CN204075484U - 一体化自动显微焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焊接自动化，本实用新型一体化自动显微焊接设备，通过安装成一体的二个点焊机机头、并排设置的二个焊头夹、二个点焊电源和自动点焊动力装置实现对二个焊件同时进行自动焊接作业，并通过能对二个平行电极焊头的焊接参数独立调节以保证焊接的可靠性一致性。本实用新型还通过对点焊机机头框架的改进实现对并排设置的二个焊头夹的间隙可调，本实用新型为电子元器件的生产制作提供了一种全新的自动焊接设备。

Description

一体化自动显微焊接设备

技术领域

本实用新型涉及电阻焊显微焊接技术，尤其涉及一种一体化自动显微焊接设备。 

背景技术

中国专利局于2002年12月4日公告的CN 1382557号专利，公开一种双焊头点焊机，主要针对焊头夹做出改进，目的在于优化焊接效果，而双焊头点焊机在理论上显然可以起到提高点焊效率的作用，但是，CN1382557号专利所揭示的双焊头点焊机无法对每个平行电极的电极力和焊接能量输出的各项电参数进行独立调节，因而，如何令双焊头点焊机既能提高点焊效率，又能得到更为精确的点焊效果，是业内亟待解决的问题之一。 

具体而言，传统的电阻焊点焊设备都具有如下特点：一是以单个焊点进行点焊，由于大部分电子元器件都有两个引出接点需要点焊，因而，具有多个焊点的点焊机将能够提供更高的点焊效率；二，传统的电阻点时电极力的精度可达±10N，而实践中常用的电极力一般只需10N以下，所以传统技术所达到的电极力精度不能满足点焊要求。由此可见，点焊机是一种精密设备，具有多焊点的点焊机，由于其结构进一步复杂化，例如机头整体加重以及操作时动力加大等，其精度更难把握。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对电子元器件二个引脚能同时焊接的一体化自动显微焊接设备。 

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案： 

本实用新型的一体化自动显微焊接设备，包括组装成一体的二个点焊机机头、并排设置的二个焊头夹、二个点焊电源以及自动点焊动力装置； 

所述组装成一体的二个点焊机机头分别与所述的自动点焊动力装置连接，以便受该自动点焊动力装置驱动； 

所述二个焊头夹分别与所述的二个点焊机机头连接，所述二个点焊电源通过输出电缆分别与二个焊头夹电性连接，所述的二个焊头夹用于安装平行电极焊头； 

所述二个焊头夹通过电缆分别与所述的二个点焊电源电性连接。 

具体的，所述的焊头夹设置有与点焊机机头提供的滑轴以孔轴安装的连接孔，所述连接孔上配置有用于调节连接松紧程度和调节并排设置的焊头夹之间的间隙宽度的可调螺杆。 

所述焊头夹包括焊头夹活动部和焊头夹固定部，所述的焊头夹活动部和焊头夹固定部之间设置有电极接口，在毗邻所述电极接口的焊头夹固定部和活动部的顶端分别设置有阶梯样凸起部，所述点焊电源的输出电缆安装在所述的阶梯样凸起部上，平行电极焊头安装在所述的电极接口上。 

所述的电极接口设置在焊头夹活动部和焊头夹固定部的前侧端。 

进一步，所述的点焊电源为逆变式次级整流滤波输出电源，所述的逆变式次级整流滤波输出电源的输出端安装有滤波电感，用于使次级电流输出的瞬间响应曲线由脉动曲线变为连续平稳的曲线。 

