激光透射焊接隨動夾緊裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了激光透射焊接隨動夾緊裝置，用于激光透射焊接塑料材料或塑料與金屬材料的焊接夾緊裝置，其特征包括支撐組件、壓頭組件和壓頭固定組件。所述的支撐組件由方形陣列排布的液壓小頂針組件和支撐板組成，每個液壓小頂針組件通過PC終端程序調(diào)用任一個液壓小頂針組件。整個支撐板也由液壓控制系統(tǒng)控制其在Z向的運動。所述的壓頭組件由激光頭，壓力傳感器和壓緊小滾輪組成，壓頭組件在伺服電機驅(qū)動下作X、Y向運動，壓緊滾輪可在Z向做自適應(yīng)的調(diào)節(jié)，與下面的隨動頂針相互作用實現(xiàn)對工件的隨動夾緊。本發(fā)明專利技術(shù)按照需要調(diào)節(jié)頂針桿伸出的高度，因此能適應(yīng)任意形狀的工件，能有效的解決曲面型焊縫的夾緊問題。?

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及激光焊接
，特別涉及激光透射焊接塑料材料或塑料與金屬材料的夾緊裝置，是針對一些平面型或曲面型焊縫而設(shè)計的，并可根據(jù)焊縫的形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，而這種焊縫通常不能采用普通的壓緊機構(gòu)，如壓緊玻璃，壓板機構(gòu)。
技術(shù)介紹
激光透射焊接是利用近紅外線激光作為熱源，將兩個疊加在一起的塑料部件焊接在一起，要求上層部件對激光束透明，而下層部件要盡可能吸收激光。激光透射焊接具有焊接速度快、精度高、無污染、非接觸式焊接、自由靈活等許多優(yōu)點，因此，激光透射焊接正是適應(yīng)塑料制品在當(dāng)今各行業(yè)的大規(guī)模集成化、自動化和環(huán)保化的要求而發(fā)展起來的先進(jìn)的熱塑性塑料連接方法。所以對激光透射焊接的研究也越來越多，然而目前最大的困難之一就是焊接夾緊裝置限制了該技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)前大部分焊接裝置可分為兩類要么能滿足簡單的平面型工件的裝夾問題，采用的基本上是平面壓板機構(gòu)，通過液壓或氣壓驅(qū)動機構(gòu)，或者是螺紋夾緊機構(gòu)實現(xiàn)對工件的夾緊；要么只能實現(xiàn)曲面的單面隨動夾緊，且夾緊裝置易磨損易損壞。實際工業(yè)中曲面型的工件的應(yīng)用越來越多，三維焊縫的夾緊效果不是很理想，所以對于這一類工件的夾緊，目前尚沒有一種有效的通用的夾緊裝置。專利《用于激光焊接塑料材料的焊接裝置及其焊接方法》，申請?zhí)枮?01110109966. 5，該焊接裝置是通過液壓驅(qū)動壓板機構(gòu)，使之與支撐板配合對工件實行夾緊，壓力的大小可由調(diào)壓閥控制并由壓力傳感器傳至顯示器上顯示出來。該焊接裝置的優(yōu)點是機構(gòu)較為簡單，壓力易于調(diào)節(jié)和控制。缺點是只能對一些平面型焊縫(即表面要求平整)進(jìn)行焊接，無法實現(xiàn)三維焊縫的焊接；再如萊丹公司專利技術(shù)的Globo球形焊接裝置，該裝置焊接頭部位一個玻璃球，該玻璃球有著對激光束聚焦和對焊縫施加機械夾緊力雙重效果。優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)任意三維焊縫的連接，靈活性高，但它采用的是單面夾緊，對于一些剛度低的工件，夾緊力過小可能導(dǎo)致焊不上，夾緊力過大又可能使工件變形，點接觸作用力較為集中使得焊后應(yīng)力集中，此外由于采用玻璃球同時用作機械夾緊和光學(xué)聚焦，長期滾動摩擦容易磨損玻璃球使得光學(xué)性能變差，從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。所以，迫切需要這樣一種夾具裝置不僅能滿足常見的平面型焊縫的焊接，還能夠適用于曲面型焊縫即空間三維焊縫的焊接；此外，能實現(xiàn)局部夾緊而避免其他夾緊時帶來的焊接應(yīng)力和工件變形。