專利名稱：一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光焊接裝置，具體涉及一種新型的一體化 多光纖傳輸激光焊接機(jī)。
背景技術(shù)：
本實(shí)用新型作出以前，光纖傳輸激光焊接機(jī)的設(shè)備由主機(jī)和操作 臺兩部分組成，這樣的組成方式被稱為分體式。光纖將激光從主機(jī)傳 輸?shù)讲僮髋_。操作臺上安裝夾具，零件在操作臺上完成焊接。分體式 設(shè)備體積大、成本高、操作不方便。
在這種設(shè)備中，組成激光器的聚光腔、諧振腔安裝在光具座上， 而分光、輸入耦合等光學(xué)系統(tǒng)安裝在另外的機(jī)座上，并且他們都與機(jī) 架剛性連接。這樣，在有外來振動(dòng)干擾時(shí)，它們之間就會產(chǎn)生相對位 移，影響激光輸出的穩(wěn)定性。
在這種設(shè)備中，激光從諧振腔的輸出反射鏡射出后，由幾片平面 析光鏡分成能量相同的多束，再經(jīng)光纖傳輸。析光鏡上的析光膜的反 射率與透過率之比一定。由于鍍膜精度不容易達(dá)到，加上偏振的影響
和析光鏡后其它光學(xué)元件的不一致，到達(dá)被加工零件表面的各東激光 能量大小不同，造成分光不均勻。在這種情況下，通常釆用的方法是 在能量較大的一東光的析光鏡上再加合適的衰減片。這樣做，調(diào)整不 方便，損失了光能，調(diào)整精度不高，分光均勻性仍然不理想。
在這種設(shè)備中，激光電源常采用三相整流電路，其整流電壓中的
6次、12次、18次諧波占直流分量的4.7%左右。燈與整流橋并聯(lián)， 諧波直接影響輸出電壓的穩(wěn)定性，也就影響了激光輸出的穩(wěn)定性。
在現(xiàn)有激光設(shè)備中，能量監(jiān)測一般只監(jiān)測了激光器輸出激光的總 能量，而分光后經(jīng)光纖傳輸?shù)竭_(dá)被加工零件上各光路的能量未被實(shí)際
實(shí)用新型內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種分光均 勻、輸出能量穩(wěn)定、體積小、操作方便，且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測主光路總能 量和各光路的實(shí)際輸出能量的新型的一體化多光纖傳輸激光焊接機(jī)。
(二) 技術(shù)方案
本實(shí)用新型的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接機(jī)，包括機(jī) 架、位于機(jī)架左邊下部的激光電源、位于機(jī)架右邊下部后方的內(nèi)循環(huán) 冷卻系統(tǒng)、操作臺、光學(xué)部件、蓋板、蓋板上的顯示器，所述光學(xué)部 件上設(shè)有激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，所述光學(xué)部件、操作臺均設(shè)在機(jī)架 上，其中，光學(xué)部件位于機(jī)架左邊中部的空腔內(nèi)，操作臺位于機(jī)架右 邊的上部，蓋板設(shè)在空腔上。
其中，所述光學(xué)部件包括底板、裝在底板上的45°全反鏡座、 分光機(jī)構(gòu)、光閘、輸入耦合裝置、光纖組件、電動(dòng)反射鏡、聚光腔、 諧振腔鏡、能量釆樣頭、指示光源、輸出耦合裝置。
其中，所述激光電源上增加了仿真線，該仿真線串接在負(fù)載和激 光電源的整流橋之間。
其中，所述分光機(jī)構(gòu)包括析光鏡鏡片和用以調(diào)節(jié)析光鏡鏡片的調(diào) 整機(jī)構(gòu)。
其中，所述輸出耦合裝置包括準(zhǔn)直鏡、平面反射鏡、聚焦鏡、測 能探頭、CCD攝像頭，其中，平面反射鏡位于準(zhǔn)直鏡的下方，聚焦鏡 位于平面反射鏡右側(cè)，測能探頭位于平面反射鏡下側(cè)，CCD攝像頭位 于平面反射鏡左側(cè)。
其中，所述析光鏡鏡片的一面鍍有增透膜，另一面的左右兩邊分 別鍍有兩種不同透過率的析光膜。
其中，所述底板與機(jī)架間設(shè)有減振器。其中，所述激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括測能探頭、能量釆樣頭和 與它們相連的測能表頭，其中，測能探頭位于平面反射鏡下側(cè)，能量 釆樣頭位于諧振腔鏡23的全反鏡后，測能表頭位于顯示器的下方。 (三)有益效果
