激光焊接头装置及激光焊接装置的制作方法

本发明涉及激光焊接技术领域，具体而言，涉及一种激光焊接头装置及包括该激光焊接头装置的激光焊接装置。

背景技术：

接触式焊接装置中的焊接头在焊接过程中需与工件硬性接触，且焊接头在焊接过程中与工件的接触面积太小，焊接时工件受到的机械应力太大，易造成被加工件破损；激光焊接因属于非接触式焊接，作业过程不需加压，具有应用范围广、效率高、损耗小的优点，故而被广泛应用于板件焊接领域。

然而，常规的用于大功率的光纤激光焊接头，在焊接时光斑固定不动，由此在焊接头运动时形成的轨迹多为“一”字形，该形式焊缝宽度较窄，适用于焊接件之间缝隙较小的情况，当焊接件缝隙较大时则无法满足焊接要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种激光焊接头装置及激光焊接装置，旨在解决现有技术中因光纤激光焊接头在焊接时产生的光斑固定不动，导致其形成的焊缝宽度较窄、应用场合受限的技术问题。

为达此目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光焊接头装置，包括振镜组件，所述振镜组件包括具有内部空间的振镜座、内置于所述内部空间的一振镜片以及设于所述振镜座且用以控制所述振镜片沿预设轨迹摆动的振镜驱动件；所述振镜座具有相对的第一侧和第二侧，所述振镜片靠近所述振镜座的第一侧布置。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括设于所述振镜座的顶面且靠近所述振镜座的第一侧布置的激光准直组件，所述激光准直组件包括依序设置并连接的激光器输出接头、准直保护镜座以及准直镜座，所述准直镜座背离所述准直保护镜座的一侧连接于所述振镜座；所述准直保护镜座具有第一容腔，所述准直镜座具有第二容腔，所述激光准直组件还包括内置于所述第一容腔的准直保护镜片和内置于所述第二容腔的准直镜片。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括设于所述振镜座的顶面且靠近所述振镜座的第二侧布置的视觉检测组件，所述视觉检测组件包括位于所述振镜座上方的ccd感应模块和设于所述振镜座与所述ccd感应模块之间的第一聚光镜片。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括设于所述振镜座的底面且靠近所述振镜座的第二侧布置的聚光镜组件，所述聚光镜组件包括位于所述振镜座下方的聚光保护镜座和连接在所述聚光保护镜座与所述振镜座之间的聚光镜座；所述聚光镜座具有第三容腔，所述聚光保护镜座具有第四容腔，所述聚光镜组件还包括内置于所述第三容腔的第二聚光镜片和内置于所述第四容腔的聚光保护镜片。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括焊接头和气帘组件，所述焊接头与所述气帘组件均固定连接于所述聚光保护镜座背离所述聚光镜座的一侧；所述气帘组件包括用以喷射高速带状气流的喷气构件，所述焊接头上设置有光源件。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括设于所述振镜座且位于所述视觉检测组件与所述聚光镜组件之间的分光镜组件，所述分光镜组件包括分光镜座和固定连接于所述分光镜座的分光镜片，所述分光镜片内置于所述内部空间；所述振镜座的第二侧外端面上形成有开口，所述开口与所述内部空间相连通，所述分光镜座固定连接于所述振镜座并用以闭合所述开口。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括安装于所述振镜座第二侧的自动送丝组件，所述自动送丝组件包括固定连接于所述振镜座的送丝座、用以压紧和传送焊丝的矫直输送轮组以及用以支撑和引导所述焊丝的送丝导管，所述矫直输送轮组及所述送丝导管均安装于所述送丝座。

进一步地，所述矫直输送轮组包括上矫直轮组和下矫直轮组，所述送丝导管包括上送丝导管和下送丝导管，所述上送丝导管、所述上矫直轮组、所述下矫直轮组以及所述下送丝导管依序安装于所述送丝座的正面。

进一步地，所述激光焊接头装置还包括设于所述振镜座的背面且用以将所述激光准直组件、所述视觉检测组件、所述聚光镜组件以及所述自动送丝组件分别固定于所述振镜座的法兰连接板；所述送丝座面向所述振镜座的表面上形成有朝向所述振镜座延伸的延伸板体，所述延伸板体安装于所述法兰连接板与所述振镜座之间。

