一种手持式激光焊接机的制作方法

1.本实用新型创造属于激光器技术领域，尤其是涉及一种手持式激光焊接机。


背景技术：

2.水导激光是将激光进行聚焦后导入微水柱中，利用微水柱与空气界面的全反射原理使得激光沿该微水柱传导，由此可知，在现有技术中，激光光束是采用固定的角度入射至空气和水的交界处、且微水柱的直径是不变的，这样的装置在实际场景中存在灵活性较差，激光切割效率低的技术问题。


技术实现要素：

3.为了提高激光切割效率，提出一种手持式激光焊接机。
4.一种手持式激光焊接机，包括用于发射激光光束的激光源、喷嘴、所述喷嘴内部开有空腔、与所述空腔连通的导流部、用于反射所述激光光束的反射镜和驱动装置，所述驱动装置用于带动所述反射镜旋转或摆动，所述导流部与活塞相连接，所述活塞用于控制所述导流部内的液体以层流液体的形式从所述空腔内输出，所述激光光束入射至所述层流液体并与所述层流液体共同抵达待处理物，所述喷嘴的内径沿所述激光光束传播的方向逐渐减小，所述液体包括单一密度的液体e，所述液体e也包括不同种折射率的液体e，（e1，en）∈e，n为第n种折射率的液体e，所述激光源的数量为一个或多个，类似于倒置圆锥体的液体柱的体积：类似圆柱体的液体柱的体积≈1:3，由于倒置圆锥体的液体柱的体积逐渐减小，在体积减小的基础上、由于驱动装置带动反射镜旋转或摆动，因此依然能够发生全反射，提高了液体（例如水）的利用率、节约资源，且最终从喷嘴输出端输出的激光光束的出射角度也会因为驱动装置的摆动而来回发生偏移，即可进行摆动焊接，在实现摆动焊接的同时还可以通过液体对待处理物进行降温，免激光对待处理物切割道周围的热损伤及灼烧，保证切割道的清洁，由于喷嘴的内径沿所述激光光束传播的方向逐渐减小，因此进入所述空腔内的液体柱的直径也逐渐减小，相较于直径一致的液体柱，本实用新型提供的方式，既可以满足激光束的最大发射角，与液体柱上横截面的夹角可以趋近于180
°
，提高光源的利用率，又能够使得激光光束在液体柱内发生折射的次数会逐步增加，原有的激光光束也因此被分割成由多个细小的激光激光束束组合而成的新激光光束，而这种新激光光束可以替代昂贵的线切割。
5.层流液体指的是相对稳定的液体流，而非绝对静止，是类似于静止，但实际上液体是流动的，所述活塞可接收来自人工的驱动力，也可以接收来自自动化装置的驱动力，在所述驱动力的驱动下液体获得压力，并从导流部的终端喷出；可达到的效果为：激光光束入射至层流液体后，可实现重复多次反射，在抵达待处理物时可实现与线切割相同的效果，可以代替昂贵的线切割，另外，由于激光光束和层流液体是与共同到达待处理物的，因此层流液体可带走激光光束的部分热量，同时还可以对切割物起到降温的作用，防止高温灼伤焊道的周边区域。激光光束在从空气中进入到不同的液体时，会有不同的折射率，为了使得激光
光束按照大于临界角的角度入射至液体内，因此可以通过改变不同的液体，从而实现激光光束在液体中全反射。
6.可选的，所述驱动装置包括旋转电机或旋转式螺线管，所述驱动装置和所述反射镜均包括1个或多个。激光光束在液体水柱中发生全反射，需要满足从空气中入射至水中的角度大于临界角（例如90
°
）的条件，驱动装置则可以带动反射镜偏转，从而使得入射至水中的激光光束满足上述条件，由驱动装置带动反射镜进行旋转或摆动，因此激光光束也可旋转或摆动，激光光束可以为由两束或两束以上的子激光光束组成的复合激光光束。为了满足临界角的要求，可以在内部设置数据采集元件，以采集激光光束入射至液体水柱界面的角度，若不满足临界角时，可通过控制系统发出指令改变驱动装置带动所述反射镜5旋转或摆动的角度，以满足最大反射率，从而提高激光光束的利用率，提高激光切割的精确度。
