Лазерная сварочная головка с двумя подвижными зеркалами, направляющими лазерный пучок, и система и способы лазерной сварки, в которых она используется - RU2017144104A
Код документа: RU2017144104A
Формула
1. Лазерная сварочная головка, содержащая
коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и перемещения этого лазерного пучка по первой и второй осям только в пределах ограниченной зоны сканирования, заданной углом развертки 1-2°; и
фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка относительно заготовки во время перемещения этого пучка.
2. Лазерная сварочная головка по п. 1, в которой подвижные зеркала имеют приблизительно одинаковые размеры.
3. Лазерная сварочная головка по п. 1, в которой подвижные зеркала представляют собой гальванометрические зеркала.
4. Лазерная сварочная головка по п. 1, в которой фокусная линза не является сканирующей линзой.
5. Лазерная сварочная головка по п. 1, в которой подвижные зеркала выполнены с возможностью перемещения коллимированного лазерного пучка только в пределах ограниченной зоны сканирования размерами менее 30×30 мм.
6. Лазерная сварочная головка по п. 1, дополнительно содержащая вспомогательное приспособление для подачи газа, расположенное вблизи фокусной линзы и подающее газ в точку сварки в процессе сварки.
7. Лазерная сварочная головка по п. 1, дополнительно содержащая защитное окошко, располагающееся за фокусной линзой.
8. Лазерная сварочная головка по п. 7, дополнительно содержащая воздушный нож, располагаемый вблизи защитного окошка.
9. Лазерная сварочная головка по п. 1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, первый и второй термодатчики, расположенные вблизи, соответственно, первого и второго зеркал.
10. Лазерная сварочная головка по п. 1, дополнительно содержащая детектор для обнаружения шва, подлежащего сварке.
11. Лазерная сварочная головка по п. 1, дополнительно содержащая блокировочный тракт, отходящий от коллиматора и доходящий до зеркал.
12. Лазерная сварочная головка, содержащая
коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и перемещения этого лазерного пучка по первой и второй осям;
по меньшей мере, первый и второй термодатчики, расположенные вблизи, соответственно, первого и второго подвижных зеркал и выполненные с возможностью детектирования теплового режима; и
фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка.
13. Лазерная сварочная головка по п. 12, дополнительно содержащая блокировочный тракт, отходящий от коллиматора и доходящий до зеркал.
14. Лазерная сварочная головка, содержащая:
коллиматорный модуль, включающий в себя коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
модуль колебаний, соединенный с коллиматорным модулем и включающий в себя, по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и перемещения указанного пучка по первой и второй осям; и
центральный модуль, соединенный с модулем колебаний и включающий в себя, по меньшей мере, фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка.
15. Лазерная сварочная головка по п. 14, дополнительно содержащая модуль формирования пучка, соединенный с коллиматорным модулем; при этом модуль формирования пучка содержит дифракционную оптику, выполненную с возможностью приема коллимированного пучка и придания ему требуемой формы.
16. Лазерная сварочная головка по п. 14, в которой модуль колебаний содержит, по меньшей мере, первый и второй термодатчики, расположенные вблизи, соответственно, первого и второго зеркал.
17. Лазерная сварочная головка по п. 14, в которой модуль колебаний содержит первый и второй гальванометрические модули, содержащие гальванометрические зеркала; при этом указанные гальванометрические модули выполнены с возможностью подключения к гальванометрическому контроллеру.
18. Лазерная сварочная головка по п. 14, дополнительно содержащая модуль видеокамеры, соединенный с центральным модулем; при этом указанный модуль видеокамеры содержит, по меньшей мере, видеокамеру или детектор для обнаружения шва, подлежащего сварке.
19. Лазерная сварочная головка по п. 14, в которой центральный модуль содержит неподвижное зеркало, выполненное с возможностью отражения лазерного пучка от подвижных зеркал на фокусную линзу.
20. Лазерная сварочная головка по п. 14, в которой коллиматорный модуль содержит блокировочный разъем, входящий в зацепление с ответной частью сопрягаемого блокировочного разъема на отводящем волокне так, что если разъем отводящего волокна не соединен с коллиматорным модулем, то возникает условие срабатывания защитной блокировки; и в которой коллиматорный модуль и модуль колебаний содержат блокировочные разъемы, выполненные с возможностью обеспечения состояния защитной блокировки по показаниям датчиков в модуле колебаний.
21. Лазерная сварочная головка по п. 20, в которой модуль колебаний содержит, по меньшей мере, первый и второй термодатчики, расположенные, соответственно, вблизи первого и второго зеркал, и в которой условие срабатывания защитной блокировки зависит от показаний указанных термодатчиков.
