[发明专利]一种超声波金属焊接装置

说明书

本发明公开了一种超声波金属焊接装置，包括机架、焊接底座、自动焊接装置、半波三联组、刚性保持装置；自动焊接装置设置在机架上，包括行程调节装置和夹持装置；行程调节装置用于调节夹持装置沿滑轨移动的行程；半波三联组包括依次连接的超声波振子、变幅器和焊头；超声波振子和变幅器之间设置有第一阻尼片，变幅器和焊头之间设置有第二阻尼片，振子套筒通过第一阻尼片和第二阻尼片套设在半波三联组的外部；夹持装置用于夹持振子套筒；刚性保持装置安装在夹持装置上，用于抵住焊头上方，保持焊头在竖直方向的刚度，通过阻尼片和刚性保持装置能够保证焊接方向上的刚性的同时，有效传递超声波振动，实现了工件的焊接，减少了功率损耗。

技术领域

本发明涉及金属焊接领域，尤其涉及一种含有半波三联组的20KHz超声波金属焊接装置。

背景技术

金属超声焊接装置是一种将电能转化为机械能的装置，通过使焊头高频振动，与工件发生摩擦，产生焊接所需的热量，完成工件的焊接。其基本原理是利用逆压电效应。通过超声发生器给紧密排列的压电陶瓷接通高频交流电源，其由于逆压电效应发生与交流电源相同频率的交替膨胀与收缩，将电能转化为机械能。

与换能器超声波振子相连的焊头设定的固有频率与超声发生器产生的交流电源一致，固有频率振动方向与换能器超声波振子振动方向一致，焊头就能够发生共振，从而使焊头与待焊工件之间产生高频摩擦，生成足够完成焊接的热量。

目前半波超声焊接设备的焊头基本上采用悬臂式，刚度较低。此外，由于需要将焊头固定在焊接装置上，此时可能由于夹持的原因造成振型改变和振动功率传递效率下降，如果降低夹持刚性可能会造成工作方向刚性下降，影响焊接质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是焊接设备在焊接方向保持夹持刚性且不会降低超声波振动传递效率，能够实现金属件的超声焊接，减少功率损耗。为了解决上述问题，本发明提供一种超声波金属焊接装置，包括机架、焊接底座、自动焊接装置、半波三联组、刚性保持装置；自动焊接装置设置在机架上，包括行程调节装置和夹持装置；行程调节装置用于调节夹持装置沿滑轨移动的行程；半波三联组包括依次连接的超声波振子、变幅器和焊头；超声波振子和变幅器之间设置有第一阻尼片，变幅器和焊头之间设置有第二阻尼片，振子套筒通过第一阻尼片和第二阻尼片套设在半波三联组的外部；夹持装置用于夹持振子套筒；刚性保持装置安装在夹持装置上，用于抵住焊头上方，保持焊头在竖直方向的刚度。

进一步地，行程调节装置包括设置在机架上方左右两侧的上限位调节旋钮和下限位调节旋钮，上限位调节旋钮和下限位调节旋钮分别用于调节上限位挡块和下限位挡块在机架中上下移动，滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，上限位挡块用于确定夹持装置沿第一滑轨移动的行程上限，下限位挡块用于确定夹持装置沿第二滑轨移动的行程下限。

进一步地，超声波振子、变幅器和焊头通过螺纹连接，超声波振子的末端与超声波发生器连接，超声波振子的另一端与变幅器的第一端连接，变幅器的第二端和焊头的尾部连接，振筒套子通过固定钢圈和螺栓与第一阻尼片和第二阻尼片固定连接，固定钢圈与半波三联组不接触。

进一步地，超声波振子的末端连接20KHZ的电能，能够使高频电能振荡转化为同频率的机械振动；超声波振子包括压电陶瓷单元组，当振子接通交流电源，压电陶瓷单元组交替膨胀和收缩，能够将电能转化为机械能。

进一步地，变幅器用于控制焊头端面的振动振幅，变幅器是一个谐振半波金属装置，并和超声波振子以相同的频率进行共振，能够实现半波三联组的刚性安装件，且当能量从超声波振子通过变幅器传递到焊头时，振幅根据变幅器的尺寸能够增加或降低。

进一步地，自动焊接装置包括电机，电机通过带动丝杠转动使夹持装置沿滑轨移动，行程调节装置用于调节夹持装置沿滑轨上下移动的行程。

进一步地，自动焊接装置包括压力传感器，压力传感器用于检测焊接装置焊接时的压力，当压力达到一定值时，半波三联组开始工作。