CN212761700U - 一种超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波焊接装置，机架、座体、焊头以及控制电路，所述机架上设置有供工件安装的移动台，座体包括驱动座以及安装座，安装座连接在驱动座上被其驱动升降及转动，焊头固定安装在安装座上，焊头包括基座、劈刀、超声波换能器以及供超声波换能器安装的活动座，基座与活动座之间设置有连接两者的上下两片连接臂，上下两片连接臂平行设置且两端分别与基座以及活动座铰接，基座上设置有驱使活动座升降的驱动组件；借助平行设置的上下两片连接臂来连接活动座和基座，活动座、基座以及连接臂形成了平行四边形结构且连接处铰接，活动座可以良好保持竖直方向上的移动，活动座上的劈刀在上下移动进行不会产生角度上的偏差，确保焊接厚度的一致性以及焊接质量。

Description

一种超声波焊接装置

技术领域

本实用新型涉及焊接的技术领域，尤其是涉及一种超声波焊接装置。

背景技术

目前在半导体器件的生产过程中，需要从芯片中引线到管脚，也就是将引线的两端焊到芯片引出电极和管脚上，由于一般采用铝丝做引线，因此多采用超声波焊接。例如公告号为CN2740338Y的中国专利公开了一种用于超声波压焊机的压力机构，包括用于固定超声波换能器的超声波换能器座、铰接轴、超声波换能器座架和机头悬板，超声波换能器座的尾部通过铰接轴铰接在超声波换能器座架上，在超声波换能器座尾端设置压力板，压力机构增设压力电磁铁、衔铁和电磁铁座架，通过压力电磁铁吸附压力板让超声波换能器座绕铰接轴转动，实现驱使焊头向下移动至焊点处进行焊接。

这样焊头是通过旋转的方式实现下移，导致焊头实际下移的同时会存在轻微的角度旋转偏差，进而对焊接质量会造成影响，导致焊接厚度存在一致性差的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种焊接机构，具有焊接厚度一致性好且焊接质量更佳的优点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超声波焊接装置，包括机架、座体、焊头以及控制电路，所述机架上设置有供工件安装的移动台，所述座体设置在机架上且包括驱动座以及安装座，所述安装座连接在驱动座上被其驱动升降及转动，所述焊头固定安装在安装座上，所述焊头包括基座、劈刀、超声波换能器以及供超声波换能器安装的活动座，所述基座与活动座之间设置有连接两者的上下两片连接臂，上下两片所述连接臂平行设置且两端分别与基座以及活动座铰接，所述基座上设置有驱使活动座升降的驱动组件。

将待焊接的工件安装在移动台上，借助平行设置的上下两片连接臂来连接活动座和基座，这样活动座、基座以及连接臂共同形成了平行四边形结构且连接处铰接，从而在驱动件驱使活动座上下升降时，活动座可以良好保持竖直方向上的移动，进而安装在活动座上的超声波换能器和安装在超声波换能器上的劈刀在上下移动进行焊接时不会产生角度上的偏差，确保焊接厚度的一致性以及焊接质量，且借助驱动座来驱使安装座实现转动以及升降，达到焊头良好焊接的目的。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述驱动座包括固定座以及旋转座，所述旋转座转动连接在固定座上，所述旋转座上竖向滑动连接着滑块，所述安装座固定在滑块上，所述滑块上连接有与其转动连接的竖轴，所述竖轴与滑块轴向联动且与旋转座共旋转中心轴线，所述固定座上设置有驱使竖轴升降的第一驱动件以及驱动旋转座转动的第二驱动件。

将安装座安装在滑块上，通过驱使竖轴升降来带动滑块上的安装座上焊头和焊头上的劈刀实现升降，转动旋转座来实现劈刀的转动，竖轴可以相对于滑块转动，两者相互独立且不会发生干涉，这样可以有效降低安装座升降时的负荷，使得其升降时更加轻便，更便于快速升降移动，达到更好的焊接效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基座与连接臂、活动座与连接臂之间固定设置有连接两者的连接片。

连接片本身较薄且具备良好形变能力，借助连接片的形变能力实现铰接，结构简单且实用，同时连接片还具备一定形变恢复能力，可以更好的让活动座恢复至原位。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述驱动组件包括固定在基座上的音圈电机，所述音圈电机包括动子，所述活动座与动子连接。

