专利名称：数控暖气片激光叠焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光焊接机，特别是一种适用于用激光焊接电暖器(包 括油汀、水汀)等薄板材的数控暖气片激光叠焊机。 技术背景电暖器的暖气片组件经过激光焊接后，还需将暖气片组件串接起来， 对炮台面进行密封焊接，以及两端端盖的密封焊接，见图1。为此需要 一种炮台面的激光快速焊接设备，最终完成高强度密封电暖汀的激光封 焊。发明内容本发明的目的在于提供一种数控暖气片激光叠焊机，最终完成高强 度密封电暖汀的激光封焊。本发明的技术解决方案如下-一种数控暖气片激光叠焊机，包括高功率激光器和计算机，其特征 在于还有导光装置和供安装暖气片叠加模具的模具台-所述的导光装置包括水平丝杠导轨、第一数控电机、滑动板、中空 圆管和旋转聚焦装置，第一数控电机驱动水平丝杠导轨带动所述的滑动 板作水平方向运动，该滑动板上设有反射镜、中空圆管及驱动该中空圆 管旋转的第二数控电机，该中空圆管再固定连接一旋转聚焦装置，该旋 转聚焦装置包括具有筒式入光口和出光口的箱体及固定在该箱体内的第 一水冷平面反射镜、第二水冷平面反射镜和抛物面聚焦镜组成，所述的 筒式入光口和出光口的中心位于该旋转聚焦装置的旋转轴线上，第一水 冷平面反射镜和抛物面聚焦镜面的中心亦位于该旋转轴线上，该旋转聚 焦装置的筒式入光口与所述的中空圆管固定连接，所述的旋转聚焦装置的旋转轴和所述的中空圆管的旋转轴共轴，由高功率激光器输出的激光 束经所述的反射镜反射后进入中空圆管，通过旋转聚焦装置聚焦在两暖 气片组待焊接的两炮台面上；所述的暖气片叠加模具由上模具板和下模具板组成，所述的上模具 板相对于暖气片组二端的炮台面的位置处各开设有一个与所述暖气片组炮台面形状相吻合的凹坑通孔，并固定在所述的模具台上；所述的下模具板是一块根据暖气片组二端的炮台面的形状镂有凹坑的平板，所述的 下模具板是安装在一模具座上，该模具座和下模具板之间安装有气缸， 在该气缸的驱动下，所述的下模具板沿导轨向上运动，该凹坑正好定位 暖气片组的炮台，并使暖气片组的炮台面进入所述的上模具板的凹坑通孔中，以确保待焊接的两炮台面之间贴紧，保证焊接质量；在所述的模具台的底座上安装有竖直的丝杆和模具座导轨，所述的模具座由第三数控电机驱动的丝杆控制，沿模具座导轨作上下升降运动。 所述的导光装置在焊接暖气片炮台面时，由计算机控制第一数控电机驱动丝杠导轨带动所述的滑动板实现所述的旋转聚焦装置两个焊接位置的交替换位。调节所述的抛物面聚焦镜面与所述的光束轴线的夹角，改变光束的 焦点围绕旋转轴线旋转圆周的直径。主要采取以下几项技术措施，达到本发明目的。1. 本发明根据电暖汀的焊接要求，把焊接成型的暖气片组件依次叠 起来，炮台面对炮台面施力贴紧，聚焦激光束从中间圆孔射到炮台面焊 接位置进行焊接。2. 本发明暖气片组件叠加的方式采用下降方式即焊完一件暖气片组件后，再叠加一件暖气片组件，使焊接面的位置保持不变，以保证焊 接质量。3、 本发明采用旋转聚焦光头，使光束聚焦光点围着暖气片组件的炮 台面轴线旋转，在暖气片炮台的圆周面上实现上下两个暖气片组件的炮 台面的封焊。4、 本发明采用导光头移动来完成暖气片2个孔的炮台面激光焊接。
图1是本发明焊接的暖气汀的暖气片组件及其焊接位置示意2是图1的第一个暖气片组件101的俯视3是本发明数控暖气片激光叠焊机的导光光路和机床结构示意4是本发明旋转聚焦装置结构及光路图具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本 发明的保护范围。先请参阅图1和图2，图1是本发明焊接的暖气汀的暖气片组件及 其焊接位置示意图，图2是图1的第一个暖气片组件101的俯视图。由 图可见，本发明所焊接的暖气汀(水汀或油汀)是由一片片中空夹缝中 通水或油的暖气片组件101、 102、 103、 104、 105、 106、 107和108叠 起来密封焊接而成，暖气片组件两端各有中间开通孔两面凸起的炮台面， 激光焊接是把暖气片组件101和暖气片组件102，暖气片组件102和暖 气片组件103，……等的炮台面的平面对平面，焊接封闭而成。焊缝分 别对应为1012、 1023......1078等圆周焊一圈。