CN114247975B - 自动点焊送线装置及引线点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动点焊送线装置及引线点焊方法，属于微组装技术领域，包括：送丝机构、线夹控制机构、线夹控制升降机构以及引线导向机构，送丝机构安装于机架上，具有缠绕引线的引线轴；线夹控制机构位于送丝机构的下方，用于夹持经送丝机构释放的引线；线夹控制升降机构安装于机架上，以驱动线夹控制机构升降。本发明提供的自动点焊送线装置，利用焊头向下的压力和速度，在焊头与产品进行焊接的瞬间产生一个惯性力的冲击作用，焊头的冲击力+引线的焊接形变减薄+线夹的向上拉力等共同作用，以使焊后引线实现自动断丝，无需人工手动截取金丝，避免了镊子夹取金丝的夹伤、掉落问题，弧形制作简单、一致性高，降低了操作人员的劳动强度和操作难度。

Description

自动点焊送线装置及引线点焊方法

技术领域

本发明属于微组装技术领域，具体涉及一种射频/微波组件和混合电路微组装的自动点焊送线装置及引线点焊方法。

背景技术

平行微隙焊(Parallel Gap Welding，简称微隙点焊，微点焊，点焊)，是电阻焊的一种。在射频/微波组件和混合电路的微组装过程中，点焊金丝/金带的操作对人员和使用工具的要求都较高，一般采用镊子夹持预先裁剪好的小段金丝或小段金带，手持镊子制作金丝或金带的弧形，进行点焊。由于镊子太尖会损伤金丝/金带，太钝又不好夹取金丝/金带。操作人员点焊时需要一直用力夹住金丝/金带，用力不够金丝/金带会脱落，用力太大又可能会损伤金丝/金带，操作过程中手和胳膊很容易出现疲劳。

由于小段金丝或小段金带的长度为毫米级，长度甚至为0.2毫米、0.1毫米等，长度短；同时，小段金丝的直径或小段金带的厚度为微米级，例如50微米、150微米等。目前的手工操作夹持金丝或金带进行焊接的方式，具有如下不足：点焊过程镊子对金丝/金带的夹取损伤、引线弧度成形控制难度大、点焊效率较低等技术难题，已成为阻碍微组装产能发展的重要瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供一种自动点焊送线装置及引线点焊方法，旨在避免点焊过程中工具及人员操作不当对金丝或金带造成损伤、引线弧度成型控制难度大、点焊效率低等技术难题。

第一方面，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种自动点焊送线装置，安装于点焊机的机架上，包括：

送丝机构，转动安装于所述机架上，具有缠绕引线的引线轴；

线夹控制机构，位于所述送丝机构的下方，具有夹持引线的夹爪，以夹持经所述送丝机构释放的引线；

线夹控制升降机构，安装于所述机架上，以驱动所述线夹控制机构升降；以及

引线导向机构，安装于点焊机的焊头上，所述引线导向机构包括设置于所述焊头的支撑件以及倾斜设置于所述支撑件的毛细管，所述毛细管的下端向所述焊头的尖端倾斜，以使引线经过所述毛细管的导引至所述焊头的尖端。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述支撑件包括卡套以及与所述卡套相连的导向板，所述卡套套装于所述焊头上，且通过胶粘固定；所述导向板上设有至少一个供所述毛细管倾斜穿过的导向孔，所述毛细管倾斜穿过所述导向孔，并通过胶粘固定。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述支撑件包括基板，所述基板上设有供所述焊头穿过的定位孔和供所述毛细管倾斜穿过的导向孔。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述导向孔的中心线与所述焊头的中心线的夹角范围为10°-60°。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述支撑件上设有两个不同倾斜角度的所述导向孔，两个所述导向孔的中心分布在以所述焊头的中心线为圆心的同心圆上。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，两个所述导向孔的倾斜角度分别为30°和45°。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述线夹控制机构包括安装于所述机架的气动夹爪或电动夹爪。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述线夹控制升降机构包括安装于所述机架的升降滑轨和与所述升降滑轨滑动配合的滑块，所述线夹控制机构安装于所述滑块上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种引线点焊方法，基于所述的自动点焊送线装置，所述方法包括：

