焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使用逆变器控制来进行电弧焊接的焊接装置。
【背景技术】
[0002]近年来，对于使用逆变器控制的焊接装置而言，伴随数字控制的应用、逆变器频率的高速化，具有各种各样的波形的焊接输出已经得以实现。
[0003]使用逆变器控制来进行电弧焊接的焊接装置具有全桥结构或半桥结构的逆变器电路。而且，作为构成电桥的开关元件，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘棚■双极型晶体管)、M0SFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)等功率半导体。功率半导体通常通过数kHz到400kHz程度的逆变器频率来驱动，通过对与逆变器电路连接的变压器的初级电流导通宽度进行控制来获得焊接输出。
[0004]作为逆变器控制的方式，已知PffM(Pulse Width Modulat1n，脉宽调制)方式等(例如参照专利文献I) O
[0005]使用图7来说明现有的基于逆变器控制的焊接装置。在图7中，焊接装置101具有一次整流部118、平滑电容器119、开关部102、变压器120、二次整流部121、电流检测部103、设定部108、控制部105、驱动部107和三角波产生部127。开关部102具有第I开关元件TRl、第2开关元件TR2、第3开关元件TR3和第4开关元件TR4。控制部105具有输出比较部109和计算部110。
[0006]焊接装置101与配电盘等外部设备126连接而被供给电力。此外，在焊接装置101上连接母材122和焊炬123，输出了焊接输出。焊炬123具有电极124。向电极124和母材122提供焊接装置101的焊接输出，使电极124与母材122之间产生电弧125，进行母材122的焊接。另外，所谓焊接输出是指从焊接装置输出的焊接电流以及焊接电压的总称。
[0007]以消耗电极式的电弧焊接装置为例对如上构成的焊接装置101的动作进行说明。
[0008]在图7中，从外部设备126向焊接装置101供电的交流电压在一次整流部118进行整流，并通过平滑电容器119而变换为直流电压。从平滑电容器119输出的直流电压通过开关部102的逆变器驱动，从而变换为适于焊接的高频交流电压。由开关部102变换后得到的高频交流电压被供给到变压器120进行变压。另外，开关部102由作为IGBT的第I开关元件TRl至第4开关元件TR4构成。第I开关元件TRl至第4开关元件TR4基于来自驱动部107的指令以PWM方式来控制开关的接通/断开(0N/0FF)，开关部102进行逆变器动作。变压器120所输出的高频交流电压在由二极管等构成的二次整流部121进行整流。
[0009]焊接装置101的输出的一方经由在焊炬123的内部设置的供电芯片(未图示)而被供给到作为消耗电极丝的电极124。消耗电极丝通过进给电动机(未图示)而被进给到焊炬123。焊接装置101的输出的另一方被供给到母材122。然后，向电极124的前端与母材122之间施加电压而产生电弧125，进行母材122的焊接。
[0010]由CT (Current Transformer)等构成的电流检测部103检测焊接电流并进行输出。设定部108输出与设定输出相应的适当的设定电流等。向控制部105输入从设定部108输出的设定电流以及从电流检测部103输出的焊接电流。控制部105的输出比较部109计算设定电流与焊接电流的电流差并输出，控制部105的计算部110基于电流差来计算开关部102的输出接通区间，并进行输出。这样，控制部105通过对焊接电流进行反馈控制，从而将适当的输出接通区间输出到驱动部107。
[0011]驱动部107基于由三角波产生部127所产生的基准三角波决定的周期、和控制部105的计算部110所输出的输出接通区间，对开关部102进行脉冲控制。驱动部107控制开关部102的脉冲每隔I脉冲被分离为2系统。具体来说，从驱动部107向开关部102输出第I驱动信号以及第2驱动信号这2系统的脉冲。三角波产生部127生成基准三角波，基准三角波是决定逆变器频率的波形。驱动部107按作为逆变器频率的倒数的周期，交替地输出脉冲宽度被控制的2系统的驱动信号。第I驱动信号使第I开关元件TRl与第4开关元件TR4同步地控制接通/断开。第2驱动信号使第2开关元件TR2与第3开关元件TR3同步地控制接通/断开。
