焊线机及其驱动装置 【技术领域】
本发明涉及焊接设备，特别是涉及焊线机。
背景技术
超声波焊线机是一种半导体器件内引线焊接设备，它不仅适合于大专院校、科研院所在研究中使用，而且在半导体器件的生产中也得到广泛应用。
参阅图1，目前，市场上常见的是一种体积较大、整机高度较高的手动超声波金线焊接机。所述焊接机主要机架100、包括超声波换能器、焊接劈刀和辅助装置组成的焊头140、机箱110、控制焊头140上下运动的上下驱动机构120、承载被焊产品并使其水平运动的滑板170以及水平驱动机构150。所述滑板170上设置有夹具160，夹具160将被焊产品夹住以利于进行焊接。
工作时，所述上下驱动机构120的蜗杆122带动蜗轮121旋转，皮带123与蜗轮121相连，因此皮带123带动焊头140上下移动进行焊接；所述水平驱动机构150的电机151驱动螺杆152旋转，使螺接所述螺杆152的螺套(图未示)左右移动。螺套与滑板170相联，因此滑板170左右移动，使得紧固在滑板170上的夹具160左右移动而完成跨度焊接。
上述现有技术一种超声波金线焊接机的缺点是：跨度焊接所移动的滑板170等部件重量较大，约为焊头140重量的4倍，焊接时焊头140水平不动，由于左右移动的滑板170和夹具160重量大，其运动加速不易；且重量大，运动时冲击就大，所以严重影响生产速度，焊线弧度、焊点质量和可靠度不高。此外，皮带123上下运动突然停止时，会在焊头140的冲量下产生弹性拉伸，造成焊头控制的困难，焊点质量不好。
另一种现有技术超声波焊接机包括机箱、控制焊头上下运动的上下驱动机构和控制焊头水平运动的水平驱动机构，所述上下运动控制电机设置在机箱内部的上方；在滑块行程范围所对应的机箱壁上，设置有内外贯通的开口；控制焊头水平运动的水平驱动机构设置在机箱内部，且通过所述的开口与滑块固定连接在一起；在机箱的下部与水平滑块行程范围相对应的机箱壁上设置有内外贯通的开口，焊头通过该开口与水平滑块固定连接。
所述另一种现有技术超声波焊接机的水平驱动机构必须在上下驱动机构的驱动下整体上下运动，而水平驱动机构包括电机等部件，因此重量仍然较大，在进行焊接时仍然冲击较大，影响精度；此外，由于上下驱动机构和水平驱动机构都容纳于机箱内，散热效果难以得到保证，维护也不方便。
【发明内容】
本发明主要解决的技术问题是提供一种焊线机及其驱动装置，可以控制焊头进行上下与水平运动，同时焊接效率、质量高、散热良好而且维护方便。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种焊线机，包括焊头支架、控制所述焊头上下运动的上下驱动机构、以及控制所述焊头水平运动的水平驱动机构，所述上下驱动机构和水平驱动机构分别固定在所述焊头支架上，还包括：导轨支架，所述导轨支架连接所述上下驱动机构的输出端，并且与所述焊头支架上下滑动连接，所述焊头与所述导轨支架水平滑动连接，所述焊头还与所述水平驱动机构的输出端上下滑动连接。
其中，所述水平驱动机构包括水平驱动电机、横移螺杆、横移螺套以及第一上下滑块，所述焊头包括中空部，在焊头中空部的一侧设有第一上下滑轨，所述水平驱动电机的输出轴连接所述横移螺杆，所述横移螺杆穿过所述中空部并且螺接在所述横移螺套内，所述横移螺套固定于所述第一上下滑块，所述第一上下滑块与所述第一上下滑轨相配合。
其中，所述横移螺套包括螺母芯、卡套以及弹簧，所述螺母芯与所述横移螺杆螺接，并且开有两条或两条以上的轴向开口，所述螺母芯轴向开口的末端径向设有止挡部，所述卡套和弹簧同轴心套在螺母芯上，所述弹簧两端分别与所述第一上下滑块与卡套抵顶，所述卡套位于所述螺母芯的止挡部和弹簧之间。
其中，穿设所述横移螺杆的所述中空部的上下空间尺寸、与所述导轨支架和所述焊头支架上下滑动的行程适配。
其中，所述上下驱动机构包括上下驱动电机、竖移螺杆以及竖移螺套，所述上下驱动电机的输出轴与所述竖移螺杆转动连接，所述竖移螺杆螺接在所述竖移螺套内，所述竖移螺套与导轨支架连接，所述导轨支架的一侧设有第二上下滑块，所述第二上下滑块与所述第二上下滑轨相配合。
所述上下驱动电机的输出轴与竖移螺杆转动连接的结构包括：所述上下驱动电机的输出轴与所述竖移螺杆平行，并且与竖移螺杆一端转动连接；或所述上下驱动电机的输出轴与所述竖移螺杆在一直线上，并连接所述竖移螺杆。
