CN110587164A - 压力焊复合焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力焊复合焊接设备，其包括设有电阻焊电源和超声波发生器的复合点焊主机、电阻焊点焊机头和超声波点焊机头。本发明提出以电阻焊点焊的平行电极焊头除去细漆包线的绝缘层或压扁可焊性差的焊线压扁漆包线，继而在同一接点以超声波声极进行复合点焊，为可焊性差的焊件(包括可焊性差的焊盘基底)提供了一种压力焊复合焊接设备。此外，本发明还对电阻焊点焊机头提出适合于压力焊复合点焊的改进，设有电性连接的预设定电极力显示电路和电极力检测显示电路，通过外接压力传感器显示校正预设定电极力。

Description

压力焊复合焊接设备

技术领域

本发明属于压力焊领域，更具体地说，本发明涉及一种压力焊复合焊接设备。

背景技术

在焊接领域，电阻焊点焊和超声波点焊都属于压力焊。电子工业需要把漆包线引出线焊接到各种电子元器件的焊盘接点上，如中国发明专利01114785.7“可直接焊漆包线的点电焊机”揭示了通过电阻焊点焊已较好解决了这一焊接技术。但是，对于可焊性差的焊件，包括对可焊性差的焊盘(也称母材)以及对可焊性差的工件，现有技术电阻焊点焊几乎是无能为力。超声波点焊可焊接材料的范围极广，即使是电阻焊点焊难以焊接的工件也有很好的连接效果。但是，超声波点焊只适用于连接扁平的金属带，对带绝缘层的圆柱形漆包线连接效果也不满意。

有鉴于此，确有必要提供一种结合电阻焊点焊机和超声波点焊机二种功能的压力焊复合焊接设备。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种压力焊复合焊接设备，可实现把带细漆包线的电子元器件焊接到可焊性差的焊盘接点上或实现把可焊性差的焊线焊接到焊盘接点上。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种压力焊复合焊接设备，其包括设有电阻焊电源和超声波发生器的复合点焊主机、电阻焊点焊机头，以及超声波点焊机头，复合点焊主机分别与电阻焊点焊机头和超声波点焊机头电性连接，通过在电阻焊点焊机头的焊头夹安装平行电极焊头，在超声波点焊机头的声极夹头安装超声波声极，分别以电阻焊点焊和超声波点焊对被焊件同一接点进行复合点焊。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述电阻焊点焊机头包括设有前滑轴和中轴的机头框架，前滑轴下端设有用于安装平行电极焊头的焊头夹，中轴设有可用于预加压电极力的压缩弹簧，机头框架上设有电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路，电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，通过外接压力传感器实现检测校正预设定电极力的显示。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述预设定电极力显示电路上设有微调电阻器，通过微调电阻器把预设定电极力的显示校正，使之与外接压力传感器所检测的电极力显示相同。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述中轴下端设有延长轴，所述焊头夹分别以紧固方式安装在前滑轴的下端和以滑动方式安装在中轴延长轴上。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述焊头夹分别以紧固方式安装在前滑轴的下端和通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴上。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述电阻焊点焊机头包括设有上下二个端面的槽形后座，机头框架上设有通过直线滑行轴承安装的二根后滑轴，机头框架通过二根后滑轴安装在槽形后座上下二个端面之间，实现机头框架沿着二根后滑轴相对于槽形后座作上下移动。

作为本发明压力焊复合焊接设备的一种改进，所述二根后滑轴中的一根的下段设有复位压缩弹簧，另一根后滑轴的下段设有带紧定螺丝的行程限位金属环。

发明的有益技术效果

与现有技术相比，本发明压力焊复合焊接设备至少具有以下技术效果：

1.针对现有技术电阻焊点焊无法对可焊性差的焊盘或对可焊性差的焊线进行焊接，针对现有技术超声波点焊对圆柱形漆包线的连接效果很差，本发明压力焊复合焊接设备包括设有电阻焊点焊电源和超声波发生器的复合点焊主机、电阻焊点焊机头，以及超声波点焊机头，首先以电阻焊点焊的平行电极焊头除去漆包线的绝缘层压扁漆包线或压扁可焊性差的焊线，继而在同一接点以超声波声极在焊盘上进行复合点焊。

