[发明专利]焊接电源的输出控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够在焊接电源中将适当电感值以及适当外部特性设定 为期望值的焊接电源的输出控制方法。

背景技术

图4为一般的熔化电极电弧焊接装置的结构图。焊接电源PS被输出 控制以使外部特性成为恒电压特性，输出适于焊接的焊接电压v以及焊接 电流i。焊丝1通过与丝送给电动机WM相结合的送给辊5的旋转而通过 焊炬4内被送给，并且经由供电芯片4a被供电而电弧3在与母材2之间 产生。

图5为表示上述的焊接电源的外部特性的一例的图。该图的横轴表示 焊接电流i，纵轴表示焊接电压v。该图为在一般的熔化电极电弧焊接中使 用的恒电压特性的情况。在该图中，i＝0时v＝E，设外部特性的斜率为-Rm 时，外部特性成为下式。

v＝E-Rm·i

通过外部特性而焊接状态的稳定性被左右，因此开发了按照焊接法、 母材材质、送丝速度等的焊接条件通过电子的控制形成最佳的外部特性的 技术(参照例如专利文献1、2)。

图6为熔化电极电弧焊接的典型的电压·电流波形图。该图(A)表示 焊接电压v，该图(B)表示焊接电流i。该图为交替地反复短路期间Ts 和电弧期间Ta的短路过渡焊接的情况。时刻t1～t2的短路期间Ts中，焊 丝与母材处于短路状态，如该图(A)所示，焊接电压v成为低的值，如 该图(B)所示，焊接电流i逐渐增加。时刻t2～t3的电弧期间Ta中，焊 丝与母材之间处于电弧发生状态，如该图(A)所示，焊接电压v增加到 电弧电压，如该图(B)所示，焊接电流i逐渐減少。焊接电流i的增加及 減少速度由电流通电路的电感值和焊接负载来决定。电感值成为设置在焊 接电源的内部的电抗器的电感值与由焊接用电缆的缠绕所产生的电感的 总计值。焊接电流i的增加以及減少速度为适当的这点是用于得到稳定的 焊接状态的重要的要素之一。根据焊接法、母材材质、送丝速度等的焊接 条件而适当的焊接电流i的增加以及減少速度不同，因此需要按照焊接条 件设定最佳的电感值。

电抗器将电缆缠绕到铁芯来制作，但在其构造上使电感值变化是困难 的。因此，开发了通过电子控制来形成电抗器的技术(参照例如专利文献 3)。在该电子电抗器控制方法中，能够形成与焊接条件相对应的最佳电感 值。以下对该现有技术进行说明。

图7(A)为焊接电源PS的等效电路图。E表示恒压源，Lm表示适 当电感值，Rm表示适当电阻值。电阻值为焊接电源内部的布线电阻值及 焊接用电缆的电阻值的总计值，该值决定外部特性的斜率。

该图的等效电路能够由下式表示。

E＝Rm·i+Lm·di/dt+v......(1)式

在该式中，电流变化di/dt＝0时的焊接电压v与焊接电流i之间的关系 成为外部特性。如果将di/dt＝0代入到上式，则成为下式。

v＝E-Rm·i

上式表示图5所示的外部特性。

对上述(1)式进行整理，得到下式。

di/dt＝(E-v-Rm·i)/Lm    

对两边进行积分，得到下式。

i＝∫((E-v-Rm·i)/Lm)·dt

在此，分别将焊接电流i置换为焊接电流控制设定值Irc，将输出电压 E置换为输出电压设定值Er，将适当外部特性斜率Rm置换为外部特性斜 率设定值Rr，将适当电感值Lm置换为电感设定值Lr时，得到下式。

Irc＝∫((Er-v-Rr·i)/Lr)·dt......(2)式

图7(B)表示与该式相对应的等效电路。在该图中，检测焊接电压v 及焊接电流i，进行控制以使与恒电流源CC的焊接电流i相当的焊接电流 控制设定值Irc成为上述(2)式的运算值。

通过进行上述的控制，能够电子地形成期望的电感值Lr以及期望的 外部特性的斜率-Rr。

【专利文献1】JP特开平6-170538号公报

【专利文献2】JP特开平7-1130号公报

【专利文献3】JP特开2003-305571号公报

在现有技术中，由于能够电子地形成期望的电感值Lr以及外部特性 的斜率-Rr，因此能够使焊接状态稳定化。但是，能够由该现有技术形成 的外部特性，由于Rr＞0，因此成为斜率-Rr＜0的向右下降的直线的情况。