CN106239897A - 一种超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波焊接装置，主要包括基座、行程调节系统、超声振动装置、底模部件和动力驱动系统。超声振动装置包括换能器、变幅杆和固定夹具；行程调节系统包括调节旋钮、丝杠和限位挡块；动力驱动系统包括驱动电机、导轨和限位块；底模部件包括底模底座、焊接头和刚性辅助支撑。本发明中工作方向与超声震动方向垂直，刚性辅助支撑能够提高系统刚性，通过底模和焊接头的快速替换可实现不同焊接方式，能够实现塑料件的超声焊接。

Description

一种超声波焊接装置

技术领域

本发明涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种超声波焊接装置，通过超声波振动摩擦，使工件接口迅速熔化，从而完成工件的焊接。

背景技术

超声焊接装置是基于通过超声将电能转换为机械能的原理设计的，将电能转化为机械能的装置为超声波发生器和换能器。所述超声波发生器通电后能够发出高频电振动。所述换能器是由压电陶瓷通过紧密排列制造的，利用压电陶瓷的逆压电性，当换能器被通上高频电振动时，换能器以同样的频率进行高频振动。从而实现了超声电信号转化为超声机械振动。

在进行超声焊接时，是通过焊接刀具与工件接口摩擦，使工件接口融化，完成焊接的。因此需要将换能器的超声振动传递到刀具上。超声焊接刀具和换能器通过变幅杆连接，通过改变变幅杆的变幅比能够改变振动幅度，但总能量不变。为了使刀具能够产生最大振幅，设计刀具时，刀具的固有频率应与超声发生器发出的频率和振动方向一致。

目前大部分超声焊接装置振动方向与工作方向是同一方向，采用该方法容易造成脆弱的工件损坏。而振动方向与工作方向垂直会降低刀具刚性，使焊接点出现缺陷。此外，超声焊接时通常一种产品对应一种底模和一定的工作行程，目前的超声焊接装置的行程是先移动到需要的位置再固定，无法精确的设定距离，且底模更换麻烦，占用空间较大。

发明内容

有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是设计一种结构紧凑、刚性足且易于操作的超声焊接装置，能够实现塑料件的超声焊接。

为实现上述目的，本发明提供了一种超声波焊接装置，具体地，本发明提供的技术方案如下：

一种超声波焊接装置，包括基座、行程调节系统、超声振动装置、底模部件和动力驱动系统，行程调节系统、底模部件和动力驱动系统安装在基座上，超声振动装置安装在行程调节系统上；动力驱动系统用于带动超声振动装置移动，行程调节系统用于限制超声振动装置的移动范围；超声振动装置包括换能器、变幅杆、刀具、刀具夹具和刚性辅助支承，底模部件包括底模底座，卡扣和底模；换能器后方与外接超声波发生器连接，前端通过螺纹连接变幅杆的后端，变幅杆另一端连接刀具的后端，变幅杆中段由刀具夹具夹持，刚性辅助支承通过悬臂梁安装在刀具夹具顶部，刚性辅助支承用于防止刀具的前端抬起，刀具夹具的下部安装在动力驱动系统上，用于带动整个超声振动装置上下移动；底模底座安装在基座上，位于刀具的前端工作部位正下方，卡扣通过螺纹连接在底模底座外侧，卡住底模；刀具用于在工件表面摩擦进行焊接。

优选地，动力驱动系统包括驱动电机、导轨、滑块和限位块，驱动电机安装在基座上，上端通过伸缩杆连接在超声振动装置上，可以通过驱动电机旋转带动超声振动装置移动，超声振动装置侧面与滑块连接，滑块在导轨上滑动，保持超声振动装置稳定运动，限位块安装在滑块上，用于与行程调节系统限制超声振动装置的移动范围。

