CN111958984A - 激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光焊接设备，该激光焊接设备包括工作台、焊接组件和发光件。所述工作台设有用于焊接工件的加工位，所述焊接组件设于所述工作台上，所述焊接组件包括相连接的扫描头和激光腔体，所述扫描头位于所述加工位的上方，所述激光腔体内设有激光器，所述激光器能够发射出用于焊接的激光束。所述发光件设于所述激光腔体内并能够发射出可见光束，所述可见光束和所述激光束能够沿同一直线方向射入所述扫描头，以使所述可见光束能够模拟所述激光束在所述工件上投射出可见的焊接路径。本发明激光焊接设备能够避免在焊接后际的焊接路径与预设的焊接路径出现偏差，提高焊接精度和质量。

Description

激光焊接设备

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接设备。

背景技术

现在的大多数热塑性塑料制品都为模制品，而受注塑、挤塑加工工艺和模具制作等多方面的影响，很多形状不规则或结构复杂的塑料制品很难一次注塑成型，通常最经济有效的方法是将多个简单的注塑件组合在一起。而激光透射焊接相比于传统的机械连接方法具有焊接速度快、精度高、焊接灵活无污染等优点，进而成为目前热塑性塑料之间或热塑性塑料与金属之间较受欢迎的焊接方法。

但是现有的一些激光焊接设备在对注塑件进行焊接时，容易出现实际的焊接路径与预设的焊接路径出现偏差，进而导致焊接精度较低，或者导致注塑件之间或注塑件和金属件之间的连接强度达不到要求，焊接质量较差。

上述内容仅用于辅助理解发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种激光焊接设备，旨在解决现有的一些激光焊接设备在对注塑件进行焊接时，容易出现实际的焊接路径与预设的焊接路径出现偏差，进而导致焊接精度较低、质量较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的激光焊接设备，包括工作台、焊接组件和发光件。所述工作台设有用于焊接工件的加工位，所述焊接组件设于所述工作台上，所述焊接组件包括相连接的扫描头和激光腔体，所述扫描头位于所述加工位的上方，所述激光腔体内设有激光器，所述激光器能够发射出用于焊接的激光束。所述发光件设于所述激光腔体内并能够发射出可见光束，所述可见光束和所述激光束能够沿同一直线方向射入所述扫描头，以使所述可见光束能够模拟所述激光束在所述工件上投射出可见的焊接路径。

在一实施例中，所述激光焊接设备还包括第一合束镜，所述第一合束镜能够将所述激光束和所述可见光束合并成第一合并光束。

在一实施例中，所述激光焊接设备还包括能够发射以及接收红外光束的测温装置，以用于检测及反馈焊接时的焊接温度。

在一实施例中，所述激光焊接设备还包括第二合束镜，所述第二合束镜能够将所述第一合并光束和由所述测温装置发射出的所述红外光束合并成第二合并光束。

在一实施例中，所述激光腔体内还设有变焦模块，所述变焦模块用于对入射到所述扫描头前的光束进行变焦处理，以更好的处理存在高度差的曲面焊缝。

在一实施例中，所述激光焊接设备还包括设于所述加工位处的定位组件，所述定位组件包括上定位件、下定位件、升降驱动件和压力传感器。所述上定位件固定于所述工作台，所述下定位件位于所述上定位件的下方并能够定位所述工件，所升降驱动件用于带动所述下定位件向所述上定位件运动，直至所述上定位件和所述下定位件分别向所述工件施加预压力，所述压力传感器用于感应及反馈所述预压力。

在一实施例中，所述下定位件包括上下相对的定位座和推动板，所述定位座和所述推动板之间连接有上下延伸弹性组件，所述升降驱动件通过推动所述推动板而带动所述下定位件运动。

在一实施例中，所述定位座上设有X轴定位壁和Y轴定位壁，和/或，所述定位座上还设有定位磁吸件。

在一实施例中，所述激光焊接设备还包括具有多个工位的转盘，每个所述工位上滑动安装有一个所述下定位件，且其中一个工位位于所述上定位件的下方。

在一实施例中，所述多个工位之间均设有挡板。

本发明激光焊接设备通过在激光腔体内设置有能够发射出可见光束的发光件，并使所述可见光束和用于焊接工件的激光束能够沿同一直线方向射入到扫描头内，进而使得可见光束可以沿激光束在扫描头内的路径而被聚焦到工件上。在发射出激光束对工件进行焊接前，可以先通过发光件发射出可见光束，并通过扫描头以控制激光束的程序控制可见光束在工件的聚焦和移动，使得可见光束在工件上投射出可见的焊接路径。进而可以通过肉眼或相关的视觉机器去观察和判断激光的焊接路径与预设的焊接路径是否存在偏差，并作出相应的改善和调整，避免在焊接后际的焊接路径与预设的焊接路径出现偏差，提高焊接精度和质量。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明激光焊接设备一实施例的结构示意图；

