一种焊接装置及超声波焊接系统

1.本发明属于非晶合金焊接技术领域，尤其涉及一种焊接装置及超声波焊接系统。

背景技术：

2.目前，非晶态合金又称金属玻璃，是一种原子在三维空间中丧失了长程有序，而保持了短程有序的新型金属材料,因其具有独特的物理、化学及机械性质在科学和工业界受到广泛关注。
3.而近年来，探究超声振动在非晶合金上的作用得到了学术界广泛的关注和研究。但是目前市面上的超声波焊接设备都以产业化为主，探究超声波对于非晶合金的作用存在许多的不足。如现有超声波焊接主要以一种固定范围频率为主，如振动频率为20khz、30khz或40khz，无法进行大范围的变频，所以对于需要探究不同振动频率在非晶合金上的作用时存在不足。

技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种焊接装置，旨在解决如何对非晶合金进行不同振动频率的焊接的问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
6.第一方面，提供一种焊接装置，用于焊接非晶合金，所述焊接装置包括：
7.升降结构，包括超声焊接头以及连接所述超声焊接头并用于驱动所述超声焊接头沿竖直方向上下移动的升降移动组件；以及
8.承载结构，包括位于所述超声焊接头下方的承载板以及设置于所述承载板的焊接模具，所述焊接模具收容有所述非晶合金；
9.其中，所述升降移动组件驱动所述超声焊接头抵接所述非晶合金，以对所述非晶合金进行超声焊接，所述超声焊接头与所述升降移动组件可拆卸地连接。
10.在一些实施例中，所述升降移动组件开设有固定孔，所述升降结构还包括开设有安装孔的固定法兰，所述固定法兰可拆卸地安装于所述固定孔内，且所述超声焊接头的一端插接于所述安装孔。
11.在一些实施例中，所述固定法兰包括开设有所述安装孔的法兰基座和用于限制所述超声焊接头脱离所述定位孔的定位半环，所述固定孔的孔壁开设有卡接槽，所述法兰基座位于所述固定孔并朝所述卡接槽凸设有卡接部，所述定位半环连接所述法兰基板并设置有两个，两所述定位半环对接并夹持所述超声焊接头。
12.在一些实施例中，所述升降移动组件包括支撑臂以及沿竖直方向滑动连接所述支撑臂的滑动座，所述超声焊接头连接所述滑动座。
13.在一些实施例中，所述承载结构还包括用于驱动所述承载板沿第一方向水平移动的第一移动组件和用于驱动所述第一移动组件沿第二方向水平移动的第二移动组件，所述第一方向垂直所述第二方向。
14.在一些实施例中，所述第一移动组件包括第一滑轨、第一滑板、第一驱动器以及第一滑块，所述第一滑轨间隔设置有两个，且各所述第一滑轨上均滑动设置有所述第一滑块，所述第一滑板的两端分别连接两所述第一滑块，所述第一驱动器用于驱动所述第一滑板沿所述第一方向滑动；所述第二移动组件包括第二滑轨、第二滑板、第二驱动器以及第二滑块，所述第二滑轨于所述第一滑板上间隔设置有两个，且各所述第二滑轨上均滑动设置有所述第二滑块，所述第二滑板的两端分别连接两所述第二滑块，所述第二驱动器用于驱动所述第二滑块沿所述第二方向水平滑动，所述承载板连接所述第二滑板。
15.在一些实施例中，所述焊接装置还包括成像结构，所述成像结构包括邻接所述承载板的支架以及连接所述支架并用于拍摄所述非晶合金的红外成像仪。
16.在一些实施例中，所述支架包括邻接所述承载板的立臂、滑动连接所述立臂的滑座以及连接所述红外成像仪的转动板，所述滑座具有转接槽，所述转动板的两端分别转动连接所述转接槽的两侧侧壁。
17.在一些实施例中，所述焊接装置还包括设置于所述承载板上的压力传感器以及用于测量所述焊接模具的温度的温度传感器，所述焊接模位于所述压力传感器。
18.第二方面，本技术实施例的另一目的还在于提供一种超声波焊接系统，其包括所述焊接装置，所述超声波焊接系统还包括用于控制所述焊接装置的控制装置。
19.本技术的有益效果在于：焊接装置包括升降结构和承载结构，所述升降结构包括升降移动组件和超声焊接头，所述承载结构包括承载板和焊接模具，升降移动组件驱动超声焊接头上下移动，以使超声焊接头下压非晶合金并对非晶合金施加超声波，超声焊接头与升降移动组件可拆卸地连接，从而可以根据不同的场合，而更换具有不同振动频率的超声焊接头，提高了焊接装置使用的便利性和范围。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
21.图1是本技术实施例提供的超声波焊接系统的立体结构示意图；
22.图2图1的焊接装置的剖视示意图；
23.图3是图1的焊接装置的局部爆炸示意图；
24.图4是图1的第一移动组件和第二移动组件的立体结构示意图；
25.图5是图1的成像结构的立体结构示意图。
26.其中，图中各附图标记：
27.100、超声波焊接系统；101、焊接装置；102、控制装置；10、升降结构；11、升降移动组件；111、支撑臂；112、滑动座；1121、座本体；1122、端盖；12、超声焊接头；20、承载结构；21、焊接模具；22、承载板；23、第一移动组件；24、第二移动组件；30、成像结构；31、支架；32、红外成像仪；41、温度传感器；42、压力传感器；141、齿条；142、齿轮；13、固定法兰；131、法兰基座；132、定位半环；133、安装孔；121、定位凸环；123、固定孔；200、非晶合金；231、第一滑轨；232、第一滑块；233、第一滑板；234、第一驱动器；241、第二滑轨；242、第二滑块；243、第
二滑板；244、第二驱动器；311、立臂；312、滑座；313、导向块；3111、导向槽；314、转动板；315、转接槽；
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本技术。
29.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，而不是指示或暗示所指的装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技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.请参阅图1至图3，本技术实施例提供了一种焊接装置101，用于焊接非晶合金200，将两非晶合金200层叠设置，并通过焊接装置101进行焊接。可以理解的是，非晶合金200在焊接前，需对非晶合金200的表面进行清洁处理。超声波焊接是由发生器产生20khz(或15khz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于非晶合金200制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到焊接口的温度升高，当温度达到非晶合金200工件本身的熔点时，使两工件的接口处迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，两工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成焊接的目的。
31.请参阅图1至图3，所述焊接装置101包括升降结构10和承载结构20。升降结构10包括超声焊接头12以及连接所述超声焊接头12并用于驱动所述超声焊接头12沿竖直方向上下移动的升降移动组件11。可以理解的是，超声焊接头12用于向非晶合金200提供超声波振动并在升降移动组件11的带动下朝下压紧非晶合金200，或朝上脱离非晶合金200。
32.承载结构20包括位于所述超声焊接头12下方的承载板22以及设置于所述承载板22的焊接模具21，所述焊接模具21开设有焊接腔，所述非晶合金200收容于焊接腔内。所述升降移动组件11驱动所述超声焊接头12抵接所述非晶合金200，以对所述非晶合金200进行超声波焊接，所述超声焊接头12与所述升降移动组件11可拆卸地连接，从而可以更换不同的超声焊接头12，不同的超声焊接头12具有不同的振动频率，从而满足不同场合的使用需求。
33.请参阅图1至图3，本技术实施例提供的焊接装置101包括升降结构10和承载结构20，所述升降结构10包括升降移动组件11和超声焊接头12，所述承载结构20包括承载板22和焊接模具21，升降移动组件11驱动超声焊接头12上下移动，以使超声焊接头12下压非晶合金200并对非晶合金200施加超声波，超声焊接头12与升降移动组件11可拆卸地连接，从而可以根据不同的场合，而更换具有不同振动频率的超声焊接头12，提高了焊接装置101使用的便利性和范围。
