CN1994035A - 焊线机的焊接头连杆组件 - Google Patents

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CN1994035A CNA2006800005102A CN200680000510A CN1994035A CN 1994035 A CN1994035 A CN 1994035A CN A2006800005102 A CNA2006800005102 A CN A2006800005102A CN 200680000510 A CN200680000510 A CN 200680000510A CN 1994035 A CN1994035 A CN 1994035A
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Abstract

一种与焊线机一起使用的焊接头组件包括焊线工具和结合在焊线工具和焊线机之间的连杆机构。该连杆机构包括框架、多个可枢转地连接至框架的臂连杆、以及支撑焊线工具且可枢转地连接至每个臂连杆的工具支撑元件。

Description

焊线机的焊接头连杆组件
相关申请的交叉参考
[0001]本申请要求2005年6月15日提交的美国专利申请No.11/152,861的优先权，该美国申请的内容引入本文作为参考。
技术领域
[0002]本发明涉及焊线装置，并且更具体地涉及焊线机的连杆组件。
背景技术
[0003]焊线机通常包括焊线工具，比如毛细管劈刀，其容纳将被焊线机所焊接的金属引线。焊接引线的用途的一个例子是用来将半导体设备(例如晶粒)电连接至基片(例如电路板)。在某些焊线机中，毛细管劈刀在焊线工艺期间由焊接头相对于工件提升或降低。焊接工具的竖直运动还在球形焊接工艺中提供了通向引线端部的通路以便形成无空气的球。
[0004]某些常规的焊线机包括工具臂，其在一端附近支撑毛细管劈刀。工具臂在另一端附近被可枢转地支撑以便绕着一个水平轴线枢转。工具臂绕着水平轴线的枢转提供了焊线工具期望的竖直(Z轴)运动。然而，工具的运动沿着一个弧进行以致于其包括水平和竖直分量。如果希望的是线性运动(例如仅竖直的)，工具臂可能也会同时地平移。工具臂的枢转不希望地导致了被支撑工具的相关枢转。工具的这种枢转导致了不一致的引线环轮廓。
[0005]某些常规焊线机的可焊接区域由于工件和工具支撑臂的支撑结构之间的干扰而受限，所述支撑结构位于工具支撑臂的位置处或之下。因此，这种焊线机的覆盖区域受限于工具支撑臂的长度。常规焊线机的可能范围有时称作装置的“咽喉”。
[0006]某些常规焊线机包括用于相对于工件升高和降低焊线工具的连杆机构。连杆机构包括一个工具支撑元件和一对可枢转地连接至工具支撑元件并从上面被支撑的臂连杆。臂连杆彼此间倾斜以使得虚拟的延长线在工具支撑元件下面的一点处相交，从而最小化干扰以有利于增大咽喉。然而，工具支撑元件在该机构运动期间的运动包括有水平和竖直分量。工具支撑元件在该机构运动期间也被枢转。
[0007]因而，希望提供一种焊线机，其包括能克服与常规焊线机相关的一些缺点的用于升高和降低焊线工具的机构。
发明内容
[0008]根据本发明的一个示例性实施例，一种与焊线机一起使用的焊接头组件包括焊线工具和结合在焊线工具与焊线机之间的连杆机构。连杆机构包括：框架、多个可枢转地连接至框架的臂连杆、以及可枢转地连接至每个臂连杆的联接连杆。联接连杆支撑焊线工具，该机构的臂连杆在连杆机构的运动范围内连杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
[0009]根据本发明的另一个示例性实施例，一种用于焊线机的连杆组件包括框架、一对枢转连杆以及支撑焊线工具的工具支撑元件。该对枢转连杆枢转的连接至框架，并且工具支撑元件可枢转地连接至每个枢转连杆。框架、枢转连杆和工具支撑元件限定了连杆机构，其中枢转连杆在相同的角度方向上枢转以便提供工具支撑元件基本上不变的角度朝向。
[0010]根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种用于相对于工件升高和降低焊线机的焊线工具的连杆组件。该连杆组件包括框架、一对基本上平行的枢转元件以及支撑焊线工具的工具支撑元件。枢转元件枢转的连接至框架并且工具支撑元件枢转的连接至每个枢转元件以限定出四杆机构。该对枢转元件在四杆机构的运动范围内四杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
