CN109623067B - 一种可平衡自重预压紧适应不同尺寸的超声波辅助钎焊设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种可平衡自重预压紧适应不同尺寸的超声波辅助钎焊设备，包括一个机架，在机架上设有用高度调节装置，与高度调节装置上设有一个平衡自重装置，平衡自重装置可以上下运动，平衡自重装置上设有加压装置，加压装置下端设有夹持装置，夹持装置夹持着超声波发生器，在所述超声波发生器下面是被焊件夹具，夹具固定在调平装置上面，所述调平装置可以放置在加热炉内。
Description
技术领域
本公开涉及一种可平衡自重预压紧适应不同尺寸的超声波辅助钎焊设备。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
超声由于其声塑性作用，空化作用以及声流搅拌作用在焊接中得到广泛应用。超声波在扩散焊中的作用主要体现在：（1）超声波可以有效去除材料表面的氧化膜，促进液态钎料的润湿。（2）超声波可以促进基体母材在液态钎料中的溶解。（3）超声波可影响近界面处冶金反应。
在焊接过程中超声探头通过给被焊件一定的压力来传导超声波，施加超声过程中要求压力稳定，数值准确。超声探头与被焊件紧密贴合，通过手持难以实现这些要求，精度难以保证且加大了操作人员的工作量，因此需要设计超声波辅助钎焊设备来辅助完成焊接工艺。
目前超声探头支架主要存在的问题有如下三点：1）施加的压力值不准确，导致实验条件不准确，无法控制变量。2）超声波发生装置施加位置固定，无法实现随着焊件尺寸变化而调整。3）超声探头与焊件不易调平，压头与焊件无法完全紧密贴合，导致焊件变形。
发明内容
针对背景技术，本公开提供一种可平衡自重、效率高、操作简单、可调平和可调压且适应不同尺寸被焊件的超声波辅助钎焊设备。
本公开具体采用以下技术方案：
本公开提供一种超声波辅助钎焊设备，该设备包括：
机架；
设置在机架上的高度调节装置，所述高度调节装置包括滚珠丝杠滑台Ⅰ；
平衡自重装置，所述平衡自重装置包括L型板、与L型板相连接的两个拉伸弹簧和与弹簧下端相连接的弹簧拉杆；
加压装置，所述加压装置包括滚珠丝杠滑台Ⅱ、压杆和压力传感器，压杆设置在滚珠丝杠滑台Ⅱ的滑块上；
夹持装置，所述夹持装置由一个U型板构成，U型板上板的上面设有所述压力传感器，U型板下板是由卡盘I和卡盘II组成，卡盘I和卡盘II组合后形成用于夹持超声发生器的空间，U型板侧板面上设有与可穿过U型板上板的所述弹簧拉杆下端相连接的挂钩；
其中，所述高度调节装置中的滚珠丝杠滑台Ⅰ的滑块与平衡自重装置中的L型板的侧面板相连接，所述L型板的上面板与加压装置中的滚珠丝杠滑台Ⅱ相连接，所述加压装置中的压杆能够穿过L型板上面板与所述压力传感器相接触。
进一步的，所述设备还包括调平装置，所述调平装置包括可放置被焊件夹具的调平上板、调平下板和调平螺栓，所述调平上板通过调平螺栓形成双层调平板。
与本发明人知晓的相关技术相比，本公开其中的一个技术方案具有如下有益效果：
1、通过平衡自重装置保证压力传感器数值即为所加压力数值，保证了压力的精确性，同时可以提供压力传感器量程范围内的任意压力值，满足不同压力值的要求。
2、在调平方面，在夹具底端设置了调平装置，通过四个调平螺栓保证工件与超声探头紧密接触。
3、在推广应用方面，本公开可适用于多种加热方式和不同形状、不同尺寸的工件上，不受超声波发生器尺寸和重量的限制，可提供任意压力值利于广泛推广和应用。
4、在劳动力方面，自动加压节省了人力，符合人机工程学。
附图说明
构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开的整体正三轴测图；
图2为本公开的U型板夹持装置正等轴三视图；
图3为本公开的L型板平衡自重装置；
图4-1、4-2为本公开的调平装置结构图和正视图；
图5为本公开的高度调节装置正等轴测图；
图6为本公开的加压装置侧视图；
