CN208408882U - 一种激光焊接系统的同轴安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光焊接技术领域，特别指一种激光焊接系统的同轴安装结构，包括机加工制作的主框架和副框架，主框架上具有安装相机和激光源的结构特征，副框架内部具有多个用于安装镜片的结构特征，副框架安装到主框架后被定位固定在主框架内部，使相机与激光源的轴线平行，激光源经过副框架内部的镜片阵列转换激光发射路径后，使最终的激光射出方向与相机的成像方向保持同轴设置。本实用新型的同轴安装结构，通过简单的结构件实现同轴安装效果，不需要使用精密的辅助装配设备，在保证了安装精度的同时降低了生产成本。

Description

一种激光焊接系统的同轴安装结构

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，特指一种激光焊接系统的同轴安装结构。

背景技术

随着激光技术的发展，激光技术已经应用于各行各业，激光技术在方便人类的同时，其防护安全措施也尤为重要，由激光被人们称为最强的可见光，人们的眼睛不能长时间直视激光，故现在常用相机对激光进行观察与监测，使激光在应用的过程中可以按要求对激光的发射情况进行实时调节，让激光满足使用需求。由于光是直线传播，所以常用的观察与监测方法是从侧边对激光进行监控，这样的方法由于观察角度原因，会对监测激光光斑位置造成偏差，不利于图像数据采集。最好的办法是让相机的成像方向与激光的发射方向同轴重合起来，使相机可以直接正对激光发射出来的光班进行成像，这样监测到的光斑位置不会造成偏差，使采集到的图像更准确，有利于实时地对激光发射情况进行调节，使激光焊接更容易符合焊接工艺要求。

激光的发射与相机的成像均是按直线传播的，稍有偏差便不能保证二者的传播方向能准确同轴重合起来。在现有的激光应用设备上，相机与激光的装配中，需要使用到非常精密的夹具或者工装才可以达到同轴要求，这样的装配工艺操作起来非常复杂且繁琐，对操作人员的专业水平要求非常高。因此，在行业内提供一种装配结构，让相机和激光能保持同轴装配，而且还具备非常简单的操作，不需要精密装配辅助设备便可以达到装配要求，是目前行业内需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种激光焊接系统的同轴安装结构，可以通过简单的结构件实现同轴安装效果，不需要使用精密的辅助装配设备，在保证了安装精度的同时降低了生产成本。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种激光焊接系统的同轴安装结构，包括：主框架，主框架的一端具有并排设置的第一安装位和第二安装位，主框架的另一端具有第三安装位，第一安装位和第二安装位的中心轴线平行设置，第一安装位和第三安装位的中心轴线重合设置；所述主框架内具有第一限位件和第二限位件，第一限位件位于第二安装位和第三安装位之间，第二限位件位于第三安装位处；副框架，副框架的第一端具有第一安装孔，第二端具有第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔的中心轴线平行设置；副框架的一侧具有安装槽，另一侧具有安装板，安装槽与安装板平行设置；安装槽与第一安装孔的中心轴线夹角为45度；副框架通过紧固件固定安装于主框架内，并且第一安装孔的外周缘与第一限位件配合，以使第一安装孔和第二安装位的中心轴线重合；第二安装孔的外周缘与第二限位件配合，以使第二安装孔和第三安装位的中心轴线重合；第一安装位与第三安装位的中心轴线均穿过安装槽，第二安装位的中心轴线穿过安装板。

根据以上方案，所述第一限位件包括第一凸棱，所第二限位件包括第二凸棱，并且第一凸棱与第二凸棱的凸出方向相反。

根据以上方案，所述主框架上还设有支撑板，副框架上第二安装孔的侧部搁置于所述支撑板上。

根据以上方案，所述主框架上还设有限位板，副框架上第一安装孔的侧部抵接于所述限位板上。

根据以上方案，所述主框架上还设有倾斜设置的挡板，副框架上的安装板贴合于所述挡板上。

根据以上方案，所述第一安装孔内通过紧固件固定安装有第一安装架，所述第一安装架上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。

