用于振动焊接的方法和设备技术

一种用于采用振动焊机将第一工件连接到第二工件的方法及相关装置包括以搭接布置的方式放置第一工件和第二工件并且在第一工件和第二工件的邻接表面之间插入粘合剂材料。将第一压缩载荷施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹，然后再被释放。将第二压缩载荷施加到第一工件和第二工件的搭接布置，同时经由振动焊机将振动激励施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹。停止所施加的振动激励，并且在此之后的一段时间内，第二压缩载荷继续施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹。

【技术实现步骤摘要】
用于振动焊接的方法和设备
技术介绍
振动焊接是一种振动焊接装置或焊机将高频率声学振动局部地施加于在压力下保持在一起的工件上以产生焊缝的行业技术。这种技术尤其适用于对热塑性工件进行焊接。振动焊接过程包括将邻接或重叠的工件放置在套槽或砧座上，并采用振动焊机将高频振动引到工件之间的界面处。振动焊机优选地包括转换器或压电换能器、增强器和超声波焊极(也被称为焊头)。优选地将这些元件调谐来在相同的超声波频率下谐振，而作为示例，该超声波频率可以是20、30、35或40kHz。转换器将电信号转换成机械振动，增强器改变该振动的振幅，而超声波焊极夹持工件并对其施加机械振动，从而将工件连接起来。电子振动发生器输送其频率与谐振频率相匹配的高功率AC信号，并且优选地是由控制焊机的移动并输送振动能量的控制器进行控制。振动产生了热量，这种热量将工件的材料局部熔化，从而形成焊接接头。
技术实现思路
描述了一种用于采用振动焊机将第一工件连接到第二工件的方法及相关装置，并且所述方法及相关装置包括以搭接布置的方式放置第一工件和第二工件并且在第一工件和第二工件的邻接表面之间插入粘合剂材料。第一压缩载荷施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹，然后被释放。第二压缩载荷施加到第一工件和第二工件的搭接布置，同时经由振动焊机，将振动激励施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹。停止所施加的振动激励，并且在此之后的一段时间内，第二压缩载荷继续施加到与第一工件和第二工件的搭接布置相关联的点焊轨迹。结合附图，通过以下对用于实施本教导的一些最佳方式和其他实施例的详细描述，本专利技术的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。附图说明现在将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施例，其中：图1示意性地示出了根据本公开的焊接工具的实施例的局部剖视侧视图，其中该焊接工具设置为执行新型焊接过程以在第一工件与第二工件之间形成搭接接头；图2以图形方式示出了根据本公开的参考图1描述的焊接工具在执行振动焊接过程期间的基于时间的操作；图3-1、图3-2和图3-3示意性地示出了根据本公开的参考图1描述的用于执行振动焊接过程的焊接工具的一个实施例的顺序布置；图4-1、图4-2、图4-3和图4-4示意性地示出了根据本公开的参考图1描述的用于执行振动焊接过程的焊接工具的另一个实施例的顺序布置；以及图5-1、图5-2和图5-3示意性地示出了根据本公开的参考图1描述的用于执行振动焊接过程的焊接工具的另一个实施例的顺序布置。具体实施方式如本文所述和示出的所公开实施例的各部件可以以各种不同的构造来布置和设计。因此，以下详细描述并不旨在限制如所要求保护的本公开的范围，而是仅代表其可能的实施例。此外，尽管在下面的描述中阐述了许多具体细节以提供对本文公开的实施例的透彻理解，但是可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，相关技术中已知的某些技术材料没有进行详细描述，从而避免不必要地使本公开变得模糊。此外，附图是简化的形式，并不是按照精确的比例。仅为了方便和清楚起见，可以参考附图来使用方向性术语。方向性术语不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。此外，如本文所示出和描述的本公开可以在不存在本文没有具体公开的任何元素的情况下实施。现在参考附图，其中描述仅用于说明某些示例性实施例，而不是为了限制本专利技术，图1示意性地示出了焊接工具10和焊接控制器60的一个实施例的局部剖视侧视图，其中该焊接工具和焊接控制器设置为执行新型焊接过程62以在第一工件40与第二工件44之间形成搭接接头46。示出了点焊轨迹45，并且该点焊轨迹表示第一工件40和第二工件44的搭接部分上的特定位置，而在该特定位置，焊接工具10执行振动焊接以形成点焊缝。第一工件40和第二工件44可以由聚合物复合材料制成，例如热塑性材料，包括但不限于尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚酯，而所述材料可以用玻璃或碳纤维来增强。此外，第一工件40和第二工件44可以由金属物质制成。第一工件40和第二工件44通过振动点焊缝与粘合剂材料42的组合来连接.搭接接头46可以通过可由焊接工具10在点焊轨迹45处执行的至少一个振动点焊缝以及插入在相应的第一工件40和第二工件44的邻接第一连接表面41与第二连接表面43之间的粘合剂材料42来固定。将第一工件40和第二工件44以搭接布置的方式放置，将粘合剂材料42插入在其邻接表面之间并且采用焊接工具10来在点焊轨迹45处执行新型焊接过程62以形成振动点焊缝，这样便将第一工件40和第二工件44连接起来。