多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊的制造方法
【專利摘要】一種多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，多個(gè)聲頭分別固定在各自隨動(dòng)滑枕上，所有聲頭分時(shí)共用一個(gè)主動(dòng)滑枕，主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕通過(guò)自動(dòng)離合器連接或分離，活動(dòng)橫梁左右兩端均有延伸段，該延伸段上有沿X向均布的定位鎖用以鎖定備用聲頭，工作聲頭由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)沿X、Z兩個(gè)方向數(shù)控位移；工作臺(tái)由搖籃和轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，繞A軸和C軸數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)，搖籃支架通過(guò)水平移動(dòng)副與設(shè)備底座浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器沿Y軸驅(qū)動(dòng)做前后水平數(shù)控位移，這樣便能實(shí)現(xiàn)聲頭與工件相對(duì)五軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多品種聲頭快速互換，且優(yōu)化結(jié)構(gòu)后造價(jià)較低，本發(fā)明適用于三維空間曲面不同品種多點(diǎn)快速自動(dòng)焊接，并且只要修改程序就可以快速適應(yīng)新產(chǎn)品焊接要求，實(shí)現(xiàn)柔性化制造。
【專利說(shuō)明】多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種點(diǎn)焊機(jī)，尤其是適用于三維空間曲面多點(diǎn)焊接的智能柔性化多軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]專利ZL201320298631.7公布了一種五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，綜合搖籃式五軸機(jī)械加工中心和龍門式五軸機(jī)械加工中心的優(yōu)點(diǎn)，再結(jié)合超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)的工作原理及受力特征創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:聲頭組件通過(guò)水平移動(dòng)副與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器沿X軸驅(qū)動(dòng)做水平運(yùn)動(dòng)；活動(dòng)橫梁通過(guò)豎直移動(dòng)副與龍門式活動(dòng)機(jī)架立柱浮動(dòng)連接，并由驅(qū)動(dòng)器沿W軸驅(qū)動(dòng)做升降運(yùn)動(dòng)；龍門式活動(dòng)機(jī)架通過(guò)水平移動(dòng)副與設(shè)備底座浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器沿Y軸驅(qū)動(dòng)做水平運(yùn)動(dòng)；搖籃式工作臺(tái)由搖籃和轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，搖籃直接與底座鉸接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞鉸接轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，搖籃上的轉(zhuǎn)盤由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞C向轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，C向轉(zhuǎn)軸與所述的搖籃水平鉸接轉(zhuǎn)軸始終正交。
