CN102612420A - 多头激光加工方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种多头激光加工方法是通过调整至少两个激光束（A，B，C）之间的聚焦前的位置关系，从而实现对所述激光束（A，B，C）在聚焦后的聚焦点(H，I，J)之间距离（a，b，a+b）的改变。所述对聚焦前的激光束（A，B，C）位置调整是通过调整扩束单元(D，E，F)、或反射镜（K1，K2，K3），或是激光头（1，2，3）而实现的。还公开了一种多头激光加工装置。所述多头激光加工方法和装置可以实现多头加工点的距离调整，从而获得精密加工。

Description

说明书
Title of Invention:多头激光加工方法及其装置 技术领域
技术领域
[1] 本发明涉及激光加工技术领域， 更具体地说， 是涉及一种可实现多束激光， 对 工件同一区域进行去除加工的多头激光加工方法及其装置。
背景技术
背景技术
[2] 我们知道， 激光加工设备包括激光系统、 与之配套的机械系统及控制检测系统
、 以及附属环境系统。 在精密激光加工中， 与激光系统配套的高精密机械设备 、 高精密控制检测系统等都非常昂贵， 附属环境须是常温无尘空间。 因此， 在 这里激光系统的成本在整个激光加工设备中所占的比例就已经变得非常小了， 大约只占几分之一。
[3] 而精密加工由于加工点的细腻性， 加工速度也相应很慢。 在生产中非常需要， 在一台设备上配 N (N为正整数） 个激光头或 N束激光束来加工。 这样不但会使 效率提高 N倍， 相应地， 成本也会降低至 N分之一。
[4] 现有技术通常的一种做法是釆用 N个激光系统实现对 N个工件的加工， 这种方 式解决问题并不彻底， 首先， N个工件需要" N"倍大的加工区域， 从而整个设备 要变大很多。 另外， N个工件摆放位置须要准确地协调 N个激光系统的加工位置 ， 这个可能是更大的难题。 而且， 釆用这种方式， 单个工件的加工吋间并没有 减少。
[5] 现有技术通常的另一种做法是釆用 N个激光系统实现对一个工件的加工， 釆用 这种做法吋， 由于多路光加工点距离比较大， 需要在一个工件上， 分区加工工 件不同的部位。 这种做法会给控制系统和机械系统带来非常大的困难， 甚至需 要两套独立加工系统。 另外， 由于多路光加工点的距离大， 给在线检测也带来 麻烦， 特别是两个加工点之间的距离是否准确。 所以这种做法在实际应用中很 少釆用。 对发明的公开
技术问题
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可实现多束激光， 对工件同一区域进 行加工的多头激光加工方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种可实现多束激光， 对工件同一区 域进行加工的多头激光加工装置。
技术解决方案
对于本发明多头激光加工方法来说， 上述技术问题是这样加以解决的： 提供一 种多头激光加工方法， 通过调整至少两个激光束之间在聚焦前的位置关系， 实 现对所述激光束在聚焦后的聚焦点之间距离的调整。
对于本发明多头激光加工装置来说， 上述技术问题是这样加以解决： 提供一种 多头激光加工装置， 包括至少两个用以产生激光束的激光头、 可对来自所述激 光头的激光束进行聚焦的聚焦单元， 还包括设在所述激光头与所述聚焦单元之 间的扩束单元， 所述扩束单元的数量与所述激光头的数量对应， 并分别被枢接 定位。
有益效果
这样， 当对聚焦前的激光束位置进行调整吋， 所述激光束在聚焦后的聚焦点之 间的位置亦随之变化， 在进行激光精密加工吋， 即使工件加工点之间的距离很 近， 也能实现多头加工点的距离调整。 本发明的多头激光加工装置釆用枢接定 位的多个扩束单元以改变激光束在聚焦之前的位置， 实现对所述聚焦点之间距 离的精确调整， 在进行激光精密加工吋， 即使两个加工点之间的距离很近， 也 能实现多头加工点的距离调整， 从而实现多束激光对工件同一区域的加工， 在 保证精度的情况下大大提高了工作效率， 并有效减小设备成本及体积。
附图说明
图 1是本发明多头激光加工装置实施例一的光路原理示意图；
图 2是图 1所示实施例的局部放大图；
