專利名稱：具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波壓焊機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，超聲波壓焊機(jī)廣泛應(yīng)用在電子元器件、集成電路等的引線焊接中，如大、中功率三極管、場效應(yīng)管、各種功率模塊、大電流快恢復(fù)二極管、肖特基三極管、可控硅、IGBT、以上器件及特殊半導(dǎo)體功率器件的內(nèi)引線焊接。其工作原理是來自超聲波發(fā)生器的超聲波(一般為40-140KHz)，經(jīng)換能器產(chǎn)生高頻振動，并傳送到焊刀，當(dāng)焊刀與引線及被焊件接觸時，在壓力和振動的作用下，待焊金屬表面相互摩擦，氧化膜被破壞，并發(fā)生塑性變形，致使兩個純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子距離的結(jié)合，最終形成牢固的機(jī)械連接。由焊刀、換能器所組成的機(jī)構(gòu)一般被稱為焊頭。如圖1所示，焊頭1以支點A支承于支架上，可以繞該支點產(chǎn)生一定角度內(nèi)的轉(zhuǎn)動。由于壓焊機(jī)工作時，焊頭焊刀的壓力是一個重要參數(shù)，壓力太大，容易造成焊刀等機(jī)件的機(jī)械勞損，降低其使用壽命；壓力小，直接影響焊接質(zhì)量，會造成虛焊或焊接不牢。現(xiàn)有的超聲波壓焊機(jī)為保證焊刀有適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?，只能對壓力調(diào)節(jié)裝置3給定預(yù)定值，但這個預(yù)定值只是一個理論上的定值，對壓力只是簡單的開環(huán)控制，但壓焊機(jī)工作時，焊頭微小的位移或機(jī)械形變，都會導(dǎo)致工作壓力的不穩(wěn)定；壓力調(diào)節(jié)裝置一般采用電磁鐵，也容易受到外界電磁信號的干擾；當(dāng)電磁鐵銜鐵與電磁鐵的磁隙發(fā)生改變時，電磁力會發(fā)生很大的變化。因此，此工作壓力既無法定量檢測，更無法自動調(diào)整使其一直保持在一個適當(dāng)?shù)闹怠?br>
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能自動調(diào)節(jié)工作壓力的超聲波壓焊機(jī)。
為此，本實用新型提出了一種具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)，包括焊頭1、機(jī)架4、壓力調(diào)節(jié)裝置3；所述壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于所述機(jī)架上，并驅(qū)動所述焊頭；所述焊頭支點支承于所述機(jī)架上；其特征是還包括負(fù)反饋控制系統(tǒng)，其信號檢測端設(shè)置于所述焊頭，響應(yīng)于所述焊頭的受力變化，信號輸出端與所述壓力調(diào)節(jié)裝置電連接，用于控制所述壓力調(diào)節(jié)裝置對焊頭的施加力。
所述負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括壓力檢測裝置和主控電路，所述壓力檢測裝置的信號檢測端設(shè)置于所述焊頭上，信號輸出端與所述主控電路輸入端是電連接，所述主控電路信號輸出端與所述壓力調(diào)節(jié)裝置電連接。所述壓力檢測裝置包括壓力傳感器和用于將所述壓力傳感器檢測信號轉(zhuǎn)換為電信號的壓力變送模塊；所述壓力傳感器集成于焊頭，所述壓力變送模塊信號輸出端與所述控制系統(tǒng)輸入端連接。所述壓力傳感器采用變阻式壓力傳感器。所述壓力傳感器優(yōu)選應(yīng)變式壓力傳感器。所述應(yīng)變式壓力傳感器平鋪貼合集成于所述焊頭的表面。
本實用新型帶來的有益效果是由于增設(shè)壓力負(fù)反饋控制系統(tǒng)，構(gòu)成一個閉環(huán)的壓力自動調(diào)節(jié)負(fù)反饋回路，主動對焊頭傳遞的壓力進(jìn)行檢測及調(diào)整，使焊頭一直保持在一個適當(dāng)?shù)膲毫ο鹿ぷ?，保證了焊接過程的一致性、穩(wěn)定性，提高了焊接質(zhì)量；而且避免過大的壓力對焊刀的沖擊，大大提高焊頭的使用壽命。
壓力傳感器優(yōu)選應(yīng)變片，易實現(xiàn)，簡單可靠，成本低廉，基本不影響整機(jī)的成本；但使本實用新型的性能得到顯著的提高，性價比得以大幅提高。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)超聲波壓焊機(jī)的壓力調(diào)節(jié)示意圖；圖2是本實用新型的壓力調(diào)節(jié)示意圖；圖3是本實用新型實施例一的焊頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例二的焊頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型實施例三的焊頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型實施例四的焊頭結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
如圖2所示，本實用新型的超聲波壓焊機(jī)增設(shè)一個負(fù)反饋控制系統(tǒng)，包括主控電路和壓力檢測裝置，壓力檢測裝置包括壓力傳感器20和壓力變送模塊；壓力傳感器與焊頭1集成為一體。焊頭1以支點A為支承軸設(shè)置在機(jī)架4上，形成一可以繞A支承軸旋轉(zhuǎn)的杠桿。當(dāng)焊刀10有壓力時，通過換能器11的傳遞，焊頭產(chǎn)生微小的形變，壓力傳感器將代表被測壓力信號的形變轉(zhuǎn)換成容易測量的電信號作輸出，壓力變送模塊將壓力傳感器的電信號進(jìn)行放大、調(diào)理后提供給主控電路，主控電路與預(yù)定基準(zhǔn)比較，如果壓力與設(shè)定值不符，則主控電路輸出控制信號控制壓力調(diào)節(jié)裝置3；壓力調(diào)整裝置包括電磁鐵30和電磁鐵銜鐵31，電磁鐵30通過固定基座B固定在機(jī)架4上，電磁鐵銜鐵31安裝在焊頭尾端，電磁鐵產(chǎn)生的磁力受控于主控電路，通過杠桿原理，改變通過換能器、焊刀傳遞到被焊接物的壓力，使得焊接壓力始終保持在穩(wěn)定值上。這樣對于焊頭的工作壓力形成了一個負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)行焊頭工作壓力的自適應(yīng)調(diào)整。