7.可选的，所述旋转式螺线管包括旋转轴、永久磁铁、双极性脉冲发生装置、第一电磁铁、第二电磁铁、所述永久磁铁呈圆环形，所述旋转轴贯穿所述永久磁铁的内圆环，所述旋转轴的一端连接有反射镜，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁呈半圆弧形，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁可卡合住永久磁铁的侧壁，且各自可与所述永久磁铁的二分之一外径相吻合；所述第一电磁铁和所述永久磁铁相靠近的两侧磁性相同，所述第二电磁铁和所述永久磁铁相靠近的两侧磁性相同，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁远离所述永久磁铁的外侧均连接有线圈，所述线圈连接有双极性脉冲发生装置，所述双极性脉冲发生装置用于对所述线圈连续或间断地提供正、负双极性脉冲电压。
8.可选的，还包括第一光束分割机构，所述第一光束分割机构包括凸起部，所述凸起部可安插于待处理物内，由所述喷嘴的激光输出端输出的激光可沿着所述凸起部的边缘对所述待处理物进行处理。
9.可选的，还包括第二光束分割机构，所述第二光束分割机构包括金属尺，所述金属尺的延伸方向与激光光束传播方向的延长线相交，所述金属尺开有用于传输激光的通孔，所述金属尺位于激光输出端的底部。
10.可选的，所述导流部为与手持式激光焊接机一体成型的内部空腔，或是可拆卸地连接于所述喷嘴的管道。
11.可选的，所述导流部的数量为一个或多个。
12.可选的，当所述导流部的数量为多个时，所述相邻的导流部之间可以沿着所述喷嘴的中轴线环形分布。
13.可选的，当所述导流部的数量为多个时，所述导流部之间沿着所述喷嘴的中轴线由内至外逐层分布。
14.可选的，所述导流部之间的间距相同或不同。
15.可选的，当所述导流部的数量为一个时，所述导流部用于储存液体的部分能够完全将沿所述喷嘴的中轴线方向传播的激光光束包裹，或仅包裹一部分。
16.可选的，所述导流部的顶部设有防漏水用的透明窗。
17.可选的，所述喷嘴的激光输出端为透明材质。
18.可选的，所述喷嘴一体成型且所述喷嘴的内径大小沿激光光路传输方向逐渐减小，最终在输出端形成精密喷嘴；
19.或，所述喷嘴包括可拆卸的上部和下部，所述上部为激光输入端，所述下部为激光
输出端，所述下部的空腔内径小于所述上部的空腔内径，所述激光输出端为精密喷嘴。
20.可选的，所述精密喷嘴的空腔内径小于或等于100μ
ⅿ
，激光光束通过所述精密喷嘴输出。
21.可选的，当所述金属尺和第一光束分割机构同时存在时，所述激光输出端输出的激光光束包括多束，激光光束中的一部分光受到第一光束分割机构阻拦，另一部分光由第二光束分割机构金属尺进行限定，即限定了对待处理物的切割轨迹。
22.本实用新型的有益效果为：通过层流液体对激光光束进行全反射，由于层流液体的直径沿着激光光束传输的方向逐渐减小，因此，激光光束在层流液体中会逐渐发生更多次的全反射，最终输出的激光光束可以进行更精密的切割，可提高切割效率，本实用新型提供的方式，既可以满足激光束的最大发射角，与层流液体液体柱上横截面的夹角可以无限趋近于180
°
，提高激光光源的利用率，又能够使得激光光束在液体柱内发生折射的次数会逐步增加，原有的激光光束也因此被分割成由多个细小的子激光束束组合而成的新激光光束，而这种新激光光束可以替代昂贵的线切割，类似于倒置圆锥体的液体柱的体积：类似圆柱体的液体柱的体积≈1:3，由于倒置圆锥体的液体柱的体积逐渐减小，在体积减小的基础上、由于驱动装置带动反射镜旋转或摆动，因此依然能够发生全反射，提高了液体（例如水）的利用率、节约资源，且最终从喷嘴输出端输出的激光光束的出射角度也会因为驱动装置的摆动而来回发生偏移，即可进行摆动焊接，在实现摆动焊接的同时还可以通过液体对待处理物进行降温，免激光对待处理物切割道周围的热损伤及灼烧，保证切割道的清洁。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例的一示意图；
24.图2是本实用新型实施例的另一示意图；
25.图3是本实用新型金属尺702示意图；
26.图4是本实用新型旋转式螺线管的示意图；
