[發(fā)明專利]一種動(dòng)力偏置式超聲波金屬焊接裝置

在審

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• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110614425A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉祥國
• 申請（專利權(quán)）人: 威海國升超聲技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/26
• 代理公司: 37284 威海佩敏專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 宋益敏

一種動(dòng)力偏置式超聲波金屬焊接裝置，包括超聲組件(1)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(3)和超聲組件裝夾體(5)，所述超聲組件(1)固定連接在所述超聲組件裝夾體(5)上，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(3)分別與所述超聲組件裝夾體(5)固定連接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)提供作用在焊接表面上的靜壓力，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(3)保證作用在焊接表面上的靜壓力同焊接表面相垂直；所述超聲組件(1)包括工具頭(13)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(3)分別固定在所述超聲組件裝夾體(5)下方，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)固定在靠近所述工具頭(13)的位置，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(3)固定在遠(yuǎn)離所述工具頭(13)的位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波金屬焊接領(lǐng)域，特別是涉及一種動(dòng)力偏置式超聲波金屬焊接裝置。

背景技術(shù)

超聲波金屬焊接是介于冷壓焊和摩擦焊之間的一種工藝，超聲波金屬焊接裝置主要由超聲組件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、及限位機(jī)構(gòu)組成。超聲組件提供平行作用在焊接表面上的高頻振動(dòng)的剪切力，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供作用在焊接表面上的靜壓力，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證作用在焊接表面上的靜壓力同焊接表面相垂直，限位機(jī)構(gòu)保證整個(gè)焊接過程的安全性，防止過焊損傷焊件，同時(shí)也可以防止超聲波工具頭意外損傷或過度磨損。

超聲波金屬焊接裝置要保證完美的焊接效果，其中，超聲組件提供的高頻振動(dòng)的剪切力的大小和方向必須具有較高的精度，同時(shí)垂直作用在焊接表面上的靜壓力大小和方向也必須具有較高的精度。同時(shí)，為了保證整個(gè)焊接過程的安全性，限位機(jī)構(gòu)也必須是高精度的。

一般用于焊接的高頻振動(dòng)的剪切力分布在超聲組件的前端，也就是工具頭焊接區(qū)。超聲波金屬焊接裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都有一個(gè)動(dòng)力作用中心點(diǎn)，簡稱動(dòng)力作用中心。實(shí)際應(yīng)用中，工具頭焊接區(qū)為了給焊接工具預(yù)留空間，同時(shí)避讓其他部件，工具頭焊接區(qū)同動(dòng)力作用中心點(diǎn)很難做到完全重合，總是有一定距離，這樣焊接時(shí)，工具頭焊接區(qū)會受到工件的一個(gè)反作用力，這個(gè)反作用力相對動(dòng)力作用中心這個(gè)支點(diǎn)會形成一個(gè)反作用力矩，簡稱焊接反作用力矩。較大的焊接反作用力矩會加大超聲組件，特別是超聲工具頭的彈性彎曲變形，直接影響超聲組件所提供的高頻振動(dòng)的剪切力的大小和方向的精度，同時(shí)也會降低驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)效率，從而影響焊接效果和質(zhì)量。

常規(guī)超聲波金屬焊接裝置的動(dòng)力作用中心，因結(jié)構(gòu)的局限性，普遍設(shè)在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)，動(dòng)力作用中心相距工具頭焊接區(qū)較遠(yuǎn)，從而導(dǎo)致焊接反作用力矩較大，同時(shí)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)效率也較低。為了改善焊接效果常常采用加大動(dòng)力大小的辦法，如增大氣缸缸徑或增加氣缸數(shù)量等來補(bǔ)償動(dòng)力，但動(dòng)力的增大會進(jìn)一步增大焊接反作用力矩，使得焊接質(zhì)量和效果改善并不大，甚至更差。

此外，限位機(jī)構(gòu)需要能精確的限制住工具頭焊接區(qū)的絕對位置，也就是說，限位機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能的接近工具頭焊接區(qū)，實(shí)際上因結(jié)構(gòu)的局限性，常規(guī)超聲波金屬焊接裝置的限位機(jī)構(gòu)的位置也大都設(shè)在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)，距工具頭焊接區(qū)較遠(yuǎn)，限位機(jī)構(gòu)阻尼力方向很難做到同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力方向作用在同一軸線上，這樣導(dǎo)致限位精度較差，進(jìn)而導(dǎo)致工具頭易磨損，焊接易過焊。

目前，超聲波金屬焊接裝置越來越多的應(yīng)用在自動(dòng)化設(shè)備上，自動(dòng)化設(shè)備大多要求裝置功能完善的同時(shí)，其體積越小越好，結(jié)構(gòu)越緊湊越好，但實(shí)際上，常規(guī)超聲波金屬焊接裝置為了完善功能，結(jié)構(gòu)上做的越來越復(fù)雜，體積也相應(yīng)越來越大，這同自動(dòng)化配置需求相矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種動(dòng)力偏置式、且體積更小、結(jié)構(gòu)更簡單緊湊的一種動(dòng)力偏置式超聲波金屬焊接裝置。

本發(fā)明的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案解決：

一種動(dòng)力偏置式超聲波金屬焊接裝置，包括超聲組件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和超聲組件裝夾體，所述超聲組件固定連接在所述超聲組件裝夾體上，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別與所述超聲組件裝夾體固定連接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供作用在焊接表面上的靜壓力，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證作用在焊接表面上的靜壓力同焊接表面相垂直；