CN114734112B - 超声波烙铁用夹具及夹具使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种超声波烙铁用夹具及夹具使用方法，涉及锡焊技术领域。超声波烙铁用夹具包括第一座体、第二座体和金属片组；第一座体用于连接驱动机构，第二座体用于安装超声波烙铁，第一座体与第二座体之间具有横向间隙；金属片组包括并排设置的多个金属弹片，金属弹片在横向连接于第一座体和第二座体之间，金属弹片被配置为允许第二座体相对于第一座体上下活动。超声波烙铁用夹具通过金属片组连接第一座体和第二座体，超声波烙铁工作产生的超声波可以通过金属弹片抵消，从而不会使得与该夹具连接的驱动机构受到影响。结合相应的使用方法，可以避免施加的压力过大，以获得较好的锡焊质量。

Description

超声波烙铁用夹具及夹具使用方法

技术领域

本申请涉及锡焊技术领域，具体涉及一种超声波烙铁用夹具及夹具使用方法。

背景技术

超声波烙铁作为一种新型的焊锡装置，可以利用超声波破除氧化膜，实现对玻璃陶瓷等材料的锡焊，受到广泛关注。随着自动化技术的发展，超声波烙铁集成到机械手上，进行自动化锡焊逐步成为发展趋势。但超声波烙铁的结构与普通的烙铁不同，现有的夹具难以满足超声烙铁的使用要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种超声波烙铁用夹具，其能够改善现有的夹具不适应超声烙铁使用要求的问题。

本申请的另外一个目的在于提供一种夹具使用方法，其能够通过使用超声波烙铁用夹具来解决现有夹具不适应超声烙铁的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请的实施例提供了一种超声波烙铁用夹具，包括：第一座体、第二座体和金属片组；

所述第一座体用于连接驱动机构，所述第二座体用于安装超声波烙铁，所述第一座体与所述第二座体之间具有横向间隙；

所述金属片组包括并排设置的多个金属弹片，所述金属弹片在横向连接于所述第一座体和所述第二座体之间，所述金属弹片被配置为允许所述第二座体相对于所述第一座体上下活动。

另外，根据本申请的实施例提供的超声波烙铁用夹具，还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的可选实施例中，所述第一座体包括第一本体和第一凸台，所述第一本体的上下两端均凸设有第一凸台，所述第二座体包括第二本体、第二凸台和第一安装部，所述第二本体的上下两端均凸设有第二凸台，所述金属弹片固定于相邻的所述第一凸台与所述第二凸台上，所述第一安装部用于安装超声波电烙铁。

在本申请的可选实施例中，所述金属弹片呈口字型。

在本申请的可选实施例中，所述金属弹片的侧边的宽度为L，满足2mm≤L≤20mm。

在本申请的可选实施例中，所述第一安装部与位于所述第二本体下端的所述第二凸台连接。

在本申请的可选实施例中，所述第二座体还包括第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部的远离所述第二凸台的一端连接，所述第二安装部用于安装送锡管。

在本申请的可选实施例中，所述第一本体与所述第二本体相向的一侧可拆卸地设有插销，所述插销用于限制所述第一本体与所述第二本体在上下方向发生相对运动。

在本申请的可选实施例中，所述金属弹片的数量为两个，两个所述金属弹片平行布置。

本申请的实施例提供了一种夹具使用方法，应用于上述任一项所述的超声波烙铁用夹具，该方法包括：

在第二座体上安装超声波烙铁；

移动所述超声波烙铁用夹具，使得超声波烙铁接触工件；

调整超声波烙铁对工件的压力，以使得金属弹片呈水平状态。

在本申请的可选实施例中，在所述调整超声波烙铁对工件的压力，以使得金属弹片呈水平状态的步骤中：

超声波烙铁对工件施加的压力与超声波烙铁的自重的比率为H，满足0.8≤H≤1.5。

在本申请的可选实施例中，该方法还包括：

将超声波烙铁用夹具安装于自动化作业平台的输出端，并设置锁定件；其中，当超声波烙铁用夹具不工作时，使用锁定件将第一座体与第二座体锁定，以避免金属弹片发生形变；当超声波烙铁用夹具工作时，解除锁定件对第一座体与第二座体的锁定，以允许金属弹片产生弹性形变。

本申请的有益效果是：

超声波烙铁用夹具通过金属片组连接第一座体和第二座体，使得第二座体能够随着第一座体的移动而移动，而第二座体在安装超声波烙铁后，超声波烙铁工作产生的超声波可以通过金属弹片抵消，从而不会使得与该夹具连接的驱动机构受到影响。结合相应的使用方法，可以避免施加的压力过大，以获得较好的锡焊质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请的实施例1提供的超声波烙铁用夹具的示意图；

