CN217253577U - 一种线束超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，具体公开了一种线束超声波焊接装置。本装置用于焊接线束，包括焊接焊头、推动组件和砧板块；焊接焊头的顶面为焊接面，焊接面的一侧设有靠山块；推动组件能够沿第一方向移动，推动组件包括挡块件和挡块驱动件，挡块驱动件用于驱动挡块件在第一方向移动，当挡块件朝向靠山块移动时，止动于挡块件和靠山块夹设位于焊接面上的线束，第一方向位于焊接面所在的平面内；砧板块能够抵压夹设于挡块件和靠山块之间的线束。本装置借助挡块件和砧板块设计，能够对线束焊接操作时的宽度和高度进行限定和调整，从而提升了超声波焊接操作的加工精度和加工效率。

Description

一种线束超声波焊接装置

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，尤其涉及一种线束超声波焊接装置。

背景技术

在现有技术中，线束的焊接操作常采用焊锡焊接的方式，然而焊锡焊接却存在以下明显的问题：

1)焊锡焊接由于导线的集肤效应，导致焊接处的电导率减小；

2)焊锡的熔点远比线束中的铜铝的熔点要低，且不耐高温。

上述问题为线束的焊接操作带来了巨大的难度，直至超声波焊接技术的应用到线束的焊接加工之中，情况才得以改善。

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物质表面，在加压情况下，使两个物体表面摩擦而形成分子层之间的熔合。基于超声波焊接较传统焊接工艺的诸多优点，广泛应用于电器元件、线束、轻金属材料的焊接，尤其适用于锂离子电池的生产。具体焊接时，将待焊接的产品放置在工作台底座上，然后由控制主机通过操作变幅杆驱动焊头上下往复移动，并在焊头下降时完成焊接操作。但是现有的超声波焊接机在焊接线束时，需要人工将线束集中才能焊接，否则焊接出的线束会出现散芯情况，严重的线束无法集中焊接在一起，影响后续的线束使用。

目前的超声波焊接机安装了限位工装，但是限位工装是固定死的，当对线束的焊接高度与宽度进行改变时，需要进行大量的调整与设置，极大地影响了超声波焊接操作效率，目前并没有能够对线束焊接高度与宽度的即时调整的超声波焊接设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种线束超声波焊接装置，以解决超声波焊接高度与宽度难以调整的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种线束超声波焊接装置，用于焊接线束，包括焊接焊头、推动组件和砧板块；所述焊接焊头的顶面为焊接面，所述焊接面的一侧设有靠山块；所述推动组件能够沿第一方向移动，所述推动组件包括挡块件和挡块驱动件，所述挡块驱动件用于驱动所述挡块件在所述第一方向移动，当所述挡块件朝向所述靠山块移动时，止动于所述挡块件和所述靠山块夹设位于所述焊接面上的所述线束，所述第一方向位于所述焊接面所在的平面内；所述砧板块能够抵压夹设于所述挡块件和所述靠山块之间的所述线束。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述砧板块活动连接于所述靠山块，所述靠山块能够沿第二方向移动，且所述靠山块止动于所述砧板块和所述焊接焊头同时夹设被所述挡块件和所述靠山块夹设于之间的所述线束；所述第二方向垂直于所述焊接面所在的平面。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述靠山块位于升降架的一侧，所述砧板块固连于第一滑动块朝向所述挡块件的一端；所述第一滑动块活动连接于所述升降架，且设于所述靠山块的上方，当所述砧板块和所述焊接焊头夹持所述线束时，所述焊接面和所述砧板块的底面与所述线束相接触。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述升降架上设有转动轴，所述转动轴沿第三方向延伸，摆动杆通过所述转动轴与所述升降架转动连接，且所述摆动杆能够带动所述第一滑动块相对所述升降架滑动，当所述第一滑动块朝向所述推动组件移动时，所述第一滑动块止动于所述砧板块与所述挡块件相接触；所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述靠山块与所述挡块件正对的面均垂直于所述第一方向，所述砧板块的底面与所述焊接面均垂直于所述第二方向。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述升降架上安装有磁栅尺，所述磁栅尺用于采集所述升降架在所述第二方向上的位移信号。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述线束超声波焊接装置还包括固定框架、丝杠驱动单元、丝杠件和位移滑台，所述丝杠驱动单元的输出端与所述丝杠件同轴固连，所述丝杠件沿丝杠方向延伸，所述位移滑台与所述丝杠件传动螺纹连接，所述丝杠方向垂直于所述第一方向；所述位移滑台上设有滑台导轨，所述滑台导轨的延伸方向与所述第一方向和所述丝杠方向均呈夹角设置，所述推动组件滑设于所述滑台导轨，所述固定框架限位所述推动组件，使所述推动组件只能在第一方向上运动。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述线束超声波焊接装置还包括光电感应器，所述位移滑台上还凸设有遮挡件，当所述位移滑台移动至临界位置时，所述遮挡件触发所述光电感应器。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述丝杠驱动单元为步进电机。

