專利名稱：具有盒式電池組的焊接裝置的制作方法
背景技術(shù)：
通過熔化焊料并且讓焊料粘結(jié)在電子器件例如電線和一個電路的連接點之間，烙鐵被用來進行安全的電子連接。許多不同類型的烙鐵被廣泛應(yīng)用并且已經(jīng)被接受了很多年。大多數(shù)焊接裝置由電流通電，尤其用于工業(yè)應(yīng)用，焊接裝置使用一種交流電源。然而，有一些電池供電的焊接裝置被接受，盡管他們的性能受到某些限制。如美國專利2,973,422；3,141,087；3,141,956；4,064,447和5,446,26所示。另外，為了在沒有連接電源需求的焊接裝置中提供靈活性，存在一些使用氣體燃料通過催化劑或者明火來加熱焊接頭的焊接裝置，例如美國專利5,799,648和5,921,231所示。
對一種能夠提供工業(yè)烙鐵的性能的輕便的無交流電源設(shè)備的焊接裝置的需求受到限制。工業(yè)焊接裝置允許使用許多不同的可互換的盒式烙鐵尖從而使得焊接頭可以被很容易替換從而讓操作者選擇要被用于特定焊接操作中的焊接頭類型。盒式焊接裝置的例子如美國專利4,839,501和6,710,304中所舉的例子。
對于電池供電的各種類型的焊接裝置，各種可得到的式樣也存在某些限制，因為它們不包含業(yè)余愛好者以及專業(yè)用戶和技工所需要的靈活性。業(yè)余愛好者僅要求一個焊接裝置能同時進行幾種焊接，他們通常不會把烙鐵用于連續(xù)基礎(chǔ)上的重復(fù)用途。相比較，在某種環(huán)境下的電子作業(yè)可能需要一種能給便利的又具有全功能的焊接裝置供電的便攜式電池。這些類型的操作例子包括在電源線上的、實地改變電話系統(tǒng)的以及家庭維修服務(wù)人員的操作。對于這些類型的操作，用于各種類型焊料的、尤其是用于電連接的特定類型的焊料的焊接頭的溫度控制可能變得更加重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對一種電池供電的焊接裝置，其帶有一種盒式電池系統(tǒng)，該盒式電池系統(tǒng)包含多種不同的可選擇的電池組或者包括可以在盒式焊接頭裝置中被用來提供全范圍焊接特性的連接電路。
該焊接裝置包括接受盒式焊接頭的手柄，該手柄包括把電源連接到盒式焊接頭的電氣構(gòu)件和用于安裝電源盒的電源盒座；以及用于安裝到手柄的電源盒座從而給盒式焊接頭供電的至少一個電源盒。
優(yōu)選的是進一步提供在手柄上的開關(guān)，和被配置連接到手柄上并覆蓋盒式焊接頭的保護蓋，該保護蓋具有開關(guān)唇，只要保護蓋被連接到手柄，該開關(guān)唇就會把手柄的開關(guān)推到關(guān)閉位置。
電源盒優(yōu)選地是可分離和更換的。
優(yōu)選地，電源盒被設(shè)置有用于容納至少一節(jié)電池的第一腔，被安裝在第一腔中的至少一節(jié)電池，用于容納電路板的第二腔，和被安裝在第二腔中的電路板，該電路板包括用于連接和控制從至少一個電池到手柄的電源的電路。
電池可以是鋰離子電池。當然，電池也可以是至少兩節(jié)鎳氫電池。
優(yōu)選地，電源盒可以從下列各組中選擇包含4節(jié)或以上AA電池的盒；包含鋰離子電池的盒；包含鎳氫電池的盒；和通過電纜連接電源的附加盒。
較佳地，可進一步提供適合于容納電池盒并通過電纜連接到附加盒的盒支架。
較佳地，可給焊接裝置提供交流適配器，其用于將交流電轉(zhuǎn)換為適合于給焊接裝置供電的直流電壓，該交流適配器通過電纜被連接到附加盒。
較佳地，焊接裝置可適用于接受多種各自具有接觸端和頂端的盒式焊接頭。在這種情況下，每個焊接頭被設(shè)計用于特定的焊接應(yīng)用。該焊接裝置進一步包括在手柄中適于接受多種焊接頭中的一個接觸端的內(nèi)部連接器和開關(guān)組件。電源盒具有電路板用來可選擇地把電源電連接到內(nèi)部連接器。


