CN111618425B - 一种具有棱台状转镜的激光装置 - Google Patents

一种具有棱台状转镜的激光装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光切割设备领域，解决了现有技术中如何提高激光切割效率的问题。具体采用了以下技术方案：一种具有棱台状转镜的激光装置，包括支撑驱动装置，支撑驱动装置上沿激光传播方向依次设有激光隔离发生器、红光合束镜、扩束镜、反射镜组、转镜、振镜和场镜，转镜包括上棱镜部和下棱镜部，上棱镜部和下棱镜部为形状相同的棱台状，上棱镜部和下棱镜部同轴固定连接，上棱镜部较小的底面与下棱镜部较小的底面完全重合，转镜和振镜分别与支撑驱动装置转动连接。由于激光在转镜上经过了两次反射，由两个棱台组成的转镜偏转激光的效率高于棱柱状转镜。在转镜转动速度不变的情况下，提高了激光切割的效率。

Description

一种具有棱台状转镜的激光装置
技术领域
本发明涉及激光切割设备领域，尤其涉及一种具有棱台状转镜的激光装置。
背景技术
从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。申请号为2019183636.8的专利公开了一种激光切割装置，其多面转镜的转动速度达到25m/s～100m/s，远大于振镜摆动的速度，从而提高了激光切割的效率，但是其切割效率仍不能满足需求。
发明内容
本发明提供一种具有棱台状转镜的激光装置，解决了现有技术中如何提高激光切割效率的问题。
一种具有棱台状转镜的激光装置，包括支撑驱动装置，支撑驱动装置上沿激光传播方向依次设有激光发生装置、反射镜组、转镜、振镜和场镜，转镜包括上棱镜部和下棱镜部，上棱镜部和下棱镜部为形状相同的棱台状，上棱镜部和下棱镜部同轴固定连接，上棱镜部较小的底面与下棱镜部较小的底面完全重合，转镜和振镜分别与支撑驱动装置转动连接，支撑驱动装置上还设有用于驱动转镜的驱动装置以及用于驱动振镜的驱动装置。激光发生装置发出的激光经过反射镜组的反射，到达转镜，经过上棱镜部的反射和下棱镜部的反射，将激光反射到振镜上，然后经场镜聚焦后输出作用于处理对象上。转镜和振镜的转动使工作平面上的激光作用点分别在两个互相垂直的水平方向上移动，两个镜面协同动作使激光可以在工作平面上完成直线和各种曲线的移动。由于激光在转镜上经过了两次反射，由两个棱台组成的转镜偏转激光的效率高于棱柱状转镜。在转镜转动速度不变的情况下，提高了激光切割的效率。
进一步，所述上棱镜部和下棱镜部均为八棱台，上棱镜部和下棱镜部的侧面均设有镀金层。转镜反射面镀金能够提高反射率。
进一步，所述转镜的转动轴与上棱镜部和下棱镜部同轴设置，转镜的转动轴轴线与所述振镜的转动轴轴线垂直。转镜的转动轴轴线与所述振镜的转动轴轴线垂直能够使工作平面上的激光作用点分别在两个互相垂直的水平方向上移动，两个镜面协同动作使激光可以在工作平面上完成直线和各种曲线的移动。
进一步，所述转镜的转动轴竖直，所述振镜的转动轴水平。便于计算转镜和振镜的转动速度与角度。
进一步，所述反射镜组包括第一平面反射镜和第二平面反射镜，第一平面反射镜与水平面夹角为45°，第二平面反射镜与第一平面反射镜平行，第一平面反射镜位于第二平面反射镜正上方，第一平面反射镜和第二平面反射镜均设置在支撑驱动装置上。水平入射的激光镜第一平面反射镜反射后竖直向下到达第二平面反射镜，激光经过第二平面反射镜反射后变为水平，入射到到转镜上。
进一步，所述支撑驱动装置包括支撑横板和支撑竖板，支撑横板与支撑竖板固定连接。
进一步，所述激光发生装置包括安装座以及沿光路依次设置的激光隔离发生器、红光合束镜和扩束镜，红光合束镜设置在安装座上，安装座上设有扩束调整架，扩束镜设置在扩束调整架上。激光隔离发生器和安装座均固定连接在支撑横板上。
进一步，所述支撑竖板上固定连接有第一反光镜架，所述第一平面反射镜设置在第一反光镜架上，支撑竖板上设有竖直的滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母上设有移动座，移动座上连接有第二反射镜架，所述第二平面反射镜设置在第二反射镜架上，所述转镜和振镜分别通过连接件与移动座转动连接，所述场镜通过连接件与移动座固定连接。滚珠丝杠用于驱动移动座上下移动，进而带动第二平面反射镜、转镜、振镜、场镜上下移动。
进一步，所述场镜为F-theta场镜。F-theta场镜用于聚焦激光。
进一步，所述支撑竖板上设有用于驱动滚珠丝杠的伺服电机。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
由于激光在转镜上经过了上棱镜部的反射和下棱镜部的反射，因此由两个棱台组成的转镜偏转激光的效率高于棱柱状转镜。在转镜转动速度不变的情况下，提高了激光切割的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明转镜结构示意图。
图2为本发明剖视图。
图3为本发明立体图。
图4为本发明立体图。
