TIG 焊接方法 【技术领域】
本发明涉及在 TIG 电极和焊接对象物之间产生电弧而进行焊接的 TIG 焊接方法， 特别是涉及 TIG 焊接的电弧启动方法。背景技术
TIG 焊接的电弧启动方法通常使用在 TIG 电极和焊接对象物之间重叠施加高频的 高电压使之绝缘破坏， 由此产生电弧， 在通电规定的启动电流后输出恒定电流的方法 ( 例 如参照专利文献 1)。
但是， 在规定的启动电流的输出中， 在 TIG 电极和焊接对象物发生了接触即短路 的情况下， 在目前惯用的 TIG 焊接方法中， 在短路的同时， 结束规定的启动电流的通电， 在 短路的同时通电比启动电流大的恒定电流。
此时， 特别是在恒定电流大的情况下 ( 例如 500A)， 对 TIG 电极通过大的短路电流， 存在产生 TIG 电极的不必要的消耗及损伤的问题。
使用图 12 和图 13 对目前惯用的 TIG 焊接装置的动作进行说明。此外， 图 12 是表 示现有的 TIG 焊接装置的概略构成的图， 图 13 是表示现有的交流 TIG 焊接装置的焊接电流 波形等的时间变化的图。
使用图 13 对如图 12 构成的 TIG 焊接装置说明其动作。
图 12 中， TIG 焊接装置 101 具备进行焊接输出的焊接输出部 102、 检测焊接电流的 电流检测部 104、 用于设定焊接条件等的第一设定部 107a。而且， TIG 焊接装置 101 具备用 于在 TIG 电极即电极 109 和焊接对象物即母材 112 之间施加高电压的高电压发生部 108、 和 控制焊接输出部 102 的焊接控制部 115。而且， 在 TIG 焊接装置 101 上连接有具备电极 109 的焊矩 110， 通过向电极 109 和母材 112 之间供给焊接输出， 产生电弧 111， 利用该电弧 111 进行焊接。
在表示焊接电流波形等的图 13 中， T1 是第一启动期间， T2 是第二启动期间。而 且， IP1 是第一启动电流， IP2 是第二启动电流， I1 是恒定电流。另外， E1 是起动设为接通 的时刻， E2 是检测电流的时刻， E3 是产生了短路的时刻， E4 是从时刻 E2 经过了第一启动期 间 T1 的时刻， E5 是电弧再生的时刻。
在图 12 中， TIG 焊接装置 101 的焊接输出部 102 以从外部供电的商用电源 ( 例如 3 相 200V 等 ) 作为输入， 由焊接控制部 115 基于控制信号进行构成焊接输出部 102 的未图 示的 1 次逆变器的动作及 2 次逆变器的动作。焊接输出部 102 通过 1 次逆变器的动作及 2 次逆变器的动作适当地切换该正极性和逆极性， 输出适合焊接的焊接电压及焊接电流。
由 CPU 等构成的第一设定部 107a 例如与作业者输入的参数连动地设定恒定电流 I1( 例如 500A)、 第一启动期间 T1( 例如 40msec)、 第二启动期间 T2( 例如 20msec)、 第一启 动电流 IP1( 例如 -100A)、 第二启动电流 IP2( 例如 100A)， 将设定的值向焊接控制部 115 输 出。
由 CT(Current Transformer) 等构成的电流检测部 104 检测焊接电流， 将其作为电流检测信号向焊接控制部 115 输出。
由 CPU 等构成的焊接控制部 115 接收第一设定部 107a 设定的各设定值、 和电流检 测部 104 检测的电流检测信号。而且， 焊接控制部 11 5 将指令高电压发生装置 108 的动作 的 HF(High Frequency) 信号向高电压发生装置 108 输出， 将指令焊接输出的输出指令信号 和指令焊接输出的极性的 EN(Electrode Negative) 信号向焊接输出部 102 输出。
另外， 焊接控制部 115 在第一启动期间 T1 的期间以输出第一启动电流 IP1 的方式 向焊接输出部 102 输出输出指令信号， 在第二启动期间 T2 的期间以输出第二启动电流 IP2 的方式向焊接输出部 102 输出输出指令信号， 在启动期间结束后以输出恒定电流 I1 的方式 向焊接输出部 102 输出输出指令信号。而且， 焊接输出部 102 基于来自焊接控制部 115 的 输出指令信号控制焊接电流。
另外， 焊接控制部 115 在第一启动期间 T1 结束时， 将用于向第二启动期间 T2 过渡 的信号即 EN 信号设为接通 ( 正极性指令 )。
焊接输出部 102 基于来自焊接控制部 115 的 EN 信号， 通过 2 次逆变器的动作在正 极性期间中 (EN 信号接通 ) 作为正极性期间动作， 在电子从电极 109 向母材 112 移动的方 向上切换输出极性。 此外， 逆极性期间中 (EN 信号断开 )， 作为逆极性期间动作， 在电子从母 材 112 向电极 109 移动的方向上切换输出极性。 高电压 108 基于来自焊接控制部 115 的指令信号即 HF 信号， 在 HF 信号接通的情 况下， 向 TIG 焊接装置 101 的输出端子间施加高电压 ( 例如施加交流 15kV)， 在 HF 信号断开 的情况下， 停止高电压向 TIG 焊接装置 101 的输出端子间的施加。
焊接输出部 102 输出的焊接电流及焊接电压向连接的焊矩 110 供电， 在电极 109 的前端和母材 112 之间产生电弧 111， 利用该电弧 111 进行电弧焊接。
其次， 使用图 13 对现有的交流 TIG 焊接装置的焊接电流波形的时间变化进行说 明。
在图 13 所示的起动设为接通的时刻 E1， 断开 EN 信号， 将输出极性设定为逆极性 侧， 驱动 1 次逆变器产生无负荷输出。另外， 通过接通 HF 信号， 高电压发生装置 108 输出高 电压， 将输出的高电压向电极 109 和母材 112 之间施加。
