CN114406451A - 可微调焦距的摆动式激光焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可微调焦距的摆动式激光焊接装置，包括中空支座，中空支座上分别设置有CCD相机、QBH光纤接口，中空支座的底部且位于CCD相机的正下方设置有激光聚焦组件，中空支座的内部设置有X驱动电机、Y驱动电机、扩束镜、固定分光镜，X驱动电机的转轴上设置有X振镜反射镜，Y驱动电机的转轴上设置有Y振镜反射镜，扩束镜设置于X振镜反射镜的正上方，固定分光镜设置于CCD相机的正下方。本发明焊接装置解决现有摆动式激光焊接机易出现离焦，导致焊斑大小、能量不均匀的问题。

Description

可微调焦距的摆动式激光焊接装置
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，涉及可微调焦距的摆动式激光焊接装置。
背景技术
随着工业生产对焊接技术要求的不断提高，激光焊接由于效率高、精度高、热影响区小等优点，已经广泛应用于各种焊接场合，对于焊缝较宽的待焊对象，市面上已经出现了各种摆动式激光焊接机。
现有的摆动式激光焊接机内部的光路结构，包含激光聚焦镜，但是一般激光聚焦镜只简单地固定在焊接机出光口位置，用来实现聚焦效果。然而，在实际应用中，部分焊接对象在焊接过程中，由于表面不平整或其他原因存在高度差，导致摆动式激光焊接机在工作过程中出现离焦的情况，使得焊斑大小、能量不均匀，限制了激光焊接机的应用。
发明内容
本发明的目的是提供可微调焦距的摆动式激光焊接装置，解决现有摆动式激光焊接机易出现离焦，导致焊斑大小、能量不均匀的问题。
本发明所采用的技术方案是，可微调焦距的摆动式激光焊接装置，包括中空支座，中空支座上分别设置有CCD相机、QBH光纤接口，中空支座的底部且位于CCD相机的正下方设置有激光聚焦组件，中空支座的内部设置有X驱动电机、Y驱动电机、扩束镜、固定分光镜，X驱动电机的转轴上设置有X振镜反射镜，Y驱动电机的转轴上设置有Y振镜反射镜，扩束镜设置于X振镜反射镜的正上方，固定分光镜设置于CCD相机的正下方。
本发明的特征还在于，
X振镜反射镜、Y振镜反射镜和固定分光镜设置的高度相同。
X振镜反射镜、Y振镜反射镜和固定分光镜呈直角三角形布设。
固定分光镜与竖直方向的夹角为45°。
X驱动电机和Y驱动电机分别设置在中空支座的两个不同的面上且异面垂直。
X驱动电机和Y驱动电机的转轴转动的光学角度不超过24°。
扩束镜位于QBH光纤接口的正下方。
激光聚焦组件包括壳体，壳体内部设置有直驱电机，直驱电机上设置有聚焦镜，直驱电机带动聚焦镜沿光轴方向做往复运动。
聚焦镜位于固定分光镜的正下方。
本发明的有益效果是，
(1)本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置，设置有直驱电机和聚焦镜，能够根据待焊接物体与预设焦位置进行调节，从而避免了在微小高度偏差上的离焦问题，使焊斑大小、能量均匀，热影响区小，以满足焊接场景需求；
(2)本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置，X振镜反射镜、Y振镜反射镜和固定分光镜同面设置且呈直角三角形布设，进而通过调整X驱动电机和Y驱动电机转轴的转动角度，从而保证入射光线和出射光线平行。
附图说明
图1是本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置的结构示意图；
图2是本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置的主视图；
图3是本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置中聚焦镜上移的示意图；
图4是本发明可微调焦距的摆动式激光焊接装置中聚焦镜下移的示意图。
图中，1.中空支座，2.CCD相机，3.激光聚焦组件，4.QBH光纤接口，5.扩束镜，6.固定分光镜，7.X驱动电机，8.X振镜反射镜，9.Y驱动电机，10.Y振镜反射镜，11.光路，12.直驱电机，13.聚焦镜，14.零点位置，15.壳体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种可微调焦距的摆动式激光焊接装置，结构如图1所示，包括中空支座1，中空支座1上分别设置有CCD相机2、QBH光纤接口4，中空支座1的底部且位于CCD相机2的正下方设置有激光聚焦组件3，中空支座1的内部设置有X驱动电机7、Y驱动电机9、扩束镜5、固定分光镜6，X驱动电机7和Y驱动电机9分别设置在中空支座1的两个不同的面上且异面垂直，X驱动电机7和Y驱动电机9的转轴转动的光学角度不超过24°，X驱动电机7的转轴上设置有X振镜反射镜8，Y驱动电机9的转轴上设置有Y振镜反射镜10，扩束镜5设置于X振镜反射镜8的正上方、扩束镜5位于QBH光纤接口4的正下方，固定分光镜6设置于CCD相机2的正下方，固定分光镜6与竖直方向的夹角为45°，X振镜反射镜8、Y振镜反射镜10和固定分光镜6设置的高度相同，即同面设置，且X振镜反射镜8、Y振镜反射镜10和固定分光镜6呈直角三角形布设，形成供光路通过的光路结构，CCD相机2连接上位机，以获取激光束的轨迹。
激光聚焦组件3包括壳体15，壳体15内部设置有直驱电机12，直驱电机12上设置有聚焦镜13，直驱电机12带动聚焦镜13沿光轴方向做往复运动，能够根据焊接表面的平整度进行调节聚焦镜的位置，以避免出现离焦的问题，从而使得焊斑大小、能量均匀，聚焦镜13位于固定分光镜6的正下方。
本发明一种可微调焦距的摆动式激光焊接装置的工作原理为：将光纤激光器插入QBH光纤接口4，激光束进入本发明摆动式激光焊接机，经过扩束镜5实现激光扩束，扩束后的激光经过X振镜反射镜8反射，反射光束经过Y振镜反射镜10反射，以与入射光线成90°角的方向入射到固定分光镜6上，使得出射激光束与入射光束平行，固定分光镜6反射的部分激光经过聚焦镜13，形成聚焦区域小能量高的聚焦光斑，最终在待焊接物体表面实现激光焊接；固定分光镜6透射的激光部分入射CCD相机2，将激光束轨迹转化在上位机上；
上位机和X驱动电机7、Y驱动电机9连接，在上位机上设置激光束的预设轨迹，上位机使X驱动电机7控制X振镜反射镜8摆动，Y驱动电机9控制Y振镜反射镜10摆动，在摆动式激光焊接机焦点位置产生预设图形的焊缝，从而达到焊缝加宽的效果，且通过直驱电机12驱动聚焦镜13沿光轴方向做往复运动，实现焦距的变化，从而达到可调焦距的作用。
如图2所示，当被待焊接物体处于本发明摆动式激光焊接机预设焦平面时，直驱电机12控制聚焦镜13停在零点位置14；如图3所示，当被待焊接物体处于本发明摆动式激光焊接机预设焦平面上方时，直驱电机12驱动聚焦镜13沿光轴向焦距缩短的方向移动；如图4所示，当被待焊接物体处于本发明摆动式激光焊接机预设焦平面下方时，直驱电机12驱动聚焦镜13沿光轴向焦距增长的方向移动；与X振镜反射镜、Y振镜反射镜以及固定分光镜6配合，在激光焊接机焦点位置产生预设图形的焊缝。