[0011]根据本发明的另一个示例性实施例，一种用于竖直地移动焊线机的焊线工具的连杆机构包括：适于支撑焊线工具的工具支撑元件；和第一和第二臂。每个臂在该臂的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件。每个臂的枢转长度限定于该臂的第一和第二位置之间。第一臂的枢转长度为第一臂的第二位置提供了具有竖直和水平分量的轨迹。第二臂的枢转长度小于第一臂的枢转长度以使工具支撑元件相对于焊线机的框架枢转。工具支撑元件的枢转导致了工具相对于第一臂的包括水平分量的工具枢转运动。第一臂轨迹和工具枢转运动的水平分量彼此间基本上相等且相反，以提供焊线工具基本上线性的运动。
[0012]根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种用于构造焊线机的连杆机构的方法。该方法包括步骤：确定焊线工具的竖直位移的期望量。提供适于支撑焊线工具的工具支撑元件。还提供第一和第二臂，每个臂都适于在该臂的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件。该方法还包括步骤：确定限定于第一臂的第一和第二位置之间的第一臂枢转长度，以便为第一臂的第二位置提供预定的轨迹。该方法包括步骤：确定第二臂枢转长度，第二臂的枢转长度被选择为导致工具支撑元件相对焊线机的框架枢转预定的枢转角度。
附图说明
[0013]从下面详细描述并结合附图阅读时能最好地理解本发明。要强调的是，根据一般惯例，附图中的各个部件并不是按比例的。相反，为了清楚起见，各个部件的尺寸被任意地放大或缩小。附图中包括：
[0014]图1是用于根据本发明一个示例性实施例的焊线机的焊接头组件的透视图，该组件相对于工件处于降低位置；
[0015]图2是图1所示焊接头组件的侧视图；
[0016]图3是图1所示焊接头组件的透视图，该组件示出为相对于工件处于升高位置；
[0017]图4是图3所示焊接头组件的侧视图；
[0018]图5是用于根据本发明第二个示例性实施例的焊线机的焊接头组件的透视图；
[0019]图6A至6C是图5所示焊接头组件的侧视图，示出了处于不同位置的焊接头组件。
[0020]图7A至7C分别是示出图1所示焊接头组件、图5所示焊接头组件和现有技术的焊线机的焊接头组件的工具枢转和水平工具运动的视图。
具体实施方式
[0021]本发明涉及用于将引线焊接至工件的焊线机。词语“工件”的意思宽泛地包括半导体设备，比如晶粒和芯片，以及基片，比如印刷电路板和引线框架，半导体设备由焊接引线电连接至它们上。
[0022]在本文中，词语“焊线工具”指的是焊线机中容纳焊接引线且适于将引线焊接至工件的任何工具(例如毛细管工具)。
[0023]在本文中，词语“焊接头”指的是焊线机中支撑焊线工具的任何结构。
[0024]在本文中，词语“闭环连杆组件”指的是一系列由接头互连起来从而形成闭合链的大致刚性元件。
[0025]在本文中，词语“连杆机构”指的是组件中两个或更多连杆相对于固定连杆可动的连杆组件。
[0026]在本文中，词语“平面连杆机构”指的是其中机构的运动为大致平面状的连杆机构。该词语并不意味着限制于包括大致平面状杆或板状元件的机构。因而，连杆元件可具有横向于运动平面延伸的主要尺寸。
[0027]在本文中，词语“框架”或“框架连杆”指的是连杆机构的固定连杆。
[0028]在本文中，词语“四杆机构”指的是包括框架、一对可枢转地连接至框架的侧连杆、以及可枢转地连接到侧连杆的联接连杆的闭环连杆组件。
[0029]在本文中，词语“结合至”、“结合在…之间”以及“连接到”指的是宽泛地涵盖两个元件直接连接起来以及元件借助于一个或多个中间元件互连。
[0030]参照其中同样的附图标记标识相同元件的附图，图1中示出了与根据本发明第一个示例性实施例的焊线机一起使用的焊接头组件100。焊接头组件100包括用于支撑焊线工具(比如所述实施例中示出的毛细管劈刀104)的工具支撑元件102，并且提供有用于将焊线工具104相对于下面的工具106在升高和降低位置之间移动的机构。如下更详细地描述，焊接头组件100从工具104上面的位置处支撑焊线工具104。与其中支撑结构位于焊线工具处或下面的常规焊线机相比，这种布置按照希望为焊线机提供了增大的咽喉。另外，第一个示例性实施例的机构期望地在机构的整个运动范围内维持了焊线工具和工件之间的正交性。