图 3是本发明多头激光加工装置实施例二的光路原理示意图；
图 4是本发明多头激光加工装置实施例三的光路原理示意图。 本发明的实施方式
[15] 为了使本发明所要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下 结合附图及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的 具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。
[16] 提供一种多头激光加工方法， 通过调整至少两个激光束之间在聚焦前的位置关 系， 实现对所述激光束在聚焦后的聚焦点之间距离的调整。 这样， 当对聚焦前 的激光束位置进行调整吋， 所述激光束在聚焦后的聚焦点之间的位置亦随之变 化， 在进行激光精密加工吋， 即使工件加工点之间的距离很近， 也能实现多头 加工点的距离调整。
[17] 请参照图 1及图 2， 为本发明多头激光加工装置的实施例一， 该多头激光加工装 置包括三个用以产生激光束 A、 B、 C的激光头 1、 2、 3， 可对来自所述激光头 1 、 2、 3的激光束 、 B、 C进行聚焦的聚焦单元 G， 还包括设在所述激光头 1、 2、 3与所述聚焦单元 G之间的扩束单元。 所述扩束单元的数量与所述激光头的数量 对应， 也为三个， 分别是扩束单元1)、 E、 F， 扩束单元1)、 E、 F分别被枢接定位 。 这样， 当激光束 、 B、 C经过扩束单元 D、 E、 F扩束、 并经聚焦单元 G聚焦后 ， 即形成聚焦点 H、 I、 Jo 当然， 所述激光束的数量不以图示的三个为限， 还可 以为两个或者多个。 本实施例中， 所述激光头 1、 2、 3以所述聚焦单元 G的中心 为中心等角度设置， 同样， 三个激光头之间的位置关系亦不仅限于此， 三者之 间还可互相平行， 此吋， 通过调整扩束单元 D、 E、 F的位置即可实现对激光束 A 、 B、 C走向的控制。 本实施例中， 设聚焦点11、 I之间的距离为 a， 聚焦点 I、 J之 间的距离为 b， 聚焦点 H、 J之间的距离为 a+b。 通过调节扩束单元 D、 E、 F中的 一个、 两个或者三个吋， 可使聚焦点 H、 I、 J之间的距离变化， 从而实现了对聚 焦点 H、 I、 J之间相对位置的调整。
[18] 本实施例中， 所述扩束单元 D、 E、 F可分别通过枢轴枢接定位， 并分别通过控 制电机驱动。 当然， 所述扩束单元 D、 E、 F还可分别通过万向轴结构枢接定位， 从而可分别在三维空间内调节聚焦点11、 I、 J之间的相对距离。
[19] 除此之外， 所述扩束单元 D、 E、 F还通过对光路进行的扩束、 整理等环节， 以 提高光学性能。 本实施例中， 所述扩束单元 D、 E、 F可为扩束镜片或者扩束镜片 组。 所述聚焦单元 G可为聚焦镜片或者聚焦镜片组， 聚焦单元 G的功能是按照使 用要求， 使从所述扩束单元 D、 E、 F射出的光束进行某种形式的聚焦。
[20] 这样， 三个激光束 A、 B、 C经扩束单元 D、 E、 F整理， 并经聚焦单元 G聚焦后 ， 即可通过聚焦点11、 I、 J实现对工件的加工点进行激光加工工作。 而由于所述 激光头 1、 2、 3与所述聚焦单元 G之间设有扩束单元 D、 E、 F， 所述扩束单元 D、 E、 F的数量与所述激光头 1、 2、 3的数量对应， 并分别通过控制电机驱动枢转， 从而可实现对所述聚焦点 H、 I、 J之间距离的精确调整， 即使两个加工点之间的 距离很近， 也能实现多头加工点的距离调整， 从而在保证精度的情况下大大提 高工作效率。