图2为图1本发明激光焊接设备激光腔体内一实施例的光路示意图；

图3为本发明激光焊接设备的定位组件一实施例的结构示意图；

图4为图3中下定位件处的结构示意图；

图5为本发明激光焊接设备的转盘一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种激光焊接设备。

在本发明实施例中，如图1及图2所示，该激光焊接设备10包括工作台20、焊接组件30和发光件40，当然，为满足实际需要，激光焊接设备10还包括用于控制整个设备运行的总控制器、用于人机交互的显示屏、用于保护工作环境的防护壳体等等，具体的可以根据实际需要自行选择及设定。

其中，所述工作台20设有用于焊接工件的加工位，具体的，加工位处可以设有定位组件90，在对工件进行焊接之前，可以通过定位组件90将工件定位好。加工位的数量不限、每个加工位上可加工的工件数量也不限，可以根据实际需要进行设定。比如每个加工位上可以同时定位多个工件，多个工件同时焊接或轮流焊接，具体的可以根据实际需要进行设定。

所述焊接组件30设于所述工作台20上，焊接组件30可以设置为能够相对工作台20做升降运动，以能够调整与加工位之间的间距，进而达到最佳的焊接间距。在本实施例中，所述焊接组件30包括相连接的扫描头31和激光腔体32。所述扫描头31位于所述加工位的上方，以能够将接收到的激光束331聚焦到工件的上，进而通过加热熔融而对工件进行焊接。当然，扫描头31也可以将接收到的其它光束一起聚焦到工件上。所述激光腔体32内设有激光器33，所述激光器33能够发射出用于焊接的激光束331，激光束331可以直接入射到扫描头31内，也可以经过一个或多个反射镜反射之后再入射到扫描头31内，而不管激光束331在射入到扫描头31之前的传播路径如何，激光束331最后会以一直线方向射入到扫描头31内。

在本实施例中，所述发光件40设于所述激光腔体32内并能够发射出可见光束41，可见光束41的颜色不限，可以为红色光、黄色光或绿色光等等，具体的可以根据实际情况自行设定。例如当工件在焊接的位置处呈红色时，可以采用异于红色的可见光，以能够更好的区分和观察。所述可见光束41和所述激光束331能够沿同一直线方向射入所述扫描头31，以使所述可见光束41能够模拟所述激光束331在所述工件上投射出可见的焊接路径。

其中，为使得可见光束41和激光束331能够沿同一直线方向射入所述扫描头31，可以使发光件40与激光器33能够互换位置，进而使得可见光束41一开始就按照激光束331的传播路径而模拟激光束331。或者也可以通过合束镜使可见光束41的传播路径与激光束331的传播路径重合，进而使得可见光束41能够沿着激光束331射入扫描头31时的直线方向射入到扫描头31内。

可以理解的是，本发明激光焊接设备10通过在激光腔体32内设置有能够发射出可见光束41的发光件40，并使所述可见光束41和用于焊接工件的激光束331能够沿同一直线方向射入到扫描头31内，进而使得可见光束41可以沿激光束331在扫描头31内的路径而被聚焦到工件上。在发射出激光束331对工件进行焊接前，可以先通过发光件40发射出可见光束41，并通过扫描头31以控制激光束331的程序控制可见光束41在工件的聚焦和移动，使得可见光束41在工件上投射出可见的焊接路径。进而可以通过肉眼或相关的视觉机器去观察和判断激光的焊接路径与预设的焊接路径是否存在偏差，并作出相应的改善和调整，避免在焊接后际的焊接路径与预设的焊接路径出现偏差，提高焊接精度和质量。

在一实施例中，如图1及图2所示，所述激光焊接设备10还包括第一合束镜50，所述第一合束镜50能够将所述激光束331和所述可见光束41合并成第一合并光束51。具体的，在本实施例中，激光器33的出光口朝向扫描头31的的入光口，第一合束镜50设置于激光器33和和扫描头31之间，激光束331以45度角透射过第一合束镜50而沿原来的传播方向继续传播。而发光件40设于第一合束镜50的上方，可见光束41在从发光件40射出时与激光束331呈90度角，可见光束41同样以45度角入射到第一合束镜50内并被第一合束镜50反射，被反射后的可见光束41与原来的传播方向呈90度角并沿着激光束331的传播路径向扫描头31传播，进而可见光束41能够与激光束331沿同一直线方向射入到扫描头31内。

