專利名稱：一種柔性材料激光焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性材料激光焊接裝置，該焊接裝置用激光將柔性材料覆帶拼接或者層疊地焊接在一起，屬于激光加工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常柔性材料焊接使用高頻加熱并壓輥的方式進(jìn)行，但使用高頻熱燙機(jī)有諸多缺點(diǎn)，高頻機(jī)也稱高周波，工作電流和功耗非常大，通常在I. 5千瓦以上，5千瓦到8千瓦也是常見(jiàn)的，因此，在高頻機(jī)工作時(shí)，經(jīng)常會(huì)拉低局部電網(wǎng)的電壓，影響周邊供電線路安全；高頻機(jī)在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生ー個(gè)大功率幾十兆頻率的電磁波，由于高頻機(jī)功率太大，電磁波很難濾得干凈，高頻干擾經(jīng)電源線泄漏可達(dá)方園幾百米，在這個(gè)范圍內(nèi)的電視，收音機(jī)都會(huì)受到干擾，電腦等數(shù)字設(shè)備也會(huì)受到極大的干擾，甚至損壞；大量泄漏的高頻電磁波在周圍人體內(nèi)形成傳導(dǎo)電流，對(duì)生物基體細(xì)胞“加熱”的作用，會(huì)使操作和周邊的人體受到很大的傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服目前柔性材料焊接使用高頻加熱并壓輥的方式進(jìn)行，使用高頻熱燙機(jī)產(chǎn)生的諸多缺點(diǎn)，提供一種柔性材料激光焊接裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種柔性材料激光焊接裝置，其特點(diǎn)是，該柔性材料激光焊接裝置包括支撐立架、臺(tái)面、安裝立板、激光器、導(dǎo)光ロ、抬料輥、焊接壓頭；所述的臺(tái)面固定在支撐立架上，臺(tái)面中間開(kāi)有ー槽，使焊接壓頭的上下壓緊棍跨過(guò)臺(tái)面安裝；所述的安裝立板固定在臺(tái)面的進(jìn)料端的中線上，處在進(jìn)料的開(kāi)縫中間，避免了裝置對(duì)焊接柔性材料幅面的限制；所述的焊接壓頭固定在臺(tái)面和安裝立板上，夾持著兩需被焊接的柔性材料或在兩需被焊接柔性材料的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料的兩需被焊接柔性材料勻速地走料；所述的激光器、抬料輥固定在安裝立板上，抬料輥將上層柔性材料抬起，導(dǎo)光ロ與激光器相連，從導(dǎo)光ロ輸出的激光照射兩需被焊接柔性材料的疊合部分或輔助柔性材料覆蓋在兩需被焊接柔性材料的拼縫上所形成的疊合部分，形成激光熱輻射區(qū)，實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光疊焊或拼焊。所述的焊接壓頭包括上壓緊輥、下壓緊輥、加壓臂、張カ調(diào)節(jié)臂、張カ拉簧、張カ調(diào)節(jié)螺絲、心軸，所述的上壓緊輥和下壓緊輥內(nèi)各自置有電機(jī)；所述下壓緊輥安裝在臺(tái)面的下面，從臺(tái)面的開(kāi)槽處露出，頂端高出臺(tái)面；所述的張力調(diào)節(jié)臂和加壓臂由張カ拉簧連接，通過(guò)心軸安裝在安裝立板上，繞心軸旋轉(zhuǎn)；所述的張力調(diào)節(jié)螺絲連接張カ調(diào)節(jié)臂和安裝立板，通過(guò)調(diào)節(jié)張カ調(diào)節(jié)螺絲拉動(dòng)張力調(diào)節(jié)臂繞心軸旋轉(zhuǎn)，使張カ拉簧獲得初始拉カ；所述的上壓緊輥在臺(tái)面的上方，安裝在加壓臂的前端，疊在下壓緊輥的上面，由加壓臂通過(guò)張カ拉簧和張カ調(diào)節(jié)臂對(duì)下壓緊輥形成壓力，該壓カ大小通過(guò)張カ調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，使得上壓緊輥和 下壓緊輥之間得到焊接壓力。所述的上壓緊輥和下壓緊輥的轉(zhuǎn)速通過(guò)各自置有電機(jī)分別調(diào)節(jié)，兩需被焊接柔性材料或在兩需被焊接柔性材料的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料的兩需被焊接柔性材料的送料運(yùn)動(dòng)是通過(guò)上壓緊輥和下壓緊輥的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在上壓緊輥與下壓緊輥的接觸處，當(dāng)上壓緊輥的轉(zhuǎn)速比下壓緊輥的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，兩需被焊接柔性材料的拼縫上的輔助柔性材料比下層的拼接的柔性材料或疊合在上層的柔性材料比下層的柔性材料走料慢時(shí)，會(huì)使焊縫向上彎曲；反之，則向下彎曲；當(dāng)上壓緊輥和下壓緊輥接觸處的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，焊縫平直，以使焊接壓頭控制走料的速度、焊縫的彎曲方向以及焊縫的彎曲度。