數控暖氣片雷射疊焊機的製作方法

2023-05-08 16:18:01 1

專利名稱：數控暖氣片雷射疊焊機的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷射焊接機，特別是一種適用於用雷射焊接電暖器(包 括油汀、水汀)等薄板材的數控暖氣片雷射疊焊機。 技術背景電暖器的暖氣片組件經過雷射焊接後，還需將暖氣片組件串接起來， 對炮臺面進行密封焊接，以及兩端端蓋的密封焊接，見圖1。為此需要 一種炮臺面的雷射快速焊接設備，最終完成高強度密封電暖汀的雷射封 焊。發明內容本發明的目的在於提供一種數控暖氣片雷射疊焊機，最終完成高強 度密封電暖汀的雷射封焊。本發明的技術解決方案如下-一種數控暖氣片雷射疊焊機，包括高功率雷射器和計算機，其特徵 在於還有導光裝置和供安裝暖氣片疊加模具的模具臺-所述的導光裝置包括水平絲槓導軌、第一數控電機、滑動板、中空 圓管和旋轉聚焦裝置，第一數控電機驅動水平絲槓導軌帶動所述的滑動 板作水平方向運動，該滑動板上設有反射鏡、中空圓管及驅動該中空圓 管旋轉的第二數控電機，該中空圓管再固定連接一旋轉聚焦裝置，該旋 轉聚焦裝置包括具有筒式入光口和出光口的箱體及固定在該箱體內的第 一水冷平面反射鏡、第二水冷平面反射鏡和拋物面聚焦鏡組成，所述的 筒式入光口和出光口的中心位於該旋轉聚焦裝置的旋轉軸線上，第一水 冷平面反射鏡和拋物面聚焦鏡面的中心亦位於該旋轉軸線上，該旋轉聚 焦裝置的筒式入光口與所述的中空圓管固定連接，所述的旋轉聚焦裝置的旋轉軸和所述的中空圓管的旋轉軸共軸，由高功率雷射器輸出的雷射 束經所述的反射鏡反射後進入中空圓管，通過旋轉聚焦裝置聚焦在兩暖 氣片組待焊接的兩炮檯面上；所述的暖氣片疊加模具由上模具板和下模具板組成，所述的上模具 板相對於暖氣片組二端的炮臺面的位置處各開設有一個與所述暖氣片組炮臺面形狀相吻合的凹坑通孔，並固定在所述的模具臺上；所述的下模具板是一塊根據暖氣片組二端的炮臺面的形狀鏤有凹坑的平板，所述的 下模具板是安裝在一模具座上，該模具座和下模具板之間安裝有氣缸， 在該氣缸的驅動下，所述的下模具板沿導軌向上運動，該凹坑正好定位 暖氣片組的炮臺，並使暖氣片組的炮臺面進入所述的上模具板的凹坑通孔中，以確保待焊接的兩炮臺面之間貼緊，保證焊接質量；在所述的模具臺的底座上安裝有豎直的絲杆和模具座導軌，所述的模具座由第三數控電機驅動的絲杆控制，沿模具座導軌作上下升降運動。 所述的導光裝置在焊接暖氣片炮臺面時，由計算機控制第一數控電機驅動絲槓導軌帶動所述的滑動板實現所述的旋轉聚焦裝置兩個焊接位置的交替換位。調節所述的拋物面聚焦鏡面與所述的光束軸線的夾角，改變光束的 焦點圍繞旋轉軸線旋轉圓周的直徑。主要採取以下幾項技術措施，達到本發明目的。1. 本發明根據電暖汀的焊接要求，把焊接成型的暖氣片組件依次疊 起來，炮臺面對炮臺面施力貼緊，聚焦雷射束從中間圓孔射到炮臺面焊 接位置進行焊接。2. 本發明暖氣片組件疊加的方式採用下降方式即焊完一件暖氣片組件後，再疊加一件暖氣片組件，使焊接面的位置保持不變，以保證焊 接質量。3、 本發明採用旋轉聚焦光頭，使光束聚焦光點圍著暖氣片組件的炮 臺面軸線旋轉，在暖氣片炮臺的圓周面上實現上下兩個暖氣片組件的炮 臺面的封焊。4、 本發明採用導光頭移動來完成暖氣片2個孔的炮臺面雷射焊接。


