自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统的制作方法

自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统
1.本技术是申请日为2023年3月20日、申请号为202310265873.4、名称为基于x、y、z三轴运动的激光焊接振镜系统的分案申请。
技术领域
2.本发明属于激光振镜技术领域，具体涉及一种自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统。


背景技术：

3.振镜简单来讲是用在激光行业的一种扫描振镜，其专业名词叫做高速扫描振镜(也称为galvo scanning system)。所谓振镜，又可以称之为电流表计，它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法，镜片取代了表针，而探头的信号由计算机控制的-5v～5v或-10v～10v的直流信号取代，以完成预定的动作。同转镜式扫描系统相同，这种典型的控制系统采用了一对折返镜，不同的是，驱动这套镜片的步进电机被伺服电机所取代，在这套控制系统中，位置传感器的使用和负反馈回路的设计思路进一步保证了系统的精度，整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。
4.然而，在实际使用过程，会存在以下技术缺陷：
5.1)、折返镜在高速的往复运动中，一旦所安装的镜座出现重心不稳，或者在运动中产生运动方向以外的惯量，致使镜片自身相对偏转，因此，直接影响同心的重合度，造成聚焦的精度低；
6.2)、常规激光入射角度和输出角度之间是垂直的，因此，在一些特殊工况中，很难满足加工的需要；
7.3)、折返镜设定行程后，无法进行扩展调节，造成使用存在很大的局限性；
8.4)、针对同转镜，也就是绕着竖直方向和水平方向同步转动的反射镜，若不能使其重心在电机的轴线上，其所形成转动惯量不一致，因此，在同步转动中会存在偏移，直接影响产品焊接的品质；
9.5、无法对内部零件进行散热(热交换)，致使光学热稳定性及驱动器的驱动精度存在不足。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统。
11.为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其包括具有激光输入通道和激光输出通道的器座、动态聚焦模组、同转式反射镜模组，所述同转式反射镜模组包括第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元，在所述器座内设有相互连通的冷热交换流道，所述激光输入通道和激光输出通道相互平行且均沿着z轴方向延伸，所述激光焊接振镜系统还包括将沿着z轴方向的光路反射形成沿着y轴
方向的光路射向所述第一翻转反射镜单元的反射镜调整模组，所述激光输入通道的自器座的入口至反射镜调整模组的反射镜的中心垂距为h，反射镜调整模组的反射镜至第一翻转反射镜单元的中心垂直为l，其中h≥2.5l；且在z轴上，所述激光输入通道的中心、所述动态聚焦模组的聚焦镜片的中心、所述反射镜调整模组的反射镜的中心三者重合；第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转，且在y轴上保持第一翻转反射镜单元和反射镜调整模组的反射镜的中心对齐且距离保持不变；及在x轴上保持第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的反射镜中心对齐且距离保持不变。
