CN202846890U

CN202846890U - 振动焊接用的振动发生装置

Info

Publication number: CN202846890U
Application number: CN 201220503868
Authority: CN
Inventors: 赵大植
Original assignee: Wing Sang Ultrasonic Equipment (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Wing Sang Ultrasonic Equipment (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-09-27

Abstract

一种振动焊接用的振动发生装置，包括平板状的固定框架、活动框架，分别夹在上述固定框架和活动框架之间的正面、背面，各个端部分别固定于上述固定框架和上述活动框架上，具有垂直于上述固定框架及上述活动框架的格栅孔的一对板弹簧，设置于由上述两框架及上述一对板弹簧组成的结构内，固定于上述固定框架上，并被交替通电的一对电磁铁，以及被上述一对电磁铁交替吸引而振动的动子，上述活动框架的底面固定着焊接对象——第一成型件，以及第一成型件下部的第二成型件构成的加压装置，其特征在于：在所述活动框架和固定框架的左、右两侧面另设有一对上端固定于活动框架的侧面、下端固定于固定框架的侧面的一组对应设置的左侧板弹簧和右侧板弹簧；由此构成围绕活动框架和固定框架的四面弹簧控制结构。

Description

振动焊接用的振动发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种振动焊接用振动发生装置，属于用于热塑性成型树脂件振动焊接的配套装置。

背景技术

图4为传统的振动焊接机的点振动原理示意图。图4中的振动焊接机1，具有相隔一定空间距离L、并相对设置的一对电磁铁11、21，在该对电磁铁之间放置可自由振动的、由磁性体制成的动子14。电磁铁11由线圈13缠绕铁芯12而成，电磁铁21由线圈23缠绕铁芯22而成。

在实际工作中，通过控制电路3对线圈电流进行控制，控制电路按指定周期(频率)给电磁铁11的线圈13和电磁铁21的线圈23交替输入励磁电流。由此，动子14受电磁铁11和电磁铁21的交替吸引，按箭头A所示的水平方向振动。另外，通过间隙传感器测量动子14的振动振幅，以检测过振幅。

动子14的底部14通过未图示的固定装置固定着焊接对象——热塑性树脂成型件等成型件31。

此外，设置在动子14下部的成型件固定台41上通过未图示的固定装置固定着焊接对象——热塑性树脂成型件等成型件32。

所述的成型件固定台41通过加压装置6按箭头B方向加压，使成型件31与成型件32相对的面C相互施压。在成型件31与成型件32相对的面C相互施压的状态下，使动子14在水平方向(箭头A所示方向)振动。由此，成型件31和成型件32相对的面C(接触面)相互摩擦发热，实现成型件31和成型件32的接触面熔接。此时，调整动子14的振幅量(水平方向的移动量)的大小即可调整发热量。

动子14的振幅量的调整通过振幅指令信号Aref实施。电流指令生成电路(AMP)2以振幅指令信号Aref为基础，生成控制输入到电磁铁11、21的电流大小的电流指令信号Iref。

电流指令信号Iref被输入到线圈电流控制电路3内的驱动电路4，驱动电路4控制线圈通电区5根据电流指令信号Iref将励磁电流输入到电磁铁11、21。线圈通电区5包括电源及切换元件(未图示)等，按指定周期(频率)将电流指令信号Iref指定大小的励磁电流交替输入到电磁铁11的线圈13和电磁铁21的线圈23。电磁铁11、21、动子14构成振动发生区50。

通过这种结构，使电磁铁11、21的线圈13、23中流动着电流，从而使动子14产生振动，成型件31和成型件32的接触面相互摩擦发热，成型件31和成型件32的接触面熔接。

图5为图4中所示振动发生装置50的外观结构示意图。该图中振动焊接机的振动发生装置50具有平板状的固定框架51和与固定框架51相对匹配的活动框架52。

一对板弹簧53、54，分别夹在固定框架51和活动框架52之间的正面、背面，各个端部通过固定手段(例如涂抹粘合剂)分别固定于固定框架51和活动框架52上。该对板弹簧53、54具有垂直于固定框架51及活动框架52的格栅孔55。

由固定框架51、活动框架52及一对板弹簧53、54组成的结构内，设置着固定于固定框架51上、吸引面相隔一定距离相对并被交替通电的一对电磁铁(未图示)。上述结构内还设置着位于上述一对电磁铁之间、下端固定于活动框架52上、被上述一对电磁铁交替吸引而振动的动子(未图示)。