1、激光隔离发生器，2、振镜，3、场镜，4、上棱镜部，5、下棱镜部，6、第一平面反射镜，7、第二平面反射镜，8、支撑横板，9、支撑竖板，10、滚珠丝杠，11、伺服电机。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种具有棱台状转镜的激光装置，包括支撑驱动装置，支撑驱动装置上沿激光传播方向依次设有激光隔离发生器1、红光合束镜、扩束镜、反射镜组、转镜、振镜2和F-theta场镜，F-theta场镜用于聚焦激光。转镜包括上棱镜部4和下棱镜部5，上棱镜部4和下棱镜部5为形状相同的棱台状，上棱镜部4和下棱镜部5同轴固定连接，上棱镜部4较小的底面与下棱镜部5较小的底面完全重合，转镜和振镜2分别与支撑驱动装置转动连接，支撑驱动装置上还设有用于驱动转镜的驱动装置以及用于驱动振镜2的驱动装置。激光隔离发生器1产生的激光经过红光合束镜和扩束镜的作用后，实现扩束，然后经反射镜组的反射，到达转镜，转镜在快速旋转的作用下，将激光反射到振镜2上，然后经F-theta场镜聚焦后输出作用于处理对象上。转镜和振镜2的转动使工作平面上的激光作用点分别在两个互相垂直的水平方向上移动，两个镜面协同动作使激光可以在工作平面上完成直线和各种曲线的移动。在一次反射中，反射镜面转动角度α，出射光线转动的角度为2α，由于激光在转镜上经过了两次反射，由两个棱台组成的转镜偏转激光的效率是棱柱状转镜的两倍。在转镜转动速度不变的情况下，提高了激光切割的效率。上棱镜部4和下棱镜部5均为八棱台，上棱镜部4和下棱镜部5的侧面均设有镀金层。转镜反射面镀金能够提高反射率。转镜通过转动轴与支撑驱动装置转动连接，转动轴与上棱镜部4和下棱镜部5同轴设置，转镜的转动轴轴线与所述振镜2的转动轴轴线垂直能够使工作平面上的激光作用点分别在两个互相垂直的水平方向上移动，两个镜面协同动作使激光可以在工作平面上完成直线和各种曲线的移动。转镜的转动轴竖直，振镜2的转动轴水平。便于计算转镜和振镜2的转动速度与角度。
反射镜组包括第一平面反射镜6和第二平面反射镜7，第一平面反射镜6与水平面夹角为45°，第二平面反射镜7与第一平面反射镜6平行，第一平面反射镜6位于第二平面反射镜7正上方。水平入射的激光镜第一平面反射镜6反射后竖直向下到达第二平面反射镜7，激光经过第二平面反射镜7反射后变为水平，入射到到转镜上。支撑驱动装置包括支撑横板8和支撑竖板9，支撑横板8与支撑竖板9固定连接。激光隔离发生器1固定连接在支撑横板8上，支撑横板8上固定连接有安装座，红光合束镜设置在安装座上，安装座上设有扩束调整架，扩束镜设置在扩束调整架上。支撑竖板9上固定连接有第一反光镜架，所述第一平面反射镜6设置在第一反光镜架上，支撑竖板9上设有竖直的滚珠丝杠10以及用于驱动滚珠丝杠10的伺服电机11，滚珠丝杠10的螺母上设有移动座，移动座上连接有第二反射镜架，所述第二平面反射镜7设置在第二反射镜架上，所述转镜和振镜2分别通过连接件与移动座转动连接，所述F-theta场镜通过连接件与移动座固定连接。滚珠丝杠10用于驱动移动座上下移动，进而带动第二平面反射镜7、转镜、振镜2、F-theta场镜上下移动。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，包括支撑驱动装置，支撑驱动装置上沿激光传播方向依次设有激光发生装置、反射镜组、转镜、振镜(2)和场镜(3)，转镜包括上棱镜部(4)和下棱镜部(5)，上棱镜部(4)和下棱镜部(5)为形状相同的棱台状，上棱镜部(4)和下棱镜部(5)同轴固定连接，上棱镜部(4)较小的底面与下棱镜部(5)较小的底面完全重合，转镜和振镜(2)分别与支撑驱动装置转动连接，支撑驱动装置上还设有用于驱动转镜的驱动装置以及用于驱动振镜(2)的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述上棱镜部(4)和下棱镜部(5)均为八棱台，上棱镜部(4)和下棱镜部(5)的侧面均设有镀金层。
3.根据权利要求1或2所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述转镜的转动轴与上棱镜部(4)和下棱镜部(5)同轴设置，转镜的转动轴轴线与所述振镜(2)的转动轴轴线垂直。
4.根据权利要求3所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述转镜的转动轴竖直，所述振镜(2)的转动轴水平。
5.根据权利要求1所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述反射镜组包括第一平面反射镜(6)和第二平面反射镜(7)，第一平面反射镜(6)与水平面夹角为45°，第二平面反射镜(7)与第一平面反射镜(6)平行，第一平面反射镜(6)位于第二平面反射镜(7)正上方，第一平面反射镜(6)和第二平面反射镜(7)均设置在支撑驱动装置上。
6.根据权利要求5所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述支撑驱动装置包括支撑横板(8)和支撑竖板(9)，支撑横板(8)与支撑竖板(9)固定连接。
7.根据权利要求6所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述激光发生装置设置在支撑横板(8)上。
8.根据权利要求6所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述支撑竖板(9)上固定连接有第一反光镜架，所述第一平面反射镜(6)设置在第一反光镜架上，支撑竖板(9)上设有竖直的滚珠丝杠(10)，滚珠丝杠(10)的螺母上设有移动座，移动座上连接有第二反射镜架，所述第二平面反射镜(7)设置在第二反射镜架上，所述转镜和振镜(2)分别通过连接件与移动座转动连接，所述场镜(3)通过连接件与移动座固定连接。
9.根据权利要求1或8所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述场镜(3)为F-theta场镜。
10.根据权利要求8所述的具有棱台状转镜的激光装置，其特征在于，所述支撑竖板(9)上设有用于驱动滚珠丝杠(10)的伺服电机(11)。
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