CN114434004A - 激光加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光加工技术领域，特别是涉及一种激光加工装置及方法。该激光加工装置，包括激光头和加工头；加工头包括圆柱镜和安装座；安装座上设有安装槽，以及均与所述安装槽连通的入射口和出射口；圆柱镜包括在安装槽中对称安装的第一半圆柱镜和第二半圆柱镜；第一半圆柱镜包括第一半圆柱面和连接第一半圆柱面的第一轴切面；第二半圆柱镜包括第二半圆柱面和连接第二半圆柱面的第二轴切面；第一轴切面与第二轴切面平行且相对设置；第一轴切面与入射口的中心线垂直。本发明中，无需移动所述激光头，就可以对待加工件的进行激光加工，提高了待加工件的加工效率，降低了待加工件的制造成本。

Description

激光加工装置及方法

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，特别是涉及一种激光加工装置及方法。

背景技术

随着激光焊接技术的不断进步，激光焊接广泛地被应用到焊接上。目前， 为提高墨盒打印头的生产效率，墨盒打印头的芯片和打印头本体之间连接也是 采用激光焊接技术。现有技术中，墨盒打印头通常是将激光头发射的激光沿墨 盒打印头的焊缝平移，从而完成墨盒打印头的焊接；但是，这种墨盒打印头的 焊接存在着焊接质量差、焊接效率低的问题。

发明内容

本发明解决了现有技术中墨盒打印头的焊接存在着焊接质量差、焊接效率 低等技术问题，提供了一种激光加工装置及系统。

鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种激光加工装置，包括：激光头和 加工头；所述加工头包括圆柱镜和安装座；所述安装座上设有安装槽，以及均 与所述安装槽连通的入射口和出射口；

所述圆柱镜包括在所述安装槽中对称安装的第一半圆柱镜和第二半圆柱镜； 所述第一半圆柱镜包括第一半圆柱面和连接第一半圆柱面的第一轴切面；所述 第二半圆柱镜包括第二半圆柱面和连接第二半圆柱面的第二轴切面；所述第一 轴切面与所述第二轴切面平行且相对设置；所述第一轴切面与所述入射口的中 心线垂直；

所述激光头连接所述入射口并通过所述入射口将发散型激光沿垂直于所述 第一轴切面的方向照射至所述第一半圆柱面，所述发散型激光经过所述第一半 圆柱镜折射后形成自所述第一轴切面垂直射出的圆柱型激光束，所述圆柱型激 光束通过所述第二轴切面垂直射入，并经过所述第二半圆柱镜折射后形成自所 述第二半圆柱面射出的直线型激光束，所述直线型激光束从所述出射口射出并 用于对待加工件进行加工。

可选地，所述安装座上设有连通所述安装槽的滑槽，所述安装座还包括滑 动安装在所述滑槽上的滑块，所述入射口设置在所述滑块上。

可选地，所述滑槽上安装有多个所述滑块，每个所述滑块上均设有连接一 个所述激光头的一个所述入射口；多个所述激光头均通过与其连接的所述入射 口将多道发散型激光照射至同一所述圆柱镜的第一半圆柱面上，且自所述圆柱 镜的第二半圆柱面射出的多道直线型激光束相互连接为一道直线型激光束之后， 自所述出射口射出。

可选地，所述激光头发射的发散型激光的波长的取值范围为900nm至 1000nm。

可选地，所述入射口通过光纤连接所述激光头。

可选地，所述出射口为与自所述第二半圆柱面射出的直线型激光束平行设 置的长条形槽口。

可选地，所述激光加工装置还包括安装板和安装在所述安装板上的多个所 述加工头。

可选地，多个所述激光头通过对应的所述柱面镜折射后形成相互平行的多 条直线型激光束。

可选地，所述安装座上设有用于连接所述安装板的连接臂。

本发明另一实施例还提供了一种上述的激光加工装置的加工方法，包括：

接收位置调整指令，调整所述圆柱镜与所述入射口之间的距离，以及调整 所述待加工件与所述出射口之间的距离；

接收激光加工指令，控制激光头向入射口发射发散型发射激光，在通过所 述圆柱镜将所述发散型激光折射为直线型激光束之后，从所述出射口将直线型 激光束照射在待加工件上对其进行激光加工。

