CN110842357A - 一种激光焊接机构及应用其的激光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光焊接机构及应用其的激光设备，一种激光设备，包括：设备本体、激光发射器、光纤、定位平台和激光焊接机构，其中，激光焊接机构包括：安装座、准直头、旋转座、驱动组件、激光反射组件和聚焦头。将待焊接的工件按要求固定完成后，激光依次经过准直头、激光反射组件和聚焦头后被聚焦到工件的周面，之后驱动组件带动旋转座旋转，激光反射组件和聚焦头会跟随旋转座转动，因此，从聚焦头射出的激光会绕着旋转座的转动轴旋转，从而实现对工件的圆周焊接，本发明将工件定位后无需产品运动，因此不存在焊接过程中工件不稳定的问题，能够满足更广泛的工件的圆周透射焊接需要，焊接过程简单、快速而稳定。

Description

一种激光焊接机构及应用其的激光设备
技术领域
本发明属于激光设备技术领域，尤其涉及一种激光焊接机构及应用其的激光设备。
背景技术
工业生产过程中存在一些需要圆周透射焊接的工件，针对尺寸较短的工件，现有的激光焊接方式是将工件夹持于水平旋转平台上，激光焊接头固定，由水平旋转平台带动工件做旋转运动的方式进行焊接，但对于尺寸较长的工件或者形状不规则的工件，水平旋转平台难以稳定地夹持其旋转，焊接难度大、效率低且焊接过程不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种激光焊接机构及应用其的激光设备，能够满足更广泛的工件的圆周透射焊接需要，焊接过程简单、快速而稳定。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种激光焊接机构，包括：安装座、准直头、旋转座、驱动组件、激光反射组件和聚焦头，所述旋转座转动装配在所述安装座上，所述准直头同轴地装配于所述旋转座中部，所述准直头用于连接传导激光的光纤，所述准直头用于将所述光纤传导出的发散激光准直为平行激光，所述旋转座具有供所述平行激光通过的中空孔位，所述驱动组件装配在所述安装座上且与所述旋转座相连，所述驱动组件能够驱动所述旋转座相对所述安装座转动，所述激光反射组件的一端固定装配于所述旋转座的与所述准直头相背侧且与所述中空孔位正对，所述聚焦头装配在所述激光反射组件的另一端，所述平行激光在所述激光反射组件内经过反射后从所述聚焦头射出，所述聚焦头的出射端朝向所述旋转座的转动轴线的延伸线。
进一步地，所述激光反射组件包括：传导管和至少两个反射单元，所述传导管连接在相邻的所述反射单元之间，所述激光反射组件的首端和末端均装配有所述反射单元，所述反射单元能够将入射激光反射至相邻的反射单元。
进一步地，所述反射单元包括固定座和反射件，所述固定座中空，所述固定座具有入射口和出射口，所述反射件固定安装在所述固定座内，所述反射件的反射面与所述入射口的入射方向之间具有夹角。
进一步地，所述激光反射组件包括两根传导管和三个反射单元，两所述传导管分别水平设置和竖直设置，三个所述反射单元中的一个连接两所述传导管的相靠近的端部，水平设置的传导管连接所述旋转座，竖直设置的传导管连接所述聚焦头，另两所述反射单元分别设置在两传导管的相远离的端部以分别连接所述旋转座和聚焦头。
进一步地，所述驱动组件包括驱动源和传动结构，所述驱动源的主体固定装配在所述安装座上，所述传动结构设置在所述驱动源的输出端和所述旋转座之间，所述驱动源通过所述传动结构带动所述旋转座做旋转动作。
进一步地，所述驱动源为伺服电机，所述传动结构为齿轮，所述伺服电机的输出端和所述旋转座上均设置所述齿轮，所述伺服电机的输出端上的齿轮与所述旋转座上的齿轮啮合。
进一步地，还包括调焦结构，所述调焦结构设置在所述激光反射组件和所述聚焦头之间。
进一步地，还包括中心校准结构，所述中心校准结构固定于所述旋转座，所述中心校准结构与所述旋转座的旋转轴同轴。
