[发明专利]一种光斑摇摆的光纤激光焊接头

说明书

本发明涉及激光加工技术领域，具体为一种光斑摇摆的光纤激光焊接头。其特征在于，包括：光学系统，所述光学系统包括准直透镜组、偏转组件、聚焦透镜组组成；控制电路，所述控制电路包括控制芯片、控制回路，所述控制回路包括时序电路、振荡电路、延迟电路、运算放大电路；驱动系统，所述驱动系统由驱动线圈组成；所述驱动线圈相对放置，所述驱动线圈内部设置有永磁铁；扭力摆，所述扭力摆上设有驱动线圈，所述扭力摆与所述偏转组件固定连接，用于控制光线偏转；机械支撑结构。本发明极大地提高了焊接质量，降低了焊接对前道工艺(如切割和下料等)的加工要求，降低了整个加工成本，提高了焊接效率。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体为一种光斑摇摆的光纤激光焊接头。

背景技术

在早期的激光焊接中，多数采用灯泵浦的固体激光器进行激光焊接加工，激光器的输出光斑较大，峰值功率高，简单的聚焦焊接头就可以完成焊接任务。近年来，光纤激光器的低成本、高稳定性的优势，逐渐成为激光焊接的重要光源选项。在采用如光纤激光器时，由于光纤激光器是连续输出，峰值功率不高，而且光束质量很高，因此聚焦光斑很小，必须通过聚焦光斑的轨迹摆动来提高对工件加工精度和对准精度容忍度，以及提高焊接质量。摆动的光斑轨迹可以使得熔池中的金属融液被充分搅拌，降低了焊接过程中等离子体的飞溅和气泡、杂晶等缺陷的形成。采用这一类焊接工艺的技术被称为摆动焊。

最早激光光斑的摆动是通过2个相互垂直放置的振镜来实现[专利：US7282667B2，CN201012438Y]，体积庞大，成本很高，且工件的振动感很强，导致焊接质量不稳定。随后，人们研制出利用2个相对转动的楔形镜来完成光斑轨迹摆动的操作，但是存在光斑摆动速度慢，空心电机寿命不高等缺点，并且对于复杂形状的光斑轨迹也不易实现。另外，人们还提出了其他光斑摆动技术，如旋转棱镜技术，磁悬浮技术等，但是由于技术装置复杂，只适用于实验室等紧密操作环境中，无法在大规模的工业环境中使用。

发明内容

本发明为了能够克服现有技术中的缺陷，解决使用场景少、光斑摆动速度慢、空心电机寿命不高、焊接效率低的问题提供了一种光斑摇摆的光纤激光焊接头。

其具体技术方案为：光学系统(11)，所述光学系统(11)包括准直透镜组(21)、偏转组件(22)和聚焦透镜组(23)；驱动系统(14)，所述驱动系统(14)由若干对驱动线圈组成；任一一对所述驱动线圈相对放置，所述驱动线圈的内部设置有磁铁；扭力摆 (15)，所述驱动线圈设置在所述扭力摆的端部的下方，所述磁铁同轴设置在所述驱动线圈的内部，所述驱动线圈与所述扭力摆通过所述磁铁相连接，所述磁铁能够沿所述驱动线圈的中轴线上下运动；所述扭力摆(15)与所述偏转组件固定连接，用于控制光线偏转；控制电路(13)，所述控制电路用于控制所述驱动线圈；机械支撑结构(12)，用于实现对所述聚焦光学系统(11)、所述控制电路(13)、所述驱动系统(14)和所述扭力摆(15) 的支撑和连接；。

进一步地，所述控制电路(13)包括控制芯片(35)和控制回路；所述控制回路具体包括时序电路(31)、振荡电路(32)、延迟电路(33)和运算放大电路(34)；

进一步地，所述偏转组件具体可以包括反射镜、折射棱镜或光栅；

进一步地，所述扭力摆(15)的结构为若干根扭力弹簧相互重叠，交错放置，所述扭力弹簧的第一固定点(451)、第二固定点(452)及第三固定点(453)位于所述驱动线圈的同一方向上；

进一步地，所述扭力弹簧的材料具体可以为弹簧钢片、弹簧钢线、橡胶弹簧或弹性复合材料；

进一步地，所述准直透镜组具体可以为平凸透镜或消球差透镜组；

进一步地，所述聚焦透镜组具体可以为平凸透镜或消球差透镜组。

本发明的有益效果在于：