CN110142509A - 一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，包括经向料卷送带机构、纬向料卷送带机构、收卷机构，所述料卷送带机构和收卷机构之间设置有用于将纬向料带与经向料带的交叉处进行焊接的激光焊接机构。通过经向和纬向的机械送料结构，利用激光焊接结合面，形成一定强度的焊接点，使产品的性能大幅提升，而且能够实现低能耗、低噪音、高效率的聚酯土工格栅生产。
Description
技术领域
本发明涉及了一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，属于聚酯类土工格栅生产装置技术领域。
背景技术
土工格栅（Geogrid）是一种土工合成材料，广泛应用于公路、铁路、水利、电力、建筑、环保等工程的各个领域。土工格栅整体由抗拉材料链接构成，呈规则孔状的一种平面聚合物结构体。
焊接聚酯土工格栅（Welded polyester geogrid）是土工合成材料的一种，以聚酯为主料，加入抗老化剂和其它助剂，经过低倍数机械拉伸制成精制肋条，按平面经纬成直角，经焊接成型的平面网状结构土工格栅。
随着近年我国在土工格栅应用方面的高速发展，已经成为国际上工合成材料应用范围和应用数量最大的国家。土工合成材料中新材料不断得以应用，土工格栅的产品标准不断被更新。在《中国人民共和国交通运输行业标准 JT/T 925.1-2014》中，增加了钢塑格栅（PP）的分类。
由于PET（聚酯）格栅在比较宽的温度范围内具有比PP（钢塑）格栅有更好的物理机械性能，在抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性和尺寸稳定性方面有着更好的表现，使用范围更广泛。随着国外聚酯（PET）格栅产品进入国内市场，并开始大量应用，在最新的中国铁路总公司企业标准Q/CR 549.2-2016中，除了原有的PP （钢塑）焊接格栅外， PET （聚酯）焊接格栅也被加入到焊接土工格栅分类中。
国内土工格栅焊接机目前主要是生产PP（钢塑）类焊接格栅，生产方式多采用超声波焊接的方式，格栅幅宽多在4米-6米左右，部分窄幅格栅产品还在采用摩擦焊接的方式进行生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，通过经向和纬向的机械送料结构，利用激光焊接结合面，形成一定强度的焊接点，使产品的性能大幅提升，而且能够实现低能耗、低噪音、高效率的聚酯土工格栅生产。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，包括经向料卷送带机构、纬向料卷送带机构、收卷机构，所述料卷送带机构和收卷机构之间设置有用于将纬向料带与经向料带的交叉处进行焊接的激光焊接机构。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构包括可沿所述纬向料带水平移动的焊接组件，所述焊接组件的顶部设置有激光源，下端部设置有准直聚焦镜片组。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述经向料带为易吸收近红外光的聚酯材料，所述纬向料带为不易吸收近红外光的聚酯透明体材料。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述焊接组件的外壁设置有循环水冷管，所述环装水冷管上设置有进水口和出水口。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构还包括纬向料带压紧装置，所述纬向料带压紧装置上设置有与所述经向料带数量相同的激光焊接窗口，所述激光焊接窗口的位置与所述纬向料带与经向料带交叉点位置相对应，所述焊接组件沿所述纬向料带水平移动时，其下方的焊接激光可逐个穿过所述激光焊接窗口，所述纬向料带压紧装置的正下方设置有焊接支板，所述焊接支板内设置有冷却水路。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述纬向料卷送带机构包括纬向带盘、纬向导轮、纬向蓄带轮、动力送带轮、纬向料带切刀和限位机构，所述动力送带轮与所述限位机构之间设置有两组夹带送料机构，所述两组夹带送料机构之间还设置有纬向送带槽，所述夹带送料机构可向所述纬向料带压紧装置水平移动。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述料卷送带机构与激光焊接机构之间还设置有经向续带张力控制机构，所述经向续带张力控制机构包括第一压紧机构、第二压紧机构，所述第一压紧机构和第二压紧机构之间设置有两个经向导轮，所述两个经向导轮之间设置有可上下移动的经向续带轮，所述经向续带轮上连接有气缸。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构与收卷机构之间还设置有收料牵引机构，所述收料牵引机构包括第三压紧机构和第四压紧机构，所述第三压紧机构上设置有丝杆和伺服电机，使其可沿导轨水平移动，所述第四压紧机构的外侧还设置有割刀。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构与所述收料牵引机构之间还设置有收料张力控制机构，所述收料张力控制机构包括两个高度相同的收料导轮，所述两个收料导轮之间设置有可上下移动的张力控制轮。
