CN105500693A - 一种用于注塑工件的超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于注塑工件的超声波焊接装置，该装置包括机箱、设置在机箱中的超声波发生单元、夹具、超声波能量转换器、驱动气缸、分别与超声波发生单元及驱动气缸电连接的人机界面控制单元、与人机界面控制单元电连接的安全保护单元以及压力指示单元，超声波能量转换器下部设有焊接头，并且超声波能量转换器与驱动气缸的活塞杆固定连接，并通过驱动气缸可升降地设置在夹具上方，驱动气缸连接有用于调节焊接头的下压力的调压阀，该调压阀通过电路分别与人机界面控制单元、压力指示单元连接。与现有技术相比，本发明整体结构简单、紧凑，操作便捷，焊接速度快、强度高，生产效率高，安全可靠，经济实用，维修保养方便。

Description

一种用于注塑工件的超声波焊接装置

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，涉及一种超声波焊接装置，尤其是涉及一种用于注塑工件的超声波焊接装置。

背景技术

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40KHz电能，被转换的高频电能通过换能器，再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量通过摩擦方式被转换成热能，进而将待焊接处的塑料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜。

目前，塑料制造行业中，零件之间进行焊接时会因为焊接受力不均、焊接压力过大、焊接压力不均衡等问题，而出现焊接筋断裂、焊接力不稳定、焊接后局部开裂等缺陷。例如，在对空调出风口面板进行焊接时，易留残渣，清理时费时费力，而且装配后的产品牢固度和外观质量均不稳定。

针对上述问题，申请号为201410244080.5的中国专利公布了一种塑料件超声波焊接装置，用于将2件塑料件焊接在一起，该焊接装置包括机架，该机架上具有用于放置塑料件的支撑架，该支撑架上方设有用于压紧该塑料件的压头，该支撑架的边侧或下侧设有用于焊接该塑料件的焊头，所述机架上固定有伸缩轴朝下的气缸，该压头固定于该气缸的伸缩轴的下端，同时，该气缸连接有用于调节该压头的下压力的气压比例调节器，该气压比例调节器连接有用于控制该气压比例调节器的PLC。虽然上述专利公布的技术方案能改善塑料焊接件焊接时受力的均匀度、平衡性，但装置运行的平稳性及安全性有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简便，焊接速度快，焊接强度高，焊接稳定性好，可实现精密控制的用于注塑工件的超声波焊接装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于注塑工件的超声波焊接装置，该装置包括机箱、设置在机箱中的超声波发生单元、夹具、超声波能量转换器、驱动气缸、分别与超声波发生单元及驱动气缸电连接的人机界面控制单元、与人机界面控制单元电连接的安全保护单元以及压力指示单元，所述的超声波发生单元通过电路与超声波能量转换器连接，所述的超声波能量转换器下部设有焊接头，并且所述的超声波能量转换器与驱动气缸的活塞杆固定连接，并通过驱动气缸可升降地设置在夹具上方，所述的驱动气缸连接有用于调节焊接头的下压力的调压阀，该调压阀通过电路分别与人机界面控制单元、压力指示单元连接。

所述的超声波发生单元包括一左一右相对设置的第一超声波发生器及第二超声波发生器，并且所述的第一超声波发生器、第二超声波发生器通过电路分别与人机界面控制单元及超声波能量转换器连接。

所述的安全保护单元包括一左一右相对设置的第一光幕及第二光幕、与第一超声波发生器电连接的第一启动按钮及第一急停按钮、与第二超声波发生器电连接的第二启动按钮及第二急停按钮，所述的第一光幕及第二光幕分别通过电路与人机界面控制单元连接。

