專利名稱：龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數控機床，具體是指將超聲波焊接機與數控機床技術結合的，用于對工件進行高效率精確定位焊接加工的一種龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊 接機床。
背景技術：
超聲波焊接是將高頻振動的機械波傳遞到二個需要焊接的工件表面，在加壓的情 況下，使二個工件表面相互摩擦而形成分子層間熔合的一種焊接技術，現已廣泛用于金屬 的表面焊接、熱塑性塑料的熔接。現有技術的超聲波焊機對于焊接面較小的工件焊接，采用人工通過模型焊頭和裝 夾具對工件進行一次性焊接成型；對于焊接面較大和各焊接點材料或厚度參數不同的較為 復雜的大型工件，例如汽車的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢芯部件，受換能器功率和大型 模型焊頭的限制，需要對工件進行逐點、逐段、變時(依據焊點厚度改變焊接時間)焊接，現 有技術缺乏此類專用加工設備，一些企業采取將超聲波焊機的焊頭改裝到如“加工中心”等 通用數控切削設備的Z軸上，將工件裝夾在活動工作臺上進行焊接加工作業，因而存在成 本高、效率低、設備大材小用、加工設備資源浪費的問題與不足。
發明內容針對上述現有技術存在的問題與不足，本實用新型采用箱式固定工作臺、移動龍 門架的機床結構，在龍門架橫梁設置的橫向拖板上設置受控的氣缸驅動大功率超聲波振 子、焊頭；由大功率超聲波發生器提供振源，由數控系統依據編程控制伺服電機、螺桿系統 驅動龍門架、橫向拖板平面坐標尋的，氣缸上下伸縮驅動大功率超聲波振子、焊頭執行焊接 和復位的技術方案，提供一種將超聲波焊接機與數控機床結合的龍門架移動式平面坐標數 控超聲波焊接機床的專用焊接加工設備，旨在通過數控尋的，自動逐點、逐段、變時焊接，使 較為復雜的大型工件的超聲波焊接數控化、自動化，以達到低成本、高效率、高質量的目的。本實用新型的目的是這樣實現的龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床， 是將超聲波焊接機與數控機床結合的一種專用焊接加工設備，包括固定工作臺、移動龍門 架、橫向拖板、氣缸、振子、焊頭、Y軸伺服電機、X軸伺服電機、滾珠絲杠副、數控系統、超聲 波發生器，其中所述的固定工作臺為用常規機床床身材料制作，中空矩形箱式，工作臺兼 床身的支承部件；固定工作臺的上面為平面，平面上設有設置夾具的安裝孔，固定工作臺縱 向二側設有相互平行的，支承引導所述移動龍門架作縱向滑動的，外凸的槽形導軌；沿槽形 導軌槽中的軸線裝有滾珠絲杠副的絲杠部分，固定工作臺的一端裝有Y軸伺服電機與絲杠 相連；所述的移動龍門架為用鋼板焊制的，由二個立柱支撐一道橫梁構成的門框形的，橫向 騎跨在所述固定工作臺縱向二側槽形導軌上的移動部件，是機床的縱向X軸移動部分；移 動龍門架的二個立柱的下部，分別設有凹形鑄鐵滑槽與所述固定工作臺的槽形導軌滑動配 合連接，滑槽中裝有滾珠絲杠副的滾珠螺母部分與所述固定工作臺的槽形導軌槽中的絲杠部分嚙合連接，移動龍門架的橫梁縱向的二側上分別設有水平的鑄鐵槽形導軌，沿槽形導 軌槽中的軸線裝有滾珠絲杠副的絲杠部分，橫梁的一端裝有二只X軸伺服電機分別與橫梁 二側的絲杠相連；所述的橫向拖板為一面設有鑄鐵凹形滑槽，另一面為平面的矩形載板，二 