一种长悬臂的精密焊机

1、一种长悬臂精密焊机，由焊机支架和工作底板、机头、电极夹头、控制电路 及光学装置组成，其特征是焊机支架由龙门底座、铲形支架构成，铲形支架固定在龙 门底座的中央，龙门底座安装在工作底板上；机头安装在铲形支架的悬臂端；电极夹 头由前后各二块金属夹块和上下各二块金属弹簧片构成，其连接关系是：后二块金属 夹块把电极夹头连接在机头滑轴的下端，四块金属弹簧片把前后金属夹块连接，前二 块金属夹块安装二个平行电极和输出电缆，电极夹头安装在机头滑轴的下端；安装有 控制电路的电源箱放置在龙门底座的上面，并以二根输出电缆和电极夹头连接；光学 装置通过光学装置支架安装在机头的上端，光学装置的支架由固定底座和带水平轴的 调焦托架构成，水平轴与调焦托架之间有活动关节，调焦托架上有支撑平台，在水平 轴上有斜向的调节螺丝，该调节螺丝紧压在支撑平台上，水平轴安装在固定底座上， 而固定底座直接安装在机头的上端。
2、一种如权利要求1所述的长悬臂的精密焊机，其特征是该焊机的机头内有带 压力传感器的金属构件，该构件一端与提供焊接力的机构连接，另一端与滑轴相连， 滑轴与电极夹头连接，电极安装在电极夹头上；压力传感器的讯号经过放大处理后与 CPU接口相连接。
3、一种如权利要求1所述的长悬臂的精密焊机，其特征是在电极夹头的二个前 金属夹块的前外侧，安装有点光源。
4、一种如权利要求1所述的长悬臂精密焊机，其特征是焊机的控制电路由输入 控制电路、压力传感器信号处理电路、主控电路和参数显示电路分别连接CPU构成， 输出电路及反馈电路与主控电路连接，电流检测电路直接连接CPU，主控电路内包 含有脉冲控制电路、高压驱动电路和高压控制电路，这些电路同样通过CPU和比较 器连接。
5、一种如权利要求1所述的长悬臂的精密焊机，其特征是焊机支架的龙门底座 和铲形支架铸成一体。
6、一种如权利要求1所述的长悬臂的精密焊机，其特征是在焊机支架上有以垂 直方向从上下夹紧在龙门底座中央的紧定夹板。

技术领域\n本发明涉及一种以长悬臂进行单面焊的精密焊机，适用于焊件又薄又细的大面积 工件，例如印刷电路板修补电路线或太阳能电池的生产等。\n背景技术\n印刷电路板制造厂在敷铜板上制造各种各样的印刷电路，敷铜板的面积为610 ×915mm，铜箔的厚度小于0.05mm，有的印刷电路线宽度只有0.10mm左右，在制 作过程中不可避免会出现线路断开，如果不能把断开的线路修补好，则整块电路板报 废；太阳能电池的生产需要把硅晶片收集到的能量用薄而细的金属引出线连接，以往 的方法是用锡焊，但锡焊不能耐高温，满足不了生产大面积的高质量的太阳能电池的 需要。现有的焊机虽然也包含有焊机支架和工作底板、机头、电极和电极夹头、电路 及光学装置等组成部分，但这些焊机一般只能焊接面积较小的工件，而且焊接力、焊 接时间和其它电参数控制精确度不高，无法满足焊件又薄又细的大面积工件的焊接要 求。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种长悬臂的精密焊机，可适用于印刷电路板进行焊接修补 电路线或生产太阳能电池等，该焊机可让薄而面积大的工件在焊机工作台上自由移 动，而且可精确控制焊接力、焊接时间和其它电参数。\n本发明焊机由焊机支架和工作底板、机头、电极夹头、控制电路及光学装置五部 分组成，其特征是焊机支架由龙门底座、铲形支架及紧定夹板三个金属构件构成，铲 形支架的一端与紧定夹板以垂直方向从上下夹紧在龙门底座的中央，另一端为安装机 头的悬臂端，龙门底座二个立柱安装在工作底板上。\n该焊机支架也可只采用龙门底座和铲形支架二个金属构件连接，还可以把龙门底 座和铲形支架铸成一体。由于制造印刷电路板的敷铜板面积为610×915mm(宽×长)， 厚度约2mm，所以龙门底座下面内框长度要保证电路板610mm可自由移动，龙门底 座的高度要保证电极焊接的行程需要。