根据以上方案，所述第二安装孔内通过紧固件固定安装有第二安装架，所述第二安装架上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。

根据以上方案，所述第二安装架上具有用于固定安装防护镜的卡位，并且安装聚焦透镜的卡位与安装防护镜的卡位分别位于第二安装架的两端并排设置。

根据以上方案，所述主框架内位于第二安装位和第一限位件之间的位置安装有第三安装架，所述第三安装架上具有用于固定安装防护镜的卡位。

根据以上方案，所述安装槽上具有用于安装分光镜的卡位，所述安装板上具有用于安装反射镜的卡位。

本实用新型采用主框架和副框架分别对相机、激光源及内部镜片等部件实现固定安装，主框架和副框架均采用机加工的方式加工成型，使主框架与副框架内部具备满足同轴装配要求的多个特定结构，相机和激光源安装到主框架上，多个不同功能的镜片安装到副框架上，再将副框架与主框架组装起来，便可以实现相机的成像方向与激光源的出射方向同轴重合，使相机可以正对着激光聚焦的光斑，采集到更准确的光斑图像，满足激光焊接中的监控要求。采用本实用新型的这种安装结构，在保证相机与激光源的同轴安装要求的前提下，主框架和副框架的生产成本相对非常低，实现了以低成本便达到较高的装配工艺要求的这一重大优点。

附图说明

图1是本实用新型的最终装配结构示意图；

图2是本实用新型的主框架结构示意图；

图3是本实用新型的副框架结构示意图；

图4是本实用新型的第一安装架结构示意图；

图5是本实用新型的第二安装架结构示意图。

图中：

10、主框架；11、第一安装位；12、第二安装位；13、第三安装位；14、第一限位件；15、第二限位件；16、支撑板；17、限位板；18、挡板；

20、副框架；21、第一安装孔；22、第二安装孔；23、安装槽；24、安装板；25、第一安装架；26、第二安装架；27、第三安装架；

1、相机；2、激光源；3、防护镜；4、聚焦透镜；5、反射镜；6、分光镜。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型所述的一种激光焊接系统的同轴安装结构，包括：主框架10，主框架10的一端具有并排设置的第一安装位11和第二安装位12，主框架10的另一端具有第三安装位13，第一安装位11和第二安装位12的中心轴线平行设置，第一安装位11和第三安装位13的中心轴线重合设置；所述主框架10内具有第一限位件14和第二限位件15，第一限位件14位于第二安装位12和第三安装位13之间，第二限位件15位于第三安装位13处；副框架20，副框架20的第一端具有第一安装孔21，第二端具有第二安装孔22，第一安装孔21和第二安装孔22的中心轴线平行设置；副框架20的一侧具有安装槽23，另一侧具有安装板24，安装槽23与安装板24平行设置；安装槽23与第一安装孔21的中心轴线夹角为45度；副框架20通过紧固件固定安装于主框架10内，并且第一安装孔21的外周缘与第一限位件14配合，以使第一安装孔21和第二安装位12的中心轴线重合；第二安装孔22的外周缘与第二限位件15配合，以使第二安装孔22和第三安装位13的中心轴线重合；第一安装位11与第三安装位13的中心轴线均穿过安装槽23，第二安装位12的中心轴线穿过安装板24。本实用新型采用主框架10和副框架20分别对相机、激光源及内部镜片等部件实现固定安装，主框架10和副框架20均采用机加工的方式加工成型，使主框架10与副框架20内部具备满足同轴装配要求的多个特定结构，相机和激光源安装到主框架10上，多个不同功能的镜片安装到副框架20上，再将副框架20与主框架10组装起来，便可以实现相机的成像方向与激光源的出射方向同轴重合，使相机可以正对着激光聚焦的光斑，采集到更准确的光斑图像，满足激光焊接中的监控要求。采用本实用新型的这种安装结构，在保证相机与激光源的同轴安装要求的前提下，主框架10和副框架20的生产成本相对非常低，实现了以低成本便达到较高的装配工艺要求的这一重大优点。