[0003]專利ZL201320298631.7發(fā)明的有益效果是:在實(shí)現(xiàn)三維空間曲面多點(diǎn)智能柔性焊接的前提下，大幅度降低設(shè)備成本，同時(shí)大幅度減少占地空間，利于普及。不過(guò)，實(shí)際應(yīng)用中往往需要在一套產(chǎn)品上焊接不同形狀的焊點(diǎn)，也就是需要更換不同結(jié)構(gòu)形狀的聲頭，而超聲波聲頭不同于其他部件，超聲波聲頭需要與換能器做聲學(xué)耦合，一般是采用高強(qiáng)度螺栓在特定工藝下擰緊，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即便投入較大成本后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換聲頭，也會(huì)因此影響生產(chǎn)效率；目前焊接機(jī)械手一般采用更換整個(gè)聲頭組件的辦法來(lái)達(dá)到更換聲頭的目的，聲頭組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致自動(dòng)抓取機(jī)械手制造成本較高。
[0004]另外，專利ZL201320298631.7公布的五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)的Y軸移動(dòng)為動(dòng)柱式結(jié)構(gòu)，雖然其龍門架已經(jīng)做了輕量化設(shè)計(jì)，但是仍有較大自重，如果再加上多個(gè)備用聲頭的重量，總重量偏大，且重心偏高，導(dǎo)致Y軸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性較差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)的不足，本發(fā)明提供一種多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，在專利ZL201320298631.7公布的一種五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多品種聲頭快速更換，同時(shí)優(yōu)化Y軸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:聲頭滑枕分為主動(dòng)滑枕和隨動(dòng)滑枕兩部分，多個(gè)聲頭分別固定在各自隨動(dòng)滑枕上，所有聲頭分時(shí)共用一個(gè)主動(dòng)滑枕，主動(dòng)滑枕和隨動(dòng)滑枕分別通過(guò)X向移動(dòng)副與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕通過(guò)自動(dòng)離合器連接或分離，主動(dòng)滑枕由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并帶動(dòng)所結(jié)合的隨動(dòng)滑枕及聲頭沿X軸做左右水平數(shù)控位移，隨主動(dòng)滑枕同步移動(dòng)的聲頭組件稱作工作聲頭組件，主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕分離后在X方向無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉，此時(shí)隨動(dòng)滑枕不再隨主動(dòng)滑枕移動(dòng)，不隨主動(dòng)滑枕移動(dòng)的聲頭組件稱作備用聲頭組件；活動(dòng)橫梁左右兩端均有延伸段，且兩端延伸段的有效長(zhǎng)度均大于等于全部備用聲頭組件寬度之和，活動(dòng)橫梁兩端延伸段上有沿X向均布的定位鎖，定位鎖的X向中心距大于等于備用聲頭組件的寬度，所有隨動(dòng)滑枕上均有與定位鎖相匹配的定位結(jié)構(gòu)，所有備用聲頭組件均被鎖定在活動(dòng)橫梁延伸段上；龍門架固定在底座后部，讓出前面空間便于取放工件，活動(dòng)橫梁通過(guò)豎直移動(dòng)副與龍門架立柱浮動(dòng)連接，并由驅(qū)動(dòng)器沿W軸驅(qū)動(dòng)做升降位移；工作臺(tái)由搖籃支架、搖籃和轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)盤通過(guò)C向轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖籃浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞C軸數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)；搖籃通過(guò)A向鉸接軸與搖籃支架鉸接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞A向鉸接軸數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)，C軸與A軸始終正交；搖籃支架通過(guò)水平移動(dòng)副與設(shè)備底座浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器沿Y軸驅(qū)動(dòng)做前后水平數(shù)控位移。
