CN218926559U - 一种封边装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种封边装置，该封边装置中的焊接头包括：QBH接头，光斑射向QBH接头；准直镜头，经过QBH接头的光斑射向准直镜头；多个匀化镜片，经过准直镜头的光斑依次穿过多个匀化镜片；聚焦镜组，经过多个匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组；全反镜片，经过聚焦镜组的光斑射向全反镜片，经过全反镜片进行反射；第一步进电机，第一步进电机用于调节匀化镜片的位置，以调节光斑的长度；以及第二步进电机，第二步进电机用于调节聚焦镜组和/或全反镜片的位置，以调节光斑的宽度。本实用新型的焊接头的可承受功率为6KW～0KW，可接受波长808nm～1500nm的光斑，可调整光斑宽度为1mm～8mm，光斑长度为5mm～40mm。

Description

一种封边装置

技术领域

本实用新型涉及涉及激光加工领域，更具体地，涉及到一种封边装置。

背景技术

木材封边现有三种工艺：第一热熔胶封边，将热熔胶加热后涂抹在胶条上进行粘合，热熔时间长；第二利用热风或方光光斑照射预涂于胶条上的胶层进行，减少了热熔时间；第三种是采用摆动式激光头扫描胶带表层的胶层，并随之与木板粘合在一起；第四种则是直接将激光整形，使其输出方形激光光斑，使用激光照射激光表层，融化封边带表面能量层，通过机械结构与其粘接。

在第一种木材封边工艺和第二种木材封边工艺中，由于使用了胶水，耗材消耗大、环保性差，且需要对胶水进行调配以适配不同颜色胶条与木板，耗时费力；第三种木材封边中的工艺激光上下反复扫描受限于固定输出功率、胶条进料速度变化从而无法保证胶条融化效果的一致性。在第三种木材封边中，是目前效率最高以及后续可提升产线速度的方式，但是目前国内暂无可调光斑长度的激光头。

因此，需要设计出一种新的封边装置，以解决目前国内暂无可调光斑长度的激光头，无法提升产线速度和进一步提升木材封边的效率的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种封边装置，能够解决目前国内暂无可调光斑长度的激光头，无法提升产线速度和进一步提升木材封边的效率的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种封边装置，所述封边装置包括用于发射光斑的激光器和设置在所述激光器出光路径上的焊接头，所述焊接头包括：

QBH接头，所述光斑射向所述QBH接头，所述QBH接头用于固定所述激光器的光隔；

准直镜头，经过所述QBH接头的光斑射向所述准直镜头；

多个匀化镜片，经过所述准直镜头的所述光斑依次穿过多个所述匀化镜片；

聚焦镜组，经过多个所述匀化镜片后的光斑穿过所述聚焦镜组；

全反镜片，经过所述聚焦镜组的光斑射向所述全反镜片，经过所述全反镜片进行反射；

第一步进电机，所述第一步进电机与多个所述匀化镜片中的至少一个连接，所述第一步进电机用于调节所述匀化镜片的位置，以调节所述光斑的长度；以及

第二步进电机，所述第二步进电机与所述聚焦镜组连接，和/或所述第二步进电机与所述全反镜片连接，所述第二步进电机用于调节所述聚焦镜组和/或所述全反镜片的位置，以调节所述光斑的宽度。

根据本实用新型一可选实施例，所述激光器为半导体激光器或光纤激光器，所述激光器的出光端插入所述QBH接头内。

根据本实用新型一可选实施例，所述准直镜头位于所述QBH接头与多个所述匀化镜片之间，所述准直镜头用于接收发散的光斑，并输出平行的光斑。

根据本实用新型一可选实施例，多个匀化镜片包括垂直于所述光斑传播方向的第一匀化镜片、第二匀化镜片和第三匀化镜片；且所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片为间隔平行设置的。

根据本实用新型一可选实施例，所述第一步进电机至少与所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片中的一个连接；

所述第一步进电机通过调节所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片之间的距离以调整所述光斑长度，其中，调整后的所述光斑的长度为5mm至40mm，宽度为1mm至8mm。

