[发明专利]一种多滚轮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，具体地说是一种多滚轮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，专利《激光透射焊接随动夹紧装置》，申请号为：201210462627.X，该装置虽然可以实现三维焊缝的焊接，但是夹紧力不均匀，根据相关研究，焊接过程中，压紧力的大小和是否均匀对焊接件的质量有很大影响。再者，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这些缺点的装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，设计一种热塑性塑料间及热塑性塑料与金属之间的多滚轮式激光透射焊接夹紧装置，它可以实现对曲面工件的焊接，同时能精确控制焊接路径和压紧力，提高焊接件的整体强度和刚度，采用多个滚轮压紧，避免单个点接触，提高加工工件的质量。

本发明的技术方案是：

一种多滚轮式激光透射焊接夹紧装置，它包括PC机，步进电机控制系统，X，Y，Z轴进给系统和激光头，其特征是它还包括施压机构和压紧机构；所述施压机构包括液压控制系统和液压小顶针，液压控制系统通过电磁阀控制液压小顶针的进油管道和出油管道的通断来控制液压小顶针伸出或者收回，液压小顶针安装于上移动板内且向下放置，液压小顶针的下端有一个上横板，上横板安装在施力筒中；所述的压紧机构包括底模和活动压紧装置；所述的活动压紧装置包括压杆、活动压紧平台、滚轮底座和滚轮，压杆的上端伸入施力筒中并连接有下横板，活动压紧平台与压杆的下端铰接相连，滚轮底座可转动地安装在活动压紧平台上，滚轮安装在滚轮底座上并能对上工件和下工件进行施压以便进行激光焊接；在施力筒中，液压小顶针下端的上横板与压杆上端的下横板之间设有压力传感器和弹簧，弹簧的上下端分别固定在上下两个横板上，压力传感器的压力数据传输给液压控制系统；液压控制系统根据压力传感器的数据与PC机设定的预压紧力进行比对，进而控制电磁阀，电磁阀控制液压小顶针伸出或者收回，液压小顶针伸出或者收回导致压力传感器数据变化，压力传感器的数据反馈给液压控制系统，从而实现实时反馈的夹紧，且能精确控制压紧力；所述的上工件和下工件安装在底模上，底模安装在工作台上，工作台安装在底座上，工作台在步进电机控制系统及相应的驱动机构的驱动控制下能在底座上作水平面的左右移动从而带动工件作左右移动；所述的上移动板安装在右移动板上，并能在步进电机控制系统及相应的驱动机构的驱动控制下在右移动板上作上下移动从而带动其上安装的施压机构和活动压紧机构作上下移动，所述的右移动板能在步进电机控制系统及相应的驱动机构的驱动控制下在底座上作水平面的前后移动；激光头安装在上移动板上，上移动板能在步进电机控制系统及相应的驱动机构的驱动控制下在右移动板上作上下移动从而使激光头发出的激光聚焦在焊接位置处；所述的步进电机控制系统受控于PC机。