12.优选地，第一翻转反射镜单元包括驱动轴沿z轴方向延伸的第一动力件、与所述驱动轴通过第一夹座相固定连接的第一翻转镜，其中所述第一翻转镜关于所述驱动轴的轴心线对称设置，且自上而下形成上梯形部、矩形部、下梯形部，此结构的涉及，主要便于镜片以及镜片座夹采用切边倒角设计使得质心在电机轴线上，使得与电机同步同速运动，而且保证转动惯量一致，从而改善激光焊接中沿x轴轴向运动的稳定性。在一些具体实施方式中，上梯形部自上而下长度逐渐变大，矩形部自所述上梯形部的下端竖直相向延伸，下梯形部自矩形部的下端自上而下长度逐渐变小，此结构限定，进一步的方便上下方向的夹持定位，且更有利于绕着z轴方向的往复翻转，而且，第一翻转镜往复翻转时，第一翻转镜的反射镜面与反射镜调整模组的反射镜的镜面中心的距离保持不变，致使自第一翻转反射镜单元向第二翻转反射镜单元形成的光路非常稳定和集中，有利于提升焊接品质。同时，在一些具体实施方式中，所述上梯形部的高大于所述下梯形部的高；所述上梯形部的长度变化率大于所述下梯形部的长度变化率。上梯形部的高大于下梯形部的高，上梯形部的长度变化率大于下梯形部的长度变化率。此结构限定，进一步的方便上下方向的夹持定位，且更有利于绕着z轴方向的往复翻转，而且，第一翻转镜往复翻转时，第一翻转镜的反射镜面与反射镜调整模组的反射镜的镜面中心的距离保持不变，致使自第一翻转反射镜单元向第二翻转反射镜单元形成的光路非常稳定和集中，有利于提升焊接品质。
13.根据本发明的一个具体实施和优选方面，第一翻转镜的内侧面为呈平面的反射镜面，且朝向所述反射镜调整模组的反射镜；和/或，所述第一夹座包括与所述驱动轴同轴连接的第一座体、自所述第一座体下部向下并呈夹持区的第一夹板和第二夹板，其中所述第一翻转镜自所述上梯形部的上端插入所述夹持区，所述第一夹板和第二夹板分别夹持在所述上梯形部的内外两侧，且位于外侧所述第二夹板的下端部处于所述第一夹板下端部的下方。在此，十分方便镜片的组装。
14.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，第一翻转镜的外侧面包括位于中部的背面、自背面左右两侧向内弯折并向左右边缘延伸的左折面和右折面，其中所述左折面和右折面关于所述背面的z轴中心线对称设置，且所形成的弯折边缘自上而下依次经过所述上梯形部、矩形部、下梯形部；和/或，所述左折面和右折面与所述反射镜面形成的角度为锐角；和/或，所述左折面和右折面所对应的左右端部的边缘厚度为所述第一翻转镜厚度的1/6～1/3。在此结构设计下，更有利于转动控制，大幅度提升稳定性，进而确保转动惯量的一致。优选地，左折面和右折面与反射镜面形成的角度为锐角，优选地，该角度为10
°
～30
°
，其中18
°
～25
°
最佳，同时，左折面和右折面所对应的左右端部的边缘厚度为第一翻转镜厚度的1/6～1/3，一般情况下，该边缘的厚度约为第一翻转镜厚度的1/5，此结构造型下，所形成的有效反射面最佳，且所形成的转动惯量与电机输出所形成的转动惯量一致。
15.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，第二翻转反射镜单元包括翻转轴沿y轴方向延伸的第二动力件、与所述翻转轴通过第二夹座相固定连接的第二翻转镜，其中所述第二翻转镜的反射镜面朝向所述第一翻转镜的反射镜面，且两者的反射镜面处于相交设置，所述第一翻转镜和第二翻转镜同步且同速翻转时，两者反射镜面的中心之间的距离在x轴上保持不变。在此，进一步限定了第一翻转镜和第二翻转镜的相对位置，而且根据所形成焊接区域的大小可以进行x轴向的调整。
16.在一些具体实施方式中，在本发明的一些具体实施中，第二翻转镜的反射镜面为平面，且包括镜片厚度相等并沿着y轴方向延伸的等厚部、自等厚部的上部向上且厚度逐渐变薄的上折部、自等厚部的下部向下且厚度逐渐变薄的下折部，其中上折部和下折部对称关于y轴方向对称设置，第二夹座夹持在等厚部的一端。方便第二翻转镜的加工和安装。
17.在本发明的一些具体实施中，等厚部的背面的上下边缘分别向内倾斜，且所形成的倾斜面与所述上折部和下折部所形成的斜面齐平设置；和/或，上折部和下折部的上下端部的边缘厚度为所述等厚部厚度的1/6～1/3。上折部和下折部的两端分别向内倾斜，其中靠近第二夹座的端部所形成的倾斜角度大于远离所述第二夹座的端部所形成的倾斜角度。此结构造型下，所形成的有效反射面最佳，且所形成的转动惯量与电机输出所形成的转动惯量一致，从而改善激光焊接中沿y轴轴向运动的稳定性。
18.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，所述动态聚焦模组包括聚焦座、通过直线滑轨滑动安装在所述聚焦座上的镜座、轴心线与所述镜座滑动方向平行且安装于所述镜座上的聚焦镜片、驱动所述镜座往复运动的驱动器，其中所述聚焦镜片的中心和所述镜座的中心对齐，且两者中心的连线与x轴保持平行；驱动器包括安装在所述聚焦座上且沿着y轴方向延伸的驱动马达、用于将所述驱动马达的输出轴与所述镜座传动连接的传动杆件，其中所述传动杆件将所述输出轴的圆周运动转换成直线运动以驱使所述镜座沿着所述直线滑轨长度方向上下往复滑动。在此，十分稳定地完成镜片的高速往复运动，且聚焦镜片和镜座的中心对齐，两者中心的连线与x轴保持平行，致使镜片自身运动平稳，有效控制聚焦镜片轴向以外的运动惯量以保持光轴同心，提高聚焦精度。
