CN103962721B - 激光焊接头及激光焊接机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光焊接头，属于激光重熔设备技术领域，包括底板，所述底板上安装有固定块和储料仓，所述固定块的侧壁上分别设有进气口和进料通道，所述固定块的底部安装有出锡嘴，所述固定块的顶部安装有激光器光纤头；所述储料仓底部设有出料通孔；所述底板上设有与所述进料通道相连通的下落通道，所述底板上滑动安装有由直线驱动装置驱动的分料滑块，所述分料滑块上设有定位孔。本发明还公开了一种具有上述激光焊接头的激光焊接机。本发明结构简单可靠，体积小巧，重量轻，同时成本较低，在激光重熔焊接的同时，吹入氮气保护，使焊点成形及外观良好。

Description

激光焊接头及激光焊接机
技术领域
本发明属于激光重熔设备技术领域，尤其涉及一种激光焊接头及激光焊接机。
背景技术
近年来国外对激光重熔方法和设备的研发非常重视。随着机器人技术的发展、激光器性能的提升，激光重熔的应用领域在不断拓展，特别是在异形元器件的焊接中发挥越来越重要的作用。其中激光焊接头的锡球送料机构的自动化程度和稳定性对设备至关重要。
目前，现有的激光焊接头的锡球送料机构采用伺服马达带动圆盘旋转的方式，将锡球单个分开并转移。由于其结构复杂，零件较多，导致激光焊接头整体重量大，难以与并联机器人这样的小负载设备配套。而且其成本高，不利于此项技术在国内中小企业的推广和使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光焊接头，以解决现有的激光焊接头不仅结构复杂，整体重量大，而且成本高的技术问题。
作为同一种技术构思，本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种激光焊接机。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：激光焊接头，包括底板，所述底板上安装有固定块，所述固定块具有一通透空腔，所述固定块的侧壁上分别设有用于向所述通透空腔通入保护气的进气口和使锡球进入所述通透空腔的进料通道，所述固定块的底部安装有出锡嘴，所述出锡嘴的出口内径小于锡球的直径，所述固定块的顶部安装有用于发出激光束的激光器光纤头；所述底板上靠近所述激光器光纤头的一侧设有用于存储锡球的储料仓，所述储料仓底部设有出料通孔；所述底板上设有与所述进料通道相连通的下落通道，所述底板上滑动安装有由直线驱动装置驱动的分料滑块，所述分料滑块上设有定位孔，所述分料滑块位于第一极限位置时，所述定位孔与出料通孔相连通，所述分料滑块位于第二极限位置时，所述定位孔与下落通道相连通。
作为一种改进，所述储料仓的顶部设有空气进气管。
作为进一步的改进，所述储料仓上位于所述出料通孔位置处设有第一检测光纤；所述底板上位于所述下落通道位置处设有第二检测光纤。
作为进一步的改进，所述出锡嘴通过紧固件可拆卸的安装于所述固定块上。
作为进一步的改进，所述直线驱动装置包括气缸，所述气缸的缸体固定安装在所述底板上，所述气缸的活塞杆连接所述分料滑块。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：激光焊接机，包括激光焊接头，所述激光焊接头包括底板，所述底板上安装有固定块，所述固定块具有一通透空腔，所述固定块的侧壁上分别设有用于向所述通透空腔通入保护气的进气口和使锡球进入所述通透空腔的进料通道，所述固定块的底部安装有出锡嘴，所述出锡嘴的出口内径小于锡球的直径，所述固定块的顶部安装有用于发出激光束的激光器光纤头；所述底板上靠近所述激光器光纤头的一侧设有用于存储锡球的储料仓，所述储料仓底部设有出料通孔；所述底板上设有与所述进料通道相连通的下落通道，所述底板上滑动安装有由直线驱动装置驱动的分料滑块，所述分料滑块上设有定位孔，所述分料滑块位于第一极限位置时，所述定位孔与出料通孔相连通，所述分料滑块位于第二极限位置时，所述定位孔与下落通道相连通。
作为一种改进，所述储料仓的顶部设有空气进气管。
作为进一步的改进，所述储料仓上位于所述出料通孔位置处设有第一检测光纤；所述底板上位于所述下落通道位置处设有第二检测光纤。