在图 13 所示的检测电流的时刻 E2， 利用高电压发生装置 108 施加的高电压将电极 109 和母材 112 之间的绝缘破坏， 产生电弧 111， 通电焊接电流。
而且， 在检测到焊接电流的通电的情况下， 判定为检测到电流， 断开 HF 信号， 停止 高电压发生装置 108 的高电压的施加， 向第一启动期间 T1 过渡， 输出第一启动电流 IP1( 例 如 -100A)。
在从图 13 所示的时刻 E2 经过了第一启动期间 T1 的时刻 E4， 第一启动期间 T1 结 束。而且， 在时刻 E4， 接通 EN 信号， 将极性翻转为正极性输出侧， 向第二启动期间 T2 过渡， 输出第二启动电流 IP2。而且， 在第二启动期间 T2 结束后， 输出恒定电流 I1。
此外， 在图 13 所示的第一启动期间 T1 中的时刻 E3， 当产生电极 109 和母材 112 接 触的短路时， 在产生了短路的时刻 E3 之后通过短路电流。
而且， 在图 13 所示的恒定焊接中的时刻 E5， 当电极 109 和母材 112 的接触开放， 电 弧 111 再生时， 在电弧再生的 E5 之后通电电弧电流。即， 从时刻 E3 至时刻 E5 继续通电短 路电流。此外， 所谓电弧再生是指， 从电弧状态起到电极 109 和母材 112 接触而电弧 111 消
灭， 之后电极 109 和母材 112 的接触开放， 再次产生电弧的状态。
如上， 在现有技术中， 在第一启动期间 T1 中发生了短路的情况下， 在短路的状态 下向第二启动期间 T2 过渡， 进而向恒定电流 I1 过渡， 但继续通电短路电流直至电弧再生。
特别是在恒定电流 I1 大的情况下 ( 例如 500A)， 通过短路电流的通电， 电极 109 不 必要地消耗或破损。
或者， 电极 109 熔融， 在电弧再生时被吹飞， 熔融的电极 109 融入母材 112， 由此也 有时成为焊接缺陷的原因。
另外， 在电弧爆发时爆发部位周边的氧气或水蒸气被卷入保护气体， 也有时成为 气泡的原因。
如上， 在现有的 TIG 焊接方法中， 在第一启动期间中发生了短路的情况下， 在短路 的状态下继续流过短路电流直至恒定焊接， 因此， TIG 电极即电极 109 产生不必要的消耗及 损伤， 另外， 有时产生焊接缺陷。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 特开平 4-81275 号公报 发明内容 本发明的 TIG 焊接方法在第一启动期间中发生了短路的情况下， 延长第一启动期 间， 等待电流增加直至电弧再生， 在电弧再生后进行电流的增加。由此， 提供一种能够不产 生电极不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的发生的 TIG 焊接方法。
本发明的 TIG 焊接方法在 TIG 电极和焊接对象物之间产生电弧进行焊接， 其特征 在于， 具有从焊接开始以成为预先设定的规定的焊接电流波形的方式通电流的期间即第一 启动期间， 从焊接开始进行所述 TIG 电极和所述焊接对象物的接触的检测， 在所述第一启 动期间结束时检测到所述 TIG 电极和所述焊接对象物的接触的情况下， 向维持所述第一启 动期间结束时的电流至所述 TIG 电极和所述焊接对象物的接触开放的第一启动延长期间 过渡。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
另外， 本发明的 TIG 焊接方法在 TIG 电极和焊接对象物之间产生电弧进行焊接， 其 特征在于， 具有从焊接开始以成为预先设定的规定的焊接电流波形的方式通电流的期间即 第一启动期间， 从焊接开始进行所述 TIG 电极和焊接对象物的接触的检测， 在第一启动期 间中检测到 TIG 电极和焊接对象物的接触的情况下， 结束第一启动期间， 向维持结束第一 启动期间时的电流至 TIG 电极和焊接对象物的接触开放的第一启动延长期间过渡。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
如上， 根据本发明， 在第一启动期间中产生了短路的情况下， 延长第一启动期间， 等待电流的增加直至电弧再生， 在电弧再生后进行电流的增加。 由此， 能够不产生电极的不 必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的发生。
附图说明
图 1 是表示本发明实施方式 1 的 TIG 焊接装置的概略构成的图。 图 2 是表示本发明实施方式 1 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 3 是表示本发明实施方式 1 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 4 是表示本发明实施方式 1 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 5 是表示本发明实施方式 2 的 TIG 焊接装置的概略构成的图。 图 6 是表示本发明实施方式 2 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 7 是表示本发明实施方式 3 的 TIG 焊接装置的概略构成的图。 图 8 是表示本发明实施方式 3 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 9 是表示本发明实施方式 3 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 10 是表示本发明实施方式 4 的 TIG 焊接装置的概略构成的图。 图 11 是表示本发明实施方式 4 的焊接电流波形等的时间变化的图。 图 12 是表示现有的 TIG 焊接装置的概略构成的图。 图 13 是表示现有的交流 TIG 焊接装置的焊接电流波形等的时间变化的图。具体实施方式 下面， 参照附图对本发明的实施方式进行说明。 在以下的附图中， 对于相同构成要 素标注相同的符号， 所以有时省略其说明。
