CN113458583B - 龙门式超声波焊接设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种龙门式超声波焊接设备，龙门式超声波焊接设备包括：支架、焊接组件和下刃组件，其中：支架，包括底座、横梁和立柱，立柱连接于底座，横梁在立柱之间延伸；焊接组件，包括超声波换能器、焊接头和驱动电机，超声波换能器和驱动电机在同侧连接于圆盘状的焊接头，超声波换能器向焊接头传递焊接能量，驱动电机驱动焊接头旋转，焊接组件通过平移机构沿横梁滑动地安装于横梁；下刃组件，包括下刃，下刃在焊接组件移动方向上延伸，下刃设置与焊接头相对的边刃；在焊接组件和下刃组件之间放置被焊接物，焊接头与下刃配合一次性实现被焊接物的焊合和切割。

Description

龙门式超声波焊接设备

技术领域

本申请属于超声波焊接领域，主要应用于气体过滤滤纸的焊接领域，特别涉及一种龙门式超声波焊接设备。

背景技术

随着工业化的不断发展，环境问题日益严重，空气污染对人们的生活造成的影响越来越大。基于改善空气污染的问题，现今越来越多的汽车厂在生产车辆时，在空调过滤系统中采用载活性炭的空调滤芯。

现有的载活性炭的空调滤芯的生产工艺包括以下步骤：

(1)卷料上料；

(2)分切到规定尺寸；

(3)打折机在滤材上形成折痕；

(4)折纸机将滤材折起，同时根据设定长度打点标记；

(5)人工按照打点标记逐个在超声波焊接机上焊接封口，并手工剪断为独立的空调滤芯。

现有的超声波焊接机具有以下缺点：

(1)焊接过程需要人工上料，并且需要人工操作剪断，人工上下料，生产节拍慢，对作业员的要求较高，容易出现错误且生产效率较低。

(2)焊接时容易泄漏活性炭，对员工健康造成影响。

(3)焊接头固定，难以适应多种尺寸规格的空调滤芯的焊接需求。

发明内容

本申请旨在提出一种龙门式超声波焊接设备，主要应用于气体过滤滤纸的焊接领域，可以使例如滤材的被焊接物的分割和焊合一次性完成，无需人工完成剪断的操作。本申请的另一目的在于提供一种可以用于焊接不同规格的被焊接物的焊接设备。

本申请提出一种龙门式超声波焊接设备，所述龙门式超声波焊接设备包括：支架、焊接组件和下刃组件，其中：

支架，包括底座、横梁和立柱，所述立柱连接于所述底座，所述横梁在所述立柱之间延伸；

焊接组件，包括超声波换能器、焊接头和驱动电机，所述超声波换能器和所述驱动电机在同侧连接于圆盘状的所述焊接头，所述超声波换能器向所述焊接头传递焊接能量，所述驱动电机驱动所述焊接头旋转，所述焊接组件通过平移机构沿所述横梁滑动地安装于所述横梁；

下刃组件，包括下刃，所述下刃在所述焊接组件移动方向上延伸，所述下刃设置与所述焊接头相对的边刃；在所述焊接组件和所述下刃组件之间放置被焊接物，所述焊接头与所述下刃配合一次性实现被焊接物的焊合和切割。

优选地，所述龙门式超声波焊接设备还包括与所述焊接组件连接的焊接组件升降机构，所述焊接组件升降机构能够驱动所述焊接组件沿所述立柱方向运动。

优选地，所述焊接组件升降机构包括气缸和比例阀，所述比例阀连接于所述气缸的进气口，所述比例阀用于控制进气压力。

优选地，所述下刃组件还包括下刃升降机构，所述下刃连接于所述下刃升降机构，所述下刃升降机构能够带动所述下刃沿所述立柱方向运动。

优选地，所述龙门式超声波焊接设备还包括上料机构和出料机构，所述上料机构和所述出料机构用于使所述被焊接物沿与所述立柱的延伸方向垂直的前后方向移动，所述焊接组件和所述下刃组件均位于所述上料机构和所述出料机构之间。

