CN109014577A - 适于焊前预清洁的激光焊接系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种适于焊前预清洁的激光焊接系统及其工作方法。其中本激光焊接系统包括：云服务器、由控制模块控制驱动的输送线、分别位于输送线上方的激光焊接机构和吹风机构；所述输送线适于连续输送各焊接件；所述吹风机构位于激光焊接机构的运动前端，以向焊接件顶部的焊缝位置吹出热风；所述激光焊接机构适于发射激光束对焊缝进行焊接；所述云服务器适于存储吹风机构的热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块；以及所述控制模块适于根据该热风参数控制吹风机构进行工作，减少了其间的再次装夹工序，提高了生产效率和焊接质量。

Description

适于焊前预清洁的激光焊接系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种适于焊前预清洁的激光焊接系统及其工作方法。
背景技术
激光焊接就是在焊接机构的轴法兰装接激光发射器等以对准焊接件，使之能对焊接件进行焊接、切割或热喷涂，激光束的功率、焦距和稳定性等均会影响焊接质量，尤其影响热影响区范围和熔池的大小、深度等。而焊缝表面的预清洁也至关重要，尤其是焊缝处的杂质、氧化物、油气或水等均会影响焊缝质量。但传统的激光焊接设备无法将焊缝预清洁和焊接动作一起进行，在焊缝预清洁后再流转至激光焊接设备进行焊接，其间会对工件进行两次装夹和拆卸工作，浪费了时间和生产成本，降低了生产效率；同时，再次装夹过程也很容易造成焊缝二次污染，从而降低了焊接质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种适于焊前预清洁的激光焊接系统及其工作方法，先通过吹风机构对焊缝表面吹出热风，然后激光焊接机构对焊缝进行焊接，将焊缝预清洁和激光焊接先后进行，减少了其间的再次装夹工序，提高了生产效率和焊接质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光焊接系统，包括：云服务器、由控制模块控制驱动的输送线、分别位于输送线上方的激光焊接机构和吹风机构；所述输送线适于连续输送各焊接件；所述吹风机构位于激光焊接机构的运动前端，以向焊接件顶部的焊缝位置吹出热风；所述激光焊接机构适于发射激光束对焊缝进行焊接；所述云服务器适于存储吹风机构的热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块；以及所述控制模块适于根据该热风参数控制吹风机构进行工作。
进一步，所述无线通信模块包括：一负载阻抗加载整流天线；其中所述负载阻抗加载整流天线包括：介质基板、设置在介质基板上的蝴蝶结天线结构、整流二极管结构、负载阻抗单元和两个带阻滤波器；所述蝴蝶结天线结构包含第一蝴蝶结天线和第二蝴蝶结天线；以及两个带阻滤波器分别设置在第一、第二蝴蝶结天线的两个分支延长线的内侧，且带阻滤波器的一端连接第一蝴蝶结天线或第二蝴蝶结天线，另一端连接二极管结构。
进一步，两个带阻滤波器均为抑制高阶谐波滤波器。
进一步，所述带阻滤波器包括：中间延伸线、关于中间延伸线对称设置的两个T形微带线和设置在中间延伸线两端的微带匹配单元；以及所述T形微带线的两端分别向内弯折呈U形。
进一步，第一、第二蝴蝶结天线相对于整流二极管呈中心对称结构，并且第一、第二蝴蝶结天线的两个蝴蝶臂分支的横臂上均设有向内凹陷的矩形弯折。
进一步，第一、第二蝴蝶结天线的间距最远段为60~80mm；两个蝴蝶臂分支的间距为2~5mm，且每个蝴蝶臂分支的长度为15~18mm，最大宽度为20~25mm；以及第一蝴蝶结天线的长度为30~40mm。
进一步，所述整流二极管结构为肖特基势垒二极管。
进一步，所述介质基板的厚度为0.5~1mm；所述负载阻抗加载整流天线的工作频率为5.8 GHz。
