CN115055808A - 一种qbh环光可调式激光焊接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种QBH环光可调式激光焊接头，包含顺次连接的QBH夹头、环光微调组件及环光出射组件，环光微调组件包含环光微调座、环光微调手轮、环光镜座、环光镜及准直镜，环光微调座一端与QBH夹头相连，另一端与环光出射组件相连，环光微调手轮螺纹套设在环光微调座外部，环光镜安装在环光镜座上，环光镜座滑动设置在环光微调座靠近QBH夹头一端的内部，准直镜安装在环光微调座靠近环光出射组件一端的内部。在环光微调手轮的转动调节下，环光镜座通过导向滑块与导向滑槽之间滑动配合来带动环光镜一起沿着环光微调座轴向进行上下移动，从而实现对环光镜与准直镜之间距离的远近调节，进而实现对由环光镜所生成出的环形光圈的直径大小调节。

Description

一种QBH环光可调式激光焊接头

技术领域

本发明涉及激光焊接头技术领域，具体的说是涉及一种QBH环光可调式激光焊接头。

背景技术

激光焊接头把激光器射出的原始光束经过透镜聚焦，形成高能量密度的光斑，然后对准工件进行焊接。目前市场上出现的激光焊接头大致有两类：一类是光斑固定式激光焊接头，另一类是光斑可调时激光焊接头。其中，光斑固定式激光焊接头是指输出的光斑为直径大小固定的；光斑可调式激光焊接头是指输出的光斑为直径大小可调的。目前市场出现的这两类激光焊接头或多或少都存在一定的缺点，其中，光斑固定式激光焊接头的缺点是光斑细、难对准焊缝、能量集中、应用范围小；光斑可调式激光焊接的缺点是重量大、制作成本高、光斑大小调节过程复杂。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种重量轻、光斑大小可调且调节简单、制作成本低、应用范围广的QBH环光可调式激光焊接头。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种QBH环光可调式激光焊接头，包含顺次连接的QBH夹头、环光微调组件及环光出射组件，在所述QBH夹头、环光微调组件及环光出射组件内分别设置有相互连通并激光穿过的第一光路通道，所述环光微调组件包含环光微调座、环光微调手轮、环光镜座、环光镜及准直镜，所述环光微调座一端与所述QBH夹头相连，另一端与所述环光出射组件相连，所述环光微调手轮螺纹套设在所述环光微调座外部，所述环光镜安装在所述环光镜座上，所述环光镜座滑动设置在所述环光微调座靠近QBH夹头一端的内部，所述准直镜安装在所述环光微调座靠近环光出射组件一端的内部，在所述环光微调座上还开设有若干个导向滑槽，在每个所述导向滑槽内均设置有一个用于连接所述环光微调手轮及环光镜座的导向滑块；使用时，位于环光微调座内的环光镜座及环光镜可在环光微调手轮的转动调节下，通过导向滑块与导向滑槽之间滑动配合来带动环光镜座与环光镜一起沿着环光微调座轴向进行上下移动，从而实现对环光镜与准直镜之间距离的远近调节，进而实现对由环光镜所生成出的环形光圈的直径大小的调节。

进一步，所述环光出射组件包含聚焦镜组件、保护镜组件及喷嘴组件或气刀组件，且所述聚焦镜组件一端与所述环光微调组件中的环光微调座相连，另一端与所述喷嘴组件或气刀组件相连，所述保护镜组件呈抽屉式设置在所述聚焦镜组件中。

进一步，所述聚焦镜组件包含聚焦镜座及安装在所述聚焦镜座内的聚焦镜，且聚焦镜座一端与环光微调组件中的环光微调座相连，另一端与喷嘴组件或气刀组件相连；

所述保护镜组件包含保护镜座及安装在所述保护镜座内的保护镜，且保护镜座呈抽屉式设置在聚焦镜座中并位于聚焦镜前侧；

所述喷嘴组件包含喷嘴座、连接头、喷嘴管及喷嘴，所述喷嘴座一端与所述聚焦镜座相连，另一端与所述连接头相连，所述连接头另一端与所述喷嘴管相连，所述喷嘴管另一端与所述喷嘴相连；

