电阻焊水下显微焊接自动化设备及电阻焊水下焊接方法与流程

本发明属于电阻焊领域，更具体地说，本发明涉及一种电阻焊水下焊接装置、方法和电阻焊水下显微焊接自动化设备。

背景技术：

对带小线圈电子元器件漆包线引出接点的焊接，现有技术通过平行电极焊头尖端产生高温或电火花烧除漆包线同时实现焊接，但是，由于自动化焊接速度快，焊头产生的热量过高，往往会烧坏电子元器件引出接点的焊接焊盘，给电子元器件制作的自动化带来很大的困扰。

此外，由于被焊接的漆包线十分细小，需要安装好显微光学放大装置才能进行焊接，现有技术显微光学放大装置的安装无法满足显微光学机头对显微焊接的使用要求。

有鉴于此，实有必要进一步完善电子元器件制作中有关显微焊接的自动化设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种电阻焊水下焊接装置、电阻焊水下焊接方法和电阻焊水下显微焊接自动化设备。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电阻焊水下显微焊接自动化设备，其包括：

电阻焊设备、自动化控制的驱动装置、工件水箱、焊接电极、水、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台和显微光学支架，其中，

电阻焊设备包括焊接电源和点焊机头，点焊机头设有电极夹头，电极夹头上安装有焊接电极，焊接电源通过输出电缆与点焊机头的电极夹头电性连接；

工件水箱和Y轴滑台安装在点焊机头下方的工作台上，X轴滑台安装在Y轴滑台上，点焊机头安装在Z轴滑台上形成一体化可移动的自动点焊机头，水被添加在工件水箱中；

显微光学支架安装在点焊机头的前外侧；以及

自动化控制的驱动装置分别与一体化可移动的自动点焊机头的X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台电性连接。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述Z轴滑台包括以小气缸带动的气动滑台，小气缸的滑动轴与点焊机头设置的焊接力传导结构相连接。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述工件水箱包括水箱底部和边框，工件水箱能满足加水浸没被固定的电子元器件工件，实现平行电极焊头对电子元器件进行电阻焊水下焊接。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述焊接电极为平行电极焊头，包括焊接尖端欧姆接触式平电极焊头和焊接尖端连体式平行电极焊头。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述被焊工件包括带小线圈电子元器件的漆包线引出线和镶嵌固连在绝缘基板的基底焊盘。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述工件水箱中添加有水或乳化液或皂化液。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述显微光学支架包括支架固定座、支架立柱、支架横杆和XY通孔连接架，支架固定座紧固在点焊机头的前外侧，支架立柱纵向安装在支架固定座上，支杆立柱和支架横杆分别与XY通孔连接架的二个通孔连接，支架横杆上设有可安装显微光学机头的环架。

作为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的一种改进，所述XY通孔连接架包括分别在X轴Y轴方向相互垂直的二个圆通孔，二个圆通孔与支架立柱和支架横杆的圆柱外径相适配，X轴Y轴通孔的管壁上设置有调节螺丝。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种以本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备对被水浸没在工件水箱中的被焊工件进行的电阻焊水下焊接方法，其包括以下步骤：

1)根据被焊工件的焊接要求备好电阻焊设备、工件水箱、焊接电极和水；

2)把被焊工件放置在工件水箱中，并把被焊工件的搭接接头定位在正对焊接电极的位置上；

3)在工件水箱中加水浸没被焊工件；以及

4)通过焊接电极对被水浸没的被焊工件进行水下焊接。

相对于现有技术，本发明针对电阻焊在空气环境中进行焊接的传统技术，大胆提出电阻焊水下焊接技术，并在提出电阻焊水下焊接技术的基础上进一步提出了电阻焊水下显微焊接自动化设备，本发明所提出的电阻焊水下焊接是以电阻焊设备对被水浸没在工件水箱中的被焊工件进行水下焊接，本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备包括电阻焊设备、自动化控制的驱动装置、工件水箱、焊接电极、水、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台和显微光学支架，通过一体化可移动的自动点焊机头的移动实现对被定位在工件水箱中的被焊工件自动化焊接。本发明不但解决了电阻焊点焊散热的技术难题，还为电子元器件的制造提供了一种新的自动焊接设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备及电阻焊水下焊接方法进行详细说明，其中：

图1为本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的结构示意图。

图2和图3为图1所示的电阻焊水下显微焊接自动化设备中，显微光学支架在点焊机头上的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

