CN212412421U - 一种集成化小体积yag脉冲光纤焊接激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其包括：支架；激光器本体，所述激光器本体安装在所述支架上，所述激光器本体设置有内腔室，所述内腔室内安装有激光腔体，所述激光腔体内安装有晶体棒和氙灯本体，所述内腔室底部设置有冷却管路，所述冷却管路与所述激光腔体连接并冷却所述激光腔体；激光器电源驱动板，所述激光器电源驱动板安装在所述激光器本体底部；主控板，所述主控板安装在所述支架上并与所述激光器电源驱动板电性连接，用于控制所述激光器电源驱动板、所述激光器本体；低压开关电源，所述低压开关电源安装在所述支架上。实现大幅度缩减激光器的体积，同时提高装置一体化程度以方便管理、安装。

Description

一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器

技术领域

本实用新型涉及到激光器设备技术领域，尤其涉及到一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器。

背景技术

激光器——能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。之后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。

现有焊接用激光器，为提供足够的功率其驱动电源占用的体积较大，同时需要将激光器本体和驱动电源分别使用水冷和风冷进行冷却，导致激光器整体体积过大，同时支架内部的驱动电源、激光器本体间的接线又多又杂，使得整体部件繁多、结构复杂，进而导致生产和维护繁琐、耗时，使得生产、维护成本变高；过大的体积导致无法很好地配合生产设备进行焊接，同时需要长时间的前期调试安装及配置支架，致使管理者无法一人监控多台生产设备。

因此，亟需一种能够解决以上一种或多种问题的集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的一种或多种问题，本实用新型提供了种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器。本实用新型为解决上述问题采用的技术方案是：一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其包括：支架；激光器本体，所述激光器本体安装在所述支架上，所述激光器本体设置有内腔室，所述内腔室内安装有激光腔体，所述激光腔体内安装有晶体棒和氙灯本体，所述内腔室底部设置有冷却管路，所述冷却管路与所述激光腔体连接并冷却所述激光腔体；激光器电源驱动板，所述激光器电源驱动板安装在所述激光器本体底部并被所述冷却管路冷却，所述激光器电源驱动板的驱动板电感、驱动板电容安装在所述支架上；主控板，所述主控板安装在所述支架上并与所述激光器电源驱动板电性连接，用于控制所述激光器电源驱动板、所述激光器本体；低压开关电源，所述低压开关电源安装在所述支架上，所述低压开关电源用于低压供电。此为基础。

进一步地，所述激光器电源驱动板的布局结构包括：载板；变压器、温控继电器接线端、点灯信号及反馈接线端、点灯继电器及反馈继电器设置在载板的右下角；高压包及续流电阻接线端设置在载板右上角；电源开关接线端、220V输出接线端、低压总电控制及电容快充控制接线端、输出电感接线端、氙灯正极接线端、220V电源输入及缓上电电阻接线端设置在载板的上侧；低压电源模块、主接触器、快充接触器设置在载板左上角；IGPT驱动电路及IGPT控制信号接线端设置在载板左下角；吸收电容设置在所述IGPT驱动电路内侧及所述快充接触器下侧；点灯板设置在所述氙灯正极接线端的下侧；输出半桥接线端设置在载板右下角，并且输出半桥安装在载板的底部；输入半桥设置在载板底部并在所述吸收电容的下方；放电电阻接线端、氙灯负极接线端设置在载板下侧；IGPT安装在载板底部并设置在所述吸收电容的下方；所述变压器、所述点灯继电器、所述反馈继电器、所述高压包、所述低压电源模块、所述主接触器、所述快充接触器、所述IGPT驱动电路、所述吸收电容以及所述点灯板通过焊接与所述载板电性连接。用于配合所述激光器本体来散热IGPT。

