一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法技术

本申请公开了一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法。本发明专利技术装备由超声焊头、压力传感器、过渡弹簧、限位片、限位接触件、运动模组和伺服控制器等组成。本技术方案中，运动模组借助过渡弹簧推动超声焊头实现进给加压，待超声焊头接触样件后过渡弹簧对超声焊头产生一连续变化的加载压力，提高加载压力控制的稳定性与准确性。当运动模组过速或焊接压力超过压力传感器监控目标压力时，限位片接触限位接触件，所述伺服控制器控制运动模组切断动力输出，过渡弹簧即刻驱动移动座反向进给释放作用于限位片上的压缩弹力，提升高速加载下预警及时性。警及时性。警及时性。

【技术实现步骤摘要】
一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法


[0001]本申请涉及超声焊接的
，尤其涉及一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法。

技术介绍

[0002]近年来，超声焊接作为一种新兴焊接技术得到人们的广泛关注。该技术是通过施加高频超声振动和压力，借助声场能量使母材发生塑性变形或在焊接面产生空化效应形成界面结合的先进技术。该技术适用于难润湿金属、热塑性材料的连接制造，因此被广泛应用于航天、通讯、电池等行业。
[0003]然而超声焊接装备多采用纵向振动，这便要求超声焊接时施加稳定、准确的压力保证焊接面紧密贴合的同时避免压力变载。除此之外，为提升焊接精度及质量，连接时多采取分步超声焊接方案，即：首先在较小焊接压力下施加较强的超声振动实现样件精度对位，随后在较大的焊接压力下施加较弱的超声振动实现牢固连接。然而，这种分步超声焊接方案对焊接装置的加载精度和响应速度提出了更高的要求。
[0004]目前市面上仍缺少关于可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法。专利号为CN201721280155.0公布了一种用于超声波焊接的气缸顶紧装置，该专利使用驱动气缸带动转盘调节块纵向移动，通过气缸升降实现加压，但气缸加压调节精度较低且无法实现压力分步加载。专利号为CN201910018517.6公开了一种电液复合伺服加载方法及装置，该专利使用伺服电机驱动丝杠，推动液压缸输出加载压力，通过配备伺服控制器实现自动加载。专利号为CN202111666981.X公布了一种基于伺服电机压力控制的焊接方法及系统，该专利技术使用伺服电机带动超声焊头进行反馈加压并通过PID位置调节触发超声振动。
[0005]以上相关技术中，尽管配备有针对于超声焊头的压力加载，该压力加载是通过运动模组的进给产生，卸除加载压力是通过运动模组的回程的运动，这种方式对焊接压力的控制响应速度不够高，且加载压力控制不够精准。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提供一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备及方法，能够提高压力控制的精确性和响应及时性。
[0007]第一方面，本申请提供一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备，包括：
[0008]一超声焊头，用以产生焊接动作；
[0009]一压力传感器，用以实时检测压力载荷；
[0010]一移动座，被固定配置有弹簧压销、限位接触件；
[0011]一运动模组，用以驱动所述移动座相对于所述超声焊头的直线往复运动；
[0012]一过渡弹簧，安装于所述弹簧压销上；
[0013]一限位片，用以被所述过渡弹簧远离弹簧压销的一端所压缩弹力作用，所述限位片固接所述超声焊头；
[0014]一限位接触件，与所述限位片配置成限位开关；
[0015]一伺服控制器，电连所述压力传感器和限位接触件，控制运动模组进给；
[0016]其中，运动模组借助过渡弹簧推动超声焊头实现进给加压，过渡弹簧对超声焊头产生一连续变化的加载压力；当运动模组过速或焊接压力超过压力传感器监控目标压力时，限位片接触限位接触件，所述伺服控制器控制运动模组切断动力输出，过渡弹簧通过驱动移动座反向进给释放作用于限位片上的压缩弹力，进而即刻卸除该压缩弹力对超声焊头所致的加载压力。
[0017]可选地，还包括两端安装在所述弹簧压销、所述限位片上的支撑柱，所述过渡弹簧套设在所述支撑柱的外周。
