專利名稱：復(fù)路激光焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光焊接設(shè)備，尤其涉及一種復(fù)路激光焊接裝置。
技術(shù)背景
激光焊接是一種非接觸式焊接方式，具有免于填料，熱變形小，外形美觀，精細度高，速度快等優(yōu)點，適用于多種場合，特別是微小區(qū)域的精密焊接，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、汽車制造、電子電氣、半導(dǎo)體、家具制造、通訊器件等領(lǐng)域。
目前普通的激光焊接設(shè)備主要包括一個激光光源，該激光光源通過一個準直裝置將其投射到一個聚焦鏡片上，使激光聚焦，并在焦點附近設(shè)置焊接頭，從而實現(xiàn)激光焊接。
在有些行業(yè)應(yīng)用中，雖然用普通的激光焊接設(shè)備可以完成，但是需要極高的功率。 如某些電機磁芯焊接需要用到2000W甚至以上的連續(xù)激光束，激光光源的造價跟激光功率有很大關(guān)系，功率越高，價格就越貴。并且由于功率高，對激光相關(guān)器件、加工環(huán)境、安全防護等方面也提出了更高的要求，在一定程度上限制了激光焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種復(fù)路激光焊接裝置?？衫眯」β实募す馐鴣硗瓿纱蠊β实暮附?，降低了激光焊接設(shè)備的制造和使用成本。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種復(fù)路激光焊接裝置，包括第一光路總成、第二光路總成、合束鏡和焊接頭，所述第一光路總成發(fā)出的第一激光束經(jīng)過所述合束鏡后，反射到所述焊接頭內(nèi)，所述第二光路總成發(fā)出的第二激光束經(jīng)過所述合束鏡后， 透過所述合束鏡并投射到所述焊接頭內(nèi)；所述焊接頭設(shè)置有一聚焦系統(tǒng)和一出光口，所述第一激光束和第二激光束經(jīng)所述聚光系統(tǒng)聚焦后分別投射到所述出光口。
其中，所述第一光路總成包括第一準直鏡、第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和產(chǎn)生所述第一激光束的第一光纖組件，所述第一調(diào)節(jié)機構(gòu)包括相互配合的第一固定件和第一動套，所述第一準直鏡固定在所述第一固定件上，所述第一光纖組件固定在所述第一動套上，當調(diào)節(jié)所述第一調(diào)節(jié)機構(gòu)時，所述第一光纖組件沿其軸向相對于所述第一準直鏡移動。
其中，所述第二光路總成包括第二準直鏡、第二調(diào)節(jié)機構(gòu)和產(chǎn)生所述第二激光束的第二光纖組件，所述第二調(diào)節(jié)機構(gòu)包括相互配合的第二固定件和第二動套，所述第二準直鏡固定在所述第二固定件上，所述第二光纖組件固定在所述第二動套上，當調(diào)節(jié)所述第二調(diào)節(jié)機構(gòu)時，所述第二光纖組件沿其軸向相對于所述第二準直鏡移動。
其中，所述第一準直鏡以可更換的安裝方式設(shè)置在所述第一光路總成上。
其中，所述第二準直鏡以可更換的安裝方式設(shè)置在所述第二光路總成上。
其中，所述可更換的安裝方式為，所述第一準直鏡通過第一鏡片切換裝置固定在所述第一光路總成上，所述第一鏡片切換裝置上裝設(shè)有多個焦距不同的所述第一準直鏡， 且可以將任意一個所述第一準直鏡切換到所述第一光路總成上。
其中，所述可更換的安裝方式為，所述第二準直鏡通過第二鏡片切換裝置固定在所述第二光路總成上，所述第二鏡片切換裝置上裝設(shè)有多個焦距不同的所述第二準直鏡， 且可以將任意一個所述第二準直鏡切換到所述第二光路總成上。
其中，所述合束鏡固定安裝在一微調(diào)機構(gòu)上，所述微調(diào)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述第一激光束和第二激光束的入射角度。
其中，所述微調(diào)機構(gòu)為蝸輪蝸桿機構(gòu)，所述合束鏡固定在所述蝸輪蝸桿機構(gòu)中蝸輪的旋轉(zhuǎn)軸上，通過調(diào)節(jié)蝸桿使所述合束鏡繞所述蝸輪的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
