RU181399U1 - Semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области индукционной пайки, и в частности к установке для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ.Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ содержит позиционер 1, включающий держатель кабеля 2 с зажимающим устройством 4 и держатель коаксиального соединителя 6. Генератор тока высокой частоты (ТВЧ) 7 подключен к охлаждаемой индукционной катушке 8, соединенной с резервуаром-охладителем 9. Установка включает пирометр 10, контроллер температурного режима 11, программируемый таймер 12, контроллер 13, задающий необходимый режим работы генератора ТВЧ 7, источник постоянного тока 14, устройство включения генератора ТВЧ 15.Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ позволяет повысить качество пайки кабельных сборок за счет строгого позиционирования спаиваемых элементов и соблюдения необходимых температурных и временных параметров пайки для любого типа сборки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to the field of induction soldering, and in particular to an installation for induction soldering of microwave cable assemblies. A semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies contains a positioner 1, including a cable holder 2 with a clamping device 4 and a coaxial connector holder 6. High-frequency current generator (HDTV) 7 is connected to a cooled induction coil 8 connected to a cooling reservoir 9. The installation includes a pyrometer 10, a temperature controller 11, a programmable timer 12, a troller 13 that sets the required operating mode of the high-frequency generator 7, a constant current source 14, a switching device for the high-frequency generator 15. A semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies improves the quality of soldering of cable assemblies due to the strict positioning of the soldered elements and compliance with the necessary temperature and time parameters of the soldering for any type of assembly. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области индукционной пайки, и в частности, к установке для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ, а именно к установке для припаивания оплетки кабеля к коаксиальному соединителю.The utility model relates to the field of induction soldering, and in particular, to an installation for induction soldering of microwave cable assemblies, namely, to a unit for soldering a cable braid to a coaxial connector.

Известно, что некачественный монтаж кабельной сборки приводит к ее повреждениям в месте соединения оплетки кабеля с соединителем СВЧ-устройств, например, при изгибах, что приводит к нарушению работы СВЧ-устройств. Также известно, что некачественная пайка приводит к ухудшению электрогерметичности сборки, что приводит к нарушению работы СВЧ-устройств.It is known that poor-quality installation of the cable assembly leads to its damage at the junction of the cable braid with the connector of the microwave devices, for example, during bending, which leads to disruption of the operation of the microwave devices. It is also known that poor-quality soldering leads to a deterioration in the electrical leakage of the assembly, which leads to disruption of the operation of microwave devices.

Известны установки для пайки (http://www.ekomkras.ru/about.htm), в которых нагрев спаиваемых элементов осуществляют индукционным способом. Данные установки оснащены механизмом позиционирования спаиваемой заготовки в индукторе, но при этом позиционирование коаксиальных элементов не предусмотрено. К недостаткам установки также следует отнести и отсутствие обратной связи по температурному режиму пайки. Пайка коаксиальных устройств на известной установке потребует тонкой и квалифицированной работы оператора для одновременного удерживания заготовки кабельной сборки и контроля ее положения относительно головки индуктора, а также определения оптимальной длительности нагрева.Known installation for soldering (http://www.ekomkras.ru/about.htm), in which the heating of the soldered elements is carried out by induction. These units are equipped with a positioning mechanism for the soldered workpiece in the inductor, but no positioning of coaxial elements is provided. The disadvantages of the installation should also include the lack of feedback on the temperature regime of soldering. Soldering coaxial devices on a known installation will require fine and skilled operator work to simultaneously hold the cable assembly blank and control its position relative to the inductor head, as well as determine the optimal heating duration.

Известны также индукционные паяльные системы (http://www.argus-x.ru/files/katalogy/Katalog_OKI_payal_nye_stantsii.pdf), предназначенные для пайки радиоэлектронной аппаратуры с использованием индукционного нагрева.Also known are induction soldering systems (http://www.argus-x.ru/files/katalogy/Katalog_OKI_payal_nye_stantsii.pdf) designed for soldering electronic equipment using induction heating.

В известных устройствах токи высокой частоты (ТВЧ) нагревают не заготовку, а жало паяльника, что определяет следующие недостатки данных паяльных систем:In known devices, high-frequency currents (HD) do not heat the workpiece, but the soldering iron tip, which determines the following disadvantages of these soldering systems:

- невозможность осуществления равномерного температурного распределения в соединителе;- the inability to achieve uniform temperature distribution in the connector;

- необходимость вращения заготовки в процессе пайки (или перемещения жала паяльника по кругу), что может привести к перегреву диэлектрика;- the need to rotate the workpiece during soldering (or moving the tip of the soldering iron in a circle), which can lead to overheating of the dielectric;

- для достижения необходимого результата требуется очень высокая квалификация оператора;- to achieve the desired result requires a very high qualification of the operator;

- сложность определения оптимального времени нагрева.- the difficulty of determining the optimal heating time.