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種簡單、通用的適于任意型焊縫的焊接隨動夾緊裝置。為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案激光透射焊接隨動夾具，包括PC機、激光頭底座、PLC控制器、液壓控制系統(tǒng)、支撐組件、壓頭組件、壓頭固定組件和支架。所述的壓頭組件包括激光頭底座，激光頭，壓力傳感器和壓緊小滾輪。激光頭位于激光頭底座中間，激光頭底座兩側(cè)設(shè)有壓緊小滾輪，小滾輪置于支撐桿的一端，支撐桿的另一端連接彈簧，彈簧設(shè)置于激光頭底座上，彈簧與激光頭底座之間設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器與PC機連接；激光頭底座設(shè)于壓頭固定組件上。所述的支撐組件包括液壓小頂針組件和支撐板；支撐板固定在一個液壓組件的頂針桿上，頂針桿控制支撐板上下的運動；支撐板板上開設(shè)方形陣列的通孔，孔內(nèi)設(shè)置液壓小頂針組件；液壓小頂針組件的頂針桿朝上，活塞將液壓小頂針組件的油缸分為兩部分，上半部分為回油腔，下半部分為進(jìn)油腔，回油腔連接回油管道，進(jìn)油腔連接進(jìn)油管道，所有液壓小頂針組件進(jìn)油管道和回油管道與液壓控制系統(tǒng)的電磁閥相連，液壓控制系統(tǒng)控制每個液壓小頂針組件相互獨立工作。所述液壓控制系統(tǒng)的電磁閥控制信號線連接PLC控制器，PLC控制器連接PC機；PC機傳輸程序指令給PLC控制器，再由PLC控制器控制電磁閥動作，驅(qū)動頂針桿在壓力油的作用下伸出與縮回。用于固定和驅(qū)動壓頭組件有兩種方案，第一種方案稱為固定式。其壓頭組件固定 在壓頭組件固定在Y軸螺母上，Y軸螺母與Y軸絲桿配合，Y軸伺服電機驅(qū)動Y軸絲桿帶動Y軸螺母左右運動，從而帶動壓頭組件在Y向?qū)к壣献笥乙苿樱麄€Y向?qū)к壒潭ㄔ赬軸螺母上，X軸螺母與X軸絲桿配合，X伺服電機驅(qū)動X軸絲杠帶動X軸螺母前后運動，從而帶動Y向?qū)к壴赬向?qū)к壣蟈軸前后運動。X向?qū)к壒潭ㄔ诰匦慰蚣艿闹虚g位置，X軸伺服電機和Y軸伺服電機的控制線連接PC機；第二種方案稱為自由式。其壓頭組件置于機械手的末端，作為機械手末端執(zhí)行器，機械手由多個關(guān)節(jié)和機械臂組成，機械手的信號輸入輸出線連接PC機，可驅(qū)動壓頭組件的任意移動。此外，機械手還可以施加壓力，配合頂針桿夾緊工件。所述的液壓控制系統(tǒng)包括油箱、過濾器、液壓泵、節(jié)流閥、溢流閥和電磁閥。電磁閥的得電與失電由PLC控制器控制，從而達(dá)到控制頂針桿的伸出與縮回。調(diào)節(jié)節(jié)流閥可以控制頂針桿伸出與縮回的速度，調(diào)節(jié)溢流閥可以控制夾緊力并穩(wěn)定壓力，從而保證焊接過程中夾緊力的穩(wěn)定。激光透射焊接隨動夾緊裝置，其特征在于包括支撐組件、壓頭組件和壓頭固定組件，工件置于支撐組件和壓頭組件之間，焊接時，支撐組件和壓頭組件同時動作夾緊工件，在伺服電機和液壓控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，分別使得壓頭組件沿著焊縫運動，小頂針組件作隨動的夾緊。所述的壓頭組件上的傳感器可以實時監(jiān)測夾緊力的大小，夾緊力數(shù)值在PC上可顯示，亦可通過程序控制調(diào)節(jié)壓力。小滾輪可滾動，連接壓緊小滾輪的支撐桿長度能夠調(diào)節(jié)。通過PC機上編制程序，并下載到PLC控制器里，PLC控制器連接并控制液壓控制系統(tǒng)的電磁閥動作，電磁閥連接進(jìn)油和回油管道，頂針桿在液壓油的作用下實現(xiàn)隨動的伸出與縮回，隨著焊接過程中激光頭的移動，激光頭前端液壓小頂針組件的頂針桿有序的伸出，后端的液壓小頂針組件的頂針桿有序的縮回，從而實現(xiàn)頂針桿的隨動運動，且每個頂針組件有其編號，相互獨立工作，可依焊縫形狀不同而選取所需的頂針組件每個小頂針組件有各自的編號，由程序?qū)崿F(xiàn)對其單獨控制，通過選取數(shù)個合適的頂針組件來對工件夾緊;支撐板由液壓控制系統(tǒng)控制其Z方向的上下移動。