其中，所述第二光路總成還包括一個反射鏡，所述反射鏡設(shè)置在所述第二光路總成的一端，且位于所述第二光路總成的中軸線上，所述第二激光束經(jīng)所述反射鏡反射后， 投射到所述合束鏡上。
其中，所述第一光路總成與所述第二光路總成平行設(shè)置，所述反射鏡與所述第二光路總成的所述中軸線成45度夾角；所述合束鏡與所述第一光路總成的中軸線成45度夾
實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果本發(fā)明實施例的復(fù)路激光焊接裝置采用通過反射鏡和合束鏡將兩路激光集束成一路， 并從其出光口射出，從而實現(xiàn)用小功率的激光束來完成大功率的焊接，不僅可以實現(xiàn)多種焊接需求，而且無需采用大功率的激光光源，從而大大降低了激光焊接設(shè)備的制造和使用成本。此外，兩路激光分別通過第一光路總成和第二光路總成進行激光準直，而且在第一光路總成和第二光路總成中，分別設(shè)置有第一調(diào)節(jié)機構(gòu)、第一鏡片切換裝置和第二調(diào)節(jié)機構(gòu)、 第二鏡片切換裝置，可用于調(diào)節(jié)激光束的光斑大小，以針對不同的焊接部位，使得本發(fā)明實施例的復(fù)路激光焊接裝置可以應(yīng)用于多種焊接場合，實現(xiàn)多功能焊接，提升了其使用價值， 進一步降低了其使用成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明一種實施例中復(fù)路激光焊接裝置的整體結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2是圖1所示的復(fù)路激光焊接裝置的光路示意圖；圖3是本發(fā)明另一種實施例中復(fù)路激光焊接裝置的整體結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖4是圖3所示的復(fù)路激光焊接裝置的光路示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在激光焊接技術(shù)中，有不同的焊接方式，如有用連續(xù)激光焊接的，也有用脈沖激光焊接的，不同的焊接方式的效果不同。有些焊接如果單純用連續(xù)激光，需要很大的功率，而用復(fù)路激光焊接，也能達到同樣的效果，但成本可以省很多。本發(fā)明提供一種可以將兩束激光復(fù)合，從而利用小功率的激光束復(fù)合成大功率的激光束，進而實現(xiàn)大功率焊接的復(fù)路激光焊接裝置。
實施例一參照圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例的復(fù)路激光焊接裝置100包括第一光路總成1、第二光路總成2、合束鏡3和焊接頭4，其中，第一光路總成1包括第一準直鏡 12和第一光纖組件13，第一光纖組件13內(nèi)設(shè)有激光光源，可產(chǎn)生一定頻率第一激光束11。 同樣，第二光路總成2包括第二準直鏡22和第二光纖組件23，第二光纖組件23內(nèi)也設(shè)有激光光源，可產(chǎn)生與第一激光束11不同頻率的第二激光束21。第一激光束11自第一光纖組件13射出后，經(jīng)過第一準直鏡12的導(dǎo)引，投射到合束鏡3上，在該合束鏡3上形成全反射， 并投射到上述焊接頭4內(nèi)。第二激光束21自第二光纖組件23射出后，經(jīng)第二準直鏡22的導(dǎo)引，投射到上述合束鏡3上，透過該合束鏡3后也投射到上述焊接頭4內(nèi)。焊接頭4設(shè)置有一個聚焦系統(tǒng)41和一個出光口 42，上述第一激光束11和第二激光束21經(jīng)過該聚焦系統(tǒng)41聚焦后分別投射到該出光口 42處，若此時將出光口 42放置在待焊接部位，則可直接進行焊接。
具體地，上述合束鏡3為兩面均透明的材質(zhì)制成，可對其表面進行特殊處理，如表面鍍膜等，以使其具有更好的光學特性。第一激光束11照射到合束鏡3上后全部反射，而第二激光束21照射到合束鏡3上后能盡可能地透過合束鏡3。此外，第一激光束11是全部反射的，理論上講，任意的入射角都是可行的，但通常為了減小合束鏡3的尺寸，一般的入射角為45度。對于第二激光束21，合束鏡3全部透過。此時第一激光束11的反射光和第二激光束21的透射光處于同一條直線上，入射到聚焦系統(tǒng)41上。理論上，入射到聚焦系統(tǒng) 41上的入射角不一定為0度，但為了減小聚焦系統(tǒng)41的尺寸和獲取最小的聚焦光斑，通常為垂直入射到聚焦系統(tǒng)41上，即入射角為0度。從而本實施例的復(fù)路激光焊接裝置100也可以同時達到最小的整體尺寸，屬最佳實施方案。
