起弧后直至达到峰值电流的绝对值为止的时间。第二上升时间TUP2是在起弧后的正常焊接时，从焊接电流的极性换向时的过零时刻起直至达到峰值电流的绝对值为止的时间。根据该结构，能够提供大电流施工时提高起弧性，插入填充焊丝的作业中作业性不会变差，实现使填充焊丝顺利地熔融的良好的作业性的电弧焊接装置1。另外，控制部3采用的结构也可以为，对第二上升时间TUP2中增加的焊接电流进行如下控制，即，焊接电流的绝对值越大使每单位时间的焊接电流值的增加越少。根据该结构，在正常焊接中，以不依赖于电抗器5的电感值而使焊接电流的上升比起弧时缓慢的方式施加焊接电流指令进行控制，所以能够使填充焊丝的作业性良好。另外，控制部3采用的结构也可以为，对第二上升时间TUP2中增加的焊接电流进行如下控制，即，在达到第一电流值Il之前，按照使每单位时间的焊接电流值的增加不变的方式进行增加，在超过了第一电流值Il的情况下，焊接电流的绝对值越大使每单位时间的焊接电流值的增加越少。根据该结构，在起弧时，能够在依赖于电抗器5的电感值的焊接电流的上升作用下，使焊接电流急剧上升，确保起弧性能，且在正常焊接时，能够使填充焊丝的作业性良好。另外，输出部能够输出每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且 lOOOOA/msec以下的焊接电流。并且，采用的结构也可以为，第一上升时间TUPl中的每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/ms以上且lOOOOA/msec以下，第二上升时间TUP2中的每单位时间的焊接电流的增加量为lOA/msec以上且500A/mSec以下。根据该结构，在起弧时，能够在依赖于电抗器5的电感值的焊接电流的上升作用下，使焊接电流急剧上升，确保起弧性能，且在正常焊接时，能够使填充焊丝的作业性良好。另外，输出部能够输出每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且 lOOOOA/msec以下的焊接电流。并且，第一上升时间TUPl中的每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且lOOOOA/msec以下。第二上升时间TUP2中的达到第一电流值Il 之前的每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且lOOOOA/msec以下。并且，第二上升时间TUP2中的超过了第一电流值Il的情况下的每单位时间的焊接电流的增加量为 ΙΟΑ/msec 以上且 500A/msec 以下。根据该结构，在起弧时，能够在依赖于电抗器5的电感值的焊接电流的上升作用下，使焊接电流急剧上升，确保起弧性能，且在正常焊接时，能够使填充焊丝的作业性良好。另外，采用的结构也可以为，输出部2包括转换控制部13，转换控制部13的转换频率为40kHz以上且IMHz以下。根据该结构，进一步减小电流脉动，在低电流(例如10A左右)下不易产生电弧断开。另外，采用的结构也可以为，包括在起弧时用于向非消耗电极和焊接对象物之间施加比正常焊接时的电压高的高电压的高电压产生部8，通过向非消耗电极和焊接对象物之间施加高电压来进行起弧。根据该结构，能够实现更加良好的起弧，起弧时不会影响母材和电极。如上所述，通过加大换向时的过零时刻附近的焊接电流的上升，能够防止换向时产生电弧断开。此外，在利用图4说明的以往的电弧焊接装置22中，由于由电抗器21的电感值决定过零附近的电流的上升，所以无法加大过零附近的上升。接着，利用图2，对换向前焊接电流下降时刻的焊接电流波形的时间变化进行说明。控制部3进行如下控制，S卩，使正常焊接时的焊接电流从峰值电流值IP(例如 350A)以每单位时间的焊接电流的减少量为SOOA/msec减少到第二电流值12 (例如100A)， 维持该第二电流值12规定时间(例如0. Imsec)后进行换向。此外，以从峰值电流值IP降低到第二电流值12为止的第一下降时间TDm (例如0. 32msec)比第二上升时间TUP2 (例如0.85msec)短的方式进行控制。另外，也可以进行如下控制，即，在正常焊接时，从使焊接电流由峰值焊接电流IP开始减少的时刻起直至达到焊接电流的极性换向时的过零时刻为止的第二下降时间TDN2 (例如0. 42msec)比第二上升时间TUP2短。如上所述，通过加大电流的下降的减少量，能够将换向前的电流值即第二电流值 12设定得比利用图5说明的以往的电弧焊接装置22中的换向前的电流值13(例如200A) 低。由此，能够防止伴随换向时的构成2次转换器的半导体的开关而产生的高浪涌电压造成半导体元件破损。另外，利用图5说明的以往的电弧焊接装置22的换向前的电流值13，由图4所示的电抗器21的电感值决定，由于是由电流的下降的减少量决定的，所以无法在换向前使电流急剧回落。接着，利用图2，对焊接电流的具有多个每单位时间的焊接电流的增加量并对它们进行切换时的焊接电流波形进行说明。电弧焊接装置1的存储部6，相对于同一焊接电流值，作为不同的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，存储有图3所示的第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量和第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量。并且，存储部6的存储内容由选择部7切换并选择。在图3所示的例子中，示出了相比第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量，第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量的下降度大的情况。