前述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述经向料卷送带机构包括料卷卷芯和直角型自锁杆，所述直角型自锁杆的折弯处设置在所述料卷卷芯上且可相对其转动，所述直角型自锁杆的其中一个自由端设置有第一穿带机构，所述第一穿带机构的上方固定设置第二穿带机构。
本发明的有益效果是：激光焊接用PET聚酯卷料肋条配合激光透射焊接方式，分为透明和黑色两种颜色，透明PET聚酯卷料肋条要求激光辐射能穿透材料，黑色PET聚酯卷料肋条对近红外光有强吸收性能，在焊接过程中，透明PET肋条置于黑色PET肋条上方，激光辐射穿透上层透明PET肋条，底层黑色不透明PET肋条将吸收的近红外激光转化为热能，激光照射部分升温并部分溶解，通过热传导将能量传递到上层透明PET肋条，由于材料本身的热膨胀和热扩张，就会产生内部的压力，在一定外部压力下同时作用，两根肋条的结合面形成牢固的焊接区，通过激光焊接的PET格栅，上层透明PET肋条在焊接过程中几乎没有任何损伤，经纬向焊接表面质量高，生产出的格栅产品平整度非常高，易于现场施工，生产过程无噪音污染无机械振动。
附图说明
图1是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的结构示意图；
图2是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的激光焊接机构的侧视图；
图3是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的焊接组件的结构示意图；
图4是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的焊接位置处的结构示意图；
图5是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的经向料卷送带机构的结构示意图；
图6是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的经向续带张力控制机构的结构示意图；
图7是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的纬向料卷送带机构的结构示意图；
图8是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的收料牵引机构的主视图；
图9是图8中A的放大示意图；
图10是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的收料牵引机构的侧视图；
图11是本发明一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置的收料张力控制机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1-11所示，一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，包括经向料卷送带机构1、纬向料卷送带机构6、收卷机构7，所述料卷送带机构1和收卷机构5之间设置有用于将纬向料带20与经向料带10的交叉处进行焊接的激光焊接机构3。通过经向和纬向的机械送料结构，利用激光焊接结合面，形成一定强度的焊接点，使产品的性能大幅提升，而且能够实现低能耗、低噪音、高效率的聚酯土工格栅生产。
本实施例中，所述经向料带10为易吸收近红外光的聚酯材料，可以是黑色，也可以是其他颜色易吸收近红外光的聚酯材料，所述纬向料带20为不易吸收近红外光的聚酯透明体材料，也可以是其他颜色不易吸收近红外光的聚酯材料，所述激光焊接机构3包括可沿所述纬向料带20水平移动的焊接组件31，所述焊接组件31的顶部设置有激光源32，下端部设置有准直聚焦镜片组33。
使用半导体激光发生器，波长控制在910nm到980nm，从半导体激光发生器发出的激光通过微型透镜，对快轴方向的发散角进行压缩，然后将压缩过的光纤耦合到一个光纤阵中，在另一端将光纤排列成圆状，通过光纤输出到焊接组件31，焊接组件31包括激光源32，准直和聚焦光学组件，利用准直和聚焦两套光学组件将光纤输送的光束进行聚焦，使得输出焦距较短，激光焊接面均匀度较好。