较佳的，所述的点焊机机头包括机头框架和安装在机头框架上的焊接作用力传导装置、精确电极力预设定装置和焊接力掣断装置； 

所述焊接作用力传导装置将焊接动力通过其力矩传导，把焊接力转化为电极力并传导至焊头夹； 

所述精确电极力预设定装置提供可进行预设定量化电极力的设置，在其检测到电极力达到预设定的量值时，驱动点焊电源提供焊接电流； 

所述的焊接力掣断装置在电极力达到预设定的量值时，阻断焊接力的力矩传导。 

具体的，所述的焊接作用力传导装置包括焊接力传导结构、电极力传导结构和焊接力缓冲结构； 

所述焊接力传导结构将焊接动力传导给所述电极力传导结构；所述的焊接力传导结构在焊接力导向轴的导引下通过焊接力传导体进行力矩传递； 

所述电极力传导结构将其受力作为电极力传导给电极；所述的电极力传导结构在电极力导向轴的导引下通过焊头夹进行力矩传递； 

所述焊接力缓冲结构用于为所述焊接力的传递过程提供缓冲作用；所述的焊接力缓冲结构包括至少一个作用于焊接力传导结构和电极力传导结构之间的压缩弹簧。 

具体的，所述的精确电极力预设定装置包括电极力预设定结构和电极力电路； 

所述的电极力预设定结构采用追随结构或压力传感器结构，用于设置量化的电极力； 

所述的电极力电路与相应的电阻焊电源电性连接以便电极力电路控制焊接电流的 通断。 

具体的，所述的焊接力掣断装置包括电磁铁结构和电磁铁电路； 

所述的电磁铁结构包括电磁铁和吸附铁块；所述的电磁铁和吸附铁块分别安装在热压机头的固定构件和活动构件上；所述活动构件上设有使所述活动构件得以复位的复位元件； 

所述的电磁铁电路分别与所述的电磁铁和电极力电路电性连接。 

较佳的，所述的机头框架为塑料机头框架。安装在塑料机头框架的电极力导向轴与焊头夹之间的连接为金属与金属的直接连接。 

与现有技术相比较，本实用新型的优点较为明显，具体表现在： 

首先，体现在其通过将两个机头有机地组装在一起，由同一自动点焊动力装置提供焊接动力源，由此实现两个机头在焊接时的同步联动，带动两个焊头夹同步地对两个焊点进行焊接； 

其次，结合精确电极力加压系统的精确点焊作用，使得整机的点焊精度提高，更适合双焊点精确焊接作业； 

再者，通过改进焊头夹的结构，使得其具有可调的功能，可以配合同步焊接操作，使两个焊头夹上的电极精确地与待焊接的电子元器件的两个引脚进行位置对准； 

此外，由于两个焊头夹的松紧程度可调，因此可以通过调节两个焊头夹的松紧程度来微调最终各自输出的电极力，从而更有助于实现精确电极力输出的目的。 

附图说明

图1是本实用新型一体化自动显微焊接设备的总体原理图。 

图2是本实用新型一体化自动显微焊接设备的整体结构示意图。 

图3是本实用新型安装成一体的二个点焊机机头中的任意一个的内部结构示意图，主要用于揭示所述的精确电极力加压系统的构造。 

图4是本实用新型所采用的逆变式次级整流滤波输出电源的电气原理框图。 

图5是本实用新型所采用的焊头夹的结构示意图，以上下并排的方式示出其侧视状态和俯视状态。 

图6是本实用新型并排设置的二个焊头夹的并排关系示意图。 

具体实施方式

本实用新型如下将按照如下各个方面进行整体介绍：1、总体结构；2、安装成一体 的二个点焊机机头；3、点焊机的机头框架；4、电阻焊电源；5、焊头夹。 

一、首先结合附图1介绍本实用新型的总体结构框图。 

图1示出本实用新型点焊设备的总体结构框架的同时，也示出了其结构原理，其中，包括点焊动力装置101、焊接力传导结构102a、102b、焊接力缓冲结构103a、103b、电极力传导结构104a、104b、精确电极力预设定装置105a、105b、焊接力掣断装置106a、106b、焊头夹和焊头107a、107b，以及被本实用新型的点焊设备施加电极力进行点焊的焊件108a、108b，此外，还包括点焊电源109a、109b。中实线箭头表征作用力(矩)传导关系，虚线箭头表征电流或电讯号传导关系；单箭头为单向作用，双箭头为双向作用。因此可知，图1主要是以力的作用关系与电的作用关系两条主线对本实用新型的点焊机加以描述。 

根据图1可以知道，本实用新型的一体化自动显微焊接设备的总体结构特点包括： 

1、本实用新型的一体化机头以左右并排结构安装有二个具有精确电极力加压系统的点焊机机头； 

2、每个精确电极力加压系统的点焊机机头都安装有一个焊头夹，两个焊头夹并排设置，同样是左右对称安装，每个焊头夹安装有一个平行电极焊头； 

3、两个点焊机机头分别与两个点焊电源连接，为二个平行电极提供点焊电流； 

4、独立一个自动点焊设备动力装置分别与两个点焊机机头连接，具体是与点焊机机头的焊接力传导结构连接，也即由同一自动焊接动力装置为两个点焊机机头提供焊接动力。所述的二个点焊机机头通过与同一自动焊接动力装置的连接而组成一体化的结构。 

根据上述的结构特点可知，本实用新型的点焊设备由同一焊接动力源驱动两个点焊机机头，作用于两个焊头夹，带动两个焊头同时对两个焊件进行点焊。 

上述结构特点揭示，由于点焊电源和自动点焊动力装置的技术实现方案本身为本领域技术人员所掌握，故本实用新型后续着重介绍安装成一体的二个点焊机机头部分和二个焊头夹部分。 

二、下面介绍安装成一体的二个点焊机机头部分。 

为了便于充分理解本实用新型的内容，首先需要理解焊接力和电极力的原理与区别，以作为后续讨论的理论依据。此外，本实用新型还提出了“精确电极力预设定”和“精确电极力加压系统”两个概念，也一并予以前置介绍。 