考虑选择部7选择了第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量的情况。此时，第二上升时间TUP2中的焊接电流的上升，以由图2所示的第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量DIl所表示的倾斜度来上升。另一方面，考虑选择部7选择了第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量的情况。此时，第二上升时间TUP2中的焊接电流的上升，以由图2所示的第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量DI2的倾斜度来上升。此外，相比第一焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量，第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量的下降度大。由此可知，图2的第二焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量DI2的焊接电流缓慢上升。并且，若焊接电流的上升的波形变缓，则电弧具有广度，填充焊丝的作业性变好。相反，由于影响到集中性，所以具有不适合角焊的倾斜度。因而，优选基于焊接对象或焊接条件等，分别存储适合的上升，选择适合的上升来进行焊接。如上所述，通过选择部7能够切换焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，由此能够对第二上升时间TUP2中的焊接电流的上升进行控制。由此，能够调整填充焊丝的作业性，能够应对多种施工条件和作业者的喜好。在本发明的电弧焊接装置中，控制部3进行如下控制，S卩，将正常焊接时的焊接电流从峰值电流值IP减少到比峰值电流值IP小的第二电流值12，在维持该第二电流值12规定时间TH后进行换向。并且，控制部3采用的结构为，以使从峰值电流值IP减少到第二电流值12为止的第一下降时间TDm比第二上升时间TUP2短的方式进行控制。根据该结构，能够加大电流的下降的减少量，将换向前的电流值即第二电流值12 设定为比以往的电弧焊接装置22中的换向前的电流值13低。由此，能够防止伴随换向时的构成2次转换器的半导体的开关而产生的高浪涌电压造成半导体元件破损。另外，控制部3采用的结构为进行如下控制，S卩，在正常焊接时，使焊接电流从峰值焊接电流IP直至达到焊接电流的极性换向时的过零时刻为止的第二下降时间TDN2比第二上升时间TUP2短。根据该结构，能够加大电流的下降的减少量，将换向前的电流值即第二电流值12 设定为比以往的电弧焊接装置22中的换向前的电流值13低。由此，能够防止伴随换向时的构成2次转换器的半导体的开关而产生的高浪涌电压造成半导体元件破损。另外，输出部2采用的结构为，能够实现每单位时间的焊接电流的减少量为800A/ msec以上且lOOOOA/msec以下的焊接电流的减少，第一下降时间TDm中的每单位时间的焊接电流的减少量、或者第二下降时间TDN2中的每单位时间的焊接电流的减少量为800A/ msec 以上且 10000A/msec 以下。
根据该结构，能够加大电流的下降的减少量，将换向前的电流值即第二电流值12 设定为比以往的电弧焊接装置22中的换向前的电流值13低。由此，能够防止伴随换向时的构成2次转换器的半导体的开关而产生的高浪涌电压造成半导体元件破损。另外，采用的结构为，包括相对于同一焊接电流值，存储多个不同的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量的存储部6 ；从存储部6中存储的多个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量中，选择一个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量的选择部7。根据该结构，通过选择部7能够切换焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量，由此能够对第二上升时间TUP2中的焊接电流的上升进行控制。由此，能够调整填充焊丝的作业性，能够应对多种施工条件和作业者的喜好。此外，在图2中，对峰值电流值IP在正极性侧和逆极性侧设为相同值进行了说明， 但也可以设为不同值。另外，图3所示的电流增加量的下降曲线可以线性(1次式)下降，也可以非线性地以多项式(例如2次式)的方式下降。另外，可以以任意值(例如50A/mSeC)限制下限(设定最低值)，也可以根据需要， 设置中间点，使下降特性非线性地弯曲。此外，在图2中，示出起弧从逆极性侧起始的例子进行了说明，但也可以从正极性侧起弧。另外，在图2中，以起始电流值IS和峰值电流值IP为相同值进行了说明，但也可以为不同值。此时，第一上升时间TUPl可以基于起始电流值IS和峰值电流值IP的比率， 设为换算出的TUPl=(换算前的TUP1)X IS/IP。此外，在本实施方式中，说明了起弧时利用高电压产生部8进行高频起始的例子， 但也可以采用接触起始。另外，在本实施方式中，对交流电弧焊接进行了说明，但也可以应用于直流的非消耗电极式的电弧焊接中的脉冲上升的波形。另外，焊接电流上升时的焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量，在本实施方式中利用了在正极性侧和逆极性侧为相同增加量的下降曲线，但也可以采用不同的特性。另外，说明了焊接电流上升时的焊接电流的每单位时间的焊接电流的增加量在图 2中于焊接过程中进行切换的例子，但也可以在起弧前设定，焊接过程中为恒定。另外，以正极性及逆极性的峰值电流值在图2中为任意固定值而进行了说明，但也可以为峰值期间中变动的焊接电流波形。另外，最后，焊接电流的峰值电流值和焊接的作业性的关系示于以下的表1。在表中，〇符号表示作业性良好，X符号表示作业性差。Δ符号表示作业性稍差。表1
