一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及夾持點焊設備技術領域，具體涉及一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭。
【背景技術】
[0002]在傳統的夾持電阻點焊系統中，在C形夾的開口上下各裝一個電極。施焊時，將兩層被焊工件夾緊在兩個電極之間，同時在兩極之間通以強大電流，在焊接電流不變的情況下，由于工件材料之間的接觸電阻，產生極高的溫度，而將被壓緊的材料相互熔接在一起，在被焊工件上，留下直徑6-8_直徑的壓焊焊疤。它的表達式如下:
Q=I"RT--------------(I)
式中:Q--溫度
I"一一通過觸點電流的平方 R——接觸電阻 T 焊接時間
從式中可以看出，在電流不變的條件下，電阻越大，產生的溫度越高，越容易實現焊接。對于體電阻和接觸電阻較小，散熱導熱良好的材料則需要較大的電流。
[0003]激光由于它的功率密度可以做得很大，當它作用于兩塊重疊的材料時，能夠在較短的時間內將材料熔化而熔接，但由于激光的光束較小，僅僅幾十個微米，雖經過熱擴散，但所形成的焊點仍然不大，為此采用激光進行點焊時，現有的技術是:通過某種辦法，將焊點展開成一小線段，或是用二維光學掃描系統將焊點掃描成環狀或C形圖案，以增加結合面的大小。如德國IPG公司發明的直線焊頭，焊接時能在焊接頭不動的情況下，在工件上留下一條4mm左右長的小線段。HAIYA公司的振鏡掃描遠程焊接頭，則可以在焊接頭不動的情況下，在工件上留下一個預設的圖案，以擴大焊接面。這些進口產品由于成本太高，目前沒有在國內形成較大的市場。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，即在傳統的激光焊接頭上加裝環繞裝置，在點焊的過程中，焊接頭不動的條件下，準直鏡片跟隨偏心軸套的轉動繞機械軸心旋轉，激光束在工件上留下環形的焊線，擴大焊疤面積，提高焊接質量，設備結構簡單、投資成本低。
[0005]本發明通過以下技術方案實現:
一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，包括激光焊接頭、“C”形夾和夾持氣缸，激光焊接頭豎立固定于“C”形夾的上開口，夾持氣缸驅動連接“C”形夾開合，所述激光焊接頭由上而下機械同軸心連接QBH接頭、準直鏡、聚焦鏡及聚集調節頭，所述準直鏡由準直鏡片安裝于偏心軸套上，準直鏡片中心偏離激光焊接頭的機械軸心，旋轉電機驅轉連接偏心軸套，偏心軸套繞機械軸心旋轉。
[0006]本發明進一步改進方案是，所述旋轉電機驅轉連接變速齒輪付，變速齒輪付傳動連接偏心軸套。旋轉電機經變速齒輪付減速后，再驅動偏心軸套繞機械軸心旋轉，控制速度。
[0007]本發明更進一步改進方案是，所述偏心軸套兩端安裝有大口徑滾珠軸承。偏心軸套兩端安裝兩盤大口徑滾珠軸承，可以減少回轉時的摩擦，運轉更順暢。
[0008]本發明更進一步改進方案是，所述聚焦鏡下方安裝有保護鏡。保護鏡片起保護聚焦鏡片及準直鏡片作用。
[0009]本發明更進一步改進方案是，所述保護鏡下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設有拉法爾風簾。因為焊接頭前端是敞開的，沒有切割頭上的噴嘴裝置，拉法爾風簾有效防止金屬火花濺射損壞保護鏡及其上結構。
[0010]本發明更進一步改進方案是，所述保護鏡設置成抽屜式，保護鏡片設置于抽屜一內。所述聚焦鏡設置成抽屜式，聚焦鏡片設置于抽屜二內。安裝方便。
[0011 ]本發明更進一步改進方案是，所述“C”形夾下開口上表面設有夾持凸點。以便于定位夾緊兩層待焊工件于焊接頭出光口下。
[0012]本發明更進一步改進方案是，所述“C”形夾上部固定于機器人的手腕上或電焊機的機架上。隨著機械人的手腕運動自如工作。
[0013]本發明與現有技術相比，具有以下明顯優點:
本發明由于準直鏡片中心偏離激光焊接頭的機械軸心，準直鏡片跟隨偏心軸套轉動繞機械軸心旋轉，激光束在工件上留下環形的焊線，擴大焊疤面積，提高焊接質量，設備結構簡單、投資成本低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明正視圖。
[0015]圖2為本發明準直鏡偏心旋轉結構分解圖。
[0016]圖3為本發明光路原理圖。
[0017]圖4為本發明安裝于機器人的手腕上示意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2所示，本發明包括激光焊接頭1、“C”形夾2和夾持氣缸3，激光焊接頭I豎立固定于“C”形夾2的上開口，夾持氣缸3驅動連接“C”形夾2開合，所述激光焊接頭I由上而下機械同軸心連接QBH接頭11、準直鏡12、聚焦鏡13、保護鏡14及聚集調節頭16，所述準直鏡12由準直鏡片121安裝于偏心軸套122上，準直鏡片121中心偏離激光焊接頭的機械軸心4，偏心軸套122兩端安裝有大口徑滾珠軸承125，旋轉電機123驅轉連接變速齒輪付124，變速齒輪付124傳動連接偏心軸套122，偏心軸套122繞機械軸心4旋轉。
[0019]所述保護鏡14下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設有拉法爾風簾15。
[0020]所述保護鏡14、聚焦鏡13設置成抽屜式，保護鏡片設置于抽屜一142內，聚焦鏡片131設置于抽屜二 131內。
[0021 ]所述“C"形夾2下開口上表面設有夾持凸點21。