從而保證焊接過程中焊縫寬度的一致性；整個帶有編號的液壓頂針組件系列由PLC編程控制，保證其有序的伸出與縮回，與激光頭實現(xiàn)隨動的夾緊。當(dāng)頂針桿完全縮回時，頂針桿的頂端與支撐板上平面齊平，這樣不至于影響工件的放置。頂針桿的頭部做成球形狀，可減少對工件的摩擦或因夾緊力集中而致的工件損壞。本專利技術(shù)裝置采用的是液壓小頂針組件，可按照需要調(diào)節(jié)頂針桿伸出的高度，因此能適應(yīng)任意形狀的工件，能有效的解決曲面型焊縫的夾緊問題；采用液壓缸作為執(zhí)行元件，穩(wěn)定的液壓力可保證焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定；采用隨動夾緊的思想，實現(xiàn)對工件的局部夾緊，從而大大減少了焊接應(yīng)力與整體夾緊時工件的變形；在PC機上對PLC進(jìn)行編程，再由PLC集成控制液壓系統(tǒng)，使得整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，并且采用PLC控制更加精確、靈敏；用伺服電機控制激光頭的移動，可確保激光頭的位置精度，有利于焊接過程的穩(wěn)定；激光頭上的壓緊滾輪在Z向是可調(diào)的，這樣無論工件的曲率如何變化都能使得壓緊滾輪緊壓著工件；液壓系統(tǒng)中運用溢流閥和節(jié)流閥來調(diào)節(jié)液壓缸的壓力和頂針桿伸出的速度，這樣可依據(jù)工件的剛度不同施加不同的液壓力，使得裝置的通用性更強。附圖說明 圖I是本專利技術(shù)裝置的總體示意圖。圖2是液壓系統(tǒng)工作原理不意圖。圖3是壓頭固定組件的第一種方案示意圖。圖4是壓頭固定組件的第二種方案示意圖。圖中I激光頭底座，2激光頭，3壓力傳感器，4壓緊小滾輪，5支架，6工本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
激光透射焊接隨動夾緊裝置，其特征在于，包括PC機（11）、PLC控制器（10）、液壓控制系統(tǒng)（9）、支撐組件、壓頭組件、壓頭固定組件和支架（5）；所述的壓頭組件包括激光頭底座（1）、激光頭（2）、壓力傳感器（3）和壓緊小滾輪（4）；激光頭（2）位于激光頭底座（1）中間，激光頭底座（1）兩側(cè)設(shè)有壓緊小滾輪（4），小滾輪置于支撐桿的一端，支撐桿的另一端連接彈簧，彈簧設(shè)置于激光頭底座（1）上，彈簧與激光頭底座（1）之間設(shè)置壓力傳感器（3），壓力傳感器（3）與PC機（11）連接；激光頭底座（1）設(shè)于壓頭固定組件上；?所述的支撐組件包括液壓小頂針組件（8）和支撐板（7）；支撐板（7）固定在一個液壓組件的頂針桿上，頂針桿控制支撐板（7）上下的運動；支撐板（7）板上開設(shè)方形陣列的通孔，孔內(nèi)設(shè)置液壓小頂針組件（8）；液壓小頂針組件（8）的頂針桿（20）朝上，活塞將液壓小頂針組件（8）的油缸（19）分為兩部分，上半部分為回油腔，下半部分為進(jìn)油腔，回油腔連接回油管道（21），進(jìn)油腔連接進(jìn)油管道（18），所有液壓小頂針組件（8）進(jìn)油管道和回油管道與液壓控制系統(tǒng)（9）的電磁閥相連，液壓控制系統(tǒng)（9）控制每個液壓小頂針組件（8）相互獨立工作，使頂針桿（20）伸出或縮回；所述液壓控制系統(tǒng)（9）的電磁閥控制信號線連接PLC控制器（10），PLC控制器（10）連接PC機（11）；PC機（11）傳輸程序指令給PLC控制器（10），再由PLC控制器（10）控制電磁閥動作，驅(qū)動頂針桿在壓力油的作用下伸出與縮回。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李品，嚴(yán)長，任國棟，沈宗保，劉會霞，陳浩，黃創(chuàng)，趙振關(guān)，王霄，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：