2.本发明还对电阻焊点焊机头提出更适合于压力焊复合点焊的结构，具体为：

(1)本发明压力焊复合焊接设备中，在电阻焊点焊机头的机头框架设有预设定电极力显示电路的基础上，增加了电极力检测显示电路，电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，只要外接压力传感器就可以随时检测校正预设定电极力的显示，确保电阻焊点焊机头显示电极力的准确和一致。

(2)本发明压力焊复合焊接设备中，在电阻焊点焊机头的中轴设置延长轴，焊头夹除了以紧固方式安装在前滑轴下端外，还通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴上，能有效提高焊头夹安装的稳定性和平行性。

(3)现有技术电阻焊点焊机头的机头框架是一个固定不动的支架，机头框架用于安装包括前滑轴、中轴等运动构件，由于中轴既是运动构件，在中轴上又安装有预加压预设定电极力的结构和电极力追随结构，很容易造成在平行电极焊头上的电极力不稳定，同时前滑轴和中轴的活动行程受限于机头框架，往往因行程太短无法满足一些要求行程长工件的要求。本发明压力焊复合焊接设备的电阻焊点焊机头在机头框架上以直线滑行轴承安装二根后滑轴，二根后滑轴安装在槽形后座上下二个端面之间，把机头框架变成运动构件，同时中轴固定不再参与运动，如此设置，增加了电阻焊点焊机头安装的稳定性，由于槽形后座后滑轴设有限位金属环的结构，很容易就可增加或改变机头框架的活动行程，中轴被固定能保证提供电极力的一致性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明压力焊复合焊接设备进行详细说明。

图1为本发明压力焊复合焊接设备的结构原理框图。

图2为本发明压力焊复合焊接设备中，电阻焊点焊机头的结构示意图。

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，对本发明作进一步详细说明。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。

首先，对本发明涉及的复合点焊机主机、电阻焊点焊机头、超声波点焊机头等结构的技术参数简介如下。

复合点焊主机的机箱内安装有电阻焊电源和超声波发生器，机箱的尺寸约50*30*30(长*宽*高)，机箱前面板上分别安装有电阻焊电源的显示和调控装置，以及超声波发生器的调控装置。

机箱内安装的电阻焊电源包括：脉冲输出变压器，调控脉冲输出电压、脉冲输出时间的主电路板等结构，最大脉冲输出电流1000A，脉冲输出电压0-1.99V，脉冲输出时间＜39.9ms。机箱安装的超声波发生器的功率约在500-1000P/W，输出为高振动频率，约40K/KHZ，超声波点焊机头约30*20*40cm(长*宽*高)，提供的静压力＜40N，焊接时间＜1S，电阻焊点焊机头的机头框架为铸造或加工而成的金属框架，其外框尺寸约为20*12*8cm(长*宽*高)，四周边框厚约2cm，前滑轴与后滑轴均为Φ13mm的圆钢棒，以适配直线滑行轴承，前滑轴长约25cm，后滑轴长约35cm，中轴为Φ23mm的中空铝管，长约25cm，其中延长轴为Φ13mm，长约5cm的圆柱体。安装在中轴的压缩弹簧可提供＜20N的预设定力，槽型后座槽宽约8.5cm、深约6cm、槽壁厚约15mm，槽型后座长约35cm，中轴延长轴为Φ13mm、长约5cm。电极夹头由夹持电极的二个金属夹块组成，每个电极夹头尺寸约100*40*15mm(长*宽*高)。

