CN201511209U - 焊接机头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种焊接机头，包括机架、焊头以及驱动所述焊头摆动的驱动机构；所述焊头包括通过支点机构可转动固定连接在所述机架上的换能器焊接组件、以及安装在所述换能器焊接组件上的摆动件；所述驱动机构包括固定安装在所述机架前侧和所述换能器焊接组件上、在通电时处于吸合接触状态的电磁铁和电磁铁衔铁。通过将驱动机构直接设置到机架外侧，将焊接机头的重量前移，使得焊接机头在运动过程中避免过大的振动；并且通过电磁铁直接吸合电磁铁衔铁，避免了通过摆动件的传递，电磁铁通电与电磁铁衔铁吸合后马上并始终处于吸合接触的状态，从而换能器焊接组件能够马上稳定停止振动，提高了焊接的速度和稳定性，进而提高了焊接质量。

Description

焊接机头
技术领域
本实用新型涉及焊接装置，更具体地说，涉及一种焊接装置的焊接机头。
背景技术
目前，超声波压焊机广泛应用在电子元器件、集成电路等的内引线焊接中，如大、中功率三极管、场效应管、各种功率模块、大电流快恢复二极管、肖特基三极管、可控硅、IGBT等以上器件及特殊半导体功率器件的内引线焊接。其工作原理是：来自超声波发生器的超声波(一般为40-140KHz)信号，经换能器产生高频振动，通过变幅杆传送到劈刀，当劈刀与引线及被焊件接触时，在压力和振动的作用下，待焊金属表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合，最终形成牢固的机械连接。
现有的超声波压焊机主要包括焊接机头、工作台以及控制系统。如图4、5所示，焊接机头包括机架、焊头以及焊头驱动机构等。所述焊头包括换能器焊接组件以及安装在换能器焊接组件的摆动件。由换能器焊接组件对工作台上的工件1进行焊接加工。
通常该驱动机构采用固定在机架内后侧的电磁铁18、以及固定安装在摆动件上的电磁铁衔铁17。该电磁铁18安装在机架的内后侧，而电磁铁衔铁17安装在摆动件伸入机架内的一端。摆动件的另一端固定安装在换能器焊接组件上，而换能器焊接组件通过支点机构4安装在机架上。在焊接设备的控制系统的控制下，控制电磁铁18交替工作，从而推动换能器焊接组件绕支点机构4的支点来回旋转，从而带动换能器焊接组件上下来回摆动。配合控制系统控制线夹13的打开闭合，来产生焊接尾丝，由打火杆15放电在尾丝上烧球，再由换能器焊接组件产生超声波进行焊接。所谓的尾丝是指穿过换能器焊接组件中空心焊接劈刀2并在焊接劈刀2下端露出的具有一定长度的焊丝14，尾丝形成的质量即尾丝的长度和形状的稳定性和一致性影响焊接的质量和速度。
为了保证换能器焊接组件的摆动上升位置，控制尾丝的长度，在机架的前侧还固定安装有尾丝调节螺钉16。通过调节尾丝调节螺钉16的定位位置，来控制换能器焊接组件的摆动上升高度，从而控制尾丝的长度。
这种结构的焊接机头由于驱动机构安装在机架的内部，并且通过摆动件来传递控制，在焊接机头的高速运动过程中，会产生较大的惯性，造成换能器焊接组件的振动和不稳定，影响尾丝形成的质量，进而影响焊接质量。而且，通过尾丝调节螺钉16来定位换能器焊接组件的上行位置，在换能器焊接组件上升到位时，也会造成撞击振动，无法立即停止稳定，从而影响尾丝形成的质量和速度，进而影响焊接速度和质量。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的焊接机头驱动不稳定的缺陷，提供一种可减少换能器焊接组件振动的焊接机头。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种焊接机头，包括机架、焊头以及驱动所述焊头摆动的驱动机构；所述焊头包括通过支点机构可转动固定连接在所述机架上的换能器焊接组件、以及安装在所述换能器焊接组件上的摆动件；其特征在于，所述驱动机构包括固定安装在所述机架前侧和所述换能器焊接组件上、在通电时处于吸合接触状态的电磁铁和电磁铁衔铁。