其中：1、机架底座，2、电阻加热炉，3、调平螺栓，4、调平上板，5、梅花卡盘，6、固定销，7、超声波发生器，8、滑轨地脚，9、直线滑轨，10、卡盘I，11、卡盘II，12、U型板，13、U型板挂钩，14、弹簧拉杆，15、滑块I，16、S型压力传感器，17、压杆，18、拉伸弹簧，19、弹簧横杆，20、锁紧螺母，21、调节螺母，22、横杆地脚，23、固定拉钩，24、固定横杆，25、调节螺栓，26、滑块II，27、丝杠I，28、梅花联轴器，29、电机，30、电机支架，31、调节转轮，32支架上板，33、丝杠II，34、导柱，35、滑块III，36、支架背板，37、滑块IV,38、U型板上板，39、夹具底座，40、调平底座，41、被焊件，42、中心球。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语包含和/或包括时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，目前需要一种可平衡自重、效率高、操作简单、可调平和可调压且适应不同尺寸被焊件的超声波辅助钎焊设备，针对此，本公开提供一种预压紧适应不同尺寸的超声波辅助钎焊设备，该设备包括：
机架；
设置在机架上的高度调节装置，所述高度调节装置包括滚珠丝杠滑台Ⅰ；
平衡自重装置，所述平衡自重装置包括L型板、与L型板相连接的两个拉伸弹簧和与弹簧下端相连接的弹簧拉杆；
加压装置，所述加压装置包括滚珠丝杠滑台Ⅱ、压杆和压力传感器，压杆设置在滚珠丝杠滑台的滑块上；
夹持装置，所述夹持装置由一个U型板构成，U型板上板的上面设有所述压力传感器，U型板下板是由卡盘I和卡盘II组成，卡盘I和卡盘II组合后形成用于夹持超声发生器的空间，U型板侧板面上设有与可穿过U型板上板的所述弹簧拉杆下端相连接的挂钩；
其中，所述高度调节装置中的滚珠丝杠滑台Ⅰ的滑块与平衡自重装置中的L型板的侧面板相连接，平衡自重装置能够随着该滑块上下运动，所述L型板的上面板与加压装置中的滚珠丝杠滑台相连接，所述加压装置中的压杆能够穿过L型板上面板与所述压力传感器相接触。
在本公开的一个或一些的实施方式中，所述设备还包括调平装置，所述调平装置包括可放置被焊件夹具的调平上板、调平下板和调平螺栓，所述调平上板通过调平螺栓形成双层调平板。
进一步的，所述调平螺栓为4个，通过调节调平装置中的四个调平螺钉可以调节夹具以及被焊件的水平度，防止因为不平引起的压力不均。
调平上板上设有夹持被焊件的夹具，所述夹具的底座上嵌有梅花卡盘，所述梅花卡通过两固定销固定在夹具底座上，所述梅花卡盘可以在有效限位被焊件的同时为焊接过程中的挤出物提供充分地溢流空间。
进一步的，所述调平装置还包括中心球，位于调平上板和调平下板之间，对调平上板起支撑作用。
在本公开的高度调节装置中，滚珠丝杠滑台Ⅰ作为高度调节装置是本领域技术人员常规知晓的。
进一步的，所述高度调节装置是由一个双轴滚珠丝杠构成，所述双轴滚珠丝杠包括调节转轮、滚珠丝杠、两根导柱和两个滑块，所述两个滑块穿过两个导柱和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的一端连接调节转轮，通过转动调节转轮带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动可以调节两个滑块的高度；两个滑块与平衡自重装置中的L型板相连接。
本公开的所述平衡自重装置中，还包括设置在L型板的上部的弹簧横杆，所述弹簧的上端设在弹簧横杆上。
进一步的，所述L型板上固定有两个直线滑轨，每个直线滑轨上有两个滑块，所述滑块通过螺栓与U型板的侧板相连。
本公开的平衡自重装置中的拉伸弹簧可以有效平衡超声波发生器和U型板的自重，使得压力传感器的读数即为作用在被焊件上的力，而不用在考虑其自重，直线滑轨和滑块可以限制超声波发生器的运动，使其只能上下运动，避免在震动过程中超声波发生器发生错位。
本公开所述加压装置中，滚珠丝杠滑台Ⅱ包括电机、梅花联轴器、滑块和滚珠丝杠，电机通过梅花联轴器带动滚珠丝杠转动，通过滚珠丝杠的转动调节滑块的高度。