关于焊接力和电极力的区别：所谓焊接力，为带动相关机械构件和电极实施焊接操作的作用力；所谓电极力，为电极作用于焊件的作用力。因而，相对而言，二者的区别 在于焊接力的行程较电极力要长，焊接力的作用力较电极力要大。 

精确电极力预设定装置：电极力预设定装置为电阻焊预设定电极对焊件的作用力，并通过其导通点焊电源的一种结构。本实用新型“精确电极力预设定装置”中所谓“精确”的要求是指达到电极力以0.1N为单位进行计量的精度，以满足对微小工件的焊接要求。 

精确电极力加压系统：电极力加压系统是指焊接时段对焊件提供电极力相关结构的总称。精确电极力加压系统则是指能在整个焊接时段，实现对焊件提供的电极力输出精度范围为±0.5N的电极力加压系统。精确电极力加压系统必须具备以下三项基本内容：一是电极力预设定装置必须为精确的电极力预设定装置；二是在整个焊接时段，电极力都要在预设定的范围维持和相对恒定；三是在焊接完成的同时，必需掣断过大的焊接力对焊件加压。 

需要指出，精确电极力预设定装置和精确电极力加压系统都是由本实用新型首先提出的概念，现有技术在焊接时段电极力的波动很大，如后续所述，实现电极力预设定±0.1N难度不是很大，但要实现整个焊接时段电极力±0.5N的难度极大。本实用新型精确电极力加压系统的点焊机机头包括焊接作用力传导装置、电极力预设定装置和焊接力掣断装置三部分，通过这三部分的相关结构共同作用、相互制约，实现在整个焊接时段电极力都在预设定的范围内维持并保持相对恒定。 

图2是本实用新型一体化自动显微焊接设备的立体图。 

其中201为安装成一体的两个点焊机机头，精确电极力加压系统的各部件装设在该两个点焊机头的机头框架上，202为安装在该两个点焊机机头上的分别属于两个精确电极力加压系统内精确电极力预设定装置的电极力显示单元，203为所述的两个独立的焊头夹，外露于相应的机头而安装，204为安装在两个焊头夹上的相应的两个平行电极焊头，205为自动点焊动力装置所具有的压缩空气动力装置的气缸，由该气缸产生焊接动力，206为所述的两个点焊电源，207为该两个点焊电源的输出电缆，两个点焊电源各通过一对输出电缆分别与两个独立焊头夹连接。 

有必要对图1中的标号101和图2中的标号205所指的自动点焊动力装置作说明。本实用新型提出的自动点焊动力装置既可以如本实用新型的实施例所提供的压缩空气动力装置，还可以是伺服电机动力装置、步进电机动力装置等任何已知的可以产生机械作用力以作用于所述焊接力传导结构的类似装置，本领域技术人员应当知晓此一变通。众所周知，压缩空气动力装置、伺服电机动力装置和步进电机动力装置也是自动点焊的动力装置，在上述的自动点焊动力装置再安装上已知的自动点焊的控制系统或X轴或 Y轴的活动工作滑台，本实用新型的一体化电阻焊显微焊接设备就构成了自动点焊焊接设备。 

下面通过一个精确电极力加压系统点焊机机头，说明安装成一体的二个点焊机机头的机头结构。 

图3为安装成一体的二个点焊机机头中的一个精确电极力加压系统点焊机机头的结构示意图，另一个点焊机机头的结构也完全一样，故描述从略。 

下面对图3中的焊接作用力传导装置和精确电极力预设定装置作介绍。 

图3中，机头框架301后端固定在立柱302上，立柱的下段则固定安装在工作台上。在机头框架301上设有与所述立柱302大致平行的、竖立安装的小轴303、中轴304以及滑轴305；还有与所述立柱302大致垂直的、横置安装的中轴夹306和滑轴夹307。中轴夹306的一端与中轴304紧固连接，中轴夹306的另一端与套设在焊接动力传导拉杆(或拉索)322上的复位弹簧321相连接以接受外部的焊接动力，该复位弹簧321一端连接中轴夹306，另一端连接套在拉杆上的支撑件；滑轴夹307的一端与滑轴305紧固连接，滑轴305可受焊接力作用上下活动，中轴304上、下两段分别设有压缩弹簧308、309，滑轴夹307被中轴304贯穿设置，在滑轴夹307被中轴304贯穿的对应位置处，滑轴夹307的上下端面分别抵触或连接所述压缩弹簧308、309；小轴303贯穿中轴夹306和滑轴夹307设置以允许中轴夹306与滑轴夹307沿小轴303滑动；此外，小轴303也分为设有压缩弹簧310、311的上、下两段，滑轴夹307被小轴303贯穿的对应位置处，其上下端面分别抵触或连接所述压缩弹簧310、311；滑轴305的下端与焊头夹312固定连接，平行电极焊头安装在焊头夹312上，点焊电源313借助输出电缆314通过焊头夹312与电极焊接相连接，并机械连接在焊头夹312上。 