步骤一，触发所述焊头，在预设时刻t1焊接引线的第一焊点；

步骤二，打开所述线夹控制机构，向下送线；

步骤三，制作引线弧形；

步骤四，所述焊头移至预设第二焊点，触发所述焊头，在预设时刻t2焊接引线的第二焊点，同时闭合所述线夹控制机构；

步骤五，闭合预设时段Δt后，所述线夹控制机构夹持引线向上移动提拉，引线从所述第二焊点断开，完成一段引线的焊接；

重复步骤一至步骤五，点焊下一段引线。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述预设时段Δt为0.5s-0.8s。

本发明提供的自动点焊送线装置，与现有技术相比，有益效果在于：利用送丝机构实现自动送丝，利用引线导向机构将引线精确导引到焊头的正下方，利用焊头向下的压力和速度，也即焊头下降的速度在焊头与产品进行焊接的瞬间产生一个惯性力的冲击作用，焊头的冲击力+引线的焊接形变减薄+线夹的向上拉力等共同作用，以使焊接后引线实现自动断丝。

利用本发明提供的装置及利用本发明的点焊方法，不需要人工手动截取金丝/金带，完全避免了镊子夹取金丝/金带的夹伤、掉落问题，弧形制作简单、一致性高，使操作人员的劳动强度和操作难度大幅度降低，非常适合大批量生产应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自动点焊送线装置的结构示意图一；

图2为图1提供的自动点焊送线装置的支撑件安装位置的结构示意图；

图3为图2中所示的支撑件的俯视结构图；

图4为本发明实施例提供的自动点焊送线装置的结构示意图二；

图5为图4提供的自动点焊送线装置的支撑件安装位置的结构示意图；

图6为图5中所示的支撑件的俯视结构图；

图7为本发明实施例提供的引线点焊方法的流程图；

附图标记说明：

1、引线轴；2、引线；3、线夹控制机构；4、毛细管；5、支撑件；51、卡套；52、导向板；53、导向孔；54、定位孔；6、焊头。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请一并参阅图1及图4，现对本发明提供的自动点焊送线装置进行说明。所述自动点焊送线装置，安装于点焊机的机架上，包括：送丝机构、线夹控制机构3、线夹控制升降机构以及引线导向机构，送丝机构转动安装于机架上，具有缠绕引线2的引线轴1；线夹控制机构3位于送丝机构的下方，用于夹持经送丝机构释放的引线2；线夹控制升降机构安装于机架上，以驱动线夹控制机构3升降。

引线导向机构安装于点焊机的焊头6上，引线导向机构包括设置于焊头6的支撑件5以及倾斜设置于支撑件5的毛细管4，毛细管4的下端向焊头6的尖端倾斜，以使引线2经过毛细管4的导引至焊头6的尖端。

本实施例提供的自动点焊送线装置，与现有技术相比，利用送丝机构实现自动送丝，利用引线导向机构将引线2精确导引到焊头6的正下方，利用焊头6向下的压力和速度，也即焊头6下降的速度在焊头6与产品进行焊接的瞬间产生一个惯性力的冲击作用，焊头的冲击力+引线的焊接形变减薄+线夹的向上拉力等共同作用，以使焊接后引线2实现自动断丝。不需要人工手动截取金丝/金带，完全避免了镊子夹取金丝/金带的夹伤、掉落问题，弧形制作简单、一致性高，使操作人员的劳动强度和操作难度大幅度降低，非常适合大批量生产应用。

