[发明专利]一种自平衡治具及其使用的超声波设备

说明书

本发明公开了一种自平衡治具，包括治具，所述治具上设有自平衡机构，用于治具受压时的自平衡调节；一种超声波设备，包括机架、机头和工作台，所述机头和工作台均与机架连接，且工作台位于机头的下方，还包括用于控制机头上下滑动的控制系统；所述工作台上设有用于调节治具平衡的自平衡机构和治具，或工作台上设有上述任一所述的治具；与现有技术相比，由于设置了自平衡机构，则在机头带动焊头下压，治具可实现自平衡调节，故具有调节较简单快捷、精度控制较简便及调平周期较短的特点。

技术领域

本发明属于超声波设备技术领域，尤其是涉及一种用于切断注塑产品成型时残留的 水口和塑料产品焊接的治具及其使用的超声波设备。

背景技术

塑料在注塑时,注塑模会有流道和浇口，浇口连接流道和零件，脱模后，流道、浇口和零件一起构成了一个整体(此时浇口也称为水口)，而最终我们要把零件脱离下来， 脱离方式一般有剪刀剪断、激光切割、超声波振落。对于要求不高的日用品等，以上三 种都可使用，但是对于一些高精密的零件，如手机镜头的镜筒等，对浇口的切割的平整 面有非常高的要求，不能有凸起，毛刺残留、接皮等现象。激光虽然能保达到平整的要 求，但是会产生烟尘，同样应用受限，目前超声波还是一种可行的方案，但是目前的超 声波的技术，切割的效果还不是十分理想，平整度达到要求的良品率比较低，造成了很 大的浪费。

超声波水口(浇口)切割的原理：超声波作用于水口附近的流道骨干上，引起骨干和 零件的高频振动，因为浇口的截面积非常细小，跟流道的比例一般在0.03-0.09左右，所以会产生两个作用，一个是疲劳断裂，另一个是水口处的声阻高，产生高温融断。不 管是断裂还是融断，产生的面的平整度，取决于超声波的强度，而强度跟超声波振幅和 压力有跟密切关系。

塑料焊接：塑料零件是通过专用的机器(注塑机)结合对应模具注塑料成型出来的， 形状可以是任意，但是不能形成一个封闭空间，比如球形，因为如果产品形成了一个封闭空间，最后无法脱模。这样就产生了下道的焊接工艺，焊接方式有很多种，但是对于 中小号的塑料件，超声波是最优的选择，目前在日用品的焊接上面，得到了大规模的应 用，比如手机充电器、耳机等。

超声波塑料焊接的原理：通过治具和成型超声波焊头把两半塑料件压合到一起，工 作时，超声波形成的高频振动使结合区产生高热，融化塑料，融合到一起。

超声波焊接和超声波水口切割，在工作时，为了便于操作，都是把超声波换能器固定在能上下运动的架子上面，焊接(水口切割)时，焊头下降，压在零件上面，传递超 声波振动，达到最终效果。传递超声波时，超声波焊头的面和零件的接合面必须要紧贴， 才能到优良的效果，当零件的焊接面较大时，对两个面的平行度就会有非常高的要求， 因为超声波的半周振幅就在30微米左右，这就意味着，偏差达到10微米，对焊接效果 就会产生非常明显的影响。超声波水口切割时，很多时候需要多个焊头同时压在塑料零 件上面传递超声波，焊头之间的距离可长达10厘米，此时整个机架的平行和垂直度的 误差就会使焊头之间产生高度差，对振落效果产生严重的影响。

换能器放置的机架，一般由一个底座、一根立柱、一个托架、一个升降台、一个运动器件(气缸)组成。带有超声波焊头的换能器垂直固定在升降台上面，通过气缸等运 动器件来上下升降，塑料零件放置在治具上面，而治具放置在底座上面。理论上，立柱 要跟底座垂直，升降台固定在托架上，也要立柱垂直，从而达到跟底座平行，这样治具 的面就能跟升降台的面和超声波焊头的在保持平行。而实际中，底座和立柱都是较为大 笨粗的结构，很难保持平行和垂直，因此在换能器节点和升降台的固定处就设置了一个 调节结构，通过调节四个螺丝来的此紧彼松来改变换能器的垂直度，从面达到焊头的面 和下面的塑料零件的面吻合度，目前市场上面的这种结构，有以下几个缺点：1、调节 精度差，无法让两面完全吻合；2、调节难度大，需要专业的调试人员，且没有数据化， 只能靠目视和经验；3、没有适应性，在工作过程中，无法进行自动调整，塑料零件自 身误差造成的不平行，无法消除。