[21] 请参照图 3， 为本发明多头激光加工装置的实施例二， 该多头激光加工装置包 括三个互相平行设置并用以产生激光束 A、 B、 C的激光头 （图中未示出） 、 与 所述激光头数量对应并可对所述激光束 A、 B、 C进行反射的反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3 ， 以及可分别对来自各反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3的激光束进行聚焦的聚焦单元 G， 所 述反射镜被 Kl、 Κ2、 Κ3分别枢接定位。 这样， 当激光束 、 B、 C经过反射镜 K1 、 Κ2、 Κ3反射、 并经聚焦单元 G聚焦后， 即形成聚焦点 Η、 I、 Jo 当然， 所述激 光束的数量不以图示的三个为限， 还可以为两个或者多个。 三个激光头之间的 位置关系亦不仅限于互相平行， 三者之间还可呈一定角度排列， 通过调整反射 镜 Kl、 Κ2、 Κ3的位置即可实现对激光束 A、 B、 C走向的控制。 本实施例中， 设 聚焦点 H、 I之间的距离为 a， 聚焦点 I、 J之间的距离为 b， 聚焦点 H、 J之间的距离 为 a+b。 通过旋转反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3中的一个、 两个或者三个吋， 可使聚焦点 Η 、 I、 J之间的距离变化， 例如， 当逆吋针旋转反射镜 K1吋， 对应的 H点或 J点会 变化位置， a尺寸或 b尺寸亦相应发生变化， 这样， 即实现了对聚焦点之间相对 位置的调整。
[22] 为了提高光学性能， 通常需要把光路进行扩束、 整理等环节， 本实施例中， 在 所述激光头与所述反射镜被 Kl、 Κ2、 Κ3之间分别设有扩束单元1)、 E、 F， 所述 扩束单元0、 E、 F可为扩束镜片或者扩束镜片组。 本实施例中， 所述聚焦单元 P 可为聚焦镜片或者聚焦镜片组， 它的功能是按照使用要求， 使被所述反射镜 K1 、 K2、 Κ3反射的光束进行某种形式的聚焦。 [23] 本实施例中， 所述反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3分别通过枢轴 01、 02、 03枢接定位， 并分别通过控制电机驱动， 而！^、 M N为三个反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3的法线。 当然 ， 所述反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3还可分别通过万向轴结构枢接定位， 从而可分别在三 维空间内调节聚焦点 Η、 I、 J之间的相对距离。
[24] 这样， 多个激光束 A、 B、 C经扩束单元 D、 E、 F整理， 并被反射镜 Kl、 Κ2、 Κ 3反射， 然后经聚焦单元 G聚焦后， 即可通过聚焦点11、 I、 J实现对工件的加工点 进行激光加工工作。 而由于所述反射镜被 Kl、 Κ2、 Κ3分别通过枢轴 01、 02、 0 3枢接定位， 并分别通过控制电机驱动， 通过枢转所述反射镜 Kl、 Κ2、 Κ3即可 实现对所述聚焦点 Η、 I、 J之间距离的精确调整， 即使两个加工点之间的距离很 近， 也能实现多头加工点的距离调整， 从而在保证精度的情况下大大提高工作 效率。
[25] 通常， 多束激光之间的距离在聚焦单元前， 是很难实现微小化的， 这是受现有 技术中激光束产生的技术因素决定的， 支撑激光束需要一定的硬件设备， 而所 述硬件设备是要占用空间的， 本实施例通过上述技术方案， 可使多个激光束之 间的距离可调， 从而可在较广泛的区域， 甚至是在非常微小的区域内， 实现精 确的激光加工工作， 从而在保证精度的情况下大大提高工作效率。
[26] 请参照图 4， 为本发明多头激光加工装置的实施例三， 该多头激光加工装置包 括三个互相平行设置并用以产生激光束 A、 B、 C的激光头 1、 2、 3， 可对来自所 述激光头 1、 2、 3的激光束 、 B、 C进行聚焦的聚焦单元 G， 还包括可分别对所 述激光头 1、 2、 3进行位置调节的三个位置调节结构 P、 Q、 R， 以及位于所述位 置调节结构 P、 Q、 R和聚焦单元 G之间的扩束单元1)。 这样， 当激光束八、 B、 C 经过扩束单元 D扩束、 并经聚焦单元 G聚焦后， 即形成聚焦点 H、 I、 Jo 当然， 所 述激光束的数量不以图示的三个为限， 还可以为两个或者多个。 三个激光头之 间的位置关系亦不仅限于互相平行， 三者之间还可呈一定角度排列， 通过调整 三个位置调节结构 P、 Q、 R即可实现对激光束 A、 B、 C走向的控制。 本实施例 中， 设聚焦点 I之间的距离为 a， 聚焦点 I、 J之间的距离为 b， 聚焦点 H、 J之间 的距离为 a+b。 通过调节位置调节结构！5、 Q、 R中的一个、 两个或者三个吋， 可 使聚焦点11、 I、 J之间的距离变化， 从而实现了对聚焦点 H、 I、 J之间相对位置的 调整。
