CN220761296U - 一种激光焊接装置的光路结构、装置及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光焊接装置的光路结构、装置及***，包括：多个光路单元；每个光路单元均包括：激光器和用于对激光器输出光束整形的整形镜组，所述整形镜组设置在激光器输出光束的传输光路上；所述多个光路单元中至少一个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。本实用新型通过多个光路单元自动切换点亮不同的光路单元，获得不同大小和形状的光斑进行激光焊接，可适用于一次加工具有多种类型焊盘的焊件，无需在线调整激光输入位置或更换镜片类型，智能灵活，普适性强，极大地提升了激光焊接的作业效率。

Description

一种激光焊接装置的光路结构、装置及***

技术领域

本实用新型属于激光焊锡领域，更具体地，涉及一种激光焊接装置的光路结构、装置及***。

背景技术

激光锡焊属于激光加工的一种，是以激光作为加热源，利用激光能量快速加热焊盘，当温度达到锡焊料熔点温度时，焊料熔化，基板、引线被焊料润湿，形成焊点。由于激光锡焊采用的是非接触式的，局部快速发热，在热能还未完全被传导至不需要焊接点时完成焊接，具有效率快、无机械应力损伤，升温速度快，热影响区小的特点。广泛应用于电子工业、汽车电子制造业、智能电器、电子元器件、电机电子、CCM模组、VCM马达线圈等多个领域中。

现有激光焊锡加工***，常通过在焊头内部设置一个或多个光学透镜，将激光整形聚焦成一个光点投射到焊接基板上进行焊接。由于镜头的位置固定，出射光束的焦点位置也是固定，仅能针对焊件上同一型号的焊盘进行批量化焊锡处理。在实际焊锡作业中，一种焊件上有时同时存在多个不同大小、不同形状的焊盘，需要使用对应的大小和形状的激光光斑进行焊锡。通常通过调整激光输入与透镜组之间的间距，来调节投射到焊盘上的激光束的光斑大小；或者根据焊接目标的形状，更换成对应的激光焊头再进行焊锡。以上方式，操作相当繁琐，调试时间长，智能化程度较低，焊接效率较低。

结合现有技术可知，亟待发明一种可自动调整光斑大小和形状的的激光焊锡加工***，能够针对焊件上不同大小和形状的焊盘进行批量化焊锡处理，提高激光焊头的灵活性和普适性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种激光焊接装置的光路结构、装置及***，旨在解决现有激光焊接装置无法自动调整光斑大小和形状的问题。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种激光焊接装置的光路结构，包括：多个光路单元；

每个光路单元均包括：激光器和用于对激光器输出光束整形的整形镜组，所述整形镜组设置在激光器输出光束的传输光路上；

所述多个光路单元中至少一个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。

可选地，所述多个光路单元中至少两个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的形状不完全相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的形状相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的大小不完全相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的大小相同。

具体地，各个光路单元投射到待焊接部件上的激光光斑的大小和形状由整形镜组调控。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的中心不完全重叠。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的中心重叠。