本发明中，所述半圆柱镜包括对称安装的第一半圆柱镜和第一半圆柱镜； 所述第一半圆柱镜包括第一半圆柱面和连接第一半圆柱面的第一轴切面；所述 第一半圆柱镜包括第二半圆柱面和连接第二半圆柱面的第二轴切面；所述第一 轴切面与所述第二轴切面平行且相对设置；所述第一轴切面与所述入射口的中 心线垂直；从而所述激光器通过所述入射口发射的发散型激光经所述第一半圆 柱镜和所述第一半圆柱镜折射之后，形成可在所述待加工件上进行激光加工的 直线型激光束。本发明中，无需移动所述激光头，就可以对待加工件的进行激 光加工，从而提高了待加工件的加工效率，降低了待加工件的制造成本。另外， 当所述待加工件为塑料件时，利用该激光加工设备对塑料件进行激光加工，可以有效地减小塑料件加工所产生的机械应力和热应力，大大提升了焊接质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一实施例提供的激光加工装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的激光加工装置的加工头结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的发射型激光通过圆柱镜折射的示意图；

图4为本发明一实施例提供的部分发射型激光通过圆柱镜折射的示意图；

图5为本发明一实施例提供的部分发射型激光通过圆柱镜折射的示意图；

图6为本发明一实施例提供的待加工件的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、激光头；2、加工头；21、圆柱镜；211、第一半圆柱镜；2111、第一半 圆柱面；2112、第一轴切面；212、第二半圆柱镜；2121、第二半圆柱面；2122、 第二轴切面；22、安装座；221、入射口；222、滑槽；223、滑块；224、连接 臂；3、安装板；100、待加工件。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、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的详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等 指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描 述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明一实施例提供的激光加工装置，包括：激光头1 和加工头2；所述加工头2包括圆柱镜21和安装座22；所述安装座22上设有 安装槽，以及均与所述安装槽连通的入射口221和出射口；可以理解地，所述 安装槽为圆孔形槽，用于紧密安装所述圆柱镜21。

所述圆柱镜21包括在所述安装槽中对称安装的第一半圆柱镜211和第一半 圆柱镜212；所述第一半圆柱镜211包括第一半圆柱面2111和连接第一半圆柱 面2111的第一轴切面2112；所述第一半圆柱镜212包括第二半圆柱面2121和 连接第二半圆柱面2121的第二轴切面2122；所述第一轴切面2112与所述第二 轴切面2122平行且相对设置；所述第一轴切面2112与所述入射口221的中心 线垂直；可以理解地，所述第一半圆柱镜211和所述第一半圆柱镜212均可以 为沿对应轴线平行的切面切开的截面圆柱，作为优选，该切面圆柱为整个圆柱 体的一半。需要说明地，所述第一半圆柱镜211和所述第一半圆柱镜212可以 通过所述第一轴切面2112和所述第二轴切面2122直接连接，也可以间隔设置 (且间隔的距离无特殊要求)。

如图3所示，所述激光头1连接所述入射口221并通过所述入射口221将 发散型激光沿垂直于所述第一轴切面2112的方向照射至所述第一半圆柱面2111， 所述发散型激光经过所述第一半圆柱镜211折射后形成自所述第一轴切面2112 垂直射出的圆柱型激光束，所述圆柱型激光束通过所述第二轴切面2122垂直射 入，并经过所述第一半圆柱镜212折射后形成自所述第二半圆柱面2121射出的 直线型激光束，所述直线型激光束从所述出射口射出并用于对待加工件100进 行加工。

