CN1314226A - 金属构件的连接方法和回流焊接方法 - Google Patents

Abstract

在组成设定的电流供应时间的多个单位电流供应周期的每个奇数单位电流供应周期内,控制装置32只使正极开关元件(22,26)按逆变器频率连续切换,使负极开关元件(24,28)保持断开,而在每个偶数单位电流供应周期内,只使负极开关元件连续切换,使正极开关元件保持断开。这使得次级电流I2为梯形波形,该电流在每个奇数和偶数单位电流供应周期内分别沿正极和负极方向流经电源设备的次级电路。当在电流供应期间收到电流中止信号WS时,控制装置32使逆变器16的切换操作中止,立即中断电流的供给。

Description

金属构件的连接方法和回流焊接方法

本发明涉及用交流波形的电流连接或回流焊接金属构件的方法。

参看图11，为熔合作业的示例，熔合是连接金属构件的方法之一。该作业包括将绝缘线2和由铜或铜合金制成的端子片电连接和物理连接。

首先，如图11A所示，工件W由端子4和绝缘线2组成，绝缘线2位于端子4的钩状部分或弯曲部分4a内。工件W插入到一对电极(如上电极和下电极)6和8之间，插入方式为：下电极8在给定位置为端子钩状部分4a的下侧提供支撑，而同时上电极6与端子钩状部分4a的上表面相接触，这样上表面被压力装置(图中未画出)以预定的压力F压下。同时，由一台电源设备(图中未画出)在电极6和8之间施加预定的电压。

然后，首先，电流I通过作为电流通路的端子钩状部分4a，流经电极6和8，结果在端子钩状部分4a产生焦耳(Joule)热。从而，如图11B所示，绝缘线2的绝缘体2a被焦耳热熔化并从导体2b上除去。

在绝缘体2a被去除之后，如图11C所示，电流I通过绝缘线2的导体2b(一般为铜)，流经两个电极6和8。在施加电流期间，在两电极6和8之间持续施加压力F，这样焦耳热与压力F共同作用，把钩状部分4a和绝缘线的导体2b通过压碾连接起来，以达到填密的效果。这就使得绝缘线2和端子4被牢固地电连接并物理连接起来。由于绝缘线2的导体2b和端子4的电阻极其小，所以不会在二者之间形成任何熔核(焊接接头)。

图12为一单相交流电源设备的电路简图，该设备目前被用于上述的熔合工艺。图13为该电源设备中出现的电流和电压的波形。

在该电源设备中，输入到输入端100和102的商业用电频率的单相交流电压V，通过一个由一对晶闸管104和106组成的接触器，施加给降压变压器108的初级线圈。变压器108的次级线圈中产生的交流感应电动势(次级电压)通过次级导体和电极6和8施加在工件W(2,4)上，这样，次级电流i₂的电流值比初级电流i₁大，并作为熔融电流I流经次级电路。

尽管熔融电流I(i₂)的幅值(有效值)由导通角决定，由于触发角和导通角之间有基本上恒定的关系，也可以说熔融电流I的幅值(有效值)是由触发角决定的。在该电源设备中，控制装置110通过一个触发电路112控制晶闸管104和106的触发角(触发计时)θ，从而控制熔融电流I(i₂)的有效值。

控制装置110接收来自外部装置(图中未画出)，例如与工件W(2,4)相连的输送机械(conveyor robot)的起始信号，使加压装置进行加压操作，在预定的时间间隔(加压时间)之后，在预设的电流供应期间进行上述的晶闸管的触发控制，并且在电流供应时间终止时，允许加压装置在预定的时间间隔(保持时间)后释放压力。

在上述的熔合工艺中，工件W(2,4)通过焦耳热和压力被热压连接起来。但是，过度的热压连接可能会损坏连接件的形状，或可能导致连接件的破裂或损坏。因此提供一种监测装置用于检测上电极6沿压力方向的位移，以便监测热压连接工件W(2,4)的程度。一旦上电极6的位移达到预定值(有限值)，监测装置发出中断电流信号，相应地，控制装置110使电源停止电流供应。