进一步，所述负载阻抗单元为140~160 Ω的电阻。
又一方面，本发明还提供了一种激光焊接系统的工作方法，所述激光焊接系统的云服务器适于存储热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块，以对焊接件的焊缝位置吹出热风。
本发明的有益效果是，本发明的激光焊接系统先通过吹风机构对焊缝表面吹出热风，然后激光焊接机构对焊缝进行焊接，将焊缝预清洁和激光焊接先后进行，减少了其间的再次装夹工序，提高了生产效率和焊接质量；此外，通过云服务器存储热风参数，并由无线通信模块发送至控制模块，降低了焊接过程对人的依赖度，提高了自动化程度和生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的激光焊接系统的原理框图；
图2是本发明的负载阻抗加载整流天线的结构示意图；
图3是本发明的带阻滤波器的结构示意图；
图中：介质基板1，第一蝴蝶结天线11，第二蝴蝶结天线12，负载阻抗单元2，带阻滤波器3，中间延伸线31，T形微带线32，微带匹配单元33，整流二极管结构4。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明的激光焊接系统的原理框图。
如图1所示，本实施例1提供了一种激光焊接系统，包括：云服务器、由控制模块控制驱动的输送线、分别位于输送线上方的激光焊接机构和吹风机构；所述输送线适于连续输送各焊接件；所述吹风机构位于激光焊接机构的运动前端，以向焊接件顶部的焊缝位置吹出热风；所述激光焊接机构适于发射激光束对焊缝进行焊接；所述云服务器适于存储吹风机构的热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块；以及所述控制模块适于根据该热风参数控制吹风机构进行工作。
可选的，所述吹风机构包括但不限于LXDY5工业热风机，且所述LXDY5工业热风机与激光焊接机构形成的直线与输送线保持平行，即输送线输送焊接件的焊缝表面先经过热风机吹拭，除去焊缝表面的附着杂质、水分等，然后通过激光焊接机构进行焊接，其间不需要焊接件的再次装卸或调整激光焊接机构对准坡口，节省了再次装夹工序，也避免了装夹过程对焊缝的二次污染，同时，热风还可以为焊缝提供一定的预热作用，减小焊缝与母材开裂倾向，提高了焊接质量。
可选的，所述激光焊接机构包括但不限于用于发射激光束的激光发射器，固定设置在输送线的上方，可以通过控制模块调节激光束的功率、焦距等。
可选的，所述输送线包括但不限于输送带和用于驱动输送带运动的伺服电机，所述伺服电机通过控制模块控制驱动，以调节输送带的输送速度，即焊接件的焊接速度。
可选的，所述云服务器可以通过一PC机远程控制，以向云服务器输入并存储热风参数；以及所述热风参数包括但不限于：热风机的热功率（用于吹干焊缝表面的水分和一定的焊缝预热作用）和风量（用于吹走焊缝表面粘附杂质等）。
可选的，所述控制模块例如但不限于51单片机，可以通过相应的驱动电路控制激光焊接机构、伺服电机、热风机进行工作。
本实施例1的激光焊接系统先通过吹风机构对焊缝表面吹出热风，然后激光焊接机构对焊缝进行焊接，将焊缝预清洁和激光焊接先后进行，减少了其间的再次装夹工序，提高了生产效率和焊接质量；此外，通过云服务器存储热风参数，并由无线通信模块发送至控制模块，降低了焊接过程对人的依赖度，提高了自动化程度和生产效率。
图2是本发明的负载阻抗加载整流天线的结构示意图。
作为负载阻抗加载整流天线的一种可选的实施方式。
见图2，所述无线通信模块包括：一负载阻抗加载整流天线；其中所述负载阻抗加载整流天线包括：介质基板（作为安装底板，在图2中未显示）、设置在介质基板上的蝴蝶结天线结构1、整流二极管结构4、负载阻抗单元2和两个带阻滤波器3；所述蝴蝶结天线结构1包含第一蝴蝶结天线11和第二蝴蝶结天线12；以及两个带阻滤波器3分别设置在第一、第二蝴蝶结天线的两个分支延长线的内侧，且带阻滤波器3的一端连接第一蝴蝶结天线11或第二蝴蝶结天线12，另一端连接二极管结构4。
