振膜激光焊接裝置及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種振膜激光焊接裝置及其加工工藝，該工藝通過激光加熱的方式來焊接外緣振膜及振膜底座或者復合振膜中的球頂部分與邊緣部分，用以取代傳統的膠水粘接外緣振膜及振膜底座的工藝，由于在加工工藝過程中去掉了膠水，使整個加工時間有縮短。而且通過激光直接焊接固化，將振膜和振膜底座焊接在一起，所達到振膜所需要的使用強度和振動效果比用膠水粘接提升很大。
【專利說明】振膜激光焊接裝置及其加工工藝
[0001]

【技術領域】
[0002]本發明涉及焊接工藝領域，特別涉及一種專門應用于微型揚聲器、受話器或其他聲學器件的振膜激光焊接裝置及其加工工藝。

【背景技術】
[0003]本發明主要應用于兩種微型揚聲器、受話器或其他聲學器件的振膜的焊接:其一為將振膜焊接到揚聲器或受話器的底座或加強機構上；其二為將復合振膜的外緣部分和中央球頂部分進行焊接。
[0004]一般振膜使用的材料為塑料材料，上述提到的兩種產品，目前廠商通常采用膠水粘接，傳統的加工工藝是通過膠水將振膜及振膜底座(或復合振膜的外援部分與中央球頂部分)粘在一起。需要通過裝夾_>點膠涂覆_>粘接_>烘干(或自然晾干，或光照固化)->測試五個步驟，這個工藝的缺點在于需要用到膠水，而且粘接的強度有限，烘干或晾干需要較長時間不便于產線加工，在整個加工工藝過程中需要用到專用點膠設備，烘干設備，以及膠水，而且在振膜長期高速振動后產生熱量導致膠水失效，而且膠水是一種耗材不容易保存，控制的不好及其容易產生污染，所以其加工的揚聲器使用壽命有限品質不高。
[0005]


【發明內容】

[0006]為了克服上述缺陷，本發明提供了一種替代傳統的用膠水粘接的綠色環保高科技的振膜激光焊接裝置及其加工工藝。
[0007]本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:一種振膜激光焊接裝置，適用于焊接振膜及振膜底座(或復合振膜的外援部分與中央球頂部分)，所述激光焊接設備包括待焊產品夾持夾具、激光器、光學整形頭模塊、焊接機械手、CCD圖像監控器及人機操作總控裝置，所述光學整形頭模塊安裝于外緣振膜及振膜底座的上方，所述焊接機械手連接控制光學整形頭模塊，所述光學整形頭模塊與激光器連接，所述焊接機械手、待焊產品夾持夾具、激光器和CCD圖像監控器均分別與人機操作總控制裝置相連接。
[0008]作為上述發明的進一步改進，所述焊接機械手為X-Y軸兩軸、X-Y-Z三軸運動的平臺或機器人，其移動速度為0-200mm/s，移動副面不限，行走精度大于0.02mm，能夠將激光光束按照特定軌跡行走，將激光照射到需要焊接的部位。
[0009]作為上述發明的進一步改進，所述激光器為固體激光器、氣體激光器或光纖激光器。
[0010]一種振膜激光焊接加工工藝，包括以下步驟:
I)通過振膜底座夾具，以一定壓力將振膜及振膜底座夾持，或將復合振膜的球頂部分與邊緣部分夾持； 2 )打開激光器，使其輸出激光的光斑大小為200um、400um、600um或800um或其他尺寸，
輸出功率小于300W，輸出激光光束為錐形發散形光束；
3)將激光器輸出的激光光源經過光學整形頭模塊整形后變為焊接所需激光；
4)通過CCD圖像監控器觀察調整光學整形頭模塊輸出的激光光斑覆蓋外緣振膜和振膜底座需要焊接部位；
5)啟動焊接機械手操作激光對待焊接產品焊接部位進行焊接，焊接過程中，吸光部件的激光照射區域吸收激光能量，融化待焊接的兩層材料形成焊縫，CCD圖像監控器觀察焊接結果并拍照留底；
6)松開振膜底座夾具，取出焊接后的加工工件。
[0011]本發明的有益效果是:本發明顛覆揚聲器與受話器的振膜生產工藝，通過激光直接照射焊接物體，省略了涂膠粘接過程，減少了加工工藝步驟，更重要的是可以極大提高振膜產品的外觀及品質，通過激光直接焊接固化，將振膜和振膜底座(或復合振膜的外援部分與中央球頂部分)焊接在一起，所達到振膜所需要的使用強度和低音效果比用膠水粘接提升很大，增強其焊接的牢固程度，通過特定的光學整形系統將普通使用的激光整形成我們所需要的激光光束達到加工效果.而且這樣使其加工時間極大縮減，提高了加工效率。
[0012]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明振膜激光焊接裝置示意圖；
圖2為光學整形頭模塊的原理示意圖；
圖3為激光器輸出激光的光斑圖；
圖4為經過光學整形頭模塊整形后輸出激光的光斑圖；
圖中標示:1_振膜底座夾具；2_激光器；3_光學整形頭模塊；31_第一聚焦鏡；32_混光鏡片；33_第二聚焦鏡；34_聚焦透鏡組；4_焊接機械手；5- CXD圖像監控器；6_人機操作總控制裝置。
[0014]

