[0057] 在一次线圈L1的输出侧的接地线与焊炬6间连接有电压计9。
[0058] 电压计9的电压检测端子连接于控制部10,控制部10的控制输出连接于逆变器1的PWM控制部11和开关元件8的栅极端子。控制部10具备第一控制部10a和第二控制部10b。
[0059] 接着,参照图5来说明电弧焊装置的工作。
[0060] 当电源接通时,PWM控制部11向逆变器1内的由4个开关半导体元件构成的开关电路供给PWM脉冲来开始逆变器1的工作。逆变器输出被变压器2变压,被整流二极管3、4整流,进而被变压器5的一次线圈L1平滑而向焊炬6输出。再有,在图4中,将一次线圈L1连接于变压器2的中点抽头,但是,连接于整流二极管3、4的输出侧也可。当输出电流逐渐上升且到达定时t1时,PWM控制部11关断,并且,开关元件8接通。
[0061] 以上的控制由控制部10进行。在控制部10连接有电压计9,当电压计9的电压检测值陡峭地上升到接近Va的值(第一规定电压)时,将此时作为输出电流到达最大附近的规定值的定时t1,将用于关断PWM控制部11的信号向PWM控制部11输出,并且,将开关元件8接通。此控制由控制部10的第一控制部10a进行。
[0062] 此时,在逆变器二次侧,在变压器5的一次线圈L1中蓄积的能量的大部分被感应(换流)到二次线圈L2中。变成这样的理由是因为,二次线圈L2被短路,由此,二次线圈的短路电路作为蓄积能量的惯性同步电路进行举动,在变压器的一次线圈L1中蓄积的能量被感应(换流)到二次线圈L2中。因此,在逆变器二次侧流动的输出电流迅速地衰减,抑制溅射的产生。
[0063] 进而,通过将前述开关元件8接通,从而电压源13将规定的DC电压E向二次线圈L2施加。该电压被变换为由匝数比决定的电压并被感应到一次线圈L1中但是为降低输出电流的方向的电压。于是,基于该电压的电流将依赖于在外部电感中蓄积的能量的电流抵消,输出电流的衰减曲线的倾斜度变得更陡峭。即,在逆变器二次侧流动的输出电流无论外部电感的大小都迅速地衰减。其结果是,进一步抑制溅射的产生。再有,基于前述电压源的电压的电流将依赖于在外部电感中蓄积的能量的电流抵消这样的情况等效为在外部电感中蓄积的能量被感应(换流)到二次线圈L2中的情况。
[0064] 当经过预先确定的规定时间T(不足1ms)而到达定时t2时,控制部10将用于接通PWM控制部11的信号向PWM控制部11输出,并且,使开关元件8关断。此时,在逆变器二次侧,感应(换流)到变压器5的二次线圈L2中后的能量被再次感应(换流)到原本的一次线圈L1中。变成这样是因为,开关元件8关断,由此,变压器5的二次线圈L2被断开(在上述惯性同步电路中蓄积的能量被再次感应到一次线圈L1中)。此时,从二次线圈L2返回到一次线圈L1中的能量作为输出电流被有效地消耗,因此,在逆变器二次侧流动的输出电流迅速地上升。在图5中,示出了输出电流变化S1根据以上的工作发生变化的电流衰减曲线。
[0065] 重复进行以上的工作,由此,一边抑制溅射产生一边进行焊接。
[0066] 为了参考,对改变电路结构后的比较例进行说明。
[0067] 在图5中,输出电流变化S2(比较例1)表示未将开关元件8和电压源13与变压器5的二次线圈L2连接并且在定时t1仅将PWM控制部11关断的情况下的输出电流变化。在该比较例1中,输出电流基于在变压器5的一次线圈L1的电感L1和外部电感L中蓄积的能量而衰减,因此,S2与S1相比,电流减少缓和,因此,不能充分地抑制溅射的产生。
[0068] 此外,输出电流变化S3(比较例2)表示将开关元件8与变压器5的二次线圈L2连接且不将电压源13与变压器5的二次线圈L2连接并且在定时t1将PWM控制部11关断且将开关元件8接通的情况下的输出电流变化。在该比较例2中,变压器5的一次线圈L1的能量感应(换流)到二次线圈L2中,因此,输出电流仅基于在外部电感L中蓄积的能量而衰减。因此,S3与S2相比,衰减曲线变得陡峭,能够充分地抑制溅射的产生。可是,衰减曲线比本实施方式的S1缓和。
[0069] 关于本实施方式的输出电流变化S1以及比较例1、2的输出电流变化S2、S3,使用数式表示输出电流i(t)为图6。
[0070] 在图6中,各式中的附图标记如下述。