本發(fā)明的有益效果是提供了一種柔性材料激光焊接裝置，該裝置具有穩(wěn)定性好、能耗低、環(huán)保等特點(diǎn)，可以保證焊縫強(qiáng)度一致。激光的單波長(zhǎng)特性，針對(duì)特定的材料，吸收率高，針對(duì)性強(qiáng)，能效高；新型激光器通常功耗百瓦以下，大大降低能源消耗；激光器沒(méi)有強(qiáng)電磁輻射和電網(wǎng)以及空間輻射，對(duì)人體傷害小。



圖I為柔性材料激光焊接裝置總體示意 圖2為柔性材料激光焊接的工作原理示意 圖3為控制焊縫彎曲度的示意 圖4為拼接覆帶焊接時(shí)的結(jié)構(gòu)示意 圖5為疊式焊接時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明。一種柔性材料激光焊接裝置，由圖I-圖5所示，其特點(diǎn)是，該柔性材料激光焊接裝置包括支撐立架I、臺(tái)面2、安裝立板3、激光器4、導(dǎo)光ロ 5、抬料輥6、焊接壓頭7 ;所述的臺(tái)面2固定在支撐立架3上，臺(tái)面2中間開(kāi)有ー槽，使焊接壓頭7的上下壓緊棍71、72跨過(guò)臺(tái)面安裝；所述的安裝立板3固定在臺(tái)面2的進(jìn)料端的中線上，處在進(jìn)料的開(kāi)縫中間，避免了裝置對(duì)焊接柔性材料幅面的限制；所述的焊接壓頭7固定在臺(tái)面2和安裝立板3上，夾持著兩需被焊接的柔性材料81、82或在兩需被焊接柔性材料81、82的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料9的兩需被焊接柔性材料81、82勻速地走料；所述的激光器4、抬料輥6固定在安裝立板3上，抬料輥6將上層柔性材料81或9抬起，導(dǎo)光ロ 5與激光器4相連，從導(dǎo)光ロ 5輸出的激光照射兩需被焊接柔性材料81、82的疊合部分或輔助柔性材料9覆蓋在兩需被焊接柔性材料81、82的拼縫上所形成的疊合部分，形成激光熱輻射區(qū)，為了確保激光熱輻射區(qū)充分照射，抬料輥6將上層柔性材料81或輔助柔性材料9可靠抬起，上下層材料的接觸面之間的前區(qū)域在激光充分照射和焊接壓頭7的傳動(dòng)、送料、壓緊下，使激光熱輻射區(qū)的兩柔性材料81、82或和輔助柔性材料9快速受壓熔焊在一起，實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光疊焊或拼焊。所述的焊接壓頭7包括上壓緊輥71、下壓緊輥72、加壓臂73、張カ調(diào)節(jié)臂74、張カ拉簧75、張カ調(diào)節(jié)螺絲76、心軸77，所述的上壓緊輥71和下壓緊輥72內(nèi)各自置有電機(jī)；所述下壓緊輥72安裝在臺(tái)面2的下面，從臺(tái)面2的開(kāi)槽處露出，頂端高出臺(tái)面2 ;所述的張力調(diào)節(jié)臂74和加壓臂73由張カ拉簧75連接，通過(guò)心軸77安裝在安裝立板3上，繞心軸77旋轉(zhuǎn)；所述的張カ調(diào)節(jié)螺絲76連接張力調(diào)節(jié)臂74和安裝立板3，通過(guò)調(diào)節(jié)張カ調(diào)節(jié)螺絲76拉動(dòng)張力調(diào)節(jié)臂74繞心軸77旋轉(zhuǎn)，使張カ拉簧75獲得初始拉カ；所述的上壓緊輥71在臺(tái)面2的上方，安裝在加壓臂73的前端，疊在下壓緊輥72的上面，由加壓臂73通過(guò)張カ拉簧75和張カ調(diào)節(jié)臂74對(duì)下壓緊輥72形成壓力，該壓カ大小通過(guò)張カ調(diào)節(jié)螺絲76調(diào)節(jié)，使得上壓緊輥71和下壓緊輥72之間得到焊接壓力。所述的上壓緊輥71和下壓緊輥72的轉(zhuǎn)速通過(guò)各自置有電機(jī)分別調(diào)節(jié)，兩需被焊接柔性材料81、82或在兩需被焊接柔性材料81、82的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料9的送料運(yùn)動(dòng)是通過(guò)上壓緊輥71和下壓緊輥72的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在上壓緊輥71與下壓緊輥72的接觸處，當(dāng)上壓緊輥71的轉(zhuǎn)速比下壓緊輥72的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，兩需被焊接柔性材料81、81的拼縫上的輔助柔性材料9比下層的拼接的柔性材料81、82或疊合在上層的柔性材料81比下層的柔性材料82走料慢時(shí)，會(huì)使焊縫向上彎曲；反之，則向下彎曲；當(dāng)上壓緊輥71和下壓緊輥72接觸處的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，焊縫平直，以使焊接壓頭控制走料的速度、焊縫的彎曲方向以及焊縫的彎曲度。
