CN201755719U - 智能电子点焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能电子点焊机，包括设有单片机和焊接数据库的主机及机头，机头包括驱动装置、前轴和焊头，检测装置和制动装置分别与前轴连接。检测装置将所得数据传输至单片机，通过主机使焊头自动执行焊接动作。本实用新型具有实时检测和补焊功能，即焊接和检查焊点质量同步进行，焊好一个焊点即检查，形成闭环自动检查***，解决了传统点焊机只焊接不检测焊点质量以及点焊过程中的虚焊和断线问题，提高了通讯、航空航天以及高级医疗设备行业加工电子元器件的可靠性。

Description

智能电子点焊机

技术领域

本实用新型涉及电子点焊机，尤其是一种专门用于电子工业、精密仪器和微电子工业的智能电子点焊机。

背景技术

目前，随着通信行业、航空航天工业以及高级医疗设备行业电子元器件的迅速发展，人们对电子元器件行业的生产和制作，特别是对电子元器件的显微点熔焊提出了更高的技术要求。以往的电子点焊机，虽然也是显微点熔焊，也有主机、板架和压力装置，但是都属于脚踏的手动点焊设备，这种设备在电子元器件的焊接过程中存在严重的缺陷，即只焊接而不检测焊点焊接质量。该操作方式在焊接参数一定的情况下，焊点的质量主要取决于焊点的厚度，如果脚踏的焊接压力过小，会造成焊点厚度偏大，焊点接触面没有形成合金面，从而造成了焊点的虚焊现象，致使焊点耐高温和耐低温性能降低，导致电子元器件的不可靠。如果脚踏的焊接压力过大，会造成焊点厚度偏小，从而造成焊点的漆包线断线现象，这在航空航天行业以及高级医疗设备行业的电子元器件制作中是日益严重的问题。可见，相关行业的快速发展对电子元器件的显微焊接技术提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有点焊机的上述缺陷，提供一种具有实时检测和补焊功能的智能电子点焊机。

本实用新型的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

智能电子点焊机，包括主机、机头和控制装置，主机设有电源调控装置并通过连接线与机头电路连接，控制装置可以控制机头运动并执行焊接动作，所述控制装置包括数据处理和存储单元，该单元与主机的电源调控装置电路连接；

所述机头包括执行机构、检测装置和制动装置，执行机构包括驱动装置、前轴和设在前轴下端的焊头夹，焊头夹的前端紧固连接点焊头，检测装置和制动装置分别与前轴连接；

所述驱动装置、检测装置和制动装置与控制装置电路连接；

所述检测装置与数据处理和存储单元电路连接；

所述控制装置通过驱动装置可以使点焊头自由上下运动，检测装置将所得数据实时传输至数据处理和存储单元，并通过主机使点焊头自动执行焊接动作。

作为本实用新型的优选技术方案，所述检测装置包括压力传感器和位移传感器，所述驱动装置与压力传感器的后端连接，压力传感器的前端与所述前轴连接；

所述前轴的上端设有位移传感器。

作为本实用新型的优选技术方案，所述位移传感器包括电子光栅尺或圆型光栅传感器。

作为本实用新型的优选技术方案，所述驱动装置包括驱动气缸或伺服电机；

所述驱动气缸通过连接杆与压力传感器连接，压力传感器的上方设有电子光栅尺；

所述伺服电机上设有圆型光栅传感器，伺服电机的运动轴装有法兰盘，法兰盘和压力传感器的后端相连，压力传感器的前端和前轴相连。

作为本实用新型的优选技术方案，所述制动装置包括电磁制动装置，电磁制动装置设在所述前轴的中间部分。

作为本实用新型的优选技术方案，所述数据处理和存储单元包括单片机，单片机设在主机内，并与主机的单片机控制电路、电流反馈电路和功率开关电路相连接；

所述单片机控制电路经电流反馈电路连接功率开关电路。

作为本实用新型的优选技术方案，所述主机设有显示器和控制按键，显示器可以实时显示电压、电流和焊接压力；

所述点焊头由耐高温金属材料做成的两个电极构成，所述电极的末端相互欧姆接触或者直接连接，其余部分绝缘。

本实用新型的有益效果是：相对于现有技术，本实用新型提供一种具有实时检测和补焊功能的智能电子点焊机，即焊接和检查焊点质量同步进行，焊接好一个焊点就检查一个，形成了一个闭环的自动检查***，解决了以往点焊机只点焊而不检测焊点质量的问题。使用本智能电子点焊机，解决了点焊机在点焊过程中的虚焊和断线问题，提高了通讯行业、航空航天工业以及高级医疗设备行业电子元器件制造的可靠性。本实用新型自动化程度较高，使用更加方便、可靠。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型智能电子点焊机的原理图；