音圈电机具有噪音小、结构简单、维护成本低的优点，而且其能够实现高速度的直线驱动，可以更好的驱使焊头快速移动，同时音圈电机驱动方式直接省去了中间任何连接，可以较大程度上避免传动丝杆传动系统的反向间隙以及摩擦力等问题，达到更佳的驱动效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接臂上设置有处于压缩状态的第一弹簧，所述第一弹簧一端连接在连接臂上，另一端连接在基座上。

第一弹簧处于压缩状态，借助第一弹簧的设置可以提高辅助预压力，从而焊接的总压力为音圈电机的驱使力与第一弹簧的弹力之和，使得总压力可以有所提高，进而可以一定程度上缩小音圈电磁铁所需的最大压力，达到减轻电磁铁重量和体积的目的。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基座上设置有光栅尺，所述光栅尺包括光栅读数头以及标尺光栅，所述光栅读数头固定在基座上，所述标尺光栅固定在活动座上。

借助光栅尺的设置，在活动座上下移动的过程中可以将其移动的距离准确测量出来，可以实时得知活动座上下移动的位移距离，配合控制系统控制音圈电机，进而更好的确保焊头和劈刀上下移动的精确位置，从而确保焊接质量。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定座上开设有供旋转座安装的安装孔，所述旋转座中部中空设置呈筒状，所述竖轴从旋转座旋转中心穿过，所述竖轴与旋转座内壁之间留有间距。

这样在旋转座中部可留出较大空余的空间，在确保竖轴可以正常升降的同时，较大的空余空间便于在旋转座中部安装CCD相机和穿过控制电线，能够良好的对下方焊接物体进行拍摄，有较大的可以利用的安装空间。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述旋转座内壁轴向延伸有供滑块滑动连接的滑座，所述滑座上设置有导槽，所述滑块上设有与导槽滑动连接的滑动导轨。

通过滑座的设置能够给滑块提供充裕的行程空间，此时旋转座整体轴向长度可以做的更短，并且借助滑动导轨与导槽的滑动配合，使得滑块能够沿指定的方向移动，提高滑动的稳定性以及准确性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滑块与滑座之间连接有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与滑块与滑座固定，所述第二弹簧处于拉伸状态。

借助第二弹簧的拉力可以起到平衡滑块以及安装在滑块上安装座的重力，使得其可以更加轻松快速的实现竖向方向升降。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定座上固定有安装台，所述安装台上竖向滑动连接有升降块，所述竖轴连接在升降块上，所述第一驱动件包括第一电机以及丝杆，所述丝杆转动连接在安装台上且穿过升降块，所述升降块与丝杆螺纹连接，所述第一电机驱使丝杆转动；所述第二驱动件包括第二电机、同步轮以及同步带，所述同步轮分别固定在第二电机的输出轴以及旋转座上，所述同步带连接两个同步轮。

这样通过第一电机驱使丝杆转动，借助丝杆传动的方式来驱使升降块的竖向升降，丝杆传动的方式具备传动效率高、精度高以及运动平稳性好的优点，可以良好驱使焊头精准快速移动，达到良好焊接效果的目的，通过第二电机的转动来驱使同步轮转动，然后通过同步带来带动旋转座实现转动，结构简单且紧凑，同时传动的准确度较高。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.借助上下两片连接臂的设置形成平行四边形的四连杆结构，从而使得活动座被驱使升降时可以良好保持竖直性，不会出现角度偏差的情况，有效提高焊接质量；

2.借助光栅尺的设置可以及时精确测量活动座上下升降的位移距离，进而更好的确保焊头和劈刀上下移动的精确位置，从而确保焊接质量；

3.通过在旋转座上独立设置滑块，滑块与竖轴水平周向转动连接且轴向联动，借助竖轴的竖向移动可以带动滑块上的安装座同步升降，使得劈刀的升降与转动独立开来且相互不干涉，让旋转座无需随着同步升降，有效减轻竖向升降过程中的总重量，更加便于劈刀的快速升降移动来完成焊接。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2是本实施例中焊头的整体结构图。

