專利名稱：交流電弧焊接電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在交流非熔化電極電弧焊接或交流熔化電極電弧焊接中， 可以高速地進(jìn)行輸出極性的切換來(lái)提高焊接性的交流電弧焊接電源。
背景技術(shù)：
在以下的說(shuō)明中，作為交流電弧焊接電源給出了交流非熔化電極電弧 焊接電源的情況，但是在交流熔化電極電弧焊接電源的情況下也是同樣
的。 '
圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的交流非熔化電極電弧焊接電源的方框圖。以
下參照該圖對(duì)各個(gè)方框進(jìn)行說(shuō)明。
逆變電路INV，以三相200V等商用電源為輸入，進(jìn)行整流/平滑而生 成直流電壓，根據(jù)后述的誤差放大信號(hào)Ea進(jìn)行逆變器控制輸出高頻交流 電壓。高頻變壓器INT，將該高頻交流電壓降壓到適于電弧焊接的電壓值。 二次整流器組D2a d,將該降壓后的高頻電壓整流為直流電壓。這些逆 變電路INV、高頻變壓器INT及二次整流器組d2a d被稱為電源主電路。 因此，電源主電路以商用電源為輸入通過(guò)逆變器控制生成期望的直流電 壓。
由第一和第二電極的負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2以及第一和第二電極 正極性開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2形成橋路(bridge)的極性切換電路，對(duì)上述 直流電壓的極性進(jìn)行切換。即第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TNK TN2 處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，焊接電源的輸出為電極負(fù)極性EN。另一方面，第一及 第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，焊接電源的輸出為 電極正極性EP。電抗器WL用于平滑焊接電源的輸出。在安裝在焊槍4 中的非熔化電極1和母材2之間發(fā)生通過(guò)交流焊接電流Iw的電弧3。
電流檢測(cè)器ID，檢測(cè)上述焊接電流Iw并變換為絕對(duì)值，輸出電流檢 測(cè)信號(hào)Id。比較電路CP ，比較該電流檢測(cè)信號(hào)Id和預(yù)定的切換電流值Ic，在id^Ic時(shí)輸出為高電平的比較信號(hào)Cp。電極負(fù)期間設(shè)定電路TNR， 輸出預(yù)定的電極負(fù)期間設(shè)定信號(hào)Tnr。電極正期間設(shè)定電路TPR，輸出預(yù) 定的電極正期間設(shè)定信號(hào)Tpr。期間控制電路SNP，以上述比較信號(hào)Cp、 電極負(fù)期間設(shè)定信號(hào)Tnr及電極正期間設(shè)定信號(hào)Tpr為輸入，如圖11所 述，輸出電極負(fù)期間信號(hào)Stn、電極正期間信號(hào)Stp、電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件 控制信號(hào)Snd以及電極正極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd。電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元 件驅(qū)動(dòng)電路END，根據(jù)上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd，輸出用于 驅(qū)動(dòng)上述第一及第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2的電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元 件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End。電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路EPD，根據(jù)上述電極正極 性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd輸出用于驅(qū)動(dòng)上述第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元 件TP1、 TP2的電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd。
電流控制電路IR，以上述電極負(fù)期間信號(hào)Stn和電極正期間信號(hào)Stp 為輸入，如圖11所述，在電極負(fù)期間Tn中，設(shè)預(yù)定的電極負(fù)極性電流設(shè) 定信號(hào)Inr為電流設(shè)定信號(hào)Ir并輸出，之后的第一電流下降期間Tdl中輸 出值為0的電流設(shè)定信號(hào)Ir，之后的電極正期間Tp中將預(yù)定的電極正極 性電流設(shè)定信號(hào)Ipr設(shè)為電流設(shè)定信號(hào)Ir并輸出，之后的第二電流下降期 間Td2中輸出值為0的電流設(shè)定信號(hào)Ir。誤差放大電路EA對(duì)上述電流設(shè) 定信號(hào)Ir和上述電流檢測(cè)信號(hào)Id之間的誤差進(jìn)行放大，并輸出誤差放大 信號(hào)Ea。脈沖寬度調(diào)制電路PWM以該誤差放大信號(hào)Ea為輸入，輸出用 于控制上述逆變電路INV的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)Pwm。
圖11是上述焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示焊接電 流Iw，該圖(B)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir，該圖(C)表示電極負(fù)期間信號(hào) Stn，該圖(D)表示電極正期間信號(hào)Stp，該圖(E)表示比較信號(hào)Cp， 該圖(F)表示電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，該圖(G)表示電極負(fù) 極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd。如該圖(A)所示，焊接電流Iw比O高為電 極負(fù)極性EN，比O低為電極正極性EP。以下，所謂焊接電流Iw的值是 表示絕對(duì)值。因此，焊接電流Iw下降的表述是表示絕對(duì)值變小。以下， 參照該圖進(jìn)行說(shuō)明。
(1)第二電流下降期間Td2
在時(shí)刻tl，如該圖(D)所示，電極正期間信號(hào)Stp為低電平時(shí)，如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為O，如該圖(A)所示，焊接電流Iw 逐漸下降。該期間中，如該圖(F)所示，因?yàn)檩敵鲭姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件 驅(qū)動(dòng)信號(hào)End (高電平)，所以第一及第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2 處于導(dǎo)通狀態(tài)。同樣，如該圖(G)所示，因?yàn)檩敵鲭姌O正極性開(kāi)關(guān)元件 驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd (高電平)，所以第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2 處于導(dǎo)通狀態(tài)。即在該期間中，形成極性切換電路的四個(gè)開(kāi)關(guān)元件均處于 導(dǎo)通狀態(tài)，因此橋臂處于短路狀態(tài)。這樣通過(guò)使之成為橋臂短路狀態(tài)，而 使蓄積在電抗器WL中的能量高速地放電，來(lái)提高電流下降速度。其結(jié)果 縮短該期間的長(zhǎng)度。
(2) 電極負(fù)期間Tn
在時(shí)刻t2，如該圖(A)所示，焊接電流Iw的值下降到預(yù)定的切換電 流值Ic時(shí)，如該圖(E)所示，比較信號(hào)Cp為高電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)， 如該圖(C)所示，電極負(fù)期間信號(hào)Stn為高電平，因此如該圖(B)所示， 電流設(shè)定信號(hào)Ir為預(yù)定的電極負(fù)極性電流設(shè)定值Inr。另外，如該圖(F) 所示，因?yàn)檩敵隽穗姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，所以第一和第二電 極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2維持導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，如該圖(G)所 示，因?yàn)槲摧敵鲭姌O正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，因此第一和第二電極 正極性開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2處于斷開(kāi)狀態(tài)。因此，如該圖(A)所示，焊 接電源的輸出切換到電極負(fù)極性EN，流過(guò)與電極負(fù)極性電流設(shè)定信號(hào)Inr 相當(dāng)?shù)暮附与娏鱅w。
(3) 第一電流下降期間TdI