进一步地，还包括一个驱动板散热支架，所述激光器电源驱动板安装在所述驱动板散热支架上，所述驱动板散热支架固定安装在所述激光器本体上。

进一步地，还包括一个散热风扇，所述散热风扇固定安装在所述支架的侧壁上。

进一步地，所述激光器本体上安装有接线柱座，所述接线柱座连通所述内腔室；所述冷却管路的两端固定安装有快插头，所述快插头用于与外部水管连接。

进一步地，所述内腔室的两端安装有全反调整镜，所述全反调整镜用于反射所述晶体棒射出的激光。

进一步地，所述激光腔体设置有外层陶瓷腔和内层陶瓷腔，所述氙灯本体和所述晶体棒固定安装在所述内侧陶瓷腔内；所述激光腔体两端固定安装有出水腔头，所述出水腔头底部设置有出水口，所述出水口与所述冷却管路密封连接。

进一步地，述激光器本体前端固定安装有耦合器，所述耦合器底部固定安装有光纤接头，所述激光器本体后端固定安装有密封后盖。

本实用新型取得的有益价值是：本实用新型通过将所述支架、所述激光器本体、所述激光器电源驱动板、所述低压开关电源以及其他部件通过巧妙的结构连接在一起，实现了大幅度缩小整个机体的体积，以便能够方便地安装在生产设备上及减少占地面积，同时一体化程度更高，提高单个工作人员管理的设备数量，进而降低成本；激光器本体设置的水循环冷却管路不仅能够冷却其自身，还能配合冷却激光器电源驱动板上的元器件，如IGPT、电阻，进而取得更好散热效果。以上极大地提高了本实用新型的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的立体图；

图2为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的爆炸图；

图3为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光器本体的局部视图I；

图4为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光器本体的局部视图II；

图5为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光腔体的俯视图；

图6为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光腔体的俯视图A-A方向的剖视图；

图7为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光器电源驱动板的立体图；

图8为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光器电源驱动板的俯视图；

图9为本实用新型一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器的激光器电源驱动板的原理图。

【附图标记】

101···点灯信号及反馈接线端

102···温控继电器接线端

103···放电电阻接线端

104···IGPT控制信号接线端

105···电源开关接线端

106···220V输出接线端

107···低压总电控制及电容快充控制接线端

108···220V电源输入及缓上电电阻接线端

109···输出电感接线端

110···氙灯正极接线端

111···续流电阻接线端

112···氙灯负极接线端

201···输出半桥接线端

202···吸收电容

203···点灯板

204···高压包

205···变压器

206···IGPT驱动电路

207···点灯继电器及反馈继电器

208···低压电源模块

209···主接触器

210···快充接触器

211···放电电阻

212···槽口

301···IGPT

302···快恢复二极管

303···接线排

304···输出半桥

305···输入半桥

401···外部控制板

501···冷却型材

601···氙灯

701···激光器电源驱动板

702···驱动板电感

703···驱动板散热支架

704···驱动板电容

801···支架

802···主控板

803···低压开关电源

804···散热风扇

901···激光器本体

902···接线柱座

903···耦合器

904···光纤接头

905···密封后盖

906···快插头

907···内腔室

908···激光腔体

909···全反调整镜

910···外层陶瓷腔

911···内层陶瓷腔

912···晶体棒

913···氙灯本体

914···出水腔头

915···出水口。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和和优点能够更加浅显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例限制。

如图1-图9所示，本实用新型公开了一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其包括：支架801；激光器本体901，所述激光器本体901安装在所述支架801上，所述激光器本体901设置有内腔室907，所述内腔室907内安装有激光腔体908，所述内腔室907使用盖板密封，所述激光腔体908内安装有晶体棒912和氙灯本体913，所述内腔室907底部设置有冷却管路，所述冷却管路与所述激光腔体908连接并冷却所述激光腔体908；激光器电源驱动板701，所述激光器电源驱动板701安装在所述激光器本体901底部并被所述冷却管路冷却，所述激光器电源驱动板701的驱动板电感702、驱动板电容704安装在所述支架801上；主控板802，所述主控板802安装在所述支架801上并与所述激光器电源驱动板701电性连接，用于控制所述激光器电源驱动板701、所述激光器本体901；低压开关电源803，所述低压开关电源803安装在所述支架801上，所述低压开关电源803用于低压供电。

