CN105618932B - 一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，包括激光焊接头、“C”形夹和夹持气缸，激光焊接头竖立固定于“C”形夹的上开口，夹持气缸驱动连接“C”形夹开合，所述激光焊接头由上而下机械同轴心连接QBH接头、准直镜、聚焦镜及聚焦调节头，所述准直镜由准直镜片安装于偏心轴套上，准直镜片中心偏离激光焊接头的机械轴心，旋转电机驱转连接偏心轴套，偏心轴套绕机械轴心旋转。本发明由于准直镜片中心偏离激光焊接头的机械轴心，准直镜片跟随偏心轴套转动绕机械轴心旋转，激光束在工件上留下环形的焊线，扩大焊疤面积，提高焊接质量，设备结构简单、投资成本低。

Description

一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头

技术领域

本发明涉及夹持点焊设备技术领域，具体涉及一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头。

背景技术

在传统的夹持电阻点焊系统中，在C形夹的开口上下各装一个电极。施焊时，将两层被焊工件夹紧在两个电极之间，同时在两极之间通以强大电流，在焊接电流不变的情况下，由于工件材料之间的接触电阻，产生极高的温度，而将被压紧的材料相互熔接在一起，在被焊工件上，留下直径6-8mm直径的压焊焊疤。它的表达式如下：

Q=I"RT--------------(1)

式中：Q——温度

I"——通过触点电流的平方

R——接触电阻

T——焊接时间

从式中可以看出，在电流不变的条件下，电阻越大，产生的温度越高，越容易实现焊接。对于体电阻和接触电阻较小，散热导热良好的材料则需要较大的电流。

激光由于它的功率密度可以做得很大，当它作用于两块重叠的材料时，能够在较短的时间内将材料熔化而熔接，但由于激光的光束较小，仅仅几十个微米，虽经过热扩散，但所形成的焊点仍然不大，为此采用激光进行点焊时，现有的技术是：通过某种办法，将焊点展开成一小线段，或是用二维光学扫描系统将焊点扫描成环状或C形图案，以增加结合面的大小。如德国IPG公司发明的直线焊头，焊接时能在焊接头不动的情况下，在工件上留下一条4mm左右长的小线段。HAIYA公司的振镜扫描远程焊接头，则可以在焊接头不动的情况下，在工件上留下一个预设的图案，以扩大焊接面。这些进口产品由于成本太高，目前没有在国内形成较大的市场。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，即在传统的激光焊接头上加装环绕装置，在点焊的过程中，焊接头不动的条件下，准直镜片跟随偏心轴套的转动绕机械轴心旋转，激光束在工件上留下环形的焊线，扩大焊疤面积，提高焊接质量，设备结构简单、投资成本低。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，包括激光焊接头、“C”形夹和夹持气缸，激光焊接头竖立固定于“C”形夹的上开口，夹持气缸驱动连接“C”形夹开合，所述激光焊接头由上而下机械同轴心连接QBH接头、准直镜、聚焦镜及聚焦调节头，所述准直镜由准直镜片安装于偏心轴套上，准直镜片中心偏离激光焊接头的机械轴心，旋转电机驱转连接偏心轴套，偏心轴套绕机械轴心旋转。

本发明进一步改进方案是，所述旋转电机驱转连接变速齿轮付，变速齿轮付传动连接偏心轴套。旋转电机经变速齿轮付减速后，再驱动偏心轴套绕机械轴心旋转，控制速度。

本发明更进一步改进方案是，所述偏心轴套两端安装有大口径滚珠轴承。偏心轴套两端安装两盘大口径滚珠轴承，可以减少回转时的摩擦，运转更顺畅。

本发明更进一步改进方案是，所述聚焦镜下方安装有保护镜。保护镜片起保护聚焦镜片及准直镜片作用。

本发明更进一步改进方案是，所述保护镜下方的焊接头前端口为敞开口，敞开口处设有拉法尔风帘。因为焊接头前端是敞开的，没有切割头上的喷嘴装置，拉法尔风帘有效防止金属火花溅射损坏保护镜及其上结构。

本发明更进一步改进方案是，所述保护镜设置成抽屉式，保护镜片设置于抽屉一内。所述聚焦镜设置成抽屉式，聚焦镜片设置于抽屉二内。安装方便。

本发明更进一步改进方案是，所述“C”形夹下开口上表面设有夹持凸点。以便于定位夹紧两层待焊工件于焊接头出光口下。

本发明更进一步改进方案是，所述“C”形夹上部固定于机器人的手腕上或电焊机的机架上。随着机械人的手腕运动自如工作。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

本发明由于准直镜片中心偏离激光焊接头的机械轴心，准直镜片跟随偏心轴套转动绕机械轴心旋转，激光束在工件上留下环形的焊线，扩大焊疤面积，提高焊接质量，设备结构简单、投资成本低。