如图2所示，所述第一限位件14包括第一凸棱，所第二限位件15包括第二凸棱，并且第一凸棱与第二凸棱的凸出方向相反。通过在主框架10内设计的凸棱来作为限位件，对副框架20实现位置限制，通过简单的结构特征实现对副框架20的安装和定位，保证副框架20与主框架10牌准确的相对位置，提高同轴装配的精度。

如图2所示，所述主框架10上还设有支撑板16，副框架20上第二安装孔22的侧部搁置于所述支撑板16上。支撑板16既可以对副框架20起到支撑作用，同时也可以起到限位作用，进一步保证副框架20与主框架10牌准确的相对位置。

如图2所示，所述主框架10上还设有限位板17，副框架20上第一安装孔21的侧部抵接于所述限位板17上。限位板17对副框架20起到限位作用，并且与支撑板16分别作用于副框架20的两个对立面，进一步保证副框架20与主框架10牌准确的相对位置。

如图2所示，所述主框架10上还设有倾斜设置的挡板18，副框架20上的安装板24贴合于所述挡板18上。挡板18既可以对副框架20起到支撑限位作用，特别是还可以通过挡板18与安装板24的贴合，对副框架20位于主框架10内的装配起到角度限位效果，使副框架20可以以准确的偏转角度与主框架10装配。

如图4所示，所述第一安装孔21内通过紧固件固定安装有第一安装架25，所述第一安装架25上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。通过第一安装架25上的卡位将聚焦透镜安装到第一安装孔21内，可以更准确地让透镜的焦点与第一安装孔21的中心轴线重合，这样透镜便可以进入焊接系统的同轴系统中，使激光被聚焦，从而进一步提高激光的集中，提高焊接点的焊接能量。

如图5所示，所述第二安装孔22内通过紧固件固定安装有第二安装架26，所述第二安装架26上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。通过第二安装架26上的卡位将聚焦透镜安装到第二安装孔22内，可以更准确地让透镜的焦点与第一安装孔21的中心轴线重合，这样透镜便可以进入焊接系统的同轴系统中，使激光被聚焦，从而进一步提高激光的集中，提高焊接点的焊接能量。

如图5所示，所述第二安装架26上具有用于固定安装防护镜的卡位，并且安装聚焦透镜的卡位与安装防护镜的卡位分别位于第二安装架26的两端并排设置。通过第二安装架26对防护镜起到固定限位的安装，使防护镜可以对焊接系统内部起到保护效果，同时也可以使激光或外部光线准确地沿轴线进入焊接系统内部。

如图1所示，所述主框架10内位于第二安装位12和第一限位件14之间的位置安装有第三安装架27，所述第三安装架27上具有用于固定安装防护镜的卡位。通过在主框架10内设置第三安装架27来安装一个防护镜，对激光照射起到防护效果，同时也可以使激光与聚焦透镜具备更准确的匹配位置关系。

如图4所示，所述安装槽23上具有用于安装分光镜的卡位，所述安装板24上具有用于安装反射镜的卡位。通过安装槽23和安装板24上特定的卡位来分别安装和固定分光镜和反射镜，使分光镜和反射镜不仅方便安装固定，而且还可以保证它们的安装位置与轴线之间准确的位置关系，进一步提高激光与相机之间的同轴度。

本实用新型的安装结构，采用机加工部件作为安装框架，包括主框架10和副框架20，副框架20内安装镜片阵列，主框架10上安装相机和激光源等功能部件，副框架20需要安装到主框架10内部，如图1所示，具体的安装过程如下所述。

