WO2012089163A1 - 电阻焊平行电极焊头 - Google Patents

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Description

电阻焊平行电极焊头 技术领域
本发明属于电阻焊显微焊接领域，更具体地说，本发明涉及一种用于电阻焊显微焊接和脱漆焊的长使用寿命的电阻焊平行电极焊头。
背景技术
在电阻焊领域，进行点焊工作的两个电极一般彼此独立、不连接成一体。如果两个电极置于焊件的上下两侧，则将其称为上下电极。如果两个电极置于焊件的同侧，则将其称为平行电极。如果两个平行电极固连成一体，本发明将其称为电阻焊平行电极焊头。需要予以指出的是：如无特别说明，本说明书中的“电阻焊平行电极焊头”均指的是由两个平行电极固连成一体的焊头。
迄今为止，现有技术已揭示了多种具有不同结构的电阻焊平行电极焊头，例如：1) 焊头尖端不接触、不连体的普通电阻焊平行电极焊头；2)预应力电极焊头(专利号ZL 93245377.5)；3) 点电焊焊头(专利号ZL 01114808.X)；以及4) 连体电极的电阻焊焊头(专利号ZL 200510121259.2)。但是，上述现有技术的电阻焊平行电极焊头都存在使用寿命短这一缺陷，无法满足电阻焊显微焊接和脱漆焊的实际需求。
有鉴于此，确有必要提供一种使用寿命长的电阻焊平行电极焊头。
 技术问题
本申请的申请人经过长期反复试验和综合分析得知，现有技术的电阻焊平行电极焊头寿命短是由以下原因造成的：
首先，现有技术的电阻焊平行电极焊头都只有一个可以进行焊接工作的焊头尖端，另一端是不能进行焊接工作的焊头顶端；
其次，在电阻焊平行电极焊头进行焊接工作时，一般每焊接几百个焊点就需要对焊头尖端进行研磨清洁，每次研磨清洁必定使焊头尖端的高度缩短，因此影响电阻焊平行电极焊头的使用寿命。
具体来说，预应力电极焊头和点电焊焊头都是把两个平行电极的焊头尖端做成紧密接触，而其余部分用绝缘粘胶固连成一体的焊头，具有上述两种结构的焊头可称之为尖端单接触面的电阻焊平行电极焊头。尖端单接触面的电阻焊平行电极焊头，两个电极的尖端是以一定的夹角弯曲形成焊头尖端的紧密接触，其紧密接触的焊头尖端有一定值的接触电阻。例如，一种常用的尖端单接触面电阻焊平行电极焊头的两个电极尖端的接触电阻在常温下为8mΩ，在输出电流约150A时，对Ф0.08mm线径的漆包线有不错的焊接效果。焊接原理是：焊头尖端先产生电火花除去绝缘漆，然后进行焊接。由于紧密接触的焊头尖端除了金属的预应力外，没有其它外加的作用力，当持续工作，焊头尖端不断产生电火花，高温引起的金属热疲劳必然导致接触电阻改变，此时就需要对焊头尖端进行研磨清洁。但尖端单接触面的电阻焊平行电极焊头以夹角形成尖端接触的高度很小，在高倍显微镜下观察，接触的高度大约只有0.20mm，因此要对焊头尖端进行研磨清洁返新的余量很少，电阻焊平行电极焊头的使用寿命不长。
连体电极的电阻焊焊头可称之为尖端连体的电阻焊平行电极焊头，尖端连体的电阻焊平行电极焊头是把两个平行电极的焊头尖端做成连体，其余部分用绝缘材料填充并固连为一体。连体电极的结构需要连体部分必定为两个电极的最细小处，即连体部分的电阻值最大，如此，当大电流通过两个电极时，才能在连体部分产生高温，烫除绝缘漆后进一步完成对漆包线的焊接。例如，一种常用的连体焊头对Ф0.08mm线径的漆包线进行焊接，连体部分常温下的导电电阻为4 mΩ，在输出电流约为400A时，有不错的焊接效果。与尖端单接触面焊头对比，尖端连体焊头的尖端的电阻值稳定，因而焊接的质量也比较稳定可靠，寿命也较长。但是，尖端连体的电阻焊平行电极焊头其尖端连体部分十分细小，当尖端连体焊头连续工作，细小的连体部分不断受高温和大电流冲击，不可避免加速连体部分的金属氧化和金属变性，此时也必需对焊头尖端进行研磨清洁返新。由于尖端连体电阻焊平行电极焊头的两个电极尖端的金属是没有间断的，因此连体部分的导电性能相当好，要在尖端部分产生高温，必需把连体部分加工得很细很薄。为了检测尖端连体部不同体积对电流的需求，专门进行了这样的实验：即采用同样的钨金属材料，把连体部分同样加工为长0.8mm宽0.15mm，在同样焊接φ0.08mm的漆包线时，检测连体部的不同高度对电流的需求量发现：当连体部的高度为0.30mm，约需要400A的电流；当连体部的高度为0.40mm，约需要600A的电流；当连体部的高度为0.50mm，约需要1200A的电流。由此可见，如果把连体部的高度增加，需要的电流量大大增加。由于输出能量与电流是平方关系，增加连体部的高度导致输出能量的大幅增加，对于以显微焊接为要求的焊机或焊件不堪承担。换言之，尖端连体的电阻焊平行电极焊头要对焊头尖端进行研磨清洁和返新的余量也不多。