优选地，所述龙门式超声波焊接设备还包括安装到所述焊接组件的吸尘组件，所述吸尘组件包括除尘吸头，所述除尘吸头对准所述焊接头。

优选地，所述吸尘组件还包括固定板和接头，所述除尘吸头和所述接头连接于所述固定板，所述固定板的内部设置有连通所述除尘吸头和所述接头的通道。

优选地，所述固定板设置有用于调整所述焊接头的微调装置，所述微调装置用于调节所述焊接头的转轴在所述横梁的延伸方向和所述立柱的延伸方向的移动。

通过采用上述技术方案，至少可以获得以下有益效果中的一个。

(1)通过下刃和焊接头配合，可以使例如滤材的被焊接物的焊合和分割一次性完成，无需人工完成剪断的操作，提高生产效率。

(2)通过圆盘状的焊接头和下刃的配合，本申请可以使焊接后的被焊接物保持平整，不卷曲，相较于双圆盘焊接头的焊接设备，本申请改善了焊接后的被焊接物产生卷曲的问题。

(3)通过焊接组件沿横梁移动，适应不同宽度的例如滤材的被焊接物的焊接需求；通过下刃沿上下方向活动，适应不同折高的例如滤材的被焊接物的焊接需求。

(4)通过吸尘组件可以对焊接时泄漏的粉尘(填充物)进行收集，便于集中处理，减少环境中的粉尘。

(5)通上料机构使被焊接物自动上料，通过出料机构使焊接后的被焊接物自动出料，无需人工操作，提高生产效率，降低人工成本。

附图说明

图1示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的结构示意图。

图2示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的剖视局部放大图。

图3示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的结构示意图。

图4示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的沿图3中的A-A线的剖视图。

图5示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的焊接组件的放大结构示意图。

图6示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的焊接组件的结构示意图。

图7示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备的焊接组件的气路连接示意图。

图8示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备在切割滤材之前的示意图。

图9示出了根据本申请的实施方式的龙门式超声波焊接设备在切割滤材之后的示意图。

附图标记说明

1支架 11底座 12横梁 13立柱

2焊接组件 21超声波换能器 22焊接头 23驱动电机 24减速器 25同步带 26连接杆 27焊接组件平移机构

28吸尘组件 281固定板 282调节螺母 283接头 284除尘吸头

29焊接组件升降机构 291气缸 292比例阀

3下刃组件 31下刃 32下刃升降机构

4上料机构 41上料皮带 42上料皮带辊

5出料机构 51出料皮带 52出料皮带辊

100滤材

X前后方向 Y左右方向 Z上下方向。

具体实施方式

为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。

如图1至图9所示，本申请提出一种龙门式超声波焊接设备，主要应用于气体过滤滤纸的焊接领域，其包括支架1、焊接组件2、下刃组件3、上料机构4和出料机构5。

龙门式超声波焊接设备可以将滤材原料成段地分割为合适的尺寸。滤材100的内部填充有例如颗粒状的活性炭作为填充物，滤材原料可以为通过弯折形成的搓板状。

如图1至图4所示，支架1包括底座11、横梁12和立柱13，底座11可以是柱状的型材连接起来形成的框架，立柱13连接于底座11，横梁12在立柱之间延伸，横梁12位于底座11的上方，横梁12延伸的方向定义为左右方向Y，立柱13延伸的方向定义为上下方向Z。

应当理解，这里的左右方向Y以及后述的前后方向X、上下方向Z仅用于表示相对方向，不用于限定龙门式超声波焊接设备的结构和摆放方式。在一个优选但非限制性的示例中，前后方向X可以对应于被焊接物的运动方向，上下方向Z即为铅垂方向，左右方向Y为与前后方向X和上下方向Z均垂直的方向。

如图1、图2至图6所示，焊接组件2通过焊接组件平移机构27能够沿横梁12滑动地安装于横梁12，焊接组件平移机构27使焊接组件2可以沿横梁12运动。焊接组件平移机构27可以包括伺服电缸，通过伺服电缸可以驱动焊接组件2沿左右方向Y运动。焊接组件2沿左右方向Y运动可以使龙门式超声波焊接设备能够适应不同宽度的滤材100的焊接需求。

如图5和图6所示，焊接组件2包括超声波换能器21、焊接头22、驱动电机23、减速器24、同步带25和连接杆26。

焊接头22为圆盘状，焊接头22的转轴沿前后方向X延伸，焊接头22连接于连接杆26，连接杆26连接于超声波换能器21，超声波可以通过连接杆26将能量传递至焊接头22。驱动电机23的输出轴连接于减速器24，减速器24的输出轴和连接杆26均安装有同步带轮，同步带25套在两个同步带轮上，使驱动电机23可以驱动焊接头22旋转。

焊接组件平移机构27可以驱动焊接组件2的沿横梁12的运动速度和焊接头22(的外周缘)的旋转线速度保持一致，从而使焊接过程保持平顺。

超声波换能器21和驱动电机23平行设置，并且超声波换能器21和驱动电机23连接于焊接头22的同一侧，使超声波换能器21和驱动电机23至少部分地重合，从而可以使焊接组件2的沿前后方向X的尺寸较小，方便将焊接组件2安装于横梁12，并且在焊接头22的另外一侧留出足够的空间，便于检修和监控焊接质量。