需要说明的是，第一合束镜50主要用于使得可见光束41能够与激光束331沿同一直线方向射入到扫描头31，在实际应用的过程中，可以不用将可见光束41和激光束331合并，即可以单独开启发光件40而关闭激光器33，在焊接前先使可见光束41模拟激光束331在工件上投射出可见的焊接路径。

当然，当激光器33和发光件40也可以同时开启而同时发射光束，此时第一合束镜50则能够激光束331和可见光束41合并成第一合并光束51。

在一实施例中，如图1及图2所示，所述激光焊接设备10还包括能够发射以及接收红外光束71的测温装置70，以用于检测及反馈焊接时的焊接温度。具体的，测温装置70可以直接对着工件并将红外光束71发射到焊接位置上，在工件将该红外光束71反射或散射回来后，测温装置70接收红外反射或散射回来的红外光束71并检测出焊接温度，进而有利于激光焊接设备10可以更好的控制焊接温度，提高焊接精度和质量。

在另外的一些实施例中，测温装置70设置与激光腔体32内，并通过将红外光束71射入到扫描头31内，扫描头31再将红外光束71聚焦到工件的上焊接位置而检测焊接温度。具体的，如图1及图2所示，所述激光焊接设备10还包括第二合束镜60，所述第二合束镜60能够将所述第一合并光束51和由所述测温装置70发射出的所述红外光束71合并成第二合并光束61。在本实施例中，第二合束镜60设于第一合束镜50和扫描头31之间，第一合并光束51以45度角投射过第二合束镜60而沿原来的传播方向继续向扫描头31传播。而测温装置70设于第二合束镜60的上方，红外光束71同样以45度角入射到第二合束镜60内并被第二合束镜60反射，被反射后的红外光束71与第一合并光束51合并成第二光束，或者当发光件40不开启时，红外光束71单独与激光束331合并成第三光束。

可以理解的是，红外光束71与第一合并光束51合并成第二合并光束61后，红外光束71被聚焦到工件上的位置即为焊接位置，使得测温装置70所测得的温度更加的精准，进而能够帮助激光焊接设备10更加精准的控制焊接温度，提升焊接精度和质量。

在一实施例中，如图1所示，所述激光腔体32内还设有变焦模块80，所述变焦模块80用于对入射到所述扫描头31前的光束进行变焦处理。变焦模块80可以很好的改变激光束331在工件的上的聚焦位置，进而在不需要移动扫描头31的情况下能够实现3D曲面焊接，更好的适应不断变化的焊接曲面。例如，以上下方向为Z轴方向，变焦模块80可以包括Z轴变焦动态单元，进而可以很好的处理存在Z向高度差的曲面焊缝。

在一实施例中，如图1、图3及图4所示，所述激光焊接设备10还包括设于所述加工位处的定位组件90，所述定位组件90包括上定位件91、下定位件92、升降驱动件93和压力传感器94。所述上定位件91固定于所述工作台20，所述下定位件92位于所述上定位件91的下方并能够定位所述工件，所升降驱动件93用于带动所述下定位件92向所述上定位件91运动，直至所述上定位件91和所述下定位件92分别向所述工件施加预压力，所述压力传感器94用于检测和反馈该预压力。可以理解的是，通过压力传感器94检测和反馈施加在工件上的预压力，有助于激光焊接设备10更加的精准的控制焊接预压力，避免预压力过大或过小而影响焊接精度和质量。

而为了使得激光束331能够顺利地聚焦到工件上，上定位件91上可以设有供激光束331穿过的通孔，通孔的大小及形状仅需足够激光束331聚焦到工件的焊接位置即可，在此不做具体的限定。

在一实施例中，如图4所示，所述下定位件92包括上下相对的定位座921和推动板922，所述定位座921和所述推动板922之间连接有上下延伸弹性组件95，所述升降驱动件93通过推动所述推动板922而带动所述下定位件92运动。可以理解的是，当升降驱动件93推动推动板922上升时，因为推动板922和定位座921之间连接有弹性组件95，使得推动板922可以推动定位座921带动工件朝向上定位件91运动，直到工件与上定位件91抵接而被施加预压力。弹性组件95使得定位座921可以弹性地抵压工件，进而更好的控制施加在工件上的预压力。

在一实施例中，如图4所示，弹性件952包括导向柱951和弹性件952，导向柱951的一端与定位座921固定连接，另一端与推动板922滑动连接；而弹性件952的一端与定位座921抵接，另一端与推动板922抵接。如此使得推动板922与定位座921之间的相对滑动更为稳定，进而可以更加平稳的对工件施加预压力。

