CN205416350U - 一种整形导光管 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种整形导光管，涉及激光焊接技术领域，通过利用诸如一般透明材料等低价材质制备具有透镜的导光管，以基于凸透镜汇聚光线的原理，将激光源发射的激光处理后形成焊接光斑，并可通过调整导光管与激光源及被焊接物之间的距离、相对位置等参数，使得焊接光斑的形状及能量均能够满足焊接工艺的需求，进而实现对被焊接物的激光焊接，即本申请中的导光管不仅造价低廉，且汇聚的焊接光斑能量均匀，在降低厂家工艺成本的同时，能够有效的提高激光焊接工艺的性能。

Description

一种整形导光管

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种整形导光管。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，其主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，由于其焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，能够使得工件熔化，以形成特定的熔池。

目前，在进行激光焊接时一般是采用金属波导器对激光进行汇聚焊接，虽然具有诸如耐用、高效能等优点，但由于需要在金属波导器的表面上镀诸如铝或铜、甚至金等贵重金属，进而使得产品的制造成本及原材料价格均比较昂贵，且金属波导器汇聚的激光能量分布还不均匀，极易使得加工时产生变形。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种整形导光管，可应用于利用激光源对被焊物进行的焊接工艺中，所述导光管包括：

透明导光管本体，通过激光同步焊接装置设置于所述激光源与所述被焊物之间；以及

所述透明导光管本体将所述激光源发射的激光汇聚至所述被焊接物的表面上，形成能量分布均匀的焊接光斑，以利用所述焊接光斑对所述被焊物进行所述焊接工艺；

其中，根据所述焊接工艺所需形成的焊接筋设置所述透明导光管本体的横截面直径。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中：

所述透明导光管本体为条状结构，所述焊接光斑为条状图形。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中：

所述透明导光管本体可为二次函数曲线结构，所述焊接光斑为条状图形。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中：

所述透明导光管本体的材质为聚碳酸酯或玻璃。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管还包括：

固定支架，以将所述透明导光管本体固定在所述激光源与所述被焊物之间。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中，所述激光源包括：

若干个激光束发射器；以及

所述透明导光管本体将所述若干个激光束发射器发射的激光处理后形成一能量均匀的焊接光斑。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中：

所述被焊物的材质为具有添加材料的热塑性材质，以用于吸收所述焊接光斑的能量。

作为一个优选的实施例，上述的整形导光管中，所述被焊接物包括产品底座和产品透镜，且所述激光同步焊接装置包括：

顶升气缸；

第一承载板，固定设置于所述顶升气缸之上；

第二承载板，通过焊接气缸设置于所述第一承载板之上；

运动下模，固定设置于所述第二承载板之上，以用于夹持所述产品底座；

固定上模，对应所述运动下模设置于所述运动下模的上方，以用于夹持所述产品透镜；以及

所述激光源和所述透明导光管本体分别固定设置在所述固定上模之上，且所述透明导光管本体位于所述激光源与所述产品透镜之间；并且

所述顶升气缸通过所述第一承载板和所述第二承载板驱动所述产品底座移动至焊接点位置处，以使所述产品透镜贴合至所述产品底座之上；所述透明导光管本体对所述激光源发射的激光束进行整形并透过所述产品透镜汇聚至所述产品底座的焊接区域进行加热，同时所述焊接气缸通过所述第二承载板驱动所述运动下模对所述产品底座和所述产品透镜进行压合。

本申请还提供了一种激光焊接工艺，可基于上述任意一项所述的整形导光管的基础上，所述焊接工艺包括：

将所述整形导光管设置在所述激光源与所述被焊接物之间；

通过调整所述整形导光管与所述激光源和/或所述被焊接物之间的距离，以使得照射至所述被焊接物上焊接区域的所述焊接光斑的形状及能量均满足所述激光焊接工艺要求；以及

所述光斑中的能量均匀分布。

作为一个优选的实施例，上述的激光焊接工艺中：

根据焊接筋设置所述透明导光管本体的横截面直径。

作为一个优选的实施例，上述的激光焊接工艺中：

根据焊接筋来设置所述导光管与所述激光源之间的距离和所述被焊物与所述导光管之间的距离。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本申请中记载的一种整形导光管及激光焊接工艺，通过利用诸如聚碳酸酯或玻璃等低价材质制备具有凸起弧面结构的导光管，将激光源发射的激光束处理后形成焊接光斑，并可通过调整导光管与激光源及被焊接物之间的距离、相对位置等参数，使得焊接光斑的形状及能量均能够满足焊接工艺的需求，进而实现对被焊接物的激光焊接，即本申请中的导光管不仅造价低廉，在降低厂家工艺成本的同时，能够有效的提高激光焊接工艺的性能。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本申请实施例中利用导光管进行激光焊接工艺的结构示意图；

