CN205097540U - 一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头 - Google Patents

Abstract

一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，包括焊接头主体、连接装置、光束分光装置、焦点调整装置，其特征在于：激光束通过半透半反分光镜，将激光光束分成两束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通过平面反射镜进行光路传输，通过抛物面反射聚焦镜将两束光分别聚焦到工件左右对称的焊接位置，焊接头内部设有焦点水平调整装置和竖直调整装置。本实用新型的有益效果是：1、利用光学元件将激光束一分为二，可同时实现对工件的左右两面或是正反两面焊接，提高工作效率50%以上。2、焊接头内部设有冷却循环回路，对光学镜片进行冷却，以防止焊接头的焦点漂移和过大的功率损耗。在保证设备正常稳定工作的同时，延长其使用寿命。

Description

一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头

技术领域

本发明涉及一种激光焊接技术领域，特别是一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头。

背景技术

塑料是以高分子聚合物为主要成分的混合物，随着当代经济的发展，社会生产对产品轻量化、产品多样性、环保性等发面都有了更高的要求，这使得塑料材料更加广泛地应用于工业生产的各个领域。

对于某些结构复杂而不易或者不能有一次注塑成形得到塑料结构，需要对其进行连接，以提高生产可行性，保证产品质量。传统的塑料焊接方法主要有热风焊接、振动焊接、摩擦焊接和超声波焊接等，采用激光进行塑料焊接是一种较新的塑料焊接技术。相对于传统的塑料焊接方法，激光焊接具备不可比拟的优势，塑料激光焊接是一种环保、快速、高效的焊接方法，激光焊接是塑料焊接的必然趋势，现目前塑料激光焊接已经广泛地应用于工业生产的各个领域，如汽车、医疗、家电等等。

对于某些特殊结构的塑料制品，在焊接时需要进行双面焊接。这种情况下，一般需要进行两次焊接，即焊完一面再进行另一面的焊接，这种方法焊接效率低下的同时，产品质量也会受到较大的影响，这种处理方法会导致较大的焊缝残余应力和焊接变形。因此，发明一种新的塑料激光焊接头以解决上述焊接问题具备极大的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种结构简单，生产成本低，工作效率高的一种双面同时施焊的双光束激光焊接头。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

本实用新型目的是用以下方式实现的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，包括焊接头主体、连接装置、光束分光装置、焦点调整装置，其特征在于：激光束通过半透半反分光镜，将激光光束分成两束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通过平面反射镜进行光路传输，通过抛物面反射聚焦镜将两束光分别聚焦到工件左右对称的焊接位置，焊接头内部设有焦点水平调整装置和竖直调整装置。

所述的连接装置为设置在焊接头主体上的法兰座，用于将本焊接头同机床主轴连接。

所述的焦点水平调整装置包括左焦点水平调整装置及右焦点水平调整装置，安装在主体的水平导轨上，左光路***安装在左焦点水平调整装置上，右光路***安装在右焦点水平调整装置上。

所述的左、右焦点水平调整装置可用过丝杆螺母机构沿水平方向左右调整焦点的位置。

所述的焊接头主体内部设有冷却循环回路，对光学镜片进行冷却。

所述的焊接头主体内还集成了红外测温模块，测温模块可以对焊接温度进行精确监测。

所述的焊接头主体的光源激光波长为800-1064nm，激光功率为10-300W。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型具有结构简单、组装方便，生产成本低，市场竞争力强等优点。2、利用光学元件将激光束一分为二，可同时实现对工件的左右两面或是正反两面焊接，提高工作效率50%以上。3、焊接头内部设有冷却循环回路，对光学镜片进行冷却，以防止焊接头的焦点漂移和过大的功率损耗。在保证设备正常稳定工作的同时，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型中焊接接头的光路原理图。