本發(fā)明的這些和其他目的、特征、方面和優(yōu)點將會從下面優(yōu)選實施例/例子參考附圖的詳細描述中顯而易見，其中圖1是帶有去除的保護蓋的本發(fā)明的焊接裝置的側(cè)視圖；圖2是連上保護蓋的焊接裝置的側(cè)視圖；圖3是焊接裝置和可以被用來提供電源給烙鐵頭的不同盒子的側(cè)視圖；圖4是圖3的焊接裝置和盒子的局部被切掉的側(cè)視圖；圖5是圖1的焊接裝置的分解側(cè)視圖；圖6是本發(fā)明的焊接裝置的盒式焊接頭的局部被切掉的側(cè)視圖；
圖7描述的是焊接裝置的電池盒的焊接頭溫度特性的曲線圖；和圖8描述的是本發(fā)明的焊接裝置的各種電池盒用于連續(xù)焊接事件的焊接頭溫度下降的曲線圖。
具體實施例方式
圖1和2描述的是根據(jù)本發(fā)明的一個焊接裝置10的側(cè)視圖。焊接裝置10包括一個手柄12，在其上可以使用一個定位螺母16安裝一個盒式焊接頭14。焊接裝置優(yōu)選地包括一個如圖1所示拆卸的和如圖2所示被連到手柄12上的保護蓋18。當它不使用時保護蓋18蓋住盒式焊接頭14。
焊接裝置10也包括一個可拆卸地被連到手柄12的電池盒20。電池盒20提供電源用于加熱盒式焊接頭14。
在圖1和2中所描述的電池盒20優(yōu)選地是被配置為包含四節(jié)以首尾相連安置的兩個電池的兩排排列的AA電池。AA電池可以是非充電的堿性電池或是可充電的鎳氫電池。
電池盒20是可拆卸的且確實可用圖3描述的可選擇的電池盒22和24更換。電池盒22被設(shè)計為包含一個鋰離子型可充電電池。電池盒24被設(shè)計為包含鎳氫可充電電池。
對于電池盒20、22和24的其他替代選擇，焊接裝置可以具有一個附加裝置26，其本質(zhì)上是允許盒支架28連接的電供給通過系統(tǒng)，該盒支架28可以例如被保存在一個小袋中或被連到一個用戶的腰帶上，且被配置來保持任何電池盒20、22和24。可替換地，附加裝置26允許連接到一個AC適配器30，該適配器可以被插入到一個AC電源出口并且把Ac電源轉(zhuǎn)換成九伏的DC輸出。盒支架28和AC適配器30都具有端接于連接器插頭34的電纜，該連接器插頭34被構(gòu)造成用于插入到附加裝置26上的連接器插座36從而在那里提供電源。附加裝置26可以被安裝在焊接裝置10中被配置用來容納電池盒20的空間中。為了使用方便，盒支架28可以包括一個腰帶夾38從而讓一個用戶綁住盒支架28，和一個連接在一個工作腰帶或口袋那里的電池盒，使得在沒有AC電源的遙遠地點仍能給提供自由工作。
如圖1至3描述，焊接裝置10的手柄12包括一個帶子附加延長部分40在它的后部末端。這讓一個皮帶或其他捆綁器件被系到手柄12的末端。另外，安裝在手柄12上靠近前方末端的操作員食指將準備使用的地方是開關(guān)42。當向著盒式焊接頭14向前推時，開關(guān)42是在接通位置。當向著帶子附加延長部分40向后推時，開關(guān)42是在關(guān)閉位置。如圖2的最優(yōu)描述，保護蓋18具有特征是一個開關(guān)唇44延伸從而與開關(guān)42內(nèi)接合，只要保護蓋18被安裝在手柄12上從而使得開關(guān)唇44將開關(guān)42推到關(guān)閉位置。這是一個保護特性從而防止當保護蓋18在正確位置時焊接裝置10被無意地打開。