本实施例中，引线轴1包括卷筒和设于卷筒两端的挡盘，引线2缠绕在卷筒上，两端的挡盘对引线2进行限位。

在一些实施例中，参见图1至图3，特征支撑件5包括卡套51以及与卡套51相连的导向板52，卡套51套装于焊头6上，且通过胶粘固定；导向板52上设有至少一个供毛细管4倾斜穿过的导向孔53，毛细管4倾斜穿过导向孔53，并通过胶粘固定。由于微波/射频组件尺寸较小，芯片焊接空间小，微组装应用的引线2密度大，结构复杂；小段金丝或小段金带的长度为毫米级，长度甚至为0.2毫米、0.1毫米等，长度短；同时，小段金丝的直径或小段金带的厚度为微米级，例如50微米、150微米等，手工折断费时费力，且不准确，折断后再焊接也非常的不方便。本实施例利用支撑件5对引线2起到导向和支撑的作用，焊接前无需折断，焊接第二个焊点后再折断，能够精准控制键合丝的长度。

毛细管4可以直接选用合适规格的劈刀，劈刀可以直接采用球焊劈刀或楔焊劈刀，还可以为L形毛细管4，主要为点胶机的针头，孔径一般为引线丝径的1.5倍，劈刀的结构可以根据引线2规格和产品种类需要，进行调整或更换。

可选地，卡套51为环形结构，可以套装在焊头6的锥形部或焊头6的圆柱部，再利用胶带粘接。由于毛细管4及引线2的重量都非常轻，支撑件5采用匹配的薄板制作即可，或者卡套51采用细丝制作即可。

作为支撑件5的另一种实施方式，参见图4至图6，支撑件5包括基板，基板上设有供焊头6穿过的定位孔54和供毛细管4倾斜穿过的导向孔53。其中，支撑件5的材料可选为易于加工的金属或非金属材料，如铝材或环氧材料；焊头6主要选用广州微点焊生产的焊头6。基板也可以套装在焊头的锥形部或焊头的圆柱部，再利用双面胶或胶带粘接。

基于上述的各支撑件5的实施方式，参见图6，可选地，导向孔53的中心线与焊头6的中心线的夹角范围为10°-60°，以便于倾斜安装毛细管4，且使毛细管4的下端与焊头6的尖端基本相贴。

一些实施例中，参见图6，支撑件5上设有两个不同倾斜角度的导向孔53，两个导向孔53的中心分布在以焊头6的中心线为圆心的同心圆上。通过不同倾角的导向孔53，以便于导引不同倾斜角度的毛细管4，使引线2处于更适合的焊接位置。

可选地，两个导向孔53的中心连线与焊头6的中心线垂直，也即，两个导向孔53一远一近的设置。

可选地，两个导向孔53的倾斜角度分别为30°和45°。

作为本实施例提供的线夹控制机构3的一种具体实施方式，线夹控制机构3包括安装于机架的气动夹爪或电动夹爪。也可以对称的设置两个气动手指。

在一种可能的实现方式中，线夹控制升降机构包括安装于机架的升降滑轨和与升降滑轨滑动配合的滑块，线夹控制机构3安装于滑块上。线夹控制升降机构在图中未示出。

可选地，线夹控制升降机构为电动滑台。

在一种实施方式中，线夹控制机构和线夹控制升降机构可以合并为一个二维气动夹爪，也即直接购买具有竖向移动和水平左右移动的二维气动夹爪。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