图3是本实施例中焊头的侧向视图。

图4是本实施例中驱动座的整体结构图。

图5是本实施例中驱动座的底部视图。

附图标记：1、基座；2、活动座；3、连接臂；4、连接片；41、第一片体；42、第二片体；5、压块；6、螺钉；7、音圈电机；71、本体；72、动子；8、光栅尺；81、光栅读数头；82、标尺光栅；9、第一弹簧；10、导柱；11、贯穿槽；12、焊头；13、固定座；14、旋转座；15、安装孔；16、第一轴承；17、第二电机；18、第一同步轮；19、第二同步轮；20、同步带；21、滑座；22、滑块；23、竖轴；24、连接块；25、第二轴承；26、导槽；27、滑动导轨；28、第二弹簧；29、安装台；30、第一电机；31、丝杆；32、升降块；33、机架；34、劈刀；35、安装座；36、超声波换能器；37、移动台。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种超声波焊接装置，包括机架33、座体、焊头12以及控制电路，所述机架33上设置有供工件安装的移动台37，移动台37供待焊接的工件放置安装，移动台37可在机架33上沿X以及Y方向进行可由电脑控制的移动，座体设置在机架33上，该座体包括安装座35以及驱动座，在安装座35上安装有用于超声波焊接的焊头12，焊头12上设置有安装在超声波换能器36上的劈刀34，其中安装座35连接在驱动座上被其驱动转动和升降实现劈刀34的焊接动作。

如图2和图3所示，焊头12包括基座1以及供超声波换能器36安装的活动座2，活动座2上安装有超声波换能器36，劈刀34固定在超声波换能器36上，在活动座2与基座1之间设置有连接两者的连接臂3，该连接臂3上下平行设置有两个，且连接臂3的两端分别与基座1以及活动座2铰接，从而两个连接臂3、基座1以及活动座2之间形成平行四边形的四连杆结构；在连接臂3的两端固定有连接片4，该连接片4为金属薄片，连接片4远离连接臂3的一端分别与基座1以及活动座2固定，借助连接片4本身的形变能力实现连接臂3两端的铰接，同时在连接臂3上设置有压紧连接片4的压块5，压块5上穿设有与连接臂3固定的螺钉6，螺钉6穿过连接片4与连接臂3上的螺纹孔实现固定，在基座1上同样设置有压住连接片4的压块5；这样借助螺钉6穿过连接片4可以提高其连接牢固性，而且实现连接片4的可拆卸连接，便于实现连接片4的更换；并且在基座1上设置有驱使活动座2升降的驱动组件，这样在具体使用过程中通过驱动组件驱使活动座2上下升降实现焊接，借助平行四边形的四连杆结构，活动座2可以良好的保持竖直方向移动，不会出现角度上的旋转偏差，从而确保安装在活动座2上的焊头12上的劈刀34保持精确的垂直上下移动，焊接的厚度均匀度更好，同时焊接质量更佳。

如图2和图3所示，其中驱动组件包括固定在基座1上的音圈电机7，该音圈电机7包括本体71以及中心的动子72，其中动子72的底端与活动座2表面固定，从而借助音圈电机7的动子72移动可以驱使活动座2实现升降；而且具有噪音小、结构简单、维护成本低的优点，而且其能够实现高速度的直线驱动，可以更好的驱使劈刀34快速移动；尽管活动座2在移动的过程中会出现细微水平方向的偏移，由于在焊接时动子72的上下移动距离不大，故该偏移量很小，动子72与本体71上磁铁内壁之间的间隙足以兼容该距离。

如图2和图3所示，在基座1上设置有光栅尺8，其中光栅尺8包括光栅读数头81以及标尺光栅82，光栅读数头81固定在基座1上，标尺光栅82固定在活动座2上，从而在活动座2升降的过程中标尺光栅82随着发生移动，这样安装在基座1上的光栅读数头81可以将标尺光栅82的移动距离准确测量出来，实时得知活动座2上下移动的位移距离，配合控制系统控制音圈电机7，进而更好的确保焊头12和劈刀34上下移动的精确位置，从而确保焊接质量。

