一种随动式圆柱压紧焊接头的制作方法

本实用新型涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种随动式圆柱压紧焊接头。

背景技术：

激光塑料焊接最早出现在20世纪70年代，但是由于费用昂贵，无法和传统塑料焊接技术相竞争，因此发展缓慢。但是从20世纪90年代中期开始，由于激光焊接技术所需要的设备费用下降，该技术逐渐受到人们的的广泛欢迎。

激光塑料焊接过程中，激光穿透上层透光材料，被下层吸光材料吸收，激光辐射能转换成热能。在内部膨胀力与外部夹具压力的协同作用下，下层材料传递热量给上层材料，产生充分熔合，从而将上下部件的牢固焊接在一起。相比于传统塑料焊接工艺，激光塑料焊接具有无振动、无粉尘颗粒、焊接强度高、易于实现自动化等显著优点，在塑料件密封、拼接工艺中使用广泛。塑料属于高分子材料，熔点低，热膨胀系数大，模具成型后的塑料件尺寸精度差、结构易变型。采用传统整体压紧上下层材料的方式时，塑料件会存在部分区域未压合，焊接时未压合位置不能完成良好的热量传递与熔合，从而导致焊接不良。

技术实现要素：

综上所述，本实用新型主要解决了采用传统整体压紧上下层材料的方式时，塑料件会存在部分区域未压合，焊接时未压合位置不能完成良好的热量传递与熔合，从而导致焊接不良等技术问题，而提供一种随动式圆柱压紧焊接头。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种随动式圆柱压紧焊接头，所述焊接头包括：

焊接头本体；

光斑调节机构，其设置在所述焊接头本体一侧，所述光斑调节机构用于调节激光出射的光斑大小；

上下随动压力机构，其设置在所述焊接头本体上且位于光斑调节机构相反一侧，其用于控制焊接头本体上下移动，提供焊接时向下压力；

圆柱转动机构，其设置在所述焊接头本体下部，所述圆柱转动机构用于驱动所述圆柱镜旋转；

圆柱压紧机构，其设置在所述焊接头本体激光出射端端部处，所述圆柱压紧机构用于将圆柱镜定位。

所述光斑调节机构包括：聚焦镜座、聚焦镜、锁紧旋钮、导向销、调节旋钮及聚焦镜安装筒，所述聚焦镜座与所述焊接头本体一体成型，所述调节旋钮为偏心结构，所述调节旋钮和锁紧旋钮同轴安装在所述聚焦镜座上，且所述锁紧旋钮位于调节旋钮内侧并向外延伸，所述导向销固定在聚焦镜安装筒上，所述聚焦镜安装筒设置在所述聚焦镜座中，所述聚焦镜则固定在聚焦镜安装筒内，当顺时针转动调节旋钮时，导向销向上移动，同时带动聚焦镜安装筒向上移动，反之则带动聚焦镜安装筒向下移动。

所述上下随动压力机构包括：出射头安装板，气缸安装板，气缸、至少两条导轨及至少两个滑块，所述出射头安装板固设于所述聚焦镜座上，所述至少两条导轨分别沿所述出射头安装板的长度方向设置，每个所述滑块分别设置在所述每条导轨上并与其配合滑动，所述气缸安装板设于滑块上并与其随动，所述气缸安装在所述气缸安装板上，所述气缸的活动端与出射头安装板活动连接，通过所述气缸驱动出射头安装板与气缸安装板上下滑动。

所述圆柱转动机构包括：电机、电机转子、转动轴承、主动轮、从动轮、同步带、电机安装座及转动座，所述电机安装在电机安装座上，所述电机转子可转动地设于电机的输出端，所述主动轮固设在所述电机转子上，所述从动轮及转动轴承的内圈分别套设于转动座上，所述转动轴承的外圈固定在电机安装座上，所述同步带则分别套接在主动轮和从动轮上，当电机驱动电机转子转动时，电机转子带动主动轮旋转，并同时通过同步带分别带动从动轮及转动座使其随动，转动座则带动圆柱压紧机构旋转。

所述圆柱压紧机构包括：圆柱镜、固定轴承、轴承安装座及随动销，所述轴承安装座通过随动销与所述转动座相固接，所述固定轴承的外圈固定在轴承安装座上，所述圆柱镜两端嵌入于两个固定轴承的内圈中，使该圆柱镜在固定轴承的内圈自由转动。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果在于：本实用新型主要采用集成同轴光学压装机构到激光焊接头上，激光塑料焊接过程中可实时对焊接位置产生压力，从而保证材料完全贴合以达到良好的焊接效果。

