格架真空激光焊接系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于激光焊接技术领域。
【背景技术】
[0002]现在对于格架结构的焊接设备不能满足焊前气氛需满足锆合金焊接的水氧含量要求，设备运动精度不能满足格架各种焊缝的焊接要求。光路采用镜片折转反射的方式传输激光，光束传输路径受机械运动、环境温湿度等因素的影响会发生改变。抽真空时间长，工件焊接等待时间久，不能满足高效率生产需求。
【发明内容】
[0003]本发明是为了适应锆合金格架焊接的环境和高精度的要求，提出了一种格架真空激光焊接系统。
[0004]本发明所述的格架真空激光焊接系统，它包括激光器1、激光焊接头2、光缆3、电缆、水冷系统5、C⑶监测系统6、真空充氩系统7、真空室8、三维运动机构9、工件变位机构10、计算机11、搬运机械手12、总控系统13和伺服系统14;
[0005]激光焊接头2固定在三维运动机构9上，三维运动机构9带动激光焊接头2进行移动，激光焊接头2的激光信号输入端口通过光缆3连接激光器I的激光信号输出端口，真空室8设置在激光焊接头2的正下方，所述真空室8为密闭矩形箱体，所述箱体的上侧壁为透光玻璃，所述透光玻璃的正下方设有工作台84，所述工作台84设置在真空室8的底面，伺服系统14通过工件变位机构10带动工作台84旋转和翻转，所述真空室8的左侧壁设置有充氩气口85和排气口 86 ；所述排气口 86设置在充氩气口 85的下侧，真空室8的右侧壁设有抽真空口 ；
[0006]激光焊接头2包括扩束镜21、准直镜22、双色镜23和聚焦镜24;
[0007]激光器I发射的激光经光缆3的入射至扩束镜21、扩束镜21对入射的光束进行扩束后的发射至准直镜22，准直镜22对入射的光束进行准直后发射至双色镜23的入射面，经双色镜23后的光束入射至聚焦镜24，经聚焦镜24聚焦后的光束经真空室8的透光玻璃照射至工作台84上带焊接的工件;工作台84上的焊接图像光束经真空室8的透光玻璃和聚焦镜24后入射至双色镜23的反射面，经双色镜23的反射面的反射后入射至CCD监测系统6的感光面；
[0008]搬运机械手12的搬运控制信号输入端连接连接计算机的工件搬运控制信号输出端，所述搬运机械手12用于向真空室8内搬运待焊接工件，CCD监测系统6开关控制信号输入数据输出端连接计算机的检测控制信号输入检测数据输出端，伺服系统14的工件变位控制信号输出端连接工件变位机构10的变位控制信号输入端，伺服系统14的激光头移位控制信号输出端连接三维运动机构9的运动控制信号输入端，伺服系统的控制信号输入端连接总控系统13的工件变位与激光器位移控制信号输出端，总控系统13真空冲压控制信号输出真空室内状态信号输入端与真空冲氩系统7的控制信号输入状态信号输出端相连，总控系统13的激光器开关控制信号输出端连接激光器I的开关控制信号输入端，水冷系统5的出水管与激光器的循环水管的进水管连通，水冷系统5冷却控制信号输入端连接总控系统13的冷却信号输出端，总控系统13与计算机通过电缆进行数据传输。
[0009]本发明相对于现有技术具有效果:
[0010]1.采用光纤传输激光。光纤传输的柔性更强，光束指向稳定性好。原有的硬光路采用镜片折转反射的方式传输激光，光束传输路径受机械运动、环境温湿度等因素的影响会发生改变。特别是采用硬光路时工作头无法沿Z轴方向整体移动，为了适应焦点位置变化的要求，只有将聚焦镜与工作头分离，通过聚焦镜的单独运动来实现焦点位置的变化。而光纤传输则可以避免这一问题，可以采用一体式工作头，光束质量稳定性更强。
[0011 ] 2.本发明将激光头置于真空舱体外，激光束通过光纤传导进入焊接工作头，然后透过玻璃进入真空舱体内。减小了真空舱的体积，提高抽真空效率，将CCD集成到激光焊接头上。在准直镜和聚焦镜之间还放置了一块双色镜，通过双色镜将工件表面反射的可见光传输到CCD摄像头，用于获取工件表面的视觉图像。
[0012]3.通过激光三维运动机构和工件的变位机构实现格架工件的各位置焊缝的焊接。
[0013]4.采用先抽真空然后在充氩的操作。即保证了焊接过程中材料不被氧化，通过氩气的流通带走点焊过程的热量，保证真空舱室内的温度恒定在适宜的温度范围内。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述格架真空激光焊接系统的整体结构示意图；
