CN2638905Y

CN2638905Y - 激光焊接机

Info

Publication number: CN2638905Y
Application number: CN 03273815
Authority: CN
Inventors: 王海涛
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2013-08-22

Abstract

本实用新型公开了一种激光焊接机，包括机箱和激光头。机箱内装有光路部分、电源及控制部分、步进驱动部分和循环冷却部分。其中，激光头的数量为至少两个。光路部分和步进驱动部分由相应的独立设置的系统构成，该独立设置的系统的数量与激光头的数量配套。电源及控制部分分别独立的对所述的光路部分和步进驱动部分中独立设置的系统提供电源和进行控制。本实用新型与现有技术相比提高了工作效率并节省了空间。

Description

激光焊接机

【技术领域】

本实用新型涉及一种利用激光沿着缝线将作为坯板的金属材料焊接在一起的装置。尤其是涉及一种采用固体激光器的包括电源、步进控制和冷却等部分组成的焊接装置。

【背景技术】

激光作为一种新光源，具有良好的相干性、单色性、方向性和高的功率密度。激光焊接技术就是利用激光束的优良的方向性和高功率密度等特点，通过将激光束聚焦在很小的区域中，在极短的时间内，形成一个能量高度集中的局部热源区，将其作用于作为坯板的金属材料的缝线处，从而迅速地使被照射到的金属材料局部熔化并牢固地联接在一起的方法。由于激光焊接技术具有焊接速度高、焊接牢固、精确、易于实现自动控制等多种优点。因而应用激光焊接技术的激光焊接机近年来已经在航空航天、国防制导以及锂离子电池加工等多种领域，获得了广泛的应用。

现有的激光焊接机一般都包括有一个机箱和一个激光头。其中激光头用于输出激光进行焊接作业。机箱内则装有光路、电源及控制、步进驱动和循环冷却等部分。其中光路部分用于产生焊接所需要的激光；电源及控制部分用于将外界的交流电转变为焊接机工作时所需的能源以及对相关电路进行控制；步进驱动部分用于设定程序控制和驱动激光头自动的对需焊接的对象进行焊接；循环冷却部分用于对光路部分当中的发热部件进行冷却，保证焊接机的正常工作。现有的激光焊接机的主要缺陷在于，只有一个出光点，在生产日益自动化的今天，已明显制约了生产效率的提升。此外，现有的激光焊接机的安装、维修和操作等也不方便。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种工作效率较高的激光焊接机。

本实用新型所要解决的另一个技术问题是，提供一种安装、维修较为简单、方便的激光焊接机。为解决上述技术问题，本实用新型的激光焊接机包括机箱和激光头，机箱内装有电源及控制部分、光路部分、步进驱动部分和循环冷却部分。其中，激光头的数量为至少两个。并且，光路部分也相应的包括至少两个与激光头配套的分别设置的光路系统，该光路系统各自与相应的激光头相连。步进驱动部分也相应的包括至少两个与激光头配套的分别设置的步进驱动装置，该步进驱动装置各自与相应的激光头相连。电源及控制部分分别与所述的光路系统和步进驱动装置相连，对其提供电源和进行控制。

循环冷却部分可以包括水箱、过滤器、水泵和热交换器，其中水箱的数量为一个，过滤器、水泵和热交换器的数量与激光头的数量配套。

所述的机箱设有安装板，该安装板位于机箱的上部，易损件和线路板均装在安装板上。

机箱内还可以设有步进系统控制箱，该控制箱为抽屉式的，控制部件及相关的线路均装于其中。

本实用新型的激光焊接机由于激光头的数量为至少两个，光路部分和步进驱动部分由相应的独立设置的系统构成，并且该独立设置的系统的数量与激光头的数量配套。电源及控制部分分别对所述的光路部分和步进驱动部分中独立设置的系统提供电源和进行控制。由此可以实现多点出光，与现有技术相比提高了生产效率并节省了空间。

由于在机箱的上部设有安装板并且将易损件和线路板均装在安装板上。从而使得整套电路的安装非常方便，也有利于维修与维护。采用抽屉式设置的步进系统控制箱，可更方便取出维护，也易于安装、维修和操作。

