多工位灯泵浦激光焊接设备的制作方法

本实用新型涉及激光智能焊接设备领域，尤其涉及一种多工位灯泵浦激光焊接设备。

背景技术：

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。二十世纪七十年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

现有技术中的焊接设备通常采用十字滑台，使得焊接工件时的效率低且焊接精度不高；同时现有技术中激光焊接设备的光路装置稳定性也较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多工位灯泵浦激光焊接设备，旨在解决现有技术中，焊接设备效率低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

多工位灯泵浦激光焊接设备，包括控制装置、焊接床体、设于所述焊接床体且用于产生脉冲激光的灯泵浦激光器、与所述焊接床体转动连接的工作台、以及呈周向设于所述工作台上的多个多工位夹具，所述多工位夹具用于夹持工件及带动工件靠近于所述焊接头的焊接位；所述多工位灯泵浦激光焊接设备还包括用于驱动所述工作台转动以使所述多工位夹具在所述夹持位与所述焊接位之间切换的转动驱动装置、位于所述工作台正上方的焊接头、用于将所述灯泵浦激光器产生的脉冲激光传递至所述焊接头的光路装置、以及用于识别工件的焊接状态的视觉装置。

进一步地，所述灯泵浦激光器为掺钕钇铝石榴子石激光器。

进一步地，所述灯泵浦激光器内的泵浦源为脉冲氙灯。

进一步地，所述控制装置包括中央控制器、触摸屏、以及电气系统。

进一步地，所述中央控制器为单片机、PLC或工业控制计算机。

进一步地，还包括用于支撑所述灯泵浦激光器的支撑杆。

进一步地，还包括用于冷却所述工作台的外循环冷却机组。

进一步地，所述视觉装置具有CCD检测装置。

进一步地，所述转动驱动装置为伺服电机或步进电机。

进一步地，还包括用于向所述多工位夹具提供动力气源且用于为所述焊接头提供焊接气体的空气压缩机。

本实用新型的有益效果：灯泵浦激光器用于产生脉冲激光并通过光路装置将该脉冲激光传递至焊接头，可相对焊接床体转动的工作台上的多工位夹具处于夹持位时将待焊接的工件夹持定位，转动驱动装置驱动工作台转动以实现将多工位夹具从夹持位输送至焊接位，进而实现对工件的焊接，由于可相对焊接床体转动的工作台的设置可快速将夹持有工件的多工位夹具输送至焊接位，因此能有效提升焊接的效率与精度。视觉装置系统用于对工作台上的焊接工件的焊接状态进行图像信息采集，以调节焊接参数，实现焊接时的智能化，进一步提升焊接设备的焊接精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的多工位灯泵浦激光焊接设备的结构示意图；

图中：

1、控制装置；2、焊接床体；3、灯泵浦激光器；4、工作台；41、多工位夹具；5、焊接头；6、光路装置；7、视觉装置；8、外循环冷却机组；9、支撑杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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间接在该另一个元件上。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间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提出了一种多工位灯泵浦激光焊接设备，包括控制装置1、焊接床体2、设于焊接床体2且用于产生脉冲激光的灯泵浦激光器3、与焊接床体2转动连接的工作台4、以及设于工作台4上的多工位夹具41，多工位夹具41用于夹持工件及带动工件靠近焊接头5的焊接位；多工位灯泵浦激光焊接设备还包括用于驱动工作台4转动以使多工位夹具41在夹持位与焊接位之间切换的转动驱动装置、位于工作台4正上方的焊接头5、用于将灯泵浦激光器3产生的脉冲激光传递至焊接头5的光路装置6、以及用于识别工件的焊接状态的视觉装置7。