铲形支架的铲形平面部分和紧定夹板以垂直方 向从上下夹紧在龙门支架的中央，使铲形支架成为与龙门底座紧密连结的长悬臂，铲 形支架的长度要求安装机头及电极夹头后，使电极与龙门底座立柱的直线距离也要超 过610mm，而宽度厚度及二立柱部分无严格要求，以达到刚性要求和实用为宜。一 般参考尺寸龙门底座宽度约在200mm、厚度约在30-40mm、立柱厚度在40-60mm、 高度在80-100mm左右、二个龙门立柱固定在约800×800mm工作底板的一侧边上。\n机头部分。机头内有带压力传感器和形变腔的金属构件，该构件通过两端的二个 金属夹块分别与提供焊接力的结构—拉杆和与滑轴连接，滑轴与电极夹头连接，电极 安装在电极夹头上；压力传感器的讯号经过放大处理后与CPU接口相连接。具体如 图3所示。\n由于本发明焊机需要焊接小于0.05mm厚度的焊件，需要精确控制焊接力，所以 机头部分除了控制电极行程外，同时还要提供精确的焊接力。在机头结构中，由于滑 轴和有关牵拉电极夹头的部分都安装有直线滑行轴承，工作时，外力通过拉杆牵拉金 属夹块，滑轴可以很平顺地带动电极夹头和电极下移，使电极和工件有一定的接触力， 接触力的反作用力与牵拉力共同作用，使形变腔产生形变，形变力被压力传感器检测 并转化为电信号放大和处理，并通过接口与CPU连接，由于CPU的预设定，当形变 力达到设定值，使电源开关触发，为电极提供焊接所需要的电流。采用压力传感器控 制焊接力，结构简单而精确度高，相对误差可达到1‰。可见该机头部分除了很平顺 地控制电极的行程外，还提供精确的焊接力。\n电极夹头部分。电极夹头由前后各二块金属夹块上下各二块金属弹簧片构成，其 连接关系是：后二块金属夹块把电极夹头平行连接在机头滑轴的下端，四块金属弹簧 片把前后金属夹块连接，前夹块安装二个平行电极和输出电缆，输出电缆的接头安装 在二个前金属夹块的上端。另外在电极夹头的二个前金属夹块的前外侧，安装有点光 源。具体如图4所示。\n由于本发明焊机适用于在薄而面积大的工件上进行单面焊焊接，而电极的行程 短，一般只有10mm左右，所以要求电极夹头要尽可能窄，以尽量暴露工作面，同时 又要兼顾到提供给平行电极的焊接力均等，工作时的照明等因素。\n控制电路部分。本发明焊机采用电阻焊点焊技术，焊机的主电源为电容储能式， 也可以采用逆变二次整流电源。控制电路由输入控制电路、压力传感器信号处理电路、 主控电路和参数显示电路分别连接CPU构成，输出电路及反馈电路与主控电路连接， 电流检测电路直接连接CPU，主控电路内包含有脉冲控制电路、高压驱动电路和高 压控制电路，这些电路同样通过CPU和比较器连接。当输出脉冲幅度和宽度达到设 定值，比较器触发，驱动开关管，接通输出电路，提供焊接所需要的脉冲。一般每焊 接一次用一个脉冲输出，为了精确地调控焊接力和脉冲输出的时间和电压，在电路设 计上采用了CPU控制和负反馈电路，控制电路的原理框图如图6所示。控制电路部 分做成电源调控箱放置于龙门底座的上面，并以二根输出电缆和电极夹头连接。\n由于焊接工件又细又薄，所以需要检测电极间的电压降作为自动反馈电路的参数 调节，同时输出电路上安装了感应线圈以检测输出的电流量，作为衡量焊接的另一个 参数指示。通过单片机控制和CPU处理，脉冲输出的宽度的精度可以达到1ms，脉 冲幅度的精度达到0.01V，完全能够满足焊接又薄又细工件的输出要求。工作时，首 先把焊接所需要的焊接力及脉冲输出宽度(焊接时间)、幅度(电压)及电流量等焊 接参数通过输入按键进行预设定，并通过CPU在显示电路显示。而压力传感器讯号 处理电路主要把压力传感器检测到的形变力转化为电讯号放大，并与CPU接口连接。 当焊接力达到设定值。通过单片机和比较器使比较器触发。通过压力传感器提供焊接 力，结构简单而精确度高，相对误差可达1‰克。\n光学装置由固定底座和带水平轴的调焦托架组成，水平轴与调焦托架之间有活动 关节，调焦托架上有支撑平台，在水平轴上有斜向的调节螺丝，该调节螺丝紧压在支 撑平台上，水平轴安装在固定底座的上端，而固定底座直接安装在机头的上端。