燈絲雷射焊接機及焊接方法

2023-09-25 19:31:10

專利名稱：燈絲雷射焊接機及焊接方法
技術領域：
本發明涉及燈具製造領域，特別涉及一種燈絲雷射焊接機及焊接方法。
背景技術：
參見圖1、圖2:在等離子體放電發光的燈具中，如高壓鈉燈、金卣燈等，都是由鎢絲髮熱之後，再去激發特定氣體進行等離子放電而發光的。
參見圖1，充盈發光氣體的管子被稱之為電弧管1，電弧管是用多晶捫化鋁陶資做的，在電弧管兩端裝有堵頭2，堵頭也是用多晶捫化鋁陶資做的，在堵頭中間裝著燈絲3,參見圖3,由於鎢絲3-1是精密旋繞在鶴棒3-2上的，在燈具工作中，鴒絲3-1與鴒棒3-2都是作為發光發熱的主體，將電能送至鵠絲的是具有超導性能以及耐高溫性能的鈮管3-3,鈮管3-3是電極柱，承擔著將電能傳輸給鴒棒、鴒絲的作用，鵠的熔點高達3410。C，沸點高達5927 。C,而鈮的熔點為2468 °C，沸點為4742 。C。鴒是高熔點金屬，在這樣的燈具中，用鈮作為電極柱是利用了鈮的超導性能和耐高溫性能。
將而鴒棒3-2與鈮管3-3的連接，傳統的工藝有兩種
一、 用機械外力將鎢棒3-2與鈮管3-3夾緊在一起，也就是將鎢棒3-2插進鈮管後，再用機械外力，如氣動爪等工具，將鈮管的外壁加壓一次，使得鈮管3-3將鎢棒3-2固連一體，這樣的方法其可靠性相對較差一點，燈絲在高溫發熱時，鴒棒3-2很容易與鈮管3-3脫落開來，造成失效。
二、 用電子束對鎢棒3-2與鈮管3-3進行焊接
電子束焊確有其優點，但需要在真空狀態下進行，實際操作起來相當繁瑣，因為，每裝卡一次工件需要等待工作間抽真空到一定的真空度才能進行焊接，比較耗時、效率始終提不起來，而且，在電子束焊接的過程中，還伴生著會產生X光輻射，對操作者是有一定的傷害的。

發明內容
本發明的目的為了克服現有技術存在的問題及缺點，提供一種燈絲雷射焊接機及焊接方法，用雷射對燈絲進行焊接，不需要在真空狀態下進行，可以在焊接中對焊接局部進行吹送微量的保護氣體即可；既可以做到精準定位焊接，還因為雷射的高能量熔融焊接，保證了焊接的牢固可靠，導電率、光通量等電器技術指標、焊接的機械性能都能夠得到保證,合格率可以達到100%，還因為雷射焊接是一種高能的精細焊接，其熱影響區是比較小的，對鈮管和鴒棒的幾何形變幾乎沒影響。
本發明的目的可通過下述技術方案來實現
燈絲雷射焊接機，包括雷射器4、右側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚焦 裝置6、多工位燈絲焊接卡具7、精密分割器8、基體9、操作臺10、雷射 器升降機ll，精密分割器的輸入軸連接伺服電動機，其特徵在於精密分 割器8、操作臺10、雷射器升降機11分別安裝在基體9上，雷射器4固定 在升降機11的頂板上，多工位燈絲焊接卡具7安裝在精密分割器8上，右 側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚焦裝置6分別連接在雷射器的出光口，且 右側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚焦裝置6聚焦雷射分別對準多工位燈絲 焊接卡具7上的燈絲焊接點。
雷射器4、右側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚焦裝置6、精密分割器8、 基體9、操作臺10、雷射器升降機ll都從市場購買得到。
所述的多工位燈絲焊接卡具7由上環圏7-1、轉盤7-2、 12-24根 壓緊軸7-3、 12 - 24個限位螺母7-4、 12 - 24才艮壓緊彈簧7-5、 12 - 24根 固定套筒7-6、連接螺柱7-7組成，每根固定套筒7-6固定在轉盤7 - 2上， 每根壓緊軸7-3上套有一根壓緊彈簧7-5並穿過上環圈7-1用限位螺母 7-4固定，每根壓緊軸7-3就與一根固定套筒7-6相對應，上環圈7 - 1與 轉盤7 - 2通過連接螺柱7-7連接固定。
燈絲的雷射焊接改變了傳統的機械夾緊方式和工藝相對比較繁瑣的電 子束焊接方式，因為電子束焊接需要在真空狀態下進行，用雷射在常壓下 對燈絲進行焊接，在保證其燈絲的各項指標符合要求的前提下，在不需要 真空狀態進行操作，所以，能大幅度的提高焊接效率。
