CN113146011A - 一种高频电磁感应聚焦焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高频电磁感应聚焦焊接装置，包括焊接平台、设于焊接平台上端的高频聚焦感应加热头及设于焊接平台下端且与高频聚焦感应加热头连接的高频电磁发生器，焊接平台上方设有用于带动高频电磁发生器进行三维运动的三维运动机构，高频聚焦电磁感应加热头包括若干个锥形铁氧体及绕于若干个锥形铁氧体***的空心感应线圈，空心感应线圈内部充满能够循环流动的冷却液。本发明结构简单，其锥形铁氧体为实心锥形铁氧体，可以将空心感应线圈产生的磁场有效的聚焦于锥形铁氧体的圆锥尖端，从而使锥形铁氧体的圆锥近端位置的磁通密度大大增强，即使是微纳尺度也可以被很好的感应加热，从而达到微纳尺度焊接的目的，并且还能够减少基板翘曲现象。
Description
技术领域
本发明涉及焊接装置领域，尤其涉及一种高频电磁感应聚焦焊接装置。
背景技术
电磁感应设备是通过对线圈施加交变电流，激发交变磁场，使被加热物体产生涡流达到加热目的。但目前被加热物体的尺寸普遍偏大（均大于1mm），对于尺寸小于1mm的样品尤其是微纳尺度的样品的有效加热问题，却没有相应的电磁感应设备。另外，激光焊接设备和回流炉虽然也可以进行微米尺度样品的加热与焊接，但激光只能单次单点焊接且回流焊热应力过大易导致基板翘曲严重。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种高频电磁感应聚焦焊接装置。
本发明提供了一种高频电磁感应聚焦焊接装置，包括焊接平台、设于所述焊接平台上端的高频聚焦感应加热头及设于所述焊接平台下端且与所述高频聚焦感应加热头连接的高频电磁发生器，所述焊接平台上方设有用于带动所述高频电磁发生器进行三维运动的三维运动机构，所述高频聚焦电磁感应加热头包括若干个锥形铁氧体及绕于所述若干个锥形铁氧体***的空心感应线圈，所述空心感应线圈内部充满能够循环流动的冷却液。
作为本发明的进一步改进，所述三维运动机构包括X轴伺服电机平移机构、Y轴伺服电机平移机构及Z轴伺服电机平移机构，所述Z轴伺服电机平移机构设有能够沿Z轴移动的夹持机构，所述若干个锥形铁氧体上端通过连接杆与所述夹持机构连接。
作为本发明的进一步改进，所述三维运动机构上还设有与所述高频聚焦感应加热头同步移动的CCD定位机构。
作为本发明的进一步改进，所述焊接平台上端还设有用于监测所述高频聚焦感应加热头的加热温度的红外测温仪。
作为本发明的进一步改进，所述焊接平台下端还设有冷却液循环泵，所述冷却液循环泵通过冷却液循环管与所述空心感应线圈的两端连通。
作为本发明的进一步改进，所述高频电磁发生器包括用于产生高频电流的主机及与所述主机连接且用于控制高频聚焦感应加热头的加热参数的电控箱。
作为本发明的进一步改进，所述焊接平台上端设有用于固定待焊接物料的物料固定机构。
作为本发明的进一步改进，所述焊接平台一侧还设有参数显示屏。
作为本发明的进一步改进，所述焊接平台下端设有支架，所述支架下端设有重力支撑脚。
作为本发明的进一步改进，所述物料固定机构包括固定板，所述固定板设有固定槽，所述固定槽周围设有多个固定压块。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，其锥形铁氧体为实心锥形铁氧体，可以将空心感应线圈产生的磁场有效的聚焦，聚焦于锥形铁氧体的圆锥尖端，从而使锥形铁氧体的圆锥近端位置的磁通密度大大增强，处于锥形铁氧体尖端位置的待焊接产品尺寸即使是微纳尺度也可以被很好的感应加热，从而达到微纳尺度焊接的目的，并且还能够减少热应力过大造成的基板翘曲现象。
附图说明
图1是本发明一种高频电磁感应聚焦焊接装置的结构示意图；
图2是本发明一种高频电磁感应聚焦焊接装置的单个锥形铁氧体的高频聚焦感应加热头的结构示意图；
图3是本发明一种高频电磁感应聚焦焊接装置的多个锥形铁氧体的高频聚焦感应加热头的结构示意图。
附图标记：1-焊接平台；21-锥形铁氧体；22-空心感应线圈；23-连接杆；3-夹持机构；4-主机；5-电控箱；6-CCD定位机构；7-红外测温仪；8-三维运动机构；9-冷却液循环泵；10-冷却液循环管；11-固定板；12-参数显示屏；13-支架；14-重力支撑脚。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明公开了一种高频电磁感应聚焦焊接装置，包括焊接平台1、设于所述焊接平台1上端的高频聚焦感应加热头及设于所述焊接平台1下端且与所述高频聚焦感应加热头连接的高频电磁发生器，所述焊接平台1上方设有用于带动所述高频电磁发生器进行三维运动的三维运动机构8，所述高频聚焦电磁感应加热头包括若干个锥形铁氧体21及绕于所述若干个锥形铁氧体21***的空心感应线圈22，当锥形铁氧体21为多个时，可以同时进行批量焊接，焊接效果更高，所述空心感应线圈22内部充满能够循环流动的冷却液。所述锥形铁氧体21为实心锥形铁氧体21，其可以将所述空心感应线圈22产生的磁场有效的聚焦，聚焦于锥形铁氧体21的圆锥尖端，从而使锥形铁氧体21的圆锥近端位置的磁通密度大大增强，处于锥形铁氧体21尖端位置的待焊接产品尺寸即使是微纳尺度也可以被很好的感应加热，从而达到微纳尺度焊接的目的，并且还能够减少热应力过大造成的基板翘曲现象。
通过设置空心感应线圈22并在内部充满能够循环流动的冷却液，能够更好的对其进行散热，且不占用空间。
所述锥形铁氧体21可以为空心铁氧体和实心铁氧体。铁氧体材料由铁的氧化物和一种或几种其它金属氧化物组成的复合氧化物（如BaO•6Fe2O3、MnO•Fe2O3•ZnO•Fe2O3等）等加工制成。所述锥形铁氧体21上表面外直径主要在0.5mm-50 mm范围内，其高度根据实际工艺需求主要在2mm-50mm范围内。