所述气刀组件包含气刀座及气刀，所述气刀座一端与所述聚焦镜座相连，另一端与所述气刀相连。

进一步，在所述环光微调组件与环光出射组件之间还设置有合束镜组件及过渡座，且合束镜组件一端通过过渡座与所述环光微调组件中的环光微调座相连，另一端与所述环光出射组件相连，在所述合束镜组件及过渡座内均分别设置有供激光穿过的第一光路通道。

进一步，所述合束镜组件包含合束镜座及安装在所述合束镜座内的合束镜，且合束镜座一端与过渡座相连，另一端与环光出射组相连。

进一步，所述环光出射组件包含聚焦镜组件、保护镜组件及喷嘴组件或气刀组件，且所述聚焦镜组件一端与所述合束镜组件中的合束镜座相连，另一端与所述喷嘴组件或气刀组件相连，所述保护镜组件呈抽屉式设置在所述聚焦镜组件中。

进一步，所述聚焦镜组件包含聚焦镜座及安装在所述聚焦镜座内的聚焦镜，且聚焦镜座一端与合束镜组件中的合束镜座相连，另一端与所述喷嘴组件或气刀组件相连；

所述保护镜组件包含保护镜座及安装在所述保护镜座内的保护镜，且保护镜座呈抽屉式设置在聚焦镜座中并位于聚焦镜前侧；

所述喷嘴组件包含喷嘴座、连接头、喷嘴管及喷嘴，且所述喷嘴座一端与所述聚焦镜座相连，另一端与所述连接头相连，所述连接头另一端与所述喷嘴管相连，所述喷嘴管另一端与所述喷嘴相连；

所述气刀组件包含气刀座及气刀，且所述气刀座一端与所述聚焦镜座相连，另一端与所述气刀相连。

进一步，在所述合束镜座的一侧还设置有一个成像组件及一个反射镜组件，且反射镜组件一端与成像组件相连，另一端与合束镜座相连，在成像组件及反射镜组件内部还分别设置有与合束镜座内的第一光路通道相连通的第二光路通道；

所述成像组件包含CCD相机、成像镜筒及成像镜，且所述成像镜筒一端与所述CCD相机相连，另一端与所述反射镜组件相连，所述成像镜安装在所述成像镜筒内部；

所述反射镜组件包含反射镜座及反射镜，且所述反射镜座一端与所述成像镜筒相连，另一端与所述合束镜座相连，所述反射镜安装在所述反射镜座内部。

进一步，还包含一个焊接头连接板，且所述焊接头连接板分别与所述环光微调座及合束镜座相连。

进一步，还包含有若干个水冷接头，且所述的若干个水冷接头均对应所述QBH环光可调式激光焊接头内部设置的水冷通道相连通。

与现有技术相比，本发明的优点是：1)光斑大小调节简单，只需手动旋转一下环光微调组件中的环光微调手轮即可生成不同直径大小的环形光斑；2)外形简洁，没有电机及驱动器等电控系统，不受电控系统干扰，售后简单；3)重量小，高速移动惯性小，轻便提速快；4)应用范围广，可根据不同的焊接需要，输出不同直径大小的环形光斑；5)制作成本低。

