眼镜架的激光焊接方法及焊接系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于激光【技术领域】，提供了一种眼镜架的激光焊接方法与系统，焊接方法包括：装夹步骤，将待焊接的多个眼镜架配件固定于五轴工作台上；焊接区域气体隔绝步骤，利用保护气体对焊接区域提前进行空气隔绝；激光焊接步骤，利用五轴工作台输送钎丝，采用激光器输出激光熔化钎丝，并使熔化的钎料填充两眼镜架配件之间的焊接区域使两眼镜架配件焊接形成一焊接组件，在焊接过程中将保护气体继续吹向焊接区域；移动变位步骤，利用五轴工作台将焊接组件与另一眼镜架配件进行移动变位为待焊接位置；重复以上激光焊接步骤及移动变位步骤，直至将多个眼镜架配件焊接于一体形成眼镜架；上述自动化的焊接方式，提高了生产效率，降低了生产成本。
【专利说明】眼镜架的激光焊接方法及焊接系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属焊接【技术领域】，尤其涉及眼镜架的激光焊接方法及焊接系统。
【背景技术】
[0002] 眼镜架是眼镜的重要组成部分，主要起到支撑眼镜片的作用，外观漂亮的眼镜架 还可起到美观的作用。一副眼镜架通常由镜圈、鼻托、桩头和镜脚等主要部分构成，除上述 部件外，还有脚套、托叶螺丝、铰链螺丝等。用于生产眼镜的材质主要有金属、塑料或树脂、 天然材料等。而用于眼镜架的金属材料有铜合金、镍合金和贵金属三大类。其中贵金属眼 镜属于高档产品，产销量都不是很大，而生产低档、中档眼镜的铜合金和镍合金是生产眼镜 的主要材料。
[0003] 眼镜架除铰链、托叶等一些部分使用螺丝进行连接和紧固之外，多数部件之间的 连接都是使用焊接技术，如桩头与镜圈、鼻梁与镜圈、横眉与镜圈、铰链与镜腿等的连接。
[0004]常用传统的焊接技术是使用高频钎焊。高频钎焊主要是采用磁场的涡流效应与金 属电阻来产生热量来熔化钎料实现焊接，其缺点是无法实现自动化，生产效率较低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种眼镜架的激光焊接方法 及焊接系统，其旨在解决现有技术中采用高频钎焊来焊接眼镜架无法实现自动化、生产效 率低的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：眼镜架的激光焊接方法，包括如下步 骤：
[0007] 装夹步骤，采用夹具将待焊接的多个眼镜架配件固定于五轴工作台上；
[0008] 焊接区域气体隔绝步骤，利用保护气体对焊接区域提前进行空气隔绝；
[0009] 激光焊接步骤，利用所述五轴工作台输送钎丝，采用激光器向所述钎丝输出激光 熔化所述钎丝，并使熔化的钎料填充两所述眼镜架配件之间的焊接区域使所述两眼镜架配 件焊接形成一焊接组件，在焊接过程中将所述保护气体继续吹向焊接区域；
[0010] 移动变位步骤，利用所述五轴工作台将所述焊接组件与另一眼镜架配件进行移动 变位为待焊接位置；
[0011] 重复以上激光焊接步骤及移动变位步骤，直至将五轴工作台上的多个眼镜架配件 焊接于一体形成眼镜架；
[0012] 取出步骤：松卸夹具并取出所述眼镜架。
[0013]具体地，所述五轴工作台包括用于带动各眼镜架配件于水平面内移动的水平移动 机构、带动眼镜架配件变位的R轴旋转机构以及用于钎丝输送的第五轴移动机构，所述水 平移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构。
[0014]具体地，所述保护气体为惰性气体与H2的混合物，或者，所述保护气体为N2和H2的 混合物。
[0015]具体地，所述保护气体中，所述惰性气体占90%?95%，所述H2占5%?10%;或 者，所述N2占90%?95%，所述H2占5%?10%。
[0016] 具体地，所述惰性气体为Ar或He。
[0017] 具体地，所述激光器为光纤激光器，且所述光纤激光器与准直聚焦镜组配合使用。
[0018] 具体地，所述光纤激光器的功率为250W，配置800um的光纤，所述准直聚焦镜组包 括焦距为100mm的准直镜以及焦距为220mm的聚焦镜。
[0019] 本发明还提供了眼镜架的激光焊接系统，包括激光器、用于固定眼镜架配件的五 轴工作台、向所述激光器输送钎丝的送丝机构以及向焊接区域吹保护气体的保护气体装 置。
[0020] 进一步地，还包括与所述激光器配合使用的准直聚焦镜组合。
[0021] 具体地，所述五轴工作台包括用于带动各眼镜架配件于水平面内移动的水平移动 机构、带动眼镜架配件变位的R轴旋转机构以及辅助所述送丝机构进行送丝的第五轴移动 机构，所述水平移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构。
[0022] 本发明提供的眼镜架的激光焊接方法与焊接系统中，将各眼镜架的配件固定在五 轴工作台上，采用送丝机构输送钎丝，并利用激光器配置合适的光纤以及准直聚焦镜组输 出激光作为热源，熔化钎丝，并使熔化的钎料填充眼镜架配件之间的焊接区域，在焊接过程 中吹入保护气体防止焊接区域氧化，且在完成两配件的焊接后，五轴工作台对配件进行自 动移动变位从而进入下一步焊接，并最终完成整个眼镜架的焊接工作，这种自动化的焊接 方式，解决了眼镜架焊接难以自动化的难题，提高了生产效率，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明实施例提供的眼镜架的激光焊接系统的结构原理图；
[0024] 图2是本发明实施例提供的眼镜架的结构示意图；
[0025] 图3是本发明实施例提供的眼镜架的激光焊接步骤的流程示意图；
[0026] 100-激光器； 200-五轴工作台； 210-水平移动机构；
[0027] 211-X轴移动机构；212-Y轴移动机构； 213-Z轴移动机构；
[0028] 220-R轴旋转机构；230-第五轴移动机构；300-送丝机构；
[0029] 400-保护气体装置；500-准直聚焦镜组合；510-准直镜；
[0030] 520-聚焦镜； 600-眼镜架； 610-铰链；
[0031] 620-托叶； 630-桩头； 640-镜圈；
[0032] 650-鼻梁； 660-横眉。
【具体实施方式】