如图2和图3所示，在基座1以及连接臂3之间设置有连接两者的第一弹簧9，该第一弹簧9处于压缩状态其且两端分别与基座1以及连接臂3固定，并且在第一弹簧9的内部设置有导柱10，导柱10对于第一弹簧9能够起到径向支撑的作用，使得第一弹簧9可以沿轴向稳定实现轴向形变；这样借助第一弹簧9的设置可以提高辅助预压力，从而焊头12的总压力为音圈电机7的驱使力与第一弹簧9的弹力之和，使得总压力可以有所提高，进而可以一定程度上缩小音圈电磁铁所需的最大压力，达到减轻电磁铁重量和体积。

如图2所示，其中连接片4包括第一片体41以及第二片体42，第一片体41连接基座1以及连接臂3，第二片体42连接活动座2以及连接臂3，而且第一片体41的宽度大于第二片体42的宽度，因为在具体使用过程中第一片体41所受的力会更加大一些，通过这样设置可以一定程度上提高第一片体41的结构强度，从而使得其可以更加稳固耐用；同时在连接臂3的中部开设有贯穿槽11，这样能够降低整体焊头12的重量，焊头12可以更好的进行快速移动。

如图4和图5所示，驱动座包括固定座13以及旋转座14，在固定座13上开设有供旋转座14安装的安装孔15，旋转座14水平转动连接在固定座13上，而且在安装孔15内固定有第一轴承16，第一轴承16的外圈与安装孔15内壁固定，第一轴承16的内圈与旋转座14固定，这样可以降低转动的摩擦阻力，使得旋转座14可以精确灵活的转动；同时在固定座13上设置有驱使旋转座14转动的第二驱动件，该第二驱动件包括第二电机17、同步轮以及同步带20，第二电机17固定在固定座13上，同步轮包括第一同步轮18和第二同步轮19，第一同步轮18固定在第二电机17的输出轴上，第二同步轮19固定在旋转座14上，同步带20连接第一同步轮18和第二同步轮19，从而借助第二电机17转动可以驱使旋转座14进行转动；其中第一同步轮18的外径明显小于第二同步轮19，其在传递过程起到减速作用，使得旋转座14可以平稳精确大扭矩的转动。

如图4和图5所示，旋转座14中部中空呈圆筒状，且在旋转座14的底部一侧向下延伸有滑座21，在滑座21上竖向滑动连接有滑块22，安装座35固定在滑块22底部（如图1），同时在滑块22的顶部连接有竖轴23，该竖轴23与滑块22转动连接且竖向联动，滑块22上水平延伸有连接块24，在竖轴23上对应连接块24的上下两端固定有第二轴承25，并且竖轴23与旋转座14共旋转中心轴线，这样旋转座14可以相对于竖轴23进行转动；另外在固定座13的上表面设置有驱使竖轴23竖向升降的第一驱动件；这样使得安装在滑块22上的安装座35的转动和竖向升降相互独立，而且在其升降过程中无需整个旋转座14随其一起升降，从而有效降低竖向移动时的载荷，使得焊头12可以更加轻快迅速的进行移动和转动，而且整体结构简单。

如图4所示，为了提高滑块22在滑座21上滑动的稳定性，在滑座21上开设有导槽26，同时在滑块22上固定有与导槽26滑动配合的滑动导轨27，使得滑块22只能沿指定方向进行稳定精确移动；另外在滑块22与滑座21之间设置有连接两者的第二弹簧28，第二弹簧28两端分别与滑块22与滑座21固定，第二弹簧28处于拉伸状态，这样借助第二弹簧28的拉力可以起到平衡滑块22以及安装在滑块22上焊头12的重力，使得其可以更加轻松快速的实现竖向方向升降。

如图4和图5所示，竖轴23从旋转座14旋转中心穿过，竖轴23与旋转座14内壁之间存在较大间距并形成供CDD相机安装和穿过控制电线的空间，CCD相机可以安装在该空间处对下方焊接物体情况进行拍摄以及图像采集，有较大的可以利用的安装空间；其中第一驱动件包括第一电机30以及丝杆31，在固定座13上设置有与其固定的安装台29，丝杆31转动连接在安装台29，安装台29上竖向滑动连接有升降块32，竖轴23的顶端连接在升降块32上随其一起升降，丝杆31穿过升降块32且与其螺纹连接，第一电机30驱使丝杆31转动且两者之间通过同步带以及同步轮的结构实现传动，从而通过第一电机30的正反转即可驱使丝杆31转动来带动升降块32在安装台29上的升降，最终实现驱使滑块22的升降，结构简单且传动准确性以及稳定性好。

