CN104427442A - 振膜激光焊接装置及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振膜激光焊接装置及其加工工艺，该工艺通过激光加热的方式来焊接外缘振膜及振膜底座或者复合振膜中的球顶部分与边缘部分，用以取代传统的胶水粘接外缘振膜及振膜底座的工艺，由于在加工工艺过程中去掉了胶水，使整个加工时间有缩短。而且通过激光直接焊接固化，将振膜和振膜底座焊接在一起，所达到振膜所需要的使用强度和振动效果比用胶水粘接提升很大。

Description

振膜激光焊接装置及其加工工艺

 

技术领域

本发明涉及焊接工艺领域，特别涉及一种专门应用于微型扬声器、受话器或其他声学器件的振膜激光焊接装置及其加工工艺。

背景技术

本发明主要应用于两种微型扬声器、受话器或其他声学器件的振膜的焊接：其一为将振膜焊接到扬声器或受话器的底座或加强机构上；其二为将复合振膜的外缘部分和中央球顶部分进行焊接。

一般振膜使用的材料为塑料材料，上述提到的两种产品，目前厂商通常采用胶水粘接，传统的加工工艺是通过胶水将振膜及振膜底座（或复合振膜的外援部分与中央球顶部分）粘在一起。需要通过装夹->点胶涂覆->粘接->烘干（或自然晾干，或光照固化）->测试五个步骤，这个工艺的缺点在于需要用到胶水，而且粘接的强度有限，烘干或晾干需要较长时间不便于产线加工，在整个加工工艺过程中需要用到专用点胶设备，烘干设备，以及胶水，而且在振膜长期高速振动后产生热量导致胶水失效，而且胶水是一种耗材不容易保存，控制的不好及其容易产生污染，所以其加工的扬声器使用寿命有限品质不高。

 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种替代传统的用胶水粘接的绿色环保高科技的振膜激光焊接装置及其加工工艺。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种振膜激光焊接装置，适用于焊接振膜及振膜底座（或复合振膜的外援部分与中央球顶部分），所述激光焊接设备包括待焊产品夹持夹具、激光器、光学整形头模块、焊接机械手、CCD图像监控器及人机操作总控装置，所述光学整形头模块安装于外缘振膜及振膜底座的上方，所述焊接机械手连接控制光学整形头模块，所述光学整形头模块与激光器连接，所述焊接机械手、待焊产品夹持夹具、激光器和CCD图像监控器均分别与人机操作总控制装置相连接。

作为上述发明的进一步改进，所述焊接机械手为X-Y轴两轴、X-Y-Z三轴运动的平台或机器人，其移动速度为0-200mm/s，移动副面不限，行走精度大于0.02mm，能够将激光光束按照特定轨迹行走，将激光照射到需要焊接的部位。

作为上述发明的进一步改进，所述激光器为固体激光器、气体激光器或光纤激光器。

一种振膜激光焊接加工工艺，包括以下步骤：

1）通过振膜底座夹具，以一定压力将振膜及振膜底座夹持，或将复合振膜的球顶部分与边缘部分夹持；

2）打开激光器，使其输出激光的光斑大小为200um、400um、600um或800um或其他尺寸，输出功率小于300W，输出激光光束为锥形发散形光束；

3）将激光器输出的激光光源经过光学整形头模块整形后变为焊接所需激光；

4）通过CCD图像监控器观察调整光学整形头模块输出的激光光斑覆盖外缘振膜和振膜底座需要焊接部位；

5）启动焊接机械手操作激光对待焊接产品焊接部位进行焊接，焊接过程中，吸光部件的激光照射区域吸收激光能量，融化待焊接的两层材料形成焊缝，CCD图像监控器观察焊接结果并拍照留底；

6）松开振膜底座夹具，取出焊接后的加工工件。

本发明的有益效果是：本发明颠覆扬声器与受话器的振膜生产工艺，通过激光直接照射焊接物体，省略了涂胶粘接过程，减少了加工工艺步骤，更重要的是可以极大提高振膜产品的外观及品质，通过激光直接焊接固化，将振膜和振膜底座（或复合振膜的外援部分与中央球顶部分）焊接在一起，所达到振膜所需要的使用强度和低音效果比用胶水粘接提升很大，增强其焊接的牢固程度，通过特定的光学整形系统将普通使用的激光整形成我们所需要的激光光束达到加工效果.而且这样使其加工时间极大缩减，提高了加工效率。

 

附图说明

图1为本发明振膜激光焊接装置示意图；

图2为光学整形头模块的原理示意图；

图3为激光器输出激光的光斑图； 

图4为经过光学整形头模块整形后输出激光的光斑图；

图中标示：1- 振膜底座夹具；2-激光器；3-光学整形头模块；31-第一聚焦镜；32-混光镜片；33-第二聚焦镜；34-聚焦透镜组；4-焊接机械手；5- CCD图像监控器；6-人机操作总控制装置。