19.具体的，升降调节部件包括沿着z轴方向延伸的调节丝杆、驱动调节丝杆自转的驱动件、与调节丝杆配合且与聚焦座相对固定的调节底座，其中调节丝杆和调节底座形成调节丝杠模组。在此，通过聚焦座的上下运动，以增加的聚焦镜片的聚焦行程，提升实用性。
20.此外，反射镜调整模组包括调整模座、安装在所述调整模座上且能够绕着x轴调整倾斜角度的平面反射镜，其中调整模座的y轴和z轴上分别形成光路通道，平面反射镜倾斜设置在y轴和z轴所构成的坐标系中。因此，通过平面反射镜的微调，以实施光路由垂直向水平方向转向，一般情况下，其倾斜角度约为45
°
。
21.优选地，调整模座在y轴上所形成的光路通道有两个，一个朝向第一翻转反射镜单元的反射镜，另一个通过直角接头形成视镜窗。在此，由外置的视镜窗，能够连接远程监控装置，可以远程实时监控工作状态。
22.进一步的，在平面反射镜和聚焦镜片之间还设有靠近平面反射镜的光学透镜，其中聚焦镜片为上下凹面的凹透镜、光学透镜为上下凸面的凸透镜，且聚焦镜片、双面凸透镜、平面反射镜自上而下中心重合设置。通过自上而下各镜片设计，能够有效将光束汇聚，使得自激光输出通道输出的光束相对集中进行焊接，以提高焊接效率和效果。
23.由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
24.现有动态聚焦装置的结构无法使得折返镜在高速的往复运动中保持光轴同心和有效控制镜片轴向运动所产生的偏转惯量、保持激光入射角度和射出角度平行中实施焊接、翻转反射镜与驱动件所形成转动惯量不一致、激光在x轴和y轴上所形成运动不稳定、及无法对内部零件进行散热(热交换)，致使光学热稳定性及驱动器的驱动精度存在不足等缺陷，而本发明通过对振镜系统的结构进行整体设计巧妙地解决了现有结构的各种不足。采取该系统，由反射镜调整模组的反射镜能够将沿着z轴方向的光路反射形成沿着y轴方向的光路射向第一翻转反射镜单元的反射镜，接着由第一翻转反射镜单元的反射镜将光束向第二翻转反射镜单元的反射镜反射，最后由第二翻转反射镜单元的反射镜向下反射，以实现激光的输入和输出的平行，同时，在第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转中，实现x轴和y轴所构成加工面的运动覆盖，并在聚焦镜片沿z轴方向的上下往复运动中完成加工面厚度方向的行程控制，从而连续完成产品的焊接加工，此外，通过冷却流体的流入后，对光学组件、驱动组件、及控制芯片等等，进行散热(热交换)，因此，与现有的结构相比，在y轴上保持第一翻转镜的中心和平面反射镜的中心对齐且距离保持不变、及在x轴上保持第一翻转镜的中心和第二翻转镜的中心对齐且距离保持不变的前提下，第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转中，不仅控制聚焦镜片轴向以外的运动惯量以保持光轴同心，而且还能够使得翻转反射镜与驱动件所形成转动惯量一致，同时，通过光路的转向也能够在激光入射角度和射出角度处于平行中，且在特定高度和长度的比例中，使其结构小型化，而且自带冷热交换流道能够对内部元件进行散热，改善光学热稳定性及驱动器的驱动精度。
附图说明
25.图1为本发明的基于x、y、z三轴运动的激光焊接振镜系统的结构示意图；
26.图2为图1的局部结构分解示意图；
27.图3为图1中动态聚焦模组的结构示意图；
28.图4为图3的主视示意图；
29.图5为图4的左视示意图；
30.图6为图1中同转式反射镜模组的结构示意图；
31.图7为图6的主视示意图；
32.图8为图7的左视示意图；
33.其中：1、器座；10、激光输入通道；11、激光输出通道；
34.2、动态聚焦模组；20、聚焦座；21、直线滑轨；22、镜座；23、聚焦镜片；24、驱动器；240、驱动马达；241、传动杆件；25、升降调节部件；250、调节丝杆；251、驱动件；252、调节底座；