基于同一发明构思，参见图1、图4及图7所示，本发明实施例还提供了一种引线点焊方法，基于所述的自动点焊送线装置，所述方法包括：

步骤一，触发焊头6，在预设时刻t1焊接引线2的第一焊点；

步骤二，打开线夹控制机构3，向下送线；

步骤三，制作引线2弧形；

步骤四，焊头6移至预设第二焊点，触发焊头6，在预设时刻t2焊接引线2的第二焊点，同时闭合线夹控制机构3；

步骤五，闭合预设时段Δt后，线夹控制机构3夹持引线2向上移动提拉，引线2从第二焊点断开，完成一段引线的焊接；

重复步骤一至步骤五，点焊下一段引线。

在一种可能的实现方式中，预设时段Δt为0.5s-0.8s。

其中，在步骤五后，线夹控制升降机构向下移动，线夹控制机构送丝，焊头6复位，并移动到下一个焊点，开始下一段引线的焊接。

本发明提供的自动点焊送线装置，基于点焊机，具体安装及操作过程如下：

(1)将加工完成的自动点焊送线装置安装在现有的点焊机上，并与点焊机的控制系统进行电气和软件连接，机头焊点触发后，送丝机构通过与点焊机的内部连接接收该触发信号并及时采取相应的动作。线夹控制机构及线夹控制升降包含可调节送线长度的按钮A和可进行向上拉引线2的按钮B，拉线距离长短可调。

(2)线夹控制机构3尽量在靠近焊头6的右上方安装，方便线夹控制引线2。线夹的控制分为两种：一种为类似于WESTBONG-7476E手动键合台的气动夹取模式；另一种可设计为两侧向中间挤压模式，也即对称设置两个气动手指，可根据具体的使用效果进行选取。

(3)支撑件5的安装

将卡套51的一端套装在焊头6上，卡套51的安装高度可通过上下移动进行可调，为便于固定，卡套51的直径略大于焊头6直径的0.1mm左右，当位置合适时在焊头6的表面缠绕双面胶与卡套51进行固定。

卡套51在焊头6上可以旋转，通过旋转，以便于引线2的引导。一般习惯操作为右侧进行引线2控制，在其他的实施中，卡套51平行旋转180°，实现左侧送线右侧点焊的结构，因此，卡套51在焊头6上的高度、角度均方便可调。

卡套51的另一端安装劈刀/毛细管4，卡套51右侧的导向孔53根据引线2出口的位置是否合适，而在卡套51上加工不同的倾斜角度的导向孔53，如本实施例为双孔的30°角和45°角的两个斜向导向孔53，便于引线2精准送达焊头6正下方。

安装金丝/金带的引线轴1，将引线轴1安装到点焊电极的正上方，完成穿线，通过送线按钮A将金丝/金带送至焊头6的正下方，焊点第一焊点；

(4)第二焊点完成后，线夹控制机构的拉丝动作必须在点焊触发信号后的0.5-0.8s进行，这时依靠焊头6向下的冲力和惯性作用，对引线2施加适当向上的拉力，引线2形变的末端极易被完整的切断，从而实现较好的断丝功能。

补充说明时间设置为0.5-0.8s的理论依据：第二焊点焊接时，焊头6具有一个向下的压力和速度，下降的速度在焊头6与产品进行焊接的瞬间产生一个惯性力的冲击作用，焊头的冲击力+引线的焊接形变减薄+线夹的向上拉力等共同作用，导致焊接后引线2容易实现断丝状态，因惯性的冲击力只在焊头6与焊件接触的瞬间很短时间内，所以线夹控制机构的拉丝动作必须在点焊触发信号后的0.5-0.8s进行，这是拉断引线2控制的一个关键点。如果不在0.5-0.8s内进行动作，时间太短会导致焊接没有形成可靠地焊点(焊点的整个的焊接时间为300ms左右)，时间太长会导致焊点形成后引线2不容易拉断，导致引线2拉不断或引线未在焊点的位置断裂，导致焊接中断，需重现穿线和调整引线2长度。

(5)测试对金丝/金带的点焊效果，通过调节按钮A和B对线尾长度和拉线距离等参数进行调整和确认。

本实施例基于自动送线点焊机的动作解析如下：

(1)通过脚踏板控制焊头6缓慢下降，待引线2与产品焊盘接触时(约1mm)，减速下降，直至焊头6与引线2与焊盘相接触，确定引线2的位置、方向是否合适，正确后继续向下踩脚踏板直至焊点触发，焊接引线2的第一焊点，点焊机触发信号传递给线夹控制机构，使线夹打开。

