CN209919083U - 一种焊接头装置和键合机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接头装置和键合机，焊接头装置包括：耗材夹持机构、焊接执行机构、耗材切断机构，耗材夹持机构包括夹持驱动件、第一夹头和第二夹头，第一夹头固定设置，夹持驱动件与第二夹头相连，以驱动第二夹头配合第一夹头夹紧耗材，焊接执行机构将耗材压住并焊接，耗材切断机构在焊接完成后将耗材切断。本实用新型的键合机包括如上的焊接头装置。本实用新型中，夹持驱动件驱动第二夹头配合第一夹头夹紧耗材，夹持驱动件为音圈电机，焊接执行机构将耗材压住并焊接，耗材切断机构在焊接完成后将耗材切断，不仅结构简单紧凑，占用空间小，而且灵敏、响应速度快，有利于高度自动化生产，焊接精度和生产效率有效提高。

Description

一种焊接头装置和键合机

技术领域

本实用新型总体而言涉及焊接设备技术领域，具体而言，涉及一种焊接头装置和键合机。

背景技术

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升。接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接。

目前，超声波金属焊接技术因其具有焊接材料不熔融，不脆弱金属特性，焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零，对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接，焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料，焊接无火花，环保安全等优越性，广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。但是传统的超声波焊接设备结构复杂、响应速度慢、焊接的相关工序较分散，不仅空间利用率低，还十分影响生产效率。

因此，业界亟需一种结构精简、生产效率高的焊接头装置和键合机。

发明内容

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种结构精简、生产效率高的焊接头装置和键合机。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种焊接头装置，所述焊接头装置包括：耗材夹持机构、焊接执行机构、耗材切断机构，所述耗材夹持机构包括夹持驱动件、第一夹头和第二夹头，所述第一夹头固定设置，所述夹持驱动件与所述第二夹头相连，以驱动所述第二夹头配合所述第一夹头夹紧耗材，所述焊接执行机构将耗材压住并焊接，所述耗材切断机构在焊接完成后将耗材切断。

根据本实用新型的一实施方式，所述夹持驱动件为音圈电机，所述音圈电机的固定部固定设置，所述音圈电机的运动部与所述第二夹头相连。

根据本实用新型的一实施方式，所述耗材夹持机构还包括穿线结构，所述穿线结构对应所述第一夹头与所述第二夹头间的夹缝设置，所述耗材穿过所述穿线结构并被所述第一夹头与所述第二夹头夹紧。

根据本实用新型的一实施方式，所述穿线结构的一端固定安装在所述第一夹头上，所述穿线结构的另一端设置有卡接槽，所述卡接槽活动卡接所述第二夹头，所述第二夹头能够在所述卡接槽限定的范围内运动。

根据本实用新型的一实施方式，所述焊接执行机构包括超声波换能器和劈刀，所述劈刀安装在所述超声波换能器上，所述超声波换能器能够将电功率转换成机械功率并传递给所述劈刀。

根据本实用新型的一实施方式，所述劈刀端部开设有槽口，所述耗材顺次穿过所述第一夹头与所述第二夹头间的夹缝、所述槽口，并被所述劈刀焊接。

根据本实用新型的一实施方式，所述耗材切断机构包括立架、横架和切刀，所述立架的第一端固定设置，所述立架的第二端安装有切断驱动件，所述横架可活动地安装在所述立架的第二端上，所述切刀固定安装在所述横架上，所述切断驱动件驱动所述横架带动所述切刀做切断运动。

根据本实用新型的一实施方式，所述横架通过弹性组件与所述立架的第二端相连，所述弹性组件能够带动所述横架和所述切刀在完成耗材切断后复位。

根据本实用新型的一实施方式，所述切断驱动件为压电陶瓷。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种键合机，所述键合机包括如上任一所述的焊接头装置。