( 实施方式 1)
使用图 1 ～图 4 对本实施方式 1 进行说明。此外， 对于如图 1 所示构成的 TIG 焊 接装置， 使用图 2 ～图 4 的电流波形等的时间变化说明其动作。
图 1 是表示本实施方式 1 的 TIG 焊接装置的概略构成的图， 图 2 是表示本实施方 式 1 的焊接电流波形等的时间变化的图。图 3 是表示本实施方式 1 的焊接电流波形等的时 间变化的其它例的图， 图 4 是表示本实施方式的焊接电流波形等的时间变化的又一其它例 的图。
下面， 以将逆极性期间和正极性期间重复而进行焊接的交流 TIG 焊接装置为例进 行说明。
图 1 中， TIG 焊接装置 1 具备焊接输出部 2、 焊接控制部 3、 电流检测部 4、 电压检测 部 5、 AS(Arc or Short) 判定部 6、 第一设定部 7a、 高电压发生部 8、 第三设定部 13a。在此， 焊接输出部 2 输出焊接输出。焊接控制部 3 控制焊接输出部 2。电流检测部 4 检测焊接电 流。电压检测部 5 检测焊接电压。AS 判定部 6 基于电压检测部 5 的检测结果检测 TIG 电极 即电极 9 和作为焊接对象物的母材 12 是否接触。第一设定部 7a 设定焊接条件等。高电压 发生部 8 在电极 9 和母材 12 之间施加高电压。第三设定部 13a 设定焊接条件等。此外， 在 TIG 焊接装置 1 连接有具备电极 9 的焊矩 10， 通过向电极 9 和母材 12 之间供给焊接输出， 在电极 9 和母材 12 之间产生电弧 11 进行焊接。
图 2 ～图 4 表示电流波形等的时间变化。图 2 ～图 4 中， T1 是第一启动期间， T2 是第二启动期间， T3 是第三启动期间， T1EXT 是第一启动延长期间。T1 TERM 是因发生短路 而结束的情况下的第一启动期间。另外， IP1 是第一启动电流， IP2 是第二启动电流， IP3 是 第三启动电流， I1 是恒定电流。E1 是启动接通时刻， E2 是检测电流的时刻， E3 是发生短路
的时刻。E4 是从时刻 E2 经过了第一启动期间 T1 的时刻， E5 是电弧再生的时刻， E6 是从时 刻 E5 经过了第三启动期间 T3 的时刻。
图 1 中， TIG 焊接装置 1 的焊接输出部 2 以从外部供电的商用电源 ( 例如 3 相 200V 等 ) 为输入， 基于来自焊接控制部 3 的控制信号， 进行构成焊接输出部 2 的未图示的 1 次逆 变器的动作及 2 次逆变器 ( 未图示 ) 的动作。而且， 焊接输出部 2 通过 1 次逆变器的动作 及 2 次逆变器的动作适当地切换正极性和逆极性， 输出适合焊接的焊接电压或焊接电流。
此 外， 构 成 焊 接 输 出 部 2 的 1 次 逆 变 器 通 常 利 用 通 过 PWM(Pulse Wide Modulation) 动作或相移 (phase shift) 动作被驱动的未图示的 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、 未 图 示 的 MO SFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、 未图示的 1 次整流二极管、 平滑用电解电容器、 电力变换用变压器等构成。
另外， 构成焊接输出部 2 的未图示的 2 次逆变器通常使用 IGBT 由半桥或全桥构 成， 切换输出极性。
在此， 正极性是指电弧等离子体中的电子的移动方向从电极 9 向母材 12 的方向， 是指电极 9 为负且母材为正的情况。
另外， 逆极性是指电弧等离子体中的电子的移动方向从母材 12 向电极 9 的方向， 是指电极 9 为正且母材 12 为负的情况。 由 CPU 等构成的第一设定部 7a 基于例如作业者输入的参数等设定恒定电流 I1( 例如 500A)、 第一启动期间 T1( 例如 40msec)、 第二启动期间 T2( 例如 20msec)、 第一启动 电流 IP1( 例如 -100A)、 第二启动电流 IP2( 例如 100A)， 将设定的值向焊接控制部 3 输出。
由 CPU 等构成的第三设定部 13a 基于例如用户输入的参数等设定第三启动期间 T3( 例如 30msec)、 第三启动电流 IP3( 例如 -80A)， 将设定的值向焊接控制部 3 输出。
由电压测定器等构成且测定 TIG 焊接装置 1 的输出端子间的电压的电压检测部 5 检测焊接电压， 且将其作为电压检测信号向 AS 判定部 6 输出。
由 CPU 等构成的 AS 判定部 6 以来自电压检测部 5 的电压检测信号为输入。在电 压检测信号的绝对值达到 ( 低于 ) 在电弧判定中预先设定的检测电平 ( 例如 10V) 的情况 下， AS 判定部 6 判定为作为 TIG 电极的电极 9 和作为焊接对象物的母材 12 接触 ( 以下称 作 “短路” 。)， 将 AS 信号设为短路判定 ( 低电平 )。
另外， 在达到短路判定中预先设定的检测电平 ( 例如 15V) 的情况下， 判定为在作 为 TIG 电极的电极 9 和作为焊接对象物的母材 12 之间产生电弧 ( 以下称作 “电弧中” 、 或 “电弧再生” 。)， 将 AS 信号设为电弧判定 ( 高电平 )。
此外， 在无电流的检测的无负荷电压的输出中， AS 信号成为电弧判定 ( 高电平 )。
