CN111941853A - 一种高效上下料的超声波焊接装置及其使用方法 - Google Patents

一种高效上下料的超声波焊接装置及其使用方法 Download PDF

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CN111941853A CN202010879637.8A CN202010879637A CN111941853A CN 111941853 A CN111941853 A CN 111941853A CN 202010879637 A CN202010879637 A CN 202010879637A CN 111941853 A CN111941853 A CN 111941853A
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Abstract

本发明提供一种高效上下料的超声波焊接装置及其使用方法，该装置包括上料模块、取料模块、用于实现塑料件和无纺布的融合焊接固定的焊接模块及用于将焊接好的成品由焊接工位转移出去的成品转移模块；其中，上料模块包括用于实现塑料件按统一方向出料的塑料件上料模块和用于实现无纺布上料的无纺布上料模块；取料模块包括用于塑料件转移的塑料件取料模块和用于无纺布转移的无纺布取料模块。本发明解决了现有技术中无纺布与塑料件固定所存在的问题，设计一套多功能紧密组合的操作工序，实现自动化控制，节约人工成本，大大降低加工成本，同时，提升各工序之间的组合性，通过多个动作同时进行，提高生产效率。

Description

一种高效上下料的超声波焊接装置及其使用方法
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，涉及一种高效上下料的超声波焊接装置及其使用方法。
背景技术
在无纺布的自动裁切方式中，通常采用激光裁切方案，即购买昂贵的特备定制的激光设备，无纺布激光切割机是专门用来切割柔性布料的一种激光机器，此设备存在如下问题：占地面积大，维护技能要求高，需专业技术人员操控等。现有无纺布裁切方法，将所需无纺布物料放置于设备中，关闭防护门，启动设备，进行裁切，裁切完成后，手动取出，需要人工参与，一方面，加工成本高，另一方面，加工效率低。
目前，在无纺布自动下料过程中，通常采用激光裁切方案，但存在技术成本高、自动化集合不方便等问题。
现有技术中无纺布和塑料件之间的固定方式多采用胶粘的方式，两者固定的稳固性有限。在无纺布与塑料件的焊接工艺中，需要多个上料工序，如何实现各工序的高效配合，同时满足两者的高精度位置度，一直是现有技术的一个难题，现有技术节拍通常在15s以上。
因此，开发一种超声波焊接装置，缩短工序节拍，在极短时间内完成无纺布与塑料件的焊接工序，具有重要意义。
发明内容
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
一种高效上下料的超声波焊接装置，包括：
上料模块，其包括用于实现塑料件按统一方向出料的塑料件上料模块和用于实现无纺布上料的无纺布上料模块；
取料模块，其包括用于塑料件转移的塑料件取料模块和用于无纺布转移的无纺布取料模块；
焊接模块，其用于实现塑料件和无纺布的融合焊接固定；
成品转移模块，其用于将焊接好的成品由焊接工位转移出去。
优选地，所述超声波焊接装置还包括相机检测模块，相机检测模块正对焊接模块的焊接工位，采用500万像素检测相机，依次检测塑料件、无纺布到位情况和摆放位置，以及焊接后成品质量。
优选地，所述塑料件上料模块包括振动盘、导轨，所述振动盘一端与导轨连通，所述振动盘内四周设置有螺旋弯道，通过振动盘的振动使得塑料件沿螺旋弯道移动，最终进入导轨。
优选地，所述塑料件取料模块包括第一夹爪、第一夹爪气缸、第一水平移动组件、第一垂直移动组件，所述第一夹爪气缸带动第一夹爪抓取塑料件。
优选地，所述无纺布上料模块包括：
传输架，其用于承载传输无纺布；
送料模块，其设置在所述传输架的一侧，用于实现无纺布放料操作；
拉料模块，其设置在所述传输架的另一侧，且远离所述送料模块，用于拉动无纺布传输；
裁切模块，其采用反向模具脱料方式，将无纺布裁切成特殊轮廓。
优选地，所述送料模块包括缠有无纺布的卷筒盘和放料组件，所述放料组件带动卷筒盘旋转，实现放料操作；