由上述技术方案可知，本实用新型的焊接头装置的优点和积极效果在于：

本实用新型中，夹持驱动件驱动第二夹头配合第一夹头夹紧耗材，夹持驱动件为音圈电机，焊接执行机构将耗材压住并焊接，耗材切断机构在焊接完成后将耗材切断，不仅结构简单紧凑，占用空间小，而且灵敏、响应速度快，有利于高度自动化生产，焊接精度和生产效率有效提高，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例焊接头装置一角度的整体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例焊接头装置另一角度的整体结构示意图。

图3为本实用新型一实施例焊接头装置的耗材夹持机构的结构示意图。

图4为本实用新型一实施例焊接头装置的焊接执行机构的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例焊接头装置的超声波换能器的安装示意图。

图6为本实用新型一实施例焊接头装置的劈刀的局部示意图。

图7为本实用新型一实施例焊接头装置的耗材切断机构的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、安装头架；2、耗材夹持机构；21、夹持驱动件；211、固定部；212、运动部；22、连接板；23、第一夹头；24、第二夹头；25、第一弹簧片；26、换能器安装孔；27、第一穿线孔；28、穿线结构；281、卡接槽；282、第二穿线孔；3、焊接执行机构；31、超声波换能器；32、劈刀；321、槽口；4、加压机构；5、耗材切断机构；51、立架；511、第一端；512、第二端；52、横架；53、切刀；54、弹性组件；541、第二弹簧片；542、弹簧；55、切断驱动件；6、检测机构；7、光栅尺。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本实用新型的不同示例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本实用新型的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如如附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。

图1为本实用新型一实施例焊接头装置一角度的整体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例焊接头装置另一角度的整体结构示意图。

如图1和图2所示，该实施例的焊接头装置包括：耗材夹持机构2、焊接执行机构3、耗材切断机构5，耗材夹持机构2包括夹持驱动件21、第一夹头23和第二夹头24，第一夹头23固定设置，夹持驱动件21与第二夹头24相连，以驱动第二夹头24配合第一夹头23夹紧耗材，焊接执行机构3将耗材压住并焊接，耗材切断机构5在焊接完成后将耗材切断。其中，耗材指引线，即键合丝，可包括镀钯铜线、镀金合金线、键合金线、键合铜线以及其他材质的引线。

图3为本实用新型一实施例焊接头装置的耗材夹持机构的结构示意图。

如图3所示，该实施例中，焊接头装置包括安装头架1，安装头架1用于安装耗材夹持机构2、焊接执行机构3和耗材切断机构5，安装头架1概呈中空圆柱状，其圆柱侧面上开设有一个、两个或多个安装孔，安装孔可设置为概呈方形的孔，加压机构4即安装于其中一个安装孔处，加压机构4用于给焊接执行机构3施加压力，安装孔的形状可根据安装在其内部的机构的形状具体设置。

该实施例中，耗材夹持机构2的夹持驱动件21为音圈电机，音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速和高加速响应快等特性，其工作原理是，通电线圈(导体)放在磁场内会受力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧，本实施例中以直线运动的音圈电机为例进行说明；夹持驱动件21音圈电机包括固定部211和运动部212，固定部211包括一中空圆柱状磁铁，运动部212包括一圆柱状线圈，固定部211的磁铁套设于运动部212的线圈外围，运动部212的线圈可在固定部211的磁铁内沿磁铁的圆柱中心线做直线运动，本实施例中的夹持驱动件21音圈电机竖直设置，即该直线运动的轨迹与圆柱状安装头架1的中心线平行；固定部211的上端固定安装在安装头架1外侧面上，运动部212的下端横向连接连接板22的一端，连接板22的另一端连接耗材夹持机构2的第二夹头24。需要注意的是，夹持驱动件21也可以是其他直线电机或者其他适宜的驱动机构，可视具体需求设定。