然而，由于以前的工艺采用的是上述的晶闸管触发控制方法，在触发或打开晶闸管104和106之后，如图14所示，控制电流的能力可能会丧失，从而直到半循环(频率为50赫兹时为10毫秒)结束时才能中断电流供应。在此期间，工件W(2,4)有可能被过分地热压连接，并导致电流供应中断时间的滞后而带来破坏性。

本发明是针对上述问题设计的。因此本发明的目的之一就是要提供一种金属构件的连接方法和回流焊接方法，采用该方法，即使是在交流波形的中期，在用交流波形的电流连接或回流焊接金属构件的过程中，当中断电流供应的情况在设定的电流供应时间终止前发生时，电流供应(有规律的电流供应)也能被立即停止，从而确保能获得高的工作质量。

本发明的另一目的就是要提供一种金属构件的连接方法和回流焊接方法，采用该方法，在电流供应过程中，有规律的电流供应在接收到中止信号时立刻被中断，并且，一旦接收到中止信号，根据被供给的电流的状态(经过的时间和极性)，不会影响连接和焊接的小电流流过工件，从而避免了变压器产生极性磁化或出现磁饱和，因此确保了对电流供应装置的保护和电流供应装置的可靠性。

为实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种金属构件的连接方法，其中，一对电极被压靠在金属工件上，同时交流波形的电流流经这两个电极，通过利用在金属构件中产生的焦耳热使金属构件连接起来，该方法包括以下步骤：用整流电路将商业用电频率的交流电压转换成直流电压；由一个逆变器将从整流电路输出的直流电压转换成高频的脉冲电压；通过一个变压器和一对电极，把从逆变器输出的高频脉冲电压无需变压器次级侧整流即施加在金属构件上；把单次连接的电流供应时间分割成多个单位电流供应周期，并把逆变器转至高频，使具有设定电流值的交流波形的电流流经变压器的次级侧，变压器次级侧的一极为奇数的单位电流供应周期，另一极为偶数的单位电流供应周期；然后，在电流供应时间内，当中止有规律的电流供应的预定现象出现或预定条件被满足时，中止逆变器的转换工作来中断有规律的电流供应。

根据本发明的第二个方面，提供了一种回流焊接方法，其中，在把焊料插入金属构件待焊区之间的同时，把一个电阻加热的加热器尖端靠在金属构件上，同时交流波形的电流流经电阻加热器的尖端，通过利用在加热器尖端产生的焦耳热，金属构件的待焊区被焊接在一起，该方法包括以下步骤：用整流电路将商业用电频率的交流电压转换成直流电压；由一个逆变器将从整流电路输出的直流电压转换成高频的脉冲电压；通过一个变压器，把从逆变器输出的高频脉冲电压无需变压器次级侧整流即施加在加热器的尖端；把单次焊接的电流供应时间分割成多个单位电流供应周期，并把逆变器转至高频，使具有设定电流值的交流波形的电流流经变压器的次级侧，变压器次级侧的一极为奇数的单位电流供应周期，另一极为偶数的单位电流供应周期；然后，在电流供应时间内，当中止有规律的电流供应的预定现象出现或预定条件被满足时，中止逆变器的转换工作来中断有规律的电流供应。

在本发明中，逆变器安装在变压器的初级侧，它的转换受到高频率的控制，而且，逆变器的极性，即电流的极性以预定周期转换，使得交流波形的电流流经变压器的次级侧，并且通过利用该交流波形的电流，金属构件被连接或回流焊接起来。由于逆变器在上述的高频条件下进行转换操作，可以实现即时中止电流供应，至多滞后一个周期。从而即使当次级电流处于交流波形的中期时，也可能在任一时刻中断并终止有规律的电流供应。

更优选的是，本发明的方法还可以包括逆变器的转换控制步骤，该步骤使得一旦中止电流供应，根据单位电流供应周期的经过的时间和极性，用于消除剩磁的电流能流经变压器的次级侧。在这种情况下，用于消除剩磁的电流的电流值最好是基本上不会影响金属构件的连接。