[0007]定義“X、Y、Z軸”是建立在笛卡爾坐標(biāo)系上的直線軸，符合右手法則。以立式多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)為例，定義X軸為左右方向的水平軸，Y軸為前后方向的水平軸，Z軸為豎直軸；定義“Ζ軸”為主軸，即Z軸與聲頭中心線重合，此外設(shè)“W軸”與Z軸平行。
[0008]定義“A、B、C軸”為旋轉(zhuǎn)軸，A軸平行于X軸，B軸平行于Y軸，C軸垂直于A (或B)軸。以立式多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)為例，橫置搖籃以A軸作為基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)軸繞X軸旋轉(zhuǎn)，C軸作為浮動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸始終保持與A軸相互立交，A軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)改變C軸的定向，C軸的旋轉(zhuǎn)不改變A軸的定向。
[0009]所述的“聲頭組件”包括常規(guī)意義上的聲頭、變幅桿、換能器及其護(hù)座，在這里換能器護(hù)座可以兼作隨動(dòng)滑枕，必要時(shí)增加獨(dú)立隨動(dòng)滑枕，并且在隨動(dòng)滑枕與換能器護(hù)座之間增加焊接氣缸(或彈簧)及移動(dòng)副。較佳的是采用絲杠副串聯(lián)彈簧驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁沿W軸升降運(yùn)動(dòng)，或者采用串聯(lián)氣缸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁沿W軸升降運(yùn)動(dòng)，這樣可以省去獨(dú)立的隨動(dòng)滑枕，而以換能器護(hù)座兼作隨動(dòng)滑枕。
[0010]所述的“延伸段”是指活動(dòng)橫梁正常工作區(qū)域外側(cè)的部分活動(dòng)橫梁(含移動(dòng)副、驅(qū)動(dòng)副等)，所述的活動(dòng)橫梁正常工作區(qū)域是工作聲頭組件焊接工件時(shí)在活動(dòng)橫梁上沿X軸活動(dòng)的區(qū)域。
[0011]所述的“離合器”結(jié)合時(shí)具有限定主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕在X軸方向錯(cuò)位的功能，包括但不限于機(jī)械卡銷，電磁耦合等形式，較佳的是采用機(jī)械卡銷結(jié)構(gòu):主動(dòng)滑枕上有垂直于X軸的移動(dòng)副，所述的移動(dòng)副活動(dòng)構(gòu)件前端有卡頭(前端是指該構(gòu)件朝向隨動(dòng)滑枕的一端)，隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與所述的卡頭相匹配的卡口，主動(dòng)滑枕沿X向平移到隨動(dòng)滑枕位置后，固定在主動(dòng)滑枕上的直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)卡頭插入卡口，此時(shí)離合器結(jié)合，隨動(dòng)滑枕隨主動(dòng)滑枕同步移動(dòng)；當(dāng)主動(dòng)滑枕帶動(dòng)隨動(dòng)滑枕平移到活動(dòng)橫梁延伸段定位鎖位置被鎖定后，直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)卡頭退出卡口，此時(shí)離合器分離，隨動(dòng)滑枕不隨主動(dòng)滑枕移動(dòng)。所述的“卡口 ”包括但不限于U型卡槽、圓孔、方孔或錐孔等，所述的“卡頭”前端伸入卡口部分在X向與卡口相吻合，所述的卡頭與卡口方位互換后有同等功效，較佳的是卡頭在主動(dòng)滑枕上。
