专利名称：激光焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光焊接机，尤其涉及具有双脉冲氙灯的激光焊接机，应用于电池的焊接。
背景技术：
在制作电池时，需要经过电池焊接的工序，所用的焊接机为激光焊接机。激光焊机由电源系统、控制系统、光路系统、步进驱动系统和水循环冷却系统四大框架组成，四者相互依存，缺一不可。
冷却循环系统由循环冷却水、去离子水、磁力泵、过滤器、水箱、热交换器等构成，为焊机提供冷却，以保证机器能长时间、稳定的运行。
电源系统由晶闸管智能模块、储能电容组、电力半导体、饱和电抗器等构成，通过整流、滤波、稳压等为焊机其它各系统提供准确、可靠的能源。
控制系统主要由作为脉冲开关的IGBT模块、IGBT过电流保护模块、回路过电流保护模块等构成，控制两个IGBT同时动作，以获得工作所需频率与脉宽，对脉冲氙灯1和2分别进行预燃，并维持低电流导通。
光路调整系统由固体激光器、聚光腔、氦氖激光灯、谐振元件、聚焦部分等构成，为焊机提供高质量的激光，完成电池形状的焊接。
步进驱动系统由可编程控制器(PLC)、驱动器、步进电机、工作台构成，为生产工作提供必需的平台。
但现有的激光焊接机具有以下缺点1)现有的激光焊接机因为需要控制两支脉冲氙灯，所以有两套独立的整流、滤波、稳压电源和两套单独的控制电路，分别控制两支氙灯的预燃与工作。这样使焊接机的制作成本提高，体积大，占用空间大。如果改为单支氙灯，虽然克服了制作成本和体积的问题，但焊接电池的速度下降。2)虽然应用了IGBT模块的专用驱动器M57962L来保护IGBT模块，但保护不彻底。专用驱动器M57962L内部具有短路保护功能，电路图可以参考图4。当IGBT模块过载(过压、过流)时，亦即其集电极电压上升至大于15V时，隔离二极管D1截止，检测输入端①脚为15V高电平，当检测电路检测到检测输入端①脚为15V高电平时，判定为电路短路，驱动器将控制信号输出端⑤脚置低电平，使IGBT截止。现有技术虽能够使IGBT截止，但当有干扰使控制信号输出端⑤脚不置于低电平时，IGBT导通，在集电极电压大于15V时，使IGBT模块被击穿。
发明内容
本实用新型的主要目的就是为了解决现有技术中的激光焊接机的成本、体积和焊接速度的矛盾问题，提供一种激光焊接机，既能降低激光焊接机的制造成本、减少其体积，又可使其焊接速度不会因此而下降。
本实用新型的次要目的就是为了解决现有技术中的IGBT模块保护不彻底的问题，提供一种激光焊接机，使IGBT模块过载(过压、过流)时能够可靠截止，防止IGBT模块被击穿。
为实现上述目的，本实用新型提出的一种激光焊接机，包括电源系统和控制系统，所述电源系统的输出端与控制系统的电源输入端连接，所述电源系统仅包括一路电源电路，所述控制系统包括两路控制电路，该两路控制电路的电源输入端并联在所述一路电源电路的输出端，所述两路控制电路的输出端用于分别控制两个脉冲氙灯。
本实用新型的进一步改善为所述控制系统包括用于作为脉冲开关的IGBT模块和IGBT保护模块，所述IGBT保护模块包括用于保护IGBT模块的专用驱动器M57962L，所述驱动器M57962L的检测输入端正接第一二极管后连接到IGBT的集电极，控制信号输出端耦合到IGBT的基极，用于在检测输入端为高电平时输出低电平信号，使IGBT截止，所述IGBT保护模块还包括光耦合器和自锁电路，所述光耦合器与驱动器M57962L的故障输出端相连，用于在检测输入端为高电平时，故障输出端输出低电平使光耦合器工作，所述自锁电路连接在光耦合器的输出端和驱动器M57962L的控制信号输入端之间，用于将驱动器M57962L的控制信号输入端置高电平并保持在高电平状态，从而使驱动器M57962L的控制信号输出端维持在低电平。
本实用新型的有益效果是1)只有一路电源电路，同时为两路控制电路提供电源，节约了一路电源，从而节约了制造成本，也减小了激光焊接机的体积。两路控制电路分别控制两个脉冲氙灯发出激光进行焊接，由于两支灯出光的频率是单灯出光频率的一倍，所以焊接电池的速度与单个脉冲氙灯相比也可以提高一倍。2)通过将驱动器M57962L的控制信号输入端置高电平并保持在高电平状态，从而使驱动器M57962L的控制信号输出端维持在低电平，使IGBT可靠截止。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是主电路原理图；图2是激光焊接机工作流程图；图3是驱动器M57962L工作流程图；图4是一种实施例中的IGBT模块及IGBT保护模块的电路连接图；图5是一种实施例中的主回路过流保护电路的电路图。
具体实施方式
