一种电容器引脚的铆焊接设备的制作方法

1.本实用新型涉及电容器制造设备技术领域，更具体的涉及一种能够在电容器制造过程中结合铆接与焊接工艺将引脚的铝舌与铝箔固定在一起的铆焊接设备。


背景技术：

2.在铝质电解电容器的生产过程中，铝箔与引脚的铝舌铆接工序是铝质电解电容器生产中的关键工序，铝箔与引脚铝舌间的铆接接触电阻大小、质量等由电容器制造商的制造工艺水平和质量管理水平决定。
3.现有的电容器引脚的铆接设备，一般由钉卷机将引脚铝舌放入固定位置后，刺铆装置中的钉针直接穿透引脚铝舌和已切裁的铝箔，然后将铆接在一起的已切裁的铝箔和引脚铝舌牵引至压铆装置后拍平铆花。这种铆接设备的结构设计使其只能利用铆接工艺将引脚铝舌铆接在铝箔上，而实际使用过程中，因机械力作用，引脚铝舌刺铆花与铝箔刺钉孔铆压在一起时，铝箔相对于引脚铝舌的压铆有退让现象，即引脚铝舌与铝箔的铆接处有空隙。
4.实践证明，铝箔比容越高，退让的程度越明显，出现退让的概率也越大，而且这种退让具有很大的随机性。这种退让会使铆接翻花处产生大量毛刺，而这些未经处理的毛刺经过压铆动作后会使成品电容器的铝箔与引脚铝舌的接触面积减小，导致二者间的接触电阻则增大，且空隙处易渗入电解液。由于铝箔阳极氧化膜（al2o3）与电解液结合的自愈作用，进一步加剧了接触电阻的不稳定性，导致阻值增大。
5.现有电容器引脚的铆接设备中，常常通过加大铆接压力、改变钉针四棱锥角度、改变针座模的针孔孔径等方式降低铆接接触电阻。虽然这些措施起到了一些效果，但由于铝电解电容器的体积不断缩小，所用正（阳）极箔的比容越来越高，而高比容的正极箔又较厚，且柔韧性较差，原有的措施对铆接接触电阻的控制并不完全可靠。因此，采用现有铆接设备制造的铝电解电容器生产过程中仍有esr值变大、损耗值变大、电容量似有似无的质量问题发生，这些问题无法通过筛选完全排除，直接影响了电容器制造商的经济效益和在用户中的质量信誉。
6.因此，需要对现有电容器引脚的铆接设备进行改进以克服上述问题。


技术实现要素：

7.综上所述，本实用新型的目的在于解决现有电容器引脚的铆接设备结构设计不合理，只能利用铆接工艺将引脚铝舌铆接在铝箔上，导致成品电容器的铆接接触电阻值、esr值及损耗值过高，且存在成品电容器偶发无容量的技术不足，而提供一种能够结合铆接工艺和焊接工艺将引脚铝舌与铝箔固定为一体以克服上述问题的铆焊接设备。
8.为解决本实用新型所提出的技术不足，采用的技术方案为：
9.一种电容器引脚的铆焊接设备，包括有机架，其上水平设有一载台，所述载台上承托有由其一端向另一端定向、定距移动的已切裁铝箔，所述的铝箔上由机械手定位放置有待铆焊引脚，其特征在于，所述的机架上还设有：
10.控制装置，用于控制所述设备的运行；
11.钉针模组件，其上设有至少两根对应活动处于所述引脚的铝舌上方的钉针；
12.针座模组件，处于引脚和铝箔的下方，其与载台表面相齐平的上部设有若干用于所述钉针的端部竖向活动插入的针孔；
13.驱动装置，由所述的控制装置控制，其动作端与所述的钉针模组件连接，用于驱使钉针的端部刺穿所述的铝舌和铝箔并伸入所述的针孔内，以将所述的铝舌铆接在铝箔上并在二者背面形成刺铆翻花；
14.焊接装置，由控制装置控制，其正极端与钉针电性连接，其负极端与所述的针座模组件电性连接，用于在钉针端部回退至刺铆翻花处时放电以熔接刺铆翻花及周围毛刺。
15.进一步的，所述的设备还包括有：
