在使焊丝和母材间产生电弧来进行焊接的以往的消耗电极式电弧焊接机 中，一般已知在电弧期间进行电压控制，在短路期间进行电流控制。这些技 术例如被记载在特开平10-109163号公报中。
图5表示以往的消耗电极式电弧焊接机的概要结构。在图5所示的消耗 电极式电弧焊接机中，三相交流输入11的输出通过二极管整流电路12被暂 时整流为直流。之后，该直流通过开关元件13被变换为数十k～数百kHz的 高频，被变压器14降压。进而，被降压的高频输出通过二极管整流电路15 被整流。然后，被整流的输出经由电抗器16通过吹管17对焊丝18供电，熔 化焊丝18而与进行母材19进行焊接。
具体来说，消耗电极式电弧焊接机包括：检测焊接电压而输出焊接电压 检测信号S1的焊接电压检测电路单元5；通过电流检测器20检测焊接电流 而输出焊接电流检测信号S2的焊接电流检测电路单元6。而且，具有被输入 焊接电压检测信号S1而判定其为短路状态还是电弧状态从而输出短路电弧 判定信号S3的短路电弧判定单元7。另外，还包括：输入焊接电流检测信号 S2并根据它输出短路波形控制信号S4的短路波形控制电路单元108；以及输 入焊接电压检测信号S1并根据它输出电弧期间的电弧波形控制信号S5的电 弧波形控制电路单元109。进而，还包括：按照短路电弧判定信号S3，在电 弧期间选择输出电弧波形控制信号S5、在短路期间选择输出短路波形控制信 号S4的开关电路单元10。通过开关电路单元10，在短路期间将短路波形控 制信号S4传输给开关元件13，并且在解除短路而成为电弧期间时将电弧波 形控制信号S5传输给开关元件13。
但是，以往的消耗电极式电弧焊接机一般对于某个规定的焊接条件，在 电孤期间进行电压控制，在短路期间进行电流控制。特别是在电弧期间中， 依赖电弧长度自身控制的部分较大。但是，在以往的控制方法中，由于焊接 中的微小短路的产生和电弧期间中的焊丝前端熔滴肥大等因素，在电弧期间 的电压控制和短路期间的电流控制中产生不能控制的状态。因此，以往的控 制方法伴随电弧的不稳定或溅射的产生，或者电弧中断等焊接中的不稳定因 素的产生。

本发明的一种消耗电极式电弧焊接机包括：焊接电压检测电路单元，检 测焊接电压而输出焊接电压检测信号；焊接电流检测电路单元，检测焊接电 流而输出焊接电流检测信号；短路电弧判定电路单元，输入所述焊接电压检 测信号来判定短路或电弧，从而输出短路电弧判定信号；短路波形控制电路 单元，输入所述焊接电流检测信号而输出短路波形控制信号；电弧波形控制 电路单元，输入所述焊接电压检测信号而输出电弧期间的电弧波形控制信号； 以及开关电路单元，输入所述短路波形控制信号以及所述电弧波形控制信号 从而根据所述短路电弧判定信号，在所述电弧期间选择并输出所述电弧波形 控制信号，在所述短路期间选择并输出所述短路波形控制信号，根据所述开 关电路单元的输出来控制焊接输出，并且将其提供给焊丝，从而使所述焊丝 和母材间产生电弧来进行焊接，其特征在于，所述消耗电极式电弧焊接机还 包括：电弧电阻运算单元，输入所述焊接电压检测信号和所述焊接电流检测 信号来运算并输出电弧电阻信号，将所述电弧电阻信号输入所述短路波形控 制电路单元或者所述电弧波形控制电路单元中的至少其中一个，从而控制焊 接输出。
而且，本发明的一种消耗电极式电弧焊接机包括：焊接电压检测电路单 元，检测焊接电压而输出焊接电压检测信号；焊接电流检测电路单元，检测 焊接电流而输出焊接电流检测信号；短路电弧判定电路单元，输入所述焊接 电压检测信号来判定短路或电弧，从而输出短路电弧判定信号；短路波形控 制电路单元，输入所述焊接电流检测信号而输出短路波形控制信号；电弧波 形控制电路单元，输入所述焊接电压检测信号而输出电弧期间的电弧波形控 制信号；以及第一开关电路单元，输入所述短路波形控制信号以及所述电弧 波形控制信号从而根据所述短路电弧判定信号，在所述电弧期间选择并输出 