以下详细描述本发明压力焊复合焊接设备的结构。

请参照图1所示，本发明压力焊复合焊接设备包括复合点焊主机100、电阻焊点焊机头103和超声波点焊机头104，其中，复合点焊主机100包括电阻焊电源101和超声波发生器102，电阻焊点焊机头103与复合点焊主机100电阻焊电源101电性连接，超声波点焊机头104与超声波发生器102电性连接，通过在电阻焊点焊机头103的焊头夹上安装平行电极焊头105，在超声波点焊机头104的声极夹头上安装超声波声极106，先以电阻焊点焊再以超声波点焊，对被焊件同一接点107进行二次点焊的复合点焊。

下面进一步介绍本实发明压力焊复合焊接设备的焊接原理和焊接过程：针对电阻焊点焊无法实现漆包线焊件在可焊性差焊盘上的焊接，或可焊性差的焊线无法实现在焊盘上的焊接，和针对超声波点焊对圆柱形线材焊件的焊接效果也很差的现有技术，本发明压力焊复合焊接设备包括安装有电阻焊电源101和超声波发生器102的复合点焊主机100，电阻焊点焊机头103、超声波点焊机头104，首先以电阻焊点焊的平行电极焊头除去漆包线的绝缘层和压扁漆包线，或以平行电极压扁可焊性差的焊线，继而在同一接点以超声波声极在焊盘上进行复合点焊。

需要说明的是，超声波点焊机头104包括了超声波点焊设备由换能器、传握杆、聚能器、耦合杆、声极夹头和声极(超声波焊头)成超声波声学系统，因而很难对超声波点焊机头作改动。现有技术的电阻焊点焊机头，由于把活动构件都安装在机头框架内，活动行程往往不足20mm，造成被焊件在电阻焊点焊机头和超声波机头的操作空间十分窄小，不利于对被焊件同一接点进行复合点焊的操作，为此，本发明对电阻焊点焊机头提出适合压力焊复合点焊改进的结构。

请参照图2所示，本发明电阻焊点焊机头103包括设有前滑轴205、中轴206的机头框架204、在前滑轴205下端设有用于安装平行电极焊头225的焊头夹201，中轴206设有可用于预加压电极力的压缩弹簧208A和增加电极力随动性的下压缩弹簧208B，其中，机头框架204上设有通过外接压力传感器220对预设定电极力进行检测校正的电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路，电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，通过外接压力传感器220实现检测校正预设定电极力的显示。

根据本发明的一个实施方式，预设定电极力显示电路上设有微调电阻器，通过微调电阻器把预设定电极力的显示校正，使之与外接压力传感器所检测的电极力显示相同。

如图2所示，机头框架204的前外侧凹槽216上设置有预设定电极力显示电路，在中轴206上安装有预加压电极力的上压缩弹簧208A和增加电极力随动性的下压缩弹簧208B，在上压缩弹簧208A和下压缩弹簧208B之间安装有滑轴夹209，滑轴夹209夹紧在前滑轴205。如此设置，上压缩弹簧208A预设定电极力就可通过滑轴夹209加压到前滑轴205上。

需要说明的是，上述前滑轴205、滑轴夹209和在中轴206安装上下压缩弹簧208A,208B的结构可称之为“电极力追随结构”，该结构能保证提供的电极力十分轻柔，经检测，该结构提供的电极力最小为0.1N，并可以0.1N的精度增加或减少预设定的电极力。

如图2所示，电阻焊点焊机头103的机头框架204前外侧设有可安装预设定电极力显示电路和电极力检测显示电路的凹槽216，预设定电极力显示电路和电极力检测显示电路电连接。当需要检测校正预设定的电极力时，只要外接压力传感器220，通过压力传感器的电讯号引出线224电性连接电极力检测显示电路，就能检测到电极力在触发焊接电流瞬时的电极力。

有关外接压力传感器的结构请参照图2所示，在图示实施方式中，外接压力传感器量程为5KG，尺寸约30x15x15mm(长x宽x高)、压力传感器220有固定端221和测力端222，压力传感器中间有哑铃样形变框223，形变框223上安装有压力感应片，压力感应片在形变框形变时产生的电讯号可通过电讯号引出线224引出。