活动框架52的底面固定着焊接对象——第一成型件31。通过未图示加压装置以第二成型件对固定于活动框架52上的第一成型件施压、接触，在上述第一成型件和上述第二成型件相互施压、接触的状态下，使上述动子平行于两个成型件的接触面(沿箭头A方向)振动，从而使上述成型件的接触面焊接。

上述这种传统结构的振动焊接机的振动发生装置，由于与振动焊接时成型件的振动方向直交的横向刚度小，容易发生如图6-1、图6-2所示的横向振动或扭转振动，而发生这种振动会降低焊接程度。

此外，为了提高焊接程度，当然可以通过增大振动焊接时的振动冲程来抑制板弹簧的弹簧应力。但需加大固定于固定框架和活动框架之间的板弹簧的高度方向的长度，而这会导致装置的大型化。

另外，本装置也不能简单地进行板弹簧的弹簧常数振动固有频率的调整来实现上述目的。

发明内容

本发明的目的：旨在提供一种提高振动焊接程度及实现装置小型化的振动焊接用的振动发生装置。

这种振动焊接用的振动发生装置，包括：具备平板状的固定框架、与该固定框架相对的平板状的活动框架，分别夹在上述固定框架和上述活动框架之间的正面、背面，各个端部通过固定手段分别固定于上述固定框架和上述活动框架上，具有垂直于上述固定框架及上述活动框架的格栅孔的一对板弹簧、设置于由上述固定框架、上述活动框架及上述一对板弹簧组成的结构内，固定于上述固定框架上，吸引面相隔一定距离相对并被交替通电的一对电磁铁，设置于上述结构内、位于上述一对电磁铁之间、下端固定于上述活动框架上、并被上述一对电磁铁交替吸引而振动的动子，上述活动框架的底面固定着焊接对象——第一成型件，并具备以第二成型件对固定于上述动子上的第一成型件施压、接触的加压装置，其特征在于：在所述活动框架和固定框架的左、右两侧面另设有一对上端固定于活动框架的侧面、下端固定于固定框架的侧面的一组对应设置的左板弹簧和右板弹簧；由此构成围绕活动框架和固定框架的四面弹簧控制结构。

所述的一对左板弹簧和右板弹簧由呈平板状的单块板体组成。

所述的一对左板弹簧和右板弹簧板呈短栅栏状，该短栅栏状的多个板弹簧成为上述结构的侧面且可拆卸。

上述结构的本发明振动焊接用振动发生装置上，一端固定于上述固定框架的侧面、另一端固定于上述活动框架的侧面的第二板弹簧，成为由上述固定框架、上述振动框架及上述一对板弹簧组成的上述结构的侧面。

本发明的有益效果是：

如上所述，本发明振动焊接机上，一端固定于上述固定框架的侧面、另一端固定于上述活动框架的侧面的第二板弹簧，成为由上述固定框架、上述振动框架及上述一对板弹簧组成的上述结构的侧面。由此，与振动焊接时成型件的振动方向直交的方向(横向)上的刚度提高，难以发生扭转振动或横向振动。从而可实现完全的一个方向的振动，提高焊接程度。

此外，只需进行板厚或板宽之一或两者均不同的板弹簧的更换或短栅栏状的板弹簧的安装块数的变更，或者板厚、板宽不同的短栅栏状的板弹簧的更换或安装块数的变更等，即可简单地调整构成振动发生区的整个板弹簧的弹簧常数乃至振动固有频率。

而且安装第二板弹簧，可分散作用于上述一对板弹簧的总体应力，即使加大振动焊接用振动冲程，也可缩短板弹簧的有效距离，实现装置的小型化。

附图说明

图1为本实用新型的外观结构示意图；

图2为与图1所示本实用新型的内部结构示意图；

图3为与本发明的另一实施方式有关的振动焊接机的振动发生装置的主要部分的结构；

图4为传统的振动焊接机的电气结构；

图5为传统的振动焊接机的振动发生区的外观结构；

图6-1为传统的振动焊接机的振动状态示意图；

图6-2为传统的振动焊接机的振动状态示意图。

图中：

100：振动发生装置

101：固定框架

102：活动框架

103前板弹簧

104后板弹簧

106右板弹簧

107左板弹簧

200板弹簧

110、111：电磁铁

112：动子。

具体实施方式

以下结合附图1至图4说明与本发明的实施方式有关的振动焊接用的振动发生装置。

本发明的实施方式涉及的振动焊接用的振动发生装置的电气结构，与图4所示传统的结构相同，省略重复说明。

本发明的主体部分的结构如图1及图2所示。

图1为与本发明的实施方式有关的振动焊接用的振动发生装置的外观结构;