由 CT 等构成的电流检测部 4 检测焊接电流， 且将其作为电流检测信号向焊接控制 部 3 输出。
由 CPU 等构成的焊接控制部 3 接收第一设定部 7a 设定的各设定值、 第三设定部 13a 设定的各设定值、 AS 判定部 6 输出的 AS 信号、 电流检测部 4 检测的电流检测信号， 将指 令高电压发生部 8 的动作的 HF 信号向高电压发生部 8 输出。另外， 焊接控制部 3 将指令焊 接输出的输出指令信号和指令焊接输出的极性的 EN 信号向焊接输出部 2 输出。
另外， 焊接控制部 3 接收来自 TIG 焊接装置 1 的外部的起动信号 ( 起动设为接通 )， 将 HF 信号设为接通 ( 高电平 )， 另外， 在判定为基于来自电流检测部 4 的信号检测到焊接电
流后， 将 HF 信号设为断开 ( 低电平 )。此外， 对于电流检测的判定， 例如在电流检测部 4 检 测到的电流值为 2.5A 以上的情况下判定为电流检测。
另外， 焊接控制部 3 接收来自外部的起动信号 ( 起动设为接通 )， 驱动构成焊接输 出部 2 的 1 次逆变器， 向电极 9 和母材 12 之间供给焊接电压。
另外， 焊接控制部 3 接收来自外部的起动信号 ( 起动设为接通 )， 断开 EN 信号 ( 低 电平， 逆极性指令 )， 在开始后述的第二启动期间 T2 的时刻接通 EN 信号 ( 高电平， 正极性指 令 )。
另外， 焊接控制部 3 在第一启动期间 T1 的期间以输出第一启动电流 IP1 的方式向 焊接输出部 2 输出输出指令信号， 在第二启动期间 T2 的期间以输出第二启动电流 IP2 的方 式向焊接输出部 2 输出输出指令信号。而且， 焊接控制部 3 在第三启动期间 T3 的期间以输 出第三启动电流 IP3 的方式向焊接输出部 2 输出输出指令信号， 在第二启动期间 T2 结束 后， 以输出恒定电流 I1 的方式向焊接输出部 2 输出输出指令信号。
另外， 焊接控制部 3 在第一启动期间 T1 的结束时， 来自 AS 判定部 6 的 AS 信号为 表示短路判定的信号的情况下， 如图 2 所示， 向第一启动延长期间 T1EXT 过渡， 以继续输出 第一启动期间 T1 的结束时的焊接电流即第一启动电流 IP1 的方式控制焊接输出部 2。而 且， 在第一启动延长期间 T1EXT 中， 在来自 AS 判定部 6 的 AS 信号为表示电弧判定的信号的 情况下， 结束第一启动延长期间 T1EXT， 向规定的第三启动期间 T3 过渡。进而， 在第三启动 期间 T3 结束后， 向第二启动期间 T2 过渡， 接通 ( 正极性指令 )EN 信号。 焊接输出部 2 基于来自焊接控制部 3 的 EN 信号且通过 2 次逆变器的动作在正极 性期间中 (EN 信号为接通 ) 作为正极性期间动作， 在电子从电极 9 向母材 12 移动的方向上 切换输出极性。而且， 在逆极性期间中 (EN 信号断开 ) 作为逆极性期间动作， 焊接输出部 2 在电子从母材 12 向电极 9 移动的方向上切换输出极性。
另外， 焊接输出部 2 基于来自焊接控制部 3 的输出指令信号且通过 1 次逆变器的 动作在第一启动期间 T1 的期间输出第一启动电流 IP1。而且， 焊接输出部 2 在第二启动期 间 T2 的期间输出第二启动电流 IP2， 在第三启动期间 T3 的期间输出第三启动电流 IP3， 在 第二启动期间 T2 结束后输出恒定电流 I1。
由回扫变压器 ( フライバツクトランス ) 等构成的高电压发生部 8 基于来自焊接 控制部 3 的 HF 信号， 在 HF 信号接通的情况下向 TIG 焊接装置 1 的输出端子间施加高电压 ( 例如施加 15kV)， 在 HF 信号断开的情况下， 停止向 TIG 焊接装置 1 的输出端子间的施加高 电压。
焊接输出部 2 输出的焊接电流、 焊接电压向连接的焊矩 10 供电， 在由钨等构成的 TIG 电极即电极 9 的前端和铝材等焊接对象物即母材 12 之间产生电弧 11， 而进行电弧焊 接。
其次， 使用表示焊接电流波形等的时间变化的图 2 对本实施方式 1 的焊接方法进 行说明。
在图 2 所示的起动设为接通的时刻 E1， 1 次逆变器接通， 发生无负荷输出， 接通 HF 信号， 将高电压发生部 8 输出的高电压向电极 9 和母材 12 之间施加。
该起动设为接通例如通过处于 TIG 焊接装置 1 的外部的未图示的焊矩开关或自动 机的序列发生器等而被指令。
在图 2 所示的时刻 E2， 通过高电压发生部 8 施加的高电压将电极 9 和母材 12 之间 的绝缘破坏而产生电弧， 焊接电流通电而检测电流。
焊接控制部 3 经由电流检测部 4 检测焊接电流的通电， 在判定电流检测后， 断开 HF 信号， 停止高电压发生部 8 的高电压的施加， 向第一启动期间 T1 过渡。
在第一启动期间 T1 中， 焊接控制部 3 以输出第一启动电流 IP1( 例如 -100A) 的方 式控制焊接输出部 2。
在图 2 所示的时刻 E3， 在电极 9 和母材 12 发生短路的情况下， AS 判定部 6 进行短 路判定， AS 信号成为低电平。此外， 电极 9 和母材 12 的短路例如在因焊接作业者的不熟练 带来的作业错误、 工件精度或夹具精度较差的情况等时发生。
在图 2 所示的第一启动期间 T1 的结束时刻、 即从时刻 E2 经过了第一电弧启动期 间 T1 的时刻 E4， 继续电极 9 和母材 12 的短路状态。此时， 如果 AS 判定部 6 判定为短路， 则 向延长第一启动期间 T1 的第一启动延长期间 T1EXT 过渡。焊接控制部 3 以维持并输出第 一启动期间 T1 的结束时刻的电流值即 IP1 的方式控制焊接输出部 2。