35.3、同转式反射镜模组；31、第一翻转反射镜单元；310、第一动力件；q、驱动轴；311、第一夹座；a1、第一座体；a2、第一夹板；a3、第三夹板；312、第一翻转镜；b1、上梯形部；
36.b2、矩形部；b3、下梯形部；m1、背面；m2、左折面；m3、右折面；y、弯折边缘；32、第二翻转反射镜单元；320、第二动力件；f、翻转轴；321、第二夹座；322、第二翻转镜；d1、等厚部；d2、上折部；d3、下折部；
37.4、反射镜调整模组；40、调整模座；41、平面反射镜；42、光学透镜；
38.5、qbh准直器；6、保护窗；s、视镜窗。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
41.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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.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，除非另有明确的限定。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。
43.在发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
45.如图1至图8所示，本实施涉及的基于x、y、z三轴运动的激光焊接振镜系统，其包括器座1、动态聚焦模组2、同转式反射镜模组3、反射镜调整模组4，其中器座1的顶部和底部分别形成相互平行的激光输入通道10和激光输出通道11，动态聚焦模组2沿着z轴方向往复运动，同转式反射镜模组3能够将激光自激光输出通道11射出并形成x轴和y轴所构成坐标系焊接面覆盖，从而在x、y、z所构成的三维坐标系中形成3d运动进行焊接，同时，在反射镜调整模组4的光路调整下，以完成光束的射入和射出平行的进行3d焊接。
46.本例中，器座1呈上下延伸的长方体，动态聚焦模组2靠近激光输入通道10设置，反
射镜调整模组4安装于动态聚焦模组2下方且位于左侧底部，同转式反射镜模组3位于激光输出通道11的上方。
47.结合图1至图5所示，动态聚焦模组2包括聚焦座20、通过直线滑轨21滑动安装在聚焦座20上的镜座22、轴心线与镜座22滑动方向平行且安装于镜座22上的聚焦镜片23、驱动镜座22往复运动的驱动器24、及升降调节部件25。
48.本例中，直线滑轨21沿着z轴方向延伸，镜座22滑动安装在直线滑轨21上，聚焦镜片23上下均为凹面的凹透镜，且自周向部分贴合镜座22的内壁面完成水平定位安装，其中聚焦镜片23的中心和镜座22的中心对齐，且两者中心连线与x轴保持平行；聚焦镜片23为上下凹面的凹透镜；驱动器24包括安装在聚焦座20上且沿着y轴方向延伸的驱动马达240、用于将驱动马达240的输出轴与镜座22传动连接的传动杆件241，其中传动杆件241将输出轴的圆周运动转换成直线运动以驱使镜座22沿着直线滑轨21长度方向上下往复滑动；升降调节部件25包括沿着z轴方向延伸的调节丝杆250、驱动调节丝杆250自转的驱动件251、与调节丝杆250配合且与聚焦座20相对固定的调节底座252，其中调节丝杆251和调节底座252形成调节丝杠模组。
49.结合图1、图2及图6至图8所示，同转式反射镜模组3包括第一翻转反射镜单元31和第二翻转反射镜单元32，其中第一翻转反射镜单元31和第二翻转反射镜单元32分别绕着z轴和y轴方向往复翻转并将激光自激光输出通道11向下反射，同时在将x轴和y轴构成运动坐标系中所形成加工焊接面将产品表面覆盖。
50.具体的，第一翻转反射镜单元31包括驱动轴q沿z轴方向延伸的第一动力件310、与驱动轴通过第一夹座311相固定连接的第一翻转镜312，其中第一动力件310为常用的电机，第一夹座311包括与驱动轴q同轴连接的第一座体a1、自第一座体a1下部向下并呈夹持区的第一夹板a2和第二夹板a3；第一翻转镜312关于驱动轴q的轴心线对称设置，且第一翻转镜312的重心位于驱动轴q的中心线上(或者说，第一翻转镜312的中心线与驱动轴q的中心线重合)，本例中，第一翻转镜312包括自上而下形成上梯形部b1、矩形部b2、下梯形部b3，其中上梯形部b1自上而下长度逐渐变大，矩形部b2自上梯形部b1的下端竖直相向延伸，下梯形部b3自矩形部b2的下端自上而下长度逐渐变小。