[0012]更佳的是采用圓柱或圓錐銷釘作離合器的卡頭，銷釘由氣缸驅(qū)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位導(dǎo)向好等優(yōu)點(diǎn):主動(dòng)滑枕上有垂直于X軸的導(dǎo)套，離合氣缸固定在主動(dòng)滑枕上，導(dǎo)柱后端與離合氣缸活塞桿連接，導(dǎo)柱前端做成銷釘狀，隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與所述的銷釘相匹配的銷釘孔，主動(dòng)滑枕沿X向平移到隨動(dòng)滑枕位置后，氣缸驅(qū)動(dòng)銷釘插入銷釘孔，此時(shí)離合器結(jié)合，隨動(dòng)滑枕隨主動(dòng)滑枕同步移動(dòng)。具體實(shí)施時(shí)甚至可以把氣缸活塞桿本身當(dāng)作導(dǎo)柱，將其前端做成銷釘狀，直接與隨動(dòng)滑枕上的銷釘孔配合構(gòu)成離合器。
[0013]所述的“定位鎖”鎖定時(shí)具有限定隨動(dòng)滑枕與活動(dòng)橫梁延伸段在X軸方向錯(cuò)位的功能，定位鎖可以采用與“離合器”類似的卡銷結(jié)構(gòu)，較佳的是采用與離合器銷釘聯(lián)動(dòng)的浮動(dòng)卡板或彈性定位珠作為備用聲頭組件的定位鎖，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需獨(dú)立驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]所述的離合器與定位鎖相互連鎖，兩者之間至少有一個(gè)處于結(jié)合或鎖定狀態(tài)。
[0015]所述的“X軸移動(dòng)副”包括但不限于滾珠直線滑軌、光軸、異形滑桿、滑槽等，較佳的是采用滾珠直線滑軌，具有側(cè)向抗扭，阻尼小，運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]較佳的是用絲杠副驅(qū)動(dòng)X、Y兩個(gè)直線軸運(yùn)動(dòng)，可以減小驅(qū)動(dòng)功率，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，定位精準(zhǔn)；用蝸輪副驅(qū)動(dòng)A、C兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，可以用較小功率克服較大顛覆力矩。
[0017]較佳的是，從A向鉸接軸軸線方向看，搖籃支架呈凸字形或L形結(jié)構(gòu)，A向鉸接軸位于凸起高點(diǎn)，凸字形或L形結(jié)構(gòu)可以最大限度減輕搖籃支架重量，降低設(shè)備成本，同時(shí)還可以避免活動(dòng)橫梁與搖籃支架高度干涉。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:在實(shí)現(xiàn)三維空間曲面多點(diǎn)智能柔性焊接的前提下，以較低成本實(shí)現(xiàn)多品種聲頭快速更換，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)優(yōu)化Y軸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1是本發(fā)明第一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理主視圖。
[0021]圖2是圖1的側(cè)向視圖。
[0022]圖3是圖1的F-F向剖視圖。
[0023]圖4是圖2的局部放大圖。
[0024]圖5是本發(fā)明第二個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理側(cè)視圖。
[0025]圖6、圖7是圖5的局部放大圖。
[0026]圖8、圖9是第三個(gè)具體實(shí)施例的局部放大圖。
[0027]圖中1.底座，2.光軸立柱兼W向移動(dòng)副，3.下X向移動(dòng)副，4.備用聲頭組件，5.活動(dòng)橫梁，6.X軸絲杠副，7.上X向移動(dòng)副，8.固定橫梁，9.W軸伺服電機(jī)，10.W軸絲杠副，11.離合氣缸，12.主動(dòng)滑枕，13.離合銷釘,14.X軸伺服電機(jī),15.隨動(dòng)滑枕，16.工作聲頭，17.A向鉸接軸，18.搖籃支架，19.Y向移動(dòng)副，20.搖籃，21.Y軸伺服電機(jī)，22.Y軸絲杠副，23.A軸伺服電機(jī)，24.A軸蝸輪副，25.轉(zhuǎn)盤，26.C軸伺服電機(jī)，27.C軸蝸輪副，28.工件，29.Z軸焊接彈簧，30.彈性定位珠，31.Z軸焊接氣缸，32.W軸升降氣缸，33.卡頭，34.浮動(dòng)卡板，35.壓簧，36.頂桿，37.卡口，38.