多工位超快激光振镜焊接加工设备[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210731356 U(45)授权公告日 2020.06.12

(21)申请号 2019218877.6(22)申请日 2019.09.29

(73)专利权人 深圳信息职业技术学院

地址 518000 广东省深圳市龙岗区龙翔大

道2188号(72)发明人 肖海兵　姜家吉　陈树林　古顺　

陈诣　(74)专利代理机构 深圳中一联合知识产权代理

有限公司 44414

代理人 张杨梅(51)Int.Cl.

B23K 26/21(2014.01)B23K 26/70(2014.01)B23K 37/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图5页

CN 210731356 U()实用新型名称

多工位超快激光振镜焊接加工设备(57)摘要

本实用新型属于焊接设备技术领域，尤其涉及一种多工位超快激光振镜焊接加工设备，包括机箱、防护罩、激光焊接系统和多工位工作台，防护罩罩设于机箱上，多工位工作台包括若干个用于固定待焊接零件的旋转装夹机构，各旋转装夹机构均设置于机箱上，激光焊接系统包括超快光纤激光器和若干个和超快光纤激光器电连接的且具有高速振镜的振镜焊接头，光纤激光器设置于机箱内，各振镜焊接头均设置于防护罩内并分别对应各旋转装夹机构设置。通过振镜焊接头的高速振镜和旋转装夹机构的有效配合，由于高速振镜能够快速调整激光光束的移动路径，再配合旋转装夹机构的快速旋转，这样便显著提升了待焊接零件的焊接效率与焊接质量。

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权　利　要　求　书

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1.一种多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：包括机箱、防护罩、激光焊接系统和多工位工作台，所述防护罩罩设于所述机箱上，所述多工位工作台包括若干个用于固定待焊接零件的旋转装夹机构，各所述旋转装夹机构均设置于所述机箱上，所述激光焊接系统包括超快光纤激光器和若干个和所述超快光纤激光器电连接的且具有高速振镜的振镜焊接头，所述光纤激光器设置于所述机箱内，各所述振镜焊接头均设置于所述防护罩内并分别对应各所述旋转装夹机构设置。

2.根据权利要求1所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述旋转装夹机构包括用于固定所述待焊接零件的旋转台和驱动机构，所述旋转台设置于所述机箱上，所述驱动机构设置于所述机箱内并和所述旋转台传动连接，以驱动所述旋转台转动。

3.根据权利要求2所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机和减速器，所述驱动电机的驱动轴和所述减速器的输入轴传动连接，所述减速器的输出轴和所述旋转台传动连接。

4.根据权利要求2所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述旋转装夹机构还包括装配夹具，所述装配夹具固定于所述旋转台上并用于装夹所述待焊接零件。

5.根据权利要求2所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述防护罩的外侧壁对应各所述旋转台的位置均设置有观察窗。

6.根据权利要求2所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述激光焊接系统还包括若干视觉模组，各所述视觉模组分别对应各所述旋转台设置，并用于摄录所述待焊接零件的焊接过程。

7.根据权利要求1～6任一项所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述激光焊接系统还包括控制装置，所述控制装置设置于所述机箱内并和所述超快光纤激光器通讯连接，以控制所述超快光纤激光器的运行。

8.根据权利要求7所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述控制装置包括工控机和与所述工控机通讯连接的PLC控制器，所述工控机和所述超快光纤激光器通讯连接，以控制所述超快光纤激光器的运行，所述PLC控制器与各所述振镜焊接头通讯连接，以控制各所述振镜焊接头的运行。

9.根据权利要求1～6任一项所述的多工位超快激光振镜焊接加工设备，其特征在于：所述防护罩的一侧设置有全封闭式气密门。

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多工位超快激光振镜焊接加工设备

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技术领域

[0001]本实用新型属于激光焊接设备技术领域，尤其涉及一种多工位超快激光振镜焊接加工设备。

背景技术

[0002]近年来，随着技术的进步和机加工领域对零件加工精度要求的不断提高，激光加工技术，特别是激光焊接技术得益于其较高的焊接质量、较低的环境污染和适于焊接微小零件的特性而被广泛采用。[0003]现有技术中，激光焊接的激光光路多为固定模式，需要传统的步进电机驱动移动，进而对零件发射激光束，进行焊接，如此虽可实现零件的激光焊接，但仍存在焊接效率较为低下，且焊接精度较低的问题。实用新型内容

