CN207723693U - 一种手持激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手持激光焊接设备，手持激光焊接设备包括焊接机柜、激光焊枪和聚焦镜，所述焊接机柜内设有脉冲激光器和主控制电路，所述脉冲激光器与所述主控制电路电连接，所述脉冲激光器与所述激光焊枪通过光纤光路连接，且所述脉冲激光器出射的激光经由所述光纤进入所述焊枪，并从所述焊枪出射后穿过所述聚焦镜到达目标焊接位置。本实用新型的手持激光焊接设备，通过主控制电路控制所述脉冲激光器出射激光，并经过所述光纤进入所述焊枪，最终经过所述聚焦镜聚焦后到达目标焊接位置，结构简单、携带和转移方便，满足实际工况的环境要求。

Description

一种手持激光焊接设备

技术领域

本实用新型涉及激光焊接处理技术领域，尤其涉及一种手持激光焊接设备。

背景技术

1999年我国工程机械结构件焊接工艺中，采用自动(半自动)CO2气体保护焊工艺约占70％(以重量计)，采用弧焊机器完成的焊接工住处量不足 50％，其余为手工电弧焊。我们也应该看到，现在工艺水平不能适合弧焊机器人的要求。工程机械行业虽然机器人的水平较高、数量较多，但由于焊接前零件的质量较低。弧焊机器人不能满足生产要求，以至造成大量昂贵的设备处于半闲置的不利状态。

手工电弧焊在操作时不需要复杂的辅助设备，只需要配备简单的辅助工具，方便携带。焊条电弧焊适于焊接单件或小批量工件以及不规则的、任意空间位置和不易实现机械化焊接的焊缝。但是这种手工电弧焊的焊缝质量除了通过调节焊接电源、焊条、焊接工艺参数外，还依赖于焊工的操作技巧和经验，焊工劳动强度大，劳动条件差，生产效率低。并且对于船用风帆这种 0.5mm的薄板焊接并不适用。焊条电孤焊的焊接工件厚度一般在1.5mm以上,1mm以下的薄板不适于焊条电孤焊。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、安全可靠，可实现船用风帆等的手持式激光焊接设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种手持激光焊接设备，包括焊接机柜、激光焊枪和聚焦镜，所述焊接机柜内设有脉冲激光器和主控制电路，所述脉冲激光器与所述主控制电路电连接，所述脉冲激光器与所述激光焊枪通过光纤光路连接，且所述脉冲激光器出射的激光经由所述光纤进入所述焊枪后穿过所述聚焦镜到达目标焊接位置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的手持激光焊接设备，通过主控制电路控制所述脉冲激光器出射激光，并经过所述光纤进入所述焊枪，最终经过所述聚焦镜聚焦后到达目标焊接位置，结构简单、携带和转移方便，满足实际工况的环境要求。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述聚焦镜采用光学准直及聚焦镜头。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用光学准直及聚焦镜头可以在所述脉冲激光器出射的激光经由所述光纤进入所述激光焊枪后进行聚焦，缩小照射到目标焊接位置处的光斑，提高激光的强度，使得目标焊接位置处的温度快速上升，便于进行焊接，同时，采用光学准直及聚焦镜头可以保证激光保持直线方向传输，保证焊接的精度。

进一步：所述聚焦镜设置在所述激光焊枪内。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述聚焦镜设置在所述激光焊枪内，可以实现激光光路的封闭设计，有效防止激光辐射的泄露，保证激光束的出光安全。

进一步：所述脉冲激光器出射的脉冲激光的波长范围为800-1100nm，所述脉冲激光的脉宽范围为100fs-240ns，所述脉冲激光的重复频率范围为 50Hz-1MHz，所述脉冲激光的单脉冲能量范围为0.3mJ-0.6mJ。

进一步：所述激光焊枪内还设有用于出射引导指示光的瞄准器，所述瞄准器与所述主控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述瞄准器出射引导指示光，可以提供焊前指示，精确指引激光束的出射位置，使得激光出出射后准确的到达目标焊接位置，实现精准焊接。

进一步：所述瞄准器设置在所述激光焊枪的几何立体中心位置处，且所述瞄准器出射的引导指示光与进入所述激光焊枪的激光束共线出射。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述瞄准器设置在所述激光焊枪的中心位置处，可以使得所述瞄准器出射的引导指示光与进入所述激光焊枪的激光束重合，这样所述瞄准器出射的引导指示光到达待焊接部件上的目标焊接位置处即为所述脉冲激光器到达待焊接部件的光斑位置，这样可以实现高精度焊接。

进一步：所述焊接机柜内还设有恒温除湿装置，所述恒温除湿装置与所述主控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述恒温除湿装置可以用于现场室外高/低温及潮湿环境下对所述脉冲激光器及光纤部分的保护，保证所述脉冲激光器的工作环境，增光光路的稳定性。

