| 专利名称： | 使用C框架工具的合成物的超声波焊接 | ||
| 专利名称(英文)： | C framework of the use of the ultrasonic welding of the hybrid tool | ||
| 专利号： | CN201510899710.7 | 申请时间： | 20151209 |
| 公开号： | CN105689883A | 公开时间： | 20160622 |
| 申请人： | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | ||
| 申请地址： | 美国密执安州 | ||
| 发明人： | F.C.库珀; B.J.布拉斯基; D.J.斯塔西亚克 | ||
| 分类号： | B23K20/10; B23K20/26 | 主分类号： | B23K20/10 |
| 代理机构： | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人： | 安文森; 董均华 |
| 摘要： | 本发明涉及使用C框架工具的合成物的超声波焊接。多个变型可包括焊接枪和操作焊接枪的方法，该焊接枪包括可操作地耦接到转换器的马达。转换器可以可操作地耦接到推进器。焊头可以可操作地耦接到推进器。砧台可以可操作地耦接到焊头，其中焊头的振动可由马达引起。此外，焊头的振动可产生热以便焊接可被布置成邻近焊头的零件。焊接枪可不需要独立的或额外的工具。 | ||
| 摘要(英文)： | A number of variations may include a weld gun and a method of operating the weld gun including a motor operably coupled to a converter. The converter may be operably coupled to a booster. A horn may be operably coupled to the booster. An anvil may be operably coupled to the horn wherein vibration of the horn may be caused by the motor. Moreover, the vibration of the horn may produce heat in order to weld a piece which may be disposed adjacent to the horn. The weld gun may not require separate or additional tooling. | ||
1.一种焊接枪，包括： 可操作地耦接到转换器的马达； 可操作地耦接到所述转换器的焊头；以及 直列式并且相对着所述焊头布置的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动， 并且其中所述焊头的所述振动产生热以焊接布置在所述焊头和所述砧台之间的零件。
2.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述振动由机械能引起。
3.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪可操作地耦接到机器人或机器人系统。
4.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，对于焊接过程不使用额外的工具。
5.如权利要求2所述的焊接枪，其特征在于，所述机械能由所述转换器产生。
6.如权利要求5所述的焊接枪，其特征在于，所述焊头精细调整来自所述推进器的幅度并且将合适的幅度施加到所述零件。
7.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪是超声波焊接枪。
8.一种超声波焊接枪，包括： 可操作地耦接到转换器的马达； 可操作地耦接到所述转换器的推进器； 可操作地耦接到所述推进器的焊头；以及 可操作地耦接到所述焊头的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动， 并且其中所述焊头振动以产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。
9.如权利要求8所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述振动由所述转换器产生的机械能引起。
10.一种焊接方法，包括： 操作马达，其中所述马达可操作地耦接到转换器； 将能量从所述转换器转移到焊头，其中所述焊头可操作地耦接到所述转换器； 通过振动所述焊头来产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件；以及 在焊接过程期间使用整体的砧台。
1.一种焊接枪，包括： 可操作地耦接到转换器的马达； 可操作地耦接到所述转换器的焊头；以及 直列式并且相对着所述焊头布置的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动， 并且其中所述焊头的所述振动产生热以焊接布置在所述焊头和所述砧台之间的零件。
2.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述振动由机械能引起。
