CN1318449A - 可直接焊漆包线的点电焊机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种专门提供电子工业、微电子工业使用的点电焊机,最适用于直接焊接线径为φ0.02mm－φ0.80mm的漆包线、细金属线或相应的薄金属带、金属片。本发明点电焊机由焊头、起电源调控作用的主机和由焊头夹、焊头压力调节装置构成的机头三部分组成。由于该焊机的焊头尖端做成一定电阻值应力接触的特殊结构,主机电路提供合适的工作电流,使焊接漆包线时可不必由人工先除去漆包线上的绝缘漆,焊点均匀牢固,操作起来简单方便,大大缩短焊接时间。

Description

可直接焊漆包线的点电焊机
本发明涉及一种专门提供电子工业、微电子工业使用的点电焊机，最适用于直接焊接线径为φ0.02mm～φ0.80mm的漆包线、细金属线或相应的薄金属带、金属片。
点电焊焊接是大量的电流在瞬间通过被焊接的二个金属体，电能转换成热能，在该二个金属体产生熔合的焊接过程。如果被焊接金属表面有绝缘层存在(如漆包线)，电流不能通过金属体，则点电焊焊接就无法进行。在电子工业、微电子工业，经常需要焊接细漆包线，目前所使用的点电焊机由焊头、主机和机头三部分组成，主机起电源控制作用；机头由焊头夹和焊头压力调节装置组成，固定在工作台上，与主机电连接。这种点电焊机在焊接细漆包线时必须先由人工除去其表皮上的绝缘层，然后才由机器进行焊接。可以想象，在象头发丝一样的漆包线上人工除去其表面的绝缘漆，工艺是多么繁锁、复杂，工作效率低下是不难想象的。
本发明的目的是研制一种点电焊机，该焊机除了具有其它一般点电焊机的功能外，还具有不需人工除去绝缘漆就可直接对漆包线进行点电焊焊接的功能，焊接快捷牢靠，使用方便。
为了达到上述目的，本发明点电焊机由焊头、起电源调控作用的主机和由焊头夹、焊头压力调节装置构成的机头三部分组成，其特征是焊头用耐高温金属做成两个平行电极，电极之间有一层作为粘合固连和绝缘分隔的绝缘粘胶，两个平行电极末端之间相互欧姆接触，接触电阻一般为≤200mΩ，而其它部份相互绝缘；为了适应焊接各种材料的需要，焊头的末端端面结构可做成平面型、弧面型、斜面型、V型、凹弧型、楔型或一侧平面型、另一侧为弧面型结构。主机由脉冲幅度预置电路、脉冲宽度预置电路、脉冲宽度定时电路、驱动电路、功率开关电路、反馈电路、低压电源电路、高压电源电路和高压控制电路组成。焊头压力调节装置由调节螺杆、附在调节螺杆上的调节螺母、套在调节螺杆上的弹簧、限位卡组成；为了方便压力显示，可在焊头压力调节装置附加取样滑线电阻、函数转换器及数字显示器，可将取样滑线电阻的活动触头固定在调节螺母上，函数转换器的输入端与取样滑线电阻的一固定端和活动端相连接，输出端与数字显示器相连接。在焊接比较细小的焊接物时，可在点电焊机的支架安装上显微镜。显微镜可通过显微镜角度调节机构与支架连接。
工作时，接通电源，当加在焊头上的焊接压力达到设定值时，才能触发主机，主机按设定好的脉冲幅度和宽度提供脉冲电流，脉冲电流首先通过具有一定阻值的焊头尖端，使尖端产生热量，融去漆包线上的绝缘层，暴露出金属丝。由于焊头的特殊结构，在焊头压力调节装置的作用，脉冲电流继续通过金属丝和基片，产生点电焊的融焊焊接。换言之，该焊机是由特制焊头在主机设定的脉冲电压、脉冲时间和焊接压力共同作用下进行除漆和点电焊的焊接过程。由于该焊机的焊头尖端做成一定电阻值应力接触的特殊结构，主机电路提供适合的工作电流，使焊接漆包线时可不必由人工先除去漆包线上的绝缘漆，同时又使每一个焊点均匀牢固，操作起来简单方便，大大缩短焊接时间。
以下通过附图对本发明作进一步详细说明。
图1是点电焊机的结构总图。
图2是点电焊机焊头的结构图。
图3是点电焊机焊头末端端面结构图。
图4是点电焊机的主机电路连接框图。
图5至图7是点电焊机的电路连接图。
图8是点电焊机的机头压力调节装置结构图。
图9是显微镜角度调节机构结构图。
图1中，1为焊头，2为主机，起电源调节作用；3为机头，安装在工作台6上，机头包括焊头夹4和焊头压力调节装置8,5为显微镜，通过角度调节机构11安装在固定于工作台6的支架7上，9为连接导线，10为踏板开关。
