CN201960268U - 一种用于激光拼焊设备的摆动激光头 - Google Patents
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Abstract
一种用于激光拼焊设备的摆动激光头，适用于在冶金、造船、汽车等国民经济支柱产业中将比较小的金属板材焊接成比较大的板材或者将比较短的金属板材或带材焊接成比较长的板材或带材，主要优点是结构简单，性能稳定可靠，并能获得良好的激光切割和焊接质量，同时降低了设备的成本。摆动激光头的主要措施是利用两个轴承将激光头停留在以轴承中心为圆心、以焦点到轴承中心的距离为半径的弧线上的任意点上；工程中可以设置三个停留点即0°点、+X°点和-X°点，让这三个停留点作为光头加工点，这样就形成了能在实际工程上使用的用于激光拼焊设备的摆动激光头。
Description
技术领域
本实用新型属于激光加工领域，主要用于提高激光切割和激光焊接的质量，降低设备的成本。
背景技术
在冶金、造船、汽车等国民经济支柱产业中，用激光将比较小的金属板材焊接成比较大的板材或者将比较短的金属板材或带材焊接成比较长的板材或带材是常用的方法，这种生产工艺就被称为激光拼焊。例如，在轧辊将比较厚的板材轧制成比较薄的板材时，为了连续生产，在生产线上广泛用激光将前一卷板材的末端与后一卷板材的前端焊接起来，这种焊接可以使轧制过程按照人们期望的时间一直连续进行，这种生产工艺就被称为在线激光拼焊。
激光焊接有很多优势，例如焊接速度高、焊接质量好、焊接强度高、不需要焊接填充料(例如焊条)等等，因此激光拼焊越来越多地替代或淘汰了传统拼焊工艺。然而，激光焊接对拼接的要求也很高。这主要是因为激光的聚焦光斑小，如果拼接的缝太大或者拼接缝有不平整或不光滑的毛刺等问题，激光焊接过程中就会出现漏光、漏焊、或者气孔等诸多问题，焊接的质量就会受到严重的影响。这些问题可能导致轧制过程中断带而使生产中断，严重地影响生产效率和安全。由此可见，拼接过程对激光拼焊有决定性影响。激光拼焊设备的拼接一般是分几个步骤完成的，先由激光切割、或剪切设备将前一板材的末端 与后一板材的前端切割或剪切好，再由机械手(亦称夹具)将两个端口拼在一起，最终由激光将两个端口拼焊在一起，这样就完成了激光拼焊的过程。可见，有两种组合方式完成激光拼焊，即激光切割与激光焊接组合和机械剪切与激光焊接组合的激光拼焊。由机械剪切同时将前一板材的末端与后一板材的前端剪切好的设备为双刃剪，这种设备技术难度大、价格高昂，国内难以生产。采用激光切割作为拼焊的前处理是比较简单和成本低的重要方法。然而，不管是双刃剪剪切还是激光切割，都必须是将前一板材的末端与后一板材的前端切割或剪切好并且在它们之间留相当大的空隙然后再拼在一起。这不仅是初始焊接的需要，也是在拼焊质量不满足要求的情况下重新焊接的需要。在重新焊接的情况下，必须将原有不合格焊缝附近的区域切掉而不能沿原焊缝切割。可见，如果是激光切割，必须要将板材双边切割。现在常用的方法是让切割头走U字型实现双边切割，实际上切割的是两条平行线，中间的横线是空行程。这种方式需要的机构比较复杂，因为要满足一定的定位和重复定位精度要求，一般是伺服电机配合滚珠丝杠和一套比较复杂的光路系统来完成。这样的机构如果出现问题将严重影响切割质量，切割质量得不到保证，焊接质量也难以满足要求。
实用新型内容
针对原有激光拼焊设备的激光头的弱点，本实用新型的目的是提供一种用于激光拼焊设备的摆动激光头。为了实现上述目的，本实用新型采取的主要措施是：在普通激光头(即不摆动的激光头)的激光传输管道上设置两个轴承，这样激光头可以在一定的角度范围内摆动，因此激光头可以停留以轴承中心为圆心、以焦点到轴承中心的距离为半径的弧线上的任意点上，实际拼焊设备使 用中是将激光头由中点到两边的摆动角度为基准定出三个停留点，数学上标记为0°点、+X°点和-X°点，实际工程上是在±X°处布置两个限位装置(简单的就用两个限位块)，让这三个停留点作为光头加工点，这样就形成了能在实际工程上使用的用于激光拼焊设备的摆动激光头。
本实用新型的具体工作过程是：在激光切割或焊接的过程中，先让摆动激光头停在+X°的位置，此时摆动激光头沿着直线轨道运动将前一板材的末端切割好；然后让摆动激光头停留在-X°的位置，此时摆动激光头沿着同一直线轨道运动将后一板材的前端切割好；再让板材夹具将前一板材的末端和后一板材的前端拼接好，拼接好的缝刚好停留在0°的位置，然后让摆动激光头也停留在0°的位置，此时摆动激光头仍然沿着同一直线轨道运动将两端焊接起来，这样就完成了一个完整的切割焊接过程。如果让上述过程循环下去，就实现了长期自动工作。
本实用新型的主要优点是结构简单，性能稳定可靠，并能获得良好的激光切割和焊接质量，同时降低了设备的成本。
本实用新型的其它部分与原有的激光拼焊基本相同。其中激光器一般是高功率激光器，有高功率气体激光器、高功率固体激光器、高功率半导体激光器、高功率光纤激光器等激光器可供选择。