焊接工具10包括可以根据本公开构造的振动焊机12、夹持装置14、压缩载荷致动器30和砧座50。在一个实施例中，振动焊机12包括超声波换能器、增强器和具有焊接尖端16的超声波焊极，并且连接到控制其操作的电子超声波发生器20。超声波焊极是一种能够将电力转换为超声波振动的装置。在振动焊接期间，焊接能量从电子超声波发生器20传送到焊接尖端16。振动焊接过程包括振动焊机12产生振幅在几微米量级到一百微米以上量级的振荡运动。振荡运动经由焊接尖端16在与第一工件40和第二工件44的表面相垂直的方向上传送到点焊轨迹45处的第一工件和第二工件。在一个实施例中，振动焊机12附接到机器臂的末端执行器，该末端执行器引导振动焊机12的放置并激活电子超声波发生器20以在第一工件40和第二工件44放置在砧座50上时执行其振动焊接。可替代地，振动焊机12可以用作固定式工具作业结构的一部分，例如在硬自动工具作业构造中、在台面构造上或在基座焊机构造中。此外，任何工具作业构造可以由单个振动焊机12组成，或者可替代地由共同地发挥作用的多个振动焊机12组成。夹持装置14可以是构造成施加夹持力13以在执行振动焊接过程62期间将第一工件40和第二工件44牢固地保持在砧座50上的适当位置的任何合适的装置或装置的组合。夹持装置14优选地构造成提供夹持力13以将第一工件40和第二工件44推抵砧座50，其中在执行振动焊接过程62期间，夹持力13与可以施加在第一工件40和第二工件44上的其他力分离。焊接控制器60可以是能够执行机器可读指令的任何装置。术语控制器、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器及相关的形式为存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)的非瞬时存储器部件)的任何一种或多种组合。非瞬时存储器部件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其他部件的形式存储机器可读指令。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和监控来自传感器的输入的相关装置，其中这些输入在预设采样频率下或响应于触发事件被监控。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语是指包括校准和查找表在内的任何控制器可执行指令集。控制器之间的通信，以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或任何其他合适的通信链路来实现。通信包括以任何适当的形式交换数据信号，包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将第一工件连接到第二工件的方法，所述方法包括：以搭接布置的方式放置所述第一工件和所述第二工件，并且在所述第一工件和所述第二工件的邻接表面之间插入粘合剂材料；将第一压缩载荷施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的点焊轨迹；释放所述第一压缩载荷；将第二压缩载荷施加到并且经由振动焊机将振动激励施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的所述点焊轨迹；以及停止经由所述振动焊机施加所述振动激励，并且在一段时间内，继续将所述第二压缩载荷施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的所述点焊轨迹。

【技术特征摘要】
2016.11.07 US 15/3447481.一种用于将第一工件连接到第二工件的方法，所述方法包括：以搭接布置的方式放置所述第一工件和所述第二工件，并且在所述第一工件和所述第二工件的邻接表面之间插入粘合剂材料；将第一压缩载荷施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的点焊轨迹；释放所述第一压缩载荷；将第二压缩载荷施加到并且经由振动焊机将振动激励施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的所述点焊轨迹；以及停止经由所述振动焊机施加所述振动激励，并且在一段时间内，继续将所述第二压缩载荷施加到与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的所述点焊轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩载荷的大小足以将粘合剂材料推离与所述第一工件和所述第二工件的所述搭接布置相关联的所述点焊轨迹。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩载荷经由所述振动焊机施加。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩载荷经由与所述振动焊机机械分离的第一压缩载荷致动器施加。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩载荷经由与所述振动焊机机械集成的压缩载荷致动器施加。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩载荷经...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·H·福斯，Y·李，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US