一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料是以高分子聚合物為主要成分的混合物，隨著當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會生產(chǎn)對產(chǎn)品輕量化、產(chǎn)品多樣性、環(huán)保性等發(fā)面都有了更高的要求，這使得塑料材料更加廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。
[0003]對于某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不易或者不能有一次注塑成形得到塑料結(jié)構(gòu)，需要對其進(jìn)行連接，以提高生產(chǎn)可行性，保證產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的塑料焊接方法主要有熱風(fēng)焊接、振動焊接、摩擦焊接和超聲波焊接等，采用激光進(jìn)行塑料焊接是一種較新的塑料焊接技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的塑料焊接方法，激光焊接具備不可比擬的優(yōu)勢，塑料激光焊接是一種環(huán)保、快速、高效的焊接方法，激光焊接是塑料焊接的必然趨勢，現(xiàn)目前塑料激光焊接已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，如汽車、醫(yī)療、家電等等。
[0004]對于某些特殊結(jié)構(gòu)的塑料制品，在焊接時需要進(jìn)行雙面焊接。這種情況下，一般需要進(jìn)行兩次焊接，即焊完一面再進(jìn)行另一面的焊接，這種方法焊接效率低下的同時，產(chǎn)品質(zhì)量也會受到較大的影響，這種處理方法會導(dǎo)致較大的焊縫殘余應(yīng)力和焊接變形。因此，發(fā)明一種新的塑料激光焊接頭以解決上述焊接問題具備極大的現(xiàn)實意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為了克服已有技術(shù)存在的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，工作效率高的一種雙面同時施焊的雙光束激光焊接頭。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]本實用新型目的是用以下方式實現(xiàn)的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，包括焊接頭主體、連接裝置、光束分光裝置、焦點調(diào)整裝置，其特征在于:激光束通過半透半反分光鏡，將激光光束分成兩束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通過平面反射鏡進(jìn)行光路傳輸，通過拋物面反射聚焦鏡將兩束光分別聚焦到工件左右對稱的焊接位置，焊接頭內(nèi)部設(shè)有焦點水平調(diào)整裝置和豎直調(diào)整裝置。
[0008]所述的連接裝置為設(shè)置在焊接頭主體上的法蘭座，用于將本焊接頭同機(jī)床主軸連接。
[0009]所述的焦點水平調(diào)整裝置包括左焦點水平調(diào)整裝置及右焦點水平調(diào)整裝置，安裝在主體的水平導(dǎo)軌上，左光路系統(tǒng)安裝在左焦點水平調(diào)整裝置上，右光路系統(tǒng)安裝在右焦點水平調(diào)整裝置上。
[0010]所述的左、右焦點水平調(diào)整裝置可用過絲桿螺母機(jī)構(gòu)沿水平方向左右調(diào)整焦點的位置。
[0011]所述的焊接頭主體內(nèi)部設(shè)有冷卻循環(huán)回路，對光學(xué)鏡片進(jìn)行冷卻。
[0012]所述的焊接頭主體內(nèi)還集成了紅外測溫模塊，測溫模塊可以對焊接溫度進(jìn)行精確監(jiān)測。
[0013]所述的焊接頭主體的光源激光波長為800-1064nm，激光功率為10-300W。
[0014]本實用新型的有益效果是:1、本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、組裝方便，生產(chǎn)成本低，市場競爭力強(qiáng)等優(yōu)點。2、利用光學(xué)元件將激光束一分為二，可同時實現(xiàn)對工件的左右兩面或是正反兩面焊接，提高工作效率50%以上。3、焊接頭內(nèi)部設(shè)有冷卻循環(huán)回路，對光學(xué)鏡片進(jìn)行冷卻，以防止焊接頭的焦點漂移和過大的功率損耗。在保證設(shè)備正常穩(wěn)定工作的同時，延長其使用壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型中焊接接頭的光路原理圖。
[0016]圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0017]圖3為本實用新型中左焦點調(diào)整裝置機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作具體進(jìn)一步的說明。如圖所示:一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，包括連接裝置2、光束分光裝置5、焦點水平調(diào)整裝置15和焦點豎直調(diào)整裝置17。該塑料激光焊接頭適用于功率10-300W，激光波長800-1064nm的激光光源。光學(xué)原理圖如圖1所示，焊接頭通過的連接裝置2與機(jī)床運動軸相連，分光裝置5安裝在主體上，可與任意開放的數(shù)控系統(tǒng)相配合。激光束進(jìn)入焊接頭之后，首先進(jìn)入到半透半反分光裝置12，分光鏡片將激光束分為能量均等、模式完全相同且完全同步的兩束激光。另一束激光反射向左進(jìn)入到左側(cè)的平面反射鏡14，然后光束豎直反射向下進(jìn)入拋物面聚焦鏡4，光束通過聚焦鏡后聚焦到焊接位置。另一束激光透過分光鏡之后豎直向下進(jìn)入平面反射鏡11，然后光束被反射水平向左，光束進(jìn)入拋物面聚焦鏡7，最后激光被聚焦到焊接位置。
