[发明专利]一种可变焦深的高精度激光焊接装置

说明书

一种可变焦深的高精度激光焊接装置，高精密直线导轨固定连接在焊接板的上端；两个限位架分别套设在高精密直线导轨两端的外部，且其底端均与焊接板的上端面固定连接；4个高精密滑块由左到右依次滑动的装配在高精密直线导轨上；四维光学调整架、五维光学调整架A、五维光学调整架B、五维光学调整架C分别固定安装在4个高精密滑块上；激光接入头安装在四维光学调整架中心的安装孔中，平凸透镜安装在五维调整架中，通过光学元器件的组合设计，实现激光光斑直径在微米到亚毫米尺度的调节，同时实现焦深大小的调整，通过光斑和焦深的优化组合，实现不同种类、不同厚度透明聚合物板的无变形、高精度焊接，满足产品不同焊接工艺的要求。

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种可变焦深的高精度激光焊接装置。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束对加工材料的微小区域进行局部加热的过程，材料吸收激光能量融化从而达到焊接的目的。对于透明聚合物的焊接，需要上层材料对激光具有较高的透过率、下层材料对激光高吸收，从而完成上下层材料之间的焊接。在实际加工生产过程中，由于焊接材料和焊接工艺的不同，往往需要不同的光斑和焦深组合来实现。现有的激光焊接头，都采用两镜片固定式设计，输出光斑和焦深大小固定、无法调节，且光斑大小为毫米量级，焦深尺寸在数厘米量级，导致在激光功率较低时，无法实现焊接，而激光功率提高后，上层聚合物材料吸热变形，能量无法到达上下层材料接触面，尤其对于较厚(＞3mm)的透明聚合物材料，现有焊接装置无法实现焊接。因此，亟需提供一种可变焦点和可变焦深的透明聚合物焊接装置，能灵活进行光斑和焦深调整，满足不同材料和工艺的焊接要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可变焦深的高精度激光焊接装置，该装置可在不更换任何镜片的情况下、只通过调整镜片之间的距离实现光斑直径的调节，同时可调节不同的光斑所对应的焦深，满足不同材料和工艺的焊接要求，并保证较小的焊缝宽度。

为了实现上述目的，本发明提供一种可变焦深的高精度激光焊接装置，包括激光接入头、焊接板、高精密直线导轨、限位架、高精密滑块A、高精密滑块B、高精密滑块C、高精密滑块D、四维光学调整架、五维光学调整架A、五维光学调整架B和五维光学调整架C；

所述焊接板的长度方向沿左右方向延伸；

所述高精密直线导轨的长度方向与焊接板的长度方向一致，且固定连接在焊接板的上端；

两个限位架分别套设在高精密直线导轨两端的外部，且其底端均与焊接板的上端面固定连接；

所述高精密滑块A、高精密滑块B、高精密滑块C和高精密滑块D由左到右依次滑动的装配在高精密直线导轨上；

所述四维光学调整架、五维光学调整架A、五维光学调整架B、五维光学调整架C分别固定安装在高精密滑块A、高精密滑块B、高精密滑块C和高精密滑块D上；所述五维光学调整架A、五维光学调整架B、五维光学调整架C分别安装有平凸透镜A、平凸透镜B、平凸透镜C；所述平凸透镜A、平凸透镜B、平凸透镜C对1.9～2.1μm波段激光具有高透过率，透镜参数依次为F1＝100mm、F2＝50mm、F3＝50mm，激光束与平凸透镜A的距离d1＝50mm、平凸透镜A至平凸透镜B的距离d2＝100mm、平凸透镜B至平凸透镜C的距离120mm～150mm。

所述激光接入头安装在四维光学调整架中心的安装孔中，激光接入头接入的激光束源，配置为发射具有2微米的波长的激光束。

作为一种优选，所述五维光学调整架A、五维光学调整架B和五维光学调整架C均为AMM5-1A调整架。

作为一种优选，所述限位架呈倒置的U形。