CN109434268A - 一种超声波切割焊接复合机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波切割焊接复合机构，本发明根据超声波发生装置的基本特性，将焊接和切割的工具刀捆绑做成一体的结构。该装置可在对化纤材料焊接完之后马上同步进行切割，且因为共用一套超声波发生装置可以稳定的输出同相位振动的超声波能量，所以就消除了焊接和切割之间的时间间隔差，达到了稳定的效果。同时因为机构数量的减少，既减少了空间，降低了成本，也加快了生产速度，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种超声波切割焊接复合机构。
背景技术
功率超声目前已经越来越广泛的运用于工业生产中。在超声焊接，超声切割，超声加工，超声清洗等领域扮演了越来越重要的角色。但是因为各种应用工况的不同，完成超声应用的工具装置就有很大的不同。在化纤行业中，往往很多生产环节中既需要用到超声切割，也需要用到超声焊接。而且两个生产环节的时间间隔非常近，如果用两套装置不仅浪费了空间，增加了成本，而且还降低了生产效率。同时，由于焊接和切割的配合不同步，也会造成一定程度的质量不稳定现象。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种超声波切割焊接复合机构。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种超声波切割焊接复合机构，包括高频信号线、压缩空气接口、换能器上外壳、换能器下外壳、换能器前驱端、调幅器后端、调幅器卡圈、调幅器前端、母工具头、沟槽、超声波切割头和超声波焊头；所述母工具头外侧表面上设有数个沟槽；所述母工具头下端两侧分别连接有超声波切割头和超声波焊头；所述母工具头上端两侧均连接有一个调幅器前端；所述调幅器前端上均连接有一个调幅器后端；所述调幅器后端和调幅器前端的连接处外表面上均包覆连接有一个调幅器卡圈；所述调幅器后端上均连接有一个换能器前驱端；所述换能器前驱端上均连接有一个换能器下外壳；所述换能器下外壳上均连接有一个换能器上外壳；所述换能器上外壳上均连接有高频信号线和压缩空气接口。
作为优选，所述超声波切割头的具体结构为：包括刀柱体、基准平面、过渡圆弧、二阶刀柱体、刀刃过度圆弧、刀刃和切割端面；所述刀柱体与二阶刀柱体整体成型在一起；所述刀柱体与二阶刀柱体的连接处设有一圈过渡圆弧；所述刀柱体上、下表面均设有一个基准平面；所述二阶刀柱体底端上设有一个切割端面；所述二阶刀柱体上、下表面中端位置上均设有一个刀刃过度圆弧；所述二阶刀柱体上、下表面下端位置均上设有一个刀刃，所述刀刃与对应的刀刃过度圆弧相连接在一起。
作为优选，所述超声波焊头的具体结构为：包括焊头圆柱体、焊头上基准平面、过渡圆弧、焊接端面、焊头上侧基准平面；所述焊头圆柱体上、下表面的上端位置上均设有一个焊头上基准平面；所述焊头圆柱体上、下表面的下端位置上均设有一个过渡圆弧，所述过渡圆弧与对应的焊头上基准平面相连接在一起；所述焊头圆柱体底端设有焊接端面；所述焊头圆柱体左、右两侧面上均设有一个焊头上侧基准平面。
作为优选，所述沟槽呈矩形状。
作为优选，所述母工具头为矩形腔体。
本发明的有益效果：本发明根据超声波发生装置的基本特性，将焊接和切割的工具刀捆绑做成一体的结构。该装置可在对化纤材料焊接完之后马上同步进行切割，且因为共用一套超声波发生装置可以稳定的输出同相位振动的超声波能量，所以就消除了焊接和切割之间的时间间隔差，达到了稳定的效果。同时因为机构数量的减少，既减少了空间，降低了成本，也加快了生产速度，提高了生产效率。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明超声波切割头的结构示意图。
图3为本发明超声波焊头的结构示意图。
1-高频信号线；2-压缩空气接口；3-换能器上外壳；4-换能器下外壳；5-换能器前驱端；6-调幅器后端；7-调幅器卡圈；8-调幅器前端；9-母工具头；10-沟槽；11-超声波切割头；111-刀柱体；112-基准平面；113-过渡圆弧；114-二阶刀柱体；115-刀刃过度圆弧；116-刀刃；117-切割端面；12-超声波焊头；121-焊头圆柱体；122-焊头上基准平面；123-过渡圆弧；124-焊接端面；125-焊头上侧基准平面。
具体实施方式