[0031]所述实施例的毛细管劈刀104由换能器108支撑，换能器108在工具支撑元件102的下端附近紧固至工具支撑元件102。优选地，换能器108利用紧固件紧固至工具支撑元件102。然而，能使用紧固换能器108的任何适合装置，比如举例来说焊接。换能器108接合毛细管劈刀104并将振动能量传递到毛细管劈刀104，以便于焊接引线和半导体设备或基片之间的相互焊接作用。换能器本身是已知的并且因此无需再描述。
[0032]焊接头组件100还包括在毛细管劈刀104和换能器108之上紧固至工具支撑元件102的引线夹具112。引线夹具112适于从引线供给系统(未示出)接收焊接引线并将引线竖直向下地导向至毛细管劈刀104。引线夹具112适于相应地接合和释放该焊接引线从而禁止或使焊接引线从毛细管劈刀104放出。引线夹具112本身已知的并且因此无需再描述。
[0033]工具支撑元件102形成了连杆组件116的一部分，连杆组件116还包括上和下臂连杆118、120。上和下臂连杆118、120优选地布置为使得它们彼此间大致平行。上和下臂连杆118、120可枢转地连接至工具支撑元件102以便分别在122a、122b处绕着枢轴枢转。上和下臂连杆118、120优选地在工具支撑元件102的每个相对侧连接至工具支撑元件102。
[0034]焊接头组件100的连杆组件116还包括连杆支撑元件124。连杆组件116的上和下臂连杆118、120可枢转地连接至连杆支撑元件124以便分别在126a、126b处绕着枢轴枢转。连杆支撑元件124为连杆组件116提供了相对于焊接头组件100固定的框架。应用于连杆组件116的框架的词语“固定”指的是框架相对于臂连杆118、120的枢转动作的角度朝向。因此，框架可以自由地平移或者不然的话在变化的方向上运动。
[0035]连杆组件116是闭环连杆组件，其是在接头处互连从而形成闭合链的大致刚性元件的组件。连杆组件116限定了已知为四杆机构的闭环连杆组件类型，所述四杆机构是三个元件相对于固定框架可动的平面机构。可动元件包括一对在隔开的位置处可枢转地连接至框架以便绕着分开的枢轴枢转的枢转连杆。其它可动元件，有时称为联接连杆，可枢转地连接至每个枢转连杆。在四杆机构的枢转连杆大致平行时，这就是有时也称为平行四边形机构的布置，联接连杆的角度朝向在枢转连杆的枢转期间将保持不变。
[0036]在应用于焊接头组件100的作为平行四边形机构的连杆组件116时，工具支撑元件102和臂连杆118、120分别限定了该机构的联接连杆和枢转连杆。焊接头组件100的臂连杆支撑元件124相对于机构的枢转运动而言是固定的并且限定了平行四边形的框架。通过比较图2和4能看出，臂连杆118、120保持彼此间大致平行，并且在机构于降低和升高位置之间的整个运动范围内，工具支撑元件102的角度朝向保持大致不变。
[0037]所述焊接头组件100包括在枢转位置122a、122b、126a、126b处提供连杆组件116的元件之间的相对枢转的连接装置128。连接装置128可包括销或者螺纹紧固件，比如螺钉、螺柱、螺栓和螺母，以便提供可拆卸的连接，或者在希望更持久的连接时使用铆接件。尽管所述焊接头组件100包括位于枢转位置处以提供期望的相对枢转的连接装置128，但是本发明并不限于此。可以使用在大致刚性元件之间提供相对枢转的任何适合装置。
[0038]所述焊接头组件100安装至线性滑动机构的滑动元件130，以便使工具支撑元件102相对于工件106沿着水平轴线(比如Y轴)平移。滑动元件130沿着每个相对侧面限定了用于支撑滑动元件的V形槽130a。线性滑动机构本身是已知的并且因此无需再描述。连杆支撑元件124从滑动元件130的下表面大致刚性地向下延伸，从而在枢转位置126a、126b处为上和下臂连杆118、120提供可枢转的支撑。
[0039]尽管所述焊接头组件100示出为安装至线性滑动机构从而为焊线工具104提供相对于工件106的平移，但是本发明并不限于此。也能使用为工具提供水平移动的其它装置，比如X-Y定位设备或者通过使焊线机的一部分绕着竖直轴线枢转。
[0040]焊接头组件100优选地包括用于相对于工件106升高和降低工具支撑元件102的驱动系统132。驱动系统132包括一对永磁体134和一个定位于在磁体134之间限定的空间内的可激励线圈136。所述驱动系统132的磁体134部分地容纳在滑动元件130的中心孔138内。参照图2，线圈支撑元件140支撑线圈136并且结合在线圈136和连杆组件116的上臂连杆118之间。驱动系统132提供了磁路，其中线圈136在激励时和永磁体134之间的电磁作用相对于滑动元件130驱动连杆组件116，以升高和降低工具支撑元件102。
