專利名稱：儲能點焊機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種點焊機，尤其涉及一種體積小型化的儲能點焊機。
背景技術(shù)：
點焊機是工業(yè)上常用的焊接設(shè)備，其廣泛應(yīng)用于多種金屬板、片、箔、 絲的焊接，是許多金屬加工企業(yè)、電子元器件及整機企業(yè)不可缺少的焊接設(shè)備。
目前較為常用的點焊機為一種采用電容貯能，利用瞬間釋放大電流的原 理對工件進(jìn)行焊接的儲能點焊機，儲能點焊機具有焊接時間短、能量集中， 能對有色金屬及黑色金屬進(jìn)行良好焊接，并且工件不易氧化的優(yōu)點。傳統(tǒng)的 儲能點焊機采用的儲能器件為鋁電解電容器，由于電解電容器的容量只有幾 百至數(shù)千微法，因此其所能存儲的電能很低，為提高其儲能能力，以達(dá)到焊 接時的儲能要求，則必須將許多個電解電容器串并聯(lián)(幾十至數(shù)百個)，以增 加其總體的容量。然而，許多個電解電容器的串并聯(lián)就必然會帶來輸出端的 高電壓，如果直接使用其高壓輸出進(jìn)行點焊操作的話，容易產(chǎn)生高壓電弧， 影響焊接質(zhì)量，對操作人員也不安全，因此必須配備輸出變壓器，通過輸出 變壓器，將電容器中儲存的電能變成低壓大電流作用在被焊接的工件上，實 現(xiàn)焊接，其電路原理圖可參見圖1所示。由于電路中使用了體積較大的輸出 變壓器，所以造成了傳統(tǒng)的電容儲能點焊機體積大、重量大、成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的主要目的在于，提供一種體積小、重量輕、成本低且焊接 效率高的儲能點焊機。
為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型提供一種儲能點焊機，包括電源接頭、 儲能裝置和焊接觸頭，所述儲能裝置包括穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器、超級電 容器組、焊接控制部分以及焊接通斷開關(guān)部分，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸入端為所述電源接頭端，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸出端與所 述超級電容器組相并聯(lián)，以所設(shè)定的電流對所述超級電容器組充電，所述的 焊接通斷開關(guān)部分與所述超級電容器組和所述焊接觸頭串接，以及，所述焊 接控制部分與所述的焊接通斷開關(guān)部分相連，以控制所述儲能裝置與所述焊 接觸頭之間的導(dǎo)通或關(guān)斷。
所述的焊接通斷開關(guān)部分包括功率開關(guān)器件和驅(qū)動單元；所述焊接控制 部分包括操作指令輸入與處理模塊和焊接輸出控制模塊；所述操作指令輸入 與處理模塊根據(jù)操作指令通過所述焊接輸出控制模塊產(chǎn)生驅(qū)動指令，使所述 驅(qū)動單元產(chǎn)生偏壓，以控制所述功率開關(guān)器件的通斷。
所述的儲能裝置還包括與所述超級電容器組相并聯(lián)的泄電單元；所述的 焊接控制部分還包括泄電控制模塊，所述泄電控制模塊分別與所述泄電單元 以及所述操作指令輸入與處理模塊相連，以在焊接結(jié)束后根據(jù)所述操作指令 輸入與處理模塊的指令驅(qū)動所述泄電單元釋放電能。
所述的焊接控制部分還包括與所述超級電容器組相連的超級電容器組工 作狀態(tài)監(jiān)控模塊；以使所述操作指令輸入與處理模塊對該超級電容器組的工 作電壓進(jìn)行監(jiān)控，并在過壓時輸出控制信號。
所述的焊接控制部分還包括與所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器相連的充電 電源控制模塊，以使所述操作指令輸入與處理模塊驅(qū)動所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電 源充電器輸出穩(wěn)定的電壓電流。
所述功率開關(guān)器件為IGBT功率器件；所述IGBT功率器件的門極與所 述驅(qū)動單元相連，漏極與所述超級電容器組的一端相連，源極與所述焊接觸 頭相連。
所述功率開關(guān)器件為大功率MOSFET管；所述MOSFET管的柵極與所 述驅(qū)動單元相連，漏極與所述超級電容器組的一端相連，源極與所述焊接觸 頭相連。
所述超級電容器組為10只容量為500F的超級電容器單體串聯(lián)組成。 所述超級電容器組為20只容量為2000F的超級電容器單體串聯(lián)組成。 所述超級電容器單體為雙電層超級電容器、電化學(xué)超級電容器或者混合 超級電容器。