[0004]本实用新型的目的在于提供一种多工位超快激光振镜焊接加工设备，旨在解决现有技术中的激光焊接效率低下且焊接精度较低的技术问题。[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多工位超快激光振镜焊接加工设备，包括机箱、防护罩、激光焊接系统和多工位工作台，所述防护罩罩设于所述机箱上，所述多工位工作台包括若干个用于固定待焊接零件的旋转装夹机构，各所述旋转装夹机构均设置于所述机箱上，所述激光焊接系统包括超快光纤激光器和若干个和所述超快光纤激光器电连接的且具有高速振镜的振镜焊接头，所述光纤激光器设置于所述机箱内，各所述振镜焊接头均设置于所述防护罩内并分别对应各所述旋转装夹机构设置。[0006]进一步地，所述旋转装夹机构包括用于固定所述待焊接零件的旋转台和驱动机构，所述旋转台设置于所述机箱上，所述驱动机构设置于所述机箱内并和所述旋转台传动连接，以驱动所述旋转台转动。[0007]进一步地，所述驱动机构包括驱动电机和减速器，所述驱动电机的驱动轴和所述减速器的输入轴传动连接，所述减速器的输出轴和所述旋转台传动连接。[0008]进一步地，所述旋转装夹机构还包括装配夹具，所述装配夹具固定于所述旋转台上并用于装夹所述待焊接零件。[0009]进一步地，所述防护罩的外侧壁对应各所述旋转台的位置均设置有观察窗。[0010]进一步地，所述激光焊接系统还包括若干视觉模组，各所述视觉模组分别对应各所述旋转台设置，并用于摄录所述待焊接零件的焊接过程。[0011]进一步地，所述激光焊接系统还包括控制装置，所述控制装置设置于所述机箱内并和所述超快光纤激光器通讯连接，以控制所述超快光纤激光器的运行。[0012]进一步地，所述控制装置包括工控机和与所述工控机通讯连接的PLC控制器，所述工控机和所述超快光纤激光器通讯连接，以控制所述超快光纤激光器的运行，所述PLC控制器与各所述振镜焊接头通讯连接，以控制各所述振镜焊接头的运行。

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进一步地，所述防护罩的一侧设置有全封闭式气密门。

[0014]本实用新型的有益效果：本实用新型的多工位超快激光振镜焊接加工设备，焊接零件时，其激光焊接系统的超快光纤激光器将激光光束传输至振镜焊接头，振镜焊接头再将激光束发射至设置于旋转装夹机构的待焊接零件上，进而实现待焊接零件的焊接作业。而通过振镜焊接头的高速振镜和旋转装夹机构的有效配合，由于高速振镜能够快速调整激光光束的移动路径，再配合旋转装夹机构的快速旋转，这样便实现了对待焊接零件和对激光光束的双重驱动，这样便显著提升了待焊接零件的焊接效率与焊接质量。附图说明

[0015]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016]图1为本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备的立体结构示意图；

[0017]图2为本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备的旋转装夹机构和激光焊接系统的结构示意图；

[0018]图3为本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备的侧视结构示意图；

[0019]图4为本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备的正视结构示意图；

[0020]图5为沿图4中A-A线的剖切视图。[0021]其中，图中各附图标记：[0022]10—机箱               20—防护罩           21—观察窗[0023]22—全封闭式气密门     23—声光报警装置     24—显示屏[0024]25—控制钮             30—激光焊接系统     31—超快光纤激光器[0025]32—振镜焊接头         33—冷却装置         34—控制装置[0026]35—冷媒管             40—多工位工作台     41—旋转装夹机构[0027]42—旋转台             43—驱动机构         44—装配夹具[0028]431—驱动电机          432—减速器。具体实施方式