圖4描述了焊接裝置10的一個局部被切掉的側(cè)視圖，尤其是手柄12和電池盒20、22、和24。如所描述的，包含在手柄12中的電子儀器被最小化。手柄12包括結(jié)構(gòu)如下的電元件17，設(shè)置有兩個彈簧觸點50和52，它們提供手柄12和各種盒子或附加裝置20穿過26之間的電連接途徑。彈簧觸點50被電連接到兩個位置開關(guān)42的第一電極。彈簧觸點52被連接到一個葉片接觸連接器54，它電接觸一個在焊接頭盒14上的電終端56。當開關(guān)42在接通位置時，一個第二葉片接觸連接器58被用于接收來自開關(guān)42的電源并且被配置使其接觸在盒式焊接頭14上的第二電終端60。手柄12也可以包括一個LED或燈62，它被電連接到開關(guān)42從而使得它在開關(guān)42被打開時被點亮。另外，LED電路可以包括一個使進入LED62的電源的使用最小化的電阻器64。
在此結(jié)構(gòu)中，手柄12不具有控制從電池盒20、22或24釋放到焊接頭的電量的能力。當AA電池盒20被使用時，由四節(jié)AA電池提供的電量在不需要調(diào)節(jié)的情況下適合于供電給焊接頭。因此，手柄12的簡單結(jié)構(gòu)能滿足于AA電池盒和被設(shè)計用于焊接裝置的盒式焊接頭14的使用。盒式焊接頭14在下文中將被更詳細地描述。
如圖4的頂端附近所示，AA電池盒20包括四節(jié)被安裝在一個殼內(nèi)的AA電池。上排AA電池具有指向彈簧連接器50的正極端子同時下排電池具有一個指向手柄12上彈簧連接器52的負極端子。在電池盒20的后部是一個電觸點68從而與位于下面的電池正極端和位于上面的電池負極端兩者接觸，從而將全部四節(jié)電池以串聯(lián)方式連接。電池盒20包括在它前端的開口從而使得當電池被放置在盒20中時，手柄12的接觸點50和52直接接觸暴露的電池接線端，而因此不需要額外的電導(dǎo)線來將電池互連在盒20中且電池盒20的整個尺寸因此被減小。
與AA電池盒20相比，鋰離子電池的電池盒22和鎳氫電池的電池盒24都分別包括一個用于容納電池或電池組的第一腔70和72，和一個分別用于安裝一個電路板78和80的第二腔74和76。
電池盒22容納一個分別具有正極端子84和負極端子86的鋰離子電池82。鋰離子電池的形狀通常是矩形的且適合裝配在電池盒22的腔70中。在電池盒22的腔74中的電路板78包括電觸點從而使得接觸鋰離子電池82的正極端子84和負極端子86以及和手柄12的彈簧連接器50和52內(nèi)連的端子88和90。電路板78包括一個用于當開關(guān)42在接通位置時控制提供給盒式焊接頭14的鋰離子電池82的輸出功率的控制電路，從而保持一個期望的焊接頭的溫度?？刂齐娐吠ㄟ^循環(huán)傳輸從電池到盒式焊接頭的功率來控制焊接頭的溫度。
電池盒24包括一個適于容納至少兩個或優(yōu)選是六個鎳氫電池100的腔72。腔72包括一個電接觸板102從而提供與電池100的各個末端的串聯(lián)。包括電路板80的腔76適于允許電路板80具有在腔72的前端上電接觸一個電路的接觸點104和106從而允許多節(jié)電池100的正極和負極端子互連，從而提供一個完整的串聯(lián)電路將電力從鎳氫電池100傳遞到電路板80的接觸點104、106上。只要電池盒24被安裝在手柄12中，電路板80也包括用于和手柄12的彈簧連接器50和52互連的電接觸端子108和110。
電路板80包括用于控制傳遞到盒式焊接頭14的輸出功率的電路從而保持一個需要的焊接頭溫度使得在盒式焊接頭14正常使用期間沒有太多的功率被傳送。通過轉(zhuǎn)換功率的傳送來控制電池盒22和24的輸出功率的電路是基于特定類型的盒式焊接頭14所需要的輸入功率和所期望的焊接頭溫度。然而，通常，電路板被設(shè)計從電池盒22中的鋰離子電池或在電池盒24中的鎳氫電池那里獲得輸入功率并且控制電池盒的輸出在7.2至7.4伏特的范圍內(nèi)。