作为线束超声波焊接装置的优选技术方案，所述焊接面所在的平面为水平平面。

本实用新型的有益效果：

本线束超声波焊接装置借助推动组件在第一方向上位置可调的设计，使得挡块件能够高效且顺利地完成对线束在焊接宽度方向上的夹持动作，同时还保证了焊接宽度的准确性；砧板块的设计能够高效且顺利地完成对线束在焊接高度方向上的夹持动作，上述设计通过从四个侧面对线束进行夹持的方式，保证了线束在焊接面上的定位效果，提升了线束超声波焊接效果的同时，还极大地保证了超声波焊接的良品率，降低了焊接过程中的风险。上述结构改进简单且有效，既提高了焊接操作精度又提高了夹持动作的速度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的线束超声波焊接装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的线束超声波焊接装置的主视图；

图3是本实用新型实施例提供的线束超声波焊接装置的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的线束超声波焊接装置的侧视图。

图中：

100、焊接模块；110、焊接焊头；111、焊接面；

201、升降架；202、转动轴；203、靠山块；210、第一滑动块；211、砧板块；212、第一轨道槽；220、摆动杆；230、第二滑动块；231、第二轨道槽；241、挡块件；242、挡块驱动件；243、位移滑台；244、遮挡件；245、滑台导轨；250、光电感应器；

310、滑块驱动单元；320、丝杠驱动单元；330、丝杠件。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

超声波焊接需要控制焊接时的宽度和高度，在现有的焊接中，宽度的控制多采用步进电机或气缸进行定位控制，步进电机的控制精度较高，但是控制执行速度慢；而气缸控制虽然动作速度快但是控制精度差，宽度调节不方便。

如图1-图4所示，本实施例提供了一种线束超声波焊接装置，用于焊接线束，包括焊接焊头110、推动组件和砧板块211；焊接焊头110的顶面为焊接面111，焊接面111的一侧设有靠山块203；推动组件能够沿第一方向移动，推动组件包括挡块件241和挡块驱动件242，挡块驱动件242用于驱动挡块件241在第一方向移动，当挡块件241朝向靠山块203移动时，止动于挡块件241和靠山块203夹设位于焊接面111上的线束，第一方向位于焊接面111所在的平面内；砧板块211能够抵压夹设于挡块件241和靠山块203之间的线束。

本线束超声波焊接装置借助推动组件在第一方向上位置可调的设计，使得挡块件241能够高效且顺利地完成对线束在焊接宽度方向上的夹持动作，同时还保证了焊接宽度的准确性；砧板块211的设计能够高效且顺利地完成对线束在焊接高度方向上的夹持动作，上述设计通过从四个侧面对线束进行夹持的方式，保证了线束在焊接面111上的定位效果，提升了线束超声波焊接效果的同时，还极大地保证了超声波焊接的良品率，降低了焊接过程中的风险。上述结构改进简单且有效，既提高了焊接操作精度又提高了夹持动作的速度。

