CN200945545Y - 双脉冲点焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双脉冲点焊机。使用现有带除漆功能的点焊机，焊头寿命短。为此，本实用新型双脉冲点焊机包括焊头、带压力调节装置的机头和主机，所述焊头由耐高温金属材料做成两个电极构成，上述电极的末端相互欧姆接触，其余部分绝缘；所述主机包括低压电源电路、功率开关电路和驱动电路，其特征在于：所述主机还包括双脉冲调控电路、高压整流和调控电路和负反馈电路。焊接时，主机产生两个脉冲，第一个为副脉冲，用来预热除漆；第二个为主脉冲，用来完成焊接。本双脉冲点焊机可以有效地延长焊头的使用寿命，适合直接焊接线径为Φ0.01mm～Φ0.60mm的漆包线、细金属线或相应的薄金属带、金属片。

Description

双脉冲点焊机

技术领域

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，特别涉及一种双脉冲点焊机。

背景技术

现有带除漆功能的点焊机——如公告日为“2003年12月31日”、公告号为“1132714C”的中国发明专利所述的点焊机，可以直接焊接漆包线，不必预先除漆。但是其除漆、焊接都由一个脉冲完成的，故而需要一个电流较大、持续时间较长的脉冲电流，又由于该脉冲充产生时，漆膜还没有除去，所以该脉冲主要流经焊头，容易产生电弧现象，这样就会影响焊头寿命。使用这种点焊机，每个焊头只能焊接10000左右个焊点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有带除漆功能的点焊机的上述缺陷，提供一种双脉冲点焊机。

为解决上述技术问题，本实用新型双脉冲点焊机包括焊头、带压力调节装置的机头和主机，所述焊头由耐高温金属材料做成两个电极构成，上述电极的末端相互欧姆接触，其余部分绝缘；所述主机包括低压电源电路、功率开关电路和驱动电路，其特征在于：所述主机还包括双脉冲调控电路、高压整流和调控电路和负反馈电路，其连接关系是：双脉冲调控电路经负反馈电路后，接功率开关电路；高压整流和调控电路经功率开关电路后，接负反馈电路；低压电源电路为双脉冲调控电路、高压整流和调控电路、负反馈电路、驱动电路提供所需工作电压。焊接时，主机产生两个脉冲，第一个为副脉冲，用来预热除漆；第二个为主脉冲，用来完成焊接。两个脉冲幅值和宽度均可独立调控，两个脉冲相隔1ms～10ms。如此设计，先用副脉冲除漆，焊头的两个电极同待焊线材直接接触后，再输入主脉冲，由焊头电阻远大于待焊线材的电阻，主脉冲电流主要通过待焊线材，从而使待焊线材自身发热熔化，实现焊接，焊头发热少，损伤也小。使用本双脉冲点焊机，每个焊头能焊接20000个以上焊点。