附图说明

图1为本发明第一种实施例正视图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图2的爆炸图；

图4为图2中环光微调组件的剖面示意图；

图5为图2中聚焦镜组件与保护镜组件的剖面示意图；

图6为本发明第二种实施例正视图；

图7为图6中A-A剖视图；

图8为图6中环光出射组件的剖面示意图；；

图9为本发明第三种实施例正视图；

图10为图9中A-A剖视图；

图11为本发明第四种实施例正视图；

图12为图11中A-A剖视图；

图13为图10或图12中合束镜组件与过渡座的剖面示意图；

图14为环光镜生成可调环形光圈的原理图；

图15为激光在第一种实施例中的传输路线示意图；

图16为激光在第二种实施例中的传输路线示意图；

图17为激光在第一种实施例中的传输路线示意图；

图18为激光在第一种实施例中的传输路线示意图；

附图标记说明：1、QBH夹头；2、环光微调组件；21、环光微调座；22、环光微调手轮；23、环光镜座；24、环光镜；25、准直镜；26、导向滑槽；3、合束镜组件；31、合束镜座；32、合束镜；4、环光出射组件；41、聚焦镜组件；411、聚焦镜座；412、聚焦镜；42、保护镜组件；421、保护镜座；422、保护镜；43、喷嘴组件；431、喷嘴座；432、连接头；433、喷嘴管；434、喷嘴；44、气刀组件；441、气刀座；442、气刀；5、过渡座；6、成像组件；61、CCD相机；62、成像镜筒；7、反射镜组件；71、反射镜座；8、焊接头连接板；9、水冷接头；100、工件；

在图15至图18中：从上至下的箭线表示激光出射路线；

在图17和图18中：从下至上的箭线表示激光反射路线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参阅图1至图5所示，为本发明QBH环光可调式激光焊接头的第一种实施例，其具体包含有顺次连接的QBH夹头1、环光微调组件2及环光出射组件4，且在QBH夹头1、环光微调组件2及环光出射组件4内分别设置有相互连通并激光穿过的第一光路通道。其中，环光微调组件2用于生成直径可调的环形光圈，环光出射组件4用于将环光微调组件2生成的直径可调环形光圈出射到待焊工件表面进行焊接操作。

具体地说，在本实施例中，参阅图4所示，环光微调组件2包含环光微调座21、环光微调手轮22、环光镜座23、环光镜24及准直镜25，其中，环光微调座21一端与QBH夹头1相连，另一端与环光出射组件4相连，环光微调手轮22螺纹套设在环光微调座21外部，环光镜24安装在环光镜座23上，环光镜座23滑动设置在环光微调座21靠近QBH夹头1一端的内部，准直镜25安装在环光微调座21靠近环光出射组件4一端的内部，在环光微调座21上还开设有若干个导向滑槽26，在每个导向滑槽26内均设置有一个用于连接环光微调手轮22及环光镜座23的导向滑块(图中未示出)；使用时，位于环光微调座21内的环光镜座23及环光镜24可在环光微调手轮22的转动调节下，通过导向滑块与导向滑槽26之间的滑动配合来带动环光镜座23与环光镜24一起沿着环光微调座21轴向进行上下移动，从而实现对环光镜24与准直镜25之间距离的远近调节，进而实现对由环光镜24所生成出的环形光圈的直径大小的调节。其中，导向滑块的作用是用于导向滑槽26相滑动配合，并起到限制环光镜座23随环光微调手轮22一起转动的目的，使环光镜座23在环光微调手轮22与环光微调座21螺纹配合转动下，只能沿着环光微调座21轴向进行上下移动。

具体地说，在本实施例中，参阅图2和图5所示，环光出射组件4包含聚焦镜组件41、保护镜组件42及喷嘴组件43；其中，聚焦镜组件41一端与环光微调组件2相连，另一端与喷嘴组件43相连，保护镜组件42呈抽屉式设置在聚焦镜组件41中。更具体地说，聚焦镜组件41包含聚焦镜座411及安装在聚焦镜座411内的聚焦镜412，且聚焦镜座411一端与环光微调组件2中的环光微调座21相连，另一端与喷嘴组件43中的喷嘴座431相连。保护镜组件42包含保护镜座421及安装在保护镜座421内的保护镜422，且保护镜座421呈抽屉式设置在聚焦镜座411中、并位于聚焦镜412前侧。喷嘴组件43包含喷嘴座431、连接头432、喷嘴管433及喷嘴434，喷嘴座431一端与聚焦镜座411相连，另一端与连接头432相连，连接头432另一端与喷嘴管433相连，喷嘴管433另一端与喷嘴434相连。