需要说明的是，所述晶体棒912将所述氙灯本体913的光转化为激光射出；晶体棒可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体激光器的工作物质，激光器的运作原理为现有技术，在这里不作过多赘述。

具体地，如图2所示，还有一种实施方式是：包括一个驱动板散热支架703，所述激光器电源驱动板701安装在所述驱动板散热支架703上，所述驱动板散热支架703固定安装在所述激光器本体901上，所述驱动板散热支架703侧面一般呈L字型。相对于直接安装在所述激光器本体901底部来配合所述冷却管路散热，使用所述驱动板散热支架703来配合所述冷却管路能够节省更多的横向空间。所述冷却管路可以是贯穿所述激光器本体901底部并与所述内腔室907通过通孔连接的直孔或直槽，所述冷却管路的一种实施方式可以是：设置在所述激光器本体901底部的两个通孔，通孔之间互不连接，两个通孔在所述内腔室907底部开有连接的缺口，两个缺口一般不平行设置，用作冷却液进出所述激光腔体908进行循环。所述激光器本体901与所述冷却管路一体成型，有效避免使用过程中出现漏水现象，较于组合装配的方式导热性更好，同时方便生产降低成本。

具体地，如图7-图9所示，所述激光器电源驱动板的布局包括：载板；变压器205、温控继电器接线端102、点灯信号及反馈接线端101、点灯继电器及反馈继电器207设置在载板的右下角；高压包204及续流电阻接线端111设置在载板右上角；电源开关接线端105、220V输出接线端106、低压总电控制及电容快充控制接线端107、输出电感接线端109、氙灯正极接线端110、220V电源输入及缓上电电阻接线端108设置在载板的上侧；低压电源模块208、主接触器209、快充接触器210设置在载板左上角；IGPT驱动电路206及IGPT控制信号接线端104设置在载板左下角；吸收电容202设置在所述IGPT驱动电路206内侧及所述快充接触器210下侧；点灯板203设置在所述氙灯正极接线端110的下侧；输出半桥接线端201设置在载板右下角，并且输出半桥304安装在载板的底部；输入半桥305设置在载板底部并在所述吸收电容202的下方；放电电阻接线端103、氙灯负极接线端112设置在载板下侧；IGPT301安装在载板底部并设置在所述吸收电容202的下方；所述变压器205、所述点灯继电器及反馈继电器207、所述高压包204、所述低压电源模块208、所述主接触器209、所述快充接触器210、所述IGPT驱动电路206、所述吸收电容202以及所述点灯板203通过焊接与所述载板电性连接。进而实现集成化减小体积，同时大幅度减少电子器件间的接线和引线，方便生产和后期维护。其余配合电路、元器件参考图4电路图所示。进而大幅度减少驱动板及其元器件的体积，同时方便与所述激光器本体底部的所述冷却管路配合散热。

需要指出的是，所述低压电源模块208与所述变压器205设置在不同的两侧避免干扰，所述续流电阻接线端111外侧为延时回路，所述高压包204和所述点灯板203紧靠设置，所述IGPT301的驱动信号为PWM信号。IGPT和两个半桥设置在底部方便配合散热。

需要说明的是，本实用新型中使用的电路如图9所示，并基于图9所示的现有电路为基础设置、配备元器件的，旨在通过改变元器件的布局来缩减电源的体积，同时减少接线并配合冷却型材进行固定和散热。在权利要求中未指出的配合构成整一个电源的其他电路、元器件参考图9所示；因电路为现有技术，这里不作过多赘述。

