CN104511693A - 一种防震激光源谐振腔及其防震控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防震激光源谐振腔，包括激光源谐振腔、在所述激光源谐振腔的下方设置有气囊、双锥体落位部件、及导向锥体部件。本发明的防震激光源谐振腔采用在谐振腔底部安装气囊，在剪切过程中气囊充气让谐振腔抬起以屏蔽剪切震动，气囊采用均衡布置和缓冲防冲击技术、电磁阀控制，谐振腔落位底座采用双锥体设计，提高了底座落位的精度。有效的保证了激光源谐振腔运行的稳定性，确保了激光焊接的可靠性。本发明还提供了一种焊机激光源谐振腔防震控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及焊机等设备防止及减小震动传导影响的控制方法，特别适用于焊机激光源谐振腔的防止及减小震动传导影响的控制方法；具体涉及一种具有防震效果的焊机激光源谐振腔及其防震控制方法。
背景技术
激光谐振腔是一个通入高频电激发气体分子产生光子的激光源核心器件，图1为现有技术中的激光焊机及谐振腔的示意图，激光源谐振腔30通过谐振腔共度调节底座31固定在激光焊机1的谐振腔安装平台20上，焊机C型架小车4上有焊机下剪刀6和焊机上剪刀7，带钢从焊机C型架小车4的“C”型口经过时，被带钢上、下面的焊机下剪刀6和焊机上剪刀7剪切，从激光源谐振腔30连接出的焊机外电路5与焊机C型架小车4相连。
目前新型的谐振腔由于其涡轮风机采用了磁浮轴承，所以转速得到了进一步提升达到45000rpm的超高速，但该新型谐振腔对震动更加敏感，无法完全克服焊接过程中的剪切震动影响，导致焊机在焊接剪切过程中容易发生谐振腔因震动导致的涡轮风机转速及磁浮轴承位置偏差报警而无法发出激光束的问题，给焊机的正常焊接及激光源谐振腔的可靠运行带来了非常大的影响。
发明内容
为克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种具有防震效果的焊机激光源谐振腔，以及一种适用于焊机激光源谐振腔的防止及减小震动传导影响的控制方法。本发明的防震激光源谐振腔采用在谐振腔底部安装气囊，在剪切过程中气囊充气让谐振腔抬起以屏蔽剪切震动，但气囊抬起放下容易导致谐振腔输出激光的光束方向发生偏移，影响激光在焊接带钢时的聚焦点，为此气囊采用均衡布置和缓冲防冲击技术、电磁阀控制，谐振腔落位底座采用双锥体设计，提高了底座落位的精度。有效的保证了激光源谐振腔运行的稳定性，确保了激光焊接的可靠性。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种防震激光源谐振腔，包括激光源谐振腔30、在所述激光源谐振腔30的下方设置有气囊40、双锥体落位部件50、及导向锥体部件60；
所述气囊40的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接，所述气囊气体腔42上设置有进气口44，所述进气口44通过进气管路70与一个信号控制部73相连；
所述双锥体落位部件50包括谐振腔固定连接端51和谐振腔调节支撑底座固定端56，所述谐振腔固定连接端51下部设置的第一斜角锥面53，与所述谐振腔调节支撑底座固定端56上部设置的第一斜角承接面54相接触连接，所述谐振腔固定连接端51的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接；
所述导向锥体部件60包括上部导向固定端61和下部导向固定端64，所述上部导向固定端61下表面设置的上部斜锥面62与所述下部导向固定端64上表面设置的下部承接面63相接触连接，所述上部导向固定端61的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接。
优选的，
所述第一斜角锥面53的角度小于第一斜角承接面54的角度。
所述谐振腔固定连接端51与所述第一斜角锥面53之间设置有第二斜角锥面52；所述谐振腔调节支撑底座固定端56与所述第一斜角承接面54之间设置有第二斜角承接面55。
所述第一斜角锥面53的角度为35°～45°，优选为40°。