本发明提供的激光焊接头装置的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种激光焊接头装置，包括振镜组件，该振镜组件包括振镜座、一振镜片以及振镜驱动件，该结构通过振镜驱动件控制振镜片沿预设轨迹摆动以使得振镜片在焊接过程中可实现晃动，由此，在焊接过程中，光线经振镜片反射最终形成的焊接光斑亦可晃动，这样，激光焊接头装置形成的光斑宽度将被增大，从而，该激光焊接头装置可适用于焊接件之间缝隙较大的情况，降低了焊缝预设条件，提高了激光焊接头装置的利用率；同时，振镜片靠近振镜座的第一侧布置，便于防护的同时，节省了振镜座内部空间，提高了空间利用率。

本发明提供的激光焊接装置的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种激光焊接装置，包括上述的激光焊接头装置，由于采用的该激光焊接头装置能够在焊接过程中形成加宽加深的焊缝，从而降低了焊缝预设条件，提高了激光焊接头装置利用率的同时，亦提高了激光焊接装置的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的激光焊接头装置的立体示意图一；

图2是本发明实施例一提供的激光焊接头装置的立体示意图二；

图3(a)、图3(b)分别是本发明实施例一提供的激光焊接头装置的正视示意图、左视示意图；

图4是本发明实施例一提供的激光焊接头装置的俯视示意图；

图5是本发明实施例一提供的激光焊接头装置的后视示意图；

图6是本发明实施例二提供的激光焊接头装置的立体示意图一；

图7是图6中a部的放大图；

图8是本发明实施例二提供的激光焊接头装置的立体示意图二；

图9(a)、图9(b)分别是本发明实施例二提供的激光焊接头装置的正视示意图、左视示意图；

图10是本发明实施例二提供的激光焊接头装置的俯视示意图；

图11是本发明实施例二提供的激光焊接头装置的后视示意图。

其中，图中各附图标记：

1：振镜组件11：振镜座

12：振镜驱动件11a：第一侧

11b：第二侧111：振镜座的顶面

112：振镜座的底面113：振镜座的正面

114：振镜座的背面10：开口

2：激光准直组件21：激光器输出接头

22：准直保护镜座23：准直镜座

3：视觉检测组件

4：聚光镜组件41：聚光保护镜座

42：聚光镜座43：聚光保护镜片

5：气帘组件51：喷气构件

6：分光镜组件61：分光镜座

7：自动送丝组件71：送丝座

72：矫直输送轮组73：送丝导管

721：上矫直轮组722：下矫直轮组

731：上送丝导管732：下送丝导管

711：延伸板体712：送丝座的正面

713：安装部

8：法兰连接板81：固定部

82：延伸臂

9：接线盒

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“背”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“正面”、“背面”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至图5所示，本实施例提供的一种激光焊接头装置，可用于微型零件和可达性很差的部位的精密焊接，可应用于汽车、航天、船舶等制造领域；该激光焊接头装置包括一振镜组件1，该振镜组件1包括振镜座11、一振镜片以及一振镜驱动件12，具体地，振镜座11具有内部空间，上述振镜片内置于该内部空间，振镜驱动件12设于振镜座11上且用以控制振镜片沿预设轨迹摆动，需要说明的是，在本实施例中，振镜座11大致为方形，其第一侧11a面、第二侧11b面以及背面114均为平面，便于安装、固定其他组件，同时使得激光焊接头装置高速运动时焊接头其其他各部件安装平稳，不易打颤，结构稳定性强；振镜驱动件12为振镜电机，该振镜驱动件12可直接带动振镜片沿预设轨迹摆动，具体可通过计算机输入轨迹信号，进而向振镜驱动件12发送运动指令使得振镜驱动件12控制振镜片沿预设轨迹摆动，在激光焊接头装置移动的同时产生不同宽度的焊缝，从而达到使焊缝加宽的效果，这样即可焊接具有不同焊缝需求的待焊接工件，达到降低焊缝预设条件的目的，激光焊接头装置利用率高；同时，该激光焊接头装置焊缝成型效果更好，极大地提高焊接效率和质量。

另外，振镜座11具有相对的第一侧11a和第二侧11b，振镜片靠近振镜座11的第一侧11a布置，便于防护的同时，节省了振镜座11内部空间，便于振镜座11上其他部件的布置，提高了空间利用率。