在本实用新型的焊接机头中，所述电磁铁固定安装在所述机架前侧，而所述电磁铁衔铁固定安装在所述换能器组件上部；所述电磁铁与所述电磁铁衔铁之间装有防剩磁的无磁材料的隔垫。
在本实用新型的焊接机头中，所述电磁铁通过连杆伸出固定安装在所述机架的前部外侧。
在本实用新型的焊接机头中，所述支点机构包括固定安装在所述机架上的定点、固定安装在所述换能器焊接组件上的动点、以及连接所述定点和动点的弹片。
在本实用新型的焊接机头中，所述电磁铁衔铁安装在所述动点的一侧。
在本实用新型的焊接机头中，连接所述定点和动点的弹片为多组弹片，各组弹片为十字交叉安装。
在本实用新型的焊接机头中，所述摆动件一端固定安装在所述换能器焊接组件上，另一端伸入到所述机架内。
在本实用新型的焊接机头中，所述摆动件安装在所述机架内的一端设有焊接压力电磁铁衔铁；在所述机架内设有与所述焊接压力电磁铁衔铁对应的焊接压力电磁铁。
在本实用新型的焊接机头中，所述摆动件安装在所述机架内的一端和所述机架内侧设有一对对应的焊接电信号触点。
在本实用新型的焊接机头中，所述摆动件安装在所述机架内的一端和所述机架内侧设有至少一对对应的磁钢。
实施本实用新型具有以下有益效果：通过将驱动机构直接设置到机架前侧，将焊接机头的重量前移，使得焊接机头在运动过程中避免过大的振动；并且由于电磁铁和电磁铁衔铁设置在机架前侧，通过电磁铁直接吸合电磁铁衔铁，避免了通过摆动件的传递，电磁铁通电与电磁铁衔铁吸合后马上并始终处于吸合接触的状态，从而换能器焊接组件能够马上稳定停止振动，提高了尾丝形成的质量和速度，快速形成长度和形状稳定一致的尾丝，提高了焊接的速度和稳定性，进而提高了焊接质量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型焊接机头的焊接状态的结构示意图；
图2是本实用新型焊接机头的拉尾丝状态的结构示意图；
图3是本实用新型焊接机头的立体结构示意图；
图4是现有技术的焊接机头的焊接状态的结构示意图；
图5是现有技术的焊接机头的拉尾丝状态的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，是本实用新型的焊接机头的一个具体实施例，包括机架19、焊头以及驱动焊头摆动的驱动机构。该机架19可以由焊接设备的运动机构带动，做X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的运动，实现焊头的对位焊接等动作。
焊头包括换能器焊接组件以及安装在换能器焊接组件上的摆动件21。该换能器焊接组件包括变幅杆3、安装在变幅杆3前端的焊接劈刀2、以及安装变幅杆3的连接块20。该摆动件21的一端固定安装在连接块20上；另一端伸入到机架19内。在摆动件21伸入到机架19内的垂直段上安装有焊接压力电磁铁衔铁6，对应的，在机架19内侧安装有对应的焊接压力电磁铁5。通过控制焊接压力电磁铁5与焊接压力电磁铁衔铁6之间的吸合力大小或者电磁铁5和电磁铁衔铁6之间的通断等，来控制劈刀2的下压压力，保持一定的焊接压力，从而保证焊接的质量和避免劈刀2下压压力过大而损伤工件1。