[0015]图2为本发明所述格架真空激光焊接系统的整体立体结构示意图；
[0016]图3为【具体实施方式】一所述的真空室的结构示意图；
[0017]图4为【具体实施方式】一所述的激光头的结构示意图；
[0018]图5为【具体实施方式】一所述的格架真空激光焊接系统的电气原理框图。
【具体实施方式】
[0019]【具体实施方式】一:参见图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的格架真空激光焊接系统，它包括激光器1、激光焊接头2、光缆3、电缆、水冷系统5、CCD监测系统6、真空充氩系统7、真空室8、三维运动机构9、工件变位机构10、计算机11、搬运机械手12、总控系统13和伺服系统14;
[0020]激光焊接头2固定在三维运动机构9上，三维运动机构9带动激光焊接头2进行移动，激光焊接头2的激光信号输入端口通过光缆3连接激光器I的激光信号输出端口，真空室8设置在激光焊接头2的正下方，所述真空室8为密闭矩形箱体，所述箱体的上侧壁为透光玻璃，所述透光玻璃的正下方设有工作台84，所述工作台84设置在真空室8的底面，伺服系统14通过工件变位机构10带动工作台84旋转和翻转，所述真空室8的左侧壁设置有充氩气口85和排气口86；所述排气口86设置在充氩气口85的下侧，真空室8的右侧壁设有抽真空口，所述抽真空口与真空充氩系统7的真空栗的抽气孔连通；
[0021]激光焊接头2包括扩束镜21、准直镜22、双色镜23和聚焦镜24;
[0022]激光器I发射的激光经光缆3的入射至扩束镜21、扩束镜21对入射的光束进行扩束后的发射至准直镜22，准直镜22对入射的光束进行准直后发射至双色镜23的入射面，经双色镜23后的光束入射至聚焦镜24，经聚焦镜24聚焦后的光束经真空室8的透光玻璃照射至工作台84上带焊接的工件;工作台84上的焊接图像光束经真空室8的透光玻璃和聚焦镜24后入射至双色镜23的反射面，经双色镜23的反射面的反射后入射至CCD监测系统6的感光面；
[0023 ]搬运机械手12的搬运控制信号输入端连接连接计算机的工件搬运控制信号输出端，所述搬运机械手12用于向真空室8内搬运待焊接工件，CCD监测系统6开关控制信号输入数据输出端连接计算机的检测控制信号输入检测数据输出端，伺服系统14的工件变位控制信号输出端连接工件变位机构10的变位控制信号输入端，伺服系统14的激光头移位控制信号输出端连接三维运动机构9的运动控制信号输入端，伺服系统的控制信号输入端连接总控系统13的工件变位与激光器位移控制信号输出端，总控系统13真空冲压控制信号输出真空室内状态信号输出端与真空冲氩系统7的控制信号输入状态信号输出端相连，总控系统13的激光器开关控制信号输出端连接激光器I的开关控制信号输入端，水冷系统5的出水管与激光器的循环水管的进水管连通，水冷系统5冷却控制信号输入端连接总控系统13的冷却信号输出端，总控系统13与计算机通过电缆进行数据传输。
[0024]本实施方式提供一种真空充氩激光焊接设备，突破真空充氩环境锆合金激光焊接工艺、密封焊接舱内激光的导入与传输、锆合金焊接舱内氢氧含量与温度控制、核燃料格架准确定位与质量控制等关键技术。
[0025]1.研制真空充氩舱试验装置，配备抽真空、充氩装置;配备水、氧含量分析仪，实时监测舱内环境气氛;采用激光束由舱外导入方式，配备特殊高透光率窗口玻璃;舱内工作台可以实现水平、旋转方向的变位。
[0026]2.实现真空充氩舱室内置电机与传动机构多轴联动控制，可以实现格架正反面翻转、回转，激光头三维运动与工作台的协调控制等工艺需求。
[0027]3.可实现激光焊接参数、真空室压力、充氩流量、水氧含量的在线监测、显示与反馈控制，激光束对中性与焊点外观的在线监测，关键动作的到位检测，故障检测与报警。
[0028]【具体实施方式】二:本实施方式一所述的格架真空激光焊接系统的进一步说明，真空充氩系统包括真空栗、两个电磁阀、气体压力传感器和冲氩装置；
[0029]真空栗的抽真空口与真空室8的右侧壁的抽真空口连通，真空栗15的抽真空口与真空室8的抽真空口之间设有电磁阀，冲氩装置的冲氩管端口与真空室8的左侧壁的充氩气口85连通，所述氩装置的冲氩管端口与真空室8的左侧壁的充氩气口85之间设有电磁