本發(fā)明涉及金屬焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波金屬焊接裝置。

背景技術(shù)：

金屬超聲焊接裝置是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，通過(guò)使焊頭高頻振動(dòng)，與工件發(fā)生摩擦，產(chǎn)生焊接所需的熱量，完成工件的焊接。其基本原理是利用逆壓電效應(yīng)。通過(guò)超聲發(fā)生器給緊密排列的壓電陶瓷接通高頻交流電源，其由于逆壓電效應(yīng)發(fā)生與交流電源相同頻率的交替膨脹與收縮，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

與超聲波振子相連的焊頭設(shè)定的固有頻率與超聲發(fā)生器產(chǎn)生的交流電源一致，固有頻率振動(dòng)方向與你超聲波振子振動(dòng)方向一致，焊頭就能夠發(fā)生共振，從而使焊頭與待焊工件之間產(chǎn)生高頻摩擦，生成足夠完成焊接的熱量。

目前大部分超聲焊接裝置振動(dòng)方向與工作方向是同一方向，采用該方法容易造成脆弱的工件損壞。此外，由于需要將焊頭固定在焊接裝置上，此時(shí)可能由于夾持的原因造成振型改變和振動(dòng)功率傳遞效率下降，如果降低夾持剛性可能會(huì)造成工作方向剛性下降，影響焊接質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是全波三聯(lián)組的40khz超聲金屬焊接設(shè)備在焊接方向的夾持剛性和超聲波振動(dòng)的傳遞效率。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超聲波金屬焊接裝置，包括機(jī)架、焊接底座、自動(dòng)焊接裝置和全波三聯(lián)組；自動(dòng)焊接裝置包括電機(jī)、絲杠、滑軌、夾持裝置和壓力傳感器，電機(jī)和其下方的絲杠相連，滑軌安裝在機(jī)架內(nèi)部，電機(jī)控制器通過(guò)控制電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)夾持裝置在滑軌上的行程；全波三聯(lián)組包括依次相連的超聲波振子、焊頭和變幅器，超聲波振子和焊頭之間夾持有第一阻尼片，焊頭和變幅器之間夾持有第二阻尼片，第一固定鋼圈組夾持固定第一阻尼片，第二固定鋼圈組夾持固定第二阻尼片，第一固定鋼圈組和第二固定鋼圈組與全波三聯(lián)組均不接觸；夾持裝置包括左部和右部，左部用于夾持第一固定鋼圈組，右部用于夾持第二固定鋼圈組；壓力傳感器安裝在絲杠上，能夠檢測(cè)焊接裝置焊接時(shí)的壓力，且當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)開(kāi)始發(fā)超聲。

進(jìn)一步地，超聲波金屬焊接裝置包括通過(guò)螺栓固定安裝在機(jī)架上的氣壓調(diào)節(jié)裝置，氣壓調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)閥、氣壓表和進(jìn)氣口；氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入焊接設(shè)備，調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)輸入氣壓的壓力值，壓力值顯示在氣壓表上。

進(jìn)一步地，電機(jī)通過(guò)螺栓安裝在機(jī)架上端；電機(jī)用于帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使夾持裝置在滑軌上移動(dòng)。

進(jìn)一步地，焊接底座包括固定底座和可更換底模；固定底座安裝在機(jī)架上，并位于焊頭正下方；可更換底模通過(guò)卡扣與固定底座相連。

進(jìn)一步地，超聲波振子、焊頭和變幅器通過(guò)螺紋相連，超聲波振子的第一端與超聲波發(fā)生器相連，超聲波振子的第二端與焊頭的第一端相連，焊頭的第二端和變幅器相連。

進(jìn)一步地，第一固定鋼圈組包括通過(guò)螺栓固定在第一阻尼片上的超聲波振子固定鋼圈和第一焊頭固定鋼圈，第二固定鋼圈組包括通過(guò)螺栓固定在第二阻尼片上的變幅器固定鋼圈和第二焊頭固定鋼圈。

進(jìn)一步地，焊頭為一個(gè)全波長(zhǎng)的諧振金屬裝置，其由經(jīng)真空熱處理的含釩元素鋼材制成，其諧振頻率為20khz。

進(jìn)一步地，，所述第一阻尼片和第二阻尼片是由含鈹元素的合金鋼制成，調(diào)頻為40khz的工作頻率。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種超聲波金屬焊接裝置的工作方法，包括如下步驟：

1、根據(jù)工件尺寸，選擇適合焊接件的底模，使用卡扣將可更換底模固定在固定底座上；

2、將工件放置在底模上，根據(jù)工件的厚度調(diào)節(jié)電機(jī)行程；

3、按下焊接鍵，電機(jī)通過(guò)夾持裝置帶動(dòng)全波三聯(lián)組向下移動(dòng)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力達(dá)到設(shè)定值后，超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲信號(hào)使超聲波振子振動(dòng)，從而帶動(dòng)焊頭和變幅器振動(dòng)，焊頭與工件摩擦，實(shí)現(xiàn)金屬焊接，當(dāng)焊頭接觸工件時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

4、焊接完成時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)全波三聯(lián)組向上移動(dòng)離開(kāi)工件，更換工件后進(jìn)行下一個(gè)焊接動(dòng)作。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的一種超聲波金屬焊接裝置，通過(guò)阻尼片和剛性保持裝置能夠保證焊接方向上的剛性的同時(shí)，有效傳遞超聲波振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工件的焊接，減少了功率損耗；