图2为图1去掉插销的示意图；

图3为超声波烙铁用夹具与工件配合时的示意图；

图4为金属弹片与压块配合的示意图；

图5为金属弹片的示意图；

图6为超声波烙铁用夹具与自动化作业平台配合的示意图；

图7为工件摆放不水平时，超声波烙铁用夹具移动过程中的姿态变化示意图；

图8为实施例2提供的超声波烙铁用夹具的示意图。

图标：1-第一座体；11-第一本体；12-第一凸台；2-第二座体；21-第二本体；22-第二凸台；23-第一安装部；24-第二安装部；3-金属弹片；4-超声波烙铁；5-送锡管；6-压块；6a-压块；7-螺丝；8-插销；9-阻尼块；101-横向间隙；102-自动化平台；1022-自动化作业平台的输出端；103-工件；104-锡丝。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

请参照图1至图7，本申请的实施例提供了一种超声波烙铁用夹具，包括：第一座体1、第二座体2和金属片组；

第一座体1用于连接驱动机构(比如下文中的自动化平台102)，第二座体2用于安装超声波烙铁4，第一座体1与第二座体2之间具有横向间隙101；

金属片组包括并排设置的多个金属弹片3，金属弹片3在横向连接于第一座体1和第二座体2之间，金属弹片3被配置为允许第二座体2相对于第一座体1上下活动。

其中，本实施例的金属弹片3由厚度为0.1-3mm的钢、铜或铝等金属制成。

其中，本实施例的金属弹片3的数量为两个，两个金属弹片3平行布置。可以理解的是，金属弹片3的数量可以根据需求增设，比如当夹持的超声波烙铁4较重时，可以增设一定数量的金属弹片3，以避免两个金属弹片3过度变形。

具体的，如图1所示，第一座体1包括第一本体11和第一凸台12，第一本体11的上下两端均凸设有第一凸台12，第二座体2包括第二本体21、第二凸台22和第一安装部23，第二本体21的上下两端均凸设有第二凸台22，金属弹片3固定于相邻的第一凸台12与第二凸台22上，第一安装部23用于安装超声波电烙铁。通过设计第一凸台12和第二凸台22，使得金属弹片3在竖直方向有发生弹性形变的空间，从而使其能够发挥其功能。当然，除了在本体上设置凸台，也可以是将本体掏空一部分空间，用于架设金属弹片3并允许金属弹片3发生弹性形变。

详细的，本实施例的第一安装部23与位于第二本体21下端的第二凸台22连接。第一安装部23与下端的第二凸台22连接可以降低整个夹具的重心，方便移动控制夹具，当然，在控制精度足够的情况下，也可以考虑将第一安装部23与第二本体21连接或者与上端的第二凸台22连接。

第二座体2还包括第二安装部24，第二安装部24与第一安装部23的远离第二凸台22的一端连接，第二安装部24用于安装送锡管5。送锡管5可以参考现有技术，其可以用于夹持锡丝104，并且在锡丝104逐渐被消耗的同时，使得锡丝104逐渐递送至超声波烙铁4的工作端，保障连续的锡焊作业。

请结合图4和图5，本实施例的金属弹片3呈口字型。进一步的，金属弹片3的侧边的宽度为L，满足2mm≤L≤20mm。将金属弹片3设计成口字型可以提升其弹性，减小第一座体1与第二座体2相互间的影响。此外，通过对其宽度进行设计，避免其侧边过窄而过度变形，变成非弹性形变，也避免第一座体1和第二座体2之间的连接强度不足。同时也避免过宽而使得弹性降低，不能达到预期效果。可以选择的是，也可以将金属弹片3做成镂空状，或者做成圆形、菱形等其他形状。只要是能够满足有足够的连接强度以及弹性满足使用需求即可。

请结合图1和图4，本实施例采用了压块6来固定金属弹片3，通过螺丝7即可简单且可靠地完成固定工作，十分实用。

本实施例的金属弹片3具备柔性特征，如图2所示，可以使得第二座体2与第一座体1之间有上下方向的相对运动，不会将振动传递到第一座体1上，以减少能量消耗。而在普通的夹具使用中，超声波能量一部分会传递到夹具上，导致夹具振动，如果夹具有柔性，则超声波带动夹具振动所消耗的超声波能量较小。如果硬性连接，超声波带动夹具振动时，夹具硬性固定在自动化机架上，带动振动就面临很大的阻力，此时负载很大，导致超声波输出更多的能量来抵抗这种负载，在这种情况下，真正给予端部振动的能量就少了，大部分能量都损耗在夹具负载方面。