[0019]左光路系統(tǒng)，由左上反射機(jī)構(gòu)9左下反射聚焦機(jī)構(gòu)4和左焦點調(diào)整機(jī)構(gòu)3組成，左下反射聚焦機(jī)構(gòu)4安裝在左焦點水平調(diào)整裝置的垂直導(dǎo)軌17上。焦點左焦點水平調(diào)整裝置3可通過絲桿螺母機(jī)構(gòu)15沿水平方向左右調(diào)整左焦點的位置；旋轉(zhuǎn)左焦點上下調(diào)整機(jī)構(gòu)的螺母10可上下調(diào)整左焦點的上下位置。右光路系統(tǒng)的組成和右焦點的調(diào)整與左光路系統(tǒng)類似。
[0020]為了提升該焊接頭的應(yīng)用功能，在焊接頭上集成了紅外溫度監(jiān)測設(shè)備14，實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測。紅外溫度監(jiān)測設(shè)備安裝在焦點調(diào)整裝置3上，紅外監(jiān)測儀的聚焦位置可與焊接頭的聚焦位置隨動，使得兩焦點始終重合。焊接頭中包含了各個光學(xué)鏡片的冷卻循環(huán)回路，可實現(xiàn)鏡片冷卻，減小溫度漂移和功率損耗。
[0021]本發(fā)明的主要功能是:可實現(xiàn)塑料雙面同步焊接，可防止焊接不同步產(chǎn)生的焊接應(yīng)力，保證焊接質(zhì)量，并且提高生產(chǎn)效率。特別適宜一些結(jié)構(gòu)特殊的熱塑性塑料制件的焊接，適宜需要提高生產(chǎn)效率并對生產(chǎn)質(zhì)量要求較高的方法與設(shè)備。
[0022]使用該焊接設(shè)備產(chǎn)品的焊接位置需要具備三層搭接或類搭接結(jié)構(gòu)，上下層材料均要與中層材料相容，且上層和下層材料對激光的透過率達(dá)到20%以上，中間材料對激光的吸收率較高，焊接工裝需要對焊接位置施加一定的壓力并使焊接面緊密的貼合在一起。中間層材料吸收激光后熔化，并將部分熱量傳導(dǎo)給上層、下層材料使得焊接位置處的上層、下層材料熔化，熱源離開冷卻后，塑料凝固形成焊縫。
[0023]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，包括焊接頭主體(1)、連接裝置(2)、光束分光裝置(5)、焦點調(diào)整裝置(3)，其特征在于:激光束通過半透半反分光鏡(12)，將激光光束分成兩束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通過平面反射鏡(9)進(jìn)行光路傳輸，通過拋物面反射聚焦鏡(4、7)將兩束光分別聚焦到工件(99)左右對稱的焊接位置，焊接頭內(nèi)部設(shè)有焦點水平調(diào)整裝置和豎直調(diào)整裝置(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的連接裝置(2)為設(shè)置在焊接頭主體(1)上的法蘭座，用于將本焊接頭同機(jī)床主軸連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的焦點水平調(diào)整裝置包括左焦點水平調(diào)整裝置(15)及右焦點水平調(diào)整裝置(16)，安裝在焊接頭主體(1)的水平導(dǎo)軌(8)上，左光路系統(tǒng)安裝在左焦點水平調(diào)整裝置(15)上，右光路系統(tǒng)安裝在右焦點水平調(diào)整裝置(16)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的左、右焦點水平調(diào)整裝置(15、16)可用過絲桿螺母機(jī)構(gòu)(10、13)沿水平方向左右調(diào)整焦點的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的焊接頭主體(1)內(nèi)部設(shè)有冷卻循環(huán)回路，對光學(xué)鏡片進(jìn)行冷卻。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的焊接頭主體(1)內(nèi)還集成了紅外測溫模塊(14)，測溫模塊可以對焊接溫度進(jìn)行精確監(jiān)測。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，其特征在于:所述的焊接頭主體(1)的光源激光波長為800-1064nm，激光功率為10-300W。
【專利摘要】一種用于塑料雙面焊接的激光雙光束焊接頭，包括焊接頭主體、連接裝置、光束分光裝置、焦點調(diào)整裝置，其特征在于：激光束通過半透半反分光鏡，將激光光束分成兩束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通過平面反射鏡進(jìn)行光路傳輸，通過拋物面反射聚焦鏡將兩束光分別聚焦到工件左右對稱的焊接位置，焊接頭內(nèi)部設(shè)有焦點水平調(diào)整裝置和豎直調(diào)整裝置。本實用新型的有益效果是：1、利用光學(xué)元件將激光束一分為二，可同時實現(xiàn)對工件的左右兩面或是正反兩面焊接，提高工作效率50%以上。2、焊接頭內(nèi)部設(shè)有冷卻循環(huán)回路，對光學(xué)鏡片進(jìn)行冷卻，以防止焊接頭的焦點漂移和過大的功率損耗。在保證設(shè)備正常穩(wěn)定工作的同時，延長其使用壽命。
【IPC分類】B29C65/16
【公開號】CN205097540
【申請?zhí)枴緾N201520716125
【發(fā)明人】陳志 , 張旭, 王一輝, 謝擁軍
【申請人】廣東順德華焯機(jī)械科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月16日