CN114226945A - 超声波焊接装置及连续焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种超声波焊接装置及连续焊接方法，其中超声波焊接装置，包括物料运输组件、两个或多个滚动焊机组件以及至少一个底辊。物料运输组件用于将物料运输至两个或多个焊接工位，物料具有宽度方向。两个或多个滚动焊机组件在物料的运输方向上依次布设，每个滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个滚焊头沿宽度方向错开布设。至少一个底辊可转动地设置于超声波焊接装置中，底辊与滚焊头之间限定焊接工位。通过本超声波焊接装置及连续焊接方法能够提升对于宽度较大物料的焊接效率。

Description

超声波焊接装置及连续焊接方法

技术领域

本发明涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种超声波焊接装置及连续焊接方法。

背景技术

超声波焊接技术是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合的焊接工艺。而在对条带状的物料进行超声焊接时，采用滚动焊接的方式进行焊接具有焊接效率高的特点。

滚动焊接时，电机驱动焊头转动，同时物料通过传输辊传输至焊接工位进行焊接。当物料宽度过大时，由于滚动焊接的焊头受到焊接工艺、材料以及成本等影响，焊头宽度受到限制，无法实现采用较宽的焊头以满足对大宽度物料的连续焊接。

目前行业内焊接的产品宽度过大时，常采用平焊头间歇式焊接。但由于是间歇式焊接，导致对于此类产品的焊接还存在焊接效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波焊接装置，能够提升对于宽度较大物料的焊接效率。

为实现前述目的的超声波焊接装置，包括物料运输组件、两个或多个滚动焊机组件以及至少一个底辊。物料运输组件用于将物料运输至两个或多个焊接工位，所述物料具有宽度方向。两个或多个滚动焊机组件在所述物料的运输方向上依次布设，每个所述滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个所述滚焊头沿所述宽度方向错开布设。至少一个底辊可转动地设置于所述超声波焊接装置中，所述底辊与所述滚焊头之间限定所述焊接工位。在焊接过程中，通过将两个或多个滚动焊机组件沿物料的运输方向的不同位置布设，使得滚动焊机组件之间不会彼此干扰，从而允许将两个或多个滚焊头分别设置在物料宽度方向上的不同位置，以对物料宽度方向上的不同区域进行焊接，实现了采用滚动焊接的方式取得更宽的焊印，从而能对较宽的物料进行连续焊接。

在一个或多个实施方式中，相邻所述滚焊头的邻边在所述物料的运输方向上对齐。如此布设，能够使得物料在宽度方向上的每一区域都能够被滚焊头焊接到，保证了焊接质量。

在一个或多个实施方式中，超声波焊接装置还包括间隙调节组件，间隙调节组件，与所述底辊传动连接，用于驱使所述滚焊头与所述底辊之间彼此朝向靠近或远离地方向运动。通过驱使底辊与滚焊头彼此靠近或远离，使得底辊与滚焊头之间的焊接工位间隙能够被调节，从而能够满足对不同厚度的物料进行焊接。

在一个或多个实施方式中，所述滚动焊机组件的数量为两个，所述底辊的数量为一个，所述底辊设置于两所述滚焊头之间；所述间隙调节组件包括丝杆以及楔形块，所述楔形块与所述滚焊头传动连接，当所述楔形块沿所述丝杆活动时，可通过楔形面驱使所述滚焊头沿所述物料的运输方向靠近或远离所述底辊。如此设置，以允许对其中一个焊接工位的间隙大小进行单独调节，以满足不同的焊接需求。

在一个或多个实施方式中，所述间隙调节组件还包括气缸，所述气缸与所述底辊传动连接，当所述气缸作动时，可沿所述超声波焊接装置的高度方向调节所述底辊与所述滚焊头之间的距离。通过设置气缸，能够使得底辊与滚焊头之间沿高度方向的距离可调，以进一步调节焊接工位的间隙大小，且由于气缸作动稳定，能够保持焊接工位间隙大小的固定。

在一个或多个实施方式中，所述物料运输组件包括多个运输辊，所述运输辊可转动地设置于所述超声波焊接装置中。通过设置运输辊能够实现对运输方向的变向、转角进行调整，以实现不同构型的运输方向。

在一个或多个实施方式中，所述运输辊包括至少一个主动辊以及从动辊，所述主动辊与辊驱动电机传动连接；其中，所述主动辊和/或从动辊为弧度辊，所述弧度辊中部的外径大于所述弧度辊两端的外径。通过将主动辊和/或从动辊设置为弧度辊，能够利用弧度辊中变径特征起到在运输物料的同时能够对物料进行展平作用。