圖1是本發明焊接的暖氣汀的暖氣片組件及其焊接位置示意2是圖1的第一個暖氣片組件101的俯視3是本發明數控暖氣片雷射疊焊機的導光光路和工具機結構示意4是本發明旋轉聚焦裝置結構及光路圖具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本 發明的保護範圍。先請參閱圖1和圖2，圖1是本發明焊接的暖氣汀的暖氣片組件及 其焊接位置示意圖，圖2是圖1的第一個暖氣片組件101的俯視圖。由 圖可見，本發明所焊接的暖氣汀(水汀或油汀)是由一片片中空夾縫中 通水或油的暖氣片組件101、 102、 103、 104、 105、 106、 107和108疊 起來密封焊接而成，暖氣片組件兩端各有中間開通孔兩面凸起的炮臺面， 雷射焊接是把暖氣片組件101和暖氣片組件102，暖氣片組件102和暖 氣片組件103，……等的炮臺面的平面對平面，焊接封閉而成。焊縫分 別對應為1012、 1023......1078等圓周焊一圈。請參閱圖3，圖3是本發明數控暖氣片雷射疊焊機的導光光路和機 床結構示意圖，由圖可見，本發明數控暖氣片雷射疊焊機，包括高功率 雷射器和計算機，還有導光裝置和包括暖氣片組疊加模具的模具臺所述的導光裝置包括水平絲槓導軌3、第一數控電機2、滑動板6、 中空圓管7和旋轉聚焦裝置8，第一數控電機2驅動水平絲槓導軌3帶動所述的滑動板6作水平方向運動，該滑動板6上設有反射鏡5、中空 圓管7及驅動該中空圓管7旋轉的第二數控電機4，該中空圓管7的下 端再固定連接一旋轉聚焦裝置8，該旋轉聚焦裝置8參見圖4，包括一具 有筒式入光口 81和出光口 86的箱體82及固定在該箱體82內的第一水 冷平面反射鏡83、第二水冷平面反射鏡84和拋物面聚焦鏡85組成，所 述的筒式入光口 81和出光口 86的中心位於該旋轉聚焦裝置8的旋轉軸 線上，第一水冷平面反射鏡82和拋物面聚焦鏡面85的中心亦位於該旋 轉軸線上，該旋轉聚焦裝置8的筒式入光口 81與所述的中空圓管7固定 連接，所述的旋轉聚焦裝置8的旋轉軸和所述的中空圓管7的旋轉軸共 軸，由高功率雷射器輸出的雷射束1經所述的反射鏡5反射後進入中空 圓管7，通過旋轉聚焦裝置8後聚焦在兩暖氣片組101、 102待焊接的兩 炮臺面1012上；所述的暖氣片組疊加模具由上模具板9和下模具板10組成，所述的 上模具板9相對於暖氣片組件二端的炮臺面的位置處各開設有一個與所 述暖氣片組件炮臺面形狀相吻合的凹坑通孔，並固定在所述的模具臺的 檯面上;所述的下模具板10是一塊根據暖氣片組件二端的炮臺面的形狀 鏤有凹坑的平板，所述的下模具板10是安裝在模具座13上，該模具座 13和下模具板IO之間安裝有氣缸11，在該氣缸11的驅動下，所述的下 模具板IO沿導軌12向上運動，所述的凹坑正好定位暖氣片組件的炮臺， 並使暖氣片組件的炮臺面進入所述的上模具板9的凹坑通孔中，以確保 待焊接的兩炮臺面之間貼緊，保證焊接質量；在所述的模具臺的底座14上安裝有豎直的絲杆16和模具座導軌 15，所述的模具座13由第三數控電機17驅動的絲杆16帶動沿模具座導 軌15作上下升降運動。所述的導光裝置6在焊接暖氣片炮臺面時，由計算機控制第一數控電機2驅動絲槓導軌3帶動所述的滑動板6實現所述的旋轉聚焦裝置8兩個焊接位置的交替運動。所述的拋物面聚焦鏡面85有角度調節機構，調節與所述的光束軸線 的夾角，改變光束的焦點圍繞旋轉軸線旋轉圓周的直徑。 