具体地，挡块驱动件242为气缸；焊接焊头110设于焊接模块100的一端。

在本实施例中，砧板块211活动连接于靠山块203，靠山块203能够沿第二方向移动，且靠山块203止动于砧板块211和焊接焊头110同时夹设被挡块件241和靠山块203夹设于之间的线束；第二方向垂直于焊接面111所在的平面。上述设计通过砧板块211与靠山块203活动连接的设计，实现了对砧板块211的限位效果靠山块203沿第二方向移动的设计能够带动砧板块211完成与焊接面111在高度方向上夹持线束的操作，上述设计极大地提高了本线束超声波焊接装置焊接操作的效率，在提高了砧板块211夹持动作效率的同时，还能通过从四个侧面包围线束的方式改进对线束定位的能力，以上结构改进简单可靠，保证了本线束超声波焊接装置工作稳定，确保了线束的超声波焊接操作顺利完成。

进一步地，靠山块203位于升降架201的一侧，砧板块211固连于第一滑动块210朝向挡块件241的一端；第一滑动块210活动连接于升降架201，且设于靠山块203的上方，当砧板块211和焊接焊头110夹持线束时，焊接面111和砧板块211的底面与线束相接触。上述设计通过升降架201与第一滑动块210的设置使得靠山块203与砧板块211的位置变化更加准确且可控，升降架201与第一滑动块210便于受驱动单元控制，从而保障了本线束超声波焊接装置具备充足的自动化控制改进能力。

再进一步地，升降架201上设有转动轴202，转动轴202沿第三方向延伸，摆动杆220通过转动轴202与升降架201转动连接，且摆动杆220能够带动第一滑动块210相对升降架201滑动，当第一滑动块210朝向推动组件移动时，第一滑动块210止动于砧板块211与挡块件241相接触；第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。通过砧板块211与挡块件241相接触的设计，能够保证砧板块211在进行焊接操作时能够准确定位。

作为优选，摆动杆220的中部开设有穿轴孔，穿轴孔套设于转动轴202上，摆动杆220的两端均设有杆凸块，第一滑动块210上还开设有第一轨道槽212，一个杆凸块滑设于第一轨道槽212内，另一个杆凸块滑设于第二滑动块230上的第二轨道槽231内，第二滑动块230由滑块驱动单元310驱动，能够在第一方向上往复运动，上述设计实现了摆动杆220带动第一滑动块210在第一方向上往复运动的动作，结构简单可靠，易于受到控制系统控制，有利于提高本线束超声波焊接装置的自动化程度。

作为优选，靠山块203与挡块件241正对的面均垂直于第一方向，砧板块211的底面与焊接面111均垂直于第二方向。上述设计限定了本线束超声波焊接装置对线束进行夹持的方向，通过直接对线束在宽度方向与高度方向上进行限定的方式直接且准确地完成了对线束的夹持操作没上述设计既满足了焊接操作时的定位效果，又保证了超声波焊接时线束的宽度和高度准确，上述设计提高了焊接操作的效率以及良品率。

在本实施例中，升降架201上安装有磁栅尺，磁栅尺用于采集升降架201在第二方向上的位移信号。目前由于磁栅尺重复精度低超声线束焊接多采用光栅尺检测焊接高度，但是光栅尺体积无法做到很小，并且价格远高于磁栅尺，本实施例中采用了磁栅尺检测焊接高度，解决了磁栅尺重复精度差对线束焊机的影响，既减小了装置占用的空间又降低了焊接操作的成本。本设计采用复位保存位置数据，焊接完成后从新赋值位置数据的方消除焊机重复焊接误差，保证了焊接的重复一致性。

作为优选，线束超声波焊接装置还包括固定框架、丝杠驱动单元320、丝杠件330和位移滑台243，丝杠驱动单元320的输出端与丝杠件330同轴固连，丝杠件330沿丝杠方向延伸，位移滑台243与丝杠件330传动螺纹连接，丝杠方向垂直于第一方向；位移滑台243上设有滑台导轨245，滑台导轨245的延伸方向与第一方向和丝杠方向均呈夹角设置，推动组件滑设于滑台导轨245，固定框架限位推动组件，使推动组件只能在第一方向上运动。具体的，丝杠方向位于焊接面111所在的平面内。丝杠驱动单元320对丝杠件330的驱动动作简单有效，使得位移滑台243在丝杠方向上移动的动作能够顺利且准确地完成。丝杠方向垂直于第一方向的设计为推动组件提供了位置调节的方式，改进了推动组件的驱动结构，占用空间小且调整操作的精度高；借助滑台导轨245与推动组件的配合，能够进一步地提高推动组件动作的精度，进而使得推动组件的位置调节更加准确，让焊接宽度的精度能够显著地提升。