[0029]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的。

[0030]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示

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所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的。[0031]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0032]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0033]如图1～3所示，本实用新型实施例提供了一种多工位超快激光振镜焊接加工设备，包括机箱10、防护罩20、激光焊接系统30和多工位工作台40，防护罩20罩设于机箱10上，以避免焊接过程中产生的烟雾逸散出来，多工位工作台40具有若干个用于固定待焊接零件的旋转装夹机构41，各旋转装夹机构41均设置于机箱10上。且各旋转装夹机构41均设置于防护罩20内。旋转装夹机构41的数量优选为四个，如此，多工位工作台40可在一次加工过程中，完成多个待焊接零件的装夹，一方面省略了每次装换待焊接零件的停机时间，另一方面也显著缩短了由一个待焊接零件到另一个待焊接零件的加工时间，在提高效率和产量方面具有显著的优势。激光焊接系统30包括超快光纤激光器31和若干个和超快光纤激光器31电连接的具有高速振镜的振镜焊接头32，超快光纤激光器31设置于机箱10内，各振镜焊接头32均设置于防护罩20内并分别对应各旋转装夹机构41设置。其中，振镜焊接头32内设有的导光系统可通过高速振镜实现快速移动，进而使得激光光束对待焊接零件的焊接(比如点焊等)能够高效稳定地进行。同时，根据待焊接零件的材料不同，可以通过导光系统控制输出的激光光线的能量波形，以达到更为理想的焊接效果。[0034]同时，多工位超快激光振镜焊接加工设备内还设置有工控机和PLC控制器，工控机和PLC控制器分别与光纤激光器和振镜焊接头32通讯连接，振镜焊接头32统与多工位工作台40便能够很好地配合，与传统的步进电机运动、激光光路固定的连续焊接方式相比，其焊接效率可提高10倍以上，进而可实现激光在线焊接的全自动化，显著缩短了焊接时间，所以特别适用于手机屏蔽罩、金属手机或金属电容器外壳、硬盘、微电机、传感器等超薄形不锈钢电路板嵌件的点焊，尤其是圆柱电池极耳的焊接。适用于焊接轨迹固定、工整的可大批量生产的传感器、五金件、手机通讯件、电子电器件和仪器仪表件等。[0035]进一步地，本实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备，可针对薄壁材料和精密零件进行激光焊接，具体可进行点焊和对接焊等，激光焊接所形成的焊缝质量高，无气孔。

[0036]更进一步地，通过振镜焊接头32采用高速振镜扫描，振镜式出光方式，如此能使得焊接的速度大大提高，图形扫描及工作范围更加灵活多变，并极大提高焊接产能，再配合多工位工作台40连续工作，可适合电脑配件、手机、MP3、MP4外壳等消费类的电子产品的高速点焊及连续焊接。[0037]优选地，振镜焊接头的高速振镜采用相互垂直双振镜，其工作原理是：输入一个位

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置信号，高速振镜内的摆动电机就会使振镜片按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度，使激光可以在同一平面的不同区域连续点焊和缝焊。整个过程采用闭环反馈控制，高速振镜内的驱动电路板采取多种抗干扰手段，系统可靠性高、线性度好、重复精度高、响应时间短。

[0038]以下对本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备作进一步说明：本实用新型实施例提供的多工位超快激光振镜焊接加工设备，焊接零件时，其激光焊接系统30的超快光纤激光器31将激光光束传输至振镜焊接头32，振镜焊接头32再将激光束发射至设置于旋转装夹机构41的待焊接零件上，进而实现待焊接零件的焊接作业。而通过振镜焊接头32的高速振镜和旋转装夹机构41的有效配合，由于高速振镜能够快速调整激光光束的移动路径，再配合旋转装夹机构41的快速旋转，这样便实现了对待焊接零件和对激光光束的双重驱动，这样便显著提升了待焊接零件的焊接效率与焊接质量。[0039]在本实用新型的另一个实施例中，如图2～4所示，旋转装夹机构41包括用于固定待焊接零件的旋转台42和驱动机构43，旋转台42设置于机箱10上，驱动机构43设置于机箱10内并和旋转台42传动连接，以驱动旋转台42转动。具体地，旋转装夹机构41工作时，其驱动机构43可驱动旋转台42旋转，进而旋转台42在转动时可与高速振镜相配合，实现对固定于旋转台42上的待焊接零件旋转焊接。