在時(shí)刻t3，電極負(fù)期間Tn結(jié)束時(shí)，如該圖(C)所示，電極負(fù)期間信 號(hào)Stn為低電平，因此如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為O。因此， 如該圖(A)所示，焊接電流Iw逐漸下降。該期間中與上述的第二電流下 降期間Td2同樣，如該圖(F)所示，因?yàn)檩敵隽穗姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)End，所以第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2處于導(dǎo)通狀 態(tài)。進(jìn)而，如該圖(G)所示，因?yàn)檩敵隽穗姌O正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) Epd，所以第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2處于導(dǎo)通狀態(tài)。因 此，該期間中形成極性切換電路的橋路處于橋臂短路狀態(tài)，提高電流下降 速度。(4)電極正期間Tp
在時(shí)刻t4，如該圖(A)所示，焊接電流Iw下降到切換電流值Ic時(shí)， 如該圖(E)所示，比較信號(hào)Cp為高電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(D) 所示，電極正期間信號(hào)Stp為高電平，因此如該圖(B)所示，電流設(shè)定 信號(hào)Ir為預(yù)定的電極正極性電流設(shè)定信號(hào)Ipr。另外，如該圖(F)所示， 因?yàn)槲摧敵鲭姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，所以第一和第二電極負(fù)極 性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2處于斷開(kāi)狀態(tài)。進(jìn)而，如該圖(G)所示，因?yàn)檩?出了電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，所以第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān) 元件TP1、 TP2處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，焊接電源的輸出切換為電極正極性 EP，通過(guò)與電極正極性電流設(shè)定信號(hào)Ipr相當(dāng)?shù)暮附与娏鱅w。
在時(shí)刻t5，如該圖(A)所示，電極正期間Tp結(jié)束時(shí)，再次過(guò)渡到上 述的第二電流下降期間Td2。如上所述，在極性切換時(shí)，使焊接電流Iw 下降到切換電流值Ic的理由如下。即與極性切換時(shí)的電流值大小成正比地 對(duì)第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2以及第一和第二電極正極性 開(kāi)關(guān)元件TP1、 TP2施加的浪涌電壓值增大，在超過(guò)開(kāi)關(guān)元件的耐壓時(shí)導(dǎo) 致開(kāi)關(guān)元件破壞。因此，為了減小浪涌電壓值將焊接電流Iw下降到切換 電流值Ic而切換極性。該切換電流值Ic的值，設(shè)定在數(shù)十A左右。但是， 第一和第二電流下降期間Tdl、 Td2的長(zhǎng)度，為焊接電流Iw下降到切換電 流值Ic所需要的時(shí)間。在電極負(fù)期間Tn和電極正期間Tp設(shè)定為規(guī)定值 以使焊接品質(zhì)達(dá)到良好。此時(shí)，第一和第二電流下降期間Tdl、 Td2如果 為短時(shí)間，則對(duì)焊接性幾乎不帶來(lái)影響。因此，按照兩個(gè)電流下降期間短 的方式，使形成極性切換電路的橋路的橋臂短路(例如，參照專利文獻(xiàn)l、 2)
專利文獻(xiàn)l:日本國(guó)特開(kāi)2003 — 048069號(hào)公報(bào)； 專利文獻(xiàn)2:日本國(guó)特開(kāi)2004—114088號(hào)公報(bào)。 在上述交流電弧焊接中，頻率f[Hz]和EN的比率Ren[。/。]可以按照以 下方式定義。
f=l/ (Tn+Tdl+Tp+Td2) Ren二 (Tn+Tdl) f 100
在交流電弧焊接中，上述的頻率f和EN比率Ren對(duì)焊接性影響大。因此，設(shè)定為最適于工作的頻率f和EN比率Ren來(lái)進(jìn)行焊接。但是，根 據(jù)上式可知頻率f和EN比率Ren因第一和第二電流下降期間Tdl、 Td2 而其值變化。電極負(fù)期間Tn和電極正期間Tp為規(guī)定值。與此相對(duì)，兩個(gè) 電流下降期間Tdl、 Td2因?yàn)槭呛附与娏鱅w下降到切換電流值Ic的時(shí)間， 所以因負(fù)載狀況而受影響。即根據(jù)自焊接電源的輸出端子開(kāi)始連接了焊槍 4和母材2的焊接用電纜的電阻值和電感值、電弧長(zhǎng)度、電弧負(fù)載狀態(tài)(電 弧發(fā)生狀態(tài)和短路狀態(tài))等負(fù)載狀態(tài)，兩個(gè)電流下降期間Tdl、 Td2受很 大影響。焊接用電纜短、電弧長(zhǎng)且處于電弧發(fā)生狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)電流下降期 間Tdl、 Td2為0.2ms左右。另一方面，焊接用電纜長(zhǎng)且電弧長(zhǎng)度短且處 于電弧發(fā)生狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)電流下降期間Tdl、 Td2很長(zhǎng)，為2ms左右。通 常，電極負(fù)期間Tn設(shè)定在10ms左右，電極正期間Tp設(shè)定在數(shù)ms左右。 由此，兩個(gè)電流下降期間Tdl+Td2根據(jù)負(fù)載狀態(tài)在0.4 4ms變化時(shí)，頻 率f和EN比率Ren變化大。其結(jié)果，通過(guò)焊接性變化，焊接品質(zhì)參差不 齊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了上述問(wèn)題而做出的，其目的在于，提供一種可以與負(fù) 載狀態(tài)無(wú)關(guān)地使電流下降期間固定為較短的值，維持頻率f和EN比率Ren 在規(guī)定值，可高品質(zhì)焊接的交流電弧焊接電源。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案一的交流電弧焊接電源，具備 電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的直流 電壓；
極性切換電路，其為了將上述電源主電路的直流電壓切換為電極負(fù)極 性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載，由第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件以 及第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成橋路；
串聯(lián)連接與上述第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件 和第一電阻器的電路；
串聯(lián)連接與上述第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件 和第二電阻器的電路；
電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間；電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；
電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期 間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi)始
使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；
期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流
下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；
第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和第一電流 下降期間中，使上述第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；
第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間中，使上述
第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；
第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第一 開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊
接電流的下降速度；
第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間中，使上述
第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；
第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二 電流下降期間中，使上述第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；以及
第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上述 第二開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，由此加 速焊接電流的下降速度。
