一种高精度多焊接头超声波焊接装置的制作方法

本发明涉及一种超声波焊接装置，具体涉及一种具有多个焊接头的超声波焊接装置，属于超声波焊接技术领域。

背景技术：

针对当前的应用市场，超声波焊接以其快捷、高效、清洁和牢固的优点，赢得了相关行业的认可。在交通行业，超声波焊接可通过计算机程序控制来实施对大件和不规则工件的焊接如：保险杠、前后门、灯具、刹车灯等；在家电行业，超声波焊接可用于手提日光灯罩、蒸汽熨斗门、电视机外壳、录音机透明面板、电源整流器、电视机壳螺丝固定座、灭蚊灯壳、洗衣机脱水槽等产品；在玩具行业，超声波焊接可用于代替螺丝、粘合剂、胶水或其他辅助品；在包装行业，超声波焊接可用于软管封口、特殊打包带的连接；在电子行业，超声波焊接应用于手机、电脑、芯片等具体设备中。综上所述，对超声波焊接提出了广泛应用的要求，亟需一套行之有效的超声波焊接装置。

市面上的超声波焊接应用的产品，往往是一款产品受到追捧，厂家往往同步进行同产品不同型号的同步研发，以适应市场对产品多元化、差异化、个性化的需求，形状尺寸单一而数量巨大的产品虽然不需要多模具，但是其数量少，这种情况忽略不计；而同型产品在市场上受追捧的程度往往实在一个量级，相互之间的数量往往是在一个数量区间，因而对于其加工中的模具需求差异往往也是一个需求程度上的；因而，模具的设计往往具有单一性；模具的加工精度相对于工件的精度要高出一个精度级别以上；模具的调试和最终定型往往需要和客户进行协调，在工时、场地等其他各种费用上成本较高；因而，因其相对高昂的成本，市场往往只针对成熟定型的产品开模，对于新产品的开发来说具有相当大的限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种高精度多焊接头超声波焊接装置，通过在换能器基座上安装多个焊接头以及工业相机实现高效率和高精度的超声波焊接功能。

一种高精度多焊接头超声波焊接装置，该装置包括换能器基座、焊接头、工业相机、控制单元和外部电源；

所述焊接头的个数为两个以上，焊接头固定安装在换能器基座的底面上，工业相机固定在换能器基座的侧面，工业相机对待焊接工件进行图像采集，图像信息发送至控制单元，控制单元根据图像信息选择对应的焊接头对待焊接工件进行焊接，外部电源对换能器基座内的换能器、焊接头、控制单元和工业相机供电。

进一步地，所述焊接头包括电磁金属壳体、电磁驱动轴和焊接杆，所述电磁驱动轴通过直线轴承安装在电磁金属壳体的型腔内，电磁驱动轴在电磁金属壳体上电后沿轴向作直线移动，电磁驱动轴的一端与焊接杆固定连接。

工作原理：换能器基座将外部电源的50/60赫兹电流转换成15、20、28、30或35KHz电能，被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过可变幅的电磁驱动轴传递给焊接杆，焊接杆将振动能量传递到待焊接工件的接合部即焊区，由于声阻大能量在焊区被通过摩擦方式产生局部高温(热能)，又因导热性差能量集中接触面熔化，在表面产生塑性变形并在压力下破坏表面层，在设定压力的作用下融合成一体，保压时间内凝固成型，形成一个坚固的分子链，焊接强度达到原材料强度。

有益效果：

1、本发明能够针对产品不同的外形和尺寸进行编程，按照设计的编程原理生成数字信号，控制单元对相应位置焊接头通电，电磁金属壳体在通电后与电磁驱动轴产生电磁效应，电磁驱动轴能够驱动相应的焊接杆进行直线运动，电磁驱动轴根据信号的强度进行对应工位的动作，多个焊接头可协同动作，因其相对迅速的反应时间可以保证不影响超声波焊接，同时其动作精度相对较高，能够保证产品的精度。

2、本发明采用了工业CCD相机，捕捉带拐点的图形进行识别，逆向工程生成点云数据，软件生成轮廓，经过局部优化，可通过控制单元命令焊接头上的电磁驱动杆进行精确动作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为焊接头与换能器基座安装关系的局部放大图；

图3为本发明焊接头的三维结构示意图；

图4为本发明焊接头的内部结构示意图。

其中，1-换能器基座，2-工业相机、3-焊接头、4-电磁金属壳体、5-电磁驱动轴、6-焊接杆。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1和2所示，本发明提供了一种高精度多焊接头超声波焊接装置，该装置包括换能器基座1、焊接头3、工业相机2、控制单元和外部电源；

本实施例中焊接头3的个数为64个，焊接头3固定安装在换能器基座1的底面上，64个焊接头3按圆周方向均匀分布，工业相机2固定在换能器基座的侧面，工业相机2对待焊接工件进行图像采集，图像信息发送至控制单元，控制单元根据图像信息选择对应的焊接头对待焊接工件进行焊接，外部电源对换能器基座1内的换能器、焊接头3、控制单元和工业相机2供电。

如附图3和4所示，焊接头3包括电磁金属壳体4、电磁驱动轴5和焊接杆6，电磁驱动轴5通过直线轴承安装在电磁金属壳体4的型腔内，电磁驱动轴5在电磁金属壳体4上电后沿轴向作直线移动，电磁驱动轴4的一端与焊接杆6固定连接。

每一个焊接头具有唯一的64位身份ID，对于更高精度和更大范围的产品工件，可以设置为2n焊接头作为子焊接头；64个字焊接头可以完成264种不同设计方案的编程；

对于每一个焊接头，电磁金属壳体和电磁驱动轴配合形成的直线电机具有m个工位(l是直线电机的行程，d是电磁驱动轴的步长，直线电机的精度直接影响到工位数m，理论上无级调速直线电机m是∞)，m个工位对应于焊接头可以伸缩的m个焊接深度；假设m＝3：工位1、2、3依次对应于未驱动位、驱动50％行程位、驱动100％行程位，焊接头可以完成2(m-1)种动作，焊接头的行程对应于焊接的深度，该直线电机单焊接头可焊接深度l、0.5l的产品。对于上述3工位64位焊接机，可以焊接264*3种产品；该焊接头的适应性非常好，在对于同型产品甚至是近似产品的通用性很好，其市场应用前景广阔；对于正在开发中的产品，对于产品外形尺寸进行各种调整，对于公差各种优化中，一套该焊接头即可满足从设计到加工的反复迭代，具有足够通用性适应市场的需求；

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。