轉(zhuǎn)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在圖1、圖2和圖3中，X軸為左右水平直線軸，Y軸為前后水平直線軸，Z軸為上下豎直直線軸，W軸平行于Z軸，A軸為基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)軸，A軸平行于X軸，C軸為浮動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，C軸垂直于A軸；采用中薄板冷彎槽鋼做活動(dòng)橫梁(5)，活動(dòng)橫梁左右兩端均有延伸段，且兩端延伸段的有效長(zhǎng)度均大于等于全部四組備用聲頭(4)寬度之和；活動(dòng)橫梁上有上下平行排布的兩組X向移動(dòng)副，四組備用聲頭組件和一組工作聲頭組件通過(guò)下X向移動(dòng)副(3)與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，主動(dòng)滑枕(12)通過(guò)上X向移動(dòng)副(7)與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，并由X軸伺服電機(jī)(14)通過(guò)X軸絲杠副(6)驅(qū)動(dòng)沿X軸數(shù)控位移；主動(dòng)滑枕上有離合銷釘(13)，該離合銷釘由固定在主動(dòng)滑枕上的離合氣缸(11)上下驅(qū)動(dòng)，工作聲頭組件由工作聲頭(16)和隨動(dòng)滑枕(15)構(gòu)成，隨動(dòng)滑枕上有與主動(dòng)滑枕上離合銷釘相匹配的銷釘孔；活動(dòng)橫梁延伸段上有沿X向均布的彈性定位珠(30)，彈性定位珠的中心距大于等于備用聲頭組件的寬度，并且所有聲頭組件的隨動(dòng)滑枕上均有與彈性定位珠相匹配的定位孔。工作時(shí)，按照聲頭的排列順序依次選用不同結(jié)構(gòu)的聲頭，以初始狀態(tài)四組備用聲頭均在左端延伸段為例，主動(dòng)滑枕通過(guò)離合銷釘結(jié)合最右端一組聲頭組件進(jìn)行焊接，完成該組焊接后將該聲頭組件移至活動(dòng)橫梁最右端，并由活動(dòng)橫梁右端延伸段上的彈性定位珠臨時(shí)鎖定該聲頭組件，松開離合銷釘，該工作聲頭就變換為備用聲頭，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滑枕到左端四組備用聲頭組件中靠右端一組聲頭組件上方，驅(qū)動(dòng)離合銷釘下行，結(jié)合該聲頭組件，克服彈性定位珠對(duì)該組聲頭組件的臨時(shí)鎖定，沿X軸位移進(jìn)入工作區(qū)域，該組備用聲頭就變換為工作聲頭進(jìn)行焊接，此時(shí)狀態(tài)如圖1所示，以此類推從右向左依次更換聲頭組件完成全部焊接，下一件焊接時(shí)再反過(guò)來(lái)從左向右依次完成。龍門架由光軸立柱(2，兼W向移動(dòng)副)和頂部固定橫梁(8)構(gòu)成，活動(dòng)橫梁通過(guò)W向移動(dòng)副(2)與龍門架立柱浮動(dòng)連接，Z軸焊接彈簧(29)上端與W軸絲杠副(10)螺母下端連接，彈簧下端與活動(dòng)橫梁連接，W軸絲杠副螺母通過(guò)豎直移動(dòng)副與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，W軸伺服電機(jī)(9)通過(guò)W軸絲杠副串聯(lián)Z軸焊接彈簧驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁沿W軸位移，搖籃式工作臺(tái)由搖籃支架(18)、搖籃(20)和轉(zhuǎn)盤(25)構(gòu)成，搖籃支架通過(guò)Y向移動(dòng)副
(19)與設(shè)備底座(I)浮動(dòng)連接，并由Y軸伺服電機(jī)(21)通過(guò)Y軸絲杠副(22)沿Y軸驅(qū)動(dòng)前后水平運(yùn)動(dòng)；搖籃通過(guò)A向鉸接軸(17)與搖籃支架鉸接，并由A軸伺服電機(jī)(23)通過(guò)A軸蝸輪副(24)驅(qū)動(dòng)繞A向鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，搖籃上的轉(zhuǎn)盤由C軸伺服電機(jī)(26)通過(guò)C軸蝸輪副(27)驅(qū)動(dòng)繞其自身轉(zhuǎn)軸360度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤自身轉(zhuǎn)軸與A向鉸接軸始終正交；從八向鉸接軸軸線方向看，搖籃支架呈凸字形結(jié)構(gòu)，A向鉸接軸位于凸起高點(diǎn)，凸字形結(jié)構(gòu)可以最大限度減輕搖籃支架重量，降低設(shè)備成本，同時(shí)還可以避免活動(dòng)橫梁(5)與搖籃支架高度干涉；工作時(shí)，先將工件(28)上需要焊接的那個(gè)點(diǎn)繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使該點(diǎn)的法線處在Y-Z平面內(nèi)，再繞A向鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使該點(diǎn)的法線平行于Z軸，然后沿Y軸平移該焊接點(diǎn)至聲頭所在X-Z平面內(nèi)，同時(shí)沿X軸平移聲頭至該焊接點(diǎn)正上方，再沿W軸下移活動(dòng)橫梁，當(dāng)工作聲頭接觸工件后聲頭的反作用力克服Z軸焊接彈簧壓力沿Z軸位移完成設(shè)定壓力焊接。