进一步：所述焊接机柜的外侧壁上设有人机面板，所述人机面板与所述主控制电路电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述人机面板可以检测所述脉冲激光器和恒温除湿装置的上电要求以及异常情况，能保证所述脉冲激光器正常出光，同时也能降低所述脉冲激光器损坏的几率，延长所述脉冲激光器的使用寿命。

进一步：所述人机面板包括指示灯、按钮和显示屏中的一种或多种。

进一步：所述焊接机柜内还设有保险电路，所述保险电路电连接在所述主控制电路与所述脉冲激光器之间。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述保险电路可以实现在所述脉冲激光器出现异常时自动断开电源，保证激光的出光安全，防止人为造成的伤害。

附图说明

图1为本实用新型的手持激光焊接设备结构示意图；

图2为本实用新型的手持激光焊接设备电路结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、焊接机柜，2、激光焊枪，3、聚焦镜，4、脉冲激光器，5、主控制电路，6、瞄准器，7、保险电路，8、恒温除湿装置，9、人机面板，10、光纤。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1和图2所示，一种手持激光焊接设备，包括焊接机柜1、激光焊枪2和聚焦镜3，所述焊接机柜1内设有脉冲激光器4和主控制电路5，所述脉冲激光器4与所述主控制电路5电连接，所述脉冲激光器4与所述激光焊枪2通过光纤10光路连接，且所述脉冲激光器4出射的激光经由所述光纤10进入所述焊枪2后穿过所述聚焦镜3到达目标焊接位置。

本实用新型的手持激光焊接设备，通过主控制电路5控制所述脉冲激光器4出射激光，并经过所述光纤10进入所述焊枪2，最终经过所述聚焦镜3 聚焦后到达目标焊接位置，结构简单、携带和转移方便，满足实际工况的环境要求。

优选地，本实用新型的实施例中，所述聚焦镜3采用光学准直及聚焦镜头。通过采用光学准直及聚焦镜头可以在所述脉冲激光器4出射的激光经由所述光纤10进入所述激光焊枪2后进行聚焦，缩小照射到目标焊接位置处的光斑，提高激光的强度，使得目标焊接位置处的温度快速上升，便于进行焊接，同时，采用光学准直及聚焦镜头可以保证激光保持直线方向传输，保证焊接的精度。

当然，实际中，所述聚焦镜3也可以采用其他的激光聚焦透镜，这里不再一一列举，只要能保证对从所述脉冲激光器4出射的激光束进行聚焦，并缩小所述激光束到达目标焊接位置处的光斑即可。

优选地，在上述实施例中，所述聚焦镜3设置在所述激光焊枪2内。通过将所述聚焦镜3设置在所述激光焊枪2内，可以实现激光光路的封闭设计，有效防止激光辐射的泄露，保证激光束的出光安全的同时，提高激光的利用率。

在上述实施例中，所述脉冲激光器4出射的脉冲激光的波长范围为 800-1100nm，所述脉冲激光的脉宽范围为100fs-240ns，所述脉冲激光的重复频率范围为50Hz-1MHz，所述脉冲激光的单脉冲能量范围为0.3mJ-0.6mJ。

优选地，在上述实施例中，所述激光焊枪2内还设有用于出射引导指示光的瞄准器6，所述瞄准器6与所述主控制电路5电连接。通过所述瞄准器 6出射引导指示光，可以提供焊前指示，精确指引激光束的出射位置，使得激光出出射后准确的到达目标焊接位置，实现精准焊接。

优选地，在上述实施例中，所述瞄准器6设置在所述激光焊枪2的几何立体中心位置处，且所述瞄准器6出射的引导指示光与进入所述激光焊枪2的激光束共线出射。通过将所述瞄准器设置在所述激光焊枪的中心位置处，可以使得所述瞄准器出射的引导指示光与进入所述激光焊枪的激光束重合，这样所述瞄准器出射的引导指示光到达待焊接部件上的目标焊接位置处即为所述脉冲激光器到达待焊接部件的光斑位置，这样可以实现高精度焊接。

实际中，所述光纤10的一端与所述脉冲激光器4连接，另一端与设置在所述激光焊枪2尾部中心位置处的入光口连接，这样从所述脉冲激光器4 出射的激光可以恰好从所述激光焊枪2的中心进入，这样就可以配合所述瞄准器6非常精准的对准目标焊接位置处。

优选地，在上述实施例中，所述焊接机柜1内还设有恒温除湿装置8，所述恒温除湿装置8与所述主控制电路5电连接。通过所述恒温除湿装置8 可以用于现场室外高/低温及潮湿环境下对所述脉冲激光器4及光纤10部分的保护，保证所述脉冲激光器4的工作环境，增光光路的稳定性。

