振镜激光焊接机的结构及优点

振镜激光焊接机的结构及优点

相对于传统方式，振镜式激光焊接机以高速移动的扫描镜片代替二维工作台，配合强大图形处理功能的专业软件，实现了程序控制的瞬时多点焊接，有效地提高了生产效率和灵活性。

振镜扫描激光点焊机是引进国外先进技术，在关键部件采用优质进口部件生产而成的，焊机使用了扫描镜组的动态焊接工艺，并采用扫描镜片的移动代替工件移动或焊接镜组移动的方式，使振镜镜片在扫描镜头内将激光光束快速在焊点之间切换，焊点之间的距离越大，工件上的焊点数量越多，优势越明显。采用这种技术，焊接时间可以降低60％。因此，一个扫描镜组工作站可以代替几个传统的焊接工作站。

激光焊接机系统组成

图1 激光焊接机外形

该激光焊接机（如图1所示）主要由激光器系统、电源系统、振镜扫描系统、计算机控制

系统及冷却系统五部分组成。

1. 激光器系统

激光器系统主要由激光工作物质、泵浦氙灯、聚光腔及谐振腔组成。振镜式激光焊接机激光工作物质为YAG棒。主要参数如表1所示。

表1 激光器系统主要参数

2. 电源系统

电源系统主要由主电源、触发电路、控制电路和保护电路等组成，具有过压、过流保护装置，其电源、脉宽和频率均可调，可以根据需要设置输出波形，以便于焊接不同材料。该电源操作面板具有电流、脉宽频率。具体技术指标如表2所示。

表2 电源系统技术指标

3. 光路及振镜扫描系统

（1）光学系统：选用1064nm基于振镜的高精度反射、聚光系统。

（2）扩束镜：选用光束反射前多倍扩束组合透镜。

（3）激光校正：选用0.6328um的He-Ne激光准直系统指示光轴位置，指示光与激光同轴，在加工时可达到寻迹指示的功能，并及时进行精确对位。

（4）高速扫描振镜：是使激光按照预定轨迹运行的执行机构，它主要由高精度电机、电机驱动板、反射镜、F-θ透镜及直流供给电源组成。其中F-θ透镜为进口配件，焦距f=100 mm （或160mm），工作幅面70mm×70mm（标准）或110mm×110mm（可选配）。

4. 计算机控制系统

计算机控制系统采用专用工业计算机，配置Inter P4处理器，抗干扰的工业主板，中文Windows 2000操作系统。同时，还精心开发了基于Windows界面的专业激光焊接软件，具备PHOTOSHOP、COREDRAW、AUTOCAD等多种绘图功能，系统采用标准工业控制卡对激光器和扫描头进行数据传输，速度较传统方式提高近1倍；且具有个性化的Windows用户界面设定。

5. 冷却系统

激光专用冷却系统是固体激光器中必不可少的辅助装置。在固体激光器中，输入脉冲灯中的能量只有很少一部分转化为激光能量，其余均转化为热的形式损耗掉了。经综合考虑本冷却系统采用一体化的3P水冷机，温差在±0.1℃范围内。

其他配置

该焊接机采用三维电动可调式工作台，操作方便灵活，定位精度高。X、Y、Z三个方向可实现电动、手动调节，调节范围200mm×80mm×200mm。连接光纤传导器和扫描工作台（如图2所示）配合使用。

图2 扫描工作台

此外，在实际使用中可配备多套夹具以满足高速的上下料工作。例如，应某公司圆柱型电池极耳的焊接要求，可采用平板式工装夹具，此方式为固定工件式焊接，在110 mm×110 mm的夹具范围内安装多个盖帽，当夹具运行到工作状态下，激光在软件控制下快速扫描完成焊接工作，焊接完后，按下按钮，夹具自动退出，放上另一套放满工件的夹具，再运行到工作状态。

设备优势

该设备焊接速度快、焊斑小（焦点处光斑直径仅为0.3mm），焊接热量少，热变形小。产品的导光系统通过振镜的快速移动，使激光的点焊能够高效稳定地进行。根据焊接材料的不同，可以设定输出能量波形、进行波形控制，以达到更为理想的焊接效果。焊接机采用工业控制机和进口PLC的双向控制，使高速度振镜系统与数控工作台能够很好地结合在一起，与传统的步进电机运动、激光光路固定连续焊接方式相比，焊接效率可提高10倍以上，实现激光在线焊接全自动化。例如，选用原先的硬光路传输的激光焊接机焊接极耳（2点），效率为1100个/h；选用振镜扫描式激光点焊机焊接极耳（多点）能达到2000个/h。焊接速度达到1~20点/s，有效缩短了焊接时间，所以特别适用于手机屏蔽罩、金属手机或金属

电容器外壳、硬盘、微电机、传感器等超薄形不锈钢电路板嵌件的点焊，尤其是圆柱电池极耳的焊接。目前该设备已应用于天津力神、ATL以及BYD等多个大公司，效果良好。(end)