【附图说明】

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的激光焊接光路的主视图；

图3是本实用新型的激光焊接光路的侧视图；

图4是本实用新型的整体结构剖视图；

图5是本实用新型的圆柱转动机构的结构示意图；

图6是本实用新型的上下随动压力机构的结构示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不会构成任何限制。

如图1～图4所示，本实用新型的随动式圆柱压紧焊接头包括焊接头本体1，光斑调节机构2，上下随动压力机构3，圆柱转动机构4，圆柱压紧机构5。在本实施例中，所述焊接头本体1内设有激光焊接光路6，该激光焊接光路6包括半导体光纤61，准直镜62，聚焦镜63，圆柱透镜64。半导体激光通过半导体光纤61传输到焊接头本体，形成发散的激光，发散激光通过准直镜准直成平行光束，并经过聚焦镜聚焦到圆柱透镜。如图2，正式图方向，圆柱透镜的曲面产生聚焦效应。如图3，侧视图方向，圆柱透镜仅产生折射效应。圆柱透镜两个方向不同的光学效应使通过后的光斑形成椭圆形状。

如图1，图4所示，所述光斑调节机构2设置在所述焊接头本体1一侧，所述光斑调节机构2用于调节激光出射的光斑大小。具体地，所述光斑调节机构2包括：聚焦镜座21、聚焦镜22、锁紧旋钮23、导向销24、调节旋钮25及聚焦镜安装筒26，所述聚焦镜座21与所述焊接头本体1一体成型，所述调节旋钮25为偏心结构，所述调节旋钮25和锁紧旋钮23同轴安装在所述聚焦镜座21上，且所述锁紧旋钮23位于调节旋钮25内侧并向外延伸，所述导向销24固定在聚焦镜安装筒26上，所述聚焦镜安装筒26设置在所述聚焦镜座21中，所述聚焦镜22则固定在聚焦镜安装筒26内，当顺时针转动调节旋钮25时，导向销24向上移动，同时带动聚焦镜安装筒26向上移动，反之则带动聚焦镜安装筒26向下移动。

如图6所示，所述上下随动压力机构3设置在所述焊接头本体1上且位于光斑调节机构相反一侧，所述上下随动压力机构3设置在所述焊接头本体1上且位于光斑调节机构相反一侧，其用于控制焊接头本体上下移动，并提供焊接时向下的压力。具体地，所述上下随动压力机构包括：出射头安装板31，气缸安装板32，气缸33、至少两条导轨34及至少两个滑块，所述出射头安装板31固设于所述聚焦镜座21上，所述至少两条导轨35分别沿所述出射头安装板31的长度方向设置，每个所述滑块分别设置在所述每条导轨35上并与其配合滑动，所述气缸安装板32设于滑块上并与其随动，所述气缸33安装在所述气缸安装板32上，所述气缸33的活动端与出射头安装板31活动连接，通过所述气缸33驱动出射头安装板31与气缸安装板32上下滑动。

如图4，图5所示，所述圆柱转动机构4设置在所述焊接头本体1下部，所述圆柱转动机构4用于驱动所述圆柱镜旋转。具体地，所述圆柱转动机构包括：电机41、电机转子42、转动轴承43、主动轮44、从动轮45、同步带46、电机安装座47及转动座48，所述电机41安装在电机安装座47上，所述电机转子42可转动地设于电机41的输出端，所述主动轮44固设在所述电机转子42上，所述从动轮45及转动轴承43的内圈分别套设于转动座48上，所述转动轴承43的外圈固定在电机安装座47上，所述同步带46则分别套接在主动轮44和从动轮45上，当电机41驱动电机转子42转动时，电机转子42带动主动轮44旋转，并同时通过同步带46分别带动从动轮45及转动座48使其随动，转动座48则带动圆柱压紧机构5旋转。

如图1，图4，图5所示，所述圆柱压紧机构5设置在所述焊接头本体1激光出射端端部处，所述圆柱压紧机构5用于将圆柱镜定位。具体地，所述圆柱压紧机构5包括：圆柱镜51、固定轴承52、轴承安装座53及随动销54，所述轴承安装座53通过随动销54与所述转动座48相固接，所述固定轴承52的外圈固定在轴承安装座53上，所述圆柱镜51两端嵌入于两个固定轴承的内圈中，使该圆柱镜在固定轴承的内圈自由转动。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。