ハンドヘルド溶接機ヘッドの光学原理

ハンドヘルドレーザー溶接機は、近年のレーザー応用市場における画期的なスター製品であり、グリーンレーザー産業の成長点の1つとして急速に台頭してきました。2018年以降、レーザーハンドヘルド溶接の年間複合成長率は100％を超えています。2020年には100台のレーザーハンドヘルド溶接機メーカーが存在すると推定され、2021年にはさまざまなタイプの500台のハンドヘルドレーザー機器統合メーカーに到達すると予想され、爆発的な成長を示しています。ハンドヘルドレーザー溶接装置の場合、使用シーンに接続してレーザーエネルギーを出力する溶接ヘッドは非常に重要なコンポーネントです。溶接ヘッドでは、光学部品が非常に重要な部品です。

ハンドヘルド溶接ヘッドの基本的な光学原理には、下の図に示すように、ビームコリメーション、ビームスイング、およびビームフォーカスの3つの部分が含まれます。レーザービームはQBHから放射された後、コリメータを通過して平行光になり、検流計で集束ミラーに反射され、最終的にワークの表面に集束されます。

レーザービームコリメーション

QBHファイバーから出てくる光は、特定の発散角を持つ点光源です。伝播プロセス中に、懐中電灯をオンにしたり、暗闇の中でマッチを照らしたりするなど、円錐形に広がります。

コリメータレンズの機能は、この発散光を平行光に変えて、ずれることなく直線的に進むようにすることです。同時に、光ビームのビームウエスト半径を制御し、溶接ヘッドの狭い光路に制限します。

レーザービームのぐらつき

ハンドヘルド溶接では、ビームスイングの目的は、溶接ギャップの適応性を向上させることです。集束された光点は小さな光点であるため、それを保持しながら溶接トラックに沿って歩くことを保証することは困難です。一方で、大きなギャップで溶接部を覆うことも困難です。ビームを3.0mmの直線に配置することで、オペレーターがレーザーを位置合わせして溶接部を覆うのに便利です。

その実現は、レーザービームの経路を変更する目的を達成するために、振動レンズがモーターの駆動下で高速で前後に偏向することです。

基本原理を下図に示します。反射の基本法則によれば、反射角は入射角に等しくなります。検流計が角度1にある場合、光はパス1に沿って反射し、ポイント1に焦点を合わせます。検流計が角度2にある場合、光はパス2に沿って反射し、ポイント2に焦点を合わせます。

検流計が1、2の角度の間で前後に偏向すると、焦点の合ったスポットは1、2のポイント間を移動します。移動速度が十分に速い場合は、直線と見なすことができます。この直線の長さを「ぐらつき幅」、たわみ速度を「ぐらつき周波数」と呼びます。

GW Laserのスマート空冷式ハンドヘルド溶接機は、0〜5mmの調整可能なスイング幅と、0〜300Hzの調整可能なスイング周波数を備えています。

レーザービームフォーカス

検流計から反射されるのは平行光のビームで、集束レンズを通過した後、小さなスポットに凝縮され、最終的にワークピースの表面に入射します。

集束レンズの機能は、平行なビームを集めて小さなスポットを形成し、それによって超エネルギー密度を生成することです。

保護レンズ

ハンドヘルド溶接機は、溶接プロセス中にある程度の煙やほこりを発生させ、フォーカシングレンズを損傷する可能性があるため、レンズを保護するためにレンズを保護する必要があります。

保護レンズは消耗品であり、定期的に状態の良さを確認する必要があります。使用期間は、使用強度や機器のシーンに応じて決定されます。

私たちに関しては

GW Laser Techは、レーザー製品技術の研究と革新に焦点を当てるだけでなく、プロのレーザー溶接装置を提供し、顧客がアプリケーションの問題を解決し、私の国の産業運用方法のアップグレードを促進し、レーザーをユニバーサルツールにすることに取り組んでいます。