[0041]无需驱动系统如所示定位在枢轴122a、122b、126a、126b之间，或者驱动系统接合上臂连杆118。作为一个可选例子，驱动系统能定位在枢轴126a、126b的后面，与工具支撑元件102相对，并且能驱动地接合下臂连杆120。尽管这种布置可能需要增大的动力来驱动连杆组件116，为了平衡和动态稳定性可能需要如此。而且，尽管所述驱动系统132包括一对永磁体134和一个中间线圈136，用来相对于焊线机移动连杆组件的可选系统也是可以想象的。
[0042]参照图1和2，焊接头组件100示出为相对于工件106处于降低的位置，以使得由工具支撑元件102所承载的毛细管劈刀104定位为与工件106直接或间接地接触。参照图3和4，连杆组件116已经被驱动系统132驱动为从附图所示的视点看顺时针地枢转臂连杆118、120。如所示，臂连杆118、120相对于框架元件124的枢转使工具支撑元件102升高从而使毛细管劈刀104与工件106分离。
[0043]连杆组件116的上和下臂连杆118、120的长度被设计为使得枢转位置122a、122b、126a、126b定位为靠近臂连杆118、120的末端。然而，应当理解的是，一个或两个臂连杆118、120(都)能具有延伸超过枢转位置的端部。
[0044]如通过比较图2和4所示出的，工具支撑元件102的角度朝向在连杆组件116于降低和升高位置之间的运动期间保持大致不变。于是，毛细管劈刀104的竖直朝向保持大致不变。因而，在连杆组件116的全部运动范围内维持了毛细管劈刀104相对于工件106的正交性。因为维持了毛细管劈刀的正交性，焊接引线供给穿过毛细管劈刀104的路径就保持相同，而与工具支撑元件102在引线环的形成期间由焊线机所平移的方向无关。这种毛细管劈刀朝向的一致性期望地促进了形状一致的引线环。
[0045]所述连杆组件116包括一对大致平行的臂连杆118、120。可以想象到焊接头组件能包括可枢转地连接至工具支撑元件102的其它大致平行的臂连杆。
[0046]参照图2，枢转位置122a和126a之间的距离限定了上臂连杆118的枢转长度。类似地，枢转位置122b和126b之间的距离限定了下臂连杆120的枢转长度。每个臂连杆118、120的枢转长度确定了相应的枢转位置122a、122b在连杆组件116于降低和升高位置之间的运动期间所遵循的行进轨迹。焊接头组件100的连杆组件116用来提供工具支撑元件102大致不变的角度朝向，因为臂连杆118的枢转长度大致等于臂连杆120的枢转长度。于是，臂连杆118、120的枢转位置122a、122b的轨迹将大致相等。
[0047]尽管平行四边形机构提供了某些益处，但是本发明并不限于此。通过调节臂连杆的枢转长度，能对四杆机构进行修整以提供某些期望的特点。如上所述，例如，平行四边形机构在工具支撑元件的运动中不希望地包括了水平分量。如果期望被支撑毛细管劈刀的线性运动(例如仅竖直的)，平行四边形机构可以同时地平移以消除工具运动的水平分量。
[0048]调节四杆连杆机构以获得与机构运动相关的期望特点的示例性方法如下。在下面的描述中，连杆机构包括第一和第二臂连杆，每个臂连杆都限定了分别适于可枢转地连接至框架和工具支撑元件的第一和第二位置。每个臂连杆的枢转长度由臂连杆的第一和第二位置之间的距离所限定。
[0049]第一臂连杆的枢转长度被选择为确定当第一臂相对于框架枢转时第一臂的第二位置的轨迹。在已经形成第一臂的轨迹时，第二臂连杆的枢转长度被选择为，在机构于降低位置和升高位置的运动范围期间使工具支撑元件相对于框架枢转一个预定角度。
[0050]工具支撑元件在远离第一臂的第二位置处支撑焊线工具，比如毛细管劈刀。工具支撑元件相对于框架的枢转使得毛细管劈刀经历绕着第一臂第二位置的工具枢转运动。工具支撑元件的枢转角度被选择为提供绕着第一臂第二位置的某一工具枢转运动，从而为四杆连杆机构提供期望的运动或惯性特点。
[0051]参照图5，其中示出了根据本发明第二个示例性实施例的焊接头组件200，其中已经对臂的枢转长度进行调节以便为被支撑的毛细管劈刀104提供大致线性的运动。与要求同时平移的现有装置的非线性运动相比，焊线工具104线性的Z轴运动期望地简化了对于焊线工具运动的控制。
[0052]类似于第一个示例性焊接头组件100，焊接头组件200包括用于支撑毛细管劈刀204和使毛细管劈刀204相对于下面的工件206在升高和降低位置之间移动的工具支撑元件202。焊接头组件200包括与毛细管劈刀104相接合的换能器208和引线夹具212。焊接头组件200没有绘出用于升高和降低该机构的驱动系统，但是可以理解到，能使用移动该机构以升高和降低焊线工具204的任何适合装置。