图2为本申请实施例中透明导光管本体的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例中利用多个激光束发射器进行激光焊接工艺的结构示意图；

图4为本申请实施例中激光同步焊接装置的结构示意图；

图5为图4中固定上模上设置透明导光管的结构示意图；

图6为图4中固定上模的结构示意图；

图7为透明导光管的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例中提供的整形导光管及激光焊接工艺，可基于凸透镜汇聚光线的原理，通过采用诸如一般透明耐高温的材质制作具有处理光线功能的导光管结构，使得激光源发射的光线经导光管折射汇聚后形成能量均匀分布的焊接光斑，以对被焊接物进行焊接工艺；另外，通过调整导光管与激光源和/或被焊接物之间的距离、相对位置等参数，还能对焊接光斑的图形形状、大小及焊接光斑的能量分布等进行适应性调整，以使得焊接光斑符合焊接工艺需求。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的像素阵列及包括该像素阵列的显示器件的制备方法进行详细说明。

实施例一

图1为本申请实施例中利用导光管进行激光焊接工艺的结构示意图，图2为本申请实施例中不同形状的透明导光管本体的剖面结构示意图；图3为本申请实施例中利用多个激光束发射器进行激光焊接工艺的结构示意图。

如图1所示，本实施例中提供了一种导光管，可应用于诸如利用激光对被焊接物进行的焊接工艺中，该导光管包括透明导光管本体2，设置在发射激光的激光源1与被焊接物3之间，该透明导光管本体2具有用于激光光线射入的入射面21及相对于该入射面21的光线射出面22(可参见图2～3所示)，且上述的光线射出面为外凸的弧形表面。

在利用上述的透明导光管本体2进行焊接工艺时，激光源1发射的激光(即图1中所示的虚线箭头)照射至透明导光管本体2的入射面21后，经该透明导光管本体21折射汇聚后从上述的外凸弧形表面射出，以在被焊接物上(即焊接区域中)形成焊接光斑4，进而对被焊接物3进行加热焊接工艺。

优选的，上述的透明导光管本体2可条状结构或二次函数曲线结构，且该透明导光管本体2的横截面在位于光线射出面22一侧为外凸弧形结构，以使得该透明导光管本体2具有光线汇聚的功能；例如，本实施例中的透明导光管本体2横截面为图2所示的入射面21侧为水平结构而在光线射出面22一侧则为外凸弧形结构，或者透明导光管本体2横截面为图3所示的入射面21侧也为外凸弧形结构，或者该透明导光管本体2横截面为图3所示的圆形结构均可，只要透明导光管本体2能够使得射入的激光经其折射汇聚后在被焊接物3的焊接区域中形成能量分布均匀的焊接光斑4即可。

优选的，上述的透明导光管本体2的材质可为耐高温透明的聚碳酸酯(即PC)或玻璃等，即该透明导光管本体2的材质成本比较低廉，且制备工艺简单易行；而上述的被焊接物3的材质则可为具有添加材料塑性材质，以用于吸收焊接光斑4的能量而热熔焊接。

优选的，如图3所示，上述的激光源1可包括设置在一起的若干个激光束发射器11，而上述的透明导光管本体2的结构形状则可对于该若干个激光束发射器11而设定，进而使得每个激光束发射器11发射的激光束均经过该透明导光管本体2处理后形成焊接光斑单元图形，而若干个焊接光斑单元图形便形成一个能量分布均匀的焊接光斑4(如图3所示)，以对该被焊接物3进行焊接工艺。

优选的，上述的每个激光束发射器11发射的激光束经透明导光管本体2后均可汇聚成一个或多个的焊接光源单元图形(最优的，每个激光束发射器11发射的激光束均对应一个焊接光源单元图形)，只要其相互叠加汇聚后形成一个能量分布均匀且形状尺寸符合焊接工艺需求即可。

优选的，上述的导光管还包括固定支架(图中未标示)，以用于将透明导光管本体2固定在激光源1与被焊接物3之间，可通过调整激光源1与该透明导光管本体2之间的距离和/或调整被焊接物3与透明导光管本体2之间的距离，以使得上述形成的焊接光斑4的能量分布及形状尺寸等均符合焊接工艺需求。

