CN101848784A - 焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明的焊接装置，具有监视半导体元件的电压，并在半导体元件的电压已为零或者比正常电压低时断开输入电源从而断开输入电源的供给的功能，可以用简单的结构并且低成本地实现防止故障的扩大。

Description

焊接装置

技术领域

本发明涉及使用半导体元件的焊接装置，且进行该半导体元件的故障检测的焊接装置。

背景技术

近年来，对于设备安全的努力正在世界性地强化。在焊接装置中使用的晶闸管等半导体元件发生了短路故障的情况下，不仅是半导体元件的故障，而且有时使变压器等结构部件同时被烧毁。因此，在研究半导体元件发生了故障短路的情况下的保护方法。

图4是以往的焊接装置的概略结构图。在图4中，在该以往的焊接装置中，使用基于晶闸管的双星形整流电路。该双星形整流电路具有开关焊接装置的输入电源的输入开关器1和焊接变压器2。而且，焊接变压器2具有初级线圈2a和次级线圈2b。而且，具有作为对焊接变压器2的输出进行整流的功率半导体元件的晶闸管3a～3f。而且，由于构成双星形整流电路，所以6个晶闸管3a～3f被并联连接。

与限流电阻以及二极管串联连接的光电耦合器(photo coupler)的发光侧元件4a～4f与晶闸管3a～3f并联或者反向并联连接。并且，箭头上附加的标号K1～K6表示彼此相同标号的箭头之间进行连接。

图5是以往的焊接装置的电压检测单元的结构图。在图5中，光电耦合器的受光侧元件5a～5f的输出经由电压调整电阻连接到构成时序(sequence)电路的“与(AND)”元件6a～6c的输入。在光电耦合器的受光侧元件5a～5f的任意一个都未受光的情况下，“与”元件6e的输出成为GND(接地)输出。

图6是以往的焊接装置中进行输入开关器的控制的控制单元的结构图。而且，在图4、图5中，在箭头处附加的标号m1～m3表示彼此相同标号的箭头之间进行连接。

在图6中，控制单元9具有具备常开接点(a接点)的第1继电器7和第2继电器8。第1继电器7的常开接点与连接点1c连接。而且，第2继电器8的常开接点经由用于使输入开关器1的接点进行动作的输入开关器1的线圈部1a与连接点1b连接。

通过导通第1继电器7的常开接点与第2继电器8的常开接点(接点闭合)，连接点1c和连接点1b成为了连接状态，在线圈部1a中流过电流，从而输入开关器1成为闭合状态。即，成为输入电源被供给到焊接变压器2的状态。另一方面，通过截止第1继电器7的常开接点或者第2继电器8的常开接点(接点断开)，连接点1c和连接点1b成为不经由线圈部1a进行连接的状态时，在线圈部1a中不流过电流，输入开关器1成为关断状态。即，成为输入电源不被供给到焊接变压器2的状态。

在起动用开关10为截止的状态下，在第1继电器7的线圈中不流过电流，第1继电器7成为截止状态，而连接点1c和连接点1b的连接成为被切断的状态。因此，输入开关器1为关断状态。另一方面，在导通起动用开关10时，在第1继电器7的线圈中流过规定的电流，第1继电器7导通，第2继电器8也为导通状态，因此，输入开关器1为闭合状态。

通过这样的结构，在晶闸管3a～3f中任意一个或者多个晶闸管3a～3f发生了短路故障时，对应的光电耦合器的受光侧元件5a～5f为截止状态。并且，通过“与”元件6a～6c检测该状态，经由第1继电器7和第2继电器8，输入开关器1为关断状态。因此，来自初级侧的电力供给被断开，发生了短路故障的焊接装置受到保护。而且，该技术内容被对比文件1公开。

但是，在这样的以往的焊接装置中，由于在进行异常检测的时序电路中使用“与”元件6a～6c，所以需要用于驱动“与”元件的其它电源。而且，“与”元件抗干扰能力弱，有在施加稍稍高于被提供的其它电源的干扰时马上产生误动作的危险。

而且，在以往的焊接装置的控制装置9中，使用具有a接点的第1继电器7和第2继电器8，每当起动用开关10的导通/截止时继电器动作。由于起动用开关10频繁地导通/截止，所以在a接点使用的第1继电器7、第2继电器8的寿命都很短，难以保证长时间的可靠性。为了确保可靠性，需要经常更换继电器，所以花费很多工时和成本。

专利文献1：国际公开公报WO2008/072387A1

发明内容

本发明的焊接装置在半导体元件产生了故障时，简单并低成本地断开焊接装置的输入电源，防止故障的扩大。

本发明的焊接装置包括：变压器；开关单元，设置在变压器的初级侧，用于对变压器提供或者断开交流电力；半导体元件，设置在变压器的次级侧，用于控制焊接输出；电压检测单元，检测半导体元件的两端电压；以及控制单元，根据电压检测单元的输出结果，控制所述开关单元。并且，电压检测单元由二极管元件构成，在对变压器提供所述交流电力时检测半导体元件的两端电压是否比正常电压低或者为零的情况。而且，控制单元由半导体开关元件构成，使开关单元进行关断动作，从而断开对所述变压器提供交流电力。