(2)焊头6缓慢抬起(约2mm)，双手移动产品制作需要的弧线，焊头6移至第二焊点焊盘的正上方，焊头6缓慢下降，待引线2与产品焊盘接触时(约1mm)，下降速度将为更慢，直至焊头6与引线2与焊盘相接触，确定引线2的位置、方向是否合适，正确后继续向下踩脚踏板直至焊点触发，点焊机将触发信号传递给线夹控制机构，使线夹闭合，线夹闭合0.5-0.8s后，线夹夹持引线2向上拉动引线2，拉动的距离为B按钮设置的距离大小。

(3)引线2被拉断后，线夹控制升降机构驱动线夹控制机构向下动作一定距离送出尾丝，该距离长度由按钮A控制。

(4)焊头6缓慢向上抬起，回至起始位置。

(5)准备下一次焊接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种引线点焊方法，利用一种自动点焊送线装置，安装于点焊机的机架上，其特征在于，所述自动点焊送线装置包括：

送丝机构，转动安装于所述机架上，具有缠绕引线(2)的引线轴(1)；

线夹控制机构(3)，位于所述送丝机构的下方，具有夹持引线的夹爪，以夹持经所述送丝机构释放的引线(2)；

线夹控制升降机构，安装于所述机架上，以驱动所述线夹控制机构(3)升降；以及

引线导向机构，安装于点焊机的焊头(6)上，所述引线导向机构包括设置于所述焊头(6)的支撑件(5)以及倾斜设置于所述支撑件(5)的毛细管(4)，所述毛细管(4)的下端向所述焊头(6)的尖端倾斜，以使引线(2)经过所述毛细管(4)的导引至所述焊头(6)的尖端；

所述支撑件(5)包括卡套(51)以及与所述卡套(51)相连的导向板(52)，所述卡套(51)套装于所述焊头(6)上，且通过胶粘固定；所述导向板(52)上设有至少一个供所述毛细管(4)倾斜穿过的导向孔(53)，所述毛细管(4)倾斜穿过所述导向孔(53)，并通过胶粘固定；卡套(51)的直径大于焊头(6) 的直径，两者相差0.1mm，当位置合适时在焊头(6)的表面缠绕双面胶与卡套(51)进行固定；

所述支撑件(5)包括基板，所述基板上设有供所述焊头(6)穿过的定位孔(54)和供所述毛细管(4)倾斜穿过的导向孔(53)；所述导向孔(53)的中心线与所述焊头(6)的中心线的夹角范围为10°-60°；所述支撑件(5)上设有两个不同倾斜角度的所述导向孔(53)，两个所述导向孔(53)的中心分布在以所述焊头(6)的中心线为圆心的同心圆上；两个所述导向孔(53)的倾斜角度分别为30°和45°；利用支撑件(5)对引线(2)起到导向和支撑的作用，焊接前无需折断，焊接第二个焊点后再折断，能够精准控制键合丝的长度；

所述方法包括：

步骤一，触发焊头(6)，在预设时刻t1焊接引线(2)的第一焊点；

步骤二，打开线夹控制机构(3)，向下送线；

步骤三，制作引线弧形；

步骤四，焊头(6)移至预设第二焊点，触发焊头(6)，在预设时刻t2焊接引线(2)的第二焊点，同时闭合线夹控制机构(3)；

步骤五，闭合预设时段Δt后，线夹控制机构(3)夹持引线(2)向上移动提拉，依靠焊头(6)向下的冲力和惯性作用，对引线(2)施加适当向上的拉力，引线(2)形变的末端极易被完整的切断，从而实现较好的断丝功能，引线(2)从第二焊点断开，完成一段引线的焊接；

重复步骤一至步骤五，点焊下一段引线；

所述预设时段Δt为0.5 s -0.8s。

2.如权利要求1所述的引线点焊方法，其特征在于，所述线夹控制机构(3)包括安装于所述机架的气动夹爪或电动夹爪。

3.如权利要求1所述的引线点焊方法，其特征在于，所述线夹控制升降机构包括安装于所述机架的升降滑轨和与所述升降滑轨滑动配合的滑块，所述线夹控制机构(3)安装于所述滑块上。