所述空心感应线圈22涉及的加载电流范围是10 A~300 A，所设计的频率范围为50K Hz~2000K Hz，可根据不同的被焊接样品和工艺选定。所述空心感应线圈22，线圈材料包括铜、金等导电材料，其形状包括圆环、三角环、椭圆环等各种形状的环形几何形状，以圆环截面形状为例，截面圆环的内外直径均在5 mm以内。如图2中所示，空心线圈环绕在圆锥形铁氧体21的外部位置。所述的电磁感应线圈匝数为1-1000。对于直径较大的线圈，匝数在5匝以内，对于直径较小的线圈，匝数在5匝以上。
本技术方案中，所述三维运动机构8包括X轴伺服电机平移机构、Y轴伺服电机平移机构及Z轴伺服电机平移机构，所述Z轴伺服电机平移机构设有能够沿Z轴移动的夹持机构3，所述若干个锥形铁氧体21上端通过连接杆23与所述夹持机构3连接，所述空心感应线圈22也固定在夹持机构3上，从而实现与锥形铁氧体21的同步运动。通过伺服电机控制三维运动，其精度更高，控制也更简单，方便。
本技术方案中，所述三维运动机构8上还设有与所述高频聚焦感应加热头同步移动的CCD定位机构6，利用CCD成像定位***定位，通过伺服电机控制三维运动机构8移动，使高频聚焦感应加热头下降，精确调整到工艺需要的焊接位置。
本技术方案中，所述焊接平台1上端还设有用于监测所述高频聚焦感应加热头的加热温度的红外测温仪7，实时对焊接温度进行检测，一旦检测到温度异常即刻停机。
本技术方案中，所述焊接平台1下端还设有冷却液循环泵9，所述冷却液循环泵9通过冷却液循环管10与所述空心感应线圈22的两端连通。
本技术方案中，所述高频电磁发生器包括用于产生高频电流的主机4及与所述主机4连接且用于控制高频聚焦感应加热头的加热参数的电控箱5，所述高频电磁发生器包括高频调节装置和感应传递装置。
本技术方案中，所述焊接平台1上端设有用于固定待焊接物料的物料固定机构，所述物料固定机构包括固定板11，所述固定板11设有固定槽，所述固定槽周围设有多个固定压块，可以对待焊接产品继续Z轴定位，定位结构简单可靠，成本低。
本技术方案中，所述焊接平台1一侧还设有参数显示屏12，用于设置和观察参数值，其参数内容包括但不限于工作时的电流、电压、频率、温度、加载时间、位置、视觉等信息。
本技术方案中，所述焊接平台1下端设有支架13，所述支架13下端设有重力支撑脚14，所述高频电磁发生器、冷却液循环泵9均设于所述支架13内，起到支撑作用，所述重力支撑脚14用于对支架13继续支撑并能够调整高度。
本发明结构简单，其锥形铁氧体21为实心锥形铁氧体21，可以将空心感应线圈22产生的磁场有效的聚焦，聚焦于锥形铁氧体21的圆锥尖端，从而使锥形铁氧体21的圆锥近端位置的磁通密度大大增强，处于锥形铁氧体21尖端位置的待焊接产品尺寸即使是微纳尺度也可以被很好的感应加热，从而达到微纳尺度焊接的目的，并且还能够减少热应力过大造成的基板翘曲现象。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：包括焊接平台、设于所述焊接平台上端的高频聚焦感应加热头及设于所述焊接平台下端且与所述高频聚焦感应加热头连接的高频电磁发生器，所述焊接平台上方设有用于带动所述高频电磁发生器进行三维运动的三维运动机构，所述高频聚焦电磁感应加热头包括若干个锥形铁氧体及绕于所述若干个锥形铁氧体***的空心感应线圈，所述空心感应线圈内部充满能够循环流动的冷却液。
2.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述三维运动机构包括X轴伺服电机平移机构、Y轴伺服电机平移机构及Z轴伺服电机平移机构，所述Z轴伺服电机平移机构设有能够沿Z轴移动的夹持机构，所述若干个锥形铁氧体上端通过连接杆与所述夹持机构连接。
3.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述三维运动机构上还设有与所述高频聚焦感应加热头同步移动的CCD定位机构。
4.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述焊接平台上端还设有用于监测所述高频聚焦感应加热头的加热温度的红外测温仪。
5.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述焊接平台下端还设有冷却液循环泵，所述冷却液循环泵通过冷却液循环管与所述空心感应线圈的两端连通。
6.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述高频电磁发生器包括用于产生高频电流的主机及与所述主机连接且用于控制高频聚焦感应加热头的加热参数的电控箱。
7.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述焊接平台上端设有用于固定待焊接物料的物料固定机构。
8.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述焊接平台一侧还设有参数显示屏。
9.根据权利要求1所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述焊接平台下端设有支架，所述支架下端设有重力支撑脚。
10.根据权利要求7所述的高频电磁感应聚焦焊接装置，其特征在于：所述物料固定机构包括固定板，所述固定板设有固定槽，所述固定槽周围设有多个固定压块。
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