本實用新型具有以下有益效果，本實用新型的儲能點焊機采用了超級電容器組為儲能器件，無需在電路中設(shè)置輸出變壓器也能滿足點焊時低壓大電 流的要求，從而使得該儲能點焊機具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點；且 由于是將儲能器件上的低壓大電流電能直接用于點焊，所以提高了效率，具
有節(jié)能效果；又由于采用IGBT或者大功率MOSFET管作為焊接通斷開關(guān)， 所以與傳統(tǒng)采用機械觸點的傳統(tǒng)點焊機相比電磁輻射小，使用壽命明顯更長。


圖1是現(xiàn)有的傳統(tǒng)儲能點焊機的電路原理圖2是本實用新型的儲能點焊機的電路原理圖3是本實用新型的儲能點焊機的焊接控制部分的原理框圖。
具體實施方式
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施 例進(jìn)行詳細(xì)說明。
請參閱圖2所示，本實用新型的儲能點焊機包括依次連接的電源接頭 300、儲能裝置100和焊接觸頭200，其中該儲能裝置IOO包括穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān) 電源充電器l、超級電容器組2、泄電單元3、焊接通斷開關(guān)部分4以及焊接 控制部分5。
該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器1的輸入端為該電源接頭300，通過該電源 接頭300該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器可與外部電源相連接，從而輸出穩(wěn)定的 電流和電壓。
該超級電容器組2可由1至200個超級電容器的單體串并聯(lián)形成，超級 電容器是介于充電電池與傳統(tǒng)電容器之間的一種新型儲能器件，其本身具有 很好的低壓大電流能力，它兼有常規(guī)電容器功率密度大、充電電池功率密度 高的優(yōu)點，可快速充放電，而且壽命長、工作溫限寬、電壓記憶性好、免維 護(hù)。該超級電容器組l中的超級電容器的單體可為雙電層超級電容器、電化 學(xué)超級電容器以及混合超級電容器中的任何一種。該超級電容器組2與該穩(wěn) 壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器1的輸出端相并聯(lián)。
該泄電單元3與該超級電容器組2的兩端相連。當(dāng)每次焊接工作結(jié)束或 者當(dāng)該儲能電焊機長時間不用以及需要檢修時，關(guān)閉電源開關(guān)，該泄電單元3可將該超級電容器組2內(nèi)的電能緩慢釋放，以保證安全。
該焊接通斷開關(guān)部分4包括功率開關(guān)器件41和驅(qū)動單元42，該功率開 關(guān)器件41可為一 IGBT功率器件或者大功率MOSFET管，該功率開關(guān)器件 41設(shè)置在該超級電容器組2與該焊接觸頭200之間，且該功率開關(guān)器件41 的漏極以及源極分別與該超級電容器組2的一端以及該焊接觸頭200相連。 該功率開關(guān)器件41可控制每次焊接的放電時間和焊接波形。該驅(qū)動單元42 與該IGBT功率器件的門極或者該大功率MOSFET管的柵極相連，以驅(qū)動該 功率開關(guān)器件41導(dǎo)通或關(guān)斷，并可控制該導(dǎo)通和關(guān)斷時間。
請配合參閱圖3所示，該焊接控制部分5包括操作指令輸入與處理模塊 51、充電電源控制模塊52、泄電控制模塊53、超級電容器組工作狀態(tài)監(jiān)控模 塊54以及焊接輸出控制模塊55。該操作指令輸入與處理模塊51與其余的四 個模塊相連，以接收其余四個模塊反饋的信息以及人工操作指令并進(jìn)行處理。 該充電電源控制模塊52的輸出端與該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器1相連接，該 操作指令輸入與處理模塊51控制該充電電源控制模塊52輸出充電電壓調(diào)節(jié) 信號以及充電電流調(diào)節(jié)信號，從而驅(qū)動該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器l的輸出 端輸出一定數(shù)值的穩(wěn)定電流，并將電壓限制在一定范圍內(nèi)。該泄電控制模塊 53的輸出端與該泄電單元3相連，從而在該儲能電焊機的焊接工作結(jié)束或者 需要檢修時，該操作指令輸入與處理模塊51控制該泄電控制模塊53輸出一 泄電控制信號使該泄電單元3導(dǎo)通，以將該超級電容器組2儲存的電能緩慢 的釋放。該超級電容器組工作狀態(tài)監(jiān)控模塊54與該超級電容器組2相連接， 以對該超級電容器組2的工作電壓進(jìn)行監(jiān)控并反饋給該操作指令輸入與處理 模塊51，以在過壓時輸出控制信號。該焊接輸出控制模塊55的輸出端與該 驅(qū)動單元42相連，該操作指令輸入與處理模塊51根據(jù)操作指令通過該焊接 輸出控制模塊55產(chǎn)生驅(qū)動指令，該驅(qū)動單元42收到該驅(qū)動指令后產(chǎn)生偏壓， 從而控制該功率開關(guān)器件41的通斷，進(jìn)而控制焊接動作的起止以及焊接的時 間。