具体地，各个光路单元投射到待焊接部件上的激光光斑的位置可通过光路的摆放和设置调控。

可选地，至少一个光路单元还包括：用于将整形镜组整形后的光束反射到待焊接部件的反射镜。

可选地，所述整形镜组包括：至少一个慢轴准直柱面透镜和至少一个快轴准直柱面透镜。

需要说明的是，当激光器为半导体激光器时，在一个示例中，整形镜组包括一个快轴准直柱面透镜和至少一个慢轴准直柱面透镜。在其他示例中，快轴准直柱面透镜也可能需要多个。

可以理解的是，当激光器为其他类型时，整形镜组可以包括其他类型透镜或聚焦镜等等，本实用新型不对此做穷举和任何限定。

第二方面，本实用新型提供一种激光焊接装置，包括控制模块和上述第一方面或第一方面中任一可选地所描述的光路结构；

所述控制模块与光路结构连接，用于控制光路结构中至少一个光路单元将激光器输出的光束整形后传输到待焊接部件。

可选地，所述控制模块包括：多个开关电路；

一个开关电路与一个激光器连接，用于控制激光器开启或关闭。

第三方面，本实用新型提供一种激光焊接***，包括上述第二方面或第二方面中任一可选地所描述的激光焊接装置。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型提供一种激光焊接装置的光路结构、装置及***，光路结构包括多个光路单元，通过切换点亮不同的光路单元，且每个光路单元投射到待焊接部件的激光光斑的形状和大小均可调控，可以在待焊接部件上获得不同大小和形状的光斑进行焊锡，可适用于一次加工具有多种类型焊盘的焊件，无需在线调整激光输入位置或更换镜片类型，智能灵活，普适性强，极大地提升了焊锡的作业效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的激光焊接装置的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种光路结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种不同光斑形状示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种光路结构图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种不同光斑形状示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：100为光路结构，200为控制模块，300为激光光斑，110为光路单元，111为激光器，112为快轴准直柱面透镜，1131为一种慢轴准直柱面透镜，1132为另一种慢轴准直柱面透镜，114为反射镜。

具体实施方式

为方便理解，下面先对本实用新型实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。

下面结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例进行描述。

本实用新型提供一种激光焊接装置的光路结构、装置及***，旨在解决现有技术无法高效的针对不同大小和形状的焊盘进行焊接的问题，包括光路结构和控制模块，光路结构由多个光路单元集成，各光路单元包括依次排布的激光器和激光整形镜组。来自激光器的激光经激光整形镜组整形后，形成所需形状的激光束照射在被焊物上。控制模块通过控制点亮指定的光路单元，可自由设定照射在被焊物上的激光光斑大小和形状。

如图1所示，是本实用新型提供的激光焊接装置的结构示意图，包括：光路结构100和控制模块200；

光路结构100包括：多个光路单元110；每个光路单元均包括：激光器111和用于对激光器输出光束整形的整形镜组，所述整形镜组设置在激光器输出光束的传输光路上；所述多个光路单元中至少一个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。

示例地，多个光路单元中至少两个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，实现激光焊接。

另外，控制模块300与光路结构100连接，用于控制光路结构100中至少一个光路单元110将激光器输出的光束整形后传输到待焊接部件。

可选地，所述控制模块200包括：多个开关电路；

一个开关电路与一个激光器连接，用于控制激光器开启或关闭。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的形状不完全相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的形状相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的大小不完全相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的大小相同。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的中心不完全重叠。

可选地，投射到待焊接部件上的多个光路单元110的激光光斑300的中心重叠。

参见图2所示，在光路结构中至少一个光路单元110还包括：用于将整形镜组整形后的光束反射到待焊接部件的反射镜114。

可选地，激光器可以采用半导体激光器或者其他类型的激光器，当采用半导体激光器时，所述整形镜组包括：至少一个慢轴准直柱面透镜和至少一个快轴准直柱面透镜112。其中，慢轴准直柱面透镜包括1131和1132中的至少一种。

需要说明的是，本实用新型中示意出的透镜仅用来进行示例说明，本领域技术人员可以根据实际需要选择不同类型的透镜或透镜组合完成整形镜组的功能，因此本实用新型不对透镜的具体种类和类型做任何限定。

进一步地，控制模块200包括微处理器和多个开关电路，各开关电路与各光路单元的激光器一一连接。微处理器接收外界输入的被焊目标的形状和大小等信息，分析确定要点亮的光路单元，控制指定的开关电路导通，对应光路单元被点亮发出激光束进行焊锡。

具体地，微处理器，可以选用常用的MCU；

具体地，开关电路，可以选用常用的MOS管及其驱动电路，只要能实现线路通断的方式均可采用。以上，具体可以根据需要选择，在此不做限制。

具体地，外界输入信息的方式，可以通过CCD相机采集，也可以通过计算机输入界面进行人工输入，具体可以根据需要选择，在此不做限制。

在一个示例中，各光路单元110包括依次排布的激光器、设置在激光器出光口的快轴准直柱面透镜、慢轴准直柱面透镜和用于改变光束方向的平面反射镜。被点亮的激光器发出激光束向周围发散，经快轴准直柱面透镜和慢轴准直柱面透镜整形准直后，再经平面反射镜反射在被焊物上形成焊接光斑。

