CN201399653Y - 超声波焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接技术领域，涉及一种超声波焊接机。它解决了现有的超声波焊接机工作稳定性差、效率低及工作质量不高等问题。本超声波焊接机，包括底座和机架，机架上设置有工作架，该工作架由升降驱动机构驱动上下运动，工作架上安装有由焊头、变幅杆以及换能器组成的焊接机构，该焊接机构由一设置在工作架上的传动驱动机构带动转动，换能器与安装在机架内的超声波发生器电性连接后均连接到控制电路上。本超声波焊接机的控制系统具有结构简单、稳定性好、工作效率高且工作质量高等优点。

Description

超声波焊接机

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，涉及一种焊接装置，特别是一种超声波焊接机。

背景技术

超声波电源给超声换能器提供超声频交流电信号，其实现电路又称超声波驱动电路。在20世纪，随着电子技术的迅猛发展的同时，超声波逆变电源所用功率器件经历了电子管，晶闸管、晶体管和IGBT共4个阶段。近年来在电路设计中使用了新型电路拓扑结构和新型功率器件，超声波电源的可靠性、负载适应性、产品的一致性得到进一步提高，同时效率也大大提高，产品的体积也随时减少。

传统的超声波仪是采用振荡器来产生超声波的，并且采用电子管作为功率器件。其缺点是体积庞大、笨重、热损耗大，无功功率大。20世纪80年代，改为双极型大功率晶体管、开关工作频率常用20kHz。后来又采用绝缘栅双极型功率晶体管(IGBT)，工作电压和工作电流定额(即单管容量)明显地增大了。到20世纪90年代，由于功率场效应管MOSFET的技术进步而被广泛采用，开关工作频率达到100kHz。近十年来，超声波电源采用高频开关交流电源技术，内部集成各种芯片或大规模集成电路实现对带宽频率的动态控制，其发展趋势必然是高效率，作为电源，效率是重要指标之一。效率高，发热损耗小，散热容易，才容易做到大功率超声和强功率振动。

超声波焊接过程中，由于焊接负载以及振动系统的温度、刚度、焊接面积、加工磨损等各种因素的变化，使得系统固有频率发生漂移，如果发生器频率不跟随变化，势必造成整个系统的失调，这就要求超声波发生器具有频率自动跟踪功能。传统的超声波焊接机采用电子管振荡器产生高频信号，经功率放大后直接产生功率超声波，因而难以实现频率跟踪，不能适应焊接负载的变化，有些还采用手动的方式进行控制，这样造成其工作效率下降，产品质量下降，甚至由于误操作出现废品，同时又忽视了变幅杆和工具头等超声设备对谐振的影响，没有在工具头处检测出实际的频率输出状况(通常加入负载之后会明显改变输出频率)。根据以上分析，目前大功率超声波焊接加工控制的实施方案都不理想，都存在缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术所存在的上述问题，而提供一种能够自动完成焊接、提高生产效率、焊接质量高、工作性能稳定可靠的超声波焊接机。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种超声波焊接机，包括底座和机架，所述的机架上设置有工作架，该工作架由升降驱动机构驱动上下运动，其特征在于，所述的工作架上安装有由焊头、变幅杆以及换能器组成的焊接机构，该焊接机构由一设置在工作架上的传动驱动机构带动转动，所述的换能器与安装在机架内的超声波发生器电性连接后均连接到控制电路上。

本超声波焊接机中，与换能器和安装在机架内的超声波发生器电性连接的控制电路安装在工作架内，在工作架内还安装有包括电源外接线和电源变压器的电源部分，电源外接线与外界的电源连接以提供电动力给该超声波焊接机，电源部分与包括设置在机架内的控制电路在内的各用电元件作供电连接，底座上设有启动按钮和工作台。设置在机架上的工作架在工作过程中根据需要由升降驱动机构驱动其上下运动，安装在工作架上的焊接机构上端是换能器，下端是焊头，变幅杆设置在换能器和焊头之间，传动驱动机构与焊接机构的换能器连接，在工作过程中，传动驱动机构带动焊接机构的换能器进而带动焊接机构的焊头转动工作，焊接机构的换能器与安装在机架内的超声波发生器电性连接后均连接到控制电路，在超声波焊接过程中，由于焊接负载以及振动系统的温度、刚度、焊接面积、加工磨损等各种因素的变化，使得换能器的固有频率发生变化，如果超声波发生器频率不跟随变化，势必造成整个系统的失调。工作时，控制电路能实时接收分别来自换能器反馈回来的换能器固有交流频率信号和超声波发生器发出的交流频率信号并能对这两种交流频率进行分析处理并产生控制信号控制超声波发生器输出交流频率，使超声波发生器发出的交流频率尽可能跟随换能器的固有交流频率，使超声波焊接机高效稳定地工作。