【附图说明】

下面参照附图结合实例对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型激光焊接机一种实施例组成结构的方框图；

图2为本实用新型激光焊接机一种实施例的外观示意图；

图3为图2中实施例的循环冷却部分的结构示意图；

图4为图2中实施例的步进控制控制箱部分的结构示意图；

图5为图2中实施例的安装板的结构示意图。

【具体实施方式】

图1展示了本实用新型一种实施例，两个出光点的激光焊接机的示意图。如图所示，本实施例包括一个机箱(图中未画出)和两个激光头1a和1b，激光头1a和1b可分别输出激光进行焊接作业。电源及控制部分30、光路部分、步进驱动部分和循环冷却部分10装于机箱内。其中光路部分由两个相应的与激光头1a和1b配套的分别设置的系统20a和20b构成，该光路系统20a和20b各自与相应的激光头1a和1b相连，分别用于产生激光并输出到激光头中去；步进驱动部分也由两个相应的与激光头1a和1b配套的分别设置的装置40a和40b构成，用于设定程序控制和驱动激光头自动的对需焊接的对象进行焊接。上述光路部分和步进驱动部分的分别设置的系统的数量与激光头的数量配套。水循环冷却部分10，来对光路部分20a和20b当中的发热部件进行冷却，以保证整个焊接机的正常工作。电源及控制部分30分别独立的对所述的光路部分和步进驱动部分中独立设置的系统20a、20b和40a、40b提供电源和进行控制。

在上述的光路系统20a和20b当中，每个系统均由固体激光器、聚光腔、氦氖激光灯、谐振元件、聚焦部分等部件组成。固体激光器主要采用光泵浦，固体物质中的激活粒子吸收某些段的光能，在工作物质中造成粒子数反转，形成激光。激光器由工作物质、泵浦源、聚光腔、光学谐振腔、冷却、滤光等部分组成。聚光腔的作用是将泵浦源辐射的光能有效均匀地会聚至工作物质上，以获得高的泵浦效率。腔体内表面抛光镀金，并有夹层冷却通道，腔内表面干燥。光学谐振腔由全反射镜和部分反射镜组成。受激辐射光通过反馈在其中形成放大与振荡，并由部分反射镜输出。滤光由外套氙灯的滤紫管构成，这种结构能够减小紫外辐射对工作物质的有害影响。由于工作物质内缺陷和热效应，导光路结构He-Ne校准光致应力折射，使得激光输出具有部分偏振特性。

电源及控制部分30主要包括整流电路、滤波及充放电、脉冲开关电路、触发及预燃电路和操作与控制电路。其中整流电路用于对外界的交流电进行整流，将之转变为直流电；滤波及充放电电路用于对整流电路输出的直流电进行滤波，使之成为能够供焊接机工作的平整的直流电，以及提供一个开机时进行预备充电和关机时进行放电的电路；脉冲开关电路能够以一定的频率开关通断，从而使来自滤波及充放电电路的直流电变成一定频率的脉冲直流电，进而控制氙灯发出脉冲光；触发及预燃电路用于提供一个触发及预燃的电压。操作与控制电路对上述的各个电路进行控制。

在焊机上设有上下隔层的抽屉，便于安装接线，三相整流器和变压器及大功率电阻发热元件，每层均设置散热风机。

步进驱动部分中的两个系统40a和40b中，每个系统均包括有可编程控制器PLC、驱动器、步进电机、工作台等；本实施例中，系统所采用的可编程控制器是三菱PLC，型号为FX-20GM，驱动两个X、Y轴三相混合步进电机驱动器FTD3S2P11。5.2V伺服电机KT42JM4-551，步距3.75°。

水循环冷却部分10主要包括有循环冷却水、去离子水、磁力泵、过滤器、水箱、热交换器、监控液流温度和压力传感器等。内部去离子水与外界循环同时通过板式热交换器的内外腔的通道，由外界循环水带走闭合回路部分的热，以消除激光棒、泵浦灯、滤光管在聚光腔中产生的热量。

