CN108000886A - 一种塑料激光焊接专用手持式焊接头 - Google Patents

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黄禹
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Abstract

一种塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：包括焊接头主体、焦距调节装置、控制线型腔和手柄；其中，焦距调节装置设置在接头主体上，接头主体内同轴设置有用于塑料激光焊接的准直镜和聚焦镜，准直镜与焦距调节装置配合连接、且通过焦距调节装置的调节上下移动在接头主体内，以实现塑料激光焊接的焦距调节；所述的手柄设置在接头主体的一侧，并且其上设置有功率调节旋钮、船型开关和压力型开关。本发明通过上述结构的改良，可将焊接头在操作员工操作下进行任意三维轨迹和任意热塑性塑料的焊接，具有结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、制造成本低、易生产、易实现、使用寿命长且安全可靠等特点，实用性强。

Description

一种塑料激光焊接专用手持式焊接头
技术领域
本发明涉及一种塑料激光焊接专用手持式焊接头，其属于激光焊接领域。
背景技术
“十二五”期间，我国塑料原材料、塑料加工业、塑料回收行业均取得重大突破，煤制烯烃技术渐趋成熟得到广泛应用，塑料产品逐步代替钢铁、玻璃等在汽车、电子电器等行业愈加受到欢迎，生物基等可降解塑料以及部分新型材料开始投入应用。由此可见塑料行业在工业生产中的地位越来越重。
在塑料加工业中，塑料的联接为一个重要的生产方式，优良的塑料联接方式可以在保证联接质量的前提下，有效地降低注塑的成本，提高塑料行业的竞争力。目前市场上广泛应用的塑料连接方式包括：胶结、热容焊接、超声波焊接等，胶结存在耗材成本太高和联接强度不高等缺点，热容焊接过程中会释放大量的有害气体，超声波焊接存在噪声大和焊接应力集中的现象，所以塑料联接行业急需要一种高强度、环保的焊接方式。
塑料激光焊接采用高能量的激光作为焊接热源，激光透过上层透光层到达下层吸光层，在两层的接触位置产生小量熔化，达到再次熔化注塑的效果。激光焊接塑料制品的联接强度略低于本体强度、且优质环保，是一种未来塑料联接行业最佳的焊接方式。市面上存在的塑料激光焊接设备大部分为成套的装备，适用于大批量产品的焊接、且成本相对较高，不适用中小企业对于塑料激光焊接的要求。因此，有必要进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、制造成本低、易生产、易实现、使用寿命长且安全可靠的塑料激光焊接专用手持式焊接头，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：包括焊接头主体、焦距调节装置、控制线型腔和手柄；其中，焦距调节装置设置在接头主体上，接头主体内同轴设置有用于塑料激光焊接的准直镜和聚焦镜，准直镜与焦距调节装置配合连接、且通过焦距调节装置的调节上下移动在接头主体内，以实现塑料激光焊接的焦距调节；所述的手柄设置在接头主体的一侧，并且其上设置有功率调节旋钮、船型开关和压力型开关。
所述准直镜和聚焦镜透过的激光波长为800-1000nm。
所述焦距调节装置包括弹簧和精密螺纹调节部，准直镜设置在焊接头主体内、且与弹簧配合连接，焊接头主体对应准直镜还设置有卡槽部，准直镜一侧与卡槽部限位配合，另一侧与精密螺纹调节部限位配合，准直镜通过精密螺纹调节部的调节上下移动在接头主体内，以实现塑料激光焊接的焦距调节。
所述手柄为仿形人手设置，其下部对应人手指位设置有若干的凹面。
所述船型开关和压力型开关相互串联；其中，船型开关为档位开关、且设置在手柄的一侧，压力型开关为塑料激光焊接持续时间开关、且设置在手柄的下部。
所述功率调节旋钮设置在手柄的上部、且用于调节控制塑料激光焊接的电压模拟量，其调节范围为0-100％。
所述控制线型腔内放置有开关控制线和功率调节控制线。
所述焊接头主体上还设置有水循环接头、光纤保护罩和激光保护罩；其中，水循环接头设置在焊接头主体的另一侧、且其上连接有循环气管或循环水管，光纤保护罩设置在焊接头主体的上端，激光保护罩设置在焊接头主体的下端。
本发明通过上述结构的改良，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、手持式焊接头除了具有固定焊接头功能之外，还能够在操作员工的操作下实现任意空间曲线和任意热塑性塑料的焊接，大幅提高了技术的使用范围。
2、能够充分满足手持式塑料激光焊接的使用要求，在高频率、多方位运动场合下使用，且能够针对不同塑料成分手动调节激光的焦距，达到正离焦和负离焦的焊接方式，同时在操作舒适度、安全性和使用寿命方面做了大量的改进。
综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、制造成本低、易生产、易实现、使用寿命长且安全可靠等特点，实用性强。
附图说明
图1为本发明第一实施例的立体结构示意图。
图2为本发明第一实施例的主视结构示意图。
图3为本发明第二实施例的主视截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图3，本塑料激光焊接专用手持式焊接头，包括焊接头主体1、焦距调节装置3、控制线型腔5和手柄8；其中，焦距调节装置3设置在接头主体1上，接头主体1内同轴设置有用于塑料激光焊接的准直镜11和聚焦镜13，准直镜11与焦距调节装置3配合连接、且通过焦距调节装置3的调节上下移动在接头主体1内，以实现塑料激光焊接的焦距调节；所述的手柄8设置在接头主体1的一侧，并且其上设置有功率调节旋钮6、船型开关7和压力型开关9。