本發(fā)明的技術(shù)方案二的交流電弧焊接電源，具備
電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的直流 電壓；
極性切換電路，其為了將上述電源主電路的直流電壓切換為電極負(fù)極 性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載，由第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件以 及第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成橋路；
并聯(lián)連接插入到上述電源主電路和上述極性切換電路之間的第一開(kāi) 關(guān)元件和第一電阻器的電路；
電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間；
電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器，來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù) 期間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi) 始使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；
期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流 下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；
電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和上述第一電流 下降期間中，使上述第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊
接電源的輸出設(shè)置為電極負(fù)極性；
第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第一和第二電流下降期間中，使 第一開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊
接電流的下降速度；和
電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二電流 下降期間中，使上述第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，而將 焊接電源的輸出設(shè)為電極正極性。
本發(fā)明的技術(shù)方案三的交流電弧焊接電源，具備
電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的正和
負(fù)的直流電壓；
極性切換電路，其由用于將上述電源主電路的正和負(fù)的直流電壓切換 為電極負(fù)極性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載的電極正極性開(kāi)關(guān)元件和 電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成；
串聯(lián)連接與上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第 一電阻器的電路；
串聯(lián)連接與上述電極正極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件和第 二電阻器的電路；
電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間； 電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；
電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期 間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi)始 使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；
期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；
電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)極性期間中，通過(guò)使 上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源的輸出設(shè)為電極負(fù)極
性； .
第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第一 開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊 接電流的下降速度；
電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間中，通過(guò)使上述 電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源的輸出設(shè)為電極正極性； 以及
第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上述 第二開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，從而加 速焊接電流的下降速度。
本發(fā)明的技術(shù)方案四的交流電弧焊接電源，具備
電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的正和 負(fù)的直流電壓；
極性切換電路，其由用于將上述電源主電路的正和負(fù)的直流電壓切換 為電極負(fù)極性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載的電極正極性開(kāi)關(guān)元件和 電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成；
并聯(lián)連接與上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第 一電阻器的電路；
并聯(lián)連接與上述電極正極性開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件和第 二電阻器的電路；
電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間； 電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；
電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期 間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻幵始 使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；
期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流 下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和上述第一電流 下降期間中，通過(guò)使上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源 的輸出設(shè)為電極負(fù)極性；
第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第 一開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速
焊接電流的下降速度；
電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二電流 下降期間中，通過(guò)使上述電極正極性幵關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源
的輸出設(shè)為電極正極性；以及
第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上 述第二開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，從而 加速焊接電流的下降速度。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在電流下降期間中將電阻器插入到通電路中，可以 加速焊接電流Iw的下降速度。因此，能夠與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)地縮短電流下 降期間，因而頻率和EN比率不受負(fù)載狀態(tài)影響地變化，可以始終得到良 好的焊接品質(zhì)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。
圖2是圖1的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。
圖4是圖3的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。
圖6是圖5的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。
圖8是圖7的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。
圖9是可以應(yīng)用本發(fā)明的交流熔化電極脈沖電弧焊接的電流波形圖。
圖IO是現(xiàn)有技術(shù)的交流電弧焊接電源的方框圖。