16.光电传感器，设于所述的机架上并与所述的控制装置电性连接，其感应探头一端对应处于所述引脚的定位放置点一侧，用于在检测到引脚后向控制装置发送触发信号以启动控制装置运行。
17.进一步的，所述的设备还包括有设于所述机架上的：
18.压铆模组件，位于所述钉针模组件的铝箔前进方向一侧，由所述的控制装置控制，其动作端上设有活动处于铆焊后的所述引脚的铝舌和铝箔上方的压铆模，用于通过所述的压铆模将铝舌和铝箔抵压在所述的载台上以将熔接后的刺铆翻花压平。
19.进一步的，所述铝箔的底面上设有一层底膜，所述的底膜上等间距地开设有若干可对应处于所述钉针及针孔之间的避空槽，所述避空槽之间的间距与所述压铆模与钉针之间的间距相匹配。
20.进一步的，所述避空槽的开槽尺寸小于所述引脚的铝舌尺寸。
21.进一步的，所述底膜的厚度不小于所述刺铆翻花被所述压铆模压平后的铆花厚度。
22.进一步的，所述的针座模组件包括有：
23.底座，固定连接在所述载台的下部，其上部设有处于载台表面上的开口；
24.针座，设于所述底座的容腔内，其上端面与载台的表面相齐平，所述的针孔竖向下排列设于其上表面上，所述焊接装置的负极端与之电性连接；
25.绝缘模，套接在所述针座的外部并匹配嵌合于底座的容腔内，用于将针座与底座绝缘隔离。
26.进一步的，所述焊接装置的输出电压在5～24v之间，输出电流在8～20a之间。
27.进一步的，所述的钉针模组件包括有：
28.钉针固定块，连接于所述驱动装置的动作端上，所述的钉针竖向下排列设于其下部位置上；
29.铝舌压块，通过弹性连接机构对应活动连接在所述钉针固定块的下方，其上设有若干用于钉针下端部活动穿过的过孔，用于在驱动装置的驱使下随钉针固定块向下移动，以先于钉针将待铆焊引脚的铝舌限位抵压在铝箔上。
30.进一步的，所述的钉针固定块由绝缘材料制造，用于将所述钉针与驱动装置绝缘隔离。
31.本实用新型的有益效果为：
32.相较于现有普通的铆接设备，本实用新型通过钉针模组件上的钉针和针座模组件上的针孔对载台上的已经切裁好宽度的铝箔和定位放置在铝箔上的引脚铝舌进行穿刺动作以实现二者间的铆接，由于钉针穿刺铝舌和铝箔的过程中存在铝箔退让问题，致使二者翻花处产生大量的毛刺，而本实用新型的钉针在回退至刺铆翻花处时可在控制装置的控制下通过焊接装置向钉针端部输出一个瞬时的低电压、高电流，从而使引脚铝舌与铝箔背面的刺铆翻花处边缘毛刺在电流作用下产生跳火熔接在一起。
33.本实用新型结合了铆接工艺和焊接工艺将刺铆翻花处产生的大量毛刺与刺铆翻花熔接为一体，弥合了因铝箔退让而与铝舌间出现的间隙，使引脚铝舌与铝箔铆接处牢牢地固定连接为一体，同时增大了引脚铝舌与铝箔间的接触面积，从而降低了二者间的接触电阻。
34.经过实际检测，只要铝箔不裂箔，采用本实用新型设备制造的电容器其铝箔铆接的厚度可以由原本的0.45mm铆压至0.42mm，其接触电阻可相对由0.9ω降低至0.7ω，从而使电容阻抗变小，耐纹波电流能力提高。因此，本实用新型可完全防止现有单纯地采用铆接工艺的设备中存在的因铆接处退让导致成品电容器的铆接接触电阻值、esr值及损耗值过高，且存在成品电容器偶发无容量的问题，提高了电容器产品的品质，有利于维护制造企业的产品声誉，提高企业效益。
附图说明
35.图1为本实用新型整体前侧结构示意图；
36.图2为本实用新型隐藏铝箔后的整体前侧结构示意图；
37.图3为本实用新型整体后侧结构示意图；
38.图4为本实用新型钉针下端部结构示意图；
39.图5为本实用新型钉针模组件、引脚、铝箔、底膜和针座模组件的剖面结构示意图；
