本发明涉及超声波滚动焊接机。
背景技术：
超声波滚动焊接机包括由焊头、调幅器、换能器等组成的主轴系统以及砧座装置，专利文献cn106475673a公开了一种类似的超声波滚动焊接机。在金属滚焊焊接时，需要一个机构用于固定主轴系统和砧座装置，并完成焊接过程。焊接时，为保证焊接质量，主轴系统的焊头需要与砧座装置有较高的配合精度，配合精度包括位置精度、平行度等。现有的机构中，固定主轴系统和砧座装置的保持机构都是固定的，依靠两部分的安装精度间接保证二者的配合精度。这种固定方式不仅在安装校调时非常困难，对零件的加工精度要求很高，难以保证配合精度，影响焊接质量。且出现磨损或更换不同主轴系统时时都需要拆除固定部分，重新进行安装和校调，不但效率较低，而且可能需要更换零件。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种超声波滚动焊接机，其中的机架便于焊机的主轴系统、砧座装置之间的安装、调校。
根据本发明的超声波滚动焊接机，包括主框架底板，固定在主框架底板上的竖架，包括超声波焊头、调幅器、换能器的主轴系统，包括砧座环的砧座装置，上架体，下架体和驱动装置。所述竖架的一侧设置有在竖直方向延伸的直线导轨；所述超声波焊头与所述砧座环对中设置；上架体用于安装所述主轴系统和所述砧座装置的第一方，耦接在所述直线导轨上能沿所述直线导轨上下调节；下架体用于安装所述主轴系统和所述砧座装置的第二方，耦接在所述直线导轨以沿所述直线导轨上下移动；以及驱动装置安装在所述主框架底板上，用于驱动所述下架体上下移动。
在一实施例中，所述上架体包括姿态调节机构，所述姿态调节机构包括与所述直线导轨耦接的移动支架以及调平支架，所述调平支架一方面与所述移动支架通过枢轴组件相接，另一方面通过调平组件连接，所述调平组件与所述枢轴保持一个距离，所述调平组件用于改变所述调平支架相对所述移动支架的摆动幅度，所述第一方连接在所述调平支架上。
在一实施例中，所述竖架的顶端设置有悬臂梁，所述悬臂梁上固定有驱动机构，所述驱动机构连接所述移动支架。
在一实施例中，所述直线导轨为扁平导轨。
在一实施例中，所述主框架底板通过滑轨装在机架底板上，所述主框架底板能滑动到滑轨的末端，以进入到维修或保养工位。
在一实施例中，所述主轴系统包括超声波焊头、换能器侧调幅器、电机侧调幅器、电机以及换能器，在所述超声波焊头的轴向两侧与所述电机侧调幅器、所述换能器侧调幅器分别固定连接，所述换能器侧调幅器与所述换能器传动连接，所述电机侧调幅器与所述电机传动连接，所述换能器侧调幅器、所述电机侧调幅器的节点处分别连接轴承组件，所述轴承组件固定在框架上，所述框架固定在所述上架体或者所述下架体上。
在一实施例中，所述换能器侧调幅器与所述换能器之间还串接有可拆卸调幅器。
在一实施例中，所述下架体包括升降平台，所述升降平台具有竖直侧板，所述竖直侧板用于与竖架上的直线滑轨滑动配合，所述升降平台连接气缸，由该气缸驱动。
在一实施例中，所述气缸提供维持力，以迫使工件压紧在所述焊头和所述砧座环之间。
在一实施例中，所述竖架包括两竖直壁体，两所述竖直壁体的上端部之间、下端部之间的空隙处分别设置有加强筋，所述竖直壁体相反于所述直线导轨的一侧分别设置有背部支撑板，所述背部支撑板底部固定在所述主框架底板上。
前述方案通过竖架设置直线导轨以及上架体，下架体和上架体分别搭载主轴系统、砧座装置，能确保二者对中，因此有利于克服现有的超声波滚焊焊接机构校调困难、难以保证主轴系统、砧座装置的位置精度问题，进而在焊接过程中保证焊头与砧座的配合精度提高，有效提高焊接质量。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为超声波滚动焊接机的立体图；
图2为超声波滚动焊接机的另一立体图；
图3为超声波滚动焊接机的主架体的立体图；
图4为超声波滚动焊接机的机架的立体图；
图5为超声波滚动焊接机的上架体的立体图；
图6为超声波滚动焊接机的上架体的另一立体图；
图7为超声波焊接机主轴系统的示意图；
图8为图7所示超声波焊接机主轴系统的工作状态示意图；
图9a为一个变化例中砧座装置、主轴系统的布局示意图；
图9b为图9a中主轴系统的布局示意图；