圖11是圖10的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。圖中符號(hào)說(shuō)明l一非熔化電極；2 —母材；3—電?。?一焊槍；CP —
比較電路；Cp—比較信號(hào)；D2a d—二次整流器組；EA—誤差放大電路； Ea —誤差放大信號(hào)；EN—電極負(fù)極性；END—電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng) 電路；End—電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)；Ep—電極正極性；EPD—電 極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路；Epd—電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)；f一頻 率；Ib —基值電流；IC一切換電流值；ID—電流檢測(cè)器；Id—電流檢測(cè)信 號(hào)；In—電極負(fù)極性電流；Inr—電極負(fù)極性電流設(shè)定信號(hào)；INT—高頻變
壓器；INV —逆變電路；Ip —峰值電流；Ipr—電極正極性電流設(shè)定信號(hào)； IR—電流控制電路；Ir一電流設(shè)定信號(hào);Iw —焊接電流；PWM —脈沖寬度 調(diào)制電路；Pwm —脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；R1 R5 —第一 第五電阻器；Ren 一EN比率；Sld S5d—第一 第五開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)；Snd—電極負(fù)極性 開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)；SNP —期間控制電路；SNP1 3 —第一 第三期間控 制電路；Spd—電極正極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)；Stn—電極負(fù)期間信號(hào)；Stp 一電極正期間信號(hào)；T1D T5D —第一 第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路；Tld T5d—第一 第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)；T d 1 T d 2 —第一 第二電流下降 期間；Tn—電極負(fù)期間；TN—電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件；TN1 2 —第一 第 二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件；TNR—電極負(fù)期間設(shè)定電路；Tnr—電極負(fù)期間 設(shè)定信號(hào)；Tp—電極正期間；TP—電極正極性開(kāi)關(guān)元件；TP1 2 —第一 第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件；TPR—電極正期間設(shè)定電路；Tpr—電極正期間 設(shè)定信號(hào)；TR1 5 —第一 第五開(kāi)關(guān)元件；WL—電抗器。
具體實(shí)施形式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 (實(shí)施方式l)
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式一相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。該圖 中，對(duì)于與上述圖10相同的方框賦予相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。以下， 對(duì)與圖IO不同的用虛線表示的方框進(jìn)行說(shuō)明。
將由第一開(kāi)關(guān)元件TR1和第一電阻器R1構(gòu)成串聯(lián)電路，與第二電極 負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN2并聯(lián)連接。并將第二開(kāi)關(guān)元件TR2和第二電阻器R2 構(gòu)成的串聯(lián)電路，與第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1并聯(lián)連接。第一期間控制電路SNP1，以電極負(fù)期間設(shè)定信號(hào)Tnr、電極正期間設(shè) 定信號(hào)Tpr和比較信號(hào)Cp為輸入，如后述圖2所示，輸出電極負(fù)期間信 號(hào)Stn、電極正期間信號(hào)Stp、電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd、電極正 極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd、第一開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Sld、和第二開(kāi)關(guān)元 件控制信號(hào)S2d。第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路ND1，以上述電極負(fù) 極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd和上述第一開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Sld為輸入，輸 出用于驅(qū)動(dòng)第一電極負(fù)極性幵關(guān)元件TN1的第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)Ndl。第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路ND2，以上述電極負(fù)極性 開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd為輸入，輸出用于驅(qū)動(dòng)第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件 TN2的第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Nd2。第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件 驅(qū)動(dòng)電路PD1，以上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd為輸入，輸出用 于驅(qū)動(dòng)第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1的第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信 號(hào)Pdl。第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路PD2，以上述的電極正極性開(kāi) 關(guān)元件控制信號(hào)Spd和上述第二開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)S2d為輸入，輸出用于 驅(qū)動(dòng)第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP2的第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) Pd2。第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路T1D，輸出第一幵關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Tld，驅(qū) 動(dòng)第一開(kāi)關(guān)元件TR1。第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路T2D，輸出第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)T2d，驅(qū)動(dòng)第二開(kāi)關(guān)元件TR2。
圖2是圖1所述的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示 焊接電流Iw，該圖(B)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir，該圖(C)表示電極負(fù)期 間信號(hào)Stn，該圖(D)表示電極正期間信號(hào)Stp，該圖(E)表示比較信 號(hào)Cp，該圖(Fl)表示第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Nd2,該圖(Gl) 表示第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl，該圖(F2)表示第一電極負(fù) 極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ndl，該圖(G2)表示第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)Pd2，該圖(H)表示第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Tld，該圖(I)表示 第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T2d。該圖與上述的圖11相對(duì)應(yīng)，因?yàn)榈谝缓偷诙?電流下降期間Tdl、 Td2以外的期間的動(dòng)作相同，所以省略這些期間的說(shuō) 明。但是，電極負(fù)期間Tn和電極正期間Tp中，如該圖(H)和該圖(I) 所示，因?yàn)槲摧敵龅谝婚_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Tld和第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) T2d，所以第一和第二開(kāi)關(guān)元件TR1、 TR2均處于斷開(kāi)狀態(tài)。另外，圖1所示的電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd為高電平時(shí)輸出第二電極負(fù)極性 開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Nd2，電極正極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd為高電平時(shí)， 輸出第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl。以下，參照該圖對(duì)電流下降 期間的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