所述电弧波形控制信号，在所述短路期间选择并输出所述短路波形控制信号， 根据所述第一开关电路单元的输出来控制焊接输出，并且将其提供给焊丝， 从而使所述焊丝和母材间产生电弧来进行焊接，其特征在于，所述消耗电极 式电弧焊接机还包括：电弧电阻运算单元，输入所述焊接电压检测信号和所 述焊接电流检测信号来运算并输出电弧电阻信号，恒流控制期间设定单元， 输入所述电弧电阻信号，并且在所述电弧电阻信号持续成为一定值以上的值 时，输出用于表示恒流控制期间的恒流控制期间信号；恒流电路单元，输入 所述焊接电流检测信号，并根据它输出恒流信号，以成为规定的恒流值；以 及第二开关电路单元，通过所述恒流控制期间信号在所述恒流控制期间选择 并输出所述恒流信号，并且在恒流控制期间以外选择并输出来自所述第一开 关电路单元的输出信号，在所述恒流控制期间以外，将所述电弧电阻信号输 入所述短路波形控制电路单元或者所述电弧波形控制电路单元中的至少其中 一个，从而根据所述第二开关电路单元的输出而控制焊接输出。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的消耗电极式电弧焊接机的概略结构的 方框图。
图2是表示本发明的实施方式1～3中的焊接电压和焊接电流和电弧电阻 信号的关系的图。
图3是表示本发明的实施方式2中的消耗电极式电弧焊接机的概略结构 的方框图。
图4是表示本发明的实施方式3中的消耗电极式电弧焊接机的概略结构 的方框图。
图5是表示以往的消耗电极式电弧焊接机的概略结构的方框图。
标号说明
1电弧电阻运算单元
2恒流控制电路单元
3恒流控制期间设定单元
4第二开关电路单元
5焊接电压检测电路单元
6焊接电流检测电路单元
7短路电弧判定单元
8，108短路波形控制电路单元
9，109电弧波形控制电路单元
10开关电路单元(第1开关电路单元)
11三相交流输入
12二极管整流电路
13开关元件
14变压器
15二极管整流电路
16电抗器
17吹管
18焊丝
19母材
20电流检测器
21短路期间
22电弧期间
23焊接电压
24焊接电流
25电弧电阻信号
S1焊接电压检测信号
S2焊接电流检测信号
S3短路电弧判定信号
S4，S7短路波形控制信号
S5，S9电弧波形控制信号
S6电弧电阻信号
S8，S12开关元件控制信号
S10恒流控制期间信号
S11恒流信号

(实施方式1)
利用图1和图2对本实施方式1中的消耗电极式电弧焊接机进行说明。 对于与在背景技术中说明的以往的消耗电极式电弧焊接机相同的结构要素， 赋予相同的标号而省略详细的说明。而且，本实施方式1的消耗电极式电弧 焊接机与以往的主要不同点是短路波形控制电路单元8不同，以及新设置了 后述的电弧电阻运算单元1这一点。
在图1中，焊接电压检测电路单元5检测焊接电压而输出焊接电压检测 信号S1。焊接电流检测电路单元6检测焊接电流而输出焊接电流检测信号S2。 电弧电阻运算单元1将焊接电压检测信号S1和焊接电流检测信号S2作为输 入信号。然后根据这些输入信号运算电弧电阻值(例如，通过将焊接电压检 测信号S1除以焊接电流检测信号S2来计算电弧电阻值)。然后，电弧电阻运 算单元1将该运算结果作为电弧电阻信号S6输出到短路波形控制电路单元8。 而且，短路电弧判定单元7将焊接电压检测信号S1作为输入信号，根据它判 定是短路状态还是电弧状态，将短路电弧判定信号S3传送到开关电路单元 10。短路波形控制电路单元8将电弧电阻信号S6和焊接电流检测信号S2作 为输入信号，根据这些输入信号输出短路波形控制信号S7从而将其传送到开 关电路单元10。在短路时，通过短路波形控制信号S7，可以通过使短路电流 波形的斜率变化来控制短路电流波形。而且，电弧波形控制电路单元109将 焊接电压检测信号S1作为输入信号，根据它输出电弧波形控制信号S5从而 将其传送到开关电路单元10。开关电路单元10将短路电弧判定信号S3、电 弧波形控制信号S5、短路波形控制信号S7作为输入信号。然后，开关电路 单元10在短路电弧判定信号S3表示短路状态时选择短路波形控制信号S7， 而在表示电弧状态时选择电弧波形控制信号S5，从而对开关元件13输出开 关元件控制信号S8。