可选的，所述第一蝴蝶结天线11为天线接收端，用于接收辐射的能量，第二蝴蝶结天线12为天线发射端。
优选的，第一、第二蝴蝶结天线相对于整流二极管呈中心对称结构，并且第一、第二蝴蝶结天线的两个蝴蝶臂分支的横臂上均设有向内凹陷的矩形弯折，在降低负载阻抗加载整流天线的整体尺寸的同时，进一步提高了热风参数的辐射范围和辐射强度。
为了更加清楚的描述蝴蝶结天线结构的布局结构和具体尺寸，现以图2中所示方向为例，但本申请中所描述的上下或左右方向并不代表实际应用中的安装方向。
第一、第二蝴蝶结天线的间距最远段（在图2中为上下间隔）为60~80mm；第一、第二蝴蝶结天线均包括两个水平设置的蝴蝶臂分支（在图2中为左右设置），两个蝴蝶臂分支的间距为2~5mm；且每个蝴蝶臂分支的长度（在图2中为左右方向长度）为15~18mm，最大宽度（在图2中为上下方向宽度）为20~25mm；以及第一蝴蝶结天线的长度（在图2中为左右方向长度）为30~40mm。优选的，第一、第二蝴蝶结天线的间距最远段均为70mm；两个蝴蝶臂分支的间距为3mm；且每个蝴蝶臂分支的长度为17mm，最大宽度为21mm；以及第一蝴蝶结天线的长度为37mm。通过设置第一、第二蝴蝶结天线的尺寸和间距，可以合理布局结天线结构，减小其整体尺寸，在不降低热风参数的辐射范围和辐射强度的前提下，实现其小型化、集成化。
本实施方式的负载阻抗加载整流天线通过合理设置蝴蝶结天线结构以及负载阻抗加载，使得负载阻抗加载整流天线的结构紧凑，横剖面面积小，有利于小型化、集成化；通过提高二极管的工作效率、进一步提高了捕获微波能量的效率、整流天线的转换效率和入射波的频率，具有结构通俗，工艺简单，设计灵活，功能性强等特点；此外，通过将第一、第二蝴蝶结天线设置在负载阻抗加载整流天线的上下两端（如图2中方向所示，但实际应用中并不限于上下或左右方向），防止发射信号和接收信号的干扰作用，提高了热风参数的辐射范围和辐射强度，以及时将热风参数从云服务器发送至控制模块，从而保证了激光焊接系统的响应速度。
图3是带阻滤波器的结构示意图。
作为带阻滤波器的一种可选的实施方式。
见图3，所述带阻滤波器3包括：上下竖直设置的中间延伸线31、关于中间延伸线31对称设置的两个T形微带线32和设置在中间延伸线31两端的微带匹配单元33；以及所述T形微带线32的两端分别向内弯折呈U形。
优选的，两个带阻滤波器均为抑制高阶谐波滤波器。
本实施方式的带阻滤波器将T形微带线和微带匹配单元均对称设置，提高了谐波的过滤效果，避免了杂波对发射信号和接收信号的干扰作用，提高了热风参数作为发射信号的准确度，保证控制模块及时准确的接收热风参数，以控制热风机进行工作。
进一步，所述整流二极管结构4为肖特基势垒二极管。
进一步，所述介质基板的厚度为0.5~1mm；所述负载阻抗加载整流天线的工作频率为5.8 GHz。
进一步，所述负载阻抗单元2为140~160 Ω的电阻，优选为150Ω。
综上所述，本申请的激光焊接系统先通过吹风机构对焊缝表面吹出热风，然后激光焊接机构对焊缝进行焊接，将焊缝预清洁和激光焊接先后进行，减少了其间的再次装夹工序，提高了生产效率和焊接质量；此外，通过云服务器存储热风参数，并由无线通信模块发送至控制模块，降低了焊接过程对人的依赖度，提高了自动化程度和生产效率；通过合理设置蝴蝶结天线结构以及负载阻抗加载，使得负载阻抗加载整流天线的结构紧凑，横剖面面积小，有利于小型化、集成化；通过提高二极管的工作效率、进一步提高了捕获微波能量的效率、整流天线的转换效率和入射波的频率，具有结构通俗，工艺简单，设计灵活，功能性强等特点；此外，通过将第一、第二蝴蝶结天线设置在负载阻抗加载整流天线的上下两端，防止发射信号和接收信号的干扰作用，提高了热风参数的辐射范围和辐射强度，以及时将热风参数从云服务器发送至控制模块，从而保证了激光焊接系统的响应速度；带阻滤波器将T形微带线和微带匹配单元均对称设置，提高了谐波的过滤效果，避免了杂波对发射信号和接收信号的干扰作用，提高了热风参数作为发射信号的准确度，保证控制模块及时准确的接收热风参数，以控制热风机进行工作。