CN113427128A - 一种密封焊缝焊接维修激光头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封焊缝焊接维修激光头，包括用于出射光束的光源模块、用于形成聚焦光束的聚焦模块、送气管、送丝嘴、第一反射镜、以及旋转模块，第一反射镜具有第一反射斜镜面，第一反射斜镜面用于改变聚焦光束的出射方向、将聚焦光束反射为输出光束，旋转模块作用于第一反射镜、驱动第一反射镜转动，送气管和送丝嘴都近邻于输出光束。本申请中，送气管、送丝嘴和输出光束相配合，完成焊接工作，适用于密封焊缝的焊接、堆焊、及维修等作业；特别地，在作业过程中，旋转模块可驱动第一反射镜转动，末端的输出光束随之旋转，实现输出光束的角度调节，以满足焊接工艺对末端的输出光束的位姿要求，能够较好地适应曲面结构的焊接表面。

Description

一种密封焊缝焊接维修激光头
技术领域
本发明涉及密封焊缝的焊接、堆焊、及维修领域，特别是涉及一种密封焊缝焊接维修激光头。
背景技术
控制棒驱动机构(以下简称CRDM)是核电站反应堆控制和安全保护系统的伺服机构，其功能是根据反应堆控制和保护系统指令，驱动控制棒组件在堆芯内上、下运动，保持控制棒组件在指令高度或断电落棒，完成反应堆启动、调节功率、保持功率、安全停堆和事故停堆。因此，控制棒驱动机构的安全性和可靠性直接影响到反应堆的安全与运行。
进一步地，反应堆压力容器顶盖上分布着多个控制棒驱动机构，为了实现与反应堆顶盖和各部件之间的连接，控制棒驱动机构从下到上设置有多道密封焊缝，不同堆型有所区别。密封焊缝主要起密封作用，全寿期内不允许有任何的泄漏。但根据国内外核电工程运行经验，CRDM的密封焊缝出现泄漏或役前质量问题是频次较高的故障。密封焊缝泄漏的硼酸水会对泄漏部位附近造成腐蚀破坏，甚至腐蚀顶盖致使其贯穿等，这将严重危害核电站的安全运行，甚至是核安全事故的诱因。若能掌握密封焊缝现场维修技术，及时对密封焊缝进行现场维修，则可显著提高电站运行的效率和可靠性。
针对核电站CRDM密封焊缝泄漏维修，国际上主要有美国的维修堆焊技术和法国的CRDM整体更换技术两种方案。美国维修堆焊技术是在保留原CRDM构件及其密封焊缝的基础上进行整体堆焊，相较于法国的CRDM整体更换技术，其技术可靠性好、维修周期相对较短、经济性相对较好，但该技术中维修设备结构复杂，尺寸大、工艺控制繁琐，维修成本极高。目前，国内出现该类密封焊缝泄漏故障时，密封焊缝的维修高度依赖国外进口，不仅费用相当昂贵，而且维修周期较长，严重影响核电站的运行效率。另外，CRDM的密封焊缝的焊接表面是曲面结构，且处于狭小受限空间下，现有的焊接头都不能很好地适应CRDM的密封焊缝。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种密封焊缝焊接维修激光头，能够较好地适应曲面结构的焊接表面。
为实现上述目的，本发明提供一种密封焊缝焊接维修激光头，包括用于出射光束的光源模块、用于形成聚焦光束的聚焦模块、送气管、送丝嘴、第一反射镜、以及旋转模块，所述第一反射镜具有第一反射斜镜面，所述第一反射斜镜面用于改变聚焦光束的出射方向、将聚焦光束反射为输出光束，所述旋转模块作用于第一反射镜、驱动第一反射镜转动，所述送气管和送丝嘴都近邻于输出光束。
进一步地，所述旋转模块包括反射镜安装块、固定于反射镜安装块的连接套、通过轴承可转动地安装在连接套外周的旋转套、安装于反射镜安装块的旋转驱动电机、以及旋转传动组件，所述旋转驱动电机通过旋转传动组件与旋转套相连，所述第一反射镜固定安装在旋转套内。
进一步地，所述旋转模块还包括安装于反射镜安装块的开关安装座、安装在开关安装座内的接近开关、以及安装在旋转套上的感应片，所述感应片用于接近开关的检测感应。
进一步地，所述旋转模块还包括固定于反射镜安装块的固定限位块、以及固定于旋转套的旋转限位块，所述固定限位块和旋转限位块能够抵接配合。
进一步地，所述密封焊缝焊接维修激光头还包括安装在反射镜安装块内的第二反射镜，所述反射镜安装块为中空结构、允许所述聚焦光束传播，所述旋转套的旋转中心与聚焦光束的传播方向相垂直，所述聚焦模块、第二反射镜和第一反射镜沿光束的传播方向先后设置，所述第二反射镜具有第二反射斜镜面，所述第二反射斜镜面用于将聚焦光束反射为出射至第一反射斜镜面的反射光束。