具体实施例一、如图1所示，主电路包括电源系统11、控制系统12、脉冲氙灯1和脉冲氙灯2。电源系统11仅包括一路电源电路，主要由顺序串联的智能模块、充电电阻R3、单相电抗器111、作为储能电路的电容组112组成，在储能电容组112的两端并联有放电电阻113，所述电容组112由两个或两个以上的电容组并联组成，所述每个电容组由两个或两个以上的电容串联组成。控制系统12包括两路控制电路，两路控制电路的输入端并联于电容组112的输出正端，每路控制电路主要包括IGBT模块、IGBT保护模块、高压二极管、预燃接触器和主回路过流保护模块，IGBT模块的集电极与电容组112的输出正端相连，发射极耦合到高压二极管的阳极，高压二极管的阴极耦合到预燃接触器，IGBT保护模块对IGBT模块的集电极电压进行采样，主回路过流保护模块对高压二极管的阴极电流进行采样。脉冲氙灯1和脉冲氙灯2分别连接在两个预燃接触器的输出端和电容组112的输出负端之间。其工作流程如图2所示开机打开主电源；水泵开启动冷却循环系统；限流充电通过限流电阻R3对电容组112进行充电，以减小充电时大电流对电容组的冲击，电容组采用多个较低容量、较低耐压的高质量电容串、并联组成，与单个高容量、高耐压值的电容相比，不仅可以提高整个电容组的容量值与耐压值，达到与其相同的容量与耐压，而且能减小电容在过充时的破坏力；预燃通过预燃系统对脉冲氙灯1和脉冲氙灯2分别进行预燃，并维持低电流导通；放电充电完毕后，短接限流电阻R3，为正常工作做好准备；控制电路通过移相控制电路，控制两个IGBT同时动作，以获得工作所需频率与脉宽；工作通过控制键，控制脉冲氙灯出光，使晶体管工作，通过步进驱动系统完成电池形状的焊接。
在IGBT保护模块方面，优选方案如图4所示，利用IGBT模块的专用驱动器M57962L保护IGBT，驱动器M57962L内部具有短路保护功能，其检测输入端①脚正接第一二极管D1后连接到IGBT的集电极，采样IGBT模块的集电极电压。控制信号输出端⑤脚耦合到IGBT模块的基极，用于在检测输入端为高电平时输出低电平信号，使IGBT截止。故障输出端⑧脚与光耦合器OPT的输入端相连，自锁电路连接在光耦合器的输出端和驱动器M57962L的控制信号输入端13脚之间。其保护电路工作流程图如图3所示。当IGBT模块过载(过压、过流)时，亦即其集电极电压上升至大于15V时，起隔离作用的第一二极管D1截止，检测输入端①脚为15V高电平，检测电路检测到检测输入端①脚为15V高电平时，判定为电路短路，立即启动门关断电路，将控制信号输出端⑤脚置低电平，同时输出误差信号使故障输出端⑧脚为低电平，使光耦合器OPT工作，以驱动自锁电路工作，通电自锁，将控制信号输入端13脚置高电平并保持在高电平状态，这样控制信号输出端⑤脚就维持在低电平，即IGBT的输入为负9V电压使IGBT可靠截止，避免IBGT模块在过压或过流时被击穿。经1～2ms延时后，如果检测出输入端脚为高电平，则驱动器M57962L复位至初始状态。自锁电路包括顺序串联的三极管Q1、继电器、第一反向器IC1A和第二反向器IC1B组成，光耦合器OPT连接三极管Q1的基极，驱动三极管Q1导通，三极管Q1的发射极驱动继电器，继电器通电，其常开触点闭合把第一反向器IC1A的1、2脚嵌位在高电平，第一反向器IC1A的输出端连接第二反向器IC1B的输入端5脚，第二反向器IC1B的4脚也为高电平输出至驱动器M57962L的控制信号输入端13脚。第二反向器IC1B的脉冲输入端6脚被屏蔽。
具体实施例二、如图4所示，与具体实施例一相比不同的是IGBT保护模块还包括对IGBT模块进行进一步保护的第一稳压管，第一稳压管的阴极与第一二极管D1的阳极连接，阳极与电源VEE的负极连接。在本实施例中，第一稳压管为第一稳压二极管Z1，用于防止D1击穿而损坏驱动器M57962L。
具体实施例三、如图4所示，与具体实施例一、二相比不同的是IGBT保护模块还包括对IGBT模块进行更进一步保护的阴极相对接的第二稳压管和第三稳压管，第二稳压管的阳极与IGBT的基极连接，所述第三稳压管的阳极与IGBT的发射极连接。在本实施例中，第二稳压管为第二稳压二极管Z2，第三稳压管为第三稳压二极管Z3，组成限幅器，以确保IGBT基极不被击穿。限流电阻Rext连接在IGBT的基极和控制信号输出端⑤脚之间。
