專利名稱：機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，可利用機(jī)械式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換成高頻線性平面運(yùn)動(dòng)來(lái)使工件焊接，并能使接著工件確實(shí)對(duì)正。
工業(yè)界對(duì)于塑料工件的焊接方式約有膠合式、超音波焊接式、以及振動(dòng)焊接式幾種。其中，膠合劑的成本最低但效果不佳，往往會(huì)造成產(chǎn)品之不良性，使業(yè)者蒙受損失；至于，后兩者焊接方式的效果優(yōu)于膠合式，各也有其優(yōu)缺點(diǎn)，如以超音波進(jìn)行焊接者，會(huì)受到材質(zhì)(如玻璃纖維、滑石填充物)或形狀(太大)的限制而無(wú)法進(jìn)行焊接。
本實(shí)用新型主要討論者是有關(guān)于振動(dòng)式焊接，其主要原理是將欲焊接工件的接合面對(duì)合并在加壓的狀況下摩擦，使能量沿其接合面?zhèn)鲗?dǎo)使塑料因摩擦生熱而熔化，熔化時(shí)段過(guò)后在繼續(xù)加壓的狀態(tài)下冷卻固化，固化后之強(qiáng)度可與本體塑料強(qiáng)度相當(dāng)；而若依其摩擦動(dòng)作方式又可分為旋轉(zhuǎn)式摩擦及往復(fù)振動(dòng)式摩擦兩種，旋轉(zhuǎn)式是將其一工件施以高速旋轉(zhuǎn)，因此其能焊接之形狀限制較為嚴(yán)謹(jǐn)(適合圓形工件)，而往復(fù)振動(dòng)式，則只要工件的接合面形狀能容許工件做水平線性摩擦運(yùn)動(dòng)，且該接合面屬于平行即可，不一定要在同一平面上，因此可用于多種不規(guī)則形狀之工件焊接。
就創(chuàng)作者所知之目前振動(dòng)焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)，大抵是利用一種振動(dòng)頭的設(shè)計(jì)，當(dāng)電流輸入振動(dòng)頭的的電磁感應(yīng)線圈而產(chǎn)生共振磁場(chǎng)，使緊附在振動(dòng)頭上的上模具與上工件被驅(qū)動(dòng)，作線性平面振蕩；而構(gòu)成該振動(dòng)頭的另一重要部分為懸掛彈簧，該彈簧必須在繼續(xù)增大的強(qiáng)大壓力下，及在振動(dòng)頭停止摩擦的固化時(shí)段內(nèi)，以彈簧力將工件回復(fù)中心點(diǎn)位置，使工件保持正確定位。此種常用裝置的缺點(diǎn)，首先，是此種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須考慮到回復(fù)力、或說(shuō)回復(fù)動(dòng)作的設(shè)計(jì)，如前述之簧力及共振磁場(chǎng)的配合，因此，其結(jié)構(gòu)大半復(fù)雜、需精確而高成本，并且，電磁力與彈簧力所能產(chǎn)生之振蕩力及振動(dòng)幅度有限，而此類焊接機(jī)的振幅往往為極重要之焊接參數(shù)；其次，是此類常用裝置的振蕩完成后，將工件對(duì)正到位的準(zhǔn)確度并不高，因此常見(jiàn)有加工后之工件的對(duì)合邊產(chǎn)生差疊，雖不至影響該工件之使用功能，但令消費(fèi)者產(chǎn)生產(chǎn)品品質(zhì)不良的印象甚巨。
因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，這種焊接機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，并且可具有較大范圍的可調(diào)振幅，可使焊接確實(shí)對(duì)正。
根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，包括可將上、下工件進(jìn)行適當(dāng)夾持的上、下模具，使夾持在下模具內(nèi)之下工件固定并對(duì)上模具中之上工件接口施壓，而上模具則連接于振動(dòng)機(jī)構(gòu)中之振動(dòng)軸作線性平面振動(dòng)，利于上、下工件接口處之塑料熔化而形成焊接，其特征在于該振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由一主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸所驅(qū)動(dòng)的曲柄，該曲柄樞接于一高速搖臂底端，該高速搖臂之適當(dāng)位置則與振動(dòng)軸軸端形成樞接，且在高速搖臂上設(shè)有一段軌槽，該軌槽必須通過(guò)搖臂與振動(dòng)軸樞接處之軸心；另外，有一移動(dòng)元件被控制定位在高速搖臂的軌槽中移動(dòng)，且其移動(dòng)之范圍為可調(diào)，及能精確地定位至搖臂與振動(dòng)軸樞接處之軸心位置重疊。
