CN209598418U - 一种激光焊接头及应用其的激光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光焊接头及应用其的激光设备，激光设备包括：激光发生器、光纤和激光焊接头，光纤的两端分别连接激光发生器和激光焊接头，其中激光焊接头包括依次连接的准直组件和压缩变形组件，准直组件包括准直镜片，压缩变形组件包括柱面镜片，激光发生器产生的激光由光纤传导到激光焊接头处发散出来，发散的激光经过准直镜形成横截面为圆形的平行激光，圆形的平行激光经过柱面镜片时在一个径向方向上被压缩，从而使激光的截面变为椭圆形，椭圆形的光斑照射在矩形形状等狭长状的产品上时有效利用面积更大，提高了激光的利用率，使产品受热更加均匀有效，提高了焊接固化的加工质量，同时也不必用更高功率的激光，节约了成本。

Description

一种激光焊接头及应用其的激光设备

技术领域

本实用新型属于激光加工领域，尤其涉及一种激光焊接头及应用其的激光设备。

背景技术

随着科学技术的发展，部分手机厂商逐渐使用线性马达取代传统的转子马达，线性马达的定子线圈是平面排布的，其定子线圈需要通过胶水固定在矩形不锈钢片上，目前市场上采用过炉加热、热风枪加热等方式固化胶水，以上方式对操作场地要求大，加热时间长，产品和治具整体受热不利于后续工序操作(自动化操作)，能耗大。

而采用激光加热固化能较好的满足自动化生产，具有局部加热，效率高等特点，如图1所示为传统激光加工工艺：

a)在不锈钢片001上涂胶水002；

b)将线圈003粘在胶水上；

c)采用激光对胶水进行烘干。

由于传统的激光焊接头照在工作面上的激光光斑一004为圆形，而定子线圈在不锈钢片上形成了长条状排列，使得圆形的激光光斑一004对长条状的定子线圈的涂胶加热固化容易导致部分激光作用在产品需要加工的范围以外，需要更高功率的激光器才能满足需求，同时热源作用在产品上不均匀，容易导致产品局部过热或者温度不够而影响加工质量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种激光焊接头及应用其的激光设备，旨在使焊接头形成具有椭圆形光斑的激光，实现对狭长状产品的焊接固化，以提高激光的利用率，使产品受热更加均匀有效，提高焊接固化的加工质量。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，提供一种激光焊接头，应用于激光设备照射激光以进行加热固化，所述激光设备产生的激光由光纤传导至所述激光焊接头，所述光纤传导出横截面为圆形的发散激光，所述发散激光从所述光纤穿过所述激光焊接头，所述激光焊接头包括相互连接的准直组件和压缩变形组件，所述准直组件包括准直镜片，所述压缩变形组件包括柱面镜片，所述发散激光经过所述准直镜片后形成平行激光，所述平行激光穿过所述柱面镜片时被压缩而横截面变为椭圆形。

进一步地，所述激光焊接头还包括聚焦组件，所述聚焦组件连接在所述压缩变形组件上，所述聚焦组件包括聚焦镜片，所述聚焦镜片与所述柱面镜片相隔预定距离，从所述柱面镜片经过后的激光穿过所述聚焦镜片。

进一步地，所述准直组件还包括光纤连接头和准直镜座，所述准直镜座与所述光纤连接头固定连接，所述光纤连接头上设置有光纤连接口，所述光纤连接在所述光纤连接口上，所述准直镜座上具有准直镜通腔，所述准直镜通腔与所述光纤连接口对应设置，所述准直镜片装配在所述准直镜通腔内。

进一步地，所述准直镜座的远离所述光纤连接头的一侧开设有准直镜槽，所述准直镜片装配在所述准直镜槽内，所述准直组件还包括准直镜垫圈和准直镜压环，所述准直镜垫圈抵顶在所述准直镜片的远离所述准直镜槽一侧，所述准直镜压环抵顶在所述准直镜片的远离所述准直镜片的一侧。