在图示实施方式中，外接压力传感器220的固定端221安装在压力传感器的外壳上，压力传感器测力端222悬空。当需要检测校正预设定电极力时，只要把外接压力传感器的电讯号引出线224通过电插口与电极力检测显示电路电连接，通过在焊头夹201上安装的平行电极焊头225或安装如焊头一样的电极力加压棒，以平行电极焊头225或以电极力加压棒正对压力传感器的测力端222加压，当加压的力达到预设定电极力的瞬时，由于电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，因而电极力检测显示电路可读出电极力在接通电源瞬时的电极力。

以下对本实施例预设定电极力显示电路、电极力检测显示电路、预设定电极力显示电路与电极力检测显示电路电性连接，以及外接压力传感器的结构和工作原理分别作进一步说明。

首先，预设定电极力显示电路的结构把压缩弹簧被压缩的行程和滑动电阻器的行程连接；弹簧压缩行程的改变同时改变滑动电阻器的电阻值，电阻值的改变通过A/D转换电路，实现以数码显示管显示弹簧压缩量电极力的大小。由于弹簧压缩量与压缩力的变化不是线性的，而滑动电阻器行程的改变与电阻值的改变是线性的，因而预设定电极力显示电路所显示的力必然有不可避免的误差，现有技术的电阻焊点焊机头没有对预设定电极力的显示进行检测校正的结构。

其次，需要说明，本实施例电极力检测显示电路的原理与市售的压力传感器电子称的检测显示电路基本相同，如图2所示，当压力传感器220受力的作用时，形变框223产生形变出现电势差，该电势差的变化被紧贴在形变框223的压力感应片检测并以导线224引出，在电路上通过A/D转换即可获得以数码显示的精确电极力。本实施例不对电极力检测显示电路上的电路部分作过多说明。

再次，对预设定电极力显示电路与电极力检测显示电路电连接，以及外接压力传感器的结构和工作原理作进一步说明。

预设定电极力显示电路所显示的电极力实质为触发焊接电源的指示，当焊头施加于焊件的电极力达到预设定电极力显示数值的瞬时，预设定电极力显示电路发出电讯号触发焊接电源，本实施例在焊头夹上以焊头或以电极力加压棒取代焊头加压在外接的压力传感器测力端，就可检测电极力的大小，该电极力的大小与焊头施加于焊件进行焊接时的电极力完全相同，由于电极力检测显示电路与预设定电极力显示电路电性连接，因而就可把施加于焊件进行焊接时的电极力作为电极力检测显示电路的峰值，当外接压力传感器测力端的力达到峰值的瞬时，触发焊接电源的电讯号同时传递到压力传感器检测显示电路，并转化数码显示。换言之，本实施例的电极力检测显示电路通过外接压力传感器只检测施加于焊件进行焊接时的电极力(即峰值)，并据此对预设定电极力的显示进行校正。

本实施例在机头框架上同时设置有预设定电极力显示电路的数码显示屏和电极力检测显示电路的数码显示屏，分别显示预设定电极力显示电路预设定电极力和显示电极力检测显示电路外接压力传感器时实测的电极力，同时在预设定电极力显示电路上设置有微调电阻器，通过微调电阻器把预设定电极力的显示校正，使之与外接压力传感器所检测的电极力显示相同。

需要说明的是，检测校正预设定电极力工作完成后，需要撤走外接的压力传感器120，除去在电插口上的电讯号引出线224才能进行显微电阻焊点焊工作。

请继续参照图2所示，本实施例在中轴206下端设置中轴延长轴215，焊头夹201分别以紧固方式安装在机头框架204前滑轴205下端和以滑动方式安装在中轴延长轴215上。根据本发明的一个优选实施方式，焊头夹201分别以紧固方式安装在机头框架204前滑轴205下端和通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴215上。本发明电阻焊点焊机头提出在中轴206下端设置中轴延长轴215，焊头夹201除了以紧固方式安装在前滑轴205的下端，还通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴215上，能很好地增加焊头夹201安装的稳定性、平行性，能有效地消除焊接时焊头尖端在焊件的滑移。

