CN102672351A

CN102672351A - 用于激光焊接机的飞溅物去除装置

Info

Publication number: CN102672351A
Application number: CN2012100654957A
Authority: CN
Inventors: 高太永; 金镇弼
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: KR20120105728A; KR101199208B1; CN102672351B; US20120234804A1; US8866040B2

Abstract

本发明提供一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置，所述飞溅物去除装置包括：光学头，激光束从激光振荡器通过光纤被传输到该光学头；交叉射流器，安装在光学头的下端部的一侧；防护罩，设置在光学头的外部，以围绕光学头；材料注入单元，从光学头之下注入待焊接材料，所述装置还包括排放单元和飞溅物冷却装置。所述排放单元在防护罩的一个侧部设置有排放焊接气体和飞溅物的排放管。所述飞溅物冷却装置连接到排放管，并使飞溅物冷却，从而强制地收集所述飞溅物。

Description

用于激光焊接机的飞溅物去除装置

本申请在此引用、包含于2011年3月16日在韩国知识产权局早期提交并正式分配序列号10-2011-0023346的申请，并要求由该申请产生的所有权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置。

背景技术

在工业领域，在成本降低、工厂自动化和质量提高方面具有优良的效果的激光束近来已被应用于金属材料等的切割、焊接和热处理。在激光束的应用中要求达到的一些目标是激光束能量分布的均匀性、能够保持一定的热处理温度的激光功率控制、能够满足生产率和质量的最佳激光束照射速度、能量吸收能力的最大化等。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此它可包含尚未构成已经为本领域的普通技术人员所知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的示例性实施例提供一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置，在该飞溅物去除装置中，在利用焊接机焊接待焊接材料的过程中产生的飞溅物被冷却、收集并被去除，从而可防止待焊接材料发生故障，并可使焊接室的内部总是保持清洁。

根据本发明的一方面，可提供一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置，该飞溅物去除装置包括：光学头，激光束从激光振荡器通过光纤被传输到该光学头；交叉射流器，安装在光学头的下端部的一侧；防护罩，设置在光学头的外部，以围绕光学头；材料注入单元，从光学头之下注入待焊接材料，所述装置还包括：排放单元，在防护罩的一个侧部设置有排放焊接气体和飞溅物的排放管；飞溅物冷却装置，连接到排放管，所述飞溅物冷却装置使飞溅物冷却，从而强制地收集所述飞溅物。

所述飞溅物冷却装置可呈环形或多角环形。所述飞溅物冷却装置可被一体地连接到排放管，并可被同轴地连接到排放管。

所述飞溅物冷却装置可设置有：冷却气体注入孔，形成在所述飞溅物冷却装置的外周表面上；喷嘴，形成在所述飞溅物冷却装置的内周表面上，以喷射从冷却气体注入孔注入的冷却气体；内部通道，将冷却气体注入孔与喷嘴连接。

所述飞溅物去除装置还可包括连接到冷却气体注入孔的冷却气体供应装置。所述冷却气体供应装置可供应不活泼气体。

喷嘴可沿着前方向喷射冷却气体。喷嘴可朝着排放飞溅物的方向喷射冷却气体。

喷嘴可具有狭缝形状或圆柱形形状。

所述飞溅物去除装置还可包括收集单元，该收集单元连接到排放管，以收集被冷却气体冷却然后被排放的飞溅物。

所述飞溅物冷却装置可被设置为多个。

如上所述，根据本发明的实施例，在利用焊接机焊接待焊接材料的过程中产生的飞溅物被冷却、收集并被去除，从而可防止待焊接材料发生故障，并可使焊接室的内部总是保持清洁。

附图说明

在通过参照下面结合附图进行的详细描述来更好地理解本发明时，对本发明更加完整的理解以及本发明附随的许多优点将会显而易见，在附图中，相同的参考符号指示相同或相似的部件，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于激光焊接机的飞溅物去除装置的整体构造图。