通过这样的结构，本发明的焊接装置通过监视半导体元件的电压，在半导体元件的两端电压已为零或者低于正常电压时断开输入电源，断开对焊接装置的输入电源的供给，从而可以用简单的结构并且低成本地实现防止故障的扩大。

附图说明

图1是本发明的实施方式的焊接装置的概略结构图。

图2是本发明的实施方式的焊接装置的电压检测单元的结构图。

图3是本发明的实施方式的进行焊接装置的输入开关器的控制的控制单元的结构图。

图4是以往的焊接装置的概略结构图。

图5是以往的焊接装置的电压检测单元的结构图。

图6是以往的焊接装置的进行输入开关器的控制的控制单元的结构图。

标号说明

1，15输入开关器

10，100起动用开关

2，20焊接变压器

3a，3b，3c，3d，3e，3f，30a，30b，30c，30d，30e，30f晶闸管

4a，4b，4c，4d，4e，4f，40a，40b，40c，40d，40e，40f光电耦合器的发光侧元件

5a，5b，5c，5d，5e，5f，50a，50b，50c，50d，50e，50f光电耦合器的受光侧元件

D1，D2，D3，D4，D5，D6二极管元件

6a，6b，6c，6d，6e“与”元件

7第1继电器

8第2继电器

9，90控制单元

30，300，301，500半导体开关元件

具体实施方式

(实施方式)

图1是本发明的实施方式的焊接装置的概略结构图。本实施方式在焊接装置中较多使用的基于晶闸管的双星形整流电路中适用本发明。

如图1所示，该双星形整流电路具有开关焊接装置的输入电源的输入开关器15和焊接变压器20，焊接变压器20具有初级线圈20a和次级线圈20b。而且，还具有作为对焊接变压器20的输出进行整流的功率半导体元件的晶闸管30a～30f。而且，为了构成双星形整流电路，6个晶闸管30a～30f被并联连接。

并且，与限流电阻和二极管串联连接的光电耦合器的发光侧元件40a～40f，与晶闸管30a～30f并联连接或者反向并联连接。而且，在图1中对箭头附加的标号P1～P6表示彼此相同标号的箭头之间进行连接。

图2是本发明的实施方式的焊接装置的电压检测单元的结构图。在图2中，q2表示该电压检测单元的输出电压。光电耦合器的受光侧元件50a～50f的输出与二极管元件D1～D6的阴极侧连接。而且，二极管元件D1～D6的阳极侧都与半导体开关元件500的基极连接。+V1表示电源电压。

图3是本发明的实施方式的焊接装置的进行输入开关器的控制的控制单元的结构图。在图3中，q1表示该控制单元的输出电压。在箭头上附加的标号q 1、q2表示各个图1、图2中相同标号的箭头之间进行连接。+V2表示电源电压。

本发明的焊接装置的控制单元90的主要部分由半导体开关元件300、301构成。起动用开关100是具有常闭接点(b接点)的继电器开关。半导体开关元件300的基极中被输入电压检测单元的输出结果(q2)。半导体开关元件301根据半导体开关元件300的导通/截止状态以及起动用开关100的导通/截止状态来进行控制。

半导体开关元件301的输出q1为高电平状态(电阻302中流过电流的状态)的情况下，与输出q1连接的线圈部10a进行动作，使得输入开关器15成为关断状态。即，对焊接变压器2不供给输入电源的状态。

相反，在半导体开关元件301的输出q1为低电平的状态(电阻302中不流过电流的状态)的情况下，与输出q1连接的线圈部10a进行动作，使得输入开关器15成为闭合状态。即，对焊接变压器2供给输入电源的状态。

接着，对本发明的焊接装置的正常的动作进行说明。

在正常动作状态下，晶闸管30a～30f都在反向方向上产生电压(正常电压)。因此，与它们对应的光电耦合器的发光侧元件40a～40f都发光。因此，与这些发光侧对应的光电耦合器的受光侧元件50a～50f都保持导通状态。

这时，由于二极管元件D1～D6的阴极侧都具有一定的电位(近似为电源电压+V1的值)，所以从D1至D6的任意一个二极管元件都不导通。因此，半导体开关元件500为截止状态。从而，电压检测单元的输出q2的电压为GND电位(接地电位)。并且，GND电位被输入到控制单元90内的半导体开关元件300的基极。因此，半导体开关元件300为截止状态。

这里，在作为b接点开关的起动用开关100为截止(闭合状态)的情况下，半导体开关元件301的基极被输入由电阻303、304分压后的一定的电位。因此，半导体开关元件301为导通(导通状态)。因此，控制单元90的输出q1具有一定的电压。这时，在电阻302中流过电流而将该一定的电压施加到线圈部10a，所以输入开关器15保持关断状态。即，成为不对焊接变压器2供给输入电源的状态。