图2表示本实施方式1中的消耗电极式电弧焊接机中的焊接电流24和焊 接电压23以及电弧电阻信号25之间关系的一例波形。如图2所示，在短路 期间21中，焊接电压23是低电平的值，焊接电流24根据短路波形控制信号 S7保持某个斜率而增加。在图5所示的以往的消耗电极式电弧焊接机中的焊 接控制中，短路状态的焊接电流根据短路波形控制信号S4进行控制，但是这 时的焊接电压未被控制。但是，焊丝18的前端形状或者母材19和焊丝18的 接触状态不稳定，焊接电压始终变化。于是，在该焊接电压过大的情况下， 成为产生溅射的原因。
与此相反，本实施方式1的消耗电极式电弧焊接机如图1所示，具有根 据焊接电压检测信号S1和焊接电流检测信号S2运算并输出电弧电阻信号S6 的电弧电阻运算单元1。于是，在短路期间21中焊接电压23已变化的情况 下，将对应于该变化部分的电弧电阻信号S6输出到短路波形控制电路单元8。 即，输出不仅考虑了焊接电流，还考虑了焊接电压的电弧电阻信号S6。于是， 短路波形控制电路单元8通过除了在焊接电流检测信号S2以外还输入电弧电 阻信号S6，输出不仅对应于焊接电流还对应于焊接电压的变化部分的短路波 形控制信号S7。开关电路单元10输入该短路波形控制信号S7，根据它输出 开关元件控制信号S8。然后，该开关元件控制信号S8被输入到开关元件13 而进行焊接输出的控制。短路波形控制电路单元8例如可以由对焊接电流检 测信号S2和电弧电阻信号S6进行相加运算的电路构成。电弧电阻信号S6 反映伴随短路期间21中的焊丝前端的形状以及母材19和焊丝18的接触状态 的变化、熔滴转移等的电弧电阻值变化。因此，在电弧电阻值变大从而焊接 电压已变得过大的情况下，可以降低焊接电压从而防止溅射的发生。或者， 在电弧电阻值变小从而焊接电压变得过小的情况下，可以通过提高焊接电压 而缩短短路期间，迅速转移到电弧期间来防止焊丝纵弯曲等。按照本实施方 式1的消耗电极式电弧焊接机，可以进行这样适当的焊接输出的控制。
(实施方式2)
图3是表示本发明的实施方式2的消耗电极式电弧焊接机的概略结构的 方框图。在图3中，对与实施方式1相同的结构赋予相同的标号而省略详细 的说明。与实施方式1不同之处是：短路波形控制电路单元108和电弧波形 控制电路单元9不同，以及不是将电弧电阻运算单元1的输出输入到短路波 形控制电路单元108而是输入到电弧波形控制电路单元9这一点。
在图3中，电弧电阻运算单元1将来自焊接电压检测电路单元5的焊接 电压检测信号S1和来自焊接电流检测电路单元6的焊接电流检测信号S2作 为输入。然后，电弧电阻运算单元1根据这些输入信号计算电弧电阻值，并 将其结果作为电弧电阻信号S6传送到电弧波形控制电路单元9。在电弧波形 控制电路单元9中，将电弧电阻信号S6和焊接电压检测信号S1作为输入信 号，根据这些输入信号输出电弧波形控制信号S9并将其传送到开关电路单元 10。电弧波形控制信号S9输出使电弧时的焊接电压波形的斜率变化的控制信 号。由此，可以控制电弧时的焊接电压波形。而且，短路波形控制电路单元 108将焊接电流检测信号S2作为输入信号，将短路波形控制信号S4输出到 开关电路单元10。开关电路单元10将短路电弧判定信号S3、电弧波形控制 信号S9、短路波形控制信号S4作为输入信号。然后，开关电路单元10在短 路电弧判定信号S3表示短路状态时选择短路波形控制信号S4，在表示电弧 状态时选择电弧波形控制信号S9并将其输出到开关元件13。