图10为调幅器与超声波焊头相连接的示意图；
图11为焊头的立体图；
图12为焊头的节点支撑装置的立体图；
图13为图11中支座后节点支撑装置的立体图；
图14为下架体及砧座装置的立体图；
图15为砧座装置的砧座组件的半剖视图；
图16为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了刮刀装置和吸尘装置；
图17为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了刮刀装置；
图18为砧座装置的一部分的立体图，其中显示了吸尘装置；
图19为砧座环与焊头配合的示意图；
图20为图19中a处的局部放大视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
超声波滚动焊接机包括机架、主轴系统和砧座装置，机架提供整个机器的支撑。主轴系统包括同轴心设置的焊头、换能器、调幅器，在一些场合下，还包括电机。砧座装置包括砧座环以及支撑砧座环的转动支撑装置，砧座环也称之为底模或焊座。在后面首先描述机架，然后描述主轴系统，最后描述砧座装置。
如图1、图2所示，机架1包括主框架11、上架体12、下架体13。主框架11包括主框架底板110和竖架111。如图3所示，机架1还包括机架底板15，主框架底板110通过导轨安装在机架底板15上。竖架111安装在主框架底板110上，在竖直方向延伸，竖架111的一侧安装有直线导轨1113，直线导轨1113可以是扁平导轨。直线导轨1113从竖架111的上端延伸到其下端，上架体12安装在竖架111的上安装板1112上，且与直线导轨1113耦接，可以沿直线导轨1113上下滑动调节，安装板1112和直线导轨1113也可以一体制作，更易于控制导轨面对齐。下架体13由两立柱131支撑，其一侧也与直线导轨1113耦接，可以沿直线导轨1113上下滑动，气缸132或者类似的驱动装置安装在主框架底板110上，其动力输出件连接下架体13，可驱动下架体13上下移动。上架体12上安装了主轴系统2，下架体13上安装了砧座装置3。在另一个实施例中，上架体12也可以安装砧座装置，而下架体上安装主轴系统。由于上架体12、下架体13安装在同一方向的直线导轨1113上，因此能确保焊头和砧座环对中心，从而有利于提升焊接质量。
同时参照图4到图6，上架体12包括姿态调节机构，姿态调节机构包括与直线导轨1113耦接的移动支架122以及调平支架124，调平支架124一方面与移动支架122通过枢轴组件126相接，另一方面通过调平组件125连接，调平组件125与枢轴组件126保持一个距离，通过调平组件125以改变调平支架124相对移动支架122的摆动幅度。通过枢轴组件126相接可以有多种方式，例如将轴装在调平支架124、移动支架122的任何一方，而另一方面提供轴承或者轴套供轴转动。调平支架124主要用于将其上搭载的主轴系统或者砧座装置的轴线调整到水平位置，但不限于此，也可以用于将主轴系统或砧座装置的轴线调整到平行的位置。调平组件可以包括两个调平螺栓1251、1252，其中一个螺栓将调平支架124和移动支架122拉紧，另一个螺栓将调平支架124和移动支架122顶开，在另一个实施例中，也可以通过一个螺栓将调平支架和移动支架收紧，再通过一个弹性件将调平支架和移动支架撑开，通过正反转调平螺栓，可以将调平支架124、移动支架122收紧或放开，即调节了其绕枢轴转动的幅度。通过姿态调节机构在焊接之前调节焊头与砧座焊接动作时的距离以及二者之间平行度，避免了焊接距离不精确造成的虚焊或过焊以及焊头与砧座不平行造成的同一排焊点不均匀，影响焊接质量。
移动支架122和调平支架124还可以通过紧固件在二者相对位置调整到位后紧固在一起。调平支架124可与后述的支座连接在一起，支座上安装主轴系统、焊头支撑装置等。
继续参照图4到图6，上架体12还通过驱动机构与竖架111耦接，该驱动机构可以是但不限于蜗轮蜗杆或丝杆传动机构，手轮123转动，并通过该驱动机构带动轴126上下移动，轴126带动上架体12上下移动调整，上架体12的调整范围可以由移动支架122上的腰形孔1220的长度限定，移动架体122在调整到位后，通过紧固件穿过腰形孔1220固定在竖架111上，例如固定在竖架111的上安装板1112上。