之后， 在图 2 所示的时刻 E5， 电极 9 和母材 12 的接触 ( 短路 ) 开放， 进行电弧再 生。在此， 电弧再生例如通过作业者有意地使电极 9 从母材 12 远离而发生、 或通过因工件 形状或自动机的动作而使电极 9 相对于母材 12 移动而偶然地发生。
在图 2 所示的电弧再生的时刻 E5， 第一启动延长期间 T1EXT 结束， 向与第一启动期 间 T1 或第一启动延长期间 T1EXT 相同极性的第三启动期间 T3 过渡。焊接控制部 3 以输出 第三启动电流 IP3 的方式控制焊接输出部 2。此外， 第三启动期间 T3 的长度例如也可以与 第一启动期间 T1 相同， 或者也可以进行实验或施工等预先求出。
另外， 第三启动电流 IP3 的大小例如可以与第一启动电流 IP1 相同， 或者也可以通 过实验或施工等预先求出。
在从图 2 所示的时刻 E5 经过了第三启动期间 T3 的时刻 E6， 第三启动期间 T3 结 束， 焊接控制部 3 讲 EN 信号设为接通， 使极性向正极性输出侧反转， 向第二启动期间 T2 过 渡。
这样， 在时刻 E6 的极性反转之前， 通过在第三电弧启动期间 T3 施加一定的热， 在 时刻 E6 的极性反转时， 难以产生电弧断开， 能够进行良好的焊接。 而且， 在第二启动期间 T2 的结束后， 焊接控制部 3 以输出恒定焊接时的恒定电流 I1 的方式控制焊接输出部 2。
此外， 在图 2 中， 表示在第一启动延长期间 T1EXT 结束后， 向第三启动期间 T3 过 渡， 之后向第二启动期间 T2 过渡的例子。但是， 如图 3 所示， 也可以不设置如图 2 所示的第 三启动期间 T3， 而在第一启动延长期间 T1EXT 结束后向第二启动期间 T2 过渡。
另外， 如图 4 所示， 在焊接开始在规定的第一启动期间 T1 的中途检测到短路的情 况下， 也可以在检测到短路的时刻强制结束第一启动期间 T1， 向第一启动延长期间 T1EXT 过渡。此外， 该情况下， 第一启动期间成为比图 2 所示的第一启动期间 T1 短的图 4 所示的 第一启动期间 T1TERM。
如图 4 所示， 不等待规定长度的第一启动期间 T1 的结束， 而在电极 9 和母材 12 发 生短路时强制终止第一启动期间 T1， 向第一启动延长期间 T1EXT 过渡。 由此， 能够更早地实 施短路中的处理， 例如对于将第一启动期间 T1 设定为较长的情况 ( 例如 400msec) 极为有 效。如上， 在第一启动期间 T1 的结束时刻检测到电极 9 和母材 12 的短路的情况下， 向 维持第一启动期间 T1 的结束时刻的电流的第一启动延长期间 T1EXT 过渡。而且， 以作为第 一启动期间 T1 的延长状态等待电弧再生， 并在电弧再生后恢复到第二启动期间 T2 的方式 进行控制， 由此， 能够确保良好的电弧启动性。
另外， 由于不在电极 9 和母材 12 继续短路的状态下向恒定焊接状态过渡， 所以从 启动期间到恒定状态短路电流不连续通过。由此， 特别是在恒定电流 I1 为大电流 ( 例如 500A) 的情况下， 能够防止电极 9 的不必要的消耗及损伤。
另外， 在恒定电流 I1 为大电流的交流的情况下， 在以往的 TIG 焊接装置中， 在第一 启动期间 T1 发生了短路的情况下， 有时在短路继续进行的同时向恒定焊接过渡。该情况 下， 由于为大电流， 并且为短路状态， 所以能够以更高的电流状态进行极性反转， 通过用于 该极性反转的 2 次逆变器的开关产生高的电涌电压。存在因该高的电涌电压而使得构成 2 次逆变器的半导体元件发生破损的危险。但是， 在本实施方式 1 中， 如上所述由于不产生现 有的 TIG 焊接装置那种状态， 所以没有现有的 TIG 焊接装置那样的危险。
即， 本发明的 TIG 焊接方法为在 TIG 电极和焊接对象物之间产生电弧进行焊接的 TIG 焊接方法， 具有从焊接开始以成为预先设定的规定的焊接电流波形的方式使电流通过 的期间即第一启动期间， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊接对象物的接触的检测。而且， 本发 明的 TIG 焊接方法为在第一启动期间结束时检测到 TIG 电极和焊接对象物的接触的情况 下， 向维持第一启动期间结束时的电流直至 TIG 电极和焊接对象物的接触开放的第一启动 延长期间过渡的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的发生。 另外， 本发明的 TIG 焊接方法是在 TIG 电极和焊接对象物之间产生电弧进行焊接 的 TIG 焊接方法， 具有从焊接开始以成为预先设定的规定的焊接电流波形的方式使电流通 过的期间即第一启动期间， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊接对象物的接触的检测。而且， 本 发明的 TIG 焊接方法为在第一启动期间中检测到 TIG 电极和焊接对象物的接触的情况下， 使第一启动期间结束， 向维持使第一启动期间结束时的电流直至 TIG 电极和焊接对象物的 接触开放的第一启动延长期间过渡的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
另外， 本发明的 TIG 焊接方法是交替重复正极性期间和逆极性期间进行焊接的交 流的 TIG 焊接方法， 在一极性期间即第一启动期间之后具有极性与上述第一启动期间不同 的另一极性期间即第二启动期间， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊接对象物的接触的检测。 而且， 本发明的 TIG 焊接方法也可以是在向第一启动延长期间过渡的情况下， 在第一启动 延长期间结束后从一极性期间即第一启动延长期间向另一极性期间即第二启动期间过渡 的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
