多头五轴超声波塑料点焊机制造技术

一种多头五轴超声波塑料点焊机，多个声头分别固定在各自随动滑枕上，所有声头分时共用一个主动滑枕，主动滑枕与随动滑枕通过自动离合器连接或分离，活动横梁左右两端均有延伸段，该延伸段上有沿X向均布的定位锁用以锁定备用声头，工作声头由驱动器驱动沿X、Z两个方向数控位移；工作台由摇篮和转盘构成，绕A轴和C轴数控转动，摇篮支架通过水平移动副与设备底座浮动连接，并由数控驱动器沿Y轴驱动做前后水平数控位移，这样便能实现声头与工件相对五轴运动，同时实现多品种声头快速互换，且优化结构后造价较低，本发明专利技术适用于三维空间曲面不同品种多点快速自动焊接，并且只要修改程序就可以快速适应新产品焊接要求，实现柔性化制造。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种多头五轴超声波塑料点焊机，多个声头分别固定在各自随动滑枕上，所有声头分时共用一个主动滑枕，主动滑枕与随动滑枕通过自动离合器连接或分离，活动横梁左右两端均有延伸段，该延伸段上有沿X向均布的定位锁用以锁定备用声头，工作声头由驱动器驱动沿X、Z两个方向数控位移；工作台由摇篮和转盘构成，绕A轴和C轴数控转动，摇篮支架通过水平移动副与设备底座浮动连接，并由数控驱动器沿Y轴驱动做前后水平数控位移，这样便能实现声头与工件相对五轴运动，同时实现多品种声头快速互换，且优化结构后造价较低，本专利技术适用于三维空间曲面不同品种多点快速自动焊接，并且只要修改程序就可以快速适应新产品焊接要求，实现柔性化制造。【专利说明】多头五轴超声波塑料点焊机 所属
本专利技术涉及一种点焊机，尤其是适用于三维空间曲面多点焊接的智能柔性化多轴超声波塑料点焊机。
技术介绍
专利ZL201320298631.7公布了一种五轴超声波塑料点焊机，综合摇篮式五轴机械加工中心和龙门式五轴机械加工中心的优点，再结合超声波塑料点焊机的工作原理及受力特征创新结构设计，该专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:声头组件通过水平移动副与活动横梁浮动连接，并由数控驱动器沿X轴驱动做水平运动；活动横梁通过竖直移动副与龙门式活动机架立柱浮动连接，并由驱动器沿W轴驱动做升降运动；龙门式活动机架通过水平移动副与设备底座浮动连接，并由数控驱动器沿Y轴驱动做水平运动；摇篮式工作台由摇篮和转盘构成，摇篮直接与底座铰接，并由数控驱动器驱动绕铰接转轴转动，摇篮上的转盘由数控驱动器驱动绕C向转轴转动，C向转轴与所述的摇篮水平铰接转轴始终正交。 专利ZL201320298631.7专利技术的有益效果是:在实现三维空间曲面多点智能柔性焊接的前提下，大幅度降低设备成本，同时大幅度减少占地空间，利于普及。不过，实际应用中往往需要在一套产品上焊接不同形状的焊点，也就是需要更换不同结构形状的声头，而超声波声头不同于其他部件，超声波声头需要与换能器做声学耦合，一般是采用高强度螺栓在特定工艺下拧紧，很难实现自动化，即便投入较大成本后实现自动更换声头，也会因此影响生产效率；目前焊接机械手一般采用更换整个声头组件的办法来达到更换声头的目的，声头组件结构复杂导致自动抓取机械手制造成本较高。 另外，专利ZL201320298631.7公布的五轴超声波塑料点焊机的Y轴移动为动柱式结构，虽然其龙门架已经做了轻量化设计，但是仍有较大自重，如果再加上多个备用声头的重量，总重量偏大，且重心偏高，导致Y轴运动的稳定性和机动性较差。
技术实现思路
为了克服现有超声波塑料点焊机的不足，本专利技术提供一种多头五轴超声波塑料点焊机，在专利ZL201320298631.7公布的一种五轴超声波塑料点焊机基础上，实现多品种声头快速更换，同时优化Y轴运动的稳定性和机动性。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:声头滑枕分为主动滑枕和随动滑枕两部分，多个声头分别固定在各自随动滑枕上，所有声头分时共用一个主动滑枕，主动滑枕和随动滑枕分别通过X向移动副与活动横梁浮动连接，主动滑枕与随动滑枕通过自动离合器连接或分离，主动滑枕由数控驱动器驱动并带动所结合的随动滑枕及声头沿X轴做左右水平数控位移，随主动滑枕同步移动的声头组件称作工作声头组件，主动滑枕与随动滑枕分离后在X方向无运动干涉，此时随动滑枕不再随主动滑枕移动，不随主动滑枕移动的声头组件称作备用声头组件；活动横梁左右两端均有延伸段，且两端延伸段的有效长度均大于等于全部备用声头组件宽度之和，活动横梁两端延伸段上有沿X向均布的定位锁，定位锁的X向中心距大于等于备用声头组件的宽度，所有随动滑枕上均有与定位锁相匹配的定位结构，所有备用声头组件均被锁定在活动横梁延伸段上；龙门架固定在底座后部，让出前面空间便于取放工件，活动横梁通过竖直移动副与龙门架立柱浮动连接，并由驱动器沿W轴驱动做升降位移；工作台由摇篮支架、摇篮和转盘构成，转盘通过C向转动副与摇篮浮动连接，并由数控驱动器驱动绕C轴数控转动；摇篮通过A向铰接轴与摇篮支架铰接，并由数控驱动器驱动绕A向铰接轴数控转动，C轴与A轴始终正交；摇篮支架通过水平移动副与设备底座浮动连接，并由数控驱动器沿Y轴驱动做前后水平数控位移。 