焊接电源装置的输出控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种焊接电源装置的输出控制（电子电抗器控制）方法，从预定的输出电压设定值Ｅｒ减去对输出电流ｉ进行微分并乘以预定放大率Ｌｒ的电流微分值Ｂｉ，算出电压控制设定值Ｅｃｒ，控制输出，以使输出电压Ｅ的检测值Ｅｄ与所述电压控制设定值Ｅｃｒ大致相等，其中，根据焊接条件使所述放大率Ｌｒ的设定值变化，由此，防止所述输出电压Ｅ的平均值变化而导致电弧长度脱离适当值、焊接质量变差。对所述电流微分值Ｂｉ进行平滑而算出电流微分平滑值Ｂａ，将所述电压控制设定值Ｅｃｒ计算为：将从所述输出电压设定值Ｅｒ减去所述电流微分信号Ｂｉ的值与所述电流微分平滑值Ｂａ相加的值（Ｅｃｒ＝Ｅｒ－Ｂｉ＋Ｂａ）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在短路电弧焊接中使用的，特别是，涉及电子地形成用于适当化短路期间及电弧期间的输出电流的变化的电抗器的所谓电子电抗器控制的改善。
技术介绍
在焊丝与母材之间产生电弧，将由该电弧的热来熔融焊丝而得到的熔滴移到母材的熔融池中，来进行焊接，在这样的电弧焊接中，一般，根据熔滴的移动形态的种类，已知有珠滴移动(焊丝直径以上的熔滴从焊丝落下到母材的熔融池中的移动形态)、喷雾移动(小于焊丝直径的熔滴从焊丝落下到母材的熔融池中的移动形态)、短路移动(焊丝的熔滴与母材的熔融池相接触的移动形态)。由短路移动形态所产生的电弧焊接(以下称为短路电弧焊接)反复进行焊丝与母材短路的期间(以下称为短路期间)和在焊丝与母材之间发生电弧的期间(以下称为电弧期间)，但是，在该短路电弧焊接中，由于伴随着焊接移动的电弧长度的变动，焊接电源装置的短路期间和电弧期间中的输出电流变化，因此，适当化该输出电流的变化对于确保良好的焊接质量是重要的。而且，在短路电弧焊接中，不仅包含由短路移动所产生的电弧焊接，也包含由伴随着短路的珠滴移动所产生的电弧焊接、由伴随着短路的喷雾移动所产生的电弧焊接。在短路电弧焊接中一般使用恒定电压特性的焊接电源装置。当该焊接电源装置的输出电压为E，焊接电源装置的内部和外部合在一起的电抗器的电感值为L，焊接电源装置的内部和外部合在一起的电阻值为r，发生电弧的焊丝与母材之间的电压(以下称为焊接电源)为v时，与输出电压相关，下式(1)成立E＝L·di/dt+r·i+v …式(1)在上述式(1)中，由于电阻值r通常为较小的值，因此，当忽略r·i项时，为E＝L·di/dt+v …式(1’)当用电流变化率(电流微分值)di/dt整理该式(1’)时，成为下式(2)di/dt＝(E-v)/L …式(2)在上式(2)中，由于焊接电源装置的输出电压E被控制为预先设定的固定值上，则当电弧负荷(发生电弧的焊丝与母材之间的负荷)变动而使焊接电压v变化时的电流变化率di/dt与电感值L成反比。因此，为了谋求随着电弧负荷的变动而变化的电流变化率di/dt的适当化，可以将电感值L设定为适当值Lm(以下称为适当电感值Lm)上。但是，通常，适当电感值Lm为100～500这样大的值，并且，流过电抗器中的输出电流i最大为500这样的非常大的值，因此，在钢芯上缠绕导线而制作的电抗器中，其尺寸变大，重量变重，因此，制作具有适当电感值Lm的电抗器是困难的。而且，适当电感值Lm随着焊丝的材料、直径、屏蔽气体的种类、平均输出电流值、短路期间和电弧期间等各种焊接条件而变化，因此，在钢芯上缠绕导线而制作的电抗器中，不能使其电感值随焊接条件而自如地变为所希望的值。因此，在以下说明的现有技术中，公开了电子地形成与该电抗器等效的作用的控制(以下称为电子电抗器控制)，而广泛使用(例如，参照专利文献1、2)。电子电抗器控制的原理为以下这样即，在上述式(1’)中，当L＝Li+Lr时，成为E＝(Li+Lr)·di/dt+vE-Lr·di/dt＝Li·di/dt+v…式(3)如果为了平滑输出电流i而设在焊接电源装置的外部的电抗器的电感值为Li(固定值)，在焊接电源装置内生成Lr·di/dt的电压，对(E-Lr·di/dt)的电压进行恒定电压控制而作为输出电压，就能用具有几十μH的低电感值的电抗器来实现上述电抗器。而且，Lr·di/dt的电压能够通过检测出输出电流i并进行微分、算出乘以电子电感值Lr的电流微分值Bi＝Lr·di/dt来生成。而且，输出电流i的变化率di/dt的放大率Lr相当于通过焊接电源装置内的运算处理而假想地形成的电抗器(与上述外部电抗器串联连接的电抗器)的电感值。