51.本例中，第一翻转镜312的内侧面为呈平面的反射镜面，且朝向反射镜调整模组4的反射镜，具体的，第一翻转镜312自上梯形部b1的上端插入夹持区，第一夹板a2和第二夹板a3分别夹持在上梯形部b1的内外两侧，且位于外侧第二夹板a3的下端部处于第一夹板a2下端部的下方。第一翻转镜312的外侧面包括位于中部的背面m1、自背面m1左右两侧向内弯折并向左右边缘延伸的左折面m2和右折面m3，其中左折面m2和右折面m3关于背面m1的z轴中心线对称设置，且所形成的弯折边缘y自上而下依次经过上梯形部b1、矩形部b2、下梯形部b3，本例中，左折面m2和右折面m3与反射镜面形成的角度为锐角(18
°
～25
°
)，同时，左折面m2和右折面m3所对应的左右端部的边缘厚度约为第一翻转镜厚度的1/5。
52.上梯形部b1的高大于下梯形部b3的高，上梯形部b1的长度变化率大于下梯形部b2的长度变化率。此结构限定，进一步的方便上下方向的夹持定位，且更有利于绕着z轴方向的往复翻转，而且，第一翻转镜312往复翻转时，第一翻转镜312的反射镜面与反射镜调整模组4的反射镜的镜面中心的距离保持不变，致使自第一翻转反射镜单元31向第二翻转反射镜单元32形成的光路非常稳定和集中，有利于提升焊接品质。
53.第二翻转反射镜单元32包括翻转轴沿y轴方向延伸的第二动力件320、与翻转轴f通过第二夹座321相固定连接的第二翻转镜322，其中第二翻转镜322的重心位于翻转轴f的中心线上(或者说，第二翻转镜322的中心线与翻转轴f的中心线重合)，同时，第二翻转镜322的反射镜面朝向第一翻转镜312的反射镜面，且两者的反射镜面处于相交设置，第一翻转镜312和第二翻转镜322同步且同速翻转时，两者反射镜面的中心之间的距离在x轴上保持不变。
54.本例中，第二翻转镜322的反射镜面为平面，且包括镜片厚度相等并沿着y轴方向延伸的等厚部d1、自等厚部d1的上部向上且厚度逐渐变薄的上折部d2、自等厚部d1的下部向下且厚度逐渐变薄的下折部d3，其中等厚部d1的背面的上下边缘分别向内倾斜，且所形成的倾斜面与上折部d2和下折部d3所形成的斜面齐平设置，同时，上折部d2和下折部d3对称关于y轴方向对称设置，第二夹座夹持在等厚部d1的右端，且上折部d2和下折部d3的上下端部的边缘厚度约为等厚部d1厚度的1/5。本例中，上折部d2和下折部d3的两端分别向内倾斜，其中靠近第二夹座321的端部所形成的倾斜角度大于远离第二夹座321的端部所形成的倾斜角度，同时，第二夹座321和第一夹座311结构相同，在此不对其详细阐述，也是清楚可实施的。
55.反射镜调整模组4将沿着z轴方向的光路反射形成沿着y轴方向的光路射向第一翻转反射镜单元。具体的，反射镜调整模组4包括调整模座40、安装在调整模座40上且能够绕着x轴调整倾斜角度的平面反射镜41、在平面反射镜41和聚焦镜片23之间还设有靠近平面反射镜41的光学透镜42，其中调整模座40的y轴和z轴上分别形成光路通道，平面反射镜41倾斜设置在y轴和z轴所构成的坐标系中。
56.本例中，调整模座40在y轴上所形成的光路通道有两个，一个朝向第一翻转反射镜单元31的第一翻转镜312，另一个通过直角接头形成视镜窗s。同时，在z轴方向上，激光输入通道10的中心、聚焦镜片23的中心、平面反射镜41的中心三者重合；光学透镜42为上下凸面的凸透镜，且聚焦镜片23、双面凸透镜、平面反射镜41自上而下中心重合设置。
57.激光输入通道10的自器座1的入口至平面反射镜41的中心垂距为h，平面反射镜41至第一翻转镜312的中心垂直为l，其中h约为l的2.9倍。平面反射镜41与水平面形成的角度约为45
°
，在初始状态下，第一翻转镜312与y、z轴所形成的平面之间的角度约为35
°
，第二翻转镜322与x、y轴所形成的平面之间的角度约为27.5
°
，且第一翻转镜312绕着z轴在45
°
～55
°
之间往复翻转，第二翻转镜322绕着y轴在37.5
°
～47.5
°
之间往复翻转。
58.此外，上述的基于x、y、z三轴运动的激光焊接振镜系统还包括形成器座1内部且相互连通的冷热交换流道、及分别激光输入通道10和激光输出通道11连通的qbh准直器5和保护窗6，具体的，冷热交换流道，其主要是通过冷却流体的流入后，对光学组件、驱动组件、及控制芯片等等，进行散热(热交换)，改善光学热稳定性及驱动器的驱动精度；qbh准直器5为常规标准件，且入光口位于顶部，保护窗6主要降低焊接过程中的安全隐患。
