激光焊接设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种激光焊接设备，用于焊接塑料部件，该激光焊接设备包括主体、激光发生单元、激光传输单元和操控单元，该激光传输单元包括光纤和激光准直系统。该激光焊接设备还包括布置在该主体内部和该激光准直系统下游的变焦单元和变向单元，该变焦单元包括可活动的聚焦镜和该聚焦镜的致动装置，该变向单元包括可活动的反射镜和该反射镜的致动装置。该操控单元分别与该聚焦镜的致动装置和该反射镜的致动装置连接，以操控它们中的至少一个来相应地致动该聚焦镜和该反射镜中的至少一个，从而使得从该主体射出的激光束具有期望的焦点位置和期望的入射角度。

【技术实现步骤摘要】
激光焊接设备
本技术涉及激光焊接设备，特别是用于焊接塑料部件的激光焊接设备，尤其是用于将汽车塑料部件焊接到汽车塑料油箱的激光焊接设备。
技术介绍
汽车用塑料油箱系统的焊接组装，具体是指将油箱系统的附属塑料零件以焊接的方式组装到油箱本体上，以实现油箱系统的不同功能。这些零件一般包括注油阀、加油限制排气阀以及各种用于辅助固定其他功能部件的各种支架等。传统焊接技术包括热板焊接技术等。然而利用上述焊接组装技术进行油箱焊接组装存在诸多问题。首先，加热板施加在油箱本体上的压力容易导致油箱变形，从而影响焊接的稳定性，甚至影响油箱的功能。其次，加热板对油箱本体的加热时间较长，导致生产效率无法提高。再次，由于热板焊接技术本身的缺陷，要求被焊接零件的焊接接头较大，从而导致汽车的碳氢排放值较高和零件的成本较高。与传统焊接技术相比，利用高能量激光束作为热源的激光焊接技术具有能量密度高、焊接变形小、速度快和效率高等优点，因而在汽车制造领域得到了日益广泛的应用。然而，特别针对汽车塑料油箱系统的焊接组装而言，由于油箱壳体上焊接面的平面度较差，而激光对焊接面的贴合有较高要求，因而现有的激光焊接设备难以对其进行有效焊接。此外，由于油箱壳体本身具有较大的弹性，在焊接之前，当油箱壳体和要焊接的零件压紧之后，焊接面的位置会发生不确定的改变，照射到焊接面的激光束的光斑大小和能量密度也随之发生不确定的改变，进而会导致焊接质量的不稳定。然而现有的用于将汽车塑料部件焊接到汽车塑料油箱的激光焊接设备尚不允许对激光束的焦点位置和入射角度加以调节。>
技术实现思路
针对以上所述的缺陷，想到了设计其中激光束的焦点位置和入射角度可调节的激光焊接设备，以克服油箱本身焊接面平面度差的问题，使得激光束的焦点处于期望的位置和获得期望的光斑大小。为此，本技术提供了一种用于焊接塑料部件的激光焊接设备，所述激光焊接设备包括主体、激光发生单元、激光传输单元和操控单元，所述激光传输单元包括光纤和激光准直系统。相对于用于焊接塑料部件的现有激光焊接设备而言，根据本技术的激光焊接设备还包括布置在所述主体内部和所述激光准直系统下游的变焦单元和变向单元，所述变焦单元包括可活动的聚焦镜和所述聚焦镜的致动装置，所述变向单元包括可活动的反射镜和所述反射镜的致动装置，以及所述操控单元分别与所述聚焦镜的致动装置和所述反射镜的致动装置连接，以操控它们中的至少一个来相应地致动所述聚焦镜和所述反射镜中的至少一个，从而使得从所述主体射出的激光束具有期望的焦点位置和期望的入射角度。根据本技术的激光焊接设备还可以单独地或者组合地包括以下特征中的一个或多个。优选地，根据本技术的激光焊接设备还包括所述主体的致动装置，该致动装置与所述操控单元连接并由其操控以致动所述主体围绕竖直方向上的轴线旋转，从而使得从所述主体射出的激光束具有期望的入射角度。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，所述聚焦镜具有恒定的焦距，并且能够在所述聚焦镜的致动装置的致动下在竖直方向上移动。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，所述反射镜能够在所述反射镜的致动装置的致动下转动任意角度。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，所述激光焊接设备还包括布置在所述反射镜附近的距离传感器，所述距离传感器用于测量所述反射镜到焊接面的距离，所述距离传感器与所述操控单元连接，以将测量到的距离数据传输给所述操控单元，从而所述操控单元能够基于所述数据对所述致动装置中的至少一个进行自动控制。优选地，根据本技术的激光焊接设备还包括所述塑料部件的自动夹紧装置。优选地，根据本技术的激光焊接设备还包括所述自动夹紧装置的致动装置，所述自动夹紧装置的致动装置与所述操控单元连接并由其操控。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，所述激光发生单元是固体激光器，特别是光纤式的固体激光器。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，所述激光准直系统是多重透镜系统。优选地，在根据本技术的激光焊接设备中，还包括隔离所述主体的内部环境与外部环境的保护镜，从而所述激光束透过所述保护镜从所述主体射出。优选地，根据本技术的激光焊接设备用于将所述塑料部件焊接到汽车塑料油箱。附图说明下面将参照附图来描述本技术的优选实施方式。应理解附图仅仅用于举例和说明的目的，而并非意在对本技术的保护范围构成任何限制，并且附图并非按比例绘制。