CN105984123A - 一种全自动膜片超声波焊接生产线及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动膜片超声波焊接生产线，它包括焊接操作平台、膜片送料机构组件、超声波焊接组件、集料机构组件、框架送料机构组件和控制单元；膜片送料机构与框架送料机构控制原料的动作与导向定位斜块配合达到预定位置，依靠导向定位斜块的移动调整产品达到预定位置并以此控制产品的尺寸大小实现机台通用性，利用超声波焊接机构将超声波能量传递到两个焊接的交界面使其产生高温，熔化塑料加上压力，将其融合一体，达到焊接的目的，再由集料机构将产品取出放置在设定位置完成生产过程，提高了生产效率和减少了人工成本，实现自动化。本发明还公开了一种全自动膜片超声波焊接实现方法。

Description

一种全自动膜片超声波焊接生产线及其实现方法

技术领域

本发明涉及自动生产控制领域，特别是涉及一种全自动膜片超声波焊接生产线及其实现方法。

背景技术

超声波焊接技术是超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，能量聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。

如公开号为CN103567667A公开了一种汽车焊接生产线布置的新方法。本方法通过在焊接生产线上设置机器人工作站，焊接工作台的侧围为4个焊接机器人，与焊接工作台左右相连的是两侧的车型夹具拍切换位置，两侧的车型夹具拍切换位置各自连接有焊接完成区域，左侧车型夹具拍切换位置侧围可以布置3种车型在左侧围等待区，右侧车型夹具拍切换位置侧围可以布置有3种车型在右侧围等待区，但是其成本昂贵，不易普及而且占地面积较大浪费空间，过于复杂需要更多的人力物力。又如公开号为CN103962843A发明提出了一种内胆半自动焊接生产线，包括板料卷圆机构、直缝焊接装置、端盖环缝焊接装置、进出水管焊接装置、工艺挂架焊接装置，各个装置之间采用输送链连接，所述直缝焊接装置是完成卷圆内胆直缝焊接的工位，包括三台离子隧道直缝焊机；所述环缝焊接装置包括三工位组对机和三台卧式环缝机器人工作站；所述进出水管焊接装置为镁棒水管焊机；所述工艺挂架焊接装置为机器人挂架焊机，此项发明依然存在成本较高的问题，结构较为复杂，普及困难。

鉴于以上的情形，本发明公开了一种全自动膜片超声波焊接生产线实现方法及结构，具有结构简单、快速高效、准确定位等优点，实现准确定位快速焊接。采用移动的导向定位斜滑块可调整产品尺寸大小，产品种类不单一，具有柔性化。利用集成控制电路以实现膜片超声波焊接生产线的全自动化，提高了生产效率，降低成本。

发明内容

本发明主要目的是解决现有技术问题，提供一种全自动膜片超声波焊接生产线及其实现方法，使膜片自动焊接生产集料，结构简单，满足用户对产品自动化，柔性化，快速高效的需求。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种全自动膜片超声波焊接生产线，它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）；所述的焊接操作平台（1）固定在水平面上；所述的膜片送料机构组件（2）位于焊接操作平台（1）的左端；所述的超声波焊接组件（3）位于焊接操作平台（1）的正上方；所述的集料机构组件（4）位于焊接操作平台（1）的正后方；所述的框架送料机构组件（5）位于焊接操作平台（1）的右端；所述的控制单元（6）固定在焊接操作平台（1）上。

所述的焊接操作平台（1）包括支撑底座（11）、气动推杆（12）、包边滑块（13）、导向定位斜块（14）、折边L型挡板（15）、定位角形片（16）；所述的气动推杆（12）以支撑底座（11）几何轴线为中心均布在支撑底座（11）四周上，包边滑块（13）对称固定在气动推杆（12）两侧，导向定位斜块（14）固定在气动推杆（12）上且与包边滑块（13）活动连接，折边L型挡板（15）固定在导向定位斜块（14）上端面，定位角形片（16）固定在载物支撑底座（11）上，位于导向定位斜块（14）两侧。

所述的导向定位斜块（14）截面成直角梯形状，上窄下宽，斜面为其内侧面并呈一定斜度。

所述的定位角形片（16）呈“V”字型，其夹角大于导向定位斜块（14）直角梯形斜面与水平面夹角，固定后顶端高于导向定位斜块（14）上端面。

所述的膜片送料机构组件（2）包括膜片送料支撑座（21）、膜片送料竖直推杆（22）、膜片送料真空吸盘（23）、膜片送料水平推杆（24）；膜片送料竖直推杆（22）可相对滑动地固定于膜片送料支撑座（21）上，膜片送料水平推杆（24）可相对滑动地固定于膜片送料竖直推杆（22）上方，膜片送料真空吸盘（23）固定在膜片送料水平推杆（24）靠近操作平台（1）的末端。

