CN109848535A - 一种电阻焊设备的电极激光修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电阻焊设备的电极激光修复系统及方法，该系统包括激光器、光纤和激光准直聚焦模块。所述激光器设置于焊机的一侧，所述焊机包括机架和机架上安装的一对电极压轮，激光器的输出端通过光纤连接激光准直聚焦模块，激光准直聚焦模块用于将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层上，并通过振镜进行激光扫描。本发明实施例通过激光清除的方式实现精准清除电极压轮表面的氧化层，对电极压轮的损伤较小，延长了电极压轮的使用寿命；电极压轮表面通过激光扫描以后，会在电极压轮表面同时形成致密微结构，能够减缓电极压轮表面的氧化时间，从而减少焊机的停机清理时间，提高生产效率。

Description

一种电阻焊设备的电极激光修复系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及电阻焊接技术领域，尤其涉及一种电阻焊设备的电极激光修复系统及方法。

背景技术

带钢电阻焊是使工件处于一定电极压轮压力作用下并利用大电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。电阻焊具有如下诸多优点：熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单；加热时间短，热量集中，故热影响区小，变形与应力也小；不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊接材料，焊接成本低；操作简单，易于实现机械化和自动化；生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。

实施电阻焊时，铜电极压轮将焊接工件挤压在一起，使工件处在一定电极压力的作用下，焊接时将大电流导通到电极和工件上，大电流产生的电阻热将工件瞬间熔化，冷却后，工件即被连接在一起。

在采用大电流的电阻焊接过程中，电极与工件的接触面不可避免的会被氧化，产生氧化层，使铜电极的电导率减低，从而导致通过工件的电流减小，焊接质量产生恶化，导致带钢焊接工艺不稳定，严重降低钢厂的生产效率。解决这个问题的传统方法是将铜电极从焊机上拆除，然后通过机械加工的方法去除氧化层，非常耗费时间，且效率低下。

发明内容

针对电阻焊电极氧化层清除方法需要将电极从焊机上拆除，然后通过机械加工去除氧化层，耗费时间，且效率低下的缺陷。本发明实施例提供一种电阻焊设备的电极激光修复系统。

第一方面，本发明实施例提供一种电阻焊设备的电极激光修复系统，该系统包括激光器、光纤和激光准直聚焦模块；

所述激光器设置于焊机的一侧，所述焊机包括机架和机架上安装的一对电极压轮，所述激光器的输出端通过光纤连接激光准直聚焦模块，所述激光准直聚焦模块用于将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层上，并通过振镜进行激光扫描。

其中，所述激光准直聚焦模块包括激光准直装置、扫描振镜和激光聚焦装置；所述激光器发出的激光束经过激光准直装置准直后传输到扫描振镜，所述扫描振镜用于调整激光束的角度，将激光束传输至激光聚焦装置，并实现激光光束扫描，所述激光聚焦装置用于将激光束聚焦在电极压轮的氧化层。

其中，所述电极压轮的一侧还安装有焊机控制器，所述焊机控制器连接电极压轮，用于在激光束扫描电极压轮的氧化层时，控制电极压轮旋转。

第二方面，本发明实施例提供一种电阻焊设备的电极激光修复方法，该方法包括：

打开激光器输出激光束，通过光纤将激光束传输至激光准直装置；

激光束经过激光准直装置准直后传输到扫描振镜，通过扫描振镜调整激光束的角度，并将激光束传输至激光聚焦装置；

激光聚焦装置将激光束聚焦到电极压轮的氧化层，并通过扫描振镜进行激光扫描。

其中，所述电极激光修复方法还包括：

在激光束扫描电极压轮的氧化层时，通过焊机控制器控制电极压轮旋转。

其中，所述电极激光修复方法进一步包括：

所述焊机控制器根据激光束在电极压轮氧化层的聚焦光斑大小和激光扫描速度，控制电极压轮的旋转速度。

本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统及方法，激光器输出的激光束通过光纤传输至激光准直聚焦模块，激光准直聚焦模块激光准直聚焦模块用于将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层上，并通过扫描振镜进行激光扫描，实现对电极压轮表面氧化区域的清除。本发明实施例通过激光清除的方式实现精准清除电极压轮表面的氧化层，对电极压轮的损伤较小，延长了电极压轮的使用寿命；电极压轮表面通过激光扫描以后，会在电极压轮表面同时形成致密微结构，能够减缓电极压轮表面的氧化时间，从而减少焊机的停机清理时间，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统的工作前的结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统工作时的结构示意图；

图3为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复方法流程示意图；

图中，1.激光器；2.光纤；3.激光准直装置；4.扫描振镜；5.激光聚焦装置；6.电极压轮；7.电阻焊工件；8.激光准直聚焦模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于目前在采用大电流的电阻焊接过程中，电极与工件的接触面不可避免的会被氧化，产生氧化层，使铜电极的电导率减低，从而导致通过工件的电流减小，焊接质量产生恶化，导致带钢焊接工艺不稳定，严重降低钢厂的生产效率。然而传统电阻焊电极氧化层清除方法需要将电极从焊机上拆除，然后通过机械加工去除氧化层，耗费时间，且效率低下。