40.图6为本实用新型钉针铆接铝舌和铝箔时的剖面结构示意图。
41.图中：1.机架，11.载台，12.限位导轮，13.光电传感器，14.横向支臂，2.铝箔，21.底膜，22.避空槽，3.引脚，4.控制装置，5.钉针模组件，51.钉针，511.连接横杆，52.钉针固定块，521.内部管路，53.弹性连接机构，54.铝舌压块，541.过孔，6.针座模组件，61.针孔，62.底座，63.针座，64. 绝缘模，65.负极接口，7.驱动装置，8.焊接装置，81.多层半圆形铜片，82.单层条状铜片，9.压铆组件，91.压铆气缸，92.压铆模，100.刺铆翻花。
具体实施方式
42.以下结合附图和本实用新型优选的具体实施例对本实用新型的结构作进一步地说明。
43.参照图1所示，本实用新型：
44.一种电容器引脚的铆焊接设备，包括有机架1，在该机架1上水平设有一载台11，在载台11上承托有在卷绕机构（图中未画出）的拉动下由载台11的右端向左端定向、定距移动的已切裁的铝箔2，在铝箔2上由机械手（图中未画出）定位放置有待铆焊的引脚3。载台11右侧的前后两边处转动连接有活动抵触在铝箔2边缘处的限位导轮12，已切裁的铝箔2在卷绕机构拉动时被两限位导轮12限位引导，防止移动过程中铝箔2偏移，从而实现铝箔2在载台
11上稳定的水平定向移动。
45.具体的，在该机架1上还设有控制装置4、钉针模组件5、针座模组件6、驱动装置7以及焊接装置8。其中，用于控制本实用新型设备运行的控制装置4通过固定件（图中未标示）固定连接在驱动装置7的右侧壁面上；驱动装置7固定连接在机架1的上端并与控制装置4电性连接；钉针模组件5固定连接在驱动装置7的动作端上并对应活动处于待铆焊引脚3的铝舌31上方；针座模组件6固定连接在载台11中部并对应处于待铆焊引脚3的铝舌31和铝箔2的下方；焊接装置8固定连接在载台11右侧的铝箔2后侧位置上并与控制装置4电性连接。
46.具体的，参照图2至图3所示，驱动装置7的动作端在控制装置4的控制下可竖向上下分阶段式定位移动，连接在其上的钉针模组件5下端竖直向下横向排列设有四根对应活动处于铝舌31上方的钉针51，在针座模组件6的、与载台11表面相齐平的上端面上竖直向下横向排列设有四个用于钉针51下端部活动插入的针孔61，焊接装置8的正极端通过一多层半圆形铜片81经导线（图中未画出）与四根钉针51电性连接，焊接装置8的负极端通过一单层条状铜片82与针座模组件6电性连接，其可通过多层半圆形铜片81向钉针51输出电压在5～24v之间、电流在8～20a之间的电流。
47.具体的，参照图4至图6所示，每根钉针51的下端部皆为四棱锥构型，用于在驱动装置7的驱使下向下依次刺穿铝舌31和铝箔2并伸入到针孔61内，从而将铝舌31铆接在铝箔2上并在二者背面形成刺铆翻花100。
48.钉针51将铝舌31和铝箔2刺穿以将二者铆接后，控制装置4控制驱动装置7的活动端回撤，钉针51按照设定好的距离回退至其下端接近至刺铆翻花100处时，控制装置4控制焊接装置8焊接装置8输出一个瞬时的低电压、高电流，并将输出的电流通过多层半圆形铜片81传导至钉针51的下端部，从而使铝舌31与铝箔2背面的刺铆翻花100边缘产生的毛刺在电场的作用下产生跳火而熔接在一起。
49.采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果。