所述的超声波焊接组件（3）包括柱形支撑杆（31）、推杆底板（32）、升降推杆（33）、推杆U型导轨（34）、超声波焊接支撑框架（35）、超声波换能器（36）、碟形导轨（37）、变幅杆（38）、板型焊接头（39）、弹性缓冲杆（3A）；所述的柱形支撑杆（31）固定在焊接操作平台（1）上，推杆底板（32）固定在柱形支撑杆（31）上端，升降推杆（33）倒立固接在推杆底板（32）上，推杆U型导轨（34）呈倒U状，左右对称套接在推杆底板（32）上，超声波焊接支撑框架（35）与升降推杆（33）连接，且套在推杆U型导轨（34）上，超声波换能器（36）固接在超声波焊接支撑框架（35）内，碟形导轨（37）固定在超声波焊接支撑框架（35）下端外侧面，变幅杆（38）固定在碟形导轨（37）下方，板型焊接头（39）的上端面中心处固定在变幅杆（38）下端，弹性缓冲杆（3A）固定在超声波焊接支撑框架（35）下方。

所述的板型焊接头（39）下端面成锯齿状。

所述的集料机构组件（4）包括集料支撑架（41）、集料竖直推杆（42）、集料水平推杆（43）、集料真空吸盘（44）；集料竖直推杆（42）可相对滑动地固定在集料支撑架（41）上，集料水平推杆（43）可相对滑动地固定在集料竖直推杆（42）上方，集料真空吸盘（44）固定在集料水平推杆（43）靠近操作平台（1）的末端；所述的框架送料机构组件（5）包括框架送料支撑架（51）、框架十字载物台（52）、框架送料竖直推杆（53）、框架送料水平推杆（54）、电磁吸铁（55）、立柱（56）；框架送料竖直推杆（53）可相对滑动地固定在框架送料支撑架（51）上，框架送料水平推杆（54）可相对滑动地固定在框架送料竖直推杆（53）上方，电磁吸铁（55）固定在框架送料水平推杆（54）靠近操作平台（1）的末端。

一种全自动膜片超声波焊接生产线实现方法，它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）；其特征在于：包括以下步骤：①送料准备；膜片送料机构组件（2）与框架送料机构组件（5）实现原料输送，膜片送料机构组件（2）通过膜片送料真空吸盘（23）吸附膜片，通过膜片送料竖直推杆（22）伸出将膜片送至预定位置，同时框架送料机构组件（5）通过电磁吸铁（55）吸附框架，通过框架竖直推杆（53）送至预定位置；②送料；膜片送料水平推杆（24）向前推送到达焊接操作平台（1）焊接区域，膜片真空吸盘（23）释放，将膜片置于焊接操作平台（1）上方位置，此时膜片送料水平推杆（24）缩回，与此同时框架水平推杆（54）向前推送，将框架置于膜片的正上端，电磁吸铁（55）断电释放框架，使其准确置于膜片上，框架水平推杆（54）缩回；③超声波熔料焊接；超声波焊接组件（3）通过升降推杆（33）推下，板型焊接头（39）下端压在膜片和框架上，同时超声波方形焊接载物台（12）上的导向定位斜块（14）往内侧推入，使得膜片与框架完全接触，超声波焊接组件（3）对膜片和框架进行熔料焊接；④集料；超声波熔料焊接完毕，超声波焊接组件（3）退回，同时集料机构组件（4）通过集料真空吸盘（44）吸附成品，退回成品存放区域，集料真空吸盘（44）释放，成品入库。

所述的③超声波熔料焊接, 通过调整板型焊接头（39）和导向定位斜块（14）的位置，可以实现不同尺寸的产品生产要求。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

1. 利用膜片真空吸盘（25）、电磁吸铁（55）、导向定位斜块（14）、定位角形片（16）、超声波焊接组件（3）以及集成控制电路和气动控制组件实现了超声波焊接生产线的快速高效、准确定位、全自动；

2. 一种全自动膜片超声波焊接生产线不仅具有膜片焊接的功能，还能利用导向定位斜块（14）的移动调整产品的尺寸大小，可实现不同尺寸的产品生产要求；

3. 通过框架十字载物台（52）下面的电机转动，实现框架十字载物台（52）的上下移动，以承载更多的框架，减少放料次数，能大大提高生产效率；

4. 一种全自动膜片超声波焊接生产线运用集成控制电路极为有效地节省大量劳动力，提高了生产效率，降低生产成本。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1 是本发明整体结构轴测图；

