CN109831734B - 一种音膜音圈激光连接装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种音膜音圈激光连接装置，包括激光发射系统、音膜音圈定位装置和加工反馈控制装置；所述音膜音圈定位装置包括压盖、底座和定位凸台；所述压盖内固定音膜，所述定位凸台周向定位固定音圈，所述定位凸台安装在底座上，所述压盖与底座通过定位止口连接，用于使音膜对音圈产生压应力；所述底座和定位凸台之间设有加工反馈控制装置，用于将加工过程中所述压应力的变化反馈给控制系统，所述控制系统用于控制所述激光发射系统产生激光加工音膜与音圈接触位置。本发明可利用弹性元件和压力传感器协同实时反馈音膜音圈的熔体位移，保证了音膜音圈连接质量的一致性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及激光连接领域，特别涉及一种音膜音圈激光连接装置及加工方法。
背景技术
在扬声器制造领域，音膜与音圈的连接方式不仅影响着连接强度与质量，而且对扬声器成品的音质有着重要的影响。目前通常使用的方法是：首先在音膜上音圈连接处涂上胶水，然后将音圈音膜组合，待胶水凝固后得到音膜音圈连接件。中国专利中均是采用胶接的方法，利用不同的夹具组合实现音膜与音圈的连接。但胶接工艺容易存在胶水易老化，音圈音膜粘接质量不可靠、不稳定等问题，导致扬声器产品的生产效率低，良品率不高；而且胶水涂覆量的不同也会引起扬声器音质的偏差。
激光连接技术由于其激光能量可控性好，热影响区小以及便于集成等特点，非常适用于高分子材料音膜与音圈之间的精密连接。在音膜与音圈激光连接过程中，激光通过光路系统实现在音膜音圈连接部位处的循环高速扫描，属于一种准同步激光连接方法，使得两者熔化形成良好连接的同时，对其他非连接部分的热影响很小。而且采用的激光光斑尺寸通常大于音圈宽度，因此音圈与音膜连接的部位是整体同时熔化的，在预紧压力的作用下会产生一定的熔融位移。熔融位移过小，说明材料融合不充分，导致音膜和音圈连接强度不高；熔融位移过大会导致材料烧蚀，造成音膜报废。鉴于音膜和音圈的结构特点，实现激光连接过程的实时质量监控难度较大，如何准确控制激光辐照的时间保证合适的熔体位移以避免音膜音圈虚焊或烧穿成为了亟需解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种音膜音圈激光连接装置及加工方法，在音膜音圈激光熔融连接过程中，利用弹性元件和压力传感器协同实时反馈音膜音圈的熔体位移，保证了音膜音圈连接质量的一致性和可靠性。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种音膜音圈激光连接装置，包括激光发射系统、音膜音圈定位装置和加工反馈控制装置；所述音膜音圈定位装置包括压盖、底座和定位凸台；所述压盖内固定音膜，所述定位凸台周向定位固定音圈，所述定位凸台安装在底座上，所述压盖与底座通过定位止口连接，用于使音膜对音圈产生压应力；所述底座和定位凸台之间设有加工反馈控制装置，用于将加工过程中所述压应力的变化反馈给控制系统，所述控制系统用于控制所述激光发射系统产生激光加工音膜与音圈接触位置。
进一步，所述加工反馈控制装置包括弹性元件和压力传感器；所述弹性元件位于定位凸台下方，所述压力传感器位于弹性元件底部，用于测量弹性元件承受的所述音膜对音圈压应力大小。
进一步，所述激光发射系统包括激光器和光路系统，所述激光器为连续激光器，输出激光波长为800～1070nm，激光输出功率为0～50W；所述光路系统用于使整合激光实现在音膜与音圈接触位置的循环高速扫描。
进一步，所述压盖内设有卡槽，所述音膜通过铜环固定在卡槽内。
进一步，所述压盖上设有定位齿，所述底座上设有定位槽，所述定位齿与定位槽呈定位止口式连接。
进一步，所述定位齿与定位槽有四对，呈周向对称布置。
一种音膜音圈激光连接的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
加载预压应力：将所述压盖和底座通过定位止口连接，所述压力传感器测量预压应力F1大小；
激光加工：控制系统控制激光对音膜与音圈接触位置的循环加工；
系统反馈：激光加工过程中，所述压力传感器实时测量压应力F2大小，并反馈控制系统；控制系统判断熔融位移x是否大于设定值，其中x＝(F1-F2)/k，x为音膜音圈激光连接时的熔融位移；k为弹性元件的弹性系数；当熔融位移x大于设定值，则停止激光加工；当熔融位移x小于设定值，则继续加工。
进一步，所述预压应力F1为0.3～0.6MPa。
进一步，激光光斑直径大于音圈宽度。
进一步，所述设定值与音膜音圈的材质和尺寸有关，范围为100～150μm。
本发明的有益效果在于：
1.本发明利用弹性元件和压力传感器的协同反馈作用，监测音膜和音圈激光熔融连接过程中的熔融位移，以避免音圈变形和音膜坍塌，有效地保证了音膜音圈连接质量的可靠性和一致性。
2.由于激光参数可调，利用激光实现音膜音圈的加热连接，相比于传统的胶水粘接，更加清洁高效，质量也比较稳定。
3.本发明结构简单，成本较低，加工周期短。
附图说明
图1为本发明所述的音膜音圈激光连接装置结构图。
图中：