[0029]圖4是圖2的局部放大圖，采用中薄板冷彎槽鋼做活動(dòng)橫梁(5)，活動(dòng)橫梁上有上下平行排布的兩組X向移動(dòng)副，備用聲頭組件和工作聲頭組件通過(guò)下X向移動(dòng)副(3)與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，活動(dòng)橫梁延伸段上有沿X向均布的彈性定位珠(30)，所有隨動(dòng)滑枕上均有與彈性定位珠相匹配的定位孔，備用聲頭組件被彈性定位珠臨時(shí)鎖定，不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備震動(dòng)而偏離設(shè)定位置；離合氣缸(11)固定在主動(dòng)滑枕(12)上，其活塞桿前端連接離合銷釘
(13)，主動(dòng)滑枕上有Z向?qū)?，兼做?dǎo)柱的離合銷釘穿過(guò)該導(dǎo)套，工作聲頭組件由工作聲頭
(16)和隨動(dòng)滑枕(15)構(gòu)成，所有隨動(dòng)滑枕上均有與前述離合銷釘相匹配的銷釘孔，主動(dòng)滑枕通過(guò)上X向移動(dòng)副(7)與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，并由X軸伺服電機(jī)通過(guò)X軸絲杠副(6)驅(qū)動(dòng)沿X軸數(shù)控位移到備用聲頭組件隨動(dòng)滑枕位置后，離合氣缸驅(qū)動(dòng)離合銷釘下行插入銷釘孔結(jié)合隨動(dòng)滑枕，X軸伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)大于彈性定位珠的臨時(shí)鎖定力，強(qiáng)行驅(qū)動(dòng)備用聲頭組件進(jìn)入焊接工作區(qū)域成為工作聲頭組件，并沿X軸同步數(shù)控位移，焊接時(shí)，W軸伺服電機(jī)通過(guò)W軸絲杠副(10)串聯(lián)Z軸焊接彈簧(29)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁沿W軸位移，當(dāng)工作聲頭接觸工件后聲頭的反作用力克服Z軸焊接彈簧壓力沿Z軸位移完成設(shè)定壓力焊接；當(dāng)工作聲頭組件隨主動(dòng)滑枕平移到活動(dòng)橫梁延伸段定位鎖位置被彈性定位珠鎖定后，離合氣缸驅(qū)動(dòng)離合銷釘上行退出銷釘孔，此時(shí)主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕在X方向無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉，該隨動(dòng)滑枕不再隨主動(dòng)滑枕移動(dòng)。
[0030]在圖5中，龍門架由光軸立柱(2，兼W向移動(dòng)副)和頂部固定橫梁⑶構(gòu)成，采用中薄板冷彎不等邊角鋼做活動(dòng)橫梁(5)，活動(dòng)橫梁通過(guò)W向移動(dòng)副(2)與龍門架立柱浮動(dòng)連接，W軸升降氣缸(32)前端向下安裝在固定橫梁上(所述的氣缸“前端”是指氣缸活塞桿一端，反之為“尾端” )，Z軸焊接氣缸(31)活塞桿與W軸升降氣缸活塞桿連接，Z軸焊接氣缸尾端與活動(dòng)橫梁連接；搖籃式工作臺(tái)由搖籃支架(18)、搖籃(20)和轉(zhuǎn)盤(25)構(gòu)成，搖籃支架通過(guò)Y向移動(dòng)副(19)與設(shè)備底座(I)浮動(dòng)連接，并由Y軸伺服電機(jī)(21)通過(guò)Y軸絲杠副(22)沿Y軸驅(qū)動(dòng)前后水平運(yùn)動(dòng)；從々向鉸接軸軸線方向看，搖籃支架呈L形結(jié)構(gòu)，A向鉸接軸位于凸起高點(diǎn)，L形結(jié)構(gòu)可以最大限度減輕搖籃支架重量，降低設(shè)備成本，同時(shí)還可以避免活動(dòng)橫梁(5)與搖籃支架高度干涉；工作時(shí)，W軸升降氣缸與Z軸焊接氣缸串聯(lián)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁沿W軸位移，并帶動(dòng)聲頭下行完成焊接。