2、本發(fā)明的一種超聲波金屬焊接裝置，通過(guò)設(shè)置自動(dòng)焊接裝置，適應(yīng)不同焊接底座和工件。

3、本發(fā)明的一種超聲波金屬焊接裝置，壓力傳感器能夠檢測(cè)焊接裝置焊接時(shí)的壓力，在達(dá)到一定壓力后開(kāi)始發(fā)超聲，并同時(shí)增加壓力，可以實(shí)現(xiàn)壓力分段。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種超聲波金屬焊接裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種超聲波金屬焊接裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的全波三聯(lián)組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，機(jī)架10，氣壓調(diào)節(jié)裝置20，調(diào)節(jié)閥21，氣壓表22，進(jìn)氣口23，自動(dòng)焊接裝置30，電機(jī)31，絲杠32，夾持裝置33，滑軌34，壓力傳感器35，焊接底座40，固定底座41，可更換底模42，卡扣43，全波三聯(lián)組50，超聲波振子51，焊頭52，變幅器53，第一阻尼片54，第二阻尼片55，超聲波振子固定鋼圈511，第一焊頭固定鋼圈521，變幅器固定鋼圈531，第二焊頭固定鋼圈522。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施方式只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制發(fā)明的范圍。

如圖1-3所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波金屬焊接裝置，包括機(jī)架、焊接底座、自動(dòng)焊接裝置和全波三聯(lián)組；自動(dòng)焊接裝置包括電機(jī)、絲杠、滑軌、夾持裝置和壓力傳感器，電機(jī)和其下方的絲杠相連，滑軌安裝在機(jī)架內(nèi)部，電機(jī)控制器通過(guò)控制電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)夾持裝置在滑軌上的行程；全波三聯(lián)組包括依次相連的超聲波振子、焊頭和變幅器，超聲波振子和焊頭之間夾持有第一阻尼片，焊頭和變幅器之間夾持有第二阻尼片，第一固定鋼圈組夾持固定第一阻尼片，第二固定鋼圈組夾持固定第二阻尼片，第一固定鋼圈組和第二固定鋼圈組與全波三聯(lián)組均不接觸；夾持裝置包括左部和右部，左部用于夾持第一固定鋼圈組，右部用于夾持第二固定鋼圈組，通過(guò)分別夾持第一阻尼片、第二阻尼片，和固定鋼圈固定全波三聯(lián)組，使其能夠隨著夾持裝置上下移動(dòng)，完成焊接動(dòng)作。壓力傳感器安裝在絲杠上，能夠檢測(cè)焊接裝置焊接時(shí)的壓力，且當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)開(kāi)始發(fā)超聲，并在同時(shí)增加壓力，可以實(shí)現(xiàn)壓力分段。由于阻尼片的特性使全波三聯(lián)組在豎直方向上保持剛性，在水平方向能夠自由振動(dòng)，有效傳遞超聲振動(dòng)。本發(fā)明公開(kāi)的一種超聲波金屬焊接裝置能夠產(chǎn)生水平方向的頻率為40khz的超聲振動(dòng)，其帶有阻尼片的全波三聯(lián)組能夠保證焊接方向剛性并有效傳遞超聲波振動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)金屬焊接。

在一個(gè)實(shí)施例中，超聲波金屬焊接裝置包括通過(guò)螺栓固定安裝在機(jī)架上的氣壓調(diào)節(jié)裝置，氣壓調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)閥、氣壓表和進(jìn)氣口；氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入焊接設(shè)備，調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)輸入氣壓的壓力值，壓力值顯示在氣壓表上。

在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)通過(guò)螺栓安裝在機(jī)架上端；電機(jī)用于帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使夾持裝置在滑軌上移動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，焊接底座包括固定底座和可更換底模；固定底座安裝在機(jī)架上，并位于焊頭正下方；可更換底模通過(guò)卡扣與固定底座相連。

在一個(gè)實(shí)施例中，超聲波振子、焊頭和變幅器通過(guò)螺紋相連，超聲波振子的第一端與超聲波發(fā)生器相連，超聲波振子的第二端與焊頭的第一端相連，焊頭的第二端和變幅器相連。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一固定鋼圈組包括通過(guò)螺栓固定在第一阻尼片上的超聲波振子固定鋼圈和第一焊頭固定鋼圈，第二固定鋼圈組包括通過(guò)螺栓固定在第二阻尼片上的變幅器固定鋼圈和第二焊頭固定鋼圈。

在一個(gè)實(shí)施例中，焊頭為一個(gè)全波長(zhǎng)的諧振金屬裝置，其由經(jīng)真空熱處理的含釩元素鋼材制成，其諧振頻率為20khz。

在一個(gè)實(shí)施例中，，所述第一阻尼片和第二阻尼片是由含鈹元素的合金鋼制成，調(diào)頻為40khz的工作頻率，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，改配置的阻尼片在徑向方向剛度較高，軸向方向能夠產(chǎn)生超聲振動(dòng)。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種超聲波金屬焊接裝置的工作方法，包括如下步驟：

1、根據(jù)工件尺寸，選擇適合焊接件的底模，使用卡扣將可更換底模固定在固定底座上；

2、將工件放置在底模上，根據(jù)工件的厚度調(diào)節(jié)電機(jī)行程；

3、按下焊接鍵，電機(jī)通過(guò)夾持裝置帶動(dòng)全波三聯(lián)組向下移動(dòng)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力達(dá)到設(shè)定值后，超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲信號(hào)使超聲波振子振動(dòng)，從而帶動(dòng)焊頭和變幅器振動(dòng)，焊頭與工件摩擦，實(shí)現(xiàn)金屬焊接，當(dāng)焊頭接觸工件時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

4、焊接完成時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)全波三聯(lián)組向上移動(dòng)離開(kāi)工件，更換工件后進(jìn)行下一個(gè)焊接動(dòng)作。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。