如图3和图4所示，竖架111包括两竖直壁体1114，两竖直壁体1114的上端部之间、下端部之间的空隙处分别设置有加强筋1117、1118，加强筋1117呈水平面放置的板状，加强筋1118呈垂直放置的板状，在另一实施例中，加强筋1117也可以呈竖直放置的板状，而加强筋1118呈水平放置的板状。竖直壁体1117相反于直线导轨1113的一侧分别设置有背部支撑板1115，背部支撑板1115实质上在竖直壁体1117的整个高度方向延伸，宽度从上到下逐渐变窄，背部支撑板1115底部固定在主框架底板110上的竖架底板1119上，两竖直壁体1114也固定在竖架底板1119上，竖架底板1119与主框架底板110可以合为一体。在竖架111的顶部还连接有顶板1110，在顶板1110上安装悬臂件120，在悬臂件120上安装前述的针对上架体12的驱动机构以及手轮123。
如图4所示，在机架底板15上安装了滑轨151，在机架底板15的一端安装有限位装置154，机架1在滑轨151上滑动到位后，由限位装置154限制，机架1在机架底板15的固定由快拆装置153来实现，机架1被固定在机架底板15上，需要维修、保养焊接机时，打开快拆装置153，将整个机架1沿着滑轨151拖出到维修保养工位。
如图1、图2、图4所示，下架体13包括升降平台133，升降平台133具有侧板134，侧板134与直线导轨1113耦接，可以沿直线导轨1113上下滑动。升降平台133在没有被气缸132顶升前，由两立柱131支撑，连同直线导轨1113维持下架体13处于平衡状态。在工作状态，气缸132输出设定推力，将下架体13顶起，直到碰到工件，与焊头一起将工件夹紧。在焊接过程中，气缸132维持该推力。
如图7、图8所示，超声波焊接机主轴系统包括超声波焊头21，超声波焊头21中间为焊头盘2100，在焊头盘2100的左右两侧分别自焊头盘2100的中心凸伸有轴接头2102、2103。轴接头2102、2103靠近焊头盘2100处直径缩小，以进一步放大焊头盘2100的振幅。
超声波焊接机主轴系统还包括换能器侧调幅器23，换能器侧调幅器23与轴接头2103固定连接，固定连接方式可以是通过双头螺栓连接或者其他方式共轴线连接。换能器侧调幅器23在该实施例中主要起到传递超声波振动的作用，另一方面在其声学节点位置安装轴承组件27，对整个主轴系统起到转动支撑作用。
超声波焊接机主轴系统还包括电机侧调幅器22，电机侧调幅器22的右端超声波焊头21的轴接头2102固定连接，固定连接方式可以是通过双头螺栓或者其他方式共轴线连接。电机侧调幅器22与换能器侧调幅器23的优选布局方式是以焊头盘2100为对称中心对称布置在超声波焊头21的左右两侧。电机侧调幅器22在其声学节点位置装配轴承组件26，其一方面对超声波焊头1起到传递扭矩的作用，另一方面起到对整个主轴系统起到转动支撑作用，实现滚动焊接。
超声波焊接机主轴系统还包括电机24，电机24通过联轴器25连接电机侧调幅器22，以将转动输出到电机侧调幅器22。
超声波焊接机主轴系统还包括可拆卸调幅器28，可拆卸调幅器28的左端与换能器侧调幅器23共轴线固定连接，右端与换能器29连接。可拆卸调幅器28可以起到放大超声波振幅的目的，若对于不同工况需要不同的超声波振幅，可以通过更换可拆卸调幅器28的方式来实现，无需更换换能器侧调幅器23。
超声波焊接机主轴系统还包括换能器29，换能器29将输入的电能转换为超声波机械振动能量输出，其可以是但不限于为压电换能器或者磁致伸缩换能器。换能器29的右端通过电刷组件210与超声波电源连接。
