CN110625243A - 一种超声波焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波焊接设备技术领域，具体涉及一种超声波焊接系统，旨在解决现有技术中超声波焊接效率低、焊接速率低下的问题，其技术要点在于包括输送带、沿着输送带输送方向运动的双工位载具、位于输送带上的焊接装置以及一控制子系统，所述控制子系统包括若干组数字化传感器，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具位置进行实时检测反馈；第一定位机构，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具实现顶升定位；第二定位机构，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具实现水平定位；控制端，与所述数字化传感器通信连接，并控制所述第一定位机构、第二定位机构及焊接装置动作。本发明可大大提高生产效率，减少人工成本。

Description

一种超声波焊接系统

技术领域

本发明涉及超声波焊接设备技术领域，具体涉及一种超声波焊接系统。

背景技术

超声波焊接机是利用超声波高频振动摩擦原理把超声波信号转化成机械振动，经由传动子、焊头传至待焊接工件，利用振动产生的热能打破分子结构，使工件表面熔融接合的新型设备。

一般超声波焊接机的组成部分包括：超声波发生器、超声波控制器和机械传动部分，由超声波发生器发出频率20HZ的超声波，通过转换器将其转换为正，并经放大器将其振幅放大后作用于焊头，然后在控制器的控制下完成焊头的动作，压紧工件，通过振动焊头使得被焊的工件焊线充分融化。

超声波焊接技术被广泛地应用于工业，通常是将待焊接的工件置于超声波焊接机的焊头下进行焊接，但是这种方式存在效率低、焊接速率低下的问题，现有提高超声波焊接效率和速度的方式有多种，利用机械手臂抓取工件至超声波焊接机进行焊接，但利用机械手臂的方式成本较高；或是利用流水线与机械手臂配合的方式，将流水线上的工件通过机械手臂抓取至超声波焊接机焊接完成后再通过机械手臂抓取至流水线上，这样较单个的机械手臂的方式更加提升了焊接速率和效率，但是机械手臂的价格高，仍然存在生产成本较高的问题，并且流水线加机械手臂的方式需要对流水线输送带的进料速度进行精准控制，否则就会导致流水线上的待焊接工件堆积，这样的方式成本高且不易控制。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中超声波焊接效率低、焊接速率低下的缺陷，从而提供一种超声波焊接系统。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超声波焊接系统，包括输送带、沿着所述输送带输送方向运动的双工位载具、位于所述输送带上的焊接装置以及一控制子系统，其特征在于，所述控制子系统包括：

若干组数字化传感器，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具位置进行实时检测反馈；

第一定位机构，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具实现顶升定位；

第二定位机构，设置于所述输送带上，用于对所述双工位载具实现水平定位；

控制端，与所述数字化传感器通信连接，并控制所述第一定位机构、第二定位机构及焊接装置动作。

可选地，所述第一定位机构包括定位销，所述定位销连接有抬升板，所述抬升板均连接于同一顶升气缸上，并且所述双工位载具两侧设有至少两组与所述定位销匹配的定位孔，相邻所述定位孔的距离与相邻所述定位销的距离相等。

可选地，所述输送带顶面设有沿其长度方向设置的限位板，所述限位板与所述输送带之间形成供所述双工位载具沿输送方向运动的凹槽。

可选地，所述第二定位机构包括设置于所述双工位载具一侧且通过安装架固定于所述输送带上的气缸，所述气缸的活塞杆末端设有与所述双工位载具匹配的第一抵接件，并且所述双工位载具相对所述气缸的另一侧设有通过安装架固定于所述输送带上的电机，所述电机的输出轴末端设有齿轮，所述齿轮啮合连接有齿条，所述齿条通过限位件连接有与所述双工位载具匹配的第二抵接件。

可选地，所述限位件包括与所述输送带固定连接的导向块，所述导向块连接有两侧分别与所述第二抵接件和所述齿条固定连接的限位块。

可选地，所述第二抵接件与所述输送带之间设有拉伸弹簧。

可选地，所述焊接装置上设有风机，所述风机通过气管连接有冷却腔体，所述冷却腔体底部设有导流槽，所述导流槽的内径大于所述冷却腔体的外径，并且所述导流槽连通有回收槽；

所述冷却腔体对称设置于所述焊接装置的焊头的外围，所述冷却腔体朝向所述焊接装置的焊头的侧壁设置有出气孔，所述出气孔沿所述冷却腔体的长度方向均匀排布。

可选地，所述导流槽连接有设置在设置在所述输送带上的悬挂片，所述悬挂片设置有至少一个，其底端设置有用于与限位螺栓配合调节所述冷却腔体位置的限位槽。

可选地，所述控制端包括至少一台个人计算机及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器同时控制所述第一定位机构、第二定位机构及焊接装置动作，所述个人计算机及所述可编程逻辑控制器之间进行数据同步。