如图3的结构所示，本实用新型的焊接力传导结构包括实现了既定安装结构的所述小轴303、中轴304、中轴夹306、滑轴夹307；本实用新型的电极力传导结构包括实现了既定安装结构的滑轴305和焊头夹312；本实用新型的焊接力缓冲结构则包括分别安装在中轴304和小轴303上的第一组压缩弹簧308、309和第二组压缩弹簧310、311。从各部件所实现的功能而论，所述小轴303、中轴304为焊接(动)力的导向轴，中轴夹306和滑轴夹307为焊接力的传导体，小轴303、滑轴305是电极力的导向轴，焊头夹312为电极力的传导体。上述焊接力传导结构、电极力传导结构和焊接力缓冲结构三部分的构件及其有机构造，构成了本实用新型所述的焊接作用力传导装置。 

有必要对焊接力缓冲结构进一步说明。从本实施例的结构可以知晓，焊接力缓冲结构的实质是指安装在焊接力传导结构和电极力传导结构之间的压缩弹簧，其作用包括把 焊接力柔和地传递到电极力传导结构及当焊接力被掣断时，焊接力仍能在压缩弹簧的作用下随动维持，也就是说，通过在上述力矩传递路径中设置用于缓冲力矩传递的结构，使力的传递更为柔和，即构成本实用新型的焊接力缓冲结构。所以，基于本实施相同的原理，本领域技术人员应当知晓，焊接力缓冲结构的具体实现方式可以有多种多样，例如可以改进本实施例，使焊接力缓冲结构只保留其中一组弹簧组合，或者，在焊接力传导结构与电极力传导结构之间只设置一根压缩弹簧(如小轴303上部中轴夹306与中部滑轴夹307之间设置压缩弹簧，省略其它三个压缩弹簧)，如此种种，均属于本实用新型提出的焊接力缓冲结构，落入本实用新型的保护范畴。 

在图3的结构中，压缩弹簧308、309当其内置于中轴时，能起到如前所述的缓冲作用，可以视为焊接力缓冲结构的一部分，但是，从另一个功能视角来观察，则其进一步起到了电极力预设定过程所需的追随结构的作用。具体而言，在中轴304内上下两段安装有压缩弹簧308、309进一步形成了本实用新型的电极力预设定结构315，配合该电极力预设定结构315，本实用新型在机头框架301的前端安装有与前所述的电极力显示单元相连接的电极力电路316，该电极力预设定结构和电极力电路构成了本实用新型的精确电极力预设定装置。 

如前所述，精确电极力预设定装置包括电极力预设定结构和电极力电路，电极力预设定结构除了采用如图3所示的追随结构实现之外，还可以采用压力传感器结构实现，电极力电路则与点焊电源电性连接。 

需要加以说明的是，所述的压缩弹簧308、309在上述实施例中起到非常巧妙的作用，其既可起到焊接力缓冲结构的作用，还起到电极力预设定结构的作用。并且依据前述关于焊接力缓冲结构和电极力预设定结构所揭示的多种变化实例来分析，压缩弹簧308、309对该两个结构而言均非必须的实现方式，可在某些实施例中被替代，然而，采用压缩弹簧308、309则可同时实现该两个结构，明显是更优的方案。本领域技术人员对此应有明确的认知。 

下面再结合图3介绍本实用新型焊接力掣断装置的结构。 

焊接力掣断装置包括电磁铁结构和用于驱动电磁铁结构工作的电磁铁电路，电磁铁结构包括电磁铁和吸附铁块，电磁铁和吸附铁块分别安装在点焊机机头的固定构件和活动构件上，电磁铁电路与精确电极力预设定装置的电极力电路电性连接。 

电磁铁电路导通时，驱动电磁铁结构中的电磁铁对所述吸附铁块进行吸附。需要说明的是，为了实现工作循环，电磁铁结构必须具有复位构件，复位构件是指当电磁铁电路断开时，被电磁铁吸附的吸附铁块回复到原来位置的构件。有关复位构件可以多种， 采用诸如拉伸弹簧、极性与电磁铁相反的永磁铁等可以协助被吸附的活动构件复位的公知构造即可，因为本领域技术人员所应知晓，恕不赘述。 

附图3是电磁铁、吸附铁块分别安装在点焊机机头的固定构件和活动构件上的结构示意图。如图3中所示，在机头框架301的上边框安装有电磁铁317，邻近电磁铁的吸附面上安装有吸附铁块318，在中轴304和滑轴305的上端安装有复位构件319，吸附铁块318与复位构件319借助轴销320进行连接。 

