CN113714618A - 一种线材键合头装置及线材键合机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线材键合头装置及线材键合机，其中的线材键合头装置包括安装架、夹紧机构及焊接机构，其中：夹紧机构包括第一安装座、第一电磁驱动组件及夹爪组件，其中：第一电磁驱动组件驱动夹爪组件移动至低位时，夹爪组件夹紧线材，第一电磁驱动组件驱动夹爪组件移动至高位时，夹爪组件拉断焊接后的线材。焊接机构包括第二安装座、第二电磁驱动组件及劈刀组件，其中：第二电磁驱动组件驱动劈刀组件下压以压住被夹爪组件夹紧的线材，并实施对线材的焊接。本发明即能实现对线材的夹紧、焊接及拉断，此外，夹紧机构和焊接机构均基于电池驱动方式。与传统的键合设备相比，本发明结构简单紧凑、响应速度快，极大地提升了键合效率。

Description

一种线材键合头装置及线材键合机

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说是一种线材键合头装置及键合机。

背景技术

可控硅引线等工艺环节中，需要采用键合设备将丝状的线材，如直径低于5mil的铝丝，焊接至工件上。线材键合对键合设备的精度要求比较高，传统的线材键合设备结构复杂、响应速度慢，严重地影响了焊接效率。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明首先提供了一种线材键合头装置，其采用如下技术方案：

一种线材键合头装置，其包括安装架、夹紧机构及焊接机构，其中：

夹紧机构包括第一安装座、第一电磁驱动组件及夹爪组件，其中：第一安装座连接在安装架上，第一电磁驱动组件设置在第一安装座上，第一电磁驱动组件驱动夹爪组件移动至低位时，夹爪组件夹紧线材，第一电磁驱动组件驱动夹爪组件移动至高位时，夹爪组件拉断焊接后的线材。

焊接机构包括第二安装座、第二电磁驱动组件及劈刀组件，其中：第二安装座连接在安装架上，第二电磁驱动组件设置在第二安装座上，第二电磁驱动组件驱动劈刀组件下压以压住被夹爪组件夹紧的线材，并实施对线材的焊接。

通过夹紧机构和焊接机构的配合，本发明即能实现对线材的夹紧、焊接及拉断，此外，夹紧机构和焊接机构均基于电池驱动方式。

与传统的键合设备相比，本发明的线材键合头装置结构简单紧凑、响应速度快，大幅度地提升了线材的键合效率。

在一些实施例中，第一电磁驱动组件包括第一磁铁、夹爪安装支架及第一线圈，其中：第一磁铁固定连接在第一安装座上；夹爪安装支架经第一弹簧片弹性连接在第一安装座上，夹爪组件连接在夹爪安装支架的下端；第一线圈设置在夹爪安装支架的上端并位于第一磁铁内；第一线圈通电时，第一磁铁推动夹爪安装支架上下移动以驱动夹爪组件在低位和高位之间移动。

提供了一种结构简单、紧凑的第一电磁驱动件，其通过第一线圈和第一磁铁的配合，以推动夹爪组件升降，从而使得夹爪组件快速实施对线材夹紧及拉断操作。

在一些实施例中，夹爪组件包括第一夹爪、第二夹爪及夹爪驱动机构，其中：第一夹爪固定连接在夹爪安装支架上，夹爪驱动机构设置在夹爪安装支架上，第二夹爪连接在夹爪驱动机构的驱动端上，夹爪驱动机构驱动第二夹爪配合第一夹爪紧线材。

通过第一夹爪和第二夹爪的配合，夹爪组件实施对线材的夹紧。

在一些实施例中，夹爪驱动机构包括第二磁铁、转动支架及第二线圈，其中：第二磁铁固定连接在夹爪安装支架上；转动支架的中部经转轴转动连接在夹爪安装支架上，第二夹爪连接在转动支架的下端；第二线圈设置在转动支架的上端并位于第二磁铁内；第二线圈通电时，第二磁铁推动转动支架绕转轴转动以带动第二夹爪朝向第一夹爪摆动以夹紧线材。