個橫向拖板的滑槽分別滑動配合在所述移動龍門架橫梁二側的槽形導軌上，是機床的橫向 Y軸移動部分；滑槽中裝有滾珠絲杠副的滾珠螺母部分與所述移動龍門架橫梁的槽形導軌 槽中的絲杠部分嚙合連接，橫向拖板的載板沿垂直方向，裝有由氣缸、振子、焊頭組成的超 聲波焊具，氣缸的活塞桿朝下，同軸線，連接所述振子，振子之下連接所述焊頭，焊頭圓錐臺 的尖頭朝下，每個橫向拖板上并排裝二套超聲波焊具，且各自獨立受控；所述的氣缸為標準 的氣動伸縮執行元件，氣缸通過軟管，受數控系統控制的壓縮空氣源電磁閥的啟閉切換，執 行氣動伸縮；所述的振子為圓柱形的，將所述超聲波發生器輸出的電振蕩轉換為機械振動 的超聲波換能器件；所述的焊頭為細長的圓錐臺形鈦合金部件；所述的Y軸伺服電機、X軸 伺服電機、滾珠絲杠副、數控系統；為常規數控銑床的標準配置；所述的超聲波發生器為超 聲電振蕩發生與輸出的柜式電氣裝置，通過輸出電纜與所述的振子相連，輸出功率900W，頻 率 40kHz。工作原理工作時，被焊工件由固定在固定工作臺上的專用夾具夾持住，數控系統依據輸入 的程序，控制Y軸伺服電機、X軸伺服電機、滾珠絲杠副分別驅動移動龍門架、橫向拖板縱 向、橫向移動，引導程序指定的焊頭作平面坐標尋的，依據程序指定，指定焊頭可以是四個 中的一個，也可以是其中的多個組合，當指定焊頭被移至被焊工件焊點位置的上方，數控系 統控制壓縮空氣源電磁閥的啟閉切換，驅動氣缸的活塞桿伸縮，帶動振子、焊頭向下施焊， 回縮復位，施焊壓力可通過壓縮空氣壓力調整，對厚度較厚的焊點、焊段，由數控系統控制 自動改變焊接時間。上述，本實用新型采用箱式固定工作臺、移動龍門架的機床結構，在龍門架橫梁設 置的橫向拖板上裝置受控驅動的氣缸、大功率超聲波振子、焊頭；由大功率超聲波發生器提 供振源，由數控系統依據編程控制伺服電機、螺桿系統驅動龍門架、橫向拖板、平面坐標尋 的，氣缸上下伸縮驅動大功率超聲波振子、焊頭執行焊接和復位的技術方案，所提供的將超 聲波焊接機與數控機床結合的龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床的一種專用焊 接加工設備，克服了現有技術存在的成本高、效率低、設備大材小用、加工設備資源浪費的 問題與不足，通過數控尋的，自動逐點、逐段、變時焊接，使較為復雜的大型工件的超聲波焊 接數控化、自動化達到了低成本、高效率、高質量的目的。
圖1是本實用新型的龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床的主視結構和 配套的數控系統、超聲波發生器電氣柜的示意圖；圖2是本實用新型的龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床的側視結構的 示意圖。
以下結合附圖中的實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但不應理解為對本實 用新型的任何限制。圖中固定工作臺1、移動龍門架2、立柱21、橫梁22、橫向拖板3、氣缸4、振子5、焊頭6、Y軸伺服電機01、X軸伺服電機02、滾珠絲杠副03、數控系統04、超聲波發生器05、 槽形導軌06。
具體實施方式