作为优化，所述主机的电路连接为：双脉冲调控电路，由按键KEY经上拉电阻R1～R4连接到单片机U2的PA、PB口的低四位，经由单片机U1的P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，由U1读入按键的键值并产生相应的双脉冲幅值预置信号和双脉冲宽度预置信号，并通过显示屏将其预设值显示出来，双脉冲的宽度信号由U1的13脚输出，经与非门取反后，经R5和D1再接端口A处，接Q2的基极，Q2的集电极接四运算放大器(1/4U10)的1、2脚，发射极经电阻R9分压后，再经由电阻R10接四运算放大器(1/4U10)的反向输入端5脚，反向放大后，经电阻R14和负反馈信号在四运算放大器(1/4U10)的13脚处，进行反向补偿，再次经四运算放大器(1/4U10)进行反向放大后，由14脚输出，经电阻R35去驱动电路中的Q6的基极，Q6的集电极经电阻R34接+26V，Q6的发射极一路经R36和R37分压后，并接电阻R38和R39后，分别接功率开关电路中的Q8和Q7的基极，另一路经D9，并接R33、R31、C30后，反馈回四运算放大器(1/4U10)的13脚，双脉冲调控电路中的双脉冲幅值预置信号，经由U1的数据线P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，把八位需数模变化的数据信号送由U4的DI0～DI7脚，并由U4负责将其转换为相应的模拟电压信号，经由U4的11、12脚输出，经由四运算放大器(1/4U10)将电流信号变化为电压信号送端口B处，该端口B接四运算放大器(1/4U10)的第3引脚的正向输入端，1、2引脚输出，一路接Q2的集电极，作为其工作电压，另一路经电阻R67和R65，接四运算放大器(1/4U9)的6引脚，5引脚作为比较电压的输入端，其比较电压经电阻R64，取自可控硅BTA12的输出脚和高压整流和调控电路的输出，最后四运算放大器(1/4U9)的7输出，经电阻R46接Q3的基极，Q3的集电极经电阻R48接+15V，发射极接C7、R50和LM324的12脚，通过四运算放大器(1/4U9)的8脚所提供的窄脉冲信号，对C7进行冲放电，四运算放大器(1/4U9)13脚经电阻R49接+15V，14脚输出经电阻R53接Q5的基极，从而驱动光耦U11的输入，通过光耦U11的输出控制可控硅的门极，形成闭环高压整流和调控电路(5)，可控硅的输出经四个并联的电阻R69～R72，接储能大电容C10的正极和变压器的初级，快速二极管DG3、电容C13、C14和电阻R74作为阻尼电路，并接在变压器的初级两端，电阻R73为C10的放电电阻，变压器初级的另一端经四个并联的电阻R76～R79，接功率开关电路中的Q7、Q8集电极，发射极一路经电阻R41、R44到地，另一路经电阻R40、R43后，再经电阻R26接四运算放大器(1/4U10)的10脚，9脚作为比较信号的正向输入端，8脚输出经电阻R18后，接四运算放大器(1/4U10)的13脚，U3的26脚为模拟电压的模数采样端。如此设计，本双脉冲点焊机体积小，重量轻。

作为优化，所述电极之间除末端外的部分之间设有绝缘胶。如此设计，绝缘效果好。

作为优化，所述点焊机的机头上设有显微镜。如此设计，便于焊接直径较小的漆包线。

作为优化，所述焊头的末端端面为平面，且面积大于或等于两个待焊焊点的面积。如此设计，一次可以焊接多个焊点，效率高。根据IC的引脚的排布方式，所述焊头的下端面可以制成相应的形状，使本双脉冲点焊机焊头可以压在IC的所有引脚上。这样一次动作就可以完成对IC的所有点焊操作。

作为优化，所述焊头的末端端面呈条形。如此设计，适合焊接引脚排列成行的IC。

作为优化，所述电极上端各设有一个用于固定的圆孔。如此设计，便于固定。

作为优化，所述焊头的末端的宽度比待焊焊点宽0.5m，该焊头由整块耐高温金属材料制成。如此设计，对发热端的宽度作了限制，焊接不易伤及待焊工件上的塑料件。

作为优化，所述焊头的末端上方设有一个“人”字形缺口。如此设计，便于加工、便于散热。

作为优化，所述“人”字形缺口的两侧各设有一个圆缺口。所述人字形缺口的两侧各设有一个圆缺口。如此设计，加工时，圆缺口尺寸大，焊头电阻大，散热效果好，但机械强度差；反之，但焊头电阻小、机械强度好，但散热效果好。这样可以根据需要调节焊头电阻。

采用上述技术方案后，本实用新型双脉冲点焊机具有体积小、重量轻、输出电流范围广的优点，它可以有效地延长焊头的使用寿命。适合直接焊接线径为Φ0.01mm～Φ0.60mm的漆包线、细金属线或相应的薄金属带、金属片。

