一种超声波金属焊接机的制作方法

本实用新型涉及超声波焊接领域，具体涉及一种超声波金属焊接机。

背景技术：

超声波金属焊接是一种新兴的特种加工技术，它在很多方面都优于传统焊接技术，并在各领域内都有着广泛的应用。这种先进的焊接技术不仅是科技进步的重要体现，同时也为人类社会发展做出了重大贡献。超声波焊接通过超声波电源发出一个高频电能，高频电能通过换能器再次被转换成等同频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头，利用气缸带动超声波振子，使焊头压在焊接材料的表面发出高频振动，局部的超声振动将焊件融合在一起。超声波金属焊接的应用领域囊括了电子工业、制造业、食品工业以及核能工业等，不但在技术方面领先于传统焊接技术，而且具有节能环保以及操作方便等特点，有效促进我国资源节约型和环境友好型社会的建设。超声波金属焊接技术在我国经济社会发展中发挥了巨大的作用。

现有的超声波焊接机没有上下限位装置或限位不到位，在焊接时，由于气缸拉力作用，可能会将焊件焊透，不但没有达到工艺要求，而且焊接效果也不理想，合理的设置限位，既能缩短焊接时间，又能提高效率。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种超声波金属焊接机，包括超声波焊接单元，气动单元，机架，其特征在于，还包括限位单元，用来对所述超声波焊接单元进行限位，其包括：

限位安装件，其安装在所述机架上；

限位块，其为L型，一正一反的摆放在所述限位安装件的下端；

丝杆，其穿过所述限位安装件的通孔和所述限位块，与所述限位块螺纹连接；

位旋钮，其位于所述丝杆的上方，用来调节限位；

锁紧螺母，其位于所述位旋钮的上方，其用于锁紧所述丝杆和所述限位块；

所述超声波金属焊接机还包括夹持装置，用来紧固并方便拆卸超声波振子，

所述夹持装置设有圆柱形中心孔，其直径与所述超声波振子的直径相同，右侧面设有横向开口，左侧面设有凹槽，所述开口和所述凹槽的宽度相等；所述开口作为锁紧端，与所述中心孔连通，所述凹槽作为连接端；所述锁紧端上部分前后设有第一通孔，第二通孔，所述锁紧端下部分设有第一螺纹孔和第二螺纹孔与之对应，所述锁紧端上部分中间还设有贯穿上部分的第三通孔，其内设有螺纹。

较佳的，所述夹持装置顶部中心设有第三螺纹孔、第四螺纹孔，其用来连接模具支撑杆，所述模具支撑杆另一端连接通杆，所述通杆另一端抵在焊头上，用来提高所述超声波焊接单元的振动精度。

较佳的，所述机架的前面板上设有左右对称的定位孔，其用来对所述超声波焊接单元的底模进行限位和固定。

较佳的，所述前面板中间设有竖直的凹槽，便于拆除与所述超声波焊接单元连接的定位销。

较佳的，所述限位单元还包括导轨，其通过第一连接板与所述夹持装置连接，用来确保焊接上下运动的垂直性，提高振动的精度。

较佳的，所述气动单元包括气压比例阀，其用来精确控制气缸内的压力。

较佳的，所述机架下端设有至少两个底座，用来减震并支撑、固定所述机架。

较佳的，所述机架内部至少设有一根支撑杆，其为弹性元件，用来对左右两部分进行支撑和固定，提高机架的稳定性。

较佳的，所述机架包括L型板，为左侧板和底板为一体的构造，其用来支撑、保护整个设备，并保证其稳定性。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：1，所述超声波金属焊接机能够合理设置上下限位，提高固定方式的精度，在保证气缸气压稳定性的同时，缩短焊接时间，提高焊接效果，具有较高的实用性，夹持装置不仅满足对超声波振子安装的准确性及紧固性，更具有易拆卸性，能够满足工业上经常更换模具头的需求。2，所述超声波金属焊接机的气缸具有结构紧凑，重量轻，占用空间小的优点。3，所述超声波金属焊接机设有气压比例阀，其控制精度可低至1pa，与电磁阀共同作用，能有效实时的控制焊头焊接时的压力，既能保证控制的精度，又具有很好的灵活性。4，所述超声波金属焊接机的机架采用钣金的加工工艺，既减轻重量，又增加外观美感，材料为航空铝，并做了CMC加工，以及氧化、硬质处理，确保铝材达到足够的硬度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的后视图；

图3是本实用新型机架的整体示意图；

图4是去掉部分机架的左视图；

图5是去掉部分机架的右视图；

图6是定位销局部放大图；

图7是夹持装置结构示意图；

图8是限位单元结构示意图。

图中数字表示：

1.机架 2.超声波焊接单元 3.夹持装置 4.气动单元5.限位单元

11.前面板 12.右侧板 13.L型板 14.底座 15.支撑杆

21.超声波振子 22.焊头 23.底模

31.中心孔32.开口 33.凹槽 34.第一U型槽 35.第二U型槽 36.第三通孔37.缺口 38.第三螺纹孔 39.第四螺纹孔 310.模具支撑杆 311.通杆

