CN105172129A - 一种双面塑料激光焊接机 - Google Patents

Abstract

一种双面塑料激光焊接机。本焊接机包括机架面板，机架面板上安装了左右两个三轴机械手支架、送料轴组件；左右两个三轴机械手支架上分别安装了一个三轴联动的机械手，每个三轴机械手上安装了一个焊接激光光路***和焊接头，焊接头随着三轴机械手，在***的控制下，实现三维联动运动焊接；送料轴组件包括轴承座、轴承、丝杆及送料电机、导轨罩等，送料轴组件的功能是将工件从上料位送到焊接位置；送料轴组件上安装标准工作台，标准工作台上安装产品旋转机构、产品及产品夹具；产品旋转机构主要功能是为了水平上料、垂直焊接。本发明（专利）旨在提高生产效率、降低工人劳动强度和提高产品焊接质量。

Description

一种双面塑料激光焊接机

技术领域

本发明涉及塑料焊接领域，特别涉及一种三维曲面塑料风叶的双面塑料激光焊接机。

背景技术

本产品用于一种三维曲面塑料风叶的双面焊接，该塑料风叶的结构由叶体、7个叶片和导风圈组成，该产品的焊接要求为双面同时焊接，保证焊接完成后，单个叶片的强度大于600N，轴向跳动和径向跳刀在0.2mm以内。

传统的塑料风叶采用超声波焊接，超声波作用于热塑性塑料时，产生超过10000HZ的高频振动，高频振动通过上层焊件把超声能量传送到搭接面，即焊接区域。搭接面处的声阻较大，振动能量通过摩擦方式转换成热能，导致两个塑料的接触面迅速熔化，熔化的塑料在焊接头给予的压紧力作用下融合成型，形成焊缝。但是超声波焊接存在焊接强度低、噪声大、焊接应力及难以实现三维曲面焊接等固有缺点。

对于所述三维曲面塑料风叶需要双面焊接，采用超声波只能两个面分开焊接，这种方式不但降低了焊接效率，而且也难以保证风叶的轴向跳刀和径向跳刀，对操作员工的技术能力要求非常严格。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用高端激光焊接技术，实现双面同时焊接，提高生产效率、提供焊接质量，降低工人劳动强度，提供一种双面塑料激光焊接机。

本发明的完整技术方案是，一种双面塑料激光焊接机，包括机架面板，所述机架面板上安装了左右两个三轴机械手支架、送料轴组件；所述左右两个三轴机械手支架上分别安装了一个三轴联动的机械手，所述每个三轴机械手上安装了一个焊接激光光路***和焊接头；所述送料轴组件包括轴承座、轴承、丝杆、送料电机、导轨罩等；送料轴组件上安装标准工作台，所述标准工作台上安装产品旋转机构、产品及产品夹具；所述产品旋转机构包括产品旋转支撑座、旋转电机、减速器、齿轮及同步带；所述产品夹具包括垂直式快速夹钳和产品安装箱，所述工件为塑料风叶，其结构由叶体、7个叶片和导风圈组成。

所述左右两个三轴机械手采用相互独立的控制方式，每个三轴机械手都包括三个伺服电机，功率分别为1500W、200W、100W，控制***通过G代码编程或者示教的方式，同时控制两个三轴机械手，实现三维运动插补。

所述焊接头随着三轴机械手，在***的控制下，实现三维联动曲线焊接。本双面塑料激光焊接机采用两个相互独立的激光器，每个激光器的功率、开关、发光模式均有控制***独立控制。采取这种控制方式大大提高塑料焊接机的制造柔性，不受产品的三维形状所限制。

所述送料轴组件的主要功能是将工件从上料位送到焊接位置，从而使得上料位和焊接位分离，提高双面塑料激光焊接机的可靠性和安全性。

所诉产品旋转机构，其主要功能是为了实现操作工人的水平上料，送到焊接位时进行双面同时垂直焊接，焊接完成之后，再旋转成水平位置，工人手动下料，提高双面塑料激光焊接机的可操作性。

所述产品夹具设计方案，采用垂直式快速夹钳和产品安装箱组合形式。垂直式快速夹钳位可调的双点夹钳，由于风叶的导流圈为曲面，采用多点夹钳能够有效保证每个风叶都能够夹紧，并且夹紧力可以手动调节；产品安装箱的目的是为了保证风叶的径向跳动和轴向跳动。

由此可见，本发明与现有技术相比有如下效果。

1.在功能上实现双面同时焊接，能够有效地满足该工件的焊接质量，保证径向跳动和轴向跳动，并且能够提高超过100%的焊接速度。

2.在制造柔性方面，本产品几乎不受产品三维形状的限制，均可进行焊接。

3.在操作性方面，本产品只需要工人手动上下料，对于员工几乎无其他方面的要求，大大降低了工人的劳动强度和必备的操作技能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为三轴机械手的结构图。