\n由于被焊工件细小，本发明焊机必需在体视显微镜或CCD放大显示下才能进行 操作。一般体视显微镜或带CCD的单筒显微镜都要安装在带调节齿条的调焦托架内， 调焦托架再固定在支架上才能使用。由于本发明焊机悬臂长，空间有限，所以一般的 支架都不能安装在本发明焊机上，有必要设计专用的支架。\n由于本发明采用龙门底座的结构，在工作底板上可腾出较大的空间，可允许大面 积的工件在工作台上自由移动，而龙门底座的上面，又可用来放置电源调控制箱和显 微放大的显示器，使整部焊机的结构紧凑、美观实用。\n附图说明\n图1是本发明长悬臂梁精密焊机结构图：a为正视图：b为侧视图。\n图2是焊机支架和工作底板；a为正视图；b为侧视图；c为俯视图。\n图3是机头结构图。\n图4是电极夹头结构图。(a)为正面图，(b)为侧视图，(c)为俯视图。\n图5是光学装置支架结构图。\n图6是本发明焊机整机的电路原理框图。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明作进一步的描述。\n在图1图2中，本发明焊机由焊机支架、工作底板2、机头3、电极夹头4和电 极5、电源调控箱6和显微放大的显示器1及光学装置7构成。焊机支架由龙门底座 8、铲形支架9及紧定夹板10构成，铲形支架9的一端平面部分和紧定夹板10以垂 直方向从上下夹紧在龙门底座8的中央，使铲形支架的另一端形成长悬臂，龙门底座 8安装在工作底板2上；机头3安装在铲形支架9的悬臂端；光学装置7安装在机头 3上。电极夹头4和电极5在的机头3的下端。龙门底座8的上面用以放置电源调控 箱6和/或显微放大的显示器1。\n在图3中，压力感受器11安装在形变腔的下侧面，组成了压力传感器的金属构 件12，该构件通过二个金属夹块13、14分别与提供焊接力的结构一拉杆15和滑轴 16连接，滑轴与电极夹头4连接，电极5安装在电极夹头上，滑轴上安装有直线滑行 轴承17。\n在图4中，电极夹头由前后各二块金属夹块，上下各二块金属弹簧片及二个点 光源构成。后金属夹块21把电极夹头平行连接在机头滑轴16的下端，在滑轴与夹块 中间加有绝缘衬块22；四块金属弹簧片23从上下二个平面把前后二块金属夹块连接， 作用使提供给平行电极的焊接力均等；前金属夹块24用于安装平行电极5，连接反馈 线和输出电缆接头25，同时带有点光源26。传统焊机的输出电缆接头，都安装在金 属夹块的外侧面，本发明焊机把输出电缆接头安装在二个前金属夹块的上端，这样使 电极夹头的宽度大大缩窄，最大限度暴露电极的工作空间。电极采用二个片状电极， 安装在前夹块的前端，使之形成平行电极，以进行单面焊焊接。在二个前夹块的前外 侧，加工有二个向内斜的小孔，用以安装白色发光二极管点光源，并使之聚焦在平行 电极的下方。二个后夹块前端之间还安装有调节螺杆27，用于调节平行电极间隙的大 小，并和紧固螺丝28一起，把电极夹头固定在滑轴上。\n在图5中，带调节齿条的调焦托架31通过水平轴32安装在固定底座33上，固 定底座上方有紧定螺丝34，固定底座直接固定在机头3的上前方。由于调焦托架与水 平轴有活动关节35连接，水平轴上有斜向的贯穿螺丝孔安装调节螺丝36，调节螺丝 的末端紧压在调焦托架上的支撑平台37上，所以转动调节螺丝就可以调节显微镜或 CCD(显微放大显示)的角度；松开紧定螺丝就可以调节显微镜或CCD的前后距离； 转动调焦托架的手轮39即可带动齿条调节显微镜或CCD的焦距。在图1中，CCD 的显示器1放置在龙门底座的上面。\n在图6的电路原理框图中，控制电路由输入控制电路41、压力传感器信号处理 电路42、主控电路45和参数显示电路43分别连接CPU 44构成，输出电路46及反 馈电路48与主控电路45连接，电流检测电路49直接连接CPU，主控电路内包含有 脉冲控制电路、高压驱动电路和高压控制电路，这些电路同样通过CPU和比较器连 接。