1由于本實(shí)用新型的光學(xué)部件與操作臺裝在統(tǒng)一機(jī)架上，具有體 積小、操作方便的優(yōu)點(diǎn)；2由于本實(shí)用新型的光學(xué)部件都安裝在同 一塊底板上，底板通過減振器與機(jī)架連接，在有外來振動(dòng)干擾時(shí)，能
保證激光輸出的穩(wěn)定性；3本實(shí)用新型鍍有兩種不同透過率的析光膜 的析光鏡鏡片，具有分光均勻性好的特點(diǎn)；4本實(shí)用新型能實(shí)時(shí)監(jiān)測 各光路的實(shí)際輸出能量和激光器總能量；由于本實(shí)用新型增加了仿真 線網(wǎng)絡(luò)，提高了激光輸出的穩(wěn)定性。


圖l是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)的示意圖2是圖1 D-D向的剖視圖3是圖1的俯視圖的剖視圖4是本實(shí)用新型光學(xué)部件的示意圖5是圖4的俯視圖6是本實(shí)用新型分光機(jī)構(gòu)的示意圖7是圖6的左視圖8是本實(shí)用新型輸出耦合裝置的示意圖。
圖中1、機(jī)架，2、激光電源，3、仿真線，4、內(nèi)循環(huán)冷卻系 統(tǒng)，5、光學(xué)部件，6、減震器，7、顯示器，8、光纖輸出耦合裝置， 9、被加工零件，10、手動(dòng)升降工作臺，11、圍板，12、測能表頭，21、 底板，22、 45"全反鏡座，23、分光機(jī)構(gòu)，24、光鬧，25、光纖輸入 耦合裝置，26、光纖組件，27、電動(dòng)反射鏡，28、聚光腔，29、諧振 腔鏡，30、能量釆樣頭，31、指示光源，43、固定塊，44、螺釘，45、 鏡片壓塊，46、析光鏡鏡片，47、鏡片座，48、沉頭螺釘，49、壓板，50、蝶形彈簧，51、導(dǎo)套，52、圓柱頭螺釘，54、壓縮彈簧，56、 精密螺紋副，61、光纖，62、準(zhǔn)直鏡，63、 45"平面反射鏡，64、聚 焦鏡，65、測能探頭，71、反射鏡。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍。
如圖l、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型的一種新型的一體化多光纖 傳輸激光焊接機(jī)有一個(gè)機(jī)架1。機(jī)架1左邊下部裝有激光電源2，其 旁安裝仿真線3。右邊下部的后方安裝內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)4，該內(nèi)循環(huán) 冷卻系統(tǒng)4的水泵底部裝有減振器。機(jī)架1左邊的中部是一個(gè)空腔， 其內(nèi)安裝光學(xué)部件5，機(jī)架1與光學(xué)部件5間用減振器6連接?？涨?上有一蓋板，蓋板上放有顯示器7。機(jī)架l右邊上部為操作臺部份， 其上安裝光纖輸出耦合裝置8，被加工零件9、手動(dòng)升降工作臺10和 測能表頭12。機(jī)架1周邊安裝圍板11,其上設(shè)計(jì)有帶濾網(wǎng)的通風(fēng)道。
如圖4、圖5所示，所述光學(xué)部件5由底板21、 45°全反鏡座22、 分光機(jī)構(gòu)23、光閘24、輸入耦合裝置25、光纖組件26、電動(dòng)反射鏡 27、聚光腔28、諧振腔鏡29、能量釆樣頭30、指示光源31和輸出 耦合裝置8組成。工作時(shí)，激光從諧振腔鏡29的輸出耦合鏡射出， 經(jīng)電動(dòng)反射鏡27反射、第一個(gè)與第二個(gè)分光機(jī)構(gòu)23折射、45°全反 射鏡座22反射后，經(jīng)過光閘24到達(dá)輸入耦合裝置25,進(jìn)入光纖組 件26。光纖將激光傳輸?shù)綑C(jī)架1右邊搡作臺上的輸出耦合裝置8。在 這里激光經(jīng)過準(zhǔn)直，聚焦在零件9上。同時(shí)經(jīng)第二個(gè)分光機(jī)構(gòu)反射的 激光束穿越光閘、經(jīng)過輸入耦合裝置、光纖組件、輸出耦合裝置，到達(dá)被加工零件9上的另一加工點(diǎn)。同理，經(jīng)第一個(gè)分光機(jī)構(gòu)反射的激 光入射到第三個(gè)分光機(jī)構(gòu)。第三個(gè)分光機(jī)構(gòu)將其又分為兩東光。其中
反射光再由第二個(gè)45°全反鏡座反射，經(jīng)光閘、輸入耦合裝置、光
纖組件、輸出耦合裝置到達(dá)零件上的第三個(gè)焊接點(diǎn)。而折射光直接經(jīng)
光閘24、輸入耦合裝置25、光纖組件26、輸出耦合裝置28到達(dá)被
加工零件9上的第四個(gè)焊接點(diǎn)。同時(shí)完成四點(diǎn)的焊接。 一點(diǎn)或其他點(diǎn)