50.相较于现有普通的用于电容器引脚3的铆接设备，本实用新型通过钉针模组件5上的钉针51和针座模组件6上的针孔61对载台11上的铝箔2和定位放置在铝箔2上的引脚3铝舌31进行穿刺动作以实现二者间的铆接，铆接过程中在二者翻花处产生的毛刺在钉针51回退至刺铆翻花100处时被焊接装置8发出的瞬时抵电压、高电流所熔融，从而将毛刺消除并与刺铆翻花100熔接为一体，且毛刺熔接后可以弥合因铝箔2退让而与铝舌31间产生的间隙，从而提高了铝舌31与铝箔2间连接的接触面积，强化了二者间的铆焊接强度，使得铝舌31与铝箔2间的固定更为可靠。
51.经过实际检测，只要铝箔不裂箔，采用本实用新型设备制造的电容器其铝箔铆接的厚度可以由原本的0.45mm铆压至0.42mm，其接触电阻可相对由0.9ω降低至0.7ω，从而使电容阻抗变小，耐纹波电流能力提高。因此，采用本实用新型铆焊接的引脚3铝舌31和铝箔2制造的成品电容器，可完解决现有单纯地采用铆接工艺的设备中存在的因铆接处退让导致成品电容器的铆接接触电阻值、esr值及损耗值过高的问题，同时也能够有效避免成品电容器中偶发的无容量的问题，提高了电容器产品的品质，有利于维护制造企业的产品声誉，提高企业效益。
52.而且，本实用新型焊接装置8的正极端通过多层半圆形铜片81与钉针模组件5上的四根钉针51电性连接，多层半圆形铜片81质地厚实，可耐受较大安培的电流，有利于提高本
实用新型焊接的可靠性和使用寿命。
53.进一步的，参照图1所示，本实用新型设备还包括有一光电传感器13，该光电传感器13水平横向固设于机架1上并与控制装置4电性连接，其前端的感应探头一端对应处于引脚3的定位放置点后侧，实际使用过程中可通过该光电传感器13来检测机械手是否有将引脚3放置到铝箔2表面的指定的位置上。当光电传感器13检测到引脚3正确放置到位后会向控制装置4发送一个触发信号，控制装置4收到触发信号后开启运行并向驱动装置7发出动作指令，从而通过驱动装置7驱使钉针51向下刺穿铝舌31和铝箔2，并且在驱使钉针51回退至刺铆翻花100处时向焊接装置8发送一个输电指令，从而通过钉针51端部放电将刺铆翻花100处的毛刺熔接。
54.具体的，驱动装置7的动作端常态下回退以将钉针模组件5限位在引脚定位放置点的上方，从而便于机械手将引脚3从震动料盘（图中未画出）上取下并移送至引脚定位放置点。引脚3放置后，驱动装置7驱使钉针51进行分阶段式定位移动，包括直驱钉针51向下刺穿铝舌31和铝箔2的第一动作阶段、向上收回钉针51并使钉针51下端部定位移动至刺铆翻花100处的第二动作阶段、继续向上带动钉针51回退至初始位置处的第三动作阶段。
55.优选的，第一动作阶段和第三动作阶段的执行机构为气缸（图中未画出），往复驱动钉针模组件5上下移动，第二动作阶段的执行机构为时间凸轮机构（图中未画出），在设定好的周期内驱使针座模组件5上下精确的往复驱动，从而实现控制装置4对钉针51端部的精确定位控制。
56.需要说明的是，本实施例仅只是本实用新型一种优选的实施方式，并不是对本实用新型的限制，在其他一些实施例中，驱动装置7也可以采用其如带传动结构、蜗杆驱动结构、连杆驱动结构等，只要能够精确完成上述三个动作阶段即可。
57.进一步的，参照图1至图3所示，本实用新型设备还包括有通过横向支臂14连接在机架1左侧位置上的、位于钉针模组件5的铝箔2前进方向一侧的压铆模组件9。
