(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20212313 0616.5 (22)申请日 2021.12.14 (66)本国优先权数据 202121318 890.2 2021.0 6.15 CN 20212185 3763.2 2021.08.10 CN (73)专利权人 苏州创鑫激光科技有限公司 地址 215143 江苏省苏州市相城区黄埭镇 长泰路88号 (72)发明人 蒋峰　师腾飞　唐武光　李立恒　 (51)Int.Cl. B23K 26/064(2014.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)实用新型名称 一种用于激光加工头的光路组件及手持激 光加工头 (57)摘要 本实用新型提供一种用于激光加工头的光 路组件及手持激光加工头， 该光路系统包括传输 光纤、 曲面石英端帽和凹面反射镜， 所述传输光 纤熔接于 所述曲面石英端帽的一端， 激光光束通 过所述传输光纤传输至所述曲面石英端帽， 所述 曲面石英端帽将所述激光光束准直后直接输出 至所述凹面反射镜， 所述凹面反射镜反射所述激 光光束并将所述激光光束会聚于待加工工件上， 该光路系统将拔插式手持焊接头的光路体系进 行了一体化整合， 光学器件数量较少， 大大简化 了光学元器件安装与调试系统， 整个光路系统非 常简洁。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 217253591 U 2022.08.23 CN 217253591 U 1.一种用于激光加工头的光路组件， 其特征在于， 包括沿出光方向依次设置的传输光 纤、 曲面石英端帽和凹面反射镜； 所述传输光纤熔接于所述曲面石英端帽的一端， 激光光束通过所述传输光纤传输至所 述曲面石英端帽， 所述 曲面石英端帽将所述激光光束准直后直接输出至所述凹面反射镜， 所述凹面反射镜反射所述激光 光束并将所述激光 光束会聚于待加工 工件上。 2.根据权利要求1所述的光路组件， 其特征在于， 所述曲面石英端帽具有相对的两端， 一端为平面， 另一端为凸起的曲面， 所述平面与所述传输光纤相熔接， 所述曲面石英端帽的 曲面将所述激光 光束准直后输出至所述凹面反射镜 。 3.根据权利要求2所述的光路组件， 其特 征在于， 所述传输光纤的芯径在14 ‑50µm， 传输激光功率在500 ‑2000W， 所述传输光纤传输的光 纤激光波长为1070 ‑1090nm； 所述曲面石英端帽的通光孔径NA在0.01 ‑0.22之间， 所述曲面石英端帽的直径在6 ‑ 12mm之间， 所述曲面石英端帽的长度和曲率可调， 以保证经过曲面石英输出头之后的准直 光束直径在3 ‑8mm之间。 4.根据权利要求2所述的光路组件， 其特征在于， 所述凹面反射镜具有相对的两端， 一 端为平面， 另一端为凹面， 所述凹面反射镜的凹面反射所述激光光束并将所述激光光束会 聚。 5.根据权利要求4所述的光路组件， 其特征在于， 所述凹面反射镜 中心轴与 所述曲面石 英端帽中心轴的夹角为5 5° ‑65°之间； 所述凹面反射镜的凹面的中心点与所述曲面石英端帽曲面的顶点之间的距离为55 ‑ 70mm之间； 所述凹面反射镜的会聚焦距为120 ‑150mm之间。 6.根据权利要求1所述的光路组件， 其特征在于， 还包括保护镜片， 设置于所述凹面反 射镜的反射光路方向， 所述保护镜片和所述凹面反射镜的凹面的中心点的距离为25 ‑30mm 之间。 7.根据权利要求6所述的光路组件， 其特 征在于， 所述曲面石英端帽的曲面表面还镀有均匀高透的增透膜， 所述的增透膜的带宽大于所 述激光光束的波长， 所述增透膜对所述激光 光束的通过率大于或等于95%； 所述凹面反射镜的凹面镀有高反射膜， 所述高反射膜对所述激光光束的反射率大于或 等于95%； 所述保护镜片相对两面均镀有增透膜， 对所述激光 光束的反射 率大于或等于95%。 