В совокупности эти недостатки приводят к некачественной пайке и к увеличению процента брака, а также к увеличению временных затрат на пайку.Together, these shortcomings lead to poor-quality soldering and to an increase in the percentage of rejects, as well as to an increase in the time cost of soldering.

Ближайшим аналогом, сходным с заявляемым решением по конструктивным признакам, является многофункциональная установка для индукционной пайки деталей сложной формы (RU №2570861 С2, B23K 1/002, 10.12.2015 Бюл. №34). Согласно известному решению установка для индукционной пайки деталей содержит генератор электрической мощности, предназначенный для подачи определенного напряжения (U1) на трансформатор, подключенный к проводящему контуру, формирующему индуктор, форма которого соответствует форме продольных зон припоя, определяемых контуром (СС) припаиваемой детали, расположенной на опоре, при этом средства оказания давления предназначены для оказания определенного и постоянного усилия на припаиваемые детали, и инфракрасный пирометр с лазерным наведением, предназначенный для измерения температуры пайки, а также контроллер (50), предназначенный для подачи команды регулирования мощности генератора (40) в зависимости от измеренной температуры.The closest analogue, similar to the claimed solution for structural features, is a multifunctional installation for induction soldering of parts of complex shape (RU No. 2570861 C2, B23K 1/002, December 10, 2015 Bull. No. 34). According to a known solution, the installation for induction brazing of parts contains an electric power generator designed to supply a certain voltage (U1) to a transformer connected to a conductive circuit forming an inductor, the shape of which corresponds to the shape of the longitudinal zones of solder determined by the circuit (CC) of the soldered part located on the support, while the means of applying pressure are designed to exert a certain and constant force on the soldered parts, and an infrared pyrometer with laser beam HAND designed to measure the soldering temperature, and a controller (50) for supplying a power control command generator (40) depending on the measured temperature.

Известная многофункциональная установка для пайки, создана для пайки деталей сложной формы, и в частности, для пайки крышек лопастей лопаточных колес турбины, осуществляемой с зазором между деталями. Недостатком данной установки является невозможность осуществления качественной пайки кабельных сборок СВЧ, при которой, во-первых, требуется непосредственный контакт оплетки кабеля и соединителя, во-вторых, точное позиционирование коаксиальных элементов сборки СВЧ, например, оплетки кабеля с коаксиальным соединителем СВЧ, которое на установке по патенту RU №2570861 технологически недостижимо. Следствием низкокачественной пайки по вышеуказанной причине, являются кабельные сборки СВЧ с ухудшенным качеством согласования (S11, КСВн), ухудшенной электрогерметичностью, обладающие низкой механической прочностью.Known multifunctional installation for soldering, designed for soldering parts of complex shape, and in particular, for soldering the covers of the blades of the turbine blade wheels, carried out with a gap between the parts. The disadvantage of this installation is the impossibility of high-quality soldering of microwave cable assemblies, in which, firstly, direct contact of the cable braid and connector is required, and secondly, the exact positioning of the coaxial elements of the microwave assembly, for example, cable braid with a microwave coaxial connector, is according to patent RU No. 2570861 technologically unattainable. The consequence of poor-quality soldering for the above reason is the microwave cable assemblies with poor matching quality (S11, VSWR), poor electrical tightness, and low mechanical strength.

Низкое качество получаемых кабельных сборок СВЧ на известной установке также обусловлено возможным перегревом спаиваемых элементов за счет их неравномерного нагрева, поскольку в известной установке учет коэффициента эмиссионной способности припаиваемого материла с температурой осуществляется калибровкой, а для кабельных сборок СВЧ, спаиваемые детали которых имеют различную плотность и выполнены из различных металлов (сплавов), точную калибровку по излучающей способности осуществить невозможно.The low quality of the obtained microwave cable assemblies in a known installation is also due to the possible overheating of the soldered elements due to their uneven heating, since the emission coefficient of the soldered material with temperature is taken into account in the known installation by calibration, and for microwave cable assemblies whose soldered parts have different densities and are made of various metals (alloys), accurate calibration by emissivity is impossible.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, выражается в повышении качества пайки кабельных сборок СВЧ.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is expressed in improving the quality of the soldering of microwave cable assemblies.