请参阅图3，图3是本发明数控暖气片激光叠焊机的导光光路和机 床结构示意图，由图可见，本发明数控暖气片激光叠焊机，包括高功率 激光器和计算机，还有导光装置和包括暖气片组叠加模具的模具台所述的导光装置包括水平丝杠导轨3、第一数控电机2、滑动板6、 中空圆管7和旋转聚焦装置8，第一数控电机2驱动水平丝杠导轨3带动所述的滑动板6作水平方向运动，该滑动板6上设有反射镜5、中空 圆管7及驱动该中空圆管7旋转的第二数控电机4，该中空圆管7的下 端再固定连接一旋转聚焦装置8，该旋转聚焦装置8参见图4，包括一具 有筒式入光口 81和出光口 86的箱体82及固定在该箱体82内的第一水 冷平面反射镜83、第二水冷平面反射镜84和抛物面聚焦镜85组成，所 述的筒式入光口 81和出光口 86的中心位于该旋转聚焦装置8的旋转轴 线上，第一水冷平面反射镜82和抛物面聚焦镜面85的中心亦位于该旋 转轴线上，该旋转聚焦装置8的筒式入光口 81与所述的中空圆管7固定 连接，所述的旋转聚焦装置8的旋转轴和所述的中空圆管7的旋转轴共 轴，由高功率激光器输出的激光束1经所述的反射镜5反射后进入中空 圆管7，通过旋转聚焦装置8后聚焦在两暖气片组101、 102待焊接的两 炮台面1012上；所述的暖气片组叠加模具由上模具板9和下模具板10组成，所述的 上模具板9相对于暖气片组件二端的炮台面的位置处各开设有一个与所 述暖气片组件炮台面形状相吻合的凹坑通孔，并固定在所述的模具台的 台面上;所述的下模具板10是一块根据暖气片组件二端的炮台面的形状 镂有凹坑的平板，所述的下模具板10是安装在模具座13上，该模具座 13和下模具板IO之间安装有气缸11，在该气缸11的驱动下，所述的下 模具板IO沿导轨12向上运动，所述的凹坑正好定位暖气片组件的炮台， 并使暖气片组件的炮台面进入所述的上模具板9的凹坑通孔中，以确保 待焊接的两炮台面之间贴紧，保证焊接质量；在所述的模具台的底座14上安装有竖直的丝杆16和模具座导轨 15，所述的模具座13由第三数控电机17驱动的丝杆16带动沿模具座导 轨15作上下升降运动。所述的导光装置6在焊接暖气片炮台面时，由计算机控制第一数控电机2驱动丝杠导轨3带动所述的滑动板6实现所述的旋转聚焦装置8两个焊接位置的交替运动。所述的抛物面聚焦镜面85有角度调节机构，调节与所述的光束轴线 的夹角，改变光束的焦点围绕旋转轴线旋转圆周的直径。 本发明装置的工作过程如下1、 启动高功率C02激光器和计算机，调整好光路和机械设备并处于 工作状态，计算机启动第一数控电机2，第一数控电机2驱动水平丝杠 导轨3带动所述的滑动板6作水平方向运动，使所述的旋转聚焦装置8 处于第一工位，左工位或右工位均可，所述的模具座13由第三数控电机 17驱动的丝杆16带动沿模具座导轨15作上升运动至最高确定的位置；2、 将第一暖气片组件101置入下模具板10中，所述的凹坑正好定 位第一暖气片组件101的炮台，将第二暖气片组件102与第一暖气片组 件101相对放置，启动气缸11，在该气缸11的驱动下，所述的下模具 板10沿导轨12向上运动，使第二暖气片组件102的炮台面进入所述的 上模具板9的凹坑通孔中，并确保待焊接的两炮台面之间贴紧；3、 由高功率激光器输出的激光束1经所述的反射镜5反射后进入中 空圆管7，通过旋转聚焦装置8聚焦在两暖气片组101、 102待焊接的两 炮台面焊接线1012上;计算机启动第二数控电机4驱动中空圆管7旋转， 带动所述的旋转聚焦装置8的旋转一周，光点沿炮台面圆孔转一圈，实 现暖气片组件的炮台面封焊；4、 计算机启动第一数控电机2，第一数控电机2驱动水平丝杠导轨 3带动所述的滑动板6作水平方向运动，使所述的旋转聚焦装置8处于 第二工位，即右工位或左工位，由高功率激光器输出的激光束l经所述 的反射镜5反射后进入中空圆管7，通过旋转聚焦装置8聚焦在两暖气 片组101、 102待焊接的两炮台面1012上；计算机启动第二数控电机4驱动中空圆管7旋转，带动所述的旋转聚焦装置8的旋转一周，光点沿 炮台面圆孔转一圈，达到暖气片组件的炮台面封焊；所述的抛物面聚焦 镜85具有角度调节机构，调节与所述的光束轴线的夹角，改变光束的焦点围绕旋转轴线旋转圆周的直径。5、 计算机启动第三数控电机17，驱动丝杠16运动，使所述的模具 座下降一空间，再放入一件暖气片组件103，启动气缸ll，在该气缸ll 的驱动下，所述的下模具板10沿导轨12向上运动，使第二暖气片组件 102的炮台面进入所述的上模具板9的凹坑通孔中，以确保待焊接的两 炮台面之间贴紧，计算机启动第一数控电机2，第一数控电机2驱动水 平丝杠导轨3带动所述的滑动板6作水平方向运动，使所述的旋转聚焦 装置8处于第一工位(左工位)，再重复第3、 4步进行焊接；6、 重复第5步直至第八暖气片组件108焊接完毕，计算机启动第三 数控电机17，驱动丝杠16运动，使所述的模具座下降一空间，将焊接 完的暖气汀从所述的模具座13上搬走。本发明通过数控编程，控制激光焊接头做旋转和横向移位运动，工 装夹具做上下运动，完成暖气片的炮台叠焊。本发明实施例中，激光器采用低阶模横流C02激光器，输出模式为 TEMn模，焊接激光功率在3000W左右，光束聚焦采用反射式聚焦镜，焦 距f^00 120mm，焊接速度在5米/分钟，焊完一台暖气汀(8片)时间 为1分30秒，经过充气扩压测试〉0. 5MPa，超过电阻焊的抗压强度。