进一步地，所述密封焊缝焊接维修激光头还包括准直模块、以及匀化模块，所述光源模块、准直模块、匀化模块、以及聚焦模块沿光束的传播方向先后设置，所述准直模块用于将光源模块出射的发散光束准直为准直光束，所述匀化模块用于将准直光束匀化为匀化光束，所述聚焦模块用于将匀化光束聚焦为聚焦光束。
进一步地，所述准直模块包括中空的准直调焦机体、可上下移动地安装在准直调焦机体内的镜座架、作用于镜座架的调焦驱动组件、以及安装在镜座架内的准直镜组；所述光源模块包括光纤和光纤接头，所述光纤接头的一端与光纤插接、另一端固定安装于准直调焦机体；所述准直镜组与光纤接头内的光束同轴。
进一步地，所述调焦驱动组件包括固定于准直调焦机体的调焦驱动电机、上下延伸且可转动地安装在准直调焦机体中的调焦丝杠、与调焦丝杠相配合的调焦螺母、与调焦螺母相固定的调焦滑块、以及固定安装在调焦滑块上的镜座架安装座，所述调焦驱动电机驱动调焦丝杠转动，所述镜座架固定安装在镜座架安装座上。
进一步地，所述镜座架安装座上固定安装有调焦限位片，所述准直调焦机体内固定安装有两个上下相对设置的调焦限位开关，所述调焦限位片用于调焦限位开关的检测感应。
进一步地，所述匀化模块包括中空的匀化镜安装座、以及固定安装在匀化镜安装座内的匀化镜。
进一步地，所述聚焦模块包括中空的聚焦镜安装座、以及固定安装在聚焦镜安装座内的聚焦镜组。
进一步地，所述聚焦模块和旋转模块之间通过扭转连接件相连。
进一步地，所述密封焊缝焊接维修激光头还包括送丝调节模块，所述送丝调节模块包括调节驱动电机、调节传动组件、以及送丝送气固定块，所述调节驱动电机通过调节传动组件与送丝送气固定块相连、改变送丝送气固定块在输出光束传播方向上的位置，所述送气管和送丝嘴都固定安装于送丝送气固定块。
进一步地，所述调节传动组件包括与旋转套相固定的送丝调节底座、平行于输出光束传播方向且可转动地安装在送丝调节底座中的送丝丝杠、以及与送丝丝杠相配合的送丝螺母，所述调节驱动电机与送丝丝杠相连、驱动送丝丝杠转动，所述送丝送气固定块与送丝螺母相对固定。
如上所述，本发明涉及的密封焊缝焊接维修激光头，具有以下有益效果：
本申请中，送气管、送丝嘴和输出光束相配合，完成焊接工作，适用于密封焊缝的焊接、堆焊、及维修等作业；特别地，在作业过程中，旋转模块可驱动第一反射镜转动，末端的输出光束随之旋转，实现输出光束的角度调节，以满足焊接工艺对末端的输出光束的位姿要求，能够较好地适应曲面结构的焊接表面，特别适用于控制棒驱动机构上密封焊缝的焊接、堆焊、及维修等作业。
附图说明
图1至图3为本申请中密封焊缝焊接维修激光头在不同角度下的结构示意图。
图4为图3的A-A向剖视图。
图5为本申请中第一反射镜、第二反射镜和旋转模块之间的连接示意图。
图6为本申请中第一反射镜的工作示意图。
图7为本申请中送丝调节模块的结构示意图。
图8为本申请中密封焊缝焊接维修激光头的工作示意图。
元件标号说明
10 第一反射镜
20 第二反射镜
30 光源模块
301 光纤
302 光纤接头
303 光纤连接板
40 准直模块
401 准直调焦机体
402 镜座架
403 准直镜组
404 第一镜片压圈
405 密封盖板
406 侧盖板
407 防尘盖
408 线缆接插件
409 调焦驱动电机
410 调焦驱动底座
411 调焦丝杠
412 调焦滑块
413 镜座架安装座
414 调焦限位开关
415 调焦限位片
50 匀化模块
501 匀化镜安装座
502 压镜片
503 第一匀化镜
504 第二匀化镜
60 聚焦模块
601 聚焦镜安装座
602 聚焦镜组
603 第二镜片压圈
604 水冷板
605 第一水冷接头
70 旋转模块
701 激光头安装板
702 反射镜安装块
703 连接套
704 旋转套
705 旋转驱动电机
706 第一反射镜安装板
707 第二反射镜安装板
708 主动旋转驱动齿轮
709 从动旋转驱动齿轮
710 第二水冷接头
711 第三水冷接头
712 保护镜
713 保护镜压圈
714 开关安装座
715 接近开关
716 感应片
717 固定限位块
718 旋转限位块
80 送丝调节模块
801 送丝固定板
802 送丝调节底座
803 调节驱动电机
804 送丝送气固定块
805 主动送丝驱动齿轮
806 送丝丝杠
807 从动送丝驱动齿轮
808 送丝螺母