3.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪可操作地耦接到机器人或机器人系统。
4.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，对于焊接过程不使用额外的工具。
5.如权利要求2所述的焊接枪，其特征在于，所述机械能由所述转换器产生。
6.如权利要求5所述的焊接枪，其特征在于，所述焊头精细调整来自所述推进器的幅度并且将合适的幅度施加到所述零件。
7.如权利要求1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪是超声波焊接枪。
8.一种超声波焊接枪，包括： 可操作地耦接到转换器的马达； 可操作地耦接到所述转换器的推进器； 可操作地耦接到所述推进器的焊头；以及 可操作地耦接到所述焊头的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动， 并且其中所述焊头振动以产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。
9.如权利要求8所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述振动由所述转换器产生的机械能引起。
10.一种焊接方法，包括： 操作马达，其中所述马达可操作地耦接到转换器； 将能量从所述转换器转移到焊头，其中所述焊头可操作地耦接到所述转换器； 通过振动所述焊头来产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件；以及 在焊接过程期间使用整体的砧台。
翻译：技术领域
本公开总体涉及的领域包括具有焊接系统的车辆生产系统。
背景技术
车辆生产系统包括各种焊接机构。
发明内容
多个变型可包括焊接枪，其包括可操作地耦接到转换器的马达。所述转换器可以可操作地耦接到推进器。焊头可以可操作地耦接到所述推进器。砧台可以可操作地耦接到所述焊头。所述焊头可构造和布置成振动并且所述焊头的所述振动可产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。
多个其他变型可包括超声波焊接枪，其可包括可操作地耦接到转换器的马达。额外地，所述转换器可以可操作地耦接到焊头。此外，所述焊头可以可操作地耦接到砧台。所述焊头可构造和布置成振动并且可产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。
又一个变型可包括焊接方法，包括首先操作马达。所述马达可以可操作地耦接到转换器。此外，所述转换器可以可操作地耦接到推进器。接下来，可以将机械能转移到焊头。所述焊头可以可操作地耦接到所述推进器。接下来，通过振动所述焊头可产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。最后，在焊接过程期间可使用整体的砧台替代分立的工具。
本发明还提供如下方案：
1.一种焊接枪，包括：
可操作地耦接到转换器的马达；
可操作地耦接到所述转换器的焊头；以及
直列式并且相对着所述焊头布置的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动，
并且其中所述焊头的所述振动产生热以焊接布置在所述焊头和所述砧台之间的零件。
2.如方案1所述的焊接枪，其特征在于，所述振动由机械能引起。
3.如方案1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪可操作地耦接到机器人或机器人系统。
4.如方案1所述的焊接枪，其特征在于，对于焊接过程不使用额外的工具。
5.如方案2所述的焊接枪，其特征在于，所述机械能由所述转换器产生。
6.如方案5所述的焊接枪，其特征在于，所述焊头精细调整来自所述推进器的幅度并且将合适的幅度施加到所述零件。
7.如方案1所述的焊接枪，其特征在于，所述焊接枪是超声波焊接枪。
8.一种超声波焊接枪，包括：
可操作地耦接到转换器的马达；
可操作地耦接到所述转换器的推进器；
可操作地耦接到所述推进器的焊头；以及
可操作地耦接到所述焊头的砧台，其中所述焊头构造和布置成振动，
并且其中所述焊头振动以产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。
9.如方案8所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述振动由所述转换器产生的机械能引起。
10.如方案8所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述焊接枪可操作地耦接到机器人或机器人系统。
11.如方案8所述的超声波焊接枪，其特征在于，对于焊接过程不使用额外的工具。
12.如方案8所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述机械能在引起所述焊头的所述振动之前移动通过所述推进器和所述转换器。
13.如方案12所述的超声波焊接枪，其特征在于，所述焊头精细调整来自所述推进器的幅度并且将合适的幅度施加到所述零件。
14.一种焊接方法，包括：
操作马达，其中所述马达可操作地耦接到转换器；
将能量从所述转换器转移到焊头，其中所述焊头可操作地耦接到所述转换器；
