CN216096972U - 一种手持式激光焊枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施提供一种手持式激光焊枪，用于对待加工件进行焊接，包含焊枪壳体，其内部安装有沿激光出射方向依次设置的准直镜和聚焦镜单元；激光光束通过所述准直镜进行准直，准直后的所述激光光束直接通过所述聚焦镜单元进行聚焦到所述待加工件上；驱动机构，其部分位于所述焊枪壳体内，所述驱动机构带动所述聚焦镜单元以一偏转角度进行往复方向的摆动。驱动机构带动聚焦镜单元进行运动摆动使得焊接更均匀，并且通过摆动聚焦镜单元替代振镜电机振动反射镜片的方案，简化光路结构减少光路系统中的镜片数量。

Description

一种手持式激光焊枪

技术领域

本实用新型实施例涉及激光焊接技术领域，特别涉及手持式激光焊枪技术领域。

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。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。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，使工件熔化，形成特定的熔池。

焊接机的种类很多，不同种类的焊接机所具有的焊接功能和工作效率也不同。焊接机是工业生产或生活中常用的设备，将两材料焊接在一起如果没有太大的精度，一般都是采用人工手动焊接，但是手动焊接无法精确的控制焊接轨迹呈波浪形，影响焊接产品的质量。

因此，设计一种基于电机的摇摆手持式激光焊枪是很有必要的。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种基手持式激光焊枪，通过驱动机构带动聚焦单元进行摆动，使得焊接更均匀，通过摆动聚焦镜替代振镜电机振动反射镜片的方案，简化光路结构减少光路系统中的镜片数量，从而使光路系统中光路便于安装调试。

本使用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种手持式激光焊枪，用于对待加工件进行焊接，包含焊枪壳体，其内部安装有沿激光出射方向依次设置的准直镜和聚焦镜单元；激光光束通过所述准直镜进行准直，准直后的所述激光光束直接通过所述聚焦镜单元进行聚焦到所述待加工件上；驱动机构，其部分位于所述焊枪壳体内，所述驱动机构带动所述聚焦镜单元以一偏转角度进行往复方向的摆动。

进一步，所述驱动机构包括旋转电机和与其连接的连接件，所述旋转电机外部壳体设有曲线凹槽，所述连接件部分位于所述曲线凹槽内，所述连接件与所述聚焦镜单元配合连接。

进一步，所述聚焦镜单元包括聚焦镜筒和固定于所述聚焦镜筒内的聚焦镜，所述聚焦镜筒设有一孔槽，所述连接件上固定有调节件，工作时，所述旋转电机进行旋转带动所述调节件在所述孔槽内摆动，从而带动所述聚焦镜筒进行二维方向摆动，所述二维方向为平行于所述待加工件焊接表面的X方向和垂直于所述待加工件焊接表面的Z方向。

进一步，所述连接件包括拉杆和固定于所述拉杆上的横向滑杆，所述横向滑杆位于所述曲线凹槽内，所述调节件固定于所述拉杆上靠近上端位置处。

进一步，所述聚焦镜单元未摆动时，所述准直镜的中心轴与所述聚焦镜的中心轴在同一直线。

进一步，所述焊枪壳体与所述聚焦镜筒之间设有至少一固定件，所述固定件用于固定所述聚焦镜筒在Y方向固定，所述Y方向为平行于待加工件焊接表面并与X方向垂直。

进一步，所述调节件和所述固定件均为金属销钉。

进一步，所述偏转角度最大值为20度。

进一步，所述焊枪壳体包括依次相连的准直镜壳体和聚焦镜壳体，所述准直镜位于所述准直镜壳体内，所述聚焦镜单元位于所述聚焦镜壳体内，所述准直镜壳体和所述聚焦镜壳体为一体结构或分体组装形成。

进一步，还包括QBH组件和保护镜，所述QBH组件包含QBH壳体和位于所述QBH壳体内的石英端帽，所述石英端帽位于所述准直镜的上方，所述QBH壳体和所述准直镜壳体为一体结构或分体组装形成，所述保护镜位于所述聚焦镜单元的下方。

本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种手持式激光焊枪，在焊接物体时，驱动机构带动聚焦镜单元进行摆动，焊接轨迹呈波浪形或V字形，使得焊接更均匀；通过摆动聚焦镜替代振镜电机振动反射镜片的方案，简化光路结构减少光路系统中的镜片数量，从而使光路系统中光路便于安装调试。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型一实施例提供的手持式激光焊枪的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的手持式激光焊枪的光路示意图；

图3是图1的剖面图；

图4是本实用新型一实施例中驱动机构部分位于聚焦镜壳体的示易图；

图5是图4的俯视图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，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。