實施例一
在本實施例中，該超級電容器組2為IO只容量為500F的超級電容器單 體串聯(lián)組成，其余各部分的結(jié)構(gòu)以及連接關(guān)系請參照圖2至圖3所示。使用 時，先根據(jù)所焊接的工件材質(zhì)及厚度，通過調(diào)整該焊接控制部分5使得該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器1調(diào)整至適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?，該功率開關(guān)器件41獲得適 當(dāng)?shù)膶?dǎo)通和關(guān)斷時間，然后接通外部電源開始對該超級電容器組2充電，該 超級電容器組2的電壓充至所需電壓后即可進(jìn)行焊接工作。每次焊接后，該 超級電容器組2的電壓會有一定的降低，該焊接觸頭200會抬起，此時該穩(wěn) 壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器1會繼續(xù)對該超級電容器組2進(jìn)行充電。焊接過程中， 根據(jù)焊點的質(zhì)量可以對該穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器l的充電電壓、該功率開 關(guān)器件41的導(dǎo)通時間再進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以達(dá)到較佳的焊接質(zhì)量。焊接工作結(jié) 束后，關(guān)閉電源開關(guān)，該泄電單元3自動對該超級電容器組2進(jìn)行放電，以 保證安全。
經(jīng)實驗，本實施例的儲能點焊機可以對0.4mm左右厚的銅、鎳、鐵、不
銹鋼等金屬良好焊接。 實施例二
本實施例中的該超級電容器組2為20只容量為2000F的超級電容器單 體串聯(lián)組成，其余各部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系以及工作原理與實施例一相同， 在此不再重復(fù)敘述，經(jīng)實驗，本實施例的儲能點焊機可以對1.2mm左右厚的 銅、鎳、鐵、不銹鋼等金屬良好焊接。
從上述的兩實施例可以看出，該超級電容器組2內(nèi)部的超級電容器單體 的數(shù)量以及串并聯(lián)結(jié)構(gòu)可根據(jù)實際焊接的需求進(jìn)行調(diào)整，在此不再一一列舉 敘述。
經(jīng)對比，本實用新型提出的以超級電容器為儲能器件的點焊機，其焊接 效果優(yōu)于傳統(tǒng)點焊機，且體積減少10%以上，重量減少20%以上，節(jié)能5 10%。
本實用新型的儲能點焊機采用了超級電容器組2為儲能器件，無需在電 路中設(shè)置輸出變壓器也能滿足點焊時低壓大電流的要求，從而使得該儲能點 焊機具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點；且由于是將儲能器件上的低壓大 電流電能直接用于點焊，所以提高了效率，具有節(jié)能效果；又由于采用IGBT 或者大功率MOSFET管作為焊接通斷開關(guān)，所以與傳統(tǒng)采用機械觸點的傳統(tǒng) 點焊機相比電磁輻射小，使用壽命明顯更長。
然而，以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非限制本實用新 型的保護(hù)范圍，故凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所做出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種儲能點焊機，包括電源接頭、儲能裝置和焊接觸頭，其特征在于所述儲能裝置包括穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器、超級電容器組、焊接控制部分以及焊接通斷開關(guān)部分，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸入端為所述電源接頭端，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸出端與所述超級電容器組相并聯(lián)，以所設(shè)定的電流對所述超級電容器組充電，所述的焊接通斷開關(guān)部分與所述超級電容器組和所述焊接觸頭串接，以及，所述焊接控制部分與所述的焊接通斷開關(guān)部分相連，以控制所述儲能裝置與所述焊接觸頭之間的導(dǎo)通或關(guān)斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能點焊機，其特征在于，所述的焊接通斷開 