图2为本实用新型结构剖视图。

图3为本实用新型中左焦点调整装置机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作具体进一步的说明。如图所示：一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，包括连接装置2、光束分光装置5、焦点水平调整装置15和焦点竖直调整装置17。该塑料激光焊接头适用于功率10-300W，激光波长800-1064nm的激光光源。光学原理图如图1所示，焊接头通过的连接装置2与机床运动轴相连，分光装置5安装在主体上，可与任意开放的数控***相配合。激光束进入焊接头之后，首先进入到半透半反分光装置12，分光镜片将激光束分为能量均等、模式完全相同且完全同步的两束激光。另一束激光反射向左进入到左侧的平面反射镜14，然后光束竖直反射向下进入抛物面聚焦镜4，光束通过聚焦镜后聚焦到焊接位置。另一束激光透过分光镜之后竖直向下进入平面反射镜11，然后光束被反射水平向左，光束进入抛物面聚焦镜7，最后激光被聚焦到焊接位置。

左光路***，由左上反射机构9左下反射聚焦机构4和左焦点调整机构3组成，左下反射聚焦机构4安装在左焦点水平调整装置的垂直导轨17上。焦点左焦点水平调整装置3可通过丝杆螺母机构15沿水平方向左右调整左焦点的位置；旋转左焦点上下调整机构的螺母10可上下调整左焦点的上下位置。右光路***的组成和右焦点的调整与左光路***类似。

为了提升该焊接头的应用功能，在焊接头上集成了红外温度监测设备14，实现温度的实时监测。红外温度监测设备安装在焦点调整装置3上，红外监测仪的聚焦位置可与焊接头的聚焦位置随动，使得两焦点始终重合。焊接头中包含了各个光学镜片的冷却循环回路，可实现镜片冷却，减小温度漂移和功率损耗。

本发明的主要功能是：可实现塑料双面同步焊接，可防止焊接不同步产生的焊接应力，保证焊接质量，并且提高生产效率。特别适宜一些结构特殊的热塑性塑料制件的焊接，适宜需要提高生产效率并对生产质量要求较高的方法与设备。

使用该焊接设备产品的焊接位置需要具备三层搭接或类搭接结构，上下层材料均要与中层材料相容，且上层和下层材料对激光的透过率达到20%以上，中间材料对激光的吸收率较高，焊接工装需要对焊接位置施加一定的压力并使焊接面紧密的贴合在一起。中间层材料吸收激光后熔化，并将部分热量传导给上层、下层材料使得焊接位置处的上层、下层材料熔化，热源离开冷却后，塑料凝固形成焊缝。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (7)

1.一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，包括焊接头主体（1）、连接装置（2）、光束分光装置（5）、焦点调整装置（3），其特征在于：激光束通过半透半反分光镜（12），将激光光束分成两束激光，一路光束反射向左，一路光束向下，左右光束通过平面反射镜（9）进行光路传输，通过抛物面反射聚焦镜（4、7）将两束光分别聚焦到工件（99）左右对称的焊接位置，焊接头内部设有焦点水平调整装置和竖直调整装置（17）。

2.根据权利要求1所述的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的连接装置（2）为设置在焊接头主体（1）上的法兰座，用于将本焊接头同机床主轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的焦点水平调整装置包括左焦点水平调整装置（15）及右焦点水平调整装置（16），安装在焊接头主体（1）的水平导轨（8）上，左光路***安装在左焦点水平调整装置（15）上，右光路***安装在右焦点水平调整装置（16）上。

4.根据权利要求3所述的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的左、右焦点水平调整装置（15、16）可用过丝杆螺母机构（10、13）沿水平方向左右调整焦点的位置。

5.根据权利要求1所述一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的焊接头主体（1）内部设有冷却循环回路，对光学镜片进行冷却。

6.根据权利要求1所述的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的焊接头主体（1）内还集成了红外测温模块(14)，测温模块可以对焊接温度进行精确监测。

7.根据权利要求1所述的一种用于塑料双面焊接的激光双光束焊接头，其特征在于：所述的焊接头主体（1）的光源激光波长为800-1064nm，激光功率为10-300W。