其中，所述竖移螺套包括螺母芯、卡套以及弹簧，所述螺母芯与所述竖移螺杆螺接，并且开有两条或两条以上的轴向开口，所述螺母芯轴向开口的末端径向设有止挡部，所述卡套和弹簧同轴心套在螺母芯上，所述弹簧两端分别与所述导轨支架与卡套抵顶，所述卡套位于所述螺母芯的止挡部和弹簧之间。
其中，所述导轨支架包括至少两水平滑杆，所述焊头包括至少两导孔，所述焊头通过两导孔分别套设在所述导轨支架的两水平滑杆上，与所述导轨支架水平滑动连接，所述焊头对应所述横移螺杆的位置中空，所述中空部的上下空间尺寸、与所述导轨支架和所述焊头支架上下滑动的行程适配。
其中，所述焊头支架具有与导轨支架上下滑动连接的侧面，所述焊头具有与导轨支架水平滑动连接的侧面，所述导轨支架包括相背的两面，其中一面与焊头支架所述侧面采用滑轨与滑槽结构上下滑动连接，另一面与焊头所述侧面采用滑轨与滑槽结构水平滑动连接。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种焊线机驱动装置，包括控制焊头上下运动的上下驱动机构、以及控制所述焊头水平运动的水平驱动机构，所述上下驱动机构和水平驱动机构分别固定在所述焊头地支架上，还包括：导轨支架，所述导轨支架连接所述上下驱动机构的输出端，并且与所述焊头的支架上下滑动连接，所述焊头与所述导轨支架水平滑动连接，所述焊头还与所述水平驱动机构的输出端上下滑动连接。
本发明的有益效果是：区别于现有技术焊线机的水平驱动机构必须在上下驱动机构的驱动下作整体上下运动而导致在进行焊接时冲击较大、影响精度的情况，本发明采用固定焊头的导轨支架与焊头支架上下滑动连接，所述焊头与所述导轨支架水平滑动连接，实现可上下与水平进行焊接的功能，同时，由于所述焊头还与所述水平驱动机构的输出端上下滑动连接，可以使本焊线机进行上下焊接时，水平驱动机构可以在上下位置上保持不动，而仅上下移动导轨支架和焊头，需移动的部件重量较轻，从而实现上下方向焊接操作时冲击小、焊线速度高、焊点精度和质量高、焊线弧线质量高的效果；并且，在进行水平移动焊接时，水平驱动机构还可以在水平位置上保持不动，实现水平方向焊接操作时冲击小、焊线速度高、焊点精度和质量高、焊线弧线质量高效果。
【附图说明】
图1是现有技术一种超声波铝线焊接机的整体示意图；
图2是本发明焊线机第一实施例的整体示意图；
图3是图2中焊头支架、上下驱动机构、导轨支架、水平驱动机构以及焊头的立体组合图；
图4是图3的分解立体图；
图5是图2中焊头支架和上下驱动机构的立体示意图；
图6是图2中水平驱动机构部分组件与焊头的立体组合图；
图7是本发明焊线机第二实施例的分解示意图。
【具体实施方式】
一起参阅图2和图3，本发明焊线机包括：
焊头支架210；
控制所述焊头240上下运动的上下驱动机构220；
控制所述焊头240水平运动的水平驱动机构230，所述上下驱动机构220和水平驱动机构230分别固定在所述焊头支架210上；
导轨支架280，所述导轨支架280连接所述上下驱动机构220的输出端，并且与所述焊头支架210上下滑动连接，所述焊头240与所述导轨支架280水平滑动连接，所述焊头240还与所述水平驱动机构230的输出端上下滑动连接。
工作时，固定在所述焊头支架210的所述上下驱动机构220驱动焊头240以及导轨支架280沿所述焊头支架210上下移动，而同样固定在焊头支架210的所述水平驱动机构230驱动焊头240沿所述导轨支架280水平移动完成跨焊。由于所述焊头240还与所述水平驱动机构230的输出端上下滑动连接，在上述焊头240上下、水平移动时，水平驱动机构230由于固定在所述焊头支架210上而保持不动，仅其输出端在水平方向移动。
可以理解，区别于现有技术焊线机的水平驱动机构230必须在上下驱动机构220的驱动下作整体上下运动而导致在进行焊接时冲击较大、影响精度的情况，本发明采用固定焊头240的导轨支架280与焊头支架210上下滑动连接，所述焊头240与所述导轨支架280水平滑动连接，实现可上下与水平进行焊接的功能；
