专利名称：龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控机床，具体是指将超声波焊接机与数控机床技术结合的，用
于对工件进行高效率精确定位焊接加工的一种龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机 床。
背景技术：
超声波焊接是将高频振动的机械波传递到二个需要焊接的工件表面，在加压的情 况下，使二个工件表面相互摩擦而形成分子层间熔合的一种焊接技术，现已广泛用于金属 的表面焊接、热塑性塑料的熔接。 现有技术的超声波焊机对于焊接面较小的工件焊接，采用人工通过模型焊头和装 夹具对工件进行一次性焊接成型；对于焊接面较大和各焊接点材料或厚度参数不同的较为 复杂的大型工件，例如汽车的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢芯部件，受换能器功率和大型 模型焊头的限制，需要对工件进行逐点、逐段、变时(依据焊点厚度改变焊接时间)焊接，现 有技术缺乏此类专用加工设备， 一些企业采取将超声波焊机的焊头改装到如"加工中心"等 通用数控切削设备的Z轴上，将工件装夹在活动工作台上进行焊接加工作业，因而存在成 本高、效率低、设备大材小用、加工设备资源浪费的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用箱式固定工作台、移动龙门架
的机床结构，在龙门架横梁设置的横向拖板上设置受控的气缸驱动大功率超声波振子、焊
头；由大功率超声波发生器提供振源，由数控系统依据编程控制伺服电机、螺杆系统驱动龙
门架、横向拖板平面坐标寻的，气缸上下伸縮驱动大功率超声波振子、焊头执行焊接和复位
的技术方案，提供一种将超声波焊接机与数控机床结合的龙门架移动式平面坐标数控超声
波焊接机床的专用焊接加工设备，旨在通过数控寻的，自动逐点、逐段、变时焊接，使较为复
杂的大型工件的超声波焊接数控化、自动化，以达到低成本、高效率、高质量的目的。 本发明的目的是这样实现的龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床，是将
超声波焊接机与数控机床结合的一种专用焊接加工设备，包括固定工作台、移动龙门架、横
向拖板、气缸、振子、焊头、Y轴伺服电机、X轴伺服电机、滚珠丝杠副、数控系统、超声波发生
器，其中所述的固定工作台为用常规机床床身材料制作，中空矩形箱式，工作台兼床身的 支承部件；固定工作台的上面为平面，平面上设有设置夹具的安装孔，固定工作台纵向二侧 设有相互平行的，支承引导所述移动龙门架作纵向滑动的，外凸的槽形导轨；沿槽形导轨槽 中的轴线装有滚珠丝杠副的丝杠部分，固定工作台的一端装有Y轴伺服电机与丝杠相连； 所述的移动龙门架为用钢板焊制的，由二个立柱支撑一道横梁构成的门框形的，横向骑跨
在所述固定工作台纵向二侧槽形导轨上的移动部件，是机床的纵向X轴移动部分；移动龙
门架的二个立柱的下部，分别设有凹形铸铁滑槽与所述固定工作台的槽形导轨滑动配合连 接，滑槽中装有滚珠丝杠副的滚珠螺母部分与所述固定工作台的槽形导轨槽中的丝杠部分啮合连接，移动龙门架的横梁纵向的二侧上分别设有水平的铸铁槽形导轨，沿槽形导轨槽 中的轴线装有滚珠丝杠副的丝杠部分，横梁的一端装有二只X轴伺服电机分别与横梁二侧 的丝杠相连；所述的横向拖板为一面设有铸铁凹形滑槽，另一面为平面的矩形载板，二个横 向拖板的滑槽分别滑动配合在所述移动龙门架横梁二侧的槽形导轨上，是机床的横向Y轴 移动部分；滑槽中装有滚珠丝杠副的滚珠螺母部分与所述移动龙门架横梁的槽形导轨槽中 的丝杠部分啮合连接，横向拖板的载板沿垂直方向，装有由气缸、振子、焊头组成的超声波 焊具，气缸的活塞杆朝下，同轴线，连接所述振子，振子之下连接所述焊头，焊头圆锥台的尖 头朝下，每个横向拖板上并排装二套超声波焊具，且各自独立受控；所述的气缸为标准的气 动伸縮执行元件，气缸通过软管，受数控系统控制的压縮空气源电磁阀的启闭切换，执行气 动伸縮；所述的振子为圆柱形的，将所述超声波发生器输出的电振荡转换为机械振动的超 声波换能器件；所述的焊头为细长的圆锥台形钛合金部件；所述的Y轴伺服电机、X轴伺服 电机、滚珠丝杠副、数控系统；为常规数控铣床的标准配置；所述的超声波发生器为超声电 振荡发生与输出的柜式电气装置，通过输出电缆与所述的振子相连，输出功率900W，频率 40kHz。 