27.图5是本实用新型实现步骤流程图。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“上”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：
30.参照图1，在一实施例中，手持式激光焊接机包括用于发射激光光束的激光源4、喷嘴1、所述喷嘴1内部开有空腔、与所述空腔连通的导流部2、驱动装置、用于反射所述激光光束的反射镜5，所述驱动装置用于带动所述反射镜5旋转或摆动，所述导流部2与活塞3相连接，所述活塞3在工作时用于对所述导流部2内的液体施加压力，以使得所述导流部2内的液体以层流液体的形式从所述空腔内输出，所述活塞3在不工作时，导流部2内无任何液体流过，所述激光光束入射至所述层流液体并与所述层流液体共同抵达待处理物，所述喷嘴1的内径沿所述激光光束传播的方向逐渐减小，具体的，通过激光源4输出初始激光光束，所述激光光束依次先后通过准直镜7、反射镜5、梯形棱镜9、聚光透镜10进入喷嘴1内，形成第一激光光束，第一激光光束入射至所述层流液体并在所述层流液体内进行多次反射，到达待处理物；
31.在本实施例中，由于喷嘴1的内径沿所述激光光束传播的方向逐渐减小，因此进入所述空腔内的液体柱的直径也逐渐减小，相较于直径一致的液体柱，本实用新型提供的方式，既可以满足激光束的最大发射角，与液体柱上横截面的夹角可以无限趋近于180
°
，提高光源的利用率，又能够使得激光光束在液体柱内发生折射的次数会逐步增加，原有的激光光束也因此被分割成由多个细小的子激光束束组合而成的新激光光束，而这种新激光光束可以替代昂贵的线切割。
32.层流液体指的是相对稳定的液体流，而非绝对静止，是类似于静止，但实际上液体是流动的，所述活塞可接收来自人工的驱动力，也可以接收来自自动化装置的驱动力，在所述驱动力的驱动下液体获得压力，并从导流部（2）的终端喷出；可达到的效果为：激光光束入射至层流液体811后，可实现重复多次反射，在抵达待处理物时可实现与线切割相同的效果，因此可以代替昂贵的线切割，另外，由于激光光束和层流液体是与共同到达待处理物的，因此，层流液体可带走激光光束的部分热量，同时还可以对切割物起到降温的作用，防止高温灼伤焊道的周边区域。所述液体包括单一折射率的液体，所述液体e也包括不同种折射率的液体e，（e1，en）∈e，n为第n种折射率的液体e，所述激光源4的数量能够为一个或多个。
33.在一实施例中，所述驱动装置包括旋转电机或旋转式螺线管6，所述驱动装置和所述反射镜5均包括1个或多个，多个指的是两个或两个以上。
34.在本实施例中，激光光束在液体水中发生全反射，需要满足从空气中入射至水中的角度大于临界角（例如90
°
）的条件，驱动装置则可以带动反射镜5偏转，从而使得入射至水中的激光光束满足上述条件，由驱动装置带动反射镜5进行旋转或摆动，因此激光光束也可旋转或摆动，激光光束可以为由两束或两束以上的子激光光束组成的复合激光光束，例如，第一子激光光束通过第一反光镜，第二子激光光束可经过第二反光镜反射，最终这两束子激光最终通过聚光透镜聚焦为一束，其中，这两束子激光光束能力密度可大小不同，其中，能量密度高的可以起到切割的作用，能量密度低的可以起到预热或缓冷的作用，或者是这两束子激光光束共同对待处理物进行切割，切割出不同深度的切割轨迹。
35.参照图4，在一实施例中，所述旋转式螺线管6包括旋转轴14、永久磁铁25、双极性脉冲发生装置21、第一电磁铁23、第二电磁铁24、所述永久磁铁25呈圆环形，所述旋转轴14贯穿所述永久磁铁25的内圆环，所述旋转轴14的一端连接有反射镜，所述第一电磁铁23和所述第二电磁铁24呈半圆弧形，所述第一电磁铁23和所述第二电磁铁24可卡合住永久磁铁
25的侧壁，且各自可与所述永久磁铁25的二分之一外径相吻合；所述第一电磁铁23和所述永久磁铁25相靠近的两侧磁性相同，所述第二电磁铁24和所述永久磁铁25相靠近的两侧磁性相同，所述第一电磁铁23和所述第二电磁铁24远离所述永久磁铁25的外侧均连接有线圈26，所述线圈26连接有双极性脉冲发生装置21，所述双极性脉冲发生装置21用于对所述线圈26连续或间断地提供正、负双极性脉冲电压22。