(1) 第二電流下降期間Td2
在時(shí)刻tl，電極正期間Tp結(jié)束時(shí)，如該圖(D)所示，電極正期間信 號(hào)Stp為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為 0，因此焊接電流Iw下降。另外，在該期間中，如該圖(Fl)和(F2)所 示，因?yàn)槲摧敵龅谝缓偷诙碾姌O負(fù)極性幵關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ndl、 Nd2， 所以第一和第二的電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2處于斷開(kāi)狀態(tài)。另外， 如該圖(H)所示，因?yàn)槲摧敵龅谝婚_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Tld，所以第一開(kāi) 關(guān)元件TR1處于斷開(kāi)狀態(tài)。
另一方面，如該圖(Gl)所示，因?yàn)槲摧敵龅谝浑姌O正極性開(kāi)關(guān)元件 驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl，所以第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP1處于斷開(kāi)狀態(tài)，如該圖 (G2)所示，因?yàn)檩敵龅诙姌O正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pd2，所以第二 電極正極性開(kāi)關(guān)TP2處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(I)所示，因?yàn)檩敵?了第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T2d (高電平)，所以第二開(kāi)關(guān)元件TR2處于導(dǎo) 通狀態(tài)。因此，如該圖(A)所示，在時(shí)刻tl通過(guò)的電極正極性電流經(jīng)由 第二開(kāi)關(guān)元件TR2通過(guò)第二電阻器R2和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP2而 下降。該第二電流下降期間Td2中，使蓄積在電抗器WL和焊接用電纜的 電感中的能量放電而下降。第二電阻器R2的值越大，該下降速度越快。 因此，如果將電阻值設(shè)為0.5 5Q左右，則下降速度與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)為數(shù) 百ps以下。
(2) 第一電流下降期間Tdl
在時(shí)刻t3，電極負(fù)期間Tn結(jié)束時(shí)，如該圖(C)所示，電極負(fù)期間信 號(hào)Stn為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為 0，因此如該圖(A)所示，焊接電流Iw下降。在該期間中，如該圖(Fl) 所示，因?yàn)槲摧敵龅诙姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Nd2，所以第二電極 負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN2處于斷開(kāi)狀態(tài)，如該圖(F2)所示，因?yàn)槲摧敵龅?一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ndl，所以第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN1處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(H)所示，因?yàn)檩敵龅谝婚_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信
號(hào)Tld ，所以第一開(kāi)關(guān)元件TR1處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，在時(shí)刻t3通過(guò)的 電極負(fù)極性電流經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)元件TR1通過(guò)第一電阻器R1和第一電極負(fù) 極性開(kāi)關(guān)元件TN1而下降。因此，如上所述，下降速度與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)為 數(shù)百ps以下。
另一方面，如該圖(Gl)和(G2)所示，因?yàn)槲摧敵龅谝缓偷诙姌O 正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl、 Pd2，所以第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元 件TP1、 TP2處于斷開(kāi)狀態(tài)。另外，如該圖(I)所示，因?yàn)槲摧敵龅诙_(kāi) 關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T2d，所以第二開(kāi)關(guān)元件TR2處于斷開(kāi)狀態(tài)。
在上述中，與第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN2并聯(lián)連接有第一開(kāi)關(guān)元件 TR1和第一電阻器R1構(gòu)成的串聯(lián)電路，但也可以與第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān) 元件TN1并聯(lián)連接。同樣，也可以將第二開(kāi)關(guān)元件TR2和第二電阻器R2 的串聯(lián)電路，與第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP2并聯(lián)連接。
根據(jù)上述的實(shí)施方式一，在電流下降期間中，通過(guò)將電阻器插入到通 電路中可以提高焊接電流Iw的下降速度。因此，與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)可以縮 短電流下降期間，因此頻率和EN比率不受負(fù)載狀態(tài)的影響而變化，始終 得到良好的焊接品質(zhì)。 (實(shí)施方式二)
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式二相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。在該 圖中，對(duì)與上述的圖IO或圖l相同的方框賦予相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。 以下，對(duì)不同的用虛線表示的方框進(jìn)行說(shuō)明。
在由二次整流器組D2a d生成的直流電壓和極性切換電路(由TN1 2以及TP1 2形成的橋路)之間插入由第三開(kāi)關(guān)元件TR3和第三電阻器 R3構(gòu)成的并聯(lián)電路。第二期間控制電路SNP2以電極負(fù)期間設(shè)定信號(hào)Tnr 和電極正期間設(shè)定信號(hào)Tpr以及比較信號(hào)Cp為輸入，如圖4所述，輸出 電極負(fù)期間信號(hào)Stn、電極正期間信號(hào)Stp、電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào) Snd、電極正極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Spd以及第三開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)S3d。 第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路T3D，輸出第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T3d來(lái)驅(qū)動(dòng)第三 開(kāi)關(guān)元件TR3。
圖4是圖3中所述的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示焊接電流Iw，該圖(B)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir，該圖(C)表示電極負(fù) 期間信號(hào)Stn，該圖(D)表示電極正期間信號(hào)Stp，該圖(E)表示比較 信號(hào)Cp，該圖(F)表示電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，該圖(G) 表示電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，該圖(H)表示第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)T3d。該圖與上述圖11相對(duì)應(yīng)，第一和第二電流下降期間Tdl、 Td2 以外的期間的動(dòng)作相同，因此省略該期間的說(shuō)明。但是電極負(fù)期間Tn和 電極正期間Tp中，如該圖(H)所示，因?yàn)檩敵隽说谌_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) T3d，所以第三開(kāi)關(guān)元件Tr3處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，第三電阻器R3處于短 路狀態(tài)，成為通常的布線狀態(tài)。以下，參照該圖針對(duì)兩個(gè)電流下降期間進(jìn) 行說(shuō)明。
(1) 第二電流下降期間Td2
在時(shí)刻tl中，電極正期間Tp結(jié)束時(shí)，如該圖(D)所示，電極正期 間信號(hào)Stp為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，因?yàn)殡娏髟O(shè)定 信號(hào)lr為0，所以焊接電流Iw下降。另夕卜，該期間中，如該圖(F)所示， 因?yàn)槲摧敵鲭姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End,所以第一和第二電極負(fù)極 性開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)。另一方面，如該圖(G)所示，由于輸出了電 極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End,因此第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件處 于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(H)所示，因?yàn)橥Ｖ沟谌_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) T3d的輸出(為低電平)，所以第三開(kāi)關(guān)元件TR3處于斷開(kāi)狀態(tài)。因此， 如該圖(A)所示，在時(shí)刻tl通過(guò)的電極正極性電流迂回第三開(kāi)關(guān)元件 TR3通過(guò)第三電阻器R3而下降。該第二電流下降期間Td2中，使蓄積在 電抗器WL和焊接用電纜的電感中的能量放電而下降。第三電阻器R3的 值越大該下降速度越快。電阻器R3的值設(shè)定為與上述的圖1的電阻器R1 相同的值。其結(jié)果，下降速度與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)為數(shù)百網(wǎng)以下。
(2) 第一電流下降期間Tdl
在時(shí)刻t3，電極負(fù)期間Tn結(jié)束時(shí)，如該圖(C)所示，電極負(fù)期間信 號(hào)Stn為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為 0，因此如圖(A)所示，焊接電流Iw下降。該期間中，如該圖(F)所示， 因?yàn)檩敵隽穗姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，所以第一和第二電極負(fù)極 性開(kāi)關(guān)元件TN1、 TN2處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(G)所示，因?yàn)槲摧敵鲭姌O正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，所以第一以及第二電極正極性開(kāi)
關(guān)元件TP1、 TP2處于斷開(kāi)狀態(tài)。另一方面，如該圖(H)所示，因?yàn)榈?三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T3d的輸出停止，所以第三開(kāi)關(guān)元件TR3處于斷開(kāi) 狀態(tài)。為此，在時(shí)刻t3通電的電極負(fù)極性電流迂回第三開(kāi)關(guān)元件TR3通 過(guò)第三電阻器R3而下降。因此，如上所述，下降速度與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)為
數(shù)百以下。
根據(jù)上述的實(shí)施方式2，在電流下降期間中通過(guò)將電阻器插入到通電 路中，可以提高焊接電流Iw的下降速度。因此，可以與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)縮 短電流下降期間，因此頻率和EN比率不受負(fù)載狀態(tài)影響而變化，可以始 終得到良好的焊接品質(zhì)。 (實(shí)施方式3)
圖5是與本發(fā)明的實(shí)施方式3相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。該 圖是由二次整流器組D2a d生成正和負(fù)兩種直流電壓類型的電源主電路 的情況。因此，極性切換電路，由一個(gè)電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN和一個(gè)電 極正極性開(kāi)關(guān)元件TP形成。在該圖中，對(duì)于與上述圖10或圖l相同的方 框賦予相同的符號(hào)省略其說(shuō)明。以下，針對(duì)不同的方框進(jìn)行說(shuō)明。
將由第一開(kāi)關(guān)元件TR1和第一電阻器R1組成的串聯(lián)電路與圖1同樣 地與電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN并聯(lián)連接。另外，將由第二開(kāi)關(guān)元件TR2和 第二電阻器R2組成的串聯(lián)電路與圖1同樣地與電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP 并聯(lián)連接。另外，電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN與圖1同樣地，由自第二電極 負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路ND2輸出的第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào) Nd2驅(qū)動(dòng)。電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP與圖1同樣，由自第一電極正極性開(kāi) 關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路PD1輸出的第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl驅(qū)動(dòng)。 其他的方框與圖1相同。
圖6是圖5所述的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表示 焊接電流Iw，該圖(B)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir，該圖(C)表示電極負(fù)期 間信號(hào)Stn，該圖(D)表示電極正期間信號(hào)Stp，該圖(E)表示比較信 號(hào)Cp，該圖(Fl)表示第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Nd2，該圖(G1) 表示第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Pdl，該圖(H)表示第一開(kāi)關(guān)元 件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Tld，該圖(I)表示第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T2d。該圖為在上述圖2中刪除圖2 (F2)和(G2)后的部分，因?yàn)閯?dòng)作與圖2相同，所以 省略其說(shuō)明。本實(shí)施方式的下降也與實(shí)施方式l相同。 (實(shí)施方式4)
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4相關(guān)的交流電弧焊接電源的方框圖。在該 圖中，對(duì)與上述的圖IO、圖1或圖5相同的方框賦予相同的符號(hào)省略其說(shuō) 明。以下，針對(duì)不同的用虛線表示的方框進(jìn)行說(shuō)明。
將由第四開(kāi)關(guān)元件TR4和第四電阻器R4組成的并聯(lián)電路與電極負(fù)極 性開(kāi)關(guān)元件TN串聯(lián)連接。進(jìn)而，將由第五開(kāi)關(guān)元件TR5和第五電阻器 R5組成的并聯(lián)電路與電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP串聯(lián)連接。第三期間控制電 路SNP3以電極負(fù)期間設(shè)定信號(hào)Tnr、電極正期間設(shè)定信號(hào)Tpr和比較信 號(hào)Cp為輸入，如圖8所示，輸出電極負(fù)期間信號(hào)Stn、電極正期間信號(hào) Stp、電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)Snd、電極正極性開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào) Spd、第四開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)S4d和第五開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)S5d。
