CN104174993A - 具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机 - Google Patents

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王小峰
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam

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Abstract

本发明涉及一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，包括顺序连接的激光发生器系统，热透镜补偿系统和激光聚焦系统，所述激光发生器系统包括激光发生器，全反射镜和激光输出镜，所述全反射镜连接在所述激光发生器的激光输出端，所述激光输出镜连接在所述激光发生器的另一端，所述热透镜补偿系统可以包括伺服电机，调焦目镜和调焦物镜，所述伺服电机的伺服传动轴上直接或者间接地顺序连接所述调焦目镜和调焦物镜，所述激光聚焦系统可以包括45度反射镜和聚焦镜，所述聚焦镜置于所述45度反射镜的下方。本发明使得激光聚焦后焦点不会漂移，来达到焊接一致性，保证了产品质量。

Description

具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机
技术领域
本发明涉及一种灯泵固体激光焊接技术，具体涉及一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机。
背景技术
激光焊接是一种新型加工方式，利用高能量的激光脉冲对加工材料微小区域内进行局部加热和溶化，激光辐射的强大能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料溶化达到激光焊接目的。由于目前要焊接的材料有电池，极耳，手机，数码相机，电脑，电容等一系列的科技产品，不需要大的激光功率，只需要精密而可靠的点焊接。
目前市场现有的YAG(钇铝石榴石)都是在150W以下中小功率的YAG激光。(能量互反馈YAG除外)都有一个克服不了的问题就是热透镜造成焦点漂移，使焊接薄片材料质量变差，废品率增加，难以满足量产。如果使用能量互反馈YAG可以解决问题，但是投资成本增加了3-4倍，造成制造产品的成本增加，而失去市场竞争力。
发明内容
本发明是为克服现有的问题，提供一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，该焊接机使得激光聚焦后焦点不会漂移，来达到焊接一致性，保证了产品质量。
本发明一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，包括顺序连接的激光发生器系统，热透镜补偿系统和激光聚焦系统，所述激光发生器系统通过所述热透镜补偿系统连接所述激光聚焦系统。
所述激光发生器系统包括激光发生器，全反射镜和激光输出镜，所述全反射镜连接在所述激光发生器的激光输出端，所述激光输出镜连接在所述激光发生器的另一端。
所述热透镜补偿系统可以包括伺服电机，调焦目镜和调焦物镜，所述伺服电机的伺服传动轴上直接或者间接地顺序连接所述调焦目镜和调焦物镜。
所述激光聚焦系统可以包括45度反射镜和聚焦镜，所述聚焦镜置于所述45度反射镜的下方。
上述所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，还可以包括为所述激光发生器系统提供电能量的激光电源系统。
其还包括激光控制系统，所述激光控制系统的控制端连接所述伺服电机的伺服传动轴的控制输入端。
所述激光发生器优选采用金腔和/或谐振腔做激光输出。
本发明的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机激光输出后通过关键的热透镜补偿系统，该热透镜补偿系统可以根据电源功率的大小自动调节目镜和物镜，使得激光聚焦后焦点不会漂移，来达到焊接一致性，保证了产品质量；
所述热透镜补偿系统和电源功率形成互动，通过测出激光的热焦距曲线输入到激光控制系统中，来实现热透镜的自动补偿，便于实施精密焊接。
有关本发明的详细内容及技术，兹就配合附图说明如下。
附图说明
图1、为本发明的结构示意图；
图2、为本发明的工作流程图；
图3、为本发明一种较佳实施例的光焦度的曲线图；
图4、为本发明一种较佳实施例的热焦距的曲线图。
具体实施方式
请参照图1和图2所示，为本发明一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机的较佳实施例，在本实施例中，该具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机包括顺序连接的激光发生器系统，热透镜补偿系统和激光聚焦系统，所述激光发生器系统输出的激光通过所述热透镜补偿系统输入到所述激光聚焦系统。由于激光输出后通过热透镜补偿系统，使得激光聚焦后焦点不会漂移，来达到焊接一致性，保证了产品质量。
所述激光发生器系统包括激光发生器1，全反射镜2和激光输出镜3，所述全反射镜连接在所述激光发生器的激光输出端，所述激光输出镜连接在所述激光发生器的另一端，所述激光发生器发出的激光经过所述全反射镜的全反射之后通过所述激光输出镜输出。
所述热透镜补偿系统可以包括伺服电机4，调焦目镜5和调焦物镜6，所述伺服电机的伺服传动轴7上直接或者间接地(例如还可以通过伺服电机带动目镜机械传动轴来调节目镜和物镜的焦距)顺序连接所述调焦目镜和调焦物镜。激光控制系统会根据设置的激光电源参数自动调节目镜和物镜，以实现热透镜的自动补偿。
所述激光聚焦系统可以包括45度反射镜8和聚焦镜9，所述聚焦镜置于所述45度反射镜的下方。经过所述调焦物镜输出的激光通过所述45度反射镜的垂直反射之后由所述聚焦镜输出，用于激光焊接。
上述所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，还可以包括为所述激光发生器系统提供电能量的激光电源系统。
其还包括激光控制系统，所述激光控制系统的控制端连接所述伺服电机的伺服传动轴的控制输入端。
所述激光发生器优选采用金腔和/或谐振腔做激光源的输出，以便于提供光能优质的反馈空腔。
如图3和图4所示，分别为光焦度和热焦距的曲线图，热透镜补偿的理论基础：以直径为6，7，8毫米的激光棒为例，根据中等功率光焦度经验公式：Df≈β×PE/πr2，β＝0.023，其中r为激光棒半径，PE为注入功率，激光棒的热透镜只和直径有关，和长度无关。
从图3、图4对直径为6.7.8毫米激光棒的测试，可以看出注入功率越大，激光棒热焦距越小，这说明激光棒端面变形凸面越大，激光输出发散角变大，激光棒确定后只有激光注入功率变化，热焦距也会变化，激光聚焦后的焦点也会变化，这种现象为热透镜效应。我们根据激光功率动态调节扩束镜目镜，来改变激光输出的发散角，从而保证激光聚焦后的焦点不变化。
当用户在焊接某一产品时，用户会设置有关的焊接电源参数，由于事先已测得焊接电源在不同功率时焦距变化规律的曲线，把变化曲线编入激光控制系统里，因此用户在使用时，激光控制系统会根据设置的激光电源参数自动调节目镜和物镜，从而保证焦距的一致性，从而保证了焊接质量。

Claims (7)

1.一种具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：包括顺序连接的激光发生器系统，热透镜补偿系统和激光聚焦系统，所述激光发生器系统通过所述热透镜补偿系统连接所述激光聚焦系统。
2.根据权利要求1所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：所述激光发生器系统包括激光发生器，全反射镜和激光输出镜，所述全反射镜连接在所述激光发生器的激光输出端，所述激光输出镜连接在所述激光发生器的另一端。
3.根据权利要求1所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：所述热透镜补偿系统包括伺服电机，调焦目镜和调焦物镜，所述伺服电机的伺服传动轴上直接或者间接地顺序连接所述调焦目镜和调焦物镜。
4.根据权利要求1所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：所述激光聚焦系统包括45度反射镜和聚焦镜，所述聚焦镜置于所述45度反射镜的下方。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：还包括为所述激光发生器系统提供电能量的激光电源系统。
6.根据权利要求5所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：还包括激光控制系统，所述激光控制系统的控制端连接所述伺服电机的伺服传动轴的控制输入端。
7.根据权利要求6所述的具有自动消除固体激光器热透镜效应装置的激光焊接机，其特征在于：所述激光发生器采用金腔和/或谐振腔做激光输出。
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