燈絲雷射焊接方法，按以下步驟進行(l)將鈮管3-3放入固定套筒 7-6中，用手往上提起壓緊軸7-3，將已經纏繞好鎢絲3-1的鎢棒3-2下端 放入鈮管的上端孔中，放下壓緊軸7-3，並將壓緊軸的下端壓住鎢棒上端； (2 )將裝卡好燈絲的鴒棒3-2與鈮管3-3總成轉到焊接工位時，雷射開始 出光，同時，並由左右兩側聚焦頭(5-1、 6-1 )分兩邊吹送氬氣至焊接點 3-4處，聚焦的雷射將焊接點3-4處的鈮管融化，融化的鈮將進行二次結 晶固化，重新結晶固化的鈮會充塞鎢棒3-2與鈮管3-3之間的的縫隙，致 使鈮管3-3緊緊的箍住鎢棒3-2，從而實現燈絲的焊接。
本發明具有以下優點1、雷射焊接是在常態的工藝環境下進行的，不 需要在特定的環境裡進行焊接，比如真空，所以，減少了繁瑣的工藝環境 維持系統。2、焊接過程是無限循環的連續工作過程，生產效率相對較高。 3、電子束焊接會伴生X射線，本發明在焊接過程中沒有有害物質溢出。4、電子束焊接會有區域高溫，本發明在焊接過程沒有高溫。


圖1為高壓鈉燈的局部放大示意圖。
圖2為燈絲的結構示意圖。
圖3為本發明的燈絲雷射焊接機的主視圖。
圖4為本發明的燈絲雷射焊接機的左視圖。
圖5、圖6為本發明的多工位燈絲焊接卡具結構示意圖。
圖7為本明的燈絲雷射焊接的原理圖。
具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步的描述。
如圖3、圖4所示，本發明由燈絲雷射焊接機，包括雷射器4、右側激 光聚焦裝置5、左側雷射聚焦裝置6、多工位燈絲焊接卡具7、精密分割器 8、基體9、操作臺10、雷射器升降機ll,精密分割器的輸入軸8-l連接 伺服電動機，精密分割器8、操作臺10、雷射器升降機ll分別安裝在基體 9上，雷射器4固定在升降機11的頂板上，升降機可以將整個雷射器整體 升降，保證雷射的焦點能對準焊接點3-4，操作臺IO控制著整個系統運行， 多工位燈絲焊接卡具7安裝在精密分割器8上，精密分割器為間歇運轉機 構，將帶動多工位燈絲焊接卡具7做間歇性的轉動，依次將每一個工位上 的燈絲轉到雷射焊接工位上進行焊接，右側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚 焦裝置6分別連接在雷射器的出光口，且右側雷射聚焦裝置5、左側雷射 聚焦裝置6聚焦雷射分別對準多工位燈絲焊接卡具7上的燈絲焊接點。
雷射器4、右側雷射聚焦裝置5、左側雷射聚焦裝置6、精密分割器8、 基體9、操作臺10、雷射器升降機ll都從市場購買得到。
如圖5、圖6所示，所述的多工位燈絲焊-接卡具7由上環圈7-1、轉 盤7-2、 16根壓緊軸7-3、 16個限位螺母7-4、 16根壓緊彈簧7-5、 16根 固定套筒7-6、連接螺柱7-7組成，每根固定套筒7-6固定在轉盤7 - 2上， 每根壓緊軸7-3上套有一根壓緊彈簧7-5並穿過上環圏7-1用限位螺母 7-4固定，每根壓緊軸7-3就與一根固定套筒7-6相對應，上環圈7-l與 轉盤7 - 2通過連接螺柱7-7連接固定。
對於以等離子態工作的高壓鈉燈，其工作原理如下
當電弧管兩端加上電流之後後，電弧管兩端電極之間便會產生電弧， 由於電弧的高溫作用使管內的鈉汞同時受熱蒸發成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰 極發射的電子在向陽極運動的過程中，會撞擊放電物質的鈉原子，使其獲
5得能量產生電離激發，之後又會由激發態回復到穩定態；或者由電離態變 為激發態，再回到穩定態，進行無限循環，循環中，多餘的能量以光輻射 的形式釋放，便產生了光。高壓鈉燈中放電物質蒸氣壓很高，也即鈉原子 密度高，電子與鈉原子之間碰撞次數頻繁，使共振輻射譜線加寬，出現其 它可見光語的輻射，因此高壓鈉燈的光色優於低壓鈉燈。高壓鈉燈是一種 高強度氣體放電燈泡。