34.可选地，超声焊接头12连接超声波发生器且超声焊接头12包括换能器、连接换能
器的变幅杆以及连接变幅杆的焊接压头，焊接压头抵接非晶合金200。超声焊接头12的振动频率的范围为20～100khz，超声焊接头12的振动频率可以选择为20khz、30khz或40khz，此处不做限制，可以根据实际情况进行选择。
35.请参阅图1至图3，可以理解的是，不同的振动频率可以对非晶合金200的焊接过程施加不同的作用和影响，实现超声波变频的功能，通过更换不同振动频率的超声焊接头12可以探究同一非晶合金200在不同焊接条件下的变化。
36.请参阅图1至图3，在一些实施例中，所述升降移动组件11开设有固定孔123，所述升降结构10还包括开设有安装孔133的固定法兰13，所述固定法兰13可拆卸地安装于所述固定孔123内，且所述超声焊接头12的一端插接于所述安装孔133。可选地，固定法兰13可以通过螺纹结构而可拆卸地连接升降移动组件11，即在固定孔123的孔壁开设内螺纹，在固定法兰13的周侧面开设与内螺纹适配的外螺纹，从而可以使固定法兰13螺锁于固定孔123内。
37.请参阅图1至图3，在一些实施例中，所述固定法兰13包括开设有所述安装孔133的法兰基座131和用于限制所述超声焊接头12脱离所述定位孔的定位半环132，所述固定孔123的孔壁开设有卡接槽，所述法兰基座131位于所述固定孔123并朝所述卡接槽凸设有卡接部，所述定位半环132连接所述法兰基板并设置有两个，两所述定位半环132对接并夹持所述超声焊接头12，超声焊接头12的周侧面凸设有定位凸环121，定位凸环121的环面抵接安装孔133的孔口边缘，以限制超声焊接头12脱离安装孔133。
38.请参阅图1至图3，可选地，两个定位半环132均位于固定孔123内，定位半环132与法兰基座131之间通过螺栓可拆卸地连接，且通过两个定位半环132可以提高转配的便利性，通过将两个定位半环132逐一安装至法兰基座131上，将可以降低对安装空间的要求。
39.在一些实施例中，所述升降移动组件11包括支撑臂111以及沿竖直方向滑动连接所述支撑臂111的滑动座112，所述超声焊接头12连接所述滑动座112。可选地，滑动座112与支撑臂111之间通过齿轮142和齿条141结构进行滑动连接，其中，齿条141安装在支撑臂111，齿轮142安装在滑动座112上，其中，固定孔123开设于所述滑动座112。通过驱动器驱动齿轮142转动，从而可以使滑动座112沿竖直方向移动。
40.请参阅图1至图3，可选地，滑动座112包括座本体1121以及可拆卸地连接座本体1121的端盖1122，所述端盖1122和座本体1121合围形成固定孔123。
41.请参阅图4，在一些实施例中，所述承载结构20还包括用于驱动所述承载板22沿第一方向水平移动的第一移动组件23和用于驱动所述第一移动组件23沿第二方向水平移动的第二移动组件24，所述第一方向垂直所述第二方向。在一些实施例中，所述第一移动组件23包括第一滑轨231、第一滑板233、第一驱动器234以及第一滑块232，所述第一滑轨231间隔设置有两个，且各所述第一滑轨231上均滑动设置有所述第一滑块232，所述第一滑板233的两端分别连接两所述第一滑块232，所述第一驱动器234用于驱动所述第一滑板233沿所述第一方向滑动，第二移动组件24设置于所述第一滑板233上。可选地，第一驱动器234为伺服电机或电动马达，第一驱动器234通过滚珠丝杠而连接第一滑板233，从而通过伺服电机可以驱动第一滑板233沿第一方向往复滑动，以调节非晶合金200相对超声焊接头12的相对位置。可以理解的是，第一驱动器234与滚珠丝杠之间可以通过联轴器进行连接。
42.请参阅图4，所述第二移动组件24包括第二滑轨241、第二滑板243、第二驱动器244以及第二滑块242，所述第二滑轨241于所述第一滑板233上间隔设置有两个，且各所述第二