结合附图进行详细的介绍之后，本发明上述的和其它的目的、方面、特点和优点将变得更为明了，其中：

图1为一交流波形的逆变器电源设备的结构方框图，依照本发明实施例，该设备用于熔合作业或电阻焊接；

图2为实施例中的电源设备单次工作流程中的时间和波形简图；

图3为该实施例中受到用于控制电流供应的控制装置的影响的处理步骤的流程图；

图4为说明本实施例中逆变器控制方法的每一部分的波形图；

图5为说明本实施例中电流供应控制中包括的电流供应中止步骤的流程图；

图6为本实施例实施电流供应中止步骤时各部分的波形图(第一案例)；

图7A至图7C为本实施例实施电流供应中止步骤时各部分的波形图(第二至四案例)；

图8为消除剩磁的小电流的电流值衰减的交流波形图；

图9为一交流波形的逆变器电源设备的结构方框图，依照本发明实施例，该设备用于回流焊接；

图10为回流焊接作业的例图；

图11A至图11C为熔合作业的例图；

图12为传统的熔合作业中采用的单相交流电源设备的电路结构方框图；

图13为传统的单相交流电源设备中电压和电流的波形图；及

图14为传统的熔合作业中电流供应中止时可能出现的缺点。

将结合图1至图10对本发明进行介绍，这些附图以非限制的方式阐明了目前优选的实施例。

图1说明了一交流波形的逆变器电源设备的结构，依照本发明实施例，该设备用于熔合作业。

电源设备包括电流供应装置，该装置通常被标为10。电流供应装置10包括一个三相整流电路14，一个逆变器16以及一台降压变压器18。三相整流电路14由多个，如六个，二极管组成，这些二极管彼此三相桥接。三相整流电路14对从三相交流电源端子12输入的商业用电频率的三相交流电压(R,S,T)进行全波整流，使其转换成直流电压。从三相整流电路14输出的直流电压被电容20滤波，并输入到逆变器16的输入端La和Lb。

逆变器16有四个晶体管开关元件22,24,26和28，它们可以是GTR(大功率晶体管)或IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)。

四个开关元件22至28中，来自控制装置32的同相逆变器控制信号G₁和G₃通过驱动电路30，以预定的逆变器频率(如1千赫兹)同时控制着第一组(正极侧)开关元件22和26的开关，而来自控制装置32的同相逆变器控制信号G₂和G₄通过驱动电路30，以上述的逆变器频率同时控制着第二组(负极侧)开关元件24和28的开关。

逆变器16的输出端[Ma,Mb]分别与变压器18的初级线圈的两端电连接。一对电极6和8，如图11所示，只通过一个次级导体，分别与变压器18的次级线圈的两端电连接，而无需插入整流电路。

电极6和8由铜合金或高电阻的金属如钼或钨制成，分别可分离地安装在加压装置34的上、下电极支撑件36和38上。加压装置34包括一有例如汽缸的压力驱动元件(图中未画出)。响应于来自控制装置32的压力控制信号FC，加压装置34驱动例如上电极支撑件36，把上电极6压靠在位于下电极8上、承受来自上方的压力的工件W(2,4)上。

在该实施例中，配置了一台位移测量仪40，作为用于控制熔合作业中工件W(2,4)的压下程度的监测器。位移测量仪40包括一个位置传感器，用于探测上电极支撑件36或上电极6沿高度方向上的位移。位移测量仪40用来监测上电极6从开始电流供应时的参考位置起的垂直向下的位移量，并且当位移量达到设定值时生成一电流中止信号WS。由位移测量仪40发出的电流中止信号被输入控制装置32。

