CN113798622A - 一种电磁继电器接触部分激光钎焊方法、钎焊系统及夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁继电器接触部分激光钎焊方法、钎焊系统及夹具，该方法首先将电磁继电器的引出端与簧片进行位置固定，然后将焊料放入所述引出端与所述簧片的连接位置，最后用激光将所述焊料熔融完成钎焊。本发明采用激光钎焊方法对电磁继电器焊接部分进行焊接，避免了簧片焊接过程被烫伤的可能；焊料受热均匀不会产生焊接飞溅物；激光钎焊焊接没有焊接飞溅物产生，不需要微粒检查。

Description

一种电磁继电器接触部分激光钎焊方法、钎焊系统及夹具

技术领域

本发明属于电磁继电器领域，尤其是涉及一种电磁继电器接触部分激光钎焊方法、钎焊系统及夹具。

背景技术

在电磁继电器制造工艺中，接触部分的静簧片与动簧片的连接通常采用的碳笔接触式焊接进行连接，钎焊技术已是继电器行业中的成熟工艺，具有一套完整的工艺试验验证方法。传统的继电器钎焊控制要求有：电极压力、焊接时间及焊接电流等焊接参数。电磁继电器钎焊过程中，容易出现焊缝不均匀、钎着率不稳定、焊件变形大、尺寸一致性差及焊料飞溅等问题，产生的原因是工装夹具设计不合理、钎焊设备精度不足、操作过程控制不到位等，最终造成继电器密封性质量的下降和成品的大量报废。

随着军用航空、航天用户对继电器的质量可靠性要求越来越高，一是产品内部多余物的控制，要求焊接飞溅物竟可能不要产生；二是破坏性物理分析(DPA)要求焊接结构一致性要好，零部件焊接无明显损伤；三是如何提高产品底座焊接后玻璃绝缘子的一致性，密封性不受影响。

对继电器而言，接触部分如何减少钎焊过程产生的焊接飞溅物、减少簧片触点被焊伤及玻璃绝缘子尽可能的少受焊接过程中的热量影响，提高产品的密封性成为关键控制点。

发明内容

本发明在此的目的在于提供一种不用碳笔直接接触加热，能够快速实现焊料受热融化，减少继电器接触部分受到焊接热量影响，焊料飞溅少的电磁继电器接触部分激光钎焊方法。

为实现本发明的目的，在此提供的电磁继电器接触部分激光钎焊方法首先将电磁继电器的引出端与簧片进行位置固定，然后将焊料放入所述引出端与所述簧片的连接位置，最后用激光将所述焊料熔融完成钎焊。

本发明在此的另一个目的在于提供一种电磁继电器接触部分激光钎焊系统，该系统包括：

夹具，用于待焊接电磁继电器的引出端和簧片的固定；

X/Y/Z自动识别系统，用于识别待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置，并根据识别到的连接位置产生激光作用于待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置进行激光焊接。

进一步的，所述夹具包括底座和用于固定所述底座的定位治具，所述底座上布设有用于待焊接电磁继电器的簧片固定的引出端。

进一步的，所述引出端底端周围布设有玻璃绝缘子。

进一步的，所述X/Y/Z自动识别系统包括工作台控制系统、X/Y/Z三轴伺服电机和激光焊接系统；所述激光焊接系统包括视觉检测定位装置、激光焊机和激光焊接头，所述视觉检测定位装置用于识别待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置并将识别结果传输至所述工作台控制系统；所述X/Y/Z三轴伺服电机在所述工作台控制系统的控制下带动所述激光焊机在X/Y/Z轴向上移动，所述激光焊机产生的激光经所述激光焊接头作用于所述夹具上对固定在所述夹具上的待焊接电磁继电器的引出端和簧片进行激光焊接。

进一步的，所述激光焊接系统还包括与所述工作台控制系统连接的温控系统，所述温控系统用于对所述激光焊机产生的激光进行能量检测，并将能量检测结果进行显示，在所述激光焊机产生的激光温度超过设置能量时进行报警。

进一步的，所述激光焊接系统还包括与所述工作台控制系统连接的视觉显示屏，所述视觉显示屏用于激光焊接路径及焊接情况的映像显示。

进一步的，所述X/Y/Z自动识别系统还包括与所述工作台控制系统连接的操作键盘、用于接通所述X/Y/Z自动识别系统电源的开关和/或与所述工作台控制系统连接的双气动按钮。