在焊接过程中，透明纬向肋条置于黑色经向肋条上方，激光辐射穿透上层透明纬向肋条，底层黑色不透明经向肋条将吸收的近红外激光转化为热能，激光照射部分升温并部分溶解，通过热传导将能量传递到上层透明纬向肋条，由于材料本身的热膨胀和热扩张，就会产生内部的压力，在一定外部压力下同时作用，两根肋条的结合面形成牢固的焊接区，通过激光焊接的PET格栅，上层透明纬向肋条在焊接过程中几乎没有任何损伤，经纬向焊接表面质量高，生产出的格栅产品平整度非常高，易于现场施工，生产过程无噪音污染无机械振动。
所述激光焊接机构3还包括纬向料带压紧装置36，所述纬向料带压紧装置36上设置有与所述经向料带10数量相同的激光焊接窗口361，所述激光焊接窗口361的位置与所述纬向料带20与经向料带10交叉点位置相对应，所述焊接组件31沿所述纬向料带20水平移动时，其下方的焊接激光可逐个穿过所述激光焊接窗口361，所述纬向料带压紧装置36的正下方设置有焊接支板37，所述焊接支板37内设置有冷却水路371。
当纬向料卷送带机构6将纬向料带20输送到位后，纬向料带压紧装置36下压，将纬向料带20压紧在经向料带10上，焊接组件31开启并沿纬向料带20水平移动，每当移动至激光焊接窗口361时，激光穿过激光焊接窗口361至纬向料带20和经向料带10上，完成焊接，并通过激光焊接窗口361控制焊接点的大小。
在焊接完成后，通过在焊接支板37内的冷却水路371中通入循环冷却水，实现对焊接点的快速冷却固化，保证焊接效果的同时，提高焊接效率。在焊接的过程中，由于激光源32会产生大量的热量，所以在焊接组件31的外壁设置有循环水冷管，所述环装水冷管上设置有进水口34和出水口35，通过循环的冷却水对焊接组件31进行冷却降温，保证整个组件的使用寿命。
所述纬向料卷送带机构6包括纬向带盘61、纬向导轮62、纬向蓄带轮63、动力送带轮64、纬向料带切刀68和限位机构66，所述动力送带轮64与所述限位机构66之间设置有两组夹带送料机构65，所述两组夹带送料机构65之间还设置有纬向送带槽67，所述夹带送料机构65可向所述纬向料带压紧装置36水平移动。
当需要进行纬向送带时，通过动力送带轮64将纬向料带20进行送料，穿过夹带送料机构65和纬向送带槽67至限位机构66后，利用限位机构66触发动力送带轮64停止，利用纬向料带切刀68将纬向料带20切断后，纬向送带槽67打开，利用两个夹带送料机构65将剪断的纬向料带20水平输送至纬向料带压紧装置36下方，待纬向料带压紧装置36下压后，夹带送料机构65松开并复位，然后触发动力送带轮64继续送料，在送料的过程中，利用纬向蓄带轮63保证送料时的张力，从而有效控制每一次剪下的纬向料带20长度一致。
本实施例中，两个夹带送料机构65通过对应的气缸驱动其沿水平方向同步水平移动。
所述料卷送带机构1与激光焊接机构3之间还设置有经向续带张力控制机构2，所述经向续带张力控制机构2包括第一压紧机构21、第二压紧机构22，所述第一压紧机构21和第二压紧机构22之间设置有两个经向导轮23，所述两个经向导轮23之间设置有可上下移动的经向续带轮24，所述经向续带轮24上连接有气缸25。
在送料之前，进行经向料带的续带，首先将第二压紧机构22将经向料带10压紧，第一压紧机构21松开，利用气缸25拉动经向续带轮24向下移动，当气缸25到位后，表示续带完成，第一压紧机构21压紧；在进行送料时，第二压紧机构22打开，利用激光焊接机构3与收卷机构7之间设置的收料牵引机构5将待焊接的经向料带10进行牵引，利用经向续带轮24保证其能够在匀速和张力恒定的状态下通过激光焊接机构3进行焊接。
所述收料牵引机构5包括第三压紧机构51和第四压紧机构52，所述第三压紧机构51上设置有丝杆54和伺服电机，使其可沿导轨53水平移动，所述第四压紧机构52的外侧还设置有割刀55。
在牵引过程中，第四压紧机构52松开，第三压紧机构51将焊接完成的料带压紧后根据焊接间隔的要求，向第四压紧机构52方向移动，移动到位后，第四压紧机构52压紧，第三压紧机构51松开后复位，进行下一次的焊接牵引。在焊接过程中，通过第三压紧机构51和第四压紧机构52实现对激光焊接机构3每次纬向焊接的不同间隔（根据不同格栅的性能要求）的控制。其中，第三压紧机构51通过伺服电机和丝杆54精确控制其行进距离，即精确控制焊接间距。
当完成一捆料卷的收料后，第四压紧机构52压紧，可以利用割刀55将料带割断，完成收卷。
所述激光焊接机构3与所述收料牵引机构5之间还设置有收料张力控制机构4，所述收料张力控制机构4包括两个高度相同的收料导轮41，所述两个收料导轮41之间设置有可上下移动的张力控制轮42。利用张力控制轮42保持焊接区间经向卷料张力恒定。
所述经向料卷送带机构1包括料卷卷芯11和直角型自锁杆14，所述直角型自锁杆14的折弯处设置在所述料卷卷芯11上且可相对其转动，所述直角型自锁杆14的其中一个自由端设置有第一穿带机构12，所述第一穿带机构12的上方固定设置第二穿带机构13。
料带安装在料卷卷芯11上，料带从料卷卷芯11拉出后，依次穿过第一穿带机构12及第二穿带机构13，直角型自锁杆14通过与料卷卷芯11转轮的摩擦实现料卷刹车自锁；料带被拉动时，通过第二穿带机构13向上带动第一穿带机构12，直角型自锁杆14抬起解锁，料卷由后端牵引而转动放料；后端牵引停止后，第一穿带机构12因自重下垂，直角型自锁杆14卡入料卷卷芯11转轮，靠摩擦力阻止卷料惯性转动。