因为超声波能量输出是根据负载的大小来决定的，负载越大，则输出的能量也越大，因此本申请通过使用金属弹片3，在设计时尽量减少固定、锁紧等方面的负载，让超声波能量尽可能都传递给所需处理的工件103上，有效改善了现有夹具不适合与超声波烙铁4配合的问题。

请结合图1，第一本体11与第二本体21相向的一侧可拆卸地设有插销8，插销8用于限制第一本体11与第二本体21在上下方向发生相对运动。其中，第一本体11和第二本体21都有凹口，合拼后可以供插销8插入。插销8是起到锁定件的作用，使得第一座体1和第二座体2之间保持相对位置不变，并且通过设计插销8的孔的位置，使得金属弹片3可以保持一个不承压的状态，避免第二座体2以及上面所安装的部件的重力导致金属弹片3缺乏弹性或者产生非弹性形变，使得在不需要工作时，金属弹片3有一个良好的待工状态。当然，应当理解的是，当图2去掉插销8后，并不表示第二座体2在工作时会相对于第一座体1有很大的上下高度差，图2除了示意第二座体2可以相对于第一座体1有上下方向相对于运动以外，还可以理解为，如果长期不使用插销8，金属弹片3就会因为第二座体2及其上负载而产生了非弹性变形，无法恢复原来的水平且有弹性的状态。

本申请的实施例提供了一种夹具使用方法，应用于上述超声波烙铁用夹具，该方法包括：

在第二座体2上安装超声波烙铁4；

移动超声波烙铁用夹具，使得超声波烙铁4接触工件103；

调整超声波烙铁4对工件103的压力，以使得金属弹片3呈水平状态(如图3所示)。

在调整超声波烙铁4对工件103的压力，以使得金属弹片3呈水平状态的步骤中：

超声波烙铁4对工件103施加的压力与超声波烙铁4的自重的比率为H，满足0.8≤H≤1.5。

下表是强度对比数据，使用Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)锡丝104，超声波烙铁4频率为60KHz，工件103为紫铜。当施加的压力与超声波烙铁4自身重量拥有不同比率时，按照标准GB/T228-2002室温拉伸试验方法所获得的强度对比数据。强度数据是同样压力倍数下做三次试验的平均值。

压力	强度数据(N/mm2)
		0.8	5.24
1	5.29
		1.2	4.87
1.4	4.85
		1.6	3.43

通过试验可知，对工件103施加的压力仅仅是超声波烙铁4自身的重力，不会给予额外的压力。如果施加过大的压力，不仅易导致工件103表面受损，也不利于超声波能量的有效输出，导致锡与工件103的结合力较差。压力与超声波烙铁4自身重量不同比率，1就代表压力与超声烙铁自身重量相同，而此时金属片处于水平状态，因此调试时可以方便的进行观察并确定压力，而无需昂贵的压力传感器即可获知施加的压力处于允许范围内。当施加的压力小于超声烙铁自身重量时，金属弹片3是如图2所示一般倾斜的，第二座体2对第一座体1有个拉力，从而让施加的压力小于超声波烙铁4自身重量。如果施加的压力大于超声波烙铁4自身重量时，金属弹片3则相反方向倾斜(如图7左侧所示)。因此可以方便的观察并判断施加的压力值，而无需压力传感器。

请结合图7，当工件103放置的姿态不水平，左侧比右侧高，当超声波烙铁用夹具带动烙铁头从右往左移动时，金属弹片3就会发生高低变化，此时就可以方便的观察到，从而操作人员就可以基于此调整工件103的高度。保障最终锡焊后的质量符合要求。

该方法还包括：

将超声波烙铁用夹具安装于自动化作业平台的输出端1022，并设置锁定件；

其中，当超声波烙铁用夹具不工作时，使用锁定件(可以参考上文中的插销8)将第一座体1与第二座体2锁定，以避免金属弹片3发生形变；当超声波烙铁用夹具工作时，解除锁定件对第一座体1与第二座体2的锁定，以允许金属弹片3产生弹性形变。

可以理解的是，当超声波烙铁用夹具没有安装到自动化作业平台的输出端1022时，也可以不设置插销8等锁定件，比如可以平放在储存位置上，使得金属弹片3不受到第一座体1或者第二座体2的重力拉扯即可。其中，请结合图6，自动化作业平台可以参考一般技术中的作业平台，其带有可以上下运动的轴作为输出端，或者是，也可以将机械臂作为自动化作业平台使用，主要是能够驱动超声波烙铁用夹具来带动超声波烙铁4调整对工件103的压力以及对工件103进行锡焊即可。