该实施例中，耗材夹持机构2的第一夹头23的上端固定安装于安装头架1下端的圆环面上，第二夹头24对应第一夹头23设置，且第一夹头23与第二夹头24设置于同一竖直面内，连接板22一端固定连接夹持驱动件21音圈电机的运动部212，连接板22另一端与第二夹头24上端固定相连，连接板22的中部与第一夹头23枢转连接，从而夹持驱动件21音圈电机的运动部212带动连接板22的一端做上下竖直直线运动，将连接板22与第一夹头23的枢转连接处作为支点运用杠杆原理带动连接板22另一端的第二夹头24做上下圆弧摆动，实现第二夹头24配合第一夹头23夹紧或松开耗材；第一夹头23的上端与第二夹头24的上端之间连接有第一弹簧片25，当第二夹头24远离第一夹头23成张开状态时，第一弹簧片25的弹力可协助夹持驱动件21音圈电机使第二夹头24快速复位与第一夹头23成夹紧状态；第一夹头23的上端与第二夹头24的上端之间还形成有换能器安装孔26，用于配合安装超声波换能器31，换能器安装孔26的中心线垂直于第一夹头23与第二夹头24所在的竖直面；换能器安装孔26内壁的顶部还开设有第一穿线孔27，第一穿线孔27对应第一夹头23与第二夹头24之间的夹缝设置，且沿竖直方向贯穿第一夹头23实体，耗材从第一穿线孔27中穿过到达第一夹头23与第二夹头24的下端被夹持住。需要注意的是，在另一实施例中夹持驱动件21音圈电机可以水平设置，即运动部212的线圈在固定部211的磁铁内做直线运动的轨迹与圆柱状安装头架1的中心线垂直，连接板22一端固定连接夹持驱动件21音圈电机的运动部212，连接板22另一端与第二夹头24的上端固定相连，从而夹持驱动件21音圈电机的运动部212带动连接板22以及第二夹头24做左右水平直线运动，实现第二夹头24配合第一夹头23夹紧或松开耗材。

该实施例中，耗材夹持机构2还包括穿线结构28，穿线结构28概呈短块状，穿线结构28对应第一夹头23与第二夹头24间的夹缝设置，跨设于第一夹头23与第二夹头24之间，且位于连接板22下方，穿线结构28的一端可通过螺纹连接件或其他连接方式固定安装在第一夹头23上，穿线结构28的另一端开设有卡接槽281，卡接槽281为一通槽，其截面形状与第二夹头24的边缘形状相适应，其宽度略大于第二夹头24的边缘，卡接槽281活动卡接第二夹头24的边缘，夹持驱动件21音圈电机带动第二夹头24在卡接槽281限定的范围内做远离或靠近第一夹头23的运动；穿线结构28的中部开设有第二穿线孔282，第二穿线孔282对应第一穿线孔27设置，且沿竖直方向贯穿穿线结构28实体，耗材从第一穿线孔27中穿过后进一步穿过第二穿线孔282，最后到达第一夹头23与第二夹头24的下端被夹持住；第一夹头23与第二夹头24的下端可设置为对称的类似钳子的尖嘴状，以便于夹紧耗材，也可以根据耗材的具体形状设置为其他适用的形状。

图4为本实用新型一实施例焊接头装置的焊接执行机构的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例焊接头装置的超声波换能器的安装示意图。

图6为本实用新型一实施例焊接头装置的劈刀的局部示意图。

如图4、图5和图6所示，该实施例中，焊接执行机构3可包括超声波换能器31和劈刀32，超声波换能器31电连接一超声波发生器，超声波发生器用于将市电转换成与超声波换能器31相匹配的高频交流电信号，以驱动超声波换能器31工作；超声波换能器31端部连接有超声波变幅杆，超声波换能器31将输入的电功率转换成机械功率即超声波再传递给超声波变幅杆，同时超声波换能器31自身消耗很少的一部分功率，超声波变幅杆用于将机械振动的质点位移或速度放大，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，聚能后将能量传递给劈刀32；超声波换能器31概呈长圆柱状，超声波换能器31穿设于换能器安装孔26内，劈刀32概呈长条状，且对应第一夹头23与第二夹头24间的夹缝设置，劈刀32安装于超声波变幅杆上，且与概呈长圆柱状的超声波换能器31的中心线相互垂直；劈刀32的下端部开设有槽口321，该槽口321为一通槽，槽口321的贯穿延伸方向垂直于第一夹头23与第二夹头24所在的竖直面，槽口321的截面尺寸大小与耗材的截面尺寸大小相适应，可根据耗材规格的不同更换与之相配套的劈刀32；耗材顺次穿过第一穿线孔27、第二穿线孔282、第一夹头23下端与第二夹头24下端间的夹缝、槽口321，进而被劈刀32焊接。

