一种接线盒激光焊接方法与流程

1.本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种接线盒激光焊接方法。


背景技术：

2.汇流条是一种多层层压结构的导电连接部件，可用于连接多个电路的电力分配处，采用汇流条结构可以大幅减少线缆连接的数量，解决电子系统高密度布局的难题，因此，汇流条在电力系统、计算机、通讯、军工、交通运输、能源等领域得到了广泛应用。
3.通常，接线盒内安装的折弯汇流条为一种有黑色涂层的汇流条，该汇流条内部为高纯度电解铜带，外面为镀锡层，汇流条上表面镀锡层上镀有耐高温黑色涂覆镀层，该黑色涂覆镀层（黑色涂层）具有耐高温特性，一般而言，将该黑色汇流条常规面在380℃点焊5s后黑色涂层不脱落。然而，在对接线盒内部安装的折弯汇流条进行焊接过程中，黑色涂覆镀层的耐高温特性会抵消大部分焊接能量，从而影响焊接质量，极易导致虚焊等焊接不良状况的发生，从而给接线盒的后续使用造成了巨大的安全隐患。因此，如何对接线盒内部安装的折弯汇流条进行高速、精准、有效、安全的焊接是一个亟待解决的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新设计的接线盒激光焊接方法，以解决采用常规的直接焊接方式对接线盒内部安装的折弯汇流条进行焊接效率低、焊接质量无法保证、后续使用风险大的缺陷。
5.我们改进了传统的直接焊接方式，在进行激光焊接前，增加了激光清洗的步骤。即将激光焊接参数分为两层，先用高功率激光对折弯汇流条的黑色涂层进行清洗，然后再用低功率激光对清洗后的折弯汇流条及接线端子进行焊接，能够大幅提高焊接性能。
6.具体而言，第一方面，本发明提供了一种接线盒激光焊接方法，本方法包括：步骤一：激光清洗，包括激光发生器发射高功率激光束并聚焦在接线盒内折弯汇流条的上表面，折弯汇流条上表面被照射区域的黑色涂层在高功率激光束的照射作用下完全气化，露出折弯汇流条该区域的镀锡层；步骤二：激光焊接，包括调节激光发生器发射功率及激光头的离焦量，激光发生器发射低功率激光束照射在激光清洗后折弯汇流条露出镀锡层的区域并聚焦在焊接处，使折弯汇流条与接线盒的接线端子完成焊接连接。
7.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法还包括：在激光清洗步骤前，当接线盒输送到指定位置后，先利用视觉定位装置获取接线盒位置信息，并分别反馈给按压装置及激光焊接装置，以使压持机构及激光头准确到达作业位置；再利用压持机构对其进行固定，并利用压持机构上的位移测量传感器测量实际产品清洗面与标准产品清洗面之间的高度偏差，并根据该高度偏差校正激光束焦点位置（接线盒产品因涂胶的厚度、按压的力度等因素，都有可能导致汇流条待清洗面高度发生变化）。
8.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中通过特定结
构的压持机构固定接线盒并对激光束焦点位置进行校正，所述压持机构包括：可上下移动的连接座；所述连接座开设有若干个第一滑槽，所述第一滑槽的长度方向与两个压持件的间距方向平行；所述连接座还开设有若干个第二滑槽，所述第二滑槽内滑动设置有两个滑块，两个所述滑块分别与位于两个压持件上的两个第一直线轴承连接，并通过第二螺栓与所述连接座锁紧连接；所述第二滑槽的一长边侧标记有刻度；两个压持件，并排设置于所述连接座的下方；所述压持件的前端具有向下延伸且并排设置的两个压爪，两个所述压爪之间上下贯通形成供激光束通过的通道；两个所述压爪的同一侧下端之间连接有下压挡板；位于两个所述压持件上的两个所述第一导柱可滑动地设置于所述第一滑槽内，并通过第一螺栓与测量基准板锁紧连接；测量基准板，设置于所述连接座的上方；所述测量基准板开设有安装所述第一螺栓的调节孔；两组第一导柱，可上下活动地设置于所述连接座上，上端与所述测量基准板连接，下端分别与两个所述压持件连接；所述第一导柱同轴连接有第一直线轴承，所述第一直线轴承的上端与所述连接座连接，下端与所述压持件之间连接有套设在所述第一导柱上的第一弹簧；位移测量传感器，与所述连接座连接，且所述位移测量传感器的检测头与所述测量基准板的顶面垂直接触。