需要说明，电阻焊水下焊接方法是以电阻焊设备对被水浸没在工件水箱中的被焊工件进行焊接的方法。本发明在提出了电阻焊水下显微焊接自动化设备。

首先，结合图1所示详细说明本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备，其包括：

电阻焊设备、自动化控制的驱动装置、工件水箱107、焊接电极110、水、X轴滑台103、Y轴滑台104、Z轴滑台105和显微光学支架，其中，

电阻焊设备包括焊接电源101和点焊机头102，点焊机头102设有电极夹头109，电极夹头109上安装有焊接电极110，焊接电源101通过输出电缆与点焊机头102的电极夹头109电性连接；

工件水箱107和Y轴滑104台安装在点焊机头102下方的工作台108上，X轴滑台103安装在Y轴滑台104上，点焊机头102安装在Z轴滑台105上形成一体化可移动的自动点焊机头，水被添加在工件水箱107中；

显微光学支架安装在点焊机头102的前外侧；以及

自动化控制的驱动装置分别与一体化可移动的自动点焊机头102的X轴滑台103、Y轴滑台104、Z轴滑台105电性连接。

本发明通过在工件水箱107中加水浸没被焊工件111，工件水箱107位于点焊机头102的下方，通过在一体化可移动的自动点焊机头102的移动，实现焊接电极110(平行电极焊头)对被定位在工件水箱107的被焊工件111进行电阻焊水下焊接。

由于本发明是在提出电阻焊水下焊接技术的基础上，进一步提出电阻焊水下显微焊接自动化设备，因此本发明包括：一、电阻焊水下焊接装置，二、电阻焊水下焊接方法，三、自动化设备，四、显微光学支架四部分，为了便于理解，下面通过四部分内容介绍本发明。

一、电阻焊水下显微焊接自动化设备中，电阻焊水下焊接装置

请参照图1所示，电阻焊水下焊接装置包括电阻焊设备、工件水箱107、焊接电极110和水，其中，电阻焊设备包括焊接电源101和点焊机头102，焊接电源101通过输出电缆与点焊机头102上的电极夹头109电性连接，焊接电极110安装在电极夹头109上，点焊机头102上安装有电极力加压结构，电极力加压结构可带动电极夹头109并通过焊接电极110对被焊工件111加压，工件水箱107安装在点焊机头102下方的工作台108上，水被添加到工件水箱107中浸没被焊工件111。

需要对工件水箱107作说明，工件水箱107的结构包括水箱底部和边框，工件水箱107能满足加水浸没被焊工件111和满足焊接电极110能在合适深度的水下进行电阻焊水下焊接。也就是说，工件水箱107实际是可放置或固定被焊工件111的水箱，由于被焊工件111往往需要通过工件座112定位装配成搭接接头，因而工件水箱107既要满足放置工件座112又要满足放置被焊工件111的要求，满足加水能浸没被焊工件111的电阻焊水下焊接要求。

可以理解的是，虽然在图示实施方式中，本发明电阻焊水下焊接装置是在工件水箱107中加水浸没被焊工件，但是，根据本发明的其它实施方式，也可以在工件水箱107中添加皂化液或电火花线切割用的乳化液浸没被焊工件111，以进行电阻焊双面点焊和单面焊，同样可以取得满意的焊接效果。也就是说，本领域的技术人员可以根据实际需要在工件水箱107中添加适合于电阻焊水下焊接的液体，包括但不限于水或乳化液或皂化液。

需要说明的是，电阻焊焊接包括双面点焊和单面点焊二种方式：把二个焊接电极置于被焊工件的两侧称为双面点焊，双面点焊的二个焊接电极分别称为上下焊接电极；把二个焊接电极置于被焊工件的同一侧称为单面点焊，也称单面焊，单面焊的二个焊接电极称为平行电极，把平行的二个电极固连成一体称为平行电焊头，平行电极焊头根据焊头尖端的结构又细分为焊头尖端欧姆接触式平行电极焊头、焊头尖端连体式平行电极焊头和焊头尖端绝缘分隔的平行电极焊头。本发明电阻焊水下焊接的显微焊接自动化设备中，焊接电极的平行电极焊头可包括焊头尖端欧姆接触式平行电极焊头和焊头尖端连体式平行电极焊头。