通过振动所述焊头来产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件；以及
在焊接过程期间使用整体的砧台。
15.如方案14所述的焊接方法，其特征在于，对于所述焊接过程不使用额外的工具。
16.如方案14所述的焊接方法，其特征在于，所述机械能在引起所述焊头的所述振动之前移动通过推进器和所述转换器。
17.如方案16所述的焊接方法，其特征在于，所述焊头精细调整来自所述推进器的幅度并且将合适的幅度施加到所述零件。
18.如方案14所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法是超声波焊接方法。
19.如方案14所述的焊接方法，其特征在于，所述砧台可操作地耦接到臂部。
20.如方案14所述的焊接方法，其特征在于，所述臂部可操作地耦接到机器人或机器人系统。
在本发明范围内的其他说明性变型将从此后提供的详细描述变得明显。应该理解，详细的描述和具体的示例，在公开本发明范围内的变型的情况下，仅意在说明目的和不意于限制本发明的范围。
附图说明
本发明范围内的变型的选择示例从详细的描述和附图将得到更充分地理解，其中：
图1示出现有技术焊接枪；
图2示出根据多个变型的现有技术焊接枪；
图3示出根据多个变型的焊接枪；
图4示出根据多个变型的焊接枪；
图5示出根据多个变型的焊接枪；以及
图6示出根据多个变型的焊接枪。
具体实施方式
变型的下面描述在本质上仅仅是示例性的和决不意于限制本发明的范围、其应用或用途。
参考图3-6，焊接枪10可包括马达12，其可操作地耦接到转换器16。转换器16可以可操作地耦接到焊头18。此外，砧台20可以可操作地耦接到焊头18。焊头18的振动可产生热以便焊接可被布置成邻近焊头18的零件22。
图1和2示出现有技术的伺服驱动焊接枪110。图1示出可使用电流以产生焊接的焊接枪110。额外地，图2示出可使用机械能以产生焊接的现有技术的焊接枪110。
现在参考图3，焊接枪10可包括马达12。马达12可以是由本领域普通技术人员已知的伺服马达或可以是由本领域普通技术人员希望的任何其他类型的马达。马达12可向焊接枪10的其他部分提供必要的力以焊接零件22。马达12还可包括连接器配件30，其可构造和布置成可操作地耦接马达12并且到机器人32，如在图6中示出。连接器配件30可以是由本领域普通技术人员已知的任何类型的配件。
现在参考图3-5，筒34可以可操作地耦接到马达12。马达12在操作期间沿着筒34可前后移动并可产生力。额外地，筒34可容纳各种线或其他连接特征件，其可将马达12连接到焊接枪10的其他特征件。还构思筒34额外地可构造成将由马达12产生的力施加到零件22，如在图5中示出。此外，支架36可以可操作地耦接到筒34。如在图3中示出的，支架36可以是正方形或长方形支架。还构思支架36可以是由本领域普通技术人员已知的任何其他类型或形状。此外，支架36还可构造成将马达12联接到焊接枪10的其余部分。
转换器16可以可操作地耦接到支架36。此外，推进器14（如果使用的话）和转换器16可以可操作地耦接。转换器16还可包括冷却空气以在焊接过程后冷却零件22或焊头18。转换器16可额外地包括至少一个并且可能地包括多个孔42，其可允许空气离开转换器16并且被分配到焊头18。此外，构思使用由本领域普通技术人员已知的其他连接方式可以将转换器16与机器人32可操作地耦接。
转换器16可包括铝或由本领域普通技术人员已知的可承受由马达12产生的力的任何其他材料。额外地，焊头18可构造和布置成将电能转换成机械能用于超声波焊接过程。构思电能或其他形式的能量可以由发电机或由本领域普通技术人员已知的任何其他机构产生。此外，推进器14可构造成推进已由转换器16转换的能量。推进器14还可构造成精细调整来自转换器16的能量的幅度。推进器14可增加幅度或减少幅度或可将幅度保持成与本领域普通技术人员希望的幅度相同。
参考图3-5，焊头18可以可操作地耦接到推进器14。还构思如果没有使用推进器14，则焊头18可以可操作地耦接到转换器16。如在图5中示出的，焊头18可构造成将由转换器16转换的机械能转移到零件22以焊接零件22。此外，焊头18可构造和布置成精细调整来自推进器14的幅度。焊头18还可构造成将力施加到零件22。构思焊头18可施加大约40lbs到大约250lbs的力。马达12还可构造成产生可使焊头18振动的力。构思焊头18可以以每秒大约250-60000次振动来振动。如在图6中示出的，振动可产生可被施加到零件22的热以焊接零件22。
还构思焊接枪10可具有能量再循环机构，其中由马达12产生和在转换器16中转换的力可以再循环回到马达12。如在图3和4中示出的，焊头18在形状上可以是大体圆柱形的以提供到零件的最佳表面面积。然而，还构思焊头18可以是任何其他形状包括但不限于圆形、三角形或尖角的。焊头18可包括铝、钢、钛或由本领域普通技术人员已知的任何其他材料。
再次参考图3和4，臂部50可以可操作地耦接到砧台20。如在图3和4中示出的，臂部50可从砧台20延伸并且可弯曲以便臂部变成与马达12和转换器16平行。如在图3和4中还示出的，臂部50可包括一个或多个空缺的（divoted）或倾斜部分以容纳与机器人32的耦接。臂部50可以由钢、铜或由本领域普通技术人员已知的将提供臂部50的必要强度的任何其他材料组成。还构思臂部可包括水室。水室可构造和布置成存储和供应到零件22的水。在焊接过程期间可使用水以将砧台20冷却下来。