在工作时，超声波焊接机主轴系统通过轴承组件26、27安装在超声波焊接机机架上，如图7和图8所示，在轴承组件27及电刷组件210之间由壳体215封装，壳体215上可预留吹气冷却口；在轴承组件26和电机24之间(若有减速机，则在轴承组件26和减速机之间)由壳体214封装，框架211可上下调整地安装在机架上，其水平方向也可以被调整。与超声波焊头21相对的砧座212设置在超声波焊头21的下方，在另一实施例中，砧座212与超声波焊接机主轴系统的位置可以上下更换。一方面电机24带动电机侧调幅器22、超声波焊头21、换能器侧调幅器23、可拆卸调幅器28、换能器29转动，另一方面换能器29输出超声波能量，以使电机侧调幅器22、超声波焊头21、换能器侧调幅器23、可拆卸调幅器28谐振，工件从超声波焊头21和砧座212之间穿过，砧座212为可以转动的转盘，对工件进行持续的焊接，工件可以是不同材料的金属，也可以是金属与非金属，或者非金属与非金属。通过电机24和换能器29布置在超声波焊头21的轴向两侧，提高了系统结构刚度，降低了焊头受力变形，易于控制焊头的同心度，提高滚动焊接的稳定性。
在优选的实施方式中，为进一步提升系统刚度，在超声波焊头21的两侧的轴接头2102、2103上的声学节点处位于砧座相反一侧分别提供支撑。
在前述实施例中两个支撑调幅器实现支撑固定功能，保证系统刚度和有效连接；起到放大作用的可拆卸调幅器单独实现放大振幅功能，当需要更改系统放大系数，只需要更换该调幅器，提高安装效率。
在另一个实施例中，可以省略可拆卸调幅器8，换能器侧调幅器3设置成放大调幅器，其还用于将换能器9输出的超声波振幅放大，该实施例适合于不需要调整系统放大系数的场合，并且有利于缩短主轴系统的轴向长度。
图9a、图9b示出了一种另一种实施例，其中主轴系统在下方，其设置在下架体上，而砧座装置在上方，其设置在上架体上，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于全波焊头的超声波滚动焊接装置，包括电机24、电机侧罩壳242、换能器侧罩壳243、安装底板244、气缸安装底板245、气缸266、砧座支撑座277、轴承组件26、砧座212、焊头21、电机侧调幅器22(支撑调幅器)、换能器侧调幅器23(支撑调幅器)、可拆卸调幅器28(系数放大调幅器)、换能器29、导电电刷装置215；所述轴承组件26为两个，所述轴承组件26分别固定连接在安装底板244上表面的左、右两侧，其包括轴承216、固定环217、法兰269；所述电机侧调幅器22、换能器侧调幅器23通过法兰269锁紧在轴承组件26上的安装轴和轴承216中；所述法兰269用于锁紧在轴承组件26中的电机侧调幅器22、换能器侧调幅器23；所述可拆卸调幅器28与左侧的换能器侧调幅器23相连接；所述换能器29与可拆卸调幅器28相连接；所述导电电刷装置215与换能器29相连接；所述固定环217与轴承216接触；所述电机24的输出轴通过联轴器与右侧的电机侧调幅器22、对应的轴承组件26相连接；所述焊头21连接在电机侧调幅器22、换能器侧调幅器23之间；所述砧座212固定连接在两个砧座支撑座277之间；所述砧座支撑座277固定连接在气缸266的活动端安装板上；所述气缸266的固定端固定连接在气缸安装底板245上；所述电机侧调幅器22外部上设有电机侧罩壳242；所述换能器29外部上设有换能器侧罩壳243。其中，所述电机24为伺服电机或变频电机；所述电机侧罩壳242呈矩形状。其使用状态为：本发明通过安装底板244和气缸安装底板245将上述装置固定在机械装置上，工作时，电机24按设定速度转动，带动电机侧调幅器22、换能器侧调幅器23转动，从而使得焊头21转动；气缸266通过夹具将砧座212顶紧产品至焊头21上，转动的焊头21带动砧座212反向转动，超声波发生器则与导电电刷装置215连接，通过换能器29，可拆卸调幅器28，换能器侧调幅器23，将超声振动传递到焊头21上，从而达到滚动焊接的目的；在相同的焊头21使用情况下，可以通过设计不同的电机侧调幅器22和换能器侧调幅器23来调节焊头21可达到的最大振幅，也可以直接使用不同的可拆卸调幅器28来调节焊头21可达到的最大振幅，当然也可以使用多个可拆卸调幅器28来达到同样目的。
前述实施例的有益效果：
1、提供的超声波滚动焊接装置基于全波焊头而设计，焊头刚性好，易于控制同轴度和圆跳动，受力均匀，焊接一致性好。
2、提供的超声波滚动焊接装置，可以根据需要配置任意放大倍数的调幅装置，以满足不同产品的焊接需求。
3、提供的超声波滚动焊接装置，焊接时无需随机械自动装置一同运动，即可实现产品的高速滚动焊接过程，焊接速度快，焊接精度好，稳定性高。