附图说明

图1是本双脉冲点焊机机的主机电路连接框图；

图2是图1中双脉冲调控电路2的电路图；

图3是图1中低压电源电路1、高压整流和调控电路3、负反馈电路4、驱动电路5和功率开关电路6的电路图；

图4是本双脉冲点焊机机的按键KEY的界面示意图；

图5是本双脉冲点焊机机的主程序流程图；

图6本双脉冲点焊机实施方式二的焊头的结构图。

图1中：1为低压电源电路、2为功率开关电路、3为驱动电路、4为双脉冲调控电路、5为高压整流和调控电路、6为负反馈电路、7为变压器的初级线圈。

图2和图3结合即为双脉冲点焊机的整机电路图；

图4中：11为圆孔(用于安装定位螺丝)、12为绝缘胶(红胶)、13为电极末端、14为圆缺口、15为切割线、16为电极、17为人字形缺口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型双脉冲点焊机作进一步说明：

实施方式一：如图1至4所示，本双脉冲点焊机包括焊头、带压力调节装置的机头和主机，所述焊头由耐高温金属材料做成两个电极构成，上述电极的末端相互欧姆接触，接触电阻一般为≤50mΩ，其余部分绝缘；所述主机包括低压电源电路1、功率开关电路(2)和驱动电路3，其特征在于：所述主机还包括双脉冲调控电路4、高压整流和调控电路5和负反馈电路6，其连接关系是：双脉冲调控电路4经负反馈电路6后，接功率开关电路2；高压整流和调控电路5经功率开关电路2后，接负反馈电路6；低压电源电路1为双脉冲调控电路4、高压整流和调控电路5、负反馈电路6、驱动电路3提供所需工作电压。

如图2、3所示：所述主机电路连接为：双脉冲调控电路4，由按键KEY经上拉电阻R1～R4连接到单片机U2的PA、PB口的低四位，经由单片机U1的P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，由U1读入按键的键值并产生相应的双脉冲幅值预置信号和双脉冲宽度预置信号，并通过显示屏将其预设值显示出来，双脉冲的宽度信号由U1的13脚输出，经与非门取反后，经R5和D1再接端口A处，接Q2的基极，Q2的集电极接四运算放大器1/4U10的1、2脚，发射极经电阻R9分压后，再经由电阻R10接四运算放大器1/4U10的反向输入端5脚，反向放大后，经电阻R14和负反馈信号在四运算放大器1/4U10的13脚处，进行反向补偿，再次经四运算放大器1/4U10进行反向放大后，由14脚输出，经电阻R35去驱动电路3中的Q6的基极，Q6的集电极经电阻R34接+26V，Q6的发射极一路经R36和R37分压后，并接电阻R38和R39后，分别接功率开关电路2中的Q8和Q7的基极，另一路经D9，并接R33、R31、C30后，反馈回四运算放大器1/4U10的13脚，双脉冲调控电路4中的双脉冲幅值预置信号，经由U1的数据线P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，把八位需数模变化的数据信号送由U4的DI0～DI7脚，并由U4负责将其转换为相应的模拟电压信号，经由U4的11、12脚输出，经由四运算放大器1/4U10将电流信号变化为电压信号送端口B处，B处接四运算放大器1/4U10的第3引脚的正向输入端，1、2引脚输出，一路接Q2的集电极，作为其工作电压，另一路经电阻R67和R65，接四运算放大器1/4U9的6引脚，5引脚作为比较电压的输入端，其比较电压经电阻R64，取自可控硅BTA12的输出脚和高压整流和调控电路5的输出，最后四运算放大器1/4U9的7输出，经电阻R46接Q3的基极，Q3的集电极经电阻R48接+15V，发射极接C7、R50和LM324的12脚，通过四运算放大器1/4U9的8脚所提供的窄脉冲信号，对C7进行冲放电，四运算放大器1/4U913脚经电阻R49接+15V，14脚输出经电阻R53接Q5的基极，从而驱动光耦U11的输入，通过光耦U11的输出控制可控硅的门极，形成闭环高压整流和调控电路5，可控硅的输出经四个并联的电阻R69～R72，接储能大电容C10的正极和变压器的初级，快速二极管DG3、电容C13、C14和电阻R74作为阻尼电路，并接在变压器的初级两端，电阻R73为C10的放电电阻，变压器初级的另一端经四个并联的电阻R76～R79，接功率开关电路2中的Q7、Q8集电极，发射极一路经电阻R41、R44到地，另一路经电阻R40、R43后，再经电阻R26接四运算放大器1/4U10的10脚，9脚作为比较信号的正向输入端，8脚输出经电阻R18后，接四运算放大器1/4U10的13脚，U3的26脚为模拟电压的模数采样端。