[0053]工具支撑元件202形成了具有上和下臂连杆218、220和框架元件224的四杆机构的联接连杆。上和下臂连杆218、220可枢转地连接至框架元件224以便分别绕着位置226a、226b处的枢轴枢转。上和下臂连杆218、220还分别在位置222a、222b处可枢转地连接至工具支撑元件。
[0054]类似于焊接头组件100的框架元件124，所述焊接头组件200的框架元件224从线性滑动机构的滑动元件230的下表面向下延伸，滑动元件230限定了相对的V形槽230a。框架元件224包括向前延伸部分，上臂连杆218连接至该向前延伸部分以使得上臂连杆218的枢转位置226a位于下臂连杆220的枢转位置226b的前面。这与如图2所示其中上和下臂连杆118、120的枢转位置126a、126b以大致竖直的方式对齐的焊接头组件100的结构不同。
[0055]由于位置226a相对于226b靠前定位，限定于位置222a、226a之间的用于上连杆218的臂枢转长度就短于限定于位置222b、226b之间的用于下连杆220的臂枢转长度。
[0056]参照图6A至6C，焊接头组件200分别示出相对于工件206处于降低位置、部分升高位置和完全升高位置。在图6A的降低位置，上和下臂连杆218、220彼此间大致平行。然而，如图6B和6C所示，上和下臂连杆218、220的不同臂枢转长度导致了上和下臂连杆218、220的不同枢转量。于是，上和下臂连杆218、220在机构的全部运动范围内不会保持彼此平行。于是，工具支撑元件202在四杆机构的运动期间相对于框架元件224枢转。
[0057]比较图6A和6C，下连杆220绕着位置226b枢转以使得下连杆220的位置222b沿着包括竖直和水平分量的轨迹行进。从附图的视点看，当机构在图6A的降低位置和图6B的升高位置之间运动时，位置222b的轨迹的水平分量将向右。如同通过比较图6A和6C能看出的，当机构在降低和升高位置之间运动时，工具支撑元件202绕着位置222b枢转。从附图的视点看，工具支撑元件202绕着位置222b的枢转处于顺时针方向。
[0058]焊接头组件200的毛细管劈刀204远离下臂连杆220的位置222b地支撑。于是，毛细管劈刀将经历相对于位置222b的具有水平和竖直分量的工具枢转运动。从图6A至6C的视点看，工具枢转运动的水平分量将向左。因而，工具枢转运动的水平分量处于与下连杆220的位置222b的轨迹的水平分量相反的方向。
[0059]工具支撑元件202相对于位置222b的枢转角被选择为使得工具枢转运动的水平分量大致等于下连杆轨迹的水平分量。因而，毛细管劈刀204的水平运动归零以提供毛细管劈刀大致线性的(即仅竖直的)运动，如延伸穿过图6A至6C的竖直线所示。
[0060]尽管工具支撑元件202的角度朝向不是恒定的，但是工具支撑元件202绕着位置222b的枢转角很小，小于约1度。因而，被支撑的毛细管劈刀204在焊接头组件200的运动期间将保持大致垂直于工件206。
[0061]尽管所述焊接头组件200的上臂连杆218具有与下臂连杆220相比缩短的臂枢转长度，但是本发明并不限于此。替代的构造是可以想象的，例如，下臂连杆220的臂枢转长度能相对于上臂连杆218的臂枢转长度缩短。
[0062]对于焊接头组件100和焊接头组件200中的每个，上和下臂连杆在相对于工件206的降低位置中(即当毛细管劈刀204被定位为通过焊接引线直接或间接地接触工件206时)彼此间大致平行。如所示，连杆在降低位置还大致平行于由工件206所限定的焊接平面以使得毛细管劈刀204将垂直于焊接平面。焊接力通常在毛细管劈刀204和工件206之间相接触期间施加于毛细管劈刀204。焊接力施加于毛细管劈刀204会导致机构相应地偏转。因为连杆在降低位置是平行的并且毛细管劈刀是竖直的，机构的相应偏转将是大致竖直的。因而，在施加焊接力期间不会有焊接工具的横向运动。在施加焊接力期间没有横向运动就期望地限制了由于工具“打滑”对焊接的损害。尽管在降低位置处平行的臂连杆218、220是优选的，但是其中连杆在工具接触位置是非平行的其它布置也是可想象的。
[0063]参照图7A和7C，其中用图表示出了上述实施例的各种特点和益处。图7A至图7C的图表分别示出了图1所示焊接头组件100、图5所示焊接头组件200以及现有焊接头连杆组件在连杆组件运动期间的工具枢转角和工具水平运动。参照图7A，图1所示焊接头组件100用来将相关的毛细管劈刀104升高到约320密耳的竖直位置。在毛细管劈刀从零密耳的降低位置升高到约320密耳的升高位置的运动期间，毛细管劈刀水平地运动约17密耳。然而，如所示，机构运动期间的工具枢转角大致等于零。对于此实施例，如果希望的是线性运动(例如仅竖直的)，焊接头100可被同时地平移以补偿水平分量。