滑轨241上均滑动设置有所述第二滑块242，所述第二滑板243的两端分别连接两所述第二滑块242，所述第二驱动器244用于驱动所述第二滑块242沿所述第二方向水平滑动，所述承载板22连接所述第二滑板243。
43.请参阅图4，可选地，第二驱动器244为伺服电机或电动马达，第二驱动器244通过滚珠丝杠而连接第二滑板243，从而通过伺服电机可以驱动第二滑板243沿第二方向往复滑动，以调节非晶合金200相对超声焊接头12的相对位置。可以理解的是，第二驱动器244与滚珠丝杠之间也可以通过联轴器进行连接。最终，由数控系统依据编程控制两伺服电机,可以实现固定工作台在x轴和y轴的移动，从而调节非晶合金200的水平位置。可以理解的是，超声焊接头12的移动方向沿z轴方向。
44.请参阅图5，在一些实施例中，所述焊接装置101还包括成像结构30，所述成像结构30包括邻接所述承载板22的支架31以及连接所述支架31并用于拍摄所述非晶合金200的红外成像仪32。可以理解的是，红外成像仪32邻接承载板22，通过第一移动组件23和第二移动组件24分别沿第一方向和第二方向驱动承载板22移动，从而可以使红外成像仪32对焊接模具21上的非晶合金200进行多个不同角度拍摄和成像，探究超声波振动在非晶合金200焊接过程中的影响，同时红外热成像仪拍摄的结果可以在电脑端进行显示和存储。
45.请参阅图5，在一些实施例中，所述支架31包括邻接所述承载板22的立臂311、滑动连接所述立臂311的滑座312以及连接所述红外成像仪32的转动板314，所述滑座312具有转接槽315，所述转动板314的两端分别转动连接所述转接槽315的两侧侧壁。
46.请参阅图5，可以理解的是，立臂311沿其长度方向开设有导向槽3111，滑座312朝导向槽3111内凸设有导向块313，导向块313与导向槽3111滑动配合，从而使滑座312能够沿竖直方向往复滑动，以调节转动板314的高度，转动板314可以在转接槽315内转动一定的角度，从而最终调节红外成像仪32相对非晶合金200的位置，便于红外成像仪32从不同角度对非晶合金200进行温度拍摄测量和成像。
47.请参阅图1和图2，在一些实施例中，所述焊接装置101还包括设置于所述承载板22上的压力传感器42以及用于测量所述焊接模具21的温度的温度传感器41，所述焊接模位于所述压力传感器42。可选地，压力传感器42用于获取非晶合金200焊接过程中受到的压力。温度传感器41为高频k型热电偶，通过在所述焊接模具21上开设多个测温孔，热电偶的测温端插入其中一所述测温孔，从而能够从所述焊接模具21获得非晶合金200精确的焊接温度。并且，可以同时在焊接模具21中插入多根热电偶进行测量，得到多组数据，提高测量的精度。压力的测量结果和温度测量的结果可以实时显示在电脑端，并且将测量结果进行储存。
48.请参阅图1和图2，本发明还提出了一种超声波焊接系统100，该超声波焊接系统100包括焊接装置101，该焊接装置101的具体结构参照上述实施例，由于本超声波焊接系统100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
49.在一些实施例中，所述超声波焊接系统100还包括用于控制所述焊接装置101的控制装置102。控制装置102包括电脑主机和连接电脑主机的显示屏，控制装置102还包括plc可编程控制模块以及温度和压力的测量控制模块。
50.请参阅图1和图2，本技术实施例提供的超声波焊接系统100通过将非晶合金200样品放在焊接模具21上，并将热电偶的测温端插入测温孔内，以对超声波焊接过程中的非晶
合金200的温度进行精确测量，测量频率最高为100hz。并且红外热成像仪可以对非晶合金200进行拍摄，观测非晶合金200的温度变化。位于焊接模具21下方的压力传感器42，能够对非晶合金200在超声波高频振动过程中所受的压力进行精确测量，测量频率为1000hz。对于较大的块状非晶合金200，通过第一移动组件23和第二移动组件24的配合，使承载板22能够进行水平移动，则可以对块状非晶合金200进行多点焊接，并且能够将非晶合金200快速的移动到超声焊接头12的下方的待焊接的位置。超声焊接头12与升降移动组件11可拆卸地连接，通过更换不同超声波频率的超声焊接头12，可以探究不同振动频率在非晶合金200焊接过程中的作用和影响。