结合上面的分析，本发明的目的在于：为电阻焊显微焊接和脱漆焊提供一种使用寿命长的电阻焊平行电极焊头。
 技术解决方案
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电阻焊平行电极焊头，其包括均具有电极主体的两个平行电极和将所述两个电极主体通过绝缘方式互相固定的绝缘隔离层，其特征在于：所述每个电极主体的相对两端分别设有上电极尖端和下电极尖端，所述两个上电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的上焊头尖端，所述两个下电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的下焊头尖端，所述上焊头尖端可对待焊接件进行焊接，所述下焊头尖端也可对待焊接件进行焊接。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述两个平行电极彼此分离、独立设置，两个上电极尖端紧密接触，两个下电极尖端紧密接触。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述两个上电极尖端和/或两个下电极尖端之间设有小金属片。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片与其两侧的两个上电极尖端和/或两个下电极尖端导电良好。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述上电极尖端和/或下电极尖端与所述小金属片常温下的接触电阻约为10mΩ。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片的厚度约为0.03-0.10 mm。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片置于所述上电极尖端和/或下电极尖端的高度约为3-5mm。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片远离上电极尖端和/或下电极尖端的一侧固接于绝缘隔离层上。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片是由具有高导电率、足够耐高温和足够硬度的材料制成。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述小金属片是由钨、钼、钨合金或钼合金制成。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述两个平行电极中的一个平行电极的中央位置处断开并填充有绝缘物。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述两个平行电极的两个上电极尖端和两个下电极尖端均为一体设置，且其中一个平行电极的中央位置处断开并互相绝缘。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述两个平行电极的两个上电极尖端彼此分离，两个下电极尖端也彼此分离，两个上电极尖端和两个下电极尖端均通过绝缘隔离层隔离。
作为本发明电阻焊平行电极焊头的一种改进，所述绝缘隔离层为绝缘粘胶层。
 有益效果
相对于现有技术，本发明电阻焊平行电极焊头至少具有以下优点：
首先，电阻焊平行电极焊头主要应用于约Ф0.10mm或以下的漆包线的焊接上，在生产加工各种结构的电阻焊平行电极焊头时，对加工精度的要求极高，制备电阻焊平行电极焊头的设备昂贵且制备过程中涉及数十项精密的工序，因此电阻焊平行电极焊头的加工成本很高。本发明电阻焊平行电极焊头通过将现有技术中仅具有一个焊头尖端的电阻焊平行电极焊头加工成具有两个焊头尖端的电阻焊平行电极焊头，采用的工艺和设备基本相同。虽然材料成本上略有增加，但是却可以成倍地延长电阻焊平行电极焊头的使用寿命。
其次，现有尖端单接触面的电阻焊平行电极焊头的尖端高度只有0.20mm左右，焊头尖端研磨清洁返新的余量很小。而在本发明的电阻焊平行电极焊头中，焊头尖端置有一金属片，以形成尖端双接触面。小金属片置于焊头尖端的高度约为3-5mm，因此电阻焊平行电极焊头的尖端研磨清洁返新的余量很多，可有效延长电阻焊平行电极焊头的使用寿命。
