CN116237630A - 曲面绕线工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了曲面绕线工艺及设备，曲面绕线工艺包括以下步骤：S1、提供一个控制终端及曲面绕线设备，使得曲面绕线设备与控制终端相连；S2、提供超声波发生器、超声波绕线咀、超声波换能器及金属漆包线，超声波换能器和金属漆包线均设置于曲面绕线设备上，超声波绕线咀设置在超声波换能器上；S3、提供虎钳且利用虎钳将待加工的曲面产品定位于曲面绕线设备的执行平台上；S4、提供待加工的曲面产品的布线图形，通过控制终端转换为曲面绕线设备的运动路径；S5、控制终端启动操作曲面绕线设备沿S4中的运动路径移动，然后驱动超声波发生器、超声波换能器及超声波绕线咀，通过超声波将超声波绕线咀上的金属漆包线植入待加工的曲面产品上，使得金属漆包线在待加工的曲面产品上形成布线图形；S6、重复步骤S5，使待加工的曲面产品表面形成多条布线，最终在该曲面产品表面形成布线图形。本发明具有设计合理，可以在曲面上进行超声波绕线等优点。

Description

曲面绕线工艺及设备

技术领域

本发明属于超声波焊接技术领域，具体涉及一种曲面绕线工艺及设备。

背景技术

超声波焊接绕线工艺已经在日常生产中开始应用，如超声波绕线机及时一种利用超声波频率的机械振动能量，将金属漆包线植入塑胶片状内的一种特殊方法，金属漆包线在进行超声波植入时，既不向塑胶片状材料输送电流，也不向塑胶片状施以高温热源，只是将振动能量转变为工作间的热量，使植入金属漆包线有限的升温，使得塑胶片产生塑性形变，在植入初期阶段将金属漆包线发热变软，在一定静压力作用下，使金属漆包线和塑胶片状粘合在一起，即实现牢固焊接，工作状态局限于平面，超声波焊头垂直于被植入材料。

如专利授权公告号CN102447162B公开的电磁式触控板的天线板及其制作工艺，即为在平面上利用超声波加工天线并最终形成天线板，无论是该公开的电磁式触控板的天线板及其制作工艺亦或是其它现有技术中的超声波接绕线工艺无法在3D曲面上完成植入工作。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种可以在曲面上进行超声波绕线的曲面绕线工艺及设备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

曲面绕线工艺，包括以下步骤：

S1、提供一个控制终端及曲面绕线设备，使得曲面绕线设备与控制终端相连；

S2、提供超声波发生器、超声波绕线咀、超声波换能器及金属漆包线，超声波换能器和金属漆包线均设置于曲面绕线设备上，超声波绕线咀设置在超声波换能器上；

S3、提供虎钳且利用虎钳将待加工的曲面产品定位于曲面绕线设备的执行平台上；

S4、提供待加工的曲面产品的布线图形，通过控制终端转换为曲面绕线设备的运动路径；

S5、控制终端启动操作曲面绕线设备沿S4中的运动路径移动，然后驱动超声波发生器、超声波换能器及超声波绕线咀，通过超声波将超声波绕线咀上的金属漆包线植入待加工的曲面产品上，使得金属漆包线在待加工的曲面产品上形成布线图形；

S6、重复步骤S5，使待加工的曲面产品表面形成多条布线，最终在该曲面产品表面形成布线图形。

本发明还公开了一种曲面绕线工艺的曲面绕线设备，包括；

执行平台，用于安装虎钳及待加工曲面产品；

万向机械臂座，设置于执行平台上；

转动臂，设置于万向机械臂座上；

金属漆包线，设置于转动臂上；

超声波换能器，设置于转动臂上且用于将金属漆包线超声波焊接；

超声波绕线咀，设置于超声波换能器上且设有过线孔，所述金属漆包线的一端穿过过线孔伸至超声波绕线咀的底部；以及

虎钳，安装于执行平台上。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明利用曲面绕线设备与控制终端相结合，通过提供待加工的曲面产品的布线图形，通过控制终端转换为曲面绕线设备的运动路径，然后通过曲面绕线设备将金属漆包线在待加工的产品的曲面上进行绕线布线，设计合理。

综上所述，本发明具有设计合理，可以在曲面上进行超声波绕线等优点。

附图说明

图1是本发明的曲面绕线工艺的流程示意图；

图2是本发明的曲面绕线工艺的曲面绕线设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，在本发明的一个实施例中，本发明的曲面绕线工艺，包括以下步骤：