具体实施例四、在上述实施例的基础上还包括主回路过流保护模块，如图5所示，主回路过流保护模块包括用于检测主回路电流的霍尔电流传感器，第一放大电路121、第二放大电路122、比较电路123和继电器电路124，所述第一放大电路121和第二放大电路122的输入端并联于霍尔电流传感器的输出端125，第一放大电路121的输出端用于输出至电流显示器，第二放大电路122的输出端耦合到比较电路123的输入端，比较电路123的输出端耦合到继电器电路124的输入端，继电器电路124的输出端用于输出控制信号至外围控制电路。一方面通过外接电流显示表头可以在面板上直接可以看出负载的电流变化情况，另一方面将霍尔电流传感器感应出来的电压通过电压放大器即第二放大电路122和电压比较器123输出，当电流大于设定值时驱动继电器吸合，控制外围电路动作保护回路过电流。
权利要求1.一种激光焊接机，包括电源系统和控制系统，所述电源系统的输出端与控制系统的电源输入端连接，其特征在于所述电源系统仅包括一路电源电路，所述控制系统包括两路控制电路，该两路控制电路的电源输入端并联在所述一路电源电路的输出端，所述两路控制电路的输出端用于分别控制两个脉冲氙灯。
2.如权利要求1所述的激光焊接机，其特征在于所述电源系统包括储能电路，所述储能电路由两个或两个以上的电容组并联组成。
3.如权利要求2所述的激光焊接机，其特征在于所述每个电容组由两个或两个以上的电容串联组成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的激光焊接机，其特征在于所述控制系统包括用于作为脉冲开关的IGBT模块和IGBT保护模块，所述IGBT保护模块包括用于保护IGBT模块的专用驱动器M57962L，所述驱动器M57962L的检测输入端正接第一二极管后连接到IGBT的集电极，控制信号输出端耦合到IGBT的基极，用于在检测输入端为高电平时输出低电平信号，使IGBT截止，所述IGBT保护模块还包括光耦合器和自锁电路，所述光耦合器与驱动器M57962L的故障输出端相连，用于在检测输入端为高电平时，故障输出端输出低电平使光耦合器工作，所述自锁电路连接在光耦合器的输出端和驱动器M57962L的控制信号输入端之间，用于将驱动器M57962L的控制信号输入端置高电平并保持在高电平状态，从而使驱动器M57962L的控制信号输出端维持在低电平。
5.如权利要求4所述的激光焊接机，其特征在于所述IGBT保护模块还包括第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与第一二极管的阳极连接，阳极与电源负极连接。
6.如权利要求4所述的激光焊接机，其特征在于所述IGBT保护模块还包括阴极相对接的第二稳压管和第三稳压管，所述第二稳压管的阳极与IGBT的基极连接，所述第三稳压管的阳极与IGBT的发射极连接。
7.如权利要求5所述的激光焊接机，其特征在于所述IGBT保护模块还包括阴极相对接的第二稳压管和第三稳压管，所述第二稳压管的阳极与IGBT的基极连接，所述第三稳压管的阳极与IGBT的发射极连接。
8.如权利要求1至3中任一项所述的激光焊接机，其特征在于还包括主回路过流保护模块，所述主回路过流保护模块包括用于检测主回路电流的霍尔电流传感器、第一放大电路、第二放大电路、比较电路和继电器电路，所述第一放大电路和第二放大电路的输入端并联于霍尔电流传感器的输出端，第一放大电路的输出端用于输出至电流显示器，第二放大电路的输出端耦合到比较电路的输入端，比较电路的输出端耦合到继电器电路的输入端，继电器电路的输出端用于输出控制信号至外围控制电路。
9.如权利要求4所述的激光焊接机，其特征在于还包括主回路过流保护模块，所述主回路过流保护模块包括用于检测主回路电流的霍尔电流传感器，第一放大电路、第二放大电路、比较电路和继电器电路，所述第一放大电路和第二放大电路的输入端并联于霍尔电流传感器的输出端，第一放大电路的输出端用于输出至电流显示器，第二放大电路的输出端耦合到比较电路的输入端，比较电路的输出端耦合到继电器电路的输入端，继电器电路的输出端用于输出控制信号至外围控制电路。
专利摘要本实用新型公开了一种激光焊接机，包括电源系统和控制系统，所述电源系统的输出端与控制系统的电源输入端连接，所述电源系统仅包括一路电源电路，所述控制系统包括两路控制电路，该两路控制电路的电源输入端并联在所述一路电源电路的输出端，所述两路控制电路的输出端用于分别控制两个脉冲氙灯。本实用新型只有一路电源电路，同时为两路控制电路提供电源，节约了一路电源，从而节约了制造成本，也减小了激光焊接机的体积。两路控制电路分别控制两个脉冲氙灯发出激光进行焊接，提高了焊接速度。同时本实用新型还能够可靠地保护IGBT模块。
文档编号B23K26/00GK2753498SQ20042010533
公开日2006年1月25日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者王忠坡 申请人:比亚迪股份有限公司