59.由上可见，采取该系统，由反射镜调整模组的反射镜能够将沿着z轴方向的光路反射形成沿着y轴方向的光路射向第一翻转反射镜单元的反射镜，接着由第一翻转反射镜单元的反射镜将光束向第二翻转反射镜单元的反射镜反射，最后由第二翻转反射镜单元的反射镜向下反射，以实现激光的输入和输出的平行，同时，在第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转中，实现x轴和y轴所构成加工面的运动覆盖，并在聚焦镜
片沿z轴方向的上下往复运动中完成加工面厚度方向的行程控制，从而连续完成产品的焊接加工，因此，与现有的结构相比，一方面，不仅控制聚焦镜片轴向以外的运动惯量以保持光轴同心，而且还能够使得翻转反射镜与驱动件所形成转动惯量一致；另一方面，在z轴上保持激光输入通道的中心、聚焦镜片的中心、平面反射镜的中心三者重合；在y轴上保持第一翻转镜的中心和平面反射镜的中心对齐且距离保持不变；及在x轴上保持第一翻转镜的中心和第二翻转镜的中心对齐且距离保持不变的前提下，有效实施激光入射角度和射出角度处于平行中进行x、y、z轴向上运动以完成产品高精度的聚焦和焊接；第三方面，通过流道的设计，能够进行内部零件进行有效散热，改善光学热稳定性及驱动器的驱动精度，进一步提高动态聚焦的精度；第四方面，通过聚焦座的上下运动，以增加的聚焦镜片的聚焦行程，提升实用性。
60.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其包括具有激光输入通道和激光输出通道的器座、动态聚焦模组、同转式反射镜模组，所述同转式反射镜模组包括第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元，其特征在于：在所述器座内设有相互连通的冷热交换流道，所述激光输入通道和激光输出通道相互平行且均沿着z轴方向延伸，所述激光焊接振镜系统还包括将沿着z轴方向的光路反射形成沿着y轴方向的光路射向所述第一翻转反射镜单元的反射镜调整模组，所述激光输入通道的自器座的入口至反射镜调整模组的反射镜的中心垂距为h，反射镜调整模组的反射镜至第一翻转反射镜单元的中心垂直为l，其中h≥2.5l；且在z轴上，所述激光输入通道的中心、所述动态聚焦模组的聚焦镜片的中心、所述反射镜调整模组的反射镜的中心三者重合；第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转，且在y轴上保持第一翻转反射镜单元和反射镜调整模组的反射镜的中心对齐且距离保持不变；及在x轴上保持第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的反射镜中心对齐且距离保持不变。2.根据权利要求1所述的自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述第一翻转反射镜单元包括驱动轴沿z轴方向延伸的第一动力件、与所述驱动轴通过第一夹座相固定连接的第一翻转镜，其中所述第一翻转镜关于所述驱动轴的轴心线对称设置，且自上而下形成上梯形部、矩形部、下梯形部；和/或，所述上梯形部的高大于所述下梯形部的高；和/或，所述上梯形部的长度变化率大于所述下梯形部的长度变化率。3.根据权利要求2所述的自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述的第一翻转镜的内侧面为呈平面的反射镜面，且朝向所述反射镜调整模组的反射镜；和/或，所述第一夹座包括与所述驱动轴同轴连接的第一座体、自所述第一座体下部向下并呈夹持区的第一夹板和第二夹板，其中所述第一翻转镜自所述上梯形部的上端插入所述夹持区，所述第一夹板和第二夹板分别夹持在所述上梯形部的内外两侧，且位于外侧所述第二夹板的下端部处于所述第一夹板下端部的下方。4.根据权利要求2或3所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述第一翻转镜的外侧面包括位于中部的背面、自背面左右两侧向内弯折并向左右边缘延伸的左折面和右折面，其中所述左折面和右折面关于所述背面的z轴中心线对称设置，且所形成的弯折边缘自上而下依次经过所述上梯形部、矩形部、下梯形部；和/或，所述左折面和右折面与所述反射镜面形成的角度为锐角；和/或，所述左折面和右折面所对应的左右端部的边缘厚度为所述第一翻转镜厚度的1/6～1/3。