当将电感值L设定为适当电感值Lm时，由于Lm＝Li(固定值)+Lr，根据焊接条件而使放大率Lr(以下称为电子电感值)变换为适当值，由此，能够使适当电感值Lm随焊接条件而自如地变化为所希望的值。这样，电子电抗器控制是在焊接电源装置内生成Lr·di/dt的电压，对(E-Lr·di/dt)的电压进行恒定电压控制而作为输出电压，由此，能够实现电流平滑用电抗器的电感值L的适当化，同时，能够使该适当电感值Lm自如地变化为对应于焊接条件的所希望的值。图6是现有的采用电子电抗器控制的焊接电源装置的方框图。焊接电源装置包括电源主电路PMC、输出电压检测电路ED、直流电抗器DCL、电压检测电路VD、电流检测电路ID、短路判别电路SD、电子电抗器控制电路ERC、输出电压设定电路ER、减法电路SUB和误差放大电路AMP。在焊接电源装置的输出端上连接具有焊丝1、母材2、焊炬4和输送辊5的电弧焊机。更具体地说，在+输出端上连接焊炬4，在一输出端上连接母材2。电弧焊机为这样的构成通过输送辊5而以一定速度向焊炬4连续地输送焊丝1。焊接时，从焊接电源装置向焊炬4与母材2之间施加直流电压E，通过该直流电压E在焊丝1的前端与母材2之间发生电弧3。而且，通过该电弧3的热来熔融焊丝1的前端部，成为熔滴，并移动到母材2的熔融池中，由此来进行焊接。电源主电路PMC对从图中省略的商用电源(3相200V等的交流电源)所输入的交流电源进行整流，而生成直流电压，通过变换器控制将该直流电压变换为预定的交流电压，然后，再次进行整流来输出预定的直流电压E。输出电压检测电路ED并联连接在电源主电路PMC的输出端上，检测从该电源主电路PMC所输出的电压E，输出与该检测值相对应的输出电压检测信号Ed。该输出电压检测信号Ed被输入误差放大电路AMP。直流电抗器DCL是用于平滑从电源主电路PMC所输出的电压E的器件，串联连接在电源主电路PMC的+侧的输出端和焊接电源装置的+侧的输出端之间。直流电抗器DCL是在铁芯上缠绕导线，具有几十μH左右的电感值Li。电流检测电路ID检测从电源主电路PMC所输出的直流电流i，串联连接在电源主电路PMC的一侧的输出端与焊接电源装置的一侧的输出端之间。电流检测电路ID输出作为输出电流i的检测信号的电流检测信号id。该电流检测信号id被输入电子电抗器控制电路ERC。电压检测电路VD检测焊炬4与母材2之间的电压(焊接电压)v，并联连接在焊接电源装置的输出端之间。电压检测电路VD输出作为焊接电压v的检测信号的电压检测信号vd。该电压检测信号vd被输入短路判别电路SD。短路判别电路SD根据从电压检测电路VD所输入的电压检测信号vd来判别焊丝1与母材2是否短路。短路判别电路SD在电压检测信号vd为零时输出表示焊丝1与母材2为短路状态的短路判别信号Sd。电子电抗器控制电路ERC将预先设定的放大率Lr乘以流过负荷的电流i的微分值di/dt，生成以Lr·di/dt为内容的电流微分信号Bi。电子电抗器控制电路ERC具有微分电路和乘法电路，由微分电路生成从电流检测电路ID所输入的电流检测信号id的微分信号，由乘法电路将放大率Lr乘以该微分信号而生成电流微分信号Bi。该电流微分信号Bi被输入减法电路SUB。而且，放大率Lr如上述那样，其适当值随焊接条件而不同，特别是，在电弧3发生的电弧期间和通过短路而使电弧3消失的期间内，适当值大为不同，因此，在电弧期间和短路期间中，设定为不同的值。通常，为了稳定焊接状态，与短路期间相对应的放大率Lr被设定为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接电源装置的输出控制方法，使用于在焊丝与母材之间重复短路期间和电弧期间的短路电弧焊接中，将预定的放大率与所述焊接电源装置的输出电流的微分值相乘，来算出电流微分值，从预定的输出电压设定值减去所述电流微分值，来算出电压控制设定值，控制输出，以使所述焊接电源装置的输出电压的检测值与所述电压控制设定值大致相等，其特征在于，　　　　平滑所述电流微分值，算出电流微分平滑值，将所述电压控制设定值计算为：将所述电流微分平滑值与从所述输出电压设定值减去所述电流微分值的值相加的值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：上园敏郎，渡部健太，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：JP[日本]