实际中，需要事先设定好所述焊接机柜1内的温湿度标准值，开机时，所述恒温除湿装置8启动工作，将所述焊接机柜1内的温湿度调整时设定的温湿度标准值，再开启所述脉冲激光器4，这样可以确保所述脉冲激光器4 在合适的环境下运行，提高整个设备的稳定性和精确性。

优选地，在上述实施例中，所述焊接机柜1的外侧壁上设有人机面板9，所述人机面板9与所述主控制电路5电连接。通过所述人机面板9可以检测所述脉冲激光器4和恒温除湿装置8的上电要求以及异常情况，能保证所述脉冲激光器4正常出光，同时也能降低所述脉冲激光器4损坏的几率，延长所述脉冲激光器4的使用寿命。

在本实用新型的实施例中，所述人机面板9包括指示灯、按钮和显示屏中的一种或多种。这里，所述指示灯可以为多个，以显示不同的工作状态，所述按钮也可以为多个，用以向所述主控制电路5输入不同的控制信息，所述显示屏可以为触摸屏，用以显示所述脉冲激光器4和恒温除湿装置8的上电状态以及异常信息，还可以显示所述焊接机柜1内的环境信息等，同时还可以作为输入端输入控制信息，比如，控制所述脉冲激光器4启动或停止工作等。

优选地，在上述实施例中，所述焊接机柜1内还设有保险电路7，所述保险电路7电连接在所述主控制电路5与所述脉冲激光器4之间。通过所述保险电路7可以实现在所述脉冲激光器4出现异常时自动断开电源，保证激光的出光安全，防止人为造成的伤害。

本实施例中，所述保险电路7包括两个保险开关，其中一个所述保险开关设置在所述人机面板9上，另一个所述保险开关设置在所述激光焊枪2的扳机位置处，且两个所述保险开关串联在所述脉冲激光器4与所述主控制电路5之间，只有当两个所述保险开关闭合时，才能启动所述脉冲激光器4，这样可以保证激光的出光安全，防止无意识的操作造成对人体的伤害。

本实用新型的手持激光焊接设备对于对角焊、叠焊等都可运用，由于是手持形式，适用性强，比大多数台式激光焊接机限制低，使用起来也不会费劲。本实用新型的手持激光焊接设备使用寿命长，不需要定期更换损耗品，焊接质量可靠、美观、无变形，可实现船用薄钢板焊接。

实际中，为了取得较好的焊接效果，需要在焊接的同时通入保护性气体 (比如氩气)，保护性气体的流量为5-15L/min，所述步骤3中，保护性气体的流量为5-10L/min。

通过本实用新型的手持激光焊接设备焊接形成的焊道光滑平整，无焊渣飞溅物存在，几乎没有热变形。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手持激光焊接设备，其特征在于:包括焊接机柜(1)、激光焊枪(2)和聚焦镜(3)，所述焊接机柜(1)内设有脉冲激光器(4)和主控制电路(5)，所述脉冲激光器(4)与所述主控制电路(5)电连接，所述脉冲激光器(4)与所述激光焊枪(2)通过光纤(10)光路连接，且所述脉冲激光器(4)出射的激光经由所述光纤(10)进入所述焊枪(2)后穿过所述聚焦镜(3)到达目标焊接位置。

2.根据权利要求1所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述聚焦镜(3)采用光学准直及聚焦镜头。

3.根据权利要求2所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述聚焦镜(3)设置在所述激光焊枪(2)内。

4.根据权利要求1所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述脉冲激光器(4)出射的脉冲激光的波长范围为800-1100nm，所述脉冲激光的脉宽范围为100fs-240ns，所述脉冲激光的重复频率范围为50Hz-1MHz，所述脉冲激光的单脉冲能量范围为0.3mJ-0.6mJ。

5.根据权利要求1所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述激光焊枪(2)内还设有用于出射引导指示光的瞄准器(6)，所述瞄准器(6)与所述主控制电路(5)电连接。

6.根据权利要求5所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述瞄准器(6)设置在所述激光焊枪(2)的几何立体中心位置处，且所述瞄准器(6)出射的引导指示光与进入所述激光焊枪(2)的激光束共线出射。

7.根据权利要求1至6任一项所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述焊接机柜(1)内还设有恒温除湿装置(8)，所述恒温除湿装置(8)与所述主控制电路(5)电连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述焊接机柜(1)的外侧壁上设有人机面板(9)，所述人机面板(9)与所述主控制电路(5)电连接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的手持激光焊接设备，其特征在于:所述焊接机柜(1)内还设有保险电路(7)，所述保险电路(7)电连接在所述主控制电路(5)与所述脉冲激光器(4)之间。