图2 是本发明超声波焊接操作平台的轴测图；

图3 是本发明膜片送料机构组件的轴测图；

图4 是本发明超声波焊接组件的轴测图；

图5 是本发明板型焊接头轴测图；

图6 是本发明集料机构组件的轴测图；

图7 是本发明框架送料机构组件的轴测图。

具体实施方式

一种全自动膜片超声波焊接生产线，它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）。

参照图1，为本发明整体结构轴测图，一种全自动膜片超声波焊接生产线，它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）；所述的焊接操作平台（1）固定在地面上；膜片送料机构组件（2）位于焊接操作平台（1）的左端；所述的超声波焊接组件（3）位于焊接操作平台（1）的正上方；集料机构组件（4）位于焊接操作平台（1）的正后方；框架送料机构组件（5）位于焊接操作平台（1）的右端；控制单元（6）固定在焊接操作平台（1）上，控制单元（6）采用单片机控制，使得操作方便，采用单片机可进行编程，具有更好的柔性化和自动化程度。生产线能实现高度自动化，减少人工成本的投入。

参照图2，为本发明超声波方形焊物台的轴测图，焊接操作平台（1）包括包括支撑底座（11）、气缸推杆（12）、包边滑块（13）、导向定位斜块（14）、折边L型挡板（15）、定位角形片（16）；所述的气动推杆（12）以支撑底座（11）几何轴线为中心均布在支撑底座（11）四周上，包边滑块（13）对称固定在气动推杆（12）两侧，导向定位斜块（14）固定在气动推杆（12）上且与包边滑块（13）活动连接，折边L型挡板（15）固定在导向定位斜块（14）上端面，定位角形片（16）固定在载物支撑底座（11）上，位于导向定位斜块（14）两侧，推杆带动导向定位斜块（14）移动，就可以实现对不同膜片尺寸的焊接。

参照图2，导向定位斜块（14）截面成直角梯形状，上窄下宽，斜面为其内侧面并呈一定斜度，使产品按预定的加工方向准确的定位同时，膜片的四边能够折成一定的角度。

参照图2，定位角形片（16）呈“V”字型，其夹角大于导向定位斜块（14）直角梯形斜面与水平面夹角，固定后顶端高于导向定位斜块（14）上端面，使得导向定位斜块（14）在移动时能够保持直线运动，提高了产品的精度。

参照图3，膜片送料机构组件（2）包括膜片送料支撑座（21）、膜片送料竖直推杆（22）、膜片送料真空吸盘（23）、膜片送料水平推杆（24）；膜片送料支撑座（21）固定在水平面上，膜片送料竖直推杆（22）可相对滑动地固定于膜片送料支撑座（21）上，膜片送料水平推杆（24）可相对滑动地固定于膜片送料竖直推杆（22）上方，膜片送料真空吸盘（23）固定在膜片送料水平推杆（24）靠近操作平台（1）的末端，送料实现自动化和高效率。

参照图4和图5，超声波焊接组件（3）包括柱形支撑杆（31）、推杆底板（32）、升降推杆（33）、推杆U型导轨（34）、超声波焊接支撑框架（35）、超声波换能器（36）、碟形导轨（37）、变幅杆（38）、板型焊接头（39）、弹性缓冲杆（3A）；所述的柱形支撑杆（31）固定在焊接操作平台（1）上，推杆底板（32）固定在柱形支撑杆（31）上端，升降推杆（33）倒立固接在推杆底板（32）上，推杆U型导轨（34）呈倒U状，左右对称套接在推杆底板（32）上，U型导轨（34）使得超声波焊接组件（3）能够沿着给定轨道移动，提高焊接精度。超声波焊接支撑框架（35）与升降推杆（33）连接，且套在推杆U型导轨（34）上，超声波换能器（36）固接在超声波焊接支撑框架（35）内，碟形导轨（37）固定在超声波焊接支撑框架（35）下端外侧面，变幅杆（38）固定在碟形导轨（37）下方，板型焊接头（39）的上端面中心处固定在变幅杆（38）下端，弹性缓冲杆（3A）固定在超声波焊接支撑框架（35）下方。板型焊接头（39）下端面成锯齿状，使得板型焊接头（39）能够移动，实现不同尺寸膜片的焊接。弹性缓冲杆（3A）极大的减小了焊接时的冲击，提高焊接组件的使用寿命。超声波换能器（36）实现对焊接能量的转换，蝶形导轨（37）使超声波换能器（36）可在其上面移动。