需要注意的，上述激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3三者之间均可固定或可移动设置，只要能够实现上述激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3之间距离可调即可；相应的，激光源1相对于透明导光管本体2的入射面21设置，以使得激光源1发射的激光能够照射至入射面21上，而被焊接物3则对应光线射出面22设置，当激光经透明导光管本体2折射汇聚后从光线射出面22射出，以形成照射至被焊接物3的焊机区域上的焊接光斑4；另外，在进行上述的焊接工艺时，可根据焊接筋来设定透明导光管本体2的横截面直径、透明导光管本体2与激光源1之间的距离、被焊接物3与透明导光管本体2之间的距离等参数，以使得形成的焊接光斑满足焊接工艺需求。

如图4～7所示，本申请中的被焊接物3包括产品底座(即激光吸收工件)和产品透镜(即透明工件)，而焊接装置包括：

顶升气缸31，可固定设置于行业中进行工艺特制平台上，且该顶升气缸31的数量可为一个或多个，只要使得设置在其上的部件能够保持水平或工艺要求的参数范围内即可。优选的，该顶升气缸31可为业界常用的用于顶升部件上下运动气缸，如该顶升气缸31可包括有缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈等部件。

第一承载板32，可固定设置于上述顶升气缸31之上，以用于在该第一承载板32的顶部表面上设置后续的激光同步焊接工艺的其他部件结构；例如，可将该第一承载板32平躺着固定设置于上述顶升气缸1的活塞杆的顶端，以在顶升气缸31进行工作(如顶起)时驱动第一承载板32及其上设置的部件结构进行上下运动，且第一承载板31在上下运动时保持板面的水平不变进行垂直方向的上下运动。

第二承载板34，可通过焊接气缸33(该焊接气缸33也可为包括有缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈等部件的气缸)设置于上述第一承载板32的上方；相应的，第二承载板34在上下运动时也保持板面的水平不变进行垂直方向的上下运动。

运动下模35，固定设置于在上述的第二承载板34的顶部表面上，以用于夹持上述的产品底座；例如，可通过在该运动下模35上设置产品胎具，而上述的产品底座则可固定设置(如夹持)于该产品胎具上，以驱动产品底座进行运动。

固定上模36，则对应上述的运动下模35的位置处设置在运动下模35的上方，以夹持上述的产品透镜；例如，该固定上模36可固定设置在模架37之上，使得固定上模36设置在运动下模35的上方，以使得产品透镜与产品底座对准。

进一步的，上述的固定上模36之上设置有激光源1和透明导光管本体2，且该透明导光管本体2位于上述的激光源1与产品透镜(即透明工件)之间。

在进行激光焊接工艺时，顶升气缸31通过第一承载板32和第二承载板34驱动运动下模35带动固定其上的产品底座(即激光吸收工件)移动至预设的焊接点位置处(可根据具体的工艺需求及焊接工艺结构参数来设定)，以使固定在固定上模36上的产品透镜(即透明工件)与产品底座(即激光吸收工件314)贴合；上述的透明导光管2对激光源1发射的激光束进行处理并透过产品透镜(即透明工件)汇聚至产品底座(即激光吸收工件)的焊接区域上形成焊接光斑以进行加热预定时间，即只要能够使得被焊接物呈现熔融状态实现焊接即可，以使得产品底座(即激光吸收工件)的焊接区域及与产品底座(即激光吸收工件)接触的产品透镜(即透明工件)的区域均被加热呈现熔融状态，同时，利用上述的焊接气缸33通过第二承载板驱动34及运动下模35对产品底座(即激光吸收工件)和产品透镜(即透明工件)进行压合，以使得产品透镜(即透明工件)与产品底座(即激光吸收工件)焊接在一起。

优选的，上述的透明导光管包括相互固定连接的透明导光管本体362和透明导光管固定块363，且透明导光管固定块363固定于上述固定上模36之上，以使得激光源1发射的激光束经透明导光管本体2处理后至上述产品底座的焊接区域进行加热。

优选的，上述的固定上模36上可设置有若干固定孔361，以用于通过螺栓等固定部件将透明导光管本体362固定于固定上模36之上，且固定后的透明导光管本体362的形状与被焊接物上的焊接区域匹配，以使得经该透明导光管本体362处理后的激光束能够对焊接区区域进行均匀、快速的加热。

优选的，上述的透明导光管本体362可为管状结构，以使得激光源1发射的激光束经透明导光管本体2处理后形成焊接光斑，即该焊接光斑照射至被焊接物的焊接区域进行加热；上述的透明导光管本体2的材质可为常规的透明耐高温的材料。