进一步地，所述压缩变形组件还包括柱面镜座，所述柱面镜座固定连接在所述准直镜座上，所述柱面镜座上开设有柱面镜通腔，所述柱面镜通腔与所述准直镜通腔对应设置，所述柱面镜片装配在所述柱面镜通腔上。

进一步地，所述柱面镜座的与所述准直镜座相装配一侧开设有柱面镜槽，所述柱面镜片与所述柱面镜槽相匹配，所述柱面镜片装配在所述柱面镜槽内，所述压缩变形组件还包括柱面镜压片，所述柱面镜压片通过螺钉固定在所述柱面镜槽的槽壁的端面上，并且所述柱面镜压片抵顶在所述柱面镜片的远离所述柱面镜槽的一侧。

进一步地，所述聚焦组件还包括聚焦镜座，所述聚焦镜座固定装配在所述准直镜座上，所述聚焦镜座上开设有聚焦镜通腔，所述聚焦镜通腔与所述柱面镜通腔对应设置，所述聚焦镜片装配在所述聚焦镜通腔上。

进一步地，所述聚焦镜座的与所述准直镜座相装配的一侧开设有聚焦镜槽，所述聚焦镜片装配在所述聚焦镜槽内，所述聚焦组件还包括聚焦镜垫圈和聚焦镜压环，所述聚焦镜垫圈抵顶在所述聚焦镜片的远离所述聚焦镜槽的一侧，所述聚焦镜压环抵顶在所述聚焦镜垫圈的远离所述聚焦镜片的一侧。

进一步地，所述激光焊接头还包括保护镜组件，所述保护镜组件连接在所述聚焦组件上，所述保护镜组件包括：保护镜片和保护镜安装座，所述保护镜片装配在所述保护镜安装座上。

进一步地，提供一种激光设备，包括：激光发生器、光纤和激光焊接头，所述光纤的一端连接在所述激光发生器上，所述光纤的另一端连接在所述激光焊接头上，所述激光焊接头为如上任意一种所述的激光焊接头，所述激光发生器产生的激光通过所述光纤传导后穿过所述激光焊接头形成横截面为椭圆形的激光。

本实用新型中激光焊接头及应用其的激光设备与现有技术相比，有益效果在于：

激光发生器产生的激光由光纤传导到激光焊接头并发射出横截面为圆形的发散激光，发散激光经过准直镜形成横截面为圆形的平行激光，圆形的平行激光经过柱面镜片时在一个径向方向上被压缩，从而使激光的截面变为椭圆形，即从激光焊接头出来的激光照在工作面上时形成椭圆形光斑，椭圆形的光斑照射在矩形形状等狭长状的产品上时有效利用面积更大，提高了激光的利用率，使产品受热更加均匀有效，提高了焊接固化的加工质量，同时，由于激光能量利用率的提高，也不必用更高功率的激光，节约了成本。

附图说明

图1是传统的激光烘干工艺示意图；

图2本实用新型实施例中激光设备的整体结构示意图；

图3是本实用新型实施例中激光焊接头的整体结构示意图；

图4是本实用新型实施例中激光设备工作时的光路示意图；

图5是本实用新型实施例中激光设备工作时激光照射在工作平面上的光斑示意图；

图6是本实用新型实施例中激光焊接头的第一分解结构示意图；

图7是本实用新型实施例中激光焊接头的第二分解结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：001、不锈钢片；002、胶水；003、线圈；004、激光光斑一；005、激光光斑二；100、激光焊接头；110、准直组件；111、准直镜片；112、光纤连接头；113、准直镜座；114、准直镜垫圈；115、准直镜压环；120、压缩变形组件；121、柱面镜片；122、柱面镜座；123、柱面镜压片；130、聚焦组件；131、聚焦镜片；132、聚焦镜座；133、聚焦镜垫圈；134、聚焦镜压环；140、保护镜组件；141、保护镜片；142、保护镜安装座；143、保护镜盖；200、光纤；300、激光发生器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