这里，如图2所示，在电弧期间22中，焊接电压23根据电弧波形控制 信号S9保持某个斜率减少。而且，焊接电流24也减少。在图5所示的以往 的消耗电极式电弧焊接机的焊接控制中，焊接电压根据电弧波形控制信号S5 而被控制，但是焊接电流不被控制。但是，焊接电流由于母材19的状态等也 始终变化。因此，电弧不稳定性也对焊珠(bead)的外观等产生影响。因此， 要求始终稳定的电弧放电。而且，电弧期间结束时刻的焊接电流的变动成为 电弧中断的原因，也可能还变成焊接缺陷。
与此相反，本实施方式2的消耗电极式电弧焊接机具有根据焊接电压检 测信号S1和焊接电流检测信号S2运算并输出电弧电阻信号S6的电弧电阻运 算单元1。于是，在电弧期间22中焊接电流24变化的情况下，将对应于焊 接电流24的变化部分的电弧电阻信号S6输出到电弧波形控制电路单元9。 即，输出不仅考虑了焊接电压还考虑了焊接电流的电弧电阻信号S6。于是， 电弧波形控制电路单元9通过除了焊接电压检测信号S1还输入电弧电阻信号 S6，输出对应于焊接电流的变化部分的电弧波形控制信号S9。然后，根据该 输出，经由开关电路单元10通过开关元件13进行焊接输出的控制。因此， 能够进行可防止电弧不稳定性的适当的控制。而且，例如在电弧期间22的终 端时刻，在电弧电流降低，并且电弧电阻值增大而超过某个规定的水平时， 电弧波形控制电路单元9基于这时的电弧电阻信号S6输出电弧波形控制信号 S9。因而，通过开关元件13根据该输出控制焊接输出，使其成为比以电弧时 通常的恒压控制输出的电流值高的规定的恒流值，可以防止电弧中断。
而且，在上述的实施方式1和实施方式2中，表示了将作为电弧电阻运 算单元1的输出的电弧电阻信号S6输入短路波形控制电路单元108或者电弧 波形控制电路单元9中的一个的例子，但是也可以输入短路波形控制电路单 元108或者电弧波形控制电路单元9两者。
而且，还考虑作为以下结构来进行控制，即不设置电弧电阻运算单元1， 除了焊接电流检测信号S2还将焊接电压检测信号S1输入短路波形控制电路 单元108的结构，或者除了焊接电压检测信号S1还将焊接电流检测信号输入 电弧波形控制电路单元9的结构，但是在这种情况下，最终产生在各个短路 波形控制电路单元108和电弧波形控制电路单元9中设置相对于电弧电阻运 算单元1的电路单元的需要。因此，从经济性和空间等方面，也希望成为如 本发明的实施方式1、2那样，设置一个电弧电阻运算单元1，将该电弧电阻 运算单元1的输出S6输入到短路波形控制电路单元108和电弧波形控制电路 单元9中的结构。
(实施方式3)
在本实施方式中，对于与实施方式1和实施方式2相同的结构赋予相同 的号码而省略详细的说明。实施方式1和实施方式2的主要不同点在于：设 置后述的恒流控制电路单元2、恒流控制期间设定单元3、第二开关电路单元 4，在电弧期间中焊接电流降低时进行恒流控制，从而防止电弧中断。
在图4中，电弧电阻运算单元1根据焊接电压检测信号S1和焊接电流检 测信号S2运算电弧电阻值，将该运算结果作为电弧电阻信号S6输出到恒流 控制期间设定单元3和短路波形控制电路单元8和电弧波形控制电路单元9。 在短路波形控制电路单元8中，根据电弧电阻信号S6和焊接电流检测信号 S2将控制短路时的焊接电流波形的短路波形控制信号S7输出到开关电路单 元10。短路波形控制信号S7例如作为可使短路时的焊接电流波形的斜率变 化的控制信号。在电弧波形控制电路单元9中，根据电弧电阻信号S6和焊接 电压检测信号S1将控制电弧时的焊接电压波形的电弧波形控制信号S9输出 到开关电路单元10。电弧波形控制信号S9例如输出使电弧时的焊接电压波 形的斜率变化的控制信号。开关电路单元10将短路电弧判定信号S3、短路 波形控制信号S7、电弧波形控制信号S9作为输入信号。然后，开关电路单 元10在短路电弧判定信号S3表示短路状态时选择短路波形控制信号S7，在 表示电弧状态时选择电弧波形控制信号S9，将开关元件控制信号S8输出到 第二开关电路单元4。
