CN105689876B - 自动监测焊接质量的电阻焊点焊机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其包括：点焊机主机，设有包含中央处理电路和脉冲输出变压器的焊接电源；点焊机头，设有可安装平行电极焊头的焊头夹，点焊机头通过脉冲输出变压器的输出电缆与点焊机主机电性连接；以及与点焊机主机电性连接的焊接质量自动监测装置。焊接质量自动监测装置包括脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路，脉冲输出电参数实时检测电路通过电流传感器和中央处理电路对平行电极焊头脉冲输出能量实时检测。焊接质量监测电路通过将平行电极焊头脉冲输出能量实时检测值的一定百分比设为焊接质量的监测值，当平行电极焊头作业时输出的能量低于监测值时发出报警讯号，实现对焊接质量的自动监测。

Description

自动监测焊接质量的电阻焊点焊机
技术领域
本发明属于电阻焊领域，更具体地说，本发明涉及一种可自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其可应用于平行电极焊头焊接漆包线的电阻焊显微焊接。
背景技术
现有电阻焊点焊机包括恒电压输出的电阻焊点焊机、恒电流输出的电阻焊点焊机，以及恒功率输出的电阻焊点焊机。
上述三种脉冲输出的电阻焊点焊机分别以电压、电流、功率和时间作为脉冲输出电参数预设定，根据焦耳定律，脉冲输出电参数还包括脉冲输出能量和脉冲输出电阻。因为普通电阻焊被焊工件往往不相同，实时检测脉冲输出电阻、脉冲输出能量没有实际意义，所以现有技术的电阻焊点焊机一般不涉及对脉冲输出能量、脉冲输出电阻的实时检测。
但是，在电子元器件的制造过程中，需要用平行电极焊头焊接大量漆包线工件，现有技术还没有平行电极焊头焊接质量自动监测的电阻焊点焊机。有鉴于此，确有必要提供一种自动监测焊接质量的电阻焊点焊机。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其可用于平行电极焊头焊接大量漆包线工件。
为了实现上述发明目的，本发明提出了一种自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其包括：
点焊机主机，其设有包含中央处理电路和脉冲输出变压器的焊接电源；
点焊机头，其设有可安装平行电极焊头的焊头夹，点焊机头通过脉冲输出变压器的输出电缆与点焊机主机电性连接；以及
焊接质量自动监测装置，焊接质量自动监测装置与点焊机主机电性连接。
作为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的一种改进，所述焊接质量自动监测装置包含脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路；
所述脉冲输出电参数实时检测电路通过电流传感器和中央处理电路实现对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测；
所述焊接质量监测电路通过将平行电极焊头脉冲输出能量实时检测值的一定百分比设置为平行电极焊头焊接质量的监测值，当平行电极焊头作业时输出的能量低于监测值即发出报警讯号，实现对平行电极焊头焊接质量的自动监测。
作为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的一种改进，所述脉冲输出电参数检测电路包括对脉冲输出电流、脉冲输出能量、脉冲输出电阻、脉冲输出电压、脉冲输出时间的实时检测，以及对每一支平行电极焊头焊接次数的实时检测。
作为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的一种改进，所述点焊机主机的面板上设置液晶显示屏、数字拨码开关和启动/切断开关，液晶显示屏显示实时检测的脉冲输出电参数，数字拨码开关把脉冲输出能量实时检测值以一定百分比设置为焊接质量监测值，启动/切断开关用于启动焊接质量自动监测装置和切断报警讯号。
作为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的一种改进，所述焊接质量监测电路将脉冲输出能量实时检测值的90％-98％设置为焊接质量的监测值。
作为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的一种改进，所述平行电极焊头为焊头尖端接触式平行电极焊头、圆柱形焊头尖端连体式平行电极焊头，或扁平形的焊头尖端连体式平行电极焊头。
相对于现有技术，本发明根据平行电极焊头尖端具有电阻结合部的特殊结构，提出对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测，也就是焊接质量在脉冲输出能量上的检测。本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机包括点焊机头、点焊机主机，以及包括脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路的焊接质量自动监测装置。脉冲输出电参数实时检测电路通过电流传感器和中央处理电路实现了对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测；焊接质量监测电路则将脉冲输出能量实时检测值的一定百分比设置为平行电极焊头焊接质量的监测值，当平行电极焊头作业时的脉冲输出能量低于监测值即发出报警，实现对平行电极焊头焊接质量的自动监测。本发明为平行电极焊头焊接大量漆包线工件提供了一种既可自动监测焊接质量又可自动监测平行电极焊头工作状态的电阻焊点焊机。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机进行详细说明，其中：
