专利名称：一种激光焊接塑料夹具装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在激光焊接中用于工件的固定或定位的装置，尤其是一种激光焊 接塑料夹具装置。
背景技术：
随着中国制造业特别是汽车，电子，医疗器械等制造和组装工业的迅速发展，对塑 料连接技术有了更新更高的需求，需要有一种更加快速、高效、干净的焊接方式取代振动摩 擦焊、热板式焊等传统的塑料焊接方式，来提高塑料焊接的质量和效率，以适应某些特定场 合的特定需求。近年来，激光加工技术的不断发展，各种类型的激光器不断出现，一种新兴 的塑料焊接方法激光穿透焊接法应运而生。激光塑料穿透焊接过程中，影响到焊接质量的因素包括激光功率、光斑大小、焊接 速度、外部压力等，其中外部压力大小直接决定着焊接的强度，而这个外部压力的施加与控 制是通过焊接夹具实现的。现有的塑料焊接夹具普遍采用的是手动式塑料焊接夹具，其包 括第一夹具、第二夹具以及驱动第二夹具相对运动的丝杆机构，通过手动调节丝杆机构来 调节施加在工件上的压力大小。由于手动式塑料焊接夹具在调节压力时需要到激光加工平 台现场去操作，不仅存在效率低，调节不方便的问题，而且还有可能伤害到工人的身体。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种激光焊接塑料夹具装置，以方便、快速地控制施 加在工件上的压力。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种激光焊接塑料夹具装置， 包括支撑架、设在该支撑架上且能透近红外光的第一夹具、与该第一夹具相对设置的第二 夹具以及驱动该第二夹具相对于所述第一夹具运动的驱动机构，所述驱动机构包括气压缸 或液压缸以及与该气压缸或液压缸相连的气压或液压控制系统，该气压缸或液压缸的伸缩 杆与所述第二夹具相连。通过采用上述技术方案，当激光加工时，先将塑料工件放在第一夹具和第二夹具 之间，再通过气压或液压控制系统控制气压缸或液压缸工作，带动第二夹具相对于第一夹 具运动，将塑料工件夹紧，从而实现自动控制施加在工件上的压力，整个操作过程方便、快 速。作为上述技术方案的优选方案，所述气压控制系统包括气源、第一电磁阀、第二电 磁阀、电气比例阀、驱动卡和计算机，其中所述气源的出口经所述第一电磁阀与所述电气比 例阀的入口连通，所述电气比例阀的出口与所述气压缸和所述第二电磁阀的入口连通，且 所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述电气比例阀经所述驱动卡与所述计算机连接。在 计算机上设置需要施加的压力值，而后通过驱动卡开启电磁阀和电气比例阀，同时关闭电 磁阀，气源内的气体通过各个气动元件最后经过电气比例阀进入气压缸。通过直接在计算 机上输入压力值来控制施加在工件上的压力，不仅更加方便，而且更精确。[0008]进一步的，所述气压控制系统还包括空气过滤器、减压阀和油雾分离器，该空气过 滤器和该减压阀串接在所述空压机与所述第一电磁阀之间，该油雾分离器串接在所述第一 电磁阀与所述电气比例阀之间。进一步的，所述气源为空压机。作为上述技术方案的另一优选方案，所述激光焊接塑料夹具装置还包括压力传感 器，该压力传感器设在所述第二夹具相对于所述第一夹具一侧的表面，且该压力传感器与 所述计算机电气连接。通过压力传感器实时测量施加到工件上的压力大小，并将测量结果 反馈给计算机，计算机将测量到的压力值与设定的压力值进行比较，当测量到的压力值大 于或小于设定的压力值时，计算机通过控制电气比例阀来调节进入气压缸内的气压大小， 进而调节施加在工件上的压力大小，从而达到实时调节压力大小的目的。所述第一夹具和所述第二夹具上下相对设置。与现有技术相比，本实用新型的优点是自动控制施加在工件上的压力，整个操作 过程方便、快速，而且避免了因到激光加工现场去操作而伤害工人身体的事件发生。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；图2是本实用新型实施例的气压控制系统的原理图；图3是本实用新型实施例塑料焊接时的示意图。附图标记说明1-第一夹具、2-第二夹具、3-气压缸、4-支撑架、5-电气比例阀、6-第一电磁阀、 7-第二电磁阀、8-油雾器、9-减压阀、10-空气过滤器、11-空压机、12-驱动卡、13-计算机、 14-金属连接件、15-光纤激光束、16-透明塑料、17-有色塑料、18-压力传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明本实用新型的其中一个实施例如图1至图3所示，激光焊接塑料夹具装置包括支 撑架4、第一夹具1、第二夹具2、气压缸3和气压控制系统，其中，支撑架4为长方体框架，在 支撑架4的顶部设有第一夹具1，该第一夹具1为透明玻璃板，其通过金属连接件14安装在 支撑架4上。