图2是本实用新型智能电子点焊机的按键控制电路图；

图3是本实用新型智能电子点焊机的结构示意图(含主机、机头、气缸、电磁制动装置、电子光栅尺、焊头夹和点焊头)；

图4是本实用新型智能电子点焊机机头的结构示意图(含主机、机头、伺服电机、焊头夹和点焊头)。

图1中：U2为ATMEGE128单片机控制电路、74LS164为160*160也显示模块驱动电路、485为RS485通信电路、MCP4725为DA转换电路、OP07压力传感器放大电路、J7压力传感器采样电路、J6电流采样电路、CN4为PLC接口或者RS232接口电路、CON7为按键扫描电路、U30A、U30B、U30C、U30D和Q5、Q6、Q7、Q10组成电子点焊机驱动和功率放大电路。

图2中：J1为电子点焊机按键输入电路。

图3和图4中：1为主机、2为机头、3为气缸、4为压力传感器、5为前轴、6为电磁制动装置、7为焊头夹、8为电子光栅尺、9为点焊头、10为工作台、11被焊工件、12为伺服电机。

具体实施方式

本实用新型智能电子点焊机包括点焊头、主机、带压力检测和电磁制动装置的机头，主机的单片机安装有焊接数据库管理程序，内置了焊接参数和数据，便于智能控制输出焊接脉冲的大小，并实时检查外部焊接电压、电流和焊接压力的变化。

机头的执行杆上装有电子光栅、气缸或者伺服电机，所述点焊头由耐高温金属材料做成的两个电极构成，所述电极的末端相互欧姆接触或者直接连接，其余部分绝缘。所述主机包括单片机控制电路、电流反馈电路和功率开关电路，其连接关系是：单片机控制电路经电流反馈电路后，接功率开关电路。

焊接时，主机由单片机内部数据库产生三个脉冲，第一个为除漆脉冲，用来除漆；第二个为焊接脉冲，用来完成焊接，第三个为补焊脉冲。三个脉冲均由单片机内部数据库，根据需要焊接的漆包线线径和是否需要补焊而自动产生，焊接的漆包线线径和焊点的厚度不同，从而所决定的焊接脉冲和焊接压力也就不同，每个脉冲相隔1ms～10ms。

如此设计，可以预先检测出每次焊接的漆包线线径的大小，从而确定调用单片机数据库内相应组别的除漆脉冲和焊接压力，此脉冲和焊接压力会自动作用在漆包线上，一旦达到设定的焊接压力后，主机会自动输出除漆脉冲完成除漆，然后电磁制动装置自动抱死机头的运动轴，这时单片机自动测量被除漆后漆包线焊点的厚度，由此厚度确定调用单片机数据库内相应组别的焊接脉冲和焊接压力，这时气缸或者伺服电机会继续往下运动，当达到设定的焊接压力后，主机输出焊接脉冲完成焊接。然后，电磁制动装置自动抱死机头的运动轴，再次由单片机自动测量被焊接脉冲点焊后焊点的厚度，由此厚度确定主机是否需要输出第三个补焊脉冲，如果焊点质量好，达到规定的参数，主机则不输出补焊脉冲，自动完成整套焊接过程。如果焊点质量不好，主机继续调用单片机数据库内的补焊脉冲和焊接压力，第三个补焊脉冲自动比第二个焊接脉冲大，第三个补焊脉冲的焊接压力自动比第二个焊接脉冲的焊接压力小，由主机继续输出补焊脉冲进行补焊过程，完成整套焊接过程。

本智能电子点焊机解决了点焊机在点焊过程中的虚焊和断线问题，提高了航空航天工业以及高级医疗设备行业电子元器件制作的可靠性。

本实用新型的机头上端安装有气缸或者伺服电机、执行杆、压力传感器和前轴，其中机头的前轴上端装有光栅，中间部分装有电磁制动装置，下端装有焊头夹，焊头夹用于紧固点焊头。主机单片机内部的管理程序是本智能电子点焊机的核心，焊接参数数据库的管理、三个智能脉冲的输出和外部反馈信号的检测均由它来实现。