809 齿轮护罩
810 送丝夹持固定板
811 送丝夹持块
91 送气管
92 送丝嘴
111 发散光束
112 准直光束
113 匀化光束
114 聚焦光束
115 反射光束
116 输出光束
120 控制棒驱动机构
130 密封焊缝
140 外部维修装置
150 扭转连接件
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图8所示，本发明提供一种密封焊缝焊接维修激光头，适用于密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业，特别适用于控制棒驱动机构120上密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业。
如图1、图5和图6所示，本发明涉及的密封焊缝焊接维修激光头包括光源模块30、准直模块40、匀化模块50、聚焦模块60、具有第一反射斜镜面的第一反射镜10、具有第二反射斜镜面的第二反射镜20、旋转模块70、用于激光焊接时输出保护气体的送气管91、用于激光焊接时输出焊丝的送丝嘴92、以及送丝调节模块80，光源模块30、准直模块40、匀化模块50、以及聚焦模块60沿光束的传播方向先后设置。其中，光源模块30用于出射光束、且出射的为发散光束111；准直模块40用于将光源模块30出射的发散光束111准直为准直光束112；匀化模块50用于将准直光束112匀化为匀化光束113；聚焦模块60用于将匀化光束113聚焦为聚焦光束114，聚焦光束114出射至第二反射镜20的第二反射斜镜面上；第二反射镜20用于将聚焦光束114反射为反射光束115，反射光束115出射至第一反射镜10的第一反射斜镜面上，即第二反射镜20改变聚焦光束114的出射方向；第一反射镜10用于将反射光束115反射为输出光束116，即第一反射镜10改变反射光束115的出射方向，也是间接改变聚焦光束114的出射方向；最后，输出光束116从密封焊缝焊接维修激光头的末端输出；送气管91和送丝嘴92都近邻于输出光束116，送气管91、送丝嘴92和输出光束116相配合，完成密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业。在密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业过程中，旋转模块70作用于第一反射镜10、驱动第一反射镜10转动，则密封焊缝焊接维修激光头最后输出的末端输出光束116随第一反射镜10的转动而旋转，由此实现输出光束116的角度调节，以满足焊接工艺对末端的输出光束116的位姿要求，能够较好地适应曲面结构的焊接表面，特别适用于控制棒驱动机构120上密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业。送丝调节模块80作用于送气管91和送丝嘴92，用于改变送气管91和送丝嘴92在输出光束116传播方向上的位置，使得送丝和送气位置匹配于末端输出光束116的位姿。
进一步地，上述光源模块30、准直模块40、匀化模块50、聚焦模块60、旋转模块70、以及送丝调节模块80的各自优选实施例如下叙述。
光源模块30
如图2至图4所示，光源模块30包括光纤301、光纤接头302、以及光纤连接板303，光纤301为激光器的光纤301，光纤接头302为QBH接头，光纤连接板303为QBH连接板。光纤301的线缆上配置有专用接插件，光纤301通过该专用接插件与QBH接头快速连接，QBH接头安装固定在QBH连接板的上侧，QBH连接板的下侧通过螺钉与下述准直模块40中的准直调焦机体401的上端固定连接，进而将光源模块30整体安装固定在准直模块40的上方，并将光纤301发出的发散光束111导入准直模块40。
准直模块40
如图2至图4所示，准直模块40包括中空的准直调焦机体401、可上下移动地安装在准直调焦机体401内的镜座架402、作用于镜座架402且被容纳在准直调焦机体401内的调焦驱动组件、以及安装在镜座架402内的准直镜组403。较优地，镜座架402的内腔为圆柱形，准直镜组403通过第一镜片压圈404固定安装在镜座架402的内腔中，第一镜片压圈404旋合在镜座架402内部、并压紧准直镜组403，通过精确安装配合，使得准直镜组403与光纤接头302内的光束同轴。如此，调焦驱动组件驱动镜座架402上下运动，改变准直镜组403的上下位置，也即改变准直镜组403相对于光源模块30中光纤接头302的上下位置，从而改变光源模块30发出的发散光束111入射至准直模块40中的入射范围，实现焦点位置的自动调整，从而调节密封焊缝焊接维修激光头的工作焦距，并通过准直镜组403形成准直光束112。