 附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明电阻焊平行电极焊头及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明电阻焊平行电极焊头第一实施方式的结构示意图。
图2为本发明电阻焊平行电极焊头第二实施方式的结构示意图。
图3为图2所示电阻焊平行电极焊头的局部放大图。
图4为本发明电阻焊平行电极焊头第三实施方式的结构示意图。
图5为本发明电阻焊平行电极焊头第四实施方式的结构示意图。
 本发明的最佳实施方式
本发明的实施方式
请参阅图1所示，本发明电阻焊平行电极焊头10的第一实施方式包括两个平行电极和位于两个平行电极之间的绝缘隔离层100。两个平行电极彼此分离、独立设置，每个平行电极均设有主体部102a、位于主体部102a上端的上电极尖端102b，以及位于主体部102a下端的下电极尖端102c。两个平行电极通过绝缘隔离层100绝缘固定，两个平行电极的两个上电极尖端102b紧密接触以对待焊接件进行焊接，两个下电极尖端102c紧密接触以对待焊接件进行焊接。
请继续参阅图1所示，在图示实施方式中，电阻焊平行电极焊头10的一个平行电极(图1中位于右侧的平行电极)的主体部102a的中央处断开，并通过填充绝缘物108绝缘。
两个平行电极绝缘固定的具体方式没有特别限定，只要能将两个平行电极稳定地绝缘固定并保证两个上电极尖端102a和两个下电极尖端102b分别对应紧密接触，以分别对待焊接件进行显微焊接即可。例如，根据本发明的一个优选实施方式，两个平行电极通过绝缘粘胶层(如Loctite chipbondec，乐泰拍热固化粘胶层)绝缘固定。
请参阅图2和图3所示，本发明电阻焊平行电极焊头20的第二实施方式包括两个平行电极和位于两个平行电极之间的绝缘隔离层200。两个平行电极彼此分离、独立设置，每个平行电极均设有主体部202a、位于主体部202a上端的上电极尖端202b，以及位于主体部202a下端的下电极尖端202c。两个平行电极通过绝缘隔离层200绝缘固定，两个平行电极的两个上电极尖端202b对应紧密接触，两个下电极尖端202c对应紧密接触。电阻焊平行电极焊头20的一个平行电极(图2中位于右侧的平行电极)的主体部202a的中央处断开，并通过填充绝缘物208绝缘。
与第一实施方式不同，在图2和图3所示的本发明电阻焊平行电极焊头20的第二实施方式中，两个平行电极的两个上电极尖端202b的结合面、两个下电极尖端202c的结合面上分别设有一个小金属片210，小金属片210的设置使得上电极尖端202b和下电极尖端202c处分别形成双接触面，以分别对待焊接件进行焊接。
小金属片210的一端置于两个平行电极的两个上电极尖端202b或两个下电极尖端202c之间并与两个平行电极紧密接触、良好导电，小金属片210的另一端通过耐高温的绝缘粘胶(如乐泰牌热固化粘胶，Loctite chipbondec)与两个平行电极固定连接在一起。根据本发明的一个优选实施方式，上电极尖端202b、下电极尖端202c与小金属片210常温下的接触电阻约为10mΩ。
小金属片210的厚度与两个平行电极间的间隔宽度相当，以保证与两个平行电极紧密接触。根据本发明电阻焊平行电极焊头20的一个优选实施方式，小金属片210的厚度约为0.03-0.10mm。小金属片210置于上电极尖端202b、下电极尖端202c的高度约为3-5mm。
小金属片210是由具有高导电率、足够耐高温和足够硬度的材料制成。例如，根据本发明的一个优选实施方式，小金属片210是由钨、钼、钨合金或钼合金制成。
小金属片210的设置使得上电极尖端202b, 下电极尖端202c处分别形成双接触面，以分别对待焊接件进行焊接。在电阻焊平行电极焊头20的工作过程中，当大电流通过具有双接触面的上电极尖端202b, 下电极尖端202c时，小金属片210与两个平行电极接触的两个面均会产生电火花，可以去除漆包线上的绝缘漆。在焊接力的作用下，大电流转而流入焊件并实现电阻焊焊接。