进一步的，所述激光焊接系统采用CCD激光焊接头。采用CCD激光焊接头能进激光出光、视觉视觉映像及温控系统三者合而为一，中心一致，保证对焊接情况的实时监控，同时监控到每时激光的能量检测。

本发明的钎焊原理是：在低于母材熔点、高于钎料熔点的某一温度下将钎料融化成液态在母材表面或间隙中润湿、铺展、毛细流动填缝，最终冷却凝固结晶，实现原子间结合的一种材料连接方法。

由于对常规的加热母材或磁感应加热，均不可避免会导致母材损伤或引出端受热，玻璃绝缘子受损的可能。为了保证钎焊后接触部分簧片不受损,且焊料能快速热熔,焊接一致性好,本文在此利用激光来进行钎焊。激光工艺原理是利用激光的高能热量使焊料瞬间熔化，在微观上使焊料原子发生重结晶后将簧片与引出端连接在一起，一种高可靠熔焊工艺。影响激光焊接工艺稳定性的参数：平均功率、占空比(脉宽)、频率、离焦量。其中，平均功率、占空比(脉宽)、频率这3个参数由激光发生器决定，正常情况下不会发生变化，工件运行速度由数控程序控制，在不改变事先编辑完成的数控程序的前提下不会对焊接过程造成影响，最终影响激光封焊质量是激光设备能量输出及数控程序，不受人工的技能影响。

本发明提供的激光钎焊方法与传统接触式焊接方法相比，有以下4点区别：

1.传统的钎焊是直接接触式焊接，不可避免焊接的接触点能量输出比较集中，容易将簧片触点烫伤；激光钎焊，激光能量焦点直接集中在焊料上，避免了簧片焊接过程被烫伤的可能；

2.传统的钎焊是通过碳笔传热，热量到达焊料的不均匀，焊接过程容易出现焊接打火现象，同时产生焊接飞溅多余物；激光钎焊能量直接集中在焊料中心，焊料受热均匀不会产生焊接飞溅物；

3.传统的钎焊焊接过程有焊接飞溅物产生，焊接后还要进行微粒检查及清除；激光钎焊焊接没有焊接飞溅物产生，不需要微粒检查；

4.传统的钎焊主要靠人员技能来控制焊接参数，无法保证焊接质量一致性；采用X/Y/Z自动识别系统保证了焊接质量，质量控制一致性较好。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合发明的实施例，并与说明书一起用于解释发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明提供的电磁继电器接触部分激光钎焊方法的流程图；

图2为本发明提供的夹具的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明提供的夹具底座的结构示意图；

图5为本发明提供的未安装有底座的夹具示意图；

图6为图5的局部放大图；

图7为本发明装配有电磁继电器待焊接接触部分的动簧片和静簧片的夹具组装图；

图8为图7的局部放大图；

图9为本发明提供的X/Y/Z自动识别系统的结构示意图；

附图中：1-动簧片，2-静簧片，3-焊料，4-夹具，41-底座，42-定位治具，43-引出端，44-支撑板，45-支撑柱，46-安装板，47-绝缘圈，5-X/Y/Z自动识别系统，51-视觉检测定位装置，52-工作台控制系统，53-X/Y/Z三轴伺服电机，54-激光焊机，55-激光焊接头，56-温度控制装置，57-视觉显示屏，58-激光显示屏，59-三色报警灯，510-操作键盘，511-开关，512-双气动按钮。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、实现或者操作以避免模糊发明的各方面。

本发明提供的激光钎焊方法的流程图如图1所示，先对待焊接簧片进行焊钳清洗，清洗后将待焊接簧片分别与引出端43进行组装，并在簧片与引出端43的连接位置处放置焊料3及钎剂，完成焊料及钎剂准备；程序调用X/Y/Z自动识别系统5输出激光使放置于连接位置的焊料及钎剂融化，完全钎焊；最后进行焊渣及钎剂的清洗。

本文中簧片包括动簧片1和静簧片2，在本文后续的描述中采用动簧片1、静簧片2。

在此通过夹具4将电磁继电器待焊接接触部分的动簧片1和静簧片2分别与引出端43进行位置固定，然后将相应的焊料及钎剂放入动簧片1与引出端43的连接位置以及静簧片2与引出端43的连接位置，通过X/Y/Z自动识别系统5识别连接位置，并根据识别到的连接位置产生激光作用于连接位置进行焊接。