9.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中所述压持机构还包括压板及一组第二导柱，所述压板位于所述连接座的下方，并开设有用于避让两个所述压持件的避让槽；所述第二导柱竖直连接于所述连接座上，且下端可上下活动地贯穿所述压板；所述第二导柱同轴连接有第二直线轴承，所述第二直线轴承的下端与所述压板连接，上端与所述连接座之间连接有套设在所述第二导柱上的第二弹簧；所述压板的两侧前端连接有吸气头。
10.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中所述压持机构中的连接座连接有驱动其升降的升降驱动件，所述升降驱动件的一侧沿竖直方向连接有三个光电开关；所述连接座连接有用于触发各所述光电开关的挡光片。
11.进一步地，所述接线盒激光焊接方法还包括：在激光清洗步骤前，采用视觉定位方法定位接线盒中折弯汇流条的位置，并将该位置信息反馈给按压装置以使压持机构移动至作业位置，同时将该位置信息反馈给激光焊接装置以使激光头移动至作业位置；在激光清洗步骤后，采用视觉检测方法检测折弯汇流条的清洗面是否清洗干净。
12.优选地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中所述激光清洗步骤中的激光功率为800 w～1000w，焊接速度为2000mm/s，激光头的离焦量为0。
13.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法还包括：激光清洗过程中利用吸气头对黑色涂层气化形成的气体进行回收。
14.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中所述激光焊接步骤中的激光功率为100w～300w，焊接速度为400mm/s，激光头的离焦量为-3mm～-2mm。
15.进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明接线盒激光焊接方法中通过激光头内的振镜摆动，结合直线驱动模组的驱动，实现激光清洗走线及激光焊接走线呈云形或“8”字形。
16.第二方面，本发明提供了一种接线盒激光焊接装置，本装置用于实施上述接线盒激光焊接方法，本装置包括：定位传输装置：包括驱动装置及四组定位装置，驱动装置配合皮带进行接线盒传送；前后方向的两组定位装置设有两组顶升气缸配合定位轮进行顶升定位，左右方向的两组定位装置设有两组夹紧气缸配合定位轮进行夹紧定位，四组定位装置配合实现接线盒四个方向的定位及调整校正；按压传送装置：包括第一x向驱动装置及第一y向驱动装置，其中，第一x向驱动装置包括伺服电机a及啮合的齿轮及x向齿条，第一y向驱动装置包括伺服电机b及通过传动轴连接的两个直线滑台；视觉定位装置：视觉定位装置通过拍照定位接线盒中折弯汇流条的位置，并将该位置信息反馈给按压装置以使压持机构移动至作业位置，同时将该位置信息反馈给激光焊接装置以使激光头移动至作业位置；所述视觉定位装置通过一个固定板与按压传送装置的第一y向驱动装置连接；按压装置：包括压持机构和纠偏机构，其作用分别为对接线盒进行按压和位移补偿；其中，纠偏机构采用伺服电机f驱动的y向直线滑台；压持机构与该y向直线滑台的滑块连接，该y向直线滑台与按压传送装置的第一y向驱动装置连接；激光焊接装置：包括激光发生器主体部及激光头；激光传送装置：用于驱动激光头沿x向、y向及z向移动，包括第二x向驱动装置、第二y向驱动装置及z向驱动装置，其中，第二x向驱动装置采用伺服电机c驱动的x向直线滑台，第二y向驱动装置采用伺服电机d驱动的两个y向直线滑台；z向驱动装置采用伺服电机e驱动的z向直线滑台；激光头安装在z向直线滑台的滑块上。