一方面，因为两个平行电极的上电极尖端202b, 下电极尖端202c处设置了小金属片210，两个平行电极的上电极尖端202b、下电极尖端202c的接触无需作预应力加工，所以金属热疲劳对电阻焊平行电极焊头20使用寿命的影响不大。高温和大电流既可以除去小金属片210两个表面上的部分绝缘粘胶，又可以保证焊头在靠近上电极尖端202b, 下电极尖端202c处的接触电阻最小。因此，金属氧化或金属变性对电阻焊平行电极焊头20寿命造成的影响可通过研磨上电极尖端202b、下电极尖端202c来解决：去掉金属氧化层或金属变性层，电阻焊平行电极焊头20又可正常使用。加置的小金属片210有一定的长度，可以反复对电阻焊平行电极焊头20进行研磨清洁和返新，大大延长了电阻焊平行电极焊头20的使用寿命。
另一方面，由于具有双接触面的电阻焊平行电极焊头20的金属面是接触型的，因此无需太大的电流即可产生电火花，以去除漆包线上的绝缘漆。
结合上面的描述可以看出，现有尖端单接触面的电阻焊平行电极焊头的尖端高度只有0.20mm左右，电极尖端研磨清洁返新的余量很小。而在本发明电阻焊平行电极焊头20的第二实施方式中，尖端双接触面的电阻焊平行电极焊头20在电极尖端202b, 202c预置了一金属片210，小金属片210置于电极尖端202b, 202c的高度约为3-5mm，因此电阻焊平行电极焊头20的尖端研磨清洁返新的余量很多，可有效延长电阻焊平行电极焊头20的使用寿命。
请参阅图4所示，本发明电阻焊平行电极焊头30的第三实施方式包括两个平行电极和位于两个平行电极之间的绝缘隔离层300。两个平行电极均设有主体部302a、位于主体部302a上端的上电极尖端302b，以及位于主体部302a下端的下电极尖端302c，两个主体部302a通过填充绝缘隔离层300绝缘固定。
与第一实施方式不同，在本发明电阻焊平行电极焊头30的第三实施方式中，两个平行电极的上电极尖端302b、两个下电极尖端302c并非独立设置而是连接成一体，以分别对待焊接件进行焊接，整个电阻焊平行电极焊头30呈一体设置。
请继续参阅图4所示，在图示实施方式中，平行电阻焊头30的一个平行电极(图4中位于右侧的平行电极)的主体部302a的中央处断开，并通过填充绝缘物308绝缘。
请参阅图5所示，本发明电阻焊平行电极焊头40的第四实施方式包括两个平行电极和位于两个平行电极之间的绝缘隔离层400。两个平行电极彼此分离、独立设置，每个平行电极均设有主体部402a、位于主体部402a上端的上电极尖端402b，以及位于主体部402a下端的下电极尖端402c，两个主体部402a通过绝缘隔离层400绝缘固定。
与第一实施方式不同，在本发明电阻焊平行电极焊头40的第四实施方式中，两个平行电极的两个上电极尖端402b、两个下电极尖端402c虽然也可以分别对待焊接件进行焊接，但是，两个上电极尖端402b不互相接触，两个下电极尖端402c也不互相接触，两个上电极尖端402b和两个下电极尖端402c均是通过绝缘隔离层400彼此隔离。此时，两个平行电极的主体部402a的中央处都无需断开并通过填充绝缘物绝缘。
纵观上述四个实施例，可以看出：每个实施例中的每个平行电极实际上具有这样的构造：电极主体（即说明书中描述的主体部）及从所述电极主体的相对两端分别形成的上电极尖端和下电极尖端。所述两个上电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的上焊头尖端，所述两个下电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的下焊头尖端
下面结合附图详细说明本发明电阻焊平行电极焊头的制备过程。需要说明的是：因为本发明电阻焊平行电极焊头的各个实施方式的制备过程基本相同，所以在本说明书中仅以第二实施方式的电阻焊平行电极焊头20为例对本发明电阻焊平行电极焊头的制备过程进行详细说明，其他实施方式的电阻焊平行电极焊头的制备过程不再赘述。
请结合图2和图3所示，首先，具有良好电导率、足够耐高温强度和足够硬度的电极材料加工成圆柱体；其次，将圆柱体加工成两个对称的半圆柱体平行电极，将各个半圆柱体平行电极的上端加工成上电极尖端202b，下端加工成下电极尖端202c；然后，将两个半圆柱体平行电极对合，并将两个小金属片210分别置于两个上电极尖端202b和两个下电极尖端202c之间；再次，在两个平行电极中间加入绝缘粘胶，将两个平行电极、小金属片210通过绝缘隔离层200绝缘隔离固接在一起；最后，对电阻焊平行电极焊头20进行加工，同时把小金属片210的外形加工成与上电极尖端202b, 下电极尖端202c相适配的形状。此时，两个平行电极的两个上电极尖端202b分别和小金属片210紧密接触，两个平行电极的两个下电极尖端202c分别和小金属片210紧密接触。