58.具体的，压铆模组件9包括有竖向下固定连接在横向支臂14端部的压铆气缸91，该压铆气缸91的电磁阀（图中未画出）与控制装置4电性连接，其活塞杆下端水平横向固定连接有一对应活动处于铆焊后的引脚3铝舌31和铝箔2上方的压铆模92。即引脚3的铝舌31和铝箔2经钉针模组件5铆接后，铝箔2在卷绕机构的拉动下继续向载台11的左端定距移动一个工位，移动到位时铆焊后的引脚3铝舌31恰好位于压铆模92的下方。
59.实际生产时，经铆接后的铝舌31移动至压铆模92下方后，控制装置4通过电磁阀控制压铆气缸91的活塞杆竖向下伸出，从而通过压铆模92将铝舌31和铝箔2抵压在载台11上，以将熔接后的刺铆翻花100压平。
60.本实用新型通过压铆模组件9对铝舌31与铝箔2铆接及焊接后产生的刺铆翻花100进行压平，避免熔接后的刺铆翻花100表面不平整、防止其过度突兀而刺破电容器铝箔的绝缘隔层，且经过压平后的铝舌31与铝箔2之间的连接可靠性更高。
61.进一步的，结合图1、图2及图6所示，本实用新型铝箔2的底面上还贴附有一层底膜21，在该底膜21上等间距地开设有若干对应处于钉针51及针孔61之间的避空槽22，相邻两避空槽22之间的间距与压铆模92与钉针51之间的间距或者铝箔2定距移动的一个工位的移动距离相匹配。
62.本实用新型底膜21上的避空槽22为铝舌31与铝箔2形成刺铆翻花100留出足够的
空间，且避空槽22的开槽尺寸小于引脚3的铝舌31尺寸，从而保证钉针51向下刺穿铝舌31及铝箔2或者压铆模92向下压平刺铆翻花100时不会将铝舌31向下压破铝箔2。
63.进一步的，本实用新型贴附于铝箔2下表面上的底膜21其厚度不小于刺铆翻花100被压铆模92压平后形成的铆花厚度，使得压平后的铆花可以容置在避空槽22内部而不会过于突兀，保证成品电容器的铝箔2经过多层卷绕后引脚3处的铆花不会刺破相邻两层铝箔间的绝缘隔层。
64.进一步的，参照图5所示，本实用新型的针座模组件6包括有一固定在载台11下部的底座62，该底座62优选为“凹”型开槽结构，其上部设有位于载台11表面上的上部开口（图中未标示），其前后两端对应设有位于载台11前后侧的端部开口（图中未标示），其容腔内设有一矩形块结构的针座63，该针座63采用导电金属材料制作，其上端面经底座62的开口与载台11的上表面相齐平，针孔61竖直向下横向排列设置在该针座63的上表面上。在针座63外套接有一采用硬质塑胶或电木材料制作的绝缘模64，该绝缘模64包裹在针座63外侧并匹配嵌合在底座62的容腔内。
65.本实用新型的针座63后端设有一负极接口65，连接在焊接装置8负极端的单层条状铜片82依次穿过底座62后端的端部开口和绝缘模64连接在该负极接口65上，从而将焊接装置8的负极端与针座63电性连接。
66.本实施例中因底座62的后端设置有端部开口，因此单层条状铜片82不会直接接触底座62，在其他一些实施例中若底座62采用不同结构设计，需要在底座62后端开设对应负极接口65的避空，且应避免单层条状铜片82与底座62直接接触，从而防止载台11及机架1带电伤人。
67.实际使用时，当钉针51下端部回退至刺铆翻花100处时，钉针51的下端仍然处于针孔61开孔处，但是并不与针座63直接接触。此时焊接装置8在控制装置4的控制下通过钉针51（正极）与针座63（负极）在电场作用下带来瞬时的放电效果，从而实现本实用新型的铆焊接目的。
68.由于焊接过程是带电作业，因此本实用新型针座63与底座62之间设置有起绝缘作用的绝缘模64，从而防止载台11或机架1带电而造成人员电伤，保证了焊接作业的安全性。
