CN103862170B - 一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光加工系统。本发明公开了一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，包括固体激光器、一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置、升降工作台、钢架结构立柱、基座，所述固体激光器与能量传输光纤连接，所述一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置分别连接在升降工作台上，升降工作台安装在钢架结构立柱上，钢架结构立柱固定在基座上，所述三套旋转聚焦装置与基座上放置夹具的三个工作台对应，所述一根能量输出光纤的输出端靠近旋转聚焦装置。本发明安全可靠、操作灵活、结构简单、材料吸收率高，能采用一根能量传输光纤，解决叶轮焊接长光程问题。

Description

一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统
技术领域
本发明涉及一种激光加工系统，具体涉及一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统。
背景技术
叶轮焊接过程包括叶片和上盖、叶片和下盖、轮毂和轴的焊接。这三道工序分别在三个工位上完成。本发明作出之前，类似的三工位叶轮焊接系统采用CO2激光器和三套导光聚焦系统和3套Z轴工作台。每套导光聚焦系统由2片反射镜和一片反射聚焦镜组成。整个系统需要8片反射镜，进入机床的光路长度达2米多。暴露出结构复杂、机械零件与光学元件多、材料成本高、调试麻烦、器件损坏几率增加、系统体积庞大、工件对CO2激光器所发射的激光吸收率不高等诸多问题。
采用半导体泵浦固体激光器，可以采用光纤传输。为了实现三工位依次加工，通常采用三根光纤、三套输入输出系统和光闸等装置，结构复杂、成本高、调试麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，安全可靠、操作灵活、结构简单、材料吸收率高，能采用一根能量传输光纤，解决叶轮焊接长光程问题。
为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：
本发明的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，包括固体激光器、一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置、升降工作台、钢架结构立柱、基座，所述固体激光器与能量传输光纤连接，所述一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置分别连接在升降工作台上，升降工作台安装在钢架结构立柱上，钢架结构立柱固定在基座上，所述三套旋转聚焦装置与基座上放置夹具的三个工作台对应，所述一根能量输出光纤的输出端靠近旋转聚焦装置。
其中，所述三套旋转聚焦装置在升降工作台呈品字形。
其中，所述平面时间分光装置包括准直器、分光反射镜、旋转台一、伺服电机、旋转台安装支架，所述分光反射镜位于准直器的下方，分光反射镜安装在旋转台一上，旋转台一与伺服电机连接，旋转台一连接在旋转台安装支架上，所述旋转台一通过伺服电机驱动分光反射镜旋转。
其中，所述旋转聚焦装置包括45°反射镜、聚焦机构、旋转台二，所述45°反射镜分别与聚焦装置和旋转台二连接。
其中，所述固体激光器为波长为1064nm的半导体泵浦固体激光器。
由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：
1.本发明采用波长为1064nm半导体泵浦固体激光器，工件对激光的吸收率较CO2激光高，体积小。
2.本发明采用一根能量传输光纤，设备灵活性大，不受场地限制，传输安全性提高，输出更稳定。
3.本发明导光系统结构简单，光学器件少，使用稳定，调试维护简单。与常用的时间分光装置相比，节省了两套光纤输入输出装置和光闸等，节省了两根光纤；与以前采用的结构相比，节省了七个平面反射镜和两套Z轴工作台。
4、本发明采用上述设计和一根能量传输光纤，并将能量输出光纤输出端准直器靠近旋转聚焦装置，有效缩短了激光束在自由空间传输的距离，克服了长光程传输带来的诸多技术问题。
5.本发明采用平面时间分光装置，设备利用率高。
6.本发明安全可靠、操作灵活、结构简单。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图中：1、准直器，2、旋转台一，3、分光反射镜，4、旋转台安装支架，5、旋转台二，6、45°反射镜，7、聚焦机构，8、升降工作台，9、钢结构立柱，10、基座，11、工作台一，12、工作台二，13、工作台三。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，由固体激光器、一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置、升降工作台、钢架结构立柱、基座组成，所述固体激光器与能量传输光纤连接，所述一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置分别连接在升降工作台上，升降工作台安装在钢架结构立柱上，钢架结构立柱固定在基座上，所述三套旋转聚焦装置与基座上放置夹具的三个工作台对应，所述一根能量输出光纤的输出端靠近旋转聚焦装置。
