CN112192849A - 一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法 - Google Patents

一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法，本发明中用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，包括底座、架体、上滑轨、下滑轨、上滑动电缸、下滑动电缸、上伸缩杆、下伸缩杆、液压缸、液压伸缩杆、超声波发生器和换能器和变幅杆，上伸缩杆和下伸缩杆相对的一端均设有滑轮组件，待焊接的产品夹设于上伸缩杆和下伸缩杆上的滑轮组件之间，液压伸缩杆下压产品直至抵压于所述焊头上，完成一个点位的焊接。与现有技术相比，本发明能够将待焊接的弧面柔性产品进行适应性地匹配，之后可以根据预设程序进行自动化的送料，可得到精密的焊接路径、规整的焊接间隙，提升焊接位点密合质量的同时显著提升了焊接的稳定性。

Description

一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接工装，尤其是涉及一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法。
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，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，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，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅。
现有的超声波焊接机均需要手动送料，将待焊接的弧面柔性产品进行手动递送过程中，因为递送速率难以把控，通常会出现焊接间距不均匀、焊接边沿轨迹杂乱，导致手工焊接导致焊接后产品品质不稳定，同时造成美观性差的问题。
CN205464790U公开了一种超声波焊接机及其夹紧装置，夹紧装置包括导轨和夹紧机构，其中，导轨固定安装在超声波焊接机的基座上，导轨上设置有公槽，夹紧机构包括止动块、螺栓和调节把手，止动块固定安装在超声波焊接机的机头上，止动块上设置有母槽，母槽与公槽配合安装，螺栓包括固定部和连接部，固定部与止动块的第一面邻接，连接部穿过止动块，调节把手包括调节部和锁紧部，锁紧部与连接部通过螺纹连接，锁紧部与止动块的第二面抵接。该技术方案仍然无法解决柔性待焊接产品的自动送料及自动焊接过程，导致焊接品质良莠不齐。
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用于弧面柔性产品的超声波焊接工装及焊接方法，本发明中的超声波焊接工装能够将待焊接的弧面柔性产品进行适应性地匹配，之后可以根据预设程序进行自动化的送料，可得到精密的焊接路径、规整的焊接间隙，提升焊接位点密合质量的同时显著提升了焊接的稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，包括底座、架体、上滑轨、下滑轨、上滑动电缸、下滑动电缸、上伸缩杆、下伸缩杆、液压缸、液压伸缩杆、超声波发生器和换能器和变幅杆，其中具体地：
架体设于所述底座上；
上滑轨设于所述架体上；
下滑轨设于所述底座上；
上滑动电缸设于所述上滑轨上，所述上滑动电缸可沿上滑轨进行位移；
下滑动电缸设于所述下滑轨上，所述下滑动电缸可沿下滑轨进行位移；
上伸缩杆和下伸缩杆，分别连接于所述上滑动电缸和下滑动电缸之后，所述上伸缩杆和下伸缩杆相对的一端均设有滑轮组件，待焊接的产品夹设于上伸缩杆和下伸缩杆上的滑轮组件之间；
液压缸设于所述架体上；
液压伸缩杆连接于所述液压缸中；
超声波发生器设于所述底座上；
换能器和变幅杆与所述超声波发生器连接，所述变幅杆的端部设有焊头，所述焊头处于所述液压伸缩杆下方，所述液压伸缩杆下压产品直至抵压于所述焊头上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆和下伸缩杆上的滑轮组件同步转动，将产品向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。
进一步地，所述架体上设有水平工作平台；
所述上滑轨设于所述水平工作平台下表面；
所述上滑动电缸的上端活动限位于所述上滑轨之中；
所述上滑动电缸能够沿所述上滑轨进行水平位置调整。
进一步地，所述下滑轨设于所述底座的上表面；
所述下滑动电缸的下端活动限位于所述下滑轨之中；
所述下滑动电缸能够沿所述下滑轨进行水平位置调整。
进一步地，所述上滑轨和下滑轨上均设有齿条；
所述上滑动电缸和下滑动电缸上均设有与所述齿条上齿纹相匹配的齿轮；
所述上滑动电缸和下滑动电缸上还设有与所述齿轮传动连接的第一伺服电机。通过第一伺服电机实现齿轮的驱动，以此实现上滑动电缸和下滑动电缸根据指令进行水平位移。
进一步地，所述滑轮组件包括滑轮和与滑轮传动连接的第二伺服电机。
进一步地，所述焊接工装还包括微处理器；
所述微处理器分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、超声波发生器、和液压缸电连接；
所述微处理器根据预设程序向第一伺服电机和第二伺服电机发出指令信号，控制第一伺服电机和第二伺服电机进行程序性地扭矩输出。
进一步地，所述电连接为有线连接或者无线连接；
所述超声波焊接工装还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述微处理器电连接，实现人机互动。
进一步地，所述产品为弧面柔性的塑料制品。
进一步地，所述微处理器为ARM处理器。
进一步地，所述焊接工装还包括设于滑轮组件上的压力传感器，各个压力传感器可以感应各个滑轮组件上的压力值，反馈至微处理器进行比较，以此实现进一步的压力调整，使得各个位点的压力值相同。
