一种柔性超声波焊接设备的制作方法

本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种柔性超声波焊接设备。

背景技术：

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个待焊接的工件表面，在加压的情况下，使两个工件表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波焊接相对于传统的焊接/粘接工艺，具有焊接速度快，焊接强度高、密封性好、成本低廉，清洁无污染等特点件，因而被广泛应用。

超声波焊接主要由超声波焊头来实现的，现有技术中，超声波焊头一般是固定安装于机架上，进而形成焊接设备，机架上还设有加工平台，将待焊接工件放置于加工平台上，超声波焊头即能够对待焊接工件进行超声焊接，但是对于同一个工件需要不同类型或者不同尺寸或不同次振动频率的焊头进行加工时，就需要将该工件移动到相应的其他焊接设备上，这样不仅费时费力，严重影响生产效率，而且势必需要对工件在其他焊接设备上进行重新定位，其必然存在一定的定位误差，这样又将影响焊接精度。

之外，现有的焊接设备一般通过机械臂来带动焊头移动，进而对工件进行全方位焊接，虽然机械臂在空间位置移动比较灵活，但是机械臂所占用的活动空间较大，而且成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种成本低、占用空间小的柔性超声波焊接设备，该柔性加工设备能够根据实际加工需要快速更换焊头，以实现在同一台焊接设备上进行多种焊头作用，进而实现柔性化加工。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种柔性超声波焊接设备，包括超声波焊头和驱动机构，驱动机构还包括驱动超声波焊头沿Z轴方向移动的第一电机、驱动超声波焊头沿Y轴方向移动的第二电机和驱动超声波焊头沿X轴方向移动的第三电机，超声波焊头包括焊头本体和与焊头本体固接的换能器，换能器的端部设有插接孔，驱动机构的末端固接有驱动板，驱动机构还包括驱动驱动板绕Z轴旋转的第四电机和驱动驱动板绕X轴旋转的第五电机，驱动板设有插接柱，插接柱可拆卸地插入插接孔中以实现超声波焊头的快速更换。

其中，驱动板固接有供换能器的端部插入的容纳腔体。

其中，容纳腔体内设有凸部，换能器设有与凸部卡持的凹部。

其中，容纳腔体开设有第一定位孔，换能器开设有与第一定位孔对应的第二定位孔。

其中，容纳腔体外设有第一法兰，换能器设有与第一法兰对应的第二法兰，第一定位孔位于第一法兰，第二定位孔位于第二法兰。

其中，包括用于放置超声波焊头的模架，模架包括固定板，固定板设有用于卡持超声波焊头的卡持槽。

其中，固定板还固定有用于将超声波焊头推出卡持槽的推出电机。

其中，推出电机通过推动板推动超声波焊头，推动板固接有将超声波焊头抵压在固定板上的抵压板。

其中，包括机架、X轴梁、Y轴梁和Z轴梁，第一电机驱动驱动板沿Z轴梁移动，第二电机驱动Z轴梁沿Y轴梁移动，第三电机驱动Y轴梁沿X轴梁移动，X轴梁安装于机架。

其中，驱动板通过滑动支架与Z轴梁滑动连接，第四电机和第五电机都安装于滑动支架。

本发明的有益效果：

本发明的一种柔性超声波焊接设备，其结构包括超声波焊头和驱动超声波焊头的驱动机构，超声波焊头包括焊头本体和与焊头本体固接的换能器，换能器的端部设有插接孔或者插接柱，驱动机构的末端固接有驱动板，驱动板设有插接柱或插接孔，插接柱可拆卸地插入插接孔中以实现超声波焊头的快速更换，这样焊接设备能够根据实际加工需要快速更换其上的焊头，使得能够在同一台焊接设备上实现多种焊头的作业，进而实现柔性化焊接，另外驱动机构通过五个电机相配合来驱动超声波焊头实现工件的全方位焊接，相对于现有技术，不仅成本低，而且占用空间小。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的焊接设备的结构示意图。

图2为本发明的超声波焊头与驱动板插接后的剖视结构示意图。

图3为本发明的模架的结构示意图

图1至图3中包括有：

1-机架、11-X轴梁、12-Y轴梁、13-Z轴梁、14-滑动支架；

2-驱动机构、21-驱动板、22-插接柱、23-容纳腔体、24-凸部、25-第一法兰、26-第一电机、27-第二电机、28-第三电机、29-第四电机、30-第五电机；