作为进一步的改进，所述出锡嘴通过紧固件可拆卸的安装于所述固定块上。
作为进一步的改进，所述直线驱动装置包括气缸，所述气缸的缸体固定安装在所述底板上，所述气缸的活塞杆连接所述分料滑块。
作为进一步的改进，还包括并联机器人，所述并联机器人包括第一安装座和第二安装座，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过多个连杆机构连接，所述连杆机构包括通过第一万向接头连接的主动连杆和从动连杆，所述主动连杆连接所述第一安装座并在动力装置的驱动下可旋转，所述从动连杆通过第二万向接头与所述第二安装座连接；所述第二安装座上固定安装所述底板。
作为进一步的改进，所述第一万向接头为十字轴式万向联轴器，所述第二万向接头包括十字轴式万向联轴器以及实现十字轴式万向联轴器与所述第二安装座连接的旋转轴。
作为进一步的改进，所述并联机器人为六自由度并联机器人，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过6个连杆机构连接。
作为进一步的改进，所述并联机器人为三自由度并联机器人，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过3个连杆机构连接。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于激光焊接头及激光焊接机包括底板，所述底板上设计了固定块和储料仓，所述固定块具有一通透空腔，所述固定块的侧壁上分别设有进气口和进料通道，所述固定块的底部安装有出锡嘴，顶部安装有激光器光纤头；所述储料仓底部设有出料通孔；所述底板上设有与所述进料通道相连通的下落通道，所述底板上滑动安装有由直线驱动装置驱动的分料滑块，所述分料滑块上设有定位孔；
因而在进行焊接时，直线驱动装置带动分料滑块运动，使分料滑块位于第一极限位置处，由于此时分料滑块上的定位孔与出料通孔相连通，因而位于储料仓的出料通孔内的一个锡球会落入分料滑块的定位孔中，然后直线驱动装置带动分料滑块连同锡球运动到第二极限位置处，由于此时分料滑块中的定位孔与下落通道相连通，因此锡球落入下落通道中，然后从下落通道经进料通道进入固定块的通透空腔内，然后落入出锡嘴的出口；由于所述出锡嘴的出口内径小于锡球的直径，因此锡球无法落下；然后通过进气口向通透空腔内通入保护气，同时通过激光器光纤头发出的激光束将锡球熔化，熔化的锡球在保护气的压力作用下从出锡嘴的出口喷出。保护气既保证有足够的压力将熔化的锡球喷出，又可以保证熔化的焊锡不会被氧化。锡球靠自身散失的热量加热焊盘进行焊接，无热影响和应力，工艺产生的烟尘少，洁净度高。本发明提供的激光焊接头及激光焊接机结构简单可靠，体积小巧，重量轻，同时成本较低，在激光重熔焊接的同时，吹入氮气保护，使焊点成形及外观良好。
由于所述储料仓的顶部设有空气进气管，通过空气进气管向储料仓中通入空气，搅动锡球，易于使锡球进入出料通孔。
由于所述储料仓上位于所述出料通孔位置处设有第一检测光纤，第一检测光纤用于判断出料通孔内是否填满锡球，若没有填满锡球，则发出信号，通过空气进气管向储料仓中吹空气，搅动锡球，使锡球下落填满出料通孔；由于所述底板上位于所述下落通道位置处设有第二检测光纤，第二检测光纤用于判断分料滑块内的锡球是否已经从定位孔中落入下落通道内，如果锡球已经落入下落通道内，则发出信号，使直线驱动装置带动分料滑块运动到第一极限位置处。
由于所述出锡嘴通过紧固件可拆卸的安装于所述固定块上，因而便于安装。
附图说明
图1是本发明实施例提供的激光焊接头的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的激光焊接机的结构示意图；