圖8是圖7中所述的焊接電源中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。該圖(A)表 示焊接電流Iw，該圖(B)表示電流設(shè)定信號(hào)Ir，該圖(C)表示電極負(fù) 期間信號(hào)Stn，該圖(D)表示電極正期間信號(hào)Stp，該圖(E)表示比較 信號(hào)Cp，該圖(F)表示電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，該圖(G) 表示電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，該圖(H)表示第四開(kāi)關(guān)元件驅(qū) 動(dòng)信號(hào)T4d，該圖(I)表示第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T5d。該圖與上述的圖 4相對(duì)應(yīng)，因?yàn)榈谝缓偷诙娏飨陆灯陂gTdl、 Td2以外的期間的動(dòng)作相 同，所以省略這些期間的說(shuō)明。但是，電極負(fù)期間Tn和電極正期間Tp中， 如該圖(H)所示，因?yàn)檩敵隽说谒拈_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T4d，所以第四開(kāi) 關(guān)元件Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)。同樣地如圖(I)所示，因?yàn)檩敵隽说谖彘_(kāi)關(guān)元 件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T5d，所以第五開(kāi)關(guān)元件TR5處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，第四和第 五電阻器R4、 R5均處于短路狀態(tài)，與通常的布線相同。以下，參照附圖 針對(duì)兩個(gè)電流下降期間進(jìn)行說(shuō)明。 (1)第二電流下降期間Td2
在時(shí)刻tl，電極正期間Tp結(jié)束時(shí)，如該圖(D)所示，電極正期間信 號(hào)Stp為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，電流設(shè)定信號(hào)Ir為 0，因此焊接電流Iw下降。另外，在該期間中，如該圖(F)所示，因?yàn)槲摧敵鲭姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End,所以電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件TN 處于斷開(kāi)狀態(tài)。另外，如該圖(H)所示，因?yàn)檩敵隽说谒拈_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng) 信號(hào)T4d，所以第四開(kāi)關(guān)元件TR4處于導(dǎo)通狀態(tài)，第四電阻器R4處于短 路狀態(tài)。
另一方面，如該圖(G)所示，因?yàn)檩敵隽穗姌O正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng) 信號(hào)Epd，所以電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(I) 所示，因?yàn)橥Ｖ沟谖彘_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T5d的輸出(低電平)，所以第五 開(kāi)關(guān)元件TR5處于斷開(kāi)狀態(tài)。因此，如該圖(A)所示，在時(shí)刻tl通過(guò)的 電極正極性電流迂回第五開(kāi)關(guān)元件TR5通過(guò)第五電阻器R5而下降。該第 二電流下降期間Td2中，使蓄積在電抗器WL和焊接用電纜的電感中的能 量放電而下降。第五電阻器R5的值越大該下降速度越快。電阻器R5的值， 設(shè)定為與上述圖1的電阻器R1同樣的值。其結(jié)果，下降速度與負(fù)載狀態(tài) 無(wú)關(guān)為數(shù)百(as以下。
(2)第一電流下降期間Tdl
在時(shí)刻t3，電極負(fù)期間Tn結(jié)束時(shí)，如該圖(C)所示，電極負(fù)期間信 號(hào)Stn為低電平。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B)所示，因?yàn)殡娏髟O(shè)定信號(hào) Ir為0，如該圖(A)所示，焊接電流Iw下降。該期間中，如該圖(F) 所示，因?yàn)檩敵隽穗姌O負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)End，所以電極負(fù)極性開(kāi) 關(guān)元件TN處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，如該圖(G)所示，因?yàn)槲摧敵鲭姌O正 極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)Epd，所以電極正極性開(kāi)關(guān)元件TP處于斷開(kāi)狀態(tài)。 另一方面，如該圖(H)所示，因?yàn)橥Ｖ沽说谒拈_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T4d的 輸出，所以第四幵關(guān)元件TR4處于斷開(kāi)狀態(tài)。因此，在時(shí)刻t3通過(guò)的電 極負(fù)極性電流迂回第四開(kāi)關(guān)元件TR4通過(guò)電阻器R4而下降。因此，如上 所述，下降速度與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)，為數(shù)百ps以下。另外，如該圖(I)所 示，因?yàn)檩敵隽说谖彘_(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)T5d，所以第五開(kāi)關(guān)元件TR5處于 導(dǎo)通狀態(tài)，第五電阻器R5被短路。
根據(jù)上述的實(shí)施方式4，在電流下降期間中通過(guò)將電阻器插入通電路 中，可以提高焊接電流Iw的下降速度。因此可以與負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)縮短電 流下降期間，頻率和EN比率不受負(fù)載狀態(tài)影響地變化，可以始終得到良 好的焊接品質(zhì)。在上述的實(shí)施方式1 4中，例示了交流電弧焊接電源為非熔化電極 電弧焊接電源的情況。但是，本發(fā)明如圖9所示，也可以適用于熔化電極 電弧焊接。圖9是交流熔化電極脈沖電弧焊接中的焊接電流Iw的波形圖。
在該圖中，按照慣例OA以上表示電極正極性EP，以下表示電極負(fù)極性 EN。以下參照該圖進(jìn)行說(shuō)明。
電極負(fù)極性電流In，在通電期間結(jié)束極性切換之前下降到切換電流值 Ic。電流下降到切換電流值Ic時(shí)，焊接電源的輸出自電極負(fù)極性EN切換 到電極正極性EP。然后，通過(guò)峰值電流Ip，接著通過(guò)基值電流Ib。該基 值電流Ib的通電期間(為根據(jù)電弧長(zhǎng)度控制而規(guī)定的期間)結(jié)束時(shí)，下降 到切換電流值Ic。電流下降到切換電流值Ic時(shí)，焊接電源的輸出從電極正 極性EP切換到電極負(fù)極性EN。這樣，焊接電流Iw下降的期間相當(dāng)于實(shí) 施方式1 4的第一和第二電流下降期間Tdl、 Td2，可以適用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種交流電弧焊接電源，其特征在于，具備電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的直流電壓；極性切換電路，其為了將上述電源主電路的直流電壓切換為電極負(fù)極性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載，由第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件以及第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成橋路；串聯(lián)連接與上述第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第一電阻器的電路；串聯(lián)連接與上述第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件和第二電阻器的電路；電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間；電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi)始使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和第一電流下降期間中，使上述第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間中，使上述第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第一開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊接電流的下降速度；第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間中，使上述第一電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二電流下降期間中，使上述第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)；以及第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上述第二開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，由此加速焊接電流的下降速度。