【具體實施方式】
[0015]為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[0016]圖1示出了本發明一種振膜激光焊接裝置的一種實施方式，適用于焊接外緣振膜及振膜底座，所述激光焊接設備包括振膜底座夾具1、激光器2、光學整形頭模塊3、焊接機械手4、CCD圖像監控器5及人機操作總控制裝置6，所述光學整形頭模塊3安裝于外緣振膜及振膜底座的上方，所述焊接機械手4連接控制光學整形頭模塊3，所述光學整形頭模塊3與激光器2連接，所述焊接機械手4、振膜底座夾具1、激光器2和CXD圖像監控器5均分別與人機操作總控制裝置6相連接，所述焊接機械手4為X-Y軸龍門機械手，其移動速度為20-50mm/s,移動副面大于200mmX200mm,行走精度大于0.1mm。
[0017]其利用上述設備進行的振膜激光焊接加工工藝，包括以下步驟:
I)通過振膜底座夾具I將振膜及振膜底座以壓力夾持，所述振膜及振膜底座焊接接觸部位之間基本無間隙；所述振膜底座夾具能夠將振膜和振膜底座夾持緊密，用以達到激光焊接的貼緊的要求，振膜底座夾具由氣動夾持裝置或電控升降臺或其他運動方式組成，氣動夾持或電機夾持裝置用以夾緊振膜和振膜底座，電控升降臺用以控制加工物件和激光輸出端距離；
2)調整激光器2，激光器為半導體光纖耦合激光器，使其輸出激光的光斑大小為400um，數值孔徑NA為0.22，輸出功率小于300W，輸出激光光束為錐形發散形光束；可通過人機操作總控制裝置對其進行加工工藝數據組選擇，該半導體光纖耦合激光器能夠存儲64組加工數據用于適應不同的焊接要求，其后板具有I/O 口控制功能，能夠通過I/O選擇需要的激光工作組，并控制指示光輸出和激光輸出。該激光器本身能夠存儲64組激光加工數據，每組加工數據能夠有15段功率和出光時間設定，其設定激光輸出時間最小單位為1ms，該激光器輸出接口功能為人機操作總控制裝置需要單獨設計，而且也可以通過RS485通訊接口控制激光設定參數；
3)激光器2輸出的激光光源經過光學整形頭模塊3整形后變為焊接所需激光；如圖2所示的光學整形頭模塊3，可通過光學整形將激光器2輸出的點狀高斯分布激光光斑(如圖3所示)，整形為能量均勻分布激光光斑(如圖4所示)，通過第一聚焦鏡31將錐形光束轉變為平行光，通過一片混光鏡片32將激光能量均勻分布，通過第二聚焦鏡33將光束再次變為平行光，再通過聚焦透鏡組34將光束聚焦到需要加工的焦點上；
4)通過CXD圖像監控器5觀察調整光學整形頭模塊3輸出的激光光斑覆蓋外緣振膜和振膜底座需要焊接部位；
5)啟動焊接機械手4操作激光對外緣振膜和振膜底座焊接部位進行焊接，CCD圖像監控器5觀察焊接結果并拍照留底；所述焊接機械手4為X-Y軸龍門機械手，其移動速度為20-50mm/s,移動副面大于200mmX200mm,行走精度大于0.1mm,能夠將激光光束按照特定軌跡行走，將激光照射到需要焊接的部位；
6)松開振膜底座夾具I，取出焊接后的加工工件。
[0018]上述整個操作過程通過人機操作總控制裝置6實現，所述人機操作總控制裝置6由觸控屏幕和控制電路板及控制接口組成，用以順序控制夾具的氣動夾持，電控升降臺的移動，激光器指不光輸出和關閉，激光器激光輸出和關閉，工作時激光輸出加工工作組選擇這幾個動作，將其控制裝置的狀態顯示在屏幕上，通過CXD將監控的工件加工圖像顯示在屏幕上。
【權利要求】
1.一種振膜激光焊接裝置，適用于焊接振膜與振膜底座或者復合振膜中的球頂部分與邊緣部分，其特征在于:所述激光焊接設備包括夾持待焊接產品的夾具(I)、激光器(2)、光學整形頭模塊(3)、焊接機械手(4)、CCD圖像監控器(5)及人機操作總控制裝置￠)，所述光學整形頭模塊(3)安裝于待焊接產品的上方，所述焊接機械手(4)連接控制光學整形頭模塊(3)，所述光學整形頭模塊(3)與激光器(2)連接，所述焊接機械手(4)、振膜底座夾具(I)、激光器(2)和CCD圖像監控器(5)均分別與人機操作總控制裝置(6)相連接。
2.根據權利要求1所述的振膜激光焊接裝置，其特征在于:所述焊接機械手(4)為X-Y軸兩軸、X-Y-Z三軸運動的平臺或機器人，其移動速度為0-200mm/s，移動副面不限，行走精度大于0.02mm。
3.根據權利要求1所述的振膜激光焊接裝置，其特征在于:所述激光器(2)為固體激光器、氣體激光器或光纖激光器。
4.一種振膜激光焊接加工工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)通過振膜底座夾具(I)，以固定壓力將振膜及振膜底座夾持，或將復合振膜的球頂部分與邊緣部分夾持； 2)打開激光器(2)，使其輸出激光的光斑大小為200um、400um、600um或800um，輸出功率小于300W，輸出激光光束為錐形發散形光束； 3)將激光器(2)輸出的激光光源經過光學整形頭模塊(3)整形后變為焊接所需激光； 4)通過CCD圖像監控器(5)觀察調整光學整形頭模塊(3)輸出的激光光斑覆蓋外緣振膜和振膜底座需要焊接部位； 5)啟動焊接機械手(4)操作激光對焊接產品焊接部位進行焊接，焊接過程中，吸光部件的激光照射區域吸收激光能量，融化待焊接的兩層材料形成焊縫，CCD圖像監控器(5)觀察焊接結果并拍照留底； 6)松開振膜底座夾具(I)，取出焊接后的加工工件。
【文檔編號】H04R7/00GK104427442SQ201310367938
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】李曦 申請人:昆山邁思科兄弟光電科技有限公司