可选地，所述可编程逻辑控制器内存储超声波焊接系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地和/或远程警示。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的超声波焊接系统，由数字化传感器实时对双工位载具进行位置检测，并将其数据反馈至控制端，从而当双工位载具输送到焊接装置的正下方时，控制端控制第一定位机构、第二定位机构动作实现定位，以此将角度调整到焊接工位后进行焊接，可大大提高生产效率，减少人工成本。

2.本发明的超声波焊接系统，当双工位载具的第一个工位位于焊接装置的焊头下方时进行焊接，此时，底部的顶升气缸运动，通过抬升板将定位销插入定位孔内，完成载具的定位，使其前两个定位位置起到作用，然后焊接完成后继续使双工位载具沿输送带运动，同理，当双工位载具的第二个工位位于焊接装置的焊头下方时二次顶升定位并进行焊接。

3.本发明的超声波焊接系统，输送带顶面设有沿其长度方向设置的限位板，限位板与输送带之间形成供双工位载具沿输送方向运动的凹槽，从而与第一定位机构配合，防止第一定位机构抬升双工位载具时将其顶出输送带，无法实现定位效果。

4.本发明的超声波焊接系统，当双工位载具到达指定位置，同时驱动气缸和电机工作，一方面使得第一抵接件与双工位载具相抵接，另一方面使得第二抵接件在齿轮与齿条相配合的推进作用下与双工位载具相抵接，从而实现水平定位。

5.本发明的超声波焊接系统，利用风机向冷却腔体通气，由冷却腔体送风，加快空气流动从而加速散热，冷却效果良好，同时当冷却腔体表面出现冷凝水后，冷凝水能够滴落至导流槽，然后顺着导流槽至回收槽内存储。

6.本发明的超声波焊接系统，可编程逻辑控制器的数据库中存储有超声波焊接系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则控制警报单元进行本地警示，实现了对各部件工作状态的预判功能，提前提醒工作人员更换或维修，防止故障发生，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种实施方式的超声波焊接系统的结构示意图；

图2为本发明的一种实施方式的超声波焊接系统中部分结构的俯视图；

图3为本发明的一种实施方式的超声波焊接系统中部分结构的仰视图；

图4为本发明的一种实施方式的超声波焊接系统中另一部分结构的示意图；

图5为本发明的一种实施方式的超声波焊接系统的模块连接示意图。

附图标记说明：

1、输送带；11、双工位载具；12、焊接装置；2、数字化传感器；3、第一定位机构；31、定位销；32、抬升板；33、顶升气缸；34、定位孔；35、限位板；36、凹槽；4、第二定位机构；41、气缸；42、第一抵接件；43、电机；44、齿轮；45、齿条；46、第二抵接件；47、限位件；471、导向块；472、限位块；48、拉伸弹簧；5、控制端；51、个人计算机；52、可编程逻辑控制器；521、逻辑控制单元；522、数据库；523、警报单元；6、风机；61、气管；62、冷却腔体；63、导流槽；64、回收槽；65、出气孔；66、悬挂片；67、限位槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种超声波焊接系统，如图1和图5所示，包括输送带1、沿着输送带1输送方向运动的双工位载具11、位于输送带1上的焊接装置12以及一控制子系统，其中控制子系统包括：若干组设置在输送带1上的数字化传感器2，用于对双工位载具11位置进行实时检测反馈；设置在输送带1上的第一定位机构3，用于对双工位载具11实现顶升定位；设置在输送带1上的第二定位机构4，用于对双工位载具11实现水平定位；与数字化传感器2通信连接，并控制第一定位机构3、第二定位机构4及焊接装置12动作的控制端5。因此，首先由数字化传感器2实时对双工位载具11进行位置检测，并将其数据反馈至控制端5，从而当双工位载具11输送到焊接装置12的正下方时，控制端5控制第一定位机构3、第二定位机构4动作实现定位，以此将角度调整到焊接工位后进行焊接，可大大提高生产效率，减少人工成本。

如图2和图3所示，第一定位机构3包括定位销31，定位销31连接有抬升板32，抬升板32均连接于同一顶升气缸33上，并且双工位载具11两侧设有至少两组与定位销31匹配的定位孔34，相邻定位孔34的距离与相邻定位销31的距离相等。在本发明此实施例中，载具为双工位载具11，而焊接装置12的焊头为一个，需要其对两个工位的工件进行焊接，所以将定位孔34设置为三组，可进一步提高定位精确度，以此进行两次顶升定位，因此，当双工位载具11的第一个工位位于焊接装置12的焊头下方时进行焊接，此时，底部的顶升气缸33运动，通过抬升板32将定位销31插入定位孔34内，完成载具的定位，使其前两个定位位置起到作用，然后焊接完成后继续使双工位载具11沿输送带1运动，同理，当双工位载具11的第二个工位位于焊接装置12的焊头下方时二次顶升定位并进行焊接。