图2是根据本发明的实施例的飞溅物去除装置的使用状态图。

图3是图2中的I部分的放大视图。

图4是沿着排放管的长度方向观看的图3的截面图，用于示出根据本发明的实施例的飞溅物冷却装置的操作原理。

图5A是根据本发明的实施例的飞溅物冷却装置的透视图。

图5B是示出图5A的内部结构的剖开透视图。

图6是示出根据本发明的实施例的飞溅物去除装置的操作的流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅简单地通过示例的方式示出并描述了本发明的特定示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下都可以以各种不同的方式修改描述的实施例。因此，附图和描述将被认为本质上是说明性的而非限制性的。此外，当元件被称为“在”另一元件“上”时，该元件可直接在另一元件上，或者可在一个或多个中间元件置于其间的情况下间接在另一元件上。另外，当元件被称为“连接到”另一元件时，该元件可直接连接到另一元件，或者可在一个或多个中间元件置于其间的情况下间接连接到另一元件。在下文中，相同的标号指示相同的元件。

在此使用的术语仅仅是出于描述具体实施例的目的，并非意在成为本发明的限制。除非上下文另外清楚地指出，否则在此所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，表明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

应该认识到，为了更好地理解和便于描述，在附图中示出的组成构件的尺寸和厚度被任意给出，本发明不限于示出的尺寸和厚度。

为了阐明本发明，从本描述的细节中省略非本描述所固有的元件，在整个说明书中，相同的标号指示相同的元件。

在几个示例性实施例中，通过使用相同的标号在第一示例性实施例中代表性地描述具有相同构造的组成元件，将在其他实施例中仅描述除了在第一示例性实施例中描述的组成元件以外的组成元件。

通常，用于执行激光束应用处理(包括激光焊接等)的激光焊接机设置有具有光学系统的光学头，该光学系统包括用于提高激光束的能量密度的聚焦透镜等。光学头使用通过交叉射流器(cross jet)形成的空气幕，所述空气幕阻挡散落到光学头的下端部上的飞溅物，以防止光学头的光学元件被作为处理过程中产生的处理副产物的飞溅物(散落的火花和灰尘)损坏。

在本发明的实施例中，将作为示例描述焊接机中的激光焊接机。然而，本发明的飞溅物去除装置不限于应用于激光焊接机，而是可应用于通常使用的焊接机。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。

首先，将简要描述固定式激光焊接机的构造。固定式激光焊接机设置有：光学头，激光束从激光振荡器通过光纤被传输到该光学头；交叉射流器，安装在光学头的下端部的一侧。

经历了利用铝材料的镀覆处理的防护罩被构造成在光学头的外部形成焊接室。这里，防护罩的底部可敞开，并且防护罩的一侧连接到固定部分。防护罩保护操作者免受在激光焊接操作中产生的飞溅物和激光束的伤害。

材料注入器可设置在光学头之下。这里，材料注入器被构造为气压缸，该气压缸装载待焊接材料，并将装载的材料注入到焊接室中。

因此，如果通过材料注入器将待焊接材料注入到焊接室中，则可通过经由光学头将激光束照射到待焊接材料的焊接部分上来执行激光焊接。在这种情况下，交叉射流器通过以高速喷射空气而在光学头之下形成空气幕，从而在待焊接材料的焊接部分处产生并散落的飞溅物不会损坏光学头的光学元件。交叉射流器还将散落的飞溅物吹向防护罩。

然而，通过上面描述的传统的固定式激光焊接机的构造，尽管交叉射流器可保护光学头的光学元件免受散落的飞溅物的影响，但是被吹向防护罩的飞溅物积聚在焊接室中和周围，因此成为污染操作环境的原因。此外，飞溅物再次落在待焊接材料的焊接部分上，并因此使焊接质量劣化等。

为了解决这些问题，本发明提供一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置。图1是根据本发明的实施例的用于激光焊接机的飞溅物去除装置的整体构造图。图2是根据本发明的实施例的飞溅物去除装置的使用状态图。

根据该实施例的用于激光焊接机的飞溅物去除装置100可设置有：光学头103，将从激光振荡器(未示出)通过光纤101被传输的激光束B照射到待焊接材料S上；交叉射流器105，安装在光学头103的下端部的一侧。

围绕光学头103的防护罩107可安装在光学头103的外部。可主要使用经历了利用铝材料的镀覆处理的防护罩107，防护罩107的一侧可固定到固定部分109。

防护罩107可被构造成其底部敞开的状态，防护罩107的内部形成焊接室111，以保护操作者免受在激光焊接操作中产生的飞溅物P和激光束B的伤害。

材料注入单元113可设置在光学头103之下。材料注入单元113包括：装载模具(loading die)119，待焊接材料S装载于装载模具119上；提升缸115，允许将待焊接材料S注入到焊接室111中；下盖117，安装在装载模具119的连接到提升缸115的前端上，以封闭防护罩107底部的开口。这里，装载模具119可在下盖117上与下盖117一体地形成。