工作原理 工作时，被焊工件由固定在固定工作台上的专用夹具夹持住，数控系统依据输入 的程序，控制Y轴伺服电机、X轴伺服电机、滚珠丝杠副分别驱动移动龙门架、横向拖板纵 向、横向移动，引导程序指定的焊头作平面坐标寻的，依据程序指定，指定焊头可以是四个 中的一个，也可以是其中的多个组合，当指定焊头被移至被焊工件焊点位置的上方，数控系 统控制压縮空气源电磁阀的启闭切换，驱动气缸的活塞杆伸縮，带动振子、焊头向下施焊， 回縮复位，施焊压力可通过压縮空气压力调整，对厚度较厚的焊点、焊段，由数控系统控制 自动改变焊接时间。 上述，本发明采用箱式固定工作台、移动龙门架的机床结构，在龙门架横梁设置的 横向拖板上装置受控驱动的气缸、大功率超声波振子、焊头；由大功率超声波发生器提供振 源，由数控系统依据编程控制伺服电机、螺杆系统驱动龙门架、横向拖板、平面坐标寻的，气 缸上下伸縮驱动大功率超声波振子、焊头执行焊接和复位的技术方案，所提供的将超声波 焊接机与数控机床结合的龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床的一种专用焊接加 工设备，克服了现有技术存在的成本高、效率低、设备大材小用、加工设备资源浪费的问题 与不足，通过数控寻的，自动逐点、逐段、变时焊接，使较为复杂的大型工件的超声波焊接数 控化、自动化达到了低成本、高效率、高质量的目的。
图1是本发明的龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床的主视结构和配套 的数控系统、超声波发生器电气柜的示意图； 图2是本发明的龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床的侧视结构的示意 图。 下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的 任何限制。 图中固定工作台1、移动龙门架2、立柱21、横梁22、横向拖板3、气缸4、振子5、焊头6、 Y轴伺服电机01、 X轴伺服电机02、滚珠丝杠副03、数控系统04、超声波发生器05、 槽形导轨06。
具体实施例方式
参阅图1 图2，本发明的一种龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床，是将
超声波焊接机与数控机床结合的一种专用焊接加工设备，包括固定工作台1、移动龙门架 2、横向拖板3、气缸4、振子5、焊头6、Y轴伺服电机01、X轴伺服电机02、滚珠丝杠副03、数 控系统04、超声波发生器05，其中所述的固定工作台1为用常规机床床身材料制作，中空 矩形箱式，工作台兼床身的支承部件；固定工作台的上面为平面，平面上设有设置夹具的安 装孔，固定工作台纵向二侧设有相互平行的，支承引导所述移动龙门架2作纵向滑动的，外 凸的槽形导轨06 ;沿槽形导轨06槽中的轴线装有滚珠丝杠副03的丝杠部分，固定工作台 的一端装有Y轴伺服电机01与丝杠相连；所述的移动龙门架2为用钢板焊制的，由二个立 柱支撑一道横梁构成的门框形的，横向骑跨在所述固定工作台1纵向二侧槽形导轨06上的 移动部件，是机床的纵向X轴移动部分；移动龙门架的二个立柱的下部，分别设有凹形铸铁 滑槽与所述固定工作台1的槽形导轨06滑动配合连接，滑槽中装有滚珠丝杠副03的滚珠 螺母部分与所述固定工作台1的槽形导轨06槽中的丝杠部分啮合连接，移动龙门架的横梁 纵向的二侧上分别设有水平的铸铁槽形导轨06，沿槽形导轨06槽中的轴线装有滚珠丝杠 副03的丝杠部分，横梁的一端装有二只X轴伺服电机02分别与横梁二侧的丝杠相连；所 述的横向拖板3为一面设有铸铁凹形滑槽，另一面为平面的矩形载板，二个横向拖板的滑 槽分别滑动配合在所述移动龙门架2横梁二侧的槽形导轨06上，是机床的横向Y轴移动部 分；滑槽中装有滚珠丝杠副03的滚珠螺母部分与所述移动龙门架2横梁的槽形导轨06槽 中的丝杠部分啮合连接，横向拖板的载板沿垂直方向，装有由气缸4、振子5、焊头6组成的 超声波焊具，气缸4的活塞杆朝下，同轴线，连接所述振子5，振子5之下连接所述焊头6，焊 头6圆锥台的尖头朝下，每个横向拖板上并排装二套超声波焊具，且各自独立受控；所述的 气缸4为标准的气动伸縮执行元件，气缸通过软管，受数控系统04控制的压縮空气源电磁 阀的启闭切换，执行气动伸縮；所述的振子5为圆柱形的，将所述超声波发生器05输出的电 振荡转换为机械振动的超声波换能器件；所述的焊头6为细长的圆锥台形钛合金部件；所 述的Y轴伺服电机01、X轴伺服电机02、滚珠丝杠副03、数控系统04 ;为常规数控铣床的标 准配置；所述的超声波发生器05为超声电振荡发生与输出的柜式电气装置，通过输出电缆 与所述的振子5相连，输出功率900W，频率40kHz。