結(jié)合圖3所示，本實施例可在第二光路總成2上設(shè)有第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M，在第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M包括相互配合的第二固定件Ml、第二動套M2。第二準直鏡22固定在第二固定件 241上，第二光纖組件23固定在第二動套242上。第二固定件241與第二動套242之間采用螺紋結(jié)構(gòu)進行嚙合。
在本發(fā)明的其它實施例中，第一光路總成1也可設(shè)置結(jié)構(gòu)與第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M相似的第一調(diào)節(jié)機構(gòu)(未圖示)，其包括相互配合的第一固定件、第一動套。第一準直鏡12固定在第一固定件上，第一光纖組件13固定在第一動套上，第一固定件與第一動套之間采用螺紋結(jié)構(gòu)進行嚙合。
當調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)機構(gòu)時，第一光纖組件13沿軸向相對于第一準直鏡12移動，可調(diào)節(jié)激光光源與第一準直鏡12之間的距離；當調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M時，第二光纖組件23沿軸向相對于第二準直鏡22移動，可調(diào)節(jié)激光光源與第二準直鏡22之間的距離。通過光學原理可知，上述第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M的作用是，通過改變激光光源與第一準直鏡12或第二準直鏡22之間的距離而改變出光口 42處的光斑大小，即可以實現(xiàn)兩路激光的焦點都在出光口 42處。
由于第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M的可調(diào)節(jié)范圍非常有限，有時候會出現(xiàn)無法調(diào)節(jié)出適宜大小的光斑，因此，本實施例的第一準直鏡12和第二準直鏡22設(shè)置為可更換的安裝方式，以方便地使用不同焦距的第一準直鏡12和第二準直鏡22。上述可更換的安裝方式有很多種，本實施例采用的方式為第一準直鏡12通過一個第一鏡片切換裝置(未圖示)固定在第一光路總成1上，第一鏡片切換裝置上安裝多個不同焦距的第一準直鏡12， 第二準直鏡22通過一個第二鏡片切換裝置(未圖示)固定在第二光路總成2上，第二鏡片切換裝置上安裝有多個不同焦距的第二準直鏡22。這樣，只需調(diào)節(jié)上述第一鏡片切換裝置便可更換不同的第一準直鏡12，調(diào)節(jié)第二鏡片切換裝置便可更換不同的第二準直鏡22，非常方便和快捷。上述第一鏡片切換裝置和第二鏡片切換裝置可以有很多形式的結(jié)構(gòu)，例如可以是，包括鏡架，鏡架沿一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在鏡架上安裝有多個上述第一準直鏡12或第二準直鏡22，轉(zhuǎn)動鏡架即可切換第一準直鏡12或第二準直鏡22，使適合焦距的第一準直鏡12切換到第一光路總成1的光路中，或使適合焦距的第二準直鏡22切換到第二光路總成2的光路中。