36.在本实施例中，激光光束从激光输出端输出，该激光光束从能够直接作用于待处理物表面，所述正、负双极性脉冲电压22形成的波形种类能够切换，所述波形种类包括矩形波和正弦波，所述正、负双极性脉冲电压22的脉冲宽度和频率可调节，旋转轴14在旋转式螺线管的带动下，开始旋转或摆动，由于旋转轴14的一端连接有反射镜，因此反射镜也可以按照一定的角度进行旋转或摆动，由于反射镜用于改变激光光束的传播路径，因此，激光光束的在传输方向上也会发生位移，因此，可获得摆动的激光光束，并通过摆动的激光光束对待处理物进行切割，摆动切割能够使待处理物受热更均匀，焊接速度更快，因此其切割面也要比由普通激光切割方式获得的切割面更为平滑，可实现更优化的切割效果。
37.参照图2，在一实施例中，还包括第一光束分割机构，所述第一光束分割机构包括凸起部703，所述凸起部703可安插于待处理物内，由所述喷嘴的激光输出端输出的激光可沿着所述凸起部703的边缘对所述待处理物进行处理，该凸起部703可以是本手持式激光焊接机自带的一部分，通过电机带动凸起部703在待处理物内移动。
38.在本实施例中，所述凸起部703可通过螺钉可拆卸地与所述待处理物的进出孔相连接，由所述喷嘴的激光输出端输出的激光可沿着所述凸起部703的边缘进行焊接或打孔，从而获得例如榫沟形状的孔。
39.参照图2和图3，在一实施例中，还包括第二光束分割机构，所述第二光束分割机构包括金属尺702，所述金属尺702的延伸方向与激光光束传播方向的延长线相交，所述金属尺702开有用于传输激光光束的通孔，所述金属尺702位于激光输出端的底部。
40.在本实施例中，所述通孔的形状包括圆形、菱形、长方形、正方形，所述金属尺702在所述喷嘴内可移动，激光可透过所述不同形状的通孔到达所述待处理物。
41.参照图2，在一实施例中，所述导流部2为与手持式激光焊接机一体成型的内部空腔，或是可拆卸地连接于所述喷嘴1的管道。
42.在本实施例中，所述导流部2用于存储液体，以及便于液体沿着激光光束发射的方向从喷嘴1底端输出，所述液体包括水。
43.参照图2，在一实施例中，所述导流部2的数量为一个或多个。
44.参照图2，在一实施例中，当所述导流部2的数量为多个时，所述相邻的导流部2之间可以沿着所述喷嘴的中轴线环形分布。
45.参照图2，在一实施例中，当所述导流部2的数量为多个时，所述导流部2之间沿着所述喷嘴1的中轴线由内至外逐层分布。
46.参照图2，在一实施例中，所述导流部2之间的间距相同或不同。
47.参照图2，在一实施例中，当所述导流部2的数量为一个时，所述导流部2用于储存液体的部分能够完全将沿所述喷嘴的中轴线方向传播的激光光束包裹，或仅包裹一部分。
48.参照图2，在一实施例中，所述导流部2的顶部设有防漏水用的透明窗809。
49.在本实施例中，透明窗809用于防止所述液体飞溅至激光光束发射端，防止激光光
束发射设备内的透镜等被污染或被损毁。
50.参照图2，在一实施例中，所述喷嘴1的激光输出端为透明材质。
51.在本实施例中，例如由蓝宝石或红宝石透明材质构成。
52.参照图2，在一实施例中，所述喷嘴1一体成型且所述喷嘴1的内径大小沿激光光路传输方向逐渐减小，最终在输出端形成精密喷嘴；
53.或，所述喷嘴包括可拆卸的上部和下部，所述上部为激光输入端，所述下部为激光输出端，所述下部的空腔内径小于所述上部的空腔内径，所述激光输出端为精密喷嘴。
54.参照图2，在一实施例中，所述精密喷嘴的空腔内径小于或等于100μ
ⅿ
，激光光束通过所述精密喷嘴输出。
55.参照图2和图3，在一实施例中，当所述金属尺702和第一光束分割机构同时存在时，所述激光输出端输出的激光光束包括多束，激光光束中的一部分光受到第一光束分割机构阻拦，另一部分光由第二光束分割机构金属尺702进行限定，即限定了对待处理物的切割轨迹。
56.尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。