一种伺服超声波焊接机论文和设计-李梦林

全文摘要

本实用新型涉及一种伺服超声波焊接机，包括底座、工作台、立柱、安装支架、伺服驱动机构和超声波焊接机构，底座上方安装工作台、立柱，立柱位于工作台后方，立柱前方安装安装支架，安装支架上方安装伺服驱动机构，安装支架前方安装超声波焊接机构，所述伺服驱动机构包括伺服驱动器、伺服电机和丝杆电缸，相对于现有技术采用气缸作为升降动力源，本实用新型的伺服超声波焊接机采用由伺服驱动器、伺服电机、丝杆电缸组成的伺服系统来控制超声波焊接模具上下恒定运动，具有更高的效率和可靠性,使用灵活方便，超声波焊接模具焊接阶段可以设置分段速度、扭矩、行程,停留位置精确，适用范围更广，提高生产效率与品质，满足高精度焊接要求。

主设计要求

1.一种伺服超声波焊接机，包括底座、工作台、立柱、安装支架、伺服驱动机构和超声波焊接机构，底座上方安装工作台、立柱，立柱位于工作台后方，立柱前方安装安装支架，安装支架上方安装伺服驱动机构，安装支架前方安装超声波焊接机构，其特征在于：所述伺服驱动机构包括伺服驱动器、伺服电机和丝杆电缸，所述超声波焊接机构包括换能器升降安装盒、换能器和超声波焊接模具，换能器升降安装盒内部安装换能器,伺服驱动器控制伺服电机，伺服电机通过丝杆电缸驱动换能器升降安装盒、超声波焊接模具下移，超声波焊接模具下移对工作台上的产品进行加工。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：所述超声波焊接机构还包括丝杆电缸连接块、换能器高压连接块、滑轨和滑块，换能器升降安装盒中部安装丝杆电缸连接块、换能器高压连接块，丝杆电缸输出轴向下连接丝杆电缸连接块，换能器升降安装盒下方安装换能器，换能器下方安装超声波焊接模具，换能器升降安装盒后方安装滑轨，安装支架前方安装滑块，换能器升降安装盒通过滑轨与滑块的配合滑动连接安装支架。

3.根据权利要求1或2所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：所述安装支架后方上下侧设有两个安装环，安装环套装在立柱外周侧，安装环后方设有调节安装环内径的调节螺丝。

4.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：所述伺服驱动器设有控制屏，控制屏中设有语言按钮、计数窗口、密码按钮、上升按钮、复位按钮、下降按钮、实时监控显示屏、参数设置显示屏。

5.根据权利要求4所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：超声波焊接模具下移行程分为三段，参数设置显示屏显示设置第一段行程的超声波焊接模具位置、伺服电机速度，第二段行程的伺服电机扭力、伺服电机运行时间、超声波焊接模具位置、超声波振幅、超声波输出能量、伺服电机速度，第三段行程的伺服电机扭力、伺服电机运行时间、超声波焊接模具位置、超声波振幅、超声波输出能量、伺服电机速度。

6.根据权利要求5所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：第一段行程超声波焊接模具位置下移高度为0.001～165mm、伺服电机速度为1～500mm\/s，第二段行程在第一段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、伺服电机速度为1～500mm\/s,伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S；第三段行程在第二段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、速度为1～500mm\/s，伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S。

7.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：所述伺服驱动机构还包括控制板和PLC控制器。

8.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于：所述底座设有启动按钮和急停按钮。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波设备领域，具体涉及一种伺服超声波焊接机。

背景技术

超声波焊接机，是利用超声波瞬间发振工作原理对产品进行焊接加工的设备，现有超声波焊接机一般由底座、立柱、安装支架、气缸、换能器、超声波焊接模具组成，底座上方立柱，立柱前方安装安装支架，安装支架上方安装气缸，气缸驱动换能器、超声波焊接模具下移接近产品进行工作，这种结构的超声波焊接机在生产使用过程中，发现由于采用气缸左右升降动力元件，超声波焊接模具只能停留在最高点或最低点两种状态，单要加工对于高度不同的产品时，需要增加垫板把产品抬高非常不便，适用范围窄，而且气缸驱动超声波焊接模具停留位置不精确，误差较大，不利于加工高精密产品，满足不了生产需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种结构设计合理、行程控制精准的伺服超声波焊接机，具体技术方案如下：

一种伺服超声波焊接机，包括底座、工作台、立柱、安装支架、伺服驱动机构和超声波焊接机构，底座上方安装工作台、立柱，立柱位于工作台后方，立柱前方安装安装支架，安装支架上方安装伺服驱动机构，安装支架前方安装超声波焊接机构，其特征在于：所述伺服驱动机构包括伺服驱动器、伺服电机和丝杆电缸，所述超声波焊接机构包括换能器升降安装盒、换能器和超声波焊接模具，换能器升降安装盒内部安装换能器,伺服驱动器控制伺服电机，伺服电机通过丝杆电缸驱动换能器升降安装盒、超声波焊接模具下移，超声波焊接模具下移对工作台上的产品进行加工。