在一个或多个实施方式中，所述滚动焊机组件还包括：

设置于所述滚焊头轴向一侧的冷却组件、超声波发生器、换能器以及调幅器；以及

设置于所述滚焊头轴向另一侧的焊头驱动电机。

本发明的另一目的在于提供一种连续焊接方法，能够提升对于宽度较大物料的焊接效率。

为实现前述目的的连续焊接方法，包括如下步骤：

提供两个或多个滚动焊机组件，依次布设于物料的运输方向上，每个所述滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个所述滚焊头沿待焊接物料的宽度方向错开布设；

将物料运送至所述滚焊头的焊接工位，使得两个或多个所述滚焊头分别在所述宽度方向的不同位置分别对物料进行连续焊接。

在焊接过程中，通过将两个或多个滚动焊机组件沿物料的运输方向的不同位置布设，使得滚动焊机组件之间不会彼此干扰，从而允许将两个或多个滚焊头分别设置在物料宽度方向上的不同位置，以对物料宽度方向上的不同区域进行焊接，实现了采用滚动焊接的方式取得更宽的焊印，从而能对较宽的物料进行连续焊接。

在一个或多个实施方式中，所述连续焊接方法采用超声波焊接工艺进行焊接。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置立体示意图；

图2为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置侧面示意图；

图3为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置正面示意图；

图4为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置俯视示意图；

图5为根据本申请一些实施例的弧度辊立体示意图；

图6为根据本申请一些实施例的弧度辊半剖示意图；

图7为根据本申请一些实施例的弧度辊侧面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

由于超声波滚动焊接的滚焊头宽度受限，难以对宽度较宽的物料进行连续地滚动焊接。由于在超声波焊接装置中，焊头的两侧还分别设置有超声波发生组件以及驱动电机，使得无法以焊头并排布设的方式来取得更宽的焊印。

针对上述问题，申请人进一步研究，并提出了一种具有新构型的超声波焊接装置，来实现对较宽物料的滚动焊接。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，图1为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置立体示意图，图2为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置侧面示意图，图3为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置正面示意图，图4为根据本申请一些实施例的超声波焊接装置俯视示意图。

超声波焊接装置包括物料运输组件1、两个或多个滚动焊机组件2以及至少一个底辊3。物料运输组件1用于将物料运输至两个或多个焊接工位，物料具有宽度方向。滚动焊机组件2在物料的运输方向上依次布设，每个滚动焊机组件2中包括有滚焊头20，两个或多个滚焊头20沿物料的宽度方向错开布设。底辊3可转动地设置于超声波焊接装置中，且底辊3与滚焊头20之间限定出超声波焊接装置中的焊接工位30。

文中所记载的辊可称辊轴，是机器上能转动的圆柱形机件。当辊轴进行转动时，能够通过摩擦力输送物料。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

物料具有运输方向，该方向为图3中箭头a所示方向。可以理解的是，当物料呈条状或是带状时，该运输方向a即为物料的延伸方向或是长度方向。物料的宽度方向即为与运输方向a相垂直的方向。

两个或多个滚动焊机组件2为沿物料的运输方向a布设于不同位置，从而呈依次布设状。

滚焊头20呈圆盘状，其具有轴向，滚焊头20的轴向与物料的宽度方向相平行，在焊接过程中，滚焊头20的外周与物料相接触，以完成焊接。在物料的宽度方向上，两个或多个滚焊头20分别设置于不同位置，从而当物料自两个或多个滚焊头20下方输送时，两个或多个滚焊头20的外周能够分别在物料宽度方向上的不同位置与其相接触，以进行焊接。

底辊3与滚焊头20相对设置，二者之间形成间隙，当物料自底辊3与滚焊头20之间间隙穿过时，底辊3能够施以一压力于物料表面，使得物料与滚焊头20相接触，以进行焊接，该焊接位置即为焊接工位30。

在焊接过程中，通过将两个或多个滚动焊机组件2沿物料的运输方向a的不同位置布设，使得滚动焊机组件2之间不会彼此干扰，从而允许将两个或多个滚焊头20分别设置在物料宽度方向上的不同位置，以对物料宽度方向上的不同区域进行焊接，实现了采用滚动焊接的方式取得更宽的焊印，从而能对较宽的物料进行连续焊接。在一些具体的实施例中，采用本超声波焊接装置能够实现对宽度大于120mm的物料进行焊接。

根据本申请的一些实施例，请参见图3以及图4，相邻两滚焊头20的邻边在物料的运输方向a上对齐。

在物料的宽度方向上，每一滚焊头20都具有与其距离最近的另一滚焊头20，这两个彼此距离最近的滚焊头20即为相邻两滚焊头20，相邻两滚焊头20在物料的宽度方向上彼此相对的一对边为邻边。