具体地说，在本实施例中，还包含有若干个水冷接头9，且这若干个水冷接头9均对应QBH环光可调式激光焊接头内部设置的水冷通道(图中未示出)相连通，其作用是用于向QBH环光可调式激光焊接头中通入冷却水，对QBH环光可调式激光焊接头进行冷却降温处理。

具体地说，在本实施例中，环光镜24为有一定锥度的环光锥透镜，用于生成环形光束；如图14所示，其产生环光的工作原理是：通过激光光束照射在有锥度的环光锥镜上，让其在圆锥形的轴棱镜帮助下生成环形光束。在本发明中其产生可调环光的工作原理是：通过改变其与聚焦镜之间的距离来实现，具体的说，其生产的环光光束直径会随着其与聚焦镜之间距离的增加而增大，距离的缩小而减小。

参阅图6至图8所示，为本发明QBH环光可调式激光焊接头的第二种实施例，其与第一种实施例的区别在于：环光出射组件4包含聚焦镜组件41、保护镜组件42及气刀组件44；其中，气刀组件44包含气刀座441及气刀442，且气刀座441一端与聚焦镜座411相连，另一端与气刀442相连。

参阅图9和图10所示，为本发明QBH环光可调式激光焊接头的第三种实施例，其与第一种实施例的区别在于：1)在环光微调组件2与环光出射组件4之间还设置有合束镜组件3及过渡座5，且合束镜组件3一端通过过渡座5与环光微调组件2中的环光微调座21相连，另一端与环光出射组件4相连，在合束镜组件3及过渡座5内均分别设置有供激光穿过的第一光路通道。2)在合束镜座31的一侧还设置有一个成像组件6及一个反射镜组件7，且反射镜组件7一端与成像组件6相连，另一端与合束镜组件3相连，在成像组件6及反射镜组件7内部还分别设置有与合束镜组件3内的第一光路通道相连通的第二光路通道。

具体地说，在本实施例中，参阅图13所示，合束镜组件3包含合束镜座31及安装在合束镜座31内的合束镜32，且合束镜座31一端与过渡座5相连，另一端与环光出射组件4相连。

具体地说，在本实施例中，参阅图10所示，环光出射组件4包含聚焦镜组件41、保护镜组件42及喷嘴组件43，且聚焦镜组件41一端与合束镜组件3相连，另一端与喷嘴组件43相连，保护镜组件42呈抽屉式设置在聚焦镜组件41中。更具体地说，在本实施例中，聚焦镜组件41包含聚焦镜座411及安装在聚焦镜座411内的聚焦镜412，且聚焦镜座411一端与合束镜组件3中的合束镜座31相连，另一端与喷嘴组件43中的喷嘴433相连。保护镜组件42包含保护镜座421及安装在保护镜座421内的保护镜422，且保护镜座421呈抽屉式设置在聚焦镜座411中、并位于聚焦镜412前侧。喷嘴组件43包含喷嘴座431、连接头432、喷嘴管433及喷嘴434，喷嘴座431一端与聚焦镜座411相连，另一端与连接头432相连，连接头432另一端与喷嘴管433相连，喷嘴管433另一端与喷嘴434相连。

更具体地说，在本实施例中，参阅图9所示，成像组件6包含CCD相机61、成像镜筒62及成像镜(图中为示出)，且成像镜筒62一端与CCD相机61相连，另一端与反射镜组件7相连，成像镜安装在成像镜筒62内部。

更具体地说，在本实施例中，参阅图5所示，反射镜组件7包含反射镜座71及反射镜(图中未示出)，且反射镜座71一端与成像镜筒62相连，另一端与合束镜座31相连，反射镜安装在反射镜座71内部。

