一种激光塑料焊接装置制造方法及图纸

本新型公开一种激光塑料焊接装置，该装置包括激光器、振镜激光焊接头、高温仪、工作台、夹具和PLC控制系统；激光光源通过光纤传导连接振镜激光焊接头，所述远程激光焊接头为单振镜双轴激光焊接头；高温仪通过连接件置于振镜激光焊接头尾部，被焊工件通过夹具夹紧固定于工作台；激光器输出激光，经由光纤传导至振镜激光焊接头入口，经过半透镜一次折返后输入准直聚焦镜输出，经由铜镜折返至工件表面，激光轨迹通过铜镜的双轴旋转来实现；在焊接过程中，高温仪发出光信号与激光同轴同时输出，焊接时将形成反馈光信号按原光路返回，对接收信号分析比对，通过温度控制算法对激光器输出功率的控制，实现不同形状塑料器件高效率、高质量的三维激光焊接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光加工设备领域，具体涉及一种激光塑料焊接装置结构。
技术介绍
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，无法和传统塑料粘接技术相竞争，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广泛欢迎。目前国内使用的塑料焊接技术主要有热熔焊接、高频焊接、振动摩擦焊接及超声波焊接等。传统的塑料焊接方法主要有超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接和热板焊接等，这些传统方法主要利用振动摩擦生热使焊接部位塑料熔化焊接或预先熔化焊接部位再进行 压合焊接，因此，不可避免地会产生机械应力，而且对焊接零件的形状和尺寸也有限制，并且还存在焊接件被污染的可能。传统塑料焊接方法的适用范围非常有限，因此先进的激光塑料焊接方法应运而生。塑料的激光焊接技术在欧美发达国家已经得到了一定程度的应用。我国这方面的技术尚在起步阶段。目前普遍采用的激光塑料焊接设备为机床类结构，激光轨迹的执行通过机床的各个轴来实现，其加工效率较低；同时由于各部分精度问题会导致焊接质量无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前普遍采用的激光塑料焊接设备，其加工效率较低的问题，提供一种用于汽车、电子、医疗等行业的激光塑料焊接装置，可实现不同形状塑料器件高效率、高质量的三维激光焊接。为实现专利技术的目的，本技术主要采取如下技术方案—种激光塑料焊接装置，它包括激光器、振镜激光焊接头、工作台、夹具、PLC控制系统，还增设有高温仪；其中，激光器通过光纤连接振镜激光焊接头，该远程的振镜激光焊接头为单振镜双轴激光焊接头，所述高温仪通过连接件置于振镜激光焊接头尾部，被焊工件通过夹具紧固于工作台；焊接时，激光经由光纤传导至振镜激光焊接头入口，经其半透镜一次折返后输入准直聚焦镜输出，经由铜镜折返至工件表面，激光轨迹通过铜镜的双轴旋转来实现；高温仪发出的光信号与该激光同轴同时输出到工件表面测量工件焊接的实时温度反馈给高温仪，高温仪输出端的温度测量信号与温度设定信号送至PLC控制系统经其处理输出的模拟控制信号送至激光器，实现对激光器功率的闭环控制，同时PLC控制系统将振镜激光焊接头输出功率数据及工件表面温度数据反馈给上位机，以便对焊接状况进行监控。所述PLC控制系统包括PLC和其外围电路，通过上位机实现激光塑料焊接的控制，即上位机将控制及设定信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据控制信号完成温度的闭环反馈控制，控制激光器调节激光的输出功率；PLC将采集到的工件表面温度信息和振镜激光焊接头的激光功率信息上传至上位机。激光器为半导体激光器，其工作功率在40W 200W之间，最大输出功率为350W ；激光波长为930 960nm，经光纤耦合输出。所述光纤芯径为200 400 u m。远程的振镜激光焊接头，其最大承受功率为3kW，最大工作范围为200 X 200 X 100mm，最大扫描速度为 100m/min。所述高温仪包括信号处理模块、光电转换模块和接收镜；其中接收镜为凸透镜；该高温仪能测量工件表面温度和振镜激光焊接头实际输出的激光功率，其工作温度测量范围为O 500°C，测量的红外线波长(感温波长)8 14 y m ;负责测量工件表面的温度数据转化为电信号，并把电信号传送给PLC控制系统。所述高温仪采用LUMASENSE公司的In5型号的高温仪，实现了工件表面温度和振镜激光焊接头输出功率的测量。 本新型与现有技术相比有益效果I、本装置采用半导体激光器进行焊接，实现了激光波长小，吸收率高；2、本装置采用单振镜式激光焊接头对塑料进行焊接，大大提高了焊接效率，减少机构重复定位的时间；3、本装置加载高温仪对焊接温度进行闭环控制，可保证塑料焊接的质量，解决了传统焊接方式加工效率较低的问题，实现不同形状塑料器件高效率、高质量的三维激光焊接。