一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘的製作方法

2023-06-06 00:51:16 1

專利名稱：一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種迴轉式分度光閘，屬於雷射加工領域，應用於高功率雷射焊接設備。採用迴轉式分度光閘，使雷射束按照設定焊接頻率作用於工件表面，提高雷射焊接設備的工作效率及其適應性。
背景技術：
在機械製造領域，焊接工藝應用範圍非常廣泛。按照焊接過程中金屬所處的狀態及工藝的特點，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釺焊三大類。熔化焊是指焊接過程 中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態，被焊工件是緊密貼在一起的，在溫度場、重力等的作用下，不加壓力，兩個工件熔化的融液會發生混合現象。待溫度降低後，熔化部分凝結，兩個工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。雷射焊接是將能量巨大的雷射束聚焦後作用於工件焊縫，瞬間將金屬熔化而完成焊接的方法，屬於熔化焊工藝中的一種，也是最先進的焊接方法，具有速度快、深度大、變形小等諸多優點。高功率雷射焊接設備所採用的雷射功率大多在3000瓦以上，雷射束的輸出採用連續輸出方式，雷射器工作時，連續不間斷地輸出雷射束，作用於工件表面完成連續焊接。裝夾、校對工件等輔助工作停頓時，須要切斷雷射束，否則會傷及操作人員與設備。目前常用的方法是一、通過外置式或內置式機械光閘切斷光束傳輸路徑，待準備工作完成後打開光閘；二、通過關斷雷射器高壓電源，使雷射器停止高壓放電，停止雷射束輸出，待準備工作完成後再打開高壓電源，輸出雷射束。通過自動化控制，上述方法可以滿足雷射連續焊接工藝過程。在實際焊接過程中，除連續焊縫外，我們會經常遇到非連續焊接的工件，如多段焊接、點焊接等，這就要求設備高頻率地切斷雷射束，有些工件單件要求上萬次。按照上述的方法一，外置式或內置式機械光閘往返直線式平移時間在I秒左右，滿足不了使用要求，而且壽命大大縮短；按照上述的方法二，頻繁地打開/關斷高壓電源，電氣元器件也無法承受。為了解決上述問題，本人發明了一種迴轉式分度光閘，在雷射器連續輸出雷射束時，通過迴轉吸收盤高頻率地導通/切斷雷射束，既滿足大批量非連續雷射焊接工藝要求，也適用於連續雷射焊接工藝要求，保證設備的使用壽命，減少編程及裝夾等輔助時間，又大大地提高設備工作效率。經多臺實際應用證明，迴轉式分度光閘將徹底解決上述問題，具備很強的實用價值。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘，夕卜置於雷射束傳輸路徑上，高功率的雷射器連續輸出雷射束，迴轉式分度光閘的迴轉吸收盤高頻率地導通/切斷雷射束，實現雷射束導通/切斷兩種狀態下循環轉換，雷射束通過聚焦後作用於金屬焊縫表面，形成焊接區/非焊接區轉換，滿足多段焊接、點焊接等非連續雷射焊接工藝要求，同時也適用於連續雷射焊接工藝要求。高功率雷射焊接設備為了適應連續焊接與非連續焊接的工藝要求，必須通過光閘來控制外光路雷射束的導通與切斷過程。為滿足上述要求，本實用新型公開了一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘，其特徵在於1)迴轉式分度光閘設置迴轉吸收盤，迴轉吸收盤上均布腰形/圓形通光孔，當通光孔位於雷射束傳輸路徑時雷射束導通，當吸收面位於雷射束傳輸路徑時雷射束切斷。2)迴轉吸收盤由伺服電機驅動，同步帶傳動，伺服電機連續迴轉時實現雷射束導通/切斷兩種狀態下循環轉換，形成焊接區/非焊接區輪換，滿足多段焊接、點焊接類型的非連續雷射焊接工藝要求。3)伺服電機驅動迴轉吸收盤步進式迴轉時，雷射束按工藝要求處於導通/切斷狀態，設備處於焊接工作/停止焊接狀態，實現連續焊接工藝要求。4)迴轉吸收盤上腰形孔的長度改變，可以改變非連續雷射焊接時焊接段的長度。5)迴轉吸收盤採用紫銅材料製造，吸收面為鋸齒形，以增大吸熱面積，並通循環水冷卻。本實用新型大幅提高設備使用效率，延長設備使用壽命，安裝簡單，實用性強，運 行可靠性高，完全可以滿足高功率雷射焊接設備的使用要求。下面結合該實用新型在「高功率雷射焊接設備」上的應用對本實用新型作進一步說明。