本發(fā)明的應(yīng)用可以用于拼焊和疊焊
I、采取拼焊方式焊接。在焊接時(shí)，把兩個(gè)柔性材料81和82的邊緣進(jìn)行對(duì)接，將輔助柔性材料9覆蓋在兩個(gè)柔性材料81和82的拼縫上，激光照射輔助柔性材料9和兩柔性材料81和82接觸面之間的前區(qū)域，形成激光熱輻射區(qū)，實(shí)現(xiàn)激光柔性材料的拼焊。2、采取疊式方式焊接。在焊接時(shí)，把將一層柔性材料81的邊緣疊在另ー層柔性材料82上面，激光照射柔性材料81和82交疊部分接觸面之間的前區(qū)域，形成激光熱輻射區(qū)，實(shí)現(xiàn)激光柔性材料的疊焊。激光具有穩(wěn)定性好，可以保證焊縫強(qiáng)度的穩(wěn)定一致；激光的單波長(zhǎng)的特性，針對(duì)特定材料的吸收率高，針對(duì)性強(qiáng)，能效高；新型激光器通常功耗百瓦以下，大大降低能源消耗；激光器沒(méi)有強(qiáng)電磁輻射和電網(wǎng)以及空間輻射，對(duì)人體傷害小。因此本發(fā)明用激光作為焊接源，并配合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例I :
材料為雙面涂覆有熱熔膠的層壓式復(fù)合材料，首先用超脈沖射頻CO2激光器按圖紙要求對(duì)柔性材料進(jìn)行切割成型。采用CO2激光器，并將光斑進(jìn)行擴(kuò)束。激光功率控制在擴(kuò)束后的光斑足以使柔性材料表面的熱熔膠熔融。將切割成型的需縫合的兩塊柔性材料的邊緣疊在一起，由上下兩個(gè)壓緊輥夾緊，通過(guò)加壓臂、張カ拉簧和張カ調(diào)節(jié)臂對(duì)兩層柔性材料形成壓カ，該壓カ大小通過(guò)張カ調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，使待焊接材料之間獲得焊接壓力。激光照射兩層柔性材料交疊部分接觸面之間的前區(qū)域，形成激光熱輻射區(qū)，上下壓緊輥通過(guò)各自置有電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，控制兩個(gè)需被焊接的柔性材料隨著壓輥的切線走向，向前走料運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光疊焊。實(shí)施例2:
采用808nm半導(dǎo)體光纖輸出激光器，材料為參雜808nm波長(zhǎng)光吸收添加劑的柔性PP聚合物材料，光斑大小可調(diào)，激光功率控制在所設(shè)光斑足以使柔性材料表面及深層熔融。將兩片相同材質(zhì)的柔性PP聚合物材料拼合在一起，上面覆一層帶狀的輔助PP柔性聚合物材料，其材質(zhì)可以不同于下層兩待焊接的拼合的柔性材料。由上下兩個(gè)壓緊輥夾緊帶狀的輔助PP柔性聚合物材料和下層兩待焊接的拼合的柔性材料，通過(guò)加壓臂、張カ拉簧和張カ調(diào)節(jié)臂對(duì)上下兩層柔性材料形成壓力，該壓カ大小通過(guò)張カ調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，使上下兩層柔性材料之間獲得焊接壓力。激光照射在帯狀的輔助柔性聚合物材料和下層兩待焊接的拼合的柔性材料的接觸面之間的前區(qū)域，形成激光熱輻射區(qū)，上下壓緊輥通過(guò)各自置有電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，控制上下層柔性材料隨著壓輥的切線走向，向前走料運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光拼焊
權(quán)利要求