本发明中应用上述超声波焊接工装于弧面柔性产品的焊接方法，包括以下步骤：
S1：根据产品的弧面尺寸设定送料程序和超声波焊接程序；
S2：微处理器根据预设送料程序指令第一伺服电机进行程序性地扭矩输出，以此调整上滑动电缸和下滑动电缸的水平位置，同时指令上滑动电缸和下滑动电缸进行推力输出，以此控制上伸缩杆和下伸缩杆的伸长量，使得待焊接的产品能够匹配地夹设于上伸缩杆和下伸缩杆上的滑轮组件之间；
S3：微处理器根据预设超声波焊接程序指令第二伺服电机进行程序性地扭矩输出，并指令液压缸进行程序性地压力输出，使得液压伸缩杆下压产品直至抵压于所述焊头上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆和下伸缩杆上的滑轮组件同步转动，将产品向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本技术方案中的超声波焊接工装能够将待焊接的弧面柔性产品进行适应性地匹配，之后可以根据预设程序进行自动化的送料，可得到精密的焊接路径、规整的焊接间隙，提升焊接位点密合质量的同时显著提升了焊接的稳定性。
2)本技术方案中微处理器分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、超声波发生器、液压缸电连接，实现了全自动化的送料、焊接过程，避免了人力的把控，显著提升了生产效率。
附图说明
图1为本技术方案中用于弧面柔性产品的超声波焊接工装的结构示意图。
图中：1、底座，2、架体，3、上滑轨，4、上滑动电缸，5、下滑轨，6、上伸缩杆，7、下伸缩杆，8、产品，9、液压缸，10、液压伸缩杆，11、超声波发生器，12、变幅杆，13、焊头，14、下滑动电缸。
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
本发明中用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，包括底座1、架体2、上滑轨3、下滑轨5、上滑动电缸4、下滑动电缸14、上伸缩杆6、下伸缩杆7、液压缸9、液压伸缩杆10、超声波发生器11和换能器和变幅杆12，参见图1。本实施例中所进行超声波焊接的产品8为弧面柔性的塑料制品，如人造革、PVC薄膜等、塑胶隔热垫等产品。
在竖直位置调整上，本超声波焊接工装能够将待焊接的弧面柔性产品进行适应性地匹配，之后可以根据预设程序进行自动化的送料，可得到精密的焊接路径、规整的焊接间隙，提升焊接位点密合质量的同时显著提升了焊接的稳定性。其中架体2设于所述底座1上，上滑轨3设于所述架体2上，下滑轨5设于所述底座1上，上滑动电缸4设于所述上滑轨3上，所述上滑动电缸4可沿上滑轨3进行位移，下滑动电缸14设于所述下滑轨5上，所述下滑动电缸14可沿下滑轨3进行位移。上伸缩杆6和下伸缩杆7，分别连接于所述上滑动电缸4和下滑动电缸14之后，所述上伸缩杆6和下伸缩杆7相对的一端均设有滑轮组件，待焊接的产品8夹设于上伸缩杆6和下伸缩杆7上的滑轮组件之间。
在超声焊接部件上，本实施例中超声波发生器11设于所述底座1上，换能器和变幅杆12与所述超声波发生器11连接，所述变幅杆12的端部设有焊头13，所述焊头13处于所述液压伸缩杆10下方，所述液压伸缩杆10下压产品8直至抵压于所述焊头13上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆6和下伸缩杆7上的滑轮组件同步转动，将产品8向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。液压缸9设于所述架体2上，液压伸缩杆10连接于所述液压缸9中。
在水平位置调整方面，架体2上设有水平工作平台，上滑轨3设于所述水平工作平台下表面。上滑动电缸4的上端活动限位于所述上滑轨3之中，上滑动电缸4能够沿所述上滑轨3进行水平位置调整。下滑轨5设于所述底座1的上表面，下滑动电缸14的下端活动限位于所述下滑轨5之中，下滑动电缸14能够沿所述下滑轨5进行水平位置调整。上滑轨3和下滑轨5上均设有齿条，上滑动电缸4和下滑动电缸14上均设有与所述齿条上齿纹相匹配的齿轮，上滑动电缸4和下滑动电缸14上还设有与所述齿轮传动连接的第一伺服电机。通过第一伺服电机实现齿轮的驱动，以此实现上滑动电缸4和下滑动电缸14根据指令进行水平位移。滑轮组件包括滑轮和与滑轮传动连接的第二伺服电机，焊接工装还包括微处理器；
自动控制方面，微处理器分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、超声波发生器11、液压缸9电连接，实现了全自动化的送料、焊接过程，避免了人力的把控，显著提升了生产效率。微处理器分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、超声波发生器11、和液压缸9电连接，微处理器根据预设程序向第一伺服电机和第二伺服电机发出指令信号，控制第一伺服电机和第二伺服电机进行程序性地扭矩输出。具体实施时，电连接为有线连接或者无线连接。超声波焊接工装还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述微处理器电连接，实现人机互动。具体实施时，微处理器为ARM处理器。
具体进行超声波焊接过程中，包括以下步骤：
S1：根据产品8的弧面尺寸设定送料程序和超声波焊接程序。
S2：微处理器根据预设送料程序指令第一伺服电机进行程序性地扭矩输出，以此调整上滑动电缸4和下滑动电缸14的水平位置，同时指令上滑动电缸4和下滑动电缸14进行推力输出，以此控制上伸缩杆6和下伸缩杆7的伸长量，使得待焊接的产品8能够匹配地夹设于上伸缩杆6和下伸缩杆7上的滑轮组件之间。在次过程中，焊接工装还包括设于滑轮组件上的压力传感器，各个压力传感器可以感应各个滑轮组件上的压力值，反馈至微处理器进行比较，以此实现进一步的压力调整，使得各个位点的压力值相同。
