CN103170745B - 激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种激光焊接装置，包括工作台、焊接固定装置及控制装置。焊接固定装置包括固定板、立板、连接板、第一电机、旋转轴、工件固定结构、第二电机、丝杆。通过第一电机控制工件固定结构的旋转运动，工件固定结构的旋转速度由第一电机的输出轴的转速决定。由于第一电机的转速可设定为预设值，从而保证工件固定结构精确的旋转角度。另外，工件固定结构的升降运动由第二电机带动丝杆，并配合丝杆螺母以实现。丝杆与丝杆螺母配合可将第二电机的圆周运动转化为精确的直线运动，从而可通过控制第二电机的转速来实现对升降高度的控制。因此，上述焊接固定装置可有效的控制工件固定结构旋转角度及升降高度，进而使得多点焊接时的焊点分布均匀。

Description

激光焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接技术，特别是涉及一种激光焊接装置。

背景技术

在对光电器件进行焊接封装时，常常需要对多个焊点进行焊接。多个焊点位于不同的焦平面内，且每个焦平面内具有多个焊点。在焊接过程中，为了保证焊接精度，一般固定焊接用的激光器，而移动待焊接的工件。对同一焦平面内多个焊点的焊接，一般通过旋转工件来实现；而对不同焦平面的焊点进行焊接则是通过升降工件来实现。

发明内容

基于此，基于此，有必要提供一种可使得焊点分布均匀的激光焊接装置。

一种激光焊接装置，包括：

工作台；

焊接固定装置，包括：

固定板，安装于所述工作台上，以固定并支撑所述焊接固定装置；

立板，固定于所述固定板并与所述固定板垂直；

连接板，可滑动的设于所述立板的一侧，所述连接板沿所述立板延伸方向可滑动，

所述连接板上设有丝杆螺母；

第一电机，固定于所述连接板；

旋转轴，其一端与所述第一电机的输出轴传动连接，所述旋转轴穿设于所述固定板，且相对于所述固定板可旋转，所述第一电机转动，可带动所述旋转轴旋转；工件固定结构，与所述旋转轴远离所述第一电机的一端固定连接，且所述工件固定结构的中心与所述旋转轴对齐，所述旋转轴旋转，可带动所述工件固定结构旋转；

第二电机，固定于所述立板；

丝杆，穿设于所述丝杆螺母内，且所述丝杆的一端与所述第二电机的输出轴传动连接，所述丝杆与所述旋转轴平行，所述第二电机转动以带动所述丝杆转动，所述丝杆转动以驱动所述连接板升降；及

控制装置，包括：

驱动器，与所述第一电机及所述第二电机电连接；

设置模块，用于接收用户的控制指令，所述控制指令包括焊接层数、丝杆起始位置以及每一层的旋转轴起始位置、焊接方式、旋转轴的旋转角度；

控制器，与所述驱动器及所述设置模块电连接，所述控制器包括：

旋转控制模块，用于根据所述控制指令，通过所述驱动器控制所述第一电机的旋转次数及旋转角度，以实现每一层的焊接方式及旋转轴的旋转角度；

升降控制模块，用于根据所述控制指令，通过所述驱动器控制所述第二电机的旋转次数及旋转角度。

在其中一个实施例中，所述固定板上设有衬套，所述旋转轴穿设于所述衬套内。

在其中一个实施例中，还包括第一联轴器及第二联轴器，所述旋转轴通过所述第一联轴器与所述第一电机的输出轴传动连接，所述丝杆通过所述第二联轴器与所述第二电机的输出轴传动连接。