进一步地，如图1至图4所示，准直调焦机体401为L形构件，准直调焦机体401的左侧开设有第一安装口、前侧开设有第二安装口、右侧开设有视窗，第一安装口和第二安装口用于安装和检查准直调焦机体401内的各元器件，视窗用于观察准直调焦机体401内各元器件的工作状态。基于此，准直模块40还包括安装在准直调焦机体401左侧且覆盖第一安装口的密封盖板405、以及安装在准直调焦机体401前侧且覆盖第二安装口的侧盖板406，并且，密封盖板405上开设有检查口，便于检查准直调焦机体401内的各元器件的工作状态，故密封盖板405的外侧还安装有覆盖检查口的防尘盖407。密封盖板405和准直调焦机体401之间还设有密封圈，该密封圈安装在密封盖板405内侧边缘的沟槽中，起到防尘防水的作用。准直调焦机体401左侧的上端还安装有线缆接插件408，用于电气部件的供电和信号传输。
进一步地，如图4所示，调焦驱动组件包括调焦驱动电机409、调焦驱动底座410、上下延伸的调焦丝杠411、调焦螺母、调焦滑块412、以及镜座架安装座413。调焦驱动电机409固定在调焦驱动底座410上，调焦驱动底座410的底部通过螺钉固定安装在密封盖板405的内侧，进而将调焦驱动电机409固定安装于准直调焦机体401。调焦驱动电机409的输出端与调焦丝杠411相连、驱动调焦丝杠411转动。调焦丝杠411通过轴承可转动地安装在准直调焦机体401中，调焦螺母与调焦丝杠411相配合、两者构成丝杠螺母副，将转动运动转换为上下直线运动。调焦螺母和调焦滑块412的一侧相固定，调焦滑块412的另一侧和镜座架安装座413的一侧相固定，镜座架402固定安装在镜座架安装座413的另一侧。调焦驱动电机409驱动调焦丝杠411转动时，调焦螺母沿调焦丝杠411上移或下移，调焦螺母带动调焦滑块412、镜座架安装座413、镜座架402和准直镜组403一起上移或下移，由此调节准直镜组403的上下位置，实现焦点位置的自动调整。
进一步地，如图4所示，侧盖板406的内侧固定安装有两个相平行、且上下相对设置的调焦限位开关414，两个调焦限位开关414都位于准直调焦机体401内，镜座架安装座413的另一侧还固定安装有调焦限位片415，调焦限位片415用于调焦限位开关414的检测感应，两者相配合构成镜座架安装座413上、下运动时的限位，也即对调整准直镜组403的上下位置时起限位作用。
匀化模块50
如图2和图4所示，匀化模块50包括匀化镜安装座501、压镜片502、第一匀化镜503、以及第二匀化镜504；匀化镜安装座501为中空结构，匀化镜安装座501的上端通过螺钉固定在准直调焦机体401的下端；第一匀化镜503和第二匀化镜504上下排布、分别安装在匀化镜安装座501的上下两端处，即匀化模块50中设置有两个匀化镜；第一匀化镜503和第二匀化镜504各自通过一压镜片502固定安装在匀化镜安装座501内。从准直模块40中出射的准直光束112依次经过第一匀化镜503和第二匀化镜504后被整形匀化，由此形成匀化光束113，使光路截面上的能量密度均匀。
聚焦模块60
如图2和图4所示，聚焦模块60包括聚焦镜安装座601、聚焦镜组602、以及第二镜片压圈603，聚焦镜安装座601固定连接在匀化镜安装座501的下端，聚焦镜安装座601的内腔为圆柱形，聚焦镜组602通过第二镜片压圈603固定安装在聚焦镜安装座601的内腔中，第二镜片压圈603旋合在聚焦镜安装座601内部、并压紧聚焦镜组602，通过精确安装配合，使得聚焦镜组602与匀化光束113同轴，匀化光束113经聚焦镜组602后形成聚焦光束114，聚焦镜组602将聚焦光束114聚焦成为需要的光斑。另外，可通过调换匀化模块50中的匀化镜可使聚焦光斑呈多种形态，比如使聚焦光斑呈多边形或圆形。