如图3所示，输送带1顶面设有沿其长度方向设置的限位板35，限位板35与输送带1之间形成供双工位载具11沿输送方向运动的凹槽36，从而与第一定位机构3配合，防止第一定位机构3抬升双工位载具11时将其顶出输送带1，无法实现定位效果。

如图3所示，相邻定位销31的距离与相邻定位孔34的距离相等，从而可确保顶升气缸33运动时，能够通过抬升板32将定位销31准确无误地插入至定位孔34内。

如图2所示，第二定位机构4包括设置在双工位载具11一侧且通过安装架固定在输送带1上的气缸41，气缸41的活塞杆末端设有与双工位载具11匹配的第一抵接件42，并且双工位载具11相对气缸41的另一侧设有通过安装架固定于输送带1上的电机43，电机43的输出轴末端设有齿轮44，齿轮44啮合连接有齿条45，齿条45通过限位件47连接有与双工位载具11匹配的第二抵接件46。因此，当双工位载具11到达指定位置，同时驱动气缸41和电机43工作，一方面使得第一抵接件42与双工位载具11相抵接，另一方面使得第二抵接件46在齿轮44与齿条45相配合的推进作用下与双工位载具11相抵接，从而实现水平定位。

如图2所示，限位件47包括与输送带1固定连接的导向块471，导向块471连接有两侧分别与第二抵接件46和齿条45固定连接的限位块472，从而使得限位块472沿着导向块471的长度方向位移，以此保证第二抵接件46的运行轨迹精准可靠，无误差。

如图2所示，在第二抵接件46与输送带1之间安装有拉伸弹簧48。由于齿轮44与齿条45的推进结构不可避免会有力的偏差，所以通过在第二抵接件46与输送带1之间设置拉伸弹簧48能够有效进行误差弥补。

如图4所示，焊接装置12上设有风机6，风机6通过气管61连接有冷却腔体62，冷却腔体62底部设有导流槽63，导流槽63的内径大于冷却腔体62的外径，并且导流槽63连通有回收槽64，从而利用风机6向冷却腔体62通气，由冷却腔体62送风，加快空气流动从而加速散热，冷却效果良好，同时当冷却腔体62表面出现冷凝水后，冷凝水能够滴落至导流槽63，然后顺着导流槽63至回收槽64内存储。另外，冷却腔体62对称设置于焊接装置12的焊头的外围，冷却腔体62朝向焊接装置12的焊头的侧壁设置有出气孔65，出气孔65沿冷却腔体62的长度方向均匀排布。此结构使散热更加，更利于空气流通，增强散热效果，即当超声波焊接机工作时，打开风机6开关，空气通过气管61进入冷却腔体62，经冷却腔体62侧壁上的出气孔65吹出，加快焊头周围空气流通实现对焊头的冷却降温。

如图4所示，导流槽63连接有设置在设置在输送带1上的悬挂片66，使得悬挂片66垂直于冷却腔体62的所在平面，从而此结构便于拆卸导流槽63，当导流槽63收集满冷凝水之后能够方便清理。在本实施例中，悬挂片66设置有至少一个，其底端设置有用于与限位螺栓配合调节冷却腔体62位置的限位槽67，从而根据焊头规格的不同，调节冷却腔体62的位置，进一步提高冷却散热效果，且拆卸安装方便。

如图5所示，控制端5包括至少一台个人计算机51及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器52，可编程逻辑控制器52同时控制第一定位机构3、第二定位机构4及焊接装置12动作，个人计算机51及可编程逻辑控制器52之间进行数据同步。可编程逻辑控制器52中设有数据库522，个人计算机51具有可视化操作界面，个人计算机51与可编程逻辑控制器52之间通信连接，使操作人员可通过个人计算机51对可编程逻辑控制器52进行控制操作，同时，实现了个人计算机51及可编程逻辑控制器52之间进行数据同步，但是，在本实施方式中，可编程逻辑控制器52的数据库522其存储数据量较小,因此采用堆栈算法临时存储数据，而个人计算机51采用硬盘存储，其存储数据量较大，可编程逻辑控制器52接收新的预设信息后即同步至个人计算机51进行存储，以防止数据丢失，同时其自身实现了数据的重复覆盖，即最近的数据若有新的数据到来将覆盖替换旧，以实现数据的迭代。

