可旋轉的焊接頭及焊接裝置的製作方法

2024-02-21 15:25:15 1

專利名稱：可旋轉的焊接頭及焊接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種可旋轉的焊接頭及裝有該焊接頭 的焊接裝置。
背景技術：
目前在雷射焊接技術領域，空間軌跡曲線的焊接常採用固體雷射焊接和氣 體雷射焊接兩種焊接方式。
其中，固體雷射焊接，其輸出功率通常在600瓦以下，能夠實現薄板類物 體的複雜空間軌跡曲線的焊接，而在1 OOOW以上的大功率固體雷射焊接因其價 格非常昂貴一般很少使用。固體雷射焊接使用光纖傳輸系統，焊接頭運動靈活， 方便複雜空間軌跡曲線的焊接。
氣體雷射焊接，採用硬光路光束傳輸系統，焊接頭的運動受到很大限制， 因此，在實現空間軌跡曲線焊接時十分困難。
可見，若要實現厚板類物體空間軌跡曲線的大功率焊接，固體雷射焊接頭 和氣體雷射焊接頭都存在一定缺陷。

發明內容
為此，本發明所要解決的技術問題是提供一種可旋轉的焊接頭及焊接裝 置，以實現焊接頭的可旋轉，使裝有該焊接頭的焊接裝置實現空間軌跡曲線焊 接。
於是，本發明提供了一種可旋轉的焊接頭，包括用於傳輸雷射束的傳輸腔 體和用於將雷射束匯聚的反射聚焦鏡，其中，在所述傳輸腔體內傾斜設置一平 面反射鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉 裝置，所述反射聚焦鏡傾斜設置在該旋轉裝置的腔體內，雷射束經所述傳輸腔 體由所述反射4M射到旋轉裝置腔體內設置的反射聚焦鏡後匯聚。
所述反射鏡、反射聚焦鏡和旋轉裝置的中心均在同 一軸線上。所述傳輸腔體與旋轉裝置之間為轉盤式活動連接。 所述傳輸腔體與旋轉裝置之間為萬向球式活動連接。
所述旋轉裝置包括與所述傳輸腔體貫通的腔體和與該腔體貫通的中空反 射聚焦鏡鏡座，所述反射聚焦鏡傾斜設置在該反射聚焦鏡鏡座上。
所述可旋轉的焊接頭還包括用於驅動旋轉裝置轉動的伺服電機。
在所述旋轉裝置下方雷射束經過處設置用於防止焊接飛濺沿雷射束上行 的橫吹氣簾。
在所述旋轉裝置上還設置有用於對所述反射聚焦鏡進行冷卻的水冷接頭。
本發明還提供了一種焊接裝置，包括可X軸和Y軸運動的運動平臺、及安 裝在該運動平臺上的Z軸，其中，在Z軸上設置可沿該軸往復運動且自身可旋 轉的焊接頭，該焊接頭包括包括用於傳輸雷射束的傳輸腔體和用於將雷射束 匯聚的反射聚焦鏡，在所述傳輸腔體內傾斜設置一平面反射鏡，在與該反射鏡 相對的傳輸腔體側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，所述反射聚焦鏡傾 斜設置在該旋轉裝置的腔體內，雷射束經所述傳輸腔體由所述反射鏡反射到旋 轉裝置腔體內設置的反射聚焦鏡後匯聚。
所述反射鏡、反射聚焦鏡和旋轉裝置的中心均在同 一軸線上。
所述傳輸腔體與旋轉裝置之間為轉盤式活動連接。
所述傳輸腔體與旋轉裝置之間為萬向球式活動連接。
所述旋轉裝置包括與所述傳輸腔體貫通的腔體和與該腔體貫通的中空反 射聚焦鏡鏡座，所述反射聚焦鏡傾斜設置在該反射聚焦鏡鏡座上。
所述可旋轉的焊接頭還包括用於驅動旋轉裝置轉動的伺服電機。
在所述旋轉裝置下方雷射束經過處設置用於防止焊接飛濺沿雷射束上行 的橫吹氣簾。
在所述旋轉裝置上還設置有用於對所述反射聚焦鏡進行冷卻的水冷接頭。 可見，本發明所述可旋轉的焊接頭通過在傳輸腔體上增設一平面反射鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面增設一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，反射 聚焦鏡設置在旋轉裝置上，使得反射聚焦鏡匯聚的雷射束能夠跟隨旋轉裝置的 旋轉而旋轉，實現了焊接頭的可旋轉，從而實現空間軌跡的焊接。