控制装置32由微机组成，包括一个CPU(中央处理器)，一个ROM(程序存储器)，一个RAM(数据存储器)，一个接口电路，等等。控制装置32提电流供应源设备内所有的控制，包括电流供应控制(尤其是逆变器控制)和各种处理条件设置及显示处理，等等。控制装置32与加压装置34、位移测量仪40及其它的外部装置交换所需的信号。时钟生成电路50为控制装置32提供定义基本或单元周期tc的时钟信号CKtc，用来控制逆变器16的切换。

输入装置52包括位于电源设备的控制台面板(图中未画出)上的键盘或键开关，用来设定或输入各种条件。显示装置54包括一个显示屏，如位于控制台面板上的液晶显示屏，并在控制装置32的控制下显示各种条件的设定值和测量值。

为在电流供应控制中实现电流反馈，电源设备中还包括电流传感器56，如与电流供应装置10的初级电路(或次级电路)的导体相连的电流互感器。根据电流传感器56的输出信号，电流测量电路58获得初级电流I₁或次级电流I₂的测量值(如有效值，平均值或峰值)，该测量值作为模拟电流测量信号SI，而信号SI又被A-D转换器60转换成数字信号输入控制装置32。

图2说明了用电源设备的控制装置32、输入装置52和显示装置54设定的单次熔合作业中的时序和波形。确定单位熔合作业流程的主要参数为加压时间SO，电流供应时间WE，保持时间HOLD及电流值Is(示例中为峰值)。电流供应时间被设定为单位电流供应周期Ts/2的整数倍(通常为偶数倍)，与次级交流频率的半个周期相对应。次级交流频率最好与变压器18的额定频率一致，并且一般等于或接近商业用电频率。

下文中将结合例子就图11所示的熔合作业对本实施例的工作运行进行介绍。

在本实施例中，如图11A所示，工件W由端子4和位于端子4的钩状部分4a内的绝缘线2组成，插在上电极6和下电极8之间，插入方式为：钩状部分4a的下侧由下电极8来支持。在完成工件W的插入之后，预定的外部装置把激活信号EN(高)传输给控制装置32。

响应于起始信号EN(高电平)的输入，控制装置32以如图2所示的时序对每个部件进行控制。控制装置32首先使压力控制信号FC激活(高)，从而引起加压装置34开始加压操作。加压装置34降低上电极支撑件36，这样上电极6被压靠在位于下电极8上待压的工件W(2,4)上。在压力达到某一预定值之后，即在从加压操作开始时起经过加压时间SQ之后的预定定时，电流供应装置10在电流供应时间WE内，供应正常的或有规律的电流。

图3图示了本实施例中受控制装置32影响的电流供应控制过程。

首先，控制装置32将所需条件的设定值在预定的寄存器内设定，设定值与电流供应时间WE对应的供给电流相关，如电流供应时间WE、电流设定值Is、设定的周期数Ns、单位电流供应周期，等等(步骤A₁)。这种电流供应初始化可以包括在第一个单位电流供应周期内设定逆变器的极性，或设定初始值，如每个单位电流供应周期的第一高频脉冲的脉宽。

然后，控制装置32选择一个预定的极性，如第一个单位电流供应周期Ts/2的正极，并通过驱动电路30，把具有初始脉宽的开关控制信号G₁和G₃提供给逆变器16的正极(第一组)开关元件22和26，用来打开开关元件22和26(步骤A₂)。负极(第二组)开关元件24和28仍保持断开。

当熔融电流I(次级电流I₂)和初级电流I₁在第一个开关周期内分别流经变压器18的次级电路和初级电路时，电流传感器56发出电流检测信号表征初级电流I₁的瞬时值，这样，电流测量电路58输出初级电流I₁或次级电流I₂在这个开关周期内的电流测量值(有效值，平均值或峰值)SI。

控制装置32通过A-D转换器60接收来自电流测量电路58的电流测量值SI(步骤A₃)，将电流测量值SI与电流的设定值Is进行比较，然后根据比较误差，决定下一个开关周期的脉宽(开关-开时间)tp(步骤A₄)。