5.根据权利要求1所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述第二翻转反射镜单元包括翻转轴沿y轴方向延伸的第二动力件、与所述翻转轴通过第二夹座相固定连接的第二翻转镜，其中所述第二翻转镜的反射镜面朝向所述第一翻转镜的反射镜面，且两者的反射镜面处于相交设置，所述第一翻转镜和第二翻转镜同步且同速翻转时，两者反射镜面的中心之间的距离在x轴上保持不变。6.根据权利要求5所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述第二翻转镜的反射镜面为平面，且包括镜片厚度相等并沿着y轴方向延伸的等厚部、自所述等厚部的上部向上且厚度逐渐变薄的上折部、自所述等厚部的下部向下且厚度逐渐变薄的下折部，其中所述的上折部和所述下折部对称关于y轴方向对称设置，所述第二夹座夹持在所述等厚部的一端，和/或，所述等厚部的背面的上下边缘分别向内倾斜，且所形成的倾斜面与
所述上折部和下折部所形成的斜面齐平设置；和/或，所述上折部和下折部的上下端部的边缘厚度为所述等厚部厚度的1/6～1/3；和/或，所述上折部和所述下折部的两端分别向内倾斜，其中靠近所述第二夹座的端部所形成的倾斜角度大于远离所述第二夹座的端部所形成的倾斜角度。7.根据权利要求1所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述动态聚焦模组包括聚焦座、通过直线滑轨滑动安装在所述聚焦座上的镜座、轴心线与所述镜座滑动方向平行且安装于所述镜座上的聚焦镜片、驱动所述镜座往复运动的驱动器，其中所述聚焦镜片的中心和所述镜座的中心对齐，且两者中心的连线与x轴保持平行。8.根据权利要求7所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述驱动器包括安装在所述聚焦座上且沿着y轴方向延伸的驱动马达、用于将所述驱动马达的输出轴与所述镜座传动连接的传动杆件，其中所述传动杆件将所述输出轴的圆周运动转换成直线运动以驱使所述镜座沿着所述直线滑轨长度方向上下往复滑动；和/或；所述的激光焊接振镜系统还包括设置在所述器座内且能够沿着z轴方向上下调节所述聚焦座升降的升降调节部件。9.根据权利要求1所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述反射镜调整模组包括调整模座、安装在所述调整模座上且能够绕着x轴调整倾斜角度的平面反射镜，其中所述调整模座的y轴和z轴上分别形成光路通道，所述平面反射镜倾斜设置在y轴和z轴所构成的坐标系中。10.根据权利要求9所述自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其特征在于：所述调整模座在y轴上所形成的光路通道有两个，一个朝向所述第一翻转反射镜单元的反射镜，另一个通过直角接头形成视镜窗；和/或，在所述平面反射镜和所述聚焦镜片之间还设有靠近所述平面反射镜的光学透镜，其中所述聚焦镜片为上下凹面的凹透镜、光学透镜为上下凸面的凸透镜，且所述聚焦镜片、所述凸透镜、所述平面反射镜自上而下中心重合设置。

技术总结
本发明公开的自带冷热交换流道式激光焊接振镜系统，其包括器座、动态聚焦模组、同转式反射镜模组，在器座内设有相互连通的冷热交换流道，激光焊接振镜系统还包括反射镜调整模组，激光输入通道的自器座的入口至反射镜调整模组的反射镜的中心垂距为H，反射镜调整模组的反射镜至第一翻转反射镜单元的中心垂直为L，其中H≥2.5L。本发明由第一、二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转中，不仅控制聚焦镜片轴向以外的运动惯量以保持光轴同心，而且还能够使得翻转反射镜与驱动件所形成转动惯量一致，同时在特定高度和长度的比例中，使其结构小型化，而且还能够对内部元件进行散热。而且还能够对内部元件进行散热。而且还能够对内部元件进行散热。


技术研发人员：朱跃明 黄伟峰 杨海青
受保护的技术使用者：苏州菲镭泰克激光技术有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/25