所述三套旋转聚焦装置在升降工作台呈品字形。
所述平面时间分光装置由准直器、分光反射镜、旋转台一、伺服电机、旋转台安装支架组成，所述分光反射镜位于准直器的下方，分光反射镜安装在旋转台一上，旋转台一与伺服电机连接，旋转台一连接在旋转台安装支架上，所述旋转台一通过伺服电机驱动分光反射镜旋转。
所述旋转聚焦装置由45°反射镜、聚焦机构、旋转台二组成，所述45°反射镜分别与聚焦装置和旋转台二连接。
所述固体激光器为波长为1064nm的半导体泵浦固体激光器。
所述平面时间分光装置，利用激光传输原理，通过伺服电机驱动旋转台一，带动分光反射镜在水平面内旋转，将一束激光分时“变成”三束激光输出。
所述旋转聚焦装置包括：旋转台二巧妙的运用、结合，成为导光、反射、回转为一体的调整机构。旋转台二的运用，把输出的激光可以在一定的角度内自由扫射焊接工件。
本发明钢结构主框架置于大理石基座上，三套旋转聚焦装置呈“品”字形排列，3个工作台分别安装在旋转聚焦装置下方，台面上安装旋转机构和水泵叶片的夹具、分别安装、分别操作；钢结构立柱不对称安装在大理石基座侧面，便于安装电缆及合理布置工位，使结构更紧凑，激光通过平面时间分光装置改变90°折成水平方向后，由旋转台一定位旋转，把激光分时分光到每个需安装聚焦机构内，聚焦到工位上进行焊接加工零件。
本发明的工作过程：
本发明的半导体泵浦固体激光器发射出激光，通过能量传输光纤输入平面时间分光装置中准直器进行准直并竖直向下传输，平面时间分光装置中的分光反射镜将激光束传播方向改变90°沿水平方向发射，旋转台一根据指令转动分光反射镜，将激光依次反射至三工位中的一个工位实现时间分光，工位上方旋转聚焦装置中的45°反射镜将激光传播方向再次改变90°使其沿竖直向下传播，通过安装在45°反射镜下方的聚焦机构聚焦，作用于工件，进行焊接。能量传输光纤的输出端、平面时间分光装置和旋转聚焦装置都安装在同一升降工作台上，可随工件高度上下移动，也可和工位联动完成形状复杂工件的焊接。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，其特征在于：包括固体激光器、一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置、升降工作台、钢架结构立柱、基座，所述固体激光器与能量传输光纤连接，所述一根能量传输光纤、三套旋转聚焦装置、平面时间分光装置分别连接在升降工作台上，升降工作台安装在钢架结构立柱上，钢架结构立柱固定在基座上，所述三套旋转聚焦装置与基座上放置夹具的三个工作台对应，所述一根能量输出光纤的输出端靠近旋转聚焦装置，钢结构立柱不对称安装在大理石基座侧面，便于安装电缆及合理布置工位，使结构更紧凑，激光通过平面时间分光装置改变90°折成水平方向后，由旋转台一定位旋转，把激光分时分光到每个需安装聚焦机构内，聚焦到工位上进行焊接加工零件；
半导体泵浦固体激光器发射出激光，通过能量传输光纤输入平面时间分光装置中准直器进行准直并竖直向下传输，平面时间分光装置中的分光反射镜将激光束传播方向改变90°沿水平方向发射，旋转台一根据指令转动分光反射镜，将激光依次反射至三工位中的一个工位实现时间分光，工位上方旋转聚焦装置中的45°反射镜将激光传播方向再次改变90°使其沿竖直向下传播，通过安装在45°反射镜下方的聚焦机构聚焦，作用于工件，进行焊接，能量传输光纤的输出端、平面时间分光装置和旋转聚焦装置都安装在同一升降工作台上，可随工件高度上下移动，也可和工位联动完成形状复杂工件的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，其特征在于：所述三套旋转聚焦装置在升降工作台上呈品字形。
3.根据权利要求1所述的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，其特征在于：所述平面时间分光装置包括准直器、分光反射镜、旋转台一、伺服电机、旋转台安装支架，所述分光反射镜位于准直器的下方，分光反射镜安装在旋转台一上，旋转台一与伺服电机连接，旋转台一连接在旋转台安装支架上，所述旋转台一通过伺服电机驱动分光反射镜旋转。
4.根据权利要求1所述的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，其特征在于：所述旋转聚焦装置包括45°反射镜、聚焦机构、旋转台二，所述45°反射镜分别与聚焦装置和旋转台二连接。
5.根据权利要求1所述的一种解决叶轮焊接长光程问题的激光导光系统，其特征在于：所述固体激光器为波长为1064nm的半导体泵浦固体激光器。
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