在一个示例中，各光路单元可以通过选择不同焦距的快、慢轴准直柱面透镜，或者使用不同个数的慢轴准直柱面透镜，或者将慢轴准直柱面透镜设置在不同位置改变激光束从慢轴准直柱面透镜出射到被焊物的行进路程等常规工艺方式，整形出不同大小和形状的光斑。

如图2所示，是本实用新型实施例1提供的光路结构示意图，该实施例的光路结构具有5个光路单元(实际数量不受限于5个)，分别点亮对应光路单元，可在被焊物上形成5个对应光斑。控制切换点亮不同的光路单元，可以组合形成至少9种不同形状和大小的焊接光斑，如图3所示，阴影部分即为点亮的光斑，1-9表示不同的光斑组合。

如图4所示，是本实用新型实施例2提供的光路结构示意图，该实施例的光路结构具有7个光路单元，分别点亮对应光路单元，可在被焊物上形成7个对应光斑。控制切换点亮不同的光路单元，可以组合形成至少20种不同的光斑形状和大小，如图5所示，阴影部分即为点亮的光斑，1-20表示不同的光斑组合。

参见图3和图5所示的光斑可知，本实用新型能够提供不同形状和大小的光斑组合，每一路光路单元可以在被焊物上形成一个光斑，任意两个光斑的形状和大小可以不同，且光斑之间的光斑中心可以不重叠，以控制光斑组合的多样化。光路结构在被焊物上形成光斑组合，具体光斑组合的形状和大小可以根据被焊物的形状和大小灵活调整，通过控制模块控制哪些光路单元开启实现。其中，单个光路单元输出光斑的大小和形状由单个光路单元中的整形镜组调整。

基于上述原理，通过设置不同数量的光路单元、设置各光路单元整形的光斑大小和形状和控制点亮指定的光路单元，可得到多种大小和形状的光斑，在此不再赘述。

应当理解的是，可以在本实用新型中使用的诸如“包括”以及“可以包括”之类的表述表示所公开的功能、操作或构成要素的存在性，并且并不限制一个或多个附加功能、操作和构成要素。在本实用新型中，诸如“包括”和/或“具有”之类的术语可解释为表示特定特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合，但是不可解释为将一个或多个其它特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合的存在性或添加可能性排除在外。

此外，在本实用新型中，表述“和/或”包括关联列出的词语中的任意和所有组合。例如，表述“A和/或B”可以包括A，可以包括B，或者可以包括A和B这二者。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种激光焊接装置的光路结构，其特征在于，包括：多个光路单元；

每个光路单元均包括：激光器和用于对激光器输出光束整形的整形镜组，所述整形镜组设置在激光器输出光束的传输光路上；

所述多个光路单元中至少一个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。

2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述多个光路单元中至少两个光路单元整形后出射的光束投射到待焊接部件，以实现激光焊接。

3.根据权利要求2所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的形状不完全相同。

4.根据权利要求2所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的形状相同。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的大小不完全相同。

6.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的大小相同。

7.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的中心不完全重叠。

8.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，投射到待焊接部件上的多个光路单元的激光光斑的中心重叠。

9.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，至少一个光路单元还包括：用于将整形镜组整形后的光束反射到待焊接部件的反射镜。

10.根据权利要求1至4任一项所述的光路结构，其特征在于，所述整形镜组包括：至少一个慢轴准直柱面透镜和至少一个快轴准直柱面透镜。

11.一种激光焊接装置，其特征在于，包括控制模块和如权利要求1至10任一项所述的光路结构；

所述控制模块与光路结构连接，用于控制光路结构中至少一个光路单元将激光器输出的光束整形后传输到待焊接部件。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：多个开关电路；

一个开关电路与一个激光器连接，用于控制激光器开启或关闭。

13.一种激光焊接***，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的激光焊接装置。