以下，為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型之構(gòu)成，并對(duì)本實(shí)用新型未述明之結(jié)構(gòu)與功效加以闡述，特提供較佳之實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明于后，謹(jǐn)請(qǐng)參閱。其中


圖1本實(shí)用新型之外觀圖。
圖2是本實(shí)用新型振動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部之局部立體分解圖。
圖3是本實(shí)用新型振動(dòng)機(jī)構(gòu)之平面組合圖。
圖4(A)、(B)、(C)是本實(shí)用新型高速搖臂之動(dòng)作示意圖。
圖5是緣自圖4(A)之局部視圖。
圖6是一欲加工工件之實(shí)體外觀圖。
一般，振動(dòng)式焊接機(jī)所可以用來(lái)焊接加工之工件頗多，舉凡如汽機(jī)車零組件、家用電器類、事務(wù)機(jī)械類、及電動(dòng)手工具零配件等皆有其適用場(chǎng)合，如圖6所示，為一濾波器A，其外觀又是由上、下盒體A1、A2之半成品所構(gòu)成，該上、下盒體A1、A2內(nèi)須裝入濾材，再將兩者的相對(duì)接合面予以焊接，才為完成品。對(duì)振動(dòng)式焊接而言，需使該上、下盒體A1、A2在其接合面間受壓，并產(chǎn)生一振幅F，才能達(dá)成焊接效果。
在本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)中，如
圖1所示，上、下盒體A1、A2分別被適當(dāng)夾持在上、下模具1A、1B內(nèi)，下模具1B為固定式，受一氣壓缸2的控制可向上模具1A推進(jìn)，且該下模具1B上升的行程可以藉由導(dǎo)柱1A1來(lái)精確地引導(dǎo)控制，使夾持在下模具1B內(nèi)的下盒體A2可對(duì)正于上模具1A中的上盒體A1接合面施壓；而上模具1A則連接于振動(dòng)機(jī)構(gòu)3中的振動(dòng)軸31，經(jīng)振動(dòng)軸31的傳動(dòng)做線性的平面振動(dòng)，以利于上、下盒體A1、A2接合面之塑料因摩擦熔化而形成焊接，該振動(dòng)機(jī)構(gòu)3則可由馬達(dá)M利用皮帶輪M1高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，而本實(shí)用新型的主要設(shè)計(jì)重點(diǎn)，即在于振動(dòng)機(jī)構(gòu)3中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
請(qǐng)同時(shí)配合圖2、3所示，為本實(shí)用新型振動(dòng)機(jī)構(gòu)3中主要構(gòu)件的局部立體圖及平面圖，包括有一由凸輪軸32所驅(qū)動(dòng)的曲柄33，該凸輪軸32是由前述
圖1中之馬達(dá)M與皮帶輪M1所帶動(dòng)，因凸輪軸32的偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，可以造成曲柄前端331的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而該曲柄前端331樞接于高速搖臂34底端，并由該高速搖臂34中間的適當(dāng)位置與前述振動(dòng)軸31的軸端形成樞接(此樞接位置將有關(guān)于本實(shí)用新型振幅的調(diào)整，容后述)，另外，創(chuàng)作者特在該高速搖臂34的兩側(cè)各刨設(shè)有一段具長(zhǎng)度的寬軌槽341，且該軌槽341的開(kāi)設(shè)必須通過(guò)高速搖臂34與振動(dòng)軸31樞接處之軸心；而后，設(shè)有一移動(dòng)元件35被控制定位在高速搖臂34的軌槽341中移動(dòng)，該移動(dòng)元件35設(shè)置的條件包括具有可控制調(diào)整移動(dòng)的范圍、及能精確地將移動(dòng)元件35定位在高速搖臂34與振動(dòng)軸31樞接處之軸心位置重疊。在本實(shí)用新型具體的實(shí)施例設(shè)計(jì)中，該移動(dòng)元件35可以是利用軸承元件，使其外徑與軌槽341具有一適當(dāng)公差，便利于軸承元件可以在軌槽341內(nèi)滾動(dòng)，而該移動(dòng)元件35被構(gòu)接在一連桿351端，該連桿351之另一端則受樞固、且在其中間受一氣(油)壓缸36的控制，當(dāng)氣(油)壓缸36接受指令作前進(jìn)或后退動(dòng)作時(shí)，可以推動(dòng)連桿351做擺動(dòng)的動(dòng)作，使相對(duì)樞固于連桿351一端的移動(dòng)元件35可產(chǎn)生位移的變化。
