本发明专利技术公开了一种防共振式超声波焊接装置，包括：机架；焊头机构，其安装在所述机架上且相对所述机架可上下移动的设置，包括固定在所述机架上的第一安装架、转动设置在所述第一安装架上的焊头组件、与所述焊头组件连接的超声波换能器及连接所述超声波换能器与超声发生器的导电滑环组件，所述焊头组件包括焊头、与所述焊头连接的第一中继调幅器及第一隔振组件；底模机构，其安装在所述机架上且设置在所述焊头机构的上方，包括固定在所述机架上的第二安装架及转动设置在所述第二安装架上的底模组件，所述底模组件包括底模、与所述底模连接的第二中继调幅器及第二隔振组件，所述底模与所述焊头的动量不等。本发明专利技术提供的防共振式超声波焊接装置，可提高焊接质量，保证焊接质量的均匀性和一致性。质量的均匀性和一致性。质量的均匀性和一致性。
【技术实现步骤摘要】
一种防共振式超声波焊接装置
[0001]本专利技术涉及焊接设备
，特别涉及一种防共振式超声波焊接装置。
技术介绍
[0002]横式置超声波焊接是将超声三联件(换能器、调幅器、焊头)以水平放置安装的方式运用到超声焊接邻域的一种焊接装置。该装置运用超声发生器将工频50/60Hz的交流电转换成20～60KHz的高频高压电，并通过换能器(郎之万换能器)转换成20～60KHz的高频轴向机械振动(如图1中双向箭头所示)。该套装置中，调幅器将换能器的轴向机械振动进行放大，再通过焊头以及在焊头上方施加一定的静压力，将焊头产生的轴向机械振动传输到上焊接部件。同时，由于底模是被固定的，所以在焊头的作用力施加到上焊接部件上表面时，由于静压力的作用，底模会产生一个反作用力施加在下焊接部件的下表面，此时上下焊接部件的焊接处就会形成有效的摩擦功，从而形成焊缝。
[0003]依据上述前提条件在该系统中，底模产生和施加在焊接工件上的反作用力的稳定性对焊接质量的影响至关重要，理论上来讲当施加在焊接工件上的静压力为一个恒定值时，焊头轴向产生的作用力F和底模产生的反作用力F
’
是一对大小相等方向相反的力，即：F＝
‑
F
’
。
[0004]此时，作用在焊接工件焊缝处的摩擦功为最大，形成的焊缝质量最佳。
[0005]然而在实际过程中受焊接工件的材料质量以及底模的结构方式等因数的影响，底模实际能够产生和作用在焊接工件上的反作用力F
’
，会小于焊头施加在焊接工件上的作用力F，这就会导致作用在焊接工件焊缝处的摩擦功不能达到最大。形成的焊缝质量表现为靠近焊头处质量较好，而靠近底模处焊缝的质量较差。从而导致焊接工件整体的焊缝质量的一致性和稳定性较差。
[0006]通过研究发现，超声三联件只有在其自身的振动频率与超声发生器所提供的电信号的频率一致时系统才能够产生谐振并对外输出有用功。底模也有自身的振动频率，如果底模的振动频率接近超声三联件的谐振频率就会导致底模和超声三联件发生共振，此时焊头和底模的振动形式就表现为大小和方向一致，底模与焊头的动量为大小相等方向相同，在这种情况下焊头和底模的振动就会相互抵消，系统对外输出的有用功就会大大消减甚至为零，使得焊接质量无法得到保证。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术因此而来。
技术实现思路
[0008]本专利技术目的是提供一种防共振式超声波焊接装置，提高超声波焊接的稳定性和一致性。
[0009]基于上述问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0010]一种防共振式超声波焊接装置，包括：
[0011]机架；
[0012]焊头机构，其安装在所述机架上且相对所述机架可上下移动的设置，包括固定在所述机架上的第一安装架、转动设置在所述第一安装架上的焊头组件、与所述焊头组件连接的超声波换能器及连接所述超声波换能器与超声发生器的导电滑环组件，所述焊头组件包括焊头、与所述焊头连接的第一中继调幅器及第一隔振组件；
[0013]底模机构，其安装在所述机架上且设置在所述焊头机构的上方，包括固定在所述机架上的第二安装架及转动设置在所述第二安装架上的底模组件，所述底模组件包括底模、与所述底模连接的第二中继调幅器及第二隔振组件，所述底模与所述焊头的动量不等。
[0014]在其中的一些实施方式中，所述焊头包括轮盘、向所述轮盘轴向两端延伸的第一安装部和第二安装部，所述第一隔振组件包括安装在所述第一安装部外周的第一隔振法兰、安装在所述第一安装部外周且与所述第一隔振法兰固定连接的夹持隔振环、安装在所述第二安装部与所述第一中继调幅器外周的第二隔振法兰、安装在所述第一中继调幅器外周且与所述第二隔振法兰固定连接的第三隔振法兰，所述第二隔振法兰与所述第三隔振法兰固定连接；
[0015]所述底模的结构与所述焊头相同，所述底模的轮盘的厚度大于所述焊头的轮盘，所述第二隔振组件的结构与所述第一隔振组件相同。
[0016]在其中的一些实施方式中，所述焊头机构还包括安装在所述第一安装架上的第一驱动电机，所述第二隔振法兰外周安装有第一同步带轮，所述第一同步带轮与所述第一驱动电机传动连接；
[0017]所述底模机构还包括安装在第二安装架上的第二驱动电机及用于监测底模振动频率的振动传感器，所述第二隔振组件外周安装有第二同步带轮，所述第二同步带轮与所述第二驱动电机传动连接。