进一步的，在摆动件21伸入到机架19内的垂直段上和机架19内侧对应的位置安装有一对相对应的焊接电信号触点7和10，用于限制换能器焊接组件绕支点机构4摆动的下行程位置，同时可探测焊接劈刀2是否接触到工件1并发出开始焊接的电信号。当机架19由焊接设备的运动机构带动做Z轴向下方向的焊接运动，在焊接劈刀2也向下移动还没有接触工件1时，焊接压力电磁铁5与焊接压力电磁铁衔铁6以一定的吸合力吸合，带动换能器焊接组件绕支点机构4摆动，即如示意图1的逆时针方向摆动，当焊接信号触点7和10相接触时，换能器焊接组件停止转动处于下行程的限制位置，焊接劈刀2也处于下行程的限制位置：当机架19由焊接设备的运动机构带动继续向下运动，焊接劈刀2刚接触工件1时，焊接劈刀2带动换能器焊接组件绕支点机构4摆动，即如示意图1的顺时针方向摆动，同时带动摆动件21和焊接信号触点7转动，造成焊接信号触点7和10分离，发出电断路的信号到电控制系统，从而精确的探测焊接劈刀2刚接触工件1时的位置和时间，同时发出焊接的电控制信号。
连接块20通过支点机构4可转动的安装在机架19上。该支点机构4包括固定安装在机架19上的定点41、固定安装在换能器焊接组件的连接块20上的动点42、以及连接在定点41和动点42之间的弹片43。连接所述定点41和动点42的弹片可以为一块弹片，也可为多组弹片，各组弹片还可为十字交叉安装，如示意图3，可提高支点机构4的刚度和精度。换能器焊接组件以该支点机构4作为转动支点，进行上下摆动动作，并配合线夹13、打火杆15等完成焊接动作；并完成拉出焊丝14形成尾丝的动作。
在本实用新型的焊接机头中，摆动件21安装在机架19内的一端和机架19内侧设有至少一对对应的磁钢8和9，磁钢8和9之间的距离可调节，利用一对或多对的磁钢吸力或推力，来微调平衡焊接压力电磁铁5与焊接压力电磁铁衔铁6之间的吸合力大小和线性变化，保证焊接压力的稳定和焊接的质量。
如图所示，该驱动机构安装在机架19的前侧，包括固定安装在机架19外侧的电磁铁11、以及固定安装在换能器焊接组件上的电磁铁衔铁12。通过对电磁铁11的通断电控制，来产生对电磁铁衔铁12的吸合与松开，实现对换能器焊接组件的提升以及放下，从而实现尾丝的拉出动作。该电磁铁衔铁12位于支点机构4的动点42的一侧，从而将驱动机构调整到机架19的前侧，使得整个机头的重量分布更加合理，削弱焊接机头运动产生的振动、惯性等；并且在电磁铁11通电后，通过电磁铁11与电磁铁衔铁12的直接吸合接触，减少了现有技术的调节螺钉。当机架19由焊接设备的运动机构带动向下运动，焊接劈刀2刚接触工件1时，焊接信号触点7和10分离发出电信号至控制系统，探测出焊接劈刀2刚接触工件1时的位置和时间，控制焊接设备的运动机构停止带动机架19向下运动，控制焊接压力电磁铁5以一定的压力，控制换能器以一定的功率驱动变幅杆3和劈刀2产生超声波振动，将焊丝14焊接到工件1上，焊接完成后所述电磁铁11通电，焊接压力电磁铁5断电，电磁铁11与电磁铁衔铁12吸合接触，带动换能器焊接组件绕支点机构4向上摆动一定角度，即如示意图2的顺时针方向摆动，从而带动劈刀2向上提升一定距离，由于焊丝14已焊接在工件1上，因此会在工件1与劈刀2下端之间拉出一段一定长度的焊丝14，即形成的尾丝，尾丝形成后，机架19由焊接设备的运动机构带动向上运动，同时线夹闭合夹紧焊丝14，这样焊丝14就会由于应力作用在工件的连接处断开，从而会在劈刀2下端露出一段一定长度的焊丝14，即形成的尾丝，机架19带动劈刀2向上运动到位后停止，由打火杆15放电在尾丝上烧球，完成一个焊接流程。