如图10所示，调幅器22、超声波焊头21均为回转体，调幅器22在后面以电机侧调幅器为例，但后面的描述同样适合于换能器侧调幅器与焊头的连接结构。结合图11，图11中的焊头与图10中的焊头的区别在于其声学节点标示结构2105不同，一个环槽，一个为环筋。调幅器22的右端轴心处设置有圆孔2240，超声波焊头2的左端轴心处设置有圆柱凸台2110，圆柱凸台2110与圆孔2240呈轴孔配合，以确保调幅器22与超声波焊头22共轴线，连接调幅器与焊头的结构还包括紧固连接调幅器22与超声波焊头22的双头螺栓224。双头螺栓224连接的螺纹孔也是位于该轴线上，螺纹孔分别位于凸台2110与圆孔2240中心。但双头螺栓224与螺纹孔的连接不承担调幅器22与超声波焊头22的同心度，二者的同心度凸台2110与圆孔2240的轴孔配合来实现。调幅器22上圆孔2240的内端面与超声波焊头22上圆柱凸台2110的外端面之间面面贴合。与传统的焊头和调幅器连接方式相比，双头螺栓仅仅作为紧固方法。焊头和调幅器由凸台和凹孔的配合能够保证安装时的位置精度，这种连接方式保证了焊头和调幅器的同轴度，在超声滚动焊接中易于控制焊头的圆跳动，保证超声波滚动焊接的稳定性。并且这种连接方式易于实现，通过增加轴孔配合的精度就可以提升调幅器22与超声波焊头22之间的同轴度。
调幅器22可以具有放大超声波振幅的功能，也可以主要起传递超声波振幅，即超声波振幅基本上不被调整。在图10中，调幅器22的中间具有法兰盘223，调幅器22的轴向振动最小处同时也是波节面，法兰盘223处不存在纵向振动。通过法兰盘223装在轴承组件上，调幅器与超声波焊头组件就可以转动。
如图11所示，超声波焊头21包括焊头盘2100以及在焊头盘2100中心两侧分别轴向凸伸的轴接头2102、2103，在轴接头2102、2103的端面设置凸台214。焊头盘2100的盘面上可以设置花纹或者是光面，其与图中未示出的砧座相对，工件在焊头盘2100和砧座之间传递同时被焊接。在超声波焊头21的轴接头2103右侧也可以对称连接调幅器23。轴接头2102、2103靠近焊头盘2100处直径缩小，这样可以进一步放大超声波振幅。
在前述实施例中，在将调幅器22与焊头21连接时，先在焊头21的螺纹孔中安装双头螺栓224，然后旋转焊头21使双头螺栓224的另一端旋入调幅器22的螺纹孔，旋紧后完成连接，同时焊头21的中心凸轴2110与调幅器22的中心圆孔2240准确贴紧配合在一起。
在另一实施例中，在焊头21的端面设置凹孔，而在调幅器22的端面设置凸台。
如图12、图13所示，用于焊头的节点支撑装置包括支座251、支撑调节模块252以及滚动支撑部253。支撑调节模块252包括主动部分252a和从动部分252b。支座251包括上平板2511、下平板2512以及连接在上平板2511和下平板2512之间的隔筋2513、2514。上平板2511、下平板2512、隔筋2513、2514之间围出一个空间，如后所述，主动部分252a安装在该空间中，从动部分252b的一部分从该空间中向下穿出。支座251可以是一体成型件也可以是板件之间拼接而成，在如图所示的实施例中，为一体成型件。支座251同时可用于安装焊接机的主轴系统。下平板2512上具有两个间隔开的孔2520，该孔2520供从动部分252b的悬臂穿过。上平板2511上还设置有多个穿孔2541，穿孔2541用于安装时供紧固件例如螺栓穿过，如后所述将从动部分的头部和悬臂连接在一起。
如图13所示，主动部分252a包括两分体件255、256，两分体件255、256之间通过螺栓257连接在一起，两分体件255、256的下侧分别提供有斜面2500，通过转动螺栓257，两分体件255、256相对移动，进而使两斜面2500之间靠近或者分开，从图13可以看出，两分体件255、256的下侧共同限定处一个宽度可调节的槽，该槽的左右相对侧壁为斜面2500，通过转动螺栓257，两斜面2500之间靠近或者分开，进而使槽的宽度变窄或者变宽。分体件255具有两水平方向延伸出臂体2552，而分体件256置于该两臂体2552之间。