进一步的，所述加压装置还包括电机机架，所述电机机架固定有一个滚珠丝杠滑台，所述滚珠丝杠滑台的滑块上通过螺母固定有一个压杆，所述压杆正下方有一个压力传感器。电机通过带动连在滑块上的压杆移动，使压杆作用在压力传感器上，通过压力数显表来读取压力值，通过调节电机的正转反转来施加预定的压力值。
进一步的，所述压力传感器为S型压力传感器。通过S型压力传感器准确施加压力，保证对所施压力的精确控制。
本公开所述夹持装置中，所述S型压力传感器下端通过螺栓连接在U型板的上板上面，所述U型板下板为一个卡盘，所述卡盘通过螺栓将超声波发生器固定在U型板上，所述U型板通过挂钩与弹簧拉杆相连。
本公开所述设备，进一步的，还包括电阻加热炉，使用时，位于超声波发生器的下方；所述电阻加热炉内放置有调平装置，所述调平装置上通过卡槽固定有一套夹具，所述夹具可以有效地限位被焊件。
本公开的一种可调平预压紧适应不同尺寸的超声波辅助钎焊设备，主要实现了固定超声波发生器，调平被焊件，平衡超声波发生***自重，准确提供所需的压力值等功能，同时可以调整设备的高度以适应不同尺寸的被焊件。将超声波辅助钎焊中的超声波的施加实现了机械化，自动化，减少了人力物力，提高了工作效率，提高了压力精度，减少了因为被焊件不平而引起的缺陷。超声波发生***的自重可以自平衡，因此可以对被焊件施加任意大小的压力，通过S型压力传感器准确施加压力，保证对所施压力的精确控制。超声波发生***的平衡位置可由滚珠丝杠滑台和弹簧调节螺母调节，从而使工件的厚度尺寸不受限制。通过调节夹具上的调平螺栓来保证被焊件与超声探头的垂直度，实现紧密接触。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
如图1为本公开设备的整体正三轴测图，能够更加清楚的表示了各个部件之间的关系。该图表示了高度调节装置、调平装置、L型板自平衡装置、U型板夹持装置和加压装置的相对位置。
图2为本公开的U型板夹持装置。卡盘I10通过螺栓与卡盘II11配合，并将超声波发生器7的法兰夹在卡盘I10和卡盘II11配合所形成的空间（具有一定间距的空隙）中，从而夹持固定住超声波发生器7。U型板（又称U型架）上端通过螺栓固定有一个S型压力传感器16，使超声波发生器7、S型压力传感器16与U型架固定为一体，至此完成夹持功能。
图3为本公开的L型板平衡自重装置。拉伸弹簧18钩挂在弹簧横杆19上，弹簧横杆19通过调节螺母21固定在调节螺栓25上，调节螺栓25上部连接在L型板上板的横杆地脚22上，从而使拉伸弹簧18上端与L型板相连。而拉伸弹簧18的下端与弹簧拉杆14相连，弹簧拉杆14下端与图2中的U型板挂钩13钩连，这就使得U型架夹持装置通过弹簧连在L型板上，通过弹簧的拉伸作用可以平衡掉超声波发生器7、S型压力传感器16与U型架的自重。
图4-1和图4-2为本公开的调平装置结构图。调平上板4通过中心球42支撑在调平底座40（又称调平下板）上，中心球42可以在有效支撑调平上板4的同时不影响其平衡度的调节。夹具底座39嵌在调平上板4上，梅花卡盘5嵌在夹具底座39上，通过两个固定销6来固定。通过调节调平上板4和调平底座40之间的四个调平螺栓3来调节其平衡度。
图5为本公开的高度调节装置。高度调节装置由一个双轴滚珠丝杠构成，通过转动调节转轮31带动丝杠II33转动，丝杠II33转动可以调节滑块III35和滑块IV37的高度，滑块III35和滑块IV37穿过两个导柱34，可以有效保证其稳定性，滑块与L型板通过螺栓固定连接，通过滑块的上下运动来控制整个机构的上下位置，从而可以满足不同被焊件尺寸的要求。
图6为本公开的加压装置。整个装置固定在L型板上，电机29通过梅花联轴器28带动丝杠I27转动，通过丝杠I27的转动调节滑块II26的高度，压杆17通过螺栓固定在滑块II26上，压杆17在滑块II26的带动下向下运动，压在S型压力传感器16上，通过电机29的正反转来调节S型压力传感器的读数，从而准确的提供一个压力传感器量程内的任意压力值。
本设备具体工作过程如下：