更具体地说，在本实施例中，还包含一个焊接头连接板8，且焊接头连接板8分别与环光微调座21及合束镜座31相连。

在本实施例中，合束镜组件3与成像组件6及反射镜组件7相配合使用，其目的是便于在焊接工件的过程，可让操作者通过成像组件6实时观察工件100表面的焊接质量。

参阅图11和图12所示，为本发明QBH环光可调式激光焊接头的第四种实施例，其与第三种实施例的区别在于：环光出射组件4包含聚焦镜组件41、保护镜组件42及气刀组件44；其中，气刀组件44包含气刀座441及气刀442，且气刀座441一端与聚焦镜座411相连，另一端与气刀442相连。

在上述第一、二种实施例中，参阅图15和图16所示，工作时，激光由QBH夹头1入射到焊接头中，然后经环光微调组件2生成环形光束，最后再经环光出射组件4出射到待工件100表面，实现对工件100焊接操作。

在上述第三、四种实施例中，参阅图17和图18所示，工作时，激光由QBH夹头1入射到焊接头中，然后经环光微调组件2生成环形光束，最后再经环光出射组件4出射到待工件100表面，实现对工件100焊接操作；与此同时，入射到工件100表面的激光会通过环光出射组件4反射到合束镜组件3中，随后再经反射镜组件7反射到成像组件6中，生成相应的焊接图像，在此实施例下，操作者可以通过成像组件6实时观察工件100表面的焊接质量。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种QBH环光可调式激光焊接头，包含顺次连接的QBH夹头(1)、环光微调组件(2)及环光出射组件(4)，在所述QBH夹头(1)、环光微调组件(2)及环光出射组件(4)内分别设置有相互连通并供激光穿过的第一光路通道，其特征在于：所述环光微调组件(2)包含环光微调座(21)、环光微调手轮(22)、环光镜座(23)、环光镜(24)及准直镜(25)，所述环光微调座(21)一端与所述QBH夹头(1)相连，另一端与所述环光出射组件(4)相连，所述环光微调手轮(22)螺纹套设在所述环光微调座(21)外部，所述环光镜(24)安装在所述环光镜座(23)上，所述环光镜座(23)滑动设置在所述环光微调座(21)靠近QBH夹头(1)一端的内部，所述准直镜(25)安装在所述环光微调座(21)靠近环光出射组件(4)一端的内部，在所述环光微调座(21)上还开设有若干个导向滑槽(26)，在每个所述导向滑槽(26)内均设置有一个用于连接所述环光微调手轮(22)及环光镜座(23)的导向滑块；

使用时，位于环光微调座(21)内的环光镜座(23)及环光镜(24)可在环光微调手轮(22)的转动调节下，通过导向滑块与导向滑槽(26)之间滑动配合来带动环光镜座(23)与环光镜(24)一起沿着环光微调座(21)轴向进行上下移动，从而实现对环光镜(24)与准直镜(25)之间距离的远近调节，进而实现对由环光镜(24)所生成出的环形光圈的直径大小的调节。

2.根据权利要求1所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：所述环光出射组件(4)包含聚焦镜组件(41)、保护镜组件(42)及喷嘴组件(43)或气刀组件(44)，且所述聚焦镜组件(41)一端与所述环光微调组件(2)中的环光微调座(21)相连，另一端与所述喷嘴组件(43)或气刀组件(44)相连，所述保护镜组件(42)呈抽屉式设置在所述聚焦镜组件(41)中。

3.根据权利要求2所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：所述聚焦镜组件(41)包含聚焦镜座(411)及安装在所述聚焦镜座(411)内的聚焦镜(412)，且聚焦镜座(411)一端与环光微调组件(2)中的环光微调座(21)相连，另一端与喷嘴组件(43)或气刀组件(44)相连；

所述保护镜组件(42)包含保护镜座(421)及安装在所述保护镜座(421)内的保护镜(422)，且保护镜座(421)呈抽屉式设置在聚焦镜座(411)中并位于聚焦镜(412)前侧；

