專利名稱：電弧焊機與等離子切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊機與等離子切割機，其中電弧是在電極與基金屬之間以非接觸方式產(chǎn)生并因此在應(yīng)用延長電纜時減少了電磁波干擾，大大地改進了起弧特性。
通常在非自耗電極弧焊機和等離子切割機中，起弧時為實現(xiàn)無接觸式起弧，要在電極與基金屬之間施加高頻電壓。以下參考圖4對此類焊機和等離子切割機的構(gòu)造進行說明。圖中當(dāng)按下起動開關(guān)6時，接觸器7由于電弧產(chǎn)生探測器5未在操作狀態(tài)而被閉合，于是高頻產(chǎn)生器9起動而向耦合器8供電。結(jié)果是耦合器8將高頻電能在電極4與基金屬3之間疊加到來自第一電源1所供給的電能上。于是開始無接觸式放電并由來自第一電源的電能起弧。接觸器7由來自電弧產(chǎn)生探測器5的信號斷開從而停止高頻產(chǎn)生器9的操作。另一方面，在如圖5所示的自耗電極弧焊機的情形下，當(dāng)按下起動開關(guān)時第一電源提供電能輸出并且自耗電極(以下稱為焊條)給進器10進行操作，使得焊條接觸基金屬而產(chǎn)生焦?fàn)枱?，由此使焊條端頭熔化而點燃電弧，于是開始了焊接過程。
在通常的非自耗電極弧焊機中，起弧是由高頻電能實現(xiàn)的，于是如

圖11中所示的高頻電壓加在電極與基金屬之間。這時，如圖12所示，輻射的噪聲電場強度達到70微伏分貝(dBμV)。由此引起對鄰近的電視機，收音機或電子設(shè)備的電波干擾，在嚴(yán)重的情況下將使這些設(shè)備癱瘓，或過強的高頻電能使得電極表面變得粗糙而惡化起弧特性。而且由于中心頻率高達1兆赫，當(dāng)次級邊電纜延長時該高頻電能發(fā)生線路損耗而不能到達焊槍端子，結(jié)果是如圖13中所示當(dāng)電纜延長到50米或更長的情形下將不能起弧。至此已出現(xiàn)了上述的諸多問題。另方面就自耗電極弧焊機的情形來說，已經(jīng)作出努力以提高起弧過程中電流上升速度，其結(jié)果是瞬時起弧率已提高到約90%，但是為了提高FA需要將這一比率提高到100%。在傳統(tǒng)技術(shù)中，粘附在焊條端頭上的結(jié)渣(絕緣物)的影響是難以避免的，而圖14的實驗數(shù)據(jù)就顯示了該接觸起弧系統(tǒng)(傳統(tǒng)技術(shù))的局限。
為了解決以上問題，按照本發(fā)明，第一電源在電極與基金屬之間，而具有下降特性的第二直流電源接到由第一電源供電的電路上以便在電極和基金屬之間提供一個高電壓，由此來自該第二直流電源的高電壓在起弧過程中是加在電極與基金屬之間的，并且來自該第二直流電源高電壓在電弧產(chǎn)生之后就停止使用。另一種方式是在起弧過程中，來自第二直流電源的直流高電壓可加到電極與基金屬之間，而且在電弧產(chǎn)生之后電能可以由第一和第二電源供給。
由以上構(gòu)造，通過由第二直流電源供給的在起弧過程中加在電極與基金屬之間的高電壓，引起電極與基金屬之間的空氣間隙介電擊穿而產(chǎn)生電暈放電，并觸發(fā)電弧而實現(xiàn)無接觸式起弧。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個電弧焊機或等離子切割機，其中直流電源用作第一電源。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的電弧焊機的一個實施例，其中一個交流電源和一個起弧時反極性的直流電源用作第一電源。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的自耗電極弧焊機的一個實施例，其中直流電源用作第一電原。
圖4表示傳統(tǒng)的電弧焊機的一個例子，其中交流電源或直流電源用作第一電源。
圖5表示傳統(tǒng)的自耗電極弧焊機的一個例子。
圖6、7及8表示根據(jù)本發(fā)明的直流高壓加電定時圖。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的起弧特性圖。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明的直流高壓加電波形。