41.气缸 42.电气比例阀

51.安装件 52.限位块 53.位旋钮 54.丝杆 55.锁紧螺母 56.第一限位孔57.第二限位孔 58.导轨 59.导轨连接板

61.第一连接板 62.第二连接板 63.第三连接板 64.限位销

111.定位孔 112.凹槽

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1、2所示，其分别为本实用新型的整体结构图、后视图。所述超声波金属焊接机包括：机架1，超声波焊接单元2，夹持装置3，气动单元4，限位单元5。

如图3所示，其为本实用新型机架的整体示意图。所述机架1设于所述超声波金属焊接机的最外侧，用来支撑并保护整个设备。其包括：前面板11、右侧板12、L型板13。所述前面板11上设有左右对称定位孔111，其用来对所述超声波焊接单元2的部件进行限位和固定。所述前面板11中间还设有竖直的凹槽112，当拆卸所述焊接单元2时，一字螺丝刀斜插入所述凹槽112，便于拆除二者连接的定位销。所述右侧板12位于所述机架1的右侧，所述L型板13实现了左侧板和底板为一体的构造，在承受能力的范围内，完全不会发生相对的振动，既节约原材料，又能够极大的保证所述超声波金属焊接机的稳定性。所述L型板13的下部，设有至少两个底座14，其用来支撑并固定整个机架1，并起到了很好的减震效果。所述右侧板12与所述L型板13之间至少设有一根支撑杆15，其用来对所述机架1的左右两部分进行支撑和固定，所述支撑杆为弹性元件，既保证所述机架的稳定性，又能控制精度。所述机架1各部分间通过销钉进行固定连接，连接十分紧凑，既稳定可靠，又便于拆卸。

所述机架1选用钣金的综合冷加工工艺，既减轻重量，又增加外观美感。所述机架材料为航空铝，保证其在正常使用中不易发生变形，同时使用CMC加工，做了氧化、硬质处理，确保铝材达到足够的硬度，具有很高的实用性。所述机架1没有设置上盖和后面板，既有利于各设备的散热，又能减轻所述机架的重量，极大的保证轻量化设计。

如图4所示，其为去掉部分机架后的左视图。所述超声波焊接单元2包括超声波振子21，焊头22，底模23。所述超声波振子21由所述气动单元4带动，其包括超声波换能器和超声波变幅杆，所述超声波换能器用来将输入的电功率转换成机械功率，并传递给所述超声波变幅杆，所述超声波变幅杆为无源器件，其用来将接收的振动改变振幅后再传递出去，将超声能量集中在一个较小的面积上积聚能量，完成阻抗变换。所述超声波焊接单元2工作时，将下工件置于所述底模23中不动，保证所述焊头能够接触到并对其施压即可。所述焊头22因受超声波高频作用，令上工件生热振动，因而与所述下工件熔合，所述焊头22停止振动后，压力保持，令熔接位置冷却成型，整个焊接时间约为一秒左右。所述底模23用来承装所述下工件，所述底模23通过定位销和螺钉固定在所述前面板11的定位孔111中，可根据实际要求选择不同位置的定位孔111进行安装。拆卸时，先拆除螺钉，再将一字螺丝刀斜插入所述前面板凹槽中，拆除定位销。

如图7所示，其为夹持装置结构示意图。所述夹持装置3由一整块钢铁加工而成，其中间设有圆柱形中心孔31，直径与所述超声波振子21的直径相同。如图5所示，其为去掉部分机架后的右视图。所述夹持装置3套在所述超声波振子21的外部，下端与第一连接板61通过螺纹连接。所述第一连接板前方与第二连接板62通过螺纹连接，左下方与第三连接板63连接。三块所述连接板对所述夹持装置3和所述超声波焊接单元2起支撑的作用，另外，所述第三连接板63为三角形状，很好的起到加固的作用。所述第一连接板右后方设有一限位销64，其一部分固定在所述第一连接板内部，另一部分裸露在外，与所述限位单元5配合，共同完成对所述超声波焊接单元2的上下限位作用。如图6所示，其为定位销局部放大图。

所述夹持装置3的右侧面设有横向开口32，与之对应，左侧面设有一凹槽33，所述开口和所述凹槽的宽度相等。所述开口作为锁紧端，与所述中心孔连通，所述凹槽33作为所述夹持装置3上下部分的连接端。所述锁紧端上部分前后设有第一U型槽34、第二U型槽35，其内部分别设有贯穿上部分的第一通孔、第二通孔，所述锁紧端下部分设有第一螺纹孔和第二螺纹孔分别与之对应。使用时，用两个螺钉分别穿过所述第一通孔，所述第二通孔，与所述第一螺纹孔、第二螺纹孔连接，进而将所述夹持装置3的上部分和下部分锁紧。