參閱圖1 圖2，本實用新型的一種龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床， 是將超聲波焊接機與數控機床結合的一種專用焊接加工設備，包括固定工作臺1、移動龍門 架2、橫向拖板3、氣缸4、振子5、焊頭6、Y軸伺服電機01、X軸伺服電機02、滾珠絲杠副03、 數控系統04、超聲波發生器05，其中所述的固定工作臺1為用常規機床床身材料制作，中 空矩形箱式，工作臺兼床身的支承部件；固定工作臺的上面為平面，平面上設有設置夾具的 安裝孔，固定工作臺縱向二側設有相互平行的，支承引導所述移動龍門架2作縱向滑動的， 外凸的槽形導軌06 ；沿槽形導軌06槽中的軸線裝有滾珠絲杠副03的絲杠部分，固定工作 臺的一端裝有Y軸伺服電機01與絲杠相連；所述的移動龍門架2為用鋼板焊制的，由二個 立柱支撐一道橫梁構成的門框形的，橫向騎跨在所述固定工作臺1縱向二側槽形導軌06上 的移動部件，是機床的縱向X軸移動部分；移動龍門架的二個立柱的下部，分別設有凹形鑄 鐵滑槽與所述固定工作臺1的槽形導軌06滑動配合連接，滑槽中裝有滾珠絲杠副03的滾 珠螺母部分與所述固定工作臺1的槽形導軌06槽中的絲杠部分嚙合連接，移動龍門架的橫 梁縱向的二側上分別設有水平的鑄鐵槽形導軌06，沿槽形導軌06槽中的軸線裝有滾珠絲 杠副03的絲杠部分，橫梁的一端裝有二只X軸伺服電機02分別與橫梁二側的絲杠相連；所 述的橫向拖板3為一面設有鑄鐵凹形滑槽，另一面為平面的矩形載板，二個橫向拖板的滑 槽分別滑動配合在所述移動龍門架2橫梁二側的槽形導軌06上，是機床的橫向Y軸移動部 分；滑槽中裝有滾珠絲杠副03的滾珠螺母部分與所述移動龍門架2橫梁的槽形導軌06槽 中的絲杠部分嚙合連接，橫向拖板的載板沿垂直方向，裝有由氣缸4、振子5、焊頭6組成的 超聲波焊具，氣缸4的活塞桿朝下，同軸線，連接所述振子5，振子5之下連接所述焊頭6，焊 頭6圓錐臺的尖頭朝下，每個橫向拖板上并排裝二套超聲波焊具，且各自獨立受控；所述的 氣缸4為標準的氣動伸縮執行元件，氣缸通過軟管，受數控系統04控制的壓縮空氣源電磁 閥的啟閉切換，執行氣動伸縮；所述的振子5為圓柱形的，將所述超聲波發生器05輸出的電 振蕩轉換為機械振動的超聲波換能器件；所述的焊頭6為細長的圓錐臺形鈦合金部件；所 述的Y軸伺服電機01、X軸伺服電機02、滾珠絲杠副03、數控系統04 ；為常規數控銑床的標 準配置；所述的超聲波發生器05為超聲電振蕩發生與輸出的柜式電氣裝置，通過輸出電纜 與所述的振子5相連，輸出功率900W，頻率40kHz。工作原理工作時，被焊工件由固定在固定工作臺1上的專用夾具夾持住，數控系統04依據 輸入的程序，控制Y軸伺服電機01、X軸伺服電機02、滾珠絲杠副03分別驅動移動龍門架 2、橫向拖板3縱向、橫向移動，引導程序指定的焊頭6作平面坐標尋的，依據程序指定，指定 焊頭6可以是四個中的一個，也可以是其中的多個組合，當指定焊頭6被移至被焊工件焊點 位置的上方，數控系統04控制壓縮空氣源電磁閥的啟閉切換，驅動氣缸4的活塞桿伸縮，帶 動振子5、焊頭6向下施焊，回縮復位，施焊壓力可通過壓縮空氣壓力調整，對厚度較厚的焊 點、焊段，由數控系統04控制自動改變焊接時間。