继续参照图13，从动部分252b包括头部258以及从头部258两侧分别向下延伸的悬臂259，悬臂259的末端设置一组滚动支撑部253。头部258的顶面具有两斜面2501，其与斜面2500分别滑动配合。当两斜面2500相对靠近时，由于主动部分252a的顶面被上平板2511限制，因此两斜面2500挤压从动部分252b的头部258的两斜面2501，迫使从动部分252b向下移动调节。
从图13中可以看出，由于头部258的尺寸大于孔2520的尺寸，因此头部258可以将整个从动部分252b悬置在支座251上，主动部分252a由从动部分252b承载，而其顶面由上平板2511限制。在另一实施例中，从动部分252b可以是两个分体件，例如头部258分成两部分，而孔2520也可以调整其长度，可以在更换焊头后，满足不同焊头尺寸的支撑。
一组滚动支撑部253包括两个滚轮，滚轮可以是轴承。滚动支撑部253还可以是可转动的球体，也还可以是滑动副，例如自润滑衬垫。两组滚动支撑部253分别悬置在两悬臂259上，其用于顶在焊头的两轴接头的波节平面上。
在装配时，先将从动部分252b的头部258塞入到上平板2511、下平板2512、隔筋2513、2514之间围出的空间中，将悬臂259从孔2520中穿过与头部258对准，然后通过上平板2511上预留的孔2541穿入螺栓，将头部258(穿过其上的孔2542)、悬臂259连接在一起，随后将主动部分252a的两分体件255、256从支座251的两侧分别塞入所述空间，置于斜面2501上，然后由螺栓257锁紧。在与焊头组装之后，焊头会将从动部分252b向上顶起，主动部分252a的顶面与上平板2511相顶，因此反过来，主动部分252a挤压从动部分252b，从动部分252b借助于滚动支撑部253顶住焊头，由于顶住焊头的波节平面位置，因此不影响焊头的超声波焊接，另外，在焊接时支撑焊头，提升了焊头的刚性。
在另一实施例中，主动部分和从动部分可以采用其他机构，例如由丝杠机构推动从动部分，然后再由锁紧件锁紧。又如采用凸轮机构推动从动部分，然后再由锁紧件锁紧。
在另一实施例中，主动部分也可以固定在支座上，例如将分体件255固定在支座上。
如图14所示，用于超声波滚动焊接的砧座装置3如前所述，设置在下架体上，包括砧座组件。砧座组件包括砧座环6、滚轴7、轴承座8。砧座环6用于与超声波滚动焊的焊头配合(参照图19)，工件位于砧座环6和焊头之间，一方面由焊头的超声波振动进行焊接，另一方面由焊头的转动带动在砧座环6和焊头之间进行传输。砧座环6作为从动件进行转动，其属于易损件，砧座环6的精度直接影响着焊接质量。不同的焊头需要搭配对应的砧座环，故砧座环需要经常拆除。
滚轴7由轴承箱8支撑，如图15所示，滚轴7的两端从一个轴承箱8中分别穿出，仅由一个轴承箱8支撑，其左端安装砧座环6，右端用于锁紧。滚轴7的左端还具有挡环71。砧座环6配合轴套61和环垫62安装在滚轴7上。轴套61套在滚轴7的左端轴身上，其具有径向凸出的法兰环610，砧座环6套在轴套61外侧，环垫62也套在轴套61外侧，砧座环6位于环垫62和法兰环610之间，法兰环610、砧座环6、环垫62由紧固件固定连接在挡环71上。在一些场合轴套61、环垫62、砧座环6合为一体，称之为底模，相对于这样的砧座环，前述实施例更为简单，法兰环610、砧座环6、环垫62为分体的好处是，砧座环6可以通过耐磨、抗粘结的材料制造，例如氧化物、氮化物、碳化物或陶瓷，而法兰环610、环垫62可以通过普通材料制造，并且，在更换砧座环6时，无需更换法兰环610、环垫62。砧座环6、环垫62套在轴套61上，共轴线设置，三者可以一起机加工，以确保共轴线，然后再套在滚轴7的左端。在另一个实施例中，如前所述，可以取消轴套61、环垫62，而砧座环6变化为一体结构，直接套在滚轴7的左端，并借助于螺栓等紧固件锁紧在挡环71上。在另一个实施例中，环垫62可以取消，法兰环610、砧座环6通过螺栓等紧固件与挡环71连接成一体。
如图14所示，轴承箱8的底部为燕尾槽，轴承箱8的下方为燕尾件4，二者配合形成一个滑轨，如此可以容许轴承箱8、连同滚轴7、砧座环6一起滑动。在另一个实施例中，轴承箱8的底部也可以为燕尾，而燕尾件4提供燕尾槽。在另一个实施例中，滑轨也可以不是燕尾结构，可以是其他的移动导引结构。在滚轴7的右端提供有轴向锁紧装置9，轴向锁紧装置9为标准件，可以通过扳动把手将滚轴7顶紧或者松开。轴承箱8的左端由下架体上的固定部分限制，其具体结构在后面会详细描述。