作为优化实施方式，所述机头执行机构分为两部分，分别是气缸或伺服电机，用来为机头的上下轴向运动提供动力。使用气缸时，由压缩气源提供轴向运动力，需要用电子光栅尺来辅助来测量运动距离；使用伺服电机时，由直流电提供轴向运动力，直接由单片机读取伺服电机的脉冲输出个数并转换成运动距离。

作为优化实施方式，气缸或者伺服电机通过执行杆与压力传感器相连，压力传感器用于实时检测焊接压力，通过主机的单片机实时读取数据并和数据库中的焊接压力参数实时对比，以确定主机输出相应的脉冲。机头前轴的上端装有电子光栅尺，通过单片机读取电子光栅尺的数据，以测量运动距离。机头前轴的中间部分装有电磁制动装置，直接控制前轴的轴向运动。机头前轴的下端装有焊头夹，用于紧固点焊头。点焊头通过焊头夹和主机的脉冲输出电缆连接，通过主机向点焊头提供焊接能量。主机设有LCD显示屏，实时显示测量的数据和三个脉冲输出的数据。本实用新型主机的存储芯片里固化有2000种焊接参数，能够满足精密电子点焊的需要。

本实用新型的具体实施例如下：

实施例一：如图1至图3所示，本实用新型智能电子点焊机包括主机1、机头2和气缸3，主机1内设有单片机控制电路和焊接参数数据库管理程序，气缸3设有的连接杆与压力传感器4的后端相连，压力传感器4的上方装有电子光栅尺8，压力传感器4的前端和前轴5链接，前轴5中间部分装有电磁制动装置6，焊头夹7装在前轴5的下端，焊头夹7的前端固定有点焊头9，点焊头9下方是工作台10和被焊工件11。

主机1通过控制电缆实时控制气缸3、压力传感器4、电磁制动装置6和电子光栅尺8。第一次打开主机1时，电子光栅尺8自动清零，按下启动按键，在没有被焊漆包线或者被焊物体的情况下，前轴5在气缸3的带动下，使焊头夹7和点焊头9缓慢往下运动，当焊头运动到工作台10的上面时，压力会有稍微的增大，主机1的单片机程序会通过压力传感器4自动检测焊头的焊接压力，同时主机1的单片机程序，通过电子光栅尺8自动读入此时的运动距离，此距离为测量焊点厚度的总距离。然后，前轴5在气缸3的带动下自动复位归零，需要焊接时，再次按启动按键，这时本智能电子点焊机便会自动启动焊接程序，通过气缸3控制点焊头9往下运动，当点焊头9接近被焊接工件11上的漆包线或者被焊接物体时，焊接压力会迅速增大，主机1自动输出除漆脉冲，同时，主机单片机控制电路通过控制电磁制动装置6锁死前轴5，主机1同时通过电子光栅尺8实时读入此时的运动距离，首次焊头的运动总距离减去此次的距离，即是除漆脉冲输出后的焊点厚度，此厚度也就是焊点的大小，由此焊点的大小，通过数据做对比，决定主机1输出焊接脉冲的大小，这时主机1会迅速释放电磁制动装置6，并通过气缸3使前轴5继续往下运动，实时输出焊接脉冲，同时锁死前轴5，再次实时测量焊点厚度的大小，由此焊点的大小来判断是否需要补焊，将此焊点的大小与数据库中的参数进行比较，如果不需要补焊，则前轴在气缸的带动下自动复位归零，如果需要补焊，这时主机1会迅速释放电磁制动装置6，并通过气缸3使前轴5继续往下运动，主机1同时输出一个比焊接脉冲大10％的补焊脉冲，完成补焊，并锁死前轴5，使焊头压在焊点上，延时2-10ms后释放气缸3使前轴5复位归零，从而完成一次自动点焊和自动检查焊点质量是否牢靠的过程。

实施例二：如图1、图2和图4所示，本实用新型智能电子点焊机包括主机1、机头2和伺服电机12，主机1内设有单片机控制电路和焊接参数数据库管理程序，伺服电机12上装有圆盘型光栅传感器，伺服电机12的主轴通过法兰盘和压力传感器4的后端相连，压力传感器4的前端与前轴5相连，前轴5下端装有焊头夹7，焊头夹7的前端固定点焊头9，主机1的存储芯片里存储有2000种焊接参数，根据检测得到的数据来输出除漆脉冲、焊接脉冲和补焊脉冲，通过主机1的液晶显示界面实时显示测量、焊接电压、电流和焊接压力的数据，并通过控制电缆实时控制伺服电机12、压力传感器4，其它实施方式与实施例一相同。具体使用过程如下：