[0071] T-从定时t1起的经过时间
[0072] i(0)-定时t1的输出电流
[0073] i(t)-从定时t1起T时间后的输出电流
[0074] L1-变压器5的一次线圈L1的电感
[0075] L-外部电感
[0076] R-输出阻抗
[0077] VF-整流电路的二极管3、4的正向下降电压
[0078] n1-变压器5的一次线圈L1的匝数
[0079] n2-变压器5的二次线圈L2的匝数
[0080] E-电压源13的DC电压
[0081] V1-利用电压源E的变压器5的一次线圈L1的感应电压
[0082] (式1)
[0083] 为表示将开关元件8和电压源13与变压器5的二次线圈L2连接的本实施方式的输出电流变化S1的式子。在定时t1,PWM关断,开关元件8接通。
[0084] 右边的第二项表示由电感分量造成的输出电流的减少。该第二项的指数函数系数为将在定时t1从变压器2的一次侧供给的电流的初始值即i(0)和从电压源13供给的电流的初始值即(V1-VF)/R相加后的值。通过对i(0)加上(V1-VF)/R,从而指数函数的衰减曲线变得更陡峭。右边的第一项表示根据
直流分量的输出阻抗R的电流。该电流相对于根据右边的第二项的电流为反方向,因此,符号为负。因此,在t=t1(T=0)时,为i(t)=i(0),之后,输出电流的衰减曲线变得陡峭。
[0085] (式2)
[0086] 为表示将开关元件8和电压源13都未与变压器5的二次线圈L2连接的比较例1的输出电流变化S2的式子。在定时t1,PWM关断。
[0087] 右边表示指数函数的衰减曲线来作为初始值i(0)。此时的电感分量为变压器5的一次线圈L1的电感和外部电感L。因此,输出电流的衰减曲线缓和。
[0088] (式3)
[0089] 为表示将开关元件8与变压器5的二次线圈L2连接且不将电压源13与变压器5的二次线圈L2连接的比较例2的输出电流变化S3的式子。在定时t1,PWM关断,开关元件8接通。
[0090] 右边表示指数函数的衰减曲线来作为初始值i(0)。此时的电感分量仅为外部电感L。因此,输出电流的衰减曲线变得陡峭。可是,比式1缓和。
[0091] 图7示出输出电流变化S1 S3的模拟波形。如图示那样,S1最陡峭,因此,溅射产生~抑制效果最高。再有,由于整流二极管3、4,电流不会成为负。
[0092] 在以上的实施方式中,关于变压器5的二次线圈L2的匝数n2,从使在开关元件8中流动的电流小的观点出发,优选的是,设定为一次线圈L1的匝数n1的几倍。例如,设为n1∶n2=1∶5左右。在n1∶n2=1∶5的情况下,在开关元件8接通的规定时间T在开关元件8中流动的电流在开关元件8关断时减少为在一次线圈L1中流动的电流的5分之1。通过像这样适当地选择匝数比,从而能够由额定电流小的元件构成开关元件8。
[0093] 作为另一实施方式,也能够基于电压计9的检测电压值来设定定时t2。如由图5可知那样,输出电压在t1急剧上升,逐渐降低。因此,能够将该电压降低为预先确定的第二规定电压Vb时设定为定时t2。但是,电弧状态不稳定,因此,第二规定电压Vb也不稳定。因此,定时t2设为从定时t1起经过规定时间T时更优选。
[0094] 如由上述式1可知那样,能够根据电压源13的电压的大小改变输出电流变化S1的衰减曲线,但是,如果使上述电压过于高而使衰减曲线陡峭到需要以上,则存在引起电弧的熄灭的可能性。因此,为了设定电弧的稳定化和溅射产生的抑制用的最佳的电压,优选的是能够使该电压可变。
[0095] 如以上那样,在上述电弧焊装置中,在逆变器二次侧连接有将平滑电抗器作为一次线圈的变压器,在该变压器的二次线圈的两个端子间连接有开关元件。进而,连接有对二次线圈的两个端子间经由前述开关元件向降低输出电流的方向施加规定的电压的电压源。在规定的定时对该开关元件进行接通关断控制,由此,能够抑制溅射的产生,并且,由于开关元件仅在电弧产生时接通,所以能够使损失变小。
[0096] 附图标记的说明
[0097] 1-逆变器
[0098] 5-变压器
[0099] 6-焊炬
[0100] 7-工件
[0101] 8-开关元件
[0102] 10-控制部
[0103] 13-电压源。