在需要更换砧座环6时，根据前述实施例，有两种操作方法，一是直接松开紧固砧座环6的紧固件；另一种是松开轴向锁紧装置9，将轴承箱8及其上的各个元件组成的砧座组件一起在滑轨上滑动，整体拆下，然后整体更换一套新的砧座组件，焊接机继续作业，更换停止焊接机的时间很短，随后针对换下的砧座组件，由单独的工序将磨损的砧座环6更换下，将新的砧座环换上，组成新的砧座组件。前述实施例还存在其它变化，例如砧座环6不是布置在滚轴7的端部，而是固定在滚轴7的中间，滚轴7的两端分别由轴承箱支撑，在更换时，通过将砧座组件整体滑动拆下，同样也能节省焊接机停机时间，不过在更换新的砧座环时没有将砧座环装在滚轴7端部来得方便。
如图16所示，在轴承箱8和下架体之间设置有至少一个垫片321，通过调整垫片321的整体厚度，可以调整轴承箱8或者砧座组件在下架体上的位置，从而可以调整砧座环6相对于焊头的位置。
在一个实施例中，砧座环6的环面宽度包括至少两个配合宽度，该配合宽度为与焊头配合工作的宽度。当一个配合宽度内的材料被磨损后，通过调整砧座组件在下架体上的位置，可以切换不同的配合位置与焊头配合，这样可以减少更换砧座环6的次数。调整砧座组件在下架体上的位置可以有多种方式，如前所述通过垫片进行调整，再另一实施例中，还可以通过锁紧装置在不同的位置将砧座组件锁紧来实现调整。例如在图14中的砧座组件的锁紧由螺栓来实现，具体而言，螺栓穿过燕尾槽与燕尾相抵顶，以固定砧座组件在下架体上的位置。
根据前述实施例，每次安装时由滑轨保证砧座盘的位置精度，可以做到无需再次校调，砧座环和滚轴分离，通过精密间隙配合安装，更换时只需拆下砧座环，装上新的砧座环，在保证精度的同时实现快换。
结合图16和图17，砧座装置3还包括刮刀装置5，刮刀装置5包括滑动调节模块以及刮刀54，刮刀54的刃口对准砧座环6的外环面，二者之间存在细微的间隙，例如几丝，一方面防止刮刀54与砧座环6的表面发生干涉，另一方面将砧座环6表面上的粘接物刮除。刮刀54可以布置成在垂直于砧座环6轴向方向延伸，其刃口与砧座环6的轴向垂直且尽量靠近砧座环6的底部，与避免被刮除的碎屑四处乱飞，另外与后述的吸尘装置配合，使碎屑尽快被吸走。
继续参照图16和图17，滑动调节模块包括固定部、滑动部以及螺杆。固定部包括底板521、端板522以及两导杆524组成的框架，滑动部包括滑动块531、532底架而成的整体，两滑动块531、532可以一体成型，也可以分体然后通过螺栓连接，滑动块532的中间具有螺纹孔5321以及在螺纹孔5321两侧的穿孔5322。两导杆524穿过对应的穿孔5322，使滑动部在固定部上可以直线滑动。端板522的中部设置两螺杆54、55。螺杆54穿过端板522的孔并与该孔螺纹连接，螺杆54的末端与滑动部的滑动块531抵顶。螺杆55穿过端板522的孔，并进一步穿入滑动块532的螺纹孔5321与其啮合。螺杆54、55上的螺纹使其需求可以是普通螺纹或者丝杠螺纹。螺杆54、55分别具有其头部，一方面便于施加调节力矩，另一方面其头部与端板522上施加紧固力，螺杆55设置在只能转动不能移动，例如其轴向的一方向由其头部限位，而轴向另一方面的限位由穿过其上的限位件与端板522相抵而限位。通过螺杆54和55可以调整和限制滑动块532和531的前后位置。如果正向转动螺杆55，由于螺杆55头部受限于底板521，将迫使滑动块532向外(端板522方向)移动，此时将迫使滑动块532向底板521方向移动，当移动到位后，再调节螺杆54，以使其顶紧滑动块531，在滑动块532移动的过程中，两导杆524对滑动块532强制导向，确保其移动精度。在优选的实施例中，增加在导杆524上增加弹簧525，弹簧525施加作用力于滑动块532，迫使滑动块532有滑向底板521的趋势，以增强滑动532或者滑动部直线移动的稳定性。如果反向松开螺杆55，滑块532将向内(底板521方向)移动。在调节之前，若有必要，可以先松开螺杆54，以使滑动块532有向后移动的空间。当移动到位后，转动螺杆54，以使其与滑动块531相抵。底板521固定在升降平台2上，也可以是燕尾导轨4的一部分。