所述第二斜角锥面52的角度为80°～85°，优选为83°。
所述第一斜角承接面54的角度为135°～145°，优选为140°。
所述第二斜角承接面55的角度为95°～100°，优选为97°。
所述上部斜锥面62的角度为75°～80°，优选为77°。
所述下部承接面63的角度为100°～105°，优选为103°。
所述谐振腔调节支撑底座固定端56上还具有一个底座高度调节器57，其通过螺杆螺母达到调节底座高度的作用。
所述导向锥体部件60的下部承接面63上还具有若干侧壁小气囊65，优选为1-6个，更优选为对称设置的4个。通过小气囊气体管路66向侧壁小气囊65进行充气和放气。侧壁小气囊65的做主要作用是在气囊40抬起激光源谐振腔30的同时，侧壁小气囊65充气减少激光源谐振腔30的晃动位移量，提高气囊40放气后谐振腔落位的速度和精度。
所述气囊40包括气囊上部顶头41和气囊气体腔42，所述气囊上部顶头41和气囊气体腔42之间通过橡胶密封伸缩件43密封连接，所述气囊上部顶头41的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接。
所述进气口44和所述信号控制部73之间还设置有压力调节阀71和电磁控制阀72。压力调节阀71用于平衡控制各气囊40浮起的行程距离，电磁控制阀72根据控制信号精确快速的控制激光源谐振腔30浮起和落下的时机，信号控制部73根据焊机焊接控制工艺流程实现激光源谐振腔的精确防震控制。所述气囊40数量为2-10个；优选为5个，分别设置在激光源谐振腔30底部的两侧边缘，操作侧较轻部位设置2个，传动侧较重部位设置3个，充气浮起时可以比较均匀的承受激光源谐振腔30的重量。
本发明还提供了一种焊机激光源谐振腔防震控制方法，其包括如下步骤：
（a）焊机下剪刀抬起的同时控制激光源谐振腔气囊充气；
（b）激光源谐振腔浮起到位；
（c）焊机上剪刀动作进行剪切；
（d）焊机上下剪刀打开到位；
（e）激光源谐振腔气囊放气；
（f）激光源谐振腔下降到位。
优选的，
在步骤（a）中，激光源谐振腔气囊充气的顺序为：对位于激光源谐振腔传动侧重载位置的气囊先充气0.1-0.2s后，再对位于操作侧轻载位置的气囊进行充气，直到气囊充满。
在步骤（a）中，位于激光源谐振腔传动侧重载位置的气囊的充气压力为3-3.5kg，优选为3.3kg；位于操作侧轻载位置的气囊的充气压力为6-7kg，优选为6.5kg。
在步骤（b）中，激光源谐振腔浮起的距离为3-5mm。
在步骤（d）的焊机上下剪刀打开到位0.3-0.7s后，优选为0.5s后，再进行步骤（e）的激光源谐振腔气囊放气。
在步骤（e）中，激光源谐振腔气囊放气的顺序为：对位于激光源谐振腔操作侧轻载位置的气囊先放气0.1-0.2s后，再对位于传动侧重载位置的气囊进行放气。
在本发明中，所述角度均为与水平面之间的夹角。激光源谐振腔传动侧重载位置是指传动侧光束放大镜安装区域，所述操作侧轻载位置是指操作侧光闸安装区域。
本发明与现有技术相比，提供了一种防震激光源谐振腔以及一种焊机激光源谐振腔防震控制方法，采用在谐振腔底部安装高承重气囊，在剪切过程中气囊充气让谐振腔抬起以屏蔽剪切震动，但气囊抬起放下容易导致谐振腔输出激光的光束方向发生偏移，影响激光在焊接带钢时的聚焦点，为此气囊采用了均衡布置和小气囊缓冲防冲击技术、压力调节阀和电磁阀配合控制，谐振腔底座采用双锥体设计，提高了底座落位的精度。有效的保证了激光源谐振腔运行的稳定性，确保了激光焊接的可靠性，克服了现有技术的不足。
附图说明
图1为本发明焊机激光源谐振腔防震控制方法的流程图。
图2为现有技术中激光焊机及谐振腔的示意图。
图3为本发明防震激光源谐振腔的示意图。
图4为本发明防震激光源谐振腔的气囊部件示意图。
图5为本发明防震激光源谐振腔的双锥体落位部件的示意图。
图6为本发明防震激光源谐振腔的导向椎体部件示意图。