關(guān)部分包括功率開關(guān)器件和驅(qū)動單元；所述焊接控制部分包括操作指令輸入 與處理模塊和焊接輸出控制模塊；所述操作指令輸入與處理模塊根據(jù)操作指 令通過所述焊接輸出控制模塊產(chǎn)生驅(qū)動指令，使所述驅(qū)動單元產(chǎn)生偏壓，以 控制所述功率開關(guān)器件的通斷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能點焊機，其特征在于，所述的儲能裝置還 包括與所述超級電容器組相并聯(lián)的泄電單元；所述的焊接控制部分還包括泄 電控制模塊，所述泄電控制模塊分別與所述泄電單元以及所述操作指令輸入 與處理模塊相連，以在焊接結(jié)束后根據(jù)所述操作指令輸入與處理模塊的指令 驅(qū)動所述泄電單元釋放電能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3任一所述的儲能點焊機，其特征在于，所述的焊 接控制部分還包括與所述超級電容器組相連的超級電容器組工作狀態(tài)監(jiān)控模 塊；以使所述操作指令輸入與處理模塊對該超級電容器組的工作電壓進(jìn)行監(jiān) 控，并在過壓時輸出控制信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3任一所述的儲能點焊機，其特征在于，所述的焊 接控制部分還包括與所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器相連的充電電源控制模 塊，以使所述操作指令輸入與處理模塊驅(qū)動所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器輸 出穩(wěn)定的電壓電流。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能點焊機，其特征在于，所述功率開關(guān)器件 為IGBT功率器件；所述IGBT功率器件的門極與所述驅(qū)動單元相連，漏極 與所述超級電容器組的一端相連，源極與所述焊接觸頭相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能點焊機，其特征在于，所述功率開關(guān)器件 為大功率MOSFET管；所述MOSFET管的柵極與所述驅(qū)動單元相連，漏極 與所述超級電容器組的一端相連，源極與所述焊接觸頭相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能點焊機，其特征在于，所述超級電容器組 為10只容量為500F的超級電容器單體串聯(lián)組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能點焊機，其特征在于，所述超級電容器組 為20只容量為2000F的超級電容器單體串聯(lián)組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9任一所述的儲能點焊機，其特征在于，所述超級 電容器單體為雙電層超級電容器、電化學(xué)超級電容器或者混合超級電容器。
專利摘要一種儲能點焊機，包括電源接頭、儲能裝置和焊接觸頭，所述儲能裝置包括穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器、超級電容器組、焊接控制部分以及焊接通斷開關(guān)部分；所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸入端為所述電源接頭端，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流開關(guān)電源充電器的輸出端與所述超級電容器組相并聯(lián)，對所述超級電容器組充電；所述焊接通斷開關(guān)部分與所述超級電容器組和所述焊接觸頭串接，以及，所述焊接控制部分與所述焊接通斷開關(guān)部分相連，以控制所述儲能裝置與所述焊接觸頭之間的導(dǎo)通或關(guān)斷。本實用新型的儲能點焊機體積小、重量輕、成本低，且提高了效率，具有節(jié)能效果，又與傳統(tǒng)采用機械觸點的傳統(tǒng)點焊機相比電磁輻射小、使用壽命明顯更長。
文檔編號B23K11/10GK201161330SQ200820000938
公開日2008年12月10日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者薦 李, 袁偉初 申請人:東莞市特龍金科能源科技有限公司