焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用逆變器控制來進(jìn)行電弧焊接的焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，對于使用逆變器控制的焊接裝置而言，伴隨數(shù)字控制的應(yīng)用、逆變器頻率的高速化，具有各種各樣的波形的焊接輸出已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)。
[0003]使用逆變器控制來進(jìn)行電弧焊接的焊接裝置具有全橋結(jié)構(gòu)或半橋結(jié)構(gòu)的逆變器電路。而且，作為構(gòu)成電橋的開關(guān)元件，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣棚■雙極型晶體管)、M0SFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等功率半導(dǎo)體。功率半導(dǎo)體通常通過數(shù)kHz到400kHz程度的逆變器頻率來驅(qū)動(dòng)，通過對與逆變器電路連接的變壓器的初級電流導(dǎo)通寬度進(jìn)行控制來獲得焊接輸出。
[0004]作為逆變器控制的方式，已知PffM(Pulse Width Modulat1n，脈寬調(diào)制)方式等(例如參照專利文獻(xiàn)I) O
[0005]使用圖7來說明現(xiàn)有的基于逆變器控制的焊接裝置。在圖7中，焊接裝置101具有一次整流部118、平滑電容器119、開關(guān)部102、變壓器120、二次整流部121、電流檢測部103、設(shè)定部108、控制部105、驅(qū)動(dòng)部107和三角波產(chǎn)生部127。開關(guān)部102具有第I開關(guān)元件TRl、第2開關(guān)元件TR2、第3開關(guān)元件TR3和第4開關(guān)元件TR4。控制部105具有輸出比較部109和計(jì)算部110。
[0006]焊接裝置101與配電盤等外部設(shè)備126連接而被供給電力。此外，在焊接裝置101上連接母材122和焊炬123，輸出了焊接輸出。焊炬123具有電極124。向電極124和母材122提供焊接裝置101的焊接輸出，使電極124與母材122之間產(chǎn)生電弧125，進(jìn)行母材122的焊接。另外，所謂焊接輸出是指從焊接裝置輸出的焊接電流以及焊接電壓的總稱。
[0007]以消耗電極式的電弧焊接裝置為例對如上構(gòu)成的焊接裝置101的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0008]在圖7中，從外部設(shè)備126向焊接裝置101供電的交流電壓在一次整流部118進(jìn)行整流，并通過平滑電容器119而變換為直流電壓。從平滑電容器119輸出的直流電壓通過開關(guān)部102的逆變器驅(qū)動(dòng)，從而變換為適于焊接的高頻交流電壓。由開關(guān)部102變換后得到的高頻交流電壓被供給到變壓器120進(jìn)行變壓。另外，開關(guān)部102由作為IGBT的第I開關(guān)元件TRl至第4開關(guān)元件TR4構(gòu)成。第I開關(guān)元件TRl至第4開關(guān)元件TR4基于來自驅(qū)動(dòng)部107的指令以PWM方式來控制開關(guān)的接通/斷開(0N/0FF)，開關(guān)部102進(jìn)行逆變器動(dòng)作。變壓器120所輸出的高頻交流電壓在由二極管等構(gòu)成的二次整流部121進(jìn)行整流。
[0009]焊接裝置101的輸出的一方經(jīng)由在焊炬123的內(nèi)部設(shè)置的供電芯片(未圖示)而被供給到作為消耗電極絲的電極124。消耗電極絲通過進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(未圖示)而被進(jìn)給到焊炬123。焊接裝置101的輸出的另一方被供給到母材122。然后，向電極124的前端與母材122之間施加電壓而產(chǎn)生電弧125，進(jìn)行母材122的焊接。
[0010]由CT (Current Transformer)等構(gòu)成的電流檢測部103檢測焊接電流并進(jìn)行輸出。設(shè)定部108輸出與設(shè)定輸出相應(yīng)的適當(dāng)?shù)脑O(shè)定電流等。向控制部105輸入從設(shè)定部108輸出的設(shè)定電流以及從電流檢測部103輸出的焊接電流?？刂撇?05的輸出比較部109計(jì)算設(shè)定電流與焊接電流的電流差并輸出，控制部105的計(jì)算部110基于電流差來計(jì)算開關(guān)部102的輸出接通區(qū)間，并進(jìn)行輸出。這樣，控制部105通過對焊接電流進(jìn)行反饋控制，從而將適當(dāng)?shù)妮敵鼋油▍^(qū)間輸出到驅(qū)動(dòng)部107。
[0011]驅(qū)動(dòng)部107基于由三角波產(chǎn)生部127所產(chǎn)生的基準(zhǔn)三角波決定的周期、和控制部105的計(jì)算部110所輸出的輸出接通區(qū)間，對開關(guān)部102進(jìn)行脈沖控制。驅(qū)動(dòng)部107控制開關(guān)部102的脈沖每隔I脈沖被分離為2系統(tǒng)。具體來說，從驅(qū)動(dòng)部107向開關(guān)部102輸出第I驅(qū)動(dòng)信號以及第2驅(qū)動(dòng)信號這2系統(tǒng)的脈沖。三角波產(chǎn)生部127生成基準(zhǔn)三角波，基準(zhǔn)三角波是決定逆變器頻率的波形。驅(qū)動(dòng)部107按作為逆變器頻率的倒數(shù)的周期，交替地輸出脈沖寬度被控制的2系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)信號。第I驅(qū)動(dòng)信號使第I開關(guān)元件TRl與第4開關(guān)元件TR4同步地控制接通/斷開。第2驅(qū)動(dòng)信號使第2開關(guān)元件TR2與第3開關(guān)元件TR3同步地控制接通/斷開。