提供了一种结构简单、紧凑的夹爪驱动机构，其通过第二线圈和第二磁的配合，推动第二夹爪摆动，提升了夹爪组件对线材的夹紧响应速度。

在一些实施例中，第一安装座与水平方向之间形成30°～60°的倾斜角，第一电磁驱动组件驱动夹爪组件朝向劈刀组件倾斜移动。

第一安装座倾斜设置，夹爪组件下降至低位时能够充分靠近劈刀组件，从而使得劈刀组件能够顺利地压住被夹爪组件夹紧的线材。

在一些实施例中，第二电磁驱动组件包括第三磁铁、劈刀安装支架及第三线圈，其中：第三磁铁固定连接在第二安装座上；劈刀安装支架经第二弹簧片弹性连接在第二安装座上，劈刀组件连接在劈刀安装支架的下端；第三线圈设置在劈刀安装支架的上端并位于第三磁铁内；第三线圈通电时，第三磁铁推动劈刀安装支架上下移动，以带动劈刀组件下压及上升复位。

提供了一种结构简单、紧凑的第三电磁驱动件，其通过第三线圈和第三磁铁的配合，以推动劈刀组件快速下压，提升了劈刀组件的焊接响应速度。

在一些实施例中，劈刀组件包括超声波换能器及劈刀，其中：超声波换能器连接在劈刀安装支架的下端，劈刀安装在超声波换能器上，劈刀压住被夹爪夹紧的线材，超声波换能器将超声波传递给劈刀以实现对线材的焊接。

超声波换能器及劈刀配合实施对线材的超声波焊接，提升了焊接效果。

在一些实施例中，劈刀安装支架上设置有导引板，导引板上设有导引槽道；劈刀的端部设置有穿线通孔；线材顺次穿过导引槽道、夹爪组件后经穿线通孔穿出，并被所述劈刀压紧、焊接。

在导引槽道和穿线通孔的导引下，线材能够顺利地进入至夹爪组件内从而被夹爪组件夹紧，被夹爪组件夹紧的线材则被引导至劈刀的下端，从而被劈刀完全压紧，防止出现虚焊。

在一些实施例中，线材键合头装置还包括自上而下穿过所述焊接机构的导引管，线材自上而下穿过导引管后穿入至内。

实现了对线材的导引，使得自放料卷放出的线材顺利地导引至导引槽道内，并在导引槽道的导引下进入至夹爪组件内被夹爪组件夹紧。

在一些实施例中，焊接机构还包括设置在劈刀安装支架上的光栅尺和设置在第二安装座上的位移传感器，位移传感器用于感应光栅尺上下运动的距离。

通过光栅尺和位移传感器的配合，可实施对劈刀组件的下压距离的检测，保证劈刀组件能够准确地压住线材。

本发明另一方面提供了一种线材键合机，其包括工件上料装置、工件输送装置、线材供料装置、焊接检测装置、下料装置及上述任一项所述的线材键合头装置。其中：工件上料装置用于将待处理的工件上料至工件输送装置上；工件输送装置用于将工件输送至焊接工位；线材供料装置用于将线材供应至焊接头装置；焊接头装置用于将线材焊接至被输送至焊接工位的工件上；焊接检测装置用于实施对完成焊接的工件的焊接质量检测；下料装置用于将完成焊接的工件从焊接工位下料。

通过工件上料装置、工件输送装置、线材供料装置、焊接检测装置、下料装置及线材键合头装置的配合，本发明实现了线材的自动焊接，并实现了工件的自动上下料，键合效率得到了较大提升。

附图说明

图1为本发明提供的线材键合头装置在第一个视角下的结构示意图；

图2为本发明提供的线材键合头装置在第二个视角下的结构示意图；

图3为本发明中的夹紧机构在第一个视角下的结构示意图；

图4为本发明中的夹紧机构在第二个视角下的结构示意图；

图5为本发明中的第一磁铁、第二磁铁的安装结构示意图；

图6为本发明中的夹爪驱动机构与第二夹爪的装配结构示意图；

图7为本发明中的焊接机构的结构示意图；

图8为本发明中的焊接机构在省去部分组件后的结构示意图；

图9为本发明中的第二电磁驱动组件与劈刀组件的装配结构示意图；

图10为本发明中的劈刀的结构示意图；

图1至图10中包括：

安装架1；

夹紧机构2：第一安装座21；第一电磁驱动组件22、第一磁铁221、夹爪安装支架222、第一弹簧片223、第一线圈224；夹爪组件23、第一夹爪231、第二夹爪232；夹爪驱动机构233、第二磁铁2331、转动支架2332、转轴2333、第二线圈2334；

焊接机构3：第二安装座31；第二电磁驱动组件32、第三磁铁321、劈刀安装架322、第二弹簧片323、第三线圈324；劈刀组件33、超声波换能器331、劈刀332；导引板34、穿线通孔3321、导引槽道341；光栅尺35；位移传感器36；