本双脉冲点焊机采用的电子元件中：单片机U1的型号均为AT89C52、U2的型号为NEC8255、U3的型号为ADC0809、U4的型号为DAC0832、U5的型号为74ALS373、U6的型号为74LS00、U7的型号为IMP813、U8的型号为CD4001、U9和U10型号为LM324、光耦U11的型号为MOC3021、Q7～Q8的型号为2SC2443，其他元件见电路图2、图3。

图4中，功能键与键值对应关系如下：

“CHG”键对应D键值

“Enter”键对应A键值

“CLR”键对应C键值

“”键值对应B键值。

本双脉冲点焊机的主机电路工作原理如图5所示：

市电经图3中低压电源电路1的电源变压器变化为135V的交流电源，经高压整流和调控电路5变换成高压直流电压，送功率开关电路2中Q7、Q8的集电极。双脉冲宽度预置信号，经单片机U1(AT89C52)的13脚输出，经74LS00反向和D1单向隔离后，接端口A，即三极管Q2(3904)的基极，经Q2放大后，发射极去负反馈电路6的输入，和负反馈电路6的反馈信号经运放后，在R14和R18两电阻之间间合成，最后经运放后，由其14输出到驱动电路3的输入，由驱动电路3将双脉冲宽度预置信号进一步放大后，接功率开关电路2的输入。双脉冲幅值预置信号，由单片机U1的数据线P0口输出，经由D/A转换器U4(DAC0832)双脉冲的预置幅值，接B处，即高压整流和调控电路5的输入端，完成双脉冲幅值的预置和直流高压的调控，直流高压最好接功率开关电路2中Q7、Q8的集电极，和双脉冲宽度预置信号一起，完成整个双脉冲点焊机的控制过程。

以上的双脉冲宽度预置信号和双脉冲幅值预置信号，均由按键KEY输入，液晶模块LCM1602显示。双脉冲宽度的输出范围为：第一个预热脉冲0.1ms～9.9ms，第二个主脉冲0.1ms～29.9ms，分辨率均为0.1ms。双脉冲幅值的输出范围为：第一个预热脉冲0.01V～0.99V，第二个主脉冲0.01V～1.99V，分辨率均为0.01V。

实施方式二：如图6所示，本实用新型点焊机的电极包括电极末端13和两个电极16，所述电极16分别连接在所述电极末端13的两端，且相互之间注有绝缘胶12，所述电极末端13的下端面为平面，呈条形，且面积大于或等于两个待焊焊点的面积，其宽度比待焊焊点宽0.5mm。所述电极16上端各设有一个用于固定的圆孔11，用于安装固定螺丝。电极末端13上方设有一个人字形缺口17。所述人字形缺口17的两侧各设有一个圆缺口14。本实用新型点焊机电极由整块金属钼板切割而成，金属钼是仅次于金属钨的耐高温金属，硬度大，15为加工时形成的切割线。其余部件和结构如实施方式一所述。

Claims (9)

1、一种双脉冲点焊机，包括焊头、带压力调节装置的机头和主机，所述焊头由耐高温金属材料做成两个电极构成，上述电极的末端相互欧姆接触，其余部分绝缘；所述主机包括低压电源电路(1)、功率开关电路(2)和驱动电路(3)，其特征在于：所述主机还包括双脉冲调控电路(4)、高压整流和调控电路(5)和负反馈电路(6)，其连接关系是：双脉冲调控电路(4)经负反馈电路(6)后，接功率开关电路(2)；高压整流和调控电路(5)经功率开关电路(2)后，接负反馈电路(6)；低压电源电路(1)为双脉冲调控电路(4)、高压整流和调控电路(5)、负反馈电路(6)、驱动电路(3)提供所需工作电压。