刮刀54通过螺栓可拆卸地固定在滑动部的滑动块531上，前述实施例在砧座装置上安装一个可以自动清理砧座环上碎屑和异物的刮刀装置，减少了人工清理的工作量，提高了生产效率，同时可调节刮刀距离的滑动调节模块能够根据实际焊头尺寸和碎屑大小调整刮刀与砧座环之间的距离，不但降低了调整刮刀位置的工作量，提高安装精度，而且在更换砧座环或者砧座环磨损后，能够在极短的时间内调整好刮刀位置。
超声波滚焊焊接时，工件放置在砧座装置的砧座环上，焊头与砧座环夹住工件进行焊接。焊接时通过焊头的超声振动，与工件进行摩擦使工件材料融化从而完成焊接过程。超声焊接过程中，尤其是产生过焊的情况下，会有工件碎屑粘在砧座环上，在连续焊接时碎屑会影响超声焊接质量，或出现虚焊，或将碎屑粘在工件上，通过前述实施例的刮刀装置5，可以避免这种现象产生。
如图14、图16和图18所示，砧座装置3还包括吸尘装置69，吸尘装置69包括半密封罩壳693，半密封罩壳693围住砧座环6，砧座环6与焊头相对的位置从半密封罩壳693中突出。具体而言，半密封罩壳693包括第一侧壁6931、第二侧壁6932、第三侧壁6933、第四侧壁6934以及底壁6935，第一侧壁6931位于砧座环6的轴向一侧，与滚轴7的端面相对，或者与轴套61的法兰环面相对，第二侧壁6932、第三侧壁6933分布在砧座环6的径向两侧，第四侧壁6934位于砧座环6的轴向另一侧，具有缺口，供滚轴7穿过，避免与滚轴7发生干涉。底壁6935位于砧座环6的下侧，同时连接第一侧壁6931、第二侧壁6932、第三侧壁6933、第四侧壁6934。半密封罩壳693上侧也可以增加挡板6936。在第一侧壁6931上设置有吸气口695以及在吸气口695的两侧设置有吹气口口694。吸气口695的通径大于两个吹气口694的通径，以确保吸气口695的流量大于两个吹气口694的流量。在另一实施例中，吹气口694可以省略。吸气口695可以确保砧座环6的底部为负压环境，吸取砧座环6周围的空气，同时吸走砧座环6周围的粉尘。在超声波滚动焊接过程中，焊头和物料长时间摩擦会产生金属碎屑和粉尘，一方面碎屑和粉尘在砧座上聚集会降低焊接质量、减少焊接底模组件的使用寿命，另一方面粉尘扩散到空气中会对环境造成污染。通过前述实施例，吸尘装置69可以将实现超声滚焊过程除尘，保证了砧座组件砧座环6的光洁，有利于提高焊接质量和底模的使用寿命；减少了人工清理的工作量，提高了生产效率；同时保证了环保洁净的工作环境。在第一侧壁6931的两侧，即对应砧座环6的两侧设置吹气口694，可以搅动粉尘，防止粉尘沉积，迫使粉尘从吸气口695吸走，并且吹气口694吹出的气体可以进一步使砧座环6的外环面洁净，提升焊接质量。
如图19和图20所示，砧座环6的外周环面具有均布的平行于轴向延伸的齿纹602，焊头盘2100的外周环面具有均布的圆周方向上延伸的齿纹1001。齿纹602和齿纹1001相交，相交位置形成焊接位置，相交方式可以是垂直相交或者非垂直相交。在另一实施例中，砧座环6的外周环面形成有圆周方向上延伸的齿纹，而在焊头盘2100的外圆环面上形成平行于轴向延伸的齿轮。在超声波滚动焊接工艺中，焊接工件的焊接位置的上表面接触焊头盘2100，下底面放置在砧座环6上。焊头盘2100的齿纹1001和砧座环6的齿纹602的焊齿相对，通过焊头的超声振动使工件在焊齿部位形成焊点。焊头和底模的焊齿必须相对，并紧密接触工件。如果由于安装精度的原因，上下焊齿发生偏移，即焊齿与另一面的焊齿间隙相对时，无法形成焊点，使焊接过程无法完成。而根据前述实施例，由于在焊头盘2100和砧座环6焊接表面分别设置多条平行的连续齿纹，并使焊头盘的齿纹和砧座环的齿纹形成一定角度，这样在滚焊焊接时两条相交的齿纹就会在工件上形成焊点，保证了焊接质量，即便滚焊在焊接过程中，焊头可能会发生微小晃动，也不会影响加工质量。使用连续的齿纹可以有效避免焊齿可能与焊齿间隙相对的问题，降低了装配和安装精度要求。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。