导管4；

检测机构5。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

鉴于传统的线材键合设备结构复杂、响应速度慢等缺点，本发明提供了一种线材键合头装置，其结构简单紧凑、响应速度快。

如图1和图2所示，本发明的线材键合设备包括安装架1、夹紧机构2及焊接机构3，其中：

如图3所示，夹紧机构2包括第一安装座21、第一电磁驱动组件22及夹爪组件23，其中：第一安装座21连接在安装架1上，第一电磁驱动组件22设置在第一安装座21上，第一电磁驱动组件22驱动夹爪组件23移动至低位时，夹爪组件23夹紧线材。第一电磁驱动组件22驱动夹爪组件23移动至高位时，夹爪组件23拉断焊接后的线材。

如图7所示，焊接机构3包括第二安装座31、第二电磁驱动组件32及劈刀组件33，其中：第二安装座31连接在安装架1上，第二电磁驱动组件32设置在第二安装座31上，第二电磁驱动组件32驱动劈刀组件33下压以压住被夹爪组件23夹紧的线材，并实施对线材的焊接。

本发明的线材键合头装置，夹爪组件23在第一电磁驱动组件22的带动下实施对线材的夹紧及拉断，劈刀组件33在第二电磁驱动组件32的带动下实施对线材的下压。第一电磁驱动组件22、第二电磁驱动组件32基于电磁驱动原理，具有响应速度快的优势，因此本发明中，夹爪组件23、劈刀组件33的响应速度均得到大幅度提升，最终使得本发明的焊接效率显著提升。

此外，相较于传统的键合头装置，本发明并未额外设置专门的切断机构实施对焊接后的线材的切断，而是通过夹爪组件23带动焊接后的线材向上移动，从而实施对焊接后的线材的拉断。本发明特别适合于实施对直径低于5mil的铝丝等易于拉断的丝状线材的焊接。

可选的，如图1所示，夹紧机构2的第一安装座与水平方向之间形成30°～60°的倾斜角，第一电磁驱动组件22驱动夹爪组件23朝向劈刀组件33倾斜移动。如此设置，能够保证，夹爪组件23下降至低位时能够充分靠近劈刀组件33，从而使得劈刀组件33能够顺利地压住被夹爪组件23夹紧的线材。

如图3至图6所示，可选的，第一电磁驱动组件22包括第一磁铁221、夹爪安装支架222及第一线圈224，其中：第一磁铁221固定连接在第一安装座21上。夹爪安装支架222经第一弹簧片223弹性连接在第一安装座21上，夹爪组件23连接在夹爪安装支架222的下端。第一线圈224设置在夹爪安装支架222的上端并位于第一磁铁221内。

第一电磁驱动组件22的驱动原理是，置于第一磁铁221的磁场内的第一线圈224通电时会受力，力的方向与施加在第一线圈224上的电流的方向相对应，力的大小与施加在第一线圈224上的电流大小成正比。基于此原理，通过对第一线圈224通电并控制电流的方向、大小，第一磁铁221即能推动夹爪安装支架222以预定的速度上下移动，从而驱动夹爪组件23在低位和高位之间移动，以实施对线材的夹紧、拉断。

驱动夹爪组件23向下移动至低位时，第一弹簧片223受压压弯变形，驱动夹爪组件23向上移动至高位时，第一弹簧片223回弹复位。

可选的，夹爪组件23包括第一夹爪231、第二夹爪232及夹爪驱动机构233，其中：第一夹爪231固定连接在夹爪安装支架222上，夹爪驱动机构233设置在夹爪安装支架222上，第二夹爪232连接在夹爪驱动机构233的驱动端上，夹爪驱动机构233驱动第二夹爪232配合第一夹爪231夹紧线材。

为了提升夹爪组件23对线材的夹紧响应速度，夹爪驱动机构233也可采用电磁驱动方式，如图4至图6所示，可选的，夹爪驱动机构233包括第二磁铁2331、转动支架2332及第二线圈2334，其中：第二磁铁2331固定连接在夹爪安装支架222上，转动支架2332的中部经转轴2333转动连接在夹爪安装支架222上，第二夹爪232连接在转动支架2332的下端，第二线圈2334则设置在转动支架2332的上端并位于第二磁铁2331内。

夹爪驱动机构233的驱动原理是，置于第二磁铁2331的磁场内的第二线圈2334通电时会受力，力的方向与施加在第二线圈2334上的电流的方向相对应，力的大小与施加在第二线圈2334上的电流大小成正比。基于此原理，通过对第二线圈2334通电并控制电流的方向、大小，第二磁铁2331即能推动转动支架2332以预定的速度绕转轴2333转动，从而带动第二夹爪232朝向第一夹爪231摆动以夹紧线材。