作为本实用新型的一种优选方案，所述超声波焊接机构还包括丝杆电缸连接块、换能器高压连接块、滑轨和滑块，换能器升降安装盒中部安装丝杆电缸连接块、换能器高压连接块，丝杆电缸输出轴向下连接丝杆电缸连接块，换能器升降安装盒下方安装换能器，换能器下方安装超声波焊接模具，换能器升降安装盒后方安装滑轨，安装支架前方安装滑块，换能器升降安装盒通过滑轨与滑块的配合滑动连接安装支架。

作为本实用新型的一种优选方案，所述安装支架后方上下侧设有两个安装环，安装环套装在立柱外周侧，安装环后方设有调节安装环内径的调节螺丝。

作为本实用新型的一种优选方案，所述伺服驱动器设有控制屏，控制屏中设有语言按钮、计数窗口、密码按钮、上升按钮、复位按钮、下降按钮、实时监控显示屏、参数设置显示屏，语言按钮切换控制屏语言为中文或英文，密码按钮控制密码锁，上升按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具上升，复位按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具回到初始位置，下降按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具下降，实时监控显示屏实时监控显示伺服电机扭力和超声波焊接模具运行位置，参数设置显示屏显示设置的伺服电机扭力、超声波焊接模具运行位置、伺服电机速度、伺服电机运行时间。

作为本实用新型的一种优选方案，超声波焊接模具下移行程分为三段，参数设置显示屏显示设置第一段行程的超声波焊接模具位置、伺服电机速度，第二段行程的伺服电机扭力、伺服电机运行时间、超声波焊接模具位置、伺服电机速度，第三段行程的伺服电机扭力、伺服电机运行时间、超声波焊接模具位置、伺服电机速度。

作为本实用新型的一种优选方案，第一段行程超声波焊接模具位置下移高度为0.001～165mm、伺服电机速度为1～500mm\/s，第二段行程在第一段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、伺服电机速度为1～500mm\/s, 伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S；第三段行程在第二段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、速度为1～500mm\/s，伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S。

作为本实用新型的一种优选方案，所述伺服驱动机构还包括控制板和PLC控制器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述底座设有启动按钮和急停按钮。

有益效果：相对于现有技术采用气缸作为升降动力源，本实用新型的伺服超声波焊接机采用由伺服驱动器、伺服电机、丝杆电缸组成的伺服系统来控制超声波焊接模具上下恒定运动，具有更高的效率和可靠性,使用灵活方便，超声波焊接模具焊接阶段可以设置分段速度、扭矩、行程,停留位置精确，适用范围更广，提高生产效率与品质，满足高精度焊接要求。

附图说明

图1是本实用新型实施方式一的结构示意图；

图2是本实用新型的安装支架和超声波焊接机构的组装立体图；

图3是本实用新型的超声波焊接机构的分解图；

图4是本实用新型的控制屏为中文时的实施方式一的示意图；

图5是本实用新型的控制屏为中文时的实施方式二的示意图；

图6是本实用新型的控制屏为英文时的实施方式二的示意图；

图7是本实用新型的参数显示屏的示意图；

图8是本实用新型的信号输入输出示意图；

图9是本实用新型的超声波焊接模具三段下移行程的结构示意图；

图10是本实用新型实施方式二的结构侧视图；

图11是本实用新型实施方式二的结构主视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1的实施方式一和如图10、11的实施方式二所示，一种伺服超声波焊接机，包括底座1、工作台2、立柱3、安装支架4、伺服驱动机构和超声波焊接机构，底座1上方安装工作台2、立柱3，立柱3位于工作台2后方，立柱3前方安装安装支架4，安装支架4上方安装伺服驱动机构，安装支架4安装超声波焊接机构，所述伺服驱动机构包括伺服驱动器5、伺服电机6和丝杆电缸7，所述超声波焊接机构包括换能器升降安装盒10、换能器8和超声波焊接模具9，换能器升降安装盒10内部安装换能器8,伺服驱动器5控制伺服电机6，伺服电机6通过丝杆电缸驱动换能器升降安装盒10、超声波焊接模具9下移，超声波焊接模具9下移对工作台2上的产品进行焊接加工。

