CN201253732Y - 一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光焊接装置，本实用新型公开了一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，包括机架、位于机架左边下部的激光电源、位于机架右边下部后方的内循环冷却系统、操作台、光学部件、盖板，盖板上的显示器，所述光学部件上设有激光能量实时监测装置，所述光学部件、操作台均设在机架上，其中，光学部件位于机架左边中部的空腔内，操作台位于机架右边的上部，盖板设在空腔上。本实用新型分光均匀、输出能量稳定、体积小、操作方便，且能够实时监测各光路的实际输出能量。

Description

一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊接装置，具体涉及一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机。

背景技术

本实用新型作出以前，光纤传输激光焊接机的设备由主机和操作台两部分组成，这样的组成方式被称为分体式。光纤将激光从主机传输到操作台。操作台上安装夹具，零件在操作台上完成焊接。分体式设备体积大、成本高、操作不方便。

在这种设备中，组成激光器的聚光腔、谐振腔安装在光具座上，而分光、输入耦合等光学系统安装在另外的机座上，并且他们都与机架刚性连接。这样，在有外来振动干扰时，它们之间就会产生相对位移，影响激光输出的稳定性。

在这种设备中，激光从谐振腔的输出反射镜射出后，由几片平面析光镜分成能量相同的多束，再经光纤传输。析光镜上的析光膜的反射率与透过率之比一定。由于镀膜精度不容易达到，加上偏振的影响和析光镜后其它光学元件的不一致，到达被加工零件表面的各束激光能量大小不同，造成分光不均匀。在这种情况下，通常采用的方法是在能量较大的一束光的析光镜上再加合适的衰减片。这样做，调整不方便，损失了光能，调整精度不高，分光均匀性仍然不理想。

在这种设备中，激光电源常采用三相整流电路，其整流电压中的6次、12次、18次谐波占直流分量的4.7％左右。灯与整流桥并联，谐波直接影响输出电压的稳定性，也就影响了激光输出的稳定性。

在现有激光设备中，能量监测一般只监测了激光器输出激光的总能量，而分光后经光纤传输到达被加工零件上各光路的能量未被实际测量。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种分光均匀、输出能量稳定、体积小、操作方便，且能够实时监测主光路总能量和各光路的实际输出能量的新型的一体化多光纤传输激光焊接机。

(二)技术方案

本实用新型的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，包括机架、位于机架左边下部的激光电源、位于机架右边下部后方的内循环冷却系统、操作台、光学部件、盖板、盖板上的显示器，所述光学部件上设有激光能量实时监测装置，所述光学部件、操作台均设在机架上，其中，光学部件位于机架左边中部的空腔内，操作台位于机架右边的上部，盖板设在空腔上。

其中，所述光学部件包括底板、装在底板上的45°全反镜座、分光机构、光闸、输入耦合装置、光纤组件、电动反射镜、聚光腔、谐振腔镜、能量采样头、指示光源、输出耦合装置。

其中，所述激光电源上增加了仿真线，该仿真线串接在负载和激光电源的整流桥之间。

其中，所述分光机构包括析光镜镜片和用以调节析光镜镜片的调整机构。

其中，所述输出耦合装置包括准直镜、平面反射镜、聚焦镜、测能探头、CCD摄像头，其中，平面反射镜位于准直镜的下方，聚焦镜位于平面反射镜右侧，测能探头位于平面反射镜下侧，CCD摄像头位于平面反射镜左侧。

其中，所述析光镜镜片的一面镀有增透膜，另一面的左右两边分别镀有两种不同透过率的析光膜。

其中，所述底板与机架间设有减振器。

其中，所述激光能量实时监测装置包括测能探头、能量采样头和与它们相连的测能表头，其中，测能探头位于平面反射镜下侧，能量采样头位于谐振腔镜23的全反镜后，测能表头位于显示器的下方。

(三)有益效果

1由于本实用新型的光学部件与操作台装在统一机架上，具有体积小、操作方便的优点；2由于本实用新型的光学部件都安装在同一块底板上，底板通过减振器与机架连接，在有外来振动干扰时，能保证激光输出的稳定性；3本实用新型镀有两种不同透过率的析光膜的析光镜镜片，具有分光均匀性好的特点；4本实用新型能实时监测各光路的实际输出能量和激光器总能量；由于本实用新型增加了仿真线网络，提高了激光输出的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构的示意图；