17.综上，利用本发明接线盒激光焊接方法及装置可以克服直接焊接方式对接线盒内部安装的折弯汇流条进行焊接效率低、焊接质量无法保证、后续使用风险大的缺陷，实现了对接线盒内部安装的折弯汇流条高速、精准、有效、安全的焊接，提高了焊接质量和稳定性，显著减少了虚焊等焊接不良状况的发生，消除了接线盒后续使用过程中的安全隐患。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是针对本发明述及的具体实施例，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据下述附图获得其他的附图。
19.图1为本发明装置整体结构正面图。
20.图2为本发明装置整体结构背面图。
21.图3为本发明装置中压持机构正面结构图1。
22.图4为本发明装置中压持机构正面结构图2。
23.图5为本发明装置中压持机构背面结构图1。
24.图6为本发明装置中压持机构背面结构图2。
25.图7为本发明装置中压持机构中的压持件结构图。
26.图8为本发明装置中定位传输装置正面结构图。
27.图9为本发明装置中定位传输装置背面结构图。
28.图10为本发明装置中激光发生器正面结构图。
29.图11为本发明装置中激光发生器背面结构图。
30.图12为本发明方法的流程框图。
31.图注：1-连接座；11-第二滑槽；2-压持件；21-压爪；22-通道；23-下压挡板；3-测量基准板；31-调节孔；41-第一导柱；42-第一直线轴承；43-第一弹簧；44-第一螺栓；45-滑块；5-位移测量传感器；6-压板；61-避让槽；71-第二直线轴承；72-第二弹簧；8-升降驱动件；81-光电开关；82-挡光片；9-吸气头；100-定位传输装置；110-驱动装置；200-定位装置；300-按压传送装置；400-视觉定位装置；500-按压装置；510-压持机构；520-纠偏机构；600-激光焊接装置；700-激光传送装置。
具体实施方式
32.以下通过特定的具体实例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功能。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
33.在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
34.除非另外定义，本发明中使用的所有技术术语与本领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本领域技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
35.在本发明中，若无特别说明，所有的设备和装置均是本行业常用设备和装置。
36.实施例1一种接线盒激光焊接方法（参见附图12），包括以下步骤：步骤一：视觉定位及激光焦点位置校正，当接线盒输送到指定位置后，先利用视觉定位装置400获取接线盒位置信息，并分别反馈给按压装置500及激光焊接装置600，使压持机构510及激光头移动至相应的作业位置；再利用压持机构510对接线盒进行固定，并利用压持机构510上的位移测量传感器5测量实际产品清洗面与标准产品清洗面之间的高度偏差，并根据该高度偏差校正激光束焦点位置，使激光束焦点位于接线盒内折弯汇流条的上表面（接线盒产品因涂胶的厚度、按压的力度等因素，都有可能导致汇流条待清洗面高度发生变化）。
37.步骤二：激光清洗，包括激光发生器发射高功率激光束并聚焦在接线盒内折弯汇流条的上表面，折弯汇流条上表面被照射区域的黑色涂层在高功率激光束的照射作用下完全气化，露出折弯汇流条该区域的镀锡层，利用吸气头9对黑色涂层气化形成的气体进行回收，本步骤中的激光功率为900w，焊接速度为2000mm/s，激光头的离焦量为0。