在本实施例中，如图2所示，激光设备包括：激光发生器300、光纤200和激光焊接头100，光纤200的一端连接在激光发生器300上，光纤200的另一端连接在激光焊接头100上，激光发生器300产生的激光由光纤200传导至激光焊接头100，光纤200传导出横截面为圆形的发散激光(如图4)，发散激光从光纤200射出后穿过激光焊接头100，如图3-7所示，其中激光焊接头100包括依次相互连接的准直组件110、压缩变形组件120和聚焦组件130，准直组件110包括准直镜片111，压缩变形组件120包括柱面镜片121，聚焦组件130包括聚焦镜片131，聚焦镜片131与柱面镜片121相隔预定距离，发散激光经过准直镜片111后形成平行激光，平行激光穿过柱面镜片121时在一个径向方向上被压缩而横截面变为椭圆形，该径向方向垂直于柱面镜片121的延伸方向(即柱面镜片121的轴向方向)，从柱面镜片121经过后的激光穿过聚焦镜片131。

激光发生器300产生的激光由光纤200传导到激光焊接头100并发射出横截面为圆形的发散激光，发散激光经过准直镜形成横截面为圆形的平行激光，平行激光经过柱面镜片121时在一个径向方向上被压缩，从而使激光的截面变为椭圆形，之后激光经过聚焦镜片131被聚焦，使激光焊接头100出来的激光照在工作面上时形成适合大小的椭圆形的激光光斑二005，椭圆形的激光光斑二005照射在矩形形状等狭长状的产品上时有效利用面积更大，此时椭圆形的激光光斑二005的覆盖范围与狭长状排列的定子线圈的区域大致重合(如图5所示)，提高了激光的利用率，使产品受热更加均匀有效，提高了焊接固化的加工质量，同时，由于激光能量利用率的提高，也不必用更高功率的激光，节约了成本。

具体的，在本实施例中，如图3、6、7所示，准直组件110还包括：光纤连接头112、准直镜座113、准直镜垫圈114和准直镜压环115，准直镜座113与光纤连接头112之间通过四个螺钉固定连接，光纤连接头112上设置有光纤连接口，光纤200连接在光纤连接口上，准直镜座113上具有准直镜通腔，准直镜通腔与光纤连接口对应设置，从而使发散激光从光纤连接口进入后射入准直镜通腔，准直镜片111装配在准直镜通腔内，准直镜为凸透镜，准直镜座113的远离光纤连接头112的一侧开设有准直镜槽，准直镜片111装配在准直镜槽内，准直镜垫圈114抵顶在准直镜片111的远离准直镜槽一侧，准直镜压环115抵顶在准直镜片111的远离准直镜片111的一侧，从而使准直镜片111与准直镜座113装配牢固稳定，准直镜压环115上开设有两个缺口，准直镜压环115与准直镜槽之间螺纹配合，两个缺口的设置便于使用工具将准直镜压环115旋合在准直镜槽内。

如图3、6、7所示，压缩变形组件120还包括柱面镜座122和柱面镜压片123，柱面镜座122固定连接在准直镜座113上，柱面镜座122上开设有柱面镜通腔，柱面镜通腔与准直镜通腔对应设置，柱面镜片121装配在柱面镜通腔上，改变柱面镜片121的曲率能使激光光斑二005的横截面为不同长宽比的椭圆，从而适于不同规格的产品烘干加工，在本实施例中，柱面镜片121采用凹面镜，在其他实施例中，柱面镜片121也可以采用凸面镜，柱面镜座122的与准直镜座113相装配一侧开设有柱面镜槽，柱面镜片121与柱面镜槽相匹配，柱面镜槽内的四个角处均设置有弧面结构，柱面镜片121装配在柱面镜槽内时由柱面镜槽的四个侧壁面进行定位，柱面镜片121的上侧面与柱面镜槽的槽壁的端面平齐，在本实施例中柱面镜压片123设置有两个，两个柱面镜压片123通过螺钉固定在柱面镜槽的相对的两个槽壁的端面上，并且柱面镜压片123抵顶在柱面镜片121的远离柱面镜槽的一侧。