在本实施例中，请参阅图1至图5，激光焊接头装置还包括激光准直组件2，激光准直组件2设于振镜座11的顶面111且靠近振镜座11的第一侧11a布置(即图1中振镜座11右侧)，具体地，激光准直组件2包括依序设置并连接的激光器输出接头21、准直保护镜座22以及准直镜座23，准直镜座23背离准直保护镜座22的一侧(准直镜座23的下端)连接于振镜座11；在本实施例中，激光准直组件2正对内部空间中的振镜片，激光器输出接头21发出的激光经准直镜座23准直后将变成一束平行光，平行光发射至振镜片，振镜片接收该平行光并将其反射至后续部件，振镜驱动件12带动振镜片摆动，平行光经振镜片反射后形成摆动光；准直保护镜座22具有第一容腔，准直镜座23具有第二容腔，激光准直组件2还包括内置于第一容腔的准直保护镜片和内置于第二容腔的准直镜片；需要说明的是，激光器输出接头21为但不局限于qbh接头，准直保护镜片可为平面透镜，从而保证准直镜片与外界隔开，保护准直镜片免受灰尘等污染物的污染；同时，可通过更换准直保护镜片，维持准直光束的稳定性，以保证焊接质量；具体地，可通过设置准直保护镜座22稳定安装准直保护镜片，更具体地，准直保护镜座22的内部空腔内可设置有准直保护镜盒，准直保护镜片可安装在准直保护镜盒内，通过移动准直保护镜盒使其滑入和滑出准直保护镜座22内部空腔进而实现准直保护镜盒的拆装，便于准直保护镜盒及准直保护镜片的更换和维护，结构紧凑易于安装。

另外，激光准直组件2还可包括准直水冷系统(图未示)，即激光准直组件2采用水冷方式进行冷却；具体地，可在准直保护镜座22以及准直镜座23的侧壁内部开设冷却水路以及与冷却水路相连通的进水口和出水口，具体进水口、出水口、冷却水路设置的位置及水路走向此处不作唯一限定。

在本实施例中，请参阅图1至图5，激光焊接头装置还包括视觉检测组件3，视觉检测组件3设于振镜座11的顶面111且靠近振镜座11的第二侧11b(即图1中振镜座11左侧)布置，具体地，视觉检测组件3的中轴线和激光准直组件2的中轴线大致平行且间隔布置，且二者的中轴线均垂直于振镜座11的顶面111；视觉检测组件3包括位于振镜座11上方的ccd(电荷耦合器件)感应模块(图未示)和设于振镜座11与ccd感应模块之间的第一聚光镜片(图未示)，具体地，视觉检测组件3还可包括用以将ccd感应模块、第一聚光镜片固定在振镜座11上方的ccd模块座以及用以成像的ccd成像系统；这样，第一聚光镜片将焊缝反射的光聚焦在ccd感应块上，进而可通过ccd成像系统对焊缝进行跟踪和观察。

在本实施例中，请一并参阅图1至图5，激光焊接头装置还包括聚光镜组件4，聚光镜组件4设于振镜座11的底面112且靠近振镜座11的第二侧11b(即图1中振镜座11左侧)布置，具体地，视觉检测组件3的中轴线和聚光镜组件4的中轴线大致在一条直线上，且聚光镜组件4的中轴线大致垂直于振镜座11的底面112；聚光镜组件4包括位于振镜座11下方的聚光保护镜座41和连接在聚光保护镜座41与振镜座11之间的聚光镜座42；聚光镜座42具有第三容腔，聚光保护镜座41具有第四容腔，聚光镜组件4还包括内置于第三容腔的第二聚光镜片和内置于第四容腔的聚光保护镜片43，在本实施例中，聚光镜座42设置为全封闭结构，其下方设置有用以拆装第二聚光镜片的拆卸口，拆卸口与第三容腔相连通，这样即可从聚光镜座42的下方装进和取出第二聚光镜片，拆装方便，避免了第二聚光镜片被污染；需要说明的是，聚光保护镜片43可为平面透镜，从而保证聚光镜片与外界隔开，保护聚光镜片免受灰尘等污染物的污染；同时，可通过更换聚光保护镜片43，维持聚焦光束的稳定性，以保证焊接质量；具体地，可通过设置聚光保护镜座41稳定安装聚光保护镜片43，更具体地，聚光保护镜座41的内部空腔内可设置有聚光保护镜盒和安装手柄，聚光保护镜片43可安装在聚光保护镜盒内，通过移动安装手柄控制聚光保护镜盒滑入和滑出聚光保护镜座41内部空腔进而实现聚光保护镜盒的拆装，便于聚光保护镜盒及聚光保护镜片43的更换和维护，结构紧凑易于安装。

另外，聚光镜组件4还可包括聚光水冷系统(图未示)，即聚光镜组件4采用水冷方式进行冷却；具体地，可在聚光保护镜座41以及聚光镜座42的侧壁内部开设冷却水路以及与冷却水路相连通的进水口和出水口，具体进水口、出水口、冷却水路设置的位置及水路走向此处不作唯一限定。