二、电阻焊水下显微焊接自动化设备中，电阻焊水下焊接方法

电阻焊水下焊接方法是以电阻焊设备对被水浸没在工件水箱中的被焊工件进行焊接的方法，其包括以下步骤：

1)根据被焊工件111的焊接要求，备好合适的电阻焊设备、工件水箱107、焊接电极110和水；其中，电阻焊设备的焊接电源101通过输出电缆与安装在点焊机头102上的电极夹头109电性连接，焊接电极110安装在的电极夹头109上，在点焊机头102下方的工作台108上安装好工件水箱107。

2)把被焊工件111放置到工件水箱107中,并把被焊工件111的搭接接头定位在正对焊接电极110的位置上；

3)在工件水箱107中加水浸没被焊工件111；

4)通过焊接电极110对被水浸没的被焊工件111进行水下焊接。

需要对本发明以电阻焊设备对被水浸没在工件水箱中的被焊工件进行焊接方法的第一个步骤“根据被焊工件的焊接要求，备好合适的电阻焊设备、工件水箱、焊接电极和水”作专业方面的解释，焊接领域的技术人员都知道，被焊工件包括被焊金属材料、大小、形状、结构及对焊接要求的不同，在选用焊接电极上，包括有双面点焊、单面焊的不同，还包括焊接电极大小不同，焊接电极材料不同，在选用电阻焊设备上也不相同，所选用的电阻焊设备的结构不同，所选用的焊接电源的输出功率不同、所选用焊接电源的输出方式不同，所选用的点焊机头也不相同，不同的工件所选用的工件水箱的大小结构也不尽相同。

三、电阻焊水下显微焊接自动化设备中，自动化设备

如图1所示，电阻焊水下焊接的显微焊接自动化设备包括：

电阻焊设备、自动化控制的驱动装置、工件水箱107、焊接电极110、水、X轴滑台103、Y轴滑台104、Z轴滑台105和显微光学支架，其中，

电阻焊设备包括焊接电源101和点焊机头102，点焊机头102设有电极夹头109，电极夹头109上安装有焊接电极110，焊接电源101通过输出电缆与点焊机头102的电极夹头109电性连接；

工件水箱107和Y轴滑104台安装在点焊机头102下方的工作台108上，X轴滑台103安装在Y轴滑台104上，点焊机头102安装在Z轴滑台105上形成一体化可移动的自动点焊机头，水被添加在工件水箱107中；

显微光学支架安装在点焊机头102的前外侧；以及

自动化控制的驱动装置分别与一体化可移动的自动点焊机头102的X轴滑台103、Y轴滑台104、Z轴滑台105电性连接。

本发明通过在工件水箱107中加水浸没被焊工件111，工件水箱107位于点焊机头102的下方，通过在X轴和/或Y轴可移动的自动点焊机头的移动，实现焊接电极110(平行电极焊头)对被定位在工件水箱107的被焊工件111进行电阻焊水下焊接。

需要说明的是，自动化领域的滑台是指以伺服电机、步进电机带动丝杆的电动滑台或气缸带动的气动滑台，通过自动化PLC编程和驱动装置控制其运动，设置在横坐标方向称之为X轴滑台，设置在纵坐标方向称之为Y轴滑台，设置在竖向坐标称之为Z轴滑台。本发明涉及的Z轴滑台105除了可以应用以电机带动丝杆的电动滑台，由于点焊机头102活动行程是从起点到终点中途不需要停顿的较短的焊接行程，因而安装在点焊机头102上的Z轴滑台105也可以采用以压缩空气驱动的气动滑台：带电磁阀的小气缸安装在点焊机头102上，小气缸的活动轴与点焊机头102的焊接力传导结构连接，即可满足其使用要求。本发明把安装有Z轴滑台105的点焊机头称为自动点焊机头，也就是说，自动点焊机头的结构包括点焊机头102和安装在点焊机头105上的Z轴滑台105。本发明还把在工作台108上固定安装Y轴滑台104和工件水箱107、X轴滑台105安装在Y轴滑台104上，自动点焊机头102安装在X轴滑台105的结构称之为一体化可移动的自动点焊机头。

还需要说明的是，本发明根据水下焊接的结构特征，根据工件水箱107在进行水下焊接特别是进行自动化水下焊接的工作过程，工件水箱107都不宜移动，否则就很容易把水溢出。因此，本发明电阻焊水下焊接的显微焊接自动化设备中专门对点焊机头102进行设计，提出一体化可移动的自动点焊机头102的结构，实现了工件水箱107在进行自动化水下焊接时不需要移动。通过一体化可移动的自动点焊机头102的移动，即可对定位在工件水箱107中的多个甚至数十个被焊工件进行自动点焊，一体化可移动的自动点焊机头102和固定不动的工件水箱107是本发明电阻焊水下焊接自动化设备的主要结构之一。