在本实施例中，固定框架上还设有控制面板，操作人员利用控制面板能够完成对构件位置和动作的参数数值进行调整，控制面板上设有用于紧急关闭/开启本线束超声波焊接装置整体操作的急停开关/复位开关以及用于显示本装置各构件是否故障或过载的故障警戒开关。具体地，控制面板包括可编程控制器和人机界面触摸屏。

进一步地，线束超声波焊接装置还包括光电感应器250，位移滑台243上还凸设有遮挡件244，当位移滑台243移动至临界位置时，遮挡件244触发光电感应器250。将光电感应器250设于丝杠件330一处的正上方，能够将光电感应器250发送的信号作为位移滑台243是否位于临界位置的反馈，在本实施例中，位移滑台243的临界位置为零点位置。利用上述结构能够完成对位移滑台243的找零操作，找零操作有助于确定位移滑台243相对丝杠件330的位置，由此使得推动组件与焊接焊头110的相对位置也能够确定，上述设计保证了本线束超声波焊接装置对线束焊接宽度精度，确保了挡块件241夹持动作的准确性。

进行位移滑台243的找零操作包括以下步骤：先将丝杠驱动单元320沿某一方向旋转丝杠件330，使得位移滑台243远离零点位置，然后再利用丝杠驱动单元320对丝杠件330进行反向驱动，直至位移滑台243移动至零点位置为止。上述操作简单有效，能够快速地将位移滑台243的位置准确地归零，从而确保了位移滑台243的后续操作能够顺利且准确地完成。

升降架201与第一滑动块210也同样能够进行找基准操作，找基准操作包括以下步骤：使位于零点位置的推动组件推出挡块件241，让第一滑动块210朝向挡块件241转动，直至砧板块211抵靠于挡块件241；然后再使升降架201带动第一滑动块210朝向焊接焊头110移动，直至升降架201移动至下压位置；依次复位第一滑动块210、升降架201和挡块件241。借助上述步骤，能够使得磁栅尺顺利地记录升降架201移动的范围，并能够根据上述步骤确定升降架201在工作时移动的距离，并使其能够根据升降架201动作的偏差作出适配性的移动距离调整。上述过程保证了砧板块211在焊接高度方向上夹持位置的精确，提高了动作的准确性。

作为优选，丝杠驱动单元320为闭环步进电机。采用了闭环步进电机和丝杠件330相配合进行宽度控制的设计，以闭环步进电机作为对挡块件241位置调节的构件，能够实现对线束焊接宽度的精细调整，利用气缸推进挡块件241移动的方式实现对线束的到位夹持操作，动作高效且准确。上述结构改进既保证了对线束焊接宽度精度的控制又提高了夹持动作的速度。

在本实施例中，焊接面111所在的平面为水平平面。上述设计优化了本线束超声波焊接装置各构件之间的受力情况，降低了各装置构件以及线束因为自重而产生位置偏移的风险，同时也减少了构件由于受力不均而发生结构变形的风险，进而降低了本线束超声波焊接装置的维护频率，延长了本线束超声波焊接装置的使用寿命。

本实施例中，线束超声波焊接装置还包括超声波发生器和供能设备等构件，上述构件均为超声波焊接装置的常规设置，其连接方式与工作原理为本领域内技术人员所熟知，在此不多加赘述。

本实施例还提供了一种线束超声波焊接方法，应用于上述的线束超声波焊接装置，具体包括以下步骤：将焊接参数写入超声波发生器中；推动组件至对应的加工位置上；挡块驱动件242驱动挡块件241伸出；滑块驱动单元310驱动砧板块211，使得砧板块211抵靠于挡块件241上；升降架201带动砧板块211下压线束；超声发生器释放超声波；待超声波释放结束后，砧板块211、升降架201与挡块件241依次复位；将焊接操作过程中的数据保存至控制面板中。