38.步骤三：激光焊接，包括调节激光发生器发射功率及激光头的离焦量，激光发生器发射低功率激光束照射在激光清洗后折弯汇流条露出镀锡层的区域并聚焦在焊接处，使折
弯汇流条与接线盒的接线端子完成焊接连接，本步骤中的激光功率为100w,焊接速度为400mm/s，激光头的离焦量为-3mm。
39.上述方法中通过激光头内的振镜摆动，结合直线驱动模组的驱动，实现激光清洗走线及激光焊接走线呈云形或“8”字形。
40.实施例2一种实施例1接线盒激光焊接方法使用的压持机构（参见附图3-7）,本压持机构510用于固定接线盒并对激光束焦点位置进行校正，其结构包括：可上下移动的连接座1、两个压持件2、测量基准板3、两组第一导柱41及位移测量传感器5。其中，两个压持件2并排设置于连接座1的下方；测量基准板3设置于连接座1的上方；两组第一导柱41可上下活动地设置于连接座1上，上端与测量基准板3连接，下端分别与两个压持件2连接；第一导柱41同轴连接有第一直线轴承42，第一直线轴承42的上端与连接座1连接，下端与压持件2之间连接有套设在第一导柱41上的第一弹簧43；位移测量传感器5与连接座1连接，且位移测量传感器5的检测头与测量基准板3的顶面垂直接触。
41.具体的，连接座1呈l形设置，且侧面连接有驱动其升降的升降驱动件8。其中，该升降驱动件8可采用气缸，也可采用电机驱动的直线滑台。该升降驱动件8的一侧沿竖直方向连接有三个光电开关81，这三个光电开关81从上到下依次对应的是上限位置、零位及下限位置；连接座1连接有用于触发各光电开关81的挡光片82，以实现更为精准地控制压持机构510的下压距离。
42.两个压持件2分别用于压持固定两个折弯汇流条。压持件2的前端具有向下延伸且并排设置的两个压爪21，这两个压爪21之间上下贯通形成供激光束通过的通道22；两个压爪21的同一侧下端之间连接有下压挡板23。
43.其中，通道22上宽下窄设置，以起到对激光头射出的激光束进行聚光的作用。由于压持件2的两个压爪21下端通过下压挡板23连接，不仅可提升压爪21的结构强度，防止压持过程中压爪21发生弯曲变形，而且可避免焊渣溅到接线盒内。另外，由于两个压爪21及下压挡板23分别对焊接区域的三个侧边进行压持固定，可保证焊接区域处汇流条与接线盒的接线端子之间的紧密贴合，避免了因焊接处存在间隙而发生虚焊的情况，提升了焊接质量。
44.连接座1开设有若干个第一滑槽，该第一滑槽的长度方向与两个压持件2的间距方向平行；位于两个压持件2上的两个第一导柱41可滑动地设置于第一滑槽内，并通过第一螺栓44与测量基准板3锁紧连接；测量基准板3开设有安装第一螺栓44的调节孔31。
45.进一步地，连接座1还开设有若干个第二滑槽11，第二滑槽11内滑动设置有两个滑块45，两个滑块45分别与位于两个压持件2上的两个第一直线轴承42连接，并通过第二螺栓与连接座1锁紧连接。其中，第二滑槽11的一长边侧标记有刻度。
46.当位于同一第二滑槽11内的两个滑块45相对滑动时，带动两个第一直线轴承42同时移动，进而带动与两个第一直线轴承42同轴连接的两个第一导柱41移动，从而带动两个压持件2沿间距方向移动。因此，当需要调整两个压持件2之间的距离时，先松开第一螺栓44及第二螺栓，再根据刻度调整同一第二滑槽11内的两个滑块45的位置，然后拧紧第一螺栓44及第二螺栓即可，定位精准，使用方便。
47.该光伏接线盒压持机构还包括压板6及一组第二导柱。其中，压板6位于连接座1的下方，用于扶正并压持固定接线盒，并开设有用于避让两个压持件2的避让槽61；第二导柱
竖直连接于连接座1上，且下端可上下活动地贯穿压板6；第二导柱同轴连接有第二直线轴承71，第二直线轴承71的下端与压板6连接，上端与连接座1之间连接有套设在第二导柱上的第二弹簧72。