在本实施例中，准直镜座113上设置有装配板，装配板上周向开设有四个等角度排列的装配孔，柱面镜座122上开设有四个装配孔且与装配板上的四个装配孔一一对应，准直镜座113和柱面镜座122之间通过螺钉固定装配，装配更加稳定。

如图3、6、7所示，聚焦组件130还包括聚焦镜座132、聚焦镜垫圈133和聚焦镜压环134，聚焦镜座132固定装配在准直镜座113上，聚焦镜座132上开设有聚焦镜通腔，聚焦镜通腔与柱面镜通腔对应设置，聚焦镜片131装配在聚焦镜通腔上，具体的，聚焦镜座132的与准直镜座113相装配的一侧开设有聚焦镜槽，聚焦镜片131装配在聚焦镜槽内，聚焦镜片131采用凸透镜，使用不同焦距的聚焦镜片131能够改变激光的聚焦程度，以获得不同大小的激光光斑二005，从而适应不同高度的工作距离h(如图4)，聚焦镜垫圈133抵顶在聚焦镜片131的远离聚焦镜槽的一侧，聚焦镜压环134抵顶在聚焦镜垫圈133的远离聚焦镜片131的一侧，聚焦镜压环134上开设有两个缺口，聚焦镜压环134与聚焦镜槽之间螺纹配合，两个缺口的设置便于使用工具将聚焦镜压环134旋合在聚焦镜槽内。

在本实施例中，聚焦镜座132上设置有装配板，装配板上周向开设有四个等角度排列的装配孔，柱面镜座122的底侧开设有四个装配孔且与聚焦镜座132的装配板上的四个装配孔一一对应，聚焦镜座132和柱面镜座122之间通过螺钉固定装配，装配更加稳定。

如图3、6、7所示，为了将准直镜片111、柱面镜片121和聚焦镜片131与外部环境隔离从而防止脏污，在本实施例中，激光焊接头100还包括保护镜组件140，保护镜组件140包括：保护镜片141、保护镜安装座142和保护镜盖143，保护镜片141装配在保护镜安装座142上，聚焦镜座132的底部外壁上设置有外螺牙，保护镜座的内壁上设置有内螺牙，保护镜座和聚焦镜座132之间通过内螺牙和外螺牙螺合的方式配合，保护镜盖143螺合装配在保护镜座上，保护镜盖可以在运输过程中保护激光焊接头100，以防止激光焊接头100的镜片刮伤或脏污。

在本实施例中，柱面镜座122为矩形块状，为了方便将激光焊接头100固定在合适位置和角度，柱面镜座122的四个侧面均分别开设有四个螺钉孔，四个螺钉孔与螺钉配合，需要将激光焊接头100固定时，可以采用螺钉固定方式，方便快捷。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光焊接头，应用于激光设备照射激光以进行加热固化，所述激光设备产生的激光由光纤(200)传导至所述激光焊接头(100)，所述光纤(200)传导出横截面为圆形的发散激光，所述发散激光从所述光纤(200)穿过所述激光焊接头(100)，其特征在于，所述激光焊接头(100)包括相互连接的准直组件(110)和压缩变形组件(120)，所述准直组件(110)包括准直镜片(111)，所述压缩变形组件(120)包括柱面镜片(121)，所述发散激光经过所述准直镜片(111)后形成平行激光，所述平行激光穿过所述柱面镜片(121)时被压缩而横截面变为椭圆形。

2.根据权利要求1所述的激光焊接头，其特征在于，所述激光焊接头(100)还包括聚焦组件(130)，所述聚焦组件(130)连接在所述压缩变形组件(120)上，所述聚焦组件(130)包括聚焦镜片(131)，所述聚焦镜片(131)与所述柱面镜片(121)相隔预定距离，从所述柱面镜片(121)经过后的激光穿过所述聚焦镜片(131)。