22. Лазерная сварочная головка по п. 20, в которой модуль колебаний содержит первый и второй гальванометрические модули, включающие в себя гальванометрические зеркала; в которой гальванометрические модули выполнены с возможностью подключения к гальванометрическому контроллеру; и в которой модуль колебаний содержит блокировочный разъем, выполненный с возможностью соединения с гальванометрическим контроллером.
23. Лазерная сварочная головка по п. 14, в которой модуль колебаний выполнен с возможностью перемещения зеркал только в пределах ограниченной зоны сканирования, заданной углом развертки около 1-2°.
24. Система лазерной сварки, содержащая
волоконный лазер, содержащий отводящее волокно;
сварочную головку, соединенную с отводящим волокном волоконного лазера; при этом указанная сварочная головка содержит:
коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и перемещения этого лазерного пучка по первой и второй осям; и
фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка; и
систему управления, предназначенную для управления, по меньшей мере, волоконным лазером и положением зеркал.
25. Система лазерной сварки по п. 24, в которой волоконный лазер представляет собой иттербиевый волоконный лазер.
26. Система лазерной сварки по п. 24, в которой волоконный лазер содержит множество отводящих волокон, по которым подается множество лазерных пучков.
27. Система лазерной сварки по п. 24, в которой система управления выполнена с возможностью управления, по меньшей мере, одним из зеркал для получения рисунка на сварном шве, который формируется вследствие совершения пучком колебательных движений.
28. Система лазерной сварки по п. 24, дополнительно содержащая детектор для обнаружения шва, подлежащего сварке, и в которой система управления выполнена с возможностью управления, по меньшей мере, одним из зеркал для перемещения пучка с целью обнаружения и/или сопровождения свариваемого шва.
29. Система лазерной сварки по п. 24, в которой сварочная головка содержит датчики, и в которой система управления выполнена с возможностью инициирования отключения волоконного лазера по показаниям датчиков.
30. Система лазерной сварки по п. 29, в которой датчики представляют собой термодатчики, расположенные вблизи соответствующих подвижных зеркал.
31. Система лазерной сварки по п. 30, в которой коллиматор содержит блокировочный разъем, соединенный с разъемом отводящего волокна таким образом, что отсоединение разъема отводящего волокна приводит к возникновению условия срабатывания защитной блокировки, которая отключает волоконный лазер; и в которой система управления инициирует срабатывание защитной блокировки при выявлении заданного теплового состояния по показаниям термодатчиков.
32. Система лазерной сварки по п. 24, в которой система управления выполнена с возможностью управления волоконным лазером для регулирования мощности лазерного излучения в соответствии с перемещением и/или положением лазерного пучка.
33. Система лазерной сварки по п. 24, в которой лазерная сварочная головка дополнительно содержит, по меньшей мере, один дифракционный оптический элемент, расположенный между коллиматором и зеркалами и придающий пучку определенную форму.
34. Лазерная сварочная головка, содержащая
коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и перемещения этого лазерного пучка по первой и второй осям;
фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка; и
по меньшей мере, или вспомогательное приспособление для подачи газа, или воздушный нож, которые располагаются вблизи фокусной линзы и способствуют сварке.
35. Лазерная сварочная головка, содержащая:
коллиматор, выполненный с возможностью соединения с отводящим волокном волоконного лазера;
по меньшей мере, один дифракционный оптический элемент, выполненный с возможностью приема коллимированного лазерного пучка с коллиматора и придания требуемой формы коллимированному лазерному пучку;
по меньшей мере, первое и второе подвижные зеркала, выполненные с возможностью приема сформированного лазерного пучка с дифракционного оптического элемента и перемещения этого сформированного лазерного пучка по первой и второй осям; и
фокусную линзу, выполненную с возможностью фокусировки лазерного пучка относительно заготовки при перемещении указанного пучка.
36. Лазерная сварочная головка по п. 35, в которой подвижные зеркала выполнены с возможностью перемещения сформированного пучка только в пределах ограниченной зоны сканирования, заданной углом развертки около 1-2°.
37. Лазерная сварочная головка по п. 35, в которой подвижные зеркала выполнены с возможностью перемещения сформированного пучка только в пределах ограниченной зоны сканирования размерами менее 30×30 мм.
38. Лазерная сварочная головка по п. 35, в которой подвижные зеркала выполнены с возможностью перемещения сформированного пучка только в пределах ограниченной зоны сканирования размерами менее 15×5 мм.
39. Лазерная сварочная головка по п. 35, в которой подвижные зеркала представляют собой гальванометрические зеркала.
40. Лазерная сварочная головка по п. 35, в которой подвижные зеркала характеризуются почти одинаковыми размерами.
