CN105478984A - 一种双界面卡的芯片点焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双界面卡的芯片点焊装置，包括机架、芯片定位机构和点焊机构，所述芯片定位机构包括两个定位爪以及开合动力机构，所述点焊机构包括点焊头以及竖向动力机构；所述竖向动力机构包括伺服电机和丝杠传动机构，所述点焊头连接在中间连接组件上，中间连接组件通过所述丝杠传动机构与伺服电机连接；所述开合动力机构连接在安装板上，安装板与中间连接组件通过柔性连接结构连接，该柔性连接结构包括悬挂件、设在中间连接组件上的连接座以及弹簧，所述悬挂件的下端连接在安装板上，上端向上穿越设在连接座上的滑动孔；所述安装板上设有限位件。本发明的芯片点焊装置具有动力机构少、结构简单、控制方便、加工时间少、生产效率高等优点。

Description

一种双界面卡的芯片点焊装置
技术领域
本发明涉及智能卡生产设备，具体涉及一种双界面卡的芯片点焊装置。
背景技术
在双界面卡的生产过程中，包含了向卡片内封装芯片的工艺。芯片的封装过程主要包括铣槽、挑线、拍线、碰焊和点焊等步骤，其中，铣槽是指在卡片中铣出用于封装芯片的芯片槽，同时让卡片内的天线的端部显露出来；挑线是指将芯片槽中的天线的端部挑起，使之离开卡片；拍线是指将调整天线的位置，以便于与芯片进行碰焊连接；碰焊是指将芯片焊接到两条天线上；点焊是指将通过按压芯片使之嵌入到芯片槽中，同时通过加热使得芯片上的粘合胶熔融与卡片粘合在一起。
现有的芯片点焊装置主要由芯片定位机构和点焊机构构成，其中，所述芯片定位机构用于将封装前的芯片调整到正确位置，使之水平地位于芯片槽的正上方，所述点焊机构用于将修正后的芯片向下按压使之进入芯片槽，并对芯片进行加热实现封装。现有的芯片点焊装置中各个动作的动力均由气缸构成，其中，芯片定位机构中包含两个气缸，一个用于控制两个定位爪对芯片进行定位，一个用于控制定位爪作竖向运动；点焊机构中包含两级串接的气缸，第一级气缸用于快进，以减少点焊时间，第二级用于慢进，以确保点焊的质量，具体是，点焊头快速移动至待封装芯片的上方一定距离，然后慢速将芯片按压到芯片槽中。现有的这种芯片点焊装置存在以下缺陷：1、动力机构多，使得设备结构复杂，控制难度大，成本高；2、多个动力机构之间的动作需要相互配合，前后依次工作的两个动力机构在工作转换过程中耗费较多时间，也需要设置多个传感器来检测动力机构的动作，使得加工时间长，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双界面卡的芯片点焊装置，该芯片点焊装置具有动力机构少、结构简单、控制方便、加工时间少、生产效率高等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种双界面卡的芯片点焊装置，包括机架、芯片定位机构和点焊机构，其中，所述芯片定位机构包括两个定位爪以及驱动两个定位爪作开合运动的开合动力机构，所述点焊机构包括点焊头以及驱动点焊头作竖向运动的竖向动力机构，其特征在于：
所述竖向动力机构包括伺服电机和丝杠传动机构，其中，所述伺服电机固定在机架上，所述点焊头连接在中间连接组件上，所述中间连接组件通过所述丝杠传动机构与伺服电机连接，所述中间连接组件与机架之间设有第一竖向导向结构；
所述开合动力机构连接在安装板上，该安装板与机架之间设有第二竖向导向结构；所述安装板与中间连接组件通过柔性连接结构连接，该柔性连接结构包括悬挂件、设在中间连接组件上的连接座以及弹簧，其中，所述悬挂件的下端连接在安装板上，上端向上穿越设在连接座上的滑动孔，且悬挂件的上端设有限位钉头；所述弹簧套在安装板和连接座之间的悬挂件上；所述安装板上设有用于限制定位爪向下运动时的最低点的限位件。
本发明的一个优选方案，其中，所述中间连接组件包括设置于机架前侧的安装面板，所述第一竖向导向结构由设在机架前侧的两条竖向导轨和设在安装面板背侧的滑块构成；所述安装面板的背侧通过背侧连接块与丝杠传动机构中的丝杠螺母连接，该安装面板的前侧通过前侧连接块与点焊头连接。