根据本实用新型一可选实施例，所述全反镜片与水平面呈45度设置，当垂直的方形光斑射向所述全反镜片，反射后的方形光斑以水平的角度出射。

根据本实用新型一可选实施例，所述焊接头还包括外壳，所述外壳上设置有电源接口、电机安装座、主基座、聚焦镜基座和斜反镜安装座；

其中，所述第一步进电机和所述第二步进电机固定在所述电机安装座上，所述匀化镜片活动地设置在所述主基座内上，所述聚焦镜组设置在所述聚焦镜基座上，所述全反镜片设置在所述斜反镜安装座上。

根据本实用新型一可选实施例，所述焊接头还包括吹气固定座、拉手、目镜和保护镜片；所述目镜位于所述QBH接头之上，所述保护镜片一端插入在所述吹气固定座的插槽内，另一端固定在所述拉手上。

根据本实用新型一可选实施例，所述聚焦镜组包括凸透镜和与所述凸透镜相嵌合的凹透镜，其中，所述凸透镜的焦距f1与所述聚焦镜组总焦距f满足关系式：0.5<f1/f<1.0，所述凹透镜的焦距f2与聚焦镜组总焦距f满足关系式：-3.0<f2/f<-4.0。

本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提供一种封边装置，该封边装置包括用于发射光斑的激光器和设置在激光器出光路径上的焊接头，焊接头包括：QBH接头，光斑射向QBH接头，QBH接头用于固定激光器的光隔；准直镜头，经过QBH接头的光斑射向准直镜头；多个匀化镜片，经过准直镜头的光斑依次穿过多个匀化镜片；聚焦镜组，经过多个匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组；全反镜片，经过聚焦镜组的光斑射向全反镜片，经过全反镜片进行反射；第一步进电机，第一步进电机与多个匀化镜片中的至少一个连接，第一步进电机用于调节匀化镜片的位置，以调节光斑的长度；以及第二步进电机，第二步进电机与聚焦镜组连接，和/或第二步进电机与全反镜片连接，第二步进电机用于调节聚焦镜组和/或全反镜片的位置，以调节光斑的宽度。

该焊接头可承受功率为6KW～0KW，可接受波长808nm～1500nm的光斑，可调整光斑宽度为1mm～8mm，光斑长度为5mm～40mm。当光斑激光经过焊接头后，其光斑最后变为方形光斑，通过调节镜片位置，可实现光斑的长度以及宽度调节；一方面填补了国内可调方形光斑的空白，通过更换高功率的激光器，效率可超过目前行业内30m/min的上限制，获得更高的速度。另一方面可适应不同的木板宽度，可通过配置模板自动调节，采用的方形光斑更贴合封边条的形状，封边效果更均匀，不会出现圆形光斑间隙问题，也不会出现单摆电机出现线条不重叠或重叠过多，胶不均匀的问题。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供一种封边装置中的焊接头结构示意图。

图2为本申请提供一种焊接头中的匀化镜片结构示意图。

图3为本申请提供一种焊接头中的聚光镜组结构示意图。

图4为本申请提供一种焊接头中的光路运行状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实用新型针对目前国内暂无可调光斑长度的激光头，无法提升产线速度和进一步提升木材封边的效率的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。

本实用新型提供一种封边装置，所述封边装置包括用于发射光斑的激光器和设置在所述激光器出光路径上的焊接头；所述焊接头包括：QBH接头，所述光斑射向所述QBH接头，所述QBH接头用于固定所述激光器的光隔；准直镜头，经过所述QBH接头的光斑射向所述准直镜头；多个匀化镜片，经过所述准直镜头的所述光斑依次穿过多个所述匀化镜片；聚焦镜组，经过多个所述匀化镜片后的光斑穿过所述聚焦镜组；全反镜片，经过所述聚焦镜组的光斑射向所述全反镜片，经过所述全反镜片进行反射；所述第一步进电机，所述第一步进电机与多个所述匀化镜片中的至少一个连接，所述第一步进电机用于调节所述匀化镜片的位置，以调节所述光斑的长度；以及所述第二步进电机，所述第二步进电机与所述聚焦镜组连接，和/或所述第二步进电机与所述全反镜片连接，所述第二步进电机用于调节所述聚焦镜组和/或所述全反镜片的位置，以调节所述光斑的宽度。