由于中轴304属于活动构件，中轴304在运动过程中，一旦其上的吸附铁块被电磁铁所吸附，中轴304便在焊接力传递过程中发挥阻碍作用，从而起到掣断效果。而一旦电磁铁电路断开，使电磁铁失磁，则中轴304上的复位构件319便复位而迫使中轴304所受外力撤除而复位，恢复中轴304的正常受力环境。 

如前所述，本实用新型把点焊机机头的结构划分为活动构件和固定构件，并不局限于如前对机头框架的上边框和对中轴304这两个部件的理解，实际上，本领域技术人员可以由本实用新型的描述知晓，本实用新型所称的活动构件包括中轴夹、中轴、小轴、滑轴夹、滑轴等活动件；固定构件包括机头框架等相对与上述活动构件固定不动的构件。任何固定构件或活动构件，均可由本领域技术人员依据常规设计原理被设计成与所述的电磁铁和吸附磁铁以及复位元件相配合，而不受现有结构的限制。 

有必要对本实用新型的精确电极力加压系统下述三点结构特征进行总结： 

(1)机电一体化的结构特点： 

根据精确电极力加压系统的总体设计，本实用新型所述的精确电极力加压系统包括了焊接力传导结构、焊接力缓冲结构、电极力传导结构、电磁铁结构、电磁铁电路，精确电极力预设定结构和电极力电路组成的机电一体化的加压系统，在整个精确电极力加压系统中，电极力电路起到很重要的控制作用。当要对工件进行焊接时，首先在精确电极力预设定装置上，通过电极力电路提供的输入接口和电极力显示单元，以量化的方式输入欲预设定的电极力，然后，作业时，焊接动力源向焊接力传导体提供焊接力，当电极力电路检测到焊接力达到预设定值时，电极力电路一方面向焊接电源发出指令，导通点焊电源，另一方面还向电磁铁电路发出指令使电磁铁导通以吸附所述吸附铁块，电磁铁结构即对焊接力传导结构进行掣动，阻止力矩传导以阻止过大的焊接力作用于电极。 

(2)焊接力掣断装置的结构特征： 

电阻焊显微焊接的焊件一般小于0.10mm，一方面本实用新型采用不受焊件高度差影响的焊接力掣动装置，现有技术的掣动都是采用行程限位的结构，比如现有技术掣动精度最好的伺服电机，其对行程限位精度小于0.01mm，但往往也不能满足电阻焊显微 焊接的要求，原因在于被焊工件的高度差达0.03mm的情况十分普遍，伺服电机以行程限位对工件的误差毫无办法，本实用新型以点焊电源的触发信号同时触发电磁铁的工作讯号，因此本实用新型的掣动就完全不受焊件高度差的影响。当点焊操作完成之后，电极力电路断开点焊电源所提供的点焊电流，同时指令焊接力掣断装置恢复原状，即完成一次点焊过程。 

(3)电极力缓冲结构的结构特征： 

有关焊接力缓冲结构的作用原理看似简单，但也是精确电极力加压系统的重要构成。电阻焊显微焊接的整个点焊时段，都须要电极力在预设定范围内维持相对恒定，对精确电极力预设定装置提出±0.1N的精度要求没有太大的难度，但是，由于电阻焊点焊过程处于完全封闭无法观测状态，点焊过程包括了电、热、力、多变量的耦合作用，这些耦合作用又是高度非线性，焊件处于先受热膨胀后又被软化压扁的极短的形核过程，所以，要求精确电极力加压系统在整个焊接时段都将电极力保持在±0.5N的精度范围反而有很大的难度。可以设想：如果没有焊接力缓冲结构的随动维持，就会出现当焊件膨胀时电极力随之增加，当焊件被压扁时电极力随之减少，当焊接力被掣动时电极力随之消失。本实用新型机电一体化的精确电极力加压系统正是通过精确电极力预设定装置结合焊接力掣动装置和焊接力缓冲结构的协同作用、相互制约，实现在整个点焊时段，电极力都在预设定范围维持并保持相对恒定，较好地解决了电阻焊显微焊接的技术难题。 

三、下面介绍本实用新型点焊机的机头框架的内容。 

现有技术的机头框架都是采用金属机头框架，为了保证点焊的精确，电阻焊点焊对焊头的垂直度和径向摆动都有严格的要求，否则焊接时就很容易出现焊接失稳或焊件滑移，这方面对本实用新型来说难度更大，原因在于，一是本实用新型往往用于点焊如漆包线之类通常呈圆柱形的线材，这些线材更容易滑移，二是本实用新型主要采用平行间隙的单面焊，二个电极都安装在同一焊头夹上，由于焊头夹和滑轴都由金属制造，所以焊头夹与机头框架的滑轴之间须加绝缘材料间隔才能连接，这样就很容易影响焊头的垂直度，特别是如果用户自行调节，对焊头的垂直度更是无法控制，如何保证焊头夹的垂直度和减少径向摆动是进一步提高焊接质量的重要技术内容。 