图2为与本发明的实施方式有关的振动焊接用的振动发生装置的内部结构。

图1至图2给出的振动焊接用的振动发生装置100，具备平板状的固定框架

101和与固定框架101相对匹配的的活动框架102。

一对相互匹配的板弹簧，分别夹在固定框架101和活动框架102之间的正面、背面，构成前板弹簧103、后板弹簧104；两弹簧上下各个端部通过固定手段(例如涂抹粘合剂)分别固定于固定框架101和活动框架102上。该一对前板弹簧103、后板弹簧104的板体上具有垂直于固定框架101及活动框架102的格栅孔105。该一对板弹簧相邻的格栅孔105所夹部分(小块)形成1块弹簧，因此前板弹簧103、后板弹簧104是多个小块弹簧的集合体。

由固定框架101、活动框架102及一对前板弹簧103、后板弹簧104组成的结构内，设置着固定于固定框架101上、吸引面相隔一定距离相对并被交替通电的一对电磁铁110、111。

上述结构内还设置着位于上述一对电磁铁110、111之间、下端固定于活动框架102上、被上述一对电磁铁110、111交替吸引而振动的动子112；而且一端固定于固定框架101的侧面、另一端固定于活动框架102的侧面的板弹簧(相当于本发明中第二板弹簧)106、107，成为上述结构的侧面。

此外，活动框架102的底面固定着焊接对象——第一成型件108。通过未图示加压装置(pressure device)以第二成型件(未图示)对固定于活动框架102上的第一成型件108施压、接触，在上述第一成型件和上述第二成型件相互施压、接触的状态下，使上述动子112平行于两个成型件的接触面(沿箭头A方向)振动，从而使上述两个成型件的接触面焊接。

根据上述结构，设振动焊接时振动成型件的方向(A方向)的振动发生装置的整个振动系统的弹簧常数为k，A方向的由一对前板弹簧103、后板弹簧104组成的弹性系统的弹簧常数为k1，由成为上述结构的侧面的右板弹簧106、左板弹簧107组成的弹性系统的弹簧常数为k2，这两个弹性系统的整体弹簧常数k为，k=k1+k2…(1)

弹簧常数k按下式计算：

k=nEBt3／L3…(2)

式中，n为板的块数，E为拉伸弹性模量，B为板弹簧的板宽，t为板弹簧的板厚，L为板弹簧的高度方向的长度。也就是说，如图1所示，构成一对前板弹簧板弹簧103、后板弹簧104的各个小块弹簧的板宽为B1，板厚为t1，高度方向的长度为L；板弹簧106、107的板宽为B2，板厚为t2，高度方向的长度为L。

设A方向的由一对板弹簧103、104组成的弹性系统的弹簧常数k1，

k1=n1EB1t13／L3…(3)

另设A方向的由右板弹簧106、做板弹簧107组成的弹性系统的弹簧常数为k2，

k2=n2EB2t23／L3…(4)

式中，由于图1示例中一对前板弹簧103、后板弹簧104分别由9块小块弹簧形成，所以n1=2×9=18；而n2=2。

然后，设图1中B方向(横向振动模式(图6-2时)(与A方向直交的方向)的振动发生装置的整个振动系统的弹簧常数为k＇，A方向的由一对前板弹簧103、后板弹簧104组成的弹性系统的弹簧常数为k1＇，由成为上述结构的侧面的板弹簧106、107组成的弹性系统的弹簧常数为k2＇，这两个弹性系统的整体弹簧常数为，

k＇=k1＇+k2＇…(5)

弹簧常数k＇为式(2)中t和B调换所得的公式：

k＇=nEtB3／L3…(6)

因此B方向的由一对板弹簧103、104组成的弹性系统的弹簧常数k1＇，

k1＇=n1Et1B13／L3…(7)

B方向的由板弹簧106、107组成的弹性系统的弹簧常数k2＇为，

k2＇=n2Et2B23／L3…(8)