[0064]参照图7B，其中示出了焊接头组件200的工具枢转角和工具水平运动。如上所述，下臂连杆轨迹和工具枢转运动的水平分量大致相等且相反，以致于工具204相对于工件206的水平运动基本上等于零。因此，焊接头组件200的连杆组件的布置代表了一种折中，其中在机构运动的期望范围内允许工具轻微地枢转以基本上消除水平的工具运动。
[0065]通过将图7A和7B与图7C的图表相比较能看出焊接头组件100和200的相应益处，图7C示出了现有焊接头组件的工具枢转角和工具水平运动。如所示，被支撑的工具不希望地经历了枢转角和水平位移，在机构运动期间工具的位移约为17密耳，枢转超过5度。
[0066]在焊接头组件200的以上描述，以及通过改变枢转长度来构造连杆机构的相关方法中，期望的目标是消除被支撑的毛细管劈刀204的水平运动。然而，应当理解的是，该方法能用来获得除了上述消除工具水平运动的运动益处之外的期望益处，比如举例来说提供优化的惯性特点或动力需求。
[0067]焊线机的焊线工具通常从其降低的接触位置加速，以提供引线环或者提供形成球形焊接装置的无空气球的途径。假定希望高的速度，这种加速是基本的。从惯性观点看，焊线工具支撑在枢转工具臂的终端处，例如如同图7C所示现有的焊接头组件所提供的，理想地分散了必须由驱动系统所加速以获得所希望速度的质量。这种惯性益处又有助于降低动力需求。与图7C所示结构相关的期望惯性/动力特性(即纯枢转和分散的质量)可以和其中质量集中的纯平移系统(例如升降机)相比较。在纯平移系统中，系统的全部质量作为一个单元沿着竖直的行进路径被加速。如图7C所示，然而，工具由现有焊接头组件的枢转工具臂所支撑除了引起了所希望的竖直运动，还导致了不希望的工具枢转和工具水平平移。
[0068]焊接头组件100的平行四边形结构导致了与工具支撑元件102相关联的毛细管劈刀104附近的一些质量集中。换言之，从惯性/动力的观点看，在图7C所示的现有焊线机的纯枢转结构和焊接头组件100之间存在着折中以提供非枢转工具的特点。
[0069]如上所述，从运动观点看，焊接头组件200涉及与焊接头组件100的折中，因为允许工具204枢转一定程度以期望地消除水平运动。然而，与焊接头组件200相关的惯性/动力特性从焊接头组件100在一定程度上进行了改进。再次参照图6A和6C，工具支撑元件202相对于位置222b的枢转导致毛细管劈刀204的工具枢转运动具有水平和竖直分量。从图6A至6C的视点看，当该机构从最低位置移动到升高位置时，工具枢转运动的竖直分量向上。因此，工具枢转运动的竖直分量处于与下臂连杆轨迹的竖直分量相同的方向上。因为竖直分量的方向相同，它们就叠加。因而，与平行四边形结构相比，该机构获得给定量的竖直工具位移所需的运动范围就减小，从而降低了动力需求。
[0070]尽管这里已经参照具体实施例示出和描述了本发明，但是本发明并不限于所示的细节。而是，在权利要求等同替代的范围内并且不偏离本发明之下，能在细节上做出各种变型。
 权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种与焊线机一起使用的焊接头组件，该焊接头组件包括：
焊线工具；和
结合在焊线工具和焊线机之间的连杆机构，该连杆机构包括：框架、多个可枢转地连接至框架的臂连杆、以及可枢转地连接至每个臂连杆的联接连杆，联接连杆支撑焊线工具，臂连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行，
所述多个臂连杆包括：(1)具有第一枢转长度的第一臂连杆和(2)具有第二枢转长度的第二臂连杆，第一枢转长度与第二枢转长度不同。
2.根据权利要求1的焊接头组件，还包括与连杆系统相接合以使臂连杆相对于框架枢转的驱动系统。
3.根据权利要求2的焊接头组件，其中驱动系统包括结合至连杆机构的磁路。
4.根据权利要求3的焊接头组件，其中磁路包括一对永磁体和位于限定在该对永磁体之间的空间内的可激励线圈。
5.根据权利要求1的焊接头组件，其中臂连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的任何位置处彼此间大致平行。
6.根据权利要求1的焊接头组件，其中第二臂连杆相对于焊线机的焊接区域定位在第一臂连杆之上，第一枢转长度大于第二枢转长度。