69.进一步的，参照图5所示，本实用新型的钉针模组件5包括有钉针固定块52，该钉针固定块52水平横向固定连接在驱动装置7的动作端上，四根钉针51竖向下横向排列连接在该钉针固定块52的下端部位置上。
70.优选的，四根钉针51的上端部通过一连接横杆511横向固定连接为一体，钉针固定块52将连接横杆511及钉针51的上端部包覆固定，在钉针固定块52内设有一直通至连接横杆511处的内部管路521，实际装配时连接在焊接装置8正极端上的多层半圆形铜片81通过导线（图中未画出）经内部管路521与连接横杆511电性连接，从而将四个钉针51与焊接装置8的正极端电性连接。
71.具体的，在钉针固定块52的下方还通过弹性连接机构53活动连接有一对应处于引脚3的铝舌31上方的铝舌压块54，该铝舌压块54上横向排列设有四个用于钉针51的下端部活动穿过的过孔541，常态下铝舌压块54在弹性连接机构53的弹力作用下自动向下移动至钉针51的下端，保证常态下铝舌压块54的下端面低于或不高于钉针51的下端。
72.实际使用过程中，当驱动装置7的动作端进行第一动作阶段时，铝舌压块54随钉针
固定块52和钉针51同步向铝舌31处下移。由于常态下铝舌压块54的下端面低于钉针51的下端，因此铝舌压块54会先于钉针51接触铝舌31并将其限位抵压在铝箔2上，从而起到限位铝舌31、防止其被刺穿过程中移动的限位作用。而后，钉针固定块52在驱动装置7第一动作阶段的驱使下克服弹性连接机构53的弹性阻力继续向下移动，从而带动钉针51刺穿铝舌31和铝箔2。钉针51完成铆接动作后，驱动装置7驱使钉针固定块52执行第二动作阶段，将钉针固定块52向上精确移动一定距离使钉针51的下端回退至刺铆翻花100处但并不完全脱离刺铆翻花100。此时，控制装置4向焊接装置8发送一个输电指令，从而通过钉针51端部放电将刺铆翻花100处的毛刺熔接，实现本实用新型结合铆接和焊接工艺将引脚3的铝舌31固定在铝箔2上的功能。铝舌31铆焊完成后，驱动装置7继续执行第三动作阶段将钉针固定块52连通钉针51一起上移至初始位置处，使得铝舌压块54在弹性连接机构53的弹力驱动下向下移动至钉针51的下端。
73.需要注意的是，钉针51回退至初始位置后，铝舌压块54不能妨碍到机械手正常定位放置引脚3。
74.进一步的，本实用新型的钉针固定块52优选的由绝缘电木材料制造，可将钉针51与驱动装置7及机架1绝缘隔离。由于焊接装置8通过钉针51实现放电，本实用新型通过绝缘的钉针固定块52将钉针51与驱动装置7及机架1绝缘隔离，保证使用过程中设备外部不会带电伤人，安全性更高。
75.需要说明的是，在其他一些实施例中，钉针51也可以是可竖向上下移动的活动连接在钉针固定块52上的，此种设计下钉针固定块52直接与驱动装置7的第一/第三动作阶段执行机构连接，而钉针51与驱动装置7的第二动作阶段执行机构连接，从而实现钉针51的独立动作以使其端部精确回撤至刺铆翻花100处。
76.上述实施例仅仅为了表述清楚本实用新型的具体一种实施方式，并不是对本实用新型的实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，依据本实用新型可以推导总结出其他一些对机架1、载台11、控制装置4、钉针模组件5、针座模组件6、驱动装置7、焊接装置8、光电传感器13、压铆模组件9、底膜21等的调整或改动，在此就不进行一一列举。凡是依据本实用新型的精神和原则之内做出的任何修改、替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围内。