專利名稱：激光焊接機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光焊接機(jī)，尤其涉及具有雙脈沖氙燈的激光焊接機(jī)，應(yīng)用于電池的焊接。
背景技術(shù)：
在制作電池時(shí)，需要經(jīng)過電池焊接的工序，所用的焊接機(jī)為激光焊接機(jī)。激光焊機(jī)由電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和水循環(huán)冷卻系統(tǒng)四大框架組成，四者相互依存，缺一不可。
冷卻循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)冷卻水、去離子水、磁力泵、過濾器、水箱、熱交換器等構(gòu)成，為焊機(jī)提供冷卻，以保證機(jī)器能長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的運(yùn)行。
電源系統(tǒng)由晶閘管智能模塊、儲(chǔ)能電容組、電力半導(dǎo)體、飽和電抗器等構(gòu)成，通過整流、濾波、穩(wěn)壓等為焊機(jī)其它各系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠的能源。
控制系統(tǒng)主要由作為脈沖開關(guān)的IGBT模塊、IGBT過電流保護(hù)模塊、回路過電流保護(hù)模塊等構(gòu)成，控制兩個(gè)IGBT同時(shí)動(dòng)作，以獲得工作所需頻率與脈寬，對(duì)脈沖氙燈1和2分別進(jìn)行預(yù)燃，并維持低電流導(dǎo)通。
光路調(diào)整系統(tǒng)由固體激光器、聚光腔、氦氖激光燈、諧振元件、聚焦部分等構(gòu)成，為焊機(jī)提供高質(zhì)量的激光，完成電池形狀的焊接。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)構(gòu)成，為生產(chǎn)工作提供必需的平臺(tái)。
但現(xiàn)有的激光焊接機(jī)具有以下缺點(diǎn)1)現(xiàn)有的激光焊接機(jī)因?yàn)樾枰刂苾芍}沖氙燈，所以有兩套獨(dú)立的整流、濾波、穩(wěn)壓電源和兩套單獨(dú)的控制電路，分別控制兩支氙燈的預(yù)燃與工作。這樣使焊接機(jī)的制作成本提高，體積大，占用空間大。如果改為單支氙燈，雖然克服了制作成本和體積的問題，但焊接電池的速度下降。2)雖然應(yīng)用了IGBT模塊的專用驅(qū)動(dòng)器M57962L來(lái)保護(hù)IGBT模塊，但保護(hù)不徹底。專用驅(qū)動(dòng)器M57962L內(nèi)部具有短路保護(hù)功能，電路圖可以參考圖4。當(dāng)IGBT模塊過載(過壓、過流)時(shí)，亦即其集電極電壓上升至大于15V時(shí)，隔離二極管D1截止，檢測(cè)輸入端①腳為15V高電平，當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到檢測(cè)輸入端①腳為15V高電平時(shí)，判定為電路短路，驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)輸出端⑤腳置低電平，使IGBT截止?，F(xiàn)有技術(shù)雖能夠使IGBT截止，但當(dāng)有干擾使控制信號(hào)輸出端⑤腳不置于低電平時(shí)，IGBT導(dǎo)通，在集電極電壓大于15V時(shí)，使IGBT模塊被擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的激光焊接機(jī)的成本、體積和焊接速度的矛盾問題，提供一種激光焊接機(jī)，既能降低激光焊接機(jī)的制造成本、減少其體積，又可使其焊接速度不會(huì)因此而下降。
本實(shí)用新型的次要目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的IGBT模塊保護(hù)不徹底的問題，提供一種激光焊接機(jī)，使IGBT模塊過載(過壓、過流)時(shí)能夠可靠截止，防止IGBT模塊被擊穿。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出的一種激光焊接機(jī)，包括電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)的輸出端與控制系統(tǒng)的電源輸入端連接，所述電源系統(tǒng)僅包括一路電源電路，所述控制系統(tǒng)包括兩路控制電路，該兩路控制電路的電源輸入端并聯(lián)在所述一路電源電路的輸出端，所述兩路控制電路的輸出端用于分別控制兩個(gè)脈沖氙燈。