CN111014941A - 一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，涉及金属超声波焊接技术领域，包括伺服压力系统和焊接力调控系统；所述伺服压力系统包括伺服电机、滚珠丝杠、滑块、超声波系统夹具、导套、导轨、焊接基座以及焊机框架；所述导套竖直固定于所述焊机框架，所述滚珠丝杠竖直固定于所述伺服电机的输出端，所述导轨滑动设置于所述导套内，所述滑块固定设置于所述导轨底端并由所述滚珠丝杠驱动，所述超声波系统夹具固定于所述滑块，所述焊接基座固定于所述焊机框架底部，所述焊接力调控系统综合焊接参数和传感器信号,调节所述伺服压力系统的运行状态。通过本发明的实施，可以实现焊接过程中焊接力的实时调控和稳定输出。

Description

一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置

技术领域

本发明涉及金属超声波焊接技术领域，尤其涉及一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置。

背景技术

目前市场上金属超声波焊机，均采用气缸提供焊接压力。但由于焊接过程中，金属材料会发生明显的塑性变形和软化现象，导致焊头所受反作用力不断改变，使得气缸不能维持稳定的焊接压力，进而造成焊接质量不佳的问题；并且目前的金属超声焊接方法采用恒定焊接参数，在焊接过程中焊头压力、振幅等参数保持设定值不变，无法在焊接过程中实现焊接压力的调节和焊头位移的精确控制，导致超声波焊接在工艺参数优化方面受限、可调控参数范围窄，不能有效地解决多层金属箔片焊接质量不一致、异种金属焊接变形差异大等金属超声波焊接的瓶颈问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种在金属超声波焊接过程中对焊接力可以进行调控的装置,具有实时反馈焊接压力、焊头位移的功能，实现焊接过程中对焊接压力、焊头位移的实时调控，使得焊接过程中维持稳定的焊接压力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有金属超声波焊机无法维持稳定的焊接压力，焊接过程中参数不可调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，包括伺服压力系统和焊接力调控系统；所述伺服压力系统包括伺服电机、滚珠丝杠、滑块、超声波系统夹具、导套、导轨、焊接基座以及焊机框架；所述伺服电机和所述导套竖直固定于所述焊机框架，所述滚珠丝杠竖直固定于所述伺服电机的输出端，所述导轨滑动设置于所述导套内，所述滑块固定设置于所述导轨底端并由所述滚珠丝杠驱动，所述超声波系统夹具固定于所述滑块，所述焊接基座固定于所述焊机框架底部，所述焊接力调控系统包括控制器、压力传感器、位移传感器、温度传感器，所述控制器综合焊接参数和传感器信号,调节所述伺服压力系统的运行状态。

进一步地，还包括超声波系统，所述超声波系统通过所述超声波系统夹具固定，所述超声波系统夹具包括夹具上部和夹具下部,所述夹具上部和所述夹具下部通过螺栓可拆卸地固定连接。

进一步地，所述超声波系统夹具被配置为可以根据所述超声波系统替换不同内径的所述夹具下部。

进一步地，还包括第一角度调节装置，所述第一角度调节装置设置在所述滑块与所述夹具上部之间，所述第一角度调节装置被配置为调整所述超声波系统夹具在水平方向的角度，所述超声波系统夹具在水平方向的角度可以在为-45°至45°之间有级变动。

进一步地，所述焊接基座还包括第二角度调节装置，所述第二角度调节装置被配置为调整所述焊接基座在水平方向的角度，所述焊接基座在水平方向的角度可以在为-45°至45°之间有级变动。

进一步地，所述焊机框架包括框架底座、框架本体、框架高度调节螺栓，所述框架本体可调整地活动安装在所述框架底座上，所述框架底座和所述框架本体通过所述框架高度调节螺栓紧固。

进一步地，所述框架底座设置有固定的滑轨，所述滑轨水平设置，所述焊接基座固定安装在所述滑轨上。

进一步地，所述压力传感器安装于所述焊接基座内或所述滑块内,所述压力传感器被配置为实时检测焊接过程中的焊接压力。

进一步地，所述位移传感器安装于所述伺服电机的所述输出端或所述滑块与所述导轨配合处，所述位移传感器被配置为实时检测焊接过程的所述焊头位移。

进一步地，所述温度传感器内嵌于所述焊接基座中，所述温度传感器被配置为检测焊接过程中的试样表面的温度。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