圖I是本實用新型的迴轉式分度光閘安裝結構圖，其主要組成部分為迴轉吸收盤(I)、傳動軸(2)、軸承座(3)、安裝支架(4)、安裝平臺(5)、從動帶輪(6)、主動帶輪(7)、伺服電機(8)、同步帶(9)、迴轉接頭(10)、循環水槽(11)、雷射束通光孔(12);圖2所示為本實用新型的迴轉吸收盤的結構示意圖，其主要結構組成為當前通光孔(13)、均布的通光孔(14)、環形吸收區域(15)、鋸齒形吸收面(16)。
具體實施方式
迴轉式分度光閘應用於高功率雷射焊接設備的具體實施步驟如下I)原理及實施結構在圖I示意圖中，迴轉式分度光閘的迴轉吸收盤(I)通過傳動軸(2)的法蘭連接，傳動軸(2)與兩側軸承座(3)及安裝支架(4)組裝後通過螺釘緊固於安裝平臺(5)上；從動帶輪(6)的內孔與傳動軸(2)通過鍵槽連接，並用螺母鎖緊；主動帶輪(7)與伺服電機(8)通過脹緊套連接；同步帶(9)兩端分別連接從動帶輪(6)及主動帶輪(7);伺服電機⑶通過電機支座安裝於安裝平臺(5)上；傳動軸⑵的兩端頭內孔分別安裝迴轉接頭(10)，一端負責將冷卻水送入循環水槽(11)，另一端負責將冷卻水導出；迴轉式分度光閘通過安裝平臺(5)安裝於高功率雷射焊接設備的通光路徑上，雷射器發出的雷射束與雷射束通光孔(12)重合。2)圖2表示迴轉吸收盤(I)的結構示意圖迴轉吸收盤主體為一個迴轉體，沿圓周均布通光孔(14)，在環形吸收區域(15)內，當通光孔(14)旋轉到當前通光孔(13)位置時雷射束通過，外光路處於導通狀態；當通光孔(14)旋轉離開通光路徑時，雷射束直射到環形吸收區域(15)內的鋸齒形吸收面(16)，外光路被切斷，此時外光路處於切斷狀態。3)迴轉吸收盤(I)採用高導熱材料紫銅製造，表面發黑處理。吸收面為鋸齒形，以增大吸熱面積，並通循環水冷卻。當外光路處於切斷狀態時，大量的熱能被吸收面吸收，傳導至循環冷卻水並及時帶走給雷射焊接設備製冷系統。[0015]4)高功率雷射焊接設備進行線性非連續多段焊接時，控制系統設置雷射焊接速度與迴轉式分度光閘上的伺服電機(8)迴轉速度匹配，此時伺服電機連續迴轉，迴轉吸收盤(I)上的均布通光孔(14)為腰形孔，腰形孔長度與線性非連續多段焊接長度對應。線性形狀可以是直線型，也可以是弧線型，還可以是點狀焊接。[0016]5)高功率雷射焊接設備進行線性連續多段焊接時，控制系統設置雷射焊接速度與迴轉式分度光閘上的伺服電機(8)迴轉速度匹配，此時伺服電機步進式迴轉，驅動迴轉吸收盤(I)快速導通外光路進行連續焊接，焊接完成後快速切斷外光路。[0017]採用此迴轉式分度光閘，可以根據焊接工藝的需要非常靈活地編制設備焊接工藝，控制精準，同時滿 足各種焊 接工藝要求，適應性及實用性高。
權利要求1.一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘，其特徵在於迴轉式分度光閘設置迴轉吸收盤，迴轉吸收盤上均布腰形/圓形通光孔，伺服電機驅動迴轉吸收盤旋轉，當通光孔位於雷射束傳輸路徑時雷射束導通，當吸收面位於雷射束傳輸路徑時雷射束切斷。
2.根據權利要求I所述的迴轉式分度光閘，其特徵在於伺服電機驅動迴轉吸收盤採用連續迴轉與步進式迴轉兩種工作方式。
3.根據權利要求I或2所述的迴轉式分度光閘，其特徵在於迴轉吸收盤採用紫銅材料製造，吸收面為鋸齒形，迴轉吸收盤上均布腰形孔的長度可根據焊縫長度改變。
專利摘要本實用新型的目的在於提供一種用於高功率雷射焊接設備的迴轉式分度光閘，實現雷射束導通/切斷兩種狀態下循環轉換，滿足連續焊接與非連續焊接的工藝要求。其特徵在於1)迴轉式分度光閘設置迴轉吸收盤，迴轉吸收盤上均布腰形/圓形通光孔，當通光孔位於雷射束傳輸路徑時雷射束導通，當吸收面位於雷射束傳輸路徑時雷射束切斷。2)迴轉吸收盤由伺服電機驅動，同步帶傳動，伺服電機連續迴轉時實現雷射束導通/切斷兩種狀態下循環轉換。3)迴轉吸收盤步進式迴轉時，雷射束處於導通/切斷狀態，設備處於焊接工作/停止焊接狀態。4)迴轉吸收盤上均布腰形孔的長度可根據焊縫長度改變。5)迴轉吸收盤採用紫銅材料製造，吸收面為鋸齒形，循環水冷卻。
文檔編號B23K26/42GK202655800SQ20122021759
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者黃天祥, 劉善叢 申請人:武漢金博天成科技技術有限公司, 黃天祥