上述结构中，通过设置位于机架前侧的安装面板，一方面便于在该安装面板的背侧设置第一竖向导向结构，同时也便于在该安装面板的前侧连接点焊头；同时，通过背侧连接块与丝杠螺母连接，使得整体结构紧凑。
优选地，所述连接座设置在所述安装面板中与其中一个竖向导轨对应处，所述安装面板在所述连接座的下方对应处设置成空缺结构，所述安装板设置在该空缺结构处；所述第二竖向导向结构由设在所述安装板背侧的滑块以及所述第一竖向导向结构中与所述连接座位置对应的竖向导轨构成。
上述结构中，第一竖向导向结构和第二竖向导向结构共用一条竖向导轨，使得结构更加紧凑，缩减设备的体积。
优选地，所述柔性连接结构中，所述悬挂件由螺钉构成，该螺钉的下端螺纹连接于设在安装板上的螺纹连接座上。其好处在于，可以对安装板与连接座之间的距离进行调节，以满足不同的生产工艺要求。
优选地，所述前侧连接块上设有用于与点焊头连接的连接臂，该连接臂上设有用于夹紧点焊头的连接孔，该连接孔的一侧的连接臂设置成开裂结构，该开裂结构上连接有锁紧螺钉。通过该结构，实现点焊头与前侧连接块的连接，通过设置所述开裂结构，结合锁紧螺钉可以调节所述连接孔的大小，从而实现对点焊头的夹紧和松开，便于点焊头的固定和拆卸。
本发明的一个优选方案，其中，所述限位件由螺纹连接在安装板上的限位螺钉构成。采用该结构具有安装简便以及便于调节限位高度的优点。
本发明的一个优选方案，其中，所述定位爪呈直角形，两个直角形定位爪的角平分线重合，且该角平分线与两个定位爪的开合运动方向平行；两个定位爪的开合运动方向与卡片输送通道中卡片的输送方向之间的夹角为45°。
上述结构中，直角形的定位爪组合在一起与矩形的芯片在形状上相对应，通过让两个定位爪沿着它们的角平分线的方向作开合运动对芯片进行定位，能够实现对芯片的精确定位，同时直角形的定位爪具有向外逐渐扩大的空间，能更好地将处于偏移位置的芯片逐渐地推向正确位置。
本发明的一个优选方案，其中，所述开合动力机构由手指气缸构成。手指气缸能够同步地输出相对或相向的两个运动，刚好与两个定位爪的运动要求相一致。
本发明的一个优选方案，其中，所述机架的底部通过纵向调节机构和横向调节机构与支撑架连接，其中，所述纵向调节结构包括纵向滑块、纵向滑轨和纵向调节螺杆，其中，所述纵向滑块固定在机架的底部，所述纵向滑轨固定在纵向固定座上，所述纵向滑块与纵向滑轨相匹配，所述纵向调节螺杆连接在机架与纵向固定座上；所述横向调节机构包括横向滑块、横向滑轨和横向调节螺杆，其中，所述横向滑块固定在纵向固定座的底部，所述横向滑轨固定在支撑架的顶部，所述横向滑块和横向滑轨相匹配，所述横向调节螺杆连接在纵向固定座和支撑架之间；所述纵向为与卡片输送通道中的卡片输送方向垂直的方向，所述横向为与卡片输送通道中的卡片输送方向平行的方向。
通过上述结构，实现芯片定位机构和点焊机构的空间位置的微调，以适应不同类型的卡片的封装，提高生产灵活性。具体地，分别通过转动所述纵向调节螺杆和横向调节螺杆来调节芯片定位机构和点焊机构在纵向和横向上的位置。
本发明的工作原理是：
初始状态下，两个定位爪处于打开状态，并且与点焊头均位于待封装的卡片的芯片的上方，此时，整个芯片定位机构在所述弹簧的弹力以及其自身的重力的作用下，通过悬挂件悬挂在连接组件的连接座上，具体是通过悬挂件上的限位钉头定位连接座上；接着伺服电机通过丝杠传动机构带动点焊头以及芯片定位机构向下运动，当芯片定位机构中的限位件向下运动到设在卡片输送轨道附近的限位面处时，两个定位爪到达设定位置，无法再继续向下运动，此时开合动力机构驱动两个定位爪作拍合动作，将芯片定位到设定位置(即位于芯片槽的正上方)；接着，伺服电机继续驱动点焊头向下运动，此时由于芯片定位机构无法继续向下运动，中间连接组件上的连接座会克服所述弹簧的弹力继续向下运动，并使得悬挂件的限位钉头向上离开连接座；继续向下运动的点焊头将定位好的芯片向下按压，直至将其嵌入到芯片槽中，该过程中点焊头内的电加热元件使得点焊头具有设定温度，从而对芯片中的粘合胶起到加热作用，使之熔融并与卡片粘合在一起，完成一个芯片的封装；最后芯片定位机构和点焊机构复位到初始状态，等下进行下一次的封装动作。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、仅仅设置一个由伺服电机构成的竖向动力机构驱动点焊头和定位爪作竖向运动，不但减少了动力机构的数量，降低了成本，而且极大地简化了结构，更加便于控制。