式(7)中，由于构成一对前板弹簧103、后板弹簧104的各个小块弹簧的板厚t1与板宽B1的大小没有太大差异，不能使弹簧常数k1＇太大。而由成为上述结构的侧面的右板弹簧106、做板弹簧107组成的弹性系统的弹簧常数k2＇，由于右板弹簧106、左板弹簧107的板宽B2较大，可使弹簧常数k2＇非常大。

由此，将右板弹簧106、左板弹簧107安装于上述结构时，振动发生装置的整个振动系统的弹簧常数，由于相对于振动焊接时的振动方向——A方向的弹簧常数k，B方向的弹簧常数k＇较大，横向(图1中的B方向)刚度提高。图6-2所示扭转振动模式，即扭转方向的刚度也有类似提高。

设包括前板弹簧103、后板弹簧104、右板弹簧106、左板弹簧107的振动系统的总体振动固有频率，即振动系统的共振频率为f，

f=(1／2)·√(k／m)…(9)

式中，k为弹簧常数，m为振动系统的活动部分的质量。

如式(1)～(4)、(9)所示，整个振动系统的弹簧常数k，可通过变更成为上述结构的侧面的右板弹簧106、左板弹簧107的弹簧常数，调整整个振动系统的振动固有频率，即共振频率f。也就是说，用板厚t2、板宽B2之一或两者均不同的板弹簧更换右板弹簧106、左板弹簧107，即可改变弹簧常数k2，由此，如式(9)所示，可调整振动发生装置的振动系统的共振频率f。

可见，只需更换板厚或板宽之一或两者均不同的板弹簧，即可简单地调整构成振动发升装置的整个板弹簧的弹簧常数乃至振动固有频率。

此外，与振动焊接时成型件的振动方向直交的方向(横向)上或扭转方向上的刚度提高，难以发生图6-1所示扭转振动或图6-2所示横向振动。从而可实现完全的一个方向的振动，提高焊接程度。

而且使一端固定于固定框架101的侧面、另一端固定于活动框架102的两侧面的右板弹簧106、左板弹簧107，成为构成振动焊接机的振动发生区的结构的侧面，可分散作用于上述一对前板弹簧103、后板弹簧104的总体应力，即使加大振动焊接用振动冲程，也可缩短板弹簧的有效距离，实现装置的小型化。

图3为本发明的另一实施方式。在该实施方式中，以短栅栏状的多个板弹簧200代替平板状的单个板弹簧，成为图1所示由固定框架101、活动框架102及一对侧置板弹簧106、107构成的结构的侧面，其他结构与图1及图2所示实施方式相同，省略重复说明。

根据本实施方式，只需对置于上述结构上的短栅栏状的第二板弹簧200，变更其块数或者用厚度或宽度不同的短栅栏状的板弹簧更换，即可简单地调整构成振动发生装置的整个板弹簧的弹簧常数乃至振动固有频率。

Claims

1.一种振动焊接用的振动发生装置，包括：具备平板状的固定框架、与该固定框架相对的平板状的活动框架，分别夹在上述固定框架和上述活动框架之间的正面、背面，各个端部通过固定手段分别固定于上述固定框架和上述活动框架上，具有垂直于上述固定框架及上述活动框架的格栅孔的一对板弹簧、设置于由上述固定框架、上述活动框架及上述一对板弹簧组成的结构内，固定于上述固定框架上，吸引面相隔一定距离相对并被交替通电的一对电磁铁，设置于上述结构内、位于上述一对电磁铁之间、下端固定于上述活动框架上、并被上述一对电磁铁交替吸引而振动的动子，上述活动框架的底面固定着焊接对象——第一成型件，并具备以第二成型件对固定于上述动子上的第一成型件施压、接触的加压装置，其特征在于：在所述活动框架和固定框架的左、右两侧面另设有一对上端固定于活动框架的侧面、下端固定于固定框架的侧面的一组对应设置的左板弹簧和右板弹簧；由此构成围绕活动框架和固定框架的四面弹簧控制结构。

2.如权利要求1所述的振动焊接用的振动发生装置，其特征在于：所述的一对左板弹簧和右板弹簧由呈平板状的单块板体组成。

3.如权利要求1所述的振动焊接用的振动发生装置，其特征在于：所述左、右板弹簧呈短栅栏状，并且该短栅栏状的多个板弹簧成为上述结构的侧面且可更换。