图2中，焊头由耐高温金属材料制作的两个平行电极14组成，可采用钨、铝等耐高温金属材料。两电极的末端13相互间欧姆接触，接触电阻一般为≤200mΩ，而其它部份相互绝缘。两个平行电极之间12可采用绝缘粘胶进行粘结。
图3中，13为焊头末端，(a)为末端端面呈平面型结构的焊头，(b)为末端端面呈弧面型结构的焊头，(c)为末端端面呈斜面型结构的焊头，(d)为末端端面呈V型或凹弧型结构的焊头，(e)为末端端面呈楔型或劈型结构的焊头，(f)为末端端面一侧为平面、另一侧为弧面结构的焊头。焊头末端端面呈圆柱面可减轻对漆包线的压伤，呈斜面型则使焊头具有切线的功能，呈V字型则使焊头具有使漆包线自动对中的功能。
图4中，点电焊机的主机电路框图的连接关系是：脉冲幅度预置电路21经高压控制电路29、高压电源电路28后连功率开关电路25，脉冲宽度预置电路22经脉冲宽度定时电路23、驱动电路24后连功率开关电路25，然后功率开关电路25一路经反馈电路26、另一路经脉冲变压器30后连焊头1，反馈电路26分别与脉冲幅度预置电路21、高压控制电路29、驱动电路24、脉冲变压器30输出端连接，低压电源电路27分别与脉冲幅度预置电路21、高压控制电路29、高压电源电路28、脉冲宽度预置电路22、脉冲宽度定时电路23、驱动电路24连接。脉冲幅度预置电路21的功能是使脉冲变压器次级输出的脉冲幅度符合数码开关TV的预置值。即输出脉冲的幅度从0.01V～1.99V，分辨率为0.01V。脉冲宽度预置电路22的功能是使脉冲变压器次数的输出波形的宽度符合预置值的设定。即输出脉冲的宽度从1ms～19ms，分辨率为1ms。脉冲宽度定时电路23的功能是根据数码开关的预置值，使输出脉冲的宽度为1ms-19ms。驱动电路24的功能是把单片机产生的脉冲信号放大，提供给功率开关足够推动信号。功率开关电路25的功能是使脉冲变压器次级的输出波形符合由电压数码开关TV及时间数码开关TT预置的输出参数，即脉冲宽度从1ms-19ms，脉冲幅度从0.01V～1.99V。反馈电路26的功能是使变压器次级在一定预置电压下，使输出电压可以根据负载电阻的不同而输出不同的电压。低压电源电路27产生正负15V、正负5V、正24V电压，以满足电路要求。高压控制电路29的功能是根据数码拨盘开关的预置值(0.01V～1.99V)，使得输出脉冲的幅度相应为0.01V～1.99V。
图5至图7中，A、B、C、D、E各点为各图电路之间的对应连接点，点电焊机的总体电路连接为：脉冲幅度预置电路21由数码开关TV(型号：CODED SWTTCHES BCD8421)分别经电阻R106,R107、R108、R109,R110、R111、R112,R113、R114并接到四运放集成电路U11 324-D(型号：324)的正输入端，从U11 324-D的输出端经电阻R99、R96连接高压控制电路29的四运放集成电路U10 324-C(U10的型号324)的负输入端，再经输出端连接晶体管Q1放大电路后，从四运放集成电路U10 324-A的正输入端输入，由输出端经晶体管Q3的集电极连接到光电耦合电路U21(型号为MOC3021)输入端的负极；光电耦合电路U21的输入端的正极连接四运放集成电路U10324-B的正输入端，输出端的一端连接高压电源电路28的可控硅BTA12触发极，另一端经R116连接由整流二极管D15-D18(型号为6A6)组成的桥式整流电路输出端和可控硅BTA12的正极；可控硅BTA12的负极经电阻R118、R232、R19、R20并列连接到脉冲变压器B3的初级线圈；脉冲宽度预置电路22由数码开关TT(型号：CODEDSWTTCHES BCD 8421)与脉冲宽度定时电路23的单片机AT89C51的I/O口1、2、3、4、5连接，单片机分别与四双输入与非门集成电路U2(型号：74LS00)、复位集成电路U4(型号：IMP813)、晶振电路SO(频率为12MZ)连接，U2-A、U2-B按双稳态电路连接，U2-D的输出端与蜂鸣器SD连接。当微动开关合上时，(由S1实施)，由U2-A及U2-B组成的触发器动作，AT89C51执行中断子程序，使单片机AT89C51的第8脚输出一个定时脉冲，其定时功能是根据数码开关的预置值，使输出脉冲的宽度为1ms-19ms，这个脉冲通过与非门U2-C到驱动电路，同时单片机AT89C51的第7脚输出讯号被晶体管Q10(C3904)放大后，使蜂鸣器发声。