3-模架、31-固定板、32-推出电机、33-抵压板、34-卡持槽、35-推动板；

4-超声波焊头、41-换能器、42-插接孔、43-凹部、44-第二法兰、45-焊头本体；

5-定位销。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种柔性超声波焊接设备的具体实施方式，如图1和图3所示，其结构包括机架1，机架1上安装有驱动机构2、工作台和模架3，驱动机构2驱动超声波焊头4可以在工作台上方五轴移动，以对工作台上的工件进行全方位加工，模架3位于工作台的一侧，模架3上放置有多种超声波焊头4。

如图2所示，超声波焊头4包括焊头本体45和与焊头本体45固接的换能器41，换能器41的端部设有插接孔42或者插接柱22，驱动机构2的末端固接有驱动板21，驱动板21设有插接柱22或插接孔42，本实施例中，换能器41的端部设有插接孔42，驱动板21设有插接柱22，插接柱22可拆卸地插入插接孔42中以实现超声波焊头4的快速更换。这样焊接设备能够根据实际加工需要经其上的超声波焊头4快速更换为模架3上的超声波焊头4，使得一个工件能够在一台焊接设备上采用多种焊头实现多种类型的焊接。

进一步的，驱动板21固接有供换能器41的端部插入的容纳腔体23，容纳腔体23内设有凸部24，换能器41设有与凸部24卡持的凹部43，这样在更换超声波焊头4后，换能器41能够与驱动板21固接更为牢固，并且凸部24与凹部43的尺寸很小，对换能器41和/或者驱动板21施加相向的压力即可将凸部24卡入凹部43内，对换能器41和/或者驱动板21施加相反的拉力即可将使凸部24与凹部43脱离。本实施例中，凸部24为固定于容纳腔体23的螺钉，这样可以调节凸部24的凸出的尺寸。

进一步的，容纳腔体23外设有第一法兰25，换能器41设有与第一法兰25对应的第二法兰44，第一法兰25开设有第一定位孔，第二法兰44开设有与第一定位孔对应的第二定位孔，在更换超声波焊头4时，第二定位孔的定位销5插入第一定位孔，这使得超声波焊头4能够与驱动板21能够更精确的配合。

如图1和图3所示，模架3包括固定板31，固定板31设有用于卡持超声波焊头4的卡持槽34，固定板31还固定有用于将超声波焊头4推出卡持槽34的推出电机32，推出电机32通过推动板35推动超声波焊头4，推动板35固接有位于第一法兰25和第二法兰44之间的抵压板33，抵压板33能够将超声波焊头4抵压在固定板31上，这样在需要卸下超声波焊头4时，抵压板33和固定板31固定好位于卡槽内的超声波焊头4，驱动板21向上运动，进而使得插接孔42于插接柱22脱离，从而实现驱动板21与超声波焊头4的分离，然后驱动板21在驱动机构2的带动下移动至模架3上其他超声波焊头4，然后下移与该超声波焊头4插接好，最后推出电机32通过推动板35将该超声波焊头4推出卡槽，这样就完成了焊机设备的超声波焊头4的快速更换。

如图1所示，驱动机构2包括驱动驱动板21沿Z轴方向移动的第一电机26、驱动驱动板21沿Y轴方向移动的第二电机27和驱动驱动板21沿X轴方向移动的第三电机28，驱动机构2还包括驱动驱动板21绕Z轴旋转的第四电机29和驱动驱动板21绕X轴旋转的第五电机30。驱动机构通过上述五个电机相配合来驱动超声波焊头实现工件的全方位焊接，相对于现有技术，不仅成本低，而且占用空间小。

机架1安装有X轴梁11，与X轴梁11处置的有Y轴梁12和Z轴梁13，第一电机26驱动驱动板21沿Z轴梁13移动，第二电机27驱动Z轴梁13沿Y轴梁12移动，第三电机28驱动Y轴梁12沿X轴梁11移动。本实施例中驱动板21通过滑动支架14与Z轴梁13滑动连接，第四电机29和第五电机30都安装于滑动支架14。

本实施例中，X轴梁11安装有两套驱动机构2，其中一套驱动机构2中的第五电机30驱动驱动板21绕X轴旋转，另一套驱动机构2中的第五电机30驱动驱动板21绕Y轴旋转，这样两套驱动机构2配合作业即能够实现工件的全方位加工。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。