[發(fā)明專利]滾珠式激光透射焊接夾緊裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410496286.7
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104191606A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉會霞;蔣海榮;李品;嚴長;王霄
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: B29C65/16
• 分類號: B29C65/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及激光透射焊接領域，特別涉及用于熱塑性塑料間或者熱塑性塑料與金屬材料間的激光透射焊接夾緊裝置，具體地說是一種滾珠式激光透射焊接夾緊裝置。

背景技術(shù)

塑料制品具有重量輕、強度高、密度低、成本低、彈性優(yōu)良、耐腐蝕等優(yōu)點，因此塑料應用越來越廣泛，尤其熱塑性塑料。大多數(shù)熱塑性塑料制品都為模制品，受注塑、擠塑加工工藝和模具制作等多方面的影響，很多形狀不規(guī)則或結(jié)構(gòu)復雜的塑料制品很難一次注塑成型，通常最經(jīng)濟、有效的方法是將多個簡單的注塑件組合在一起，因此，出現(xiàn)了各種各樣的熱塑性塑料的連接方法。傳統(tǒng)的機械連接方法由于易損傷元器件、連接不牢固和外來物質(zhì)的引入等缺點而得不到廣泛使用。激光透射焊接相比于傳統(tǒng)的焊接方法有著諸多的優(yōu)點，比如，形成精密、牢固、密封的焊縫；易于控制，能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；焊接熱影響區(qū)小；焊接速度快，質(zhì)量高，焊縫位于材料界面處；焊接熱應力和振動應力小；能夠?qū)崿F(xiàn)異種材料的焊接，是目前熱塑性塑料間以及熱塑性塑料與金屬之間最具有潛力的焊接方法。

激光透射焊接技術(shù)是未來發(fā)展的趨勢，但是其也面臨一大難題，就是焊接夾緊裝置。首先，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)枮椋?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）進行焊接，無法實現(xiàn)三維焊縫的焊接，但是實際應用中三維焊接件的應用越來越多。其次，萊丹公司發(fā)明的Globo焊接裝置比較巧妙，其焊接頭部有一個玻璃球，這個玻璃球既能對激光束聚焦，又能施加壓緊力，其主要優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)任意三維焊縫的焊接，且結(jié)構(gòu)緊湊，但是它采用的是單個點接觸，容易導致焊接后應力集中，此外該玻璃球長時間滾動摩擦容易導致玻璃球表面磨損，使玻璃球光學性能變差，所以，迫切需要一種能克服此缺點的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設計一種既能實現(xiàn)對曲面工件的焊接，同時又能精確控制焊接路徑和壓緊力，提高焊接件整體強度和剛度的滾珠式激光透射焊接夾緊裝置，它采用多個滾珠壓緊，避免了單個點接觸，有利于提高加工工件的質(zhì)量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種滾珠式激光透射焊接夾緊裝置，其特征是它包括：

一PC機，它用于設定預緊力和實現(xiàn)對各進給機構(gòu)的控制，使它們按設定的步驟運動；

一步進電機控制系統(tǒng)，它受控于PC機，同時用于控制驅(qū)動X，Y，Z軸進給機構(gòu)的動作；

一施壓機構(gòu)，它主要由液壓小頂針、液壓控制系統(tǒng)和壓桿組成，液壓小頂針受控于液壓控制系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)受控于PC機，壓桿的上端與液壓小頂針相連；

一連接機構(gòu)，該連接機構(gòu)由移動板和連接環(huán)組成，移動板的一面與壓桿的下端相連，另一面與連接環(huán)的上端相連；

一壓緊機構(gòu)，該壓緊機構(gòu)由上壓緊機構(gòu)和下壓緊機構(gòu)組成，上壓緊機構(gòu)由壓塊和滾珠組成，壓塊的上表面與所述連接環(huán)的下端相連，滾珠安裝在壓塊的下表面上并能滾動；所述的下壓緊機構(gòu)由底模組成，底模上安裝有下工件和上工件，滾珠在工作時壓緊在上工件上。

所述的液壓小頂針通過彈簧將作用力作用于壓桿上，彈簧的一端與液壓小頂針下部的上橫板相連，另一端與壓桿上端的下橫板相連，在所述的上橫板和下橫板之間安裝有測量液壓小頂針作用力的壓力傳感器。

所述的上橫板、壓力傳感器、彈簧和下橫板安裝在一個安裝筒中。

所述的施壓機構(gòu)的數(shù)量為四個，四個施壓機構(gòu)通過各自的壓桿同時作用在一個移動板上，且四個壓桿同時上下運動，保證移動板水平。

所述的移動板和壓塊上分別設有供激光頭發(fā)出的激光穿過的激光孔。

所述的底模是根據(jù)下工件定制的，底模和下工件能配合在一起，其材質(zhì)為鋁合金或鋼質(zhì)材料。

所述的壓塊為一個半徑為2cm，厚為1cm的圓柱。

所述的液壓控制系統(tǒng)根據(jù)4個壓力傳感器的壓力和與預壓緊力對比的結(jié)果控制電磁閥，電磁閥控制液壓小頂針伸出或者收回，最終實現(xiàn)4個壓桿向下的壓緊力和等于預壓緊力，連接機構(gòu)把此壓緊力傳遞給壓緊機構(gòu)，壓緊機構(gòu)中的上壓緊機構(gòu)與作為下壓緊機構(gòu)的底模配合對上工件和下工件進行夾緊，從而實現(xiàn)對曲面工件的夾緊；步進電機控制系統(tǒng)通過控制X軸方向步進電機和Y軸方向步進電機，使激光沿著預定路徑焊接，從而精確控制焊接路徑；步進電機控制系統(tǒng)控制Z軸方向步進電機，使激光的焦點位于上工件和下工件的交接面上。