权利要求
1. 一种数控暖气片激光叠焊机，包括高功率激光器和计算机，其特征在于还有导光装置和供安装暖气片叠加模具的模具台所述的导光装置包括水平丝杠导轨(3)、第一数控电机(2)、滑动板(6)、中空圆管(7)和旋转聚焦装置(8)，第一数控电机(2)驱动水平丝杠导轨(3)带动所述的滑动板(6)作水平方向运动，该滑动板(6)上设有反射镜(5)、中空圆管(7)及驱动该中空圆管(7)旋转的第二数控电机(4)，该中空圆管(7)再固定连接一旋转聚焦装置(8)，该旋转聚焦装置(8)包括具有筒式入光口(81)和出光口(86)的箱体(82)及固定在该箱体(82)内的第一水冷平面反射镜(83)、第二水冷平面反射镜(84)和抛物面聚焦镜(85)组成，所述的筒式入光口(81)和出光口(86)的中心位于该旋转聚焦装置(8)的旋转轴线上，第一水冷平面反射镜(82)和抛物面聚焦镜面(85)的中心亦位于该旋转轴线上，该旋转聚焦装置(8)的筒式入光口(81)与所述的中空圆管(7)固定连接，所述的旋转聚焦装置(8)的旋转轴和所述的中空圆管(7)的旋转轴共轴，由高功率激光器输出的激光束(1)经所述的反射镜(5)反射后进入中空圆管(7)，通过旋转聚焦装置(8)聚焦在两暖气片组(101、102)待焊接的两炮台面(1012)上；所述的模具台包括暖气片组叠加模具、模具座(13)和底座(14)，所述的暖气片组叠加模具由上模具板(9)和下模具板(10)组成，所述的上模具板(9)相对于暖气片组二端的炮台面的位置处各开设有一个与所述暖气片组炮台面形状相吻合的凹坑通孔，并固定在所述的模具台的台面上；所述的下模具板(10)是一块根据暖气片组二端的炮台面的形状镂有凹坑的平板，所述的下模具板(10)是安装在模具座(13)上，该模具座(13)和下模具板(10)之间安装有气缸(11)，在该气缸(11)的驱动下，所述的下模具板(10)沿导轨(12)向上运动，所述的凹坑正好定位暖气片组的炮台，并使暖气片组的炮台面进入所述的上模具板(9)的凹坑通孔中，以确保待焊接的两炮台面之间贴紧，保证焊接质量；在所述的底座(14)上安装有竖直的丝杆(16)和模具座导轨(15)，所述的模具座(13)由第三数控电机(17)驱动的丝杆(16)带动沿模具座导轨(15)作上下升降运动。
2、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光叠焊机，其特征在于所述 的导光装置(6)在焊接暖气片炮台面时，由计算机控制第一数控电机(2) 驱动丝杠导轨(3)带动所述的滑动板(6)实现所述的旋转聚焦装置(8) 两个焊接位置的交替运动。
3、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光叠焊机，其特征在于所述 的抛物面聚焦镜面(85)与所述的光束轴线的夹角是可调的，改变光束 的焦点围绕旋转轴线旋转圆周的直径。
4、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光叠焊机，其特征在于所述 的高功率激光器是快速轴流高功率C02激光器或低阶模横流C02激光器。
全文摘要
一种数控暖气片激光叠焊机，由高功率激光器、导光装置、供安装暖气片叠加模具的模具台和计算机组成，所述的导光装置包括水平丝杠导轨、第一数控电机、滑动板、中空圆管和旋转聚焦装置，所述的暖气片叠加模具由上模具板和下模具板组成，所述的下模具板是安装在一模具座上，该模具座和下模具板之间安装有气缸，在所述的模具台的底座上安装有竖直的丝杆和模具座导轨。本发明通过数控编程，控制激光焊接头做旋转和横向移位运动，工装夹具做上下运动，完成暖气片的炮台叠焊。
文档编号B23K26/00GK101264555SQ20081003701
公开日2008年9月17日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者吴德民, 归振兴, 健 朱, 刚 李, 沈华勤, 伟 王, 钱红斌, 陆鸿飞 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所