[发明专利]滚珠式激光透射焊接夹紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光透射焊接领域，特别涉及用于热塑性塑料间或者热塑性塑料与金属材料间的激光透射焊接夹紧装置，具体地说是一种滚珠式激光透射焊接夹紧装置。

背景技术

塑料制品具有重量轻、强度高、密度低、成本低、弹性优良、耐腐蚀等优点，因此塑料应用越来越广泛，尤其热塑性塑料。大多数热塑性塑料制品都为模制品，受注塑、挤塑加工工艺和模具制作等多方面的影响，很多形状不规则或结构复杂的塑料制品很难一次注塑成型，通常最经济、有效的方法是将多个简单的注塑件组合在一起，因此，出现了各种各样的热塑性塑料的连接方法。传统的机械连接方法由于易损伤元器件、连接不牢固和外来物质的引入等缺点而得不到广泛使用。激光透射焊接相比于传统的焊接方法有着诸多的优点，比如，形成精密、牢固、密封的焊缝；易于控制，能实现自动化生产；焊接热影响区小；焊接速度快，质量高，焊缝位于材料界面处；焊接热应力和振动应力小；能够实现异种材料的焊接，是目前热塑性塑料间以及热塑性塑料与金属之间最具有潜力的焊接方法。

激光透射焊接技术是未来发展的趋势，但是其也面临一大难题，就是焊接夹紧装置。首先，专利《用于激光焊接塑料材料的焊接装置及其焊接方法》，申请号为：201110109966.5，该焊接装置是通过液压驱动压板机构，使之与支撑板配合对工件实行夹紧，压力的大小可由调压阀控制并由压力传感器传至显示器上显示出来。该焊接装置的优点是机构较为简单，压力易于调节和控制。缺点是只能对一些平面型焊缝（即表面要求平整）进行焊接，无法实现三维焊缝的焊接，但是实际应用中三维焊接件的应用越来越多。其次，莱丹公司发明的Globo焊接装置比较巧妙，其焊接头部有一个玻璃球，这个玻璃球既能对激光束聚焦，又能施加压紧力，其主要优点是能够实现任意三维焊缝的焊接，且结构紧凑，但是它采用的是单个点接触，容易导致焊接后应力集中，此外该玻璃球长时间滚动摩擦容易导致玻璃球表面磨损，使玻璃球光学性能变差，所以，迫切需要一种能克服此缺点的装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，设计一种既能实现对曲面工件的焊接，同时又能精确控制焊接路径和压紧力，提高焊接件整体强度和刚度的滚珠式激光透射焊接夹紧装置，它采用多个滚珠压紧，避免了单个点接触，有利于提高加工工件的质量。

本发明的技术方案是：

一种滚珠式激光透射焊接夹紧装置，其特征是它包括：

一PC机，它用于设定预紧力和实现对各进给机构的控制，使它们按设定的步骤运动；

一步进电机控制系统，它受控于PC机，同时用于控制驱动X，Y，Z轴进给机构的动作；

一施压机构，它主要由液压小顶针、液压控制系统和压杆组成，液压小顶针受控于液压控制系统，液压控制系统受控于PC机，压杆的上端与液压小顶针相连；

一连接机构，该连接机构由移动板和连接环组成，移动板的一面与压杆的下端相连，另一面与连接环的上端相连；

一压紧机构，该压紧机构由上压紧机构和下压紧机构组成，上压紧机构由压块和滚珠组成，压块的上表面与所述连接环的下端相连，滚珠安装在压块的下表面上并能滚动；所述的下压紧机构由底模组成，底模上安装有下工件和上工件，滚珠在工作时压紧在上工件上。

所述的液压小顶针通过弹簧将作用力作用于压杆上，弹簧的一端与液压小顶针下部的上横板相连，另一端与压杆上端的下横板相连，在所述的上横板和下横板之间安装有测量液压小顶针作用力的压力传感器。

所述的上横板、压力传感器、弹簧和下横板安装在一个安装筒中。

所述的施压机构的数量为四个，四个施压机构通过各自的压杆同时作用在一个移动板上，且四个压杆同时上下运动，保证移动板水平。

所述的移动板和压块上分别设有供激光头发出的激光穿过的激光孔。

所述的底模是根据下工件定制的，底模和下工件能配合在一起，其材质为铝合金或钢质材料。

所述的压块为一个半径为2cm，厚为1cm的圆柱。

所述的液压控制系统根据4个压力传感器的压力和与预压紧力对比的结果控制电磁阀，电磁阀控制液压小顶针伸出或者收回，最终实现4个压杆向下的压紧力和等于预压紧力，连接机构把此压紧力传递给压紧机构，压紧机构中的上压紧机构与作为下压紧机构的底模配合对上工件和下工件进行夹紧，从而实现对曲面工件的夹紧；步进电机控制系统通过控制X轴方向步进电机和Y轴方向步进电机，使激光沿着预定路径焊接，从而精确控制焊接路径；步进电机控制系统控制Z轴方向步进电机，使激光的焦点位于上工件和下工件的交接面上。