本实用新型中，摆脱惯性思维，以塑料制造机头框架，取代原先金属机头框架。由于塑料机头框架以模具生产，大大提高了加工精度，不但可以减小滑轴的径向摆动程度，更重要的是，采用塑料机头框架，滑轴与焊头夹的连接就可以以金属与金属进行直接连接，而不需要绝缘材料间隔，这对提高和保证焊头夹的垂直度具有十分重要的实际意义。 进一步，采用金属机头框架还会影响两个焊头夹间距的调节，使其不能实现可调结构，本实用新型采用塑料机头框架，由于滑轴与焊头夹能够直接连接而不再需要以绝缘材料间隔，就可以在焊头夹与滑轴连接部的左右两侧和/或前后两侧设置可调螺杆，即可调螺杆沿滑轴的径向将焊头夹与滑轴相连接，由此可通过可调螺杆实现对两个对称焊头夹的间距可调，与此同时也可实现对焊头夹与滑轴之间的连接的松紧程度的调节，从而满足对不同电子元件二个引出接点间隔不同的调节需要。 

需要指出本实用新型提出塑料机头框架结构的重要性，需知机头框架只有以绝缘材料制造才能实现其与焊头夹之间的连接为以金属与金属间的直接连接，才能解决二个焊头夹间距可调的技术难题。 

四、下面结合附图4介绍本实用新型电阻焊电源部分的内容。 

传统的逆变式电源在以小功率输出时，电阻焊电源的次级回路主要呈阻性，电感量很小，造成次级电流输出波动很大，电流输出波形几乎呈脉动式，因而能量输出精度难以控制，在对微型工件的焊接很容易出现熔毁工件或焊接不牢。为了改变上述逆变式电源脉动式的电流输出波形，通常需要改进阻焊变压器及减少回路损耗以增加逆变频率，如何大幅度增加逆变频率是本领域的技术难题。本实用新型提出在逆变式电源的输出端安装滤波电感L，反而增加了电流回路损耗，这在逆变式电源来说是不合情理，但在小功率的逆变式电源，所增加的电流回路损耗并不大，因而从作用原理和实际效果，其电流的输出变得十分平稳，本实用新型把该结构称之逆变式次级整流滤波输出电源。逆变式次级整流滤波输出电源的结构简单易行，收到令人意想不到的技术效果。 

图4为本实用新型逆变式次级整流滤波输出电源的电气框图，其中401为三相整流桥，402为逆变桥、403为电流传感器、404为驱动及控制电路，405为阻焊变压器，406为大功率整流桥，407为输出电流作用于焊件，408为滤波电感L。 

本实用新型提出的逆变式次级整流滤波输出电源为输出功率5000VA以下，如图4所示，逆变式次级整流滤波输出电源400通过在逆变式电源的输出端安装滤波电感L408，滤波电感L的电感值在30–50uH，使次级电流输出的瞬间响应曲线由脉动曲线变为连续平稳的曲线，能够实现能量输出精度±1.0J，同时满足本实用新型热压电阻焊显微焊接设备对焊接能量和对能量精度的要求。 

五、下面介绍本实用新型焊头夹的内容。 

电阻焊点焊必须保证加压消压迅速灵活。当完成一次焊接后，机头的复位弹簧等结构有助于消压，使焊接行程回复原位，以便进入下一次焊接操作。要保证点焊机进行这 种往返的点焊操作加压消压迅速灵活，除了点焊机机头的结构外，对于在焊头夹上的输出电缆是否影响加压消压也至关重要。由于电阻焊显微焊接采用低电压大电流的方式，输出电缆都比较粗大，一般都在φ10mm以上，但为了便于操作，焊头夹又要求十分小巧，焊头夹前端的宽度只有约30mm左右。另外为了保证输出能量的精确，还需要在靠近二个电极的焊头夹上安装二根反馈线采集反馈信号，要在一个不大的焊头夹上安装二根粗大的输出电缆和安装二根反馈线，采用专利(ZL01114831.4)的点电焊焊头夹，不能满足对点焊加压消压迅速灵活的要求，特别是在焊接小线径工件时，往往会因电极力的不稳定而影响焊接质量，传统技术同样也没有满意的技术方案或结构。 

精确电极力加压系统只能保证在当次焊接时电极力保持恒定。在实际应用时，还要满足在连续焊接时，每一次焊接的电极力也要保持不变。这样就有必要进一步审视安装在焊头夹上的二根输出电缆，如果安装在焊头夹上的输出电缆影响电极力的加压消压，也不利于提供精确的电极力，现有技术的焊头夹对此没有进行考虑。 

焊头夹包括由二个金属夹块构成的焊头夹固定部和活动部，并通过固定部与机头滑轴连接安装在热压机头上，本实用新型把连接在滑轴上的金属夹块称之为焊头夹固定部，把可相对于焊头夹固定部作开合活动的另一个金属夹块称之为焊头夹活动部。 

