[发明专利]一种高精度热板焊接装置和方法

说明书

技术领域

本申请涉及热板焊接技术领域，特别涉及一种高精度热板焊接装置和方法。

背景技术

热板焊接是发泡材料或者塑胶材料加工生产过程中经常使用的焊接手段，其主要原理是通过一个热板来同时加热待焊接的塑料零件和塑料主焊件，待两者融化至一定程度后撤去加热板而令待焊接的塑料零件和塑料主焊件接触并施加压力使两者焊接固定。其一般步骤如下：加热板置于塑料零件和塑料主焊件之间，将塑料零件和塑料主焊件紧贴住加热板使其熔化，在经过一段预设的加热时间之后，塑料零件和塑料主焊件向两边分开，移开加热板，再将塑料零件和塑料主焊件并合在一起，经过一定的焊接时间和焊接深度之后，完成整个焊接过程。

在焊接过程中，压力控制和焊接深度控制是最为重要的因素，特别是压力控制，例如在加热过程中，如果压力控制不当，那么可能无法使塑料零件有效融化，进一步的可能无法达到有效的加热深度，如果加热深度不够，则无法使塑料零件和塑料主焊件有效的固定在一起。同理，在焊接过程中也一样。

在目前的热板焊接中，一般驱动装置都是采用气缸驱动，因此为了有效控制压力一般会采用比例阀来控制气缸的压力输出，但是，对比例阀的控制是依靠一套预设的固定参数进行控制的，这套固定的参数实际上控制的是对气缸的气体流量控制，然而气缸的实际压力输出与很多因素有关，例如当加热过程中塑料零件融化速度比较快时，比例阀控制的气体流量控制依然按照预设值，那么这时气缸就未能及时驱动塑料零件进一步移动以达到更深的加热深度，这时压力便会下降，导致压力不稳定。特别在焊接阶段，这种压力不稳定将会导致最终焊接存在严重问题，比如压力过大导致的裂痕等。

另一方面，为了有效检测焊接的深度，一般都会设置深度传感器，同时为了保证在移动加热板和塑料零件的过程中不会发生错位，一般还需要设置位置传感器检测加热板和塑料零件移动过程中是否顺利到位，这就造成了设备的传感器件数量众多，不仅增加了设备成本，还导致设备电气结构复杂，增加了故障点，控制过程也变得更加复杂。

发明内容

本申请的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种焊接过程压力稳定，焊接精度高、成本低且故障率低的高精度热板焊接装置和焊接方法。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种高精度热板焊接装置，包括机械系统和控制系统，所述机械系统包括驱动装置以及由驱动装置分别驱动的热板机械臂和夹具机械臂，所述热板机械臂固定有焊接热板，所述夹具机械臂固定有零件夹具，所述控制系统包括实时检测机热板机械臂位移值的第一位移传感器、实时监测夹具机械臂位移值的第二位移传感器、实时监测待焊零件与主焊件之间压力的压力传感器，以及主控制模块，所述主控制模块分别获取第一位移传感器发送的第一位移信号、第二位移传感器发送的第二位移信号、压力传感器发送的压力传感信号和驱动装置发送的反馈信号，并据这些信号生成控制信号以控制驱动装置。

其中，所述压力传感器设置于夹具机械臂与零件夹具之间，或者设置于零件夹具的前端。

其中，所述驱动装置为驱动气缸，所述驱动气缸连接有比例阀，所述主控制模块获取驱动气缸的反馈信号并发送控制信号控制所述比例阀，以调节所述驱动气缸的输出。

其中，所述机械系统还包括热第一导轨和第二导轨，所述热板机械臂沿所述第一导轨往复运动，所述夹具机械臂沿所述第二导轨往复运动。

还提供一种高精度热板焊接方法，包括：

加热定位步骤：按照预设将焊接热板和零件夹具分别移动至第一预设热板位置和第一预设夹具位置；；

加热步骤：继续按照预设移动焊接热板和零件夹具，在压力传感器感应到压力信号时将此时焊接热板的位移值记录为第一加热原始位移值，零件夹具的位移值记录为第二加热原始位移值启动计时并根据待焊零件与主焊件之间的压力实时调整对焊接热板和零件夹具的驱动压力输出，同时周期性记录待焊零件与主焊件之间的加热压力值；

加热检验步骤：计时结束时将此时焊接热板的位移值记录为第一加热终止位移值，零件夹具的位移值记录为第二加热终止位移值，根据第一加热原始位移值和第一加热终止位移值计算出第一加热深度值，根据第二加热原始位移值和第一加热终止位移值计算出第二加热深度值，再根据记录的加热压力值计算出加热压力平均值和加热压力公差值，分别判断第一加热深度值、第二加热深度值、加热压力平均值和加热压力公差值是否处于预设范围内，如果是，则进入下一步；

焊接定位步骤：按照预将焊接热板和零件夹具移回到起始位置，将移动零件夹具移动至第二预设位置；