所述拉料模块包括拉料马达、主动轮、从动轮，所述拉料马达和主动轮设置在传输无纺布下侧，所述从动轮设置在传输无纺布上侧；通过主动轮和从动轮夹紧无纺布，拉料马达带动主动轮转动，进而带动无纺布传输。
优选地，所述裁切模块包括裁切气缸、无纺布流道、裁切刀具、压料板，所述裁切刀具包括上刀和下刀，所述裁切气缸带动下刀上下移动，并与上刀配合实现无纺布裁切。
优选地，所述无纺布取料模块包括吸盘、第二水平移动组件、第二垂直移动组件；所述第二垂直移动组件带动吸盘上下移动，靠近或远离裁切模块；所述第二水平移动组件同步带动吸盘和第二垂直移动组件左右移动。
优选地，所述成品转移模块包括第二夹爪、第二夹爪气缸、翻转气缸、翻转架，所述第二夹爪设置在所述翻转架上，第二夹爪气缸带动第二夹爪抓取成品，翻转气缸带动翻转架翻转，实现成品转移。
上述高效上下料的超声波焊接装置的使用方法，包括以下步骤：
101、塑料件上料模块启动，振动盘振动出料，塑料件陆续传输至导轨上；
无纺布上料模块启动，先通过送料模块实现无纺布放料，并通过拉料模块带动无纺布传输，再通过裁切模块将传输至该工位的无纺布进行裁切；
102、塑料件取料模块将塑料件由导轨转移至焊接工位，相机检测模块对塑料件的放置位置进行检测；
103、步骤102中，塑料件位置正确，无纺布取料模块将裁切好的无纺布转移至焊接工位，并放置在塑料件上方，放置完成后，相机检测模块对无纺布的放置位置进行检测；
104、步骤103中，无纺布位置正确，允许焊接，焊接模块对塑料件和无纺布进行焊接，焊接完成后，相机检测模块对成品进行检测；
105、成品ok，成品转移模块将其转移由焊接工位转移出去；
106、相机检测模块检测焊接工位无产品，重复步骤102-105。
本发明所获得的有益技术效果：
1)本发明解决了现有技术中无纺布与塑料件固定所存在的问题，设计一套多功能紧密组合的操作工序，实现自动化控制，节约人工成本，大大降低加工成本，同时，提升各工序之间的组合性，通过多个动作同时进行，提高生产效率。
2)本发明采用自动上下料技术、自动超声波焊接技术、相机检测技术，数据上传MESS技术，多种生产工艺同时在10秒内完成，通过PLC程序控制串联起的高度自动化技术。
3)本发明通过塑料件上料模块实现塑料件的自动上料，塑料件取料模块将上料后的塑料件转移至焊接工位；通过无纺布上料模块实现卷筒无纺布的传输及特殊轮廓裁切，无纺布取料模块将裁切好的无纺布转移至焊接工位的塑料件上；整个上料和取料工序实现自动化控制，大大提高了生产效率。
4)本发明通过相机检测模块对焊接工位的塑料件放置位置、无纺布放置位置及焊接后成品均进行检测，避免作业过程中出现异常或偏差影响作业精度，大大提高焊接质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本公开一种实施例中高效上下料的超声波焊接装置的立体结构示意图；
图2是本公开一种实施例中高效上下料的超声波焊接装置的平面布局示意图；
图3是本公开一种实施例中塑料件上料模块和塑料件取料模块的结构示意图；
图4是本公开一种实施例中塑料件取料模块的结构示意图；
图5是本公开一种实施例中无纺布上料模块和无纺布取料模块的结构示意图；
图6是本公开一种实施例中拉料模块和裁切模块的结构示意图；
图7是本公开一种实施例中焊接模块、相机检测模块和成品转移模块的结构示意图；
图8是本公开一种实施例中焊接模块的结构示意图；
图9是本公开一种实施例中成品转移模块的结构示意图。
在以上附图中：100、塑料件上料模块；110、振动盘；120、导轨；200、塑料件取料模块；210、第一夹爪；220、第一夹爪气缸；230、第一水平移动组件；240、第一垂直移动组件；300、无纺布上料模块；310、传输架；320、送料模块；321、卷筒盘；322、放料组件；330、拉料模块；331、拉料马达；332、主动轮；333、从动轮；340、裁切模块；341、裁切气缸；342、无纺布流道；343、压料板；400、无纺布取料模块；410、吸盘；420、第二水平移动组件；430、第二垂直移动组件；500、成品转移模块；510、第二夹爪；520、第二夹爪气缸；530、翻转气缸；540、翻转架；600、焊接模块；610、焊接工位；700、相机检测模块。
具体实施方式