四双输入与非门集成电路U2-C的输出端接驱动电路24的晶体管Q9(型号C3904)基极，晶体管Q9的发射极输出经电阻R161连接到反馈电路26的四运放集成电路U11 324-A(型号：324)的负输入端，集成电路U11 324-A的输出端经R157连接到集成电路U11 324-C的负输入端，集成电路U11 324-C的输出端经R125连接到晶体管Q4的基极，输出由Q4的发电极电阻R128、R129的串接点分别经R201、R130、R131连接到功率开关电路25的高速、大电流功率开关管Q5、Q6、Q7(型号为C3994)的基极，Q5、Q6、Q7的集电极经负载电阻R122、R123、R124、R200连接到脉冲变压器B3的初级线圈，脉冲变压器B3的次级线圈接焊头；Q5、Q6、Q7的发射极分别由电阻R132、R133、R134、R135、R203、R204接地，另一路分别经R136、R137、R202与四运放集成电路U11 324-B的正输入端相连并连接15V电源；集成电路U11 324-B的负输入端与脉冲变压器B3的次级线圈相连，输出端经R145与集成电路U11 324-C的负输入端相连；低压电源电路27由整流二极管D19～D24(型号为5408)组成桥式整流电路及三端稳压集成电路U21(7815)、U17(7815)、U18(7915)、U19(7908)、U20(7905)组成，产生正负15V、正负5V、正24V电压，分别经R81连接晶体管Q1的基极、经R82连接晶体管Q1的发射极、经R85连接四运放集成电路U10 324-A的负输入端、经R95连接四运放集成电路U10 324-C的负输入端、经R104连接四运放集成电路U11 324-D的正输入端、经R90连接四运放集成电路U10 324-B的负输入端、经R127连接晶体管Q4的集电极。
图8中，焊头压力调节装置由调节螺杆41、附在调节螺杆上的调节螺母42、套在调节螺杆上的弹簧43、限位卡44组成。为了方便压力显示，可在焊头压力调节装置附加取样滑线电阻、函数转换器及数字显示器，可将取样滑线电阻46的活动触头45固定在调节螺母42上，函数转换器47的输入端与取样滑线电阻的一固定端和活动端相连接，输出端与数字显示器48相连接。
图9中，显微镜角度调节机构由铰链调焦托架的水平轴、调节螺杆和支撑平面组成，调焦托架51通过水平轴53与支架7铰连，调焦托架51上有调焦手轮52，调节螺杆55安在支架7上，调节支撑平面56则安在调焦托架51上。调节螺杆与水平轴轴向垂直，支撑平面与水平轴轴向平行，调节螺杆的末端紧压在支撑平面上。显微镜采用立体感强、大视场、视野清晰、放大倍数7～40倍连续可调体视显微镜；专门设计的角度调节机构，使显微镜上下、前后、左右及角度的调节十分灵活方便；光源由特制的无影荧光灯或点光源提供，灯光柔和自然，有效减轻眼睛疲劳、提高工作效率。

Claims (6)

1、一种可直接焊漆包线的点电焊机，由焊头、起电源调控作用的主机和由焊头夹、焊头压力调节装置构成的机头三部分组成，其特征是焊头用耐高温金属做成两个平行电极，电极之间有一层作为粘合固连和绝缘分隔的绝缘粘胶，两个平行电极末端之间相互欧姆接触，而其它部份相互绝缘；主机由脉冲幅度预置电路(21)、脉冲宽度预置电路(22)、脉冲宽度定时电路(23)、驱动电路(24)、功率开关电路(25)、反馈电路(26)、低压电源电路(27)、高压电源电路(28)和高压控制电路(29)组成，其连接关系是：脉冲幅度预置电路(21)经高压控制电路(29)、高压电源电路(28)后连功率开关电路(25)，脉冲宽度预置电路(22)经脉冲宽度定时电路(23)、驱动电路(24)后连功率开关电路(25)，然后功率开关电路(25)一路经反馈电路(26)、另一路经脉冲变压器(30)后连焊头(1)，反馈电路(26)分别与脉冲幅度预置电路(21)、高压控制电路(29)、驱动电路(24)、脉冲变压器(30)输出端连接，低压电源电路(27)分别与脉冲幅度预置电路(21)、高压控制电路(29)、高压电源电路(28)、脉冲宽度预置电路(22)、脉冲宽度定时电路(23)、驱动电路(24)连接；焊头压力调节装置由调节螺杆、附在调节螺杆上的调节螺母、套在调节螺杆上的弹簧、限位卡组成。