参照图6，集料机构组件（4）包括集料支撑架（41）、集料竖直推杆（42）、集料水平推杆（43）、集料真空吸盘（44）；所述的集料支撑架（41）固定在水平面上，集料竖直推杆（42）可相对滑动地固定于集料支撑架（41）上，集料水平推杆（43）可相对滑动地固定于集料竖直推杆（42）上方，集料真空吸盘（44）固定在集料水平推杆（43）靠近操作平台（1）的末端；集料竖直推杆（42）上下移动，以放置焊接好的膜片，集料水平推杆（43）前后移动，来抓取焊接好的膜片，集料真空吸盘（44）完成吸附成品。

参照图7，框架送料机构组件（5）包括框架送料支撑架（51）、框架十字载物台（52）、框架送料竖直推杆（53）、框架送料水平推杆（54）、电磁吸铁（55）、立柱（56）；所述的框架送料支撑架（51）固定在水平上，框架十字载物台（52）位于框架送料支撑架上（51）端，框架送料竖直推杆（53）可相对滑动地固定于框架送料支撑架（51）上，框架送料水平推杆（54）可相对滑动地固定于框架送料竖直推杆（53）上方，电磁吸铁（55）固定在框架送料水平推杆（54）靠近操作平台（1）的末端，立柱（56）位于框架送料机构支撑架（51）顶端。通过框架十字载物台（52）下面的电机转动，实现框架十字载物台（52）的上下移动，以承载更多的框架，减少放料次数，提高效率。通过对电磁吸铁（55）的充放电实现框架的移动，架送料支撑架（51）上的立柱可实现对框架的定位导向作用，提高生产效率。

一种全自动膜片超声波焊接生产线实现方法，它包括：

①送料准备；膜片送料机构组件（2）与框架送料机构组件（5）实现原料输送，膜片送料机构组件（2）通过膜片真空吸盘（23）吸附膜片，通过膜片送料竖直推杆（22）伸出将膜片送至预定位置，同时框架送料机构组件（5）通过电磁吸铁（55）吸附框架，通过框架竖直推杆（53）送至预定位置；

②送料；膜片送料水平推杆（24）向前推送到达焊接操作平台（1）焊接区域，膜片真空吸盘（23）释放，将膜片置于焊接操作平台（1）上方位置，此时膜片送料水平推杆（24）缩回，与此同时框架水平推杆（54）向前推送，将框架置于膜片的正上端，电磁吸铁（55）断电释放框架，使其准确置于膜片上，框架水平推杆（54）缩回；

③超声波熔料焊接；当框架水平推杆（54）缩回时，超声波焊接组件（3）通过升降推杆（33）推下，板型焊接头（39）下端压在膜片和框架上，同时超声波方形焊接载物台（12）上的导向定位斜块（14）往内侧推入，使得膜片与框架完全接触，超声波焊接组件（3）对膜片和框架进行熔料焊接；

④集料；超声波熔料焊接完毕，超声波焊接组件（3）退回，同时集料机构组件（4）通过集料真空吸盘（44）吸附成品，然后退回成品存放区域，集料真空吸盘（44）释放，成品入库。

综上，本发明实施例提供的一种全自动膜片超声波焊接生产线及其实现方法，使得超声波焊接快速高效，具有柔性，占地少并能够实现全自动操作。满足现代企业的需求，节省劳力物力，降低企业成本。

同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）；所述的焊接操作平台（1）固定在水平面上；所述的膜片送料机构组件（2）位于焊接操作平台（1）的左端；所述的超声波焊接组件（3）位于焊接操作平台（1）的正上方；所述的集料机构组件（4）位于焊接操作平台（1）的正后方；所述的框架送料机构组件（5）位于焊接操作平台（1）的右端；所述的控制单元（6）固定在焊接操作平台（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的焊接操作平台（1）包括支撑底座（11）、气动推杆（12）、包边滑块（13）、导向定位斜块（14）、折边L型挡板（15）、定位角形片（16）；所述的气动推杆（12）以支撑底座（11）几何轴线为中心均布在支撑底座（11）四周上，包边滑块（13）对称固定在气动推杆（12）两侧，导向定位斜块（14）固定在气动推杆（12）上且与包边滑块（13）活动连接，折边L型挡板（15）固定在导向定位斜块（14）上端面，定位角形片（16）固定在载物支撑底座（11）上，位于导向定位斜块（14）两侧。

3.根据权利要求2所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的导向定位斜块（14）截面成直角梯形状，上窄下宽，斜面为其内侧面并呈一定斜度。

4.根据权利要求2所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的定位角形片（16）呈“V”字型，其夹角大于导向定位斜块（14）直角梯形斜面与水平面夹角，固定后顶端高于导向定位斜块（14）上端面。