藉由以上結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以達(dá)到以振動(dòng)軸31驅(qū)動(dòng)上模具1A執(zhí)行線性往復(fù)平面振動(dòng)，為利于解說(shuō)，茲以圖3之平面圖為主，先定義三個(gè)作動(dòng)點(diǎn)X、Y、Z，包括代表移動(dòng)元件35之中心位置X代表高速搖臂34與振動(dòng)軸31樞接處之中心點(diǎn)Y及，代表曲柄前端331與高速搖臂34底端樞接處之中心點(diǎn)Z請(qǐng)先配合圖3與圖4(A)觀之，當(dāng)移動(dòng)元件35之中心位置X為固定時(shí)(意指氣(油)壓缸36無(wú)動(dòng)作，連帶使連桿351牽制移動(dòng)元件35定位在圖面所示的位置上)，若凸輪軸32開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使曲柄前端331的Z點(diǎn)產(chǎn)生左右移動(dòng)(Z至Z′)，且其有效的移動(dòng)距離為L(zhǎng)1，則作用在高速搖臂34上的現(xiàn)象，會(huì)使搖臂以x點(diǎn)為圓心擺動(dòng)，而此擺動(dòng)現(xiàn)象必會(huì)同時(shí)造成在高速搖臂34上Y點(diǎn)的左右位移(Y至Y′)，其位移量將之稱為振幅F，由是，此三點(diǎn)的動(dòng)作可概構(gòu)成圖4(A)所示之三角圖形，其中，Z點(diǎn)的移動(dòng)距離L1是由凸輪軸32之偏心量造成，所以為固定尺寸，而Y點(diǎn)至Z點(diǎn)的距離L2也因振動(dòng)軸31與高速搖臂34之既定形狀而不變，因此構(gòu)成圖面中之小三角形XYY′與大角形XZZ′近似，故可利用比例關(guān)系以X點(diǎn)至Z點(diǎn)的距離L3來(lái)決定振幅F的大??；此時(shí)，只要以圖3中之氣(油)壓缸36推動(dòng)連桿351迫使移動(dòng)元件35之中心點(diǎn)X向下移動(dòng)，如圖4(B)所示，則X點(diǎn)至Z點(diǎn)的距離變成L4，小于圖4(A)中之L3的長(zhǎng)度，故圖4(B)中所形成之振幅F1也會(huì)小于圖4(A)中之振幅F，如此，做為本實(shí)用新型調(diào)整振動(dòng)軸31振動(dòng)幅度大小之方式，且本實(shí)用新型這種以機(jī)械元件形狀尺寸的適當(dāng)搭配調(diào)整振幅，其能控制的振幅范圍較大，并不像常用裝置受限于電磁感應(yīng)有限距離的限制，然而，此類裝置的振幅大小卻是極重要的焊接參數(shù)。
而本實(shí)用新型的另一重點(diǎn)在于最后能控制振動(dòng)軸31停止在原來(lái)的位置上，使裝設(shè)在上、下模具1A、1B內(nèi)之上下工件可以對(duì)合焊接。如前圖4A、B所述中，本實(shí)用新型是利用移動(dòng)元件35中心位置X的調(diào)整來(lái)決定振幅的大小，緣是，只要能使X點(diǎn)的位置與Y點(diǎn)重疊，如圖4(C)所示，則，即使高速搖臂34仍持續(xù)擺動(dòng)，在該兩點(diǎn)重疊處即無(wú)振幅之發(fā)生，表示，此時(shí)振動(dòng)軸35的位置是被確實(shí)固定不動(dòng)，因此，可知有關(guān)于讓X點(diǎn)與Y點(diǎn)重疊的定位是相當(dāng)重要的，請(qǐng)參見(jiàn)圖3中，創(chuàng)作者系設(shè)計(jì)有一定位銷37，該定位銷37的所在位置主要可用以阻擋連桿351之下行動(dòng)作，使移動(dòng)元件35之中心位置X可被確實(shí)定位在高速搖臂34與振動(dòng)軸31樞接處之中心位置Y重疊。
本實(shí)用新型在高速搖臂34上設(shè)計(jì)軌槽341形態(tài)配合移動(dòng)元件35的作用除了前述供調(diào)整移動(dòng)元件35的中心位置X，來(lái)控制振幅大小、及使振動(dòng)軸31確實(shí)到位之外，若將圖4(A)中之小三角形XYY′以較夸張之視圖表現(xiàn)在圖5中，可以說(shuō)明其另一特性。在圖5中，其原理是令高速搖臂34以X點(diǎn)為圓心，進(jìn)行左右擺動(dòng)，則理論上設(shè)附在該搖臂上的Y點(diǎn)應(yīng)以虛線所示之弧形軌跡移動(dòng)，然而，在圖3中之振動(dòng)軸31是被以一滑動(dòng)軸承311限制只能進(jìn)行軸向的直線面運(yùn)動(dòng)，才能滿足工件平面摩擦的需要，因此該Y點(diǎn)的實(shí)際動(dòng)態(tài)軌跡僅能如水平線所經(jīng)過(guò)之Y″與Y′點(diǎn)方向，以其中Y″點(diǎn)為例，因Y″點(diǎn)與理論虛線軌跡差有一弦高H，如果該弦高H直接反應(yīng)在X點(diǎn)上，應(yīng)會(huì)使該X點(diǎn)后退同樣距離至X′點(diǎn)之位置，但實(shí)際上，X點(diǎn)受連桿351控制而定位，其弦高H的差異將直接由搖臂上之軌槽341對(duì)移動(dòng)元件35形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)所吸收，如此，才能使振幅以平面直線方式合理進(jìn)行。