在本实施例中，请继续参阅图1至图5，激光焊接头装置还包括焊接头和气帘组件5，焊接头与气帘组件5均固定连接于聚光保护镜座41背离聚光镜座42的一侧(即聚光保护镜座41的下端)；气帘组件5包括用以喷射高速带状气流的喷气构件51，焊接头上设置有光源件；具体地，喷气构件51产生的带状高速气流，可把焊接时产生的反渣吹向侧边，防止或减轻污染聚光保护镜片43，同时吹出的保护气体可保护焊缝，提高焊缝质量和焊接效率；且焊接头上设置的光源件优选可发出波长是470纳米的蓝色光，该蓝色光投射在焊缝上，焊缝将把部分蓝光向上反射进入焊接头，而后被反射进入视觉检测组件3，经过视觉检测组件3的第一聚焦镜片后该束蓝光将被聚焦在ccd感应块上，进而通过ccd成像系统实现对焊缝的跟踪和观察。

在本实施例中，请参阅图1至图5，激光焊接头装置还包括分光镜组件6，分光镜组件6设于振镜座11且位于视觉检测组件3与聚光镜组件4之间，具体地，分光镜组件6包括分光镜座61和固定连接于分光镜座61的分光镜片，分光镜片内置于内部空间，振镜座11的第二侧11b外端面(振镜座11的左侧端面)上形成有开口10，开口10与内部空间相连通，分光镜座61固定连接于振镜座11并用以闭合开口10；具体地，分光镜座61包括内置于内部空间且用以固定分光镜片的分光镜腔座、连接在分光镜座61固定部81上且位于内部空间外部的分光镜座61盖合部、内置于分光镜腔座中的上下分光镜垫圈、压圈以及水冷盘，该分光镜座61盖合部用以闭合上述开口10，分光镜腔座将分光镜片固定在靠近振镜座11的第二侧11b处，即振镜片位于内部空间的右侧，分光镜位于内部空间的左侧；优选地，振镜片与所述分光镜片平行且均沿与水平方向的夹角为45度的方向布置，即分光镜片不仅用于将振镜片反射后的光反射至聚光镜组件4一侧，还用于将焊缝反射后的蓝光透射至视觉检测组件3的第一聚光镜片处。

在本实施例中，请参阅图2，激光焊接头装置还包括设于振镜座11的背面114且用以将激光准直组件2、视觉检测组件3以及聚光镜组件4分别固定于振镜座11的法兰连接板8，具体地，该法兰连接板8包括位于中部的固定部81和由固定部81分别向激光准直组件2、视觉检测组件3以及聚光镜组件4一侧延伸的延伸臂82，法兰连接板8可通过在固定部81上开设连接孔使得法兰连接板8与振镜座11的背面114相连，进而通过在延伸臂82开设连接孔使得法兰连接板8分别与激光准直组件2、视觉检测组件3以及聚光镜组件4固定连接，进而实现了激光准直组件2、视觉检测组件3以及聚光镜组件4分别固定于振镜座11；该结构简单易加工，便于整个激光焊接头装置的装配固定，且保证了激光焊接头装置整体结构的稳定性。

在本实施例中，请参阅图1，激光焊接头还包括用于延长振镜驱动件12的电源线的接线盒9组件；振镜驱动件12设于振镜座11的正面113并靠近振镜座11的第一侧11a布置，接线盒9组件设于振镜座11且位于振镜驱动件12的上方；通过设置接线盒9，便于安装电机的信号线与电源线插头，进而显现延长电源线的效果。

本实施例提出的激光焊接头装置的工作原理如下：

从激光器输出接头21射出的点光源经准直保护镜片、准直镜片变成一束平行光，经过振镜驱动件12摆动振镜片将平行光反射，而后经过分光镜片、聚焦镜组件，该束平行光即被聚焦成一个符合焊接要求的微小光斑，通过振镜驱动件12带动振镜片反射形成不同宽度的光斑，即可焊接焊缝需求较大的焊接件。

焊接时，焊接头的外侧安装的蓝色光源件波长是470纳米，该蓝色光源件发出的蓝光照射于焊缝上，焊缝把部分蓝光向上反射进入焊接头，而后进入视觉检测组件3，经过视觉检测组件3内的第一聚焦镜片后，该束蓝光被聚焦在ccd感应块上，通过ccd成像系统对焊缝跟踪和观察。