在其中一个实施例中，所述立板的中部开设有条形通孔，所述丝杆螺母穿设于所述条形通孔内并沿所述条形通孔可滑动，所述丝杆螺母位于所述立板远离所述连接板的一侧。

在其中一个实施例中，所述连接板上设有滑块，所述立板上设有相对设置于所述条形通孔两侧的导轨，所述滑块与所述导轨配合，以使所述连接板可滑动的设于所述立板。

在其中一个实施例中，所述立板上设有导向套，所述丝杆穿设于所述导向套内并相对于所述导向套可滑动。

在其中一个实施例中，所述工件固定结构包括夹具托盘及设于所述夹具托盘上的定位销，所述旋转轴固定于所述夹具托盘的中心。

在其中一个实施例中，所述固定板上还设有防尘罩，所述防尘罩的夹持于所述夹具托盘与所述固定板之间，且所述防尘罩的一端与所述夹具托盘固定，另一端与所述固定板固定。

在其中一个实施例中，还包括激光发射装置，所述激光发射装置与所述控制器电连接，所述控制器可根据所述控制指令控制所述激光发射装置发射激光的波形，所述激光发射装置包括焊接头，所述焊接头固定于所述工作台上。

在其中一个实施例中，所述控制指令还包括激光波形及焊接次数。

相对于传统的焊接装置，上述激光焊接装置具有至少如下优点：

1、通过第一电机控制工件固定结构的旋转运动，工件固定结构的旋转速度由第一电机的输出轴的转速决定，从而保证工件固定结构精确的旋转角度。第二电机带动丝杆，并配合丝杆螺母以实现工件固定结构的升降。丝杆与丝杆螺母配合可将第二电机的圆周运动转化为精确的直线运动，从而对升降高度进行精确的控制。由于上述激光焊接装置可有效控制工件固定结构旋转角度及升降高度，从而使得多点焊接时的焊点分布均匀；

2、第一电机及第二电机分别用于控制工件固定结构的旋转和升降。与手动操作相比，上述激光焊接装置的自动化程度更高。第一电机及第二电机在控制器的控制下工作，从而完成焊接，无需手动进行操作。因此，上述激光焊接装置使得工作效率大大提高；

3、通过设置模块可接收用户控制指令，控制器通过驱动器控制第一电机及第二电机按照控制指令运行。因此，可根据不同型号产品的实际情况输入特定的控制指令，从而使得上述激光焊接装置能满足对多种型号产品进行焊接的需求。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中激光焊接装置的结构示意图；；

图2为图1所示激光焊接装置中焊接固定装置的结构示意图；

图3为图2所示焊接固定装置另一视角的结构示意图；

图4为设置模块接收控制指令的界面示意图；

图5为控制器的模块示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的激光焊接装置10包括焊接固定装置100、工作台200、控制装置300及激光发射装置400。其中，工作台200可稳定安放于水平面，用于支撑激光焊接装置10。焊接固定装置100固定于工作台200上。在本实施例中，控制装置300及激光发射装置400也固定于工作台200上，从而使得激光焊接装置10的整体结构紧凑，移动更加方便。

请参同时阅图2及图3，本发明较佳实施例中的焊接固定装置100包括固定板110、立板120、连接板130、第一电机140、旋转轴150、工件固定结构160、第二电机170、丝杆180。

固定板110与板状结构，可由钣金件、板材等拼接制成。固定板110工作台200固定连接，从而将焊接固定装置100固定于工作台200上。

立板120为长条形板状结构。立板120固定于固定板110并与固定板110垂直。

连接板130可滑动的设于立板120的一侧，连接板130沿立板120延伸方向可滑动。连接板130上设有丝杆螺母131。

第一电机140固定于连接板130。第一电机140的转速可预先设定，从而使得第一电机140的转速为所需值。其中，第一电机140可为步进电机、伺服电机中的一种。

旋转轴150一端与第一电机140的输出轴传动连接。具体在本实施例中，还包括减速机141，旋转轴150通过减速机141与第一电机140的输出轴传动连接。旋转轴150穿设于固定板110，且相对于固定板110可旋转。第一电机140工作，可带动旋转轴150以预设速率转动。此外，当连接板130沿立板120延伸方向可滑动时，可带动旋转轴150相对于固定板110升降。