该实施例中，焊接头装置还包括如图1所示的加压机构4，劈刀32上端与加压机构4相连，加压机构4安装于安装头架1上，加压机构4可以是一直线电机，在其他实施例中加压机构4也可以是其他适宜的施力机构；耗材夹持机构2夹持的耗材卡设于劈刀32下端的槽口321中，与劈刀32相连的超声波换能器31启动，劈刀32相应振动，同时加压机构4给劈刀32施加向下的压力，将耗材压紧于待焊接件上，于是劈刀32在这两种力的共同作用下使耗材与待焊接件表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。本实施例中，待焊接件可以是半导体制品或半导体器件。

图7为本实用新型一实施例焊接头装置的耗材切断机构的结构示意图。

如图7所示，该实施例中，耗材切断机构5包括立架51、横架52和切刀53，立架51包括第一端511和第二端512，第一端511为长条状立架51主体的上端，长条状立架51主体的下端固定连接有一扁平端块，此端块即为立架51的第二端512；立架51的第一端511可通过螺纹连接或是其他适用的连接方式固定安装于安装头架1上，横架52通过弹性组件54可活动地安装在立架51的第二端512上；横架52为一水平安装架，弹性组件54包括两个第二弹簧片541和一个弹簧542，横架52的侧面与立架51第二端512的侧面通过弹性组件54的两第二弹簧片541相连，立架51第二端512的下表面与横架52的上表面之间通过弹性组件54的弹簧542相连；立架51的第二端512安装有切断驱动件55，切断驱动件55可为压电陶瓷，压电陶瓷的相应速度快且其形变量可控，压电陶瓷可选用长条状压电陶瓷，切断驱动件55压电陶瓷可水平设置，且其长度延伸方向可与第一夹头23和第二夹头24所在的竖直面垂直，切断驱动件55压电陶瓷的一端固定设置于立架51第二端512上，压电陶瓷的另一端可以无预加力地抵接横架52；横架52的下表面竖直设置有一刀柄，切刀53固定安装于刀柄上，且切刀53的刀尖对应劈刀32的槽口321设置。需要注意的是，弹性组件54中第二弹簧片541与弹簧542的数目及组合形式可视具体需求设定，切断驱动件55也可以是除压电陶瓷外的其他适宜的驱动件，例如电机。

该实施例中，焊接执行机构3的焊接动作完成后，立架51第二端512的切断驱动件55，即本实施例中的压电陶瓷，通电并在电压和频率变化的作用下发生正向机械变形，从而压电陶瓷抵推横架52，进而横架52带动切刀53摆动切断耗材，完成切断运动，该摆动的幅度很小，避免了切刀53与劈刀32发生碰撞；压电陶瓷抵推横架52的同时，连接立架51第二端512与横架52的弹性组件54发生弹性形变，在切刀53切断耗材后压电陶瓷发生反向机械变形，不再抵推横架52，弹性组件54即在弹性力作用下带动横架52和切刀53迅速复位，压电陶瓷和弹性组件54的设计使横架52和切刀53在压电陶瓷很小的推力作用下即可完成切断运动，而后又使横架52和切刀53快速回原位。

该实施例中，焊接头装置还包括如图1和图2所示的检测机构6和光栅尺7，检测机构6包括相机机身和相机镜头，均安装于安装头架1上，用于检测焊接完成后焊接区的外观效果；光栅尺7设置于安装头架1上，用于与激光配合以测量焊接头装置与待焊接件之间的距离；焊接头装置可安装于一移动装置上，待激光与光栅尺7配合测量完成后，移动装置即可根据此测量数据驱动焊接头装置完成相对于待焊接件的精确定位。