壓力傳感器是壓力檢測電路中的重要組成部分，本實用新型中壓力傳感器可以采用電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、光電式等。
實施例一是本實用新型的優(yōu)選實施例，如圖3所示，壓力調(diào)節(jié)裝置3的電磁鐵設(shè)置于焊頭上部，壓力檢測裝置信號檢測端選用應(yīng)變式壓力傳感器，即應(yīng)變片20，應(yīng)變片平鋪緊貼焊頭表面，集成于焊頭尾部，以利于將焊頭細(xì)微的受力變化傳遞到應(yīng)變片上，把焊刀壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化來進(jìn)行測量。應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值隨壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變而變化。壓力傳感器表面金屬片在焊頭1受到包括壓力調(diào)整裝置施加的力和焊刀1工作時傳遞力的共同作用下，發(fā)生變形，導(dǎo)致應(yīng)變片電阻值的變化，作用力越大，電阻變化越大，壓力變送模塊采用電橋測量放大電路，主控電路對壓力進(jìn)行運(yùn)算比較，輸出控制信號給壓力調(diào)整裝置，形成閉環(huán)的負(fù)反饋自動控制回路。
實施例二如圖4所示，本例與上例的不同之處在于，壓力傳感器20設(shè)置于焊頭1的腹部。
實施例三如圖5所示，本例與實施例一的不同之處在于，壓力傳感器20設(shè)置于焊頭的尾端的下部，壓力調(diào)節(jié)裝置3與焊頭1的相對位置設(shè)置成直角。
實施例四如圖6所示，本例與實施例一的不同之處在于，壓力傳感器集成于焊頭1頂部的中部，壓力調(diào)節(jié)裝置的電磁鐵銜鐵31安裝于焊頭1的腹部，電磁鐵30在焊頭下面與銜鐵對應(yīng)設(shè)置。
權(quán)利要求1.一種具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)，包括焊頭(1)、機(jī)架(4)、壓力調(diào)節(jié)裝置(3)；所述壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于所述機(jī)架上，并驅(qū)動所述焊頭；所述焊頭支點支承于所述機(jī)架上；其特征是還包括負(fù)反饋控制系統(tǒng)，其信號檢測端設(shè)置于所述焊頭，響應(yīng)于所述焊頭的受力變化，信號輸出端與所述壓力調(diào)節(jié)裝置電連接，用于控制所述壓力調(diào)節(jié)裝置對焊頭的施加力。
2.如權(quán)利要求1所述的具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括壓力檢測裝置和主控電路，所述壓力檢測裝置的信號檢測端設(shè)置于所述焊頭上，信號輸出端與所述主控電路輸入端是電連接，所述主控電路信號輸出端與所述壓力調(diào)節(jié)裝置電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述壓力檢測裝置包括壓力傳感器和用于將所述壓力傳感器檢測信號轉(zhuǎn)換為電信號的壓力變送模塊；所述壓力傳感器集成于焊頭，所述壓力變送模塊信號輸出端與所述控制系統(tǒng)輸入端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力自適應(yīng)超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述壓力傳感器是變阻式壓力傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的壓力自適應(yīng)超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述壓力傳感器是應(yīng)變式壓力傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的壓力自適應(yīng)超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述應(yīng)變式壓力傳感器平鋪貼合集成于所述焊頭的表面。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的壓力自適應(yīng)超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述壓力調(diào)節(jié)裝置(3)包括電磁鐵(30)和電磁鐵銜鐵(31)，所述電磁鐵固定設(shè)置在所述機(jī)架上，所述電磁鐵銜鐵設(shè)置于所述焊頭上。
8.如權(quán)利要求3所述的壓力自適應(yīng)超聲波壓焊機(jī)，其特征是所述壓力傳感器是電感式、或電容式、或壓電式、或磁電式、或光電式傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種具有壓力自適應(yīng)功能的超聲波壓焊機(jī)，具有壓力負(fù)反饋控制系統(tǒng)，主動對焊刀、換能器傳遞的壓力進(jìn)行檢測及調(diào)整，使焊頭一直保持在一個適當(dāng)?shù)膲毫ο鹿ぷ?，保證了焊接過程中壓力的一致性、穩(wěn)定性，提高了焊接質(zhì)量；而且避免了過大的壓力對焊刀的沖擊，提高焊頭使用壽命。
文檔編號B23K20/10GK2776616SQ200420150458
公開日2006年5月3日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者羅琳, 唐文軒, 龐曉東 申請人:深圳市微迅自動化設(shè)備有限公司