工作原理 工作时，被焊工件由固定在固定工作台l上的专用夹具夹持住，数控系统04依据 输入的程序，控制Y轴伺服电机01、 X轴伺服电机02、滚珠丝杠副03分别驱动移动龙门架 2、横向拖板3纵向、横向移动，引导程序指定的焊头6作平面坐标寻的，依据程序指定，指定 焊头6可以是四个中的一个，也可以是其中的多个组合，当指定焊头6被移至被焊工件焊点 位置的上方，数控系统04控制压縮空气源电磁阀的启闭切换，驱动气缸4的活塞杆伸縮，带 动振子5、焊头6向下施焊，回縮复位，施焊压力可通过压縮空气压力调整，对厚度较厚的焊 点、焊段，由数控系统04控制自动改变焊接时间。
权利要求
一种龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床，其特征在于将超声波焊接机与数控机床结合的一种专用焊接加工设备，包括固定工作台(1)、移动龙门架(2)、横向拖板(3)、气缸(4)、振子(5)、焊头(6)、Y轴伺服电机(01)、X轴伺服电机(02)、滚珠丝杠副(03)、数控系统(04)、超声波发生器(05)；其中，所述的固定工作台(1)为用常规机床床身材料制作，中空矩形箱式，工作台兼床身的支承部件；固定工作台的上面为平面，平面上设有设置夹具的安装孔，固定工作台纵向二侧设有相互平行的，支承引导所述移动龙门架(2)作纵向滑动的，外凸的槽形导轨(06)；沿槽形导轨(06)槽中的轴线装有滚珠丝杠副(03)的丝杠部分，固定工作台的一端装有Y轴伺服电机(01)与丝杠相连；所述的移动龙门架(2)为用钢板焊制的，由二个立柱支撑一道横梁构成的门框形的，横向骑跨在所述固定工作台(1)纵向二侧槽形导轨(06)上的移动部件，是机床的纵向X轴移动部分；移动龙门架的二个立柱的下部，分别设有凹形铸铁滑槽与所述固定工作台(1)的槽形导轨(06)滑动配合连接，滑槽中装有滚珠丝杠副(03)的滚珠螺母部分与所述固定工作台(1)的槽形导轨(06)槽中的丝杠部分啮合连接，移动龙门架的横梁纵向的二侧上分别设有水平的铸铁槽形导轨(06)，沿槽形导轨(06)槽中的轴线装有滚珠丝杠副(03)的丝杠部分，横梁的一端装有二只X轴伺服电机(02)分别与横梁二侧的丝杠相连；所述的横向拖板(3)为一面设有铸铁凹形滑槽，另一面为平面的矩形载板，二个横向拖板的滑槽分别滑动配合在所述移动龙门架(2)横梁二侧的槽形导轨(06)上，是机床的横向Y轴移动部分；滑槽中装有滚珠丝杠副(03)的滚珠螺母部分与所述移动龙门架(2)横梁的槽形导轨(06)槽中的丝杠部分啮合连接，横向拖板的载板沿垂直方向，装有由气缸(4)、振子(5)、焊头(6)组成的超声波焊具，气缸(4)的活塞杆朝下，同轴线，连接所述振子(5)，振子(5)之下连接所述焊头(6)，焊头(6)圆锥台的尖头朝下，每个横向拖板上并排装二套超声波焊具，且各自独立受控；所述的气缸(4)为标准的气动伸缩执行元件，气缸通过软管，受数控系统(04)控制的压缩空气源电磁阀的启闭切换，执行气动伸缩；所述的振子(5)为圆柱形的，将所述超声波发生器(05)输出的电振荡转换为机械振动的超声波换能器件；所述的焊头(6)为细长的圆锥台形钛合金部件；所述的Y轴伺服电机(01)、X轴伺服电机(02)、滚珠丝杠副(03)、数控系统(04)，为常规数控铣床的标准配置；所述的超声波发生器(05)为超声电振荡发生与输出的柜式电气装置，通过输出电缆与所述的振子(5)相连，输出功率900W，频率40kHz。
全文摘要
本发明公开了一种龙门架移动式平面坐标数控超声波焊接机床，其特征为超声波焊接机与数控机床结合的一种专用焊接加工设备。本发明采用箱式固定工作台、移动龙门架的机床结构，在龙门架横梁设置的横向拖板上装置受控驱动的气缸、大功率超声波振子、焊头；由大功率超声波发生器提供振源，由数控系统依据编程控制伺服电机、螺杆系统驱动龙门架、横向拖板、平面坐标寻的，气缸上下伸缩驱动大功率超声波振子、焊头执行焊接和复位的技术方案，克服了现有技术存在的成本高、效率低、设备大材小用、加工设备资源浪费的问题与不足，通过数控寻的，自动逐点、逐段、变时焊接，使较为复杂的大型工件的超声波焊接数控化、自动化达到了低成本、高效率、高质量的目的。
文档编号B23K20/10GK101700602SQ20091024714
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者李恒国 申请人:宁波市凯博数控机械有限公司