CN214815654U - 一种新型超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型超声波焊接装置，包括焊接台、超声波焊接模组，和驱动超声波焊接模组升降的升降模组；升降模组包括具有位移模式和力控模式的直线电机，超声波焊接模组固定在直线电机的动子上；升降模组还包括控制直线电机切换工作模式的控制器以及检测超声波焊接模组的位置高度的预设位置检测器，直线电机和预设位置检测器均与控制器电连接，直线电机可以在位移模式和力控模式之间自由切换，未接触到产品时，在位移模式下快速上下运动，节省运动时间；当焊接快要接触到产品时切换为力控模式,以保证焊接品质。

Description

一种新型超声波焊接装置

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，特别涉及一种新型超声波焊接装置。

背景技术

随着科技术的进步，焊接技术近年来在我国已经有了很大的发展和进步。但我在焊接技术上还是与欧美等国家有一定的差距。为适应国内外市场的急剧发展和激烈竞争需求，焊接自动化及智能化是未来焊接发展的重要研究方向，也是未来发展趋势，特别是发展高效、节能、优质以及清净的焊接设备。而焊接技术中，超声波焊接具有下列优点：1.焊接时间，能耗低；2.能焊接异种材料，即使材料间性能相差悬殊也能很好焊接，尤其是其它方法无法奏效的金属箔片，细丝，微小器件以及多层金属片焊接；3.强度高，稳定性好；4.焊接区无需通电，无需添加焊剂，不污染被加工零件，是一种环保的焊接方法。

基于超声波焊接的诸多优点，近年来中国的超声波焊接设备发展迅猛。但目前市场上的超声焊接设备多为气缸带动(控制)焊头上下运动对产品进行焊接，对于半导体器件(如IGBT)，集成电路器件以及其它等对焊接压力，焊接位移及焊接过程严格管控的高品质焊接，气缸控制焊头焊接显得力不从心，使得效率和质量得不到保障，为此，我司研发了一款全新的焊接机，满足高品质高效率的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型超声波焊接装置,该新型超声波焊接装置可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种新型超声波焊接装置，包括焊接台、超声波焊接模组，和驱动所述超声波焊接模组升降的升降模组；所述升降模组包括具有位移模式和力控模式的直线电机，所述超声波焊接模组固定在所述直线电机的动子上；所述升降模组还包括控制所述直线电机切换工作模式的控制器以及检测所述超声波焊接模组的位置高度的预设位置检测器，所述直线电机和所述预设位置检测器均与所述控制器电连接。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述的新型超声波焊接装置还包括设于所述超声波焊接模组下方的支撑气缸，所述支撑气缸的活动杆与所述超声波焊接模组固定连接。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述的新型超声波焊接装置还包括固定所述升降模组的支撑架，所述直线电机的定子固定在所述支撑架上，所述预设位置检测器固定在所述支撑架上的预设高度位置处。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述直线电机的动子上固定有活动板，所述超声波焊接模组固定在所述活动板上，所述支撑气缸的活动杆与所述活动板的下端固定连接。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述的新型超声波焊接装置还包括设置在所述活动板上的视觉定位模组，所述视觉定位模组包括摄像头和环形光源，所述环形光源同轴设置在所述摄像头的下方。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述超声波焊接模组包括变幅杆、设于所述变幅杆一端的换能器，和设于所述变幅杆另一端的焊头；所述焊头竖直朝下设置，装配到位时，所述焊头位于焊接工位的上方。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述的新型超声波焊接装置还包括驱动所述焊接台旋转的旋转模组，和驱动所述焊接台移动至焊接工位的横移模组。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述横移模组包括X轴丝杆导轨、驱动所述焊接台沿所述X轴丝杆导轨移动的X轴驱动电机、驱动所述X轴丝杆导轨沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机，和供所述X轴丝杆导轨滑动的Y轴丝杆导轨；所述Y轴丝杆导轨和所述Y轴驱动电机组成一个单元，所述单元设有两组，两组所述单元分别并排设置在所述X轴丝杆导轨的两端。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述旋转模组包括滑动设置在所述X轴丝杆导轨上的安装架，所述焊接台转动设置在所述安装架上，所述旋转模组还包括驱动所述焊接台转动的旋转电机。