具体地，所述输出半桥304设置在所述IGPT301右侧，所述输入半桥305设置在所述IGPT301上侧。所述输出、输入半桥一个是用于整流的，另一个是用于保护电路的；所述输出半桥304、所述输入半桥305、所述IGPT301固定安装在载板底部，作为支撑点固定安装载板在冷却型材501上，再配合冷却型材501对其本身进行冷却。

具体地，如图8、图9所示，载板上设置有三个通孔用于所述吸收电容202、所述IGPT301的安装和电性连接，三个通孔分别连接火线、零线、底线，其中地线的通孔设置在中间；载板上设置有槽口用于所述输出半桥304和所述输入半桥305的安装和连接，方便所述输入、输出半桥安装在载板的底部；在所述输出半桥接线端201和所述变压器205间设置有连线槽口212，用于电线的穿插载板的上下。载板通过所述IGPT301、所述输出、输入电桥固定安装在冷却型材501上；放电电阻211固定安装在冷却型材501上，所述放电电阻211使用电线与对应的接口连接；好处是将电源上发热量较大的元气件固定安装在冷却型材501上实现快速散热。进一步地，载板的长度小于或等于为220mm，宽度小于或等于140mm，进而能够配合激光器的水路冷却型材并安装在其上面，进一步节省空间和成本。

具体地，如图2所示，还包括一个散热风扇804，所述散热风扇804固定安装在所述支架801的侧壁上，在所述支架801安装侧板后对所述支架801内部进行散热。一般来说，所述激光器本体901前端固定安装有耦合器903，所述耦合器903底部固定安装有光纤接头904，用于对外发射激光，所述激光器本体901后端固定安装有密封后盖905。需要说明的是，所述密封后盖905上安装有红光调整架，红光调整架的具体结构参考现有装置，在这里不作过多赘述。

具体地，如图4-图5所示，所述激光器本体901上安装有接线柱座902，所述接线柱座902连通所述内腔室907，用于将所述氙灯本体913与外部电路连接，一般所述接线柱座902设置在所述激光器本体901的侧面上并且设置有至少两个；所述冷却管路的两端固定安装有快插头906，所述快插头906用于与外部水管连接，所述冷却管路的两端均设置有所述快插头906，所述快插头906的数量与所述冷却管路的开口数量一致。所述内腔室907的两端安装有全反调整镜909，所述全反调整镜909用于反射所述晶体棒912射出的激光，具体结构可参考现有激光器反光镜。

具体地，如图6-图7所示，所述激光腔体908设置有外层陶瓷腔910和内层陶瓷腔911，所述氙灯本体913和所述晶体棒912固定安装在所述内层陶瓷腔911内，所述外层陶瓷腔910一般用于保护所述内层陶瓷腔911；所述激光腔体908两端固定安装有出水腔头914，所述出水腔头914底部设置有出水口915，所述出水口915与所述冷却管路密封连接，具体是与所述冷却管路在所述内腔室907底部开设的缺口密封连接，所述出水腔头914一般使用螺栓与所述外层陶瓷腔910固定连接。本实施例里，所述晶体棒912和所述氙灯本体913都设置在所述内层陶瓷腔911上，所述内层陶瓷腔911设置在所述激光腔体981的内部，所述内腔室907设置有至少两个出液口与所述冷却管路连接，所述激光腔体908设置有两个冷却口与所述内腔室907上的出液口相连。所述支架801侧面上设置有与所述主控板802电性连接的控制开关。

如图6所示，其中所述氙灯本体913的两端分别被所述出水腔头914所固定，所述氙灯本体913的电线同样被所述出水腔头914固定，并与外界电路连接。所述内层陶瓷腔911在安装完所述晶体棒912和所述氙灯本体913后留下一定的空腔，供冷却液通过。在所述氙灯本体913发光后，所述晶体棒912将所述氙灯本体913发出的光进行吸收并转化成激光。所述外层、内层陶瓷腔是用陶瓷一体成型的，其中心位置处设有贯穿两端的腔体，所述氙灯本体913和所述晶体棒912就固定在腔体处。