很容易看出，该摆动激光头不仅能用于在线激光拼焊设备，也能用于一般板材激光拼焊设备。
附图说明
本实用新型的一种用于激光拼焊设备的摆动激光头示意如图1。在图1中， 为了表达全面，我们将激光器也在图中表示出来。图1中：(1)是激光器，(2)是需要切割和焊接的板材，(3)是摆动激光头切割和焊接的运动方向，该方向是可逆的，即可以往复运动，(4)是激光光束的外沿光线，(5)是摆动激光头上的两个轴承，(6)是导光筒及激光镜片的支撑座，(7)、(8)、(9)分别是激光反射镜，(10)是激光聚焦镜。图2是图1的俯视图，其中(11)是前一板材的末端激光切口，(12)是后一板材的前端激光切口，(13)是摆动激光头的+X°停留位置，即前一板材的末端激光切口位置，(14)是摆动激光头的-X°停留位置，即后一板材的前端激光切口位置，(15)是摆动激光头的0°停留位置，即摆动激光头的焊接位置，也是前后板材拼接缝的位置。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例子如下：
一个将热轧板激光拼焊后送到轧机进行冷轧的联合生产线，为了保证生产按照人们的预期不停顿的进行，需要在将热轧板一卷接一卷地焊接起来供应到冷轧机。其激光拼焊的速度要大于冷轧所需要的拼接速度。如果热轧板的厚度为6mm，宽度为1200mm，则采用一个功率为6kW的射频激励板条二氧化碳气体激光器，其输出激光束通过光学系统传输到摆动激光头。该摆动激光头先停在+X°的位置，并沿着直线轨道运动将前一板材的末端切割好；然后停留在-X°的位置，并沿着同一直线轨道运动将后一板材的前端切割好；当板材夹具将前一板材的末端和后一板材的前端拼接好并停留在0°的位置后，摆动激光头也停留在0°的位置，此时摆动激光头仍然沿着同一直线轨道运动将两端焊接起来，这样就完成了一个完整的切割焊接过程。如果让上述过程循环下去，就实现了长期 自动工作。这样循环生产的就是激光连续拼焊的生产线，本实用新型的一种用于激光拼焊设备的摆动激光头就是这种生产线的重要部件。
Claims (2)
1.一种用于激光拼焊设备的摆动激光头，与不摆动的激光头的结构和功能基本相同，其特征在于：在不摆动的激光头的基础上增加一对轴承，这样激光头就可以摆动。
2.一种用于激光拼焊设备的摆动激光头，其特征在于：在摆动激光头的使用中可以将激光头由中点到两边的摆动角度为基准定出三个停留点，让这三个停留点作为光头加工点，这样就形成了能在实际工程上使用的用于激光拼焊设备的摆动激光头。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 201020146942 CN201960268U (zh) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 一种用于激光拼焊设备的摆动激光头 |
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| CN 201020146942 CN201960268U (zh) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 一种用于激光拼焊设备的摆动激光头 |
Publications (1)
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| CN201960268U true CN201960268U (zh) | 2011-09-07 |
Family
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| CN (1) | CN201960268U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102601525A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 昆山宝锦激光拼焊有限公司 | 激光切割和焊接装置 |
| CN103170737A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-26 | 昆山远大精工机械有限公司 | 一种数控加工用激光切割机 |
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2010
- 2010-03-30 CN CN 201020146942 patent/CN201960268U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN102601525A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 昆山宝锦激光拼焊有限公司 | 激光切割和焊接装置 |
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