CN109228368A - 激光焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光焊接装置及焊接方法，该激光焊接装置包括工作台；焊接头，设于所述工作台；转盘，所述工作台开设有避让口，所述转盘容纳于所述避让口内且能够相对所述工作台转动；顶板，架设于所述工作台且位于所述焊接头的下方，所述顶板上设有供焊接头发射的激光通过的焊接口，所述焊接口在所述转盘上的投影所在区域为焊接工位；夹具，设于所述转盘，所述夹具包括定位座和透明压板，所述定位座用于承载工件，所述透明压板盖设于所述工件；推动元件，当所述夹具运行至焊接工位时，所述推动元件能够推动所述定位座上移以使得所述透明压板被所述顶板抵紧于所述工件上。上述激光焊接装置，能够实现双层塑料饭盒的规模化生产。

Description

激光焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种激光焊接装置及方法。

背景技术

双层塑料饭盒相较于单层塑料饭盒具有较佳的保温性能及更长的保温时间。然而，传统的塑料连接通常采用胶粘、螺丝连接、超声波焊接等方法，这些方法有各种缺点：或不利于在食品方面使用、或高温环境下密封性达不到要求、或产品的形状尺寸受限制等等，导致双层塑料饭盒的生产制造及应用受限。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中双层塑料饭盒的生产制造及应用受限的问题，提供一种激光焊接装置及方法。

一种激光焊接装置，包括：

工作台；

焊接头，设于所述工作台；

转盘，所述工作台开设有避让口，所述转盘容纳于所述避让口内且能够相对所述工作台转动；

顶板，架设于所述工作台且位于所述焊接头的下方，所述顶板上设有供焊接头发射的激光通过的焊接口，所述焊接口在所述转盘上的投影所在区域为焊接工位；

夹具，设于所述转盘，所述夹具包括定位座和透明压板，所述定位座用于承载工件，所述透明压板盖设于所述工件；

推动元件，当所述夹具运行至焊接工位时，所述推动元件能够推动所述定位座上移以使得所述透明压板被所述顶板抵紧于所述工件上。

上述激光焊接装置，通过推动元件推动定位座向上移动，使得透明压板抵持于顶板，工件被夹持在定位座和透明压板之间，焊接头发射的激光透过顶板上的焊接口照射到工件上，激光沿预设轨迹移动以对工件进行焊接。该激光焊接装置能够对双层塑料饭盒的盒体和盖体分别进行自动化焊接，有利于实现双层塑料饭盒的规模化生产。

在其中一个实施例中，所述夹具包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具的定位座上设有第一检测柱，所述第二夹具的定位座上设有第二检测柱，所述激光焊接装置还包括第一传感器和第二传感器，当所述转盘带动所述第一夹具运行至焊接工位时，所述第一传感器对准所述第一检测柱，并获取第一到位信号；当所述转盘带动所述第二夹具运行至焊接工位时，所述第二传感器对准所述第二检测柱，并获取第二到位信号。

在其中一个实施例中，所述激光焊接装置还包括直驱马达，用于驱动所述转盘旋转。

在其中一个实施例中，所述第一传感器和所述第二传感器到所述工作台的距离不同。

在其中一个实施例中，所述定位座上设有若干定位柱，所述透明压板上开设有与所述定位柱相匹配的定位孔。

在其中一个实施例中，所述透明压板为亚克力材质。

在其中一个实施例中，所述定位座包括本体、若干导柱及推板，所述导柱的一端穿过所述转盘并连接于所述本体，另一端连接于所述推板。

在其中一个实施例中，所述转盘对应所述夹具的安装区域内设有基准检测柱，所述激光焊接装置包括与所述基准检测柱相对应的基准检测传感器，所述基准检测传感器用于判断所述夹具夹持的工件的待加工区域是否对准所述焊接口。