在圖3中考慮采用氣(油)壓缸36做為控制連桿351帶動(dòng)移動(dòng)元件35之方式，是為了有利于本實(shí)用新型自動(dòng)化之執(zhí)行，但并非為唯一之方式，例如直接以調(diào)整螺桿來(lái)做為控制連桿351的擺動(dòng)也可；至于，與其搭配的連桿351，其主要作用是用于能控制調(diào)整移動(dòng)元件35的定位與位置，因此可變之設(shè)計(jì)也不僅限于附圖所示。
本實(shí)用新型首創(chuàng)機(jī)械式振動(dòng)機(jī)構(gòu)，以其中高速搖臂之軌槽與移動(dòng)元件的配合，將來(lái)自凸輪軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合理地轉(zhuǎn)換成符合振動(dòng)焊接條件的線性平面運(yùn)動(dòng)，并具有較大范圍的可調(diào)振幅、焊接可確實(shí)對(duì)正等等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，包括可將上、下工件進(jìn)行適當(dāng)夾持的上、下模具，使夾持在下模具內(nèi)之下工件固定并對(duì)上模具中之上工件接口施壓，而上模具則連接于振動(dòng)機(jī)構(gòu)中之振動(dòng)軸作線性平面振動(dòng)，利于上、下工件接口處之塑料熔化而形成焊接，其特征在于該振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由一主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸所驅(qū)動(dòng)的曲柄，該曲柄樞接于一高速搖臂底端，該高速搖臂之適當(dāng)位置則與振動(dòng)軸軸端形成樞接，且在高速搖臂上設(shè)有一段軌槽，該軌槽必須通過(guò)搖臂與振動(dòng)軸樞接處之軸心；另外，有一移動(dòng)元件被控制定位在高速搖臂的軌槽中移動(dòng)，且其移動(dòng)之范圍為可調(diào)，及能精確地定位至搖臂與振動(dòng)軸樞接處之軸心位置重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，其特征在于，該移動(dòng)元件為一軸承，且其外徑與軌槽具有一適當(dāng)公差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，其特征在于，該軸承之移動(dòng)是經(jīng)由一受氣或油壓缸控制的連桿所帶動(dòng)，藉由該氣或油壓缸行程驅(qū)動(dòng)連桿，以產(chǎn)生軸承在軌槽內(nèi)之位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，其特征在于，設(shè)有一定位銷以阻擋連桿之動(dòng)作，使該軸承確實(shí)定位在搖臂與振動(dòng)軸樞接處之軸心位置上。
專利摘要一種機(jī)械式振動(dòng)焊接機(jī)，用上、下模具將上、下工件夾持后，使下工件固定并對(duì)上工件接口施壓，而上模具則連接于振動(dòng)機(jī)構(gòu)中之振動(dòng)軸作線性平面振動(dòng)，以利于上、下工件接口處之塑料高速摩擦熔化而形成焊接。振動(dòng)軸樞接于一高速搖臂的適當(dāng)位置，而高速搖臂則受制于一由主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸所驅(qū)動(dòng)之曲柄快速擺動(dòng)、及以一移動(dòng)元件作為高速搖臂的擺動(dòng)中心，并使移動(dòng)元件的位置可受控制調(diào)整，將來(lái)自凸輪軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成符合振動(dòng)焊接條件的線性平面運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B23K20/10GK2229853SQ9521114
公開(kāi)日1996年6月26日 申請(qǐng)日期1995年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月23日
發(fā)明者周壁山 申請(qǐng)人:周壁山