一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及夾持點(diǎn)焊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的夾持電阻點(diǎn)焊系統(tǒng)中，在C形夾的開口上下各裝一個(gè)電極。施焊時(shí)，將兩層被焊工件夾緊在兩個(gè)電極之間，同時(shí)在兩極之間通以強(qiáng)大電流，在焊接電流不變的情況下，由于工件材料之間的接觸電阻，產(chǎn)生極高的溫度，而將被壓緊的材料相互熔接在一起，在被焊工件上，留下直徑6-8_直徑的壓焊焊疤。它的表達(dá)式如下:
Q=I"RT--------------(I)
式中:Q--溫度
I"一一通過(guò)觸點(diǎn)電流的平方 R——接觸電阻 T 焊接時(shí)間
從式中可以看出，在電流不變的條件下，電阻越大，產(chǎn)生的溫度越高，越容易實(shí)現(xiàn)焊接。對(duì)于體電阻和接觸電阻較小，散熱導(dǎo)熱良好的材料則需要較大的電流。
[0003]激光由于它的功率密度可以做得很大，當(dāng)它作用于兩塊重疊的材料時(shí)，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)將材料熔化而熔接，但由于激光的光束較小，僅僅幾十個(gè)微米，雖經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散，但所形成的焊點(diǎn)仍然不大，為此采用激光進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)是:通過(guò)某種辦法，將焊點(diǎn)展開成一小線段，或是用二維光學(xué)掃描系統(tǒng)將焊點(diǎn)掃描成環(huán)狀或C形圖案，以增加結(jié)合面的大小。如德國(guó)IPG公司發(fā)明的直線焊頭，焊接時(shí)能在焊接頭不動(dòng)的情況下，在工件上留下一條4mm左右長(zhǎng)的小線段。HAIYA公司的振鏡掃描遠(yuǎn)程焊接頭，則可以在焊接頭不動(dòng)的情況下，在工件上留下一個(gè)預(yù)設(shè)的圖案，以擴(kuò)大焊接面。這些進(jìn)口產(chǎn)品由于成本太高，目前沒(méi)有在國(guó)內(nèi)形成較大的市場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，即在傳統(tǒng)的激光焊接頭上加裝環(huán)繞裝置，在點(diǎn)焊的過(guò)程中，焊接頭不動(dòng)的條件下，準(zhǔn)直鏡片跟隨偏心軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)，激光束在工件上留下環(huán)形的焊線，擴(kuò)大焊疤面積，提高焊接質(zhì)量，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，包括激光焊接頭、“C”形夾和夾持氣缸，激光焊接頭豎立固定于“C”形夾的上開口，夾持氣缸驅(qū)動(dòng)連接“C”形夾開合，所述激光焊接頭由上而下機(jī)械同軸心連接QBH接頭、準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡及聚集調(diào)節(jié)頭，所述準(zhǔn)直鏡由準(zhǔn)直鏡片安裝于偏心軸套上，準(zhǔn)直鏡片中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)轉(zhuǎn)連接偏心軸套，偏心軸套繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)轉(zhuǎn)連接變速齒輪付，變速齒輪付傳動(dòng)連接偏心軸套。旋轉(zhuǎn)電機(jī)經(jīng)變速齒輪付減速后，再驅(qū)動(dòng)偏心軸套繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)，控制速度。
[0007]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述偏心軸套兩端安裝有大口徑滾珠軸承。偏心軸套兩端安裝兩盤大口徑滾珠軸承，可以減少回轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦，運(yùn)轉(zhuǎn)更順暢。
[0008]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述聚焦鏡下方安裝有保護(hù)鏡。保護(hù)鏡片起保護(hù)聚焦鏡片及準(zhǔn)直鏡片作用。
[0009]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述保護(hù)鏡下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設(shè)有拉法爾風(fēng)簾。因?yàn)楹附宇^前端是敞開的，沒(méi)有切割頭上的噴嘴裝置，拉法爾風(fēng)簾有效防止金屬火花濺射損壞保護(hù)鏡及其上結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述保護(hù)鏡設(shè)置成抽屜式，保護(hù)鏡片設(shè)置于抽屜一內(nèi)。所述聚焦鏡設(shè)置成抽屜式，聚焦鏡片設(shè)置于抽屜二內(nèi)。安裝方便。
[0011 ]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述“C”形夾下開口上表面設(shè)有夾持凸點(diǎn)。以便于定位夾緊兩層待焊工件于焊接頭出光口下。