在本实施例中，还包括第一联轴器190A，旋转轴150通过第一联轴器190A与第一电机140的输出轴传动连接。具体的，旋转轴150通过第一联轴器190A与减速机141的输出轴传动连接。第一联轴器190A能使旋转轴150与减速机141的输出轴连接牢固，并能起到减振和提高轴系动态性能的作用。

工件固定结构160用于固定待焊接的工件。工件固定结构160与旋转轴150远离第一电机140的一端固定连接。旋转轴150以预设速率转动时，可带动工件固定结构160转动，进而使固定于工件固定结构160上的待焊接工件旋转。由于第一电机140的转速可设定为预设值，从而保证工件精确的旋转角度。此外，工件固定结构160的中心与旋转轴150对齐。因此，在工件旋转时可保证较高的同轴度，从而降低焊后位移。

在本实施例中，固定板110上设有衬套111，旋转轴150穿设于衬套内。衬套111可对旋转轴150提供支撑，减小旋转轴150在旋转或升降时的位置偏移，减小同轴度误差，进一步降低焊后位移。

在本实施例中，工件固定结构160包括夹具托盘161及定位销163，定位销163设于夹具托盘161上。夹具托盘161可承载工件夹具，定位销163将工件夹具固定于夹具托盘161上。具体的，旋转轴150固定于夹具托盘161的中心。由于工件夹具可从夹具托盘161上拆卸，从而可根据工件尺寸的不同采用不同的工件夹具。

进一步的，在本实施例中，固定板110上还设有防尘罩113，防尘罩113的夹持于夹具托盘161与固定板110之间，且防尘罩113的一端与夹具托盘161固定，另一端与固定板110固定。

第二电机170固定于立板120。第二电机170的转速可预先设定，并可通过控制器控制，从而使得第二电机170的转速为所需值。其中，第二电机170可为步进电机、伺服电机中的一种。

丝杆180穿设于丝杆螺母131内。丝杆180的一端与第二电机170的输出轴传动连接，且丝杆180与旋转轴150平行。第二电机170工作，带动丝杆180转动。丝杆180与丝杆螺母131配合，将第二电机170的圆周运动转化为丝杆螺母131的直线运动。由于连接板130相对于立板120可滑动。因此，在丝杆螺母131的带动下，连接板130、第一电机140、旋转轴150及工件固定结构160均相对于固定板110进行升降。

在本实施例中，还包括第二联轴器190B，丝杆180通过第二联轴器190B与第二电机170的输出轴传动连接。第二联轴器190B能使丝杆180与第二电机170连接牢固，并能起到减振和提高轴系动态性能的作用。

在本实施例中，立板120的中部开设有条形通孔121，丝杆螺母131穿设于条形通孔121内并沿条形通孔121可滑动。丝杆螺母131位于立板120远离连接板130的一侧。

在本实施例中，连接板130上设有滑块133，立板120上设有导轨123，进一步的，导轨123为两条，且相对设置于条形通孔121的两侧。滑块133与导轨123配合，以使连接板130可滑动的设于立板120。因此，当连接板130滑动时，分别有三点(两个导轨123及丝杆螺母131)对其进行限位。由于三点组成的结构最稳定。因此，连接板130在滑动时不易产生摆动，从而可减小直线度误差。

在本实施例中立板120上设有导向套125，丝杆180穿设于导向套125内并相对于导向套125可滑动。导向套125可对丝杆180起到限位作用，防止丝杆180在旋转的过程中位置发生偏移，从而可保证升降高度的精确性。

控制装置300包括驱动器310、设置模块320及控制器330。

驱动器310与第一电机140及第二电机170电连接，驱动器310用于驱动第一电机140及第二电机170运行。在本实施例中，第一电机140为伺服电机，第二电机170为步进电机。驱动器310包括伺服驱动器311及步进驱动器313，且伺服驱动器311及步进驱动器313分别与第一电机140及第二电机170电连接。