[0040]在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，驱动机构43包括驱动电机431和减速器432，驱动电机431的驱动轴和减速器432的输入轴传动连接，减速器432的输出轴和旋转台42传动连接。具体地，驱动电机431通过皮带驱动减速器432转动，减速器432进而驱动旋转台42转动，实现装夹和加工待焊接零件的连续操作。通过使得驱动机构43包括驱动电机431和减速器432，这样减速器432即可实现对驱动机构43所输出的转速的有效调节，从而实现对旋转台42转速的有效调节。

[0041]在本实用新型的另一个实施例中，如图3～5所示，旋转装夹机构41还包括装配夹具44，装配夹具44固定于旋转台42上并用于装夹待焊接零件。具体地，通过在旋转台42上设置装配夹具44，这样待焊接零件即可通过装夹于装配夹具44上而保持其设置在旋转台42上的稳固性，使得待焊接零件不易自旋转台42上脱出。[0042]在本实用新型的另一个实施例中，如图1所示，防护罩20的外侧壁对应各旋转台42的位置均设置有观察窗21。具体地，通过在防护罩20对应旋转台42的位置开设观察窗21，这样操作人员即可透过观察窗21观察待焊接零件的焊接过程，待焊接零件也可通过观察窗21放置在旋转台42上，或自旋转台42上取下。[0043]在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，激光焊接系统30还包括冷却装置33，冷却装置33设置于机箱10内并用于向超快光纤激光器31输入冷媒介质。具体地，通过设置冷却装置33，这样冷却装置33即通过两冷媒管35向超快光纤激光器31内循环通入冷媒介质，进而降低超快激光器的工作温度，保证其运行安全性。其中，冷媒介质优选为液态冷却介质，以实现对超快激光器的高效冷却散热。[0044]在本实用新型的另一个实施例中，激光焊接系统30还包括若干视觉模组(图未示)，各视觉模组分别对应各旋转台42设置，并用于摄录待焊接零件的焊接过程。具体地，通过设置视觉模组，这样视觉模组即可实现对待焊接零件焊接过程的记录，并实现对最终形成的焊缝图像的拍摄，以使得操作人员可实时查看检测零件的焊接品质。

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在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，激光焊接系统30还包括控制装置

34，控制装置34设置于机箱10内并和超快光纤激光器31通讯连接，以控制超快光纤激光器31的运行。具体地，控制装置34具有显示屏24、转动架和控制钮25，转动架设置在防护罩20上，显示屏24转动安装于转动架上，以显示超快光纤激光器31的工作温度，以及其他相关焊接参数等信息，控制钮25装嵌于防护罩20上并和显示屏24电连接。[0046]在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，控制装置34包括工控机(图未示)和与工控机通讯连接的PLC控制器(图未示)，工控机和超快光纤激光器31通讯连接，以控制超快光纤激光器31的运行，PLC控制器分别和各振镜焊接头32通讯连接，以控制各振镜焊接头32的运行。具体地，通过设置工控机和PLC控制器，这样其即可使得高速振镜与多工位工作台40很好地结合在一起，实现两者的最优参数匹配，显著提升焊接效率，实现激光在线焊接全自动化。进一步地，防护罩20的顶部还装设有若干声光报警装置23，各声光报警装置23均和工控机相连接，以在激光焊接系统30出现故障时发出声光警报。[0047]在本实用新型的另一个实施例中，如图1所示，防护罩20的一侧设置有全封闭式气密门22。具体地，通过在防护罩20的一侧设置全封闭式气密门22，如此即可实现对防护罩20的密封处理，进而进一步保证了焊接所产生的有害气体不会自防护罩20内排出。[0048]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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