在圖4和圖5中，每個盒20、22和24以及附加裝置26包括在它們背面的具有安裝脫扣126的滑動鎖組件124，這個背面允許從手柄12上裝上和卸下盒子。每個盒子20、22和24以及附加盒子26的前端具有合適裝配在手柄12的電源盒固定架13中的尺寸以便在各自盒子的后邊緣的附加安裝脫扣126可以確保盒子位于適當位置。因此，盒子很容易從手柄12上卸掉也可以被放回。
圖5描述了一個焊接裝置10的盒子系統(tǒng)的分解局部橫截面圖。手柄12的后部分被切開從而暴露了具有一個向上延伸的槽122的內(nèi)部表面120。在圖5中，電池盒20被描述。電池盒有一個具有滑動鎖定部件124的后端帶有一個能上升的卸載裝置126，從而使得當滑動鎖定部件124和卸載裝置126向下移動時它可以被插入到手柄12的槽122中從而在適當?shù)奈恢醚b上電池盒20以及讓電池盒20移開，電池盒20可以從手柄12那里向后滑動和抽出。這個簡單的結(jié)構(gòu)能讓各個電池盒很容易安裝并從手柄12中被移開。
在圖5中，定位螺母16被顯示為從焊接頭盒子14向前移動滑入手柄12中的接收孔中。一旦盒式焊接頭14被安裝，則定位螺母16被插入到盒式焊接頭14的上面從而讓手柄12牢固。如此配置，定位螺母16包括多個斜邊扣環(huán)130，它們穿過手柄12的接收孔134中的槽132延伸，因此定位螺母16可以被旋轉(zhuǎn)從而鎖在手柄12的適當?shù)奈恢蒙?。可選擇地，定位螺母16可以具有安裝到焊接手柄12末端上螺紋口的螺紋且具有各種類型可利用的附加裝置。為了使用方便和容易，所描述的相對簡單的結(jié)構(gòu)被使用從而使得定位螺母16只需要被旋轉(zhuǎn)一部分就可以被鎖在適當?shù)奈恢蒙稀?br> 如圖5中所示的盒式焊接頭14具有一個與定位螺母16的內(nèi)緣(沒有顯示)接合的紋線140且因此被牢固地安置在適當?shù)奈恢?。如上文所述，盒式焊接頭14也具有至少兩個電接線端56和60，它們連接從手柄12那里接收到的電源。
盒式焊接頭14的一個橫截面圖在圖6中被描述。其中，紋線140以及兩個電接線端56和60在盒式頭14的后端被舉例說明。安置在盒式焊接頭14內(nèi)部的是向前延伸的引線142和144且被一個薄的保護管146保護。安裝在保護管146前端上的是一個可以有許多不同形狀的烙鐵尖148。烙鐵尖148優(yōu)選地是由銅材制成并且可以包括一個鐵鍍層。烙鐵尖148包括一個內(nèi)中空部分150，該部分容納一個被電連接到連接器或引線142和144的加熱元件152。加熱元件152是一個繞著陶瓷芯154的線繞。焊接頭溫度被控制，如果必要的話通過與電池盒22和24上的電路板相互作用的反饋傳感器155。
盒式焊接頭14被配置為能夠基于操作員所期望設(shè)計的焊接頭的特殊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)很容易的互換。容易的替換也能夠讓盒式焊接頭14在頭被腐蝕不再耐用時被替換。盒式焊接頭14相對簡單的結(jié)構(gòu)被特別設(shè)計為使用可替換的電池組所提供的電壓輸出并且還提供足夠的熱度從而允許焊接工作而不管被利用的電池組。保護管的薄壁減少向著手柄12后部的熱傳遞從而使其集中熱量在烙鐵尖。
本發(fā)明提供許多優(yōu)點，其中焊接裝置10的操作員或用戶可以基于焊接性能的需要、操作時間和各種盒子的相對成本來選擇安裝在手柄12上的電池盒。這就允許操作員選擇合適的電池或電源組來完成工作并且允許操作員調(diào)節(jié)適合特殊任務(wù)所需要的電源輸出，同時，如果需要，使操作員需要支付獲得的一個或多個不同的盒子組的成本最小化。