图中：1、底板，2、固定块，21、通透空腔，22、进气口，23、进料通道，3、出锡嘴，4、激光器光纤头，5、储料仓，51、出料通孔，52、空气进气管，6、下落通道，7、直线驱动装置，71、气缸，8、分料滑块，81、定位孔，9、第一检测光纤，10、第二检测光纤，11、第一安装座，12、第二安装座，13、连杆机构，131、主动连杆，132、从动连杆，14、第一万向接头，15、第二万向接头，16、固定柱，17、伺服马达的输出轴，18、旋转轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种激光焊接头，包括底板1，底板1上安装有固定块2，固定块2具有一通透空腔21，固定块2的侧壁上分别设有用于向通透空腔21通入保护气的进气口22和使锡球进入通透空腔21的进料通道23，保护气通常为惰性气体，例如氮气等等，固定块2的底部安装有出锡嘴3，出锡嘴3的出口内径小于锡球的直径，固定块2的顶部安装有用于发出激光束的激光器光纤头4，激光器光纤头4和固定块2分别位于底板1的两侧；底板1上靠近激光器光纤头4的一侧设有用于存储锡球的储料仓5，储料仓5底部设有出料通孔51；底板1上设有与进料通道23相连通的下落通道6，底板1上滑动安装有由直线驱动装置7驱动的分料滑块8，分料滑块8上设有定位孔81，分料滑块8位于第一极限位置时，定位孔81与出料通孔51相连通，分料滑块8位于第二极限位置时，定位孔81与下落通道6相连通。
为了易于使锡球进入出料通孔51，储料仓5的顶部设有空气进气管52，通过空气进气管52向储料仓5中通入空气，搅动锡球，从而使锡球易于进入出料通孔51。
储料仓5上位于出料通孔51位置处设有第一检测光纤9，第一检测光纤9用于判断出料通孔51内是否填满锡球，若没有填满锡球，则发出信号，通过空气进气管52向储料仓5中吹空气，搅动锡球，使锡球下落填满出料通孔51；底板1上位于下落通道6位置处设有第二检测光纤10，第二检测光纤10用于判断分料滑块8内的锡球是否已经从定位孔81中落入下落通道6内，如果锡球已经落入下落通道6内，则发出信号，使直线驱动装置7带动分料滑块8运动到第一极限位置处。
为了便于安装，出锡嘴3通过紧固件可拆卸的安装于所述固定块上，紧固件可选用紧定螺钉。
直线驱动装置7包括气缸71，气缸71的缸体固定安装在底板1上，气缸71的活塞杆连接分料滑块8，气缸71带动分料滑块8来实现锡球的分料转移，通过气缸71的活塞杆的行程，来确定分料滑块8运动的第一极限位置和第二极限位置，使分料滑块8运动准确。当然，直线驱动装置7还可以选用丝杠螺母机构等等，都可以实现，为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在进行焊接时，直线驱动装置7带动分料滑块8运动，使分料滑块8位于第一极限位置处，由于此时分料滑块8上的定位孔81与出料通孔51相连通，因而位于储料仓5的出料通孔51内的一个锡球会落入分料滑块8的定位孔81中，然后直线驱动装置7带动分料滑块8连同锡球运动到第二极限位置处，由于此时分料滑块8中的定位孔81与下落通道6相连通，因此锡球落入下落通道6中，然后从下落通道6经进料通道23进入固定块2的通透空腔21内，然后落入出锡嘴3的出口；由于出锡嘴3的出口内径小于锡球的直径，因此锡球无法落下；然后通过进气口22向通透空腔21内通入保护气，同时通过激光器光纤头4发出的激光束将锡球熔化，熔化的锡球在保护气的压力作用下从出锡嘴3的出口喷出。保护气既保证有足够的压力将熔化的锡球喷出，又可以保证熔化的焊锡不会被氧化。锡球靠自身散失的热量加热焊盘进行焊接，无热影响和应力，工艺产生的烟尘少，洁净度高。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种具有上述激光焊接头的激光焊接机，还包括并联机器人，并联机器人包括第一安装座11和第二安装座12，第一安装座11与第二安装座12之间通过多个连杆机构13连接，连杆机构13包括通过第一万向接头14连接的主动连杆131和从动连杆132，主动连杆131连接第一安装座11并在动力装置的驱动下可旋转，从动连杆132通过第二万向接头15与第二安装座12连接；第二安装座12上固定安装底板1，具体的，底板1通过固定柱16连接在第二安装座12上。
其中，动力装置包括伺服马达，伺服马达的输出轴17的轴向与主动连杆131的轴向垂直，采用伺服马达来控制夹角的变化，使第二安装座12运动准确、稳定且速度快。当然动力装置还可以选用步进电机等等，都可以实现，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，在此不再赘述。
