一种3D曲面超声波植线设备的制作方法

本发明属于汽车外饰产品集成加热，涉及一种3d曲面超声波植线设备。

背景技术：

1、目前随着自动驾驶等级的提升，越来越多的主机厂客户需要在雷达罩表面集成加热功能，以去除冰霜覆盖对于雷达盖板透波性能的影响。集成加热功能，常见的工艺路径有加热膜片(加热元件通常是导电铜线或者是导电银浆)嵌膜注塑工艺。目前市面上的植线设备，多数应用于rfid和id卡等平面植线领域，仅能实现在平面的产品上进行金属线植入。

2、目前集成加热除霜功能的汽车外饰产品，如保险杠、饰条和标牌等具有3d造型的具有加热除霜功能的以及需要植入感应线圈的汽车外饰产品，通常是利用在平面的热塑性膜片进行超声波植入，然后对完成发热丝植入平面的热塑性膜片进行塑形(高压成型、热压成型或吸塑成型)，进而形成产品的3d造型，再对完成塑形的热塑性膜片进行嵌膜注塑。

3、专利cn208646073u公开了一种用于车灯除雾发热丝埋线的超声波埋线机，包括：操作台，其上设有龙门架，所述龙门架上设有使超声波埋线枪沿x轴方向上进行运动的x轴驱动装置；z轴驱动装置，其安装在所述x轴驱动装置上，所述超声波埋线枪安装在z轴驱动装置上；y轴驱动装置，其安装在所述操作台上；其中，所述操作台上设有超声波发生器，其与所述超声波埋线枪通过控制线连接；所述龙门架一侧设发热丝卷筒，其上的发热丝与超声波埋线枪相连接，所述发热丝穿过超声波埋线枪至其枪头处。但该专利只能实现在二维平面的超声植线，无法直接运用于3d造型产品。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种3d曲面超声波植线设备，本发明实现了直接机器人连接植线夹具在3d曲面产品进行超声波金属线植入，避免塑形过程中金属线脱落的风险，极大地提升产品的良率，并极大地减少工艺流程，降低制程能耗。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案之一在于，提供一种3d曲面超声波植线设备，该设备包括超声波植线平台和机器人平台，该机器人平台上设有机器人，该机器人连接植线夹具，该植线夹具包括超声波植线工具、切线头和加热焊头，以及缠绕金属线的线轴。

4、作为优选的技术方案，所述的金属线包括铜线、银线、铜银合金线或镍线。

5、作为优选的技术方案，所述的金属线线径为0.03-0.40mm。

6、进一步地，所述的机器人为六轴工业机器人或六轴协作机器人，实现超声波植线焊头时刻保持与3d曲面产品表面的法向一致。

7、进一步地，所述的植线夹具通过快换头将植线夹具的连接块固定至机器人末端关节，可方便替换。

8、进一步地，所述的超声波植线工具包括超声波植线焊头、超声波变幅器和移动滑块，所述的超声波植线焊头和超声波变幅器作为一个整体部件通过固定块固定至移动滑块，该移动滑块可以与植线夹具相对滑动，在超声波植线焊头与需要植线的3d曲面产品接触压力发生变化时，通过压力调节杆进行及时反馈，移动滑块发生移动以保证超声波植线焊头与3d曲面产品的恒定接触压力。

9、进一步地，所述的超声波植线工具上设有压力调节杆。

10、进一步地，所述的机器人末端关节设有视觉工具，检测金属线的路径。

11、进一步地，所述的超声波植线平台人工操作侧设有安全光栅。

12、作为优选的技术方案，所述的超声波植线平台设置备用的植线夹具。

13、进一步地，所述的超声波植线平台设有固定胎膜，承载需要布线的3d曲面产品。

14、作为优选的技术方案，所述的3d曲面产品与固定胎膜通过定位机构定位。

15、进一步地，所述的超声波植线平台下集成超声波发生器机柜，所述的机器人平台下集成机器人机柜。

16、进一步地，所述的超声波植线平台和机器人平台物理硬连接，避免因机器人与固定胎膜相对位置移动导致的机器人运动轨迹和3d曲面产品实际路径的不一致，所述的机器人机柜和常规的机器人控制机柜一致，但是设有通讯线缆与超声波发生器机柜连接通讯。