另外， 本发明的 TIG 焊接方法是交替地重复正极性期间和逆极性期间而进行焊接 的交流的 TIG 焊接方法， 在一极性期间即第一启动期间之后具有极性与上述第一启动期间
不同的另一极性期间即第二启动期间， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊接对象物的接触的检 测。而且， 本发明的 TIG 焊接方法中， 在向第一启动延长期间过渡的情况下， 向第一启动延 长期间结束后以成为规定的焊接电流波形的方式使电流通过的规定的期间、 即与第一启动 延长期间具有相同的极性的第三启动期间过渡。而且， 本发明的 TIG 焊接方法也可以是在 第三启动期间结束后从一极性期间即第三启动期间向另一极性期间即第二启动期间过渡 的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
此外， 本实施方式 1 中， 作为恒定电流 I1 对正极性的直流输出的例子进行了说明， 但作为恒定电流使用交流输出的情况下， 通过进行同样的控制也能够得到同样的效果。
此外， 第一启动电流 IP1、 第二启动电流 IP2、 第三启动电流 IP3 在图中作为任意的 固定值进行了说明， 但也可以是在各启动期间中变动的波形。
另外， 也可以对短路的继续时间进行计时， 在继续时间为长时间 ( 例如 1 秒 ) 的情 况下， 判定为异常短路状态， 并停止焊接输出。
( 实施方式 2) 使用图 5 和图 6 对本实施方式 2 进行说明。图 5 是表示本实施方式 2 的 TIG 焊接 装置的概略构成的图， 图 6 是表示本实施方式 2 的焊接电流波形等的时间变化的图。
本实施方式 2 的 TIG 焊接方法与实施方式 1 的主要不同点在于继续短路中的电流 值的決定方法， 在本实施方式 2 中， 通过设定部设定短路中的输出电流， 具体而言使电流值 降低。
下面， 对使用了重复逆极性期间和正极性期间而进行焊接的交流 TIG 焊接装置的 例子进行说明。
图 5 中， 在示出了第五设定部 14a 的方面与实施方式 1 的图 1 不同， 图 6 中， 在示 出了第一短路电流 IS1 的方面与实施方式 1 的图 2 ～图 4 不同。
图 5 中， 由 CPU 等构成的第五设定部 14a 设定短路继续中的电流即第一短路电流 IS1( 例如 -20A)， 且将所设定的值向焊接控制部 3 输出。
由 CPU 等构成的焊接控制部 3 接收第一设定部 7a 设定的各设定值、 第三设定部 13a 设定的各设定值、 第五设定部 14a 设定的各设定值、 AS 判定部 6 输出的 AS 信号、 电流检 测部 4 检测的电流检测信号。而且， 焊接控制部 3 将指令高电压发生部 8 动作的 HF 信号向 高电压发生部 8 输出， 将指令焊接输出的输出指令信号、 指令焊接输出的极性的 EN 信号向 焊接输出部 2 输出。
另外， 焊接控制部 3 在第一启动期间 T1 及第一启动延长期间 T1EXT， 在从短路到电 弧再生的期间使焊接输出降低至规定的第一短路电流 IS1。
其次， 使用图 6 对本实施方式 2 的焊接电流波形等的时间变化进行说明。
在图 6 所示的起动设为接通的时刻 E1， TIG 焊接装置 1 起动， 向电极 9 和母材 12 之间施加无负荷电压和高电压。
在图 6 所示的时刻 E2， 电极 9 和母材 12 之间的绝缘被破坏， 流过电流， 利用电流检 测部 4 检测电流， 停止由高电压发生部 8 施加高电压， 过渡到第一启动期间 T1。
在图 6 所示的时刻 E3， 当电极 9 和母材 12 发生了短路时， 在时刻 E3 以后将焊接电
流降低至第一短路电流 IS1。
而且， 在第一启动期间 T1 的结束时刻、 即从时刻 E2 经过了第一启动期间 T1 的时 刻即时刻 E4， 第一启动期间 T1 结束。
即使在第一启动期间 T1 的结束时刻， 电极 9 和母材 12 也发生短路， 因此， AS 判定 部 6 为短路判定。因此， 向第一启动延长期间 T1EXT 过渡， 维持第一启动期间 T1 结束的时 刻的电流值即第一短路电流 IS1。
此外， 第一短路电流 IS1 可以是绝对值比第一启动电流 IP1 小的值， 第一短路电流 IS1 可以是绝对值比恒定电流 I1 小的值。
另外， 第一短路电流 IS1 例如可以通过实验及施工等求出适宜的值， 只要是在短 路通电中电极 9 不产生不必要熔融的低的电流值、 且在电弧再生时难以产生电弧断开的规 定大小的电流值即可 ( 例如 20A 程度 )。
另外， 第一短路电流 IS1 在特别重视防止损伤电极 9 的情况下， 也可以为 TIG 焊接 装置 1 可输出的、 最低电流值程度低的值 ( 例如 5A)。
其次， 如图 6 所示， 在第一启动延长期间 T1EXT 中的时刻 E5 进行电弧再生， 从时刻 E5 向第三启动期间 T3 过渡， 输出第三启动电流 IP3。 在从时刻 E5 经过了第三启动期间 T3 的点 E6， 第三启动期间 T3 结束， 进行极性反 转， 向第二启动期间 T2 过渡， 且在第二启动期间 T2 结束后输出恒定电流 I1。
这样， 在电极 9 和母材 12 的短路中， 通过以降低至第一短路电流 IS1 的方式控制 焊接电流， 能够防止电极 9 的不必要的消耗及破损。