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例1
如附图1和2所示，一种高效上下料的超声波焊接装置，包括上料模块、取料模块、用于实现塑料件和无纺布的融合焊接固定的焊接模块600及用于将焊接好的成品由焊接工位610转移出去的成品转移模块500。
所述上料模块包括用于实现塑料件按统一方向出料的塑料件上料模块100和用于实现无纺布上料的无纺布上料模块300。
所述取料模块包括用于塑料件转移的塑料件取料模块200和用于无纺布转移的无纺布取料模块400。
如附图3所示，所述塑料件上料模块100包括振动盘110、导轨120，所述振动盘110一端与导轨120连通，所述振动盘110内四周设置有螺旋弯道，通过振动盘110的振动使得塑料件沿螺旋弯道移动，最终进入导轨120。
如附图4所示，所述塑料件取料模块200包括第一夹爪210、第一夹爪气缸220、第一水平移动组件230、第一垂直移动组件，所述第一夹爪气缸220带动第一夹爪210抓取塑料件。
优选地，所述第一垂直移动组件240包括第一位移驱动气缸，由第一位移驱动气缸带动吸盘410上下移动。
所述第一水平移动组件230包括第一驱动电机、第一丝杆、第一滑块，所述第一滑块内嵌有第一丝杆螺母，且第一滑块与第一水平移动组件230固定连接，由第一驱动电机带动第一丝杆转动，带动第一滑块沿第一丝杆移动，进而带动第一垂直移动组件240和第一夹爪210同步移动。
如附图5所示，所述无纺布上料模块300包括用于承载传输无纺布的传输架310、设置在所述传输架310一侧的送料模块320、设置在所述传输架310另一侧且远离所述送料模块320的拉料模块330、将无纺布裁切成特殊轮廓的裁切模块340。
所述送料模块320用于实现无纺布放料操作，所述送料模块320包括缠有无纺布的卷筒盘321和放料组件322，所述放料组件322带动卷筒盘321旋转，实现放料操作。
所述放料组件322包括放料马达和支架，所述放料马达和卷筒盘321均设置在所述支架上，所述放料马达带动卷筒盘321的转动轴旋转，实现卷筒盘321旋转，进而实现无纺布放料。无纺布的包装通过卷筒形式，将卷筒来料放到卷筒盘321内定制的气涨轴上使其固定。
如附图6所示，所述拉料模块330用于拉动无纺布传输；所述拉料模块330包括拉料马达331、主动轮332、从动轮333，所述拉料马达331和主动轮332设置在传输无纺布下侧，所述从动轮333设置在传输无纺布上侧；通过主动轮332和从动轮333夹紧无纺布，拉料马达331带动主动轮332转动，进而带动无纺布传输。
进一步的，所述拉料马达331为伺服马达，通过PLC程序控制马达运转周数，实现无纺布运动距离上的可控，并具有启停实时控制。
进一步的，所述从动轮333连接有驱动气缸，所述驱动气缸带动从动轮333上下移动，实现主动轮332和从动轮333之间的间隙调整，用于实现对无纺布弹性压紧。
所述裁切模块340包括裁切气缸341、无纺布流道342、裁切刀具、压料板343，所述裁切刀具包括上刀和下刀，所述裁切气缸341带动下刀上下移动，并与上刀配合实现无纺布裁切。
所述压料板343连接有压紧气缸，压紧气缸带动压料板343上下移动，实现对传输无纺布的夹紧固定。
所述裁切模块340的工作原理，无纺布穿过所述无纺布流道342，压料板343连接的压紧气缸启动，对经过无纺布流道342的无纺布夹紧固定，裁切气缸341带动下刀上下移动，并与上刀配合实现无纺布900裁切。
所述裁切模块340采用反向模具脱料方式，所述裁切刀具的材料采用优质合金模具钢ASP23,上刀与下刀间隙做到0.005mm，能够避免裁切过程中毛边的产生。
进一步的，所述裁切模块340还包括粉屑清洁模块，所述粉屑清洁模块包括吸嘴和离子风嘴，所述吸嘴和离子风嘴用于清洁裁切过程中产生的粉屑。
所述吸嘴和离子风嘴分别设置在所述裁切模块340的两侧，且位置正对，通过一吹一吸的方式，对裁切后的毛边进行清理，减小产品二次污染。
所述无纺布取料模块400将裁切好的无纺布，在不改变原有姿态位置的情况下，通过真空吸取到下一工位进行再加工。
所述无纺布取料模块400采用真空吸的方式，实现无损伤抓取。通过大流量真空发生器和验收传感器检测有无方式，攻克了透气物体不能吸取的行业难题。