结合图2-8所示，本文中的夹具4包括底座41和用于固定底座41的定位治具42，底座41上布设有用于待焊接电磁继电器的动簧片1和静簧片2固定的引出端43。先将待焊接电磁继电器的动簧片1和静簧片2分别与引出端43固定在底座42上，将焊料3放置于动簧片1与引出端43的连接位置处以及静簧片2与引出端43的连接位置处，完成后将底座41安装于定位治具42的安装槽421内，完成待焊接电磁继电器的动簧片1、静簧片2分别与引出端43的位置固定，如图7、图8所示。

参照图2、图5和图7所示，本文中的夹具还包括支撑板44、支撑柱45和安装板46，定位治具42安装于支撑板44上，支撑板44通过支撑柱45安装于安装板46的上方；通过安装板46能够方便地将夹具4放置于视觉检测定位装置51的下方。本文中夹具4的底座41和定位治具42可以采用多个，构成工位盒结构，实现对多组动簧片和静簧片的定位，激光焊接头55在X/Y/Z三轴伺服电机53的带动下,沿着轨迹对对应的连接位置依次进行激光钎焊。焊接过程中操作人员可以对另外一盒的夹具进行装配,等焊接完成的换上装配好的工位盒,完成精准定位，完成焊点的精准焊接，最终实现接触部分操作方便，焊接质量一致性好,焊料飞溅少等要求。

如图9所示，本文中的X/Y/Z自动识别系统5包括工作台控制系统52、X/Y/Z三轴伺服电机53和激光焊接系统，其中激光焊接系统包括视觉检测定位装置51、激光焊机54、激光焊接头55、用于对激光焊接路径及焊接情况的映像显示，便于操作人员对焊接过程监控的视觉显示屏57和与工作台控制系统52连接，用于对激光焊机54产生的激光进行能量检测，并将能量检测结果进行显示，在激光焊机产生的激光温度超过设置能量时进行报警的温控系统。

本文中温控系统包括用于对激光焊机54产生的激光进行能量检测的温度控制装置56、用于对焊接参数及能量波显示的激光显示屏58和在激光焊机54产生的激光温度超过设置能量时进行报警的三色报警器59。

将组装有待焊接电磁继电器的动簧片1和静簧片2的夹具4放置于视觉检测定位装置51的下方，通过视觉检测定位装置51能够获取动簧片1与引出端43之间的连接位置以及静簧片2与引出端43之间的连接位置，并将获取结果输入工作台控制系统52进行识别，工作台控制系统52根据识别结果控制X/Y/Z三轴伺服电机53带动激光焊机54移动至组装有待焊接电磁继电器的夹具4上方并使激光焊接头55位于连接位置上方，此时工作台控制系统52控制激光焊机54产生激光，产生的激光经激光焊接头55射出作用于连接位置，使放置于动簧片1和静簧片5的连接位置处的焊料3及钎剂实现热熔，完成激光焊接。

在焊接过程中，温控系统对激光焊机54产生的激光进行能量检测，并通过激光显示屏58将焊接参数及能量波进行显示，若激光温度超过设置温度，则三色报警器59启动，提示操作人员调节激光焊机54进行参数调整来保证其所产生的激光温度在焊接范围，实现了对焊接质量的有效监控。

本文中，视觉检测系统是通过摄像头来实现对比识别的。为了保证对焊接情况的实时监控，同时监控到每时激光的能量检测，本文中的温控系统采用CCD激光焊接头，能将激光发出、视觉映像及温控系统三者合而为一，中心一致，保证对焊接情况的实时监控，同时监控到每时激光的能量检测。

本文提供的X/Y/Z三轴伺服电机53的数量可以包括两个，分别用于控制视觉检测定位装置51和激光焊机54，实现分别定位。也可以仅设置一个，将视觉检测定位装置51安装于激光焊机54上，X/Y/Z三轴伺服电机53带动激光焊机54移动时视觉检测定位装置51随之移动，实现同时定位。

本文中的X/Y/Z自动识别系统5还包括用于操作人员进行焊接操作的操作键盘510、用于接通X/Y/Z自动识别系统5电源的开关511和/或用于控制激光防护罩开启/关闭的双气动按钮512。此处，开关511采用脚踏开关；双气动按钮512是每一块焊接治具经零件摆放完成后，放入工作台固定位置，按下双气动按钮512激光防护罩关上，焊接系统启动焊接，完成后再次按下双气动按钮512，激光防护罩开启，完成一次焊接。