本实用新型焊头夹包括焊头夹固定部、焊头夹活动部和二者之间的间隔缝及电极接口，所述的焊头夹固定部通过与机头滑轴的连接安装在机头上，所述的平行电极焊头安装在电极接口上。 

本实用新型还提出阶梯样焊头夹的结构，通过在毗邻电极接口的焊头夹活动部和焊头夹固定部的顶端分别设置有阶梯样凸起，把二根粗大的输出电缆越过滑轴两侧骑跨在焊头夹上方安装，实现点焊加压消压迅速灵活，为每一次焊接电极力都能保持不变提供了保证；另外，本实用新型还进一步把二条反馈线套在输出电缆的绝缘外套内，其引出端与输出电缆引出端连接并共用同一端头，不但在外观上减少了二根反馈线，在焊头夹上又减少了二个接线端头及接线螺丝，该结构也有助于加压消压的迅速灵活。 

以下结合附图5对本实用新型焊头夹作进一步说明。 

如图5所示，焊头夹500由二块导电性能良好的铜金属材料分别加工成焊头夹固定部501和焊头夹活动部502，在焊头夹的一角部位置处设有与机头滑轴503相连接的连接口504，焊头夹通过该连接口504紧固在机头滑轴503上；焊头夹活动部502于面向操作者的前端位置处，通过可调螺杆505和塑料活动定位梢506使焊头夹活动部502相对于焊头夹固定部501可作开合运动，平时将该活动部502与固定部501相锁紧，需要更换平行电极焊头时则通过调节可调螺杆505进行操作。 

为了便于暴露焊件和进行焊接作业，电极接口508设置在焊头夹的前侧端，传统的电极接口都设置在焊头夹前侧的中央。电极接口508由焊头夹固定部501和焊头夹活动部502共同配合实现，具体是在彼此相向安装的侧边上各设置一相向圆弧形凹口，通过两个凹口的共同配合构成一通孔，由此形成电极接口508。 

为了保证每一次焊接作业电极力都均匀一致，本实用新型的焊头夹采用阶梯样焊头夹，其结构为在毗邻电极接口508的焊头固定部501和焊头夹活动部502的顶端分别设置有阶梯样凸起部509、510，二根输出电缆511、512通过电缆端头安装在上述的阶梯样凸起部上，实现电阻焊电源与阶梯样焊头夹的电性连接，反馈线513、514一并套在输出电缆的绝缘套管内，并焊接在电缆端头上，平行电极焊头515安装在电极接口508上，这样二根输出电缆和反馈线就越过滑轴两则以骑跨方式在阶梯样焊头夹顶端安装。 

需要说明，作为相替换的技术手段，电极接口307可以是如图3所示的纵夹式设置，也可以是横夹式设置，电极接口纵夹式设置或横夹式设置均落入本实用新型权利要求提出的保护范围。 

下面分析本实用新型与专利号(ZL011148314)的点焊机焊头夹的不同结构，在进行点焊时输出电缆对电极力的影响。 

以专利(ZL011148314)的方式把输出电缆安装在焊头夹的两侧，输出电缆与焊头夹的连接分别会出现向下偏移、向上偏移或没有偏移的三种情况。由于输出电缆弯曲时肯定会有一个弹力，如果输出电缆与焊头夹的连接向下偏移，就会影响点焊的加压；而输出电缆的连接向上偏移，就会影响其消压。即使是输出电缆的安装没有偏移，由于输出电缆置于滑轴的后面，粗大的输出电缆的自重使后段电缆出现弯曲和对焊头产生牵拉，进而影响加压消压和影响电极力的精确。 

本实用新型阶梯样焊头夹是把输出电缆越过滑轴两侧在焊头夹上方安装，不但保证了输出电缆连接在焊头夹的位置是没有偏移的大致水平位置(相对于电阻焊电源的引线高度而言)，减少了电缆弯曲变形的弹力对电极力的影响，而且，滑轴为焊接作用力传导结构的主轴，输出电缆越过滑轴的两侧安装在焊头夹的上方，还可保证该段电缆与焊头夹彼此保持在同一水平走向，大大减少电缆弯曲所产生牵拉力。在进行焊接操作时，滑轴带动在水平方向的电缆与焊头夹一起做很短行程的往返运动，输出电缆对电极力的影响只剩下电缆的自重，电缆的自重和焊头夹的自重一样，都可以被机头的复位弹簧所克服，因而对电极力产生的影响很小。 

需要指出的是，图中的阶梯样焊头夹只是实施输出电缆越过滑轴两侧骑跨在焊头夹上方安装的结构之一。具电缆接口的阶梯凸起部既可以与焊头夹块为不分离的同一块金 属整体加工而成，阶梯凸起部也可以与焊头夹夹块为二块分离的金属块，另外加工二个小金属块衬垫在电缆端头的下方，再以紧固螺丝把输出电缆连接在焊头夹的前上方，这些结构属于阶梯样焊头夹的等同结构，属于把输出电缆越过滑轴两侧骑跨在焊头夹上方安装的等同结构。 