1)本发明使用伺服电机加丝杆提供焊接力，并由压力传感器、位移传感器实时反馈焊接压力、焊头位移，实现对压力、位移的误差修正，从而获得更为稳定的焊接参数，达成焊接过程中对焊接力的实时调控；

2)本发明采用机械传动机构，可以在焊接过程中维持稳定的焊接压力，能够有效克服焊接质量不一致的问题。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构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是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的图1所示实施例中超声波系统夹具的结构示意图；

图3是本发明的图1所示实施例中焊接基座的结构示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的使用流程图。

其中：1-控制器，2-导套，3-焊机框架，4-伺服电机，5-滚珠丝杠，6-导轨，7-滑块，8-超声波系统夹具，9-超声波系统，10-焊接基座，11-框架高度调节螺栓，12-滑轨，13-丝杠螺母，14-第一角度调节机构，15-夹具上部，16-夹具下部，17-夹紧螺栓，18-夹紧螺栓口，19-第二角度调节机构，20-定位螺柱。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实施例公开了一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，包括：伺服电机4固定于焊机框架3的顶部，并使其输出端向下并保持竖直；滚珠丝杠5的一端连接于伺服电机4的输出端，由伺服电机4带动旋转，滚珠丝杠5整体保持竖直；导套2和导轨6成对设置，本实施例导套2和导轨6的对数优选为2，导套2固定设置于焊机框架3的顶部，导轨6与滚珠丝杠5保持平行，其下端固定于滑块7，上端滑动设置于导套2内，可沿竖直方向滑动；滑块7与丝杠螺母13相连，并连接于滚珠丝杠5上，滑块7在导套2和导轨6的导向作用下，由滚珠丝杠5带动在竖直方向上下滑动；

焊机框架3包括框架底座、框架本体、框架高度调节螺栓11，框架本体可调整地活动安装在框架底座上，框架本体为“L”形结构，框架底座上设置有安装套，框架本体的竖直端插入框架底座上的安装套内，通过调整插入的位置，调整框架本体的水平边与框架底座的高度，高度确定后通过框架高度调节螺栓11紧固。

超声波系统夹具8固定于滑块7下方；超声波系统9由超声波系统夹具8进行夹持，且可实现便捷更换；框架底座设置有固定的滑轨12，滑轨12水平设置，焊接基座10通过螺栓固定安装在滑轨12上；焊接基座10在框架底座上的安装位置可以通过在滑轨12上滑动调整的，位置正对超声波焊头，焊接基座10上的焊齿可进行替换，并可配备焊接夹具；控制器1可集成于焊机框架3，也可独立于焊机框架3；位移传感器可布置于伺服电机4的输出端，监控滚珠丝杠5转数，也可布置于滑块7与导轨6接合处，直接监控滑块7的位移；压力传感器可内置于焊接基座10；温度传感器布置在焊接基座10的焊齿附近；各传感器均可与控制器1进行信息传递，实时反馈焊接状态量。

导轨6和滚珠丝杠5长度需覆盖超声波焊头的最大行程。

如图2所示，丝杠螺母13固定设置在滑块7中部，超声波系统夹具8包括夹具上部15和夹具下部16,滑块7下方两侧与夹具上部15设置有第一角度调节机构14，第一角度调节机构14包括第一角度固定块、第一角度调整块，第一角度固定块固定设置在夹具上部15，第一角度调整块固定设置在滑块7下方，第一角度调整块上间隔22.5°预置了七个第一定位孔，第一角度固定块上设置有与第一定位孔对应的第一固定孔，第一固定孔的数量大于等于1且小于等于3，本实施例优选为3个，第一角度固定块和第一角度调整块相对角度调整完毕后，通过3个第一固定孔以及同轴的3个第一定位孔，使用螺栓对第一角度固定块和第一角度调整块进行固定；所以使超声波系统9具有-45°，-22.5°，0°，22.5°和45°五个可用角度，夹具上部15和夹具下部16通过四个夹紧螺栓17进行连接，通过夹紧螺栓口18可对夹紧螺栓17进行拧紧和松弛操作，超声波系统夹具8对超声波系统9的直径具有一定适应性，可更换对应内径的夹具下部16实现对不同粗细的超声波系统9进行夹持。