[0022]如圖3所示，圖中虛線是焊接頭的機械軸心4，與原激光光軸重合，激光從A點出發，經過準直鏡片121，變成束平行的激光線束，然后這組平行激光經過聚焦鏡片131聚焦在工件B上。
[0023]在這個進程中，入射點、擴束鏡、聚焦鏡三者其中任何一個部件在其原有的位置上發生平移，都將使落在工件上的焦點發生平移。但并不是任一點都能圓滿的達到目的。如入射點發生平移運動，牽涉到“光纖”或飛行光路，其機械結構不但非常復雜，而且會引進一些不穩定因素，所以不宜采用移動激光入射點來移動焦點；如聚焦鏡片移動，由于夾持焊的特點，工件在焊接前，已經有“C”型夾持裝置將工件和激光焊接頭的聚焦部分固定住了，同時聚焦鏡離“A”最遠，離工件最近，要讓工件上的焦點平移，聚焦鏡片所需移動的距離相對說來最大，亦不宜用移動聚焦鏡片來移動焦點。
[0024]本發明采用移動準直鏡片來改變焦點的位置最為恰當，準直鏡中心偏離焊接頭的機械軸心(也是聚焦鏡片和接入光纖A點的光軸)，通過聚焦鏡便在工件C上留下焊接點，然后通過旋轉機構讓偏離軸心的準直鏡片圍繞機械軸心旋轉。于是準直后的激光束，便沿著焊接頭的機械軸心線公轉，公轉的激光束通過聚焦鏡便在工件上留下以聚焦鏡光軸為中心的圓環軌跡。
[0025]如圖4所示，所述“C”形夾2上部固定于機器人的手腕5上。這樣它可以隨著機器人的手腕運動進行工作。
[0026]“C”型夾持激光環線點焊設備控制非常簡單，在用于汽車焊接裝配生產線，對原來夾持電阻點焊進行改造替換時，只要新的“工具值”數據，替換原來電阻焊時的數據，沿用原來的運動程序，和“夾持” “焊接”兩條指令，就可以完成其全部焊接過程。工件到位后，控制系統送出夾緊指令，夾持氣缸將工件夾緊。工件被夾緊后，控制系統送出通電焊接指令，激光發光，與此同時啟動旋轉電機，旋轉電機帶動準直鏡旋轉一周，完成環線焊接過程。
[0027]因此將“C”型夾持激光環線點焊取代現有的電阻夾持點焊系統整個工程將變得十分簡單。如果用在焊接領域里大量采用的固體激光配套，其成本亦將變得極易接受。
【主權項】
1.一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，包括激光焊接頭(I)、“C”形夾(2)和夾持氣缸(3 )，激光焊接頭(I)豎立固定于“C”形夾(2)的上開口，夾持氣缸(3 )驅動連接“C”形夾(2 )開合，所述激光焊接頭(I)由上而下機械同軸心連接QBH接頭(11)、準直鏡(12)、聚焦鏡(13)及聚集調節頭(16)，其特征在于:所述準直鏡(12)由準直鏡片(121)安裝于偏心軸套(122)上，準直鏡片(121)中心偏離激光焊接頭的機械軸心(4)，旋轉電機(123)驅轉連接偏心軸套(122)，偏心軸套(122)繞機械軸心(4)旋轉。2.根據權利要求1所述的一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，其特征在于:所述旋轉電機(123)驅轉連接變速齒輪付(124)，變速齒輪付(124)傳動連接偏心軸套(122)。3.根據權利要求1或2所述的一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，其特征在于:所述偏心軸套(122)兩端安裝有大口徑滾珠軸承(125)。4.根據權利要求3所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述聚焦鏡(13)下方安裝有保護鏡(14)。5.根據權利要求4所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述保護鏡(14)下方的焊接頭前端口為敞開口，敞開口處設有拉法爾風簾(15)。6.根據權利要求4所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述保護鏡(14)設置成抽屜式，保護鏡片設置于抽屜一 (142)內。7.根據權利要求1所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述聚焦鏡(13)設置成抽屜式，聚焦鏡片(131)設置于抽屜二 (132)內。8.根據權利要求1所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述“C”形夾(2)下開口上表面設有夾持凸點(21)。9.根據權利要求1所述的一種用于激光夾持點焊的環繞焊接頭，其特征在于:所述“C”形夾(2)上部固定于機器人的手腕(5)上或電焊機的機架上。
【專利摘要】本發明公開了一種用于激光夾持點焊的環線焊接頭，包括激光焊接頭、“C”形夾和夾持氣缸，激光焊接頭豎立固定于“C”形夾的上開口，夾持氣缸驅動連接“C”形夾開合，所述激光焊接頭由上而下機械同軸心連接QBH接頭、準直鏡、聚焦鏡及聚集調節頭，所述準直鏡由準直鏡片安裝于偏心軸套上，準直鏡片中心偏離激光焊接頭的機械軸心，旋轉電機驅轉連接偏心軸套，偏心軸套繞機械軸心旋轉。本發明由于準直鏡片中心偏離激光焊接頭的機械軸心，準直鏡片跟隨偏心軸套轉動繞機械軸心旋轉，激光束在工件上留下環形的焊線，擴大焊疤面積，提高焊接質量，設備結構簡單、投資成本低。
【IPC分類】B23K26/082, B23K26/064, B23K26/22
【公開號】CN105618932
【申請號】CN201610169754
【發明人】吳德林, 張露
【申請人】江蘇海德威激光科技發展有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月23日