1.一種柔性材料激光焊接裝置，其特證在干，該柔性材料激光焊接裝置包括支撐立架、臺(tái)面、安裝立板、激光器、導(dǎo)光ロ、抬料輥、焊接壓頭；所述的臺(tái)面固定在支撐立架上，臺(tái)面中間開(kāi)有ー槽，使焊接壓頭的上下壓緊棍跨過(guò)臺(tái)面安裝；所述的安裝立板固定在臺(tái)面的進(jìn)料端的中線上，處在進(jìn)料的開(kāi)縫中間，避免了裝置對(duì)焊接柔性材料幅面的限制；所述的焊接壓頭固定在臺(tái)面和安裝立板上，夾持著兩需被焊接的柔性材料或在兩需被焊接柔性材料的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料的兩需被焊接柔性材料勻速地走料；所述的激光器、抬料輥固定在安裝立板上，抬料輥將上層柔性材料抬起，導(dǎo)光ロ與激光器相連，從導(dǎo)光ロ輸出的激光照射兩需被焊接柔性材料的疊合部分或輔料柔性材料覆蓋在兩需被焊接柔性材料的拼縫上所形成的疊合部分，形成激光熱輻射區(qū)，實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光疊焊或拼焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性材料激光焊接裝置，其特證在于，所述的焊接壓頭包括上壓緊輥、下壓緊輥、加壓臂、張カ調(diào)節(jié)臂、張カ拉簧、張カ調(diào)節(jié)螺絲、心軸，所述的上壓緊輥和下壓緊輥內(nèi)各自置有電機(jī)；所述下壓緊輥安裝在臺(tái)面的下面，從臺(tái)面的開(kāi)槽處露出，頂端高出臺(tái)面；所述的張力調(diào)節(jié)臂和加壓臂由張カ拉簧連接，通過(guò)心軸安裝在安裝立板上，繞心軸旋轉(zhuǎn)；所述的張力調(diào)節(jié)螺絲連接張カ調(diào)節(jié)臂和安裝立板，通過(guò)調(diào)節(jié)張カ調(diào)節(jié)螺絲拉動(dòng)張カ調(diào)節(jié)臂繞心軸旋轉(zhuǎn)，使張カ拉簧獲得初始拉カ；所述的上壓緊輥在臺(tái)面的上方，安裝在加壓臂的前端，疊在下壓緊輥的上面，由加壓臂通過(guò)張カ拉簧和張カ調(diào)節(jié)臂對(duì)下壓緊輥形成壓力，該壓カ大小通過(guò)張カ調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，使得上壓緊輥和下壓緊輥之間得到焊接壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的柔性材料激光焊接裝置，其特證在于，所述的上壓緊輥和下壓緊輥的轉(zhuǎn)速通過(guò)各自置有電機(jī)分別調(diào)節(jié)，兩需被焊接柔性材料或在兩需被焊接柔性材料的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料的兩需被焊接柔性材料的送料運(yùn)動(dòng)是通過(guò)上壓緊輥和下壓緊輥的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在上壓緊輥與下壓緊輥的接觸處，當(dāng)上壓緊輥的轉(zhuǎn)速比下壓緊輥的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，兩需被焊接柔性材料的拼縫上的輔助柔性材料比下層的拼接的柔性材料或疊合在上層的柔性材料比下層的柔性材料走料慢時(shí)，會(huì)使焊縫向上彎曲；反之，則向下彎曲；當(dāng)上壓緊輥和下壓緊輥接觸處的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，焊縫平直，以使焊接壓頭控制走料的速度、焊縫的彎曲方向以及焊縫的彎曲度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性材料激光焊接裝置，包括支撐立架、臺(tái)面、安裝立板、激光器、導(dǎo)光口、抬料輥、焊接壓頭；臺(tái)面固定在支撐立架上，中間開(kāi)有一槽，焊接壓頭跨過(guò)臺(tái)面安裝；安裝立板固定在臺(tái)面的進(jìn)料端的中線上；焊接壓頭固定在臺(tái)面和安裝立板上，夾持著兩需被焊接的柔性材料或在兩需被焊接柔性材料的拼縫上覆蓋有輔助柔性材料的兩需被焊接柔性材料勻速地走料；激光器、抬料輥固定在安裝立板上，抬料輥將上層柔性材料抬起，導(dǎo)光口與激光器相連，從導(dǎo)光口輸出的激光照射兩需被焊接柔性材料的疊合部分或輔料柔性材料覆蓋在兩需被焊接柔性材料的拼縫上所形成的疊合部分，形成激光熱輻射區(qū)，實(shí)現(xiàn)柔性材料的激光拼焊、疊焊。本裝置具有穩(wěn)定性好、環(huán)保、無(wú)強(qiáng)電磁輻射、對(duì)人體傷害小、能耗低等特點(diǎn)，保證了焊縫強(qiáng)度一致，焊接效率高。
文檔編號(hào)B29C65/16GK102642307SQ201210154498
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者吳磊, 姜兆華, 張偉, 陳俊 申請(qǐng)人:上海市激光技術(shù)研究所