结合上面对本发明电阻焊平行电极焊头的各个具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明电阻焊平行电极焊头至少具有以下优点：
电阻焊平行电极焊头主要应用于约Ф0.10mm或以下的漆包线的焊接上，在生产加工各种结构的电阻焊平行电极焊头时，对加工精度的要求极高，制备电阻焊平行电极焊头的设备昂贵且制备过程中涉及数十项精密的工序，因此电阻焊平行电极焊头的加工成本很高。本发明电阻焊平行电极焊头通过将现有技术中仅具有一个焊头尖端的电阻焊平行电极焊头加工成具有两个焊头尖端的电阻焊平行电极焊头，所采用的工艺和设备基本相同，虽然材料成本上略有增加，但是却可以成倍地延长电阻焊平行电极焊头的使用寿命。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
 工业实用性
序列表自由内容

Claims (14)

  1. 一种电阻焊平行电极焊头，其包括均具有电极主体的两个平行电极和将所述两个电极主体通过绝缘方式互相固定的绝缘隔离层，其特征在于：所述每个电极主体的相对两端分别设有上电极尖端和下电极尖端，所述两个上电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的上焊头尖端，所述两个下电极尖端构成了电阻焊平行电极焊头的下焊头尖端，所述上焊头尖端可对待焊接件进行焊接，所述下焊头尖端也可对待焊接件进行焊接。
  2. 根据权利要求1所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述两个平行电极的两个上电极尖端互相紧密接触，并且所述两个下电极尖端也互相紧密接触。
  3. 根据权利要求2所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述两个上电极尖端和/或两个下电极尖端之间设有小金属片。
  4. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片与其两侧的两个上电极尖端和/或两个下电极尖端电性接触。
  5. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述上电极尖端和/或下电极尖端与所述小金属片之间的接触电阻在常温下为10mΩ。
  6. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片的厚度为0.03-0.10mm。
  7. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片置于所述两个上电极尖端之间和/或所述两个下电极尖端之间的高度为3-5mm。
  8. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片远离上电极尖端和/或下电极尖端的一侧固接于所述绝缘隔离层上。
  9. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片是由具有高导电率、足够耐高温和足够硬度的材料制成。
  10. 根据权利要求3所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述小金属片是由钨、钼、钨合金或钼合金制成。
  11. 根据权利要求1至10中任一项所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述两个平行电极中的一个平行电极的中央位置处断开并且互相绝缘。
  12. 根据权利要求1所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述两个平行电极的两个上电极尖端一体成型，并且所述两个下电极尖端也一体成型，且其中一个平行电极的中央位置处断开并在所述断开处填充有绝缘物。
  13. 根据权利要求1所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述两个平行电极的两个上电极尖端彼此分离并且通过所述绝缘隔离层隔离，两个下电极尖端也彼此分离并且也通过所述绝缘隔离层隔离。
  14. 根据权利要求1所述的电阻焊平行电极焊头，其特征在于：所述绝缘隔离层为绝缘粘胶层。
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