然后，在第二个开关周期中，控制装置32将脉宽为tp的开关信号G₁和G₃分别传输给逆变器16的正极开关元件22和26，用来打开开关元件22和26(步骤A₇和A₂)。

这样，在第一个单位电流供应周期Ts/2内，只有逆变器16的正极开关元件22和26在反馈的脉宽控制下，进行了连续的高频(1千赫兹)切换操作(步骤A₂至A₇)。在此期间，负极开关元件24和28保持断开。这使得次级电流I₂(熔融电流I)具有一种恒电流控制的梯形波形，从而与电流设定值Is基本吻合而沿正极方向流经变压器18的次级电路(图4)。

第一单位电流供应周期(Ts/2)一结束，控制装置32反转逆变器的极性标志至负极侧(步骤A₈和A₉)，从而能继续控制第二单位电流供应周期Ts/2(步骤A₇)。

在第二个单位电流供应周期(Ts/2)，只有逆变器16的负极开关元件24和28在反馈的脉宽控制下，进行了连续的高频(1千赫兹)切换操作，而正极开关元件22和26保持断开(步骤A₂至A₇)。这就使得次级电流I₂(熔融电流I)具有一种恒电流控制的梯形波形，从而与电流设定值Is基本吻合而沿负极方向流经变压器18的次级电路(图4)。

从而，在组成整个电流供应时间WE的偶数单位电流供应周期Ts/2中的每个奇数单位电流供应周期内，控制装置32仅使正极开关元件22和26进行连续的切换操作，而使负极开关元件24和28保持断开状态，而在每个偶数单位电流供应周期内，控制装置32仅使负极开关元件24和28进行连续的切换操作，而使正极开关元件22和26保持断开状态。从而使得次级电流I₂，即熔融电流I，具有梯形电流波形，该电流在每个奇数单位电流供应周期Ts/2内沿正极方向流经电源设备的次级电路，而在每个偶数单位电流供应周期Ts/2内沿负极方向流经电源设备的次级电路。

照这样，在每个电流供应周期Ts/2内，梯形波形的熔融电流I在电极6和8之间流过，由于产热效率高，能产生足够多的热能传递给工件W，即使当电流峰值Is相对较低时也是这样。因此，在避免对工件W--尤其是端子钩状部分4a的热冲击的同时，有可能产生足够的焦耳热使绝缘线2的绝缘体2a熔化。

在本实施例中，在去除绝缘体2a之后，电流I流经电极6和8之间的绝缘线2的导体2b，如图11C所示，这样就由端子4和绝缘线2这两者产生了焦耳热。产生的焦耳热与加压装置34产生的压力共同作用，把钩状部分4a和绝缘线的导体2b通过压碾连接起来，以达到填密的效果。

一旦电流供应时间WE结束，控制装置32完全停止逆变器16的工作，从而终止所有的电流供应控制(步骤A₁₁)。然后，在保持时间HOLD结束之后，控制装置32使加压装置34释放压力F。

但是，在上述的熔合作业中，在电流供应时间WE内正常电流供应期间，一旦工件W的下压量达到了预定值，位移测量仪40发出电流中止信号WS(高)。在对逆变器16进行上述的切换控制的过程中，控制装置32一旦接收到电流中止信号WS，立即取消下一个开关周期(步骤A₅)，并进入电流中止处理规程(步骤A₁₀)。

图5图示了本实施例受控制装置32影响的电流中止处理步骤(步骤A₁₀)。除逆变器16中止切换操作之外，本实施例中的控制装置32允许小电流i_m流过，以便在中止正常电流供应或有规律的电流供应之后，根据电流中止时的条件，立即消除变压器18的剩磁。

控制装置32一旦接收到电流中止信号WS，首先判断逆变器16的极性或电流I的极性(步骤B₁)。如果是正极，即，若电流中止时的极性与电流起始的极性一致，那么，控制装置32进行随后的处理或控制。

控制装置32一接收到电流中止信号WS，就判断单位电流供应周期Ts/2内的经过的时间Te是否已经超过了设定值Tj(步骤B₂)。此处，设定值Tj为确定是否让消除剩磁的小电流i_m流过的参考值。设定值Tj可以设为单位电流供应周期Ts/2的30％-60％。