文中所述的对齐是指两条邻边在物料的运输方向a，亦即物料的延伸/长度方向上，彼此重合。

如此布设，能够使得物料在宽度方向上的每一区域都能够被滚焊头20焊接到，保证了焊接质量。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，超声波焊接装置还包括间隙调节组件4，间隙调节组件4与底辊3和/或滚焊头20传动连接，用于驱使滚焊头20与底辊3之间彼此朝向靠近或远离地方向运动。

通过驱使底辊3以及滚焊头20彼此之间靠近或远离，使得底辊3与滚焊头20之间的焊接工位30间隙能够被调节，从而能够满足对不同厚度的物料进行焊接。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，滚动焊机组件2的数量为两个，底辊3的数量为一个，且底辊3设置于两滚焊头20之间。间隙调节组件4包括丝杆40以及楔形块41，楔形块41与滚焊头20传动连接，当楔形块41沿丝杆活动时，可通过楔形块41的楔形面驱使滚焊头20沿物料的运输方向a靠近或远离底辊3。

丝杆40与楔形块41之间以滚珠丝杆的方式布设，二者通过螺纹连接。当如电机等驱动件驱动丝杆40转动时，楔形块41即会沿丝杆40的延伸方向移动。

楔形块41具有楔形面，该楔形面即为与丝杆40延伸方向倾斜的面，当楔形块41沿丝杆40活动时，由于楔形面与丝杆40延伸方向之间的存在的夹角，使得滚焊头20被推动，以沿物料运输方向a靠近或远离底辊3。

丝杆40以及楔形块41分别设置于滚动焊机组件2宽度方向w的两侧，以通过两楔形块41分别与滚焊头20传统连接，起到分别调节的作用。楔形块41与滚焊头20之间传动连接的方式可以包括但不限于如连杆连接或是推杆连接的方式。

如此设置，以允许对其中一个焊接工位的间隙大小进行单独调节，以满足不同的焊接需求，如当物料的一致性较差时，可以通过调节焊接工位30的间隙大小来实现焊接。

可以理解的是，在其他一些与图中所示不同的实施例中，滚动焊机组件2的数量和/或底辊3的数量可以为其他不同的数目，以实现对不同焊接件以及焊接工况的适应性。

在其他一些与图中所示不同的实施例中，间隙调节组件4也可以与底辊3传动连接，并驱使底辊3活动。由于底辊3设置于两滚焊头20之间，使得当底辊3靠近其中一个滚焊头20时，同时也会远离另一滚焊头20，从而也能够实现单独调节焊接工位30的间隙。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，间隙调节组件4还包括气缸42，该气缸42与底辊3传动连接，当气缸42作动时，可沿超声波焊接装置的高度方向h调节底辊3与滚焊头20之间的距离。

具体地，气缸42具有活塞杆，当气缸42作动时，该活塞杆可以伸出或缩回气缸42。气缸42的活塞杆与底辊3固定连接，从而使得当气缸42作动时，底辊3能够随着活塞杆的伸出或缩回而同步地运动。

通过设置气缸42，能够使得底辊3与滚焊头20之间沿高度方向h的距离可调，以进一步调节焊接工位30的间隙大小，且由于气缸作动稳定，能够保持焊接工位30间隙大小的固定。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，物料运输组件1包括多个运输辊10，运输辊10可转动地设置于超声波焊接装置中。

当运输物料时，物料是沿运输方向a铺设于运输辊10的上方，当运输辊10转动的过程中，能够通过摩擦力对物料进行传输。

通过设置运输辊10能够实现对运输方向a的变向、转角进行调整，以实现不同构型的运输方向。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，运输辊10包括至少一个主动辊101以及从动辊102，主动辊101与辊驱动电机103传动连接。其中，主动辊101和/或从动辊102为弧度辊，请进一步参见图5至图7，图5为根据本申请一些实施例的弧度辊立体示意图，图6为根据本申请一些实施例的弧度辊半剖示意图，图7为根据本申请一些实施例的弧度辊侧面示意图。弧度辊中部100a的外径大于弧度辊两端100b的外径。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

辊驱动电机103具有输出轴，主动辊101通过如联轴器等部件与辊驱动电机103传动连接。当辊驱动电机103传动连接作动时，主动辊101会随着辊驱动电机103的输出轴同步地转动，从而实现对物料的输送。

弧度辊的中间部100a的外径大于弧度辊两端100b的外径，从而使得弧度辊整体呈中间突出的部分。其中，在图中所示实施例中，弧度辊的外径自一端朝向另一端呈先增大、后减小的连续变化趋势。其中弧度辊中间部100a的外径D1比弧度辊两端100b的外径D2大2cm。

通过将主动辊101和/或从动辊102设置为弧度辊，能够利用弧度辊中变径特征起到在运输物料的同时能够对物料进行展平作用。

根据本申请的一些实施例，请参见图1至图4，滚动焊机组件还2包括设置于滚焊头20轴向一侧的冷却组件21、超声波发生器、换能器22以及调幅器，以及设置于滚焊头20轴向另一侧的焊头驱动电机201。