附图说明图I为本新型结构原理图。图2为图I数据传输流程图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进一步详述如图I、图2所示的本技术的实施方式，一种激光塑料焊接装置，它包括激光器、振镜激光焊接头、工作台、夹具8、PLC控制系统，还增设有高温仪；其中，激光器通过光纤I连接振镜激光焊接头，该远程的振镜激光焊接头为单振镜双轴激光焊接头，所述高温仪通过连接件置于振镜激光焊接头尾部，被焊工件9通过夹具紧固于工作台；焊接时，激光经由光纤I传导至振镜激光焊接头入口，经其半透镜5 —次折返后输入准直聚焦镜6输出，经由铜镜7折返至工件9表面，激光轨迹通过铜镜7的双轴旋转来实现；高温仪发出的光信号与该激光同轴同时输出到工件表面测量工件焊接的实时温度反馈给高温仪，高温仪输出端的温度测量信号与温度设定信号送至PLC控制系统经其处理输出的模拟控制信号送至激光器，实现对激光器功率的闭环控制，同时PLC控制系统将振镜激光焊接头输出功率数据及工件表面温度数据反馈给上位机，以便对焊接状况进行监控。所述PLC控制系统包括PLC和其外围电路，通过上位机共同实现激光塑料焊接的控制；上位机负责完成焊接中各项控制指标的设定及激光束路径设定，并将控制及设定信号传递给PLC控制系统；PLC控制系统将根据控制信号完成温度的闭环反馈控制，控制激光器调节激光的输出功率；PLC将采集到的工件9表面温度信息和振镜激光焊接头的激光功率信息上传给上位机。所述上位机主要功能包括显示工作状态并实时监控、设定基础数值及温度对比数据；所述上位机中包括温度控制与跟踪软件、振镜头运动控制软件；其振镜头运动控制软件包括振镜激光头的运动状态显示模块、振镜激光焊接头的运动控制模块。运动控制模块负责处理轨迹程序，将轨迹程序进行插补和校准，并将运动指令下载到运动控制卡中。显示模块用于显示激光头的运动状态、激光器的运行状态、电机的运行状态及手动控制，提供了运动程序的编程平台。其中运动程序是运动控制的核心，能够将激光头的运动轨迹，运动速度，激光的控制以及相关的控制整合在一起，使运动轨迹及动作能够协调工作。所述激光器为半导体激光器，其工作功率在40W 200W之间，最大输出功率为350W ;激光波长为930 960nm，经光纤耦合输出；光纤I芯径为200 400 u m。 所述振镜激光焊接头，其最大承受功率为3kW，最大工作范围为200 X 200 X 100mm,最大扫描速度为100m/min。所述振镜激光焊接头中准直聚焦镜6由准直镜和聚焦镜构成。所述高温仪包括信号处理模块、光电转换模块和接收镜；其中接收镜为经过光学处理的凸透镜；该高温仪可以测量工件表面温度和振镜激光焊接头实际输出的激光功率，其工作温度测量范围为0 500°C，测量的红外线波长(感温波长)8 14 y m ;负责测量工件表面的温度数据转化为电信号，并把电信号传送给PLC控制系统。所述高温仪可采用LUMASENSE公司的In5型号的高温仪，实现工件表面温度和振镜激光焊接头输出功率的测量。在控制上，数据传输流程如下(见图2):上位机输入指令，设定激光输出功率数据及对比温度数据，并发出运动指令给振镜激光焊接头，运行后由PLC控制系统通过模拟信号发出指令给激光器出光，同时振镜激光焊接头执行轨迹扫描指令，运动控制模块负责处理轨迹程序，将轨迹程序进行插补和校准，并将运动指令下载到运动控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光塑料焊接装置，它包括激光器、振镜激光焊接头、工作台、夹具(8)、PLC控制系统，其特征在于：还增设有高温仪；其中，激光器通过光纤（1）连接振镜激光焊接头，该远程的振镜激光焊接头为单振镜双轴激光焊接头，所述高温仪通过连接件置于振镜激光焊接头尾部，被焊工件（9）通过夹具（8）紧固于工作台；焊接时，激光经由光纤（1）传导至振镜激光焊接头入口，经其半透镜（5）一次折返后输入准直聚焦镜（6）输出，经由铜镜（7）折返至工件（9）表面，激光轨迹通过铜镜的双轴旋转来实现；高温仪发出的光信号与该激光同轴同时输出到工件表面测量工件焊接的实时温度反馈给高温仪，高温仪输出端的温度测量信号与温度设定信号送至PLC控制系统经其处理输出的模拟控制信号送至激光器，实现对激光器功率的闭环控制，同时PLC控制系统将振镜激光焊接头输出功率数据及工件表面温度数据反馈给上位机，以便对焊接状况进行监控。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唱丽丽，王虹，朱丽娜，王晓东，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：