48.进一步地，压板6的两侧前端连接有吸气头9，通过这两个吸气头9可及时吸除激光清洗过程中所产生的烟尘。
49.本光伏接线盒压持机构，使用时，在升降驱动件8的驱动下，连接座1向下移动，带动两个压持件2及压板6共同向下移动；压板6先与接线盒接触，在第二弹簧72的弹力作用下对接线盒进行扶正固定；接着，压持件2的两个压爪21及下压挡板23分别压持于两个折弯汇流条的顶面，在第一弹簧43的弹力作用下，对待焊接区域的三个侧边进行面对面压持；同时，测量基准板3与连接座1之间发生竖直方向的相对移动，通过与连接座1连接的位移测量传感器5进行精准测量，从而可得到折弯汇流条顶面（实际产品加工面）的高度偏差，根据该高度偏差调节激光焦点位置，以保证激光束聚焦于各实际产品加工面上。
50.实施例3一种用于实施实施例1接线盒激光焊接方法的装置（参见附图1-11），本装置包括：定位传输装置100：包括驱动装置110及四组定位装置200，驱动装置110配合皮带进行接线盒传送；前后方向的两组定位装置200设有两组顶升气缸配合定位轮进行顶升定位，左右方向的两组定位装置200设有两组夹紧气缸配合定位轮进行夹紧定位，四组定位装置200配合实现接线盒在四个方向的定位及调整校正。
51.按压传送装置300：包括第一x向驱动装置及第一y向驱动装置，其中，第一x向驱动装置包括伺服电机a及啮合的齿轮及x向齿条，第一y向驱动装置包括伺服电机b及通过传动轴连接的两个直线滑台。
52.视觉定位装置400：视觉定位装置400通过拍照定位接线盒中折弯汇流条的位置，并将该位置信息反馈给按压装置500以使压持机构510移动至作业位置，同时将该位置信息反馈给激光焊接装置600以使激光头移动至作业位置；视觉定位装置400通过一个固定板与按压传送装置300的第一y向驱动装置连接。
53.按压装置500：包括压持机构510和纠偏机构520，其作用分别为对接线盒进行按压和位移补偿。其中，纠偏机构520采用伺服电机f驱动的y向直线滑台；压持机构510与该y向直线滑台的滑块连接，该y向直线滑台与按压传送装置300的第一y向驱动装置连接。
54.激光焊接装置600：包括激光发生器主体部及激光头。
55.激光传送装置700：用于驱动激光头沿x向、y向及z向移动，包括第二x向驱动装置、第二y向驱动装置及z向驱动装置，其中，第二x向驱动装置采用伺服电机c驱动的x向直线滑台，第二y向驱动装置采用伺服电机d驱动的两个y向直线滑台；z向驱动装置采用伺服电机e驱动的z向直线滑台；激光头安装在z向直线滑台的滑块上。
56.实施例4实施例3接线盒激光焊接装置的工作过程，包括下述步骤：s1：光伏组件接线盒经定位传输装置100输送于待焊接预设区域；s2：视觉定位装置400经按压传送装置300驱动至光伏组件接线盒处，对接线盒上待焊接汇流条的位置进行视觉定位处理，获取的位置信息分别反馈给按压装置500和激光焊接装置600；
s3：按压装置500接收信息后，使压持机构510经过按压传送装置300及纠偏机构520补偿作业后精准到达汇流条待焊接区域，并压持固定光伏组件接线盒；激光焊接装置600接收信息后，利用激光传输装置700将激光头输送至汇流条焊接区域；s4：在压持机构510压持固定光伏组件的同时，利用位移测量传感器5测量出折弯汇流条顶面（实际产品加工面）的高度偏差，并根据该高度偏差使激光传送装置700的z向直线滑台调整激光头的高度位置，使激光头射出的激光束聚焦于折弯汇流条的顶面；s5：对汇流条顶面的黑色涂层进行激光清洗，并利用吸气头9及时吸除清洗过程中黑色涂层气化形成的烟尘气体；s6：激光清洗后，对汇流条清洗面是否清洗干净进行视觉检测；s7：调整激光发生器的激光功率、焊接速度及激光头的离焦量，对折弯汇流条及接线盒的接线端子进行激光焊接。
57.以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。