如果经过的时间Te不超过参考值Tj，那么控制装置32判断无需让用于消除剩磁的电流i_m流过，从而结束当前的电流中止处理步骤(步骤B₃)，使逆变器16的切换操作完全中止(步骤A₁₁)。由于逆变器16按时钟周期CKtc进行切换操作，一旦接收到电流中止信号，在几个时钟内即可完全停止操作。此时的次级电流波形如图7A所示。

若经过的时间Te超过参考值Tj，那么控制装置32反转逆变器的极性标志到负极侧(步骤B₄)，并确定防止出现极性磁化的电流设定值I_m和小电流i_m的电流供应时间Tm(步骤B₅)。然后，控制装置32再次为逆变器16提供与设定条件一致的切换控制(步骤B₆、B₇和B₈)，并在经过电流供应时间Tm(步骤B₇)之后，使逆变器16的切换操作完全停止(步骤A₁₁)。

图6说明了与系列处理步骤(步骤B₂至B₈)相对应的部分的波形。消除剩磁的小电流i_m用于防止任何剩磁出现在变压器18内，由于有规律的电流供应过程中次级交流波形电流I₂(I)的中断，会出现剩磁。选择的小电流i_m的电流设定值I_m应不至于影响工件W(通过焦耳热效应)。选择小电流i_m的电流供应时间Tm，使之与有规律的电流供应中断时的单位电流供应周期Ts/2的经过的时间Te成正比。

若电流中断时的极性为负，即，如果电流供应中断时的极性与电流起始时的极性相反，那么控制装置32判断电流中止时单位电流供应周期Ts/2的经过的时间Te是否小于设定值Tk(步骤B₉)。设定值Tk为负极侧的参考值，与上述的正极侧的参考值Tj意义相同。设定值Tk可以是单位电流供应周期Ts/2的30％-60％。

当经过的时间Te超过了参考值Tk，判断出无需让消除剩磁的电流i_m流过，从而结束当前的电流中止处理步骤(步骤B₁₀)，使逆变器16的切换操作完全停止(步骤A₁₁)。此时的次级电流波形如图7C所示。

当经过的时间Tk小于参考值Tk，控制装置32在不改变逆变器16的极性(负极)的条件下，确定消除剩磁的电流设定值I_m和小电流i_m的电流供应时间Tm(步骤B₁₁和B₅)。与设定的条件一致，控制装置32再次为逆变器16提供切换控制(步骤B₆、B₇和B₈)，并在经过电流供应时间Tm(步骤B₇)之后，使逆变器16的切换操作完全停止(步骤A₁₁)。此时的次级电流波形如图7B所示。此时选择小电流i_m的电流供应时间Tm，使之与有规律的电流供应中断时的单位电流供应周期Ts/2的经过的时间Te成反比。

这样，在本实施例中，当有规律的电流供应对预定的电路中止信号WS作出反应，中断流经次级侧的交流波形的电流I₂(I)时，控制装置32有条件地为逆变器16提供与单位电流供应周期Ts/2的经过的时间及电流中止时的极性一致的切换控制，这样，适当幅度的小电流i_m以合适的时间和正确的极性流经次级侧，由此避免了在整个熔合作业结束后，任何剩磁残留在变压器18内。因此，有可能避免变压器18内出现极性磁化或磁饱和，由此保证了逆变器16的开关元件22至28的安全。

在上述的实施例中，消除剩磁的小电流i_m可以按图8所示逐渐减小。此时，交流电流的包络线的中心线必须位于与第一个电流供应周期极性相反的极性侧。交流周期或频率可以与有规律的电流供应的周期或频率相同，也可以不同。

防止变压器18可能出现的极性磁化或磁饱和的另一种方法是：在中断有规律的电流供应时，结束熔合作业无需进行上述的电流中止处理过程(步骤A₁₀)，而是在下一次熔合作业的有规律的电流供应中，从负极侧开始对逆变器16的切换控制。