如图4和图5所示，所述激光头1发射的发散型激光可以分为相互垂直的 竖直激光束和三角激光束；如图4所示，竖直激光束通过所述第一半圆柱镜211 和所述第一半圆柱镜212之后，其传播的光路不变；如图5所示，三角激光束 通过所述第一半圆柱面2111进入所述第一半圆柱镜211折射后，形成垂直于所 述第一轴切面2112水平激光束；由于光路的可逆性，所述水平激光束经所述第 二轴切面2122进入所述第一半圆柱镜212，并通过所述第一半圆柱镜212折射 之后，形成从所述第二半圆柱面2121射出的三角激光束，且从所述第二半圆柱 面2121射出的三角激光束的汇集点真好落在从从所述第二半圆柱面2121射出的竖直激光束的直线上。进一步地，由于从所述激光头1射出的发散型激光可 以分为多个相互平行的三角形激光束，且多个三角形激光束经所述第一半圆柱 镜211和所述第二半圆柱镜212折射之后的激光光路的汇集点，均落在从从所 述第二半圆柱面2121射出的竖直激光束的直线上。

可以理解地，如图6所示，所述待加工件100包括但不限于墨盒打印头等， 且该激光加工装置对待加工件100的加工包括但不限于激光焊接、激光切割等。

本发明中，所述半圆柱镜21包括对称安装的第一半圆柱镜211和第一半圆 柱镜212；所述第一半圆柱镜211包括第一半圆柱面2111和连接第一半圆柱面 2111的第一轴切面2112；所述第一半圆柱镜212包括第二半圆柱面2121和连接 第二半圆柱面2121的第二轴切面2122；所述第一轴切面2112与所述第二轴切 面2122平行且相对设置；所述第一轴切面2112与所述入射口221的中心线垂 直；从而所述激光器通过所述入射口221发射的发散型激光经所述第一半圆柱 镜211和所述第一半圆柱镜212折射之后，形成可在所述待加工件100上进行 激光加工的直线型激光束。本发明中，无需移动所述激光头1，就可以对待加工件100的进行激光加工，从而提高了待加工件100的加工效率，降低了待加工 件100的制造成本。另外，当所述待加工件100为塑料件时，利用该激光加工 设备对塑料件进行激光加工，可以有效地减小塑料件加工所产生的机械应力和 热应力，大大提升了焊接质量。

在一实施例中，如图2所示，所述安装座22上设有连通所述安装槽的滑槽 222，所述安装座22还包括滑动安装在所述滑槽222上的滑块223，所述入射口 221设置在所述滑块223上。可以理解地，所述滑槽222与所述圆柱镜21的轴 线平行；且所述滑槽222的设置，便于工作人员通过滑动安装在所述滑槽222 上的滑块223调节所述入射口221的位置。

在一实施例中，如图2所示，所述滑槽222上安装有多个所述滑块223，每 个所述滑块223上均设有连接一个所述激光头1的一个所述入射口221；多个所 述激光头1均通过与其连接的所述入射口221将多道发散型激光照射至同一所 述圆柱镜21的第一半圆柱面2111上，且自所述圆柱镜21的第二半圆柱面2121 射出的多道直线型激光束相互连接为一道直线型激光束之后，自所述出射口射 出。可以理解地，多个所述滑块223的设置，可以在所述待加工件100上形成 一条长度比较长的直线型激光束，从而可满足焊缝或者切割距离大的待加工件 100的加工，业绩，进一步提高了待加工件100的加工效率。

在一实施例中，所述激光头1发射的发散型激光的波长的取值范围为900nm 至1000nm(例如，930nm、950nm、980nm等)。可以理解地，所述激光头1发 生的激光还可以根据设计需求选着其他的波长，并不局限于900nm至1000nm。

在一实施例中，如图1所示，所述入射口221通过光纤连接所述激光头1。 可以理解地，所述激光头1通过光纤向所述入射口221发射激光，以提升了激 光的利用率，也避免了所述激光头1发射的机构泄露到外界环境，而造成的光 污染。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述出射口为与自所述第二半圆柱面 2121射出的直线型激光束平行设置的长条形槽口。可以理解地，所述长条形槽 口与所述滑槽222平行设置；所述长条形槽口可保证从所述圆柱镜21射出的直 线型激光束照射到待加工件100上，还未工人调整待加工件100的位置提供了 基准。

在一实施例中，如图1所示，所述激光加工装置还包括安装板3和安装在 所述安装板3上的多个所述加工头2。可以理解地，所述安装板3上可以根据实 际需求安装2个、3个、4个等所述加工头2，每个所述加工头2动连接有一个 激光头1，多个所述加工头2的设置，可以在所述待加工件100上加工多条激光 缝；从而进一步提升了待加工件100的激光加工效率。