四、电阻焊水下显微焊接自动化设备中，显微光学支架在点焊机头结构

图1所示的被焊工件111可以包括多个结构相同、排列相同的带小线圈的电子元器件，电子元器件的漆包线引出线和电子元器件基底焊盘被定位在工件水箱107的工件座112上，电子元器件基底焊盘的结构一般固连在绝缘基板上。

由于被焊工件漆包线引出线十分细小，需要在显微光学放大装置下才能进行焊接，现有技术点焊机头和显微光学支架是彼此独立的设置，或者有把显微光学的支架横杆直接安装在点焊机头前顶端，但这种结构的显微光学机头没有对焦距的粗调，也无法在左右方向对焦或在前后方向对焦，因此无法满足显微焊接对显微光学机头的使用要求。

以下参照图2和图3所示，详细介绍显微光学支架200在自动点焊机头上的结构。

显微光学支架200包括支架固定座201、支架立柱202、支架横杆203和XY通孔连接架204。支架固定座201紧固在点焊机头102的前外侧，支架立柱202纵向安装在支架固定座201上，支杆立柱202和支架横杆203分别与XY通孔连接架204的二个通孔连接。支架横杆203设有可用于安装显微光学机头205的环架206，显微光学机头205固定在可安装显微光学机头的环架206上。XY通孔连接架204的两个管壁分别有用于紧定的调节螺丝，通过调节XY通孔连接架204上设置的调节螺丝，能够实现对显微光学机头205在焦距上进行粗调，在左右方向上和在前后方向上进行对焦。

XY通孔连接架204为在X轴方向(横向)和在Y轴方向(纵向)具有互相垂直的二个圆通孔的连接架，相互垂直的二个圆通孔的内径分别与支架立柱202和支架横杆203的圆柱外径相适配。为了方便与支架立柱202和支架横杆203的连接，在二个圆通孔的内壁上可分别安装带开口的铜套，二个圆通孔连接架的管壁上有用于紧定铜套的调节螺丝。

本发明把显微光学支架200安装在自动点焊机头的前外侧，具有把显微光学支架200和自动点焊机头二个独立的结构安装成一体的优点；其次，由于支架立柱202和支架横杆203分别与XY通孔连接架204的二个通孔连接，XY通孔连接架204上的二个通孔与支架立柱202和支架横杆203的圆柱是适配的结构，因此，只要调节XY通孔连接架204与支架立柱202的调节螺丝，显微光学机头即可通过支架立柱202实现在焦距上进行粗调和在左右方向上进行对焦；只要调节XY通孔连接架204与支架横杆203的调节螺丝，显微光学机头即可通过支架横杆203在前后方向上进行对焦，因此，本发明把显微光学支架200安装在自动点焊机头的前外侧，完全可以满足显微光学机头在点焊工作的使用要求。

最后说明，本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备的工作过程：

当应用电阻焊水下显微焊接自动化设备对带小线圈电子元件的漆包线引出线在基底焊盘进行焊接时，多个甚至数十个结构相同、排列相同的电子元件被定位在工件水箱107的工件座112上，在工件水箱107中加入水或乳化液或皂化液浸没电子元件，通过PLC自动控制装置控制X轴、Y轴和Z轴的行程，实现在X轴滑台105和/或Y轴滑台104可移动的自动点焊机头102的移动，通过安装在自动点焊机头102的平行电极焊头110对被焊工件111加压，当电极力达到预设定值，导通焊接电源，平行电极焊头110在水中产生电火花或高温，如热压焊一样烧除漆包线上的绝缘漆，继而在电极力的作用下实现电阻焊水下焊接。

结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明电阻焊水下显微焊接自动化设备具有以下优点：一是避免焊接过程在高温状态下的焊头尖端与空气接触，可有效减少焊头尖端的氧化，大大延长平行电极焊头的使用寿命；二是焊接能量高度集中，可有效避免基底焊盘与绝缘基板的剥离；三是可避免焊头尖端烧除漆包线绝缘漆的空气污染；四是可大大减少焊接残渣，有效提高焊接的可靠性和一致性。本发明不但为电子元器件的制造提供了一种新的自动化焊接设备，本发明还把电阻焊在空气环境焊接的现有技术提出电阻焊水下焊接，解决了电阻焊散热的技术难题，具有促进电阻焊行业科技进步的作用。

根据上述说明书的描述和揭示，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。