一种轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置的制作方法

本发明涉及超声波焊接装置，具体为一种轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置。

背景技术：

1、汽车内外饰件中的塑料零部件（如仪表板、门板、保险杠、装饰条等）在制造过程中通常需要采用超声波焊接进行连接固定。超声波焊接利用高频机械振动使待焊接塑料件接触面摩擦生热并熔化，在压力作用下实现连接。随着车型更新换代加快，内外饰件产品的形状和焊点分布变化频繁，焊接设备需要具备较高的柔性以适应不同产品的快速切换。

2、现有技术中，用于内外饰件超声波焊接的装置一般包括机械臂和焊接平台，机械臂末端安装有超声波焊头，焊接平台上设置胎模组件用于定位和支撑待焊接塑料件。焊接作业时，机械臂带动超声波焊头移动至待焊接位置，由超声波焊头对塑料件施加压力并输出超声振动，完成焊接。为了提高焊接效率，已有装置在机械臂末端设置多个超声波焊头，并通过焊头调节机构调整焊头之间的间距；同时，为适应不同外形和尺寸的内外饰件产品，部分设备采用可更换的胎模组件，在更换产品时拆换胎模组件并重新调整焊头位置。

3、然而，上述现有技术在实际应用中存在如下技术问题：当切换不同塑料件产品时，焊头间距和姿态调整通常需要人工反复调试甚至拆卸重装，甚至需要更换整体设备，换型时间长，难以满足柔性化生产对快速切换的需求。多个超声波焊头在有限空间内难以实现相互独立的空间姿态和伸出距离调节，容易导致焊接端面与待焊接塑料件表面贴合不良，影响焊接质量。胎模组件更换后的锁紧定位结构操作复杂，锁紧力施加不均匀，在焊接下压和超声振动作用下胎模组件易产生偏移，影响焊点位置的一致性和焊接稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，具备焊头间距与空间姿态可独立快速调节、胎模组件锁紧定位可靠的优点，解决了现有装置换型效率低、胎模组件易偏移和导向结构精度保持性差的问题。

2、为实现上述焊头间距与空间姿态可独立快速调节、胎模组件锁紧定位可靠的目的，本发明提供如下技术方案：该轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，包括机械臂和焊接平台，所述机械臂的末端设有叉形的末端支架，所述机械臂末端还设有焊头安装座，所述焊头安装座通过旋转组件与机械臂的末端支架连接，且背向旋转组件一面上设有两个超声执行单元，同时，所述超声执行单元在焊头安装座表面上呈错位排布，所述超声执行单元均包括有焊头调节组件和超声波焊头，所述旋转组件驱动焊头安装座绕预设轴线旋转，所述焊头调节组件能够调节位于相同焊头安装座上不同超声波焊头之间的间距，所述超声执行单元中的超声波焊头可单独进行拆卸更换；

3、所述机械臂设置在焊接平台侧面，所述焊接平台上设有胎模组件，所述胎模组件装有待焊接塑料件，当需要焊接不同塑料件时，更换胎模组件后，调整旋转组件旋转角度和通过焊头调节组件调节焊头间距即可。

4、所述超声波焊头通过焊头调节组件安装在焊头安装座表面上，不同超声执行单元中的超声波焊头轴线不重合，且超声波焊头朝向相反方向，所述机械臂带动末端支架移动时，各超声执行单元通过对应的旋转组件和焊头调节组件，独立调节超声波焊头的焊接端面相对于下方焊接平台的空间姿态和伸出距离。

5、所述焊头调节组件包括轨道底座和滑块，焊头调节组件的滑块与超声波焊头连接，用于驱动超声波焊头沿其自身振动轴线往复移动。

6、所述焊头安装座上，在焊头调节组件的尾端设有零位接触块，当焊头调节组件驱动超声波焊头移动至行程终点时，所述零位接触块形成物理抵接，用于阻止焊头调节组件继续回缩。

7、所述焊头调节组件中设有直线导向组件，所述直线导向组件包括导向杆和导向套，导向套内部设有加长型的耐磨铜套，所述耐磨铜套沿导向杆的轴向长度是导向杆外径的1.5倍及以上，用于大幅增加导向杆与导向套的接触受力面积，吸收焊接下压时产生的侧向偏载力。