该实施例中，移动装置根据激光与光栅尺7配合测量的测量数据驱动焊接头装置进行相对于待焊接件的精确定位，待定位完成后耗材夹持机构2的夹持驱动件21即音圈电机通过连接板22驱动第二夹头24运动，以配合第一夹头23夹紧耗材，焊接执行机构3的劈刀32在超声波换能器31和加压机构4的共同作用下使耗材与待焊接件表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接，焊接完成后耗材切断机构5的切断驱动件55即压电陶瓷通电并在电压和频率变化的作用下发生正向机械变形，从而压电陶瓷抵推横架52，进而横架52带动切刀53摆动切断耗材，切断驱动件55即压电陶瓷抵推横架52的同时，连接立架51第二端512与横架52的弹性组件54发生弹性形变，在切刀53切断耗材后压电陶瓷发生反向机械变形，不再抵推横架52，弹性组件54即在弹性力作用下带动横架52和切刀53迅速复位，从而完成一个焊接区的焊接和耗材切断。

本实用新型还公开了一种键合机，该键合机包括如上任一的焊接头装置，还可包括打火装置、耗材供应装置和移动装置。

本实用新型中，夹持驱动件21驱动第二夹头24配合第一夹头23夹紧耗材，夹持驱动件21为音圈电机，焊接执行机构3将耗材压住并焊接，耗材切断机构5在焊接完成后将耗材切断，不仅结构简单紧凑，占用空间小，而且灵敏、响应速度快，有利于高度自动化生产，焊接精度和生产效率有效提高，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

本实用新型所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接头装置，其特征在于，所述焊接头装置包括：耗材夹持机构、焊接执行机构、耗材切断机构，所述耗材夹持机构包括夹持驱动件、第一夹头和第二夹头，所述第一夹头固定设置，所述夹持驱动件与所述第二夹头相连，以驱动所述第二夹头配合所述第一夹头夹紧耗材，所述焊接执行机构将耗材压住并焊接，所述耗材切断机构在焊接完成后将耗材切断。

2.如权利要求1所述的焊接头装置，其特征在于，所述夹持驱动件为音圈电机，所述音圈电机的固定部固定设置，所述音圈电机的运动部与所述第二夹头相连。

3.如权利要求1所述的焊接头装置，其特征在于，所述耗材夹持机构还包括穿线结构，所述穿线结构对应所述第一夹头与所述第二夹头间的夹缝设置，所述耗材穿过所述穿线结构并被所述第一夹头与所述第二夹头夹紧。

4.如权利要求3所述的焊接头装置，其特征在于，所述穿线结构的一端固定安装在所述第一夹头上，所述穿线结构的另一端设置有卡接槽，所述卡接槽活动卡接所述第二夹头，所述第二夹头能够在所述卡接槽限定的范围内运动。

5.如权利要求1所述的焊接头装置，其特征在于，所述焊接执行机构包括超声波换能器和劈刀，所述劈刀安装在所述超声波换能器上，所述超声波换能器能够将电功率转换成机械功率并传递给所述劈刀。

6.如权利要求5所述的焊接头装置，其特征在于，所述劈刀端部开设有槽口，所述耗材顺次穿过所述第一夹头与所述第二夹头间的夹缝、所述槽口，并被所述劈刀焊接。

7.如权利要求1所述的焊接头装置，其特征在于，所述耗材切断机构包括立架、横架和切刀，所述立架的第一端固定设置，所述立架的第二端安装有切断驱动件，所述横架可活动地安装在所述立架的第二端上，所述切刀固定安装在所述横架上，所述切断驱动件驱动所述横架带动所述切刀做切断运动。

8.如权利要求7所述的焊接头装置，其特征在于，所述横架通过弹性组件与所述立架的第二端相连，所述弹性组件能够带动所述横架和所述切刀在完成耗材切断后复位。

9.如权利要求7所述的焊接头装置，其特征在于，所述切断驱动件为压电陶瓷。

10.一种键合机，其特征在于，所述键合机包括如权利要求1-9任一所述的焊接头装置。

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