首先，需要将镜片阵列安装到副框架20上，具体地将反射镜5放入到安装板24的卡位上，安装固定后反射镜5的镜面与安装板24呈平齐状态，然后将分光镜6固定安装到安装槽23的卡位上，安装固定后分光镜6的镜面与安装槽23呈平齐状态，这样分光镜6与反射镜5的镜面便呈平行状态设置；将一个聚焦透镜4放入到第一安装架25的卡位内固定，然后将第一安装架25放入第一安装孔21，再通过紧固件将第一安装架25与副框架20之间固定起来，固定完成后聚焦透镜4的中心轴线便会与第一安装孔21的中心轴线重合；将另一个聚焦透镜4和一个防护镜3分别放入到第二安装架26两端的卡位内固定，聚焦透镜4位于内侧的卡位，防护镜3位于外侧的卡位，然后将第二安装架26放入第二安装孔22，再通过紧固件将第二安装架26与副框架20之间固定起来，固定完成后聚焦透镜4和防护镜3的中心轴线便会与第二安装孔22的中心轴线重合；完成上述镜片阵列的安装后，镜片阵列中的各个镜片均已就位，具备如下对应关系：第一安装孔21内的聚焦透镜4的中心轴线穿过反射镜5的镜面并且二者夹角为45度，第二安装孔22内的聚焦透镜4和防护镜3的中心轴线穿过分光镜6的镜面并且二者夹角为45度，同时分光镜6与反射镜5的镜面互相平行。

其次，将副框架20与主框架10进行组装固定，具体地将安装有镜片阵列的副框架20放入到主框架10内部，使第一安装孔21位于第一限位件14处并与之配合，第二安装孔22位于第二限位件15处并与之配合，同时支撑板16和限位板17分别位于副框架20的上下两端对副框架20起到支撑定位作用，这样配合二个限位件的左右定位作用，便实现了主框架10对副框架20的四个方位的定位，再加上主框架10内部倾斜的挡板18与副框架20上倾斜的安装板24贴合设置，进一步地让主框架10对副框架20进行全方位的定位固定，使副框架20与主框架10之间被完全定位固定，副框架20的第二安装孔22便位于第三安装位13内，第一安装孔21与第二安装位12共轴线并且第一安装孔21朝向第二安装位12；当副框架20安装到主框架10内部后，第一安装孔21内的聚焦透镜的中心轴线与第二安装位12的中心轴线重合，第二安装孔22的聚焦透镜的中心轴线与第一安装位11的中心轴线重合。主框架10内还需要组装固定第三安装架27，第三安装架27上配套有一个防护镜3，第三安装架27需要安装到主框架10内第二安装位12与第一限位件14之间的位置，这个防护镜的中心轴线与第一安装孔21内的聚焦透镜的中心轴线是重合的，这样这个防护镜3便会位于第二安装位12和第一安装孔21之间。

最后，将相机1安装到主框架10的第一安装位11上并通过紧固件固定起来，这样相机1的成像镜头的中心轴线便与副框架20上第二安装孔22内的聚焦透镜的中心轴线重合，它们二者之间的中心轴线均穿过分光镜的镜面；将激光源2安装到主框架10的第二安装位12上并通过紧固件固定起来，这样激光源2的激光发射方向与副框架20上第一安装孔21内的聚焦透镜的中心轴线重合。安装完成后，便可以将其它一些辅助焊接的部件再安装到主框架10上，构成一套完整的激光焊接系统。