[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0034] 需要说明的是，当元件被称为"固定于"或"设置于"另一个元件，它可以直接在另 一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是"连接于"另一个元件，它可 以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0035] 还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是 以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0036] 图1，为本发明实施例提供的眼镜架的激光焊接系统的结构原理图，包括激光器 100、五轴工作台200、向激光器100输送钎丝的送丝机构300以及保护气体装置400。
[0037] 具体地，激光器100为光纤激光器。当然也可以采用半导体激光器。本实施例中， 激光焊接系统还包括与光纤激光器配合使用的准直聚焦镜组合500。其中，光纤激光器的功 率为250W,配置800um的光纤,而准直聚焦镜组包括焦距为100mm的准直镜510以及焦距为 220_的聚焦镜520。本实施例中，将激光器100作为热源取代传统的高频钎焊装置，熔化 钎料，实现黄铜、白铜等铜合金以及蒙乃尔为代表的镍合金的激光焊接。
[0038] 五轴工作台200用于固定待焊接的多个眼镜架配件，具体包括用于带动各眼镜架 配件于水平面内移动的水平移动机构210、带动眼镜架配件变位的R轴旋转机构220以及 辅助送丝机构300进行送丝的第五轴移动机构230,水平移动机构210包括X轴移动机构 211、Y轴移动机构212以及Z轴移动机构213。
[0039] 由于传统高频钎焊有钎剂的使用，可以保证产品焊接部位不会被氧化。但激光钎 焊由于实施钎剂比较困难，需要采用另外的方法来防止焊接区域的氧化。本实施例中，采用 保护气体装置。
[0040] 具体地，保护气体装置400包括密闭容器以及置于密封容器内的保护气体。密闭 容器上设有气嘴，在焊接时保护气体由气嘴中喷出。保护气体可以为惰性气体与比的混合 物，且惰性气体占90%?95%，&占5%?10%。优选地，惰性气体为Ar或He。惰性气体 保护效果更好，但成本较高。作为替代方案，保护气体也可以为N2和H2的混合物，N2成本 低，同样的N2占90%?95%，H2占5%?10%。Ar、He*N2主要起到隔绝空气的作用，防 止焊接区域在高温状态下与空气中的〇2发生氧化，而H2的作用是一旦有氧化物的存在或氧 化物的生成（如CuO)，其可与其发生还原反应将02进行反应去除。反应方程式如下：
[0041]
【权利要求】
1. 眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：包括如下步骤： 装夹步骤，采用夹具将待焊接的多个眼镜架配件固定于五轴工作台上； 焊接区域气体隔绝步骤，利用保护气体对焊接区域提前进行空气隔绝； 激光焊接步骤，利用所述五轴工作台输送钎丝，采用激光器向所述钎丝输出激光熔化 所述钎丝，并使熔化的钎料填充两所述眼镜架配件之间的焊接区域使所述两眼镜架配件焊 接形成一焊接组件，在焊接过程中将所述保护气体继续吹向焊接区域； 移动变位步骤，利用所述五轴工作台将所述焊接组件与另一眼镜架配件进行移动变位 为待焊接位置； 重复以上激光焊接步骤及移动变位步骤，直至将五轴工作台上的多个眼镜架配件焊接 于一体形成眼镜架； 取出步骤：松卸夹具并取出所述眼镜架。
2. 如权利要求1所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述五轴工作台包括用 于带动各眼镜架配件于水平面内移动的水平移动机构、带动眼镜架配件变位的R轴旋转机 构以及用于钎丝输送的第五轴移动机构，所述水平移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机 构以及Z轴移动机构。
3. 如权利要求1所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述保护气体为惰性气 体与H2的混合物，或者，所述保护气体为N2和H2的混合物。
4. 如权利要求3所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述保护气体中，所述惰 性气体占90%?95%，所述H2占5%?10%;或者，所述N2占90%?95%，所述H 2占5%? 10%。
5. 如权利要求3或4所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述惰性气体为Ar 或He。
6. 如权利要求1所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述激光器为光纤激光 器，且所述光纤激光器与准直聚焦镜组配合使用。
7. 如权利要求6所述的眼镜架的激光焊接方法，其特征在于：所述光纤激光器的功 率为250W，配置800um的光纤，所述准直聚焦镜组包括焦距为100mm的准直镜以及焦距为 220mm的聚焦镜。
8. 眼镜架的激光焊接系统，其特征在于：包括激光器、用于固定眼镜架配件的五轴工 作台、向所述激光器输送钎丝的送丝机构以及向焊接区域吹保护气体的保护气体装置。
9. 如权利要求8所述的眼镜架的激光焊接系统，其特征在于：还包括与所述激光器配 合使用的准直聚焦镜组合。
10. 如权利要求8或9所述的眼镜架的激光焊接系统，其特征在于：所述五轴工作台包 括用于带动各眼镜架配件于水平面内移动的水平移动机构、带动眼镜架配件变位的R轴旋 转机构以及辅助所述送丝机构进行送丝的第五轴移动机构，所述水平移动机构包括X轴移 动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构。
【文档编号】B23K26/70GK104400224SQ201410529596
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】朱宝华, 胡学安, 刘昊, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司