即， 本发明的 TIG 焊接方法也可以是在第一启动期间及第一启动延长期间， 从检 测到 TIG 电极和焊接对象物的接触后起到 TIG 电极和上述焊接对象物的接触的开放的期 间， 将焊接电流控制为与检测到 TIG 电极和焊接对象物接触的时刻的电流不同的预先设定 的规定的第一短路电流波形的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
( 实施方式 3)
本实施方式中， 使用图 7 ～图 9 进行说明。使用表示电流波形等时间变化的图 8 和图 9 对图 7 所示的 TIG 焊接装置 1 说明其动作。
图 7 是表示本实施方式 3 的 TIG 焊接装置的概略构成的图， 图 8 是表示本实施方 式 3 的其它焊接电流波形等的时间变化的图， 图 9 是表示本实施方式 3 的焊接电流波形的 时间变化的图。
本实施方式 3 的 TIG 焊接方法与实施方式 1 的不同点是交流 TIG 和直流 TIG 的构 成的差， 在实施方式 1 中表示了交流 TIG 焊接的动作的例子， 但本实施方式 3 中表示直流 TIG 焊接的动作的例子。
下面， 对使用直流的 TIG 焊接装置 21 的例子进行说明。图 7 中， 直流的 TIG 焊接 装置 21 具备直流的焊接输出部 2b、 直流的焊接控制部 3b、 第二设定部 7b、 第四设定部 13b。 而且， 图 8 和图 9 中， T4 是第四启动期间， IP4 是第四启动电流， 时刻 E7 是从时刻 E5 经过了 第四启动期间 T4 的时刻。
图 7 中， TIG 焊接装置 21 的直流的焊接输出部 2b 基于来自直流的焊接控制部 3b
的输出进行 1 次逆变器动作， 将适合焊接的焊接电压及焊接电流向正极性 ( 电极 9 为负， 母 材 12 为正的情况 ) 的方向输出。
由 CPU 等构成的第二设定部 7b 与例如作业者输入的参数连动地设定恒定电流 I1( 例如 500A)、 第一启动期间 T1( 例如 40msec)、 第一启动电流 IP1( 例如 100A)， 且将设定 的值向直流的焊接控制部 3b 输出。
由 CPU 等构成的第四设定部 13b 与例如作业者输入的参数连动地设定第四启动期 间 T4( 例如 30msec)、 第四启动电流 IP4( 例如 80A)， 且将设定的值向直流的焊接控制部 3b 输出。
由 CPU 等构成的直流的焊接控制部 3b 接收第二设定部 7b 设定的各设定值、 第四 设定部 13b 设定的各设定值、 AS 判定部 6 输出的 AS 信号、 电流检测部 4 检测的电流检测信 号。而且， 直流的焊接控制部 3b 将指令高电压发生部 8 的动作的 HF 信号向高电压发生部 8 输出， 且将指令焊接输出的输出指令信号向直流的焊接输出部 2b 输出。
另外， 直流的焊接控制部 3b 在第一启动期间 T1 的期间输出第一启动电流 IP1， 在 第四启动期间 T4 的期间输出第四启动电流 IP4。 第四启动期间 T4 结束后， 直流的焊接控制 部 3b 以输出恒定电流 I1 的方式向直流的焊接输出部 2b 输出输出指令信号。
另外， 直流的焊接控制部 3b 在第一启动期间 T1 结束时， 在 AS 判定部 6 输出的 AS 信号为表示短路的信号的情况下， 向第一启动延长期间 T1EXT 期间过渡， 继续输出第一启 动期间 T1 结束时的焊接电流即第一启动电流 IP1。
在第一启动延长期间 T1EXT 中， 在来自 AS 判定部 6 的信号成为表示电弧判定的信 号的情况下， 结束第一启动延长期间 T1EXT 并向规定的第四启动期间 T4 过渡。而且， 在第 四启动期间 T4 结束后， 输出恒定电流 I1。
其次， 图 8 中， 对本实施方式 3 的焊接电流波形等的时间变化进行说明。
图 8 中， 在图 8 所示的时刻 E3 发生了短路的情况下， 在发生了短路的时刻 E3， AS 判定部 6 判定为电极 9 和母材 12 发生短路， AS 信号成为低电平。
图 8 所示的时刻 E4 是第一启动期间 T1 的结束时刻， 是从时刻 E2 经过了第一启动 期间 T1 的时刻。在该时刻 E4， AS 判定部 6 判定为短路的情况下， 向延长第一启动期间 T1 的第一启动延长期间 T1EXT 过渡， 维持输出第一启动期间结束时的电流值即 IP1。
在图 8 所示的时刻 E5 电弧再生时， 在时刻 E5， 第一启动延长期间 T1EXT 结束， 向第 四启动期间 T4 过渡， 输出第四启动电流 IP4。而且， 从图 8 所示的时刻 E5 经过了第四电弧 启动期间 T4 的时刻 E7 以后， 向恒定焊接过渡， 输出恒定电流 I1。
即， 本发明的 TIG 焊接方法是直流的 TIG 焊接方法， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊 接对象物的接触的检测。而且， 本发明的 TIG 焊接方法是在向第一启动延长期间过渡的情 况下， 向在第一启动延长期间结束后以成为预先设定的规定的焊接电流波形的方式通过电 流的规定的期间即第四启动期间过渡。而且， 本发明的 TIG 焊接方法是在第四启动期间结 束后以从第四启动期间结束时的焊接电流成为预先设定的恒定焊接时的焊接电流即恒定 焊接电流的方式控制焊接电流的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
此外， 第四启动期间 T4 也可以是与第一启动期间 T1 同长度的期间， 另外， 也可以通过实验及施工等预先求出适宜期间的值。
另外， 第四启动电流 IP4 也可以是与第一启动电流 IP1 相同的电流值， 另外， 也可 以通过实验及施工等预先求出适当的电流值。
此外， 也可以不设置图 8 所示的第四启动期间 T4 而如表示焊接电流等的时间变化 的图 9 所示在第一启动延长期间 T1EXT 结束后马上输出恒定电流 I1。