本發明裝置的工作過程如下1、 啟動高功率C02雷射器和計算機，調整好光路和機械設備並處於 工作狀態，計算機啟動第一數控電機2，第一數控電機2驅動水平絲槓 導軌3帶動所述的滑動板6作水平方向運動，使所述的旋轉聚焦裝置8 處於第一工位，左工位或右工位均可，所述的模具座13由第三數控電機 17驅動的絲杆16帶動沿模具座導軌15作上升運動至最高確定的位置；2、 將第一暖氣片組件101置入下模具板10中，所述的凹坑正好定 位第一暖氣片組件101的炮臺，將第二暖氣片組件102與第一暖氣片組 件101相對放置，啟動氣缸11，在該氣缸11的驅動下，所述的下模具 板10沿導軌12向上運動，使第二暖氣片組件102的炮臺面進入所述的 上模具板9的凹坑通孔中，並確保待焊接的兩炮臺面之間貼緊；3、 由高功率雷射器輸出的雷射束1經所述的反射鏡5反射後進入中 空圓管7，通過旋轉聚焦裝置8聚焦在兩暖氣片組101、 102待焊接的兩 炮臺面焊接線1012上;計算機啟動第二數控電機4驅動中空圓管7旋轉， 帶動所述的旋轉聚焦裝置8的旋轉一周，光點沿炮臺面圓孔轉一圈，實 現暖氣片組件的炮臺面封焊；4、 計算機啟動第一數控電機2，第一數控電機2驅動水平絲槓導軌 3帶動所述的滑動板6作水平方向運動，使所述的旋轉聚焦裝置8處於 第二工位，即右工位或左工位，由高功率雷射器輸出的雷射束l經所述 的反射鏡5反射後進入中空圓管7，通過旋轉聚焦裝置8聚焦在兩暖氣 片組101、 102待焊接的兩炮臺面1012上；計算機啟動第二數控電機4驅動中空圓管7旋轉，帶動所述的旋轉聚焦裝置8的旋轉一周，光點沿 炮臺面圓孔轉一圈，達到暖氣片組件的炮臺面封焊；所述的拋物面聚焦 鏡85具有角度調節機構，調節與所述的光束軸線的夾角，改變光束的焦點圍繞旋轉軸線旋轉圓周的直徑。5、 計算機啟動第三數控電機17，驅動絲槓16運動，使所述的模具 座下降一空間，再放入一件暖氣片組件103，啟動氣缸ll，在該氣缸ll 的驅動下，所述的下模具板10沿導軌12向上運動，使第二暖氣片組件 102的炮臺面進入所述的上模具板9的凹坑通孔中，以確保待焊接的兩 炮臺面之間貼緊，計算機啟動第一數控電機2，第一數控電機2驅動水 平絲槓導軌3帶動所述的滑動板6作水平方向運動，使所述的旋轉聚焦 裝置8處於第一工位(左工位)，再重複第3、 4步進行焊接；6、 重複第5步直至第八暖氣片組件108焊接完畢，計算機啟動第三 數控電機17，驅動絲槓16運動，使所述的模具座下降一空間，將焊接 完的暖氣汀從所述的模具座13上搬走。本發明通過數控編程，控制雷射焊接頭做旋轉和橫向移位運動，工 裝夾具做上下運動，完成暖氣片的炮臺疊焊。本發明實施例中，雷射器採用低階模橫流C02雷射器，輸出模式為 TEMn模，焊接雷射功率在3000W左右，光束聚焦採用反射式聚焦鏡，焦 距f^00 120mm，焊接速度在5米/分鐘，焊完一臺暖氣汀(8片)時間 為1分30秒，經過充氣擴壓測試〉0. 5MPa，超過電阻焊的抗壓強度。
權利要求