激光焊接机的外形如图2所示，其中激光头1的数量为两个。冷却循环部分10安装于机箱的下部。光路部分20位于机箱的中部，步进驱动部分40的控制箱为抽屉式，控制部件及控制线路装于其中，需维修时可以将其抽出，平时推入机器中，不另占空间。控制部分安装板30位于机箱的上部。机箱的顶部具有一个开口，在所述开口上设有可打开或者可拆卸的盖板5，易于对安装板30上各部件的维修。

图3为冷却循环部分的构造图。过滤器11用于过滤循环水中的杂质；水泵12为水的循环提供动力；热交换器13通过它可将内循环水的热量传给外循环水带走从而降低激光器的工作温度；水箱14存储内循环用水。为了便于机器的安装调示与维护，特安装两套动力装置，但可从同一水箱14取水。冷却循环部分如此布置，不仅可以节约安装空间，而且所配套的检测装置及配件均可省去相应的一部分，也节约了制作成本。

图4为激光焊接机步进控制部分的控制箱。同样出于机器安装、调试、维护的方便，分为两个独立的控制系统，但装于同一个控制箱中，对称布置。在激光焊接机的其中一个激光头在调试时，另一半仍可正常工作。每个系统的组成结构如图所示，开关电源21为驱动器提供所需电源；驱动器22用于驱动工作台的X、Y轴运转；PLC控制器23为机器各部件的正常动作提供相应指令；继电器24用以接受PLC控制器传来的信号并按顺序动作；开关电源25为控制箱中本部分提供所需电源；26为时间继电器；接线排27便于控制线的连接。

如图5所示，电源与控制部分的控制板安装于机器的顶部，按所需走线，简化了控制安装板的装配。接触器31按指令顺序接通或断开，控制其它部件的工作；智能模块32对三相交流电源进行整流，为储能电容提供电源；电源板33为指示灯与智能模块提供电源；电力半导体34在工作时起续流与隔离作用；35为IGBT(绝缘栅双极晶体管)，为大功率开关元件，受IGBT控制板37的控制对脉冲氙灯进行放电，为易损件；预燃控制板36保证对脉冲氙灯的预燃与维持，为易损件；IGBT控制板37产生脉冲控制信号以控制IGBG的正常工作，为易损件；高压变压器38接受预燃的脉冲电压后产生高压使氙灯预燃。如上所述，所有的易损件包括IGBT、预燃控制板和IGBT控制板等以及线路板均装在安装板上，从而使得整套电路的安装非常方便，也有利于维修与维护。

上述实施例只是体现本实用新型技术方案的优选方案，本技术领域的技术人员对其中的某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种激光焊接机，包括包括机箱和激光头，机箱内装有电源及控制部分、光路部分、步进驱动部分和循环冷却部分，其特征在于：所述的激光头的数量为至少两个，并且

a，所述的光路部分也相应的包括至少两个与激光头配套的分别设置的光路系统，该光路系统各自与相应的激光头相连；

b，所述的步进驱动部分也相应的包括至少两个与激光头配套的分别设置的步进驱动装置，该步进驱动装置各自与相应的激光头相连；

c，所述的电源及控制部分分别与所述的光路系统和步进驱动装置相连，对其提供电源和进行控制。

2.如权利要求1所述的激光焊接机，其特征在于：所述的循环冷却部分包括水箱、过滤器、水泵和热交换器，其中水箱的数量为一个，过滤器、水泵和热交换器的数量与激光头的数量配套。

3.如权利要求1所述的激光焊接机，其特征在于：所述的机箱的顶部具有一个开口，在所述开口上设有一个可打开或者可拆卸的盖板。

4.如权利要求1所述的激光焊接机，其特征在于：所述的机箱设有安装板，该安装板位于机箱的上部，易损件和线路板均装在安装板上。

5.如权利要求4所述的激光焊接机，其特征在于：所述的易损件包括IGBT、预燃控制板和IGBT控制板。

6.如权利要求1所述的激光焊接机，其特征在于：所述的机箱内设有步进系统控制箱，控制部件及线路板均装于其中，该控制箱为抽屉式的。