所述的焊接头的数量根据待焊接注塑工件上待焊接点的数量进行设定。

优选的，所述的焊接头共设有10个，并且每个焊接头对应一个超声波能量转换器及一个驱动气缸。

每个焊接头对应一个调压阀及一个压力指示单元。

所述的压力指示单元包括与调压阀电连接的压力表及指示灯。

所述的人机界面控制单元包括电气控制箱以及与电气控制箱电连接的人机显示界面、电源开关、报警指示灯及复位按钮。

优选的，所述的机箱底部还设有滚轮，并可通过滚轮在地面上移动。

在实际使用时，将待焊接注塑工件置于夹具上固定后，启动电源，通过人机显示界面设定参数，同时按下第一启动按钮及第二启动按钮，电气控制箱控制驱动气缸向下推动超声波能量转换器，直至焊接头与注塑工件上相应的待焊接部位相接触，电气控制箱根据预先设定的压力大小，通过调压阀控制焊接头的下压力，并且下压力大小通过压力表显示出来，当下压力达到设定值时，指示灯点亮，此时，电气控制箱控制第一超声波发生器及第二超声波发生器工作，并由超声波能量转换器传递至焊接头，使得焊接头进行快速焊接。待焊接结束后，电气控制箱控制驱动气缸带动超声波能量转换器复位。

需要说明的是，在工作状态下，当夹具上待焊接注塑工件的位置由于放置不准确，而使得第一光幕及第二光幕产生感应时，所述的第一光幕及第二光幕会将感应信号传递至人机界面控制单元，此时，报警指示灯会发出闪灯警报，提醒工作人员及时调整待焊接注塑工件的位置。

而当工作中出现紧急状况时，可以同时按下第一急停按钮及第二急停按钮，及时关闭正在运行的第一超声波发生器及第二超声波发生器，待紧急状况消除后，可以通过复位按钮将超声波能量转换器复位，重新开始操作。

本发明装置在进行超声波焊接时，当超声波作用于待焊接注塑工件的接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，达到一定振幅的高频振动，通过焊接头把超声波能量传送到待焊接区，由于待焊接区的交界面处声阻增大，因此产生局部高温，又由于塑料导热性差，一时不能及时散发，聚集在待焊接区，使待焊接区的接触面迅速熔化，并施加一定压力，使其融合成一体，当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)由于采用调压阀及压力指示单元，能够准确控制焊接头的下压力，可根据不同注塑工件来及时调整焊接头的下压力，能有效避免注塑工件所受压力的单一，使用范围更广；

2)由于采用第一光幕及第二光幕，能及时检测夹具上待焊接注塑工件的位置是否正确，确保焊接能够顺利进行，安全性好；

3)由于采用第一启动按钮、第二启动按钮及第一急停按钮、第二急停按钮，能够进一步提高装置的使用安全性，大大降低焊接过程的安全隐患；

4)整体结构简单、紧凑，能有效提高注塑工件焊接时受力的均匀度、平衡性，有效解决了注塑工件焊接时出现局部开裂、易产生残渣等问题，大大提高了焊接过程的稳定性，操作便捷，焊接速度快、强度高，生产效率高，安全可靠，经济实用，维修保养方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中标记说明：

1—机箱、2—驱动气缸、3—夹具、4—焊接头、5—调压阀、6—第一超声波发生器、7—第二超声波发生器、8—第一光幕、9—第二光幕、10—第一启动按钮、11—第一急停按钮、12—第二启动按钮、13—第二急停按钮、14—压力表、15—指示灯、16—人机显示界面、17—电源开关、18—报警指示灯、19—复位按钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种用于注塑工件的超声波焊接装置，该装置包括机箱1、设置在机箱1中的超声波发生单元、夹具3、超声波能量转换器、驱动气缸2、分别与超声波发生单元及驱动气缸2电连接的人机界面控制单元、与人机界面控制单元电连接的安全保护单元以及压力指示单元，超声波发生单元通过电路与超声波能量转换器连接，超声波能量转换器下部设有焊接头4，并且超声波能量转换器与驱动气缸2的活塞杆固定连接，并通过驱动气缸2可升降地设置在夹具3上方，驱动气缸2连接有用于调节焊接头4的下压力的调压阀5，该调压阀5通过电路分别与人机界面控制单元、压力指示单元连接；压力指示单元包括与调压阀5电连接的压力表14及指示灯15。人机界面控制单元包括电气控制箱以及与电气控制箱电连接的人机显示界面16、电源开关17、报警指示灯18及复位按钮19，机箱1底部还设有滚轮，并可通过滚轮在地面上移动。