进一步地，提供一种激光设备，包括：设备本体、激光发射器、光纤、定位平台和如上任意一种所述的激光焊接机构，所述激光焊接机构通过所述安装座装配于所述设备本体，所述激光发射器和所述定位平台均设置在所述设备本体上，所述激光焊接机构与所述定位平台正对，所述光纤连接在所述激光发射器和所述准直头之间，所述激光发射器产生的激光通过所述光纤传导至所述准直头。
进一步地，所述激光发射器采用半导体激光发射器。
本发明中激光焊接机构及应用其的激光设备与现有技术相比，有益效果在于：
将待焊接的工件按要求固定完成后，激光依次经过准直头、激光反射组件和聚焦头后被聚焦到工件的周面，之后驱动组件带动旋转座旋转，由于激光反射组件固定于旋转座，聚焦头设置于激光反射组件，激光反射组件和聚焦头会跟随旋转座转动，因此，从聚焦头射出的激光会绕着旋转座的转动轴旋转，从而实现对工件的圆周焊接，本发明将工件定位后无需产品运动，因此不存在焊接过程中工件不稳定的问题，能够满足更广泛的工件的圆周透射焊接需要，焊接过程简单、快速而稳定。
附图说明
图1是本发明实施例中激光焊接机构的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中激光焊接机构的侧视结构示意图。
在附图中，各附图标记表示：001、光纤；1、安装座；2、准直头；3、旋转座；4、驱动组件；5、激光反射组件；51、传导管；52、反射单元；6、聚焦头；7、调焦结构；8、中心校准结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
在本实施例中，提供一种激光设备(未示出)，包括：设备本体、激光发射器、光纤001(如图1)、定位平台和激光焊接机构，其中，如图1-2所示，激光焊接机构包括：安装座1、准直头2、旋转座3、驱动组件4、激光反射组件5和聚焦头6，旋转座3转动装配在安装座1上，准直头2同轴地装配于旋转座3中部，准直头2用于连接传导激光的光纤001，准直头2用于将光纤001传导出的发散激光准直为平行激光，旋转座3具有供平行激光通过的中空孔位，驱动组件4装配在安装座1上且与旋转座3相连，驱动组件4能够驱动旋转座3相对安装座1转动，激光反射组件5的一端固定装配于旋转座3的与准直头2相背侧且与中空孔位正对，聚焦头6装配在激光反射组件5的另一端，平行激光在激光反射组件5内经过反射后从聚焦头6射出，聚焦头6的出射端朝向旋转座3的转动轴线的延伸线；激光焊接机构通过安装座1装配于设备本体，激光发射器采用半导体激光发射器，激光波长优选为915nm，当然，激光发射器也可以采用其他激光发射器，例如CO2激光激光反射器，激光波长可以是400nm-1100nm之间，例如815nm、900nm、1021nm等，激光发射器和定位平台均设置在设备本体上，激光焊接机构与定位平台正对，光纤001连接在激光发射器和准直头2之间，激光发射器产生的激光通过光纤001传导至准直头2。
将待焊接的工件按要求固定完成后，激光依次经过准直头2、激光反射组件5和聚焦头6后被聚焦到工件的周面，之后驱动组件4带动旋转座3旋转，由于激光反射组件5固定于旋转座3，聚焦头6设置于激光反射组件5，激光反射组件5和聚焦头6会跟随旋转座3转动，因此，从聚焦头6射出的激光会绕着旋转座3的转动轴旋转，从而实现对工件的圆周焊接，本发明将工件定位后无需产品运动，因此不存在焊接过程中工件不稳定的问题，能够满足更广泛的工件的圆周透射焊接需要，焊接过程简单、快速而稳定。