进一步地，如图2所示，密封焊缝焊接维修激光头还包括水冷板604，该水冷板604固定安装在匀化镜安装座501和聚焦镜安装座601的前侧面上，水冷板604内部设置有水冷回路、并配置有用于进出水的第一水冷接头605，通过水冷板604可对匀化镜安装座501和聚焦镜安装座601进行散热，避免匀化镜安装座501和聚焦镜安装座601内因光路匀化聚焦后产生较大能量而导致匀化镜和聚焦镜组602过热损坏，实现匀化模块50和聚焦模块60中光学镜片的散热。
进一步地，如图2和图4所示，聚焦模块60和旋转模块70之间通过扭转连接件150相连，即：聚焦模块60的聚焦镜安装座601与下述旋转模块70的反射镜安装块702之间通过扭转连接件150相连，扭转连接件150的上端与聚焦镜安装座601的下端相固定，扭转连接件150的下端与下述反射镜安装块702的上端相固定。扭转连接件150在轴向方向上具有一定的扭转角度，进而使得旋转模块70整体相对于聚焦模块60能够轴向扭转，也即使得末端的输出光束116能够轴向扭转，以充分适应控制棒驱动机构120上密封焊缝130的焊接、堆焊、及维修等作业时狭小受限的空间。
旋转模块70
如图2至图4所示，旋转模块70包括激光头安装板701、反射镜安装块702、连接套703、旋转套704、旋转驱动电机705、以及旋转传动组件。其中，反射镜安装块702固定安装在扭转连接件150的下方，反射镜安装块702为中空结构。激光头安装板701通过螺钉固定安装在反射镜安装块702的左侧，激光头安装板701上设置有安装接口，激光头安装板701通过安装接口与外部维修装置140相连，如图8所示，进而将本申请涉及的密封焊缝焊接维修激光头整体集成于外部维修装置140；外部维修装置140为现有技术，比如为申请号为201710101868.4的中国发明专利申请所公开的一种密封焊缝130堆焊维修装置。反射镜安装块702内部的下端处固定安装有第一反射镜安装板706，第二反射镜20通过螺钉固定安装在第一反射镜安装板706上；从聚焦模块60中向下出射的聚焦光束114出射至第二反射镜20的第二反射斜镜面上，第二反射斜镜面将聚焦光束114进行90度的反射后形成反射光束115，反射光束115朝前方向传播。
如图5所示，反射镜安装块702上固定安装有电机安装板，旋转驱动电机705固定安装在电机安装板上，进而安装于反射镜安装块702；连接套703固定安装于反射镜安装块702；旋转套704通过轴承可转动地安装在连接套703的外周，则轴承的内圈与连接套703相固定，轴承的外圈与旋转套704相固定；旋转套704设置在聚焦模块60的前侧、并沿前后方向轴向延伸，故旋转套704的旋转中心与聚焦光束114的传播方向相垂直；旋转驱动电机705通过旋转传动组件与旋转套704相连、驱动旋转套704转动；旋转套704的前端固定安装有第二反射镜安装板707，第一反射镜10通过螺钉固定安装在第二反射镜安装板707上，进而将第一反射镜10固定安装在旋转套704内；由第二反射镜20反射的反射光束115出射至第一反射镜10的第一反射斜镜面上，第一反射斜镜面将反射光束115再次进行90度发射，改变焊接光路方向，形成末端的输出光束116，输出光束116朝左方向传播。
较优地，如图2所示，旋转传动组件包括固定在旋转驱动电机705输出轴上的主动旋转驱动齿轮708、以及固定在旋转套704后端的从动旋转驱动齿轮709，主动旋转驱动齿轮708与从动旋转驱动齿轮709啮合。第一反射镜安装板706和第二反射镜安装板707内部都设置有水冷回路，第一反射镜安装板706的下端配置有用于进出水的第二水冷接头710，用于对第二反射镜20进行散热；第二反射镜安装板707的前端配置有用于进出水的第三水冷接头711，用于对第一反射镜10进行散热。如图5所示，旋转套704的内侧还设置有轴承压圈，该轴承压圈固定压紧轴承的外圈，使轴承的外圈与旋转套704牢固地固定在一起。
如图1和图6所示，旋转套704的左侧开设有允许末端的输出光束116出射出的出光口，旋转套704在出光口处固定设置有保护镜712、以及位于保护镜712左侧的保护镜压圈713，保护镜压圈713用于固定压紧保护镜712，保护镜712用于防止焊接过程中烟尘、飞溅等对设备的影响，保护内部的第一反射镜10、第二反射镜20、聚焦镜组602等光学元件。