在一实施例中，如图1所示，多个所述激光头1通过对应的所述柱面镜折 射后形成相互平行的多条直线型激光束。这本实施例中，可在所述待加工件100 上加工多个相互平行的激光缝，提升了待加工件100的加工效率的同时，还保 证了待加工件100的美观度。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述安装座22上设有用于连接所述安 装板3的连接臂224。可以理解地，所述安装座22可以通过穿过所述安装板3 和所述连接臂224的螺钉连接在所述安装板3上。

本发明另一实施例还提供了一种上述的激光加工装置的加工方法，包括：

接收位置调整指令，调整所述圆柱镜21与所述入射口221之间的距离，以 及调整所述待加工件100与所述出射口之间的距离；具体调整为通过所述入射 口221射出的发散型激光通过所述圆柱镜21折射后，从所述出射口照射在所述 待加工件100上，并在待机工件上生成直线型激光束；可以理解地，根据光路 的可逆性，只需将所述待加工件100移动至预设位置，该预设位置为所述入射 口221沿所述圆柱镜21的中心面做镜像对称的位置。

接收激光加工指令，控制激光头1向入射口发射发散型发射激光，在通过 所述圆柱镜21将所述发散型激光折射为直线型激光束之后，从所述出射口将直 线型激光束照射在待加工件上100对其进行激光加工。可以理解地，本发明中， 无需移动所述激光头1即可对待加工件100进行激光加工，提高了待加工件100 的激光加工效率。

以上仅为本发明较佳实施例而已，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 (10)

1.一种激光加工装置，其特征在于，包括激光头和加工头；所述加工头包括圆柱镜和安装座；所述安装座上设有安装槽，以及均与所述安装槽连通的入射口和出射口；

所述圆柱镜包括在所述安装槽中对称安装的第一半圆柱镜和第二半圆柱镜；所述第一半圆柱镜包括第一半圆柱面和连接第一半圆柱面的第一轴切面；所述第二半圆柱镜包括第二半圆柱面和连接第二半圆柱面的第二轴切面；所述第一轴切面与所述第二轴切面平行且相对设置；所述第一轴切面与所述入射口的中心线垂直；

所述激光头连接所述入射口并通过所述入射口将发散型激光沿垂直于所述第一轴切面的方向照射至所述第一半圆柱面，所述发散型激光经过所述第一半圆柱镜折射后形成自所述第一轴切面垂直射出的圆柱型激光束，所述圆柱型激光束通过所述第二轴切面垂直射入，并经过所述第二半圆柱镜折射后形成自所述第二半圆柱面射出的直线型激光束，所述直线型激光束从所述出射口射出并用于对待加工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述安装座上设有连通所述安装槽的滑槽，所述安装座还包括滑动安装在所述滑槽上的滑块，所述入射口设置在所述滑块上。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，所述滑槽上安装有多个所述滑块，每个所述滑块上均设有连接一个所述激光头的一个所述入射口；多个所述激光头均通过与其连接的所述入射口将多道发散型激光照射至同一所述圆柱镜的第一半圆柱面上，且自所述圆柱镜的第二半圆柱面射出的多道直线型激光束相互连接为一道直线型激光束之后，自所述出射口射出。

4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光头发射的发散型激光的波长的取值范围为900nm至1000nm。

5.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述入射口通过光纤连接所述激光头。

6.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述出射口为与自所述第二半圆柱面射出的直线型激光束平行设置的长条形槽口。

7.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括安装板和安装在所述安装板上的多个所述加工头。

8.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，多个所述激光头通过对应的所述柱面镜折射后形成相互平行的多条直线型激光束。

9.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，所述安装座上设有用于连接所述安装板的连接臂。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的激光加工装置的加工方法，其特征在于，包括：

接收位置调整指令，调整所述圆柱镜与所述入射口之间的距离，以及调整所述待加工件与所述出射口之间的距离；

接收激光加工指令，控制激光头向入射口发射发散型发射激光，在通过所述圆柱镜将所述发散型激光折射为直线型激光束之后，从所述出射口将直线型激光束照射在待加工件上对其进行激光加工。

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