图2是图1D-D向的剖视图；

图3是图1的俯视图的剖视图；

图4是本实用新型光学部件的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型分光机构的示意图；

图7是图6的左视图；

图8是本实用新型输出耦合装置的示意图。

图中：1、机架，2、激光电源，3、仿真线，4、内循环冷却系统，5、光学部件，6、减震器，7、显示器，8、光纤输出耦合装置，9、被加工零件，10、手动升降工作台，11、围板，12、测能表头，21、底板，22、45°全反镜座，23、分光机构，24、光闸，25、光纤输入耦合装置，26、光纤组件，27、电动反射镜，28、聚光腔，29、谐振腔镜，30、能量采样头，31、指示光源，43、固定块，44、螺钉，45、镜片压块，46、析光镜镜片，47、镜片座，48、沉头螺钉，49、压板，50、蝶形弹簧，51、导套，52、圆柱头螺钉，54、压缩弹簧，56、精密螺纹副，61、光纤，62、准直镜，63、45°平面反射镜，64、聚焦镜，65、测能探头，71、反射镜。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本实用新型的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机有一个机架1。机架1左边下部装有激光电源2，其旁安装仿真线3。右边下部的后方安装内循环冷却系统4，该内循环冷却系统4的水泵底部装有减振器。机架1左边的中部是一个空腔，其内安装光学部件5，机架1与光学部件5间用减振器6连接。空腔上有一盖板，盖板上放有显示器7。机架1右边上部为操作台部份，其上安装光纤输出耦合装置8，被加工零件9、手动升降工作台10和测能表头12。机架1周边安装围板11，其上设计有带滤网的通风道。

如图4、图5所示，所述光学部件5由底板21、45°全反镜座22、分光机构23、光闸24、输入耦合装置25、光纤组件26、电动反射镜27、聚光腔28、谐振腔镜29、能量采样头30、指示光源31和输出耦合装置8组成。工作时，激光从谐振腔镜29的输出耦合镜射出，经电动反射镜27反射、第一个与第二个分光机构23折射、45°全反射镜座22反射后，经过光闸24到达输入耦合装置25，进入光纤组件26。光纤将激光传输到机架1右边操作台上的输出耦合装置8。在这里激光经过准直，聚焦在零件9上。同时经第二个分光机构反射的激光束穿越光闸、经过输入耦合装置、光纤组件、输出耦合装置，到达被加工零件9上的另一加工点。同理，经第一个分光机构反射的激光入射到第三个分光机构。第三个分光机构将其又分为两束光。其中反射光再由第二个45°全反镜座反射，经光闸、输入耦合装置、光纤组件、输出耦合装置到达零件上的第三个焊接点。而折射光直接经光闸24、输入耦合装置25、光纤组件26、输出耦合装置28到达被加工零件9上的第四个焊接点。同时完成四点的焊接。一点或其他点数的焊接原理也相同，只是光纤、光学元件的数目不同、分光镜的反射率与折射率规格有差异而已。

如图6、图7所示，所述分光机构23，由析光镜镜片46及其调整机构组成。析光镜镜片是平面的。其一面镀析光膜，膜层分为左右两部份，两部分的透过率不同(比如40％和60％)。两部分间间隙很小或无间隙。镜片的另一面镀增透膜。镜片46安装在镜片座47中，使两部分析光膜成水平布置，用镜片压块45和螺钉44固定。镜片座47安装在固定块43中，由压板49、沉头螺钉48、碟形弹簧50、导套51和圆柱头螺钉52固定。螺钉52用以调节镜片座47在固定块43和压板49间的间隙。固定块43内在镜片座47左边装有压缩弹簧54，右边装有精密螺纹副56。

在光路中，激光以45°入射角进入析光镜镜片46，光轴处于两部分析光膜的结合处。调整精密螺纹副56中的螺钉，析光镜镜片46随镜片座47在该螺钉和压缩弹簧54的作用下相对光轴左右移动，改变了光束在两部分透过率不同的析光膜上的面积比，因而改变了反射光与透射光的能量比。这样就能很方便地根据各光纤输出激光能量的实际值来调整，达到要求的分光精度。这种结构已能方便的实现1％的分光均匀性。