Технический результат достигается за счет того, что в полуавтоматической установке для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ, включающей генератор тока высокой частоты, подключенный к проводящему контуру, формирующему индуктор, пирометр, контроллер, задающий необходимый режим работы генератора тока высокой частоты, опору для спаиваемых деталей, согласно заявляемой полезной модели опора для спаиваемых деталей выполнена в виде позиционера, включающего держатель кабеля с зажимающим устройством, держатель коаксиального соединителя кабельной сборки, генератор тока высокой частоты подключен к индуктору, выполненному в виде охлаждаемой индукционной катушки, представляющей собой трубку, оба конца которой соединены с резервуаром-охладителем с возможностью циркуляции жидкости по трубке, при этом установка снабжена программируемым таймером и контроллером температурного режима.The technical result is achieved due to the fact that in a semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies, including a high-frequency current generator connected to a conductive circuit forming an inductor, a pyrometer, a controller that sets the required operation mode of a high-frequency current generator, a support for soldered parts, according to the claimed utility model, the support for the soldered parts is made in the form of a positioner, including a cable holder with a clamping device, a coaxial connector holder to cabling assembly, the high frequency current generator connected to the inductor formed into a cooled induction coil, which is a tube, both ends of which are connected to the tank, with the coolant-circulating liquid through the tube, the said device being provided with a programmable timer and a temperature controller.

Держатель кабеля полуавтоматической установки для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ может быть закреплен на оси.The cable holder of the semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies can be fixed on the axis.

Зажимающее устройство в держателе кабеля может быть выполнено в виде съемных поджимных губок, снабженных зажимателем губок.The clamping device in the cable holder can be made in the form of removable clamping jaws equipped with a jaw clamp.

Полезная модель иллюстрируется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена схема установки для полуавтоматической пайки обоймы коаксиальных соединителей СВЧ;In FIG. 1 shows the installation diagram for semi-automatic soldering ferrules of coaxial microwave connectors;

На фиг. 2 - схематично показан держатель кабеля;In FIG. 2 - schematically shows a cable holder;

На фиг. 3 - показан держатель соединителя.In FIG. 3 shows a connector holder.

Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ состоит из позиционера 1, обеспечивающего точное соединение и фиксацию спаиваемых коаксиальных поверхностей оплетки кабеля, и коаксиального соединителя и включающего держатель кабеля 2, который закреплен на оси 3 и содержит зажимающее устройство 4, которое может быть выполнено в виде съемных поджимных губок, снабженных зажимателем губок 5, и держатель коаксиального соединителя 6; генератора тока высокой частоты (ТВЧ) 7 с охлаждаемой индукционной катушкой 8, соединенной с резервуаром-охладителем 9; пирометра 10, фиксирующего температуру припоя; контроллера температурного режима 11, обеспечивающего анализ текущей температуры; программируемого таймера 12, управляющего контроллером 13, задающим необходимый режим работы генератора ТВЧ 7, источника постоянного тока 14, обеспечивающего питание генератора ТВЧ, устройства включения (запуска) генератора ТВЧ 15. Позициями на чертежах показаны кабель 16, коаксиальный соединитель 17, место пайки 18.A semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies consists of a positioner 1, which provides accurate connection and fixation of soldered coaxial surfaces of the cable braid, and a coaxial connector and includes a cable holder 2, which is fixed on the axis 3 and contains a clamping device 4, which can be made in the form removable clamping jaws provided with a jaw clamp 5 and a coaxial connector holder 6; a high frequency current generator (HDTV) 7 with a cooled induction coil 8 connected to the cooling reservoir 9; pyrometer 10, fixing the temperature of the solder; temperature controller 11, providing analysis of the current temperature; programmable timer 12, which controls the controller 13, which sets the required mode of operation of the HDTV generator 7, the DC source 14, which provides power to the HDTV generator, the switching device (start) of the HDTV generator 15. The positions in the drawings show cable 16, coaxial connector 17, soldering point 18.

Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ работает следующим образом:A semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies works as follows:

Устанавливают вручную в позиционер 1 предназначенные для пайки элементы - кабель 16 и коаксиальный соединитель 17. Сначала устанавливают коаксиальный соединитель 17, вставляя его в держатель коаксиального соединителя 6, повторяющий ответную часть монтируемого соединителя 17. Далее устанавливают кабель 16, с нанесенным на оплетку припоем в коаксиальный соединитель и фиксируют его в держателе кабеля 2, при помощи съемных поджимных губок зажимающего устройства 4, выполненных преимущественно из фторопласта, затягивают губки зажимателем губок 5.The soldering elements — the cable 16 and the coaxial connector 17 are manually installed in the positioner 1. First, the coaxial connector 17 is installed by inserting it into the holder of the coaxial connector 6, repeating the counterpart of the mounted connector 17. Next, install the cable 16, with the braid applied to the coaxial the connector and fix it in the cable holder 2, using removable clamping jaws of the clamping device 4, made mainly of fluoroplastic, tighten the jaws with a jaw clamp 5.

Закрепление держателя кабеля 2 на оси 3, позволяет осуществлять вращение держателя, что облегчает позиционирование.The fastening of the cable holder 2 on the axis 3 allows rotation of the holder, which facilitates positioning.

Запускают генератор ТВЧ 7 от источника постоянного тока 14 устройством запуска 15. Переменное электромагнитное поле, локализованное и равномерно распределенное в зоне пайки, созданное охлаждаемой индукционной катушкой 8, под действием генератора ТВЧ 7 вызывает в коаксиальном соединителе 17 индукционные токи, которые нагревают одновременно коаксиальный соединитель, припой и оплетку кабеля.The high-frequency generator 7 is started from the direct current source 14 by the start-up device 15. An alternating electromagnetic field, localized and evenly distributed in the soldering zone, created by the cooled induction coil 8, causes the high-frequency generator 7 to induce induction currents in the coaxial connector 17, which simultaneously heat the coaxial connector, solder and braid the cable.

Инфракрасное излучение от нагреваемого припоя фиксируется пирометром 10 и в реальном времени оценивается контроллером температурного режима 11.Infrared radiation from the heated solder is fixed by a pyrometer 10 and is evaluated in real time by the temperature controller 11.

Контроллер температурного режима 11 формирует управляющий сигнал для программируемого таймера 12 на отключение генератора ТВЧ 7 при достижении верхней границы рабочего диапазона температур, а так же управляющий сигнал для контроллера 13, задающего необходимый режим работы генератора ТВЧ 7, который определяет скважность, влияющую на скорость нагрева.The temperature controller 11 generates a control signal for the programmable timer 12 to turn off the high-frequency generator 7 when the upper limit of the operating temperature range is reached, as well as a control signal for the controller 13, which sets the required operating mode of the high-frequency generator 7, which determines the duty cycle affecting the heating rate.

Генератор ТВЧ 7 продолжает формировать импульсы тока необходимой скважности в катушке на частоте 40 кГц до тех пор, пока не получит команду отключения от контроллера 13 на отключение по одному из двух событий: окончание времени нагрева определяемого программой таймера 12, либо достижение верхней границы рабочего диапазона температур. В первом случае сигнал на отключение подается программируемым таймером 12, во втором - контроллером температурного режима 11 через программируемый таймер 12.The high-frequency generator 7 continues to generate current pulses of the required duty cycle in the coil at a frequency of 40 kHz until it receives a disconnect command from the controller 13 to shut down according to one of two events: the end of the heating time determined by the timer program 12, or the upper limit of the operating temperature range is reached . In the first case, the shutdown signal is supplied by the programmable timer 12, in the second - by the temperature controller 11 through the programmable timer 12.

Окончание процесса пайки наступает тогда, когда припой, расплавившись и оставаясь расплавленным (температура находится в заданных пределах) затечет или "всосется" за счет капиллярного эффекта в оплетку кабеля на глубину контрольного отверстия. Это достигается поддержанием температуры в заданных пределах требуемого времени и обеспечивается совместной работой контроллера температурного режима 11 и программируемого таймера 12.The end of the soldering process occurs when the solder, having melted and remaining molten (the temperature is within the specified limits), leaks or is "absorbed" due to the capillary effect into the cable sheath to the depth of the control hole. This is achieved by maintaining the temperature within the specified limits of the required time and is ensured by the joint operation of the temperature controller 11 and programmable timer 12.