[27] 本实施例中， 所述位置调节结构 P、 Q、 R为可带动所述激光头 1、 2、 3相对所 述聚焦单元 G平移和 /或枢转的套筒， 所述套筒可通过直线轴承等支撑定位， 并 分别通过控制电机驱动。 当然， 所述直线轴承还可结合万向轴结构枢接定位， 从而可分别在三维空间内调节聚焦点11、 I、 J之间的相对位置。
[28] 所述扩束单元 D通过对光路进行的扩束、 整理等环节， 以提高光学性能， 本实 施例中， 所述扩束单元 D可为扩束镜片或者扩束镜片组。 所述聚焦单元 G可为聚 焦镜片或者聚焦镜片组， 聚焦单元 G的功能是按照使用要求， 使从所述扩束单元 D射出的光束进行某种形式的聚焦。
[29] 这样， 三个激光束 A、 B、 C经扩束单元 D整理， 并经聚焦单元 G聚焦后， 即可 通过聚焦点 H、 I、 J实现对工件的加工点进行激光加工工作。 而由于设有可分别 对所述激光头 1、 2、 3进行位置调节的三个位置调节结构 P、 Q、 R， 并分别通过 控制电机驱动三个位置调节结构 P、 Q、 R， 从而通过枢转和 /或移动位置调节结 构！5、 Q、 R即可实现对所述聚焦点11、 I、 J之间距离的精确调整， 即使两个加工 点之间的距离很近， 也能实现多头加工点的距离调整， 从而在保证精度的情况 下大大提高工作效率。
[30] 本发明多头激光加工装置的实现方式并不以上述三个实施例为限， 还可以将上 述三个方案中的任意两个或者三个结合使用， 从而通过调整激光束之间在聚焦 前的位置关系， 实现对所述激光束在聚焦后的聚焦点之间距离的调整。 例如在 实施例二中， 可同吋使所述扩束单元和所述反射镜枢接定位等。
[31] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (1)

  1. 权利要求书
    一种多头激光加工方法， 其特征在于： 通过调整至少两个激光束 之间在聚焦前的位置关系， 实现对所述激光束在聚焦后的聚焦点 之间距离的调整。
    如权利要求 1所述的多头激光加工方法， 其特征在于： 所述至少两 个激光束由至少两个激光头分别产生， 所述聚焦点由聚焦单元对 所述激光束聚焦所形成， 在所述激光头与所述聚焦单元之间设有 扩束单元， 所述扩束单元的数量与所述激光头的数量对应， 并分 别被枢接定位。
    如权利要求 1所述的多头激光加工方法， 其特征在于： 所述至少两 个激光束由至少两个激光头分别产生， 所述聚焦点由聚焦单元对 所述激光束聚焦所形成， 在所述激光头与所述聚焦单元之间设有 反射镜， 所述反射镜的数量与所述激光头的数量对应， 并分别枢 接定位。
    如权利要求 1所述的多头激光加工方法， 其特征在于： 所述至少两 个激光束由至少两个激光头分别产生， 所述聚焦点由聚焦单元对 所述激光束聚焦所形成， 还设有与所述激光头连接并可对所述激 光头进行位置调节的位置调节结构。
    一种多头激光加工装置， 包括至少两个用以产生激光束的激光头 、 可对来自所述激光头的激光束进行聚焦的聚焦单元， 其特征在 于： 还包括设在所述激光头与所述聚焦单元之间的扩束单元， 所 述扩束单元的数量与所述激光头的数量对应， 并分别被枢接定位
    如权利要求 5所述的多头激光加工装置， 其特征在于： 所述扩束单 元分别通过枢轴枢接定位。
    如权利要求 5所述的多头激光加工装置， 其特征在于： 所述扩束单 元分别通过万向轴结构枢接定位。
    如权利要求 5所述的多头激光加工装置， 其特征在于： 所述激光头 以所述聚焦单元的中心为中心等角度设置。
    [Claim 9] 如权利要求 5至 8任意一项所述的多头激光加工装置， 其特征在于
    ： 所述扩束单元为扩束镜片或者扩束镜片组。
    [Claim 10] 如权利要求 5至 8任意一项所述的多头激光加工装置， 其特征在于
    ： 所述聚焦单元为聚焦镜片或者聚焦镜片组。
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