合束鏡3固定安裝在一個微調(diào)機構(gòu)31上，為了使微調(diào)機構(gòu)31能進行精細調(diào)節(jié)，本實施例可采用蝸輪蝸桿機構(gòu)作為上述微調(diào)機構(gòu)31，且合束鏡3安裝在蝸輪上。旋動蝸桿，蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，由于蝸輪蝸桿的減速比非常大，因此，合束鏡3的調(diào)節(jié)角度非常小，調(diào)節(jié)范圍在一 3° 3°左右。從而可使投射到合束鏡3上的第一激光束11和第二激光束21的入射角也以較小的幅度進行調(diào)節(jié)。第一激光束11經(jīng)過合束鏡3反射后，會偏轉(zhuǎn)一定角度，對于聚焦鏡而言，第一激光束變成了“軸外”光，聚焦后會有一定的物高，即離開原先的位置； 第二激光束21經(jīng)過合束鏡3透射后，也會產(chǎn)生一個平移，但仍會跟入射光平行，對聚焦系統(tǒng) 41而言，依然是“軸上光”，經(jīng)聚焦系統(tǒng)41后的位置不變。從而，在出光口 42處形成的光斑發(fā)生變化，可以是兩路激光的焦點重合，也可以分開，實現(xiàn)不同的焊接需求。如兩焦點分開時，可以用一路對工件進行預(yù)熱，另一路進行焊接。
本實施例的復(fù)路激光焊接裝置100，采用將兩路激光通過合束鏡3合為一束的方式，實現(xiàn)了用小功率的激光束來完成大功率的焊接，不僅可以滿足多種焊接需求，而且無需采用大功率的激光光源，從而大大降低了激光焊接設(shè)備的制造和使用成本。此外，兩路激光分別通過第一光路總成1和第二光路總成2進行激光準直，而且在第一光路總成1和第二光路總成2中，分別設(shè)置有第一調(diào)節(jié)機構(gòu)、第一鏡片切換裝置和第二調(diào)節(jié)機構(gòu)M、第二鏡片切換裝置，可用于調(diào)節(jié)激光束的光斑大小，以針對不同的焊接部位，另外，將合束鏡3設(shè)置在微調(diào)機構(gòu)31上，可以很方便地將兩束激光形成的光斑進行分開或復(fù)合，從而實現(xiàn)更多場合的焊接，非常方便和實用。
實施例二 參照圖3和圖4所示，本實施例的復(fù)路激光焊接裝置200與第一實施例的復(fù)路激光焊接裝置100基本相同，不同之處在于，在第二光路總成2上還設(shè)置一個反射鏡 5，第二激光束21自第二光纖組件23發(fā)出后，投射到該反射鏡5上，由反射鏡5反射到合束鏡3上，繼而透過合束鏡3投射到聚焦系統(tǒng)4上并被聚焦，最后在出光口 42處形成光斑。
理論上，反射鏡5可以任意安裝，只需要使經(jīng)反射鏡5上的出射光能投射到合束鏡 3上，使其在合束鏡3上的入射面不同于第一激光束11的入射面，且與第一激光束11經(jīng)合束鏡3反射后的出射光方向平行即可。
但是，考慮到安裝難度和裝置的整體尺寸，本實施例將反射鏡5安裝在使其與合束鏡3、焊接頭4處于同一直線上的位置處，反射鏡5與第二激光束21的夾角為45°，并且與上述直線也成45°角。此時，第一光路總成1與第二光路總成2平行，且均與上述直線相垂直。
本實施例采用上述方案，不僅可以使反射鏡5的安裝調(diào)試難度減少，而且可以使復(fù)路激光焊接裝置200的整體尺寸較小。同時，其相對于實施例一中的復(fù)路激光焊接裝置， 所不同之處在于，由于整體尺寸減小了，因此可以應(yīng)用于焊接位置較為狹小的空間，完成更多場合的焊接任務(wù)。
綜上所述，本發(fā)明實施例的復(fù)路激光焊接裝置200，不僅可以采用較小功率的激光束合成大功率的激光束進行焊接，以降低其制造和使用成本，而且可以應(yīng)用于各種需求的場合，對各種功率要求的焊接部位都適用，且焊接速度快，焊接效果好，焊接成本低。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于包括第一光路總成、第二光路總成、合束鏡和焊接頭，所述第一光路總成發(fā)出的第一激光束經(jīng)過所述合束鏡后，反射到所述焊接頭內(nèi)，所述第二光路總成發(fā)出的第二激光束經(jīng)過所述合束鏡后，透過所述合束鏡并投射到所述焊接頭內(nèi)；所述焊接頭設(shè)置有一聚焦系統(tǒng)和一出光口，所述第一激光束和第二激光束經(jīng)所述聚光系統(tǒng)聚焦后分別投射到所述出光口。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第一光路總成包括第一準直鏡、第一調(diào)節(jié)機構(gòu)和產(chǎn)生所述第一激光束的第一光纖組件，所述第一調(diào)節(jié)機構(gòu)包括相互配合的第一固定件和第一動套，所述第一準直鏡固定在所述第一固定件上，所述第一光纖組件固定在所述第一動套上，當調(diào)節(jié)所述第一調(diào)節(jié)機構(gòu)時，所述第一光纖組件沿其軸向相對于所述第一準直鏡移動。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第二光路總成包括第二準直鏡、第二調(diào)節(jié)機構(gòu)和產(chǎn)生所述第二激光束的第二光纖組件，所述第二調(diào)節(jié)機構(gòu)包括相互配合的第二固定件和第二動套，所述第二準直鏡固定在所述第二固定件上，所述第二光纖組件固定在所述第二動套上，當調(diào)節(jié)所述第二調(diào)節(jié)機構(gòu)時，所述第二光纖組件沿其軸向相對于所述第二準直鏡移動。