定义“X、Y、Z轴”是建立在笛卡尔坐标系上的直线轴，符合右手法则。以立式多头五轴超声波塑料点焊机为例，定义X轴为左右方向的水平轴，Y轴为前后方向的水平轴，Z轴为竖直轴；定义“Ζ轴”为主轴，即Z轴与声头中心线重合，此外设“W轴”与Z轴平行。 定义“A、B、C轴”为旋转轴，A轴平行于X轴，B轴平行于Y轴，C轴垂直于A (或B)轴。以立式多头五轴超声波塑料点焊机为例，横置摇篮以A轴作为基础旋转轴绕X轴旋转，C轴作为浮动旋转轴始终保持与A轴相互立交，A轴的旋转会改变C轴的定向，C轴的旋转不改变A轴的定向。 所述的“声头组件”包括常规意义上的声头、变幅杆、换能器及其护座，在这里换能器护座可以兼作随动滑枕，必要时增加独立随动滑枕，并且在随动滑枕与换能器护座之间增加焊接气缸(或弹簧)及移动副。较佳的是采用丝杠副串联弹簧驱动活动横梁沿W轴升降运动，或者采用串联气缸驱动活动横梁沿W轴升降运动，这样可以省去独立的随动滑枕，而以换能器护座兼作随动滑枕。 所述的“延伸段”是指活动横梁正常工作区域外侧的部分活动横梁(含移动副、驱动副等)，所述的活动横梁正常工作区域是工作声头组件焊接工件时在活动横梁上沿X轴活动的区域。 所述的“离合器”结合时具有限定主动滑枕与随动滑枕在X轴方向错位的功能，包括但不限于机械卡销，电磁耦合等形式，较佳的是采用机械卡销结构:主动滑枕上有垂直于X轴的移动副，所述的移动副活动构件前端有卡头(前端是指该构件朝向随动滑枕的一端)，随动滑枕对应位置均有与所述的卡头相匹配的卡口，主动滑枕沿X向平移到随动滑枕位置后，固定在主动滑枕上的直线驱动器驱动卡头插入卡口，此时离合器结合，随动滑枕随主动滑枕同步移动；当主动滑枕带动随动滑枕平移到活动横梁延伸段定位锁位置被锁定后，直线驱动器驱动卡头退出卡口，此时离合器分离，随动滑枕不随主动滑枕移动。所述的“卡口 ”包括但不限于U型卡槽、圆孔、方孔或锥孔等，所述的“卡头”前端伸入卡口部分在X向与卡口相吻合，所述的卡头与卡口方位互换后有同等功效，较佳的是卡头在主动滑枕上。 更佳的是采用圆柱或圆锥销钉作离合器的卡头，销钉由气缸驱动，具有结构简单、定位导向好等优点:主动滑枕上有垂直于X轴的导套，离合气缸固定在主动滑枕上，导柱后端与离合气缸活塞杆连接，导柱前端做成销钉状，随动滑枕对应位置均有与所述的销钉相匹配的销钉孔，主动滑枕沿X向平移到随动滑枕位置后，气缸驱动销钉插入销钉孔，此时离合器结合，随动滑枕随主动滑枕同步移动。具体实施时甚至可以把气缸活塞杆本身当作导柱，将其前端做成销钉状，直接与随动滑枕上的销钉孔配合构成离合器。 所述的“定位锁”锁定时具有限定随动滑枕与活动横梁延伸段在X轴方向错位的功能，定位锁可以采用与“离合器”类似的卡销结构，较佳的是采用与离合器销钉联动的浮动卡板或弹性定位珠作为备用声头组件的定位锁，具有结构简单，无需独立驱动等优点。 所述的离合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多头五轴超声波塑料点焊机，由机架、工作台和多组声头组件构成，其特征是：声头滑枕分为主动滑枕和随动滑枕两部分，多个声头分别固定在各自随动滑枕上，所有声头分时共用一个主动滑枕，主动滑枕和随动滑枕分别通过X向移动副与活动横梁浮动连接，主动滑枕与随动滑枕通过自动离合器连接或分离，主动滑枕由数控驱动器驱动并带动所结合的随动滑枕及声头沿X轴做左右水平数控位移，主动滑枕与随动滑枕分离后在X方向无运动干涉；龙门架固定在底座后部，活动横梁通过竖直移动副与龙门架立柱浮动连接，并由驱动器沿W轴驱动做升降位移；工作台由摇篮支架、摇篮和转盘构成，转盘通过C向转动副与摇篮浮动连接，并由数控驱动器驱动绕C轴数控转动：摇篮通过A向铰接轴与摇篮支架铰接，并由数控驱动器驱动绕A向铰接轴数控转动，C轴与A轴始终正交；摇篮支架通过水平移动副与设备底座浮动连接，并由数控驱动器沿Y轴驱动做前后水平数控位移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛子望，连上阳，刘晓刚，于立明，盛同飞，
申请(专利权)人：盛子望，
类型：发明
国别省市：山东;37