激光反射组件5包括：传导管51和至少两个反射单元52，传导管51连接在相邻的反射单元52之间，激光反射组件5的首端和末端均装配有反射单元52，反射单元52能够将入射激光反射至相邻的反射单元52。反射单元52包括固定座和反射件，固定座中空，固定座具有入射口和出射口，反射件固定安装在固定座内，反射件的反射面与入射口的入射方向之间具有夹角，夹角的范围在15°-75°之间，例如15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°等。入射激光从入射口射入，之后经过反射件的反射从出射口射出，根据对应夹角的不同，同一固定座的入射口方向和出射口的方向之间的角度相应设置，从而便于入射激光和出射激光在传导管51内的传导；传导管51的设置一方面可以对激光的传播路径进行保护，防止灰尘杂物等对激光的干扰，保证安全性，另一方面可以对反射单元52、聚焦头6等形成支撑，从而保证反射单元52、聚焦头6与旋转座3连接的牢靠和稳定，根据实际要焊接的工件的直径，可以更换相应长度的传导管51以改变激光传播路径的长度，从而适应对应工件的焊接，当然，在其他实施例中，传导管51可以采用可伸缩的形式。
具体的，在本实施例中，激光反射组件5包括两根传导管51和三个反射单元52，两传导管51分别水平设置和竖直设置，三个反射单元52中的一个连接两传导管51的相靠近的端部，水平设置的传导管51连接旋转座3，竖直设置的传导管51连接聚焦头6，另两反射单元52分别设置在两传导管51的相远离的端部以分别连接旋转座3和聚焦头6。三个反射单元52中的反射件的反射面均与对应的固定座的入射口方向成45°夹角，且反射件均采用45度全反射镜片，因此，通过反射单元52反射的激光会垂直转变方向，被准直头2准直后形成的平行激光会经过三次反射，最终从聚焦头6射出的激光垂直于旋转座3的转动轴的延长线。在其他实施例中，在设置两根传导管51和三个反射单元52的基础上，沿着激光传播路径，三个反射单元52中反射件和对应的固定座的入射口之间的夹角可以依次是：30°、30°和45°，即从准直头2出射的平行激光前两次改变传播方向的角度均是120°，最后一次改变传播方向的角度是90°，使最终出射激光垂直于旋转座3的转动轴的延长线，此时两根传导管51的布置也相应地改变；当然，三个反射单元52中反射件和对应的固定座的入射口之间的夹角也可依次是(15°、15°、45°)、(20°、30°、55°)、(25°、35°、55°)、(39°、45°、51°)等，假设三个夹角依次分别为a、b、c，只要满足a-b+c＝45°即可。在其他实施例中，激光反射组件5可以是包括一导向管、两反射单元52的形式，此时两反射单元52分别设置在导向管的两端，导向管的一端通过对应的反射单元52连接旋转座3，导向管的另一端通过对应的反射单元52连接聚焦头6，此时，连接旋转座3的反射单元52中的反射件与对应固定座的入射口之间的角度大于15°且小于45°，假设沿着激光传播方向，两个反射单元52中反射件和对应的固定座的入射口之间的夹角分别为a、b，满足a-b＝45°即可使聚焦头6的出射激光垂直于旋转座3的转动轴的延长线；当然，在其他实施例中，激光反射组件5也可以是三导向管和四反射单元52、四导向管和五反射单元52、五导向管和六反射单元52等的形式，只要能够实现最终从聚焦头6出射的激光垂直于旋转座3的旋转轴的延伸线即可。
驱动组件4包括驱动源和传动结构，驱动源的主体固定装配在安装座1上，传动结构设置在驱动源的输出端和旋转座3之间，驱动源通过传动结构带动旋转座3做旋转动作。在本实施例中，驱动源为伺服电机，传动结构为齿轮，伺服电机的输出端和旋转座3上均设置齿轮，伺服电机的输出端上的齿轮与旋转座3上的齿轮啮合。在其他实施例中，驱动源可以是伺服电机，传动结构可以是齿轮和链条，例如，伺服电机的输出端和旋转座3上设置齿轮，伺服电机和旋转座3上的齿轮通过链条连接。