参见附图5，所述无纺布取料模块400包括吸盘410、第二水平移动组件420、第二垂直移动组件430；所述第二垂直移动组件430带动吸盘410上下移动，靠近或远离裁切模块340；所述第二水平移动组件420同步带动吸盘410和第二垂直移动组件430左右移动，满足所述吸盘410吸附裁切好无纺布的动作需求。
优选地，所述第二垂直移动组件430包括第二位移驱动气缸，由第二位移驱动气缸带动吸盘410上下移动。
所述第二水平移动组件420包括第二驱动电机、第二丝杆、第二滑块，所述第二滑块内嵌有第二丝杆螺母，且第二滑块与第二水平移动组件420固定连接，由第二驱动电机带动第二丝杆转动，带动第二滑块沿第二丝杆移动，进而带动第二垂直移动组件430和吸盘410同步移动。
如附图7和8所示，所述超声波焊接装置还包括相机检测模块700，实现超高精度检测(精度达到0.02mm级)，并把检测数据实时长传至MESS服务器，相机检测模块700正对焊接模块600的焊接工位610，采用500万像素检测相机，依次检测塑料件、无纺布到位情况和摆放位置，以及焊接后成品质量。
所述焊接模块采用超声波焊接设备，通过其高频振动，瞬间产生巨大能量，将无纺布与塑料件融合焊接，具有下压速度，压力可调可控，与整机设备无障碍控制，焊接设计可调可控等特点。
进一步的，相机检测模块700从焊接工位610初始有无检测，塑料件与无纺布放到位检测，塑料件与无纺布焊接轮廓度检测，整个循环约0.6秒完成，大大提高了生产效率。
所述成品转移模块500设置在所述焊接工位610的一侧，通过夹紧翻转动作将焊接好的成品转移。
如附图9所示，所述成品转移模块500包括第二夹爪510、第二夹爪气缸520、翻转气缸530、翻转架540，所述第二夹爪510设置在所述翻转架540上，第二夹爪气缸520带动第二夹爪510抓取成品，翻转气缸530带动翻转架540翻转，实现成品转移。
该超声波焊接装置还包括电气控制模块，用于实现各模块的控制运作，具体工作原理不属于本申请所保护的技术方案，对本领域技术人员来说，属于公知常识，故在此不予赘述。
实施例2
基于上述实施例1，一种高效上下料的超声波焊接装置的使用方法，包括以下步骤：
101、塑料件上料模块100启动，振动盘110振动出料，塑料件陆续传输至导轨120上；
无纺布上料模块300启动，先通过送料模块320实现无纺布放料，并通过拉料模块330带动无纺布传输，再通过裁切模块340将传输至该工位的无纺布进行裁切；
102、塑料件取料模块200将塑料件由导轨120转移至焊接工位610，即先通过第一夹爪210抓取塑料件，再通过第一水平移动组件230、第一垂直移动组件240将塑料件转移至焊接工位610，相机检测模块700对塑料件的放置位置进行检测；
103、步骤102中，塑料件位置正确，无纺布取料模块400将裁切好的无纺布转移至焊接工位610，并放置在塑料件上方，放置完成后，相机检测模块700对无纺布的放置位置进行检测；
104、步骤103中，无纺布位置正确，允许焊接，焊接模块600对塑料件和无纺布进行焊接，焊接完成后，相机检测模块700对成品进行检测；
105、成品ok，成品转移模块500将其转移由焊接工位610转移出去；
106、相机检测模块700检测焊接工位610无产品，重复步骤102-105。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，包括：
上料模块，其包括用于实现塑料件按统一方向出料的塑料件上料模块(100)和用于实现无纺布上料的无纺布上料模块(300)；
取料模块，其包括用于塑料件转移的塑料件取料模块(200)和用于无纺布转移的无纺布取料模块(400)；
焊接模块(600)，其用于实现塑料件和无纺布的融合焊接固定；
成品转移模块(500)，其用于将焊接好的成品由焊接工位(610)转移出去。
2.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接装置还包括相机检测模块(700)，相机检测模块(700)正对焊接模块(600)的焊接工位(610)，采用500万像素检测相机，依次检测塑料件、无纺布到位情况和摆放位置，以及焊接后成品质量。
3.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述塑料件上料模块(100)包括振动盘(110)、导轨(120)，所述振动盘(110)一端与导轨(120)连通，所述振动盘(110)内四周设置有螺旋弯道，通过振动盘(110)的振动使得塑料件沿螺旋弯道移动，最终进入导轨(120)。
