CN1721115B - 具有盒式电池组的焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种电池供电的焊接装置，其带有一个盒式电池系统，该盒式电池系统包括若干不同的可选择的电池组或者包括可以在盒式焊接头装置中被用来提供全范围焊接特性的连接电路。

Description

具有盒式电池组的焊接装置

背景技术

通过熔化焊料并且让焊料粘结在电子器件例如电线和一个电路的连接点之间，烙铁被用来进行安全的电子连接。许多不同类型的烙铁被广泛应用并且已经被接受了很多年。大多数焊接装置由电流通电，尤其用于工业应用，焊接装置使用一种交流电源。然而，有一些电池供电的焊接装置被接受，尽管他们的性能受到某些限制。如美国专利2,973,422；3,141,087；3,141,956；4,064,447和5,446,26所示。另外，为了在没有连接电源需求的焊接装置中提供灵活性，存在一些使用气体燃料通过催化剂或者明火来加热焊接头的焊接装置，例如美国专利5,799,648和5,921,231所示。

对一种能够提供工业烙铁的性能的轻便的无交流电源设备的焊接装置的需求受到限制。工业焊接装置允许使用许多不同的可互换的盒式烙铁尖从而使得焊接头可以被很容易替换从而让操作者选择要被用于特定焊接操作中的焊接头类型。盒式焊接装置的例子如美国专利4,839,501和6,710,304中所举的例子。

对于电池供电的各种类型的焊接装置，各种可得到的式样也存在某些限制，因为它们不包含业余爱好者以及专业用户和技工所需要的灵活性。业余爱好者仅要求一个焊接装置能同时进行几种焊接，他们通常不会把烙铁用于连续基础上的重复用途。相比较，在某种环境下的电子作业可能需要一种能给便利的又具有全功能的焊接装置供电的便携式电池。这些类型的操作例子包括在电源线上的、实地改变电话系统的以及家庭维修服务人员的操作。对于这些类型的操作，用于各种类型焊料的、尤其是用于电连接的特定类型的焊料的焊接头的温度控制可能变得更加重要。

发明内容

本发明针对一种电池供电的焊接装置，其带有一种盒式电池系统，该盒式电池系统包含多种不同的可选择的电池组或者包括可以在盒式焊接头装置中被用来提供全范围焊接特性的连接电路。

该焊接装置包括接受盒式焊接头的手柄，该手柄包括把电源连接到盒式焊接头的电气构件和用于安装电源盒的电源盒座；以及用于安装到手柄的电源盒座从而给盒式焊接头供电的至少一个电源盒。

优选的是进一步提供在手柄上的开关，和被配置连接到手柄上并覆盖盒式焊接头的保护盖，该保护盖具有开关唇，只要保护盖被连接到手柄，该开关唇就会把手柄的开关推到关闭位置。

电源盒优选地是可分离和更换的。

优选地，电源盒被设置有用于容纳至少一节电池的第一腔，被安装在第一腔中的至少一节电池，用于容纳电路板的第二腔，和被安装在第二腔中的电路板，该电路板包括用于连接和控制从至少一个电池到手柄的电源的电路。

电池可以是锂离子电池。当然，电池也可以是至少两节镍氢电池。

优选地，电源盒可以从下列各组中选择：包含4节或以上AA电池的盒；包含锂离子电池的盒；包含镍氢电池的盒；和通过电缆连接电源的附加盒。

较佳地，可进一步提供适合于容纳电池盒并通过电缆连接到附加盒的盒支架。

较佳地，可给焊接装置提供交流适配器，其用于将交流电转换为适合于给焊接装置供电的直流电压，该交流适配器通过电缆被连接到附加盒。

较佳地，焊接装置可适用于接受多种各自具有接触端和顶端的盒式焊接头。在这种情况下，每个焊接头被设计用于特定的焊接应用。该焊接装置进一步包括在手柄中适于接受多种焊接头中的一个接触端的内部连接器和开关组件。电源盒具有电路板用来可选择地把电源电连接到内部连接器。

附图说明

本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点将会从下面优选实施例/例子参考附图的详细描述中显而易见，其中：

图1是带有去除的保护盖的本发明的焊接装置的侧视图；

图2是连上保护盖的焊接装置的侧视图；

图3是焊接装置和可以被用来提供电源给烙铁头的不同盒子的侧视图；

图4是图3的焊接装置和盒子的局部被切掉的侧视图；

图5是图1的焊接装置的分解侧视图；

图6是本发明的焊接装置的盒式焊接头的局部被切掉的侧视图；

图7描述的是焊接装置的电池盒的焊接头温度特性的曲线图；和

图8描述的是本发明的焊接装置的各种电池盒用于连续焊接事件的焊接头温度下降的曲线图。

具体实施方式

图1和2描述的是根据本发明的一个焊接装置10的侧视图。焊接装置10包括一个手柄12，在其上可以使用一个定位螺母16安装一个盒式焊接头14。焊接装置优选地包括一个如图1所示拆卸的和如图2所示被连到手柄12上的保护盖18。当它不使用时保护盖18盖住盒式焊接头14。

焊接装置10也包括一个可拆卸地被连到手柄12的电池盒20。电池盒20提供电源用于加热盒式焊接头14。

在图1和2中所描述的电池盒20优选地是被配置为包含四节以首尾相连安置的两个电池的两排排列的AA电池。AA电池可以是非充电的碱性电池或是可充电的镍氢电池。

电池盒20是可拆卸的且确实可用图3描述的可选择的电池盒22和24更换。电池盒22被设计为包含一个锂离子型可充电电池。电池盒24被设计为包含镍氢可充电电池。

对于电池盒20、22和24的其他替代选择，焊接装置可以具有一个附加装置26，其本质上是允许盒支架28连接的电供给通过系统，该盒支架28可以例如被保存在一个小袋中或被连到一个用户的腰带上，且被配置来保持任何电池盒20、22和24。可替换地，附加装置26允许连接到一个AC适配器30，该适配器可以被插入到一个AC电源出口并且把AC电源转换成九伏的DC输出。盒支架28和AC适配器30都具有端接于连接器插头34的电缆，该连接器插头34被构造成用于插入到附加装置26上的连接器插座36从而在那里提供电源。附加装置26可以被安装在焊接装置10中被配置用来容纳电池盒20的空间中。为了使用方便，盒支架28可以包括一个腰带夹38从而让一个用户绑住盒支架28，和一个连接在一个工作腰带或口袋那里的电池盒，使得在没有AC电源的遥远地点仍能给提供自由工作。

如图1至3描述，焊接装置10的手柄12包括一个带子附加延长部分40在它的后部末端。这让一个皮带或其他捆绑器件被系到手柄12的末端。另外，安装在手柄12上靠近前方末端的操作员食指将准备使用的地方是开关42。当向着盒式焊接头14向前推时，开关42是在接通位置。当向着带子附加延长部分40向后推时，开关42是在关闭位置。如图2的最优描述，保护盖18具有特征是一个开关唇44延伸从而与开关42内接合，只要保护盖18被安装在手柄12上从而使得开关唇44将开关42推到关闭位置。这是一个保护特性从而防止当保护盖18在正确位置时焊接装置10被无意地打开。

图4描述了焊接装置10的一个局部被切掉的侧视图，尤其是手柄12和电池盒20、22、和24。如所描述的，包含在手柄12中的电子仪器被最小化。手柄12包括结构如下的电元件17，设置有两个弹簧触点50和52，它们提供手柄12和各种盒子或附加装置20穿过26之间的电连接途径。弹簧触点50被电连接到两个位置开关42的第一电极。弹簧触点52被连接到一个叶片接触连接器54，它电接触一个在焊接头盒14上的电终端56。当开关42在接通位置时，一个第二叶片接触连接器58被用于接收来自开关42的电源并且被配置使其接触在盒式焊接头14上的第二电终端60。手柄12也可以包括一个LED或灯62，它被电连接到开关42从而使得它在开关42被打开时被点亮。另外，LED电路可以包括一个使进入LED62的电源的使用最小化的电阻器64。

在此结构中，手柄12不具有控制从电池盒20、22或24释放到焊接头的电量的能力。当AA电池盒20被使用时，由四节AA电池提供的电量在不需要调节的情况下适合于供电给焊接头。因此，手柄12的简单结构能满足于AA电池盒和被设计用于焊接装置的盒式焊接头14的使用。盒式焊接头14在下文中将被更详细地描述。

如图4的顶端附近所示，AA电池盒20包括四节被安装在一个壳内的AA电池。上排AA电池具有指向弹簧连接器50的正极端子同时下排电池具有一个指向手柄12上弹簧连接器52的负极端子。在电池盒20的后部是一个电触点68从而与位于下面的电池正极端和位于上面的电池负极端两者接触，从而将全部四节电池以串联方式连接。电池盒20包括在它前端的开口从而使得当电池被放置在盒20中时，手柄12的接触点50和52直接接触暴露的电池接线端，而因此不需要额外的电导线来将电池互连在盒20中且电池盒20的整个尺寸因此被减小。

与AA电池盒20相比，锂离子电池的电池盒22和镍氢电池的电池盒24都分别包括一个用于容纳电池或电池组的第一腔70和72，和一个分别用于安装一个电路板78和80的第二腔74和76。

电池盒22容纳一个分别具有正极端子84和负极端子86的锂离子电池82。锂离子电池的形状通常是矩形的且适合装配在电池盒22的腔70中。在电池盒22的腔74中的电路板78包括电触点从而使得接触锂离子电池82的正极端子84和负极端子86以及和手柄12的弹簧连接器50和52内连的端子88和90。电路板78包括一个用于当开关42在接通位置时控制提供给盒式焊接头14的锂离子电池82的输出功率的控制电路，从而保持一个期望的焊接头的温度。控制电路通过循环传输从电池到盒式焊接头的功率来控制焊接头的温度。

电池盒24包括一个适于容纳至少两个或优选是六个镍氢电池100的腔72。腔72包括一个电接触板102从而提供与电池100的各个末端的串联。包括电路板80的腔76适于允许电路板80具有在腔72的前端上电接触一个电路的接触点104和106从而允许多节电池100的正极和负极端子互连，从而提供一个完整的串联电路将电力从镍氢电池100传递到电路板80的接触点104、106上。只要电池盒24被安装在手柄12中，电路板80也包括用于和手柄12的弹簧连接器50和52互连的电接触端子108和110。

电路板80包括用于控制传递到盒式焊接头14的输出功率的电路从而保持一个需要的焊接头温度使得在盒式焊接头14正常使用期间没有太多的功率被传送。通过转换功率的传送来控制电池盒22和24的输出功率的电路是基于特定类型的盒式焊接头14所需要的输入功率和所期望的焊接头温度。然而，通常，电路板被设计从电池盒22中的锂离子电池或在电池盒24中的镍氢电池那里获得输入功率并且控制电池盒的输出在7.2至7.4伏特的范围内。

在图4和图5中，每个盒20、22和24以及附加装置26包括在它们背面的具有安装脱扣126的滑动锁组件124，这个背面允许从手柄12上装上和卸下盒子。每个盒子20、22和24以及附加盒子26的前端具有合适装配在手柄12的电源盒固定架13中的尺寸以便在各自盒子的后边缘的附加安装脱扣126可以确保盒子位于适当位置。因此，盒子很容易从手柄12上卸掉也可以被放回。

图5描述了一个焊接装置10的盒子系统的分解局部横截面图。手柄12的后部分被切开从而暴露了具有一个向上延伸的槽122的内部表面120。在图5中，电池盒20被描述。电池盒有一个具有滑动锁定部件124的后端带有一个能上升的卸载装置126，从而使得当滑动锁定部件124和卸载装置126向下移动时它可以被插入到手柄12的槽122中从而在适当的位置装上电池盒20以及让电池盒20移开，电池盒20可以从手柄12那里向后滑动和抽出。这个简单的结构能让各个电池盒很容易安装并从手柄12中被移开。

在图5中，定位螺母16被显示为从焊接头盒子14向前移动滑入手柄12中的接收孔中。一旦盒式焊接头14被安装，则定位螺母16被插入到盒式焊接头14的上面从而让手柄12牢固。如此配置，定位螺母16包括多个斜边扣环130，它们穿过手柄12的接收孔134中的槽132延伸，因此定位螺母16可以被旋转从而锁在手柄12的适当的位置上。可选择地，定位螺母16可以具有安装到焊接手柄12末端上螺纹口的螺纹且具有各种类型可利用的附加装置。为了使用方便和容易，所描述的相对简单的结构被使用从而使得定位螺母16只需要被旋转一部分就可以被锁在适当的位置上。

如图5中所示的盒式焊接头14具有一个与定位螺母16的内缘(没有显示)接合的纹线140且因此被牢固地安置在适当的位置。如上文所述，盒式焊接头14也具有至少两个电接线端56和60，它们连接从手柄12那里接收到的电源。

盒式焊接头14的一个横截面图在图6中被描述。其中，纹线140以及两个电接线端56和60在盒式头14的后端被举例说明。安置在盒式焊接头14内部的是向前延伸的引线142和144且被一个薄的保护管146保护。安装在保护管146前端上的是一个可以有许多不同形状的烙铁尖148。烙铁尖148优选地是由铜材制成并且可以包括一个铁镀层。烙铁尖148包括一个内中空部分150，该部分容纳一个被电连接到连接器或引线142和144的加热元件152。加热元件152是一个绕着陶瓷芯154的线绕。焊接头温度被控制，如果必要的话通过与电池盒22和24上的电路板相互作用的反馈传感器155。

盒式焊接头14被配置为能够基于操作员所期望设计的焊接头的特殊结构实现很容易的互换。容易的替换也能够让盒式焊接头14在头被腐蚀不再耐用时被替换。盒式焊接头14相对简单的结构被特别设计为使用可替换的电池组所提供的电压输出并且还提供足够的热度从而允许焊接工作而不管被利用的电池组。保护管的薄壁减少向着手柄12后部的热传递从而使其集中热量在烙铁尖。

本发明提供许多优点，其中焊接装置10的操作员或用户可以基于焊接性能的需要、操作时间和各种盒子的相对成本来选择安装在手柄12上的电池盒。这就允许操作员选择合适的电池或电源组来完成工作并且允许操作员调节适合特殊任务所需要的电源输出，同时，如果需要，使操作员需要支付获得的一个或多个不同的盒子组的成本最小化。

盒式焊接头14被配置以防止从保护管传递热量到焊接装置并且被配置使得大多数加热元件152在保护管146的尺寸中不是均匀的。保护管146具有一个例如大约0.15mm的最小厚度，从而使得它提供必需能将热传递减到最小的结构硬度。为了提高从加热元件152到烙铁尖外表面的热传导性，在焊接头里面的中空部分150尽可能延伸直到进入焊接头从而使得加热器可以被测定并被安置在焊接头中从而使得来自加热器的热量直接有效地传递到烙铁尖并穿到烙铁尖的表面。为了增加从加热器产生的热量，加热金属线的直径被最小化，例如大约0.18mm，且加热引线由铜镍合金制成。

不同类型的被用于手柄12的电池盒20、22和24能够基于用户的喜好被单独地或与手柄12组件一起提供。通常，四节AA电池的电池盒20适合于业余爱好者或非工业用的低成本特征的所有系统。实际上，通过利用如上文所述的电池的端子作为盒子装备的端子全部成本被最小化。这也让电池很容易替换因为任何种类的AA电池都可以在市场上获得。

具有镍氢电池的电池盒24的盒子具有高输出和高性能的特点，其中，温度控制也在一个相对低成本上，然而，这些类型电池的充电时间更长且电池盒的尺寸在六个电池被配置使用时相对大于四节AA电池盒20。

包含锂离子电池的电池盒22也具有温度控制的高性能的特征，然而这类电池更贵且通常被设计用作特殊用途。优点也包括一个更小的电池盒和与电池盒24中的镍氢电池的充电时间相比更短的充电时间。

与这些电池盒结构相比，附加盒26可被插进盒支架28或AC适配器30中的任一个，该盒支架28可与盒子20、22和24中的任一个连接，通过上述附加盒26的使用，给在遥远地点使用盒支架28需要长时间持续供电或具有AC接口并希望通过简单地插入AC适配器保存电池使用的使用者提供了更强的灵活性。

对于每个结构，需要在焊接头获得一个相对高的温度从而执行有效地焊接工作。焊接头中的高温度要求达到高温度并且保持稳定无论剩下的电池电量有多少。下列图表比较了用前述的结构测试得到的每类电池盒的性能。

所附的图7描述的是在电池组被充分地充电直到电池功率被消耗时焊接头温度的特性曲线图。如图所示，电池功率减少或温度下降最多的是碱性电池和最少的是锂离子电池。在此图中，焊接头温度可以迅速的上升到大约300摄氏度的有用温度。碱性电池的启动时间是大约80秒且具有一个大约30分钟的可操作时间。相比较，锂离子电池具有一个超过一个小时的可操作时间和一个大约30秒的启动时间，同时，镍氢电池具有一个超过2个小时的可操作时间和大约2分钟的启动时间。

图8的曲线图显示了在烙铁被长时间连续使用时恢复特性的一个测试结果。该测试在一个具有1.6mm直径和大约5.0mm长度的焊丝上被实施，用3秒焊接间隔焊接到具有10sq.mm接触面积的电路板衬底。碱性和镍氢电池盒被用来进行6至7个重复的焊接连接。相比较，锂离子电池在电池失去功率之前允许进行大约1000次的焊接。曲线图描述了碱性和镍氢电池的焊接发生的每个焊接时间并且描述了水平轴上的持续时间与垂直轴上的焊接头温度。

从前述的图表中可以感觉到，一个锂离子电池一次充电提供最高的功率和最长的焊接寿命，然而它是最贵的也很容易再充电的。然而，各种可用的结构允许操作员选择性能需求和焊接操作相关的费用这两者。因而本发明提供一个包括可互换盒组件的焊接装置10和一个方便的替换系统从而使得盒子可以与手柄12匹配获得必须的和期望的性能。用于保持更高功率输出盒结构的功率输出的电路被包含在与手柄组件相对的盒子组件中，因此手柄组件主要是一个电接触特性系统因此最小化它的成本。迄今为止还没有前述焊接系统的组件和给用户提供存在工业应用的电池供电烙铁或汽油供电烙铁的选择。

前面的描述被提供用来说明本发明但没有要限制本发明的范围，本发明的范围通过附后的权利要求的适当结构所定义。

Claims (7)

1.一种焊接装置，包括：

容纳盒式焊接头(14)的手柄(12)，该手柄(12)包括连接电力到盒式焊接头(14)的电气构件和电源盒座(13)；和

至少一个电源盒(20、22、24、26)，所述至少一个电源盒(20、22、24、26)中的一个安装到手柄(12)的电源盒座(13)，以便给盒式焊接头(14)提供电力；

所述至少一个电源盒(20、22、24、26)从下列组中选择：

容纳AA电池的第一电源盒(20)；

包括用于容纳至少一节电池(82、100)的第一腔(70、72)的第二电源盒(22、24)；和

通过电缆连接到外部电源的附加电源盒(26)；

其特征在于，

所述第一电源盒(20)、所述第二电源盒(22、24)以及所述附加电源盒(26)之间能够替代选择更换；并且

所述第二电源盒(22、24)进一步包括用于容纳电路板(78、80)的第二腔(74、76)，所述电路板(78、80)具有控制电路，所述控制电路用于控制传送到盒式焊接头(14)的输出功率以维持所需的焊接头温度。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，进一步包括：

在手柄(12)上的开关(42)；和

配置成附连到手柄(12)并覆盖盒式焊接头(14)的保护盖(18)，该保护盖(18)具有开关唇(44)，只要保护盖(18)被附连到手柄(12)，该开关唇(44)就把手柄(12)的开关(42)推到断开位置。

3.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，所述至少一节电池(82、100)是锂离子电池。

4.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，所述至少一节电池(82、100)是至少两节镍氢电池。

5.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，进一步包括，适合于容纳第一和第二电源盒(20、22、24)中的一个并通过电缆(32)连接到附加电源盒(26)的盒支架(28)。

6.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，进一步包括，一个交流适配器(30)，其用于将交流电转换为适用于给焊接装置供电的直流电压，该交流适配器(30)通过电缆(32)被连接到附加电源盒(26)。

7.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置适用于接纳各自具有一个接触端和顶端的多种盒式焊接头(14)，每个焊接头(14)被设计用于特定的焊接应用，该焊接装置进一步包括适于接纳所述多种盒式焊接头(14)之一的接触端的、手柄(12)中的内部连接器(54、58)和开关(42)，且所述第二电源盒(22、24)具有把供电电连接到所述内部连接器(54、58)的电路板。

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