[0012]对于上述现有的逆变器控制而言，若逆变器频率较低，则焊接电压的脉动率增大，会发生电弧中断等而导致焊接性能下降。另外，为了降低焊接电压的脉动率，存在使配置于焊接装置101的输出侧的DCL(直流电抗器，未图示)的电感(L值)增大的方法。但是，若使DCL的L值增大，则不能实现伴随陡峭的变动的各种焊接输出波形。
[0013]因此，希望使逆变器频率增高，使焊接电压的脉动率降低，并使DCL的L值减小。但是，若使逆变器频率增高，则开关元件的开关损耗增大而会引起开关部102高温，因此需要进行热对策。
[0014]在先技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:JP特开昭61-295877号公报
【发明内容】
[0017]在上述那样的现有的焊接装置101中，逆变器频率由从三角波产生部127输出的基准三角波来固定。此外，若输出接通区间变大，则开关部102中产生的焦耳热会变大。需要考虑焦耳热的最大值来抑制开关损耗所引起的发热，固定的逆变器频率被限制在了一定的高度。
[0018]本发明提供一种能够配合输出接通区间来变更逆变器频率的高性能的焊接装置。
[0019]为了解决上述课题，本发明的焊接装置具有开关部、设定部、输出检测部、控制部、频率控制部和驱动部。开关部由开关元件构成。设定部对设定输出进行设定。输出检测部检测焊接输出。控制部基于设定输出以及焊接输出来计算开关部的输出接通区间。频率控制部基于输出接通区间来决定逆变器频率。驱动部基于逆变器频率和输出接通区间来对构成开关部的开关元件的接通/断开动作进行控制。若输出接通区间为第I比例，则逆变器频率为第I频率，若输出接通区间为小于第I比例的第2比例，则逆变器频率为高于第I频率的第2频率。
[0020]如上所述，本发明的焊接装置能够配合输出接通区间来变更逆变器频率，因此能够实现尚品质的焊接。
【附图说明】
[0021]图1是表示实施方式I中的焊接装置的概略构成的图。
[0022]图2是表示实施方式I中的逆变器频率相对于输出接通区间而阶段性地变化的曲线图。
[0023]图3是表示实施方式I中的输出接通区间与开关元件的驱动定时的时间变化的图。
[0024]图4是表示实施方式I中的逆变器频率相对于输出接通区间而连续性地变化的曲线图。
[0025]图5是表示实施方式2中的焊接装置的概略构成的图。
[0026]图6是表示实施方式2中的短路电弧焊接的焊接输出的波形和信号的定时的图。
[0027]图7是表示现有的焊接装置的概略构成的图。
【具体实施方式】
[0028](实施方式I)
[0029]使用图1至图4对本实施方式进行说明。
[0030]图1是表示本实施方式的焊接装置I的概略构成的图。图2是表示在本实施方式中逆变器频率相对于输出接通区间而阶段性地变化的曲线图。图3是表示本实施方式中的输出接通区间与开关元件的驱动定时的时间变化的图。图4是表示在本实施方式中逆变器频率相对于输出接通区间而连续性地变化的曲线图。
[0031]如图1所示，焊接装置I具有一次整流部18、平滑电容器19、开关部2、变压器20、二次整流部21、电流检测部3、设定部8、控制部5、频率控制部6和驱动部7。开关部2具有第I开关元件TRl、第2开关元件TR2、第3开关元件TR3和第4开关元件TR4。控制部5具有输出比较部9和计算部10。
[0032]在焊接装置I上作为输入而连接有供给商用电力(交流200V)的配电盘等外部设备26。此外，在焊接装置I上作为输出而连接有母材22以及焊炬23。焊炬23具有电极24。向电极24与母材22之间供给焊接装置I的焊接输出，在电极24与母材22之间产生电弧25，进行母材22的焊接。另外，所谓焊接输出是指从焊接装置输出的焊接电流以及焊接电压的总称。
[0033]以反复进行短路和电弧的消耗电极式的电弧焊接装置为例来说明如上构成的焊接装置I的动作。
[0034]在图1