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供一种手持式激光焊枪100，用于对待加工件进行焊接，请参阅图1，图3，其包含焊枪壳体10，焊枪壳体10内安装有沿激光出射方向依次设置的准直镜21和聚焦镜单元22，焊枪壳体10包括从上到下依次相连的准直镜壳体11，手柄壳体14和聚焦镜壳体12，准直镜21安装于准直镜壳体11内，聚焦镜单元22安装于聚焦镜壳体12内，手柄壳体14上安装有手柄141，方便工作人员手持对待加工件进行焊接。准直镜壳体11，手柄壳体14和聚焦镜壳体12为一体结构或分体组装形成。

准直镜壳体11，手柄壳体14，聚焦镜壳体12为一体结构，如此一来可保证准直镜壳体11，手柄壳体14和聚焦镜壳体12的密封程度，进而避免激光泄露。

准直镜壳体11，手柄壳体14，聚焦镜壳体12也可为分体组装形成，准直镜壳体11，手柄壳体14和聚焦镜壳体12可单独设计，加工方便，并且生产过程中一旦准直镜21或聚焦镜单元22发生损坏，可单独取出对应壳体，进行更换，操作方便。

手持式激光焊枪100还括QBH组件，QBH组件包含QBH壳体13和位于QBH壳体13内的石英端帽23，石英端帽23位于准直镜21的上方。QBH组件与激光器通过传输光纤25连接，用于传输激光器产生的激光。

QBH壳体13和准直镜壳体11为一体结构，当QBH壳体13与准直镜壳体11为一体结构，可保证QBH壳体13和准直镜壳体11的密封程度，防止漏光，也可避免QBH壳体13组装于准直镜壳体11上发生歪斜，导致从石英端帽23输出的激光光束发生偏移，影响加工效果。

QBH壳体13与准直镜壳体11为分体连接，此时QBH组件可单独设计，可根据实际加工需求，设计为不同款式，操作方便，并且一旦QBH组件发生损坏，可直接取下进行替换或维修。

手持式激光焊枪100还包括驱动机构30，驱动机构30部分安装于焊枪壳体10内，驱动机构30包括旋转电机32和与旋转电机32连接的连接件31，旋转电机32进行旋转带动连接件31摆动从而带动聚焦镜单元22进行摆动从而改变聚焦后的激光焦点位置，使得焊接更均匀。

驱动机构30带动聚焦镜单元22以一偏转角度进行往复方向的摆动，偏转角度最大值为20度，一旦倾斜角度超过20度，此时激光焦点位置偏移过大，将导致激光能量损失。所述偏转角度为所述聚焦镜222未摆动在初始位置与摆动幅度最大位置时的夹角。

石英端帽23、准直镜21、聚焦镜单元22依次位于同一光路中，正常工作时，激光器输出的激光光束通过传输光纤25传输到石英端帽23，石英端帽23将激光光束输送到准直镜21，激光光束经过准直镜21准直后，准直后的激光光束直接通过聚焦镜单元22进行聚焦到待加工件上，从而对待加工件进行加工。

如图4，图5，聚焦镜单元22包括聚焦镜筒221和固定于聚焦镜筒221内部的聚焦镜222。旋转电机32外部壳体上设置有曲线凹槽321，连接件31部分位于曲线凹槽321内，连接件31与聚焦镜单元22配合连接，连接件31上靠近上端位置处固定有一调节件50，所述聚焦镜筒221上设有一孔槽223，调节件50位于孔槽223内，工作时，旋转电机32进行旋转带动所述调节件50使得调节件50在所述孔槽223内摆动，从而带动聚焦镜筒221进行二维方向摆动，二维方向为平行于待加工件焊接表面的X方向和垂直于待加工件焊接表面的Z方向，连接件31运动的位移距离大于孔槽223的长度。

如图1，图2，驱动机构30通过带动聚焦镜222进行摆动实现激光焦点在待加工件上作二维方向的移动，当聚焦镜222倾斜15度时，此时激光焦点从B位置改变到B’位置，激光光斑产生V字型或波浪形的焊接轨迹，当工作人员沿着X方向移动时，产生的焊接轨迹为波浪形，当工作人员沿着Y方向移动时，Y方向为平行于待加工件并与X方向垂直产生的焊接轨迹为V字型。相比于常规通过振镜实现二维扫描，该装置省去了反射镜，减少了光学镜片的设置，简化了光路结构，从而使光路系统中光路便于安装调试，并且节省了加工成本。并且常规的手持式激光焊枪100由于振镜中反射镜上镀膜波长范围受限于工艺技术，只能在单一波长范围内进行高反，无法兼容多波长激光(例如波长为1080nm的光纤激光和波长为975nm的半导体激光)，而对于聚焦镜为透射式镜片容易镀膜，故本实用新型手持式激光焊枪100可用于多波长激光焊接加工场景。