圖11表示基于傳統(tǒng)的例子的高頻電壓加電波形。
圖12是對于本發(fā)明的傳統(tǒng)例子輻射噪聲電場強度的比較圖。
圖13是就本發(fā)明和傳統(tǒng)例子在非自耗電極弧焊機中應(yīng)用延長電纜時所得到的起弧特性比較圖。
圖14是就本發(fā)明與傳統(tǒng)例子在自耗電極弧焊機中所得到的起弧特性比較圖。
圖1表示了非自耗電極弧焊機的一個主電路，其中第一電源1是一直流電源。圖2表示當(dāng)?shù)谝浑娫礊橐粋€交流電源時的主電路。圖3當(dāng)圖1中的電極以自耗電極取代時的主電路。圖1中，標(biāo)號1至7表示圖4傳統(tǒng)例子中相同的部件。標(biāo)號11表示適用于供給高電壓而具有下降特性類型的第二直流電源。標(biāo)號12表示阻塞直流高壓的整流元件。第二直流電源的輸出連接到由第一電源供電的線路中，而整流元件12連接到并插入到由第一電源供電的電路之中，該整流元件阻塞了高電壓加到第一電源上而使第二直充電源的高電壓輸出只能夠加在電極4與基金屬3之間。在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)起動開關(guān)按下時則第二直流電源11通過接觸器7起動，而用于起弧的約有4千伏的直流高電壓加到電極4與基金屬3之間。同時用以形成穩(wěn)定電弧的來自第一直流電源1的直流電加到電極4與基金屬3之間。通過這種供電操作，引起電極4與基金屬3之間的間隙因直流高電壓介電擊穿而產(chǎn)生電暈放電，該電暈放電又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀　Ｈ鐖D6中所示，從第二直流電源11供電的操作時間是從起動開關(guān)6操作的時間t1開始到電弧產(chǎn)生探測器5動作為止。圖9表示從起弧開始及其以后過程的操作特性。由第二直流電源供給且具有下降特性的電力在無負(fù)荷時加到電極4與基金屬之間，在電弧轉(zhuǎn)變之后則使用的是由第一電源供給且具有下降特性或半不變(semi-constant)電壓特性的電能。于是在電極4與基金屬3之間能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸式的起弧。在以下條件下對上述構(gòu)造的焊機所進行的實驗結(jié)果表明，如圖10所示直流高壓電壓波形不含諧波，因而噪聲電場強度按照電磁兼容性(EMC)試驗方法與傳統(tǒng)例子比較(如圖12所示)減少了大約30微伏。而且如圖13所示，瞬時起弧率與傳統(tǒng)例子比較也顯著改進。其差別隨電纜長度的增加而越發(fā)顯著。
實驗條件·電極含釷鎢焊條直徑2.4毫米·氬氣每分鐘5公升·電流50安培·電極與基金屬距離3毫米·試驗次數(shù)100·焊槍開關(guān)通/斷周期2秒接通/13秒斷開圖2表示一個交流電源及一個僅在起動時改換極向的直流電源用作第一電源的情形，容易理解，當(dāng)只考慮起始相時與圖1中第一電源為直流電源的情況相同的起弧機制從圖6中可看出仍然起主要作用。標(biāo)號13表示一單向可控整流元件，該元件在收到電弧產(chǎn)生探測器5的信號時則成為導(dǎo)通的，從而在電極4與基金屬3供給電極為負(fù)的電能。在實施例中焊接負(fù)荷由切割負(fù)荷取代時可得到相同的效果。另一方面要對圖3所示的自耗電極弧焊機實施例加以說明。如圖8所示，當(dāng)按動起動開關(guān)6時，并不產(chǎn)生第一直流電源的負(fù)載電壓，同時焊條給進器10被操動而向基金屬給進焊條。來自第二直流電源的約4千伏的直流電壓加到焊條4與基金屬3之間。標(biāo)號12表示一個用于阻塞的整充元件，它可使得直流高電壓只加到焊條與基金屬之間。于是當(dāng)焊條向基金屬給進時在焊條端頭與基金屬之間的距離達到約2毫米左右時就發(fā)生放電并由于第一直流電源的投入操作而轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€穩(wěn)定的電弧。傳統(tǒng)焊機中是通過焊條端頭與基金屬接觸而引起電流導(dǎo)通，而起弧則是通過焦耳熱作用而產(chǎn)生的，與傳統(tǒng)焊機不同，本發(fā)明的無接觸起弧系統(tǒng)可以完全消除粘附在焊條端頭結(jié)渣的影響以及當(dāng)焊條接觸基金屬時所引起的問題，并且起弧試驗結(jié)果證明瞬時起弧率如圖14中所地可改進到100%。