同时，设置有用于排放焊接气体和飞溅物P的排放管121的排放单元120的一侧可连接到防护罩107的一个侧部。排放单元120的另一侧可固定到固定单元109′。

连接到排放管121以强制收集飞溅物P的飞溅物冷却装置123设置在排放管121的入口部分处。这里，飞溅物冷却装置123可一体地连接到排放管121，并可同轴地连接到排放管121。

在下文中，将参照图2至图5B详细描述根据本发明的实施例的飞溅物冷却装置。

图2是根据本发明的实施例的飞溅物去除装置的使用状态图。图3是图2中的I部分的放大视图。图4是沿着排放管的长度方向观看的图3的截面图，用于示出根据本发明的实施例的飞溅物冷却装置的操作原理。图5A是根据本发明的实施例的飞溅物冷却装置的透视图。图5B是示出图5A的内部结构的剖开透视图。

参照图5A，飞溅物冷却装置123可被形成为具有环形或多角环形。如果飞溅物冷却装置123根据排放管121的形状被形成为具有环形或多角环形，则飞溅物冷却装置123容易被同轴地连接到排放管121。

参照图5B，飞溅物冷却装置123设置有：冷却气体注入孔123a(见图5A)，形成在飞溅物冷却装置123的外周表面上；喷嘴123c，形成在飞溅物冷却装置123的内周表面上，以喷射从冷却气体注入孔123a注入的冷却气体；内部通道123b，将冷却气体注入孔123a与喷嘴123c连接。这里，冷却气体供应装置123d连接到冷却气体注入孔123a。冷却气体供应装置123d可供应不活泼气体，所述不活泼气体可以是从冷却的氮气、氩气、氦气和二氧化碳的组中选择的任何一种。

参照图3和图4，喷嘴123c可沿着前方向喷射冷却气体，以使飞溅物P冷却。然而，喷嘴123c最好朝着排放飞溅物P的方向喷射冷却气体，从而可在将飞溅物P排放到排放管121之前有效地冷却飞溅物P。

在具有上述构造的用于激光焊接机的飞溅物去除装置100中，喷嘴123c可具有狭缝形状或圆柱形形状。用于激光焊接机的飞溅物去除装置100还可设置有收集装置125，该收集装置125连接到排放管121，沿着飞溅物P的排放方向设置在飞溅物冷却装置123的下游，并收集通过上述构造被冷却并排放的飞溅物P。这里，油可被进一步提供给收集装置125，以防止被冷却并收集的飞溅物P再次散落。

同时，尽管未在这些附图中示出，但是根据该实施例的用于激光焊接机的飞溅物去除装置100可设置有过滤系统，该过滤系统形成压力梯度，从而可从防护罩107的侧部朝着排放管121的方向排放飞溅物P。所述过滤系统防止产生的飞溅物P朝着排放管121的相反方向散落。此外，防护罩107中的焊接气体也可通过过滤系统朝着排放管121的方向排放。排放的焊接气体可在通过过滤器127从焊接气体过滤出细微杂质的状态下通过排放风扇129被排放到飞溅物去除装置100的外部。

根据用户的需要，飞溅物冷却装置123可被设置为多个，并且商用涡流管可被用作飞溅物冷却装置123。

在下文中，将简要描述涡流管的冷却原理。

涡流管可以是一种能够在供应有压缩空气时立即产生超低温空气的冷却装置。如果通过管将压缩空气供应到涡流管，则压缩空气可被注入到涡流旋转室中，从而以超高速旋转。旋转空气(初级涡流)朝着暖空气出口前进。这里，一部分空气可通过调节阀被排放到暖空气出口，其余的空气从调节阀返回，以被排放到冷空气出口同时形成次级涡流。在这种情况下，次级涡流在经过压力比初级涡流的压力低的区域(该区域位于初级涡流的内部)时损失热量，并朝着冷空气出口前进。在这两种旋转空气流中，内部流中的空气粒子旋转一周的时间与外部流中的空气粒子旋转一周的时间相同，因此，内部流的流速实际上低于外部流的流速。流速之间的差异意味着动能减少。损失的动能转换成热，以使外部流中的空气的温度升高，因此，内部流中的空气的温度进一步降低。