[0031]在圖6中，活動(dòng)橫梁(5)兩端延伸段上均布有多個(gè)卡頭(33)，隨動(dòng)滑枕(15)上有與離合銷釘(13)聯(lián)動(dòng)的浮動(dòng)卡板(34)，浮動(dòng)卡板前端的卡口在X向與前述卡頭相吻合，位于銷釘孔內(nèi)的頂桿(36)與浮動(dòng)卡板后端固定連接，并由壓簧(35)支撐，離合銷釘下行結(jié)合隨動(dòng)滑枕的同時(shí)下壓頂桿，并進(jìn)一步克服壓簧彈力壓下浮動(dòng)卡板，使得浮動(dòng)卡板上表面低于卡頭下沿，此時(shí)隨動(dòng)滑枕從活動(dòng)橫梁延伸段上解除鎖定并隨主動(dòng)滑枕(12)同步移動(dòng)，由于頂桿上端不超出銷釘孔上端面，因此在浮動(dòng)卡板與卡頭解鎖前離合銷釘先結(jié)合隨動(dòng)滑枕，可避免備用聲頭組件位置失控；在圖7中，離合銷釘上行分離隨動(dòng)滑枕的同時(shí)釋放頂桿，浮動(dòng)卡板在壓簧的反彈力作用下回升到初始位置，使得浮動(dòng)卡板高度與卡頭重合，從而將隨動(dòng)滑枕鎖定在活動(dòng)橫梁延伸段上。
[0032]在圖8中，離合氣缸固定在主動(dòng)滑枕(12)上，其活塞桿前端做成圓錐銷釘狀直接兼作離合銷釘(13)，隨動(dòng)滑枕(15)上有與該離合銷釘相匹配的銷釘孔，活動(dòng)橫梁(5)兩端延伸段上均布有多個(gè)卡口(37)，隨動(dòng)滑枕上有與離合銷釘聯(lián)動(dòng)的浮動(dòng)卡板(34)，浮動(dòng)卡板前端的卡頭在X向與前述卡口相吻合，浮動(dòng)卡板前部重量大于后部重量產(chǎn)生使其繞轉(zhuǎn)軸
(38)逆時(shí)針回轉(zhuǎn)的力矩(也可以利用扭簧或磁鐵生成上述回轉(zhuǎn)力矩)，位于隨動(dòng)滑枕銷釘孔內(nèi)的頂桿(36)與浮動(dòng)卡板固定連接，離合銷釘下行結(jié)合隨動(dòng)滑枕的同時(shí)下壓頂桿，并進(jìn)一步克服浮動(dòng)卡板回轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)卡板繞轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得其前端卡頭上翹脫離卡口，此時(shí)隨動(dòng)滑枕從活動(dòng)橫梁延伸段上解除鎖定并隨主動(dòng)滑枕同步移動(dòng)；在圖9中，離合銷釘上行分離隨動(dòng)滑枕的同時(shí)釋放頂桿，浮動(dòng)卡板在前述回轉(zhuǎn)力矩作用下逆時(shí)針回轉(zhuǎn)到初始位置，使得卡頭位置與卡口重合，從而將隨動(dòng)滑枕鎖定在活動(dòng)橫梁延伸段上。
【權(quán)利要求】
1.一種多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，由機(jī)架、工作臺(tái)和多組聲頭組件構(gòu)成，其特征是:聲頭滑枕分為主動(dòng)滑枕和隨動(dòng)滑枕兩部分，多個(gè)聲頭分別固定在各自隨動(dòng)滑枕上，所有聲頭分時(shí)共用一個(gè)主動(dòng)滑枕，主動(dòng)滑枕和隨動(dòng)滑枕分別通過(guò)X向移動(dòng)副與活動(dòng)橫梁浮動(dòng)連接，主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕通過(guò)自動(dòng)離合器連接或分離，主動(dòng)滑枕由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并帶動(dòng)所結(jié)合的隨動(dòng)滑枕及聲頭沿X軸做左右水平數(shù)控位移，主動(dòng)滑枕與隨動(dòng)滑枕分離后在X方向無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉；龍門架固定在底座后部，活動(dòng)橫梁通過(guò)豎直移動(dòng)副與龍門架立柱浮動(dòng)連接，并由驅(qū)動(dòng)器沿W軸驅(qū)動(dòng)做升降位移；工作臺(tái)由搖籃支架、搖籃和轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)盤通過(guò)C向轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖籃浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞C軸數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng):搖籃通過(guò)A向鉸接軸與搖籃支架鉸接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)繞A向鉸接軸數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)，C軸與A軸始終正交；搖籃支架通過(guò)水平移動(dòng)副與設(shè)備底座浮動(dòng)連接，并由數(shù)控驅(qū)動(dòng)器沿Y軸驅(qū)動(dòng)做前后水平數(shù)控位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:活動(dòng)橫梁左右兩端均有延伸段，且兩端延伸段的有效長(zhǎng)度均大于等于全部備用聲頭組件寬度之和，活動(dòng)橫梁兩端延伸段上有沿X向均布的定位鎖，定位鎖的X向中心距大于等于備用聲頭組件的寬度，所有隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與定位鎖相匹配的定位結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:主動(dòng)滑枕上有垂直于X軸的移動(dòng)副，所述的移動(dòng)副活動(dòng)構(gòu)件前端有卡頭，所有隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與所述的卡頭相匹配的卡口，卡頭在X向與卡口相吻合，移動(dòng)副活動(dòng)構(gòu)件由固定在主動(dòng)滑枕上的直線驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，所述的卡頭與卡口方位可以互換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:主動(dòng)滑枕上有垂直于X軸的導(dǎo)套，離合氣缸固定在主動(dòng)滑枕上，導(dǎo)套內(nèi)徑與離合氣缸活塞桿外徑相匹配，離合氣缸活塞桿前端做成圓柱或圓錐銷釘狀，所有隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與離合氣缸活塞桿前端離合銷釘相匹配的銷釘孔，離合銷釘與銷釘孔相吻合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:從搖籃鉸接轉(zhuǎn)軸軸線方向看，搖籃支架呈凸字形或L形結(jié)構(gòu)，搖籃鉸接轉(zhuǎn)軸位于凸起高點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:用絲杠副驅(qū)動(dòng)X、Y兩個(gè)直線軸運(yùn)動(dòng)，且絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母平移；用蝸輪副驅(qū)動(dòng)A、C兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:定位鎖采用機(jī)械卡銷結(jié)構(gòu)，活動(dòng)橫梁延伸段上有沿X向均布的卡頭，卡頭的X向中心距大于等于備用聲頭組件的寬度，所有隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與離合銷釘聯(lián)動(dòng)的浮動(dòng)卡板，浮動(dòng)卡板前端有與前述卡頭相匹配的卡口，浮動(dòng)卡板后端有頂桿位于銷釘孔內(nèi)，且頂桿上端不超出銷釘孔上端面，有回位力或回轉(zhuǎn)力矩作用在浮動(dòng)卡板上，該回位力或回轉(zhuǎn)力矩的方向與驅(qū)動(dòng)離合銷釘結(jié)合隨動(dòng)滑枕的作用力方向相反且小于驅(qū)動(dòng)離合銷釘結(jié)合隨動(dòng)滑枕的作用力，所述的回位力或回轉(zhuǎn)力矩包括但不限于彈力、重力和磁力，所述的卡頭與卡口方位可以互換。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頭五軸超聲波塑料點(diǎn)焊機(jī)，其特征是:采用彈性定位珠做定位鎖，活動(dòng)橫梁延伸段上有沿X向均布的彈性定位珠，彈性定位珠的X向中心距大于等于備用聲頭組件的寬度，所有隨動(dòng)滑枕對(duì)應(yīng)位置均有與彈性定位珠相匹配的定位孔。
【文檔編號(hào)】B29C65/08GK104249452SQ201310287253
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月29日
【發(fā)明者】盛子望, 連上陽(yáng), 劉曉剛, 于立明, 盛同飛 申請(qǐng)人:盛子望