因此，本发明实施例提供一种电阻焊设备的电极激光修复系统，激光器输出的激光束通过光纤传输至激光准直聚焦模块，激光准直聚焦模块激光准直聚焦模块用于将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层上，并通过振镜进行激光扫描，实现对电极压轮表面氧化区域的清除。该电极激光修复系统通过激光清除的方式实现快速、精准地清除电极压轮表面的氧化层，对电极压轮的损伤较小，延长了电极压轮的使用寿命。并且电极压轮表面通过激光扫描以后，会在电极压轮表面同时形成致密微结构，能够减缓电极压轮表面的氧化时间，从而减少焊机的停机清理时间，提高生产效率。

图1为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统的工作前的结构示意图，图2为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统工作时的结构示意图；参照图1和图2，该系统包括激光器1、光纤2和激光准直聚焦模块8；

所述激光器1设置于焊机(图中未示出)的一侧，所述焊机包括机架(图中未示出)和机架上安装的一对电极压轮6，所述激光器1的输出端通过光纤2连接激光准直聚焦模块8，激光准直聚焦模块8用于将激光束准直后聚焦到电极压轮6的氧化层上，并通过扫描振镜进行激光扫描。

参照图1，一对电极压轮6设置在电阻焊工件7的两侧。电阻焊设备工作时，电极压轮6将电阻焊工件7挤压在一起，使电阻焊工件7处在一定电极压力的作用下，将大电流导通到电极压轮6和电阻焊工件7上，大电流产生的电阻热将电阻焊工件7熔化，冷却后，电阻焊工件7即被连接在一起。

电阻焊设备运行一段时间后，与工件接触的电极压轮6表面会产生氧化层，本实施例中，当电阻焊设备工作一定时间后，暂停焊接工作,通过机械装置使上下电极分开并移动到目标位置。然后打开激光器1，激光器1输出的激光束通过光纤2传输到激光准直聚焦模块8，激光准直聚焦模块8将激光束准直后聚焦到电极压轮6的氧化层上，并通过扫描振镜进行激光扫描，实现对电极压轮6表面氧化区域的清除。图1中的虚线显示了激光束在激光准直聚焦模块8中的光路。需要说明的是，激光准直聚焦模块8可以集成安装在电阻焊设备上，实现电极激光修复系统的免拆卸式修复。

本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复系统，激光器输出的激光束通过光纤传输至激光准直聚焦模块，激光准直聚焦模块将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层进行激光扫描，实现对电极压轮表面氧化区域的清除。本发明实施例通过激光清除的方式实现精准清除电极压轮表面的氧化层，对电极压轮的损伤较小，延长了电极压轮的使用寿命；电极压轮表面通过激光扫描以后，会在电极压轮表面同时形成致密微结构，能够减缓电极压轮表面的氧化时间，从而减少焊机的停机清理时间，提高生产效率。

在上述实施例的基础上，激光准直聚焦模块包括激光准直装置3、扫描振镜4和激光聚焦装置5；参照图2，激光器1发出的激光束经过激光准直装置3准直后传输到扫描振镜4。其中，扫描振镜系统主要由振镜及计算机控制软件构成。其工作原理是将激光束入射到反射镜上，用计算机控制反射镜的反射角度，从而使激光束偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动。本实施例中，扫描振镜4用于调整激光束的角度，将激光束传输至激光聚焦装置，并实现激光光束扫描5。激光聚焦装置5用于将激光束聚焦在电极压轮6的氧化层。

具体地，激光器1输出的激光束通过光纤2传输到激光准直装置3，激光束经过激光准直装置3准直后传输到扫描振镜4，通过扫描振镜4调整激光束的角度，并将激光束传输至激光聚焦装置5，激光聚焦装置5将激光束聚焦到电极压轮6的氧化层，并通过扫描振镜进行激光扫描，实现对电极压轮6表面氧化区域的清除。

本实施例通过激光清除的方式实现快速、精准地清除电极压轮表面的氧化层，解决了传统方案通过机械加工去除氧化层，耗费时间且效率低下的缺陷。

在上述各实施例的基础上，电极压轮6的一侧还安装有焊机控制器(图中未示出)，焊机控制器连接电极压轮6，用于在激光束扫描电极压轮6的氧化层时，控制电极压轮6旋转。

本实施例中，在激光束扫描电极压轮6的氧化层时，焊机控制器控制电极压轮6同步进行旋转，实现对电极压轮6表面区域氧化层的清除。进一步地，焊机控制器根据激光束在电极压轮6氧化层的聚焦光斑大小和激光扫描速度，控制电极压轮6的旋转速度。实现对电极压轮表面氧化层的自动化激光清除。