所述锁紧端上部分中间还设有贯穿上部分的第三通孔36，其内部设有螺纹。使用时，先将所述第一通孔、第二通孔内的螺钉拆除，所述第三通孔36内的螺钉向下用力顶住下半部分，使上半部分和下半部分分开，就松开了所述超声波振子21，不需要拆开其他大量部件就能快速拆除所述超声波焊接单元2，满足了工业上经常性更换模具头的需求。

所述夹持装置3底部设有缺口37，其用来连接所述气动单元4；所述夹持装置3顶部中心设有第三螺纹孔38、第四螺纹孔39，其用来连接模具支撑杆310，共同完成对所述超声波焊接单元2固定和支撑的作用，提高振动精度。使用时，用两个螺钉，依次穿过所述模具支撑杆310的连接孔、所述第三螺纹孔/第四螺纹孔并拧紧。所述模具支撑杆310的另一端连接一通杆311，所述通杆另一端抵在所述焊头上，以此来提高所述超声波焊接单元的振动精度。

所述气动单元4包括气缸41，其用来将压缩空气的压力转换为机械能并驱动所述超声波焊接单元2。所述气缸41位于所述第一连接板61的下方，上方与所述缺口37连接，下方与所述L型板13通过定位销及沉头螺丝固定。所述气缸具有结构紧凑、质量轻、占用空间小的优点。所述气动单元4还包括电气比例阀42，为使整个机架更为紧凑美观，其安装在所述超声波金属焊接机的右侧板12上，所述超声波振子21由所述气缸41带动，而所述气缸拉力受到气压大小的影响，气压大小直接决定了焊接的质量。所述气压比例阀的控制精度可低至1pa的压力，能有效的实时控制所述焊头22焊接时的压力。所述气压比例阀用来完成对所述气缸进气量和出气量的控制，既保证控制的精度，又具有很好的灵活性。所述气缸41和所述气压比例阀42之间通过电路实现连接和控制。

如图8所示，其为限位单元结构示意图。所述限位单元5包括限位安装件51，限位块52，位旋钮53，丝杆54，锁紧螺母55。所述限位块52为L型，一正一反的摆放在所述限位安装件51的下端，所述丝杆依次穿过所述安装件的通孔和所述限位块，所述丝杆54与所述限位块52的连接处设有螺纹。所述位旋钮53设于所述丝杆的上方，便于调节限位。所述锁紧螺母55位于所述位旋钮的上方，其用于锁紧整个所述丝杆和所述限位块。使用时，先松开所述锁紧螺母55，旋转所述位旋钮53，带动所述丝杆54旋转，由于所述丝杆与所述限位块螺纹连接，可带动所述限位块上下动作，调节的精度可达um级别。

所述安装件的一侧安装在所述L型板上，通过螺丝锁紧，并设有两个定位销，安装简便，准确。所述安装件的另一端，所述限位销64被固定在两个所述限位块形成的第一限位孔56中。由于各零部件的连接关系为：位旋钮-丝杆-限位块-限位销-第一连接板-夹持装置-超声波振子，所以通过旋转所述位旋钮，可最终实现对所述超声波振子的上下位置的调整，具有较高的调节精度。

所述限位单元5还包括一导轨58，其通过导轨连接板59与所述第一连接板61通过销钉进行连接，使二者连接的更加紧固。所述导轨58采用THK高精度导轨，保证了所述超声波金属焊接机在工作时，即使所述焊头22一端受力也能保持上下移动的垂直，发出超声时所述焊头22不会发生前后的相对位移。在所述导轨58的两端分别增加两个定位销，以确保焊接上下运动的垂直性，提高振动的精度。所述导轨比直线轴承具有更高的额定负载，承担一定的扭矩，保证在高负载的情况下实现高精度的直线运动。

所述限位单元5还便于对所述超声波金属焊机的拆卸，所述安装件壳体设有第二限位孔。拆卸时，将用于固定的销钉拆除，旋转所述位旋钮，当所述第一限位孔上升到所述第二限位孔时，便产生了使所述限位销64向左移动的空间，所述超声波金属焊接机内部便不再左右紧凑，有了左右移动的空隙，此时，所述夹持装置，所述超声波焊接单元，所述连接板便可以一并向上提出。

实施例2

本实施例与上述实施例的不同之处在于，所述气动单元4还包括两个速度控制阀，其固定在所述右侧板12上，分别为进气节流型和排气节流型。所述进气节流型即在气源进入所述气缸41的时候单向阀截止，通过限流螺母控制气流进入所述气缸41，从而达到调速的目的；所述排气节流型即在所述气缸排气的时候单向截止，通过限流螺母控制气流排出，从而达到调速的目的。所述排气节流型对排出气流进行限制，不会造成活塞杆急剧伸出或缩回，这种方式较为保险。所述速度控制阀设有外接按钮，便于用户直接对所述气缸41的工作状态进行调控，进而控制所述超声波焊接单元2的焊接速度，防止焊接电流过高，焊头粘损等现象的发生。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。