[发明专利]一种高精度熔深控制激光塑料焊接设备及其工作方法

说明书

本发明公开了一种高精度熔深控制激光塑料焊接设备及其工作方法，涉及激光焊接技术领域。本发明包括框架机体、下电气柜、上位机，双工位转盘上表面固定安装有一压力闭环夹持压紧机构；压力闭环夹持压紧机构包括安装座、定心平衡立柱、压盖板、承载板、第一精密电动缸、滑台、支撑柱、自选型胎具、第二精密电动缸、数显焊接熔深测量尺；框架机体的上方设置有与上位机相连的PLC控制系统人机接口。本发明能够保证可靠地成品一致性，能够对不同型号的待加工工件进行适应性的主动地进行适应性焊接速度和位移探索、预焊接、和熔深的预设定，更好的满足了塑料激光焊接的多样性要求，较好的满足焊接精度需求和溯源分析管控等功能。

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，特别是涉及一种高精度熔深控制激光塑料焊接设备以及一种其高精度熔深控制激光塑料焊接设备的工作方法。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

激光作为一种焊接用热源，具有准直性优良、光束能量密度高、作用区域小、提温速度快、冷凝快速等优点。在焊接过程中，通过光纤组成的光路系统，将激光器产生的光束作用于待焊接区域，第一层为透光层，第二层为吸收层；当热熔区形成热作用，在热作用区中的塑料被相互融化，随后的凝固过程中，已融化的材料形成新的互熔材料，从而使焊接的部件连接起来；在实际生产加工以及结构性塑料制造过程中，我们都了解注塑和模具等多方因素条件下尺寸精度方面并不是所谓的平整等问题；而在塑料激光焊接领域却恰恰需要焊接产品贴服精度小于0.003mm；为满足塑料激光焊接工艺要求国内乃至国外厂家很多都采用气缸控制压力，而气源对设备焊接的质量却影响相当大，控制精度一致性差异存在±0.15mm的焊接位置误差，并且无数据查询判别分析数源等行业问题，由电缸电机驱动控制的高精度电动缸则具有更精准的优点，针对不同产品的差异性，现有的激光焊接设备并没有进行主动的适应性的焊接速度和位移探索、预焊接、和熔深的预设定，适应能力较差，因此针对以上问题，提供一种高精度熔深控制激光塑料焊接设备及其工作方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度熔深控制激光塑料焊接设备及其工作方法，通过采用上位机控制利用电缸电机驱动的高精度电动缸作为压力源，通过测力传感器恒力或切换恒位置，保证可靠地成品一致性，且上位机可设置位置、压力判别和查询追溯等功能，能够对不同型号的待加工工件进行适应性的主动地进行适应性焊接速度和位移探索、预焊接、和熔深的预设定，更好的满足了塑料激光焊接的多样性要求，较好的满足焊接精度需求和溯源分析管控等功能。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的高精度熔深控制激光塑料焊接设备，包括框架机体、设置于框架机体下部的下电气柜、安装于框架机体顶部自由旋转臂末端的上位机，所述下电气柜的上表面垂直固定安装有一Z轴自动对焦升降滑柱以及设置有一双工位转盘，所述双工位转盘上表面固定安装有一压力闭环夹持压紧机构；所述Z轴自动对焦升降滑柱上通过Z轴电机驱动安装有一内部设置有激光光路的激光器，所述激光器的端部设置有一与双工位转盘相对的高速准同步扫描焊接头；

所述压力闭环夹持压紧机构包括与双工位转盘固定相连的安装座、垂直设置于安装座上表面的四个定心平衡立柱、设置于定心平衡立柱顶部的压盖板、滑动升降配合于定心平衡立柱上的承载板、垂直设置于安装座上表面且顶举头端与承载板底部固定相连的第一精密电动缸、设置于承载板表面的滑轨、滑动配合于滑轨上的滑台、垂直设置于滑台顶部支撑柱、设置于支撑柱顶部的自选型胎具、水平躺卧设置于承载板上表面且顶举头一端与滑台侧部固定相连的第二精密电动缸、连接于第一精密电动缸与滑台之间的工程拖链、垂直设置于压盖板底部且分布于滑台两侧的限位防护挡板以及垂直设置于压盖板底部且分布于自选型胎具一侧的数显焊接熔深测量尺；