上述的实施例的交流波形逆变器的电流供应设备被用于熔合作业。但是，这种交流波形逆变器的电流供应设备还能原封不动地应用于允许工件焊接时移动的电阻焊接，如凸焊。此时，同样地，仍能获得上述的的操作功能和效果。还能用于工件的有焊料镀层或锡镀层的连接面，这样，连接面被供给与电阻焊接相同的电流，从而被焊接在一起。

本发明能用于回流焊接。图9为与本发明的另一实施例相对应的，用于回流焊接的交流波形的逆变器电源设备的结构。与上述的熔合作业或电阻焊接中的电源装置具有相同特点和功能的部件所用的附图标记与图1中的相似。

参看图9，加热器尖端70有两个相对的端子70a和70b，它们相对的两端通过次级导体72分别与变压器18的次级线圈的相对的两端连在一起，其间没有插入任何的整流电路。

加热器的尖端70由高产热能力的金属电阻制成，例如钼，并且，当电流流过两端子70a和70b时，由于电阻发热会产生热量。加热器尖端70包括点端(point)70c，在其附近，如它的侧面，装有作为温度传感器的热电偶74。热电偶74发出电信号(温度探测信号)St，表征点端70c附近的温度。加热器尖端70与加压装置34的尖端支撑件76可分离地相连。加压装置34用于在接收到控制装置32发出的压力控制信号FC后，驱动尖端支撑件76，由此，使加热器尖端70压靠在工件W上，由此加压。位移测量仪40用于监测尖端支撑件76或加热器尖端70沿高度方向上的位移，并在回流焊接作业的位移量达到设定值时，发出电流中止信号。

为在这种电源设备中实现对加热器尖端70的加热温度的反馈控制，安装在加热器尖端70上的热电偶74发出的模拟温度检测信号St被一信号放大电路78放大，并被A-D转换器80转换为数字信号，该信号又被输送给控制装置32。

与上述的用于熔合作业或电阻焊接的电源设备相似，这种电源设备还可以通过控制装置32进行如图2所示的加压/电流供应流程操作，并在电流供应时间的有规律的电流供应期间实现如图3所示的电流供应控制步骤。

在电流供应时间内，加热器尖端70由于电阻发热产生热，并且通过其点端70c，给工件W(82,84)待焊接的H区域施加压力和热量，如图10所示。预先在待焊接的区域的连接面上抹上焊料膏，这样焊料膏在加热器尖端70的压力和热的作用下熔化。在结束电流供应和随后的压力释放之后，焊料凝固，工件W(82,84)上待焊接的区域H通过凝固的焊料被物理连接和电连接。

在图10所示的作业示例中，工件W的部件之一82为一线圈，另一个部件84是端子。尖端支撑件76通过螺栓86和88与加热器70的两个端子70a和70b相接，并且有一个更低的、由导电材料(如铜)制成的末端，作为电流供应装置10的次级导体72的一部分。每个次级导体72由导电元件72a和72b组成，用绝缘体90使导电元件72a和72b彼此绝缘。

当工件W，尤其是线圈82过度变形时，并且加热器尖端70的位移量达到上述的回流焊接作业的设定值时，位移测量仪40可以在该时刻发出一个电流中止信号WS，这样控制装置32可以对应于信号WS进行与图5所示的基本相同的电流中止处理过程。

尽管在上述的实施例中，有规律的电流供应在接收到位移测量仪40发出的电流中止信号WS时被中断，相似的电流中止信号也可以由其它的外部装置发出，例如，电压监测装置，电流监测装置或温度监测装置。这些监测装置或探测器可以安装在电源设备中。

尽管上述的实施例中，商业用电频率的三相交流电流被转换成直流电流输入到逆变器16，商业用电频率的单相交流电流也能被转换成直流电流。逆变器16的电路结构只是一个示例，还可以对其进行调整。每个单位电流供应周期的电流波形并非仅限于上述实施例中每个单位电流供应周期的电流波形，可以被调整成任何所需的波形。