8.根据权利要求1所述的光路组件， 其特征在于， 所述激光光束还包括指示红光， 所述 指示红光的波长为640 ‑670nm之间， 所述曲面石英端帽上的增透膜对所述指示红光透过率 大于或等于 50%， 所述凹面反射镜上的高反透膜对所述指示红光的反射 率大于或等于 60%。 9.根据权利要求1所述的光路组件， 其特征在于， 所述曲面石英端帽和/或所述凹面反 射镜的至少一侧固定有散热块， 所述散热块的内部设有气体通道或冷媒， 用于带走工作时 产生的热量。 10.一种手持激光加工头， 其特征在于， 所述加工头内设置有如权利要求1 ‑9任一项所 述的光路组件。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217253591 U 2一种用于激光加工头的光路组件及手持激光加工头 技术领域 [0001]本实用新型实施例涉及激光 技术领域， 特别涉及激光加工光路系统技 术领域。 背景技术 [0002]激光加工已经广 泛应用于切割、 打标、 焊接、 熔覆、 淬火等各种工业加工领域， 尤其 是激光焊接相对于传统的电弧焊、 氩弧焊、 等离子弧焊等方式， 具有 热输入小、 焊缝美观、 焊 接速度快等优势， 已经越来越收到重视应用在家电、 厨具、 动力电池、 运动器材、 汽车、 飞机、 轮船等制造领域。 手持 式激光焊接是将激光加工头改造为手持 式以便于人手直接操作使用 的激光焊接方式， 相对于一般的平台式激光焊接手持激光焊接更加的灵活多变， 应用场景 更加多样化； 相对于传统的手持电弧焊、 氩弧焊等焊接方式又具有激光焊接的独特优势， 加 之附带光源摆动和智能化的结构系统， 手持式激光焊接对焊工焊接水平的要求大幅度下 降， 可以充分的解 放对焊接能力的需求市场应用潜能巨大。 [0003]手持式激光焊接头是手持式激光焊接系统的核心部分， 它主要由光路系统、 电路 系统、 结构系统和软件系统组成， 其中光路系统是核心部分起到决定激光焊接质量和效果 的重要作用。 [0004]如图1传统手持式激光加工头的光路示意图， 通常由输出端帽  1、 准直透镜2、 平面 反射镜片 3、 聚焦透镜4组成， 准直透镜2将端帽1输出的发散光进 行准直后在平 面反射镜3上 进行反射再由聚焦透镜4会聚在 待加工材料上， 至少四个光路元器件才能完成整个光路， 光 路相对复杂不够简洁。 [0005]因此， 设计一种简单的激光焊接光路系统是很有必要的。 发明内容 [0006]针对现有技术的上述缺陷， 本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种极 简激光加工光路组件， 大 大简化了光学 元器件安装与调试系统。 [0007]本实用新型实施例的目的是通过如下技 术方案实现的： [0008]一种激光加工光路组件， 包括传输光纤、 曲面石英端帽和凹面反射镜； 所述传输光 纤熔接于所述曲面石英端帽的一端， 激光光束通过所述传输光纤传输至所述曲面石英端 帽， 所述曲面石英端帽将所述激光光束准直后直接输出至所述凹面反射镜， 所述凹面反射 镜反射所述激光 光束并将所述激光 光束会聚于待加工 工件上。 [0009]区别于现有技术的情况， 本实用新型实施例提供了一种极简化激光加工光路系 统， 将石英端帽与准直透镜进行结合、 聚焦透镜与平面反射镜相结合得到一种全新的光路 系统， 使得原有需要至少4个光学器件才能完成的光路系统直接被压缩成2个， 大大简化了 光学元器件安装与调试系统， 整个光路系统非常简洁， 更加有利于整个激光加工头进行轻 量化设计。说　明　书 1/5 页 3 CN 217253591 U 3