Заявляемая полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ позволяет осуществлять пайку кабельных сборок СВЧ и изготавливать кабельные сборки высокого качества, обладающие высокой механической прочностью, электрогерметичностью, необходимыми радиочастотными характеристиками, вследствие того, что при пайке:The inventive semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies allows you to solder microwave cable assemblies and produce high quality cable assemblies with high mechanical strength, electrical tightness, the necessary radio frequency characteristics, due to the fact that during soldering:

- достигается строгое позиционирование спаиваемых элементов, а именно оплетки кабеля и коаксиального соединителя в позиционере, снабженным держателем кабеля с заживающим устройством и держателем соединителя;- strict positioning of the soldered elements is achieved, namely, the braid of the cable and the coaxial connector in the positioner, equipped with a cable holder with a healing device and a connector holder;

- достигается равномерный локальный нагрев спаиваемых деталей за счет наличия охлаждаемой индукционной катушки. Кроме этого, охлаждаемая индукционная катушка совместно с контроллером температурного режима исключает перегрев диэлектрика кабеля в процессе пайки;- uniform local heating of the soldered parts is achieved due to the presence of a cooled induction coil. In addition, a cooled induction coil together with a temperature controller eliminates overheating of the cable dielectric during soldering;

- исключается как перегрев спаиваемых элементов, так и застывание припоя, за счет оптимизации температурного режима, достигаемого наличием в установке контроллера температурного режима, который не просто поддерживает заданную температуру, а обеспечивает текущий анализ пайки, то есть анализирует параметры пайки и выдает управляющие команды в соответствии с программой (скорость нагрева, постепенное нарастание температуры до точки плавления, поддержание температуры в заданном диапазоне, при слишком быстром нагревании, контроллер снизит скважность заранее, не давая перегреть обойму, или закипеть припою, при этом он не позволит температуре упасть ниже нижней границы рабочего диапазона, чтобы припой не застыл раньше, чем детали спаяются;- eliminates both overheating of the soldered elements and solidification of the solder due to the optimization of the temperature regime achieved by the presence of the temperature controller in the installation, which not only maintains the set temperature, but also provides the current soldering analysis, that is, it analyzes the soldering parameters and issues control commands in accordance with the program (heating rate, gradual increase in temperature to the melting point, maintaining the temperature in the specified range, if the heating is too fast, the controller will reduce duty cycle in advance, not allowing the cartridge to overheat, or to boil solder, while it will not allow the temperature to fall below the lower limit of the operating range, so that the solder does not freeze before the parts are soldered;

- программируемый таймер позволяет задавать временные интервалы для пайки кабельных сборок с использованием коаксиальных соединителей различных типов, что обеспечивает требуемое качество пайки каждой сборки, независимо от типа, используемого в ней соединителя, при этом качество пайки не зависит от квалификации оператора.- a programmable timer allows you to set the time intervals for soldering cable assemblies using various types of coaxial connectors, which ensures the required quality of soldering of each assembly, regardless of the type of connector used in it, while the quality of soldering does not depend on the skill of the operator.

Claims (3)

1. Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ, содержащая генератор тока высокой частоты (ТВЧ), подключенный к индуктору, пирометр, контроллер, задающий необходимый режим работы генератора ТВЧ, и опору для спаиваемых деталей, отличающаяся тем, что она снабжена программируемым таймером и контроллером температурного режима пайки, при этом опора для спаиваемых деталей выполнена в виде позиционера, включающего держатель кабеля с зажимающим устройством и держатель коаксиального соединителя кабельной сборки, а индуктор выполнен в виде охлаждаемой индукционной катушки, представляющей собой трубку, оба конца которой соединены с резервуаром-охладителем с возможностью циркуляции жидкости по трубке.1. Semi-automatic installation for induction soldering of microwave cable assemblies, comprising a high frequency current generator (HDTV) connected to an inductor, a pyrometer, a controller that sets the required operation mode of the HDTV generator, and a support for soldered parts, characterized in that it is equipped with a programmable timer and the temperature control mode of the soldering, while the support for the soldered parts is made in the form of a positioner, including a cable holder with a clamping device and a holder for a coaxial connector of the cable assembly, and nduktor designed as a cooled induction coil, which is a tube, both ends of which are connected to the tank, with the coolant-circulating liquid through the tube. 2. Полуавтоматическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что держатель кабеля закреплен на оси.2. Semi-automatic installation according to claim 1, characterized in that the cable holder is fixed on the axis. 3. Полуавтоматическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что зажимающее устройство держателя кабеля выполнено в виде съемных поджимных губок, снабженных зажимателем губок.3. The semi-automatic installation according to claim 1, characterized in that the clamping device of the cable holder is made in the form of removable clamping jaws equipped with a jaw clamp.

Images