一种激光清洗与焊接功能一体化手持式装置及控制系统

技术领域

本发明涉及激光清洗与焊接技术领域，具体地说是一种激光清洗与焊接功能一体化手持式装置及控制系统。

背景技术

激光焊接在焊接行业中的应用比重越来越大，可适于多种材料焊接，而激光焊接头是激光焊接设备的主要组成部分之一。焊接头主要有固定式和手持式，而手持式焊接头具有使用轻便、灵活、适用性强。

目前市场上的手持式焊接头也多种多样，但大部分却比较单一，只能进行焊接。在实际使用中，有些焊件可能存在油污、锈斑、氧化物等杂质，若直接进行焊接，则容易出现气孔缺陷，并对焊缝组织有一点影响，降低刚性和强度。若焊件的杂质进行普通清洗，则针对不同的杂质需要不同工艺，会浪费大量的时间，经济成本也大大增加。

有些制造厂家可能会通过购买激光清洗设备，利用激光清洗技术对焊件杂质进行快速清洗，达到预期效果。制造厂家通过激光清洗设备和激光焊接设备来完成焊件的高质量焊接，则容易增加设备经济成本。

激光清洗与激光焊接除了出光头装置、聚焦镜片和板卡控制程序不一样，其他几乎是可共用的。目前市场也出现了少量焊接-清洗功能共用的手持头，但每次功能切换都需要把聚焦镜片取下来更换，而且手持头前端部分需要工具把螺丝松开才能取下更换，功能件更换完，还需通过主机的控制屏或控制器切换模式，这不仅浪费时间，而且聚焦镜片的频繁更换，容易造成镜片脏污，导致镜片烧坏，且粉尘容易进入手持头腔内，造成手持头故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光清洗与焊接功能一体化手持式装置及控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种激光清洗与焊接功能一体化手持式装置，包括手柄，手柄上一端装有QBH接头，手柄另一端装有固定座，所述固定座内设有镜片摆动组件，固定座前端装接有聚焦镜切换模块，固定座后端装接有控制模块，该控制模块包括控制线路板及与该控制线路板连接的清洗机械开关、焊接机械开关、清洗指示灯和焊接指示灯，聚焦镜切换模块上设有螺旋连接端，控制模块装接有功率调整模块，功率调整模块与控制线路板连接，通过该螺旋连接端与清洗出光头或焊接出光头安装。

所述功率调整模块一侧设有显示屏，该显示屏与控制线路板连接。

所述功率调整模块包括旋转开关，功率调整模块上设有按钮孔，旋转开关插装入该按钮孔中，将旋转开关从按钮孔中向外拉出一段距离后转动实现激光功率的调整。

所述清洗机械开关和焊接机械开关为常按开关，按住并保持设定时间后触发清洗或者焊接功能。

所述聚焦镜切换模块包括连接座、安装座，连接座与固定座连接，连接端上设有螺纹凸台，该螺纹凸台形成为与清洗出光头或焊接出光头装接的螺旋连接端，安装座内设有清洗聚焦镜和焊接聚焦镜，安装座通过调节组件装在连接座内。

所述连接座一侧设有调节槽，该调节槽内插装有凸台帽，该凸台帽与安装座锁紧连接，并且凸台帽卡紧着调节槽，安装座在连接座内上下调整位置，使得凸台帽的锁紧位置变化，实现清洗聚焦镜和焊接聚焦镜的切换。

所述连接座上设有密封盖板，密封盖板上设有压紧密封圈，该密封盖板对应着连接座的调节槽位置，将调节槽遮盖住，并且压紧密封圈压紧着凸台帽。

所述安装座上设有丁腈橡胶密封圈，该丁腈橡胶密封圈与连接座内壁接触。

所述安装座上设有清洗标识和焊接标识，清洗聚焦镜对应装在清洗标识对应的位置，焊接聚焦镜装在焊接标识的位置。

一种的激光清洗与焊接功能一体化手持式的控制系统，包括激光清洗与焊接功能一体化手持式装置，该激光清洗与焊接功能一体化手持式装置与主机双向通讯连接，激光清洗与焊接功能一体化手持式装置与冷却模块、温度检测模块、功率调节模块、切换模块连接，主机与激光器、冷却模块、触摸屏连接，主机内置有控制应用程序。