进一步地讲，准直镜11和聚焦镜13透过的激光波长为800-1000nm。其中，塑料激光焊接专用的准直镜11和聚焦镜13通过调节镜片内的元素成分含量，使得准直镜11的镜片和聚焦镜13的镜片能够高效地透过800-1000nm波长的激光，这一特性是与塑料能够吸收激光的波长是相匹配的；同时准直镜11能够使得激光的单色性和方向性更好，聚焦镜13能够使得准直激光的能量汇聚到一个小范围内，增强单位面积的能量密度。
进一步地讲，焦距调节装置3包括弹簧12和精密螺纹调节部，准直镜11设置在焊接头主体1内、且与弹簧12配合连接，焊接头主体1对应准直镜11还设置有卡槽部，准直镜11一侧与卡槽部限位配合，另一侧与精密螺纹调节部限位配合，准直镜11通过精密螺纹调节部的调节上下移动在接头主体1内，以实现塑料激光焊接的焦距调节。本实施例的焦距调节装置3可使得准直镜11的位置移动0-2mm，则总体焦距长度可调节0-20mm。
进一步地讲，手柄8为仿形人手设置，其下部对应人手指位设置有若干的凹面8.1，使得操作更加舒适。
进一步地讲，船型开关7和压力型开关9相互串联；其中，船型开关7为档位开关、且设置在手柄8的一侧，压力型开关9为塑料激光焊接持续时间开关、且设置在手柄8的下部。采用了这种结构能够更安全和更精确。同时本实施例配套的塑料激光焊接设备具有两种工作模式，固定时长出光模式和手动时长出光模式，在固定时长出光模式下，按下压力型开关9后，若压力型开关7松开，则激光关闭，若压力型开关9一直不松开，则发出系统设置时长的激光；在手动时长出光模式下，若压力型开关9松开，则激光关闭，若压力型开关9不松开，则一直发出激光
进一步地讲，功率调节旋钮6设置在手柄8的上部、且用于调节控制塑料激光焊接的电压模拟量，其调节范围为0-100％。
进一步地讲，有开关控制线和功率调节控制线。
进一步地讲，焊接头主体1上还设置有水循环接头2、光纤保护罩4和激光保护罩10；其中，水循环接头2设置在焊接头主体1的另一侧、且其上连接有循环气管或循环水管。本实施例的循环气管或循环水管直径为4mm，小功率焊接头时采用气体冷却，大功率焊接头时采用纯净水冷却，使得焊接头总体处于一个恒定的温度范围内，提高激光焊接精度和焊接头的寿命。所述的光纤保护罩4设置在焊接头主体1的上端，其主要作用是保护光纤的寿命，光纤保护罩4与柔性的金属波纹管连接，波纹管内通过光纤和控制线，该控制线包括开关控制线和功率调节控制线，均放置在控制线型腔5内，非常适用于手持式焊接。所述的激光保护罩10设置在焊接头主体1的下端。
其使用方法如下：
第一步：检查焊接头光纤、控制线、水循环接头2、激光保护罩10等部件是否正确安装；
第二步：将功率调节旋钮6调节到较小的功率；
第三步：打开船型开关7，对准塑料样件，再手指按下压力型开关9进行试焊；
第四步：根据试焊的结果，旋转焦距调节装置3，使得焦距处于焊接本样品最佳焦距；
第五步：旋转功率调节旋钮6，保证焊接质量；
第六步：焊接结束后，关闭船型开关7。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：包括焊接头主体(1)、焦距调节装置(3)、控制线型腔(5)和手柄(8)；其中，焦距调节装置(3)设置在接头主体(1)上，接头主体(1)内同轴设置有用于塑料激光焊接的准直镜(11)和聚焦镜(13)，准直镜(11)与焦距调节装置(3)配合连接、且通过焦距调节装置(3)的调节上下移动在接头主体(1)内，以实现塑料激光焊接的焦距调节；所述的手柄(8)设置在接头主体(1)的一侧，并且其上设置有功率调节旋钮(6)、船型开关(7)和压力型开关(9)。
2.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述准直镜(11)和聚焦镜(13)透过的激光波长为800-1000nm。
3.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述焦距调节装置(3)包括弹簧(12)和精密螺纹调节部，准直镜(11)设置在焊接头主体(1)内、且与弹簧(12)配合连接，焊接头主体(1)对应准直镜(11)还设置有卡槽部，准直镜(11)一侧与卡槽部限位配合，另一侧与精密螺纹调节部限位配合，准直镜(11)通过精密螺纹调节部的调节上下移动在接头主体(1)内，以实现塑料激光焊接的焦距调节。
4.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述手柄(8)为仿形人手设置，其下部对应人手指位设置有若干的凹面(8.1)。
5.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述船型开关(7)和压力型开关(9)相互串联；其中，船型开关(7)为档位开关、且设置在手柄(8)的一侧，压力型开关(9)为塑料激光焊接持续时间开关、且设置在手柄(8)的下部。
6.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述功率调节旋钮(6)设置在手柄(8)的上部、且用于调节控制塑料激光焊接的电压模拟量，其调节范围为0-100％。
7.根据权利要求1所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述控制线型腔(5)内放置有开关控制线和功率调节控制线。
8.根据权利要求1-7任一项所述的塑料激光焊接专用手持式焊接头，其特征在于：所述焊接头主体(1)上还设置有水循环接头(2)、光纤保护罩(4)和激光保护罩(10)；其中，水循环接头(2)设置在焊接头主体(1)的另一侧、且其上连接有循环气管或循环水管，光纤保护罩(4)设置在焊接头主体(1)的上端，激光保护罩(10)设置在焊接头主体(1)的下端。
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