在生产实际中，推动组件驱动挡块件241的动作与第一滑动块210相对升降架201转动的动作之间以及第一滑动块210相对升降架201转动的动作与升降架201沿第二方向移动的动作之间均存在有300毫秒的延迟。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线束超声波焊接装置，用于焊接线束，其特征在于，包括：

焊接焊头(110)，所述焊接焊头(110)的顶面为焊接面(111)，所述焊接面(111)的一侧设有靠山块(203)；

推动组件，能够沿第一方向移动，所述推动组件包括挡块件(241)和挡块驱动件(242)，所述挡块驱动件(242)用于驱动所述挡块件(241)在所述第一方向移动，当所述挡块件(241)朝向所述靠山块(203)移动时，止动于所述挡块件(241)和所述靠山块(203)夹设位于所述焊接面(111)上的所述线束，所述第一方向位于所述焊接面(111)所在的平面内；

砧板块(211)，所述砧板块(211)能够抵压夹设于所述挡块件(241)和所述靠山块(203)之间的所述线束。

2.根据权利要求1所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述砧板块(211)活动连接于所述靠山块(203)，所述靠山块(203)能够沿第二方向移动，且所述靠山块(203)止动于所述砧板块(211)和所述焊接焊头(110)同时夹设被所述挡块件(241)和所述靠山块(203)夹设于之间的所述线束；

所述第二方向垂直于所述焊接面(111)所在的平面。

3.根据权利要求2所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述靠山块(203)位于升降架(201)的一侧，所述砧板块(211)固连于第一滑动块(210)朝向所述挡块件(241)的一端；所述第一滑动块(210)活动连接于所述升降架(201)，且设于所述靠山块(203)的上方，当所述砧板块(211)和所述焊接焊头(110)夹持所述线束时，所述焊接面(111)和所述砧板块(211)的底面与所述线束相接触。

4.根据权利要求3所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述升降架(201)上设有转动轴(202)，所述转动轴(202)沿第三方向延伸，摆动杆(220)通过所述转动轴(202)与所述升降架(201)转动连接，且所述摆动杆(220)能够带动所述第一滑动块(210)相对所述升降架(201)滑动，当所述第一滑动块(210)朝向所述推动组件移动时，所述第一滑动块(210)止动于所述砧板块(211)与所述挡块件(241)相接触；

所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向。

5.根据权利要求2所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述靠山块(203)与所述挡块件(241)正对的面均垂直于所述第一方向，所述砧板块(211)的底面与所述焊接面(111)均垂直于所述第二方向。

6.根据权利要求3所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述升降架(201)上安装有磁栅尺，所述磁栅尺用于采集所述升降架(201)在所述第二方向上的位移信号。

7.根据权利要求1所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述线束超声波焊接装置还包括固定框架、丝杠驱动单元(320)、丝杠件(330)和位移滑台(243)，所述丝杠驱动单元(320)的输出端与所述丝杠件(330)同轴固连，所述丝杠件(330)沿丝杠方向延伸，所述位移滑台(243)与所述丝杠件(330)传动螺纹连接，所述丝杠方向垂直于所述第一方向；

所述位移滑台(243)上设有滑台导轨(245)，所述滑台导轨(245)的延伸方向与所述第一方向和所述丝杠方向均呈夹角设置，所述推动组件滑设于所述滑台导轨(245)，所述固定框架限位所述推动组件，使所述推动组件只能在第一方向上运动。

8.根据权利要求7所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述线束超声波焊接装置还包括光电感应器(250)，所述位移滑台(243)上还凸设有遮挡件(244)，当所述位移滑台(243)移动至临界位置时，所述遮挡件(244)触发所述光电感应器(250)。

9.根据权利要求7所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述丝杠驱动单元(320)为步进电机。

10.根据权利要求1-9任一项所述的线束超声波焊接装置，其特征在于，所述焊接面(111)所在的平面为水平平面。

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