附图中，图1示意性地示出了根据本技术一种优选实施方式的激光焊接设备的概图。图示的激光焊接设备包括待焊接部件的自动夹紧装置及其致动装置。具体实施方式应理解，在本文中，描述方向和位置的术语例如“竖直”、“上”、“下”、“内”、“外”等，是参照于激光焊接设备常规放置于生产车间地面上的取向定义的。图1示出了根据本技术一种优选实施方式的激光焊接设备，该激光焊接设备包括激光发生单元14、主体1、光纤2、激光准直系统3、聚焦镜4、聚焦镜4的致动装置5、反射镜6、反射镜6的致动装置7、保护镜8、用于夹紧待焊接部件的自动夹紧装置11、自动夹紧装置11的致动装置12和操控单元15。如图1所示的激光焊接设备特别地可用于将塑料部件10焊接到汽车塑料油箱13。为此，该图示激光焊接设备有利地同时具有焦点可调功能和自动夹紧功能。应理解，根据本技术的激光焊接设备也可不包括用于夹紧待焊接部件的自动夹紧装置，例如待焊接的部件可由另外的机械臂夹持或自生产线上的另一工位传递而来。激光焊接设备的主体1是该激光焊接设备的外壳和骨架，为该激光焊接设备的各个部件提供安装位置，并且该主体1有利地能够承受高温工作环境。应理解，根据本技术的激光焊接设备的各个部件在该设备内外的安装位置并不限于图示位置，而是可以根据实际中设备制造和生产的需要来安排。例如，图1所示的激光发生单元14位于主体1的外部，然而其也可以位于主体1的内部。一般而言，包括光纤2和激光准直系统3的激光传输单元、包括可活动聚焦镜4及其致动装置5的变焦单元、包括可活动反射镜6及其致动装置7的变向单元以及保护镜8均位于主体1内，以方便对这些光学部件加以保护。特别地，操控单元15可被布置在激光焊接设备上方便操作人员查看或操作的位置。图1还示意性地示出了经由激光发生单元14和光纤2射出的激光在主体1中行进的方向和路径。激光发生单元14可以是任何适用的产生激光的装置，例如固体激光器，尤其是光纤式的固体激光器。光纤2由激光发生单元14进入主体1的内部，用作激光在其中传导的介质。激光准直系统3可以是多重透镜系统，其有利地是激光由光纤2射出以后的第一个激光处理系统，用于对传入主体1内部的激光进行准直，经过准直的激光将大致上沿同一方向平行地行进。布置在激光准直系统3下游的聚焦镜4对经过准直的近似平行激光束进行聚焦。反射镜6对经过聚焦镜4的激光束进行反射。由于焊接过程中难以避免地会产生一些材料飞溅、有害气体等，因此根据本技术的激光焊接设备有利地还可配备保护镜8用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接设备，用于焊接塑料部件(10)，所述激光焊接设备包括主体(1)、激光发生单元(14)、激光传输单元和操控单元(15)，所述激光传输单元包括光纤(2)和激光准直系统(3)，/n其特征在于，所述激光焊接设备还包括布置在所述主体(1)内部和所述激光准直系统(3)下游的变焦单元和变向单元，所述变焦单元包括可活动的聚焦镜(4)和所述聚焦镜的致动装置(5)，所述变向单元包括可活动的反射镜(6)和所述反射镜的致动装置(7)，/n以及，所述操控单元(15)分别与所述聚焦镜的致动装置(5)和所述反射镜的致动装置(7)连接，以操控它们中的至少一个来相应地致动所述聚焦镜(4)和所述反射镜(6)中的至少一个，从而使得从所述主体(1)射出的激光束具有期望的焦点位置和期望的入射角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接设备，用于焊接塑料部件(10)，所述激光焊接设备包括主体(1)、激光发生单元(14)、激光传输单元和操控单元(15)，所述激光传输单元包括光纤(2)和激光准直系统(3)，
其特征在于，所述激光焊接设备还包括布置在所述主体(1)内部和所述激光准直系统(3)下游的变焦单元和变向单元，所述变焦单元包括可活动的聚焦镜(4)和所述聚焦镜的致动装置(5)，所述变向单元包括可活动的反射镜(6)和所述反射镜的致动装置(7)，
以及，所述操控单元(15)分别与所述聚焦镜的致动装置(5)和所述反射镜的致动装置(7)连接，以操控它们中的至少一个来相应地致动所述聚焦镜(4)和所述反射镜(6)中的至少一个，从而使得从所述主体(1)射出的激光束具有期望的焦点位置和期望的入射角度。


2.如权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备还包括所述主体的致动装置(9)，所述主体的致动装置(9)与所述操控单元(15)连接并由其操控以致动所述主体(1)围绕竖直方向上的轴线旋转，从而使得从所述主体(1)射出的激光束具有期望的入射角度。


3.如权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述聚焦镜(4)具有恒定的焦距，并且能够在所述聚焦镜的致动装置(5)的致动下在竖直方向上移动。


4.如权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述反射镜(6)能够在所述反射镜的致动装置(7)的致动下转动任意角度。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谷亚飞，
申请(专利权)人：武汉彼欧英瑞杰汽车系统有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42