[发明专利]一种动力偏置式超声波金属焊接装置

说明书

一种动力偏置式超声波金属焊接装置，包括超声组件(1)、驱动机构(2)、导向机构(3)和超声组件装夹体(5)，所述超声组件(1)固定连接在所述超声组件装夹体(5)上，所述驱动机构(2)和所述导向机构(3)分别与所述超声组件装夹体(5)固定连接，所述驱动机构(2)提供作用在焊接表面上的静压力，所述导向机构(3)保证作用在焊接表面上的静压力同焊接表面相垂直；所述超声组件(1)包括工具头(13)，所述驱动机构(2)与所述导向机构(3)分别固定在所述超声组件装夹体(5)下方，其中，所述驱动机构(2)固定在靠近所述工具头(13)的位置，所述导向机构(3)固定在远离所述工具头(13)的位置。

技术领域

本发明涉及超声波金属焊接领域，特别是涉及一种动力偏置式超声波金属焊接装置。

背景技术

超声波金属焊接是介于冷压焊和摩擦焊之间的一种工艺，超声波金属焊接装置主要由超声组件、驱动机构、导向机构、及限位机构组成。超声组件提供平行作用在焊接表面上的高频振动的剪切力，驱动机构提供作用在焊接表面上的静压力，导向机构保证作用在焊接表面上的静压力同焊接表面相垂直，限位机构保证整个焊接过程的安全性，防止过焊损伤焊件，同时也可以防止超声波工具头意外损伤或过度磨损。

超声波金属焊接装置要保证完美的焊接效果，其中，超声组件提供的高频振动的剪切力的大小和方向必须具有较高的精度，同时垂直作用在焊接表面上的静压力大小和方向也必须具有较高的精度。同时，为了保证整个焊接过程的安全性，限位机构也必须是高精度的。

一般用于焊接的高频振动的剪切力分布在超声组件的前端，也就是工具头焊接区。超声波金属焊接装置的驱动机构都有一个动力作用中心点，简称动力作用中心。实际应用中，工具头焊接区为了给焊接工具预留空间，同时避让其他部件，工具头焊接区同动力作用中心点很难做到完全重合，总是有一定距离，这样焊接时，工具头焊接区会受到工件的一个反作用力，这个反作用力相对动力作用中心这个支点会形成一个反作用力矩，简称焊接反作用力矩。较大的焊接反作用力矩会加大超声组件，特别是超声工具头的弹性弯曲变形，直接影响超声组件所提供的高频振动的剪切力的大小和方向的精度，同时也会降低驱动机构的动力驱动效率，从而影响焊接效果和质量。

常规超声波金属焊接装置的动力作用中心，因结构的局限性，普遍设在导向机构区域内，动力作用中心相距工具头焊接区较远，从而导致焊接反作用力矩较大，同时动力驱动效率也较低。为了改善焊接效果常常采用加大动力大小的办法，如增大气缸缸径或增加气缸数量等来补偿动力，但动力的增大会进一步增大焊接反作用力矩，使得焊接质量和效果改善并不大，甚至更差。

此外，限位机构需要能精确的限制住工具头焊接区的绝对位置，也就是说，限位机构应尽可能的接近工具头焊接区，实际上因结构的局限性，常规超声波金属焊接装置的限位机构的位置也大都设在导向机构区域内，距工具头焊接区较远，限位机构阻尼力方向很难做到同驱动机构的动力方向作用在同一轴线上，这样导致限位精度较差，进而导致工具头易磨损，焊接易过焊。

目前，超声波金属焊接装置越来越多的应用在自动化设备上，自动化设备大多要求装置功能完善的同时，其体积越小越好，结构越紧凑越好，但实际上，常规超声波金属焊接装置为了完善功能，结构上做的越来越复杂，体积也相应越来越大，这同自动化配置需求相矛盾。

发明内容

本发明所要解决的问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种动力偏置式、且体积更小、结构更简单紧凑的一种动力偏置式超声波金属焊接装置。

本发明的技术问题可以通过以下技术方案解决：

一种动力偏置式超声波金属焊接装置，包括超声组件、驱动机构、导向机构和超声组件装夹体，所述超声组件固定连接在所述超声组件装夹体上，所述驱动机构和所述导向机构分别与所述超声组件装夹体固定连接，所述驱动机构提供作用在焊接表面上的静压力，所述导向机构保证作用在焊接表面上的静压力同焊接表面相垂直；