图3为根据本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复方法流程示意图，参照图1、图2和图3，该方法包括：

步骤301，打开激光器1输出激光束，通过光纤2将激光束传输至激光准直装置3；

步骤302，激光束经过激光准直装置3准直后传输到扫描振镜4，通过扫描振镜4调整激光束的角度，并将激光束传输至激光聚焦装置5。其中，扫描振镜系统主要由振镜及计算机控制软件构成。其工作原理是将激光束入射到反射镜上，用计算机控制反射镜的反射角度，从而使激光束偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动。步骤303，激光聚焦装置5将激光束聚焦到电极压轮6的氧化层，并通过扫描振镜进行激光扫描。

具体地，电阻焊设备运行一段时间后，与工件接触的电极压轮6表面会产生氧化层，本实施例中，当电阻焊设备工作一定时间后，暂停焊接工作,通过机械装置使上下电极分开并移动到目标位置。然后打开激光器1，激光器1输出的激光束通过光纤2传输到激光准直装置3，激光束经过激光准直装置3准直后传输到扫描振镜4，通过扫描振镜4调整激光束的角度，将激光束传输至激光聚焦装置，并实现激光光束扫描5，激光聚焦装置5将激光束聚焦到电极压轮6的氧化层，实现对电极压轮表面氧化区域的清除。

进一步地，由于电极压轮是成对的，在清除完一个电极压轮的氧化层后，通过改变扫描振镜4内部反射镜的角度，清除另一电极压轮的氧化层。

本发明实施例提供的电阻焊设备的电极激光修复方法，激光器输出的激光束通过光纤传输到激光准直装置，激光束经过激光准直装置准直后传输到扫描振镜，通过扫描振镜调整激光束的角度，并将激光束传输至激光聚焦装置，激光聚焦装置将激光束聚焦到电极压轮的氧化层，并通过扫描振镜进行激光扫描，实现对电极压轮表面氧化区域的清除。本发明实施例通过激光清除的方式实现精准清除电极压轮表面的氧化层，对电极压轮的损伤较小，延长了电极压轮的使用寿命；电极压轮表面通过激光扫描以后，会在电极压轮表面同时形成致密微结构，能够减缓电极压轮表面的氧化时间，从而减少焊机的停机清理时间，提高生产效率。

在上述实施例的基础上，电极激光修复方法还包括：

在激光束扫描电极压轮的氧化层时，通过焊机控制器控制电极压轮6旋转。

本实施例中，在激光束扫描电极压轮6的氧化层时，焊机控制器控制电极压轮6同步进行旋转，实现对电极压轮6表面区域氧化层的清除。进一步地，焊机控制器根据激光束在电极压轮6氧化层的聚焦光斑大小和激光扫描速度，控制电极压轮6的旋转速度。实现对电极压轮表面氧化层的自动化激光清除。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电阻焊设备的电极激光修复系统，其特征在于，包括激光器、光纤和激光准直聚焦模块；

所述激光器设置于焊机的一侧，所述焊机包括机架和机架上安装的一对电极压轮，所述激光器的输出端通过光纤连接激光准直聚焦模块，所述激光准直聚焦模块用于将激光束准直后聚焦到电极压轮的氧化层上，并通过扫描振镜进行激光扫描。

2.根据权利要求1所述的电阻焊设备的电极激光修复系统，其特征在于，所述激光准直聚焦模块包括激光准直装置、扫描振镜和激光聚焦装置；所述激光器发出的激光束经过激光准直装置准直后传输到扫描振镜，所述扫描振镜用于调整激光束的角度，将激光束传输至激光聚焦装置，并实现激光光束扫描，所述激光聚焦装置用于将激光束聚焦在电极压轮的氧化层。

3.根据权利要求2所述的电阻焊设备的电极激光修复系统，其特征在于，所述电极压轮的一侧还安装有焊机控制器，所述焊机控制器连接电极压轮，用于在激光束扫描电极压轮的氧化层时，控制电极压轮旋转。

4.一种根据权利要求1～3任一项所述电极激光修复系统的电极激光修复方法，其特征在于，包括：

打开激光器输出激光束，通过光纤将激光束传输至激光准直装置；

激光束经过激光准直装置准直后传输到扫描振镜，通过扫描振镜调整激光束的角度，并将激光束传输至激光聚焦装置；

激光聚焦装置将激光束聚焦到电极压轮的氧化层，并通过扫描振镜进行激光扫描。

5.根据权利要求4所述的电阻焊设备的电极激光修复方法，其特征在于，所述电极激光修复方法还包括：

在激光束扫描电极压轮的氧化层时，通过焊机控制器控制电极压轮旋转。

6.根据权利要求5所述的电阻焊设备的电极激光修复方法，其特征在于，所述电极激光修复方法进一步包括：

所述焊机控制器根据激光束在电极压轮氧化层的聚焦光斑大小和激光扫描速度，控制电极压轮的旋转速度。