综上所述，本实用新型通过将所述支架801、所述激光器本体901、所述激光器电源驱动板701、所述低压开关电源903以及其他部件通过巧妙的结构连接在一起，实现了大幅度缩小整个机体的体积，以便能够方便地安装在生产设备上及减少占地面积，同时一体化程度更高，提高单个工作人员管理的设备数量，进而降低成本；激光器本体设置的水循环冷却管路不仅能够冷却其自身，还能配合冷却激光器电源驱动板上的元器件，如IGPT、电阻，进而取得更好散热效果。以上极大地提高了本实用新型的实用价值。

以上所述的实施例仅表达了本实用新型的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对实用新型专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，包括：

支架；

激光器本体，所述激光器本体安装在所述支架上，所述激光器本体设置有内腔室，所述内腔室内安装有激光腔体，所述激光腔体内安装有晶体棒和氙灯本体，所述内腔室底部设置有冷却管路，所述冷却管路与所述激光腔体连接并冷却所述激光腔体；

激光器电源驱动板，所述激光器电源驱动板安装在所述激光器本体底部并被所述冷却管路冷却，所述激光器电源驱动板的驱动板电感、驱动板电容安装在所述支架上；

主控板，所述主控板安装在所述支架上并与所述激光器电源驱动板电性连接，用于控制所述激光器电源驱动板、所述激光器本体；

低压开关电源，所述低压开关电源安装在所述支架上，所述低压开关电源用于低压供电。

2.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，所述激光器电源驱动板的布局结构包括：载板；变压器、温控继电器接线端、点灯信号及反馈接线端、点灯继电器及反馈继电器设置在载板的右下角；高压包及续流电阻接线端设置在载板右上角；电源开关接线端、220V输出接线端、低压总电控制及电容快充控制接线端、输出电感接线端、氙灯正极接线端、220V电源输入及缓上电电阻接线端设置在载板的上侧；低压电源模块、主接触器、快充接触器设置在载板左上角；IGPT驱动电路及IGPT控制信号接线端设置在载板左下角；吸收电容设置在所述IGPT驱动电路内侧及所述快充接触器下侧；点灯板设置在所述氙灯正极接线端的下侧；输出半桥接线端设置在载板右下角，并且输出半桥安装在载板的底部；输入半桥设置在载板底部并在所述吸收电容的下方；放电电阻接线端、氙灯负极接线端设置在载板下侧；IGPT安装在载板底部并设置在所述吸收电容的下方；所述变压器、所述点灯继电器、所述反馈继电器、所述高压包、所述低压电源模块、所述主接触器、所述快充接触器、所述IGPT驱动电路、所述吸收电容以及所述点灯板通过焊接与所述载板电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，还包括一个驱动板散热支架，所述激光器电源驱动板安装在所述驱动板散热支架上，所述驱动板散热支架固定安装在所述激光器本体上。

4.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，还包括一个散热风扇，所述散热风扇固定安装在所述支架的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，所述激光器本体上安装有接线柱座，所述接线柱座连通所述内腔室；所述冷却管路的两端固定安装有快插头，所述快插头用于与外部水管连接。

6.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，所述内腔室的两端安装有全反调整镜，所述全反调整镜用于反射所述晶体棒射出的激光。

7.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，所述激光腔体设置有外层陶瓷腔和内层陶瓷腔，所述氙灯本体和所述晶体棒固定安装在所述内层陶瓷腔内；所述激光腔体两端固定安装有出水腔头，所述出水腔头底部设置有出水口，所述出水口与所述冷却管路密封连接。

8.根据权利要求1所述的一种集成化小体积YAG脉冲光纤焊接激光器，其特征在于，所述激光器本体前端固定安装有耦合器，所述耦合器底部固定安装有光纤接头，所述激光器本体后端固定安装有密封后盖。

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