4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第一準直鏡以可更換的安裝方式設(shè)置在所述第一光路總成上。
5.如權(quán)利要求3所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第二準直鏡以可更換的安裝方式設(shè)置在所述第二光路總成上。
6.如權(quán)利要求4所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述可更換的安裝方式為，所述第一準直鏡通過第一鏡片切換裝置固定在所述第一光路總成上，所述第一鏡片切換裝置上裝設(shè)有多個焦距不同的所述第一準直鏡，且可以將任意一個所述第一準直鏡切換到所述第一光路總成的光路中。
7.如權(quán)利要求5所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述可更換的安裝方式為，所述第二準直鏡通過第二鏡片切換裝置固定在所述第二光路總成上，所述第二鏡片切換裝置上裝設(shè)有多個焦距不同的所述第二準直鏡，且可以將任意一個所述第二準直鏡切換到所述第二光路總成的光路中。
8.如權(quán)利要求廣7任一項中所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述合束鏡固定安裝在一微調(diào)機構(gòu)上，所述微調(diào)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述第一激光束和第二激光束的入射角度。
9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述微調(diào)機構(gòu)為蝸輪蝸桿機構(gòu)，所述合束鏡固定在所述蝸輪蝸桿機構(gòu)中蝸輪的旋轉(zhuǎn)軸上，通過調(diào)節(jié)蝸桿使所述合束鏡繞所述蝸輪的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
10.如權(quán)利要求廣7任一項中所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第二光路總成還包括一個反射鏡，所述反射鏡設(shè)置在所述第二光路總成的一端，且位于所述第二光路總成的光路上，所述第二激光束經(jīng)所述反射鏡反射后，投射到所述合束鏡上。
11.如權(quán)利要求1所述的復(fù)路激光焊接裝置，其特征在于所述第一光路總成與所述第二光路總成平行設(shè)置，所述反射鏡與所述第二光路總成的光路成45度夾角；所述合束鏡與所述第一光路總成的光路成45度夾角。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種復(fù)路激光焊接裝置，其包括第一光路總成、第二光路總成、合束鏡和焊接頭，所述第一光路總成發(fā)出的第一激光束經(jīng)過所述合束鏡后，反射到所述焊接頭內(nèi)，所述第二光路總成發(fā)出的第二激光束經(jīng)過所述合束鏡后，透過所述合束鏡并投射到所述焊接頭內(nèi)，所述第一激光束和第二激光束經(jīng)所述焊接頭內(nèi)的聚光系統(tǒng)后分別聚焦。采用本發(fā)明實施例的復(fù)路激光焊接裝置，不僅可以采用較小功率的激光束合成大功率的激光束進行焊接，降低了其制造和使用成本，而且可以實現(xiàn)兩路激光多種不同聚焦光斑的組合，應(yīng)用于多種場合。
文檔編號B23K26/06GK102500921SQ201110358578
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者李忠浩, 熊政軍, 蔡愈藍, 閻滌 申請人:鐳射谷科技(深圳)有限公司