本实施例提出的一种激光焊接装置，包括上述的激光焊接头装置，由于采用的该激光焊接头装置能够在焊接过程中形成加宽加深的焊缝，从而降低了焊缝预设条件，提高了激光焊接头装置利用率的同时，亦提高了激光焊接装置的利用率。

实施例二

下面结合图6至图11仅就与前述实施例中不同之处作详细说明。

在本实施例中，请参阅图6，激光焊接头装置还包括安装于振镜座11第二侧11b(振镜座11的左侧)的自动送丝组件7，即自动送丝组件7位于在分光镜组件6左侧；自动送丝组件7包括固定连接于振镜座11的送丝座71、用以压紧和传送焊丝的矫直输送轮组72以及用以支撑和引导焊丝的送丝导管，矫直输送轮组72及送丝导管均安装于送丝座71；具体地，请参阅图7，矫直输送轮组72包括上矫直轮组721和下矫直轮组722，送丝导管包括上送丝导管731和下送丝导管732，上送丝导管731、上矫直轮组721、下矫直轮组722以及下送丝导管732依序安装于送丝座71的正面712，进而焊丝可依序穿设在上送丝导管731、上矫直轮组721、下矫直轮组722以及下送丝导管732之间，保证了自动送丝组件7的可靠送丝；其中，送丝座71的正面712底部延伸出一安装部713用以固定长度较长的下送丝导管732，进而保证在焊接过程中，下送丝导管732能够将焊丝末端稳定在焊接头的焦点位置；需要说明的是，送丝与焊接头的焊接可通过联动控制加以实现，保证焊接与送丝的同时进行；通过设置自动送丝组件7，使得激光焊接头装置兼具焊接与送丝的功能，结构紧凑，功能集成度高，提高了激光焊接头装置的利用率，打破了激光焊接头装置应用场合的局限性；同时送丝与焊接头的焊接联动控制，保证了焊缝的质量，提高了焊接效率。

在本实施例中，请参阅图8和图11，激光焊接头装置还包括设于振镜座11的背面114且用以将激光准直组件2、视觉检测组件3、聚光镜组件4以及自动送丝组件7分别固定于振镜座11的法兰连接板8；具体地，该法兰连接板8包括位于中部的固定部81和由固定部81分别向激光准直组件2、视觉检测组件3、聚光镜组件4以及自动送丝组件7延伸的延伸臂82，法兰连接板8可通过在固定部81上开设连接孔使得法兰连接板8与振镜座11的背面114相连，进而通过在延伸臂82开设连接孔使得法兰连接板8分别与激光准直组件2、视觉检测组件3、聚光镜组件4以及自动送丝组件7固定连接，进而实现了激光准直组件2、视觉检测组件3、聚光镜组件4以及自动送丝组件7分别固定于振镜座11；该结构简单易加工，便于整个激光焊接头装置的装配固定，且保证了激光焊接头装置整体结构的稳定性；另外，送丝座71面向振镜座11的表面上形成有朝向振镜座11延伸的延伸板体711，延伸板体711安装于法兰连接板8与振镜座11之间，该结构简单紧凑，体积小，易实现，便于自动送丝组件7的固定安装，同时结构稳定性强，保证了自动送丝组件7的正常送丝。

本实施例提出的激光焊接头装置的工作原理如下：

从激光器输出接头21射出的点光源经准直保护镜片、准直镜片变成一束平行光，经过振镜驱动件12摆动振镜片将平行光反射，而后经过分光镜片、聚焦镜组件，该束平行光即被聚焦成一个符合焊接要求的微小光斑，通过振镜驱动件12带动振镜片反射形成不同宽度的光斑，即可焊接焊缝需求较大的焊接件；同时，自动送丝组件7把焊丝送到聚焦光斑位置，聚焦光斑熔融焊丝把一定宽度的焊缝填平，使焊缝表面光滑牢固。

焊接时，焊接头的外侧安装的蓝色光源件波长是470纳米，该蓝色光源件发出的蓝光照射于焊缝上，焊缝把部分蓝光向上反射进入焊接头，而后进入视觉检测组件3，经过视觉检测组件3内的第一聚焦镜片后，该束蓝光被聚焦在ccd感应块上，通过ccd成像系统对焊缝跟踪和观察。

本实施例提出的一种激光焊接装置，包括上述的激光焊接头装置，由于采用的该激光焊接头装置能够在焊接过程中形成加宽加深的焊缝，从而降低了焊缝预设条件，提高了激光焊接头装置利用率的同时，亦提高了激光焊接装置的利用率；另一方面，焊接的同时实现送丝，有效地提高了焊接效率和焊缝质量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。