在本实施例中，激光焊接机构还包括调焦结构7，调焦结构7设置在激光反射组件5和聚焦头6之间，通过调焦结构7可以调整激光作用于被焊接工件焊接面的焦点的大小。激光焊接机构还包括中心校准结构8，中心校准结构8固定于旋转座3，中心校准结构8与旋转座3的旋转轴同轴，中心校准结构8可以在焊接前对旋转座3的旋转中心和工件的圆周中心重合校准，从而保证焊接质量和焊接条缝的美观。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光焊接机构，其特征在于，包括：安装座(1)、准直头(2)、旋转座(3)、驱动组件(4)、激光反射组件(5)和聚焦头(6)，所述旋转座(3)转动装配在所述安装座(1)上，所述准直头(2)同轴地装配于所述旋转座(3)中部，所述准直头(2)用于连接传导激光的光纤(001)，所述准直头(2)用于将所述光纤(001)传导出的发散激光准直为平行激光，所述旋转座(3)具有供所述平行激光通过的中空孔位，所述驱动组件(4)装配在所述安装座(1)上且与所述旋转座(3)相连，所述驱动组件(4)能够驱动所述旋转座(3)相对所述安装座(1)转动，所述激光反射组件(5)的一端固定装配于所述旋转座(3)的与所述准直头(2)相背侧且与所述中空孔位正对，所述聚焦头(6)装配在所述激光反射组件(5)的另一端，所述平行激光在所述激光反射组件(5)内经过反射后从所述聚焦头(6)射出，所述聚焦头(6)的出射端朝向所述旋转座(3)的转动轴线的延伸线。
2.根据权利要求1所述的激光焊接机构，其特征在于，所述激光反射组件(5)包括：传导管(51)和至少两个反射单元(52)，所述传导管(51)连接在相邻的所述反射单元(52)之间，所述激光反射组件(5)的首端和末端均装配有所述反射单元(52)，所述反射单元(52)能够将入射激光反射至相邻的反射单元(52)。
3.根据权利要求2所述的激光焊接机构，其特征在于，所述反射单元(52)包括固定座和反射件，所述固定座中空，所述固定座具有入射口和出射口，所述反射件固定安装在所述固定座内，所述反射件的反射面与所述入射口的入射方向之间具有夹角。
4.根据权利要求2所述的激光焊接机构，其特征在于，所述激光反射组件(5)包括两根传导管(51)和三个反射单元(52)，两所述传导管(51)分别水平设置和竖直设置，三个所述反射单元(52)中的一个连接两所述传导管(51)的相靠近的端部，水平设置的传导管(51)连接所述旋转座(3)，竖直设置的传导管(51)连接所述聚焦头(6)，另两所述反射单元(52)分别设置在两传导管(51)的相远离的端部以分别连接所述旋转座(3)和聚焦头(6)。
5.根据权利要求1所述的激光焊接机构，其特征在于，所述驱动组件(4)包括驱动源和传动结构，所述驱动源的主体固定装配在所述安装座(1)上，所述传动结构设置在所述驱动源的输出端和所述旋转座(3)之间，所述驱动源通过所述传动结构带动所述旋转座(3)做旋转动作。
6.根据权利要求5所述的激光焊接机构，其特征在于，所述驱动源为伺服电机，所述传动结构为齿轮，所述伺服电机的输出端和所述旋转座(3)上均设置所述齿轮，所述伺服电机的输出端上的齿轮与所述旋转座(3)上的齿轮啮合。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的激光焊接机构，其特征在于，还包括调焦结构(7)，所述调焦结构(7)设置在所述激光反射组件(5)和所述聚焦头(6)之间。
8.根据权利要求7所述的激光焊接机构，其特征在于，还包括中心校准结构(8)，所述中心校准结构(8)固定于所述旋转座(3)，所述中心校准结构(8)与所述旋转座(3)的旋转轴同轴。
9.一种激光设备，其特征在于，包括：设备本体、激光发射器、光纤(001)、定位平台和如权利要求1-8中任意一项所述的激光焊接机构，所述激光焊接机构通过所述安装座(1)装配于所述设备本体，所述激光发射器和所述定位平台均设置在所述设备本体上，所述激光焊接机构与所述定位平台正对，所述光纤(001)连接在所述激光发射器和所述准直头(2)之间，所述激光发射器产生的激光通过所述光纤(001)传导至所述准直头(2)。
10.根据权利要求9所述的激光设备，其特征在于，所述激光发射器采用半导体激光发射器。
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