CN113878225A - 一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光焊接领域，公开了一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置。本发明带有人员防护功能、辅助定位轨道、激光焊接头、焊接头升降机构，并提供在线监测功能，具有方法简单、提高焊接精度和焊接效率、提高焊缝质量、不受人员本身因素限制、不受场地限制、无需清场、无安全隐患等特点。
Description
技术领域
本发明属于激光焊接领域，涉及一种保证操作人员安全防护要求的一体化手持激光半自动焊接装置。
背景技术
手持激光焊接原理是通过激光发生器，将高能激光束通过光纤、准直镜，聚焦于焊接工件上进行焊接的一种焊接设备。传统的手持激光焊接头，是将台式激光焊接头微型化，并增加手持握把，客户在操作设备时，如传统氩弧焊抢类似进行操作，实现不锈钢、钢、铜、铝等同材质或异种金属焊接。
然而，对于平板对接、搭接焊，平焊或横焊当前的手持激光焊在使用过程中存在以下不足：①手持激光焊属于四类激光产品(大于500mW)，对皮肤、眼睛有一定的伤害性，但国内不少加工厂的工人因为看不见激光存在，加工时的火花也不刺眼，因此在进行手持焊操作时往往没有任何安全防护措施，或者操作人员简单配单防护眼镜及面罩，而周围其他人员无任何防护。虽然人眼无法直接看到红外波段的激光(光纤激光器常见波长为1064nm)，但手持焊接的焊接头和工件表面有一定角度，会有一部分激光被反射出去，尤其是焊接铜、铝等高反材料时反射的激光能量更大，会对人眼造成不可逆的伤害，同时，长期近距离暴露在激光辐射范围内有诱发皮肤癌的风险。②其次，对于平板对接焊、搭接焊等无定位机构场合使用时，由于激光光斑十分细小，手持激光焊受人员操作水平限制，焊缝质量难以控制，焊接速度无法精准控制。
发明内容
针对于上述现有的技术存在的不足，本发明带有人员防护功能、辅助定位轨道、焊接头升降机构，并提供在线监测功能，具有方法简单、提高焊接精度和焊接效率、提高焊缝质量、不受人员本身因素限制、不受场地限制、无需清场、无安全隐患等特点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，包括安全防护罩、激光焊接头、定位辅助轨道、在线检测摄像头、升降机构及电机控制模块；
所述安全防护罩内设有激光焊接头、定位辅助轨道、在线检测摄像头和升降机构；
所述激光焊接头通过升降机构装在定位辅助轨道上，所述定位辅助轨道包括横向导轨和平行导轨，为激光焊接头提供自动焊接移动轨道，通过电机以及电机控制模块，实现激光焊接头在上下、水平方向的移动；在线检测摄像头安装在升降机构侧面，便于观察激光焊接头与焊缝的相对位置，并通过电机控制模块实现焊接全位置调节；
其中，所述激光焊接头包括依次连接的高功率光纤激光传输的输出接口QBH，QBH连接筒，准直器镜筒，电机筒，保护镜片和聚焦镜片安装筒，气筒，锁紧圈，镜筒和保护嘴；
激光焊接头通过QBH与激光发生器进行连接；
准直器镜筒与其内部安装的准直镜片，构成准直单元，用于将通过QBH结构的点发散的激光转变成平行光束，实现高能的发散激光到激光焊接头的过度；
电机筒内安装有摆动电机和反射镜，摆动电机与反射镜构成振镜，摇摆电机驱动反射镜在一定频率和角度下摆动，实现光束轨迹按波动曲线进行焊接；
保护镜片和聚焦镜片安装筒内安装有聚焦镜片与保护镜片，聚焦镜片将平行光聚焦于待焊工件上，使焊接材料熔化并形成熔池，实现焊接；保护镜片用于防止外部飞溅污物通过镜筒进入激光焊接头，污染聚焦镜片。
所述保护镜片和聚焦镜片安装筒上还安装有保护镜片抽屉镜座，保护镜片可通过保护镜片抽屉镜座进行更换。
所述激光焊接头上还设有冷却水进、出口，构成冷却水通路，激光焊接头通过冷却水通路进行散热。
所述激光焊接头上还设有保护气接口。
所述锁紧圈可用于调节可伸缩镜筒的伸出长度，调节焊接离焦量。
所述激光焊接头为自动摆动焊接激光头，可实现高能光束聚焦摆动焊接；
所述安全防护罩包括两块LB5级观察窗防护玻璃、手持把手、触控显示器、激光焊接头方向控制按键及光束开关；所述两块激光防护观察玻璃安装于激光防护罩前后两侧，触控显示器安装于防护罩上方，操作按钮包括激光焊接头移动方向控制按键、光束开关及急停按钮安装于防护罩上方，靠近手持把手的位置。
在线检测摄像头与触控显示器连接。
