专利名称：具有压力自适应功能的超声波压焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波压焊机。
背景技术：
目前，超声波压焊机广泛应用在电子元器件、集成电路等的引线焊接中，如大、中功率三极管、场效应管、各种功率模块、大电流快恢复二极管、肖特基三极管、可控硅、IGBT、以上器件及特殊半导体功率器件的内引线焊接。其工作原理是来自超声波发生器的超声波(一般为40-140KHz)，经换能器产生高频振动，并传送到焊刀，当焊刀与引线及被焊件接触时，在压力和振动的作用下，待焊金属表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合，最终形成牢固的机械连接。由焊刀、换能器所组成的机构一般被称为焊头。如图1所示，焊头1以支点A支承于支架上，可以绕该支点产生一定角度内的转动。由于压焊机工作时，焊头焊刀的压力是一个重要参数，压力太大，容易造成焊刀等机件的机械劳损，降低其使用寿命；压力小，直接影响焊接质量，会造成虚焊或焊接不牢。现有的超声波压焊机为保证焊刀有适当的工作压力，只能对压力调节装置3给定预定值，但这个预定值只是一个理论上的定值，对压力只是简单的开环控制，但压焊机工作时，焊头微小的位移或机械形变，都会导致工作压力的不稳定；压力调节装置一般采用电磁铁，也容易受到外界电磁信号的干扰；当电磁铁衔铁与电磁铁的磁隙发生改变时，电磁力会发生很大的变化。因此，此工作压力既无法定量检测，更无法自动调整使其一直保持在一个适当的值。
发明内容
本实用新型的目的就是要克服上述现有技术中的不足之处，提供一种能自动调节工作压力的超声波压焊机。
为此，本实用新型提出了一种具有压力自适应功能的超声波压焊机，包括焊头1、机架4、压力调节装置3；所述压力调节装置设置于所述机架上，并驱动所述焊头；所述焊头支点支承于所述机架上；其特征是还包括负反馈控制系统，其信号检测端设置于所述焊头，响应于所述焊头的受力变化，信号输出端与所述压力调节装置电连接，用于控制所述压力调节装置对焊头的施加力。
所述负反馈控制系统包括压力检测装置和主控电路，所述压力检测装置的信号检测端设置于所述焊头上，信号输出端与所述主控电路输入端是电连接，所述主控电路信号输出端与所述压力调节装置电连接。所述压力检测装置包括压力传感器和用于将所述压力传感器检测信号转换为电信号的压力变送模块；所述压力传感器集成于焊头，所述压力变送模块信号输出端与所述控制系统输入端连接。所述压力传感器采用变阻式压力传感器。所述压力传感器优选应变式压力传感器。所述应变式压力传感器平铺贴合集成于所述焊头的表面。
本实用新型带来的有益效果是由于增设压力负反馈控制系统，构成一个闭环的压力自动调节负反馈回路，主动对焊头传递的压力进行检测及调整，使焊头一直保持在一个适当的压力下工作，保证了焊接过程的一致性、稳定性，提高了焊接质量；而且避免过大的压力对焊刀的冲击，大大提高焊头的使用寿命。
压力传感器优选应变片，易实现，简单可靠，成本低廉，基本不影响整机的成本；但使本实用新型的性能得到显著的提高，性价比得以大幅提高。
图1是现有技术超声波压焊机的压力调节示意图；图2是本实用新型的压力调节示意图；图3是本实用新型实施例一的焊头结构示意图；图4是本实用新型实施例二的焊头结构示意图；图5是本实用新型实施例三的焊头结构示意图；图6是本实用新型实施例四的焊头结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
如图2所示，本实用新型的超声波压焊机增设一个负反馈控制系统，包括主控电路和压力检测装置，压力检测装置包括压力传感器20和压力变送模块；压力传感器与焊头1集成为一体。焊头1以支点A为支承轴设置在机架4上，形成一可以绕A支承轴旋转的杠杆。当焊刀10有压力时，通过换能器11的传递，焊头产生微小的形变，压力传感器将代表被测压力信号的形变转换成容易测量的电信号作输出，压力变送模块将压力传感器的电信号进行放大、调理后提供给主控电路，主控电路与预定基准比较，如果压力与设定值不符，则主控电路输出控制信号控制压力调节装置3；压力调整装置包括电磁铁30和电磁铁衔铁31，电磁铁30通过固定基座B固定在机架4上，电磁铁衔铁31安装在焊头尾端，电磁铁产生的磁力受控于主控电路，通过杠杆原理，改变通过换能器、焊刀传递到被焊接物的压力，使得焊接压力始终保持在稳定值上。这样对于焊头的工作压力形成了一个负反馈的闭环控制系统，进行焊头工作压力的自适应调整。