同时，由于所述焊头240还与所述水平驱动机构230的输出端上下滑动连接，可以使本焊线机进行上下焊接时，水平驱动机构230可以在上下位置上保持不动，而仅上下移动导轨支架280和焊头240，需移动的部件重量较轻，从而实现上下方向焊接操作时冲击小、焊线速度高、焊点精度和质量高、焊线弧线质量高效果；并且，在进行水平移动焊接时，水平驱动机构230还可以在水平位置上保持不动，实现水平方向焊接操作时冲击小、焊线速度高、焊点精度和质量高、焊线弧线质量高的效果。
一起参阅图3和图4，在本发明更具体实施例中，所述水平驱动机构230包括水平驱动电机231、横移螺杆232、横移螺套233以及第一上下滑块234，所述焊头240包括中空部241，在焊头240中空部241的一侧设有第一上下滑轨242，所述水平驱动电机231的输出轴连接所述横移螺杆232，所述横移螺杆232穿过所述中空部241并且螺接在所述横移螺套233内，所述横移螺套233固定于所述第一上下滑块234，所述第一上下滑块234与所述第一上下滑轨242相配合。这里，所述横移螺套233即作为所述水平驱动机构230的输出端。
所述横移螺杆232在水平驱动电机231驱动下旋转，而所述横移螺套233固定于所述第一上下滑块234并不随着横移螺杆232旋转，因此横移螺杆232与横移螺套233之间产生相对位移，推动第一上下滑块234水平位移。而所述第一上下滑块234又推动焊头240水平位移。
所述横移螺套233包括螺母芯、卡套以及弹簧，所述螺母芯与所述横移螺杆232螺接，并且开有两条或两条以上的轴向开口，所述螺母芯轴向开口的末端径向设有止挡部，所述卡套和弹簧同轴心套在螺母芯上，所述弹簧两端分别与所述第一上下滑块234与卡套抵顶，所述卡套位于所述螺母芯的止挡部和弹簧之间。
所述螺母芯、卡套以及弹簧的设计可以使所述横移螺杆232与横移螺套233之间具有适当的松紧度，既不使所述横移螺杆232与横移螺套233之间配合太紧导致它们之间的相对位移困难，又不使所述横移螺杆232与横移螺套233之间配合的螺纹不能啮合而导致所述横移螺杆232旋转时不能实现它们之间的相对位移。
而且，穿设所述横移螺杆232的所述中空部241的上下空间尺寸、与所述导轨支架280和所述焊头支架210上下滑动的行程适配，可以在焊头240上下位移时使水平驱动机构230不会阻碍焊头240的移动。
一起参阅图4和图5，具体上，所述上下驱动机构220包括上下驱动电机221、竖移螺杆224以及竖移螺套225，所述上下驱动电机221的输出轴222与所述竖移螺杆224平行，并且与竖移螺杆224一端转动连接，所述竖移螺杆224螺接在所述竖移螺套225内，所述竖移螺套225与导轨支架280连接，所述导轨支架280的一侧设有第二上下滑块282，所述第二上下滑块282与所述第二上下滑轨211相配合。这里，所述竖移螺套225即作为所述上下驱动机构220的输出端。
所述竖移螺杆224在上下驱动电机221的驱动下旋转，使得所述竖移螺套225与竖移螺杆224之间产生相对位移，由于竖移螺杆224在上下方向不动，使得竖移螺套225相对焊头支架210上下移动，进而使导轨支架280以及导轨支架280上的焊头240上下移动。由于采用竖移螺杆224而不采用皮带直接牵引焊头240上下移动，避免焊头240位置难以精确控制的问题，因此焊点精度和质量高、焊线弧线质量高。
所述竖移螺套225包括螺母芯、卡套以及弹簧，所述螺母芯与所述竖移螺杆224螺接，并且开有两条或两条以上的轴向开口，所述螺母芯轴向开口的末端径向设有止挡部，所述卡套和弹簧同轴心套在螺母芯上，所述弹簧两端分别与所述导轨支架280与卡套抵顶，所述卡套位于所述螺母芯的止挡部和弹簧之间。
所述上下驱动电机221的输出轴与所述竖移螺杆224一端可以通过皮带223转动连接。
一起参阅图4和图6，在所述焊头240与导轨支架280之间滑动连接方面，包括以下结构：所述导轨支架280包括至少两水平滑杆281，所述焊头240包括至少两导孔243，所述焊头240通过两导孔243分别套设在所述导轨支架280的两水平滑杆281上，与所述导轨支架280水平滑动连接，所述焊头240对应所述横移螺杆232的位置中空，所述中空部241的上下空间尺寸、与所述导轨支架280和所述焊头支架210上下滑动的行程适配。