优选的，第一万向接头14为十字轴式万向联轴器，第二万向接头15包括十字轴式万向联轴器以及实现十字轴式万向联轴器与第二安装座12连接的旋转轴18。当然，第一万向接头14和第二万向接头15还可以选用球铰万向节联轴器等等，都可以实现，本领域技术人员可根据实际情况，进行选择，在此不再赘述。
优选的，并联机器人为六自由度并联机器人，第一安装座11与第二安装座12之间通过6个连杆机构连接，能够实现对第二安装座12六个自由度的调节。
当然，并联机器人还可以为三自由度并联机器人，第一安装座11与第二安装座12之间通过3个连杆机构连接，3个连杆机构沿第二安装座12环形阵列分布，能够实现对第二安装座12三个自由度的调节。
工作时，通过相应的动力装置驱动每个连杆机构13分别独立运动，每个连杆机构13中的主动连杆131在动力装置的驱动下实现旋转角度的变化，从而使主动连杆131与从动连杆132在第一万向接头14处弯曲，进而实现第二安装座12的空间位置改变，进而同时实现第二安装座12上激光焊接头的移动和摆动。
本发明实施例提供的激光焊接头及激光焊接机结构简单可靠，体积小巧，重量轻，同时成本较低，在激光重熔焊接的同时，吹入氮气保护，使焊点成形及外观良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.激光焊接头，包括底板，其特征在于，所述底板上安装有固定块，所述固定块具有一通透空腔，所述固定块的侧壁上分别设有用于向所述通透空腔通入保护气的进气口和使锡球进入所述通透空腔的进料通道，所述固定块的底部安装有出锡嘴，所述出锡嘴的出口内径小于锡球的直径，所述固定块的顶部安装有用于发出激光束的激光器光纤头；
所述底板上靠近所述激光器光纤头的一侧设有用于存储锡球的储料仓，所述储料仓底部设有出料通孔；
所述底板上设有与所述进料通道相连通的下落通道，所述底板上滑动安装有由直线驱动装置驱动的分料滑块，所述分料滑块上设有定位孔，所述分料滑块位于第一极限位置时，所述定位孔与出料通孔相连通，所述分料滑块位于第二极限位置时，所述定位孔与下落通道相连通。
2.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述储料仓的顶部设有空气进气管。
3.根据权利要求2所述的激光焊接头，其特征在于，所述储料仓上位于所述出料通孔位置处设有第一检测光纤；所述底板上位于所述下落通道位置处设有第二检测光纤。
4.根据权利要求3所述的激光焊接头，其特征在于，所述出锡嘴通过紧固件可拆卸的安装于所述固定块上。
5.根据权利要求4所述的激光焊接头，其特征在于，所述直线驱动装置包括气缸，所述气缸的缸体固定安装在所述底板上，所述气缸的活塞杆连接所述分料滑块。
6.激光焊接机，其特征在于，包括如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的激光焊接头。
7.根据权利要求6所述的激光焊接机，其特征在于，还包括并联机器人，所述并联机器人包括第一安装座和第二安装座，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过多个连杆机构连接，所述连杆机构包括通过第一万向接头连接的主动连杆和从动连杆，所述主动连杆连接所述第一安装座并在动力装置的驱动下可旋转，所述从动连杆通过第二万向接头与所述第二安装座连接；所述第二安装座上固定安装所述底板。
8.根据权利要求7所述的激光焊接机，其特征在于，所述第一万向接头为十字轴式万向联轴器，所述第二万向接头包括十字轴式万向联轴器以及实现十字轴式万向联轴器与所述第二安装座连接的旋转轴。
9.根据权利要求7所述的激光焊接机，其特征在于，所述并联机器人为六自由度并联机器人，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过6个连杆机构连接。
10.根据权利要求7所述的激光焊接机，其特征在于，所述并联机器人为三自由度并联机器人，所述第一安装座与所述第二安装座之间通过3个连杆机构连接。
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