图3为产品及产品夹具结构图。

图4为产品装配体结构图。

图中：机架面板1，三轴机械手支架（左）2，三轴机械手（左）3，送料轴组件4，三轴机械手（右）5，三轴机械手支架（右）6，旋转电机7，产品安装箱8，垂直式快速夹钳9，旋转支承架10，标准工作台11，X轴12，XY轴连接件13，Y轴14，Z轴15，辅助支承轴16，产品安装箱上盖17，垂直式快速夹钳双夹点18，塑料风叶19，旋转轴20，叶体21，叶片22，导风圈23。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明提供一种双面塑料激光焊接机，包括机架面板1，所述机架面板上安装了左右两个三轴机械手支架2和6、送料轴组件4；所述左右两个三轴机械手支架2和6上分别安装了一个三轴联动的机械手3和5，所述每个三轴机械手上安装了一个焊接激光光路***和焊接头；所述送料轴组件4包括轴承座、轴承、丝杆、送料电机、导轨罩等；送料轴组件上安装标准工作台11，所述标准工作台11上安装产品旋转机构、产品18及产品夹具；所述产品旋转机构包括产品旋转支撑座10、旋转电机7、减速器、齿轮及同步带；所述产品夹具包括垂直式快速夹钳9和产品安装箱8，所述工件为塑料风19叶，其结构由叶体21、7个叶片22和导风圈23组成。

本装置的工作过程：三维曲面塑料风叶的半自动双面激光焊接，工人对工件进行装夹、上料、下料，装夹只要是将叶体21、7个叶片22和导风圈23组合成一个风叶，其它工艺过程均由控制器（GatherWin）全程控制。

首先，双面塑料激光焊接机接通电源，加载塑料风叶的焊接程序，焊接程序中包括：焊接的三维曲线G代码、焊接速度、焊接功率、激光器的开关和激光器的发光模式，这些工艺参数均通过大量的试验总结出来的最优参数；送料轴组件4将标准工作台11、工件安装箱8和垂直式快速夹钳9送到上料位；旋转电机7将工件安装箱8和垂直式快速夹钳9选装到水平位置，工人将工件19上料到工件安装箱8，并将垂直式快速夹钳9夹紧工件19，使得叶体21，叶片22，导风圈23能够紧密的贴合在一起；旋转电机7将已经装夹完成的工件19及夹具旋转至垂直位置；送料组件4将标准工作台11和工件19运送到焊接位置；左右两个三轴机械手3和5根据程序中的G代码，带动激光头行走工件19所需要的三维曲线，对塑料风叶两面进行同时焊接；激光焊接过程中，程序设定最佳工艺参数，包括焊接速度、焊接功率、发光模式；每个三轴机械手均由X轴12，XY轴连接件13，Y轴14，Z轴15，辅助支承轴16组成，三个轴的电机功率分别为1500W、200W、100W，所有电机均为Ethernet总线通讯的伺服电机，确保机器运动和焊接的高精度和实时性，同时也解决控制***中通讯的难题；焊接完成之后，送料组件4将标准工作台11和工件19运送到上料位；旋转电机7将已经焊接完成的工件19及夹具旋转至水平位置，等待下料；工人对塑料风叶进行下料。

本双面塑料激光焊接机，具有良好的柔性，良好的柔性主要体现在几乎不受产品三维尺寸、工件材料的限制，通过可编程G代码，即可完成不同三维尺寸的工件，通过设置不同的焊接功率、焊接速度和发光模式，可以焊接不同的工件材料。

由上可见，本双面塑料焊接机引进高端的激光透射焊接技术，并采用两个三轴机械手和两个焊接头，对组合式三维曲面的塑料风叶进行两面同时焊接，具有高精度、高效率、高稳定性、良好的柔性和可操作性，全程由控制***控制，大大降低了工人的劳动强度和必备的技术要求，同时焊接强度和工件的跳动也得以有效地保障。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种双面塑料激光焊接机，其特征在于，包括机架面板，所述机架面板上安装了左右两个三轴机械手支架、送料轴组件；所述左右两个三轴机械手支架上分别安装了一个三轴联动的机械手，所述每个三轴机械手上安装了一个焊接激光光路***和焊接头；所述送料轴组件包括轴承座、轴承、丝杆、送料电机、导轨罩等；送料轴组件上安装标准工作台，所述标准工作台上安装产品旋转机构、产品及产品夹具；所述产品旋转机构包括产品旋转支撑座、旋转电机、减速器、齿轮及同步带；所述产品夹具包括垂直式快速夹钳和产品安装箱，所述工件为塑料风叶。

2.根据权利要求书1所述双面激光塑料焊接机，其特征在于：所述的左右两个三轴机械手采用相互独立的控制方式，通过G代码编程或者示教的方式，实现运动插补。

3.根据权利要求书1所述双面激光塑料焊接机，其特征在于：所述的焊接头随着三轴机械手，三轴机械手与控制***连接，在***的控制下，实现三维联动曲线焊接。