數(shù)的焊接原理也相同，只是光纖、光學(xué)元件的數(shù)目不同、分光鏡的反 射率與折射率規(guī)格有差異而已。
如圖6、圖7所示，所述分光機(jī)構(gòu)23,由析光鏡鏡片46及其調(diào) 整機(jī)構(gòu)組成。析光鏡鏡片是平面的。其一面鍍析光膜，膜層分為左右 兩部份，兩部分的透過率不同(比如40%和60%)。兩部分間間隙很 小或無間隙。鏡片的另一面鍍增透膜。鏡片46安裝在鏡片座47中， 使兩部分析光膜成水平布置，用鏡片壓塊45和螺釘44固定。鏡片座 47安裝在固定塊43中，由壓板49、沉頭螺釘48、碟形彈簧50、導(dǎo) 套51和圓柱頭螺釘52固定。螺釘52用以調(diào)節(jié)鏡片座47在固定塊 43和壓板49間的間隙。固定塊43內(nèi)在鏡片座47左邊裝有壓縮彈簧 54，右邊裝有精密螺紋副56。
在光路中，激光以45°入射角進(jìn)入析光鏡鏡片46,光軸處于兩部 分析光膜的結(jié)合處。調(diào)整精密螺紋副56中的螺釘，析光鏡鏡片46隨 鏡片座47在該螺釘和壓縮彈簧54的作用下相對光軸左右移動(dòng)，改變 了光束在兩部分透過率不同的析光膜上的面積比，因而改變了反射光 與透射光的能量比。這樣就能很方便地根據(jù)各光纖輸出激光能量的實(shí)際值來調(diào)整，達(dá)到要求的分光精度。這種結(jié)構(gòu)已能方便的實(shí)現(xiàn)1%的 分光均勾性。
如圖8所示，所述輸出耦合裝置8:激光從光纖61端面輸出后，
進(jìn)入準(zhǔn)直鏡62，經(jīng)45°平面反射鏡63反射，由聚焦鏡64聚焦在被 加工零件9上。在平面反射鏡63的下側(cè)，安裝有測能探頭65。平面 反射鏡63上表面鍍有高反射膜，但總有少許激光露出，從平面反射 鏡63折射進(jìn)入探頭65，測量值顯示在測能表頭12上。在平面反射 鏡63的左側(cè)，裝有CCD攝像鏡頭66,透過平面反射鏡63，與聚焦 鏡64組合，對加工部位實(shí)行同軸觀察。其像顯示在顯示器7上。
每一根光纖都有一個(gè)輸出耦合裝置，因此每一個(gè)加工點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn) 同軸觀察和能量監(jiān)測。顯示器7配有視頻多路分格器，能同時(shí)顯示多 加工點(diǎn)的圖像或單個(gè)加工點(diǎn)的圖像。能量測量表頭12有多個(gè)顯示窗， 能顯示一個(gè)加工點(diǎn)的輸出能量或激光器輸出的總能量，也能同時(shí)顯示 多個(gè)加工點(diǎn)各路激光的輸出能量。
如圖5所示，所述測能釆樣頭30安裝在諧振腔鏡29中的全反鏡 后。通過反射鏡71將激光器的激光尾光反射進(jìn)入測能釆樣頭30,其 能量值顯示在測能表頭12上。
本實(shí)用新型所述的激光電源2、內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)4釆用武漢楚天 工業(yè)激光設(shè)備有限公司生產(chǎn)銷售的產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是由機(jī)架1將已有技術(shù)的分體式激光焊接機(jī) 的主機(jī)和操作臺一體化。即本實(shí)用新型所有組成部分都安裝在同一機(jī) 架1上，操作臺在機(jī)架的左邊或右邊。所述底板21將光學(xué)部件5中的各個(gè)零部件安裝在一起形成一體化。在原有的激光電源上增加了仿 真線，該仿真線由電容和電感組成，串接在負(fù)載和激光電源的整流橋 之間。
本實(shí)用新型激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置的特點(diǎn)是，能量采樣頭30安
裝在諧振腔鏡29的全反鏡后，由反射鏡71將激光尾光反射進(jìn)入能量 釆樣頭30;測能探頭65安裝在每一個(gè)輸出耦合裝置8中平面反射鏡 63的下側(cè)。這些探頭的能量測量值在測能表頭12顯示，分別監(jiān)測激 光器總能量和各光纖輸出的激光能量值。
本實(shí)用新型的分光機(jī)構(gòu)23的析光鏡鏡片46上的析光膜由兩部分 組成，兩部分的透過率不同，構(gòu)成階躍透過率析光膜。分光機(jī)構(gòu)23 的固定調(diào)整機(jī)構(gòu)能方便地將析光鏡鏡片46按透過率突變的方向精密 的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)靈敏、精確地分光。