在恒流控制期间设定单元3中，输入电弧电阻信号S6和短路电弧判定信 号S3而将恒流控制期间信号S10输出到第二开关电路单元4。在恒流控制电 路单元2中，根据焊接电流检测信号S2将恒流信号S11输出到第二开关电路 单元4。在第二开关电路单元4中，根据恒流控制期间信号S10，选择开关元 件控制信号S8或者恒流信号S11作为开关元件控制信号S12，输出到开关元 件13。第二开关电路单元4在恒流控制期间信号S10表示恒流控制期间的情 况下选择恒流信号S11，在恒流控制期间以外的情况下选择开关元件控制信 号S8。这里，之所以恒流控制期间信号S10表示恒流控制期间，是作为电弧 期间22的某个时间，电弧电阻信号S6为一定值以上的状态已经持续的情况。
而且，对其它与图1或图3共用的部分赋予相同的标号而省略说明。
图2是表示在本实施方式3的消耗电极式电弧焊接机中的焊接电流24 和焊接电压23以及电弧电阻信号25之间关系的一例的波形。
在短路期间21中，焊接电压23已经变化的情况下，通过将对应于该变 化部分的电弧电阻信号S6与焊接电流检测信号S2一起输入短路波形控制电 路单元8，对应于该变化部分的短路波形控制信号S7被输出。在短路期间21 的情况下，恒流控制期间设定单元3不输出恒流控制期间信号S10，所以第 二开关电路单元4选择作为开关电路单元10的输出的开关元件控制信号S8。 因此，短路波形控制信号S7经由开关电路单元10和第二开关电路单元4输 出到开关元件13。由此，可以防止电压过大引起的溅射的产生和过小电压引 起的焊丝纵弯曲，可以进行适当的控制。
另一方面，如图2所示，在电弧期间22中，焊接电压23根据电弧波形 控制信号S9保持某个斜率而减少。而且，焊接电流24减少。通过将对应于 该焊接电流24的变化部分的电弧电阻信号S6输入电弧波形控制电路单元9， 对应于该变化部分的电弧波形控制信号S9被输出。这时，由于恒流控制期间 设定单元3不输出恒流控制期间信号S10，所以第二开关电路单元4选择开 关电路单元10的输出、开关元件控制信号S8。因此，电弧波形控制信号S9 经由开关电路单元10和第二开关电路单元4输出到开关元件13。由此，如 本发明的实施方式2所示，能够进行可以防止电弧不稳定的适当的控制。
而且，恒流控制期间设定单元3输入电弧电阻信号S6和短路电弧判定信 号S3。例如，在电弧期间22的某个时间，电弧电阻信号S6为一定的值以上 的状态持续的情况下，将恒流控制期间信号S10输出到第二开关电路单元4 而表示是恒流控制期间。第二开关电路单元4在恒流控制期间信号S10被输 入时选择恒流信号S11，将其作为开关元件控制信号S12输出到开关元件13。 由此，恒流信号S11被输入到开关元件13，焊接电流24被恒流控制。而且， 在该情况下，以比输出电弧波形控制信号S9时被输出的焊接电流值大的规定 的电流值进行焊接电流24的恒流控制。因此，例如在电弧期间22的终点附 近焊接电流24变小的情况下，或者电弧电阻信号S6在某个期间成为了一定 的值以上的情况下，以比输出电弧波形控制信号S9时被输出的焊接电流值大 的规定的电流值进行焊接电流24的恒流控制。即，焊接电流24由于在某个 大小的电流值下转移为短路，所以可以防止电孤中断，可以实现稳定的电弧 焊接。
而且，在本实施方式3中，表示了将电弧电阻信号S6输入到短路波形控 制电路单元8和电弧波形控制电路单元9的例子，但是也可以仅输入到其中 任意一个。
本发明在产业上的可利用性在于，本发明的消耗电极式电弧焊接机可以 通过根据由焊接电压和焊接电流求出的电弧电阻信号控制焊接输出来实现稳 定的焊接。因此，作为使焊丝和焊接母材之间产生电弧而进行焊接的消耗电 极式电弧焊接机，在产业上是有用的。