在上述的超声波焊接机中，所述的升降驱动机构包括活塞杆以及汽缸或者液压缸，该活塞杆的一端与工作架相固连。

本超声波焊接机中，升降驱动机构包括活塞杆和汽缸，其一端与机架固连，另一端与工作架固连，在工作过程中，工作架根据工作需要通过该升降驱动机构方便快速的上升下降，该升降驱动机构的汽缸还可以用液压缸代替。

在上述的超声波焊接机中，所述的传动驱动机构包括齿轮以及电机，上述的焊接机构与电机之间为齿轮传动。

本超声波焊接机中的传动驱动机构包括电机和固连在电机轴上的齿轮，焊接机构上也设有齿轮结构，焊接机构与电机之间为齿轮传动，工作中，电机通过上述齿轮传动结构带动焊接机构转动进而带动焊接机构上的焊头转动工作。

在上述的超声波焊接机中，所述的焊头上还安装有传感器，该传感器与控制电路电性连接。

本超声波焊接机中在焊头上安装了传感器，在工作过程中，传感器将检测到的焊头工作时的输出频率反馈到控制电路中，结合从换能器反馈的频率信号和从超声波发生器发送来的频率信号产生控制信号给超声波发生器使超声波发生器发出比较理想的交流频率确保输出功率不变，保证焊接质量的同时也使超声波焊接机能高效稳定地工作。

与现有技术相比，本超声波焊接机的优点在于：

1、本超声波焊接机中设置了控制电路，可以接收超声波发生器发送来的和从换能器和焊头反馈回来的频率信号，并能根据这些频率信号产生控制信号控制超声波发生器使其发出理想的交流频率提供给焊接机构，大大提高了整个超声波焊接机的稳定、高效、高质量的工作。

2、本超声波焊接机结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本超声波焊接机的剖视结构示意图。

图2是图1的右视剖视图。

图中，1、底座；1a、启动按钮；1b、工作台；2、机架；3、升降驱动机构；3a、汽缸；3b、活塞杆；4、工作架；5、焊接机构；5a、换能器；5b、变幅杆；5c、焊头；6、控制电路；7、电源变压器；8、电源外接线；9、传动驱动机构；9a、电机。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本超声波焊接机包括底座1和机架2，底座1上设有启动按钮1a，其上端面安装有工作台1b，机架2内设有超声波发生器。由汽缸3a和活塞杆3b组成的升降驱动机构3一端与机架2固连，另一端与工作架4固连，工作架4内安装有焊接机构5和由电机9a和固连在电机9a轴上的齿轮构成的传动驱动机构9，其焊接机构5包括与电机9a轴上的齿轮齿轮传动连接的换能器5a、变幅杆5b和焊头5c，变幅杆5b位于换能器5a和焊头5c之间，焊头5c上设有传感器，工作架4内还设有控制电路6、电源变压器7和电源外接线8，控制电路6与电源变压器7、超声波发生器、换能器5a和焊头5c上的传感器连接，电源外接线8分别与外界电源和电源变压器7相连接。

在工作过程中，工作人员将工件摆到工作台1b上，然后启动启动按钮1a，升降驱动机构3工作，升降驱动机构3中的活塞杆3b将焊接机构5往下推，当焊接机构5的焊头5c到达工件上方的预定距离或压着工件时，控制电路6发出控制信号，使超声波发生器得电发射超声波，同时传动驱动机构9的电机9a启动工作带动焊接机构5的焊头5c对工件进行焊接，在焊接的同时，焊头5c上的传感器实时对焊头5c的输出频率进行检测并将检测到的频率信号反馈给控制电路6，焊接机构5的换能器5a在焊接工作中也实时将自身发生变化的固有频率反馈给控制电路6，控制电路6通过焊头5c上传感器和换能器5a反馈的频率信号及超声波发生器发送过来的频率信号进行分析处理并给超声波发生器发出控制信号使超声波发生器发出相对理想的交流频率提供给焊接机构5使用，保证超声波焊接机能够进行稳定、高效、高质量的工作。

本实施例中升降驱动机构3的汽缸3a还可以采用液压缸。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种超声波焊接机，包括底座(1)和机架(2)，所述的机架(2)上设置有工作架(4)，该工作架(4)由升降驱动机构(3)驱动上下运动，其特征在于，所述的工作架(4)上安装有由焊头(5c)、变幅杆(5b)以及换能器(5a)组成的焊接机构(5)，该焊接机构(5)由一设置在工作架(4)上的传动驱动机构(9)带动转动，所述的换能器(5a)与安装在机架(2)内的超声波发生器电性连接后均连接到控制电路(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接机，其特征在于，所述的升降驱动机构(3)包括活塞杆(3b)以及汽缸(3a)或者液压缸，该活塞杆(3b)的一端与工作架(4)相固连。

3.根据权利要求1所述的一种超声波焊接机，其特征在于，所述的传动驱动机构(9)包括齿轮以及电机(9a)，上述的焊接机构(5)与电机(9a)之间为齿轮传动。

4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接机，其特征在于，所述的焊头(5c)上还安装有传感器，该传感器与控制电路(6)电性连接。

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