本发明通过内置有清洗聚焦镜和焊接聚焦镜，从而不需要从内部拆卸更换，而只需要在手持头外部操作切换更换出光部件即可实现清洗与焊接功能的切换，操作方便，可以有效避免误操作，确保操作的准确性，效提高设备整体稼动率及手持头的灵活使用性和适用性，提高经济效益；弥补了目前市场上少量清洗-焊接功能共用的手持头不足，不仅大大降低了存在的故障风险，还提高了工作效率，不仅能快速完成模式与功能件的切换，节省时间，提高工作效率，还能降低因聚焦镜取出更换导致粉尘进入出现的故障。

附图说明

图1为本发明切换为清洗功能的结构示意图；

图2为本发明切换焊接功能的结构示意图；

图3为本发明中连接座的结构示意图；

图4为本发明中安装座的结构示意图；

图5为本发明控制系统的原理示意图。

附图标记：

1-旋转开关；2-显示屏；31-清洗机械开关；32-焊接机械开关；4-QBH 接头；5-手柄；6-开关按钮；71-清洗指示灯；72-焊接指示灯；8-清洗出光头；9-聚焦切换模块；10-固定座；11-控制模块；12-焊接出光头；91 连接座；92-安装座；911-螺纹凸台；912-调节槽；913-凸台帽；914-密封盖板；915-保护镜片；916-压圈；917-出气口；918-密封盖；919-螺丝；921-清洗聚焦镜；922-焊接聚焦镜；923、924-锁紧压圈。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，如果有涉及到的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-4所示，一种激光清洗与焊接功能一体化手持式装置，包括手柄5，手柄5上一端装有QBH接头4，手柄5另一端装有固定座10，所述固定座10内设有镜片摆动组件，固定座10前端装接有聚焦镜切换模块9，固定座10后端装接有控制模块11，该控制模块11包括控制线路板及与该控制线路板连接的清洗机械开关31、焊接机械开关32、清洗指示灯71和焊接指示灯72，聚焦镜切换模块9上设有螺旋连接端，控制模块11装接有功率调整模块，功率调整模块与控制线路板连接，通过该螺旋连接端与清洗出光头或焊接出光头安装。在手柄内还可设置冷却管路，与外部的冷却水管连接，利用冷却水循环进入手柄内部再输出，形成水冷却。QBH接头用于与激光输出头连接，将激光束信号输入手柄内设置的激光束通道。固定座内设置的镜片摆动组件为激光焊接头内部的常规结构，即一个摆动电机与镜片连接的结构，通过摆动电机带动镜片，使得激光束反射到相应的角度，确保激光束准确的向外输出。清洗指示灯与清洗机械开关对应，焊接指示灯与焊接机械开关对应，当按下清洗机械开关处于清洗模式时，此时清洗指示灯常亮，与此同时焊接指示灯灭。当按下焊接机械开关处于焊接模式时，此时焊接指示灯常亮，与此同时清洗指示灯灭。手柄上设置有控制开启和关闭的开关按钮6，开关按钮与控制线路板电导通，实现通断控制。

所述功率调整模块一侧设有显示屏2，该显示屏2与控制线路板连接，在显示屏中，可将激光功率及其他的相关参数显示出来，方便操作人员的查看。

所述功率调整模块包括旋转开关1，功率调整模块上设有按钮孔，旋转开关1插装入该按钮孔中，将旋转开关1从按钮孔中向外拉出一段距离后转动实现激光功率的调整。为了确保不会误操作，只有将旋转开关先拉出一段距离才能实现转动。比如可在按钮孔中设置卡位，而在旋转开关上设置凸起，当旋转开关下按时，旋转开关上的凸起刚好卡入卡位中，此时无法进行转动，也能够有效的避免误操作。并且，为了更加清楚的调整激光功率，可在按钮孔的周围设置功率调整刻度，这样转动旋转开关时就更加清晰明确。通过旋转开关1进行调节功率，当要调节功率时，则需先把旋转开关往上提，进行解锁，方可旋动，开关底部有参照刻度盘，可参照其进行调节功率，当调节完毕，则需将旋钮下按压锁住，防止操作员在工作时误触碰旋钮导致参数改变造成不良后果。旋转开关会与控制线路板保持连通，以确保进行功率的调整。

所述清洗机械开关31和焊接机械开关32为常按开关，按住并保持设定时间后触发清洗或者焊接功能。比如设定时间为5秒，那么按住清洗机械开关或焊接机械开关达到5秒后，就会触发对应的工作模式。通过设置常按开关，这样就可以确保在使用过程中触碰到开关时也不会立即触发，使操作更明了、快捷方便，常按快关的控制能有效避免操作人员在工作时，误触碰到按钮导致功能切换出现异常。此外，通过采用机械开关，而不是触摸开关，在实际规范操作中，操作人员需要佩戴手套，如果使用的触摸式开关或显示屏，则会带来不便。利用机械开关，则可以避免该类问题的发生。

所述聚焦镜切换模块9包括连接座91、安装座92，连接座91与固定座10连接，连接座91上设有螺纹凸台911，该螺纹凸台911形成为与清洗出光头或焊接出光头装接的螺旋连接端，安装座92内设有清洗聚焦镜 921和焊接聚焦镜922，安装座92装在连接座91内。连接座内为空腔结构，用于装配安装座，安装座可在连接座内进行一定范围的高度距离调整。利用螺纹凸台911直接与清洗出光头8或焊接出光头12直接旋接，安装和拆卸都较为方便。这样，利用安装座内设置的清洗聚焦镜和焊接聚焦镜实现出光切换，而外部只需要更换清洗出光头或焊接出光头，不需要进行内部零器件的更换，即可切换成清洗工作模式或焊接工作模式，实现一机两用的目的。

所述连接座91一侧设有调节槽912，该调节槽912内插装有凸台帽 913，该凸台帽913与安装座92锁紧连接，并且凸台帽913卡紧着调节槽 912，安装座92在连接座91内上下调整位置，使得凸台帽的锁紧位置变化，实现清洗聚焦镜和焊接聚焦镜的切换。通过凸台帽913来锁紧安装座在连接座内的高度位置，实现清洗聚焦镜和焊接聚焦镜的切换。比如初始时，安装座移动到连接座内下部位置，此时凸台帽位于调节槽的下端，此时就是清洗模式。当把安装座上移，从而使得凸台帽位于调节槽的上端并锁紧，此时就切换成为焊接模式。在调节槽的上部和下部位置，可分别设有清洗、焊接标记，这样在移动安装座时，就可以准确的移动到清洗或者焊接所需要的位置，实现准确的镜片的切换，避免发生镜片切换方向错误问题。

所述连接座91上设有密封盖板914，密封盖板914上设有压紧密封圈，该密封盖板914对应着连接座91的调节槽912位置，将调节槽912 遮盖住，并且压紧密封圈压紧着凸台帽913。密封盖板914通过螺丝919 与连接座91锁紧固定，密封盖板可以把调节槽位置密封住，防止激光外泄。连接座的前端处设有保护镜片915，该保护镜片915可采用压圈916 压紧固定。保护镜片915的前端处设有出气口917，内部气体可从该出气口917吹出。连接座91的顶部可设有密封盖918，从上端进行密封。

所述安装座92上设有丁腈橡胶密封圈，该丁腈橡胶密封圈与连接座内壁接触。使安装座在连接座的空腔内不易自由滑动，且对清洗聚焦镜和焊接聚焦镜起到防尘效果。

所述安装座上设有清洗标识和焊接标识，清洗聚焦镜对应装在清洗标识对应的位置，焊接聚焦镜装在焊接标识的位置，确保不会将相应的镜片装错位置。通过设置对应的标识，这样就可以避免安装错误的问题出现，确保安装的效率和准确性。

在装配清洗聚焦镜921时，可通过锁紧压圈923锁紧；装配焊接聚焦镜922时，利用锁紧压圈924锁紧，确保清洗聚焦镜和焊接聚焦镜的装配稳固性。

此外，在手柄内会设置有相应的冷却管路，可与外部的冷却水管连接，实现水冷却循环。

当手持头的水路、气路、线路及激光输出头接好后，启动设备主机电源，如果要进行清洗焊件或做其他清洗用途，在连接座上装接清洗出光头。手动常按清洗机械开关31，按至5秒，待清洗模式指示灯71亮起，说明装置处于清洗模式，即可松手。本发明在手持头上采用常按按钮的方式切换功能模式，使操作更明了、快捷方便，常按快关的控制能有效避免操作人员在工作时，误触碰到按钮导致功能切换出现异常；清洗的相关参数及功率可在手持头后端上的显示屏2上显示，并且可根据实际清洗情况，通过旋转开关1进行调节功率，当要调节功率时，则需先把旋转开关往上提，进行解锁，方可旋动，开关底部有参照刻度盘，可参照其进行调节功率，当调节完毕，则需将旋钮下按压锁住，防止操作员在工作时误触碰旋钮导致参数改变造成不良后果。

开始操作时，手握手柄5，按住激光开关按钮6，激光束经过QBH4，经过手柄5内部的准直镜，直射到固定座10内的镜片摆动组件上，通过摆动，使激光束再经过聚焦镜切换模块9的清洗聚焦镜后射出至工件进行清洗。

当需切换回焊接模式时，先常按清洗模式按钮3至5秒，指示灯熄灭，关闭清洗模式，此时激光器也断开，从而不需要再去设备主机上关闭激光器使能的作用，即做到了省时又便捷；激光器使能断开后，操作人员无需其他拆装工具，只是需用手把清洗出光头8旋拧下来，放进随身带的无尘腰包中，操作简单、快捷方便。

参照图2，从另外一个配备的无尘包中取出焊接出光头同轴部件a，将其旋拧进聚焦镜切换模块9上的螺纹凸台至拧紧，整个过程不需要拆卸工具。参照图3，在螺纹凸台内装设有保护镜片H，用压圈G锁紧，当前气阀被激活打开时，气体从保护镜片前端的出气口F吹出。

当手持焊头的焊接出光头同轴部件更换好后，先徒手或者通过工具拧下锁紧螺丝919，取下密封盖板914，再松开凸台帽913，使安装座92不被锁紧在连接座91上，然后往上推动凸台帽E至连接座上端，安装座也跟随上移，然后再锁紧凸台帽，使安装座保持在当前位置，则清洗聚焦镜切换成焊接聚焦镜。本发明密封盖板下方的密封圈槽内的硅胶密封圈凸起余量为0.5mm，而凸台帽的凸起平面余量为0.2mm，使密封盖板在压缩密封圈的同事，还能压紧凸台帽，这不仅在起到密封作用的同时，还能让腔内聚焦镜安装座不会出现滑动。参照图2，所有功能件切换完毕后，常按焊接模式按钮c至5秒，待焊接模式指示灯b亮起即可松手，完成整体焊接模式切换，即可进行焊接工作，相关参数及功率可在手持头后端部的显示屏2显示，也可根据实际需求通过旋转开关1调节焊接功率。

另外，为了方便进行温度控制，可在连接座处设置一温度传感器件，用于实时检测温度，并且与控制线路板连接，控制线路板上可设置温控器件，实现温控管理，当温度较高时能够自动断开。

如附图5所示，一种的激光清洗与焊接功能一体化手持式的控制系统，包括激光清洗与焊接功能一体化手持式装置，该激光清洗与焊接功能一体化手持式装置与主机双向通讯连接，激光清洗与焊接功能一体化手持式装置与冷却模块、温度检测模块、功率调节模块、切换模块连接，主机与激光器、冷却模块、触摸屏连接，主机内置有控制应用程序，控制应用程序实现自动化控制。温度检测模块用于实时检测清洗或者焊接过程中的温度，当温度过高时，可通过主机实现断开目的，保护器件。触摸屏可以显示各种参数，方便查看。冷却模块可为水冷却机构，利用循环水输送入激光清洗与焊接功能一体化手持式装置内部进行冷却散热。

通过以上设计，本发明具有以下效果：

1、无需拆卸工具，清洗与焊接出光聚焦镜片安装一体化设计，无需拆卸更换，只需直接在手持头上切换。

2、采用常按触发开关模式，不易发生误操作问题，可靠性更高。

3、激光功率可通过手持头上的旋转开关进行调节，且旋转开关需要上提才能解锁转动，下压后会锁住，不能转动，避免误触碰。

4、手持头保护镜前端安装传感保护系统，当温度超过预设值，则激光使能自动断开，起到保护手持头内部零部件的作用。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。