在其中一个实施例中，所述工作台上设有Z轴升降平台，用于调节所述焊接头的高度。

一种所述激光焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

将工件放置于位于上下料工位的夹具的定位座上；

将所述夹具的透明压板盖设于工件；

转盘带动所述夹具运动至焊接工位；

推动元件推动所述定位座上移，以使得所述透明压板被顶板抵紧于所述工件上；

焊接头发射激光对工件进行焊接。

附图说明

图1为一实施例中激光焊接装置的结构示意图；

图2为图1所示激光焊接装置的侧视图；

图3为双层塑料饭盒的结构示意图；

图4为图3所示双层塑料饭盒中盖体的结构示意图；

图5为图1所示激光焊接装置中第一夹具的结构示意图；

图6为图1所示激光焊接装置中第二夹具的结构示意图；

图7为图1所示激光焊接装置另一视角的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1和图2，激光焊接装置100包括工作台10、焊接头20、转盘30、顶板40、夹具50及推动元件60。焊接头20设于工作台10。工作台10开设有避让口，转盘30容纳于避让口内且能够相对工作台10转动。顶板40架设于工作台10且位于焊接头20的下方，顶板40上设有供焊接头20发射的激光通过的焊接口41，焊接口41在转盘30上的投影所在区域为焊接工位。夹具50设于转盘30，夹具50包括定位座51和透明压板52，定位座51用于承载工件，透明压板52盖设于工件，当夹具50运行至焊接工位时，推动元件60能够推动定位座51上移以使得透明压板52被顶板40抵紧于工件上。

上述激光焊接装置100，通过推动元件60推动定位座51向上移动，使得透明压板52抵持于顶板40，工件被夹持在定位座51和透明压板52之间，焊接头20发射的激光透过顶板40上的焊接口41照射到工件上，激光沿预设轨迹移动以对工件进行焊接。

推动元件60可以是气缸或步进电机等。

请参阅图3和图4，双层塑料饭盒200包括盒体210和盖体220，盒体210和盖体220通过卡扣221连接。其中，盒体210和盖体220均为双层塑料壳结构，两层塑料壳之间为真空，实现隔热保温的目的。该激光焊接装置100能够对双层塑料饭盒200的盒体210和盖体220分别进行自动化焊接，有利于实现双层塑料饭盒200的规模化生产。

夹具50包括第一夹具50a和第二夹具50b，由于盒体210和盖体220具有不同尺寸及构造，为方便对盒体210和盖体220进行夹持，分别设计了第一夹具50a和第二夹具50b，第一夹具50a用于夹持盖体220，第二夹具50b用于夹持盒体210。例如，盖体220上设置有卡扣221，请参阅图5，第一夹具50a的透明压板52需要开设相应的让位口521，先将盖体220放置于定位座51内，盖上透明压板52，盖体220上的卡扣221容纳于让位口521内，使得盖体220的待焊接部位被牢固夹持于透明压板52和定位座51之间。此外，盒体210的深度显然大于盖体220的深度，第一夹具50a的定位座51和第二夹具50b的定位座51的结构也相应进行了区别化设计。

在一实施例中，第一夹具50a和第二夹具50b的个数均为两个，对其中一个第一夹具50a/第二夹具50b上的工件进行焊接时，另外一个第一夹具50a/第二夹具50b可以进行上下料操作，有效提高生产效率。

请参阅图5和图6，第一夹具50a的定位座51上设有第一检测柱54，第二夹具50b的定位座51上设有第二检测柱55，激光焊接装置100还包括第一传感器70和第二传感器80，当转盘30带动第一夹具50a运行至焊接工位时，第一传感器70对准第一检测柱54，并获取第一到位信号；当转盘30带动第二夹具50b运行至焊接工位时，第二传感器80对准第二检测柱55，并获取第二到位信号。

控制系统预存有盖体220和盒体210焊接过程中激光的运动轨迹，需要先判断出到达焊接工位的工件类型，即盒体210还是盖体220，而后调用相应的激光运动轨迹进行焊接。当第一夹具50a运动至焊接工位时，第一传感器70检测到第一到位信号，并将信号传递至控制系统，控制系统控制焊接头20发射的激光沿第一预设轨迹运动，从而完成对盖体220的焊接。类似地，当第二夹具50b运动至焊接工位时，第二传感器80检测到第二到位信号，并将信号传递至控制系统，控制系统控制焊接头20发射的激光沿第二预设轨迹运动，从而完成对盒体210的焊接。

具体的，激光沿第一预设轨迹扫描在盖体220上所形成的焊缝即为盖体220的两层塑料壳的粘接区域。激光沿第二预设轨迹扫描在盒体210上所形成的焊缝即为盒体210的两层塑料壳的粘接区域。

请参阅图7，第一传感器70和第二传感器80通过安装座并列设于工作台10上，第一传感器70和第二传感器80到工作台10的距离不同，相应的，第一检测柱54和第二检测柱55到转盘30的距离也不同，以避免出现第一传感器70与第二检测柱55相对时而获得第一到位信号，导致控制系统出现误判的情况。

请参阅图2，激光焊接装置100还包括直驱马达31，直驱马达31也叫DD马达，用于驱动转盘30旋转。直驱马达31能够实现迅速且精准地定位，即能够精准控制转盘30旋转指定角度后停顿。例如，夹具50的个数为4时，4个夹具50沿转盘30的圆周均匀排布。在初始位置时，其中一个夹具50位于焊接工位。当直驱马达31带动转盘30转动90°，则另一夹具50到达焊接工位。采用直驱马达31，只需确定一个初始位置，即可实现对转盘30旋转角度的精准控制。