如图7至图9所示，可选的，第二电磁驱动组件32包括第三磁铁321、劈刀安装支架322及第三线圈324，其中：第三磁铁321固定连接在第二安装座31上，劈刀安装支架322经第二弹簧片323弹性连接在第二安装座31上，劈刀组件33连接在劈刀安装支架322的下端，第三线圈324设置在劈刀安装支架322的上端并位于第三磁铁321内。

第二电磁驱动组件32的驱动原理是，置于第三磁铁321的磁场内的第三线圈324通电时会受力，力的方向与施加在第三线圈324上的电流的方向相对应，力的大小与施加在第三线圈324上的电流大小成正比。基于此原理，通过对第三线圈324通电并控制电流的方向、大小，第三磁铁321即推动劈刀安装支架322以预定的速度上下移动，从而驱动劈刀组件33下压及上升复位。

劈刀组件33下压时，第二弹簧片323被压弯变形，劈刀组件33上升复位时，第二弹簧片323回弹复位。

超声波金属焊接技术具有焊接材料不熔融、焊接后导电性好、不需要任何助焊剂等优越性。因此，如图9所示，可选的，劈刀组件33包括超声波换能器331及劈刀332，其中：超声波换能器331连接在劈刀安装支架322的下端，劈刀332则安装在超声波换能器331上。劈刀332压住被夹爪组件33夹紧的线材时，超声波换能器331将超声波传递给劈刀332，劈刀332实施对线材的超声波焊接。

如图9和图10所示，可选的，劈刀安装支架322上还设置有导引板34，导引板34上设有导引槽道341。劈刀332的端部设置有穿线通孔3321。线材顺次穿过导引槽道341、夹爪组件23后经穿线通孔3321穿出，并被劈刀332压紧、焊接。

可见，在导引槽道341和穿线通孔3321的导引下，线材能够顺利地进入至夹爪组件23内从而被夹爪组件23夹紧，然后被从夹爪组件23引导至劈刀332的下端，从而被劈刀332压紧，防止出现虚焊。

如图7和图9所示，可选的，本发明的线材键合头装置还包括自上而下穿过焊接机构3的导引管4。线材经焊接机构3上方的线材供料机构放出后，自上而下穿入至导引管4内，并在导引管4的导引下穿入至导引板34上的导引槽道34内，实现了线材在供料过程中的防缠绕保护。

可选的，如图2和图7所示，焊接机构3还包括设置在劈刀安装架322上的光栅尺35和设置在第二安装座31上的位移传感器36。光栅尺35随劈刀安装架322、劈刀组件33同步下压、上升，位移传感器36用于感应光栅尺35上下运动的距离。通过光栅尺35和位移传感器36的配合，实施了对劈刀组件33的下压距离的检测，从而保证劈刀组件33能够准确地压住线材。

可选的，如图1所示，本发明的线材键合头装置还包括设置在安装支架1上的检测机构5，检测机构5能够实现对焊接后的焊接区的外观效果的检测。

本发明还提供了一种键合机，该键合机包括工件上料装置、工件输送装置、线材供料装置、焊接检测装置、下料装置及上述任一项所述的线材键合头装置。其中：工件上料装置用于将待处理的工件上料至工件输送装置上；工件输送装置用于将工件输送至焊接工位；线材供料装置用于将线材供应至焊接头装置；焊接头装置用于将线材焊接至被输送至焊接工位的工件上；焊接检测装置用于实施对完成焊接的工件的焊接质量检测；下料装置用于将完成焊接的工件从焊接工位下料。通过工件上料装置、工件输送装置、线材供料装置、焊接检测装置、下料装置及线材键合头装置的配合，本发明的键合机实现了线材的自动焊接，并实现了工件的自动上下料，键合效率得到了大幅度提升。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (11)

1.一种线材键合头装置，其特征在于，所述线材键合头装置包括安装架、夹紧机构及焊接机构，其中：

所述夹紧机构包括第一安装座、第一电磁驱动组件及夹爪组件，其中：所述第一安装座连接在所述安装架上，所述第一电磁驱动组件设置在所述第一安装座上，所述第一电磁驱动组件驱动所述夹爪组件移动至低位时，所述夹爪组件夹紧线材，所述第一电磁驱动组件驱动所述夹爪组件移动至高位时，所述夹爪组件拉断焊接后的线材；