17、超声波植线是通过振荡电路振荡出高频信号，由换能器转化成机械能，该能量通过焊头传导到金属丝和塑料产品上，以每秒上几十万次的振动加上压力，使金属丝和塑料产品剧烈摩擦后，与金属丝接触的塑料产品表面熔化。振动停止后，维持在工件上的短暂压力将金属丝植入部分熔化的塑料产品表面。

18、加热除霜功能是金属丝在通电情况下，将电能转化为热能，实现对汽车外饰产品表面的加热，以确保在低温条件下，外饰产品的表面不产生冰霜层。

19、机器人通过连接植线工具，沿特定的轨迹将特定线径的金属线植入到产品表面。机器人的运动轨迹可以通过由离线编程软件将产品3d数据以及金属线的路径数据生成，机器人运行路径的精密性能够保证金属线植入图形和深度准确。

20、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

21、(1)本发明实现了直接机器人连接植线夹具在3d曲面产品进行超声波金属线植入，避免了使用热塑性膜片的载体，避免了热塑性膜片的塑形、裁切和嵌膜注塑工序；

22、(2)本发明对3d曲面产品表面直接进行金属线植入，可以减少热塑性膜片进行3d塑形过程中，对金属线拉伸的断裂及阻值突变，避免塑形过程中金属线脱落的风险，极大地提升产品的良率，并极大地减少工艺流程，降低制程能耗；

23、(3)本发明通过压力调节杆，超声波植线焊头与3d曲面产品接触压力能够进行适时调整，保证超声波植线焊头与产品表面的贴合度，进而实现金属线在产品表面的平稳植入，避免金属线在植线过程中受损和产品表面受损；

24、(4)本发明采用六轴机器人，实现超声波植线焊头时刻保持与3d曲面产品表面的法向一致。

技术特征：

1.一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，该设备包括超声波植线平台(3)和机器人平台(4)，该机器人平台(4)上设有机器人(8)，该机器人(8)连接植线夹具(7)，该植线夹具(7)包括超声波植线工具(71)、切线头(72)和加热焊头(73)，以及缠绕金属线(741)的线轴(74)。

2.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的机器人(8)为六轴工业机器人或六轴协作机器人。

3.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的植线夹具(7)通过快换头(76)将植线夹具(7)的连接块(75)固定至机器人(8)末端关节。

4.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线工具(71)包括超声波植线焊头(711)、超声波变幅器(712)和移动滑块(713)，所述的超声波植线焊头(711)和超声波变幅器(712)通过固定块(714)固定至移动滑块(713)。

5.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线工具(71)上设有压力调节杆(715)。

6.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的机器人(8)末端关节设有视觉工具(81)。

7.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线平台(3)设有安全光栅(5)。

8.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线平台(3)设有固定胎膜(6)，承载3d曲面产品(9)。

9.根据权利要求1所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线平台(3)下集成超声波发生器机柜(1)，所述的机器人平台(4)下集成机器人机柜(2)。

10.根据权利要求9所述的一种3d曲面超声波植线设备，其特征在于，所述的超声波植线平台(3)和机器人平台(4)物理硬连接，所述的机器人机柜(2)设有通讯线缆与超声波发生器机柜(1)连接通讯。

技术总结本发明涉及一种3D曲面超声波植线设备，该该设备包括超声波植线平台(3)和机器人平台(4)，该机器人平台(4)上设有机器人(8)，该机器人(8)连接植线夹具(7)，该植线夹具(7)包括超声波植线工具(71)、切线头(72)和加热焊头(73)，以及缠绕金属线(741)的线轴(74)；所述的机器人(8)为六轴工业机器人或六轴协作机器人；所述的植线夹具(7)通过快换头(76)将植线夹具(7)的连接块(75)固定至机器人(8)末端关节。与现有技术相比，本发明实现了直接机器人连接植线夹具在3D曲面产品进行超声波金属线植入，避免塑形过程中金属线脱落的风险，极大地提升产品的良率，并减少工艺流程，降低制程能耗。技术研发人员：全飞富,付宏业,汤锋锋,金启扬,陶梅花受保护的技术使用者：延锋彼欧汽车外饰系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2