[發明專利]5軸超聲波塑料點焊機

無效

• 申請號: 201310207140.1
• 申請日: 2013-05-18
• 公開（公告）號: CN104162981A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 盛子望;于立明;連上陽;趙鵬;盛同飛
• 申請（專利權）人: 盛子望
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08;B25J5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種點焊機，尤其是適用于三維空間曲面多點焊接的智能柔性化多軸超聲波塑料點焊機。

背景技術

超聲波塑料點焊機是一種傳統的焊接設備，適合單點或者多點重復焊接，目前，公知的超聲波塑料點焊機主要有兩類，一類是手持超聲波塑料點焊機，方便三維空間曲面上的多點焊接，問題是焊接質量不穩定；另一類是自動超聲波塑料點焊機，具有焊接參數一致，焊接質量穩定等優點，輔以二維平移龍門架(或二維平移工作臺)，還可以實現平面多點自動焊接，不過要在一臺自動設備上實現三維空間曲面上的多點焊接則難度較大，目前主要有兩種方法，第一種方法是在一套設備的不同方位同時架設多臺自動超聲波塑料點焊機，此方法焊接效率非常高，但是存在三個問題：其一是設備造價高，其二是不同方位間的焊頭干涉限制其使用，其三則是缺乏柔性，一旦產品更新，則設備報廢；實現三維空間曲面上多點自動焊接的第二種方法是采用多軸焊接機械手，多軸焊接機械手一般有5～6個自由度，既可以模擬人的手臂實現三維空間曲面焊接操作，又具有自動超聲波塑料點焊機的焊接質量穩定性，而且具有快速適應產品更新的優點，在自動化、智能化基礎上實現柔性化，技術層面上看應該說是很完美了，只是這種多軸焊接機械手造價昂貴，很難普及應用。

發明內容

為了克服現有超聲波塑料點焊機的不足，本發明提供一種5軸超聲波塑料點焊機，綜合搖籃式5軸機械加工中心和龍門式5軸機械加工中心的優點，再結合超聲波塑料點焊機的工作原理及受力特征創新結構設計，實現5軸驅動的同時使其造價大幅度下降，甚至遠低于多軸焊接機械手，此外，相比多軸焊機機械手還可以大幅度減少占地空間，從土地和廠房方面進一步降低投資成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：焊頭組件通過水平移動副與活動橫梁浮動連接，并由數控驅動器沿X軸驅動做水平數控位移；活動橫梁通過豎直移動副與龍門式活動機架立柱浮動連接，并由驅動器沿W軸驅動做升降位移；龍門式活動機架通過水平移動副與設備底座浮動連接，并由數控驅動器沿Y軸驅動做水平數控位移；工作臺由搖籃和轉盤構成，轉盤通過C向轉動副與搖籃浮動連接，并由數控驅動器驅動繞C軸數控轉動；本發明把整個底座當做搖籃支架，通過搖籃鉸接轉軸軸心的底座豎直剖切面為U字形結構，U字開口寬度大于工件及其工裝寬度，U字開口深度大于搖籃轉動半徑，搖籃通過水平轉動副直接與底座鉸接，并由數控驅動器驅動繞水平鉸接轉軸數控轉動，搖籃上的轉盤也隨搖籃繞鉸接轉軸同步轉動，C軸與所述的搖籃水平鉸接轉軸始終正交。工作時，先將工件上需要焊接的某一個點繞C軸隨轉盤轉動，使該點的法線處在X-Z(或Y-Z)平面內，然后再轉動搖籃，使該點的法線平行于Z軸，同時沿X軸和Y軸平移聲頭至該焊接點正上方，再沿W軸上下調整活動橫梁高度，使聲頭高度位置處于合適的焊接行程內，最后沿Z軸驅動聲頭下移即可完成焊接，事實上前述多個動作在不干涉的前提下可以同步執行，以提高焊接效率，將多個焊點依次用程序驅動，便可以快速逐點完成，當產品更新后，只要修改程序就可以快速適應新產品焊接要求。

搖籃式工作臺在底座上有縱置和橫置兩種安裝方式：縱置搖籃通過B向鉸接軸與底座鉸接，并由數控驅動器驅動繞B向鉸接軸轉動，搖籃上的轉盤由數控驅動器驅動繞C軸轉動，并隨搖籃繞B向鉸接軸同步轉動；橫置搖籃通過A向鉸接軸與底座鉸接，并由數控驅動器驅動繞A向鉸接軸轉動，搖籃上的轉盤由數控驅動器驅動繞C軸轉動，并隨搖籃繞A向鉸接軸同步轉動。

定義“X、Y、Z軸”是建立在笛卡爾坐標系上的直線軸，符合右手法則。以立式5軸超聲波塑料點焊機為例，定義X軸為左右方向的水平軸，Y軸為前后方向的水平軸，Z軸為豎直軸。

定義“Z軸”為主軸，即Z軸與聲頭中心線重合，此外設“W軸”與Z軸平行。

定義“A、B、C軸”為旋轉軸，A軸軸心平行于X軸，B軸軸心平行于Y軸，C軸軸心垂直于A軸(或B軸)軸心。以立式5軸超聲波塑料點焊機為例，縱置搖籃以B軸作為基礎旋轉軸繞Y軸旋轉，C軸作為浮動旋轉軸，其軸心始終保持與B軸軸心相互立交，B軸的旋轉會改變C軸的定向，C軸的旋轉不改變B軸的定向；橫置搖籃以A軸作為基礎旋轉軸繞X軸旋轉，C軸作為浮動旋轉軸，其軸心始終保持與A軸軸心相互立交，A軸的旋轉會改變C軸的定向，C軸的旋轉不改變A軸的定向。