焊接组件2还连接有焊接组件升降机构29，焊接组件升降机构29连接于焊接组件平移机构27，焊接组件升降机构29可以和焊接组件2一起沿左右方向Y运动。焊接组件升降机构29可以包括气缸291和导向件，焊接组件升降机构29可以驱动焊接组件2沿上下方向Z运动，使焊接头22可以下压在例如滤材100的被焊接物的上表面，从而对滤材100进行焊接。

如图7所示，焊接组件升降机构29的气缸291的进气口安装比例阀292，可以通过比例阀292控制气缸291的进气压力，从而控制焊接头22和下刃组件3对滤材100施加的压力。进而控制滤材100焊接后的连接状态，既可以轻微粘连，也可以使滤材100完全断开，省去剪裁的工作。

如图5和图6所示，焊接组件2还安装有吸尘组件28，吸尘组件28包括固定板281、调节螺母282、接头283和除尘吸头284。固定板281连接于焊接组件2，特别是焊接组件2的支架或框架，固定板281的内部设置有通道，除尘吸头284和接头283均连接于固定板281，除尘吸头284和接头283位于通道的两端。固定板281的内部集成通道可以在上料组件4以及吸尘组件28运动的过程中，避免部件可能碰到裸漏的负压管道，造成管道脱落和磨损。接头283可以连接例如真空泵的吸气装置，通过真空负压可以对焊接时泄漏的粉尘(填充物)进行收集，集中处理，减少环境中的粉尘。

除尘吸头284可以为万向除尘吸头，万向除尘吸头可以根据粉尘材料的不同进而造成的抛散状态的不同，从而调整除尘吸头284抽吸的方向，保证真空负压对焊接时泄漏的粉尘的收集效率。万向除尘吸头通过调节螺母282锁定，松开调节螺母282后可以调整万向除尘头使其对准焊接头22，优选地，除尘吸头284对准圆盘状的焊接头22的下边缘部分。

固定板281设置有用于调整焊接头22的微调装置，微调装置用于调节焊接头22的转轴在横梁1的延伸方向(左右方向Y)和立柱13的延伸方向(上下方向Z)的移动。一般情况下，采用调节螺栓的形式设置该微调装置，微调装置可以精确调节焊接头22的旋转轴所在位置，使焊接头22可以精确的与下刃31配合，保证焊接质量。

如图1和图2所示，上料机构4安装于底座11，上料机构4包括上料皮带41和上料皮带辊42，上料皮带辊42设置有两根，上料皮带41包裹住上料皮带辊42，通过上料皮带辊42旋转可以带动上料皮带41运动。两根上料皮带辊42沿左右方向Y延伸，使放置在上料皮带41上的滤材100可以随着上料皮带41沿前后方向X被传送。

如图1和图2所示，出料机构5安装于底座11，出料机构5包括出料皮带51和出料皮带辊52，出料皮带辊52设置有两根，出料皮带51包裹住出料皮带辊52，通过出料皮带辊52旋转带动出料皮带51运动。两根出料皮带辊52沿左右方向Y延伸，使放置在出料皮带51上的滤材100可以随着出料皮带51沿前后方向X被传送。

上料机构4和出料机构可以使被焊接物的自动供料和出料，从而大大减少了人工干预，减少人工操作，降低人工成本。

如图1至图4所示，下刃组件3包括下刃31、下刃固定座和下刃升降机构32，下刃31通过下刃固定座连接于下刃升降机构32，下刃升降机构32可以包括伺服电缸，下刃升降机构32沿上下方向Z设置，下刃升降机构32可以驱动下刃31沿上下方向Z运动。

在前后方向X上，下刃31位于上料皮带41和出料皮带51之间，在下刃升降机构32驱动下刃31向上运动时，下刃31可以从上料皮带41和出料皮带51之间的缝隙升起，从而切断滤材100。

下刃31和焊接头22相对设置，待焊接的滤材100位于下刃31和焊接头22之间，下刃31位于滤材100的下方，焊接头22位于滤材100的上方。

如图8和图9所示，下刃31可以为平板状，下刃31具有边刃311，下刃31的上边缘逐渐变薄形成锋利的边刃311，边刃311位于下刃31的上边缘，利用边刃311可以切断例如滤材的被焊接物。下刃31沿左右方向Y延伸，覆盖焊接头22的整个活动范围，从而使龙门式超声波焊接设备能够适应不同宽度的滤材100的焊接需求。

使用本申请的龙门式超声波焊接设备焊接滤材100时，通过上料机构4使滤材100沿前后方向X传送，滤材100到达预定位置时，上料机构4停止动作。下刃31升起使边刃311位于滤材100的折痕处从而支撑滤材100，能够沿上下方向Z运动的下刃31可以适应不同折痕高度的滤材100。焊接组件升降机构29带动焊接组件2下降，使焊接头22和下刃31挤压滤材100，随着焊接组件平移机构27沿左右方向Y运动，滤材100可以被下刃31切断，同时通过焊接头22将切断的边缘封闭起来，避免滤材100中的例如颗粒状的填充物泄露，可以实现滤材100分割和焊合的一次性(同时)作业。