7.根据权利要求1的焊接头组件，还包括结合在焊线工具和连杆机构的联接连杆之间的换能器。
8.一种用于焊线机的连杆组件，该连杆组件包括：
框架；
一对可枢转地连接至框架的枢转连杆；和
支撑焊线机的焊线工具的工具支撑元件，该工具支撑元件可枢转地连接至每个枢转连杆，
框架、枢转连杆和工具支撑元件限定了连杆机构，其中枢转连杆在相同的角度方向上枢转以便提供工具支撑元件基本恒定的角度朝向，所述枢转连杆包括：(1)具有第一枢转长度的第一枢转连杆和(2)具有第二枢转长度的第二枢转连杆，第一枢转长度与第二枢转长度不同。
9.根据权利要求8的连杆组件，其中连杆机构的枢转连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
10.根据权利要求9的连杆组件，其中连杆机构的枢转连杆在该机构的整个运动范围内彼此间大致平行。
11.根据权利要求8的连杆组件，其中第二枢转连杆相对于焊线机的焊接区域定位在第一枢转连杆之上，第一枢转长度大于第二枢转长度。
12.根据权利要求8的连杆组件，还包括与连杆机构相接合以使枢转连杆相对于框架枢转的驱动系统。
13.一种用于相对于工件升高和降低焊线机的焊线工具的连杆组件，该连杆组件包括：
框架；
一对可枢转地连接至框架的枢转元件；和
可枢转地连接至每个枢转元件以与枢转元件和框架一起限定出四杆机构的工具支撑元件，该工具支撑元件支撑焊线机的焊线工具，
该对枢转元件在四杆机构的运动范围内在四杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行，所述枢转元件包括：(1)具有第一枢转长度的第一枢转元件和(2)具有第二枢转长度的第二枢转元件，第一枢转长度与第二枢转长度不同。
14.根据权利要求13的连杆组件，其中该对枢转元件在四杆机构的整个运动范围内彼此间大致平行。
15.根据权利要求13的连杆组件，其中第二枢转元件相对于焊线机的焊接区域定位在第一枢转元件之上，第一枢转长度大于第二枢转长度。
16.根据权利要求13的连杆组件，还包括与四杆机构相接合以使枢转元件相对于框架枢转的驱动系统。
17.一种用于竖直地移动焊线机的焊线工具的连杆机构，该连杆机构包括：
适于支撑焊线工具的工具支撑元件；和
第一和第二臂，每个臂在该臂相应的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件，
第一臂具有限定于第一臂的第一和第二位置之间的枢转长度以提供第一臂的第二位置的轨迹，该轨迹具有竖直和水平分量，
第二臂具有限定于第二臂的第一和第二位置之间的枢转长度，第二臂的枢转长度小于第一臂的枢转长度以使工具支撑元件相对于焊线机的框架枢转，工具支撑元件的枢转导致了工具相对于第一臂的包括水平分量的工具枢转运动，
该轨迹和工具枢转运动的水平分量彼此间基本上相等且相反，以提供焊线工具基本上线性的运动。
18.一种用于构造焊线机中适于竖直地移动焊线工具的连杆机构的方法，该方法包括以下步骤：
确定焊线工具的竖直位移的期望量；
提供适于支撑焊线工具的工具支撑元件；
提供第一和第二臂，每个臂适于在该臂相应的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件；
确定限定于第一臂的第一和第二位置之间的第一臂枢转长度，以便为第一臂的第二位置提供预定的轨迹；和
确定限定于第二臂的第一和第二位置之间的第二臂枢转长度，第二臂的枢转长度被选择为使工具支撑元件相对焊线机的框架枢转预定的枢转角度。
19.根据权利要求18的方法，其中确定第二臂枢转长度的步骤包括：将工具支撑元件的枢转角度选择为导致工具相对于第一臂的工具枢转运动，所述工具枢转运动的水平分量与第一臂预定轨迹的水平分量基本上相等且相反。
20.根据权利要求1的焊接头组件，其中第一枢转长度限定于第一臂的第一和第二位置之间，以使得在第一臂的枢转期间限定第一臂的第二位置的轨迹，该轨迹具有竖直和水平分量，
第二枢转长度限定于第二臂的第一和第二位置之间，第二枢转长度小于第一枢转长度，以使得工具支撑元件相对于框架的枢转导致工具相对于第一臂的包括水平分量的工具枢转运动，
该轨迹和工具枢转运动的水平分量彼此基本相等且相反，以提供焊线工具基本上线性的运动。

Claims (19)

1.一种与焊线机一起使用的焊接头组件，该焊接头组件包括：
焊线工具；和