應用了本發明所述可旋轉的坪接頭的焊接裝置，通過焊接裝置運動平臺的
X軸和Y軸運動、所述焊接頭沿Z軸的往復運動以及所述焊接頭自身的可旋轉， 使焊接頭匯集的雷射束準確定位在焊點位置上，實現了空間軌跡曲線的焊接。


圖1為本發明實施例所述可運動的氣體雷射焊接頭立體結構示意圖； 圖2為圖1所示焊接頭沿A-A方向剖視圖。
具體實施例方式
下面，結合附圖對本發明進行詳細描述。
如圖l、圖2所示，本實施例所述可旋轉的焊接頭，主要用於空間軌跡的焊 接，包括用於傳輸雷射束10的傳輸腔體11和用於將雷射束10匯聚的反射聚焦 鏡12。
其中，在傳輸腔體11內傾斜設置一平面反射鏡13，在與反射鏡13相對的傳 輸腔體11側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉裝置14,反射聚焦鏡12傾斜設置 在旋轉裝置14的腔體內，雷射束經傳輸腔體11由反射鏡13反射到旋轉裝置14 腔體內設置的反射聚焦鏡12後，匯聚。
為保證雷射束跟隨旋轉裝置14旋轉，反射鏡13、反射聚焦鏡12和旋轉裝置 14的中心均設置在同一軸線o-o上，雷射束10經反射鏡13的90度反射後，再經 過反射聚焦鏡12匯聚,保證了雷射束的光斑垂直待焊接位置，確保焊接的質量。
同時，位於反射鏡13與聚焦鏡12之間的旋轉裝置14,該旋轉裝置14能夠旋 轉，雷射束10經反射鏡13旋轉後，雷射束10隨著旋轉裝置14的旋轉而旋轉，經 過反射聚焦鏡12反射後，聚焦到待焊接位置進行焊接，從而可滿足空間軌跡的 焊接。
為保證旋轉裝置可旋轉，傳輸腔體11與旋轉裝置14之間的連接方式可採用轉盤式活動連接或者採用萬向球式活動連接。
其中，旋轉裝置14包括與傳輸腔體11貫通的腔體14-1和與該腔體14-1貫 通的中空反射聚焦鏡鏡座14-2，其中，反射聚焦鏡12傾斜設置在該反射聚焦鏡 鏡座14-2上。
為保證旋轉裝置14可自動旋轉，本實施例所述可旋轉的焊接頭還包括用於 驅動旋轉裝置14轉動的伺服電機(圖中為標識)，即旋轉裝置14作為第四軸， 用伺服電機驅動。
可見，本實施例所述可旋轉的焊接頭通過在傳輸腔體11上增設一平面反射 鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面增設一與該腔體貫通的中空旋轉裝置 14，反射聚焦鏡設置在旋轉裝置上，使得反射聚焦鏡匯聚的雷射束能夠跟隨旋 轉裝置的旋轉而旋轉，實現了焊接頭的可旋轉，從而可改變雷射束的空間方向， 實現空間軌跡的焊接。
進一步，為防止焊接飛濺沿雷射束上行，在旋轉裝置14下方雷射束經過處， 可設置用於防止焊接飛濺沿雷射束上行的橫吹氣簾15 。
為防止聚焦鏡12溫度過高，在旋轉裝置14上還可以設置有用於對所述聚焦 鏡進行直接傳導方式冷卻的水冷接頭16。
本發明實施例還提供了一種焊接裝置，該焊接裝置包括可X軸和Y軸運 動的運動平臺、及安裝在該運動平臺上的Z軸。
其中，在Z軸上設置可沿該軸往復運動且自身可旋轉的焊接頭，該焊接頭 即為上述實施例所述的可旋轉的焊接頭。其結構與上述實施例所述相同，在此 不再重複描述。
由於所述焊接裝置的運動平臺可X軸和Y軸運動，所述焊接頭沿Z軸可往復 運動，以及所述坪接頭自身的可旋轉，使焊接頭匯集的雷射束準確定位在焊點 位置上，實現了空間軌跡曲線的焊接。
綜上所述，本發明實施例所述可旋轉的焊接頭通過在傳輸腔體上增設一平 面反射鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面增設一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，反射聚焦鏡設置在旋轉裝置上，使得反射聚焦鏡匯聚的雷射束能夠跟隨 旋轉裝置的旋轉而旋轉，實現了焊接頭的可旋轉。
應用了本發明實施例所述可旋轉的焊接頭的焊接裝置，通過焊接裝置運動
