CN2229853Y

CN2229853Y - 机械式振动焊接机

Info

Publication number: CN2229853Y
Application number: CN 95211142
Authority: CN
Inventors: 周壁山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2005-05-23

Abstract

一种机械式振动焊接机，用上、下模具将上、下工件夹持后，使下工件固定并对上工件接口施压，而上模具则连接于振动机构中之振动轴作线性平面振动，以利于上、下工件接口处之塑料高速摩擦熔化而形成焊接。振动轴枢接于一高速摇臂的适当位置，而高速摇臂则受制于一由主动旋转的凸轮轴所驱动之曲柄快速摆动、及以一移动元件作为高速摇臂的摆动中心，并使移动元件的位置可受控制调整，将来自凸轮轴的高速旋转运动转换成符合振动焊接条件的线性平面运动。

Description

机械式振动焊接机

本实用新型涉及一种机械式振动焊接机，可利用机械式的结构设计，将高速旋转运动适当地转换成高频线性平面运动来使工件焊接，并能使接着工件确实对正。

工业界对于塑料工件的焊接方式约有胶合式、超音波焊接式、以及振动焊接式几种。其中，胶合剂的成本最低但效果不佳，往往会造成产品之不良性，使业者蒙受损失；至于，后两者焊接方式的效果优于胶合式，各也有其优缺点，如以超音波进行焊接者，会受到材质(如玻璃纤维、滑石填充物)或形状(太大)的限制而无法进行焊接。

本实用新型主要讨论者是有关于振动式焊接，其主要原理是将欲焊接工件的接合面对合并在加压的状况下摩擦，使能量沿其接合面传导使塑料因摩擦生热而熔化，熔化时段过后在继续加压的状态下冷却固化，固化后之强度可与本体塑料强度相当；而若依其摩擦动作方式又可分为旋转式摩擦及往复振动式摩擦两种，旋转式是将其一工件施以高速旋转，因此其能焊接之形状限制较为严谨(适合圆形工件)，而往复振动式，则只要工件的接合面形状能容许工件做水平线性摩擦运动，且该接合面属于平行即可，不一定要在同一平面上，因此可用于多种不规则形状之工件焊接。

就创作者所知之目前振动焊接机的结构，大抵是利用一种振动头的设计，当电流输入振动头的的电磁感应线圈而产生共振磁场，使紧附在振动头上的上模具与上工件被驱动，作线性平面振荡；而构成该振动头的另一重要部分为悬挂弹簧，该弹簧必须在继续增大的强大压力下，及在振动头停止摩擦的固化时段内，以弹簧力将工件回复中心点位置，使工件保持正确定位。此种常用装置的缺点，首先，是此种结构的设计必须考虑到回复力、或说回复动作的设计，如前述之簧力及共振磁场的配合，因此，其结构大半复杂、需精确而高成本，并且，电磁力与弹簧力所能产生之振荡力及振动幅度有限，而此类焊接机的振幅往往为极重要之焊接参数；其次，是此类常用装置的振荡完成后，将工件对正到位的准确度并不高，因此常见有加工后之工件的对合边产生差叠，虽不至影响该工件之使用功能，但令消费者产生产品品质不良的印象甚巨。

因此，本实用新型的目的在于提供一种机械式振动焊接机，这种焊接机结构简单，成本低，并且可具有较大范围的可调振幅，可使焊接确实对正。

根据本实用新型，提供一种机械式振动焊接机，包括可将上、下工件进行适当夹持的上、下模具，使夹持在下模具内之下工件固定并对上模具中之上工件接口施压，而上模具则连接于振动机构中之振动轴作线性平面振动，利于上、下工件接口处之塑料熔化而形成焊接，其特征在于：该振动机构包括由一主动旋转的凸轮轴所驱动的曲柄，该曲柄枢接于一高速摇臂底端，该高速摇臂之适当位置则与振动轴轴端形成枢接，且在高速摇臂上设有一段轨槽，该轨槽必须通过摇臂与振动轴枢接处之轴心；另外，有一移动元件被控制定位在高速摇臂的轨槽中移动，且其移动之范围为可调，及能精确地定位至摇臂与振动轴枢接处之轴心位置重叠。