请参阅图2，转盘30对应其中一个夹具50的安装区域内设有基准检测柱32，激光焊接装置100包括与基准检测柱32相对应的基准检测传感器90，基准检测传感器90用于判断夹具50夹持的工件的待加工区域是否对准焊接口41。基准检测传感器90的设置，当转盘30带动基准检测柱32转动至与基准检测传感器90相对的位置时，其中一个夹具50夹持的工件的待加工区域对准焊接口41，将该位置标记为转盘30的初始位置。

请参阅图6，定位座51上设有若干定位柱511，透明压板52上开设有与定位柱511相匹配的定位孔522。将透明压板52盖设于定位座51时，定位柱511穿设于相应的定位孔522，实现定位座51和透明压板52的对位，此外，防止转盘30旋转的过程中，透明压板52与定位座51脱离。

透明压板52为亚克力材质。亚克力材质具有较好的透明度和化学稳定性，能够透过激光束，避免激光束传输过程中被吸收。

请参阅图5，定位座51包括本体512、若干导柱513及推板514，导柱513的一端穿过转盘30并连接于本体512，另一端连接于推板514。当推动元件60推动定位座51上移时，一方面，推板514与推动元件60相抵接，增加了接触面积，另一方面，多个导柱513进行导向，使得定位座51的运动更平稳。进一步地，转盘30上安装有直线轴承，导柱513穿设于直线轴承。

工作台10上设有Z轴升降平台11，用于调节焊接头20的高度，以便对焊接头20进行调焦等操作。

一种激光焊接装置100的焊接方法，包括以下步骤：

将工件放置于位于上下料工位的夹具50的定位座51上；

将夹具50的透明压板52盖设于工件；

转盘30带动夹具50运动至焊接工位；

推动元件60推动定位座51上移，以使得透明压板52被顶板40抵紧于工件上；

焊接头20发射的激光对工件进行焊接；

焊接完毕，推动元件60向下运动，转盘30带动夹具50运动至上下料工位，以便将加工完的工件取走并将待加工的工件放置于夹具50上。

具体的，上下料工位是指转盘30圆周上与焊接工位相对的位置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光焊接装置，其特征在于，包括：

工作台；

焊接头，设于所述工作台；

转盘，所述工作台开设有避让口，所述转盘容纳于所述避让口内且能够相对所述工作台转动；

顶板，架设于所述工作台且位于所述焊接头的下方，所述顶板上设有供焊接头发射的激光通过的焊接口，所述焊接口在所述转盘上的投影所在区域为焊接工位；

夹具，设于所述转盘，所述夹具包括定位座和透明压板，所述定位座用于承载工件，所述透明压板盖设于所述工件；

推动元件，当所述夹具运行至焊接工位时，所述推动元件能够推动所述定位座上移以使得所述透明压板被所述顶板抵紧于所述工件上。

2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述夹具包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具的定位座上设有第一检测柱，所述第二夹具的定位座上设有第二检测柱，所述激光焊接装置还包括第一传感器和第二传感器，当所述转盘带动所述第一夹具运行至焊接工位时，所述第一传感器对准所述第一检测柱，并获取第一到位信号；当所述转盘带动所述第二夹具运行至焊接工位时，所述第二传感器对准所述第二检测柱，并获取第二到位信号。

3.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括直驱马达，用于驱动所述转盘旋转。

4.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器到所述工作台的距离不同。

5.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述定位座上设有若干定位柱，所述透明压板上开设有与所述定位柱相匹配的定位孔。

6.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述透明压板为亚克力材质。

7.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述定位座包括本体、若干导柱及推板，所述导柱的一端穿过所述转盘并连接于所述本体，另一端连接于所述推板。

8.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述转盘对应所述夹具的安装区域内设有基准检测柱，所述激光焊接装置包括与所述基准检测柱相对应的基准检测传感器，所述基准检测传感器用于判断所述夹具夹持的工件的待加工区域是否对准所述焊接口。

9.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述工作台上设有Z轴升降平台，用于调节所述焊接头的高度。

10.一种如权利要求1-9任一项所述激光焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将工件放置于位于上下料工位的夹具的定位座上；

将所述夹具的透明压板盖设于工件；

转盘带动所述夹具运动至焊接工位；

推动元件推动所述定位座上移，以使得所述透明压板被顶板抵紧于所述工件上；

焊接头发射激光对工件进行焊接。