平臺的X軸和Y軸運動、所述焊接頭沿Z軸的往復運動以及所述焊接頭自身的可 旋轉，使焊接頭匯集的雷射束準確定位在焊點位置上，實現了空間軌跡曲線的 焊接。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種可旋轉的焊接頭，包括用於傳輸雷射束的傳輸腔體和用於將雷射束匯聚的反射聚焦鏡，其特徵在於，在所述傳輸腔體內傾斜設置一平面反射鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，所述反射聚焦鏡傾斜設置在該旋轉裝置的腔體內，雷射束經所述傳輸腔體由所述反射鏡反射到旋轉裝置腔體內設置的反射聚焦鏡後匯聚。
2、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，所述反射鏡、反射聚焦鏡 和旋轉裝置的中心均在同 一軸線上。
3、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，所述傳輸腔體與旋轉裝置 之間為轉盤式活動連接。
4、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，所述傳輸腔體與旋轉裝置 之間為萬向球式活動連4矣。
5、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，所述旋轉裝置包括與所 述傳輸腔體貫通的腔體和與該腔體貫通的中空反射聚焦鏡鏡座，所述反射聚焦 鏡傾斜設置在該反射聚焦鏡鏡座上。
6、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，還包括用於驅動旋轉裝置 轉動的伺服電機。
7、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，在所述旋轉裝置下方雷射 束經過處設置用於防止焊接飛'減沿雷射束上行的橫吹氣簾。
8、 根據權利要求l所述的焊接頭，其特徵在於，在所述旋轉裝置上還設置 有用於對所述反射聚焦鏡進行冷卻的水冷接頭。
9、 一種焊接裝置，包括可X軸和Y軸運動的運動平臺、及安裝在該運動平 臺上的Z軸，其特徵在於，在Z軸上設置一可沿該軸往復運動且自身可旋轉的 焊接頭，該焊接頭包括包括用於傳輸雷射束的傳輸腔體和用於將雷射束匯聚 的反射聚焦鏡，在所述傳輸腔體內傾斜設置一平面反射鏡，在與該反射鏡相對 的傳輸腔體側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，所述反射聚焦鏡傾斜設 置在該旋轉裝置的腔體內，雷射束經所述傳輸腔體由所述反射鏡反射到旋轉裝置腔體內設置的反射聚焦鏡後匯聚。
10、根據權利要求9所述的焊接裝置，其特徵在於，所述反射鏡、反射聚 焦鏡和旋轉裝置的中心均在同一軸線上。
全文摘要
本發明提供了一種可旋轉的焊接頭及焊接裝置，其中可旋轉的焊接頭包括傳輸腔體和反射聚焦鏡，在傳輸腔體內傾斜設置一平面反射鏡，在與該反射鏡相對的傳輸腔體側面設置一與該腔體貫通的中空旋轉裝置，反射聚焦鏡傾斜設置在該旋轉裝置的腔體內，雷射束經傳輸腔體由反射鏡反射到旋轉裝置腔體內設置的反射聚焦鏡後匯聚。焊接裝置包括可X軸和Y軸運動的運動平臺及安裝在該運動平臺上的Z軸，在Z軸上設置可沿該軸往復運動的本發明所述的可旋轉的焊接頭。本發明所述可旋轉的焊接頭實現了焊接頭的可旋轉，使設置有該焊接頭的焊接裝置實現了空間軌跡曲線焊接。
文檔編號B23K26/04GK101428369SQ200810217900
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者任巨海, 張永鋒, 成嶽鋒, 蔡建平, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司