2、伺服电机与现有技术中的气缸相比，各个动作行程的速度、距离均由程序预先设定，使得各个动作行程可以连贯进行，节省了动作转换时间，提高了生产效率；并且伺服电机的定位精度更高，提高了封装的质量。
3、本发明的中间连接组件与芯片定位机构之间采用柔性连接结构进行连接，再结合限位杆的限位作用，使得芯片定位机构和点焊头可共用伺服电机的动力进行竖向向下运动，而在向下运动到设定位置后芯片定位机构又能断开与伺服电机的动力传递关系，而点焊头则可以继续向下运动，并且在随后的向上复位过程中芯片定位机构又能重新利用伺服电机的动力，从而根据芯片定位和点焊两个工艺在工作时的动作要求而巧妙地利用了伺服电机的动力，达到了利用一个伺服电机即可获得多个作业动作的目的。
附图说明
图1-图7为本发明的双界面卡的芯片点焊装置的一个具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为左视图，图3为右视图，图4为俯视图，图5、图6和图7为立体图。
图8为图1-图7所示实施方式中定位爪和点焊头的立体结构示意图。
图9为图1-图7所示实施方式中定位爪和点焊头与卡片输送通道中的待封装的卡片的位置关系图(俯视图)。
图10-图13为图1-图7所示实施方式中定位爪和点焊头的工作过程示意图，其中，图10为初始状态示意图，图11为定位爪下行到极限位置的示意图，图12为定位爪将芯片定位到设定位置时的示意图，图13为点焊头将芯片封装到芯片槽中时的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1-图7，本发明的双界面卡的芯片点焊装置包括机架1、芯片定位机构和点焊机构，其中，所述芯片定位机构包括两个定位爪14以及驱动两个定位爪14作开合运动的开合动力机构13，所述点焊机构包括点焊头8以及驱动点焊头8作竖向运动的竖向动力机构。
所述竖向动力机构包括伺服电机2和丝杠传动机构3，其中，所述伺服电机2固定在机架1上，所述点焊头8连接在中间连接组件上，所述中间连接组件通过所述丝杠传动机构3与伺服电机2连接，所述中间连接组件与机架1之间设有第一竖向导向结构。
所述开合动力机构13连接在安装板12上，该安装板12与机架1之间设有第二竖向导向结构；所述安装板12与中间连接组件通过柔性连接结构连接，该柔性连接结构包括悬挂件10、设在中间连接组件上的连接座9以及弹簧11，其中，所述悬挂件10的下端连接在安装板12上，上端向上穿越设在连接座9上的滑动孔，且悬挂件10的上端设有限位钉头10-1；所述弹簧11套在安装板12和连接座9之间的悬挂件10上；所述安装板12上设有用于限制定位爪14向下运动时的最低点的限位件15。
参见图1-图7，所述中间连接组件包括设置于机架1前侧的安装面板5，所述第一竖向导向结构由设在机架1前侧的两条竖向导轨17和设在安装面板5背侧的滑块18构成；所述安装面板5的背侧通过背侧连接块4与丝杠传动机构3中的丝杠螺母连接，该安装面板5的前侧通过前侧连接块6与点焊头8连接。上述结构中，通过设置位于机架1前侧的安装面板5，一方面便于在该安装面板5的背侧设置第一竖向导向结构，同时也便于在该安装面板5的前侧连接点焊头8；同时，通过背侧连接块4与丝杠螺母连接，使得整体结构紧凑。
参见图1-图7，所述连接座9设置在所述安装面板5中与其中一个竖向导轨17对应处，所述安装面板5在所述连接座9的下方对应处设置成空缺结构，所述安装板12设置在该空缺结构处；所述第二竖向导向结构由设在所述安装板12背侧的滑块18-1以及所述第一竖向导向结构中与所述连接座9位置对应的竖向导轨17构成。该结构中，第一竖向导向结构和第二竖向导向结构共用一条竖向导轨17，使得结构更加紧凑，缩减设备的体积。