Claims (9)

1.可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，包括中空支座(1)，所述中空支座(1)上分别设置有CCD相机(2)、QBH光纤接口(4)，所述中空支座(1)的底部且位于CCD相机(2)的正下方设置有激光聚焦组件(3)，所述中空支座(1)的内部设置有X驱动电机(7)、Y驱动电机(9)、扩束镜(5)、固定分光镜(6)，所述X驱动电机(7)的转轴上设置有X振镜反射镜(8)，所述Y驱动电机(9)的转轴上设置有Y振镜反射镜(10)，所述扩束镜(5)设置于X振镜反射镜(8)的正上方，所述固定分光镜(6)设置于CCD相机(2)的正下方。
2.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述X振镜反射镜(8)、Y振镜反射镜(10)和固定分光镜(6)设置的高度相同。
3.根据权利要求2所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述X振镜反射镜(8)、Y振镜反射镜(10)和固定分光镜(6)呈直角三角形布设。
4.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述固定分光镜(6)与竖直方向的夹角为45°。
5.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述X驱动电机(7)和Y驱动电机(9)分别设置在中空支座(1)的两个不同的面上且异面垂直。
6.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述X驱动电机(7)和Y驱动电机(9)的转轴转动的光学角度不超过24°。
7.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述扩束镜(5)位于QBH光纤接口(4)的正下方。
8.根据权利要求1所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述激光聚焦组件(3)包括壳体(15)，所述壳体(15)内部设置有直驱电机(12)，所述直驱电机(12)上设置有聚焦镜(13)，直驱电机(12)带动聚焦镜(13)沿光轴方向做往复运动。
9.根据权利要求8所述的可微调焦距的摆动式激光焊接装置，其特征在于，所述聚焦镜(13)位于固定分光镜(6)的正下方。
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