结合在焊线工具和焊线机之间的连杆机构，该连杆机构包括：框架、多个可枢转地连接至框架的臂连杆、以及可枢转地连接至每个臂连杆的联接连杆，联接连杆支撑焊线工具，臂连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
2.根据权利要求1的焊接头组件，还包括与连杆系统相接合以使臂连杆相对于框架枢转的驱动系统。
3.根据权利要求2的焊接头组件，其中驱动系统包括结合至连杆机构的磁路。
4.根据权利要求3的焊接头组件，其中磁路包括一对永磁体和位于限定在该对永磁体之间的空间内的可激励线圈。
5.根据权利要求1的焊接头组件，其中臂连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的任何位置处彼此间大致平行。
6.根据权利要求1的焊接头组件，其中连杆机构的每个臂连杆分别在第一和第二位置处连接至联接连杆和框架，以在第一和第二位置之间限定出臂枢转长度，并且其中至少一个臂连杆的臂枢转长度与至少一个其它臂连杆的臂枢转长度不同。
7.根据权利要求1的焊接头组件，还包括结合在焊线工具和连杆机构的联接连杆之间的换能器。
8.一种用于焊线机的连杆组件，该连杆组件包括：
框架；
一对可枢转地连接至框架的枢转连杆；和
支撑焊线机的焊线工具的工具支撑元件，该工具支撑元件可枢转地连接至每个枢转连杆，
框架、枢转连杆和工具支撑元件限定了连杆机构，其中枢转连杆在相同的角度方向上枢转以便提供工具支撑元件基本上恒定的角度朝向。
9.根据权利要求8的连杆组件，其中连杆机构的枢转连杆在连杆机构的运动范围内在连杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
10.根据权利要求9的连杆组件，其中连杆机构的枢转连杆在该机构的整个运动范围内彼此间大致平行。
11.根据权利要求8的连杆组件，其中连杆机构的每个枢转连杆分别在第一和第二位置处连接至工具支撑元件和框架，以在第一和第二位置之间限定出枢转长度，并且该对枢转连杆的枢转长度不同。
12.根据权利要求8的连杆组件，还包括与连杆机构相接合以使枢转连杆相对于框架枢转的驱动系统。
13.一种用于相对于工件升高和降低焊线机的焊线工具的连杆组件，该连杆组件包括：
框架；
一对可枢转地连接至框架的枢转元件；和
可枢转地连接至每个枢转元件以与枢转元件和框架一起限定出四杆机构的工具支撑元件，该工具支撑元件支撑焊线机的焊线工具，
该对枢转元件在四杆机构的运动范围内在四杆机构的至少一个位置处彼此间大致平行。
14.根据权利要求13的连杆组件，其中该对枢转元件在四杆机构的整个运动范围内彼此间大致平行。
15.根据权利要求13的连杆组件，其中每个枢转元件分别在第一和第二位置处连接至工具支撑元件和框架，以在第一和第二位置之间限定出枢转长度，并且该对枢转元件的枢转长度不同。
16.根据权利要求13的连杆组件，还包括与四杆机构相接合以使枢转元件相对于框架枢转的驱动系统。
17.一种用于竖直地移动焊线机的焊线工具的连杆机构，该连杆机构包括：
适于支撑焊线工具的工具支撑元件；和
第一和第二臂，每个臂在该臂相应的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件，
第一臂具有限定于第一臂的第一和第二位置之间的枢转长度以提供第一臂的第二位置的轨迹，该轨迹具有竖直和水平分量，
第二臂具有限定于第二臂的第一和第二位置之间的枢转长度，第二臂的枢转长度小于第一臂的枢转长度以使工具支撑元件相对于焊线机的框架枢转，工具支撑元件的枢转导致了工具相对于第一臂的包括水平分量的工具枢转运动，
该轨迹和工具枢转运动的水平分量彼此间基本上相等且相反，以提供焊线工具基本上线性的运动。
18.一种用于构造焊线机中适于竖直地移动焊线工具的连杆机构的方法，该方法包括步骤：
确定焊线工具的竖直位移的期望量；
提供适于支撑焊线工具的工具支撑元件；
提供第一和第二臂，每个臂适于在该臂相应的第一和第二位置处可枢转地连接至焊线机的框架和工具支撑元件；
确定限定于第一臂的第一和第二位置之间的第一臂枢转长度，以便为第一臂的第二位置提供预定的轨迹；和
确定限定于第二臂的第一和第二位置之间的第二臂枢转长度，第二臂的枢转长度被选择为使工具支撑元件相对焊线机的框架枢转预定的枢转角度。
19.根据权利要求18的方法，其中确定第二臂枢转长度的步骤包括：将工具支撑元件的枢转角度选择为导致工具相对于第一臂的工具枢转运动，所述工具枢转运动的水平分量与第一臂预定轨迹的水平分量基本上相等且相反。
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