权利要求
1.一种电弧焊接装置，是输出峰值电流的绝对值为300A以上且1500A以下的交流脉冲来进行焊接的非消耗电极式的电弧焊接装置，包括输出部，其输出焊接电流；控制部，其按所控制的所述焊接电流的每个周期向所述输出部输出焊接电流控制信号；和电抗器，其电感值为10 μ H以上且100 μ H以下，所述控制部利用第一上升时间和第二上升时间，按照使所述第二上升时间比所述第一上升时间长的方式对所述焊接电流进行控制，所述第一上升时间是在起弧时所述焊接电流从开始起弧起直至达到峰值电流的绝对值为止的时间，所述第二上升时间是在起弧后的正常焊接时从所述焊接电流的极性换向时的过零时刻起直至达到峰值电流的绝对值为止的时间。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述控制部对在所述第二上升时间中增加的所述焊接电流进行如下控制，即，所述焊接电流的绝对值越大使每单位时间的焊接电流值的增加越少。
3.根据权利要求2所述的电弧焊接装置，其中，所述控制部对在所述第二上升时间中增加的所述焊接电流进行如下控制，即，在到达第一电流值之前，按照使所述每单位时间的焊接电流值的增加不变的方式进行增加，在超过了所述第一电流值的情况下，所述焊接电流的绝对值越大使所述每单位时间的焊接电流值的增加越少。
4.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述输出部能够输出每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且10000A/ msec以下的焊接电流，所述第一上升时间内的每单位时间的焊接电流的增加量为1000A/ ms以上且lOOOOA/msec以下，所述第二上升时间内的每单位时间的焊接电流的增加量为 ΙΟΑ/msec 以上且 500A/msec 以下。
5.根据权利要求3所述的电弧焊接装置，其中，所述输出部能够输出每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且10000A/ msec以下的焊接电流，第一上升时间内的每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec 以上且lOOOOA/msec以下，第二上升时间中的到达所述第一电流值之前的每单位时间的焊接电流的增加量为lOOOA/msec以上且lOOOOA/msec以下，第二上升时间中的超过所述第一电流值的情况下的每单位时间的焊接电流的增加量为ΙΟΑ/msec以上且500A/mSec以下。
6.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述控制部进行如下控制，即，使正常焊接时的焊接电流从峰值电流值减少到比所述峰值电流值小的第二电流值，维持该第二电流值规定时间后使其换向，并且，使从所述峰值电流值降低到所述第二电流值的第一下降时间比所述第二上升时间短。
7.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述控制部进行如下控制，即，使正常焊接时焊接电流从峰值焊接电流达到焊接电流的极性换向时的过零时刻为止的第二下降时间，比所述第二上升时间短。
8.根据权利要求6或7所述的电弧焊接装置，其中，所述输出部能够实现每单位时间的焊接电流的减少量为SOOA/msec以上且10000A/msec以下的焊接电流的减少，所述第一下降时间内的每单位时间的焊接电流的减少量或所述第二下降时间内的每单位时间的焊接电流的减少量为800A/ms以上且lOOOOA/msec以下。
9.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中， 所述电弧焊接装置还包括存储部，其相对于同一焊接电流值，存储多个不同的焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量；和选择部，其从所述存储部中存储的多个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量中，选择一个焊接电流的每单位时间的焊接电流值的增加量。
10.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述输出部包括转换控制部，所述转换控制部的转换频率为40kHz以上且IMHz以下。
11.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其中，所述电弧焊接装置还包括用于在起弧时向非消耗电极与焊接对象物之间施加比正常焊接时的电压高的高电压的高电压产生部，向所述非消耗电极与所述焊接对象物之间施加高电压来进行起弧。
全文摘要
本发明的电弧焊接装置搭载电感值小到100μH以下的电抗器，在加大起弧时的电流上升而提高起弧性时，控制部也使用第一上升时间和第二上升时间，以使第二上升时间比第一上升时间长的方式对焊接电流进行控制。在此，第一上升时间是指，在起弧时，焊接电流在开始起弧起直至达到峰值电流的绝对值为止的时间，第二上升时间是指，在起弧后的正常焊接时，从焊接电流的极性换向时的过零时刻直至达到峰值电流的绝对值为止的时间。
文档编号B23K9/073GK102470473SQ201180002638
公开日2012年5月23日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年3月18日
发明者小林直树, 森川彻也, 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