尽管上述实施例中的电流供应控制采用PWM(脉宽调制)方法进行反馈恒流控制，也可以采用其它的方法，例如，电流峰值控制法或限制器控制方法，其中的电流峰值与逆变器频率的每个周期的设定值一致。

根据本发明的金属构件连接或回流焊接方法，正如上文所述，在采用交流波形的电流进行金属构件的连接或回流焊接时，一旦需要中止有规律的电流供应的情况出现，即使是在交流波形的中期，也能在设定的电流供应时间结束之前立刻中止有规律的电流供应，由此能进行高质量的加工。从而，尽管在交流波形的中期中止有规律的电流供应，通过确保变压器不出现极性磁力或磁饱和，电源装置的保护和可靠性就都有了保障。

尽管本文对本发明优选的实施例进行了详细的说明和图解，应该理解的是，本发明的内容可以有不同的实施方式，并且所附的权利要求将会包括这些不同于现有技术的改动之处。

Claims (6)

1．一种金属构件的连接方法，其中：一对电极压靠在金属构件上，同时交流波形的电流流经所述两个电极，通过利用在所述金属构件中产生的焦耳热使所述金属构件连接起来，所述方法包括以下步骤：

用整流电路将商业用电频率的交流电压转换成直流电压；

由一个逆变器将从所述整流电路输出的所述直流电压转换成高频的脉冲电压；

通过一个变压器和所述一对电极，把从所述逆变器输出的所述高频脉冲电压无需所述变压器的次级侧整流即被施加在所述金属构件上；

把单次连接的电流供应时间分割成多个单位电流供应周期，并以所述高频切换所述逆变器，使具有设定电流值的交流波形的电流流经所述变压器的次级侧，所述变压器次级侧的一极为奇数的单位电流供应周期，另一极为偶数的单位电流供应周期；及

在所述电流供应时间内，当中止所述有规律的电流供应的预定现象出现或预定条件被满足时，中止所述逆变器的转换工作来中断有规律的电流供应。

2．如权利要求1中所述的金属构件连接方法，还包括以下步骤：

根据所述电流供应中止时的所述单位电流供应周期内的经过时间和极性，为所述逆变器提供切换控制，使得用于消除剩磁的电流流经所述变压器的次级侧。

3．如权利要求2中所述的金属构件连接方法，其中，

用于消除剩磁的所述电流的电流值不会影响所述金属构件的连接。

4．一种回流焊接方法，其中，将焊料插入金属构件待焊区域之间，电阻加热的加热器尖端与所述金属构件相连，同时交流波形的电流流经所述加热器尖端，通过利用在所述加热器尖端产生的焦耳热使所述金属构件的待焊接区域被焊接在一起，所述方法包括以下步骤：

用整流电路将商业用电频率的交流电压转换成直流电压；

由一个逆变器将从整流电路输出的直流电压转换成高频的脉冲电压；

通过一个变压器，把从所述逆变器输出的所述高频脉冲电压无需变压器次级侧的整流即被施加在所述加热器的尖端；

把单次焊接的电流供应时间分割成多个单位电流供应周期，并以所述高频切换所述逆变器，使具有设定电流值的交流波形的电流流经所述变压器的次级侧，变压器次级侧的一极为奇数的单位电流供应周期，另一极为偶数的单位电流供应周期；及，

在所述电流供应时间内，当中止所述有规律的电流供应的预定现象出现或预定条件被满足时，中止所述逆变器的转换工作来中断有规律的电流供应。

5．如权利要求4中所述的回流焊接方法，还包括以下步骤：

根据所述电流供应中止时的所述单位电流供应周期内的经过时间和极性，为所述逆变器提供切换控制，使得用于消除剩磁的电流流经所述变压器的次级侧。

6．如权利要求5中所述的回流焊接方法，其中

所述消除剩磁的电流的电流值不会影响所述金属构件的焊接。

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