在本实用新型的实施例中，控制装置1是智能焊接设备的核心，能控制灯泵浦激光器3与工作台4旋转，还需要输入输出信号量去控制调节工件的移动夹紧、激光功率灯，还能实现气体的压力等控制；灯泵浦激光器3用于产生脉冲激光并通过光路装置6将该脉冲激光传递至焊接头5，可相对焊接床体2转动的工作台4上的多工位夹具41处于夹持位时将待焊接的工件夹持定位，转动驱动装置驱动工作台4转动以实现将多工位夹具41从夹持位输送至焊接位，焊接头5对工件进行焊接，由于可相对焊接床体2转动的工作台4的设置可快速将夹持有工件的多工位夹具41输送至焊接位，因此能有效提升焊接的效率与精度。视觉装置7系统用于对工作台4上的焊接工件的焊接状态进行图像信息采集，并采集到的焊接图像信息进行处理并根据实时的图形信息作出相应的指令，以调节焊接参数，实现焊接时的智能化。于本实用新型的实施例中，图像信息采集及处理属于现有技术。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，灯泵浦激光器3为掺钕钇铝石榴子石激光器。掺钕钇铝石榴子石激光器为利用三价钕离子—(Nd3+)作为杂质掺入钇铝石榴石中的激光器。具体地，灯泵浦激光器3为掺钕钇铝石榴子石激光器，也即灯泵浦激光器3都是采用ND:YAG(掺钕钇铝石榴石)晶体作为激光产生的材料，它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，灯泵浦激光器3内的泵浦源为脉冲氙灯。具体地，将灯泵浦激光器3内的泵浦源选为脉冲氙灯；相对于传统的泵浦源为氪灯，氪灯发出的光的光谱较广，只是在808nm处有一个稍大的峰值，其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了，能有效节约能量。

在本实用新型的实施例中，焊接过程如下：灯泵浦激光器3的激光电源首先把脉冲氙灯点着，通过激光电源对脉冲氙灯脉冲放电，形成一定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd3+：YAG激光晶体上，激发Nd3+:YAG激光晶体发光，再经过激光谐振腔谐振之后，发出波长为1064nm脉冲激光，该脉冲激光经过扩束、反射、或经光纤传输聚焦后打在所要焊接的工件上；在PLC或工业PC机的控制下，移动工作台4，从而完成焊接。焊接时所需要的脉冲激光的频率、脉宽、波形、工作台速度、移动方向均可用单片机、PLC或工业PC机来控制，通过对激光的频率、脉宽的不同设定可调节控制脉冲激光的能量。

本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备可进行微型焊接，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊；焊接速度快、深度大、变形小。同时，能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。激光通过电磁场时，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。利用氙灯代替氪灯，免维护不需换氪灯。由于半导体泵浦的转换效率高，模式好，更易聚焦出高能量的更小面积的光点，标记同样的物体时，其所需的外部能量会更小。可焊接难熔材料如钛等，并能对异性材料施焊，效果良好。激光焊接可焊接难以接近的部位，进行非接触远距离焊接，具有较大的灵活性。

本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备焊接的工艺参数如下：

(1)、功率密度：

功率密度是多工位灯泵浦激光焊接设备焊接最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。在传导型激光焊接中，功率密度在范围在10⁴～10⁶W/CM²。

(2)、激光脉冲波形：

激光脉冲波形在多工位灯泵浦激光焊接设备焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60～98％的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

(3)、激光脉冲宽度：

脉宽是灯泵浦激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

(4)、离焦量对焊接质量的影响：

激光焊接通常需要一定的离焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。

本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备可适用于焊接铂金，钛金，不锈钢，铜等金属及其合金。多工位灯泵浦激光焊接设备作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，控制装置1包括中央控制器、触摸屏、以及电气系统。中央处理器通过电气系统对多工位灯泵浦激光焊接设备内的低压电气系统进行控制，触摸屏用于焊接时各项数据的显示以及各种控制命令的输入。控制装置1属于现有技术。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，中央控制器为单片机、PLC或工业控制计算机。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，还包括用于支撑灯泵浦激光器3的支撑杆9。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，还包括用于冷却工作台4的外循环冷却机组8，具体可为水循环冷却。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，视觉装置7具有CCD检测装置。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，转动驱动装置为伺服电机。于本实用新型的有些实施例中也可优选为步进电机，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的多工位灯泵浦激光焊接设备的一种具体实施方式，还包括用于向多工位夹具41提供动力气源且用于为焊接头5提供焊接气体的空气压缩机。当然空气压缩机也可为焊接设备上提供除尘的气流。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。