如图8所示，所述输出耦合装置8：激光从光纤61端面输出后，进入准直镜62，经45°平面反射镜63反射，由聚焦镜64聚焦在被加工零件9上。在平面反射镜63的下侧，安装有测能探头65。平面反射镜63上表面镀有高反射膜，但总有少许激光露出，从平面反射镜63折射进入探头65，测量值显示在测能表头12上。在平面反射镜63的左侧，装有CCD摄像镜头66，透过平面反射镜63，与聚焦镜64组合，对加工部位实行同轴观察。其像显示在显示器7上。

每一根光纤都有一个输出耦合装置，因此每一个加工点都能实现同轴观察和能量监测。显示器7配有视频多路分格器，能同时显示多加工点的图像或单个加工点的图像。能量测量表头12有多个显示窗，能显示一个加工点的输出能量或激光器输出的总能量，也能同时显示多个加工点各路激光的输出能量。

如图5所示，所述测能采样头30安装在谐振腔镜29中的全反镜后。通过反射镜71将激光器的激光尾光反射进入测能采样头30，其能量值显示在测能表头12上。

本实用新型所述的激光电源2、内循环冷却系统4采用武汉楚天工业激光设备有限公司生产销售的产品。

本实用新型的特点是由机架1将已有技术的分体式激光焊接机的主机和操作台一体化。即本实用新型所有组成部分都安装在同一机架1上，操作台在机架的左边或右边。所述底板21将光学部件5中的各个零部件安装在一起形成一体化。在原有的激光电源上增加了仿真线，该仿真线由电容和电感组成，串接在负载和激光电源的整流桥之间。

本实用新型激光能量实时监测装置的特点是，能量采样头30安装在谐振腔镜29的全反镜后，由反射镜71将激光尾光反射进入能量采样头30；测能探头65安装在每一个输出耦合装置8中平面反射镜63的下侧。这些探头的能量测量值在测能表头12显示，分别监测激光器总能量和各光纤输出的激光能量值。

本实用新型的分光机构23的析光镜镜片46上的析光膜由两部分组成，两部分的透过率不同，构成阶跃透过率析光膜。分光机构23的固定调整机构能方便地将析光镜镜片46按透过率突变的方向精密的移动，实现灵敏、精确地分光。

Claims (8)

1、一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，包括机架、位于机架左边下部的激光电源、位于机架右边下部后方的内循环冷却系统、操作台、光学部件、盖板，盖板上的显示器，其特征在于：所述光学部件上设有激光能量实时监测装置，所述光学部件、操作台均设在机架上，其中，光学部件位于机架左边或右边中部的空腔内，操作台位于机架右边或左边的上部，盖板设在空腔上。

2、如权利要求1所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述光学部件包括底板、装在底板上的45°全反镜座、分光机构、光闸、输入耦合装置、光纤组件、电动反射镜、聚光腔、谐振腔镜、能量采样头、指示光源、输出耦合装置。

3、如权利要求1所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述激光电源上增加了仿真线，该仿真线串接在负载和激光电源的整流桥之间。

4、如权利要求2所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述分光机构包括析光镜镜片和用以调节析光镜镜片的调整机构。

5、如权利要求2所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述输出耦合装置包括准直镜62、平面反射镜63、聚焦镜64、测能探头、CCD摄像头66，其中，平面反射镜位于准直镜的下方，聚焦镜位于平面反射镜右侧，测能探头位于平面反射镜下侧，CCD摄像头位于平面反射镜左侧。

6、如权利要求4所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述析光镜镜片的一面镀有增透膜，另一面的左右两边分别镀有两种不同透过率的析光膜。

7、如权利要求1或2所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述底板与机架间设有减振器。

8、如权利要求1所述的一种新型的一体化多光纤传输激光焊接机，其特征在于：所述激光能量实时监测装置包括测能探头、能量采样头及与它们相连的测能表头，其中，测能探头位于平面反射镜63的下侧，能量采样头30位于谐振腔镜23的全反镜后，测能表头位于显示器的下方。

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