即， 本发明的 TIG 焊接方法为直流的 TIG 焊接方法， 从焊接开始进行 TIG 电极和焊 接对象物的接触的检测。而且， 本发明的 TIG 焊接方法是， 在向第一启动延长期间过渡的情 况下， 在第一启动延长期间结束后， 以从第一启动延长期间结束时的焊接电流成为预先设 定的恒定焊接时的焊接电流即恒定焊接电流的方式控制焊接电流的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 发生。
如上， 在第一启动期间 T1 结束时检测到电极 9 和母材 12 的短路的情况下， 向第一 启动延长期间 T1EXT 过渡， 以第一启动延长期间 T1EXT 的状态等待电弧再生。由此， 在进行 电弧再生后再次返回启动期间， 能够确保良好的电弧启动性。
另外， 在恒定电流 I1 为大电流 ( 例如 500A) 的情况下， 不连续地通短路电流， 能够 防止电极 9 的不必要的消耗及损伤。
此外， 对第一启动电流 IP1、 第四启动电流 IP4 在图中作为任意的固定值进行了说 明， 但也可以为在各启动期间中变动的波形。
( 实施方式 4)
使用图 10 和图 11 说明本实施方式 4。图 10 是表示本实施方式 4 的 TIG 焊接装置 的概略构成的图， 图 11 是表示本实施方式 4 的焊接电流波形等的时间变化的图。
本实施方式 4 也表示直流焊接的例子， 与表示直流焊接的例子的实施方式 3 不同 的主要方面是短路中的电流值的決定方法。在本实施方式 4 中， 通过设定部设定短路中的 输出电流， 更具体而言， 使电流相比于短路前的电流降低。
下面， 对使用了直流的 TIG 焊接装置 21 的例子进行了说明。
图 10 中， 直流的 TIG 焊接装置 21 具备第六设定部 14b。图 11 中， IS2 是第二短路 电流。
图 10 中， 由 CPU 等构成的第六设定部 14b 设定了第二短路电流 IS2( 例如 20A)， 将 设定的值向直流的焊接控制部 3b 输出。
由 CPU 等构成的直流的焊接控制部 3b 接收第二设定部 7b 设定的各设定值、 第四 设定部 13b 设定的各设定值、 第六设定部 14b 设定的各设定值、 AS 判定部 6 输出的 AS 信号、 电流检测部 4 检测的电流检测信号。而且， 直流的焊接控制部 3b 将指令高电压发生部 8 的 动作的 HF 信号向高电压发生部 8 输出， 另外， 将指令焊接输出的输出指令信号向直流的焊 接输出部 2b。
另外， 直流的焊接控制部 3b 在第一启动期间 T1 及第一启动延长期间 T1EXT， 在从 电极 9 和母材 12 发生短路起到电弧再生的期间， 将焊接输出降低至预先设定的第二短路电 流 IS2。
使用图 11 说明本实施方式的焊接电流波形等的时间变化。图 11 中， 在时刻 E3 发 生了短路的情况下， 在时刻 E3 以后， 将焊接电流降低至第二短路电流 IS2。此外， 第二短路电流 IS2 也可以为与第一启动电流 IP1 相同的电流值， 或者也可以 为比第一启动电流 IP1 小的电流值， 或者也可以为比恒定电流 I1 小的电流值。
另外， 第二短路电流 IS2 例如可以通过实验及施工等预先求出适当的值， 只要是 在短路通电中不产生将电极 9 不必要熔融的足够低的电流值、 且在进行电弧再生时难以产 生电弧断开的电流值即可 ( 例如 20A 左右 )。
另外， 第二短路电流 IS2 在特别重视防止电极 9 损伤的情况下， 也可以为直流的 TIG 焊接装置 21 可输出的最低电流程度低的电流值 ( 例如 5A)。
时刻 E4 是第一启动期间 T1 结束的时刻， 是从时刻 E2 经过了第一启动期间 T1 的 时刻， 在该时刻 E4， 第一启动期间 T1 结束， 向第一启动延长期间 T1EXT 过渡， 维持并输出第 一启动期间 T1 结束的时刻的电流值 IS2。
当在第一启动延长期间 T1EXT 中在时刻 E5 电弧再生时， 向第四启动期间 T4 过渡， 输出第四启动电流 IP4。
在从时刻 E5 经过了第四启动期间 T4 的时刻 E7， 第四启动期间 T4 结束， 输出恒定 电流 I1。
这样， 在电极 9 和母材 12 的短路中， 通过将焊接电流降低至第二短路电流 IS2， 能 够防止电极 9 的不必要的消耗及破损。 即， 本发明的 TIG 焊接方法是在第一启动期间及第一启动延长期间， 在从检测到 TIG 电极和焊接对象物的接触起到 TIG 电极和上述焊接对象物的接触的开放的期间， 将焊 接电流控制为与检测到 TIG 电极和焊接对象物的接触的时刻的电流不同的、 预先设定的规 定的第二短路电流波形的方法。
通过该方法， 能够不产生电极的不必要的消耗及损伤， 另外能够防止焊接缺陷的 产生。
产业上的可利用性
如上， 根据本申请发明， 即使在第一启动期间中发生了短路的情况下， 也能够延长 第一启动期间等待至电弧再生， 且在电弧再生后继续启动波形的输出。 由此， 能够防止电极 的不必要的消耗及损伤的产生， 另外， 能够防止焊接缺陷的发生。因此， 作为进行 TIG 焊接 施工的、 例如汽车产业或建筑业之类的特别是进行使用铝材或镁材的生产的行业的 TIG 焊 接方法， 在产业上是有用的。
符号说明
1、 21 TIG 焊接装置
2 焊接输出部
2b 直流的焊接输出部
3 焊接控制部
3b 直流的焊接控制部
4 电流检测部
5 电压检测部
6 AS 判定部
7a 第一设定部
7b 第二设定部
8 9 10 11 12 13a 13b 14a 14b 15高电压发生部 电极 焊矩 电弧 母材 第三设定部 第四设定部 第五设定部 第六设定部 焊接控制部