如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种超声波切割焊接复合机构，包括高频信号线1、压缩空气接口2、换能器上外壳3、换能器下外壳4、换能器前驱端5、调幅器后端6、调幅器卡圈7、调幅器前端8、母工具头9、沟槽10、超声波切割头11和超声波焊头12；所述母工具头9外侧表面上设有数个沟槽10；所述母工具头9下端两侧分别连接有超声波切割头11和超声波焊头12；所述母工具头9上端两侧均连接有一个调幅器前端8；所述调幅器前端8上均连接有一个调幅器后端6；所述调幅器后端6和调幅器前端8的连接处外表面上均包覆连接有一个调幅器卡圈7；所述调幅器后端6上均连接有一个换能器前驱端5；所述换能器前驱端5上均连接有一个换能器下外壳4；所述换能器下外壳4上均连接有一个换能器上外壳3；所述换能器上外壳3上均连接有高频信号线1和压缩空气接口2；所述高频信号线1用于接收高频高压电信号；所述压缩空气接口2用于在超声波切割和焊接同时连续工作时，冷却空气的接入，保证换能器始终工作在热平衡的状态，防止换能器及超声单元组因发热而产生的热损耗及频率偏移；因为焊接和切割所受的负载会有一定的差异，所以外壳分成换能器上外壳3和换能器下外壳4上下两段，换能器上外壳3作为外壳主体可用于工作夹持，换能器下外壳4作为外壳与换能器内部节点处固定部位，不能用于夹持，这样可以防止因为两端负载不均造成两个换能器振动形态的差异，而改变节点振动状态，增加能量损耗；所述换能器前驱端5用于发热超声波能量；所述调幅器后端6用于接收换能器辐射的能量；所述调幅器卡圈7处于调幅器节点位置，故轴向振动几乎为零，此位置可以作为机构的固定夹持位置；所述调幅器前端8用于发射超声波能量到焊接及切割工具头；所述母工具头9为一整体，一面通过两个螺栓连接调幅器，将两个振动源传递来的超声波能量汇合，保证超声能量的一致性，将两个发射源合二为一，所述母工具头9另一面分别连接切割刀和焊头，将同一超声源的能量传递下去，保证了焊接和切割效果的一致性；所述沟槽10主要作用是切断横波传递，尽可能地减小横波对超声传递带来的影响，保证输出端振幅的一致性。
如图2所示，所述超声波切割头11的具体结构为：包括刀柱体111、基准平面112、过渡圆弧113、二阶刀柱体114、刀刃过度圆弧115、刀刃116和切割端面117；所述刀柱体111与二阶刀柱体114整体成型在一起；所述刀柱体111与二阶刀柱体114的连接处设有一圈过渡圆弧113；所述刀柱体111上、下表面均设有一个基准平面112；所述二阶刀柱体114底端上设有一个切割端面117；所述二阶刀柱体114上、下表面中端位置上均设有一个刀刃过度圆弧115；所述二阶刀柱体114上、下表面下端位置均上设有一个刀刃116，所述刀刃116与对应的刀刃过度圆弧115相连接在一起；所述刀柱体111该部位连接超声波母工具体，接受超声波能量；所述基准平面112用于超声刀安装时确定基准方向；所述过渡圆弧113用于连接连接两个刀柱体；所述刀刃过度圆弧115，通过圆弧过渡，放大了刀体的振动幅度，以用来满足切割的要求；所述刀刃116呈对称分布，刃口和振动方向水平，和被切割材料运动方向垂直，近似锯的运动来达到切割的目的。
如图3所示，所述超声波焊头12的具体结构为：包括焊头圆柱体121、焊头上基准平面122、过渡圆弧123、焊接端面124、焊头上侧基准平面125；所述焊头圆柱体121上、下表面的上端位置上均设有一个焊头上基准平面122；所述焊头圆柱体121上、下表面的下端位置上均设有一个过渡圆弧123，所述过渡圆弧123与对应的焊头上基准平面122相连接在一起；所述焊头圆柱体121底端设有焊接端面124；所述焊头圆柱体121左、右两侧面上均设有一个焊头上侧基准平面125；所述焊头上基准平面122和焊头上侧基准平面125用于焊头安装时确定基准方向；所述过渡圆弧123用于减小此处内应力，防止焊头振动时疲劳断裂；所述焊接端面124为圆弧形，这样可以保证焊接件在移动过程始终是线接触，减小了焊接功率，也保证焊印的稳定性。
其中，所述沟槽10呈矩形状；所述母工具头9为矩形腔体。
本发明的使用状态为：将两个超声振动单元通过一个母工具头连在一起，超声波分别从两个换能器振动单元传到该母工具头上，得到同步共有的超声波能量。同时母焊头另一方向连接两个子工具头，其中一个用于超声波切割材料，工作部位为对称刀刃状，另一个用于超声波焊接，工作部位为圆弧状，此机构在工作时，沿超声单元的垂直方向行进，首先化纤材料接触到焊接工具头，先将材料融熔在一起，以保证后续切割后材料散开和毛边，在焊接完成后紧接着接触到切割工具头，切割头用超声波能量将本来被焊接住熔融的部位切开，这样切口可以保证做到平整无毛边，达到生产要求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种超声波切割焊接复合机构，其特征在于：包括高频信号线(1)、压缩空气接口(2)、换能器上外壳(3)、换能器下外壳(4)、换能器前驱端(5)、调幅器后端(6)、调幅器卡圈(7)、调幅器前端(8)、母工具头(9)、沟槽(10)、超声波切割头(11)和超声波焊头(12)；
所述母工具头(9)外侧表面上设有数个沟槽(10)；
所述母工具头(9)下端两侧分别连接有超声波切割头(11)和超声波焊头(12)；
所述母工具头(9)上端两侧均连接有一个调幅器前端(8)；
所述调幅器前端(8)上均连接有一个调幅器后端(6)；
所述调幅器后端(6)和调幅器前端(8)的连接处外表面上均包覆连接有一个调幅器卡圈(7)；
所述调幅器后端(6)上均连接有一个换能器前驱端(5)；
所述换能器前驱端(5)上均连接有一个换能器下外壳(4)；
