焊接裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用逆變器控制來進行電弧焊接的焊接裝置。
【背景技術】
[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)得以實現(xiàn)。
[0003]使用逆變器控制來進行電弧焊接的焊接裝置具有全橋結構或半橋結構的逆變器電路。而且，作為構成電橋的開關元件，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣棚■雙極型晶體管)、M0SFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導體場效應晶體管)等功率半導體。功率半導體通常通過數(shù)kHz到400kHz程度的逆變器頻率來驅(qū)動，通過對與逆變器電路連接的變壓器的初級電流導通寬度進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、開關部102、變壓器120、二次整流部121、電流檢測部103、設定部108、控制部105、驅(qū)動部107和三角波產(chǎn)生部127。開關部102具有第I開關元件TRl、第2開關元件TR2、第3開關元件TR3和第4開關元件TR4?？刂撇?05具有輸出比較部109和計算部110。
[0006]焊接裝置101與配電盤等外部設備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成的焊接裝置101的動作進行說明。
[0008]在圖7中，從外部設備126向焊接裝置101供電的交流電壓在一次整流部118進行整流，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部102的逆變器驅(qū)動，從而變換為適于焊接的高頻交流電壓。由開關部102變換后得到的高頻交流電壓被供給到變壓器120進行變壓。另外，開關部102由作為IGBT的第I開關元件TRl至第4開關元件TR4構成。第I開關元件TRl至第4開關元件TR4基于來自驅(qū)動部107的指令以PWM方式來控制開關的接通/斷開(0N/0FF)，開關部102進行逆變器動作。變壓器120所輸出的高頻交流電壓在由二極管等構成的二次整流部121進行整流。
[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。消耗電極絲通過進給電動機(未圖示)而被進給到焊炬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，進行母材122的焊接。
[0010]由CT (Current Transformer)等構成的電流檢測部103檢測焊接電流并進行輸出。設定部108輸出與設定輸出相應的適當?shù)脑O定電流等。向控制部105輸入從設定部108輸出的設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計算設定電流與焊接電流的電流差并輸出，控制部105的計算部110基于電流差來計算開關部102的輸出接通區(qū)間，并進行輸出。這樣，控制部105通過對焊接電流進行反饋控制，從而將適當?shù)妮敵鼋油▍^(qū)間輸出到驅(qū)動部107。
[0011]驅(qū)動部107基于由三角波產(chǎn)生部127所產(chǎn)生的基準三角波決定的周期、和控制部105的計算部110所輸出的輸出接通區(qū)間，對開關部102進行脈沖控制。驅(qū)動部107控制開關部102的脈沖每隔I脈沖被分離為2系統(tǒng)。具體來說，從驅(qū)動部107向開關部102輸出第I驅(qū)動信號以及第2驅(qū)動信號這2系統(tǒng)的脈沖。三角波產(chǎn)生部127生成基準三角波，基準三角波是決定逆變器頻率的波形。驅(qū)動部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)動信號。第I驅(qū)動信號使第I開關元件TRl與第4開關元件TR4同步地控制接通/斷開。第2驅(qū)動信號使第2開關元件TR2與第3開關元件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，則焊接電壓的脈動率增大，會發(fā)生電弧中斷等而導致焊接性能下降。另外，為了降低焊接電壓的脈動率，存在使配置于焊接裝置101的輸出側的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，則不能實現(xiàn)伴隨陡峭的變動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，則開關元件的開關損耗增大而會引起開關部102高溫，因此需要進行熱對策。
[0014]在先技術文獻
[0015]專利文獻
[0016]專利文獻1:JP特開昭61-295877號公報

【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輸出的基準三角波來固定。此外，若輸出接通區(qū)間變大，則開關部102中產(chǎn)生的焦耳熱會變大。需要考慮焦耳熱的最大值來抑制開關損耗所引起的發(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部、設定部、輸出檢測部、控制部、頻率控制部和驅(qū)動部。開關部由開關元件構成。設定部對設定輸出進行設定。輸出檢測部檢測焊接輸出?？刂撇炕谠O定輸出以及焊接輸出來計算開關部的輸出接通區(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)動部基于逆變器頻率和輸出接通區(qū)間來對構成開關部的開關元件的接通/斷開動作進行控制。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是表示實施方式I中的焊接裝置的概略構成的圖。
[0022]圖2是表示實施方式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是表示實施方式I中的輸出接通區(qū)間與開關元件的驅(qū)動定時的時間變化的圖。
[0024]圖4是表示實施方式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是表示實施方式2中的焊接裝置的概略構成的圖。
[0026]圖6是表示實施方式2中的短路電弧焊接的焊接輸出的波形和信號的定時的圖。
[0027]圖7是表示現(xiàn)有的焊接裝置的概略構成的圖。
【具體實施方式】
[0028](實施方式I)
[0029]使用圖1至圖4對本實施方式進行說明。
[0030]圖1是表示本實施方式的焊接裝置I的概略構成的圖。圖2是表示在本實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是表示本實施方式中的輸出接通區(qū)間與開關元件的驅(qū)動定時的時間變化的圖。圖4是表示在本實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、開關部2、變壓器20、二次整流部21、電流檢測部3、設定部8、控制部5、頻率控制部6和驅(qū)動部7。開關部2具有第I開關元件TRl、第2開關元件TR2、第3開關元件TR3和第4開關元件TR4。控制部5具有輸出比較部9和計算部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]以反復進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成的焊接裝置I的動作。
[0034]在圖1