本实施例的实施原理为：将装有焊头12的安装座35固定在滑块22上，在焊接过程中需要焊头12进行转动时，开启第二电机17转动来驱使第一同步轮18转动并带动旋转座14在固定座13上实现转动；在需要驱使焊头12升降时，开启第一电机30来驱使丝杆31转动，驱使升降块32升降的同时带动滑块22上下移动，从而使得滑块22的升降和转动相互独立，不会发生干涉；焊接时控制音圈电机7驱使活动座2移动，活动座2在两条连接臂3的作用下实现竖直移动，期间标尺光栅82随着活动座2移动实现位移数据的检测，实时准确反映出焊头12和劈刀34移动的距离，确保焊接的准确性以及质量，完成焊接后再借助音圈电机7驱使活动座2复位即可。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波焊接装置，包括机架（33）、座体、焊头（12）以及控制电路，所述机架（33）上设置有供工件安装的移动台（37），其特征在于：所述座体设置在机架（33）上且包括驱动座以及安装座（35），所述安装座（35）连接在驱动座上被其驱动升降及转动，所述焊头（12）固定安装在安装座（35）上，所述焊头（12）包括基座（1）、劈刀（34）、超声波换能器（36）以及供超声波换能器（36）安装的活动座（2），所述基座（1）与活动座（2）之间设置有连接两者的上下两片连接臂（3），上下两片所述连接臂（3）平行设置且两端分别与基座（1）以及活动座（2）铰接，所述基座（1）上设置有驱使活动座（2）升降的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述驱动座包括固定座（13）以及旋转座（14），所述旋转座（14）转动连接在固定座（13）上，所述旋转座（14）上竖向滑动连接着滑块（22），所述安装座（35）固定在滑块（22）上，所述滑块（22）上连接有与其转动连接的竖轴（23），所述竖轴（23）与滑块（22）轴向联动且与旋转座（14）共旋转中心轴线，所述固定座（13）上设置有驱使竖轴（23）升降的第一驱动件以及驱动旋转座（14）转动的第二驱动件。

3.根据权利要求1或2所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述基座（1）与连接臂（3）、活动座（2）与连接臂（3）之间固定设置有连接两者的连接片（4）。

4.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述驱动组件包括固定在基座（1）上的音圈电机（7），所述音圈电机（7）包括动子（72），所述活动座（2）与动子（72）连接。

5.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述连接臂（3）上设置有处于压缩状态的第一弹簧（9），所述第一弹簧（9）一端连接在连接臂（3）上，另一端连接在基座（1）上。

6.根据权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述基座（1）上设置有光栅尺（8），所述光栅尺（8）包括光栅读数头（81）以及标尺光栅（82），所述光栅读数头（81）固定在基座（1）上，所述标尺光栅（82）固定在活动座（2）上。

7.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述固定座（13）上开设有供旋转座（14）安装的安装孔（15），所述旋转座（14）中部中空设置呈筒状，所述竖轴（23）从旋转座（14）旋转中心穿过，所述竖轴（23）与旋转座（14）内壁之间留有间距。

8.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述旋转座（14）内壁轴向延伸有供滑块（22）滑动连接的滑座（21），所述滑座（21）上设置有导槽（26），所述滑块（22）上设有与导槽（26）滑动连接的滑动导轨（27）。

9.根据权利要求8所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述滑块（22）与滑座（21）之间连接有第二弹簧（28），所述第二弹簧（28）两端分别与滑块（22）与滑座（21）固定，所述第二弹簧（28）处于拉伸状态。

10.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述固定座（13）上固定有安装台（29），所述安装台（29）上竖向滑动连接有升降块（32），所述竖轴（23）连接在升降块（32）上，所述第一驱动件包括第一电机（30）以及丝杆（31），所述丝杆（31）转动连接在安装台（29）上且穿过升降块（32），所述升降块（32）与丝杆（31）螺纹连接，所述第一电机（30）驱使丝杆（31）转动；所述第二驱动件包括第二电机（17）、同步轮以及同步带（20），所述同步轮分别固定在第二电机（17）的输出轴以及旋转座（14）上，所述同步带（20）连接两个同步轮。

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