Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ

Полезная модель относится к области индукционной пайки, и в частности, к установке для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ, а именно к установке для припаивания оплетки кабеля к коаксиальному соединителю.
Известно, что некачественный монтаж кабельной сборки приводит к ее повреждениям в месте соединения оплетки кабеля с соединителем СВЧ-устройств, например, при изгибах, что приводит к нарушению работы СВЧ-устройств. Также известно, что некачественная пайка приводит к ухудшению электрогерметичности сборки, что приводит к нарушению работы СВЧ-устройств.
Известны установки для пайки (http://www.ekomkras.ru/about.htm), в которых нагрев спаиваемых элементов осуществляют индукционным способом. Данные установки оснащены механизмом позиционирования спаиваемой заготовки в индукторе, но при этом позиционирование коаксиальных элементов не предусмотрено. К недостаткам установки также следует отнести и отсутствие обратной связи по температурному режиму пайки. Пайка коаксиальных устройств на известной установке потребует тонкой и квалифицированной работы оператора для одновременного удерживания заготовки кабельной сборки и контроля ее положения относительно головки индуктора, а также определения оптимальной длительности нагрева.
Известны также индукционные паяльные системы (http://www.argus-x.ru/files/katalogy/Katalog_OKI_payal_nye_stantsii.pdf), предназначенные для пайки радиоэлектронной аппаратуры с использованием индукционного нагрева.
В известных устройствах токи высокой частоты (ТВЧ) нагревают не заготовку, а жало паяльника, что определяет следующие недостатки данных паяльных систем:
- невозможность осуществления равномерного температурного распределения в соединителе;
- необходимость вращения заготовки в процессе пайки (или перемещения жала паяльника по кругу), что может привести к перегреву диэлектрика;
- для достижения необходимого результата требуется очень высокая квалификация оператора;
- сложность определения оптимального времени нагрева.
В совокупности эти недостатки приводят к некачественной пайке и к увеличению процента брака, а также к увеличению временных затрат на пайку.
Ближайшим аналогом, сходным с заявляемым решением по конструктивным признакам, является многофункциональная установка для индукционной пайки деталей сложной формы (RU №2570861 С2, B23K 1/002, 10.12.2015 Бюл. №34). Согласно известному решению установка для индукционной пайки деталей содержит генератор электрической мощности, предназначенный для подачи определенного напряжения (U1) на трансформатор, подключенный к проводящему контуру, формирующему индуктор, форма которого соответствует форме продольных зон припоя, определяемых контуром (СС) припаиваемой детали, расположенной на опоре, при этом средства оказания давления предназначены для оказания определенного и постоянного усилия на припаиваемые детали, и инфракрасный пирометр с лазерным наведением, предназначенный для измерения температуры пайки, а также контроллер (50), предназначенный для подачи команды регулирования мощности генератора (40) в зависимости от измеренной температуры.
Известная многофункциональная установка для пайки, создана для пайки деталей сложной формы, и в частности, для пайки крышек лопастей лопаточных колес турбины, осуществляемой с зазором между деталями. Недостатком данной установки является невозможность осуществления качественной пайки кабельных сборок СВЧ, при которой, во-первых, требуется непосредственный контакт оплетки кабеля и соединителя, во-вторых, точное позиционирование коаксиальных элементов сборки СВЧ, например, оплетки кабеля с коаксиальным соединителем СВЧ, которое на установке по патенту RU №2570861 технологически недостижимо. Следствием низкокачественной пайки по вышеуказанной причине, являются кабельные сборки СВЧ с ухудшенным качеством согласования (S11, КСВн), ухудшенной электрогерметичностью, обладающие низкой механической прочностью.
Низкое качество получаемых кабельных сборок СВЧ на известной установке также обусловлено возможным перегревом спаиваемых элементов за счет их неравномерного нагрева, поскольку в известной установке учет коэффициента эмиссионной способности припаиваемого материла с температурой осуществляется калибровкой, а для кабельных сборок СВЧ, спаиваемые детали которых имеют различную плотность и выполнены из различных металлов (сплавов), точную калибровку по излучающей способности осуществить невозможно.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, выражается в повышении качества пайки кабельных сборок СВЧ.
Технический результат достигается за счет того, что в полуавтоматической установке для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ, включающей генератор тока высокой частоты, подключенный к проводящему контуру, формирующему индуктор, пирометр, контроллер, задающий необходимый режим работы генератора тока высокой частоты, опору для спаиваемых деталей, согласно заявляемой полезной модели опора для спаиваемых деталей выполнена в виде позиционера, включающего держатель кабеля с зажимающим устройством, держатель коаксиального соединителя кабельной сборки, генератор тока высокой частоты подключен к индуктору, выполненному в виде охлаждаемой индукционной катушки, представляющей собой трубку, оба конца которой соединены с резервуаром-охладителем с возможностью циркуляции жидкости по трубке, при этом установка снабжена программируемым таймером и контроллером температурного режима.
Держатель кабеля полуавтоматической установки для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ может быть закреплен на оси.
Зажимающее устройство в держателе кабеля может быть выполнено в виде съемных поджимных губок, снабженных зажимателем губок.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 приведена схема установки для полуавтоматической пайки обоймы коаксиальных соединителей СВЧ;
На фиг. 2 - схематично показан держатель кабеля;
На фиг. 3 - показан держатель соединителя.
Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ состоит из позиционера 1, обеспечивающего точное соединение и фиксацию спаиваемых коаксиальных поверхностей оплетки кабеля, и коаксиального соединителя и включающего держатель кабеля 2, который закреплен на оси 3 и содержит зажимающее устройство 4, которое может быть выполнено в виде съемных поджимных губок, снабженных зажимателем губок 5, и держатель коаксиального соединителя 6; генератора тока высокой частоты (ТВЧ) 7 с охлаждаемой индукционной катушкой 8, соединенной с резервуаром-охладителем 9; пирометра 10, фиксирующего температуру припоя; контроллера температурного режима 11, обеспечивающего анализ текущей температуры; программируемого таймера 12, управляющего контроллером 13, задающим необходимый режим работы генератора ТВЧ 7, источника постоянного тока 14, обеспечивающего питание генератора ТВЧ, устройства включения (запуска) генератора ТВЧ 15. Позициями на чертежах показаны кабель 16, коаксиальный соединитель 17, место пайки 18.
Полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ работает следующим образом:
Устанавливают вручную в позиционер 1 предназначенные для пайки элементы - кабель 16 и коаксиальный соединитель 17. Сначала устанавливают коаксиальный соединитель 17, вставляя его в держатель коаксиального соединителя 6, повторяющий ответную часть монтируемого соединителя 17. Далее устанавливают кабель 16, с нанесенным на оплетку припоем в коаксиальный соединитель и фиксируют его в держателе кабеля 2, при помощи съемных поджимных губок зажимающего устройства 4, выполненных преимущественно из фторопласта, затягивают губки зажимателем губок 5.
Закрепление держателя кабеля 2 на оси 3, позволяет осуществлять вращение держателя, что облегчает позиционирование.
Запускают генератор ТВЧ 7 от источника постоянного тока 14 устройством запуска 15. Переменное электромагнитное поле, локализованное и равномерно распределенное в зоне пайки, созданное охлаждаемой индукционной катушкой 8, под действием генератора ТВЧ 7 вызывает в коаксиальном соединителе 17 индукционные токи, которые нагревают одновременно коаксиальный соединитель, припой и оплетку кабеля.
Инфракрасное излучение от нагреваемого припоя фиксируется пирометром 10 и в реальном времени оценивается контроллером температурного режима 11.
Контроллер температурного режима 11 формирует управляющий сигнал для программируемого таймера 12 на отключение генератора ТВЧ 7 при достижении верхней границы рабочего диапазона температур, а так же управляющий сигнал для контроллера 13, задающего необходимый режим работы генератора ТВЧ 7, который определяет скважность, влияющую на скорость нагрева.
Генератор ТВЧ 7 продолжает формировать импульсы тока необходимой скважности в катушке на частоте 40 кГц до тех пор, пока не получит команду отключения от контроллера 13 на отключение по одному из двух событий: окончание времени нагрева определяемого программой таймера 12, либо достижение верхней границы рабочего диапазона температур. В первом случае сигнал на отключение подается программируемым таймером 12, во втором - контроллером температурного режима 11 через программируемый таймер 12.
Окончание процесса пайки наступает тогда, когда припой, расплавившись и оставаясь расплавленным (температура находится в заданных пределах) затечет или "всосется" за счет капиллярного эффекта в оплетку кабеля на глубину контрольного отверстия. Это достигается поддержанием температуры в заданных пределах требуемого времени и обеспечивается совместной работой контроллера температурного режима 11 и программируемого таймера 12.
Заявляемая полуавтоматическая установка для индукционной пайки кабельных сборок СВЧ позволяет осуществлять пайку кабельных сборок СВЧ и изготавливать кабельные сборки высокого качества, обладающие высокой механической прочностью, электрогерметичностью, необходимыми радиочастотными характеристиками, вследствие того, что при пайке:
- достигается строгое позиционирование спаиваемых элементов, а именно оплетки кабеля и коаксиального соединителя в позиционере, снабженным держателем кабеля с заживающим устройством и держателем соединителя;
- достигается равномерный локальный нагрев спаиваемых деталей за счет наличия охлаждаемой индукционной катушки. Кроме этого, охлаждаемая индукционная катушка совместно с контроллером температурного режима исключает перегрев диэлектрика кабеля в процессе пайки;
- исключается как перегрев спаиваемых элементов, так и застывание припоя, за счет оптимизации температурного режима, достигаемого наличием в установке контроллера температурного режима, который не просто поддерживает заданную температуру, а обеспечивает текущий анализ пайки, то есть анализирует параметры пайки и выдает управляющие команды в соответствии с программой (скорость нагрева, постепенное нарастание температуры до точки плавления, поддержание температуры в заданном диапазоне, при слишком быстром нагревании, контроллер снизит скважность заранее, не давая перегреть обойму, или закипеть припою, при этом он не позволит температуре упасть ниже нижней границы рабочего диапазона, чтобы припой не застыл раньше, чем детали спаяются;
- программируемый таймер позволяет задавать временные интервалы для пайки кабельных сборок с использованием коаксиальных соединителей различных типов, что обеспечивает требуемое качество пайки каждой сборки, независимо от типа, используемого в ней соединителя, при этом качество пайки не зависит от квалификации оператора.