如图3所示，焊接基座10上的焊齿可进行更换，焊接基座10包括第二角度调节机构19、焊齿支撑台，第二角度调节机构19包括第二角度固定块、第二角度调整块，第二角度调整块固定设置在焊齿支撑台下方，第二角度固定块通过四个定位螺柱20与焊机框架3上的滑轨12相连，使焊接基座10可沿滑轨12调节位置，第二角度调整块上间隔22.5°预置了七个第二定位孔，第二角度固定块上设置有与第二定位孔对应的第二固定孔，第二固定孔的数量大于等于1且小于等于3，本实施例优选为3个，第二角度固定块和第二角度调整块相对角度调整完毕后，通过3个第二固定孔以及同轴的3个第二定位孔，使用螺栓对第二角度固定块和第二角度调整块进行固定；所以使焊接基座10具有了-45°，-22.5°，0°，22.5°和45°五个可用角度。

如图4所示，为使用本实施例的使用流程图，采用本实施例可实现在超声波焊接过程中，对焊接的压力及焊头的位移进行调节，实现多参数分段焊接。焊接开始前通过控制器1选择焊接模式，并设置焊接参数，包括：分段数量、各分段的焊接时间、焊接压力、焊接振幅、焊接能量。焊接开始后，焊头下降夹紧焊接试样，当焊接压力达到设置值时，伺服电机4输出扭矩锁定并开启焊头超声振动，当焊接时间达到该段设定值，焊头超声振动停止，并改变伺服电机4输出匹配下段焊接的压力设定值，当焊接压力达到下段焊接设定值后，再次锁定伺服电机4输出扭矩，并开启焊头超声振动，重复该过程直至焊接程序走完设定的所有焊接步骤，此后根据设定执行焊接结束程序，包括保压，吹气，振动。

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作出诸多修改和变化。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)

1.一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，包括伺服压力系统和焊接力调控系统；所述伺服压力系统包括伺服电机、滚珠丝杠、滑块、超声波系统夹具、导套、导轨、焊接基座以及焊机框架；所述伺服电机和所述导套竖直固定于所述焊机框架，所述滚珠丝杠竖直固定于所述伺服电机的输出端，所述导轨滑动设置于所述导套内，所述滑块固定设置于所述导轨底端并由所述滚珠丝杠驱动，所述超声波系统夹具固定于所述滑块，所述焊接基座固定于所述焊机框架底部，所述焊接力调控系统包括控制器、压力传感器、位移传感器、温度传感器，所述控制器综合焊接参数和传感器信号,调节所述伺服压力系统的运行状态。

2.如权利要求1所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，还包括超声波系统，所述超声波系统通过所述超声波系统夹具固定，所述超声波系统夹具包括夹具上部和夹具下部,所述夹具上部和所述夹具下部通过螺栓可拆卸地固定连接。

3.如权利要求2所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述超声波系统夹具被配置为可以根据所述超声波系统替换不同内径的所述夹具下部。

4.如权利要求3所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，还包括第一角度调节装置，所述第一角度调节装置设置在所述滑块与所述夹具上部之间，所述第一角度调节装置被配置为调整所述超声波系统夹具在水平方向的角度，所述超声波系统夹具在水平方向的角度可以在为-45°至45°之间有级变动。

5.如权利要求4所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述焊接基座还包括第二角度调节装置，所述第二角度调节装置被配置为调整所述焊接基座在水平方向的角度，所述焊接基座在水平方向的角度可以在为-45°至45°之间有级变动。

6.如权利要求5所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述焊机框架包括框架底座、框架本体、框架高度调节螺栓，所述框架本体可调整地活动安装在所述框架底座上，所述框架底座和所述框架本体通过所述框架高度调节螺栓紧固。

7.如权利要求6所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述框架底座设置有固定的滑轨，所述滑轨水平设置，所述焊接基座固定安装在所述滑轨上。

8.如权利要求7所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述压力传感器安装于所述焊接基座内或所述滑块内,所述压力传感器被配置为实时检测焊接过程中的焊接压力。

9.如权利要求8所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述位移传感器安装于所述伺服电机的所述输出端或所述滑块与所述导轨配合处，所述位移传感器被配置为实时检测焊接过程的所述焊头位移。

10.如权利要求9所述的一种用于金属超声波焊接力调控的伺服压力装置，其特征在于，所述温度传感器内嵌于所述焊接基座中，所述温度传感器被配置为检测焊接过程中的试样表面的温度。

Images