优选地，行程调节系统包括上限调节旋钮、上限丝杠、上限位档块、下限调节旋钮、下限丝杠、下限位档块，上限调节旋钮安装在基座上侧，下端连接上限丝杠，当转动上限调节旋钮时，安装在上限丝杠上的上限位挡块随着上下移动；下限调节旋钮安装在基座上侧，与上限调节旋钮平行，下方连接下限丝杠，当转动下限调节旋钮时，安装在下限丝杠上的下限位挡块随着上下移动。

进一步地，上调节旋钮用于调节上限位挡块的位置，下调节旋钮用于调节下限位挡块的位置。

进一步地，上调节旋钮和下调节旋钮上设有刻度，可以读出上限位挡块和下限位挡块的位置。

优选地，超声振动装置的振动频率为20Khz，且振动方向与超声波焊接装置的工作方向垂直。

优选地，刚性辅助支承的尖端为自由转动的滚珠，抵住刀具的前端的上表面。

优选地，焊接部件采用快拆结构，通过松开卡扣，能够快速更换底模。

优选地，底模具有45°斜面卡口。

优选地，导轨有两个，且每个导轨上有两个滑块。

本发明提供的超声波焊接装置结构紧凑、刚性足且易于操作，能够实现塑料件的超声焊接。此外，本发明的超声波焊接装置工作方向与超声震动方向垂直，刚性辅助支撑能够提高系统刚性，通过底模和焊接头的快速替换可实现不同焊接方式。

以下将结合附图对本发明的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例的结构图

图2是本发明的较佳实施例的超声振动装置

图3是本发明的较佳实施例的内部结构图

具体实施方式

本发明的超声焊接装置结构紧凑、刚性足且易于操作，能够实现塑料件的超声焊接，具体结构如下：

图1为本发明超声焊接装置的结构图，超声焊接装置包括基座10、行程调节系统20、超声振动装置30、底模部件40和动力驱动系统50。基座10包括地脚11、侧面板12、前面板13、后面板14、底板15和上面板16。行程调节系统20(见图3)包括上限调节旋钮211、下限调节旋钮212、上限丝杠221、下限丝杠222、上限位挡块231和下限位档块232；超声振动装置30(见图2)包括换能器31、变幅杆32、刀具33、刀具夹具34和刚性辅助支承35；底模部件40包括底模底座41，卡扣42和底模43；动力驱动系统50(见图3)包括驱动电机51、导轨52、滑块53和限位块54。

在基座10中，侧面板12、前面板13、后面板14,、底板15和上面板16组成超声焊接装置的外壳，并安装在地脚11上。

在行程调节系统20中，上限调节旋钮211安装在上面板16上侧，下端连接上限丝杠221，当转动上限调节旋钮211时，安装在上限丝杠221上的上限位挡块231随着上下移动。下限调节旋钮212安装在上面板16上侧，与上限调节旋钮211平行，下方连接下限丝杠222，当转动下限调节旋钮212时，安装在下限丝杠222上的下限位挡块232随着上下移动。

超声振动装置30结构如图2。换能器31后方与外接20KHz超声波发生器连接，前端通过螺纹连接变幅杆32的后端，变幅杆32另一端连接刀具33的后端，变幅杆32中段由刀具夹具34夹持。刚性辅助支承35通过悬臂梁安装在刀具夹具34顶部，尖端为自由转动的滚珠，抵住刀具33的前端的上表面，防止刀具33前端抬起。刀具夹具34下部安装在动力驱动系统50中的滑块53上，能够带动整个超声振动装置30上下移动。

底模部件40中，底模底座41安装在前面板13上，位于刀具33前端工作部位正下方，卡扣42通过螺纹连接在底模底座41外侧，卡住含有45°卡扣的底模43。

动力驱动系统50的结构如图3所示。驱动电机51安装在底板15上，上端通过伸缩杆连接在超声振动装置30上，可以通过电机旋转带动超声振动装置30移动。超声振动装置30侧面与滑块53连接，滑块53在导轨52上滑动，保持超声振动装置30稳定运动。滑块53上方安装有限位块54，当碰到上限位挡块231时触发行程上限，碰到下限位挡块232时触发行程下限。

本发明可以实现塑料件的超声焊接的功能，具体实现方式如下：选择适合塑料件的底模43，使用卡扣42固定在底模底座41上。将塑料件放置在底模43上，调节上限调节旋钮211、下限调节旋钮212，依据调节旋钮上的刻度确定工作行程，下限为刀具33触碰到工件时。驱动电机51驱动超声振动装置30随着滑块53在导轨52上向上滑动，当限位块54触碰到上限位挡块231时，电机停止转动。按下焊接键时，驱动电机51反向转动，使超声振动装置30下降。当限位块54触碰到下限位挡块232时，电机停止运动，超声波发生器发出超声信号使换能器31振动，从而带动变幅杆32和刀具33振动，刀具33在工件表面摩擦，使工件融化完成焊接。焊接过程持续几秒，当焊接完成时，驱动电机51转动，带动超声焊接装置30向上移动，当碰到上限电机停止转动，更换工件后进行下一个焊接动作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波焊接装置，其特征在于，包括基座、行程调节系统、超声振动装置、底模部件和动力驱动系统，所述行程调节系统、所述底模部件和所述动力驱动系统安装在所述基座上，所述超声振动装置安装在所述行程调节系统上；

所述动力驱动系统用于带动所述超声振动装置移动，所述行程调节系统用于限制所述超声振动装置的移动范围；

所述超声振动装置包括换能器、变幅杆、刀具、刀具夹具和刚性辅助支承，所述底模部件包括底模底座，卡扣和底模；

所述换能器后方与外接超声波发生器连接，前端通过螺纹连接所述变幅杆的后端，所述变幅杆另一端连接所述刀具的后端，所述变幅杆中段由所述刀具夹具夹持，所述刚性辅助支承通过悬臂梁安装在所述刀具夹具顶部，所述刚性辅助支承用于防止所述刀具的前端抬起，所述刀具夹具的下部安装在所述动力驱动系统上，用于带动整个超声振动装置上下移动；所述底模底座安装在所述基座上，位于所述刀具的前端工作部位正下方，所述卡扣通过螺纹连接在所述底模底座外侧，卡住所述底模；所述刀具用于在工件表面摩擦进行焊接。

2.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述动力驱动系统包括驱动电机、导轨、滑块和限位块，所述驱动电机安装在所述基座上，上端通过伸缩杆连接在所述超声振动装置上，可以通过所述驱动电机旋转带动所述超声振动装置移动，所述超声振动装置侧面与所述滑块连接，所述滑块在所述导轨上滑动，保持所述超声振动装置稳定运动，所述限位块安装在所述滑块上，用于与所述行程调节系统限制所述超声振动装置的移动范围。

3.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述行程调节系统包括上限调节旋钮、上限丝杠、上限位档块、下限调节旋钮、下限丝杠、下限位档块，所述上限调节旋钮安装在所述基座上侧，下端连接所述上限丝杠，当转动所述上限调节旋钮时，安装在所述上限丝杠上的所述上限位挡块随着上下移动；所述下限调节旋钮安装在所述基座上侧，与所述上限调节旋钮平行，下方连接所述下限丝杠，当转动所述下限调节旋钮时，安装在所述下限丝杠上的所述下限位挡块随着上下移动。

4.如权利要求3所述的超声波焊接装置，其中所述上调节旋钮用于调节所述上限位挡块的位置，所述下调节旋钮用于调节所述下限位挡块的位置。

5.如权利要求3所述的超声波焊接装置，其中所述上调节旋钮和所述下调节旋钮上设有刻度，可以读出所述上限位挡块和所述下限位挡块的位置。

6.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述超声振动装置的振动频率为20Khz，且振动方向与所述超声波焊接装置的工作方向垂直。

7.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述刚性辅助支承的尖端为自由转动的滚珠，抵住所述刀具的前端的上表面。

8.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述焊接部件采用快拆结构，通过松开所述卡扣，能够快速更换所述底模。

9.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述底模具有45°斜面卡口。

10.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中所述导轨有两个，且每个所述导轨上有两个滑块。