请同时参阅图4，设置模块320可接收用户控制指令。在本实施例中，设置模块320为触摸屏。在触摸屏上显示设置选项，通过获取用户与触摸屏的交互操作，从而获取用户的控制指令。具体的，控制指令包括焊接层数、旋转轴起始位置、丝杆起始位置、焊接方式及旋转角度。焊接层数表示需要焊接的焦平面的个数，焊接方式表示在某一焦平面的焊接过程中旋转轴转动的次数，旋转角度表示旋转轴每转动一次的角度。

请同时参阅图5，控制器330与驱动器310及设置模块320电连接，控制器330包括旋转控制模块331及升降控制模块333旋转控制模块331用于根据控制指令，通过驱动器310控制第一电机140的旋转次数及旋转角度，以实现每一层焊接的焊接方式及旋转轴的旋转角度。

升降控制模块333用于根据控制指令，通过驱动器310控制第二电机170的旋转次数及旋转角度。通过设置模块320接收用户控制指令，控制器330通控制第一电机140及第二电机170按照控制指令运行。因此，可根据不同型号产品的实际情况输入特定的控制指令，从而使得激光焊接装置10能满足对多种型号产品进行焊接的需求。

激光发射装置400用于发射激光进行焊接。激光发射装置400与控制器330电连接，控制器330可根据控制指令控制激光发射装置400发射激光的波形。具体的，控制器330可控制激光的脉冲长度及能量强度。激光发射装置400包括焊接头410，焊接头410固定于工作台200上。进一步的，在本实施例中，控制指令还包括焊激光波形及焊接次数。激光波形表示激光的强度及脉冲长度，焊接次数表示在每个焊接点接受激光脉冲的个数。

需要指出的是，在其他实施例中，激光发射装置400可省略。而在使用激光焊接装置10时，则采用外接的激光发射器作为激光源。

控制装置300控制焊接固定装置100及激光发射装置400运行的具体方式如下：

当焊接层数设置为1层时，升降控制模块333控制第二电机170不启动，工件固定结构160固定在一个平面，从而激光焊接装置10只在一个焦平面内进行焊接。当焊接层数设置为2层时，旋转控制模块331先按第1层参数控制第1层焊接完毕；升降控制模块333控制启动第二电机170，第二电机170带动丝杆180转动，以使连接板130带动工件固定结构160升降，从而使第2层的焦平面与焊接头410对齐；最后旋转控制模块331按第2层的参数控制完成焊接。当焊接层数设置为更多层时，同理依此类推。

其中，旋转控制模块331对每一层的焊接过程进行控制的方式为：旋转轴150和丝杆180首先运行到对应焊接层的旋转轴起点位置和丝杆起点位置，激光发射装置400进行第一次出光焊接；再按旋转角度使旋转轴150进行旋转对应的旋转角度；旋转到位后再进行下一位置焊接。

若焊接方式设置为“0”，则旋转轴150不进行旋转；若焊接方式设置为“1”，则旋转轴150旋转1次后再进行焊接；若焊接方式设置为“2”，则旋转轴150先旋转1次并焊接完成后，旋转轴150再旋转一次进行焊接。焊接方式设置为其他的，同理依此类推。

因此，通过设置不同的参数，可使激光焊接装置10一次完成多层焊接任务，且各层焊接的旋转角度和焊接方式均可以设定不同，从而可满足多种不同型号产品对焊接的要求，大大提高了焊接产品的种类及焊接效率。