另一方面，在作为b接点开关的起动用开关100为导通(关断状态)的情况下，在半导体开关元件301的基极经由电阻304而成为GND电位。因此，半导体开关元件301成为截止(非导通状态)。因此，控制单元90的输出q1经由电阻302而具有GND电压。这时，GND电压施加到线圈部10a，所以输入开关器15保持闭合状态。即，成为对焊接变压器2供给输入电源的状态。在该状态下，焊接物200被焊接。

以上的动作呈现基于起动用开关100的导通/截止的正常的功能。

接着，说明本发明的焊接装置在异常状态下的动作。

所谓异常状态是指晶闸管30a～30f的任意一个或者多个发生故障，在发生了故障的晶闸管的阳极和阴极之间产生了短路的状态。这时，发生了短路故障的晶闸管不能阻止对阴极施加的电压。因此，通过发生了故障的晶闸管、和与次级线圈2b连接的其它的晶闸管，在焊接变压器2的次级线圈2b中构成短路回路，在晶闸管30a～30f以及焊接变压器2中流过过大电流。而且，在该状态持续的情况下，导致烧毁焊接变压器2的次级线圈2b和初级线圈2a。

为了防止上述那样的状态，在本发明的实施方式的焊接装置中形成以下结构，即，利用二极管元件D1～D6监视晶闸管30a～30f的阳极、阴极间电压。为了监视晶闸管30a～30f的阳极、阴极间电压，连接光电耦合器的发光侧元件40a～40f，使得各个晶闸管30a～30f成为并联或者反向并联。

这里，例如，在晶闸管30a～30f中的晶闸管30a发生了短路故障的情况下，晶闸管30a的阳极、阴极间电压为零或者比正常电压低的电压。于是，晶闸管30a的阳极、阴极间连接的光电耦合器的发光侧元件40a中不流过电流，发光侧元件40a不发光。因此，与其对应的光电耦合器的受光侧元件50a为截止(非导通状态)。

其结果，电压检测单元的二极管元件D1的阴极侧为GND电位。因此，半导体开关元件500导通(导通状态)，电压检测单元的输出q2具有一定的电压。

该一定的电压被施加到控制单元90的半导体开关元件300的基极。从而半导体开关元件300导通(导通状态)，在半导体开关元件301的基极上，通过电阻305、304的分压而被提供一定的电压。因此，半导体开关元件301为导通状态，在电阻302中流过电流，控制单元90的输出q1具有一定的电压。

这时，在电阻302中流过电流从而一定的电压被施加到线圈部10a，所以输入开关器15为关断状态。即，不对焊接变压器2供给输入电源。

这里，重要的是，不管起动用开关100是导通还是截止，输入开关器15都是关断状态。即，在检测到异常状态的情况下，可以强制性地设为不对焊接变压器2供给输入电源的状态。而且，在上述说明中，设想了仅晶闸管30a发生了短路故障的情况，但是，除此之外的晶闸管30b～30f的任意一个发生了短路故障时都进行与上述相同的动作。

而且，在本发明的焊接装置中，检测这样的异常状态的电压检测单元由二极管元件D1～D2构成，完全不使用“与”元件。因此，不需要用于驱动“与”元件的其它的电源。而且，二极管元件抗干扰能力强，与使用“与”元件的情况相比，误检测异常状态的危险极小。

而且，本发明的焊接装置的控制单元90，由半导体开关元件300、301构成，完全不使用a接点的继电器。因此，即使起动用开关100频繁进行导通/截止，也可以确保长时间的控制单元的可靠性。半导体开关元件的寿命比a接点的继电器的寿命长得多，所以可以显著降低部件更换等的工时、成本。

而且，由于本发明的焊接装置中使用的起动用开关100具有作为b接点的继电器的功能，所以与作为a接点使用的情况相比，也是长寿命。

而且，本实施方式对于三相输入的基于晶闸管的双星形整流电路进行了说明，但是也可以应用于其它的整流电路结构和单相输入的整流电路、其它的控制元件所构成的半导体电路。

产业上的可利用性

本发明可以用低成本且简单的结构而预先地防止因焊接装置中使用的半导体元件的故障造成的危害扩大，作为提高安全性的焊接装置而在工业上是有用的。

Claims (2)

1.焊接装置，包括：

变压器；

开关单元，设置在所述变压器的初级侧，用于对所述变压器提供或者断开交流电力；

半导体元件，设置在所述变压器的次级侧，用于控制焊接输出；

电压检测单元，检测所述半导体元件的两端电压；以及

控制单元，根据所述电压检测单元的输出结果，控制所述开关单元，

其特征在于，

所述电压检测单元由二极管元件构成，

在对所述变压器提供所述交流电力时所述电压检测单元检测到所述半导体元件的两端电压比正常电压低或者为零时，

所述控制单元使所述开关单元进行关断动作，从而断开对所述变压器提供所述交流电力。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，

所述控制单元由半导体开关元件构成。

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