如图4，图5在本实施例中，连接件31包括拉杆和固定于拉杆的横向滑杆311，拉杆包括第一连接件拉杆312和自第一连接件拉杆312向上延伸的第二连接拉杆315，第一连接件拉杆312包括两相对设置的纵向拉杆313和连接两纵向拉杆313的横向拉杆314，所述第二连接拉杆315自横向拉杆314向上延伸形成，第二连接拉杆315为长条形拉杆，第二连接拉杆315上靠近上端位置处固定有调节件50。横向滑杆311拉杆位于旋转电机32的曲线凹槽321内，旋转电机32进行旋转时，带动横向滑杆311在曲线凹槽321内滑动并将作用力传递给拉杆，拉杆通过调节件50施加作用力到聚焦镜筒221并带动聚焦镜筒221进行二维方向的往复摆动。通过调整旋转电机的位移调节旋钮可调节焊接轨迹，有效提升了使用的便利性。旋转电机的旋转频率为大于200HZ,这样可保证焊接轨迹的连续性，防止焊接轨迹出现中断。当拉杆行程为5mm时，聚焦镜222倾斜角度达到20度。

焊枪壳体10和所述聚焦镜筒221内之间有两固定件40，所述两固定件40分别位于所述聚焦镜筒221相对两侧，其用于保持所述聚焦镜筒221在Y方向固定从而使得所述聚焦镜222在Y方向固定，保证聚焦镜222的中心位置不动，使得所述聚焦镜222只能在二维方向摆动。在其他实施例中，焊枪壳体10和聚焦镜筒221之间固定件40可为一个，三个，不限于此。

在本实施例中，调节件50和两个固定件40均为金属销钉，在一些其他实施例中，可以为其他结构，不限于此。

如图3，所述聚焦镜单元22未摆动时，准直镜21的中心轴与聚焦镜222的中心轴在同一直线。准直镜21和聚焦镜222中心轴在同一直线有利于手持式激光焊枪100的小体积设计。

如图1，图2，图4，手持式激光焊枪100还包括保护镜组件，其包含保护镜壳体和位于保护镜壳体内的保护镜24，保护镜24位于聚焦镜单元22的下方，保护镜壳体和所述聚焦镜壳体12为一体结构或分体连接，保护镜24主要是对聚焦镜222的保护，保护镜24主要用于防止待加工件的火花溅入到聚焦镜222造成聚焦镜222的伤害。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种手持式激光焊枪，用于对待加工件进行焊接，其特征在于，包含焊枪壳体，其内部安装有沿激光出射方向依次设置的准直镜和聚焦镜单元；激光光束通过所述准直镜进行准直，准直后的所述激光光束直接通过所述聚焦镜单元进行聚焦到所述待加工件上；驱动机构，其部分位于所述焊枪壳体内，所述驱动机构带动所述聚焦镜单元以一偏转角度进行往复方向的摆动。

2.根据权利要求1所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述驱动机构包括旋转电机和与其连接的连接件，所述旋转电机外部壳体设有曲线凹槽，所述连接件部分位于所述曲线凹槽内，所述连接件与所述聚焦镜单元配合连接。

3.根据权利要求2所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述聚焦镜单元包括聚焦镜筒和固定于所述聚焦镜筒内的聚焦镜，所述聚焦镜筒设有一孔槽，所述连接件上固定有调节件，工作时，所述旋转电机进行旋转带动所述调节件在所述孔槽内摆动，从而带动所述聚焦镜筒进行二维方向摆动，所述二维方向为平行于所述待加工件焊接表面的X方向和垂直于所述待加工件焊接表面的Z方向。

4.根据权利要求3所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述连接件包括拉杆和固定于所述拉杆上的横向滑杆，所述横向滑杆位于所述曲线凹槽内，所述调节件固定于所述拉杆上靠近上端位置处。

5.根据权利要求3所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述聚焦镜单元未摆动时，所述准直镜的中心轴与所述聚焦镜的中心轴在同一直线。

6.根据权利要求3所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述焊枪壳体与所述聚焦镜筒之间设有至少一固定件，所述固定件用于固定所述聚焦镜筒在Y方向固定，所述Y方向为平行于待加工件焊接表面并与X方向垂直。

7.根据权利要求6所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述调节件和所述固定件均为金属销钉。

8.根据权利要求1所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述偏转角度最大值为20度。

9.根据权利要求1所述的手持式激光焊枪，其特征在于，所述焊枪壳体包括依次相连的准直镜壳体和聚焦镜壳体，所述准直镜位于所述准直镜壳体内，所述聚焦镜单元位于所述聚焦镜壳体内，所述准直镜壳体和所述聚焦镜壳体为一体结构或分体组装形成。

10.根据权利要求1所述的手持式激光焊枪，其特征在于，还包括QBH组件和保护镜，所述QBH组件包含QBH壳体和位于所述QBH壳体内的石英端帽，所述石英端帽位于所述准直镜的上方，所述QBH壳体和所述准直镜壳体为一体结构或分体组装形成，所述保护镜位于所述聚焦镜单元的下方。

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