附图标记说明：1激光焊机；2焊机出口基座台；3焊机入口基座台；4焊机C型架小车；5焊机外光路；6焊机下剪刀；7焊机上剪刀；20谐振腔安装平台；30激光源谐振腔；31谐振腔高度调节底座；100焊机出口带钢；101焊机入口带钢；40气囊；41气囊上部顶头；42气囊气体腔；43橡胶密封伸缩件；44进气口；50双锥体落位部件；51谐振腔固定连洁端；52大斜角锥面；53小斜角锥面；54大斜角承接面；55小斜角承接面；56谐振腔调节支撑底座固定端；57底座高度调节部；60导向锥体部件；61上部导向固定端；62上部斜锥面；63下部承接面；64下部导向固定端；65侧壁小气囊；66小气囊气体管路；70气动管路；71压力调节阀；72电磁控制阀；73信号控制部。
具体实施方式
图3为本发明防震激光源谐振腔的示意图，包括激光源谐振腔30、在所述激光源谐振腔30的下方设置有气囊40、双锥体落位部件50、及导向锥体部件60。
如图4，所述气囊40包括气囊上部顶头41和气囊气体腔42，所述气囊上部顶头41和气囊气体腔42之间通过橡胶密封伸缩件43密封连接，所述气囊上部顶头41的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接。
所述气囊气体腔42上设置有进气口44，所述进气口44通过进气管路70与一个信号控制部73相连；所述进气口44和所述信号控制部73之间还设置有压力调节阀71和电磁控制阀72。压力调节阀71用于平衡控制各气囊40浮起的行程距离，电磁控制阀72根据控制信号精确快速的控制激光源谐振腔30浮起和落下的时机，信号控制部73根据焊机焊接控制工艺流程实现激光源谐振腔的精确防震控制。
所述气囊40数量为5个，分别设置在激光源谐振腔30底部的两侧边缘，操作侧较轻部位设置2个，传动侧较重部位设置3个，充气浮起时可以比较均匀的承受激光源谐振腔30的重量。
如图5，所述双锥体落位部件50包括谐振腔固定连接端51和谐振腔调节支撑底座固定端56，所述谐振腔固定连接端51下部设置的第一斜角锥面53，与所述谐振腔调节支撑底座固定端56上部设置的第一斜角承接面54相接触连接，所述谐振腔固定连接端51的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接。
所述谐振腔固定连接端51与所述第一斜角锥面53之间设置有第二斜角锥面52；所述谐振腔调节支撑底座固定端56与所述第一斜角承接面54之间设置有第二斜角承接面55。
所述第一斜角锥面53的角度为35°～45°，优选为40°
所述第二斜角锥面52的角度为80°～85°，优选为83°。
所述第一斜角承接面54的角度为135°～145°，优选为140°
所述第二斜角承接面55的角度为95°～100°，优选为97°。
如图6，所述导向锥体部件60包括上部导向固定端61和下部导向固定端64，所述上部导向固定端61下表面设置的上部斜锥面62与所述下部导向固定端64上表面设置的下部承接面63相接触连接，所述上部导向固定端61的上表面与所述激光源谐振腔30的下表面相固定连接。
所述上部斜锥面62的角度为75°～80°，优选为77°。
所述下部承接面63的角度为100°～105°，优选为103°。
所述谐振腔调节支撑底座固定端56上还具有一个底座高度调节器57。
所述导向锥体部件60的下部承接面63上还具有4个侧壁小气囊65。通过小气囊气体管路66向侧壁小气囊65进行充气和放气。侧壁小气囊65的做主要作用是在气囊40抬起激光源谐振腔30的同时，侧壁小气囊65充气减少激光源谐振腔30的晃动位移量，提高气囊40放气后谐振腔落位的速度和精度。
使用本实施例的防震激光源谐振腔进行防震控制的方法见图1，焊机下剪刀驱动抬起的同时控制激光源谐振腔的气囊充气让激光源谐振腔抬起，由于操作侧轻载采用充气压力为3.3KG，传动侧重载采用充气压力为6.5KG,为了让激光源谐振腔基本保持水平的浮起，传动侧重载位置的气囊先充气0.1S后，再对操作侧轻载位置的气囊进行充气；激光源谐振腔浮起到位，抬高3mm～5mm；导向锥体部件的侧壁小气囊充气，一定程度上控制浮起后的激光源谐振腔不受摆动影响；焊机上剪刀动作进行剪切，该剪刀剪切过程是主要的震动源；焊机上下剪刀打开到位，此时该剪刀打开过程是次要的震动源；由于震动有一个余震的问题，所以控制气囊延迟0.5S放气，激光源谐振腔平稳下降，操作侧轻载位置的气囊先放气0.15S后，再对位于传动侧重载位置的气囊进行放气，以减小倾斜落位的偏斜震动影响；激光源谐振腔下降到位，通过双锥体落位部件可以提高落位的精度。激光源谐振腔激活开始进入发出激光状态，避震过程结束。