所述换能器下外壳(4)上均连接有一个换能器上外壳(3)；
所述换能器上外壳(3)上均连接有高频信号线(1)和压缩空气接口(2)。
2.根据权利要求1所述的一种超声波切割焊接复合机构，其特征在于：所述超声波切割头(11)的具体结构为：包括刀柱体(111)、基准平面(112)、过渡圆弧(113)、二阶刀柱体(114)、刀刃过度圆弧(115)、刀刃(116)和切割端面(117)；
所述刀柱体(111)与二阶刀柱体(114)整体成型在一起；
所述刀柱体(111)与二阶刀柱体(114)的连接处设有一圈过渡圆弧(113)；
所述刀柱体(111)上、下表面均设有一个基准平面(112)；
所述二阶刀柱体(114)底端上设有一个切割端面(117)；
所述二阶刀柱体(114)上、下表面中端位置上均设有一个刀刃过度圆弧(115)；
所述二阶刀柱体(114)上、下表面下端位置均上设有一个刀刃(116)，所述刀刃(116)与对应的刀刃过度圆弧(115)相连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种超声波切割焊接复合机构，其特征在于：所述超声波焊头(12)的具体结构为：包括焊头圆柱体(121)、焊头上基准平面(122)、过渡圆弧(123)、焊接端面(124)、焊头上侧基准平面(125)；
所述焊头圆柱体(121)上、下表面的上端位置上均设有一个焊头上基准平面(122)；
所述焊头圆柱体(121)上、下表面的下端位置上均设有一个过渡圆弧(123)，所述过渡圆弧(123)与对应的焊头上基准平面(122)相连接在一起；
所述焊头圆柱体(121)底端设有焊接端面(124)；
所述焊头圆柱体(121)左、右两侧面上均设有一个焊头上侧基准平面(125)。
4.根据权利要求1所述的一种超声波切割焊接复合机构，其特征在于：所述沟槽(10)呈矩形状。
5.根据权利要求1所述的一种超声波切割焊接复合机构，其特征在于：所述母工具头(9)为矩形腔体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 48, 4916 Lane, Hongmei South Road, Minhang District, Shanghai, 200241 Applicant after: SBT ENGINEERING SYSTEMS Co.,Ltd. Address before: No. 48, 4916 Lane, Meinan Road, Minhang District, Shanghai, 200241 Applicant before: SBT ENGINEERING SYSTEMS Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 200240 floor 3, building 2, No. 1488, Cangyuan Road, Minhang District, Shanghai Patentee after: Shanghai Jiaocheng Ultrasonic Technology Co.,Ltd. Address before: 200241 1st floor, building 3, 48 Lane 4916, Hongmei South Road, Minhang District, Shanghai Patentee before: SBT ENGINEERING SYSTEMS Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An ultrasonic cutting and welding composite mechanism Effective date of registration: 20220825 Granted publication date: 20201023 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Changning sub branch Pledgor: Shanghai Jiaocheng Ultrasonic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022310000180 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220921 Granted publication date: 20201023 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Changning sub branch Pledgor: Shanghai Jiaocheng Ultrasonic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022310000180 |