在本实施例中，激光焊接装置10还包括监视器500。监视器500用于实时显示焊接画面，从而便于操作人员掌握工作情况。

上述激光焊接装置10，通过第一电机140控制工件固定结构160的旋转运动，工件固定结构160的旋转速度由第一电机140的输出轴的转速决定。第一电机140的转速可设定为预设值，从而保证工件固定结构160精确的旋转角度。另外，工件固定结构160的升降运动由第二电机170带动丝杆180，并配合丝杆螺母131以实现。丝杆180与丝杆螺母131配合可将第二电机170的圆周运动转化为精确的直线运动，从而可通过控制第二电机170的转速来实现对升降高度的控制。因此，上述焊接固定装置可有效的控制工件固定结构160旋转角度及升降高度，进而使得多点焊接时的焊点分布均匀。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光焊接装置，其特征在于，包括：

工作台；

焊接固定装置，包括：

固定板，安装于所述工作台上，以固定并支撑所述焊接固定装置；

立板，固定于所述固定板并与所述固定板垂直；

连接板，可滑动的设于所述立板的一侧，所述连接板沿所述立板延伸方向可滑动，所述连接板上设有丝杆螺母；

第一电机，固定于所述连接板；

旋转轴，其一端与所述第一电机的输出轴传动连接，所述旋转轴穿设于所述固定板，且相对于所述固定板可旋转，所述第一电机转动，可带动所述旋转轴旋转；

工件固定结构，与所述旋转轴远离所述第一电机的一端固定连接，且所述工件固定结构的中心与所述旋转轴对齐，所述旋转轴旋转，可带动所述工件固定结构旋转；

第二电机，固定于所述立板；

丝杆，穿设于所述丝杆螺母内，且所述丝杆的一端与所述第二电机的输出轴传动连接，所述丝杆与所述旋转轴平行，所述第二电机转动以带动所述丝杆转动，所述丝杆转动以驱动所述连接板升降；及

控制装置，包括：

驱动器，与所述第一电机及所述第二电机电连接；

设置模块，用于接收用户的控制指令，所述控制指令包括焊接层数、丝杆起始位置以及每一层的旋转轴起始位置、焊接方式、旋转轴的旋转角度；

控制器，与所述驱动器及所述设置模块电连接，所述控制器包括：

旋转控制模块，用于根据所述控制指令，通过所述驱动器控制所述第一电机的旋转次数及旋转角度，以实现每一层的焊接方式及旋转轴的旋转角度；

升降控制模块，用于根据所述控制指令，通过所述驱动器控制所述第二电机的旋转次数及旋转角度。

2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述固定板上设有衬套，所述旋转轴穿设于所述衬套内。

3.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，还包括第一联轴器及第二联轴器，所述旋转轴通过所述第一联轴器与所述第一电机的输出轴传动连接，所述丝杆通过所述第二联轴器与所述第二电机的输出轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述立板的中部开设有条形通孔，所述丝杆螺母穿设于所述条形通孔内并沿所述条形通孔可滑动，所述丝杆螺母位于所述立板远离所述连接板的一侧。

5.根据权利要求4所述的激光焊接装置，其特征在于，所述连接板上设有滑块，所述立板上设有相对设置于所述条形通孔两侧的导轨，所述滑块与所述导轨配合，以使所述连接板可滑动的设于所述立板。

6.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述立板上设有导向套，所述丝杆穿设于所述导向套内并相对于所述导向套可滑动。

7.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述工件固定结构包括夹具托盘及设于所述夹具托盘上的定位销，所述旋转轴固定于所述夹具托盘的中心。

8.根据权利要求7所述的激光焊接装置，其特征在于，所述固定板上还设有防尘罩，所述防尘罩的夹持于所述夹具托盘与所述固定板之间，且所述防尘罩的一端与所述夹具托盘固定，另一端与所述固定板固定。

9.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，还包括激光发射装置，所述激光发射装置与所述控制器电连接，所述控制器可根据所述控制指令控制所述激光发射装置发射激光的波形，所述激光发射装置包括焊接头，所述焊接头固定于所述工作台上。

10.根据权利要求9所述的激光焊接装置，其特征在于，所述控制指令还包括激光波形及焊接次数。