通过卡盘I10和卡盘II11将超声波发生器7固定在U型板12上，U型板12与超声波发生器7自然下降，拉伸弹簧18拉伸平衡掉其自重。将被焊件41放入梅花卡盘5内，梅花卡盘5通过固定销6固定在夹具底座39上，将夹具放在电阻加热炉2内的调平装置上面，通过调节四个调平螺钉，直至其水平。转动调节转轮31，使整个装置下降，直至超声波发生器7刚好接触到被焊件，打开电机29，压杆17下降压在U型板12上的S型压力传感器16，通过S型压力传感器16准确读取压力值，提供一定的压力值。焊接过程完成后，电机29倒转压杆17上升，去除压力，转动调节转轮31，整个装置上升，取出被焊件41，完成整个过程。若被焊件41粘在夹具上可以将梅花卡盘5，甚至整个夹具取出再取出被焊件41。为了防止拉伸弹簧18长期拉伸而引起弹簧疲劳，可以在非工作时间将U型架钩挂在固定拉钩23上。
上述实施例为本公开较佳的实施方式，但本公开的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本公开的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声波辅助钎焊设备，其特征是，该设备包括：
机架；
设置在机架上的高度调节装置，所述高度调节装置包括滚珠丝杠滑台Ⅰ；
平衡自重装置，所述平衡自重装置包括L型板、与L型板相连接的两个拉伸弹簧和与弹簧下端相连接的弹簧拉杆；
所述平衡自重装置还包括设置在L型板的上部的弹簧横杆，所述弹簧的上端设在弹簧横杆上；拉伸弹簧的下端与弹簧拉杆相连，弹簧拉杆下端与U型板挂钩钩连；
所述平衡自重装置中的L型板的侧面板与滚珠丝杠滑台Ⅰ中的滑块相连；加压装置，所述加压装置包括滚珠丝杠滑台Ⅱ、压杆和压力传感器，压杆设置在滚珠丝杠滑台Ⅱ的滑块上；所述压杆正下方有一个压力传感器；
所述加压装置固定在L型板的上面板上；
夹持装置，所述夹持装置由一个U型板构成，U型板上板的上面设有所述压力传感器，U型板下板是由卡盘I和卡盘II组成，卡盘I和卡盘II组合后形成用于夹持超声发生器的空间，U型板侧板面上设有与可穿过U型板上板的所述弹簧拉杆下端相连接的挂钩；
所述夹持装置中，所述压力传感器下端通过螺栓连接在U型板的上板上面，所述U型板下板为一个卡盘，所述卡盘通过螺栓将超声波发生器固定在U型板上，所述U型板通过挂钩与弹簧拉杆相连。
2.如权利要求1所述设备，其特征是：所述设备还包括调平装置，所述调平装置包括可放置被焊件夹具的调平上板、调平下板和调平螺栓，所述调平上板通过调平螺栓形成双层调平板。
3.如权利要求2所述设备，其特征是：所述调平螺栓为4个。
4.如权利要求2所述设备，其特征是：所述调平装置还包括中心球，位于调平上板和调平下板之间，对调平上板起支撑作用。
5.如权利要求1所述设备，其特征是：所述高度调节装置的滚珠丝杠滑台Ⅰ是由一个双轴滚珠丝杠构成，所述双轴滚珠丝杠包括调节转轮、滚珠丝杠、两根导柱和两个滑块，所述两个滑块穿过两个导柱和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的一端连接调节转轮。
6.如权利要求1所述设备，其特征是： 所述L型板上固定有两个直线滑轨，每个直线滑轨上有两个滑块，所述滑块通过螺栓与U型板的侧板相连。
7.如权利要求1所述设备，其特征是：所述加压装置中，滚珠丝杠滑台Ⅱ包括电机、梅花联轴器、滑块和滚珠丝杠，电机通过梅花联轴器带动滚珠丝杠转动，通过滚珠丝杠的转动调节滑块的高度。
8.如权利要求1所述设备，其特征是：所述加压装置还包括电机机架，所述电机机架固定有一个滚珠丝杠滑台，所述滚珠丝杠滑台的滑块上通过螺母固定有一个压杆。
9.如权利要求1所述设备，其特征是：所述压力传感器为S型压力传感器。
10.如权利要求1所述设备，其特征是：所述设备还包括电阻加热炉；所述电阻加热炉内放置有调平装置，所述调平装置上通过卡槽固定有一套夹具，所述夹具能够有效地限位被焊件。
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