在触控显示器上还可预设焊接速度，按动光束开关，激光焊接头将自动完成直线焊接，亦可通过再次按动光束开关结束停止焊接；
所述安全防护罩为铝合金材质板材制作，规格为300mm×300mm×400mm。
一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，安全防护罩的底部还设有磁吸装置，用于固定安全防护罩与焊接试板的相对位置，减轻劳动强度。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过箱式安全防护罩，将焊接激光与操作人员、焊接区域其他人员进行隔离，隔绝激光焊接产生的漫反射造成二次辐射，使工作人员免受激光辐射，提高激光焊接的安全等级；
(2)本发明完成大型钢结构件平板横焊焊接时，可选装磁吸装置，保证激光焊接头的稳定性，提高设备焊接稳定性，减少工人劳动强度；
(3)本发明通过将触控显示器和在线检测摄像头，可全方位观察焊枪位置及焊接过程，方便调节焊接头与焊缝的相对位置，并通过按钮控制焊接头升降结构，调节焊接头的高度，实现对枪及离焦量的调节；
(4)本发明通过辅助定位轨道，实现短距离直线自动焊接的精准控制，减少工作人员对焊接移动的操作难度，解决板板对接、搭接焊无定位工装的手持焊接，支持多道堆焊，提高焊接质量；
(5)本发明通过电机控制模块，可预设焊接速度及行进距离，大大减少了操作人员对焊接速度的操作难度，实现精准的工艺控制。
附图说明
图1为本发明所述带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置的结构图。
图2为激光焊接头结构图。
附图标记说明如下：
1-安全防护罩，2-触控显示器，3-操作按钮，4-激光焊接头，5-在线检测摄像头，6-横向导轨，7-升降机构，8-磁吸装置，9-平行导轨，10-电机，11-手持把手，12-送丝管；
401-QBH，402-QBH连接筒，403-冷却水进、出口，保护气接口，404-准直器镜筒，405-电机筒，406-保护镜片抽屉镜座，407-保护镜片和聚焦镜片安装筒，408-气筒，409-锁紧圈，410-镜筒，411-保护嘴。
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所示，一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，包括安全防护罩1、激光焊接头4、定位辅助轨道、在线检测摄像头5、升降机构7及电机控制模块；安全防护罩1内设有激光焊接头4、定位辅助轨道、在线检测摄像头5和升降机构7；
所述激光焊接头4通过升降机构7装在定位辅助轨道上，所述定位辅助轨道包括横向导轨6和平行导轨9，为激光焊接头提供自动焊接移动轨道，通过电机以及电机控制模块，实现激光焊接头在上下、水平方向的移动；在线检测摄像头5安装在升降机构7侧面，便于观察激光焊接头与焊缝的相对位置，并通过电机控制模块实现焊接全位置调节；
如图2所示，所述激光焊接头4包括依次连接的QBH401，QBH连接筒402，准直器镜筒404，电机筒405，保护镜片和聚焦镜片安装筒407，气筒408，锁紧圈409，镜筒410和保护嘴411；所述激光焊接头4为自动摆动焊接激光头，可实现高能光束聚焦摆动焊接；
激光焊接头4通过QBH 401与激光发生器进行连接；
准直器镜筒404与其内部安装的准直镜片，构成准直单元，用于将通过QBH401结构的点发散的激光转变成平行光束，实现高能的发散激光到激光焊接头的过度；
电机筒405内安装有摆动电机和反射镜，摆动电机与反射镜构成振镜，摇摆电机驱动反射镜在一定频率和角度下摆动，实现光束轨迹按波动曲线进行焊接；
保护镜片和聚焦镜片安装筒407内安装有聚焦镜片与保护镜片，聚焦镜片将平行光聚焦于待焊工件上，使焊接材料熔化并形成熔池，实现焊接；保护镜片用于防止外部飞溅污物通过镜筒进入激光焊接头，污染聚焦镜片。
保护镜片和聚焦镜片安装筒407上还安装有保护镜片抽屉镜座406，保护镜片可通过保护镜片抽屉镜座406进行更换。
所述激光焊接头4上还设有冷却水进、出口403，构成冷却水通路，激光焊接头4通过冷却水通路进行散热。
所述激光焊接头4上还设有保护气接口。
所述锁紧圈409用于调节可伸缩镜筒410的伸出长度，调节焊接离焦量。