實驗條件
.試驗次數(shù)每種情形100次·焊槍開關(guān)通/斷周期2秒接通/13秒斷開·焊槍與基金屬垂直隨焊槍停止起動反復(fù)進行在上述的諸實施例中第二直流電源的供電是在探測到起弧的同時由接觸器7停止的，如圖7所示在起弧之后電能既可以從第一電源供給又可從第二直流電源供給。實際上通過由第二直流電源Ⅱ供給的直流高電壓就可以實現(xiàn)起弧了。
按照本發(fā)明由上述實施例可清楚知道，由第二直流電源供給的具有下降特性的直流高壓加到電極與基金屬之間而引起電極與基金屬之間的間隙的介電擊穿，并隨電暈放電而觸發(fā)電弧，由此保證了無須電極與基金屬的接觸而實現(xiàn)起弧。這樣可減少無負(fù)荷過程中的輻射噪聲。而且由于起弧是利用直流高壓進行的。于是防止了延長電纜所引起的損耗，于是延長的電纜即使很長也可穩(wěn)定地起弧。如上所述，基于本發(fā)明，可提供在無負(fù)荷時消除了輻射噪聲并可保證即使在電纜延長也可穩(wěn)定起弧的電弧焊機(非自耗電極式及自耗電極式)以及等離子切割機。
權(quán)利要求
1.一種電弧焊機和等離子切割機，每個都包括一個第一電源用于向電極與基金屬之間供電，以及一個具有下降特性的連接于由上述第一電源供電的電路的第二直流電源以便在上述電極與基金屬之間加直流高壓，上述每一機器都包括在起弧過程中用于將來自上述第二直流電源的高壓加到上述電極與基金屬之間的裝置，該裝置并在電弧產(chǎn)生之后停止來自上述第二電源的高壓的施加而引起上述第一電源供電。
2.基于權(quán)利要求1的一種電弧焊機與等離子切割機，其中上述加壓裝置包括用于探測由上述第一電源產(chǎn)生電弧的電弧產(chǎn)生探測器裝置，以及響應(yīng)來自上述電弧產(chǎn)生探測器裝置的信號而停止上述第二直流電源的操作的開關(guān)裝置。
3.一種電弧焊機和等離子切割機，每一機器都包括一個第一電源用于向電極與基金屬之間供電，以及一個具有下降特性的連接于由上述第一電源供電的電路的第二直流電源以便向上述電極與上述基金屬之間施加高壓，上述每一機器包括用于在起弧過程中將來自上述第二直流電源的高壓加到上述電極與上述基金屬之間并且在電弧產(chǎn)生之后供給來自上述第一電源和上述第二直流電源的電能的裝置。
4.基于權(quán)利要求1的電弧焊機的等離子切割機，還包括一個整流元件或是一個單向可控整流元件連接在由上述第一電源供電的上述電路之中，使得在無負(fù)載過程中上述第二直流電源的高壓輸出能以上述第一電源輸出的相同極性加到上述電極與基金屬之間。
5.基于權(quán)利要求3的電弧焊機與等離子切割機，還包括一個整流元件或是一個單向可控整流元件連接在由上述第一電源供電的電路之中，使得上述第二直流電源的高壓輸出在無負(fù)載過程中能以上述第一電源輸出相同的極性施加到上述電極與上述基金屬之間。
6.基于權(quán)利要求1的一種自耗電極弧焊機，還包括一個整流元件或單向可控整流元件連接在由上述第一直流電源供電的上述電路之中，使得來自該第二直流電源的高壓輸出能夠在無負(fù)載的過程中以上述第一直流電源輸出的相同的極性施加于自耗電極與基金屬之間。
7.基于權(quán)利要求3的自耗電極弧焊機還包括一個整充元件或單向可控整流元件連接在由上述第一直流電源供電的上述電路之中，使得來自該第二直流電源的高壓輸出能夠在無負(fù)載的過程中以上述第一直流電源輸出的相同的極性施加于自耗電極與基金屬之間。
全文摘要
在電弧焊機與等離子切割機中通過把第二直流電源的輸出連接到由第一電源供電的電路中，在起弧過程中來自該第二直流電源的直流高壓施加到彼此不接觸的電極與基金屬之間，使得輻射噪聲大為降低并消除了因電纜延長而造成的高頻電能的損失而可獲得穩(wěn)定的起弧。
文檔編號B23K10/00GK1087043SQ9311658
公開日1994年5月25日 申請日期1993年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月25日
發(fā)明者萩原清吾, 木元一夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社