综上所述，本发明提供的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，通过经向和纬向的机械送料结构，利用激光焊接结合面，形成一定强度的焊接点，使产品的性能大幅提升，而且能够实现低能耗、低噪音、高效率的聚酯土工格栅生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (10)
1.一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，包括经向料卷送带机构（1）、纬向料卷送带机构（6）、收卷机构（7），其特征在于：所述料卷送带机构（1）和收卷机构（5）之间设置有用于将纬向料带（20）与经向料带（10）的交叉处进行焊接的激光焊接机构（3）。
2.根据权利要求1所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构（3）包括可沿所述纬向料带（20）水平移动的焊接组件（31），所述焊接组件（31）的顶部设置有激光源（32），下端部设置有准直聚焦镜片组（33）。
3.根据权利要求1所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述经向料带（10）为易吸收近红外光的聚酯材料，所述纬向料带（20）为不易吸收近红外光的聚酯透明体材料。
4.根据权利要求2所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述焊接组件（31）的外壁设置有循环水冷管，所述环装水冷管上设置有进水口（34）和出水口（35）。
5.根据权利要求2所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构（3）还包括纬向料带压紧装置（36），所述纬向料带压紧装置（36）上设置有与所述经向料带（10）数量相同的激光焊接窗口（361），所述激光焊接窗口（361）的位置与所述纬向料带（20）与经向料带（10）交叉点位置相对应，所述焊接组件（31）沿所述纬向料带（20）水平移动时，其下方的焊接激光可逐个穿过所述激光焊接窗口（361），所述纬向料带压紧装置（36）的正下方设置有焊接支板（37），所述焊接支板（37）内设置有冷却水路（371）。
6.根据权利要求5所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述纬向料卷送带机构（6）包括纬向带盘（61）、纬向导轮（62）、纬向蓄带轮（63）、动力送带轮（64）、纬向料带切刀（68）和限位机构（66），所述动力送带轮（64）与所述限位机构（66）之间设置有两组夹带送料机构（65），所述两组夹带送料机构（65）之间还设置有纬向送带槽（67），所述夹带送料机构（65）可向所述纬向料带压紧装置（36）水平移动。
7.根据权利要求1所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述料卷送带机构（1）与激光焊接机构（3）之间还设置有经向续带张力控制机构（2），所述经向续带张力控制机构（2）包括第一压紧机构（21）、第二压紧机构（22），所述第一压紧机构（21）和第二压紧机构（22）之间设置有两个经向导轮（23），所述两个经向导轮（23）之间设置有可上下移动的经向续带轮（24），所述经向续带轮（24）上连接有气缸（25）。
8.根据权利要求7所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构（3）与收卷机构（7）之间还设置有收料牵引机构（5），所述收料牵引机构（5）包括第三压紧机构（51）和第四压紧机构（52），所述第三压紧机构（51）上设置有丝杆（54）和伺服电机，使其可沿导轨（53）水平移动，所述第四压紧机构（52）的外侧还设置有割刀（55）。
9.根据权利要求8所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述激光焊接机构（3）与所述收料牵引机构（5）之间还设置有收料张力控制机构（4），所述收料张力控制机构（4）包括两个高度相同的收料导轮（41），所述两个收料导轮（41）之间设置有可上下移动的张力控制轮（42）。
10.根据权利要求1所述的一种全自动聚酯土工格栅激光焊接装置，其特征在于：所述经向料卷送带机构（1）包括料卷卷芯（11）和直角型自锁杆（14），所述直角型自锁杆（14）的折弯处设置在所述料卷卷芯（11）上且可相对其转动，所述直角型自锁杆（14）的其中一个自由端设置有第一穿带机构（12），所述第一穿带机构（12）的上方固定设置第二穿带机构（13）。
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