本实用新型的焊接头的可承受功率为6KW～0KW，可接受波长808nm～1500nm的光斑，可调整光斑宽度为1mm～8mm，光斑长度为5mm～40mm。相对于现有技术，本实用新型设计一种光斑整形的焊接头，当光斑激光经过焊接头后，其光斑最后变为方形光斑，通过调节各种光学镜片位置，可实现光斑的长度以及宽度调节。一方面填补了国内方形可调光斑的空白，通过更换高功率的激光器，效率可超过目前行业内30m/min的上限制，获得更高的速度。另一方面可适应不同的木板宽度，可通过配置模板自动调节，采用的方形光斑更贴合封边条的形状，封边效果更均匀，不会出现圆形光斑间隙问题，也不会出现单摆电机出现线条不重叠或重叠过多，胶不均匀的问题。

具体地，如图1所示，本实用新型提供一种封边装置的结构示意图。封边装置包括用于发射光斑的激光器和设置在激光器出光路径上的焊接头10；焊接头10包括：QBH接头1，光斑射向QBH接头1，QBH接头1用于固定激光器的光隔；准直镜头，经过QBH接头1的光斑射向准直镜头，准直镜头用于输出平行的光斑；多个匀化镜片，经过准直镜头的光斑依次穿过多个匀化镜片；聚焦镜组，经过多个匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组；全反镜片，经过聚焦镜组的光斑射向全反镜片，经过全反镜片进行反射；第一步进电机，第一步进电机与多个匀化镜片中的至少一个连接，第一步进电机用于调节匀化镜片的位置，以调节光斑的长度；以及第二步进电机，第二步进电机与聚焦镜组连接，和/或第二步进电机与全反镜片连接，第二步进电机用于调节聚焦镜组和/或全反镜片的位置，以调节光斑的宽度。

焊接头10还包括外壳，该外壳设置有电源接口2、背板3、电机安装座4、主基座5、聚焦镜基座6、拉手7、斜反镜安装座8、吹气固定座9、保护镜片7-1、目镜1-1，焊接头10射出的方形光斑的光路模拟10-1，光路模拟10-1并不是真实的结构，仅仅表示焊接头10出射整形后光斑的立体结构。

本实施例中的电源接口2与外电源接通，为焊接头10提供所需电源，也为第一步进电机和第二步进电机提供电源。第一步进电机和第二步进电机均安装在电机安装座4，背板3可固定在移动装置上，以使封边装置随移动装置移动，在三维空间变换位置，将焊接头10移动至待封边的木材的预设位置，以使预设长度和宽度的整形光斑射向待封边的木材的胶层上，固化胶层。目镜1-1位于QBH接头1之上，目镜1-1用于观察焊接头10内的光斑传播的过程，保护镜片7-1一端插入在吹气固定座9的插槽内，另一端固定在拉手7上。多个匀化镜片活动地设置在主基座5内上，聚焦镜组设置在聚焦镜基座6上，全反镜片设置在斜反镜安装座8上。

本实施例中的激光器为半导体或光纤激光器，半导体或光纤激光器用于发射光斑，激光器的出光端插入QBH接头1内，QBH接头1用于固定激光器的光隔，QBH接头1与多个匀化镜片之间还设置有准直镜头；准直镜头由多组自聚焦透镜组合而成，准直镜头用于接收QBH接头输出发散的光斑，并输出平行的光斑。

准直镜头与多个匀化镜片间隔设置在主基座5内，匀化镜片为形状规则等厚的玻璃板，第一步进电机与多个匀化镜片中的至少一个连接，第一步进电机用于调节多个匀化镜片的位置，以调节整形后的光斑的长度，匀化镜片还用于使平行的方形光斑在传播方向上能量分布均匀。