1-激光器；2-控制系统；3-压盖；4-底座；5-压力传感器；6-弹性元件；7-定位凸台；8-音圈；9-定位槽；10-定位齿；11-铜环；12-卡槽；13-音膜；14-高透光玻璃；15-光路系统。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所述，本发明所述的音膜音圈激光连接装置，包括激光发射系统、音膜音圈定位装置和加工反馈控制装置；所述音膜音圈定位装置包括压盖3、底座4和定位凸台7；所述压盖3内设有卡槽12，所述音膜13通过铜环11固定在卡槽12内，所述定位凸台7周向定位固定音圈8，音圈8内径与定位凸台7的外径一致，音圈8高度要略大于定位凸台7的高度。所述定位凸台7安装在底座4上，所述压盖3与底座4通过定位止口连接，用于使音膜13对音圈8产生压应力；如所述压盖3上设有定位齿10，所述底座4上设有定位槽9，所述定位齿10与定位槽9呈定位止口式连接。所述定位齿10与定位槽9有四对，呈周向对称布置。所述底座4和定位凸台7之间设有加工反馈控制装置，用于将加工过程中所述压应力的变化反馈给控制系统2，所述控制系统2控制所述激光发射系统产生激光用于加工音膜13与音圈8接触位置。所述激光发射系统包括激光器1和光路系统15，所述激光器1为连续激光器，输出激光波长为800～1070nm，激光输出功率为0～50W；所述光路系统15用于使整合激光实现在音膜13与音圈8接触位置的循环高速扫描。
所述加工反馈控制装置包括弹性元件6和压力传感器5；所述弹性元件6位于定位凸台7下方，所述压力传感器5位于弹性元件6底部，用于测量弹性元件6承受所述音膜13对音圈8的压应力大小。
一种的音膜音圈激光连接装置的加工方法，包括如下步骤：
S1：将直径为50mm的圆形高分子材料PET音膜13通过铜环11扣入压盖3的卡槽12中，音圈8放置于定位凸台7上，音圈宽度约为0.30mm；
S2：将压盖3和底座4通过定位槽9和定位齿10定位相扣，音膜13与音圈8接触产生大小约0.5MPa的压力压缩弹性元件6，计算机2读出压力传感器5数据并记为F1；
S3：选用波长为808nm的连续型半导体激光器1，调整激光器参数，设定激光功率为8W，激光光斑直径约为0.8mm，通过光路系统15使激光沿着音圈路径快速扫描加工，这属于准同步焊接方式；
S4：由于激光光斑尺寸大于音圈的宽度，音圈8在宽度方向上是整体熔化的，在预紧压力作用下，音膜音圈会产生一定的熔融位移，压力传感器5数值应会减小，实时读取压力传感器5的数据并记为F2，计算机实时计算公式x＝(F1-F2)/k，其中x为音膜音圈激光连接时的熔融位移，k为弹性元件6的弹性系数，当x值达到设定值约100μm时关闭激光器，结束加工。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种音膜音圈激光连接装置，其特征在于，包括激光发射系统、音膜音圈定位装置和加工反馈控制装置；所述音膜音圈定位装置包括压盖(3)、底座(4)和定位凸台(7)；所述压盖(3)内固定音膜(13)，所述定位凸台(7)周向定位固定音圈(8)，所述定位凸台(7)安装在底座(4)上，所述压盖(3)与底座(4)通过定位止口连接，用于使音膜(13)对音圈(8)产生压应力；所述底座(4)和定位凸台(7)之间设有加工反馈控制装置，用于将加工过程中所述压应力的变化反馈给控制系统(2)，所述控制系统(2)用于控制所述激光发射系统产生激光加工音膜(13)与音圈(8)接触位置；所述加工反馈控制装置包括弹性元件(6)和压力传感器(5)；所述弹性元件(6)位于定位凸台(7)下方，所述压力传感器(5)位于弹性元件(6)底部，用于测量弹性元件(6)承受所述音膜(13)对音圈(8)的压应力大小。
2.根据权利要求1所述的音膜音圈激光连接装置，其特征在于，所述激光发射系统包括激光器(1)和光路系统(15)，所述激光器(1)为连续激光器，输出激光波长为800～1070nm，激光输出功率为0～50W；所述光路系统(15)用于使整合激光实现在音膜(13)与音圈(8)接触位置的循环高速扫描。
3.根据权利要求1所述的音膜音圈激光连接装置，其特征在于，所述压盖(3)内设有卡槽(12)，所述音膜(13)通过铜环(11)固定在卡槽(12)内。
4.根据权利要求1所述的音膜音圈激光连接装置，其特征在于，所述压盖(3)上设有定位齿(10)，所述底座(4)上设有定位槽(9)，所述定位齿(10)与定位槽(9)呈定位止口式连接。
5.根据权利要求4所述的音膜音圈激光连接装置，其特征在于，所述定位齿(10)与定位槽(9)有四对，呈周向对称布置。
6.一种根据权利要求1所述的音膜音圈激光连接装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
加载预压应力：将所述压盖(3)和底座(4)通过定位止口连接，压力传感器(5)测量预压应力F1大小；
激光加工：控制系统(2)控制激光对音膜(13)与音圈(8)接触位置的循环加工；
系统反馈：激光加工过程中，所述压力传感器(5)实时测量压应力F2大小，并反馈控制系统(2)；控制系统(2)判断熔融位移x是否大于设定值，其中x＝(F1-F2)/k，x为音膜音圈激光连接时的熔融位移；k为弹性元件(6)的弹性系数；当熔融位移x大于设定值，则停止激光加工；当熔融位移x小于设定值，则继续加工。
7.根据权利要求6所述的音膜音圈激光连接装置的加工方法，其特征在于，所述预压应力F1为0.3～0.6MPa。
8.根据权利要求6所述的音膜音圈激光连接装置 的加工方法，其特征在于，激光光斑直径大于音圈宽度。
9.根据权利要求6所述的音膜音圈激光连接装置 的加工方法，其特征在于，所述设定值与音膜音圈的材质和尺寸有关，范围为100～150μm。
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