现有技术电阻焊点焊机头的机头框架是一个固定不动的支架，机头框架用于安装包括前滑轴、中轴等运动构件，由于中轴既是运动构件，在中轴上又安装有预加压预设定电极力的结构和电极力追随结构，很容易造成所提供的电极力不稳定，同时前滑轴和中轴的活动行程受限于机头框架，一般超过20毫米，由于焊头夹安装在前滑轴下端，平行电极焊头在焊头夹上安装，因而平行电极焊头的活动行程就受限于机头框架，往往因平行电极焊头的活动行程太短无法满足一些要求行程长工件的要求。

本实施例在机头框架上以直线滑行轴承安装二根后滑轴，二根后滑轴安装在槽形后座上下二个端面之间，把机头框架变成运动构件，同时中轴固定不再参与运动，如此设置，由于槽形后座后滑轴设有限位金属环的结构，很容易就可增加或改变机头框架的活动行程。中轴被固定能保证预设定电极力在平行电极焊头上电极力的一致性。

为了增加平行电极焊头的活动行程，本实施例提出了把机头框架安装在槽形后座上，中轴在机头框架内固定，把机头框架变成电阻焊点焊机头的活动构件，增加了电阻焊点焊机头的活动行程和提高安装稳定性的结构。

请参见附图2，本实施例电阻焊点焊机头包括设有上下二个端面211A,211B的槽形后座203，机头框架204上设有通过直线滑行轴承安装的二根后滑轴207A,207B，机头框架204通过二根后滑轴207A,207B安装在槽形后座203上下二个端面211A,211B之间，机头框架204可沿着二根后滑轴207A,207B相对于槽形后座203上下移动。机头框架204成为电阻焊点焊机头103的运动构件，同时，本实施例通过紧定螺丝把中轴206固定在机头框架204上，中轴206不再是运动构件。滑轴夹209前滑轴205仍可在上下压缩弹簧208A、208B之间作很少量程的位移。

如此设置，机头框架204可沿着二根后滑轴207A,207B可相对于槽形后座203上下移动。进行焊接作业时，只要外加焊接作用力和复位力，机头框架204作为电阻焊点焊机头103的活动构件即可带动焊头夹201在槽形后座203范围作往返活动的电阻焊点焊作业。中轴206被固定能保证电极力的一致性。

请继续参照图2所示，在图示实施方式中，在二根后滑轴207A,207B之间安装有通过脚踏板为机头框架204提供焊接作用力的脚踏板拉索212，机头框架204的下端与拉索212连接，安装在槽形后座203下端面的二根后滑轴207A,207B，在靠外侧的一根后滑轴207B上安装有复位压缩弹簧213，靠内侧的一根后滑轴207A上安装带可调螺丝的行程限位金属环214，通过可调螺丝调节限位金属环214在后滑轴207A上的安装位置，即可增加或减少机头框架204在槽形后座203上的活动行程。

将机头框架204作为电阻焊点焊机头103的运动构件，不但可增加电阻焊点焊机头103安装的稳定性，保证所提供电极力的一致性和很容易通过机头框架204调节平行电极焊头的活动行程，换言之，本实施例为电阻焊点焊提供了一种以机头框架204作为活动构件的新的电阻焊点焊机头。经测试，本实施例通过机头框架204带动焊头夹201，平行电极焊头的活动行程可增加到50mm以上。