4.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述塑料件取料模块(200)包括第一夹爪(210)、第一夹爪气缸(220)、第一水平移动组件(230)、第一垂直移动组件(240)，所述第一夹爪气缸(220)带动第一夹爪(210)抓取塑料件。
5.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述无纺布上料模块(300)包括：
传输架(310)，其用于承载传输无纺布；
送料模块(320)，其设置在所述传输架(310)的一侧，用于实现无纺布放料操作；
拉料模块(330)，其设置在所述传输架(310)的另一侧，且远离所述送料模块(320)，用于拉动无纺布传输；
裁切模块(340)，其采用反向模具脱料方式，将无纺布裁切成特殊轮廓。
6.根据权利要求5所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述送料模块(320)包括缠有无纺布的卷筒盘(321)和放料组件(322)，所述放料组件(322)带动卷筒盘(321)旋转，实现放料操作；
所述拉料模块(330)包括拉料马达(331)、主动轮(332)、从动轮(333)，所述拉料马达(331)和主动轮(332)设置在传输无纺布下侧，所述从动轮(333)设置在传输无纺布上侧；通过主动轮(332)和从动轮(333)夹紧无纺布，拉料马达(331)带动主动轮(332)转动，进而带动无纺布传输。
7.根据权利要求5所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述裁切模块(340)包括裁切气缸(341)、无纺布流道(342)、裁切刀具、压料板(343)，所述裁切刀具包括上刀和下刀，所述裁切气缸(341)带动下刀上下移动，并与上刀配合实现无纺布裁切。
8.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述无纺布取料模块(400)包括吸盘(410)、第二水平移动组件(420)、第二垂直移动组件(430)；所述第二垂直移动组件(430)带动吸盘(410)上下移动，靠近或远离裁切模块(340)；所述第二水平移动组件(420)同步带动吸盘(410)和第二垂直移动组件(430)左右移动。
9.根据权利要求1所述的高效上下料的超声波焊接装置，其特征在于，所述成品转移模块(500)包括第二夹爪(510)、第二夹爪气缸(520)、翻转气缸(530)、翻转架(540)，所述第二夹爪(510)设置在所述翻转架(540)上，第二夹爪气缸(520)带动第二夹爪(510)抓取成品，翻转气缸(530)带动翻转架(540)翻转，实现成品转移。
10.根据权利要求9所述高效上下料的超声波焊接装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
101、塑料件上料模块(100)启动，振动盘(110)振动出料，塑料件陆续传输至导轨(120)上；
无纺布上料模块(300)启动，先通过送料模块(320)实现无纺布放料，并通过拉料模块(330)带动无纺布传输，再通过裁切模块(340)将传输至该工位的无纺布进行裁切；
102、塑料件取料模块(200)将塑料件由导轨(120)转移至焊接工位(610)，相机检测模块(700)对塑料件的放置位置进行检测；
103、步骤102中，塑料件位置正确，无纺布取料模块(400)将裁切好的无纺布转移至焊接工位(610)，并放置在塑料件上方，放置完成后，相机检测模块(700)对无纺布的放置位置进行检测；
104、步骤103中，无纺布位置正确，允许焊接，焊接模块(600)对塑料件和无纺布进行焊接，焊接完成后，相机检测模块(700)对成品进行检测；
105、成品ok，成品转移模块(500)将其转移由焊接工位(610)转移出去；
106、相机检测模块(700)检测焊接工位(610)无产品，重复步骤102-105。
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