所述焊接机构包括第二安装座、第二电磁驱动组件及劈刀组件，其中：所述第二安装座连接在所述安装架上，所述第二电磁驱动组件设置在所述第二安装座上，所述第二电磁驱动组件驱动所述劈刀组件下压以压住被所述夹爪组件夹紧的线材，并实施对线材的焊接。

2.如权利要求1所述的线材键合头装置，其特征在于，所述第一电磁驱动组件包括第一磁铁、夹爪安装支架及第一线圈，其中：

所述第一磁铁固定连接在所述第一安装座上；

所述夹爪安装支架经第一弹簧片弹性连接在所述第一安装座上，所述夹爪组件连接在所述夹爪安装支架的下端；

所述第一线圈设置在所述夹爪安装支架的上端并位于所述第一磁铁内；

所述第一线圈通电时，所述第一磁铁推动所述夹爪安装支架上下移动以驱动所述夹爪组件在低位和高位之间移动。

3.如权利要求2所述的线材键合头装置，其特征在于，所述夹爪组件包括第一夹爪、第二夹爪及夹爪驱动机构，其中：

所述第一夹爪固定连接在所述夹爪安装支架上，所述夹爪驱动机构设置在所述夹爪安装支架上，所述第二夹爪连接在所述夹爪驱动机构的驱动端上，所述夹爪驱动机构驱动所述第二夹爪配合所述第一夹爪紧线材。

4.如权利要求3所述的线材键合头装置，其特征在于，所述夹爪驱动机构包括第二磁铁、转动支架及第二线圈，其中：

所述第二磁铁固定连接在所述夹爪安装支架上；

所述转动支架的中部经转轴转动连接在所述夹爪安装支架上，所述第二夹爪连接在所述转动支架的下端；

所述第二线圈设置在所述转动支架的上端并位于所述第二磁铁内；

所述第二线圈通电时，所述第二磁铁推动所述转动支架绕所述转轴转动以带动所述第二夹爪朝向所述第一夹爪摆动以夹紧线材。

5.如权利要求1所述的线材键合头装置，其特征在于：所述第一安装座与水平方向之间形成30°～60°的倾斜角，所述第一电磁驱动组件驱动所述夹爪组件朝向所述劈刀组件倾斜移动。

6.如权利要求1所述的线材键合头装置，其特征在于，所述第二电磁驱动组件包括第三磁铁、劈刀安装支架及第三线圈，其中：

所述第三磁铁固定连接在所述第二安装座上；

所述劈刀安装支架经第二弹簧片弹性连接在所述第二安装座上，所述劈刀组件连接在所述劈刀安装支架的下端；

所述第三线圈设置在所述劈刀安装支架的上端并位于所述第三磁铁内；

所述第三线圈通电时，所述第三磁铁推动所述劈刀安装支架上下移动，以带动所述劈刀组件下压及上升复位。

7.如权利要求6所述的线材键合头装置，其特征在于，所述劈刀组件包括超声波换能器及劈刀，其中：

所述超声波换能器连接在所述劈刀安装支架的下端，所述劈刀安装在所述超声波换能器上，所述劈刀压住被所述夹爪组件夹紧的线材，所述超声波换能器将超声波传递给所述劈刀以实现对线材的焊接。

8.如权利要求7所述的线材键合头装置，其特征在于：

所述劈刀安装支架上设置有导引板，所述导引板上设有导引槽道；

所述劈刀的端部设置有穿线通孔；

线材顺次穿过所述导引槽道、所述夹爪组件后经所述穿线通孔穿出，并被所述劈刀压紧、焊接。

9.如权利要求8所述的线材键合头装置，其特征在于，所述线材键合头装置还包括自上而下穿过所述焊接机构的导引管，线材自上而下穿过所述导引管后穿入至所述导引槽道内。

10.如权利要求6所述的线材键合头装置，其特征在于，所述焊接机构还包括设置在所述劈刀安装支架上的光栅尺和设置在所述第二安装座上的位移传感器，所述位移传感器用于感应所述光栅尺上下运动的距离。

11.一种线材键合机，其特征在于，所述线材键合机包括工件上料装置、工件输送装置、线材供料装置、焊接检测装置、下料装置及如权利要求1-10任一项所述的焊接头装置，其中：

所述工件上料装置用于将待处理的工件上料至所述工件输送装置上；

所述工件输送装置用于将工件输送至焊接工位；

线材供料装置用于将线材供应至所述焊接头装置；

所述焊接头装置用于将线材焊接至被输送至所述焊接工位的工件上；

所述焊接检测装置用于实施对完成焊接的工件的焊接质量检测；

所述下料装置用于将完成焊接的工件从焊接工位下料。

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