参考图2，多个匀化镜片包括垂直于光斑传播方向的第一匀化镜片11、第二匀化镜片12和第三匀化镜片13；第一匀化镜片11、第二匀化镜片12和第三匀化镜片13位于主基座5内，且间隔平行设置。平行的光斑S1和光斑S2经过第一匀化镜片11、第二匀化镜片12和第三匀化镜片13，获得预设长度的光斑。

第一步进电机至少与第一匀化镜片11、第二匀化镜片12和第三匀化镜片13中的一个连接；第一步进电机通过调节第一匀化镜片11、第二匀化镜片12和第三匀化镜片13之间的距离以调整光斑长度，得到光斑的长度为5mm至40mm。第二步进电机与聚焦镜组连接，和/或第二步进电机与全反镜片连接，第二步进电机用于调节聚焦镜组和/或全反镜片的位置，以调节光斑的宽度，得到光斑的宽度为为1mm至8mm，调整光斑的长度和宽度后，自然由初始的光斑变成方形光斑。

本实施例经过多个匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组；然后经过聚焦镜组的光斑射向全反镜片，经过全反镜片进行反射；由于全反镜片与水平面呈45度设置，当垂直光斑射向全反镜片，反射后的光斑以水平的角度出射。

参考图3，聚焦镜组14优选为凸透镜141和与凸透镜141相嵌合的凹透镜142，其中，凸透镜141的焦距f1与聚焦镜组14总焦距f满足关系式：0.5<f1/f<1.0，凹透镜142的焦距f2与聚焦镜组14总焦距f满足关系式：-3.0<f2/f<-4.0。聚焦镜组应用在焊接头10内，可以使焊接头10获得均匀、垂直度好的方形光斑。本实施例中的第二步进电机与聚焦镜组12连接，和/或第二步进电机与全反镜片连接，第二步进电机用于调节聚焦镜组12和/或全反镜片的位置，以调节方形光斑的宽度。

详细地，如图4所示，本申请提供一种焊接头中的光路运行状态示意图(箭头代表光线的传播方向)。首先激光器出射光斑，光斑射向QBH接头，经过QBH接头的光斑射向准直镜头，准直镜头用于输出平行的光斑，经过准直镜头的光斑依次穿过准直镜头、多个匀化镜片；第一步进电机与多个匀化镜片中的至少一个连接，第一步进电机用于调节匀化镜片的位置，以调节光斑的长度，本实施例中的多个匀化镜片包括第一匀化镜片、第二匀化镜片和第三匀化镜片。经过多个匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组，经过聚焦镜组的光斑射向全反镜片，经过全反镜片进行反射；第二步进电机与聚焦镜组连接，和/或第二步进电机与全反镜片连接，第二步进电机用于调节聚焦镜组和/或全反镜片的位置，以调节光斑的宽度，调整光斑的长度和宽度后，自然由初始光斑变成方形光斑，最后方形光斑从保护镜片出射。

本实用新型的焊接头可承受功率在6KW～0KW，可接受波长808nm～1500nm的光斑，可调整光斑宽度为1mm～8mm，光斑长度为5mm～40mm。例如目前配合封边装置进行18mm密封板与22mm封边条的来描述该焊接头10的使用。将3KW光纤激光器插入焊接头的QBH接头内，并将该焊接头安装在封边机指定位置。打开激光控制软件，调节电机的位置参数，将光斑调整为20mm。调节另一个电机的位置，高于封边带底边1mm位置，保存设置。等待触发封边。打开封边装置，将18mm厚的密封板进行封边，密封板到达封边机处时，激光从焊接头发出宽3mm，长20mm的激光，融化封边条上的激光能量层，封边条随木板运动，经过压紧机构进行贴合，经过后道工序后，来回3次封边，可得到一个完成的封边效果图。

