一种机器人连续超声焊接系统及其焊接方法与流程

本申请涉及焊接领域，尤其是涉及一种机器人连续超声焊接系统及其焊接方法。

背景技术：

1、超声焊接是一种利用超声波振动将待焊接材料接合的焊接技术，具有焊接速度快、热影响区域小、焊接能耗较低以及无需额外添加焊料等特点，广泛应用于塑料件、薄膜、复合材料、线束及电池组件等产品的制造过程中。随着自动化制造技术的发展，超声焊接头逐渐安装于机械臂上，通过机械臂带动超声焊接头沿预设焊缝轨迹连续移动，从而实现对较长焊缝或复杂曲线焊缝的自动化焊接。

2、在连续超声焊接过程中，超声焊接头通常需要对待焊接部位施加一定的焊接压力，并通过超声振动使待焊接材料的焊接区域产生热量以实现材料连接。由于焊接头沿焊缝连续移动，焊接区域在焊接完成后仍可能处于较高温度状态，且焊缝材料在受热、受压后容易产生回弹、翘曲、错位或局部变形等问题。特别是在焊接较薄的片材、薄膜或柔性材料时，焊缝的平整度和尺寸稳定性容易受到影响。

3、现有技术中，部分连续超声焊接设备通过单一的超声焊接头完成焊接，待焊接材料在进入焊接区域之前缺少稳定的预压和导向，容易出现材料起皱、局部翘起或相对位置偏移的情况，从而导致超声焊接头与待焊接材料之间的接触状态不稳定，影响超声能量的传递以及焊缝的一致性。

4、此外，在焊接完成后，焊缝通常依靠自然冷却，或者在焊接结束后再通过独立的冷却工序进行处理。自然冷却所需时间较长，难以适应连续化生产节拍；采用独立冷却工序则会增加设备数量和工艺流程，且焊缝在焊接完成至冷却工序开始之间可能发生移动或变形，不利于保持焊缝的成型状态。

技术实现思路

1、为了改善在焊接完成后，焊缝通常依靠自然冷却，或者在焊接结束后再通过独立的冷却工序进行处理。自然冷却所需时间较长，难以适应连续化生产节拍；采用独立冷却工序则会增加设备数量和工艺流程，且焊缝在焊接完成至冷却工序开始之间可能发生移动或变形，不利于保持焊缝的成型状态的问题，本申请提供一种机器人连续超声焊接系统及其焊接方法。

2、本申请提供的一种机器人连续超声焊接系统采用如下的技术方案：

3、一种机器人连续超声焊接系统，包括：机械臂、设置在所述机械臂上的安装支架以及设置在所述安装支架上的超声焊接头；所述安装支架上还设置压辊和压板，所述压辊和所述压板分别设置在所述超声焊接头的前侧和后侧；所述安装支架上还设置压紧机构以及冷却机构，所述冷却机构与所述压板连接，所述压紧机构与所述压辊连接。

4、进一步地，所述压辊位于所述超声焊接头的前侧，所述压板位于所述超声焊接头的后侧。

5、进一步地，所述压辊前方设置刮板，所述刮板上设置柔性刮部。

6、进一步地，所述压紧机构包括：连接架，所述连接架的中部与所述安装支架铰接，所述连接架的一端安装所述压辊，所述连接架的另一端设置弹性部件，所述弹性部件设置在所述安装支架和所述连接架之间。

7、进一步地，所述连接架斜置设置在所述安装支架上；其中，所述压辊位于所述弹性部件的后方。

8、进一步地，所述弹性部件包括设置在所述安装支架上的气动缸体，所述气动缸体外接恒压气源；所述气动缸体内设置气动腔室，所述气动腔室中设置活塞，所述活塞上设置拉杆，所述拉杆与所述连接架铰接；所述气动缸体上设置泄压阀。

9、进一步地，所述拉杆上设置铰接杆，所述连接架上设置滑槽，所述铰接杆位于所述滑槽中。

10、进一步地，所述压板中设置充气腔室，所述压板的侧面设置排气口；所述冷却机构包括气泵机构，所述气泵机构通过连接管与所述充气腔室连通。

11、进一步地，所述排气口处设置排气管，所述排气管一端与所述排气口固定，另一端绕过所述超声焊接头连接至所述连接架，所述排气口的出气方向朝下。

12、本申请还提供一种机器人连续超声焊接系统的焊接方法，包括：机械臂通过安装架带动安装架上的超声焊接头移动；安装架上设置的压辊在超声焊接头前侧将待焊接的两个物体压平；安装架上设置的压板在压紧机构的作用下在焊接头的后侧将焊缝压平；安装架上设置的冷却机构对压板进行冷却以使压板对焊缝冷却。

13、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

14、本申请提供一种机器人连续超声焊接系统，包括机械臂、设置在机械臂上的安装支架以及设置在安装支架上的超声焊接头。安装支架上还设置有压辊和压板，压辊和压板分别位于超声焊接头的前侧和后侧；安装支架上还设置有压紧机构和冷却机构，压紧机构与压辊连接，冷却机构与压板连接。通过上述结构，可以使材料的预压紧、超声焊接以及焊后压紧冷却集成于机械臂的连续运动过程中。

15、由于压紧机构与压辊连接，压辊能够在机械臂沿焊缝移动的过程中持续对待焊接材料进行预压紧。与仅在焊接位置进行一次性压紧的方式相比，压辊能够对焊接头前方的材料进行连续导向和压平，降低材料在进入焊接区域时产生局部褶皱或相对滑移的可能性，从而有利于提高连续焊缝的轨迹一致性和成型质量。

16、超声焊接头对经过预压紧的材料进行焊接后，焊缝继续随安装支架的移动进入压板所在区域。压板能够对完成焊接的区域进行后续压持，使焊缝在焊接完成后保持在预设位置，降低焊缝因材料回弹、热变形或残余应力释放而产生的翘曲、错位和局部变形，有利于提高焊缝的平整度和尺寸稳定性。

17、由于冷却机构与压板连接，冷却机构能够对压板进行冷却，或者通过压板将冷量传递至焊缝及其邻近区域。由此，焊缝在焊接完成后能够在压板的压持状态下同步进行冷却，缩短焊缝从焊接完成至稳定成型所需的时间，并减少焊缝在高温状态下发生变形的可能性。压紧和冷却的协同作用还有利于改善焊缝的外观一致性及焊接强度稳定性。

1.一种机器人连续超声焊接系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的机器人连续超声焊接系统，其特征在于：

10.一种权利要求1-9任意一项所述的机器人连续超声焊接系统的焊接方法，其特征在于，包括：