实施例二

可基于上述实施例一的基础上，本实施例提供了一种激光焊接工艺，参见图1～3所示，该焊接工艺具体包括：

首先，可将激光源1(即激光束发射器11)与透明导光管本体2(即整形导光管)相对设置后，将被焊接物3移动至预设区域位置，即使得透明导光管本体2位于激光源1和被焊接物3之间，且激光源1相对于透明导光管本体2的入射面21设置，而被焊接物3则对应光线射出面22设置。

优选的，上述的激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3三者之间均可固定或可移动设置，只要能够实现上述激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3之间距离可调即可。

其次，调整透明导光管本体2与激光源1之间的距离，和/或调整被焊接物3与透明导光管本体2之间的距离，以使得激光源1发射的激光经透明导光管本体2折射汇聚后形成的焊接光斑4照射至被焊接物3上预设的焊接区域上，即形成在被焊接物3上的焊接光斑4的图形形状、尺寸、能量分布等参数均满足该被焊接物3所需进行的焊接工艺要求。

当然，也可通过调整激光源1发射激光的能量强度及发射激光的角度等参数对焊接光斑4进行调整。

最后，被焊接物3上的焊接区域中的物质热熔后，可进行诸如压合等工艺，以在被焊接物3从热熔状态冷却前完成压合，并于其冷却后实现焊接连接。

需要注意的是可根据工艺需求，根据预先设定的激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3三者中两两相对的距离及位置，将激光源1、透明导光管本体2和被焊接物3固定设置，只要能够使得激光源1发射的激光经透明导光管本体2折射汇聚后形成的焊接光斑4能够照射至被焊接物3上预设的焊接区域中，完成焊接工艺即可。

综上所述，本实用新型的上述实施例中，通过采用材质低廉且制造工艺成本较低的聚碳酸酯或玻璃等耐高温透明材质来制备凸起弧面结构的导光管，将激光源发射的激光处理为能量均匀的焊接光斑，并可通过调整导光管与激光源及被焊接物之间的距离、相对位置等参数，使得焊接光斑的形状及能量均能够满足焊接工艺的需求，进而实现对被焊接物的激光焊接，即本申请中的导光管不仅造价低廉，在降低厂家工艺成本的同时，能够有效的提高激光焊接工艺的性能；同时，焊接所产生的废边尺寸可小于0.4mm(如废边的高和宽均小于0.4mm)。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种整形导光管，其特征在于，应用于利用激光源对被焊物进行的焊接工艺中，所述导光管包括：

透明导光管本体，通过激光同步焊接装置设置于所述激光源与所述被焊物之间；以及

所述透明导光管本体将所述激光源发射的激光汇聚至所述被焊接物的表面上，形成能量分布均匀的焊接光斑，以利用所述焊接光斑对所述被焊物进行所述焊接工艺；

其中，根据所述焊接工艺所需形成的焊接筋设置所述透明导光管本体的横截面直径；

所述被焊接物包括产品底座和产品透镜，且所述激光同步焊接装置包括：

顶升气缸；

第一承载板，固定设置于所述顶升气缸之上；

第二承载板，通过焊接气缸设置于所述第一承载板之上；

运动下模，固定设置于所述第二承载板之上，以用于夹持所述产品底座；

固定上模，对应所述运动下模设置于所述运动下模的上方，以用于夹持所述产品透镜；以及

所述激光源和所述透明导光管本体分别固定设置在所述固定上模之上，且所述透明导光管本体位于所述激光源与所述产品透镜之间；并且

所述顶升气缸通过所述第一承载板和所述第二承载板驱动所述产品底座移动至焊接点位置处，以使所述产品透镜贴合至所述产品底座之上；所述透明导光管本体对所述激光源发射的激光束进行整形并透过所述产品透镜汇聚至所述产品底座的焊接区域进行加热，同时所述焊接气缸通过所述第二承载板驱动所述运动下模对所述产品底座和所述产品透镜进行压合。

2.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述导光管中：

所述透明导光管本体为二次函数曲线结构，所述焊接光斑为条状图形。

3.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述导光管中：

所述透明导光管本体为圆形的管状结构，所述焊接光斑为条状图形。

4.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述导光管中：

所述透明导光管本体的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或玻璃。

5.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述导光管还包括：

固定支架，以将所述透明导光管本体固定在所述激光源与所述被焊物之间。

6.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述激光源包括：

若干个激光束发射器；以及

所述透明导光管本体将所述若干个激光束发射器发射的激光进行处理后，于所述被焊物的表面形成一能量均匀分布的所述焊接光斑。

7.如权利要求1所述的整形导光管，其特征在于，所述导光管中：

所述被焊物的材质为具有添加材料的热塑性材质，以用于吸收所述焊接光斑的能量。