2、 一種交流電弧焊接電源，其特征在于，具備電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的直流 電壓；極性切換電路，其為了將上述電源主電路的直流電壓切換為電極負(fù)極 性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載，由第一和第二電極正極性幵關(guān)元件以及第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成橋路；并聯(lián)連接插入到上述電源主電路和上述極性切換電路之間的第一開(kāi) 關(guān)元件和第一電阻器的電路；電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間；電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器，來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù) 期間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi) 始使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流 下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和上述第一電流 下降期間中，使上述第一和第二電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊 接電源的輸出設(shè)置為電極負(fù)極性；第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第一和第二電流下降期間中，使 第一開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊 接電流的下降速度；和電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二電流 下降期間中，使上述第一和第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，而將 焊接電源的輸出設(shè)為電極正極性。
3、 一種交流電弧焊接電源，其特征在于，具備電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的正和負(fù)的直流電壓；極性切換電路，其由用于將上述電源主電路的正和負(fù)的直流電壓切換 為電極負(fù)極性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載的電極正極性開(kāi)關(guān)元件和電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成；串聯(lián)連接與上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第 一電阻器的電路；串聯(lián)連接與上述電極正極性開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件和第 二電阻器的電路；電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間； 電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期 間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi)始 使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流 下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)極性期間中，通過(guò)使 上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源的輸出設(shè)為電極負(fù)極 性；第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第一 開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速焊 接電流的下降速度；電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間中，通過(guò)使上述 電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源的輸出設(shè)為電極正極性； 以及第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上述 第二開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，從而加 速焊接電流的下降速度。
4、 一種交流電弧焊接電源，其特征在于，具備電源主電路，其以商用電源為輸入，通過(guò)逆變器控制輸出期望的正和 負(fù)的直流電壓；極性切換電路，其由用于將上述電源主電路的正和負(fù)的直流電壓切換 為電極負(fù)極性和電極正極性而供給到電弧負(fù)載的電極正極性開(kāi)關(guān)元件和 電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成；并聯(lián)連接與上述電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)元件和第一電阻器的電路；并聯(lián)連接與上述電極正極性開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)元件和第 二電阻器的電路；電極負(fù)期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極負(fù)期間； 電極正期間設(shè)定電路，其設(shè)定電極正期間；電流控制電路，其控制上述電源主電路的逆變器來(lái)進(jìn)行上述電極負(fù)期 間和上述電極正期間的焊接電流的控制，并且從兩個(gè)期間的結(jié)束時(shí)刻開(kāi)始 使焊接電流下降到切換電流值來(lái)設(shè)定第一和第二電流下降期間；期間控制電路，其重復(fù)地依次轉(zhuǎn)移到上述電極負(fù)期間、上述第一電流 下降期間、上述電極正期間和上述第二電流下降期間；電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極負(fù)期間和上述第一電流 下降期間中，通過(guò)使上述電極負(fù)極性幵關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源 的輸出設(shè)為電極負(fù)極性；第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第一電流下降期間中，通過(guò)使第 一開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將上述第一電阻器插入到通電路中，從而加速 焊接電流的下降速度；電極正極性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其在上述電極正期間和上述第二電流 下降期間中，通過(guò)使上述電極正極性開(kāi)關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，將焊接電源 的輸出設(shè)為電極正極性；以及第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其僅在上述第二電流下降期間中，通過(guò)使上 述第二開(kāi)關(guān)元件處于斷開(kāi)狀態(tài)而將上述第二電阻器插入到通電路中，從而 加速焊接電流的下降速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種交流電弧焊接電源，其在非熔化/熔化電極電弧焊接中，極性切換時(shí)將電流下降到規(guī)定值。由于該電流下降速度不受負(fù)載狀態(tài)的影響而高速化，因此能維持穩(wěn)定的焊接。在從電極正極性切換到電極負(fù)極性時(shí)，僅使形成橋路的第二電極正極性開(kāi)關(guān)元件(TP2)處于導(dǎo)通狀態(tài)，且使第二開(kāi)關(guān)元件(TR2)處于導(dǎo)通狀態(tài)，將第二電阻器(R2)插入到通電路中來(lái)提高電流下降速度。同樣，在從電極負(fù)極性切換到電極正極性時(shí)，僅使形成橋路的第一電極負(fù)極性開(kāi)關(guān)元件(TN1)處于導(dǎo)通狀態(tài)，且使第一開(kāi)關(guān)元件(TR1)處于導(dǎo)通狀態(tài)，將第一電阻器(R1)插入到通電路中來(lái)提高電流下降速度。
文檔編號(hào)B23K9/10GK101301698SQ20081009182
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者西坂太志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大亨