權利要求一種龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床，其特征在于將超聲波焊接機與數控機床結合的一種專用焊接加工設備，包括固定工作臺(1)、移動龍門架(2)、橫向拖板(3)、氣缸(4)、振子(5)、焊頭(6)、Y軸伺服電機(01)、X軸伺服電機(02)、滾珠絲杠副(03)、數控系統(04)、超聲波發生器(05)；其中，所述的固定工作臺(1)為用常規機床床身材料制作，中空矩形箱式，工作臺兼床身的支承部件；固定工作臺的上面為平面，平面上設有設置夾具的安裝孔，固定工作臺縱向二側設有相互平行的，支承引導所述移動龍門架(2)作縱向滑動的，外凸的槽形導軌(06)；沿槽形導軌(06)槽中的軸線裝有滾珠絲杠副(03)的絲杠部分，固定工作臺的一端裝有Y軸伺服電機(01)與絲杠相連；所述的移動龍門架(2)為用鋼板焊制的，由二個立柱支撐一道橫梁構成的門框形的，橫向騎跨在所述固定工作臺(1)縱向二側槽形導軌(06)上的移動部件，是機床的縱向X軸移動部分；移動龍門架的二個立柱的下部，分別設有凹形鑄鐵滑槽與所述固定工作臺(1)的槽形導軌(06)滑動配合連接，滑槽中裝有滾珠絲杠副(03)的滾珠螺母部分與所述固定工作臺(1)的槽形導軌(06)槽中的絲杠部分嚙合連接，移動龍門架的橫梁縱向的二側上分別設有水平的鑄鐵槽形導軌(06)，沿槽形導軌(06)槽中的軸線裝有滾珠絲杠副(03)的絲杠部分，橫梁的一端裝有二只X軸伺服電機(02)分別與橫梁二側的絲杠相連；所述的橫向拖板(3)為一面設有鑄鐵凹形滑槽，另一面為平面的矩形載板，二個橫向拖板的滑槽分別滑動配合在所述移動龍門架(2)橫梁二側的槽形導軌(06)上，是機床的橫向Y軸移動部分；滑槽中裝有滾珠絲杠副(03)的滾珠螺母部分與所述移動龍門架(2)橫梁的槽形導軌(06)槽中的絲杠部分嚙合連接，橫向拖板的載板沿垂直方向，裝有由氣缸(4)、振子(5)、焊頭(6)組成的超聲波焊具，氣缸(4)的活塞桿朝下，同軸線，連接所述振子(5)，振子(5)之下連接所述焊頭(6)，焊頭(6)圓錐臺的尖頭朝下，每個橫向拖板上并排裝二套超聲波焊具，且各自獨立受控；所述的氣缸(4)為標準的氣動伸縮執行元件，氣缸通過軟管，受數控系統(04)控制的壓縮空氣源電磁閥的啟閉切換，執行氣動伸縮；所述的振子(5)為圓柱形的，將所述超聲波發生器(05)輸出的電振蕩轉換為機械振動的超聲波換能器件；所述的焊頭(6)為細長的圓錐臺形鈦合金部件；所述的Y軸伺服電機(01)、X軸伺服電機(02)、滾珠絲杠副(03)、數控系統(04)，為常規數控銑床的標準配置；所述的超聲波發生器(05)為超聲電振蕩發生與輸出的柜式電氣裝置，通過輸出電纜與所述的振子(5)相連，輸出功率900W，頻率40kHz。
專利摘要本實用新型提供了一種龍門架移動式平面坐標數控超聲波焊接機床，其特征在于是將超聲波焊接機與數控機床結合的一種專用焊接加工設備。本實用新型采用箱式固定工作臺、移動龍門架的機床結構，在龍門架橫梁設置的橫向拖板上裝置受控驅動的氣缸、大功率超聲波振子、焊頭；由大功率超聲波發生器提供振源，由數控系統依據編程控制伺服電機、螺桿系統驅動龍門架、橫向拖板、平面坐標尋的，氣缸上下伸縮驅動大功率超聲波振子、焊頭執行焊接和復位的技術方案，克服了現有技術存在的成本高、效率低、設備大材小用、加工設備資源浪費的問題與不足，通過數控尋的，自動逐點、逐段、變時焊接，使較為復雜的大型工件的超聲波焊接數控化、自動化達到了低成本、高效率、高質量的目的。
文檔編號B29C65/08GK201559028SQ20092027409
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者李恒國 申請人:寧波市凱博數控機械有限公司