焊头18还可以与砧台20可操作地耦接。砧台20可布置在焊头18和臂部50之间并且可构造成消除额外的和/或独立的工具。砧台20可包括钢、铁、铝或由本领域普通技术人员已知的任何其他材料。额外地，砧台20可以是由本领域普通技术人员已知的任何形状。构思砧台20可以与焊头18整体地形成。砧台20还可以与臂部50整体地形成并且可包括在砧台20和焊头18之间的空间，其可构造和布置成将零件22保持在该空间中。如在图3和4中示出的，还构思焊头18、臂部50和砧台20可以是单个整体焊接枪的一部分。
构思焊接枪10可以可操作地耦接到控制器。控制器可布置在机器人32上或在便于使用者接近的另一位置中。控制器可构造成操作焊接枪。更具体地，控制器可构造成对于各种时间长度以各种功率输出来操作马达。额外地构思焊接枪10可额外地或替代地由机器人32本身、发电机或由本领域普通技术人员已知的其他机构来控制。
现在参考在图5和6中示出的变型，在操作中，焊接枪10可以可操作地耦接到机器人32。机器人32可构造成将焊接枪定位在希望的位置中以便于焊接过程。在操作中，马达12可通过沿着筒34前后行进来产生力。转换器16可转换由马达12产生的力并且可额外地或替代地将可由发电机产生的电能转换为机械能。然后转换器16可将转换的能量转移到推进器14。推进器14在将能量转移到焊头18之前可精细调整能量的幅度。这可引起焊头18上下震动，从而产生可焊接可被布置在焊头18和砧台20之间的零件22的热。转换器16还可容纳冷空气，其在焊接过程之前、期间或之后可被分配以冷却部件。焊头18可构造成转移机械能以熔化材料。额外地，如果使用推进器，则焊头18可精细调整来自推进器的幅度。砧台20可布置在零件22的相对侧面上并且可避免焊头18弯曲或以其他方式损坏零件22。砧台20可以是整体的和可替换所有其他工具以便不必须额外的或分立的工具来生产最终产品。焊接枪10还可构造成超声波焊接被布置成邻近焊接枪10的零件22。还构思焊接枪可构造成使用其他焊接方法包括但不限于电阻点焊来焊接零件22。
变型的以下描述仅仅是被认为在本发明范围内的组件、元件、动作、产品和方法的说明，并且决不意于限制具体公开或未明确提出的范围。在此描述的组件、元件、动作、产品和方法可不同于在此明确描述的而被组合和再布置，并且仍然被认为在本发明的范围内。
变型1可包括焊接枪，其包括可以可操作地耦接到推进器的转换器。焊头可以可操作地耦接到所述推进器。额外地，砧台可以可操作地耦接到所述焊头。所述焊头的振动可由所述转换器引起并且所述焊头的所述振动可产生热以焊接可被布置成邻近所述焊头的零件。
变型2可包括如变型1中所述的焊接枪，其中所述振动可由电流引起并由所述转换器转移成机械能。
变型3可包括如变型1或2中的任意一项所述的焊接枪，其中所述焊接枪可以可操作地耦接到机器人或机器人系统。
变型4可包括如变型1-3中的任意一项所述的焊接枪，其中，对于焊接过程所述焊接枪可不包括额外工具。
变型5可包括如变型1-4中的任意一项所述的焊接枪，其中，所述机械能在引起所述焊头的振动之前可移动通过所述推进器和所述转换器。
变型6可包括如变型1-5中的任意一项所述的焊接枪，其中，所述焊头可精细调整来自所述推进器的幅度并且可将合适的幅度施加到所述零件。
变型7可包括如变型1-6中的任意一项所述的焊接枪，其中，所述焊接枪可以是超声波焊接枪。
变型8可包括超声波焊接枪，其可包括可操作地耦接到转换器的马达。所述转换器可操作地耦接到推进器，焊头可以可操作地耦接到推进器。额外地，砧台可以可操作地耦接到所述焊头并且所述焊头的振动可由所述马达引起。所述焊头可振动以产生热以便焊接可被布置成邻近所述焊头的零件。
变型9可包括如变型8中所述的超声波焊接枪，其中，所述振动可由机械能引起。
变型10可包括如变型8和9中的任意一项所述的超声波焊接枪，其中，所述焊接枪可以可操作地耦接到机器人或机器人系统。
变型11可包括如变型8-10中的任意一项所述的超声波焊接枪，其中，对于焊接过程可不使用额外的工具。
变型12可包括如变型8-11中的任意一项所述的超声波焊接枪，其中，由所述转换器产生的能量在引起所述焊头的振动之前可移动通过所述推进器和通过所述转换器。
变型13可包括如变型8-12中的任意一项所述的超声波焊接枪，其中，所述焊头可精细调整来自所述推进器的幅度并且可将合适的幅度施加到所述零件。
变型14可包括焊接方法，其包括操作马达，其中所述马达可以可操作地耦接到转换器。接下来，将由所述转换器产生的能量通过推进器转移并且到焊头中，其中所述焊头可以可操作地耦接到所述推进器。接下来，通过振动所述焊头可产生热以焊接被布置成邻近所述焊头的零件。最后，在焊接过程期间可使用整体的砧台替代分立的工具。
变型15可包括如变型14中所述的方法，其中，所述马达可以可操作地耦接到机器人或机器人系统。
变型16可包括如变型14或15中的任意一项所述的方法，其中，对于焊接过程可不使用额外的工具。
变型17可包括如变型14-16中的任意一项所述的方法，其中，由所述马达产生的力在引起所述焊头的振动之前可移动通过推进器和所述转换器。
变型18可包括如变型14-17中的任意一项所述的方法，其中，所述焊头可精细调整来自所述推进器的幅度并且可将合适的幅度施加到所述零件。
变型19可包括如变型14-18中的任意一项所述的方法，其中，所述焊接方法可以是超声波焊接方法。
变型20可包括如变型14-19中的任意一项所述的方法，其中，砧台可以可操作地耦接到臂部。
在本发明范围内的选择变型的上面描述在本质上仅仅是说明性的，因此，其变型或变体不被视为偏离本发明的精神和范围。