[0018]在其中的一些实施方式中，所述第一隔振法兰、第二隔振法兰、第三隔振法兰上分别安装有轴承，用于将所述焊头组件/底模组件转动支承在所述第一安装架/第二安装架上。
[0019]在其中的一些实施方式中，所述第二隔振法兰背离所述第三隔振法兰的一端与所述第二安装部之间设有定位隔振环。
[0020]在其中的一些实施方式中，所述机架上安装有用于监测焊料移动速度的线速度传感器，所述线速度传感器与控制单元信号连接，所述第一驱动电机、第二驱动电机与所述控制单元信号连接，通过所述线速度传感器监测的焊料移动的速度，调节所述第一驱动电机、第二驱动电机的转速，使焊头、底模的线速度与焊料的移动速度一致。
[0021]在其中的一些实施方式中，所述第一隔振法兰与所述夹持隔振环之间设有第一凸筋机构，所述第一凸筋机构包括由所述第一安装部向径向外侧延伸的第一凸筋、由所述第一隔振法兰向径向内侧延伸的第二凸筋及由所述夹持隔振环向径向内侧延伸的第三凸筋，所述第一凸筋位于所述第二凸筋与第三凸筋之间，所述第一隔振法兰、夹持隔振环上与所述第一凸筋对应的位置分别形成有用于放置减振材料的第一型腔；
[0022]所述第二隔振法兰与所述第三隔振法兰之间设有第二凸筋机构，所述第二凸筋机构包括由所述第一中继调幅器向径向外侧延伸的第四凸筋、由所述第二隔振法兰向径向内侧延伸的第五凸筋及由所述第三隔振法兰向径向内侧延伸的第六凸筋，所述第四凸筋位于所述第五凸筋、第六凸筋之间，所述第二隔振法兰、第三隔振法兰手上与所述第四凸筋对应
的位置分别形成有用于放置减振材料的第二型腔。
[0023]在其中的一些实施方式中，还包括等离子清洁和预热机构，用于对焊接料带进行清洁和预热，包括安装在所述机架上且上下交错布置的两个等离子发生部件。
[0024]在其中的一些实施方式中，还包括焊接清洁机构和真空吸尘机构，所述焊接清洁机构包括分别设置在所述底模机构上方、焊头机构侧部的两个等离子发生部件；所述真空吸尘机构包括设置在所述第一安装架上且连通所述焊头的第一真空接口及设置在所述第二安装架上且连通至所述底模的第二真空接口。
[0025]在其中的一些实施方式中，所述焊头机构与所述机架滑动连接，所述机架上设有升降驱动部件，所述焊头机构与所述升降驱动部件传动连接。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0027]1、焊头机构和底模机构采用防共振的结构形式，使得焊头和底模的振动相互错开，从而保证超声振动的能量最大化地传输给焊接材料，可有效提高焊缝的质量；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种防共振式超声波焊接装置，其特征在于，包括：机架；焊头机构，其安装在所述机架上且相对所述机架可上下移动的设置，包括固定在所述机架上的第一安装架、转动设置在所述第一安装架上的焊头组件、与所述焊头组件连接的超声波换能器及连接所述超声波换能器与超声发生器的导电滑环组件，所述焊头组件包括焊头、与所述焊头连接的第一中继调幅器及第一隔振组件；底模机构，其安装在所述机架上且设置在所述焊头机构的上方，包括固定在所述机架上的第二安装架及转动设置在所述第二安装架上的底模组件，所述底模组件包括底模、与所述底模连接的第二中继调幅器及第二隔振组件，所述底模的固有频率低于所述焊头。2.根据权利要求1所述的防共振式超声波焊接装置，其特征在于：所述焊头包括轮盘、向所述轮盘轴向两端延伸的第一安装部和第二安装部，所述第一隔振组件包括安装在所述第一安装部外周的第一隔振法兰、安装在所述第一安装部外周且与所述第一隔振法兰固定连接的夹持隔振环、安装在所述第二安装部与所述第一中继调幅器外周的第二隔振法兰、安装在所述第一中继调幅器外周且与所述第二隔振法兰固定连接的第三隔振法兰，所述第二隔振法兰与所述第三隔振法兰固定连接；所述底模的结构与所述焊头相同，所述底模的轮盘的厚度大于所述焊头的轮盘，所述第二隔振组件的结构与所述第一隔振组件相同。3.根据权利要求2所述的防共振式超声波焊接装置，其特征在于：所述焊头机构还包括安装在所述第一安装架上的第一驱动电机，所述第二隔振法兰外周安装有第一同步带轮，所述第一同步带轮与所述第一驱动电机传动连接；所述底模机构还包括安装在第二安装架上的第二驱动电机及用于监测底模振动频率的振动传感器，所述第二隔振组件外周安装有第二同步带轮，所述第二同步带轮与所述第二驱动电机传动连接。4.根据权利要求3所述的防共振式超声波焊接装置，其特征在于：所述第一隔振法兰、第二隔振法兰、第三隔振法兰上分别安装有轴承，用于将所述焊头组件/底模组件转动支承在所述第一安装架/第二安装架上。5.根据权利要求4所述的防共振式超声波焊接装置，其特征在于：所述第二隔振法兰背离所述第三隔振法兰的一端与...
【专利技术属性】
技术研发人员：李进乾，胡敏，韩建，游伟，
申请(专利权)人：苏州达牛新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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