依据上述实施例中的封边装置，本实用新型还提供一种封边装置的使用方法，所述方法包括：

步骤S10，将激光器插入焊接头的QBH接头内，所述激光器出射的光斑射向所述QBH接头，经过所述QBH接头的光斑射向准直镜头，所述准直镜头用于输出平行光斑；

步骤S20，经过准直镜头的所述光斑依次穿过多个匀化镜片，通过第一步进电机用于调节多个所述匀化镜片的位置，以调节所述光斑的长度；

步骤S30，经过多个所述匀化镜片后的光斑穿过聚焦镜组和全反镜片，通过第二步进电机用于调节所述聚焦镜组和/或所述全反镜片的位置，以调节所述光斑的宽度；

步骤S40，将焊接头移动至待封边的木材的预设位置，以使预设长度和宽度的整形光斑射向待封边的木材的胶层上，固化所述胶层。

综上，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种封边装置，其特征在于，所述封边装置包括用于发射光斑的激光器和设置在所述激光器出光路径上的焊接头，所述焊接头包括：

QBH接头，所述光斑射向所述QBH接头，所述QBH接头用于固定所述激光器的光隔；

准直镜头，经过所述QBH接头的光斑射向所述准直镜头；

多个匀化镜片，经过所述准直镜头的所述光斑依次穿过多个所述匀化镜片；

聚焦镜组，经过多个所述匀化镜片后的光斑穿过所述聚焦镜组；

全反镜片，经过所述聚焦镜组的光斑射向所述全反镜片，经过所述全反镜片进行反射；

第一步进电机，所述第一步进电机与多个所述匀化镜片中的至少一个连接，所述第一步进电机用于调节所述匀化镜片的位置，以调节所述光斑的长度；以及

第二步进电机，所述第二步进电机与所述聚焦镜组连接，和/或所述第二步进电机与所述全反镜片连接，所述第二步进电机用于调节所述聚焦镜组和/或所述全反镜片的位置，以调节所述光斑的宽度。

2.如权利要求1所述的封边装置，其特征在于，所述激光器为半导体激光器或光纤激光器，所述激光器的出光端插入所述QBH接头内。

3.如权利要求2所述的封边装置，其特征在于，所述准直镜头位于所述QBH接头与多个所述匀化镜片之间，所述准直镜头用于接收发散的光斑，并输出平行的光斑。

4.如权利要求3所述的封边装置，其特征在于，多个匀化镜片包括垂直于所述光斑传播方向的第一匀化镜片、第二匀化镜片和第三匀化镜片；且所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片为间隔平行设置的。

5.如权利要求4所述的封边装置，其特征在于，所述第一步进电机至少与所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片中的一个连接；

所述第一步进电机通过调节所述第一匀化镜片、所述第二匀化镜片和所述第三匀化镜片之间的距离以调整所述光斑长度，其中，调整后的所述光斑的长度为5mm至40mm，宽度为1mm至8mm。

6.如权利要求5所述的封边装置，其特征在于，所述全反镜片与水平面呈45度设置，当垂直的方形光斑射向所述全反镜片，反射后的方形光斑以水平的角度出射。

7.如权利要求1所述的封边装置，其特征在于，所述焊接头还包括外壳，所述外壳上设置有电源接口、电机安装座、主基座、聚焦镜基座和斜反镜安装座；

其中，所述第一步进电机和所述第二步进电机固定在所述电机安装座上，所述匀化镜片活动地设置在所述主基座内上，所述聚焦镜组设置在所述聚焦镜基座上，所述全反镜片设置在所述斜反镜安装座上。

8.如权利要求7所述的封边装置，其特征在于，所述焊接头还包括吹气固定座、拉手、目镜和保护镜片；所述目镜位于所述QBH接头之上，所述保护镜片一端插入在所述吹气固定座的插槽内，另一端固定在所述拉手上。

9.如权利要求1所述的封边装置，其特征在于，所述聚焦镜组包括凸透镜和与所述凸透镜相嵌合的凹透镜，其中，所述凸透镜的焦距f1与所述聚焦镜组总焦距f满足关系式：0.5<f1/f<1.0，所述凹透镜的焦距f2与聚焦镜组总焦距f满足关系式：-3.0<f2/f<-4.0。

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