2、根据权利要求1所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述主机的电路连接为：双脉冲调控电路(4)，由按键KEY经上拉电阻R1～R4连接到单片机U2的PA、PB口的低四位，经由单片机U1的P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，由U1读入按键的键值并产生相应的双脉冲幅值预置信号和双脉冲宽度预置信号，并通过显示屏将其预设值显示出来，双脉冲的宽度信号由U1的13脚输出，经与非门取反后，经R5和D1再接端口(A)处，接Q2的基极，Q2的集电极接四运算放大器(1/4U10)的1、2脚，发射极经电阻R9分压后，再经由电阻R10接四运算放大器(1/4U10)的反向输入端5脚，反向放大后，经电阻R14和负反馈信号在四运算放大器(1/4U10)的13脚处，进行反向补偿，再次经四运算放大器(1/4U10)进行反向放大后，由14脚输出，经电阻R35去驱动电路(3)中的Q6的基极，Q6的集电极经电阻R34接+26V，Q6的发射极一路经R36和R37分压后，并接电阻R38和R39后，分别接功率开关电路(2)中的Q8和Q7的基极，另一路经D9，并接R33、R31、C30后，反馈回四运算放大器(1/4U10)的13脚，双脉冲调控电路(4)中的双脉冲幅值预置信号，经由U1的数据线P0口和地址锁存器U5的地址锁存线D0～D7，把八位需数模变化的数据信号送由U4的DI0～DI7脚，并由U4负责将其转换为相应的模拟电压信号，经由U4的11、12脚输出，经由四运算放大器(1/4U10)将电流信号变化为电压信号送端口(B)处，(B)处接四运算放大器(1/4U10)的第3引脚的正向输入端，1、2引脚输出，一路接Q2的集电极，作为其工作电压，另一路经电阻R67和R65，接四运算放大器(1/4U9)的6引脚，5引脚作为比较电压的输入端，其比较电压经电阻R64，取自可控硅BTA12的输出脚和高压整流和调控电路(5)的输出，最后四运算放大器(1/4U9)的7输出，经电阻R46接Q3的基极，Q3的集电极经电阻R48接+15V，发射极接C7、R50和LM324的12脚，通过四运算放大器(1/4U9)的8脚所提供的窄脉冲信号，对C7进行冲放电，四运算放大器(1/4U9)13脚经电阻R49接+15V，14脚输出经电阻R53接Q5的基极，从而驱动光耦U11的输入，通过光耦U11的输出控制可控硅的门极，形成闭环高压整流和调控电路(5)，可控硅的输出经四个并联的电阻R69～R72，接储能大电容C10的正极和变压器的初级，快速二极管DG3、电容C13、C14和电阻R74作为阻尼电路，并接在变压器的初级两端，电阻R73为C10的放电电阻，变压器初级的另一端经四个并联的电阻R76～R79，接功率开关电路(2)中的Q7、Q8集电极，发射极一路经电阻R41、R44到地，另一路经电阻R40、R43后，再经电阻R26接四运算放大器(1/4U10)的10脚，9脚作为比较信号的正向输入端，8脚输出经电阻R18后，接四运算放大器(1/4U10)的13脚，U3的26脚为模拟电压的模数采样端。

3、根据权利要求2所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述电极之间除末端外的部分之间设有绝缘胶。

4、根据权利要求3所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述点焊机的机头上设有显微镜。

5、根据权利要求至1至4任一所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述焊头的末端端面为平面，且面积大于或等于两个待焊焊点的面积。

6、根据权利要求5所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述焊头的末端端面呈条形。

7、根据权利要求6所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述电极上端各设有一个用于固定的圆孔。

8、根据权利要求7所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述焊头的末端上方设有一个“人”字形缺口。

9、根据权利要求8所述的双脉冲点焊机，其特征在于：所述“人”字形缺口的两侧各设有一个圆缺口。

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