参见图1-图7，所述柔性连接结构中，所述悬挂件10由螺钉构成，该螺钉的下端螺纹连接于设在安装板12上的螺纹连接座16上。其好处在于，可以对安装板12与连接座9之间的距离进行调节，以满足不同的生产工艺要求。
参见图1-图7，所述前侧连接块6上设有用于与点焊头8连接的连接臂7，该连接臂7上设有用于夹紧点焊头8的连接孔，该连接孔的一侧的连接臂7设置成开裂结构，该开裂结构上连接有锁紧螺钉。通过该结构，实现点焊头8与前侧连接块6的连接，通过设置所述开裂结构，结合锁紧螺钉可以调节所述连接孔的大小，从而实现对点焊头8的夹紧和松开，便于点焊头8的固定和拆卸。
参见图1-图7，所述限位件15由螺纹连接在安装板12上的限位螺钉构成，该限位螺钉的下部构成限位面，该限位面与设在卡片输送轨道附近的限位面相配合限制定位爪14向下运动的极限位置。采用上锁限位螺钉的结构具有安装简便以及便于调节限位高度的优点。
参见图8和图9，所述定位爪14呈直角形，两个直角形定位爪14的角平分线重合，且该角平分线与两个定位爪14的开合运动方向平行；两个定位爪14的开合运动方向与卡片输送通道28中卡片27的输送方向之间的夹角为45°。该结构中，直角形的定位爪14组合在一起与矩形的芯片27-1在形状上相对应，通过让两个定位爪14沿着它们的角平分线的方向作开合运动对芯片27-1进行定位，能够实现对芯片27-1的精确定位，同时直角形的定位爪14具有向外逐渐扩大的空间，能更好地将处于偏移位置的芯片27-1逐渐地推向正确位置。
参见图1-图7，所述开合动力机构13由手指气缸构成。手指气缸能够同步地输出相对或相向的两个运动，刚好与两个定位爪14的运动要求相一致。
参见图1-图7，所述机架1的底部通过纵向调节机构和横向调节机构与支撑架19连接，其中，所述纵向调节结构包括纵向滑块20、纵向滑轨21和纵向调节螺杆22，其中，所述纵向滑块20固定在机架1的底部，所述纵向滑轨21固定在纵向固定座26上，所述纵向滑块20与纵向滑轨21相匹配，所述纵向调节螺杆22连接在机架1与纵向固定座26上；所述横向调节机构包括横向滑块23、横向滑轨24和横向调节螺杆25，其中，所述横向滑块23固定在纵向固定座26的底部，所述横向滑轨24固定在支撑架19的顶部，所述横向滑块23和横向滑轨24相匹配，所述横向调节螺杆25连接在纵向固定座26和支撑架19之间；所述纵向为与卡片输送通道28中的卡片输送方向垂直的方向，所述横向为与卡片输送通道28中的卡片输送方向平行的方向。通过上述结构，实现芯片定位机构和点焊机构的空间位置的微调，以适应不同类型的卡片27的封装，提高生产灵活性。具体地，分别通过转动所述纵向调节螺杆22和横向调节螺杆25来调节芯片定位机构和点焊机构在纵向和横向上的位置。
本发明的工作原理是：
参见图10-图13，初始状态下，两个定位爪14处于打开状态，并且与点焊头8均位于待封装的卡片27的芯片27-1的上方，此时，整个芯片定位机构在所述弹簧11的弹力以及其自身的重力的作用下，通过悬挂件10悬挂在连接组件的连接座9上，具体是通过悬挂件10上的限位钉头10-1定位连接座9上(参见图1-图7和图10)；接着伺服电机2通过丝杠传动机构3带动点焊头8以及芯片定位机构向下运动，当芯片定位机构中的限位件15向下运动到设在卡片输送轨道附近的限位面处时(参见图11)，两个定位爪14到达设定位置，无法再继续向下运动，此时开合动力机构13驱动两个定位爪14作拍合动作，将芯片27-1定位到设定位置(即位于芯片槽27-2的正上方，参见图12)；接着，伺服电机2继续驱动点焊头8向下运动，此时由于芯片定位机构无法继续向下运动，中间连接组件上的连接座9会克服所述弹簧11的弹力继续向下运动，并使得悬挂件10的限位钉头10-1向上离开连接座9；继续向下运动的点焊头8将定位好的芯片27-1向下按压，直至将其嵌入到芯片槽27-2中(参见图13)，该过程中点焊头8内的电加热元件使得点焊头8具有设定温度，从而对芯片27-1中的粘合胶起到加热作用，使之熔融并与卡片27粘合在一起，完成一个芯片27-1的封装；最后芯片定位机构和点焊机构复位到初始状态，等下进行下一次的封装动作。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双界面卡的芯片点焊装置，包括机架、芯片定位机构和点焊机构，其中，所述芯片定位机构包括两个定位爪以及驱动两个定位爪作开合运动的开合动力机构，所述点焊机构包括点焊头以及驱动点焊头作竖向运动的竖向动力机构，其特征在于：