51.以上仅为本技术的可选实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：

1.一种焊接装置，用于焊接非晶合金，其特征在于，所述焊接装置包括：升降结构，包括超声焊接头以及连接所述超声焊接头并用于驱动所述超声焊接头沿竖直方向上下移动的升降移动组件；以及承载结构，包括位于所述超声焊接头下方的承载板以及设置于所述承载板的焊接模具，所述焊接模具收容有所述非晶合金；其中，所述升降移动组件驱动所述超声焊接头抵接所述非晶合金，以对所述非晶合金进行超声焊接，所述超声焊接头与所述升降移动组件可拆卸地连接。2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述升降移动组件开设有固定孔，所述升降结构还包括开设有安装孔的固定法兰，所述固定法兰可拆卸地安装于所述固定孔内，且所述超声焊接头的一端插接于所述安装孔。3.如权利要求2所述的焊接装置，其特征在于：所述固定法兰包括开设有所述安装孔的法兰基座和用于限制所述超声焊接头脱离所述定位孔的定位半环，所述固定孔的孔壁开设有卡接槽，所述法兰基座位于所述固定孔并朝所述卡接槽凸设有卡接部，所述定位半环连接所述法兰基板并设置有两个，两所述定位半环对接并夹持所述超声焊接头。4.如权利要求1-3任意一项所述的焊接装置，其特征在于：所述升降移动组件包括支撑臂以及沿竖直方向滑动连接所述支撑臂的滑动座，所述超声焊接头连接所述滑动座。5.如权利要求1-3任意一项所述的焊接装置，其特征在于：所述承载结构还包括用于驱动所述承载板沿第一方向水平移动的第一移动组件和用于驱动所述第一移动组件沿第二方向水平移动的第二移动组件，所述第一方向垂直所述第二方向。6.如权利要求5所述的焊接装置，其特征在于：所述第一移动组件包括第一滑轨、第一滑板、第一驱动器以及第一滑块，所述第一滑轨间隔设置有两个，且各所述第一滑轨上均滑动设置有所述第一滑块，所述第一滑板的两端分别连接两所述第一滑块，所述第一驱动器用于驱动所述第一滑板沿所述第一方向滑动；所述第二移动组件包括第二滑轨、第二滑板、第二驱动器以及第二滑块，所述第二滑轨于所述第一滑板上间隔设置有两个，且各所述第二滑轨上均滑动设置有所述第二滑块，所述第二滑板的两端分别连接两所述第二滑块，所述第二驱动器用于驱动所述第二滑块沿所述第二方向水平滑动，所述承载板连接所述第二滑板。7.如权利要求1-3任意一项所述的焊接装置，其特征在于：所述焊接装置还包括成像结构，所述成像结构包括邻接所述承载板的支架以及连接所述支架并用于拍摄所述非晶合金的红外成像仪。8.如权利要求7所述的焊接装置，其特征在于：所述支架包括邻接所述承载板的立臂、滑动连接所述立臂的滑座以及连接所述红外成像仪的转动板，所述滑座具有转接槽，所述转动板的两端分别转动连接所述转接槽的两侧侧壁。9.如权利要求1-3任意一项所述的焊接装置，其特征在于：所述焊接装置还包括设置于所述承载板上的压力传感器以及用于测量所述焊接模具的温度的温度传感器，所述焊接模位于所述压力传感器。10.一种超声波焊接系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的焊接装置，所述超声波焊接系统还包括用于控制所述焊接装置的控制装置。

技术总结

本发明属于非晶合金焊接技术领域，尤其涉及一种焊接装置及超声波焊接系统。焊接装置包括：升降结构，包括超声焊接头以及连接超声焊接头并用于驱动超声焊接头沿竖直方向上下移动的升降移动组件；以及承载结构，包括位于超声焊接头下方的承载板以及设置于承载板的焊接模具，焊接模具收容有非晶合金；其中，升降移动组件驱动超声焊接头抵接非晶合金，以对非晶合金进行超声焊接，超声焊接头与升降移动组件可拆卸地连接。本发明可以根据不同的场合而更换具有不同振动频率的超声焊接头，提高了焊接装置使用的便利性和范围。装置使用的便利性和范围。装置使用的便利性和范围。