如图2和3所示,超声波焊接机构还包括丝杆电缸连接块11、换能器高压连接块12、滑轨13和滑块14，换能器升降安装盒10中部安装丝杆电缸连接块11、换能器高压连接块12，丝杆电缸输出轴向下连接丝杆电缸连接块11，换能器升降安装盒10下方安装换能器8，换能器8下方安装超声波焊接模具9，换能器升降安装盒10后方安装滑轨13，安装支架前方安装滑块14，换能器升降安装盒10通过滑轨13与滑块14的配合滑动连接安装支架4,换能器8将输入的电功率转换成机械功率再传递到超声波焊接模具9，丝杆电缸通过丝杆电缸连接块11驱动换能器升降安装盒10升降，换能器升降安装盒10会在滑轨13与滑块14的配合下平稳升降保证不会出现偏差，而换能器升降安装盒10会带动换能器8、超声波焊接模具9同步升降接近产品。

具体的，如图2所示，安装支架4后方上下侧设有两个安装环15，安装环15套装在立柱3外周侧，安装环15后方设有调节安装环15内径的调节螺丝16，调松调节螺丝16使安装环15内径外张大松开立柱3，安装支架4可在立柱3上灵活调节位置，当确定好安装支架4的位置后，再次调紧调节螺丝16使安装环15内径内缩小箍紧立柱3，使用非常方便。

如图4所示，伺服驱动器5设有控制屏51，控制屏51中设有语言按钮、计数器窗口、密码按钮、上升按钮、复位按钮、下降按钮、实时监控显示屏、参数设置显示屏，语言按钮切换控制屏语言为中文或英文等多种语言，密码按钮控制密码锁，按下密码锁即进入操作界面修改参数的密码锁，输入设定的密码即可进入系统设置需要的运行参数，也可以重新设置进入系统密码；上升按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具上升，上升按钮为点动开关，按下时接通,伺服电机工作，并向运行，松开上升按钮即停止，当伺服电机走到设定的最上端（初始准备端）时，上升按钮关闭灯灭；复位按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具回到初始位置，复位按钮为自锁开关，按下时接通并自锁,伺服电机全速返回到初始准备端即停止，同时释放复位按钮灯灭，伺服电机离开初始位置灯会点亮；下降按钮控制伺服电机驱动超声波焊接模具下降，下降按钮为点动开关，按下时接通,伺服电机按照预先设定的下降（分段）速度工作并向运行，松开开关即停止，当伺服电机走到设定的最下端（终点）时，下降按钮关闭灯灭；实时监控显示屏实时监控显示伺服电机扭力和超声波焊接模具运行位置，参数设置显示屏显示设置的伺服电机扭力、超声波焊接模具运行位置、伺服电机速度、伺服电机运行时间。

具体的, 如图5所示，控制屏51还可设有超声检测显示模块，超声检测显示模块显示超声波焊接机的输出功率、结束频率、启动频率、模具扫描按钮、测试按钮、起动频率、焊接规模、检测规模、功率动态显示表，如图6和7所示，超声波焊接机设有参数显示屏，参数显示屏显示有焊接曲线图、系统参数、参数存取表。另外，如图8所示，超声波焊接机的信号输入有急停开关信号、起动开关信号、准备信号、扭力触发开关信号、功率能量信号、过载信号、限位开关信号，而信号输出有伺服信号、自动超声开关、复位信号、频率输出及调节、振幅功率调节、正转速调节、反转速调节、超声测试、安全信号输入、保压时间、上升输出信号、下降输出信号。

如图9所示，超声波焊接模具9下移行程分为三段，参数设置显示屏显示设置第一段行程的超声波焊接模具位置1D、伺服电机速度1S，第二段行程的伺服电机扭力2T、伺服电机运行时间2t、超声波焊接模具位置2D、伺服电机速度2S、超声波振幅2A、超声波输出能量2J，第三段行程的伺服电机扭力3T、伺服电机运行时间3t、超声波焊接模具位置3D、伺服电机速度3S、超声波振幅3A、超声波输出能量3J，第一段行程超声波焊接模具位置下移高度为0.001～165mm、伺服电机速度为1～500mm\/s，第二段行程在第一段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、伺服电机速度为1～500mm\/s, 伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S。第三段行程在第二段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、速度为1～500mm\/s，伺服电机速度扭力为50～9999N,超声波振幅5%-100%，超声波输出能量1-999999J焦耳，行走时间0.01-30.00S。另外，可增加第四段行程使总行程共有四段行程，第四段行程时不产生超声波，在第三段行程的基础上超声波焊接模具位置下移高度为0.001～30mm、速度为1～500mm\/s，伺服电机速度扭力为50～9999N,行走时间0.01-30.00S。

而不同行程适用不同规格产品，同时也可保证升降位置精确,另外，伺服驱动机构还包括控制板17和PLC控制器18，所述底座1设有启动按钮19和急停按钮20。

综上所述，本实用新型伺服超声波焊接机结构设计合理，采用伺服电机和丝杆电缸驱动超声波焊接模具9上下升降，使用灵活方便，升降速度、扭力恒定，超声波焊头停留位置精确并可设置多段行程升降的速度、扭力，使用更稳定，适用范围更广，极速的提高生产效率与品质,满足高精度焊接要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

设计图

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