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步改善為所述控制系統(tǒng)包括用于作為脈沖開關(guān)的IGBT模塊和IGBT保護(hù)模塊，所述IGBT保護(hù)模塊包括用于保護(hù)IGBT模塊的專用驅(qū)動(dòng)器M57962L，所述驅(qū)動(dòng)器M57962L的檢測(cè)輸入端正接第一二極管后連接到IGBT的集電極，控制信號(hào)輸出端耦合到IGBT的基極，用于在檢測(cè)輸入端為高電平時(shí)輸出低電平信號(hào)，使IGBT截止，所述IGBT保護(hù)模塊還包括光耦合器和自鎖電路，所述光耦合器與驅(qū)動(dòng)器M57962L的故障輸出端相連，用于在檢測(cè)輸入端為高電平時(shí)，故障輸出端輸出低電平使光耦合器工作，所述自鎖電路連接在光耦合器的輸出端和驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端之間，用于將驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端置高電平并保持在高電平狀態(tài)，從而使驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸出端維持在低電平。
本實(shí)用新型的有益效果是1)只有一路電源電路，同時(shí)為兩路控制電路提供電源，節(jié)約了一路電源，從而節(jié)約了制造成本，也減小了激光焊接機(jī)的體積。兩路控制電路分別控制兩個(gè)脈沖氙燈發(fā)出激光進(jìn)行焊接，由于兩支燈出光的頻率是單燈出光頻率的一倍，所以焊接電池的速度與單個(gè)脈沖氙燈相比也可以提高一倍。2)通過將驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端置高電平并保持在高電平狀態(tài)，從而使驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸出端維持在低電平，使IGBT可靠截止。
本實(shí)用新型的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是主電路原理圖；圖2是激光焊接機(jī)工作流程圖；圖3是驅(qū)動(dòng)器M57962L工作流程圖；圖4是一種實(shí)施例中的IGBT模塊及IGBT保護(hù)模塊的電路連接圖；圖5是一種實(shí)施例中的主回路過流保護(hù)電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施例一、如圖1所示，主電路包括電源系統(tǒng)11、控制系統(tǒng)12、脈沖氙燈1和脈沖氙燈2。電源系統(tǒng)11僅包括一路電源電路，主要由順序串聯(lián)的智能模塊、充電電阻R3、單相電抗器111、作為儲(chǔ)能電路的電容組112組成，在儲(chǔ)能電容組112的兩端并聯(lián)有放電電阻113，所述電容組112由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容組并聯(lián)組成，所述每個(gè)電容組由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容串聯(lián)組成?？刂葡到y(tǒng)12包括兩路控制電路，兩路控制電路的輸入端并聯(lián)于電容組112的輸出正端，每路控制電路主要包括IGBT模塊、IGBT保護(hù)模塊、高壓二極管、預(yù)燃接觸器和主回路過流保護(hù)模塊，IGBT模塊的集電極與電容組112的輸出正端相連，發(fā)射極耦合到高壓二極管的陽(yáng)極，高壓二極管的陰極耦合到預(yù)燃接觸器，IGBT保護(hù)模塊對(duì)IGBT模塊的集電極電壓進(jìn)行采樣，主回路過流保護(hù)模塊對(duì)高壓二極管的陰極電流進(jìn)行采樣。脈沖氙燈1和脈沖氙燈2分別連接在兩個(gè)預(yù)燃接觸器的輸出端和電容組112的輸出負(fù)端之間。其工作流程如圖2所示開機(jī)打開主電源；水泵開啟動(dòng)冷卻循環(huán)系統(tǒng)；限流充電通過限流電阻R3對(duì)電容組112進(jìn)行充電，以減小充電時(shí)大電流對(duì)電容組的沖擊，電容組采用多個(gè)較低容量、較低耐壓的高質(zhì)量電容串、并聯(lián)組成，與單個(gè)高容量、高耐壓值的電容相比，不僅可以提高整個(gè)電容組的容量值與耐壓值，達(dá)到與其相同的容量與耐壓，而且能減小電容在過充時(shí)的破壞力；預(yù)燃通過預(yù)燃系統(tǒng)對(duì)脈沖氙燈1和脈沖氙燈2分別進(jìn)行預(yù)燃，并維持低電流導(dǎo)通；放電充電完畢后，短接限流電阻R3，為正常工作做好準(zhǔn)備；控制電路通過移相控制電路，控制兩個(gè)IGBT同時(shí)動(dòng)作，以獲得工作所需頻率與脈寬；工作通過控制鍵，控制脈沖氙燈出光，使晶體管工作，通過步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成電池形狀的焊接。