S1、提供一个控制终端及曲面绕线设备，该控制终端为设备PC控制终端，使得曲面绕线设备与控制终端相连，也即曲面绕线设备与控制终端是相互配合使用的，该曲面绕线设备包括执行平台、万向机械臂座1、转动臂2、金属漆包线5、超声波换能器4、超声波绕线咀3以及虎钳等零部件，其中，执行平台用于安装虎钳及待加工曲面产品6；万向机械臂座1设置于执行平台上；转动臂2设置于万向机械臂座1上；金属漆包线5设置于转动臂2上；超声波换能器4设置于转动臂2上且用于将金属漆包线5超声波焊接；超声波绕线咀3设置于超声波换能器4上且设有过线孔，所述金属漆包线5的一端穿过过线孔伸至超声波绕线咀3的底部；虎钳安装于执行平台上，虎钳用于固定待加工的曲面产品6；

现有技术中，利用超声波焊接只仅限于平面，无法在复杂的3D曲面完成金属漆包线5的植入工作，超声波焊接的机器用于实现漆包线和胶片表面的植入工作，是一种物理变化过程，首先塑胶片材一定要在平整的工作台面上固定，而且片材厚度不可太厚，一般为0.1mm-0.4mm之间，该超声波焊接的及其运用三轴定位系统，包括XYZ轴，XY轴交叉于工作台面，Z轴且垂直于工作台面，Z轴固定有超声波换能器4及焊枪，焊头有打孔，将漆包线从孔内穿过，利用机器PC控制终端，驱动三轴定位系统，运用超声波将漆包线在塑胶片材上绕出想要的图形形状，且完成生产的目的，通过超声波发生器及超声波换能器4的共同作用产生的超声波，一般为60～70KHZ，经过超声波换能器4将能量聚集在超声波绕线咀3上，金属漆包线5在超声波绕线咀3的带动下做高频振动，与待焊接塑胶表面相互摩擦，塑胶表面软化形变，在一定静压力作用下，使得金属漆包线5和塑胶片状粘合在一起，但是以上工作条件局限于平面，焊接被植入的片材也是平整且无凹凸面和点，超声波焊接设备智能提供2D平面焊接植入工作，完成不了复杂的3D曲面，限制了在多个领域上面的应用，本发明提供曲面绕线设备可以在曲面上进行绕线，在复杂的曲面下，运用超声波、万向机械臂座1等相互配合，可靠、准确、快速的把想要的图形形状焊接到不同的曲面上，提升了多个方面的应用场景，解决了复杂环境下的生产运用。

S2、提供超声波发生器、超声波绕线咀3、超声波换能器4及金属漆包线5，其中超声波发生器为60-70KHZ，超声波换能器4和金属漆包线5均设置于曲面绕线设备上，超声波绕线咀3设置在超声波换能器4上，更具体的超声波绕线咀3上设有过线孔，金属漆包线5的一端穿设在过线孔内，具体应用时，超声波换能器4连接有超声波发生器，超声波发生器也连接在曲面绕线设备上，超声波发生器可以将50/60HZ的电流转换为电能，转换后的高频电能通过超声波换能器4转换为同等频率的机械运动，该机械运动可以通过超声波换能器4上连接有的变幅杆装置传递至超声波绕线咀3，超声波绕线咀3可以将振动能量传递给待加工的曲面产品6表面，待加工的曲面产品6表面被融化，金属漆包线5被送入该融化的位置，此时金属漆包线5与待加工的曲面产品6表面结合在一起，也即通过了超声波发生器、超声波波绕线咀及超声波换能器4等零部件，金属漆包线5被植入待加工的曲面产品6表面；

S3、提供虎钳且利用虎钳将待加工的曲面产品6定位于曲面绕线设备的执行平台上，具体的，使得待加工的曲面产品6的需要加工的面朝向超声波绕线咀3；

S4、提供待加工的曲面产品6的布线图形，通过控制终端转换为曲面绕线设备的运动路径，也即通过万向机械臂座1上的转动臂2上安装的超声波换能器4、超声波绕线咀3及超声波发生器等零部件实现超声绕线的目的，实现的具体方式，基于控制终端发出指令给万向机械臂座1及其上的零部件执行命令，控制终端内有3D曲面图形，将运动轨迹以变成的方式输入运行代码，万向机械臂座1的各个零部件的参数(如可以取连杆扭角度、连杆夹角)等去根据各个转动臂2及零部件的位置反推各个零部件应该有的位置，从而调整这些参数，实现运动工作，完成所需的3D曲面图形的绕线，具体应用时，本发明的曲面绕线设备执行编程操作会出现多个坐标，需要不停优化和调试，然后取合适的点，而这种计算建立的模型是将各个运动副的位置用矩阵去表示，反推就是根绝各个执行零部件的位置从而推算出转动臂2的运动副的位置矩阵，然后通过计算机编程及控制系统进行优化实现；