所述喷嘴组件(43)包含喷嘴座(431)、连接头(432)、喷嘴管(433)及喷嘴(434)，所述喷嘴座(431)一端与所述聚焦镜座(411)相连，另一端与所述连接头(432)相连，所述连接头(432)另一端与所述喷嘴管(433)相连，所述喷嘴管(433)另一端与所述喷嘴(434)相连；

所述气刀组件(44)包含气刀座(441)及气刀(442)，所述气刀座(441)一端与所述聚焦镜座(411)相连，另一端与所述气刀(442)相连。

4.根据权利要求1所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：在所述环光微调组件(2)与环光出射组件(4)之间还设置有合束镜组件(3)及过渡座(5)，且合束镜组件(3)一端通过过渡座(5)与所述环光微调组件(2)中的环光微调座(21)相连，另一端与所述环光出射组件(4)相连，在所述合束镜组件(3)及过渡座(5)内均分别设置有供激光穿过的第一光路通道。

5.根据权利要求4所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：所述合束镜组件(3)包含合束镜座(31)及安装在所述合束镜座(31)内的合束镜(32)，且合束镜座(31)一端与过渡座(5)相连，另一端与环光出射组件(4)相连。

6.根据权利要求5所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：所述环光出射组件(4)包含聚焦镜组件(41)、保护镜组件(42)及喷嘴组件(43)或气刀组件(44)，且所述聚焦镜组件(41)一端与所述合束镜组件(3)中的合束镜座(31)相连，另一端与所述喷嘴组件(43)或气刀组件(44)相连，所述保护镜组件(42)呈抽屉式设置在所述聚焦镜组件(41)中。

7.根据权利要求6所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：所述聚焦镜组件(41)包含聚焦镜座(411)及安装在所述聚焦镜座(411)内的聚焦镜(412)，且聚焦镜座(411)一端与合束镜组件(3)中的合束镜座(31)相连，另一端与所述喷嘴组件(43)或气刀组件(44)相连；

所述保护镜组件(42)包含保护镜座(421)及安装在所述保护镜座(421)内的保护镜(422)，且保护镜座(421)呈抽屉式设置在聚焦镜座(411)中并位于聚焦镜(412)前侧；

所述喷嘴组件(43)包含喷嘴座(431)、连接头(432)、喷嘴管(433)及喷嘴(434)，所述喷嘴座(431)一端与所述聚焦镜座(411)相连，另一端与所述连接头(432)相连，所述连接头(432)另一端与所述喷嘴管(433)相连，所述喷嘴管(433)另一端与所述喷嘴(434)相连；

所述气刀组件(44)包含气刀座(441)及气刀(442)，所述气刀座(441)一端与所述聚焦镜座(411)相连，另一端与所述气刀(442)相连。

8.根据权利要求5所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：在所述合束镜座(31)的一侧还设置有一个成像组件(6)及一个反射镜组件(7)，且反射镜组件(7)一端与成像组件(6)相连，另一端与合束镜座(31)相连，在成像组件(6)及反射镜组件(7)内部还分别设置有与合束镜座(31)内的第一光路通道相连通的第二光路通道；

所述成像组件(6)包含CCD相机(61)、成像镜筒(62)及成像镜，且所述成像镜筒(62)一端与所述CCD相机(61)相连，另一端与所述反射镜组件(7)相连，所述成像镜安装在所述成像镜筒(62)内部；

所述反射镜组件(7)包含反射镜座(71)及反射镜，且所述反射镜座(71)一端与所述成像镜筒(62)相连，另一端与所述合束镜座(31)相连，所述反射镜安装在所述反射镜座(71)内部。

9.根据权利要求5所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：还包含一个焊接头连接板(8)，且所述焊接头连接板(8)分别与所述环光微调座(21)及合束镜座(31)相连。

10.根据权利要求1至9任一项所述的QBH环光可调式激光焊接头，其特征在于：还包含有若干个水冷接头(9)，且所述的若干个水冷接头(9)均对应所述QBH环光可调式激光焊接头内部设置的水冷通道相连通。

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