以下，为进一步了解本实用新型之构成，并对本实用新型未述明之结构与功效加以阐述，特提供较佳之实施例，并结合附图详细说明于后，谨请参阅。其中：

图1本实用新型之外观图。

图2是本实用新型振动机构内部之局部立体分解图。

图3是本实用新型振动机构之平面组合图。

图4(A)、(B)、(C)是本实用新型高速摇臂之动作示意图。

图5是缘自图4(A)之局部视图。

图6是一欲加工工件之实体外观图。

一般，振动式焊接机所可以用来焊接加工之工件颇多，举凡如汽机车零组件、家用电器类、事务机械类、及电动手工具零配件等皆有其适用场合，如图6所示，为一滤波器A，其外观又是由上、下盒体A1、A2之半成品所构成，该上、下盒体A1、A2内须装入滤材，再将两者的相对接合面予以焊接，才为完成品。对振动式焊接而言，需使该上、下盒体A1、A2在其接合面间受压，并产生一振幅F，才能达成焊接效果。

在本实用新型的设计中，如图1所示，上、下盒体A1、A2分别被适当夹持在上、下模具1A、1B内，下模具1B为固定式，受一气压缸2的控制可向上模具1A推进，且该下模具1B上升的行程可以藉由导柱1A1来精确地引导控制，使夹持在下模具1B内的下盒体A2可对正于上模具1A中的上盒体A1接合面施压；而上模具1A则连接于振动机构3中的振动轴31，经振动轴31的传动做线性的平面振动，以利于上、下盒体A1、A2接合面之塑料因摩擦熔化而形成焊接，该振动机构3则可由马达M利用皮带轮M1高速旋转驱动，而本实用新型的主要设计重点，即在于振动机构3中的结构设计。

请同时配合图2、3所示，为本实用新型振动机构3中主要构件的局部立体图及平面图，包括有一由凸轮轴32所驱动的曲柄33，该凸轮轴32是由前述图1中之马达M与皮带轮M1所带动，因凸轮轴32的偏心运转，可以造成曲柄前端331的往复运动，而该曲柄前端331枢接于高速摇臂34底端，并由该高速摇臂34中间的适当位置与前述振动轴31的轴端形成枢接(此枢接位置将有关于本实用新型振幅的调整，容后述)，另外，创作者特在该高速摇臂34的两侧各刨设有一段具长度的宽轨槽341，且该轨槽341的开设必须通过高速摇臂34与振动轴31枢接处之轴心；而后，设有一移动元件35被控制定位在高速摇臂34的轨槽341中移动，该移动元件35设置的条件包括具有可控制调整移动的范围、及能精确地将移动元件35定位在高速摇臂34与振动轴31枢接处之轴心位置重叠。在本实用新型具体的实施例设计中，该移动元件35可以是利用轴承元件，使其外径与轨槽341具有一适当公差，便利于轴承元件可以在轨槽341内滚动，而该移动元件35被构接在一连杆351端，该连杆351之另一端则受枢固、且在其中间受一气(油)压缸36的控制，当气(油)压缸36接受指令作前进或后退动作时，可以推动连杆351做摆动的动作，使相对枢固于连杆351一端的移动元件35可产生位移的变化。

藉由以上结构的设计，可以达到以振动轴31驱动上模具1A执行线性往复平面振动，为利于解说，兹以图3之平面图为主，先定义三个作动点X、Y、Z，包括：

代表移动元件35之中心位置X

代表高速摇臂34与振动轴31枢接处之中心点Y及，

代表曲柄前端331与高速摇臂34底端枢接处之中心点Z

请先配合图3与图4(A)观之，当移动元件35之中心位置X为固定时(意指气(油)压缸36无动作，连带使连杆351牵制移动元件35定位在图面所示的位置上)，若凸轮轴32开始旋转，进而使曲柄前端331的Z点产生左右移动(Z至Z′)，且其有效的移动距离为L1，则作用在高速摇臂34上的现象，会使摇臂以x点为圆心摆动，而此摆动现象必会同时造成在高速摇臂34上Y点的左右位移(Y至Y′)，其位移量将之称为振幅F，由是，此三点的动作可概构成图4(A)所示之三角图形，其中，Z点的移动距离L1是由凸轮轴32之偏心量造成，所以为固定尺寸，而Y点至Z点的距离L2也因振动轴31与高速摇臂34之既定形状而不变，因此构成图面中之小三角形XYY′与大角形XZZ′近似，故可利用比例关系以X点至Z点的距离L3来决定振幅F的大小；此时，只要以图3中之气(油)压缸36推动连杆351迫使移动元件35之中心点X向下移动，如图4(B)所示，则X点至Z点的距离变成L4，小于图4(A)中之L3的长度，故图4(B)中所形成之振幅F1也会小于图4(A)中之振幅F，如此，做为本实用新型调整振动轴31振动幅度大小之方式，且本实用新型这种以机械元件形状尺寸的适当搭配调整振幅，其能控制的振幅范围较大，并不像常用装置受限于电磁感应有限距离的限制，然而，此类装置的振幅大小却是极重要的焊接参数。