盒式焊接頭14被配置以防止從保護管傳遞熱量到焊接裝置并且被配置使得大多數(shù)加熱元件152在保護管146的尺寸中不是均勻的。保護管146具有一個例如大約0.15mm的最小厚度，從而使得它提供必需能將熱傳遞減到最小的結(jié)構(gòu)硬度。為了提高從加熱元件152到烙鐵尖外表面的熱傳導(dǎo)性，在焊接頭里面的中空部分150盡可能延伸直到進入焊接頭從而使得加熱器可以被測定并被安置在焊接頭中從而使得來自加熱器的熱量直接有效地傳遞到烙鐵尖并穿到烙鐵尖的表面。為了增加從加熱器產(chǎn)生的熱量，加熱金屬線的直徑被最小化，例如大約0.18mm，且加熱引線由銅鎳合金制成。
不同類型的被用于手柄12的電池盒20、22和24能夠基于用戶的喜好被單獨地或與手柄12組件一起提供。通常，四節(jié)AA電池的電池盒20適合于業(yè)余愛好者或非工業(yè)用的低成本特征的所有系統(tǒng)。實際上，通過利用如上文所述的電池的端子作為盒子裝備的端子全部成本被最小化。這也讓電池很容易替換因為任何種類的AA電池都可以在市場上獲得。
具有鎳氫電池的電池盒24的盒子具有高輸出和高性能的特點，其中，溫度控制也在一個相對低成本上，然而，這些類型電池的充電時間更長且電池盒的尺寸在六個電池被配置使用時相對大于四節(jié)AA電池盒20。
包含鋰離子電池的電池盒22也具有溫度控制的高性能的特征，然而這類電池更貴且通常被設(shè)計用作特殊用途。優(yōu)點也包括一個更小的電池盒和與電池盒24中的鎳氫電池的充電時間相比更短的充電時間。
與這些電池盒結(jié)構(gòu)相比，附加盒26可被插進盒支架28或AC適配器30中的任一個，該盒支架28可與盒子20、22和24中的任一個連接，通過上述附加盒26的使用，給在遙遠地點使用盒支架28需要長時間持續(xù)供電或具有AC接口并希望通過簡單地插入AC適配器保存電池使用的使用者提供了更強的靈活性。
對于每個結(jié)構(gòu)，需要在焊接頭獲得一個相對高的溫度從而執(zhí)行有效地焊接工作。焊接頭中的高溫度要求達到高溫度并且保持穩(wěn)定無論剩下的電池電量有多少。下列圖表比較了用前述的結(jié)構(gòu)測試得到的每類電池盒的性能。

所附的圖7描述的是在電池組被充分地充電直到電池功率被消耗時焊接頭溫度的特性曲線圖。如圖所示，電池功率減少或溫度下降最多的是堿性電池和最少的是鋰離子電池。在此圖中，焊接頭溫度可以迅速的上升到大約300攝氏度的有用溫度。堿性電池的啟動時間是大約80秒且具有一個大約30分鐘的可操作時間。相比較，鋰離子電池具有一個超過一個小時的可操作時間和一個大約30秒的啟動時間，同時，鎳氫電池具有一個超過2個小時的可操作時間和大約2分鐘的啟動時間。
圖8的曲線圖顯示了在烙鐵被長時間連續(xù)使用時恢復(fù)特性的一個測試結(jié)果。該測試在一個具有1.6mm直徑和大約5.0mm長度的焊絲上被實施，用3秒焊接間隔焊接到具有10sq.mm接觸面積的電路板襯底。堿性和鎳氫電池盒被用來進行6至7個重復(fù)的焊接連接。相比較，鋰離子電池在電池失去功率之前允許進行大約1000次的焊接。曲線圖描述了堿性和鎳氫電池的焊接發(fā)生的每個焊接時間并且描述了水平軸上的持續(xù)時間與垂直軸上的焊接頭溫度。
從前述的圖表中可以感覺到，一個鋰離子電池一次充電提供最高的功率和最長的焊接壽命，然而它是最貴的也很容易再充電的。然而，各種可用的結(jié)構(gòu)允許操作員選擇性能需求和焊接操作相關(guān)的費用這兩者。因而本發(fā)明提供一個包括可互換盒組件的焊接裝置10和一個方便的替換系統(tǒng)從而使得盒子可以與手柄12匹配獲得必須的和期望的性能。用于保持更高功率輸出盒結(jié)構(gòu)的功率輸出的電路被包含在與手柄組件相對的盒子組件中，因此手柄組件主要是一個電接觸特性系統(tǒng)因此最小化它的成本。迄今為止還沒有前述焊接系統(tǒng)的組件和給用戶提供存在工業(yè)應(yīng)用的電池供電烙鐵或汽油供電烙鐵的選擇。