所述安全防护罩1包括两块LB5级观察窗防护玻璃、手持把手11、触控显示器2、激光焊接头4方向控制按键及光束开关；所述两块激光防护观察玻璃安装于激光防护罩前后两侧，触控显示器2安装于防护罩上方，操作按钮3包括激光焊接头移动方向控制按键、光束开关及急停按钮安装于防护罩上方，靠近手持把手的位置。
在线检测摄像头5与触控显示器2连接。
在触控显示器2上还可预设焊接速度，按动光束开关，激光焊接头4将自动完成直线焊接，亦可通过再次按动光束开关结束停止焊接；
所述安全防护罩1为铝合金材质板材制作，规格为300mm×300mm×400mm。
一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，安全防护罩1的底部还设有磁吸装置8，用于固定安全防护罩1与焊接试板的相对位置，减轻劳动强度。
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 (8)
1.一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，包括安全防护罩(1)、激光焊接头(4)、定位辅助轨道、在线检测摄像头(5)、升降机构(7)及电机控制模块；
安全防护罩(1)内设有激光焊接头(4)、定位辅助轨道、在线检测摄像头(5)和升降机构(7)；所述激光焊接头(4)通过升降机构(7)装在定位辅助轨道上，所述定位辅助轨道包括横向导轨(6)和平行导轨(9)；在线检测摄像头(5)安装在升降机构(7)侧面；
其中，激光焊接头(4)包括依次连接的QBH(401)，QBH连接筒(402)，准直器镜筒(404)，电机筒(405)，保护镜片和聚焦镜片安装筒(407)，气筒(408)，锁紧圈(409)，镜筒(410)和保护嘴(411)；
激光焊接头(4)通过QBH(401)与激光发生器进行连接；
准直器镜筒(404)与其内部安装的准直镜片，构成准直单元，用于将通过QBH(401)结构的点发散的激光转变成平行光束，实现高能的发散激光到激光焊接头的过度；
电机筒(405)内安装有摆动电机和反射镜，摆动电机与反射镜构成振镜，摇摆电机驱动反射镜在一定频率和角度下摆动，实现光束轨迹按波动曲线进行焊接；
保护镜片和聚焦镜片安装筒(407)内安装有聚焦镜片与保护镜片，聚焦镜片将平行光聚焦于待焊工件上，使焊接材料熔化并形成熔池，实现焊接；保护镜片用于防止外部飞溅污物通过镜筒进入激光焊接头，污染聚焦镜片。
2.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，所述保护镜片和聚焦镜片安装筒(407)上还安装有保护镜片抽屉镜座(406)，保护镜片可通过保护镜片抽屉镜座(406)进行更换。
3.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，所述激光焊接头(4)上还设有冷却水进、出口(403)，构成冷却水通路，激光焊接头(4)通过冷却水通路进行散热。
4.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，所述激光焊接头(4)上还设有保护气接口。
5.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，所述安全防护罩(1)包括两块LB5级观察窗防护玻璃、手持把手(11)、触控显示器(2)、激光焊接头(4)方向控制按键及光束开关；所述两块激光防护观察玻璃安装于激光防护罩前后两侧，触控显示器(2)安装于防护罩上方，操作按钮(3)包括激光焊接头移动方向控制按键、光束开关及急停按钮安装于防护罩上方，靠近手持把手的位置。
6.如权利要求1或5所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，在线检测摄像头(5)与触控显示器(2)连接。
7.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，所述安全防护罩(1)为铝合金材质板材制作，规格为300mm×300mm×400mm。
8.如权利要求1所述的一种带有人体防护功能的手持激光半自动焊接装置，其特征在于，安全防护罩(1)的底部还设有磁吸装置(8)，用于固定安全防护罩(1)与焊接试板的相对位置。
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