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种激光焊接系统的工作方法，所述激光焊接系统的云服务器适于存储热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块，以对焊接件的焊缝位置吹出热风，起到焊前预清洁的作用。
关于激光焊接系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括：
云服务器、由控制模块控制驱动的输送线、分别位于输送线上方的激光焊接机构和吹风机构；
所述输送线适于连续输送各焊接件；
所述吹风机构位于激光焊接机构的运动前端，以向焊接件顶部的焊缝位置吹出热风；
所述激光焊接机构适于发射激光束对焊缝进行焊接；
所述云服务器适于存储吹风机构的热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块；以及
所述控制模块适于根据该热风参数控制吹风机构进行工作。
2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述无线通信模块包括：一负载阻抗加载整流天线；其中
所述负载阻抗加载整流天线包括：介质基板、设置在介质基板上的蝴蝶结天线结构、整流二极管结构、负载阻抗单元和两个带阻滤波器；
所述蝴蝶结天线结构包含第一蝴蝶结天线和第二蝴蝶结天线；以及
两个带阻滤波器分别设置在第一、第二蝴蝶结天线的两个分支延长线的内侧，且带阻滤波器的一端连接第一蝴蝶结天线或第二蝴蝶结天线，另一端连接二极管结构。
3.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
两个带阻滤波器均为抑制高阶谐波滤波器。
4.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述带阻滤波器包括：中间延伸线、关于中间延伸线对称设置的两个T形微带线和设置在中间延伸线两端的微带匹配单元；以及
所述T形微带线的两端分别向内弯折呈U形。
5.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
第一、第二蝴蝶结天线相对于整流二极管呈中心对称结构，并且第一、第二蝴蝶结天线的两个蝴蝶臂分支的横臂上均设有向内凹陷的矩形弯折。
6.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
第一、第二蝴蝶结天线的间距最远段为60~80mm；
两个蝴蝶臂分支的间距为2~5mm，且每个蝴蝶臂分支的长度为15~18mm，最大宽度为20~25mm；以及
第一蝴蝶结天线的长度为30~40mm。
7.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述整流二极管结构为肖特基势垒二极管。
8.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述介质基板的厚度为0.5~1mm；
所述负载阻抗加载整流天线的工作频率为5.8 GHz。
9.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述负载阻抗单元为140~160 Ω的电阻。
10.一种激光焊接系统的工作方法，其特征在于，
所述激光焊接系统的云服务器适于存储热风参数，并通过无线通信模块发送至控制模块，以对焊接件的焊缝位置吹出热风。
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