前面的描述被提供用來說明本發(fā)明但沒有要限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍通過附后的權(quán)利要求的適當結(jié)構(gòu)所定義。
權(quán)利要求
1.一種焊接裝置，其特征在于，該焊接裝置包括容納盒式焊接頭的手柄，該手柄包括連接電力到盒式焊接頭的電氣構(gòu)件和安裝電源盒的電源盒座；和安裝到手柄的電源盒座的至少一個電源盒，以便給盒式焊接頭提供電力。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，進一步包括在手柄上的開關(guān)；和配置成附連到手柄并覆蓋盒式焊接頭的保護蓋，該保護蓋具有開關(guān)唇，只要保護蓋被附連到手柄該開關(guān)唇就把手柄的開關(guān)推到斷開位置。
3.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，電源盒是可拆卸的和可更換的。
4.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，所述至少一個電源盒進一步包括用于容納至少一節(jié)電池的第一腔；被安裝在第一腔中的至少一節(jié)電池；用于容納電路板的第二腔；和被安裝在第二腔中的電路板，該電路板包含用于將所述至少一節(jié)電池的電力連接到手柄并對該電力進行控制的電路。
5.如權(quán)利要求4所述的焊接裝置，其特征在于，所述至少一節(jié)電池是鋰離子電池。
6.如權(quán)利要求4所述的焊接裝置，其特征在于，所述至少一節(jié)電池是至少兩節(jié)鎳氫電池。
7.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，所述電源盒從下列組中選擇容納AA電池的電池盒；容納鋰離子電池的電池盒；容納鎳氫電池的電池盒；和通過電纜連接到外部電源的附加盒。
8.如權(quán)利要求7所述的焊接裝置，其特征在于，進一步包括，適合于容納電池盒中的一個并通過電纜連接到附加盒的盒支架。
9.如權(quán)利要求7所述的焊接裝置，其特征在于，進一步包括，一個交流適配器，其用于將交流電轉(zhuǎn)換為適用于給焊接裝置供電的直流電壓，該交流適配器通過電纜被連接到附加盒。
10.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，所述焊接裝置適用于接納各自具有一個接觸端和頂端的多種盒式焊接頭，每個焊接頭被設(shè)計用于特定的焊接應(yīng)用，該焊接裝置進一步包括適于接納多種焊接頭之一的接觸端的、手柄中的內(nèi)部連接器和開關(guān)組件，且所述電源盒具有把供電電連接到內(nèi)部連接器的電路板。
全文摘要
一種電池供電的焊接裝置，其帶有一個盒式電池系統(tǒng)，該盒式電池系統(tǒng)包括若干不同的可選擇的電池組或者包括可以在盒式焊接頭裝置中被用來提供全范圍焊接特性的連接電路。
文檔編號B23K3/04GK1721115SQ20051008472
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者宮崎充彥, 寺岡巧知, 加藤正士, 山中剛 申請人:白光株式會社