下面再结合图6对并排设置的二个焊头夹进行说明。 

二个焊头夹500A、500B为并排设置的焊头夹，二个电极接口503A、503B也并排设置，由于二个方形连接孔509A、509B的四周都设置有可调的锁紧镙丝，这样只要把所述的二根滑轴的连接端做成与方形连接孔509A、509B相适配方形端头，即可通过调节4个可调锁紧螺丝，实现对二个焊头夹在左右方向上的位移可调和松紧可调，或在前后方向的位移可调和松紧可调。 

综上所述，本实用新型的一体化自动显微焊接设备，由同一自动点焊动力装置提供动力，传动两个机头进行同步点焊，其结构可靠，控制精密，具有较强的实用效果。 

Claims (11)

1.一种一体化自动显微焊接设备，其特征在于，其包括：组装成一体的二个点焊机机头、并排设置的二个焊头夹、二个点焊电源以及自动点焊动力装置； 

所述组装成一体的二个点焊机机头分别与所述的自动点焊动力装置连接，以便受该自动点焊动力装置驱动； 

所述二个焊头夹分别与所述的二个点焊机机头连接，所述的二个焊头夹分别用于安装平行电极焊头； 

所述二个焊头夹通过电缆分别与所述的二个点焊电源电性连接。 

2.根据权利要求1所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的焊头夹设置有与点焊机机头提供的滑轴以孔轴安装的连接孔，所述连接孔上配置有用于调节连接松紧程度和调节并排设置的焊头夹之间的间隙宽度的可调螺杆。 

3.根据权利要求2所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于， 

所述焊头夹包括焊头夹活动部和焊头夹固定部，所述的焊头夹活动部和焊头夹固定部之间设置有电极接口，在毗邻所述电极接口的焊头夹固定部和活动部的顶端分别设置有阶梯样凸起部，所述点焊电源的输出电缆安装在所述的阶梯样凸起部上，平行电极焊头安装在所述的电极接口上。 

4.根据权利要求3所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于， 

所述的电极接口设置在焊头夹活动部和焊头夹固定部的前侧端。 

5.根据权利要求1所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的点焊电源为逆变式次级整流滤波输出电源，所述的逆变式次级整流滤波输出电源的输出端安装有滤波电感，用于使次级电流输出的瞬间响应曲线由脉动曲线变为连续平稳的曲线。 

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的点焊机机头包括机头框架和安装在机头框架上的焊接作用力传导装置、精确电极力预设定装置和焊接力掣断装置； 

所述焊接作用力传导装置将焊接动力通过其力矩传导，把焊接力转化为电极力传导至焊头夹； 

所述精确电极力预设定装置提供可进行预设定量化电极力的设置，在其检测到电极力达到预设定的量值时，驱动点焊电源提供焊接电流； 

所述的焊接力掣断装置在电极力达到预设定的量值时，阻断焊接力的力矩传导。 

7.根据权利要求6所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于， 

所述的焊接作用力传导装置包括焊接力传导结构、电极力传导结构和焊接力缓冲结构； 

所述焊接力传导结构将焊接动力传导给所述电极力传导结构；所述的焊接力传导结构在焊接力导向轴的导引下通过焊接力传导体进行力矩传递； 

所述电极力传导结构将其受力作为电极力传导给电极；所述的电极力传导结构在电极力导向轴的导引下通过焊头夹进行力矩传递； 

所述焊接力缓冲结构用于为所述焊接力的传递过程提供缓冲作用；所述的焊接力缓冲结构包括至少一个作用于焊接力传导结构和电极力传导结构之间的压缩弹簧。 

8.根据权利要求7所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的精确电极力预设定装置包括电极力预设定结构和电极力电路； 

所述的电极力预设定结构采用追随结构或压力传感器结构，用于设置量化的电极力； 

所述的电极力电路与相应的电阻焊电源电性连接以便电极力电路控制焊接电流的通断。 

9.根据权利要求8所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的焊接力掣断装置包括电磁铁结构和电磁铁电路； 

所述的电磁铁结构包括电磁铁和吸附铁块；所述的电磁铁和吸附铁块分别安装在热压机头的固定构件和活动构件上；所述活动构件上设有使所述活动构件得以复位的复位元件； 

所述的电磁铁电路分别与所述的电磁铁和电极力电路电性连接。 

10.根据权利要求7所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

所述的机头框架为塑料机头框架。 

11.根据权利要求10所述的一体化自动显微焊接设备，其特征在于： 

安装在塑料机头框架的电极力导向轴与焊头夹之间的连接为金属与金属的直接连接。