[发明专利]电弧焊接机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧焊接机，其使电弧产生并对加工对象物进行加工。

背景技术

使来自电极的电弧产生并熔化作为加工对象物的母材的焊接机等装置包括功率控制电路，其用于控制电极与母材之间产生的电弧的电流和电压。

近年，为了对应设备的高性能化和小型化，此功率控制电路一般由使用高速开关元件和功率交换用的变压器的逆变器电路构成，并作为逆变器控制焊接机普及。

此逆变器控制焊接机包括由全桥或半桥构成的逆变器电路。而且，通常在数kHz～100kHz水平的逆变器频率下驱动作为构成桥的开关元件的绝缘栅双极型晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transisitor：金属-氧化层-半导体-场效晶体管)等功率半导体元件，比较输出电流、输出电压和输出设定值，并控制变压器的一次电流导通宽度。这样，得到作为输出的恒流特性和恒压特性。具有非熔化电极的电弧焊接机的输出一般具有恒流特性。

图3是记载在专利文献1的、包括逆变器相关的恒流特性输出控制电路的电弧焊接机501的概略电路图。电弧焊接机501包括：对三相或者单相交流输入进行整流的整流部1、将整流部1的输出变换为交流的开关元件2～5、变压器6、对变压器的输出进行整流的整流部7、检测输出电流的电流检测器8、将电流检测器8的信号变换为反馈信号的电流检测电路9、电流设定电路10、对电流检测电路9的输出信号与电流设定电路10的设定信号的误差进行放大的误差放大电路11、根据误差放大电路11的误差信号控制开关元件2～5的导通宽度的脉冲宽度控制电路113、将脉冲宽度控制电路113的输出变换为用于驱动开关元件2～5的驱动信号的驱动电路14、以及由误差放大电路11和脉冲宽度控制电路113构成的逆变器控制部115。

以下说明电弧焊接机501的动作。一般地，在钨·惰性气体(TIG)焊接机等的非熔化电极式电弧焊接机的输出控制中，使用使输出电流与电流设定值一致的恒流控制。

由整流部1整流的三相或者单相交流由开关元件2～5构成的全桥逆变器电路变换成频率高的交流，并输入到变压器6的一次侧。变压器6的二次侧输出由整流器7整流，并通过输出端子供给到作为电弧负载部的电极和母材。

焊接机501的输出电流由电流检测器8检测，从电流检测器8经电流检测电路9将与输出电流成正比的反馈信号输入到误差放大电路11。在误差放大电路11中，比较来自电流设定电路10的电流设定值和所述反馈信号，输出对应两者之差的误差信号。此误差信号由脉冲宽度控制电路113变换成具有对应误差信号电平的宽度的脉冲。此脉冲每隔一脉冲分离到两系统，并作为逆变器驱动用的两系统的驱动信号被输出。此驱动信号由驱动电路14变换成用于驱动开关元件2～5的信号并输入到开关元件2～5。

将由开关元件2～5变换成交流的电流输入到变压器6的一次绕组，变换成适合焊接的输出后从变压器6的二次绕组输出。变压器6的二次绕组的输出由整流部7变换成直流，并作为焊接输出从焊接机501输出。

图4表示现有技术的电弧焊接机501的输出电流特性。由于误差放大电路11具有100倍～1000倍的高放大率，如图4所示，故输出电流，即使输出的负载状态变化，输出电压变化，也维持与电流设定值(在图4中，100A、200A、300A)相对应的固定值。

关于电弧焊接机501等的非熔化电极式电弧焊接机的输出特性，一般假设恒流特性好。恒流特性根据电极和母材之间距离的变动，即使在输出电压变化的情况下也能维持恒流，故施工条件的管理容易，对一般的操作者而言有效。

在现有技术的焊接机501中，即使在电极和母材之间的距离变化、负载电压变化的情况下，焊接电流也维持恒流，故电弧电压和电弧电流相乘的入热、与电极和母材之间的距离成正比地变化。即，当电极和母材之间的距离短时入热小，当电极和母材之间的距离大时入热大。这与当想进一步熔化由母材形成的熔化池时缩短电极和母材之间的距离的操作者的感觉相反。

特别地，在熟练操作者和用惯了包括由可动铁芯实现的电流调整方法的垂下特性型非熔化电极式电弧焊接机的操作者中，有的会对现有技术的焊接机501的恒流特性感觉不协调。

专利文献1：JP特开2004-322189号公报

发明内容