焊头驱动电机201带动滚焊头20旋转，以能够实现底辊3与滚焊头20同步线速度，达到相对静止，以进行焊接。

另一方面，根据本申请的一些实施例，还提供了一种连续焊接方法，其包括如下步骤：

提供两个或多个滚动焊机组件，依次布设于物料的运输方向上，每个滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个滚焊头沿待焊接物料的宽度方向错开布设；

将物料运送至滚焊头的焊接工位，使得两个或多个滚焊头分别在宽度方向的不同位置分别对物料进行连续焊接。

在焊接过程中，通过将两个或多个滚动焊机组件沿物料的运输方向的不同位置布设，使得滚动焊机组件之间不会彼此干扰，从而允许将两个或多个滚焊头分别设置在物料宽度方向上的不同位置，以对物料宽度方向上的不同区域进行焊接，实现了采用滚动焊接的方式取得更宽的焊印，从而能对较宽的物料进行连续焊接。

根据本申请的一些实施例，连续焊接方法采用超声波焊接工艺进行焊接。

根据本申请的一些实施例，请结合参见图1至图7，提供了一种超声波焊接装置，其包括物料运输组件1、两滚动焊机组件2以及底辊3。滚动焊机组件2具有滚焊头20，两滚焊头20设置于超声波焊接装置高度方向h上的相同高度位置，物料运输组件1包括一个主动辊101以及两从动辊102，两从动辊102设置于两滚焊头20的上方，主动辊101设置于两滚焊头20的下方，底辊3通过气缸42被固定于两滚焊头20之间，并位于两滚焊头20的上方，底辊3与两滚焊头20之间分别形成有焊接工位30。物料以箭头a所示方向运输，受限经过一从动辊102后向下弯折，运送至一个滚焊头20与底辊3之间的焊接工位30，随后向下运送，经过主动辊101后，转向向上运送，经过另一个滚焊头20与底辊3之间的焊接工位30，随后继续向上运送，直至另一个从动轮102处。由于两滚焊头20之间沿物料的宽度方向错开布设，使得物料分别于两滚焊头20处于一侧以及另一侧被焊接，以实现对宽度较宽的物料进行焊接的目的，从而保证总的焊接区域达到产品要求。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”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；也可以是机械连接，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。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申请实施例中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种超声波焊接装置，其特征在于，包括：

物料运输组件，用于将物料运输至两个或多个焊接工位，所述物料具有宽度方向；

两个或多个滚动焊机组件，在所述物料的运输方向上依次布设，每个所述滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个所述滚焊头沿所述宽度方向错开布设；以及

至少一个底辊，可转动地设置于所述超声波焊接装置中，所述底辊与所述滚焊头之间限定所述焊接工位。

2.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，相邻所述滚焊头的邻边在所述物料的运输方向上对齐。

3.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，还包括：

间隙调节组件，与所述底辊和/或所述滚焊头传动连接，用于驱使所述滚焊头与所述底辊之间彼此朝向靠近或远离地方向运动。

4.如权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述滚动焊机组件的数量为两个，所述底辊的数量为一个，所述底辊设置于两所述滚焊头之间；

所述间隙调节组件包括丝杆以及楔形块，所述楔形块与所述滚焊头传动连接，当所述楔形块沿所述丝杆活动时，可通过楔形面驱使所述滚焊头沿所述物料的运输方向靠近或远离所述底辊。

5.如权利要求4所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述间隙调节组件还包括气缸，所述气缸与所述底辊传动连接，当所述气缸作动时，可沿所述超声波焊接装置的高度方向调节所述底辊与所述滚焊头之间的距离。

6.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述物料运输组件包括多个运输辊，所述运输辊可转动地设置于所述超声波焊接装置中。

7.如权利要求6所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述运输辊包括至少一个主动辊以及从动辊，所述主动辊与辊驱动电机传动连接；

其中，所述主动辊和/或从动辊为弧度辊，所述弧度辊中部的外径大于所述弧度辊两端的外径。

8.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述滚动焊机组件还包括：

设置于所述滚焊头轴向一侧的冷却组件、超声波发生器、换能器以及调幅器；以及

设置于所述滚焊头轴向另一侧的焊头驱动电机。

9.一种连续焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供两个或多个滚动焊机组件，依次布设于物料的运输方向上，每个所述滚动焊机组件中包括滚焊头，两个或多个所述滚焊头沿待焊接物料的宽度方向错开布设；

将物料运送至所述滚焊头的焊接工位，使得两个或多个所述滚焊头分别在所述宽度方向的不同位置分别对物料进行连续焊接。

10.如权利要求9所述的连续焊接方法，其特征在于，所述连续焊接方法采用超声波焊接工艺进行焊接。

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