至于焊头240，则还包括换能器、换能器座架组件以及线夹组件，在一个例子中，焊头240总重量约为500G。在焊头240左右运动时，由于重量轻而没有震动、冲击，能够很好的保证焊点质量，焊接稳定而且焊头240移动速度高。
根据以上图示，本发明还提供一种焊线机驱动装置，包括：
控制焊头240上下运动的上下驱动机构220；
控制所述焊头240水平运动的水平驱动机构230，所述上下驱动机构220和水平驱动机构230分别固定在所述焊头240的支架上；
导轨支架280，所述导轨支架280连接所述上下驱动机构220的输出端，并且与所述焊头240的支架上下滑动连接，所述焊头240与所述导轨支架280水平滑动连接，所述焊头240还与所述水平驱动机构230的输出端上下滑动连接。
由于所述水平驱动机构230与上下驱动机构220位于所述导轨支架280的两侧，所述水平驱动机构230和焊头可以位于焊头支架之外的外部空间，与外界空气可以对流，因此散热良好，而且非常便于维护。
值得说明的是，所述水平驱动机构230与上下驱动机构220的位置可以对调，即由所述水平驱动机构230与焊头支架210固定，所述水平驱动机构230与导轨支架280水平滑动连接，而焊头240则与上下驱动机构220上下滑动连接。
参阅图7，是本发明焊线机第二实施例的分解示意图。所述第二实施例与上述第一实施例的主要区别是，所述导轨支架的其中一面与焊头采用滑轨与滑槽结构水平滑动连接。具体上：
所述横移螺杆332穿过所述中空部341并且螺接在所述横移螺套333内，所述横移螺套333固定于所述第一上下滑块334，所述第一上下滑块334与所述第一上下滑轨342相配合。这里，所述横移螺套333即作为所述水平驱动机构330的输出端。
所述横移螺杆332在水平驱动电机331驱动下旋转，而所述横移螺套333固定于所述第一上下滑块334并不随着横移螺杆332旋转，因此横移螺杆332与横移螺套333之间产生相对位移，推动第一上下滑块334水平位移。而所述第一上下滑块334又推动焊头340水平位移。
而且，穿设所述横移螺杆332的所述中空部341的上下空间尺寸、与所述导轨支架380和所述第二上下滑块382之间上下滑动的行程适配，可以在焊头340上下位移时使水平驱动机构330不会阻碍焊头340的移动。
所述上下驱动机构320包括上下驱动电机321、竖移螺杆324以及竖移螺套325。所述上下驱动电机321的输出轴与竖移螺杆324转动连接的结构中，上下驱动电机321的输出轴与所述竖移螺杆324在一直线上，并连接所述竖移螺杆324。所述竖移螺杆324螺接在所述竖移螺套325内，所述竖移螺套325通过第二上下滑块382与导轨支架380连接，即所述导轨支架380的一侧设有第二上下滑块382，所述第二上下滑块382与所述第二上下滑轨311相配合。这里，所述竖移螺套325即作为所述上下驱动机构320的输出端。
所述竖移螺杆324在上下驱动电机321的驱动下旋转，使得所述竖移螺套325与竖移螺杆324之间产生相对位移，由于竖移螺杆324在上下方向不动，使得竖移螺套325相对焊头支架310上下移动，进而使导轨支架380以及导轨支架380上的焊头340上下移动。由于采用竖移螺杆324而不采用皮带直接牵引焊头340上下移动，避免焊头340位置难以精确控制的问题，因此焊点精度和质量高、焊线弧线质量高。
在所述焊头340与导轨支架380之间滑动连接方面，包括以下结构：如前述，除所述焊头支架310具有与导轨支架380上下滑动连接的侧面外，所述焊头340也具有与导轨支架380水平滑动连接的侧面，即第二上下滑块382的侧面。这里，所述导轨支架380除固定第一上下滑块334的支架部分外，还包括第二上下滑块382，所述第二上下滑块382包括相背的两面，其中一面如前述的与焊头支架310所述侧面采用滑轨311与滑槽结构上下滑动连接，另一面则与焊头340的导轨支架380的侧面采用滑轨与滑槽381结构水平滑动连接，即采用导轨支架380固定第一上下滑块334的支架部分的侧面滑轨与第二上下滑块382侧面的滑槽381滑动连接。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。