[0012]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述“C”形夾上部固定于機(jī)器人的手腕上或電焊機(jī)的機(jī)架上。隨著機(jī)械人的手腕運(yùn)動(dòng)自如工作。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明由于準(zhǔn)直鏡片中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心，準(zhǔn)直鏡片跟隨偏心軸套轉(zhuǎn)動(dòng)繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)，激光束在工件上留下環(huán)形的焊線，擴(kuò)大焊疤面積，提高焊接質(zhì)量，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明正視圖。
[0015]圖2為本發(fā)明準(zhǔn)直鏡偏心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)分解圖。
[0016]圖3為本發(fā)明光路原理圖。
[0017]圖4為本發(fā)明安裝于機(jī)器人的手腕上示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括激光焊接頭1、“C”形夾2和夾持氣缸3，激光焊接頭I豎立固定于“C”形夾2的上開口，夾持氣缸3驅(qū)動(dòng)連接“C”形夾2開合，所述激光焊接頭I由上而下機(jī)械同軸心連接QBH接頭11、準(zhǔn)直鏡12、聚焦鏡13、保護(hù)鏡14及聚集調(diào)節(jié)頭16，所述準(zhǔn)直鏡12由準(zhǔn)直鏡片121安裝于偏心軸套122上，準(zhǔn)直鏡片121中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心4，偏心軸套122兩端安裝有大口徑滾珠軸承125，旋轉(zhuǎn)電機(jī)123驅(qū)轉(zhuǎn)連接變速齒輪付124，變速齒輪付124傳動(dòng)連接偏心軸套122，偏心軸套122繞機(jī)械軸心4旋轉(zhuǎn)。
[0019]所述保護(hù)鏡14下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設(shè)有拉法爾風(fēng)簾15。
[0020]所述保護(hù)鏡14、聚焦鏡13設(shè)置成抽屜式，保護(hù)鏡片設(shè)置于抽屜一142內(nèi)，聚焦鏡片131設(shè)置于抽屜二 131內(nèi)。
[0021 ]所述“C"形夾2下開口上表面設(shè)有夾持凸點(diǎn)21。
[0022]如圖3所示，圖中虛線是焊接頭的機(jī)械軸心4，與原激光光軸重合，激光從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡片121，變成束平行的激光線束，然后這組平行激光經(jīng)過(guò)聚焦鏡片131聚焦在工件B上。
[0023]在這個(gè)進(jìn)程中，入射點(diǎn)、擴(kuò)束鏡、聚焦鏡三者其中任何一個(gè)部件在其原有的位置上發(fā)生平移，都將使落在工件上的焦點(diǎn)發(fā)生平移。但并不是任一點(diǎn)都能圓滿的達(dá)到目的。如入射點(diǎn)發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)，牽涉到“光纖”或飛行光路，其機(jī)械結(jié)構(gòu)不但非常復(fù)雜，而且會(huì)引進(jìn)一些不穩(wěn)定因素，所以不宜采用移動(dòng)激光入射點(diǎn)來(lái)移動(dòng)焦點(diǎn)；如聚焦鏡片移動(dòng)，由于夾持焊的特點(diǎn)，工件在焊接前，已經(jīng)有“C”型夾持裝置將工件和激光焊接頭的聚焦部分固定住了，同時(shí)聚焦鏡離“A”最遠(yuǎn)，離工件最近，要讓工件上的焦點(diǎn)平移，聚焦鏡片所需移動(dòng)的距離相對(duì)說(shuō)來(lái)最大，亦不宜用移動(dòng)聚焦鏡片來(lái)移動(dòng)焦點(diǎn)。
[0024]本發(fā)明采用移動(dòng)準(zhǔn)直鏡片來(lái)改變焦點(diǎn)的位置最為恰當(dāng)，準(zhǔn)直鏡中心偏離焊接頭的機(jī)械軸心(也是聚焦鏡片和接入光纖A點(diǎn)的光軸)，通過(guò)聚焦鏡便在工件C上留下焊接點(diǎn)，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)讓偏離軸心的準(zhǔn)直鏡片圍繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)。于是準(zhǔn)直后的激光束，便沿著焊接頭的機(jī)械軸心線公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的激光束通過(guò)聚焦鏡便在工件上留下以聚焦鏡光軸為中心的圓環(huán)軌跡。
[0025]如圖4所示，所述“C”形夾2上部固定于機(jī)器人的手腕5上。這樣它可以隨著機(jī)器人的手腕運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作。
[0026]“C”型夾持激光環(huán)線點(diǎn)焊設(shè)備控制非常簡(jiǎn)單，在用于汽車焊接裝配生產(chǎn)線，對(duì)原來(lái)夾持電阻點(diǎn)焊進(jìn)行改造替換時(shí)，只要新的“工具值”數(shù)據(jù)，替換原來(lái)電阻焊時(shí)的數(shù)據(jù)，沿用原來(lái)的運(yùn)動(dòng)程序，和“夾持” “焊接”兩條指令，就可以完成其全部焊接過(guò)程。工件到位后，控制系統(tǒng)送出夾緊指令，夾持氣缸將工件夾緊。工件被夾緊后，控制系統(tǒng)送出通電焊接指令，激光發(fā)光，與此同時(shí)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)準(zhǔn)直鏡旋轉(zhuǎn)一周，完成環(huán)線焊接過(guò)程。
[0027]因此將“C”型夾持激光環(huán)線點(diǎn)焊取代現(xiàn)有的電阻夾持點(diǎn)焊系統(tǒng)整個(gè)工程將變得十分簡(jiǎn)單。如果用在焊接領(lǐng)域里大量采用的固體激光配套，其成本亦將變得極易接受。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，包括激光焊接頭(I)、“C”形夾(2)和夾持氣缸(3 )，激光焊接頭(I)豎立固定于“C”形夾(2)的上開口，夾持氣缸(3 )驅(qū)動(dòng)連接“C”形夾(2 )開合，所述激光焊接頭(I)由上而下機(jī)械同軸心連接QBH接頭(11)、準(zhǔn)直鏡(12)、聚焦鏡(13)及聚集調(diào)節(jié)頭(16)，其特征在于:所述準(zhǔn)直鏡(12)由準(zhǔn)直鏡片(121)安裝于偏心軸套(122)上，準(zhǔn)直鏡片(121)中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心(4)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(123)驅(qū)轉(zhuǎn)連接偏心軸套(122)，偏心軸套(122)繞機(jī)械軸心(4)旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(123)驅(qū)轉(zhuǎn)連接變速齒輪付(124)，變速齒輪付(124)傳動(dòng)連接偏心軸套(122)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，其特征在于:所述偏心軸套(122)兩端安裝有大口徑滾珠軸承(125)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述聚焦鏡(13)下方安裝有保護(hù)鏡(14)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述保護(hù)鏡(14)下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設(shè)有拉法爾風(fēng)簾(15)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述保護(hù)鏡(14)設(shè)置成抽屜式，保護(hù)鏡片設(shè)置于抽屜一 (142)內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述聚焦鏡(13)設(shè)置成抽屜式，聚焦鏡片(131)設(shè)置于抽屜二 (132)內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述“C”形夾(2)下開口上表面設(shè)有夾持凸點(diǎn)(21)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)繞焊接頭，其特征在于:所述“C”形夾(2)上部固定于機(jī)器人的手腕(5)上或電焊機(jī)的機(jī)架上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于激光夾持點(diǎn)焊的環(huán)線焊接頭，包括激光焊接頭、“C”形夾和夾持氣缸，激光焊接頭豎立固定于“C”形夾的上開口，夾持氣缸驅(qū)動(dòng)連接“C”形夾開合，所述激光焊接頭由上而下機(jī)械同軸心連接QBH接頭、準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡及聚集調(diào)節(jié)頭，所述準(zhǔn)直鏡由準(zhǔn)直鏡片安裝于偏心軸套上，準(zhǔn)直鏡片中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)轉(zhuǎn)連接偏心軸套，偏心軸套繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明由于準(zhǔn)直鏡片中心偏離激光焊接頭的機(jī)械軸心，準(zhǔn)直鏡片跟隨偏心軸套轉(zhuǎn)動(dòng)繞機(jī)械軸心旋轉(zhuǎn)，激光束在工件上留下環(huán)形的焊線，擴(kuò)大焊疤面積，提高焊接質(zhì)量，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低。
【IPC分類】B23K26/082, B23K26/064, B23K26/22
【公開號(hào)】CN105618932
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610169754
【發(fā)明人】吳德林, 張露
【申請(qǐng)人】江蘇海德威激光科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日