在另外的一些实施例中，导向柱951外还套设有直线轴承，如此使得导向柱在滑动时可以更加的平稳，进而更好的控制施加在工件上的预压力。

在一实施例中，如图4所示，所述定位座921上设有X轴定位壁9211和Y轴定位壁9212，X轴定位壁9211和Y轴定位壁9212分别用以帮助工件在定位座921进行快速定位。具体的，可以使需要焊接的工件先固定在一工装夹具上，再使工装夹具的不同侧边分别抵接X轴定位壁9211和Y轴定位壁9212，即可实现工件的定位，操作过程快捷方便。

在另外的一些实施例中，所述定位座921上还设有定位磁吸件9213，通过磁吸的方式使得工件快速定位后可以快速固定，也便于上一个工件焊接结束后快速的更换下一个工件，提升焊接效率。

在一实施例中，如图5所示，所述激光焊接设备10还包括具有多个工位的转盘100，每个所述工位上滑动安装有一个所述下定位件92，且其中一个工位位于所述上定位件91的下方。具体的，以转盘100上设置两个工位为例，其中一个工位转动至上定位件91的下方(即处于加工位内)，升降驱动件93可以从转盘100的下方穿过转盘100并将下定位件92顶升至上定位件91处，进而对工件进行焊接。与此同时，另一个工位上可以进行工件的上下料，即将焊接好的工件取下并替换上待焊接的工件。两个或多个工位之间分工不同但紧密配合，大大的提升激光焊接设备10的焊接效率，降低焊接成本。

需要说明的是，升降驱动件93可以设置在转盘的下方并能够向上穿过转盘100而推动下定位件92，也可以设置在转盘100的侧边并能够部分伸至下定位件92和转盘100之间的间隔或空隙，进而能够向上推动下定位件92。具体的可以根据实际需要进行设定，在此不做具体的限定，仅需升降驱动件93能够将下定位件92顶升即可。

在一实施例中，如图5所示，为避免某一个工位在焊接时影响到与其邻近的工位，所述多个工位之间均设有挡板110，挡板110同样可以避免焊接时飞溅飞出激光焊接设备10而伤到工作人员或污染车间环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光焊接设备，其特征在于，包括：

工作台，设有用于焊接工件的加工位；

焊接组件，设于所述工作台上，所述焊接组件包括相连接的扫描头和激光腔体，所述扫描头位于所述加工位的上方，所述激光腔体内设有激光器，所述激光器能够发射出用于焊接的激光束；以及，

发光件，设于所述激光腔体内并能够发射出可见光束，所述可见光束和所述激光束能够沿同一直线方向射入所述扫描头，以使所述可见光束能够模拟所述激光束在所述工件上投射出可见的焊接路径。

2.如权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括第一合束镜，所述第一合束镜能够将所述激光束和所述可见光束合并成第一合并光束。

3.如权利要求2所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括能够发射以及接收红外光束的测温装置，以用于检测及反馈焊接时的焊接温度。

4.如权利要求3所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括第二合束镜，所述第二合束镜能够将所述第一合并光束和由所述测温装置发射出的所述红外光束合并成第二合并光束。

5.如权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光腔体内还设有变焦模块，所述变焦模块用于对入射到所述扫描头前的光束进行变焦处理，以更好的处理存在高度差的曲面焊缝。

6.如权利要求1至5任意一项所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括设于所述加工位处的定位组件，所述定位组件包括：

上定位件，固定于所述工作台；

下定位件，位于所述上定位件的下方并能够定位所述工件；

升降驱动件，用于带动所述下定位件向所述上定位件运动，直至所述上定位件和所述下定位件分别向所述工件施加预压力；以及，

压力传感器，用于感应及反馈所述预压力。

7.如权利要求6所述的激光焊接设备，其特征在于，所述下定位件包括上下相对的定位座和推动板，所述定位座和所述推动板之间连接有上下延伸弹性组件，所述升降驱动件通过推动所述推动板而带动所述下定位件运动。

8.如权利要求7所述的激光焊接设备，其特征在于，所述定位座上设有X轴定位壁和Y轴定位壁，和/或，所述定位座上还设有定位磁吸件。

9.如权利要求6所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括具有多个工位的转盘，每个所述工位上滑动安装有一个所述下定位件，且其中一个工位位于所述上定位件的下方。

10.如权利要求9所述的激光焊接设备，其特征在于，所述多个工位之间均设有挡板。

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