S3：微处理器根据预设超声波焊接程序指令第二伺服电机进行程序性地扭矩输出，并指令液压缸9进行程序性地压力输出，使得液压伸缩杆10下压产品8直至抵压于所述焊头13上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆6和下伸缩杆7上的滑轮组件同步转动，将产品8向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。
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 (10)

1.一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，包括：
底座(1)；
架体(2)，设于所述底座(1)上；
上滑轨(3)，设于所述架体(2)上；
下滑轨(5)，设于所述底座(1)上；
上滑动电缸(4)，设于所述上滑轨(3)上，所述上滑动电缸(4)可沿上滑轨(3)进行位移；
下滑动电缸(14)，设于所述下滑轨(5)上，所述下滑动电缸(14)可沿下滑轨(3)进行位移；
上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)，分别连接于所述上滑动电缸(4)和下滑动电缸(14)之后，所述上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)相对的一端均设有滑轮组件，待焊接的产品(8)夹设于上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)上的滑轮组件之间；
液压缸(9)，设于所述架体(2)上；
液压伸缩杆(10)，连接于所述液压缸(9)中；
超声波发生器(11)，设于所述底座(1)上；
换能器和变幅杆(12)，与所述超声波发生器(11)连接，所述变幅杆(12)的端部设有焊头(13)，所述焊头(13)处于所述液压伸缩杆(10)下方，所述液压伸缩杆(10)下压产品(8)直至抵压于所述焊头(13)上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)上的滑轮组件同步转动，将产品(8)向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述架体(2)上设有水平工作平台；
所述上滑轨(3)设于所述水平工作平台下表面；
所述上滑动电缸(4)的上端活动限位于所述上滑轨(3)之中；
所述上滑动电缸(4)能够沿所述上滑轨(3)进行水平位置调整。
3.根据权利要求2所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述下滑轨(5)设于所述底座(1)的上表面；
所述下滑动电缸(14)的下端活动限位于所述下滑轨(5)之中；
所述下滑动电缸(14)能够沿所述下滑轨(5)进行水平位置调整。
4.根据权利要求3所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述上滑轨(3)和下滑轨(5)上均设有齿条；
所述上滑动电缸(4)和下滑动电缸(14)上均设有与所述齿条上齿纹相匹配的齿轮；
所述上滑动电缸(4)和下滑动电缸(14)上还设有与所述齿轮传动连接的第一伺服电机。
5.根据权利要求4所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述滑轮组件包括滑轮和与滑轮传动连接的第二伺服电机。
6.根据权利要求5所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述焊接工装还包括微处理器；
所述微处理器分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、超声波发生器(11)、和液压缸(9)电连接；
所述微处理器根据预设程序向第一伺服电机和第二伺服电机发出指令信号，控制第一伺服电机和第二伺服电机进行程序性地扭矩输出。
7.根据权利要求6所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述电连接为有线连接或者无线连接；
所述超声波焊接工装还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述微处理器电连接，实现人机互动。
8.根据权利要求1所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述产品(8)为弧面柔性的塑料制品。
9.根据权利要求6所述的一种用于弧面柔性产品的超声波焊接工装，其特征在于，所述微处理器为ARM处理器。
10.一种弧面柔性产品的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据产品(8)的弧面尺寸设定送料程序和超声波焊接程序；
S2：微处理器根据预设送料程序指令第一伺服电机进行程序性地扭矩输出，以此调整上滑动电缸(4)和下滑动电缸(14)的水平位置，同时指令上滑动电缸(4)和下滑动电缸(14)进行推力输出，以此控制上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)的伸长量，使得待焊接的产品(8)能够匹配地夹设于上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)上的滑轮组件之间；
S3：微处理器根据预设超声波焊接程序指令第二伺服电机进行程序性地扭矩输出，并指令液压缸(9)进行程序性地压力输出，使得液压伸缩杆(10)下压产品(8)直至抵压于所述焊头(13)上，完成一个点位的焊接，之后上伸缩杆(6)和下伸缩杆(7)上的滑轮组件同步转动，将产品(8)向前递送一个预设间距，进行下一个点位的焊接。
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