在IGBT保護(hù)模塊方面，優(yōu)選方案如圖4所示，利用IGBT模塊的專用驅(qū)動(dòng)器M57962L保護(hù)IGBT，驅(qū)動(dòng)器M57962L內(nèi)部具有短路保護(hù)功能，其檢測(cè)輸入端①腳正接第一二極管D1后連接到IGBT的集電極，采樣IGBT模塊的集電極電壓?？刂菩盘?hào)輸出端⑤腳耦合到IGBT模塊的基極，用于在檢測(cè)輸入端為高電平時(shí)輸出低電平信號(hào)，使IGBT截止。故障輸出端⑧腳與光耦合器OPT的輸入端相連，自鎖電路連接在光耦合器的輸出端和驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端13腳之間。其保護(hù)電路工作流程圖如圖3所示。當(dāng)IGBT模塊過載(過壓、過流)時(shí)，亦即其集電極電壓上升至大于15V時(shí)，起隔離作用的第一二極管D1截止，檢測(cè)輸入端①腳為15V高電平，檢測(cè)電路檢測(cè)到檢測(cè)輸入端①腳為15V高電平時(shí)，判定為電路短路，立即啟動(dòng)門關(guān)斷電路，將控制信號(hào)輸出端⑤腳置低電平，同時(shí)輸出誤差信號(hào)使故障輸出端⑧腳為低電平，使光耦合器OPT工作，以驅(qū)動(dòng)自鎖電路工作，通電自鎖，將控制信號(hào)輸入端13腳置高電平并保持在高電平狀態(tài)，這樣控制信號(hào)輸出端⑤腳就維持在低電平，即IGBT的輸入為負(fù)9V電壓使IGBT可靠截止，避免IBGT模塊在過壓或過流時(shí)被擊穿。經(jīng)1～2ms延時(shí)后，如果檢測(cè)出輸入端腳為高電平，則驅(qū)動(dòng)器M57962L復(fù)位至初始狀態(tài)。自鎖電路包括順序串聯(lián)的三極管Q1、繼電器、第一反向器IC1A和第二反向器IC1B組成，光耦合器OPT連接三極管Q1的基極，驅(qū)動(dòng)三極管Q1導(dǎo)通，三極管Q1的發(fā)射極驅(qū)動(dòng)繼電器，繼電器通電，其常開觸點(diǎn)閉合把第一反向器IC1A的1、2腳嵌位在高電平，第一反向器IC1A的輸出端連接第二反向器IC1B的輸入端5腳，第二反向器IC1B的4腳也為高電平輸出至驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端13腳。第二反向器IC1B的脈沖輸入端6腳被屏蔽。
具體實(shí)施例二、如圖4所示，與具體實(shí)施例一相比不同的是IGBT保護(hù)模塊還包括對(duì)IGBT模塊進(jìn)行進(jìn)一步保護(hù)的第一穩(wěn)壓管，第一穩(wěn)壓管的陰極與第一二極管D1的陽(yáng)極連接，陽(yáng)極與電源VEE的負(fù)極連接。在本實(shí)施例中，第一穩(wěn)壓管為第一穩(wěn)壓二極管Z1，用于防止D1擊穿而損壞驅(qū)動(dòng)器M57962L。
具體實(shí)施例三、如圖4所示，與具體實(shí)施例一、二相比不同的是IGBT保護(hù)模塊還包括對(duì)IGBT模塊進(jìn)行更進(jìn)一步保護(hù)的陰極相對(duì)接的第二穩(wěn)壓管和第三穩(wěn)壓管，第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的基極連接，所述第三穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極連接。在本實(shí)施例中，第二穩(wěn)壓管為第二穩(wěn)壓二極管Z2，第三穩(wěn)壓管為第三穩(wěn)壓二極管Z3，組成限幅器，以確保IGBT基極不被擊穿。限流電阻Rext連接在IGBT的基極和控制信號(hào)輸出端⑤腳之間。
具體實(shí)施例四、在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上還包括主回路過流保護(hù)模塊，如圖5所示，主回路過流保護(hù)模塊包括用于檢測(cè)主回路電流的霍爾電流傳感器，第一放大電路121、第二放大電路122、比較電路123和繼電器電路124，所述第一放大電路121和第二放大電路122的輸入端并聯(lián)于霍爾電流傳感器的輸出端125，第一放大電路121的輸出端用于輸出至電流顯示器，第二放大電路122的輸出端耦合到比較電路123的輸入端，比較電路123的輸出端耦合到繼電器電路124的輸入端，繼電器電路124的輸出端用于輸出控制信號(hào)至外圍控制電路。一方面通過外接電流顯示表頭可以在面板上直接可以看出負(fù)載的電流變化情況，另一方面將霍爾電流傳感器感應(yīng)出來(lái)的電壓通過電壓放大器即第二放大電路122和電壓比較器123輸出，當(dāng)電流大于設(shè)定值時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，控制外圍電路動(dòng)作保護(hù)回路過電流。
權(quán)利要求1.一種激光焊接機(jī)，包括電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)的輸出端與控制系統(tǒng)的電源輸入端連接，其特征在于所述電源系統(tǒng)僅包括一路電源電路，所述控制系統(tǒng)包括兩路控制電路，該兩路控制電路的電源輸入端并聯(lián)在所述一路電源電路的輸出端，所述兩路控制電路的輸出端用于分別控制兩個(gè)脈沖氙燈。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述電源系統(tǒng)包括儲(chǔ)能電路，所述儲(chǔ)能電路由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容組并聯(lián)組成。