本实用新型所述的新型超声波焊接装置，其中，所述超声波焊接模组沿平行所述Y轴丝杆导轨的方向设置。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型公开一种新型超声波焊接装置，初始状态下，超声波焊接模组位于直线电机的上端，操作员将待焊接工件固定在焊接台上，启动设备，此时超声波焊接模组距离焊接台较远，直线电机处于位移模式下进而驱动超声波焊接模组快速下降以节省运动时间，当下降到预设高度时，预设位置检测器检测到超声波焊接模组，此时预设位置检测器将超声波焊接模组的到位信号发送至控制器，控制器执行预先设定好的程序进一步对直线电机下发模式切换命令，进而使得直线电机从位移模式切换到力控模式，亦当超声波焊接模组快要接触到产品时切换为力控模式，在力控模式下可使焊接的压力得以控制，进而保证焊接品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本实用新型新型超声波焊接装置的整体外观图。

图2是本实用新型新型超声波焊接装置的整体结构图。

图3是图2中的局部结构图。

图4是本实用新型新型超声波焊接装置的横移模组的结构图。

图5是本实用新型新型超声波焊接装置的横移模组的时间与压力\功率\位移曲线监测图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型较佳实施例的新型超声波焊接装置，如图1-5所示，包括焊接台1、超声波焊接模组2，和驱动超声波焊接模组2升降的升降模组3；升降模组3包括具有位移模式和力控模式的直线电机31，超声波焊接模组2固定在直线电机31的动子上；升降模组3还包括控制直线电机31切换工作模式的控制器32以及检测超声波焊接模组2的位置高度的预设位置检测器33，预设位置可通过提前设定，根据应用场景的不同而采取不同的设计，具体的预设位置检测器33为光栅尺，此外还可以用距离传感器或者激光测距传感器等代替，直线电机31和预设位置检测器33均与控制器32电连接，需要说明的是控制器32为现有技术，可于市面上采购如LEC或ETEL系列驱动器，初始状态下，超声波焊接模组2位于直线电机31的上端，操作员将待焊接工件固定在焊接台1上，启动设备，此时超声波焊接模组2距离焊接台1较远，直线电机31处于位移模式下进而驱动超声波焊接模组2快速下降以节省运动时间，当下降到预设高度时，预设位置检测器33检测到超声波焊接模组2，此时预设位置检测器33将超声波焊接模组2的到位信号发送至控制器32，控制器32执行预先设定好的程序进一步对直线电机31下发模式切换命令，进而使得直线电机31从位移模式切换到力控模式，亦预设位置检测器33检测到超声波焊接模组2后触发直线电机31切换工作模式，亦当超声波焊接模组2快要接触到产品时切换为力控模式，在力控模式下可使焊接的压力得以控制，进而保证焊接品质。

优选的，本装置还包括设于超声波焊接模组2下方的支撑气缸4，支撑气缸4的活动杆与超声波焊接模组2固定连接，当超声波焊接模组2上下移动的过程中支撑气缸4的活动杆随着焊接模组上下伸缩，防止直线电机31断电时超声波焊接模组2从较高位置掉落进而导致设备或者产品损坏。

优选的，本装置还包括固定升降模组3的支撑架5，直线电机31的定子311竖直固定在支撑架5上，预设位置检测器33固定在支撑架5上的预设高度位置处。

优选的，直线电机31的动子322上固定有活动板6，超声波焊接模组2固定在活动板6上，支撑气缸4的活动杆与活动板6的下端固定连接，设置活动板6以方便固定安装超声波焊接模组2，以及方便固定支撑气缸4的活动杆。

优选的，本装置还包括设置在活动板6上的视觉定位模组7，视觉定位模组7包括摄像头71和环形光源72，环形光源72同轴设置在摄像头71的下方，以对焊接台1上的工件进行识别定位，方便下一步的焊接工作的进行。

优选的，超声波焊接模组2包括变幅杆21、设于变幅杆21一端的换能器22，和设于变幅杆21另一端的焊头23；焊头23竖直朝下设置，装配到位时，焊头23位于焊接工位的上方，焊接时，直线电机31处于力控模式下，使得焊头23压在工件上，通过换能器22和变幅杆21的配合使焊头23发生高频振动以进行超声焊接，压力是通过直线电机31控制，较传统气缸可以实现自动快速压力切换，力控模式下直线电机31可设置任意多段压力进行产品焊接如预压，任意多段压力焊接，保压等，焊接压力通直线电机实时输出，通过曲线图进行全过程压力监控。

此外，直线电机31配合光栅尺可对焊头23全程位置精准控制，同时亦有各时段的位置数值及曲线图输出，方便操作员实时操作。

优选的，本装置还包括驱动焊接台1旋转的旋转模组8，和驱动焊接台1移动至焊接工位的横移模组9，横移模组9方便上下料以及将焊接台1移动对位，旋转模组8驱动焊接台1旋转，以对工件对位，方便焊头23正对焊接工件上的焊接位置。

优选的，横移模组9包括X轴丝杆导轨91、驱动焊接台1沿X轴丝杆导轨91移动的X轴驱动电机92、驱动X轴丝杆导轨91沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机93，和供X轴丝杆导轨91滑动的Y轴丝杆导轨94；Y轴丝杆导轨94和Y轴驱动电机93组成一个单元，单元设有两组，两组单元分别并排设置在X轴丝杆导轨91的两端，以保证焊接台1的运行平稳，动作迅速。

具体的，X轴丝杆导轨91由X轴滑轨和滑动设置在X轴滑轨上的滑块以及与X轴驱动电机92转子连接以驱动滑块滑动的丝杆组成；Y轴丝杆导轨94同理设置，在此不作赘述。

优选的，旋转模组8包括滑动设置在X轴丝杆导轨91上的安装架81，焊接台1转动设置在安装架81上，旋转模组8还包括驱动焊接台1转动的旋转电机82。

优选的，超声波焊接模组2沿平行Y轴丝杆导轨94的方向设置，以便于初步对位工件。

为了焊接工作更加方便，横移模组9以及支撑架5均设置在工作台10上，工台10设置在控制柜台11上以方力便连接电源和气源，控制柜台11上设置机罩12一起到保护设备的作用，同时提供达标的焊接环境，一般的，机罩12上开设有透明观察窗13以方便操作员观察焊接情况，进一步的，为方便观察焊接的位移、时间、压力等各种参数数据，在机罩12的正前端设置有显示显示器14。

需要说明的是，附图5中，标号a、b、c的三条曲线分别是位移曲线、压力曲线和功率曲线，三者的单位分别是um、N、W。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型超声波焊接装置，其特征在于，包括焊接台、超声波焊接模组，和驱动所述超声波焊接模组升降的升降模组；所述升降模组包括具有位移模式和力控模式的直线电机，所述超声波焊接模组固定在所述直线电机的动子上；所述升降模组还包括控制所述直线电机切换工作模式的控制器以及检测所述超声波焊接模组的位置高度的预设位置检测器，所述直线电机和所述预设位置检测器均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述的新型超声波焊接装置还包括设于所述超声波焊接模组下方的支撑气缸，所述支撑气缸的活动杆与所述超声波焊接模组固定连接。

3.根据权利要求2所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述的新型超声波焊接装置还包括固定所述升降模组的支撑架，所述直线电机的定子固定在所述支撑架上，所述预设位置检测器固定在所述支撑架上的预设高度位置处。

4.根据权利要求3所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述直线电机的动子上固定有活动板，所述超声波焊接模组固定在所述活动板上，所述支撑气缸的活动杆与所述活动板的下端固定连接。

5.根据权利要求4所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述的新型超声波焊接装置还包括设置在所述活动板上的视觉定位模组，所述视觉定位模组包括摄像头和环形光源，所述环形光源同轴设置在所述摄像头的下方。

6.根据权利要求1所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接模组包括变幅杆、设于所述变幅杆一端的换能器，和设于所述变幅杆另一端的焊头；所述焊头竖直朝下设置，装配到位时，所述焊头位于焊接工位的上方。

7.根据权利要求1所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述的新型超声波焊接装置还包括驱动所述焊接台旋转的旋转模组，和驱动所述焊接台移动至焊接工位的横移模组。

8.根据权利要求7所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述横移模组包括X轴丝杆导轨、驱动所述焊接台沿所述X轴丝杆导轨移动的X轴驱动电机、驱动所述X轴丝杆导轨沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机，和供所述X轴丝杆导轨滑动的Y轴丝杆导轨；所述Y轴丝杆导轨和所述Y轴驱动电机组成一个单元，所述单元设有两组，两组所述单元分别并排设置在所述X轴丝杆导轨的两端。

9.根据权利要求8所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述旋转模组包括滑动设置在所述X轴丝杆导轨上的安装架，所述焊接台转动设置在所述安装架上，所述旋转模组还包括驱动所述焊接台转动的旋转电机。

10.根据权利要求8所述的新型超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接模组沿平行所述Y轴丝杆导轨的方向设置。

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