进一步地，如图5所示，旋转模块70还包括安装于反射镜安装块702的开关安装座714、安装在开关安装座714内的接近开关715、以及安装在旋转套704上的感应片716，开关安装座714在反射镜安装块702上的安装位置接近于旋转套704，感应片716用于接近开关715的检测感应，两者相配合用于检测旋转套704的旋转角度。如图2所示，反射镜安装块702前侧面的左右两侧都固定安装有固定限位块717；如图5所示，旋转套704的外周面上固定安装有旋转限位块718，固定限位块717和旋转限位块718能够抵接配合，两者相配合构成旋转套704旋转运动时的机械限位。另外，根据焊接工艺的需求，旋转限位块718在旋转套704上的安装位置可以改变，从而改变旋转套704的旋转角度的限位。
送丝调节模块80
如图2和图7所示，送丝调节模块80整体安装于旋转套704，送丝调节模块80包括一端固定在旋转套704外周的送丝固定板801、固定在送丝固定板801另一端的送丝调节底座802、固定安装在送丝调节底座802上的调节驱动电机803、调节传动组件、以及送丝送气固定块804，送丝调节底座802通过送丝固定板801与旋转套704固定连接，送气管91和送丝嘴92都固定安装于送丝送气固定块804，送丝调节底座802为三面半包型结构，调节驱动电机803通过调节传动组件与送丝送气固定块804相连，驱动送丝送气固定块804沿输出光束116传播方向移动，进而改变送丝送气固定块804在输出光束116传播方向上的位置，从而改变送气管91和送丝嘴92在输出光束116传播方向上的位置，自动调节送丝和送气位置，使得送气管91和送丝嘴92的位置适配于密封焊缝焊接维修激光头的工作焦距。
进一步地，如图7所示，调节传动组件包括固定在调节驱动电机803输出轴上的主动送丝驱动齿轮805、左右轴向延伸的送丝丝杠806、固定在送丝丝杠806上的从动送丝驱动齿轮807、以及送丝螺母808；主动送丝驱动齿轮805和从动送丝驱动齿轮807啮合、两者构成齿轮传动副；送丝丝杠806与输出光束116的传播方向相平行，送丝丝杠806左右两端通过轴承可转动地支撑在送丝调节底座802中；送丝丝杠806和送丝螺母808旋合、两者构成丝杠螺母副；送丝送气固定块804与送丝螺母808相对固定。如此，调节驱动电机803输出时，通过主动送丝驱动齿轮805和从动送丝驱动齿轮807驱动送丝丝杠806转动，进而驱动送丝螺母808左移或右移，送丝螺母808带动送丝送气固定块804、送气管91和送丝嘴92一起左移或右移，由此改变送气管91和送丝嘴92在输出光束116传播方向上的位置。
较优地，如图2和图7所示，送丝调节底座802的外侧固定有齿轮护罩809，主动送丝驱动齿轮805和从动送丝驱动齿轮807都被齿轮护罩809所罩盖。送丝调节底座802内还固定安装有线性导轨组件，送丝螺母808与线性导轨组件中的导轨滑块固定连接，有利于送丝调节模块80的运行稳定。送丝调节底座802的内侧还固定安装有送丝限位开关，用于送丝调节时的较零和限位。
进一步地，如图7所示，送丝螺母808和送丝送气固定块804之间通过送丝夹持固定板810和送丝夹持块811相连；具体说，送丝螺母808的下端固定连接有送丝夹持固定板810，送丝夹持固定板810的下端安装有送丝夹持块811，送丝夹持固定板810上设有左右延伸的腰形孔，送丝夹持块811上设置有前后延伸的腰形孔，送丝夹持固定板810和送丝夹持块811在两者的腰形孔处相连，送丝送气固定块804固定连接在送丝夹持块811的左侧，由此能够进一步调节送气管91和送丝嘴92的安装位置。
如图8所示，本申请涉及的密封焊缝焊接维修激光头焊接、堆焊、及维修控制棒驱动机构120上的密封焊缝130时，具体实施步骤如下：
1、由无损检测发现控制棒驱动机构120中部的密封焊缝130发生渗漏或缺陷，需对其进行焊接维修；2、通过切割、打磨专用维修设备对密封焊缝130进行焊前处理，使密封焊缝130达到可焊接维修的状态；3、将本申请涉及的密封焊缝焊接维修激光头通过激光头安装板701安装固定在外部维修装置140上，将激光器的光纤301插入到QBH接头内，将送丝嘴92与送丝模块的送丝管相连，将送气管91连接至激光器，进而构成一整套维修专机；4、在外部维修装置140的带动下，密封焊缝焊接维修激光头能够整体实现旋转运动、以及沿控制棒驱动机构120的轴向和径向的大范围调节运动；5、对密封焊缝焊接维修激光头各运动轴进行较零、复位，并运动到各自的初始状态；6、通过吊装使整套维修专机从控制棒驱动机构120的上方、沿控制棒驱动机构120的外壁将整套维修专机进行安装定位，使密封焊缝焊接维修激光头末端的输出光束116与密封焊缝130的中心位置处于同一平面上，并通过维修专机上的视频监控模块进行辅助定位；6、控制外部维修装置140进行夹紧固定；7、启动激光焊接，对密封焊缝130进行单道焊接或多道焊接。