 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1示出了本发明一种振膜激光焊接装置的一种实施方式，适用于焊接外缘振膜及振膜底座，所述激光焊接设备包括振膜底座夹具1、激光器2、光学整形头模块3、焊接机械手4、CCD图像监控器5及人机操作总控制装置6，所述光学整形头模块3安装于外缘振膜及振膜底座的上方，所述焊接机械手4连接控制光学整形头模块3，所述光学整形头模块3与激光器2连接，所述焊接机械手4、振膜底座夹具1、激光器2和CCD图像监控器5均分别与人机操作总控制装置6相连接，所述焊接机械手4为X-Y轴龙门机械手，其移动速度为20-50mm/s，移动副面大于200mmX200mm，行走精度大于0.1mm。

其利用上述设备进行的振膜激光焊接加工工艺，包括以下步骤：

1）通过振膜底座夹具1将振膜及振膜底座以压力夹持，所述振膜及振膜底座焊接接触部位之间基本无间隙；所述振膜底座夹具能够将振膜和振膜底座夹持紧密，用以达到激光焊接的贴紧的要求，振膜底座夹具由气动夹持装置或电控升降台或其他运动方式组成，气动夹持或电机夹持装置用以夹紧振膜和振膜底座，电控升降台用以控制加工物件和激光输出端距离；

2）调整激光器2，激光器为半导体光纤耦合激光器，使其输出激光的光斑大小为400um，数值孔径NA为0.22，输出功率小于300W，输出激光光束为锥形发散形光束；可通过人机操作总控制装置对其进行加工工艺数据组选择，该半导体光纤耦合激光器能够存储64组加工数据用于适应不同的焊接要求，其后板具有I/O口控制功能，能够通过I/O选择需要的激光工作组，并控制指示光输出和激光输出。该激光器本身能够存储64组激光加工数据，每组加工数据能够有15段功率和出光时间设定，其设定激光输出时间最小单位为1ms，该激光器输出接口功能为人机操作总控制装置需要单独设计，而且也可以通过RS485通讯接口控制激光设定参数；

3）激光器2输出的激光光源经过光学整形头模块3整形后变为焊接所需激光；如图2所示的光学整形头模块3，可通过光学整形将激光器2输出的点状高斯分布激光光斑（如图3所示），整形为能量均匀分布激光光斑（如图4所示），通过第一聚焦镜31将锥形光束转变为平行光，通过一片混光镜片32将激光能量均匀分布，通过第二聚焦镜33将光束再次变为平行光，再通过聚焦透镜组34将光束聚焦到需要加工的焦点上；

4）通过CCD图像监控器5观察调整光学整形头模块3输出的激光光斑覆盖外缘振膜和振膜底座需要焊接部位；

5）启动焊接机械手4操作激光对外缘振膜和振膜底座焊接部位进行焊接，CCD图像监控器5观察焊接结果并拍照留底；所述焊接机械手4为X-Y轴龙门机械手，其移动速度为20-50mm/s，移动副面大于200mmX200mm，行走精度大于0.1mm，能够将激光光束按照特定轨迹行走，将激光照射到需要焊接的部位；

6）松开振膜底座夹具1，取出焊接后的加工工件。

上述整个操作过程通过人机操作总控制装置6实现，所述人机操作总控制装置6由触控屏幕和控制电路板及控制接口组成，用以顺序控制夹具的气动夹持，电控升降台的移动，激光器指示光输出和关闭，激光器激光输出和关闭，工作时激光输出加工工作组选择这几个动作，将其控制装置的状态显示在屏幕上，通过CCD将监控的工件加工图像显示在屏幕上。

Claims (4)

1.一种振膜激光焊接装置，适用于焊接振膜与振膜底座或者复合振膜中的球顶部分与边缘部分，其特征在于：所述激光焊接设备包括夹持待焊接产品的夹具(1)、激光器(2)、光学整形头模块(3)、焊接机械手(4)、CCD图像监控器(5)及人机操作总控制装置(6)，所述光学整形头模块(3)安装于待焊接产品的上方，所述焊接机械手(4)连接控制光学整形头模块(3)，所述光学整形头模块(3)与激光器(2)连接，所述焊接机械手(4)、振膜底座夹具(1)、激光器(2)和CCD图像监控器(5)均分别与人机操作总控制装置(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的振膜激光焊接装置，其特征在于：所述焊接机械手(4)为X-Y轴两轴、X-Y-Z三轴运动的平台或机器人，其移动速度为0-200mm/s，移动副面不限，行走精度大于0.02mm。

3.根据权利要求1所述的振膜激光焊接装置，其特征在于：所述激光器(2)为固体激光器、气体激光器或光纤激光器。

4.一种振膜激光焊接加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过振膜底座夹具(1)，以固定压力将振膜及振膜底座夹持，或将复合振膜的球顶部分与边缘部分夹持；

2）打开激光器(2)，使其输出激光的光斑大小为200um、400um、600um或800um，输出功率小于300W，输出激光光束为锥形发散形光束；

3）将激光器(2)输出的激光光源经过光学整形头模块(3)整形后变为焊接所需激光；

4）通过CCD图像监控器(5)观察调整光学整形头模块(3)输出的激光光斑覆盖外缘振膜和振膜底座需要焊接部位；

5）启动焊接机械手(4)操作激光对焊接产品焊接部位进行焊接，焊接过程中，吸光部件的激光照射区域吸收激光能量，融化待焊接的两层材料形成焊缝，CCD图像监控器(5)观察焊接结果并拍照留底；

6）松开振膜底座夹具(1)，取出焊接后的加工工件。