将描述如上所述地构造的用于激光焊接机的飞溅物去除装置100的操作。如图2和图6所示，将待焊接材料S装载在装载模具119上(S1)。在这种状态下，操作者打开操作开关(S2)，操作并提升提升缸115。于是，装载模具119与下盖117一起被提升，从而可将待焊接材料S注入到如图2所示的焊接室111中(S3)。

在这种状态下，激光振荡器振荡，以产生图2的激光束B(S4)。接着，通过光学头103将经由光纤101传输的激光束B照射到待焊接材料S的焊接部分上，从而执行激光焊接。

在这种情况下，从待焊接材料S的焊接部分产生并散落的飞溅物P通过形成在光学头103之下的空气幕而从防护罩107的内部朝着下盖117的方向落下，并通过过滤系统朝着排放管121的方向被排放，同时，通过位于排放管121的入口部分处的飞溅物冷却装置123被冷却(S5)。由于飞溅物P是高温焊接残渣，因此飞溅物P可能会在管中引起火灾等。可通过根据该实施例的飞溅物冷却装置123来预先防止这样的问题。

由收集装置125收集通过上述原理被冷却的飞溅物P(S6)。如上所述，油可被进一步提供给收集装置125，以防止被冷却并收集的飞溅物P再次散落。

如上所述，防护罩107中的焊接气体也通过过滤系统朝着排放管121的方向排放，并可在通过过滤器127从焊接气体过滤出细微杂质的状态下通过排放风扇129被排放到飞溅物去除装置100的外部。

根据本发明的实施例，可提供一种用于焊接机的飞溅物去除装置，在该飞溅物去除装置中，在利用焊接机焊接待焊接材料的过程中产生的飞溅物被冷却、收集并被去除，从而可防止待焊接材料发生故障，并可使焊接室的内部总是保持清洁。

尽管已经结合特定的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于公开的实施例，正相反，本发明意在覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims

1.一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置，所述飞溅物去除装置包括：光学头，激光束从激光振荡器通过光纤被传输到该光学头；交叉射流器，安装在光学头的下端部的一侧；防护罩，设置在光学头的外部，以围绕光学头；材料注入单元，从光学头之下注入待焊接材料，所述装置还包括：

排放单元，在防护罩的一个侧部设置有排放焊接气体和飞溅物的排放管；

飞溅物冷却装置，连接到排放管，所述飞溅物冷却装置使飞溅物冷却，从而强制地收集所述飞溅物。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述飞溅物冷却装置被一体地连接到排放管。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述飞溅物冷却装置被同轴地连接到排放管。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述飞溅物冷却装置呈环形或多角环形。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述飞溅物冷却装置设置有：冷却气体注入孔，形成在所述飞溅物冷却装置的外周表面上；喷嘴，形成在所述飞溅物冷却装置的内周表面上，以喷射从冷却气体注入孔注入的冷却气体；内部通道，将冷却气体注入孔与喷嘴连接。

6.如权利要求5所述的装置，还包括连接到冷却气体注入孔的冷却气体供应装置。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述冷却气体供应装置供应不活泼气体。

8.如权利要求5所述的装置，其中，喷嘴朝着排放飞溅物的方向喷射冷却气体。

9.如权利要求5所述的装置，其中，喷嘴具有狭缝形状或圆柱形形状。

10.如权利要求5所述的装置，还包括收集单元，该收集单元连接到排放管，以收集被冷却气体冷却然后被排放的飞溅物。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述飞溅物冷却装置被设置为多个。

12.一种用于激光焊接机的飞溅物去除装置，包括：

光学头，激光束从激光振荡器通过光纤被传输到该光学头；

交叉射流器，安装在光学头的下端部的一侧；

防护罩，围绕光学头的外部设置；

材料注入单元，从光学头之下注入待焊接材料；

排放单元，在防护罩的一个侧部具有收集装置以及排放焊接气体和飞溅物且具有风扇的排放管；

飞溅物冷却装置，连接到排放管，所述飞溅物冷却装置使飞溅物冷却，从而将飞溅物强制地收集在收集装置中，所述收集装置沿着飞溅物的排放方向设置在飞溅物冷却装置的下游。