结合以上对本发明的详细描述可以看出，与现有技术相比，本发明压力焊复合焊接设备至少具有以下有益技术效果：

1.针对现有技术电阻焊点焊无法对可焊性差的焊盘或对可焊性差的焊线进行焊接，针对现有技术超声波点焊对圆柱形漆包线的连接效果很差，本发明压力焊复合焊接设备包括设有电阻焊点焊电源和超声波发生器的复合点焊主机、电阻焊点焊机头，以及超声波点焊机头，首先以电阻焊点焊的平行电极焊头除去漆包线的绝缘层压扁漆包线或压扁可焊性差的焊线，继而在同一接点以超声波声极在焊盘上进行复合点焊。

2.本发明还对电阻焊点焊机头提出更适合于压力焊复合点焊的结构，具体为：

(1)本发明压力焊复合焊接设备中，在电阻焊点焊机头的机头框架设有预设定电极力显示电路的基础上增加了电极力检测显示电路，电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，只要外接压力传感器就可以随时检测校正预设定电极力的显示，确保电阻焊点焊机头显示电极力的准确和一致。

(2)本发明压力焊复合焊接设备中，在电阻焊点焊机头的中轴设置延长轴，焊头夹除了以紧固方式安装在前滑轴下端外，还通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴上，能有效提高焊头夹安装的稳定性和平行性。

(3)现有技术电阻焊点焊机头的机头框架是一个固定不动的支架，机头框架用于安装包括前滑轴、中轴等运动构件，由于中轴既是运动构件，在中轴上又安装有预加压预设定电极力的结构和电极力追随结构，很容易造成在平行电极焊头上的电极力不稳定，同时前滑轴和中轴的活动行程受限于机头框架，往往因行程太短无法满足一些要求行程长工件的要求。本发明压力焊复合焊接设备的电阻焊点焊机头在机头框架上以直线滑行轴承安装二根后滑轴，二根后滑轴安装在槽形后座上下二个端面之间，把机头框架变成运动构件，同时中轴固定不再参与运动，如此设置，不但增加了电阻焊点焊机头安装的稳定性，由于槽形后座后滑轴设有限位金属环的结构，很容易就可增加或改变机头框架的活动行程。而中轴被固定能保证提供电极力的一致性。

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 (7)

1.一种压力焊复合焊接设备，其特征在于，包括设有电阻焊电源和超声波发生器的复合点焊主机、电阻焊点焊机头，以及超声波点焊机头，复合点焊主机分别与电阻焊点焊机头和超声波点焊机头电性连接，通过在电阻焊点焊机头的焊头夹安装平行电极焊头，在超声波点焊机头的声极夹头安装超声波声极，分别以电阻焊点焊和超声波点焊对被焊件同一接点进行复合点焊。

2.根据权利要求1所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述电阻焊点焊机头包括设有前滑轴和中轴的机头框架，前滑轴下端设有用于安装平行电极焊头的焊头夹，中轴设有可用于预加压电极力的压缩弹簧，机头框架上设有电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路，电极力检测显示电路和预设定电极力显示电路电连接，通过外接压力传感器实现检测校正预设定电极力的显示。

3.根据权利要求2所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述预设定电极力显示电路上设有微调电阻器，通过微调电阻器把预设定电极力的显示校正，使之与外接压力传感器所检测的电极力显示相同。

4.根据权利要求2所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述中轴下端设有延长轴，所述焊头夹分别以紧固方式安装在前滑轴的下端和以滑动方式安装在中轴延长轴上。

5.根据权利要求4所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述焊头夹分别以紧固方式安装在前滑轴的下端和通过直线滑行轴承以滑动方式安装在中轴延长轴上。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述电阻焊点焊机头包括设有上下二个端面的槽形后座，机头框架上设有通过直线滑行轴承安装的二根后滑轴，机头框架通过二根后滑轴安装在槽形后座上下二个端面之间，实现机头框架沿着二根后滑轴相对于槽形后座作上下移动。

7.根据权利要求6所述的压力焊复合焊接设备，其特征在于，所述二根后滑轴中的一根的下段设有复位压缩弹簧，另一根后滑轴的下段设有带紧定螺丝的行程限位金属环。