本实施例中的防震激光源谐振腔克服了原焊机剪切震动导致的谐振腔频繁发生涡轮风机偏斜报警故障和涡轮风机磁浮轴承故障对谐振腔稳定运行的影响，采用了在谐振腔底部安装气囊，在剪切过程中气囊充气让谐振腔抬起以屏蔽剪切震动；同时气囊采用均衡布置和缓冲防冲击技术，谐振腔底座采用双锥体设计，提高了底座落位的精度。采用该技术后，激光源谐振腔不再受剪切震动影响，有效的保证了激光源谐振腔运行的稳定性，确保了激光焊接的可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种防震激光源谐振腔，包括激光源谐振腔、在所述激光源谐振腔的下方设置有气囊、双锥体落位部件、及导向锥体部件；
所述气囊的上表面与所述激光源谐振腔的下表面相固定连接，所述气囊气体腔上设置有进气口，所述进气口通过进气管路与一个信号控制部相连；
所述双锥体落位部件包括谐振腔固定连接端和谐振腔调节支撑底座固定端，所述谐振腔固定连接端下部设置的第一斜角锥面，与所述谐振腔调节支撑底座固定端上部设置的第一斜角承接面相接触连接，所述谐振腔固定连接端的上表面与所述激光源谐振腔的下表面相固定连接；
所述导向锥体部件包括上部导向固定端和下部导向固定端，所述上部导向固定端下表面设置的上部斜锥面与所述下部导向固定端上表面设置的下部承接面相接触连接，所述上部导向固定端的上表面与所述激光源谐振腔的下表面相固定连接。
2.如权利要求1所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述谐振腔固定连接端与所述第一斜角锥面之间设置有第二斜角锥面；所述谐振腔调节支撑底座固定端与所述第一斜角承接面之间设置有第二斜角承接面。
3.如权利要求1所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述第一斜角锥面的角度为35°～45°，优选为40°；所述第一斜角承接面的角度为135°～145°，优选为140°。
4.如权利要求2所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述第二斜角锥面的角度为80°～85°，优选为83°；所述第二斜角承接面的角度为95°～100°，优选为97°。
5.如权利要求1所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述导向锥体部件的下部承接面上还具有若干侧壁小气囊，优选为1-6个，更优选为对称设置的4个。
6.如权利要求1所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述进气口和所述信号控制部之间还设置有压力调节阀和电磁控制阀。
7.如权利要求1所述的防震激光源谐振腔，其特征在于：所述气囊40数量为2-10个；优选为5个，分别设置在激光源谐振腔30底部的两侧边缘，操作侧较轻部位设置2个，传动侧较重部位设置3个。
8.一种使用权利要求1-7中任一项所述防震激光源谐振腔进行防震控制的方法，其包括如下步骤：
（a）焊机下剪刀抬起的同时控制激光源谐振腔气囊充气；
（b）激光源谐振腔浮起到位；
（c）焊机上剪刀动作进行剪切；
（d）焊机上下剪刀打开到位；
（e）激光源谐振腔气囊放气；
（f）激光源谐振腔下降到位。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述激光源谐振腔气囊充气的顺序为：对位于激光源谐振腔传动侧重载位置的气囊先充气0.1-0.2s后，再对位于操作侧轻载位置的气囊进行充气，直到气囊充满。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤（e）中，激光源谐振腔气囊放气的顺序为：对位于激光源谐振腔操作侧轻载位置的气囊先放气0.1-0.2s后，再对位于传动侧重载位置的气囊进行放气。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |