一种激光焊接治具的制作方法

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1.本实用新型涉及一种激光焊接治具。

背景技术：

2.激光焊接技术在材料焊接中拥有较为良好的焊接水平。玻璃作为一种透明易碎的脆性材料，传统激光光源不能轻易被其所吸收，并且玻璃由于热膨胀系数较大，焊接时容易碎裂，故并不适合以传统的激光焊接方式加工。因此，需要采用特种焊接光源进行焊接，通过高功率密度红外飞秒级激光使透明材料之间产生非线性吸收从而形成有效焊点。
3.现有的用于激光焊接玻璃的治具依靠螺栓紧固、活塞、气缸等机械运动方式对待焊接玻璃进行夹紧贴合，效率低。现有治具不适用于大尺寸、规模化的玻璃焊接。现有治具的夹持力难以保证均匀，治具焊接的玻璃之间存在贴合不均匀的问题，存在安全隐患。因此，需要对现有用于激光焊接玻璃的治具进行改进。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一是为了克服现有技术中的至少一个不足，提供一种激光焊接治具。
5.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.根据本实用新型的第一方面，提供了一种激光焊接治具。该激光焊接治具包括：
7.下壳体；
8.上盖，所述上盖可拆卸连接在所述下壳体上，并与所述下壳体围成密封腔；所述上盖上设置有透明窗；
9.支撑件，所述支撑件固定连接在所述密封腔的内壁上；
10.弹性件，所述弹性件一端连接在所述支撑件上；以及
11.承载件，所述承载件连接在所述弹性件另一端，用于放置待焊接工件；
12.其中，所述支撑件、所述弹性件和所述承载件将所述密封腔分隔为第一腔体和第二腔体；
13.所述第一腔体和/或所述第二腔体中的气压可被调节地设置，用于使所述弹性件弹性变形，从而：带动所述承载件朝向所述透明窗移动至第一位置以将待焊接工件夹持在所述承载件与所述透明窗之间；或者带动所述承载件背向所述透明窗移动。
14.可选地，所述密封腔内壁上设置有第一气孔，所述第一腔体通过所述第一气孔连通至第一气体管路；所述第一气体管路上设置有抽气阀和进气阀；
15.所述抽气阀被配置为打开时能将所述第一腔体内气体抽出至所述第一气体管路；
16.所述进气阀被配置为在打开时能将气体从所述第一气体管路排入至所述第一腔体内。
17.可选地，所述密封腔内壁上设置有第二气孔，所述第二腔体通过所述第二气孔连通至第二气体管路；所述第二气体管路上设置有充气阀和放气阀；
18.所述充气阀被配置为在打开时能将气体从所述第二气体管路充入至所述第二腔体内；
19.所述放气阀被配置为能在打开时将所述第二腔体内气体放出至所述第二气体管路。
20.可选地，所述第一气体管路上设置有气压表和气压传感器；
21.所述第二气体管路上设置有气压表和气压传感器。
22.可选地，所述下壳体设置有半包围腔体，所述半包围腔体一侧设有开口；
23.所述上盖为用于封堵所述开口的金属框；
24.所述下壳体位于朝向所述上盖一侧的表面设置有凹槽；
25.所述凹槽中安装有密封圈，用于封堵所述下壳体与所述上盖之间的间隙。
26.可选地，所述上盖上设置有阶梯通孔，所述阶梯通孔包括轴向连通的第一孔和第二孔，所述第一孔比所述第二孔更靠近所述下壳体，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径；所述透明窗为嵌入设置在所述第一孔中的玻璃。
27.可选地，所述透明窗为石英玻璃、或钢化玻璃、或铝玻璃。
28.可选地，所述治具用于激光焊接玻璃工件；
29.所述承载件为金属板，用于承载玻璃工件；
30.所述弹性件为金属波纹管。
31.可选地，所述弹性件为不锈钢波纹管；
32.所述弹性件的截面为矩形、或椭圆形、或矩形与半圆形的组合。
33.可选地，还包括气动夹具；
34.所述下壳体沿径向突出有第一延伸部，所述上盖沿径向突出有第二延伸部；
35.所述气动夹具为u型框结构，所述气动夹具的一侧设置有气缸；
36.所述气缸被配置能带动气动夹具动作，以使所述气动夹具将所述第一延伸部和所述第二延伸部夹紧。
37.不同于现有技术，本实用新型提供的激光焊接治具，第一腔体和/或第二腔体中的气压可被调节地设置，可使弹性件弹性变形，从而带动承载件往复移动至第一位置以将待焊接工件夹持在承载件与透明窗之间，或者带动承载件背向透明窗移动。通过调节第一腔体和/或第二腔体中的气压，可将待焊接工件持续、稳定地夹持在承载件与透明窗之间，并使待焊接工件之间的贴合度达到接触要求。夹持力均匀，待焊接工件贴合均匀，避免待焊接工件之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。使用简单，适合大规模生产。
38.通过在第一气体管路和第二气体管路上设置有气压表和气压传感器，可对第一腔体和第二腔体中的气压进行量化调整，以调整待焊接工件之间的夹紧力从而满足焊接要求，使待焊接工件达到符合焊接要求的接触要求，便于进行焊接操作。夹持力均匀，待焊接工件贴合均匀，避免待焊接工件之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。
39.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
40.图1为本实用新型一种实施例提供的激光焊接治具的剖切图。
41.图2为本实用新型一种实施例提供的激光焊接治具的俯视图。
具体实施方式
42.下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：
43.根据本实用新型的一种实施例，提供了一种激光焊接治具。请参阅图1和图2，该激光焊接治具包括下壳体20、上盖10、支撑件30、弹性件40以及承载件50。其中，上盖10上设置有透明窗16。上盖10可拆卸地连接在下壳体20上。上盖10能与下壳体20连接在一起，或者拆卸分离。
44.支撑件30固定连接在密封腔的内壁上，用于支撑连接弹性件40。弹性件40一端连接在支撑件30上。承载件50连接在弹性件40的另一端，可用于放置待焊接工件90。弹性件40由外力作用力可弹性变形，以使承载件50能往复移动。
45.当上盖10与下壳体20相连接时，上盖10与下壳体20围成密封腔，且承载件50与透明窗16相对且间隔设置。
46.支撑件30、弹性件40和承载件50共同将密封腔分隔为第一腔体56和第二腔体58。第一腔体56和/或第二腔体58中的气压可被调节地设置，可使弹性件40弹性变形，从而带动承载件50往复移动。
47.根据需要调节第一腔体56和/或第二腔体58中的气压，可：带动承载件50朝向透明窗16所在方向移动至第一位置，或者，带动承载件50背向透明窗16移动至第二位置。
48.当承载件50移动至第一位置时，可将待焊接工件90夹持在承载件50与透明窗16之间，便于将两个待焊接工件90激光焊接在一起。
49.当承载件50移动至第二位置时，夹持待焊接工件90的夹持力消失，便于取出完成焊接的工件。
50.本实施例中，第一腔体56和/或第二腔体58中的气压可被调节地设置，可使弹性件40弹性变形，从而带动承载件50往复移动至第一位置以将待焊接工件90夹持在承载件50与透明窗16之间，或者带动承载件50背向透明窗16移动。通过调节第一腔体56和/或第二腔体58中的气压，可将待焊接工件90持续、稳定地夹持在承载件50与透明窗16之间，并使待焊接工件之间的贴合度达到接触要求。夹持力均匀，待焊接工件90贴合均匀，避免待焊接工件90之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。使用简单，适合大规模生产。
51.本实施例中调节第一腔体56和/或第二腔体58中的气压的方式可以有多种。
52.一种可选示例中，请参阅图1，密封腔的内壁上贯通设置有第一气孔22。第一腔体56通过第一气孔22连通至第一气体管路60上。第一气体管路60上可设置有抽气阀和进气阀。例如图示，第一气孔22高度须大于支撑件30的高度。
53.抽气阀打开时，能将第一腔体56内气体抽出至第一气体管路60，从而降低第一腔体56中的气压。此时，第一腔体56中的气压降低，可带动承载件50朝向透明窗16移动至第一位置，此时可将待焊接工件90夹持在承载件50与透明窗16之间，可将两个待焊接工件90激光焊接在一起。
54.进气阀打开时，能将气体从第一气体管路60排入至第一腔体56内，从而增大第一腔体56中的气压。此时，第一腔体56中的气压增大，可带动承载件50背向透明窗16移动至第二位置。然后，打开上盖10即可取出焊接完成的工件。
55.更优选地，第一气体管路60上可设置有气压表和气压传感器，可对第一腔体56中的气压进行量化调整，以使待焊接工件90达到符合焊接要求的接触要求，便于进行焊接操作。
56.一种具体实施方式中，请参阅图1，在焊接操作开始前，将上盖10与下壳体20拆卸分离，将两个待焊接工件90放置在承载件50上。
57.然后关闭进气阀，打开抽气阀，将第一腔体56内气体抽出至第一气体管路60，从而将第一腔体56内的空气抽出，第一腔体56内的气压降低。
58.由于第一腔体56内的气压降低，弹性件40和承载件50会在大气压作用下可朝向透明窗16所在方向移动至第一位置，从而将待焊接工件90挤压到透明窗16上。此时，待焊接工件90被夹持在透明窗16与承载件50之间，通过气压表和气压传感器可继续对第一腔体56中的气压进行调整，以使待焊接工件90达到符合焊接要求的接触要求，进行焊接操作。
59.在焊接操作完成后，关闭抽气阀，并打开进气阀，第一腔体56中的气压增大至稳定后，打开上盖10取出焊接完成后的工件。再进行下一个焊接循环。
60.进一步地，请参阅图1，密封腔内壁上还可贯通设置有第二气孔24。第二腔体58通过第二气孔24连通至第二气体管路70上。第二气体管路70上设置有充气阀和放气阀。例如图示，第二气孔24的高度须小于支撑件30的高度。
61.充气阀打开时，能将气体从第二气体管路70充入至第二腔体58内，从而增大第二腔体58中的气压。
62.放气阀打开时，能将第二腔体58内的气体放出第一气体管路60，从而减小第二腔体58中的气压。
63.更优选地，第二气体管路70上可设置有气压表和气压传感器，可对第二腔体58中的气压进行量化调整，以使待焊接工件90达到符合焊接要求的接触要求，便于进行焊接操作。
64.通过在第一气体管路60和第二气体管路70上设置有气压表和气压传感器，可对第一腔体56和第二腔体58中的气压进行量化调整，以调整待焊接工件90之间的夹紧力从而满足焊接要求，使待焊接工件90达到符合焊接要求的接触要求，便于进行焊接操作。夹持力均匀，待焊接工件90贴合均匀，避免待焊接工件90之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。
65.一种具体实施方式中，请参阅图1，在焊接操作开始前，将上盖10与下壳体20拆卸分离，将两个待焊接工件90放置在承载件50上。然后关闭进气阀，打开抽气阀，将第一腔体56内气体抽出至第一气体管路60，从而将第一腔体56抽真空。本实施例中，第一腔体56内抽气后的气压具体可控制在-0.1mp至0.1mp之间。
66.在第一腔体56抽真空完毕后，关闭放气阀，打开充气阀，将气体从第二气体管路70充入至第二腔体58内，从而增大第二腔体58中的气压，以提高夹持力，直到待焊接工件90达到符合焊接要求的接触间距要求后再进行焊接操作。本实施例中，第二腔体58内充气后的气压具体可控制在0.1mp-0.8mp之间。更进一步地，第二腔体58内充气后的气压可控制在0.1mp至0.4mp之间。
67.焊接完成后，关闭充气阀并打开放气阀，关闭抽气阀并打开进气阀，气压稳定后，打开上盖10取出焊接完成后的工件。再进行下一个焊接循环。
68.下壳体20与上盖10的具体结构可根据需要设置。一种可选示例中，下壳体20可设置有半包围腔体，半包围腔体一侧设有开口。上盖10可设置为用于封堵开口的金属框。
69.下壳体20的外观可应性配置成立方体或者圆柱形结构或者其他形状，只要其能适应不同形状玻璃焊接的需求即可。
70.请参阅图1，为封堵下壳体20与上盖10之间的间隙，下壳体20位于朝向上盖10一侧的表面设置有凹槽26。凹槽26中安装有密封圈，该密封圈用于封堵下壳体20与上盖10之间的间隙。
71.具体地，凹槽26可设置为半圆形凹槽，密封圈安装在凹槽26中后其部分结构露出于凹槽26外部。当上盖10连接在下壳体20上时，会挤压密封圈导致其变形以使其实现密封功能。
72.透明窗16固定设置在上盖10上的结构可根据需要设置。一种可选示例中，请参阅图1，上盖10上可设置有阶梯通孔。阶梯通孔包括轴向连通的第一孔14和第二孔12。第一孔14比第二孔12更靠近下壳体20。第一孔14的孔径大于第二孔12的孔径。
73.透明窗16由透明材料制成即可。可选地，透明窗16可以为嵌入设置在第一孔14中的玻璃。更优选地，透明窗16可设置为石英玻璃、或钢化玻璃、或铝玻璃。
74.本实施例中的治具可用于激光焊接玻璃工件。在进行玻璃激光焊接时，可将两块待焊接的玻璃压在一起，并将该两块待焊接玻璃之间的距离减小到200纳米以下。
75.相应地，承载件50可设置为金属板，用于承载玻璃工件。弹性件40可设置为波纹管。弹性件40可优选设置为金属波纹管。进一步地，弹性件40可设置为不锈钢波纹管。不锈钢波纹管的截面可设置为矩形、或椭圆形、或矩形与半圆形的组合等。当然在其他示例中，弹性件40也可以设置成弹簧或者其他弹性件40，
76.上盖10与下壳体20之间的连接结构可根据需要设置。一种优选示例中，请参阅图1和图2，激光焊接治具还可以包括气动夹具80。下壳体20沿径向突出有第一延伸部。上盖10沿径向突出有第二延伸部。气动夹具80对应设置为u型框结构。气动夹具80的一侧设置有气缸。
77.气缸可被设置成能带动气动夹具80动作，从而使气动夹具80从两侧将第一延伸部和第二延伸部夹紧。如此，气动夹具80将上盖10与下壳体20连接在在一起。气缸带动气动夹具80复位时，即可拆卸上盖10与下壳体20。当然，在其他示例中，上盖10与下壳体20可通过螺纹连接或者其他方式拆卸连接。
78.本实施例中，仅需要通过调节第一腔体56和/或所述第二腔体58中的气压，即可压紧或释放待焊接工件90；配合外部气动夹具80的自动化操作，即可打开或关闭密封治具以完成治具工作状态和装载状态的切换，可适合大规模的工业生产。
79.支撑件30固定连接在密封腔的内壁上即可，用于支撑固定弹性件40即可，本技术不对其唯一限定。例如，支撑件30与下壳体20可以由不同材料制成，支撑件30固定连接在下壳体20上。当然，在其他示例中，支撑件30也可与下壳体20一体成型设置。
80.本实用新型中，第一腔体和/或第二腔体中的气压可被调节地设置，可使弹性件弹性变形，从而带动承载件往复移动至第一位置以将待焊接工件夹持在承载件与透明窗之间，或者带动承载件背向透明窗移动。通过调节第一腔体和/或第二腔体58中的气压，可将待焊接工件持续、稳定地夹持在承载件与透明窗之间，并使待焊接工件之间的贴合度达到
接触要求。夹持力均匀，待焊接工件贴合均匀，避免待焊接工件之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。使用简单，适合大规模生产。
81.通过在第一气体管路和第二气体管路上设置有气压表和气压传感器，可对第一腔体和第二腔体中的气压进行量化调整，以调整待焊接工件之间的夹紧力从而满足焊接要求，使待焊接工件达到符合焊接要求的接触要求，便于进行焊接操作。夹持力均匀，待焊接工件贴合均匀，避免待焊接工件之间存在空气，焊接期间熔池中将不会产生气泡。
82.以上仅为本实用新型较佳的实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

技术特征：

1.一种激光焊接治具，其特征在于，包括：下壳体；上盖，所述上盖可拆卸连接在所述下壳体上，并与所述下壳体围成密封腔；所述上盖上设置有透明窗；支撑件，所述支撑件固定连接在所述密封腔的内壁上；弹性件，所述弹性件一端连接在所述支撑件上；以及承载件，所述承载件连接在所述弹性件另一端，用于放置待焊接工件；其中，所述支撑件、所述弹性件和所述承载件将所述密封腔分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体和/或所述第二腔体中的气压可被调节地设置，用于使所述弹性件弹性变形，从而：带动所述承载件朝向所述透明窗移动至第一位置以将待焊接工件夹持在所述承载件与所述透明窗之间；或者带动所述承载件背向所述透明窗移动。2.根据权利要求1所述的激光焊接治具，其特征在于：所述密封腔内壁上设置有第一气孔，所述第一腔体通过所述第一气孔连通至第一气体管路；所述第一气体管路上设置有抽气阀和进气阀；所述抽气阀被配置为打开时能将所述第一腔体内气体抽出至所述第一气体管路；所述进气阀被配置为在打开时能将气体从所述第一气体管路排入至所述第一腔体内。3.根据权利要求2所述的激光焊接治具，其特征在于：所述密封腔内壁上设置有第二气孔，所述第二腔体通过所述第二气孔连通至第二气体管路；所述第二气体管路上设置有充气阀和放气阀；所述充气阀被配置为在打开时能将气体从所述第二气体管路充入至所述第二腔体内；所述放气阀被配置为能在打开时将所述第二腔体内气体放出至所述第二气体管路。4.根据权利要求3所述的激光焊接治具，其特征在于：所述第一气体管路上设置有气压表和气压传感器；所述第二气体管路上设置有气压表和气压传感器。5.根据权利要求1所述的激光焊接治具，其特征在于：所述下壳体设置有半包围腔体，所述半包围腔体一侧设有开口；所述上盖为用于封堵所述开口的金属框；所述下壳体位于朝向所述上盖一侧的表面设置有凹槽；所述凹槽中安装有密封圈，用于封堵所述下壳体与所述上盖之间的间隙。6.根据权利要求1所述的激光焊接治具，其特征在于：所述上盖上设置有阶梯通孔，所述阶梯通孔包括轴向连通的第一孔和第二孔，所述第一孔比所述第二孔更靠近所述下壳体，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径；所述透明窗为嵌入设置在所述第一孔中的玻璃。7.根据权利要求6所述的激光焊接治具，其特征在于：所述透明窗为石英玻璃、或钢化玻璃、或铝玻璃。8.根据权利要求1所述的激光焊接治具，其特征在于：所述治具用于激光焊接玻璃工件；所述承载件为金属板，用于承载玻璃工件；
所述弹性件为金属波纹管。9.根据权利要求8所述的激光焊接治具，其特征在于：所述弹性件为不锈钢波纹管；所述弹性件的截面为矩形、或椭圆形、或矩形与半圆形的组合。10.根据权利要求1所述的激光焊接治具，其特征在于，还包括气动夹具；所述下壳体沿径向突出有第一延伸部，所述上盖沿径向突出有第二延伸部；所述气动夹具为u型框结构，所述气动夹具的一侧设置有气缸；所述气缸被配置能带动气动夹具动作，以使所述气动夹具将所述第一延伸部和所述第二延伸部夹紧。

技术总结

本实用新型提供了一种激光焊接治具。该激光焊接治具包括下壳体；上盖，上盖可拆卸连接在下壳体上，并与下壳体围成密封腔；上盖上设置有透明窗；支撑件，支撑件固定连接在密封腔的内壁上；弹性件，弹性件一端连接在支撑件上；以及承载件，承载件连接在弹性件另一端，用于放置待焊接工件；其中，支撑件、弹性件和承载件将密封腔分隔为第一腔体和第二腔体；第一腔体和/或第二腔体中的气压可被调节地设置，用于使弹性件弹性变形，从而：带动承载件朝向透明窗移动至第一位置以将待焊接工件夹持在承载件与透明窗之间；或者带动承载件背向透明窗移动。动。动。