S5、控制终端启动操作曲面绕线设备沿S4中的运动路径移动，然后驱动超声波发生器、超声波换能器4及超声波绕线咀3，通过超声波将超声波绕线咀3上的金属漆包线5植入待加工的曲面产品6上，使得金属漆包线5在待加工的曲面产品6上形成布线图形；

S6、重复步骤S5，使待加工的曲面产品6表面形成多条布线，最终在该曲面产品6表面形成布线图形。

实施例2

如图2所示，本发明还公开了一种曲面绕线工艺的曲面绕线设备，包括；

执行平台，用于安装虎钳及待加工曲面产品6,具体的，虎钳可以将待加工的曲面产品6定位固定在执行平台上上，可以便于后续进行曲面绕线，防止在曲面绕线过程中，曲面产品6发生位移；

万向机械臂座1，设置于执行平台上，万向机械臂座1主要用于安装转动臂2等结构，其中万向机械臂座1还包括运动元件，如相互配合的油缸、气缸、齿条及凸轮等等是驱动转动臂2运动的部件，万向机械臂座1及转动臂2等相互配合可以理解为一个万向机器人，万向机械臂座1上还安装有导向装置，导向装置是确保转动臂2的转动方向及与转动臂2承受由于曲面产品6的重量所产生的的弯曲和扭转的力矩；

转动臂2，设置于万向机械臂座1上，转动臂2起着连接及承受外力的作用，转动臂2、万向机械臂座1及其运动元件等均由设备PC控制终端进行控制，从而实现稳定可靠准确快速的工作；

金属漆包线5，设置于转动臂2上；

超声波换能器4，设置于转动臂2上且用于将金属漆包线5超声波焊接；

超声波绕线咀3，设置于超声波换能器4上且设有过线孔，所述金属漆包线5的一端穿过过线孔伸至超声波绕线咀3的底部；以及

虎钳，安装于执行平台上，具体的本发明的曲面绕线设备与控制终端相连，控制终端可以是数控性控制器，PC控制器、可程序逻辑控制器等，控制终端进一步包含显示器以显示布线图形或者本发明的曲面绕线设备的运动状态，也可以进一步包含触控屏幕、键盘鼠标等操作工具，便于布线图形的输入，设置以及具体的操控等等，具体使用时超声波换能器上还连接有超声波发生器，超声波发生器可以与超声波换能器4一起将能量传递给超声波绕线咀3，然后超声波绕线咀3将金属漆包线5焊接在曲面产品6上，在工作过程中，超声波换能器4、超声波发生器及超声波绕线咀3等零部件可以根据布线图形在曲面产品6上移动，且根据曲面产品6的曲面角度不同，万向机械臂座1及转动臂2可以相互配合带动超声波换能器4、超声波发生器及超声波绕线咀3完成在曲面产品6上的绕线。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.曲面绕线工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、提供一个控制终端及曲面绕线设备，使得曲面绕线设备与控制终端相连；

S2、提供超声波发生器、超声波绕线咀、超声波换能器及金属漆包线，超声波换能器和金属漆包线均设置于曲面绕线设备上，超声波绕线咀设置在超声波换能器上；

S3、提供虎钳且利用虎钳将待加工的曲面产品定位于曲面绕线设备的执行平台上；

S4、提供待加工的曲面产品的布线图形，通过控制终端转换为曲面绕线设备的运动路径；

S5、控制终端启动操作曲面绕线设备沿S4中的运动路径移动，然后驱动超声波发生器、超声波换能器及超声波绕线咀，通过超声波将超声波绕线咀上的金属漆包线植入待加工的曲面产品上，使得金属漆包线在待加工的曲面产品上形成布线图形；

S6、重复步骤S5，使待加工的曲面产品表面形成多条布线，最终在该曲面产品表面形成布线图形。

2.一种用于权利要求1的曲面绕线工艺的曲面绕线设备，其特征在于：包括；

执行平台，用于安装虎钳及待加工曲面产品；

万向机械臂座，设置于执行平台上；

转动臂，设置于万向机械臂座上；

金属漆包线，设置于转动臂上；

超声波换能器，设置于转动臂上且用于将金属漆包线超声波焊接；

超声波绕线咀，设置于超声波换能器上且设有过线孔，所述金属漆包线的一端穿过过线孔伸至超声波绕线咀的底部；以及

虎钳，安装于执行平台上。

Images