通过采用上述技术方案，至少可以获得以下有益效果：

(1)通过上料机构4，将被焊接物传送至焊接组件2和下刃组件3所在的加工位置。进一步，通过调整焊接头22的能量以及下刃31和焊接头22的配合力度，可以使例如滤材的被焊接物的焊合和分割一次性完成。通过出料机构5将加工后的被焊接物输出，无需人工上料、完成剪断等操作，提高生产效率，降低人工成本。

(2)通过焊接组件沿横梁移动，适应不同宽度的例如滤材的被焊接物的焊接需求；通过下刃沿上下方向活动，适应不同折高的例如滤材的被焊接物的焊接需求。

(3)通过圆盘状的焊接头和下刃的配合，本申请可以使焊接后的被焊接物保持平整，不卷曲，相较于双圆盘焊接头的焊接设备，本申请改善了焊接后的被焊接物产生卷曲的问题。

(4)通过吸尘组件可以对焊接时泄漏的粉尘(填充物)进行收集，便于集中处理，减少环境中的粉尘。

虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限定于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。

Claims (8)

1.一种龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述龙门式超声波焊接设备包括：支架（1）、焊接组件（2）和下刃组件（3），其中：

支架（1），包括底座（11）、横梁（12）和立柱（13），所述立柱（13）连接于所述底座（11），所述横梁（12）在所述立柱（13）之间延伸；

焊接组件（2），包括超声波换能器（21）、焊接头（22）、驱动电机（23）、减速器（24）、同步带（25）和连接杆（26），所述超声波换能器（21）和所述驱动电机（23）在同侧连接于圆盘状的所述焊接头（22），所述超声波换能器（21）和所述驱动电机（23）平行设置，所述焊接头（22）连接于所述连接杆（26），所述连接杆（26）连接于所述超声波换能器（21），所述超声波换能器（21）向所述焊接头（22）传递焊接能量，所述驱动电机（23）的输出轴连接于所述减速器（24），所述减速器（24）的输出轴和所述连接杆（26）均安装有同步带轮，所述同步带（25）套在两个所述同步带轮上，所述驱动电机（23）驱动所述焊接头（22）旋转，所述焊接组件（2）滑动地安装于所述横梁（12）并通过平移机构（27）沿所述横梁（12）滑动；

下刃组件（3），包括下刃（31），所述下刃（31）在所述焊接组件（2）左右移动方向上延伸，所述下刃组件（3）位于所述焊接组件（2）的下方，所述下刃（31）设置有与所述焊接头（22）相对的边刃（311）；在所述焊接组件（2）和所述下刃组件（3）之间放置滤材，所述焊接头（22）与所述下刃（31）配合一次性实现被焊接物的焊合和切割。

2.根据权利要求1所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述龙门式超声波焊接设备还包括与所述焊接组件（2）连接的焊接组件升降机构（29），所述焊接组件升降机构（29）能够驱动所述焊接组件（2）沿所述立柱（13）方向上下运动。

3.根据权利要求2所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述焊接组件升降机构（29）包括气缸（291）和比例阀（292），所述比例阀（292）连接于所述气缸（291）的进气口，所述比例阀（292）用于控制进气压力。

4.根据权利要求1所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述下刃组件（3）还包括下刃升降机构（32），所述下刃（31）连接于所述下刃升降机构（32），所述下刃升降机构（32）能够带动所述下刃（31）沿所述立柱（13）方向上下运动。

5.根据权利要求1所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述龙门式超声波焊接设备还包括上料机构（4）和出料机构（5），所述上料机构（4）和所述出料机构（5）用于使所述被焊接物沿与所述立柱（13）的延伸方向垂直的前后方向移动，所述焊接组件（2）和所述下刃组件（3）均位于所述上料机构（4）和所述出料机构（5）之间。

6.根据权利要求1所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述龙门式超声波焊接设备还包括安装到所述焊接组件（2）的吸尘组件（28），所述吸尘组件（28）包括除尘吸头（284），所述除尘吸头（284）对准所述焊接头（22）。

7.根据权利要求6所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述吸尘组件（28）还包括固定板（281）和接头（283），所述除尘吸头（284）和所述接头（283）连接于所述固定板（281），所述固定板（281）的内部设置有连通所述除尘吸头（284）和所述接头（283）的通道。

8.根据权利要求7所述的龙门式超声波焊接设备，其特征在于，所述固定板（281）设置有用于调整所述焊接头（22）的微调装置，所述微调装置用于调节所述焊接头（22）的转轴在所述横梁（12）的延伸方向和所述立柱（13）的延伸方向的移动位置。

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