本文中的工作台控制系统52包括有用于存储程序，并在上电后能够运行存储的程序的电子设备；存储的程序上电后运行完成动簧片1与引出端43之间的连接位置和静簧片2与引出端43之间的连接位置的识别，根据识别结果控制X/Y/Z三轴伺服电机53带动激光焊机54移动至的夹具4上方并使激光焊接头55位于连接位置上方，当激光焊接头55位于连接位置上方时控制激光焊机54产生激光完成激光焊接。

本文中的钎焊系统通过通过夹具将接触部分与簧片位置进行固定，然后将相应的焊料放入引出端与簧片的连接位置，再根据X/Y/Z自动识别系统5识别动簧片1与引出端43之间的连接位置和静簧片2与引出端43之间的连接位置，根据识别到的位置信息确定数据选择调取相应的程序启动X/Y/Z三轴伺服电机53带动激光焊机54运动到连接位置上方产生激光通过激光焊接头55输出激光将焊料熔融完成钎焊，工作台控制系统52控制激光焊机54带动激光焊接头55回到初始位置，操作人员将焊接完成的接触部分(焊接在一起的动簧片和静簧片为接触部分)取出，实现激光自动钎焊，该种工艺方法实现产品接触部分的快速焊接，准确定位，不受人工技能控制焊接位置、焊接时间及焊接压力等要素影响，保证钎焊的质量一致性。

本文提供的钎焊方法及钎焊系统不用碳笔直接接触加热，并且快速实现焊料受热融化，减少了继电器引出端受到焊接热量影响，同时对人员技能不要过于苛刻来完成，达到操作简单，定位准确，焊接后簧片触点位置一致性好,焊料飞溅少等要求。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁继电器接触部分激光钎焊方法，其特在于：该方法首先将电磁继电器的引出端与簧片进行位置固定，然后将焊料放入所述引出端与所述簧片的连接位置，最后用激光将所述焊料熔融完成钎焊。

2.一种电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于，该系统包括：

夹具，用于待焊接电磁继电器的引出端和簧片的固定；

X/Y/Z自动识别系统，用于识别待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置，并根据识别到的连接位置产生激光作用于待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置进行激光焊接。

3.根据权利要求2所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述夹具包括底座和用于固定所述底座的定位治具，所述底座上布设有用于待焊接电磁继电器的簧片固定的引出端。

4.根据权利要求3所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述引出端底端周围布设有玻璃绝缘子。

5.根据权利要求2或3或4所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述X/Y/Z自动识别系统包括工作台控制系统、X/Y/Z三轴伺服电机和激光焊接系统；所述激光焊接系统包括视觉检测定位装置、激光焊机和激光焊接头，所述视觉检测定位装置用于识别待焊接电磁继电器的引出端和簧片的连接位置并将识别结果传输至所述工作台控制系统；所述X/Y/Z三轴伺服电机在所述工作台控制系统的控制下带动所述激光焊机在X/Y/Z轴向上移动，所述激光焊机产生的激光经所述激光焊接头作用于所述夹具上对固定在所述夹具上的待焊接电磁继电器的引出端和簧片进行激光焊接。

6.根据权利要求5所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述激光焊接系统还包括与所述工作台控制系统连接的温控系统，所述温控系统用于对所述激光焊机产生的激光进行能量检测，并将能量检测结果进行显示，在所述激光焊机产生的激光温度超过设置能量时进行报警。

7.根据权利要求5所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述激光焊接系统还包括与所述工作台控制系统连接的视觉显示屏，所述视觉显示屏用于激光焊接路径及焊接情况的映像显示。

8.根据权利要求5所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述X/Y/Z自动识别系统还包括与所述工作台控制系统连接的操作键盘、用于接通所述X/Y/Z自动识别系统电源的开关和/或与所述工作台控制系统连接的双气动按钮。

9.根据权利要求5或6或7或8所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统，其特征在于：所述激光焊接系统采用CCD激光焊接头。

10.一种用于权利要求2-9任意一项所述的电磁继电器接触部分激光钎焊系统的夹具，其特征在于：该夹具包括底座和用于固定所述底座的定位治具，所述底座上布设有用于待焊接电磁继电器的簧片固定的引出端。

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