8、所述焊接平台包括底座基板、导向结构和锁紧组件，所述底座基板固定安装，所述导向结构铺设于底座基板上表面，锁紧组件设置在底座基板上表面的两侧，所述底座基板为用于放置胎模组件的平面，所述胎模组件底部设有与导向结构滑动配合的导轨，胎模组件两侧设有与锁紧组件配合的锁紧配合件，当焊接平台装到焊接平台底座基板上时，通过锁紧组件和锁紧配合件配合限位锁紧。

9、所述锁紧组件包括安装底座、气动缸体、u型夹铰链和联动压紧臂，所述安装底座固定于焊接平台的底座基板上，所述气动缸体竖直安装于安装底座上，所述气动缸体的活塞杆向上伸出，且活塞杆的顶端固定有u型夹铰链，所述联动压紧臂的一端与u型夹铰链铰接，并与气动缸体推出的活塞接触，另一端形成朝向锁紧配合件的压紧头部，所述锁紧配合件为凸字型限位块；

10、当气动缸体驱动活塞杆向上抬升时，带动联动压紧臂绕u型夹铰链的中心轴线发生摆动，使联动压紧臂的压紧头部与锁紧配合件配合，将锁紧配合件压紧固定于焊接平台的底座基板上。

11、所述焊头安装座呈矩形板状，焊头安装座朝向旋转组件一侧设有对称的两个鞍型挡块，所述旋转组件输出端设有一个连接板，所述连接板侧面与两个鞍型挡块内侧表面连接。

12、所述机械臂设有至少2个，机械臂设置在焊接平台的同一侧，每个机械臂均设有一个焊头安装座和两个超声执行单元。

13、与现有技术相比，本发明提供了一种轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，具备以下有益效果：

14、1、该轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，通过机械臂末端叉形支架将旋转组件和焊头安装座收拢于机械臂末端法兰中心附近，配合旋转组件带动焊头安装座绕预设轴线整体转动，以及焊头调节组件调节两个错位排布的超声波焊头之间的间距，使更换不同塑料件时无需拆卸焊头安装座和超声波焊头，仅需调整旋转组件旋转角度和焊头间距即可匹配新胎模组件上的焊接点位，有效缩短了换型时间，提高了焊接装置对不同内外饰件产品的柔性适应能力。同时，两个超声执行单元错位布置且超声波焊头朝向相反方向，能够在焊接平台上同时对应不同焊接位置进行焊接，避免焊头之间发生结构碰撞和振动干扰，从而提高了焊接效率，相较于传统焊接装置，本技术结构只用对胎模组件进行拆卸更换和对焊头的调整，整体结构并不需要拆卸，一套系统能焊多种产品，换产快、适应性强，实现柔性焊接的目的。

15、2、该轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，通过焊头调节组件驱动超声波焊头沿其自身振动轴线往复移动，并在焊头调节组件尾端设置零位接触块对回缩行程终点进行物理抵接限位，结合直线导向组件中导向套内加长型耐磨铜套沿导向杆轴向长度不小于导向杆外径1.5倍的结构设计，增大了导向杆与导向套之间的接触受力面积，使焊接下压时产生的侧向偏载力被分散到更长的承载区域，避免局部接触应力集中，从而保持超声波焊头端面与待焊接塑料件表面的贴合精度和运动平稳性，减少导向副磨损，解决了因侧向偏载导致导向结构精度下降和焊头端面贴合不良的问题。同时，焊头安装座通过两个鞍型挡块与旋转组件输出端连接板侧面刚性连接，增强了旋转运动传递的稳定性，使焊头安装座在角度调整过程中保持与机械臂末端的可靠定位。

16、3、该轻量化内外饰件超声波柔性焊接装置，通过焊接平台底座基板上铺设导向结构，并在胎模组件底部设置与导向结构滑动配合的导轨，使胎模组件能够沿设定路径顺利推入焊接位置；同时胎模组件两侧设置凸字型锁紧配合件，气动缸体活塞杆向上抬升时带动联动压紧臂绕u型夹铰链的中心轴线摆动，使压紧头部扣压于锁紧配合件的顶部宽凸缘上方，将胎模组件压紧固定于焊接平台底座基板。该锁紧结构利用气动缸体驱动铰链摆动实现压紧头部对凸字型限位块的扣压，锁紧力朝向底座基板，使胎模组件在焊接下压力和超声振动作用下不易发生位置偏移，保证了焊点位置的一致性和焊接稳定性，解决了现有胎模组件锁紧定位不可靠、易偏移的问题。