图1为不同类型的平行电极焊头的结构示意图和局部放大图。
图2为平行电极焊头的工作过程和原理示意图。
图3为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的电路原理图。
图4为本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的显示和操作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
本发明要为平行电极焊头焊接大量漆包线工件提供焊接质量自动监测，因此首先要说明平行电极焊头的结构，平行电极焊头焊接漆包线的工作过程和原理，平行电极焊头脉冲输出能量与焊接的脉冲输出能量的关系。
一、平行电极焊头的结构：本发明把与焊接电源正负极连接的焊接金属称之为电极，把二个电极置于焊接同一侧称之为平行电极，把平行的二个电极固连成一体称之为平行电极焊头，如图1所示，平行电极焊头一般主要有以下几种类型：一是焊头尖端绝缘式平行电极焊头，尖端绝缘式平行电极焊头101包括平行的二个电极101-1、101-2，二个电极之间的中间绝缘固定层101-3和二个电极的焊头尖端部101-4；二是焊头尖端接触式平行电极焊头102、尖端接触式平行电极焊头102包括平行的二个电极102-1、102-2，二个电极之间的中间绝缘固定层102-3和二个电极的焊头尖端接触的固有电阻结合部102-4；三是圆柱形的尖端连体式平行电极焊头103，圆柱形的尖端连体式平行电极焊头103包括平行的二个电极103-1、103-2，二个电极之间的中间绝缘固定层103-3和二个电极的焊头连体的固有电阻结合部103-4；四是扁平形的焊头尖端连体式平行电极焊头104，扁平形的焊头尖端连体式平行电极焊头104包括平行的二个电极104-1、104-2，二个电极之间的中间分隔槽104-3和二个电极的焊头连体的固有电阻结合部104-4。需要指出的是，由于尖端接触式或尖端连体式平行电极焊头，其焊头尖端具有固有电阻结合部的特征结构，因此只有尖端接触式或尖端连体平行电极焊头才可以焊接漆包线。为了便于叙述，本发明仅以焊头尖端连体式平行电极焊头为例进行说明。
二、平行电极焊头直接焊接漆包线的工作过程和原理：图2为平行电极焊头直接焊接漆包线的工作过程和原理示意图：首先，在电阻焊点焊机主机上预设定好脉冲输出电参数，以平行电极焊头201对被焊漆包线202在焊盘203上加压以触发焊接电源，脉冲输出电流204首先通过平行电极焊头尖端的固有电阻结合部205，当固有电阻结合部205的电流密度达到一定值时，焊头尖端产生电火花，漆包线上的绝缘层像热压焊一样被电火花熨除，继而脉冲输出能量转而作用裸露的漆包线202和焊盘203，实现在同一脉冲输出完成对漆包线除漆和焊接。
三、平行电极焊头脉冲输出能量与焊接的脉冲输出能量的关系：为了了解平行电极焊头脉冲输出能量与焊接的脉冲输出能量的关系，本发明做了如下三个实验：
实验一：在恒电压调控的脉冲输出焊接电源上预设定脉冲输出电压为1.10V、脉冲输出时间为10ms，在点焊机头上设定电极力为10N，以焊头尖端固有电阻结合部的电阻值为3mΩ的尖端连体式平行电极焊头对Φ0.08mm的漆包线在焊盘上进行焊接并取得良好焊接效果。
本发明以安捷伦示波器和电流示波器对上述正在焊接并取得良好焊接效果的平行电极焊头进行检测；本发明又对没有进行焊接工作的同一平行电极焊头以相同的电参数导通脉冲输出电流进行检测，发现二者的脉冲输出波形和电流波形完全相同，电流示波器初始显示的脉冲输出电流都是360A。
实验二：本发明又把上述实验的脉冲输出电压预设定调为0.90V，其它所有条件和电参数均不改变，结果出现焊接不牢，对出现焊接不牢进行焊接的平行电极焊头用安捷伦示波器和电流示波器进行检测，同时还以同样的电参数对没有进行焊接的同一平行电极焊头进行检测，发现二者在示波器的脉冲输出波形也完全相同，二者的初始脉冲输出电流都是300A。
实验三：本发明还以焊头尖端绝缘的平行电极焊头对Φ0.08mm的裸铜线在同样的焊盘上焊接，电流示波器检测取得良好焊接效果时的脉冲输出电流为115A，只有焊头尖端连体电阻3mΩ平行电极焊头脉冲输出电流的三分之一左右。
从上述实验可以看出：相同的脉冲输出预设定的正常平行电极焊头，其脉冲输出能量实时检测值都是恒定的；平行电极焊头在同一脉冲输出实现除漆和焊接，是通过平行电极焊头尖端固有电阻结合部在导通电流时产生的脉冲输出能量完成的，对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测反映了焊头尖端固有电阻结合部的电阻是否出现不可逆改变，所以对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测不但是平行电极焊头工作状态的检测，也是焊接质量在脉冲输出能量的检测。
以下结合图3自动监测焊接质量的电阻焊点焊机的电路原理框图，详细描述本发明。
请参照图3所示，市电301经过整流电路302进入电容充放电路303，再经过放大电路304进入脉冲输出变压器305，脉冲输出变压器305的输出电缆上安装有电流传感器以检测对平行电极焊头309提供的脉冲输出电流，实现对漆包线工件410在焊盘上的除漆和焊接。在安装平行电极焊头309的焊头夹上通过反馈线设置有负反馈电路308，恒电压调控的脉冲输出电源通过脉冲输出电压和时间预设定306进入中央处理电路307，包括负反馈电路308和电容充放电路303、放大电路304均进入中央处理电路307并接受其指令，实现脉冲输出变压器305输出精确的脉冲输出电流，焊接质量自动监测装置311中的脉冲输出电参数实时检测电路通过中央处理电路307和电流传感器实现了包括脉冲输出电流、脉冲输出时间、脉冲输出电压的实时检测，在获得上述电参数的实时检测后，通过单片机的处理和欧姆定律，即可得到平行电极焊头脉冲输出电阻的实时检测，再根据焦耳定律Q＝I2RT得出脉冲输出能量的实时检测。
焊接质量自动监测装置311中的焊接质量监测电路则通过将脉冲输出能量的一定百分比设置为平行电极焊头焊接质量监测值，当平行电极焊头作业时脉冲输出能量低于监测值即发出报警讯号，实现对平行电极焊头焊接质量的自动监测。在图示实施方式中，焊接质量监测电路将脉冲输出能量实时检测值的90％-98％设置为焊接质量的监测值。
请参照图3和图4所示，本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机包括：点焊机主机400、点焊机头402、焊接质量自动监测装置311，在点焊机头上有焊头夹403，平行电极焊头404安装在焊头夹403上，在点焊机主机400的面板401上除安装有脉冲输出预设定的拨盘开关405外，还安装有液晶显示屏406、数字拨码开关407和启动/切断开关408。
液晶显示屏406用于显示各种脉冲输出电参数的实时检测，包括脉冲输出能量、脉冲输出电阻、脉冲输出电流、脉冲输出电压、脉冲输出时间等电参数实时检测的显示，还可显示每一支平行电极焊头焊接次数的实时检测。
数字拨码开关407用于将脉冲输出能量实时检测值的一定百分比设置为平行电极焊头焊接质量的监测值，因此数字拨码开关407实际使用时可只要二位数就能实现把脉冲输出能量的实时检测设置为监测值，比如设置为95，就表示监测值为脉冲输出能量检测值的95％。
启动/切断开关408具实际使用意义，操作时以平行电极焊头取得满意焊接效果后把开关408切换到启动位置，焊接质量自动监测装置311进入工作状态，如果平行电极焊头作业时脉冲输出能量检测低于设定的监测值，即发出报警讯号，提示需要对影响焊接质量的条件进行处理，报警讯号显示后需要把开关408转换到切断位置才能关闭报警讯号。
相对于现有技术，本发明根据平行电极焊头尖端具有电阻结合部的特殊结构，提出对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测，也就是焊接质量在脉冲输出能量上的检测。本发明自动监测焊接质量的电阻焊点焊机包括点焊机头、点焊机主机，以及包括脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路的焊接质量自动监测装置。脉冲输出电参数实时检测电路通过电流传感器和中央处理电路实现了对平行电极焊头脉冲输出能量的实时检测；焊接质量监测电路则将脉冲输出能量实时检测值的一定百分比设置为平行电极焊头焊接质量的监测值，当平行电极焊头作业时的脉冲输出能量低于监测值即发出报警，实现对平行电极焊头焊接质量的自动监测。
本发明为平行电极焊头焊接大量漆包线工件提供了一种既可自动监测焊接质量又可自动监测平行电极焊头工作状态的电阻焊点焊机。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其包括：
点焊机主机，其设有包含中央处理电路和脉冲输出变压器的焊接电源；以及
点焊机头，其设有可安装平行电极焊头的焊头夹，平行电极焊头的焊头尖端具有固有电阻结合部，点焊机头通过脉冲输出变压器的输出电缆与点焊机主机电性连接；
其特征在于，所述自动监测焊接质量的电阻焊点焊机还包括脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路，脉冲输出电参数实时检测电路和焊接质量监测电路与点焊机主机电性连接，其中：
所述脉冲输出电参数实时检测电路是通过得到平行电极焊头脉冲输出电阻的实时检测，得出脉冲输出能量的实时检测；
所述焊接质量监测电路通过将平行电极焊头脉冲输出能量实时检测值的90％-98％设为平行电极焊头焊接质量的监测值，作为焊接质量脉冲输出能量的检测，当平行电极焊头作业时输出的能量低于监测值时发出报警讯号，实现对平行电极焊头焊接质量的自动监测。
2.根据权利要求1所述的自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其特征在于，所述脉冲输出电参数实时检测电路包括对脉冲输出电流、脉冲输出能量、脉冲输出电阻、脉冲输出电压、脉冲输出时间实时检测，以及对每一支平行电极焊头焊接次数的实时检测。
3.根据权利要求1或2所述的自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其特征在于，所述点焊机主机的面板上设有液晶显示屏、数字拨码开关和启动/切断开关，液晶显示屏显示实时检测的脉冲输出电参数，数字拨码开关将脉冲输出能量实时检测值的90％-98％设置为焊接质量监测值，启动/切断开关用于启动焊接质量自动监测装置和切断报警讯号。
4.根据权利要求1所述的自动监测焊接质量的电阻焊点焊机，其特征在于，所述平行电极焊头为焊头尖端接触式平行电极焊头、圆柱形焊头尖端连体式平行电极焊头，或扁平形焊头尖端连体式平行电极焊头。
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