而本实用新型的另一重点在于最后能控制振动轴31停止在原来的位置上，使装设在上、下模具1A、1B内之上下工件可以对合焊接。如前图4A、B所述中，本实用新型是利用移动元件35中心位置X的调整来决定振幅的大小，缘是，只要能使X点的位置与Y点重叠，如图4(C)所示，则，即使高速摇臂34仍持续摆动，在该两点重叠处即无振幅之发生，表示，此时振动轴35的位置是被确实固定不动，因此，可知有关于让X点与Y点重叠的定位是相当重要的，请参见图3中，创作者系设计有一定位销37，该定位销37的所在位置主要可用以阻挡连杆351之下行动作，使移动元件35之中心位置X可被确实定位在高速摇臂34与振动轴31枢接处之中心位置Y重叠。

本实用新型在高速摇臂34上设计轨槽341形态配合移动元件35的作用除了前述供调整移动元件35的中心位置X，来控制振幅大小、及使振动轴31确实到位之外，若将图4(A)中之小三角形XYY′以较夸张之视图表现在图5中，可以说明其另一特性。在图5中，其原理是令高速摇臂34以X点为圆心，进行左右摆动，则理论上设附在该摇臂上的Y点应以虚线所示之弧形轨迹移动，然而，在图3中之振动轴31是被以一滑动轴承311限制只能进行轴向的直线面运动，才能满足工件平面摩擦的需要，因此该Y点的实际动态轨迹仅能如水平线所经过之Y″与Y′点方向，以其中Y″点为例，因Y″点与理论虚线轨迹差有一弦高H，如果该弦高H直接反应在X点上，应会使该X点后退同样距离至X′点之位置，但实际上，X点受连杆351控制而定位，其弦高H的差异将直接由摇臂上之轨槽341对移动元件35形成相对运动所吸收，如此，才能使振幅以平面直线方式合理进行。

在图3中考虑采用气(油)压缸36做为控制连杆351带动移动元件35之方式，是为了有利于本实用新型自动化之执行，但并非为唯一之方式，例如直接以调整螺杆来做为控制连杆351的摆动也可；至于，与其搭配的连杆351，其主要作用是用于能控制调整移动元件35的定位与位置，因此可变之设计也不仅限于附图所示。

本实用新型首创机械式振动机构，以其中高速摇臂之轨槽与移动元件的配合，将来自凸轮轴的高速旋转运动合理地转换成符合振动焊接条件的线性平面运动，并具有较大范围的可调振幅、焊接可确实对正等等优点。

Claims

1.一种机械式振动焊接机，包括可将上、下工件进行适当夹持的上、下模具，使夹持在下模具内之下工件固定并对上模具中之上工件接口施压，而上模具则连接于振动机构中之振动轴作线性平面振动，利于上、下工件接口处之塑料熔化而形成焊接，其特征在于：

该振动机构包括由一主动旋转的凸轮轴所驱动的曲柄，该曲柄枢接于一高速摇臂底端，该高速摇臂之适当位置则与振动轴轴端形成枢接，且在高速摇臂上设有一段轨槽，该轨槽必须通过摇臂与振动轴枢接处之轴心；另外，有一移动元件被控制定位在高速摇臂的轨槽中移动，且其移动之范围为可调，及能精确地定位至摇臂与振动轴枢接处之轴心位置重叠。

2.根据权利要求1所述的机械式振动焊接机，其特征在于，该移动元件为一轴承，且其外径与轨槽具有一适当公差。

3.根据权利要求2所述的机械式振动焊接机，其特征在于，该轴承之移动是经由一受气或油压缸控制的连杆所带动，藉由该气或油压缸行程驱动连杆，以产生轴承在轨槽内之位移。

4.根据权利要求3所述的机械式振动焊接机，其特征在于，设有一定位销以阻挡连杆之动作，使该轴承确实定位在摇臂与振动轴枢接处之轴心位置上。