第一次打开主机1时，主机1自动清零，按下启动按键，在没有被漆包线或者被焊物体的情况下，前轴5在伺服电机12的带动下，使焊头夹7和点焊头9缓慢匀速往下运动，当焊头运动到工作台的上面时，压力会有稍微的增大，主机的单片机程序会通过压力传感器自动检测焊头的焊接压力，同时主机内的单片机程序会自动通过伺服电机12上的圆盘光栅传感器读入此时的运动距离，以此距离作为测量焊点厚度的总长度，然后，前轴5自动复位。需要焊接时，再次按启动按键，这时本智能电子点焊机便会自动启动焊接程序，通过伺服电机12控制点焊头7往下运动，当点焊头7接近被焊接工件11上的漆包线或者被焊接物体时，这时焊接压力会迅速增大，主机1自动输出除漆脉冲，同时，主机单片机控制电路通过控制伺服电机12锁死前轴5，主机1同时通过伺服电机12上的圆盘光栅传感器实时读入此时的运动距离，首次焊头的运动距离减去此次的距离，便是去除脉冲输出后的焊点厚度，此厚度也就是焊点的大小，由此焊点的大小，通过与数据库中的参数对比，来决定主机1输出焊接脉冲的大小，这时主机1会迅速控制伺服电机12使前轴5继续往下运动，并实时输出焊接脉冲，同时，通过伺服电机12锁死前轴5，再次实时测量焊点厚度的大小，由此焊头的厚度来判断是否需要补焊，将此焊点厚度和数据库中的参数比较，如果不需要补焊，则伺服电机12自动复位；如果需要补焊，这时主机1会迅速控制伺服电机12使前轴5继续往下运动，主机1同时输出一个比焊接脉冲大10％的补焊脉冲，完成补焊，并锁死前轴5，使焊头压在焊点上，延时2-10ms后伺服电机12复位归零，从而完成一次自动点焊和自动检查焊点质量以及补焊的过程。

Claims (7)

1.一种智能电子点焊机，包括主机、机头和控制装置，主机设有电源调控装置并通过连接线与机头电路连接，控制装置可以控制机头运动并执行焊接动作，其特征是：所述控制装置包括数据处理和存储单元，该单元与主机的电源调控装置电路连接；

所述机头包括执行机构、检测装置和制动装置，执行机构包括驱动装置、前轴和设在前轴下端的焊头夹，焊头夹的前端紧固连接点焊头，检测装置和制动装置分别与前轴连接；

所述驱动装置、检测装置和制动装置与控制装置电路连接；

所述检测装置与数据处理和存储单元电路连接；

所述控制装置通过驱动装置可以使点焊头自由上下运动，检测装置将所得数据实时传输至数据处理和存储单元，并通过主机使点焊头自动执行焊接动作。

2.根据权利要求1所述的智能电子点焊机，其特征是：所述检测装置包括压力传感器和位移传感器，所述驱动装置与压力传感器的后端连接，压力传感器的前端与所述前轴连接；

所述前轴的上端设有位移传感器。

3.根据权利要求2所述的智能电子点焊机，其特征是：所述位移传感器包括电子光栅尺或圆型光栅传感器。

4.根据权利要求1或2所述的智能电子点焊机，其特征是：所述驱动装置包括驱动气缸或伺服电机；

所述驱动气缸通过连接杆与压力传感器连接，压力传感器的上方设有电子光栅尺；

所述伺服电机上设有圆型光栅传感器，伺服电机的运动轴装有法兰盘，法兰盘和压力传感器的后端相连，压力传感器的前端和前轴相连。

5.根据权利要求1或2所述的智能电子点焊机，其特征是：所述制动装置包括电磁制动装置，电磁制动装置设在所述前轴的中间部分。

6.根据权利要求1或2所述的智能电子点焊机，其特征是：所述数据处理和存储单元包括单片机，单片机设在主机内，并与主机的单片机控制电路、电流反馈电路和功率开关电路相连接；

所述单片机控制电路经电流反馈电路连接功率开关电路。

7.根据权利要求1所述的智能电子点焊机，其特征是：所述主机设有显示器和控制按键，显示器可以实时显示电压、电流和焊接压力；

所述点焊头由耐高温金属材料做成的两个电极构成，所述电极的末端相互欧姆接触或者直接连接，其余部分绝缘。

Images