压力传感器是压力检测电路中的重要组成部分，本实用新型中压力传感器可以采用电阻应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式、光电式等。
实施例一是本实用新型的优选实施例，如图3所示，压力调节装置3的电磁铁设置于焊头上部，压力检测装置信号检测端选用应变式压力传感器，即应变片20，应变片平铺紧贴焊头表面，集成于焊头尾部，以利于将焊头细微的受力变化传递到应变片上，把焊刀压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力所产生的应变而变化。压力传感器表面金属片在焊头1受到包括压力调整装置施加的力和焊刀1工作时传递力的共同作用下，发生变形，导致应变片电阻值的变化，作用力越大，电阻变化越大，压力变送模块采用电桥测量放大电路，主控电路对压力进行运算比较，输出控制信号给压力调整装置，形成闭环的负反馈自动控制回路。
实施例二如图4所示，本例与上例的不同之处在于，压力传感器20设置于焊头1的腹部。
实施例三如图5所示，本例与实施例一的不同之处在于，压力传感器20设置于焊头的尾端的下部，压力调节装置3与焊头1的相对位置设置成直角。
实施例四如图6所示，本例与实施例一的不同之处在于，压力传感器集成于焊头1顶部的中部，压力调节装置的电磁铁衔铁31安装于焊头1的腹部，电磁铁30在焊头下面与衔铁对应设置。
权利要求1.一种具有压力自适应功能的超声波压焊机，包括焊头(1)、机架(4)、压力调节装置(3)；所述压力调节装置设置于所述机架上，并驱动所述焊头；所述焊头支点支承于所述机架上；其特征是还包括负反馈控制系统，其信号检测端设置于所述焊头，响应于所述焊头的受力变化，信号输出端与所述压力调节装置电连接，用于控制所述压力调节装置对焊头的施加力。
2.如权利要求1所述的具有压力自适应功能的超声波压焊机，其特征是所述负反馈控制系统包括压力检测装置和主控电路，所述压力检测装置的信号检测端设置于所述焊头上，信号输出端与所述主控电路输入端是电连接，所述主控电路信号输出端与所述压力调节装置电连接。
3.如权利要求2所述的具有压力自适应功能的超声波压焊机，其特征是所述压力检测装置包括压力传感器和用于将所述压力传感器检测信号转换为电信号的压力变送模块；所述压力传感器集成于焊头，所述压力变送模块信号输出端与所述控制系统输入端连接。
4.如权利要求3所述的压力自适应超声波压焊机，其特征是所述压力传感器是变阻式压力传感器。
5.如权利要求4所述的压力自适应超声波压焊机，其特征是所述压力传感器是应变式压力传感器。
6.如权利要求5所述的压力自适应超声波压焊机，其特征是所述应变式压力传感器平铺贴合集成于所述焊头的表面。
7.如权利要求1-6中任一项所述的压力自适应超声波压焊机，其特征是所述压力调节装置(3)包括电磁铁(30)和电磁铁衔铁(31)，所述电磁铁固定设置在所述机架上，所述电磁铁衔铁设置于所述焊头上。
8.如权利要求3所述的压力自适应超声波压焊机，其特征是所述压力传感器是电感式、或电容式、或压电式、或磁电式、或光电式传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种具有压力自适应功能的超声波压焊机，具有压力负反馈控制系统，主动对焊刀、换能器传递的压力进行检测及调整，使焊头一直保持在一个适当的压力下工作，保证了焊接过程中压力的一致性、稳定性，提高了焊接质量；而且避免了过大的压力对焊刀的冲击，提高焊头使用寿命。
文档编号B23K20/10GK2776616SQ200420150458
公开日2006年5月3日 申请日期2004年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者罗琳, 唐文轩, 庞晓东 申请人:深圳市微迅自动化设备有限公司