CN207668689U - 一种超声波滚焊焊接机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种超声波滚焊焊接机构，其有利于提升焊接质量。根据本实用新型一方面的一种超声波滚焊焊接机构，包括焊头和砧座装置，其中，所述焊头包括焊头盘，所述砧座装置包括砧座环，所述焊头盘的外环面具有多条平行的第一连续齿纹，所述砧座环的外环面也具有多条平行的第二连续齿纹，所述第一连续齿纹和所述第二连续齿纹在相交位置处进行焊接。

Description

一种超声波滚焊焊接机构

技术领域

本实用新型提供一种超声波滚焊焊接机构。

背景技术

专利文献CN 106475673A公开了一种超声波滚动焊接装置，一种超声波滚焊焊接机构包含焊头和砧座装置，超声波滚动焊接工艺中，焊接工件的上表面接触焊头，下底面放置在砧座上。焊头和砧座焊接表面都有凸起的方形或圆形的焊齿，焊头和底模的焊齿相对。通过焊头的超声振动使工件在焊齿部位形成焊点。现有工艺中，要求焊头和砧座的砧座盘的焊齿必须相对，并紧密接触工件。如果由于安装精度的原因，上下焊齿发生偏移，即焊齿与另一面的焊齿间隙相对时，无法形成焊点，使焊接过程无法完成。而且滚焊在焊接过程中，焊头可能会发生微小晃动，同样会影响加工质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波滚焊焊接机构，其有利于提升焊接质量。

根据本实用新型一方面的一种超声波滚焊焊接机构，包括焊头和砧座装置，其中，所述焊头包括焊头盘，所述砧座装置包括砧座环，所述焊头盘的外环面具有多条平行的第一连续齿纹，所述砧座环的外环面也具有多条平行的第二连续齿纹，所述第一连续齿纹和所述第二连续齿纹在相交位置处进行焊接。

在一实施例中，所述第一连续齿纹和所述第二连续齿纹垂直相交。

在一实施例中，所述第一连续齿纹与所述焊头盘的轴向平行，所述第二连续齿纹沿所述砧座环的外圆周方向延伸。

在一实施例中，所述第一连续齿纹与所述焊头盘的外圆周方向延伸，所述第二连续齿纹沿所述砧座环的轴向平行。

在一实施例中，所述砧座装置还包括支撑所述砧座环的滚轴以及支撑所述滚轴的轴承箱，所述砧座环与所述滚轴为分体件。

在一实施例中，所述砧座装置还包括套在所述滚轴上的轴套，所述轴套具有径向凸出的法兰环，所述滚轴具有挡环，所述法兰环、所述砧座环以及所述挡环通过紧固件连接紧固。

根据本实用新型的超声波滚焊焊接机构，使用连续的齿纹可以有效避免焊齿可能与焊齿间隙相对的问题，降低了装配和安装精度要求，焊接过程中微小的位移也不会影响焊点的形成，提高焊接质量的稳定性。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为用于超声波滚动焊接的砧座装置的立体图；

图2为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了轴承箱、砧座环、滚轴；

图3为图2所示部分的半剖视图；

图4为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了刮刀装置和吸尘装置；

图5为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了刮刀装置；

图6为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了吸尘装置；

图7为砧座盘与焊头配合的示意图；

图8为图7中A处的局部放大视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，用于超声波滚动焊接的砧座装置包括砧座组件、机架，砧座组件包括砧座环6、滚轴7、轴承座8。机架的具体构造在后面描述，其对砧座装置提供基础支撑作用。砧座环6用于与超声波滚动焊的焊头配合(参照图7)，工件位于砧座环6和焊头之间，一方面由焊头的超声波振动进行焊接，另一方面由焊头的转动带动在砧座环6和焊头之间进行传输。砧座环6作为从动件进行转动，其属于易损件，砧座环6的精度直接影响着焊接质量。不同的焊头需要搭配对应的砧座环，故砧座环需要经常拆除。

滚轴7由轴承箱8支撑，如图3所示，滚轴7的两端从一个轴承箱8中分别穿出，仅由一个轴承箱8支撑，其左端安装砧座环6，右端用于锁紧。滚轴7的左端还具有挡环71。砧座环6配合轴套61和环垫62安装在滚轴7上。轴套61套在滚轴7的左端轴身上，其具有径向凸出的法兰环610，砧座环6套在轴套61外侧，环垫62也套在轴套61外侧，砧座环6位于环垫62和法兰环610之间，法兰环610、砧座环6、环垫62由紧固件固定连接在挡环71上。在一些场合轴套61、环垫62、砧座环6合为一体，称之为底模，相对于这样的砧座环，前述实施例更为简单，法兰环610、砧座环6、环垫62为分体的好处是，砧座环6可以通过耐磨、抗粘结的材料制造，例如氧化物、氮化物、碳化物或陶瓷，而法兰环610、环垫62可以通过普通材料制造，并且，在更换砧座环6时，无需更换法兰环610、环垫62。砧座环6、环垫62套在轴套61上，共轴线设置，三者可以一起机加工，以确保共轴线，然后再套在滚轴7的左端。在另一个实施例中，如前所述，可以取消轴套61、环垫62，而砧座环6变化为一体结构，直接套在滚轴7的左端，并借助于螺栓等紧固件锁紧在挡环71上。在另一个实施例中，环垫62可以取消，法兰环610、砧座环6通过螺栓等紧固件与挡环71连接成一体。

如图1所示，轴承箱8的底部为燕尾槽，轴承箱8的下方为燕尾件4，二者配合形成一个滑轨，如此可以容许轴承箱8、连同滚轴7、砧座环6一起滑动。在另一个实施例中，轴承箱8的底部也可以为燕尾，而燕尾件4提供燕尾槽。在另一个实施例中，滑轨也可以不是燕尾结构，可以是其他的移动导引结构。在滚轴7的右端提供有轴向锁紧装置9，轴向锁紧装置9为标准件，可以通过扳动把手将滚轴7顶紧或者松开。轴承箱8的左端由机架上的固定部分限制，其具体结构在后面会详细描述。

在需要更换砧座环6时，根据前述实施例，有两种操作方法，一是直接松开紧固砧座环6的紧固件；另一种是松开轴向锁紧装置9，将轴承箱8及其上的各个元件组成的砧座组件一起在滑轨上滑动，整体拆下，然后整体更换一套新的砧座组件，焊接机继续作业，更换停止焊接机的时间很短，随后针对换下的砧座组件，由单独的工序将磨损的砧座环6更换下，将新的砧座环换上，组成新的砧座组件。前述实施例还存在其它变化，例如砧座环6不是布置在滚轴7的端部，而是固定在滚轴7的中间，滚轴7的两端分别由轴承箱支撑，在更换时，通过将砧座组件整体滑动拆下，同样也能节省焊接机停机时间，不过在更换新的砧座环时没有将砧座环装在滚轴7端部来得方便。

如图4所示，在轴承箱8和机架之间设置有至少一个垫片21，通过调整垫片21的整体厚度，可以调整轴承箱8或者砧座组件在机架上的位置，从而可以调整砧座环6相对于焊头的位置。

在一个实施例中，砧座环6的环面宽度包括至少两个配合宽度，该配合宽度为与焊头配合工作的宽度。当一个配合宽度内的材料被磨损后，通过调整砧座组件在机架上的位置，可以切换不同的配合位置与焊头配合，这样可以减少更换砧座环6的次数。调整砧座组件在机架上的位置可以有多种方式，如前所述通过垫片进行调整，再另一实施例中，还可以通过锁紧装置在不同的位置将砧座组件锁紧来实现调整。例如在图1中的砧座组件的锁紧由螺栓来实现，具体而言，螺栓穿过燕尾槽与燕尾相抵顶，以固定砧座组件在机架上的位置。

回到图1，机架包括基础底板1、固定在基础底板1上的气缸3、由气缸3驱动的升降平台2，在基础底板1上还设置有两立柱11，两立柱11可以起到辅助支撑的作用。升降平台2用于安装砧座组件、轴向锁紧装置9，此外还安装有如后所述的刮刀装置以及吸尘装置。升降平台2具有竖直侧板22，竖直侧板用于与图中未示出的竖架上的扁平滑轨滑动配合。

根据前述实施例，每次安装时由滑轨保证砧座盘的位置精度，可以做到无需再次校调，砧座环和滚轴分离，通过精密间隙配合安装，更换时只需拆下砧座环，装上新的砧座环，在保证精度的同时实现快换。

结合图4和图5，砧座装置还包括刮刀装置5，刮刀装置5包括滑动调节模块以及刮刀54，刮刀54的刃口对准砧座环6的外环面，二者之间存在细微的间隙，例如几丝，一方面防止刮刀54与砧座环6的表面发生干涉，另一方面将砧座环6表面上的粘接物刮除。刮刀54可以布置成在垂直于砧座环6轴向方向延伸，其刃口与砧座环6的轴向垂直且尽量靠近砧座环6的底部，与避免被刮除的碎屑四处乱飞，另外与后述的吸尘装置配合，使碎屑尽快被吸走。

继续参照图4、图5，滑动调节模块包括固定部、滑动部以及螺杆。固定部包括底板521、端板522以及两导杆524组成的框架，滑动部包括滑动块531、532底架而成的整体，两滑动块531、532可以一体成型，也可以分体然后通过螺栓连接，滑动块532的中间具有螺纹孔5321以及在螺纹孔5321两侧的穿孔5322。两导杆524穿过对应的穿孔5322，使滑动部在固定部上可以直线滑动。端板522的中部设置两顶紧螺杆54、55。顶紧螺杆54穿过端板522的孔并与该孔螺纹连接，顶紧螺杆54的末端与滑动部的滑动块531抵顶。调节螺杆55穿过端板522的孔，并进一步穿入滑动块532的螺纹孔5321与其啮合。顶紧螺杆54、55上的螺纹使其需求可以是普通螺纹或者丝杠螺纹。顶紧螺杆54、55分别具有其头部，一方面便于施加调节力矩，另一方面其头部与端板522上施加紧固力，调节螺杆55设置在只能转动不能移动，例如其轴向的一方向由其头部限位，而轴向另一方面的限位由穿过其上的限位件与端板522相抵而限位。通过螺杆54和55可以调整和限制滑动块532和531的前后位置。如果正向转动调节螺杆55，由于调节螺杆55头部受限于底板521，将迫使滑动块532向外(端板522方向)移动，当移动到位后，再调节顶紧螺杆54，以使其顶紧滑动块531，在滑动块532移动的过程中，两导杆524对滑动块532强制导向，确保其移动精度。在优选的实施例中，增加在导杆524上增加弹簧525，弹簧525施加作用力于滑动块532，迫使滑动块532有滑向底板521的趋势，以增强滑动532或者滑动部直线移动的稳定性。如果反向松开调节螺杆55，滑块532将向内(底板521方向)移动。在调节之前，若有必要，可以先松开顶紧螺杆54，以使滑动块532有向后移动的空间。当移动到位后，转动顶紧螺杆54，以使其与滑动块531相抵。底板521固定在升降平台2上，也可以是燕尾导轨4的一部分。

刮刀54通过螺栓可拆卸地固定在滑动部的滑动块531上，前述实施例在砧座装置上安装一个可以自动清理砧座环上碎屑和异物的刮刀装置，减少了人工清理的工作量，提高了生产效率，同时可调节刮刀距离的滑动调节模块能够根据实际焊头尺寸和碎屑大小调整刮刀与砧座环之间的距离，不但降低了调整刮刀位置的工作量，提高安装精度，而且在更换砧座环或者砧座环磨损后，能够在极短的时间内调整好刮刀位置。

在另一实施例中，调节螺杆55可以采用自锁性能好的螺纹副，可以省略顶紧螺杆。导杆布置在固定部的中间，采用一根导杆同样可以起到导向作用。

超声波滚焊焊接时，工件放置在砧座装置的砧座环上，焊头与砧座环夹住工件进行焊接。焊接时通过焊头的超声振动，与工件进行摩擦使工件材料融化从而完成焊接过程。超声焊接过程中，尤其是产生过焊的情况下，会有工件碎屑粘在砧座环上，在连续焊接时碎屑会影响超声焊接质量，或出现虚焊，或将碎屑粘在工件上，通过前述实施例的刮刀装置5，可以避免这种现象产生。

如图1、图4、6所示，砧座装置还包括吸尘装置69，吸尘装置69包括半密封罩壳693，半密封罩壳693围住砧座环6，砧座环6与焊头相对的位置从半密封罩壳693中突出。具体而言，半密封罩壳693包括第一侧壁6931、第二侧壁6932、第三侧壁6933、第四侧壁6934以及底壁6935，第一侧壁6931位于砧座环6的轴向一侧，与滚轴7的端面相对，或者与轴套61的法兰环面相对，第二侧壁6932、第三侧壁6933分布在砧座环6的径向两侧，第四侧壁6934位于砧座环6的轴向另一侧，具有缺口，供滚轴7穿过，避免与滚轴7发生干涉。底壁6935位于砧座环6的下侧，同时连接第一侧壁6931、第二侧壁6932、第三侧壁6933、第四侧壁6934。半密封罩壳693上侧也可以增加挡板6936。在第一侧壁6931上设置有吸气口695以及在吸气口695的两侧设置有吹气口694。吸气口695的通径大于两个吹气口694的通径，以确保吸气口695的流量大于两个吹气口694的流量。在另一实施例中，吹气口694可以省略。吸气口695可以确保砧座环6的底部为负压环境，吸取砧座环6周围的空气，同时吸走砧座环6周围的粉尘。在超声波滚动焊接过程中，焊头和物料长时间摩擦会产生金属碎屑和粉尘，一方面碎屑和粉尘在砧座上聚集会降低焊接质量、减少焊接底模组件的使用寿命，另一方面粉尘扩散到空气中会对环境造成污染。通过前述实施例，吸尘装置69可以将实现超声滚焊过程除尘，保证了砧座组件砧座环6的光洁，有利于提高焊接质量和底模的使用寿命；减少了人工清理的工作量，提高了生产效率；同时保证了环保洁净的工作环境。在第一侧壁6931的两侧，即对应砧座环6的两侧设置吹气口694，可以搅动粉尘，防止粉尘沉积，迫使粉尘从吸气口695吸走，并且吹气口694吹出的气体可以进一步使砧座环6的外环面洁净，提升焊接质量。

如图7所示，超声波滚动焊用焊头10包括焊头盘100以及在焊头盘100轴向两侧于轴心分别凸伸的轴接头101、102，轴接头101、102分别用于与图中未示出的调幅器相接，轴接头101、102上的波节平面处设置有声学节点标示结构103，声学节点标示结构103适合于被转动支撑。一方面通过声学节点标示结构103不影响焊头振动，另一方面便于安装。声学节点标示结构103可以是环形凸筋或者环形凹槽，也可以是环形涂层或者其他结构，其适合于被滚珠、滚轮滚动支撑或者滑动衬瓦滑动支撑，在声学节点标示结构103设置被支撑位置，有利于增加系轴向刚度，进而增加焊接稳定性。

如图7所示，各轴接头101、102的端面具有与该轴接头共轴线的圆柱凸台104，圆柱凸台104的中心还设置有图中未示出的螺纹孔，圆柱凸台104用于与调幅器的圆孔配合，以确保二者的同轴度，螺纹孔用于与双头螺柱连接，以使调幅器和焊头牢固连接。在另一实施例中圆柱凸台104也可以是圆孔。

如图7和图8所示，砧座环6的外周环面具有均布的平行于轴向延伸的齿纹602，焊头盘100的外周环面具有均布的圆周方向上延伸的齿纹1001。齿纹602和齿纹1001相交，相交位置形成焊接位置，相交方式可以是垂直相交或者非垂直相交。在另一实施例中，砧座环6的外周环面形成有圆周方向上延伸的齿纹，而在焊头盘100的外圆环面上形成平行于轴向延伸的齿轮。在超声波滚动焊接工艺中，焊接工件的焊接位置的上表面接触焊头盘100，下底面放置在砧座环6上。焊头盘100的齿纹1001和砧座环6的齿纹602的焊齿相对，通过焊头的超声振动使工件在焊齿部位形成焊点。焊头和底模的焊齿必须相对，并紧密接触工件。如果由于安装精度的原因，上下焊齿发生偏移，即焊齿与另一面的焊齿间隙相对时，无法形成焊点，使焊接过程无法完成。而根据前述实施例，由于在焊头盘100和砧座环6焊接表面分别设置多条平行的连续齿纹，并使焊头盘的齿纹和砧座环的齿纹形成一定角度，这样在滚焊焊接时两条相交的齿纹就会在工件上形成焊点，保证了焊接质量，即便滚焊在焊接过程中，焊头可能会发生微小晃动，也不会影响加工质量。使用连续的齿纹可以有效避免焊齿可能与焊齿间隙相对的问题，降低了装配和安装精度要求。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超声波滚焊焊接机构，包括焊头和砧座装置，其特征在于，所述焊头包括焊头盘，所述砧座装置包括砧座环，所述焊头盘的外环面具有多条平行的第一连续齿纹，所述砧座环的外环面也具有多条平行的第二连续齿纹，所述第一连续齿纹和所述第二连续齿纹在相交位置处进行焊接。

2.如权利要求1所述的超声波滚焊焊接机构，其特征在于，所述第一连续齿纹和所述第二连续齿纹垂直相交。

3.如权利要求1所述的超声波滚焊焊接机构，其特征在于，所述第一连续齿纹与所述焊头盘的轴向平行，所述第二连续齿纹沿所述砧座环的外圆周方向延伸。

4.如权利要求1所述的超声波滚焊焊接机构，其特征在于，所述第一连续齿纹与所述焊头盘的外圆周方向延伸，所述第二连续齿纹沿所述砧座环的轴向平行。

5.如权利要求1所述的超声波滚焊焊接机构，其特征在于，所述砧座装置还包括支撑所述砧座环的滚轴以及支撑所述滚轴的轴承箱，所述砧座环与所述滚轴为分体件。

6.如权利要求5所述的超声波滚焊焊接机构，其特征在于，所述砧座装置还包括套在所述滚轴上的轴套，所述轴套具有径向凸出的法兰环，所述滚轴具有挡环，所述法兰环、所述砧座环以及所述挡环通过紧固件连接紧固。