实施例2

请结合图8，本实施例与实施例1的区别主要在于：

用于在第一本体11、第二本体21上端固定金属弹片3的压块6a的外形结构不同，通过对压块6a的外形进行设计，可以方便在压块6a上连接其他一些需要使用的器件，以实现更多的功能，比如设置摄像头来拍摄锡焊后的焊点图像，以确认锡焊的质量是否合格。

此外，还可以在金属弹片3上设置阻尼块9，防止在使用大功率超声波电烙铁时，金属弹片3振动量过大而影响稳定性。

其余结构和功能均可参考实施例1和现有技术，此处不再赘述。

无论是实施例1还是实施例2，其原理都是第二座体2固定了超声波烙铁4，超声波烙铁4工作时会产生超声振动，不可避免的会导致第二座体2的微量振动与位移，通过金属片可以抵消该振动，从而不会对第一座体1产生影响，也不会对第一座体1与自动化平台102的连接产生影响，因此具有长期的稳定性和可靠性。再结合相应的使用方法，对工件103施加的压力仅仅是超声波烙铁4自身的重力，不会给予额外的压力。避免导致锡与工件103的结合力较差或者损坏工件103。同时还免去了成本较高的压力传感器的使用，大大提升了实际应用的可靠性。还方便操作人员判断工件103是否摆放水平，避免因摆放不水平而导致出现次品。此外，使用金属弹片3连接第二座体2与第一座体1，可以减少热量的传递。超声波烙铁4带有加热装置，可将烙铁端部加热至100-450℃，在实际工作中，超声波烙铁4端部一般加热至300-400℃，如果左右座体直接连在一起，热量容易传递给自动化平台102，导致膨胀收缩并造成自动化平台102的精度难以满足要求，甚至寿命大幅下降。

综上所述，本申请的超声波烙铁用夹具通过金属片组连接第一座体1和第二座体2，使得第二座体2能够随着第一座体1的移动而移动，而第二座体2在安装超声波烙铁4后，超声波烙铁4工作产生的超声波可以通过金属弹片3抵消，从而不会使得与该夹具连接的驱动机构受到影响。结合相应的使用方法，可以避免施加的压力过大，以获得较好的锡焊质量。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种超声波烙铁用夹具，其特征在于，包括：第一座体、第二座体和金属片组；

所述第一座体用于连接驱动机构，所述第二座体用于安装超声波烙铁，所述第一座体与所述第二座体之间具有横向间隙；

所述金属片组包括并排设置的多个金属弹片，所述金属弹片在横向连接于所述第一座体和所述第二座体之间，所述金属弹片被配置为允许所述第二座体相对于所述第一座体上下活动。

2.根据权利要求1所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述第一座体包括第一本体和第一凸台，所述第一本体的上下两端均凸设有第一凸台，所述第二座体包括第二本体、第二凸台和第一安装部，所述第二本体的上下两端均凸设有第二凸台，所述金属弹片固定于相邻的所述第一凸台与所述第二凸台上，所述第一安装部用于安装超声波电烙铁。

3.根据权利要求1或2所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述金属弹片呈口字型。

4.根据权利要求3所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述金属弹片的侧边的宽度为L，满足2mm≤L≤20mm。

5.根据权利要求2所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述第一安装部与位于所述第二本体下端的所述第二凸台连接。

6.根据权利要求5所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述第二座体还包括第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部的远离所述第二凸台的一端连接，所述第二安装部用于安装送锡管。

7.根据权利要求2所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述第一本体与所述第二本体相向的一侧可拆卸地设有插销，所述插销用于限制所述第一本体与所述第二本体在上下方向发生相对运动。

8.根据权利要求1所述的超声波烙铁用夹具，其特征在于，所述金属弹片的数量为两个，两个所述金属弹片平行布置。

9.一种夹具使用方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的超声波烙铁用夹具，该方法包括：

在第二座体上安装超声波烙铁；

移动所述超声波烙铁用夹具，使得超声波烙铁接触工件；

调整超声波烙铁对工件的压力，以使得金属弹片呈水平状态。

10.根据权利要求9所述的夹具使用方法，其特征在于，在所述调整超声波烙铁对工件的压力，以使得金属弹片呈水平状态的步骤中：

超声波烙铁对工件施加的压力与超声波烙铁的自重的比率为H，满足0.8≤H≤1.5。

11.根据权利要求9所述的夹具使用方法，其特征在于，该方法还包括：

将超声波烙铁用夹具安装于自动化作业平台的输出端，并设置锁定件；

其中，当超声波烙铁用夹具不工作时，使用锁定件将第一座体与第二座体锁定，以避免金属弹片发生形变；当超声波烙铁用夹具工作时，解除锁定件对第一座体与第二座体的锁定，以允许金属弹片产生弹性形变。