由于烧球的质量好坏会严重影响焊接的质量和速度，而尾丝的长度和形状会严重影响烧球的质量，同时由于焊丝的直径非常微小，一般为0.02毫米左右，因此尾丝形成时换能器焊接组件的振动要非常小，否则尾丝的长度和形状会非常不一致。本实施例中由于电磁铁11与电磁铁衔铁12在形成尾丝的瞬间为吸合接触的状态，电磁铁11与电磁铁衔铁12能够马上并始终保持在吸合接触状态，利用阻尼效应极大的降低了振动，快速稳定的保证尾丝长度和形状的一致性及稳定性，提高了焊接的质量和速度。
由于磁性金属有剩磁，为提高电磁铁11与电磁铁衔铁12从吸合接触的状态分离时的速度和可靠性，在电磁铁11与电磁铁衔铁12之间隔有防剩磁的无磁材料的隔垫22，无磁材料的隔垫可以装在电磁铁11上，也可装在电磁铁衔铁12上。并且，电磁铁衔铁12上的隔垫22还可以作为高度调节的器件，来调整电磁铁11和电磁磁衔铁12之间的距离。
进一步的，在本实施例中，电磁铁11通过连杆伸出固定安装在机架19的前部外侧，而电磁铁衔铁12的位置与电磁铁11对应的安装在连接块20的前端。通过调整电磁铁衔铁12与电磁铁11之间的安装距离可以调整换能器焊接组件即劈刀2向上提升的距离，从而可调整尾丝的长度。可以理解的，电磁铁11和电磁铁衔铁12的位置可以对调安装。

Claims (10)

1.一种焊接机头，包括机架、焊头以及驱动所述焊头摆动的驱动机构；所述焊头包括通过支点机构可转动固定连接在所述机架上的换能器焊接组件、以及安装在所述换能器焊接组件上的摆动件；其特征在于，所述驱动机构包括固定安装在所述机架前侧和所述换能器焊接组件上、在通电时处于吸合接触状态的电磁铁和电磁铁衔铁。
2.根据权利要求1所述的焊接机头，其特征在于，所述电磁铁固定安装在所述机架前侧，而所述电磁铁衔铁固定安装在所述换能器组件上部；所述电磁铁与所述电磁铁衔铁之间装有防剩磁的无磁材料的隔垫。
3.根据权利要求1所述的焊接机头，其特征在于，所述电磁铁通过连杆伸出固定安装在所述机架的前部外侧。
4.根据权利要求1所述的焊接机头，其特征在于，所述支点机构包括固定安装在所述机架上的定点、固定安装在所述换能器焊接组件上的动点、以及连接所述定点和动点的弹片。
5.根据权利要求4所述的焊接机头，其特征在于，所述电磁铁衔铁安装在所述动点的一侧。
6.根据权利要求4所述的焊接机头，其特征在于，连接所述定点和动点的所述弹片为多组弹片，所述各组弹片为十字交叉安装。
7.根据权利要求1所述的焊接机头，其特征在于，所述摆动件一端固定安装在所述换能器焊接组件上，另一端伸入到所述机架内。
8.根据权利要求7所述的焊接机头，其特征在于，所述摆动件安装在所述机架内的一端设有焊接压力电磁铁衔铁；在所述机架内设有与所述焊接压力电磁铁衔铁对应的焊接压力电磁铁。
9.根据权利要求7所述的焊接机头，其特征在于，所述摆动件安装在所述机架内的一端和所述机架内侧设有一对对应的焊接电信号触点。
10.根据权利要求7所述的焊接机头，其特征在于，所述摆动件安装在所述机架内的一端和所述机架内侧设有至少一对对应的磁钢。
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CN103302395A (zh) * 2013-04-26 2013-09-18 邹志峰 一种多焊头焊接设备

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