[0018]可选地，用以承载所述移动座的直线运动的固定座上配置有所述运动模组。
[0019]可选地，用以产生使运动模组接收到一停止驱动的控制指令的伺服控制器还被配置成预置一目标焊接压力，当所述超声焊头的实际压力超过目标焊接压力时，所述伺服控制器控制所述运动模组停止驱动。
[0020]可选地，还包括压力传感器，所述压力传感器的两端固接所述限位片、超声焊头，所述压力传感器电连接所述伺服控制器。
[0021]可选地，限位开关接触件、限位片的配合，即在超声焊头的正向进给行程达到预定行程时，过渡弹簧能即刻对超声焊头的回程进行驱动。
[0022]第二方面，本申请提供可精确施加压力的超声辅助焊接装备进行分步超声焊接方法，包括
[0023]S1：将打磨以及清洗后的焊接材料进行装配，调节相对位置保证样件与超声焊头在同一中心轴线；
[0024]S2：将运动模组升至运动上限，调节压力传感器及限位接触件位置，设置接触压力、安全系数、快下进给速度、慢下进给速度、目标压力一、目标压力二及保压时间；
[0025]S3：编辑程序，运动模组先按快下进给速度加压达到接触压力，随后按慢下进给速度将压力调整为目标压力一的数值并施加第一步超声振动，然后将压力调整为目标压力二的数值并施加第二步超声振动；
[0026]S4：保压结束后，卸除焊接压力并取出焊件。
[0027]以上提供的可精确施加压力的超声辅助焊接装备，运动模组通过驱动所述移动座相对于所述超声焊头的直线正向进给运动对超声焊头产生加载压力，在该过程中，过渡弹簧会施加至限位片一压缩弹力，该压缩弹力配合运动模组驱动实现压力加载。当运动模组过速或焊接压力超过压力传感器监控目标压力时，运动模组接收到一停止驱动的控制指令，过渡弹簧通过驱动所述移动座反向进给释放作用于所述限位片上的压缩弹力，进而卸除超声焊头上的焊接压力。一方面，由于过渡弹簧带来加载压力的调节是呈现连续变化而非阶跃式的，这样提高了加载压力控制的稳定性、精确性。二方面，限位接触件、限位片的配合限定了超声焊头的正向进给行程，过渡弹簧能即刻地对超声焊头的回程进行驱动，从而避免压力传感器的过载损伤，提高了卸除焊接压力的响应及时性，提升装备稳定性和可靠性。
附图说明
[0028]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0029]图1为本申请实施例提供的可精确施加压力的超声辅助焊接装备的一工作状态示意图。
[0030]图2为本申请一实施例超声辅助焊接操作的焊接外貌图。
[0031]图3为本申请另一实施例超声辅助焊接操作的焊接外貌图。
[0032]其中，图中元件标识如下：
[0033]1‑
超声焊头；2
‑
超声换能器；31
‑
压力传感器；32
‑
限位片；33
‑
支撑柱；34
‑
过渡弹簧；35
‑
弹簧压销；36
‑
移动座；37
‑
限位接触件；4
‑
运动模组；5
‑
伺服控制器；6
‑
固定座；7
‑
滑板；8
‑
导轨。
具体实施方式
[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可精确施加压力的超声辅助焊接装备，其特征在于，包括：一超声焊头，用以产生焊接动作；一压力传感器，用以实时检测压力载荷；一移动座，被固定配置有弹簧压销、限位接触件；一运动模组，用以驱动所述移动座相对于所述超声焊头的直线往复运动；一过渡弹簧，安装于所述弹簧压销上；一限位片，用以被所述过渡弹簧远离弹簧压销的一端所压缩弹力作用，所述限位片固接所述超声焊头；一限位接触件，与所述限位片配置成限位开关；一伺服控制器，电连所述压力传感器和限位接触件，控制运动模组进给；其中，运动模组借助过渡弹簧推动超声焊头实现进给加压，待超声焊头接触样件后过渡弹簧对超声焊头产生一连续变化的加载压力；当运动模组过速或焊接压力超过压力传感器监控目标压力时，限位片接触限位接触件，所述伺服控制器控制运动模组切断动力输出，过渡弹簧通过驱动移动座反向进给释放作用于限位片上的压缩弹力，进而即刻卸除该压缩弹力对超声焊头所致的加载压力。2.根据权利要求1所述可精确施加压力的超声辅助焊接装备，其特征在于，还包括两端安装在所述弹簧压销、所述限位片上的支撑柱，所述过渡弹簧套设在所述支撑柱的外周。3.根据权利要求1所述可精确施加压力的超声辅助焊接装备，其特征在于，用以承载所述移动座的直线运动的固定座上配置有所述运动模组。4.根据权利要求1所述可精确施加压力的超声辅助焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，李丹，盛玮东，宋立志，赵宇，刘佳峻，张晶，
申请(专利权)人：深圳市泰欣能源科技有限公司无锡继平锻造有限公司，
类型：发明
国别省市：