如图5所示，可编程逻辑控制器52还包括逻辑控制单元521及警报单元523，其中数据库522、警报单元523均连接于逻辑控制单元521，从而各数字化传感器2将检测到的双工位载具11的实时位置数据反馈至可编程逻辑控制器52，逻辑控制单元521根据个数字化传感器2的反馈信息，从数据库522中选取相应的指标数据发送至逻辑控制单元521进行比对判断，并通过判断结果控制各第一定位机构3、第二定位机构4及焊接装置12动作。

如图5所示，可编程逻辑控制器52的数据库522中存储有超声波焊接系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则控制警报单元523进行本地警示，实现了对各部件工作状态的预判功能，提前提醒工作人员更换或维修，防止故障发生，提高工作效率。

本超声波焊接系统的工作原理：首先由数字化传感器2实时对双工位载具11进行位置检测，并将其数据反馈至控制端5，从而当双工位载具11输送到焊接装置12的正下方时，控制端5控制第一定位机构3、第二定位机构4动作实现定位，以此将角度调整到焊接工位后进行焊接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种超声波焊接系统，包括输送带(1)、沿着所述输送带(1)输送方向运动的双工位载具(11)、位于所述输送带(1)上的焊接装置(12)以及一控制子系统，其特征在于，所述控制子系统包括：

若干组数字化传感器(2)，设置于所述输送带(1)上，用于对所述双工位载具(11)位置进行实时检测反馈；

第一定位机构(3)，设置于所述输送带(1)上，用于对所述双工位载具(11)实现顶升定位；

第二定位机构(4)，设置于所述输送带(1)上，用于对所述双工位载具(11)实现水平定位；

控制端(5)，与所述数字化传感器(2)通信连接，并控制所述第一定位机构(3)、第二定位机构(4)及焊接装置(12)动作。

2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述第一定位机构(3)包括定位销(31)，所述定位销(31)连接有抬升板(32)，所述抬升板(32)均连接于同一顶升气缸(33)上，并且所述双工位载具(11)两侧设有至少两组与所述定位销(31)匹配的定位孔(34)，相邻所述定位孔(34)的距离与相邻所述定位销(31)的距离相等。

3.根据权利要求2所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述输送带(1)顶面设有沿其长度方向设置的限位板(35)，所述限位板(35)与所述输送带(1)之间形成供所述双工位载具(11)沿输送方向运动的凹槽(36)。

4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述第二定位机构(4)包括设置于所述双工位载具(11)一侧且通过安装架固定于所述输送带(1)上的气缸(41)，所述气缸(41)的活塞杆末端设有与所述双工位载具(11)匹配的第一抵接件(42)，并且所述双工位载具(11)相对所述气缸(41)的另一侧设有通过安装架固定于所述输送带(1)上的电机(43)，所述电机(43)的输出轴末端设有齿轮(44)，所述齿轮(44)啮合连接有齿条(45)，所述齿条(45)通过限位件(47)连接有与所述双工位载具(11)匹配的第二抵接件(46)。

5.根据权利要求4所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述限位件(47)包括与所述输送带(1)固定连接的导向块(471)，所述导向块(471)连接有两侧分别与所述第二抵接件(46)和所述齿条(45)固定连接的限位块(472)。

6.根据权利要求5所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述第二抵接件(46)与所述输送带(1)之间设有拉伸弹簧(48)。

7.根据权利要求1所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述焊接装置(12)上设有风机(6)，所述风机(6)通过气管(61)连接有冷却腔体(62)，所述冷却腔体(62)底部设有导流槽(63)，所述导流槽(63)的内径大于所述冷却腔体(62)的外径，并且所述导流槽(63)连通有回收槽(64)；

所述冷却腔体(62)对称设置于所述焊接装置(12)的焊头的外围，所述冷却腔体(62)朝向所述焊接装置(12)的焊头的侧壁设置有出气孔(65)，所述出气孔(65)沿所述冷却腔体(62)的长度方向均匀排布。

8.根据权利要求7所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述导流槽(63)连接有设置在设置在所述输送带(1)上的悬挂片(66)，所述悬挂片(66)设置有至少一个，其底端设置有用于与限位螺栓配合调节所述冷却腔体(62)位置的限位槽(67)。

9.根据权利要求1所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述控制端(5)包括至少一台个人计算机(51)及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器(52)，所述可编程逻辑控制器(52)同时控制所述第一定位机构(3)、第二定位机构(4)及焊接装置(12)动作，所述个人计算机(51)及所述可编程逻辑控制器(52)之间进行数据同步。

10.根据权利要求9所述的一种超声波焊接系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(52)内存储超声波焊接系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地和/或远程警示。