在进行焊接时，激光源2发射出激光，首先经过第三安装架27上的防护镜3中心轴线并透射穿过该防护镜，进而发射到副框架20上第一安装孔21内的聚焦透镜4，激光经过这个聚焦透镜4聚焦后，再发射到反光镜5上，由于反光镜5倾斜45度设置，激光从开始的纵向传播经反光镜5反射后变成横向传播，这样激光便会发射到分光镜6上，由于此处使用的分光镜6具备全反射激光和透射其它光信号的性能，激光到达分光镜6的镜面后再次被反射，分光镜6也是倾斜45度设置，激光便会被分光镜6反射再次沿纵向传播，从而射向副框架20上第二安装孔22内的另一个聚焦透镜4上，经过该聚焦透镜4的聚焦，激光最后从第二安装孔22内的防护镜3透射而出，在焊接工件上形成光斑，对工件进行激光焊接。激光形成的光斑对工件进行焊接的时候，焊点处形成的光班，会产生光信号反向地从第二安装孔22内的防护镜3和聚焦透镜4透射进入主框架10内部，这个光信号会沿着第二安装孔22的中心轴线传播，由于相机1的成像方向与第二安装孔22的中心轴线同轴设置，这个光信号沿着第二安装孔22的中心轴线进入主框架10内部后，会到达分光镜6上，分光镜6会允许这个光信号透射穿过分光镜6，从而使这个光信号保持方向不变沿着第二安装孔22的中心轴线继续传播，直至到达相机1的成像镜头上被相机获取，这样相机1便可以与激光最终的发射方向同轴地采集到光斑的光信号，使操作人员可以方便获取到激光的光斑图像，而且这个图像是正对准光斑以同轴状态下采集的，采集位置不存在任何偏转，使光斑图像更加准确，与实际情况完全没有任何偏差，能按照准确的光斑图像对激光发射状态进行调节，使激光焊接满足焊接工艺要求。本实用新型的这种安装结构，在保证相机与激光源的同轴安装要求的前提下，主框架和副框架的生产成本相对非常低，安装结构具备以低成本便达到较高的装配工艺要求的优点。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，包括：

主框架，主框架的一端具有并排设置的第一安装位和第二安装位，主框架的另一端具有第三安装位，第一安装位和第二安装位的中心轴线平行设置，第一安装位和第三安装位的中心轴线重合设置；所述主框架内具有第一限位件和第二限位件，第一限位件位于第二安装位和第三安装位之间，第二限位件位于第三安装位处；

副框架，副框架的第一端具有第一安装孔，第二端具有第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔的中心轴线平行设置；副框架的一侧具有安装槽，另一侧具有安装板，安装槽与安装板平行设置；安装槽与第一安装孔的中心轴线夹角为45度；

副框架通过紧固件固定安装于主框架内，并且第一安装孔的外周缘与第一限位件配合，以使第一安装孔和第二安装位的中心轴线重合；第二安装孔的外周缘与第二限位件配合，以使第二安装孔和第三安装位的中心轴线重合；第一安装位与第三安装位的中心轴线均穿过安装槽，第二安装位的中心轴线穿过安装板。

2.根据权利要求1所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述第一限位件包括第一凸棱，所第二限位件包括第二凸棱，并且第一凸棱与第二凸棱的凸出方向相反。

3.根据权利要求2所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述主框架上还设有支撑板，副框架上第二安装孔的侧部搁置于所述支撑板上。

4.根据权利要求3所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述主框架上还设有限位板，副框架上第一安装孔的侧部抵接于所述限位板上。

5.根据权利要求4所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述主框架上还设有倾斜设置的挡板，副框架上的安装板贴合于所述挡板上。

6.根据权利要求1所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述第一安装孔内通过紧固件固定安装有第一安装架，所述第一安装架上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。

7.根据权利要求1所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述第二安装孔内通过紧固件固定安装有第二安装架，所述第二安装架上具有用于固定安装聚焦透镜的卡位。

8.根据权利要求7所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述第二安装架上具有用于固定安装防护镜的卡位，并且安装聚焦透镜的卡位与安装防护镜的卡位分别位于第二安装架的两端并排设置。

9.根据权利要求6所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述主框架内位于第二安装位和第一限位件之间的位置安装有第三安装架，所述第三安装架上具有用于固定安装防护镜的卡位。

10.根据权利要求1所述的激光焊接系统的同轴安装结构，其特征在于，所述安装槽上具有用于安装分光镜的卡位，所述安装板上具有用于安装反射镜的卡位。