[發明專利]交流TIG焊接裝置

有效

• 申請號: 201410709799.1
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN104526130A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 田中義朗;田畑芳行;鳴戶政富美;井原英樹
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/09
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 祝博

本申請是國際申請號PCT/JP2011/003663，國家階段申請號201180004238.6、申請日2011年6月28日、發明名稱為交流TIG焊接方法的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及交替重復反極性和正極性而進行電弧焊接的交流TIG焊接裝置。

背景技術

近年來，出于對環境的考慮，在建筑物和車輛等中多利用輕量且再利用性良好的鋁材和鎂材，在形成其接合時經常利用交流TIG焊接裝置。交流TIG焊接裝置是交替重復反極性和正極性而進行電弧焊接的裝置(例如，參照專利文獻1)。

尤其是，在生成大型建筑物的作業現場，需要使用大電流來進行作業。在大電流交流焊接中，尤其在想要延長輸出線纜的情況下，交流焊接的極性翻轉時的開關之際產生的沖擊電壓變大。存在如下問題：有時因該沖擊電壓的大小而使得構成二次變換器的半導體元件會發生破損。

因此，以往，為了進行半導體元件的保護，實施以下對策，即，在極性翻轉前控制成低電流(例如100A以下)，在該低電流的狀態下進行極性翻轉的開關，由此將產生的沖擊電壓抑制得低。

然而，在作業者失誤，或工件精度、夾具精度差的情況下，有時焊接作業中TIG電極與焊接對象物發生接觸(將該情況稱為“電極短路”或“短路”)。并且，短路狀態下與電弧狀態下相比焊接電流的降低度變得緩慢。因此，存在如下情況：即如果產生短路則在極性翻轉前電流未充分降低的狀態下發生極性翻轉。存在如下問題：即因在該交流焊接的極性翻轉時的開關之際產生的沖擊電壓的大小而導致作為構成TIG焊接裝置的二次變換器的構成要件的半導體元件發生破損。

接下來，利用圖8和圖9對以往以來慣用的交流TIG焊接裝置的動作進行說明。另外，圖8是表示以往的交流TIG焊接裝置的簡要結構的圖，圖9是表示以往的交流TIG焊接裝置中的焊接電流波形的時間變化的圖。

利用圖9對如圖8那樣構成的交流TIG焊接裝置的動作進行說明。另外，在以下的說明中，對使用了使反極性期間和正極性期間交替重復而進行焊接的非消耗電極式的交流TIG焊接裝置的示例進行說明。

在圖8中，交流TIG焊接裝置101具備：焊接輸出部102、焊接控制部103、電流檢測部104、設定部107、第一計時部108。并且，交流TIG焊接裝置101與具備電極109的焊炬110和作為焊接對象物的母材112電連接，并且向電極109與母材112之間供給電力，由此在電極109與母材112之間產生電弧111。

另外，在表示焊接電流波形的時間變化的圖9中，TEN表示正極性期間，TEP表示反極性期間，TP1表示正極性峰值期間，TB1表示正極性基值期間，TP2表示反極性峰值期間，TB2表示反極性基值期間。另外，IENP表示正極性峰值電流，IEPP表示反極性峰值電流，IENB表示正極性基值電流，IEPB表示反極性基值電流，IEN1表示極性翻轉前焊接電流(短路狀態下的正極性期間的電流)，IEP1表示極性翻轉前焊接電流(短路狀態下的反極性期間的電流)。另外，E1表示發生短路的時刻，E2表示再次發生電弧的時刻。

在圖8中，交流TIG焊接裝置101的焊接輸出部102的輸入為從外部供給的商用電源(例如，三相200V等)。焊接輸出部102根據來自焊接控制部103的控制信號進行設置在焊接輸出部102的內部的未圖示的一次變換器動作及二次變換器動作，從而適當地切換正極性和反極性而輸出適于焊接的焊接電壓和焊接電流。

一次變換器通常由通過PWM(Pulse?Width?Modulation)動作或移相動作驅動的未圖示的IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)、未圖示的MOSFET(Metal-Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor)、未圖示的一次整流二極管、平滑用電解電容器、電力轉換用變壓器等構成。

另外，二次變換器通常由未圖示的使用了IGBT的半橋或全橋構成，從而切換輸出極性。

在此，正極性是指，電弧等離子體中的電子的移動方向為從電極109朝向母材112的方向，電極109為負而母材為正的情況。另外，反極性是指，電弧等離子體中的電子的移動方向為從母材112朝向電極109的方向，電極109為正而母材112為負的情況。