在焊接过程中，根据焊接工艺通过准直模块40调节密封焊缝焊接维修激光头的工作焦距，同时通过送丝调节模块80根据密封焊缝焊接维修激光头的工作焦距调整送气管91和送丝嘴92的位置，通过旋转模块70驱动第一反射镜10旋转，实现末端的输出光束116的角度调节，满足焊接工艺对末端输出光束116的位姿要求，并通过视频监控模块实时观测和记录焊接过程。待焊接作业完成后，停止激光焊接，密封焊缝焊接维修激光头各运动轴复位。最后，通过吊装将整套维修专机吊出，由此完成整个焊接作业过程。
综上所述，本申请涉及的密封焊缝焊接维修激光头具有下述有益效果：1、整体采用L型结构，成形良好、结构合理紧凑、安全可靠、操作方便、作业成本相对较低，能够充分适应维修现场的狭小受限空间，适用于多种堆型核电控制棒驱动机构120的密封焊缝130的堆焊维修和役前焊接。2、通过激光对密封焊缝130这一薄壁结构进行焊接维修，具有热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整，焊缝成形质量高等特点。3、采用水冷设计，配合高功率光学镜片，能够在高功率下长时间持续稳定地工作。4、通过匀化模块50对发散光束111进行整形匀化，再配合聚焦模块60，能够获得均匀的平顶光斑，实现稳定、均匀的焊接热输入。5、实现末端输出光束116旋转，送丝和送气位置连续自动调节，可满足密封焊缝130焊接的各种位姿需求，并可适应多种堆型和多个位置的控制棒驱动机构120的密封焊缝130的焊接维修和役前密封焊接。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：包括用于出射光束的光源模块(30)、用于形成聚焦光束(114)的聚焦模块(60)、送气管(91)、送丝嘴(92)、第一反射镜(10)、以及旋转模块(70)，所述第一反射镜(10)具有第一反射斜镜面，所述第一反射斜镜面用于改变聚焦光束(114)的出射方向、将聚焦光束(114)反射为输出光束(116)，所述旋转模块(70)作用于第一反射镜(10)、驱动第一反射镜(10)转动，所述送气管(91)和送丝嘴(92)都近邻于输出光束(116)。
2.根据权利要求1所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述旋转模块(70)包括反射镜安装块(702)、固定于反射镜安装块(702)的连接套(703)、通过轴承可转动地安装在连接套(703)外周的旋转套(704)、安装于反射镜安装块(702)的旋转驱动电机(705)、以及旋转传动组件，所述旋转驱动电机(705)通过旋转传动组件与旋转套(704)相连，所述第一反射镜(10)固定安装在旋转套(704)内。
3.根据权利要求2所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述旋转模块(70)还包括安装于反射镜安装块(702)的开关安装座(714)、安装在开关安装座(714)内的接近开关(715)、以及安装在旋转套(704)上的感应片(716)，所述感应片(716)用于接近开关(715)的检测感应。
4.根据权利要求2所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述旋转模块(70)还包括固定于反射镜安装块(702)的固定限位块(717)、以及固定于旋转套(704)的旋转限位块(718)，所述固定限位块(717)和旋转限位块(718)能够抵接配合。
5.根据权利要求2所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：还包括安装在反射镜安装块(702)内的第二反射镜(20)，所述反射镜安装块(702)为中空结构、允许所述聚焦光束(114)传播，所述旋转套(704)的旋转中心与聚焦光束(114)的传播方向相垂直，所述聚焦模块(60)、第二反射镜(20)和第一反射镜(10)沿光束的传播方向先后设置，所述第二反射镜(20)具有第二反射斜镜面，所述第二反射斜镜面用于将聚焦光束(114)反射为出射至第一反射斜镜面的反射光束(115)。