其中，超声波发生单元包括一左一右相对设置的第一超声波发生器6及第二超声波发生器7，并且第一超声波发生器6、第二超声波发生器7通过电路分别与人机界面控制单元及超声波能量转换器连接。安全保护单元包括一左一右相对设置的第一光幕8及第二光幕9、与第一超声波发生器6电连接的第一启动按钮10及第一急停按钮11、与第二超声波发生器7电连接的第二启动按钮12及第二急停按钮13，第一光幕8及第二光幕9分别通过电路与人机界面控制单元连接。

焊接头4的数量根据待焊接注塑工件上待焊接点的数量进行设定。焊接头4共设有10个，并且每个焊接头4对应一个超声波能量转换器及一个驱动气缸2。每个焊接头4对应一个调压阀5及一个压力指示单元。

在实际使用时，将待焊接注塑工件置于夹具3上固定后，启动电源，通过人机显示界面16设定参数，同时按下第一启动按钮10及第二启动按钮12，电气控制箱控制驱动气缸2向下推动超声波能量转换器，直至焊接头4与注塑工件上相应的待焊接部位相接触，电气控制箱根据预先设定的压力大小，通过调压阀5控制焊接头4的下压力，并且下压力大小通过压力表14显示出来，当下压力达到设定值时，指示灯15点亮，此时，电气控制箱控制第一超声波发生器6及第二超声波发生器7工作，并由超声波能量转换器传递至焊接头4，使得焊接头4进行快速焊接。待焊接结束后，电气控制箱控制驱动气缸2带动超声波能量转换器复位。

在工作状态下，当夹具3上待焊接注塑工件的位置由于放置不准确，而使得第一光幕8及第二光幕9产生感应时，第一光幕8及第二光幕9会将感应信号传递至人机界面控制单元，此时，报警指示灯18会闪灯警报，提醒工作人员及时调整待焊接注塑工件的位置。

而当工作中出现紧急状况时，可以同时按下第一急停按钮11及第二急停按钮13，及时关闭正在运行的第一超声波发生器6及第二超声波发生器7，待紧急状况消除后，可以通过复位按钮19将超声波能量转换器复位，重新开始操作。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，该装置包括机箱(1)、设置在机箱(1)中的超声波发生单元、夹具(3)、超声波能量转换器、驱动气缸(2)、分别与超声波发生单元及驱动气缸(2)电连接的人机界面控制单元、与人机界面控制单元电连接的安全保护单元以及压力指示单元，所述的超声波发生单元通过电路与超声波能量转换器连接，所述的超声波能量转换器下部设有焊接头(4)，并且所述的超声波能量转换器与驱动气缸(2)的活塞杆固定连接，并通过驱动气缸(2)可升降地设置在夹具(3)上方，所述的驱动气缸(2)连接有用于调节焊接头(4)的下压力的调压阀(5)，该调压阀(5)通过电路分别与人机界面控制单元、压力指示单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的超声波发生单元包括一左一右相对设置的第一超声波发生器(6)及第二超声波发生器(7)，并且所述的第一超声波发生器(6)、第二超声波发生器(7)通过电路分别与人机界面控制单元及超声波能量转换器连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的安全保护单元包括一左一右相对设置的第一光幕(8)及第二光幕(9)、与第一超声波发生器(6)电连接的第一启动按钮(10)及第一急停按钮(11)、与第二超声波发生器(7)电连接的第二启动按钮(12)及第二急停按钮(13)，所述的第一光幕(8)及第二光幕(9)分别通过电路与人机界面控制单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的焊接头(4)的数量根据待焊接注塑工件上待焊接点的数量进行设定。

5.根据权利要求4所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的焊接头(4)共设有10个，并且每个焊接头(4)对应一个超声波能量转换器及一个驱动气缸(2)。

6.根据权利要求5所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，每个焊接头(4)对应一个调压阀(5)及一个压力指示单元。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的压力指示单元包括与调压阀(5)电连接的压力表(14)及指示灯(15)。

8.根据权利要求7所述的一种用于注塑工件的超声波焊接装置，其特征在于，所述的人机界面控制单元包括电气控制箱以及与电气控制箱电连接的人机显示界面(16)、电源开关(17)、报警指示灯(18)及复位按钮(19)。