第二夹具2平行地设置在第一夹具1的下方，且与其下的气压缸3的伸缩杆 连接，气压缸3由气压控制系统控制。在第二夹具2的上表面安装有压力传感器18，该压力 传感器18与计算机13电气连接。见图2，气压控制系统包括空压机11、空气过滤器10、减压阀9、第一电磁阀6、油雾 器8、第二电磁阀7、电气比例阀5、驱动卡12和计算机13，其中空压机11的出口经空气过 滤器10、减压阀9、第一电磁阀6、油雾器8与电气比例阀5的入口连通，电气比例阀5的出 口经三通管与气压缸3和第二电磁阀7的入口连通，且第一电磁阀6、第二电磁阀7和电气 比例阀5经驱动卡12与所述计算机13连接。本实施例的工作过程是(1)焊接启动空压机11，打开减压阀9并调至一个合适压强值；将有色塑料17涂 (或者涂有吸收剂的塑料)置于第二夹具2上，透明塑料16置于其上；根据待焊接塑料工件的材料和厚度确定需要施加的压力，再将该压力值输入计算机13，而后通过驱动卡12开启 第一电磁阀6和电气比例阀5，同时关闭第二电磁阀7，空压机11内的气体通过空气过滤器 10、减压阀9、第一电磁阀6、油雾器8和第二电磁阀7最后经过电气比例阀5进入气压缸3， 第二夹具2在气压缸3的推动下向上移动，把两块塑料紧紧地压在第一、第二夹具2之间， 压力值通过压力传感器18实时的传输给计算机13 ；光纤激光束15在第一夹具1表面沿着 指定路径扫描，穿透第一夹具1和透明塑料16，作用在有色塑料17的表面，对其进行加热， 熔化的塑料在夹具压力作用下结合在一起，实现塑料的焊接。(2)取件激光扫描结束后，通过计算机13和驱动卡12自动关闭第一电磁阀6，同 时开启第二电磁阀7，气压缸3内气体通过第二电磁阀7排出，取出焊接好的塑料工件。显然，第二夹具除了由上述实施例中的气压缸驱动之外，还可以采用液压缸驱动， 通过液压控制系统控制液压缸的工作，从而控制施加在工件上的压力，对此，本领域技术人 员根据上述实施例很容易想到，因此不必详述。以上仅为本实用新型的具体实施例，并不以此限定本实用新型的保护范围；在不 违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。
权利要求一种激光焊接塑料夹具装置，包括支撑架、设在该支撑架上且能透近红外光的第一夹具、与该第一夹具相对设置的第二夹具以及驱动该第二夹具相对于所述第一夹具运动的驱动机构，其特征在于所述驱动机构包括气压缸或液压缸以及与该气压缸或液压缸相连的气压或液压控制系统，该气压缸或液压缸的伸缩杆与所述第二夹具相连。
2.根据权利要求1所述的激光焊接塑料夹具装置，其特征在于所述气压控制系统包 括气源、第一电磁阀、第二电磁阀、电气比例阀、驱动卡和计算机，其中所述气源的出口经所 述第一电磁阀与所述电气比例阀的入口连通，所述电气比例阀的出口与所述气压缸和所述 第二电磁阀的入口连通，且所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述电气比例阀经所述驱 动卡与所述计算机连接。
3.根据权利要求2所述的激光焊接塑料夹具装置，其特征在于所述气压控制系统还 包括空气过滤器、减压阀和油雾分离器，该空气过滤器和该减压阀串接在所述空压机与所 述第一电磁阀之间，该油雾分离器串接在所述第一电磁阀与所述电气比例阀之间。
4.根据权利要求2所述的激光焊接塑料夹具装置，其特征在于所述气源为空压机。
5.根据权利要求1至4任一的所述激光焊接塑料夹具装置，其特征在于还包括压力 传感器，该压力传感器设在所述第二夹具相对于所述第一夹具一侧的表面，且该压力传感 器与所述计算机电气连接。
6.根据权利要求5所述的激光焊接塑料夹具装置，其特征在于所述第一夹具和所述 第二夹具上下相对设置。专利摘要本实用新型公开了一种激光焊接塑料夹具装置，包括支撑架、设在该支撑架上且能透近红外光的第一夹具、与该第一夹具相对设置的第二夹具以及驱动该第二夹具相对于所述第一夹具运动的驱动机构，所述驱动机构包括气压缸或液压缸以及与该气压缸或液压缸相连的气压或液压控制系统，该气压缸或液压缸的伸缩杆与所述第二夹具相连。激光加工时，先将塑料工件放在第一夹具和第二夹具之间，再通过气压或液压控制系统控制气压缸或液压缸工作，带动第二夹具相对于第一夹具运动，将塑料工件夹紧，从而实现自动控制施加在工件上的压力，整个操作过程方便、快速。
文档编号B29C65/16GK201755913SQ201020290640
公开日2011年3月9日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者彭昌吻, 焦俊科, 白小波 申请人:广州中国科学院工业技术研究院