3.如權(quán)利要求2所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述每個(gè)電容組由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容串聯(lián)組成。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括用于作為脈沖開關(guān)的IGBT模塊和IGBT保護(hù)模塊，所述IGBT保護(hù)模塊包括用于保護(hù)IGBT模塊的專用驅(qū)動(dòng)器M57962L，所述驅(qū)動(dòng)器M57962L的檢測(cè)輸入端正接第一二極管后連接到IGBT的集電極，控制信號(hào)輸出端耦合到IGBT的基極，用于在檢測(cè)輸入端為高電平時(shí)輸出低電平信號(hào)，使IGBT截止，所述IGBT保護(hù)模塊還包括光耦合器和自鎖電路，所述光耦合器與驅(qū)動(dòng)器M57962L的故障輸出端相連，用于在檢測(cè)輸入端為高電平時(shí)，故障輸出端輸出低電平使光耦合器工作，所述自鎖電路連接在光耦合器的輸出端和驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端之間，用于將驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸入端置高電平并保持在高電平狀態(tài)，從而使驅(qū)動(dòng)器M57962L的控制信號(hào)輸出端維持在低電平。
5.如權(quán)利要求4所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述IGBT保護(hù)模塊還包括第一穩(wěn)壓管，所述第一穩(wěn)壓管的陰極與第一二極管的陽(yáng)極連接，陽(yáng)極與電源負(fù)極連接。
6.如權(quán)利要求4所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述IGBT保護(hù)模塊還包括陰極相對(duì)接的第二穩(wěn)壓管和第三穩(wěn)壓管，所述第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的基極連接，所述第三穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極連接。
7.如權(quán)利要求5所述的激光焊接機(jī)，其特征在于所述IGBT保護(hù)模塊還包括陰極相對(duì)接的第二穩(wěn)壓管和第三穩(wěn)壓管，所述第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的基極連接，所述第三穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極連接。
8.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的激光焊接機(jī)，其特征在于還包括主回路過流保護(hù)模塊，所述主回路過流保護(hù)模塊包括用于檢測(cè)主回路電流的霍爾電流傳感器、第一放大電路、第二放大電路、比較電路和繼電器電路，所述第一放大電路和第二放大電路的輸入端并聯(lián)于霍爾電流傳感器的輸出端，第一放大電路的輸出端用于輸出至電流顯示器，第二放大電路的輸出端耦合到比較電路的輸入端，比較電路的輸出端耦合到繼電器電路的輸入端，繼電器電路的輸出端用于輸出控制信號(hào)至外圍控制電路。
9.如權(quán)利要求4所述的激光焊接機(jī)，其特征在于還包括主回路過流保護(hù)模塊，所述主回路過流保護(hù)模塊包括用于檢測(cè)主回路電流的霍爾電流傳感器，第一放大電路、第二放大電路、比較電路和繼電器電路，所述第一放大電路和第二放大電路的輸入端并聯(lián)于霍爾電流傳感器的輸出端，第一放大電路的輸出端用于輸出至電流顯示器，第二放大電路的輸出端耦合到比較電路的輸入端，比較電路的輸出端耦合到繼電器電路的輸入端，繼電器電路的輸出端用于輸出控制信號(hào)至外圍控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光焊接機(jī)，包括電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)的輸出端與控制系統(tǒng)的電源輸入端連接，所述電源系統(tǒng)僅包括一路電源電路，所述控制系統(tǒng)包括兩路控制電路，該兩路控制電路的電源輸入端并聯(lián)在所述一路電源電路的輸出端，所述兩路控制電路的輸出端用于分別控制兩個(gè)脈沖氙燈。本實(shí)用新型只有一路電源電路，同時(shí)為兩路控制電路提供電源，節(jié)約了一路電源，從而節(jié)約了制造成本，也減小了激光焊接機(jī)的體積。兩路控制電路分別控制兩個(gè)脈沖氙燈發(fā)出激光進(jìn)行焊接，提高了焊接速度。同時(shí)本實(shí)用新型還能夠可靠地保護(hù)IGBT模塊。
文檔編號(hào)B23K26/00GK2753498SQ20042010533
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者王忠坡 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司