2、一种如权利要求1所述的可直接焊漆包线的点电焊机，其特征是在点电焊机的支架上安上显微镜。
3、一种如权利要求1所述的可直接焊漆包线的点电焊机，其特征是组成焊头的末端端面呈平面型、弧面型、斜面型、V型、凹弧型、楔型或一侧平面型、另一侧为弧面型结构。
4、一种如权利要求1所述的可直接焊漆包线的点电焊机，其特征是点电焊机主机的电路连接为：脉冲幅度预置电路21由数码开关TV分别经电阻R106、R107、R108、R109、R110、R111、R112、R113、R114并接到四运放集成电路U11 324-D的正输入端，从U11 324-D的输出端经电阻R99、R96连接高压控制电路29的四运放集成电路U10324-C的负输入端，再经输出端连接晶体管Q1放大电路后，从四运放集成电路U10324-A的正输入端输入，由输出端经晶体管Q3的集电极连接到光电耦合电路U21输入端的负极；光电耦合电路U21的输入端的正极连接四运放集成电路U10 324-B的正输入端，输出端的一端连接高压电源电路28的可控硅BTA12触发极，另一端经R116连接由整流二极管D15-D18组成的桥式整流电路输出端和可控硅BTA12的正极；可控硅BTA12的负极经电阻R118、R232、R19、R20并列连接到脉冲变压器B3的初级线圈；脉冲宽度预置电路22由数码开关TT与脉冲宽度定时电路23的单片机AT89C51的I/O口1、2、3、4、5连接，单片机分别与四双输入与非门集成电路U2、复位集成电路U4、晶振电路SO连接，U2-A、U2-B按双稳态电路连接，U2-D的输出端与蜂鸣器SD连接；四双输入与非门集成电路U2-C的输出端接驱动电路24的晶体管Q9基极，晶体管Q9的发射极输出经电阻R161连接到反馈电路26的四运放集成电路U11 324-A的负输入端，集成电路U11 324-A的输出端经R157连接到集成电路U11 324-C的负输入端，集成电路U11 324-C的输出端经R125连接到晶体管Q4的基极，输出由Q4的发电极电阻R128、R129的串接点分别经R201、R130、R131连接到功率开关电路25的高速、大电流功率开关管Q5、Q6、Q7的基极，Q5、Q6、Q7的集电极经负载电阻R122、R123、R124、R200连接到脉冲变压器B3的初级线圈，脉冲变压器B3的次级线圈接焊头；Q5、Q6、Q7的发射极分别由电阻R132、R133、R134、R135、R203、R204接地，另一路分别经R136、R137、R202与四运放集成电路U11 324-B的正输入端相连并连接15V电源；集成电路U11 324-B的负输入端与脉冲变压器B3的次级线圈相连，输出端经R145与集成电路U11 324-C的负输入端相连；低压电源电路27由整流二极管D19～D24组成桥式整流电路及三端稳压集成电路U21、U17、U18、U19、U20组成，产生正负15V、正负5V、正24V电压，分别经R81连接晶体管Q1的基极、经R82连接晶体管Q1的发射极、经R85连接四运放集成电路U10 324-A的负输入端、经R95连接四运放集成电路U10 324-C的负输入端、经R104连接四运放集成电路U11 324-D的正输入端、经R90连接四运放集成电路U10 324-B的负输入端、经R127连接晶体管Q4的集电极。
5、一种如权利要求1所述的可直接焊漆包线的点电焊机，其特征是在焊头压力调节装置附加取样滑线电阻、函数转换器及数字显示器，可将取样滑线电阻(46)的活动触头(45)固定在调节螺母(42)上，函数转换器(47)的输入端与取样滑线电阻的一固定端和活动端相连接，输出端与数字显示器(48)相连接。
6、一种如权利要求2所述的可直接焊漆包线的点电焊机，其特征是显微镜可通过显微镜角度调节机构与支架连接，显微镜角度调节机构由铰链调焦托架的水平轴(53)、调节螺杆(55)和支撑平面(56)组成，调焦托架(51)通过水平轴(53)与支架(7)铰连，调焦托架(51)上有调焦手轮(52)，调节螺杆(55)安在支架(7)上，调节支撑平面(56)则安在调焦托架(51)上；调节螺杆与水平轴轴向垂直，支撑平面与水平轴轴向平行，调节螺杆的末端紧压在支撑平面上。
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