3.根据权利要求2所述的激光焊接头，其特征在于，所述准直组件(110)还包括光纤连接头(112)和准直镜座(113)，所述准直镜座(113)与所述光纤连接头(112)固定连接，所述光纤连接头(112)上设置有光纤连接口，所述光纤(200)连接在所述光纤连接口上，所述准直镜座(113)上具有准直镜通腔，所述准直镜通腔与所述光纤连接口对应设置，所述准直镜片(111)装配在所述准直镜通腔内。

4.根据权利要求3所述的激光焊接头，其特征在于，所述准直镜座(113)的远离所述光纤连接头(112)的一侧开设有准直镜槽，所述准直镜片(111)装配在所述准直镜槽内，所述准直组件(110)还包括准直镜垫圈(114)和准直镜压环(115)，所述准直镜垫圈(114)抵顶在所述准直镜片(111)的远离所述准直镜槽一侧，所述准直镜压环(115)抵顶在所述准直镜片(111)的远离所述准直镜片(111)的一侧。

5.根据权利要求3所述的激光焊接头，其特征在于，所述压缩变形组件(120)还包括柱面镜座(122)，所述柱面镜座(122)固定连接在所述准直镜座(113)上，所述柱面镜座(122)上开设有柱面镜通腔，所述柱面镜通腔与所述准直镜通腔对应设置，所述柱面镜片(121)装配在所述柱面镜通腔上。

6.根据权利要求5所述的激光焊接头，其特征在于，所述柱面镜座(122)的与所述准直镜座(113)相装配一侧开设有柱面镜槽，所述柱面镜片(121)与所述柱面镜槽相匹配，所述柱面镜片(121)装配在所述柱面镜槽内，所述压缩变形组件(120)还包括柱面镜压片(123)，所述柱面镜压片(123)通过螺钉固定在所述柱面镜槽的槽壁的端面上，并且所述柱面镜压片(123)抵顶在所述柱面镜片(121)的远离所述柱面镜槽的一侧。

7.根据权利要求5所述的激光焊接头，其特征在于，所述聚焦组件(130)还包括聚焦镜座(132)，所述聚焦镜座(132)固定装配在所述准直镜座(113)上，所述聚焦镜座(132)上开设有聚焦镜通腔，所述聚焦镜通腔与所述柱面镜通腔对应设置，所述聚焦镜片(131)装配在所述聚焦镜通腔上。

8.根据权利要求7所述的激光焊接头，其特征在于，所述聚焦镜座(132)的与所述准直镜座(113)相装配的一侧开设有聚焦镜槽，所述聚焦镜片(131)装配在所述聚焦镜槽内，所述聚焦组件(130)还包括聚焦镜垫圈(133)和聚焦镜压环(134)，所述聚焦镜垫圈(133)抵顶在所述聚焦镜片(131)的远离所述聚焦镜槽的一侧，所述聚焦镜压环(134)抵顶在所述聚焦镜垫圈(133)的远离所述聚焦镜片(131)的一侧。

9.根据权利要求2-8中任意一项所述的激光焊接头，其特征在于，所述激光焊接头(100)还包括保护镜组件(140)，所述保护镜组件(140)连接在所述聚焦组件(130)上，所述保护镜组件(140)包括：保护镜片(141)和保护镜安装座(142)，所述保护镜片(141)装配在所述保护镜安装座(142)上。

10.一种激光设备，其特征在于，包括：激光发生器(300)、光纤(200)和激光焊接头(100)，所述光纤(200)的一端连接在所述激光发生器(300)上，所述光纤(200)的另一端连接在所述激光焊接头(100)上，所述激光焊接头(100)为如权利要求1-9中任意一项所述的激光焊接头(100)，所述激光发生器(300)产生的激光通过所述光纤(200)传导后穿过所述激光焊接头(100)形成横截面为椭圆形的激光。