6.根据权利要求1所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：还包括准直模块(40)、以及匀化模块(50)，所述光源模块(30)、准直模块(40)、匀化模块(50)、以及聚焦模块(60)沿光束的传播方向先后设置，所述准直模块(40)用于将光源模块(30)出射的发散光束(111)准直为准直光束(112)，所述匀化模块(50)用于将准直光束(112)匀化为匀化光束(113)，所述聚焦模块(60)用于将匀化光束(113)聚焦为聚焦光束(114)。
7.根据权利要求6所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述准直模块(40)包括中空的准直调焦机体(401)、可上下移动地安装在准直调焦机体(401)内的镜座架(402)、作用于镜座架(402)的调焦驱动组件、以及安装在镜座架(402)内的准直镜组(403)；所述光源模块(30)包括光纤(301)和光纤接头(302)，所述光纤接头(302)的一端与光纤(301)插接、另一端固定安装于准直调焦机体(401)；所述准直镜组(403)与光纤接头(302)内的光束同轴。
8.根据权利要求7所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述调焦驱动组件包括固定于准直调焦机体(401)的调焦驱动电机(409)、上下延伸且可转动地安装在准直调焦机体(401)中的调焦丝杠(411)、与调焦丝杠(411)相配合的调焦螺母、与调焦螺母相固定的调焦滑块(412)、以及固定安装在调焦滑块(412)上的镜座架安装座(413)，所述调焦驱动电机(409)驱动调焦丝杠(411)转动，所述镜座架(402)固定安装在镜座架安装座(413)上。
9.根据权利要求8所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述镜座架安装座(413)上固定安装有调焦限位片(415)，所述准直调焦机体(401)内固定安装有两个上下相对设置的调焦限位开关(414)，所述调焦限位片(415)用于调焦限位开关(414)的检测感应。
10.根据权利要求6所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述匀化模块(50)包括中空的匀化镜安装座(501)、以及固定安装在匀化镜安装座(501)内的匀化镜。
11.根据权利要求1或6所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述聚焦模块(60)包括中空的聚焦镜安装座(601)、以及固定安装在聚焦镜安装座(601)内的聚焦镜组(602)。
12.根据权利要求1所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述聚焦模块(60)和旋转模块(70)之间通过扭转连接件(150)相连。
13.根据权利要求2所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：还包括送丝调节模块(80)，所述送丝调节模块(80)包括调节驱动电机(803)、调节传动组件、以及送丝送气固定块(804)，所述调节驱动电机(803)通过调节传动组件与送丝送气固定块(804)相连、改变送丝送气固定块(804)在输出光束(116)传播方向上的位置，所述送气管(91)和送丝嘴(92)都固定安装于送丝送气固定块(804)。
14.根据权利要求13所述的密封焊缝焊接维修激光头，其特征在于：所述调节传动组件包括与旋转套(704)相固定的送丝调节底座(802)、平行于输出光束(116)传播方向且可转动地安装在送丝调节底座(802)中的送丝丝杠(806)、以及与送丝丝杠(806)相配合的送丝螺母(808)，所述调节驱动电机(803)与送丝丝杠(806)相连、驱动送丝丝杠(806)转动，所述送丝送气固定块(804)与送丝螺母(808)相对固定。
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