附图说明

图1为本发明正视图。

图2为本发明准直镜偏心旋转结构分解图。

图3为本发明光路原理图。

图4为本发明安装于机器人的手腕上示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括激光焊接头1、“C”形夹2和夹持气缸3，激光焊接头1竖立固定于“C”形夹2的上开口，夹持气缸3驱动连接“C”形夹2开合，所述激光焊接头1由上而下机械同轴心连接QBH接头11、准直镜12、聚焦镜13、保护镜14及聚焦调节头16，所述准直镜12由准直镜片121安装于偏心轴套122上，准直镜片121中心偏离激光焊接头的机械轴心4，偏心轴套122两端安装有大口径滚珠轴承125，旋转电机123驱转连接变速齿轮付124，变速齿轮付124传动连接偏心轴套122，偏心轴套122绕机械轴心4旋转。

所述保护镜14下方的焊接头前端口为敞开口，敞开口处设有拉法尔风帘15。

所述保护镜14、聚焦镜13设置成抽屉式，保护镜片设置于抽屉一142内，聚焦镜片131设置于抽屉二131内。

所述“C”形夹2下开口上表面设有夹持凸点21。

如图3所示，图中虚线是焊接头的机械轴心4，与原激光光轴重合，激光从A点出发，经过准直镜片121，变成束平行的激光线束，然后这组平行激光经过聚焦镜片131聚焦在工件B上。

在这个进程中，入射点、扩束镜、聚焦镜三者其中任何一个部件在其原有的位置上发生平移，都将使落在工件上的焦点发生平移。但并不是任一点都能圆满的达到目的。如入射点发生平移运动，牵涉到“光纤”或飞行光路，其机械结构不但非常复杂，而且会引进一些不稳定因素，所以不宜采用移动激光入射点来移动焦点；如聚焦镜片移动，由于夹持焊的特点，工件在焊接前，已经有“C”型夹持装置将工件和激光焊接头的聚焦部分固定住了，同时聚焦镜离“A”最远，离工件最近，要让工件上的焦点平移，聚焦镜片所需移动的距离相对说来最大，亦不宜用移动聚焦镜片来移动焦点。

本发明采用移动准直镜片来改变焦点的位置最为恰当，准直镜中心偏离焊接头的机械轴心（也是聚焦镜片和接入光纤A点的光轴），通过聚焦镜便在工件C上留下焊接点，然后通过旋转机构让偏离轴心的准直镜片围绕机械轴心旋转。于是准直后的激光束，便沿着焊接头的机械轴心线公转，公转的激光束通过聚焦镜便在工件上留下以聚焦镜光轴为中心的圆环轨迹。

如图4所示，所述“C”形夹2上部固定于机器人的手腕5上。这样它可以随着机器人的手腕运动进行工作。

“C”型夹持激光环绕点焊设备控制非常简单，在用于汽车焊接装配生产线，对原来夹持电阻点焊进行改造替换时，只要新的“工具值”数据，替换原来电阻焊时的数据，沿用原来的运动程序，和“夹持”“焊接”两条指令，就可以完成其全部焊接过程。工件到位后，控制系统送出夹紧指令，夹持气缸将工件夹紧。工件被夹紧后，控制系统送出通电焊接指令，激光发光，与此同时启动旋转电机，旋转电机带动准直镜旋转一周，完成环绕焊接过程。

因此将“C”型夹持激光环绕点焊取代现有的电阻夹持点焊系统整个工程将变得十分简单。如果用在焊接领域里大量采用的固体激光配套，其成本亦将变得极易接受。

Claims (9)

1.一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，包括激光焊接头（1）、“C”形夹（2）和夹持气缸（3），激光焊接头（1）竖立固定于“C”形夹（2）的上开口，夹持气缸（3）驱动连接“C”形夹（2）开合，所述激光焊接头（1）由上而下机械同轴心连接QBH接头（11）、准直镜（12）、聚焦镜（13）及聚焦调节头（16），其特征在于：所述准直镜（12）由准直镜片（121）安装于偏心轴套（122）上，准直镜片（121）中心偏离激光焊接头的机械轴心（4），旋转电机（123）驱转连接偏心轴套（122），偏心轴套（122）绕机械轴心（4）旋转。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述旋转电机（123）驱转连接变速齿轮付（124），变速齿轮付（124）传动连接偏心轴套（122）。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述偏心轴套（122）两端安装有大口径滚珠轴承（125）。

4.根据权利要求3所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述聚焦镜（13）下方安装有保护镜（14）。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述保护镜（14）下方的焊接头前端口为敞开口，敞开口处设有拉法尔风帘（15）。

6.根据权利要求4所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述保护镜（14）设置成抽屉式，保护镜片设置于抽屉一（142）内。

7.根据权利要求1所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述聚焦镜（13）设置成抽屉式，聚焦镜片（131）设置于抽屉二（132）内。

8.根据权利要求1所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：所述“C”形夹（2）下开口上表面设有夹持凸点（21）。

9.根据权利要求1所述的一种用于激光夹持点焊的环绕焊接头，其特征在于：

所述“C”形夹（2）上部固定于机器人的手腕（5）上或电焊机的机架上。