所述竖向动力机构包括伺服电机和丝杠传动机构，其中，所述伺服电机固定在机架上，所述点焊头连接在中间连接组件上，所述中间连接组件通过所述丝杠传动机构与伺服电机连接，所述中间连接组件与机架之间设有第一竖向导向结构；
所述开合动力机构连接在安装板上，该安装板与机架之间设有第二竖向导向结构；所述安装板与中间连接组件通过柔性连接结构连接，该柔性连接结构包括悬挂件、设在中间连接组件上的连接座以及弹簧，其中，所述悬挂件的下端连接在安装板上，上端向上穿越设在连接座上的滑动孔，且悬挂件的上端设有限位钉头；所述弹簧套在安装板和连接座之间的悬挂件上；所述安装板上设有用于限制定位爪向下运动时的最低点的限位件。
2.根据权利要求1所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述中间连接组件包括设置于机架前侧的安装面板，所述第一竖向导向结构由设在机架前侧的两条竖向导轨和设在安装面板背侧的滑块构成；所述安装面板的背侧通过背侧连接块与丝杠传动机构中的丝杠螺母连接，该安装面板的前侧通过前侧连接块与点焊头连接。
3.根据权利要求2所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述连接座设置在所述安装面板中与其中一个竖向导轨对应处，所述安装面板在所述连接座的下方对应处设置成空缺结构，所述安装板设置在该空缺结构处；所述第二竖向导向结构由设在所述安装板背侧的滑块以及所述第一竖向导向结构中与所述连接座位置对应的竖向导轨构成。
4.根据权利要求1-3任一项所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述柔性连接结构中，所述悬挂件由螺钉构成，该螺钉的下端螺纹连接于设在安装板上的螺纹连接座上。
5.根据权利要求3所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述前侧连接块上设有用于与点焊头连接的连接臂，该连接臂上设有用于夹紧点焊头的连接孔，该连接孔的一侧的连接臂设置成开裂结构，该开裂结构上连接有锁紧螺钉。
6.根据权利要求1-3任一项所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述限位件由螺纹连接在安装板上的限位螺钉构成。
7.根据权利要求1所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述定位爪呈直角形，两个直角形定位爪的角平分线重合，且该角平分线与两个定位爪的开合运动方向平行；两个定位爪的开合运动方向与卡片输送通道中卡片的输送方向之间的夹角为45°。
8.根据权利要求7所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述开合动力机构由手指气缸构成。
9.根据权利要求1所述的双界面卡的芯片点焊装置，其特征在于，所述机架的底部通过纵向调节机构和横向调节机构与支撑架连接，其中，所述纵向调节结构包括纵向滑块、纵向滑轨和纵向调节螺杆，其中，所述纵向滑块固定在机架的底部，所述纵向滑轨固定在纵向固定座上，所述纵向滑块与纵向滑轨相匹配，所述纵向调节螺杆连接在机架与纵向固定座上；所述横向调节机构包括横向滑块、横向滑轨和横向调节螺杆，其中，所述横向滑块固定在纵向固定座的底部，所述横向滑轨固定在支撑架的顶部，所述横向滑块和横向滑轨相匹配，所述横向调节螺杆连接在纵向固定座和支撑架之间；所述纵向为与卡片输送通道中的卡片输送方向垂直的方向，所述横向为与卡片输送通道中的卡片输送方向平行的方向。
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