參見圖7，燈絲雷射焊接方法，按以下步驟進行(l)裝卡燈絲將 鈮管3-3放入固定套筒7-6中，用手往上提起壓緊軸7-3,將已經纏繞好 鶴絲3-1的鴒棒3-2下端放入鈮管的上端孔中，放下壓緊軸7-3，並將壓 緊軸的下端壓住鴒棒上端，處於等待焊接狀態，各個工位的裝卡燈絲的方 式都一樣，可以在多工位燈絲焊接卡具7邊旋轉的過程中邊裝卡燈絲；(2) 焊接將裝卡好燈絲的鴒棒3-2與鈮管3-3總成轉到焊接工位時，雷射開 始出光，同時，並由左右兩側聚焦頭(5-1、 6-1 )分兩邊吹送氬氣至焊接 點3-4處，從而保證在雷射焊接的時候，焊點全部處在氬氣的保護之中， 讓二次結晶的鈮不至於受到氧化反應，聚焦的雷射將焊接點3-4處的鈮管 融化，融化的鈮將進行二次結晶固化，重新結晶固化的鈮會充塞鴒棒3-2 與鈮管3-3之間的的縫隙，致使鈮管3-3緊緊的箍住鎢棒3-2,從而實現 燈絲的焊接。
拆卸焊接好的燈絲是在多工位燈絲焊接卡具7的另外一邊進行的，與 裝卡的方式相反用手提起壓緊軸7-3，另一隻手取下焊接好的燈絲即可。
裝卡燈絲一一焊接(吹送保護氣體) 一一卸料的全過程可以形成無限 循環， 一邊裝卡燈絲， 一邊就可以卸料，雷射的焊接是自動完成的。
雷射焊接過程是在常態環境下進行的，不需要特定的工藝環境，例如 真空等，焊接過程中，不會溢出有害物質，比如電子束焊接會伴生X射 線等，焊接時也不會產生環境高溫，因為雷射焊接是一種高能量的微細焊 接，僅僅只在微細的焊接部位會產生局部高溫，但對工作環境的溫度沒什 麼影響，電子束焊接會有區域高溫。連續焊接的工作方式，其效率也是電 子束焊接所不能比擬的，因為電子束焊接需要在真空空狀態下進行，無法 進行連續的焊接。
權利要求
1、燈絲雷射焊接機，包括雷射器、右側雷射聚焦裝置、左側雷射聚焦裝置、多工位燈絲焊接卡具、精密分割器、基體、操作臺、雷射器升降機，精密分割器的輸入軸連接伺服電動機，其特徵在於精密分割器、操作臺、雷射器升降機分別安裝在基體上，雷射器固定在升降機的頂板上，多工位燈絲焊接卡具安裝在精密分割器上，右側雷射聚焦裝置、左側雷射聚焦裝置分別連接在雷射器的出光口，且右側雷射聚焦裝置、左側雷射聚焦裝置聚焦雷射分別對準多工位燈絲焊接卡具上的燈絲焊接點。
2、 根據權利要求1所述的燈絲雷射焊接機，其特徵在於所述的多工位燈絲焊接卡具由上環圏、轉盤、12-24根壓緊軸、12-24個限位螺母、12-24根壓緊彈簧、12-24根固定套筒、連接螺柱組成，每根固定套筒固定在轉盤上，每根壓緊軸上套有一根壓緊彈簧並穿過上環圈用限位螺母固定，每根壓緊軸就與一根固定套筒相對應，上環圈與轉盤通過連接螺柱連接固定。
3、 燈絲雷射焊接方法，其特徵在於按以下步驟進行(l)將鈮管放入固定套筒中，用手往上提起壓緊軸，將已經纏繞好鎢絲的鎢棒下端放入鈮管的上端孔中，放下壓緊軸，並將壓緊軸的下端壓住鎢棒上端；(2)將裝卡好燈絲的鴒棒與鈮管總成轉到焊接工位時，雷射開始出光，同時，並由左右兩側聚焦頭分兩邊吹送氬氣至焊接點處，聚焦的雷射將焊接點處的鈮管融化，融化的鈮將進行二次結晶固化，重新結晶固化的鈮會充塞鎢棒與鈮管之間的的縫隙，致使鈮管緊緊的箍住鎢棒，從而實現燈絲的焊接。
全文摘要
本發明涉及燈絲雷射焊接機及燈絲雷射焊接方法，燈絲雷射焊接機連接方式為精密分割器、操作臺、雷射器升降機分別安裝在基體上，雷射器固定在升降機的頂板上，多工位燈絲焊接卡具安裝在精密分割器上，右側雷射聚焦裝置、左側雷射聚焦裝置分別連接在雷射器的出光口，且右側雷射聚焦裝置、左側雷射聚焦裝置聚焦雷射分別對準多工位燈絲焊接卡具上的燈絲焊接點，精密分割器的輸入軸連接伺服電動機。本發明用雷射對燈絲進行焊接，不需要在真空狀態下進行，在焊接中對焊接局部進行吹送微量的保護氣體即可；既可以做到精準定位焊接，還因為雷射的高能量熔融焊接，保證了焊接的牢固可靠，導電率、光通量等電器技術指標、焊接的機械性能都能夠得到保證。
文檔編號B23K26/00GK101658978SQ200910063698
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月25日 優先權日2009年8月25日
發明者軒 吳, 熊五嶽, 輝 王 申請人:武漢逸飛雷射設備有限公司