[0012]對于上述現(xiàn)有的逆變器控制而言，若逆變器頻率較低，則焊接電壓的脈動(dòng)率增大，會(huì)發(fā)生電弧中斷等而導(dǎo)致焊接性能下降。另外，為了降低焊接電壓的脈動(dòng)率，存在使配置于焊接裝置101的輸出側(cè)的DCL(直流電抗器，未圖示)的電感(L值)增大的方法。但是，若使DCL的L值增大，則不能實(shí)現(xiàn)伴隨陡峭的變動(dòng)的各種焊接輸出波形。
[0013]因此，希望使逆變器頻率增高，使焊接電壓的脈動(dòng)率降低，并使DCL的L值減小。但是，若使逆變器頻率增高，則開關(guān)元件的開關(guān)損耗增大而會(huì)引起開關(guān)部102高溫，因此需要進(jìn)行熱對策。
[0014]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)1:JP特開昭61-295877號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]在上述那樣的現(xiàn)有的焊接裝置101中，逆變器頻率由從三角波產(chǎn)生部127輸出的基準(zhǔn)三角波來固定。此外，若輸出接通區(qū)間變大，則開關(guān)部102中產(chǎn)生的焦耳熱會(huì)變大。需要考慮焦耳熱的最大值來抑制開關(guān)損耗所引起的發(fā)熱，固定的逆變器頻率被限制在了一定的高度。
[0018]本發(fā)明提供一種能夠配合輸出接通區(qū)間來變更逆變器頻率的高性能的焊接裝置。
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明的焊接裝置具有開關(guān)部、設(shè)定部、輸出檢測部、控制部、頻率控制部和驅(qū)動(dòng)部。開關(guān)部由開關(guān)元件構(gòu)成。設(shè)定部對設(shè)定輸出進(jìn)行設(shè)定。輸出檢測部檢測焊接輸出?？刂撇炕谠O(shè)定輸出以及焊接輸出來計(jì)算開關(guān)部的輸出接通區(qū)間。頻率控制部基于輸出接通區(qū)間來決定逆變器頻率。驅(qū)動(dòng)部基于逆變器頻率和輸出接通區(qū)間來對構(gòu)成開關(guān)部的開關(guān)元件的接通/斷開動(dòng)作進(jìn)行控制。若輸出接通區(qū)間為第I比例，則逆變器頻率為第I頻率，若輸出接通區(qū)間為小于第I比例的第2比例，則逆變器頻率為高于第I頻率的第2頻率。
[0020]如上所述，本發(fā)明的焊接裝置能夠配合輸出接通區(qū)間來變更逆變器頻率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)尚品質(zhì)的焊接。
【附圖說明】
[0021]圖1是表示實(shí)施方式I中的焊接裝置的概略構(gòu)成的圖。
[0022]圖2是表示實(shí)施方式I中的逆變器頻率相對于輸出接通區(qū)間而階段性地變化的曲線圖。
[0023]圖3是表示實(shí)施方式I中的輸出接通區(qū)間與開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)定時(shí)的時(shí)間變化的圖。
[0024]圖4是表示實(shí)施方式I中的逆變器頻率相對于輸出接通區(qū)間而連續(xù)性地變化的曲線圖。
[0025]圖5是表示實(shí)施方式2中的焊接裝置的概略構(gòu)成的圖。
[0026]圖6是表示實(shí)施方式2中的短路電弧焊接的焊接輸出的波形和信號的定時(shí)的圖。
[0027]圖7是表示現(xiàn)有的焊接裝置的概略構(gòu)成的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028](實(shí)施方式I)
[0029]使用圖1至圖4對本實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0030]圖1是表示本實(shí)施方式的焊接裝置I的概略構(gòu)成的圖。圖2是表示在本實(shí)施方式中逆變器頻率相對于輸出接通區(qū)間而階段性地變化的曲線圖。圖3是表示本實(shí)施方式中的輸出接通區(qū)間與開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)定時(shí)的時(shí)間變化的圖。圖4是表示在本實(shí)施方式中逆變器頻率相對于輸出接通區(qū)間而連續(xù)性地變化的曲線圖。
[0031]如圖1所示，焊接裝置I具有一次整流部18、平滑電容器19、開關(guān)部2、變壓器20、二次整流部21、電流檢測部3、設(shè)定部8、控制部5、頻率控制部6和驅(qū)動(dòng)部7。開關(guān)部2具有第I開關(guān)元件TRl、第2開關(guān)元件TR2、第3開關(guān)元件TR3和第4開關(guān)元件TR4?？刂撇?具有輸出比較部9和計(jì)算部10。
[0032]在焊接裝置I上作為輸入而連接有供給商用電力(交流200V)的配電盤等外部設(shè)備26。此外，在焊接裝置I上作為輸出而連接有母材22以及焊炬23。焊炬23具有電極24。向電極24與母材22之間供給焊接裝置I的焊接輸出，在電極24與母材22之間產(chǎn)生電弧25，進(jìn)行母材22的焊接。另外，所謂焊接輸出是指從焊接裝置輸出的焊接電流以及焊接電壓的總稱。
[0033]以反復(fù)進(jìn)行短路和電弧的消耗電極式的電弧焊接裝置為例來說明如上構(gòu)成的焊接裝置I的動(dòng)作。
[0034]在圖1