權(quán)利要求1、一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接機(jī)，包括機(jī)架、位于機(jī)架左邊下部的激光電源、位于機(jī)架右邊下部后方的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)、操作臺、光學(xué)部件、蓋板，蓋板上的顯示器，其特征在于所述光學(xué)部件上設(shè)有激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，所述光學(xué)部件、操作臺均設(shè)在機(jī)架上，其中，光學(xué)部件位于機(jī)架左邊或右邊中部的空腔內(nèi)，操作臺位于機(jī)架右邊或左邊的上部，蓋板設(shè)在空腔上。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述光學(xué)部件包括底板、裝在底板上的45°全反 鏡座、分光機(jī)構(gòu)、光閘、輸入耦合裝置、光纖組件、電動(dòng)反射鏡、聚 光腔、諧振腔鏡、能量釆樣頭、指示光源、輸出耦合裝置。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述激光電源上增加了仿真線，該仿真線串接在負(fù) 載和激光電源的整流橋之間。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述分光機(jī)構(gòu)包括析光鏡鏡片和用以調(diào)節(jié)析光鏡鏡 片的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求2所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述輸出耦合裝置包括準(zhǔn)直鏡62、平面反射鏡63、 聚焦鏡64、測能探頭、CCD攝像頭66,其中，平面反射鏡位于準(zhǔn)直 鏡的下方，聚焦鏡位于平面反射鏡右側(cè)，測能探頭位于平面反射鏡下 側(cè)，CCD攝像頭位于平面反射鏡左側(cè)。
6、 如權(quán)利要求4所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述析光鏡鏡片的一面鍍有增透膜，另一面的左右 兩邊分別鍍有兩種不同透過率的析光膜。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光 焊接機(jī)，其特征在于所述底板與機(jī)架間設(shè)有減振器。
8、如權(quán)利要求1所述的一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接 機(jī)，其特征在于所述激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括測能探頭、能量采樣頭及與它們相連的測能表頭，其中，測能探頭位于平面反射鏡63 的下側(cè)，能量釆樣頭30位于諧振腔鏡23的全反鏡后，測能表頭位于 顯示器的下方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光焊接裝置，本實(shí)用新型公開了一種新型的一體化多光纖傳輸激光焊接機(jī)，包括機(jī)架、位于機(jī)架左邊下部的激光電源、位于機(jī)架右邊下部后方的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)、操作臺、光學(xué)部件、蓋板，蓋板上的顯示器，所述光學(xué)部件上設(shè)有激光能量實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，所述光學(xué)部件、操作臺均設(shè)在機(jī)架上，其中，光學(xué)部件位于機(jī)架左邊中部的空腔內(nèi)，操作臺位于機(jī)架右邊的上部，蓋板設(shè)在空腔上。本實(shí)用新型分光均勻、輸出能量穩(wěn)定、體積小、操作方便，且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測各光路的實(shí)際輸出能量。
文檔編號B23K26/20GK201253732SQ20082006652
公開日2009年6月10日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者傅庸健, 鋼 周, 文 孫, 張文華, 段海春, 鄧傳經(jīng), 陳一剛, 陳孝清 申請人:武漢楚天激光(集團(tuán))股份有限公司