5.根据权利要求1所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的膜片送料机构组件（2）包括膜片送料支撑座（21）、膜片送料竖直推杆（22）、膜片送料真空吸盘（23）、膜片送料水平推杆（24）；膜片送料竖直推杆（22）可相对滑动地固定于膜片送料支撑座（21）上，膜片送料水平推杆（24）可相对滑动地固定于膜片送料竖直推杆（22）上方，膜片送料真空吸盘（23）固定在膜片送料水平推杆（24）靠近操作平台（1）的末端。

6.根据权利要求1所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的超声波焊接组件（3）包括柱形支撑杆（31）、推杆底板（32）、升降推杆（33）、推杆U型导轨（34）、超声波焊接支撑框架（35）、超声波换能器（36）、碟形导轨（37）、变幅杆（38）、板型焊接头（39）、弹性缓冲杆（3A）；所述的柱形支撑杆（31）固定在焊接操作平台（1）上，推杆底板（32）固定在柱形支撑杆（31）上端，升降推杆（33）倒立固接在推杆底板（32）上，推杆U型导轨（34）呈倒U状，左右对称套接在推杆底板（32）上，超声波焊接支撑框架（35）与升降推杆（33）连接，且套在推杆U型导轨（34）上，超声波换能器（36）固接在超声波焊接支撑框架（35）内，碟形导轨（37）固定在超声波焊接支撑框架（35）下端外侧面，变幅杆（38）固定在碟形导轨（37）下方，板型焊接头（39）的上端面中心处固定在变幅杆（38）下端，弹性缓冲杆（3A）固定在超声波焊接支撑框架（35）下方。

7.根据权利要求6所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的板型焊接头（39）下端面成锯齿状。

8.根据权利要求1所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线，其特征在于：所述的集料机构组件（4）包括集料支撑架（41）、集料竖直推杆（42）、集料水平推杆（43）、集料真空吸盘（44）；集料竖直推杆（42）可相对滑动地固定在集料支撑架（41）上，集料水平推杆（43）可相对滑动地固定在集料竖直推杆（42）上方，集料真空吸盘（44）固定在集料水平推杆（43）靠近操作平台（1）的末端；所述的框架送料机构组件（5）包括框架送料支撑架（51）、框架十字载物台（52）、框架送料竖直推杆（53）、框架送料水平推杆（54）、电磁吸铁（55）、立柱（56）；框架送料竖直推杆（53）可相对滑动地固定在框架送料支撑架（51）上，框架送料水平推杆（54）可相对滑动地固定在框架送料竖直推杆（53）上方，电磁吸铁（55）固定在框架送料水平推杆（54）靠近操作平台（1）的末端。

9.一种全自动膜片超声波焊接生产线实现方法，它包括焊接操作平台（1）、膜片送料机构组件（2）、超声波焊接组件（3）、集料机构组件（4）、框架送料机构组件（5）和控制单元（6）；其特征在于：包括以下步骤：①送料准备；膜片送料机构组件（2）与框架送料机构组件（5）实现原料输送，膜片送料机构组件（2）通过膜片送料真空吸盘（23）吸附膜片，通过膜片送料竖直推杆（22）伸出将膜片送至预定位置，同时框架送料机构组件（5）通过电磁吸铁（55）吸附框架，通过框架竖直推杆（53）送至预定位置；②送料；膜片送料水平推杆（24）向前推送到达焊接操作平台（1）焊接区域，膜片真空吸盘（23）释放，将膜片置于焊接操作平台（1）上方位置，此时膜片送料水平推杆（24）缩回，与此同时框架水平推杆（54）向前推送，将框架置于膜片的正上端，电磁吸铁（55）断电释放框架，使其准确置于膜片上，框架水平推杆（54）缩回；③超声波熔料焊接；超声波焊接组件（3）通过升降推杆（33）推下，板型焊接头（39）下端压在膜片和框架上，同时超声波方形焊接载物台（12）上的导向定位斜块（14）往内侧推入，使得膜片与框架完全接触，超声波焊接组件（3）对膜片和框架进行熔料焊接；④集料；超声波熔料焊接完毕，超声波焊接组件（3）退回，同时集料机构组件（4）通过集料真空吸盘（44）吸附成品，退回成品存放区域，集料真空吸盘（44）释放，成品入库。

10.根据权利要求9所述的一种全自动膜片超声波焊接生产线实现方法,其特征在于:所述的③超声波熔料焊接, 通过调整板型焊接头（39）和导向定位斜块（14）的位置，可以实现不同尺寸的产品生产要求。