1. 一種數控暖氣片雷射疊焊機，包括高功率雷射器和計算機，其特徵在於還有導光裝置和供安裝暖氣片疊加模具的模具臺所述的導光裝置包括水平絲槓導軌(3)、第一數控電機(2)、滑動板(6)、中空圓管(7)和旋轉聚焦裝置(8)，第一數控電機(2)驅動水平絲槓導軌(3)帶動所述的滑動板(6)作水平方向運動，該滑動板(6)上設有反射鏡(5)、中空圓管(7)及驅動該中空圓管(7)旋轉的第二數控電機(4)，該中空圓管(7)再固定連接一旋轉聚焦裝置(8)，該旋轉聚焦裝置(8)包括具有筒式入光口(81)和出光口(86)的箱體(82)及固定在該箱體(82)內的第一水冷平面反射鏡(83)、第二水冷平面反射鏡(84)和拋物面聚焦鏡(85)組成，所述的筒式入光口(81)和出光口(86)的中心位於該旋轉聚焦裝置(8)的旋轉軸線上，第一水冷平面反射鏡(82)和拋物面聚焦鏡面(85)的中心亦位於該旋轉軸線上，該旋轉聚焦裝置(8)的筒式入光口(81)與所述的中空圓管(7)固定連接，所述的旋轉聚焦裝置(8)的旋轉軸和所述的中空圓管(7)的旋轉軸共軸，由高功率雷射器輸出的雷射束(1)經所述的反射鏡(5)反射後進入中空圓管(7)，通過旋轉聚焦裝置(8)聚焦在兩暖氣片組(101、102)待焊接的兩炮臺面(1012)上；所述的模具臺包括暖氣片組疊加模具、模具座(13)和底座(14)，所述的暖氣片組疊加模具由上模具板(9)和下模具板(10)組成，所述的上模具板(9)相對於暖氣片組二端的炮臺面的位置處各開設有一個與所述暖氣片組炮臺面形狀相吻合的凹坑通孔，並固定在所述的模具臺的檯面上；所述的下模具板(10)是一塊根據暖氣片組二端的炮臺面的形狀鏤有凹坑的平板，所述的下模具板(10)是安裝在模具座(13)上，該模具座(13)和下模具板(10)之間安裝有氣缸(11)，在該氣缸(11)的驅動下，所述的下模具板(10)沿導軌(12)向上運動，所述的凹坑正好定位暖氣片組的炮臺，並使暖氣片組的炮臺面進入所述的上模具板(9)的凹坑通孔中，以確保待焊接的兩炮臺面之間貼緊，保證焊接質量；在所述的底座(14)上安裝有豎直的絲杆(16)和模具座導軌(15)，所述的模具座(13)由第三數控電機(17)驅動的絲杆(16)帶動沿模具座導軌(15)作上下升降運動。
2、 根據權利要求1所述的數控暖氣片雷射疊焊機，其特徵在於所述 的導光裝置(6)在焊接暖氣片炮臺面時，由計算機控制第一數控電機(2) 驅動絲槓導軌(3)帶動所述的滑動板(6)實現所述的旋轉聚焦裝置(8) 兩個焊接位置的交替運動。
3、 根據權利要求1所述的數控暖氣片雷射疊焊機，其特徵在於所述 的拋物面聚焦鏡面(85)與所述的光束軸線的夾角是可調的，改變光束 的焦點圍繞旋轉軸線旋轉圓周的直徑。
4、 根據權利要求1所述的數控暖氣片雷射疊焊機，其特徵在於所述 的高功率雷射器是快速軸流高功率C02雷射器或低階模橫流C02雷射器。
全文摘要
一種數控暖氣片雷射疊焊機，由高功率雷射器、導光裝置、供安裝暖氣片疊加模具的模具臺和計算機組成，所述的導光裝置包括水平絲槓導軌、第一數控電機、滑動板、中空圓管和旋轉聚焦裝置，所述的暖氣片疊加模具由上模具板和下模具板組成，所述的下模具板是安裝在一模具座上，該模具座和下模具板之間安裝有氣缸，在所述的模具臺的底座上安裝有豎直的絲杆和模具座導軌。本發明通過數控編程，控制雷射焊接頭做旋轉和橫向移位運動，工裝夾具做上下運動，完成暖氣片的炮臺疊焊。
文檔編號B23K26/00GK101264555SQ20081003701
公開日2008年9月17日 申請日期2008年5月6日 優先權日2008年5月6日
發明者吳德民, 歸振興, 健 朱, 剛 李, 沈華勤, 偉 王, 錢紅斌, 陸鴻飛 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所