CN213351202U - 一种用于万向去毛刺的光头装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于万向去毛刺的光头装置，包括支架、设置在所述支架上的楔形镜与聚焦透镜，其中，所述楔形镜具有入射面与出射面，所述入射面与所述出射面均为平面，所述入射面与激光入射方向之间的夹角呈锐角，所述入射面与所述出射面关于所述楔形镜厚度方向的中心面对称设置，所述聚焦透镜设于所述楔形镜的出光路径上，所述光头装置还包括用于驱使所述支架整体旋转的旋转驱动机构。在激光去毛刺加工的过程中，通过旋转整个光头装置，便能够实现聚焦光斑的万向移动，同时，出射的激光束与水平面之间并不垂直，从而能够扫射到拐角和其他圆角处的毛刺，大幅地提高了激光去毛刺加工的质量与效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于万向去毛刺的光头装置。
背景技术
在激光去毛刺领域，目前最新的技术方案是采用激光切割毛刺和熔融毛刺相结合的方式，它的原理是通过激光头系统将一束平行激光转换形成两个能量梯度的激光，而后分别经过不同焦距的透镜和抛物面反射镜聚焦，在加工面上形成同轴心的点光斑和环光斑。先利用高能量密度的点光斑对大毛刺进行切割，再利用低能量密度的环光斑熔融残余小毛刺。经试验，可以实现边缘毛刺去除。
然而，目前的激光头组件和光路的设计过程中对各个因素考虑不够充分，去毛刺光头的输出光路垂直于加工表面，操作人员在去毛刺过程中需要通过调节机械导轨坐标系来移动光头，此方式对于工件拐角和边缘处毛刺很难去除，导致加工精度和效率较低，存在加工死角；对于拐角和边缘处毛刺，目前技术方案是先对整体毛刺进行激光切割，随后采用另一弱环形激光光斑对残留毛刺进行熔化去除，需要二次甚至多次加工，操作繁琐，浪费能源，同时光路是垂直于加工表面的，而进给方向表面上毛刺并不位于水平面，激光很难扫射到，导致拐角和其他圆角处的毛刺很难去除。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型的用于万向去毛刺的光头装置，以提高激光去毛刺加工效率与加工质量。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于万向去毛刺的光头装置，包括支架、设置在所述支架上的楔形镜与聚焦透镜，其中，所述楔形镜具有入射面与出射面，所述入射面与所述出射面均为平面，所述入射面与激光入射方向之间的夹角呈锐角，所述入射面与所述出射面关于所述楔形镜厚度方向的中心面对称设置，所述聚焦透镜设于所述楔形镜的出光路径上，所述光头装置还包括用于驱使所述支架整体旋转的旋转驱动机构。
优选地，所述楔形镜具有位于所述入射面与所述出射面之间的第一安装面与第二安装面，所述第一安装面与所述第二安装面相互平行并与所述支架配合安装。
进一步地，所述楔形镜的纵截面呈等腰梯形。
优选地，所述旋转驱动机构为与所述支架连接的中空电机，所述中空电机上具有供激光束投射至所述入射面的入射通道。
进一步地，所述支架的旋转中心线与所述激光入射方向相互平行。
优选地，所述聚焦透镜的轴心线与自所述出射面的出射激光束的出射方向相互平行。
优选地，所述聚焦透镜呈圆柱形，其轴向两端面分别形成沿轴向向外凸伸的抛物面，两个所述抛物面对称地设置在所述聚焦透镜厚度方向的两端部。
优选地，所述支架包括由两个分支架沿径向相互配合拼接而成的主支架，以及固定地附接在所述主支架下部上的副支架，其中，所述楔形镜配合地设置在所述主支架的内腔中，所述聚焦透镜安装在所述副支架的内腔中。
进一步地，所述副支架呈中空圆筒状，所述聚焦透镜为两端面呈抛物面的圆柱形，所述聚焦透镜通过紧固件配合地安装在所述副支架的内腔。
更进一步地，所述光头装置还包括安装在所述副支架末端的保护镜。
优选地，所述光头装置还包括安装在所述支架上的准直支架，所述准直支架内设有准直镜组，所述准直支架与所述支架能够相对旋转地连接。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的用于万向去毛刺的光头装置，其中通过采用楔形镜与聚焦透镜结合的方式，并同时驱使整个光头装置旋转，实现了万向去毛刺的功能，在激光去毛刺加工的过程中，在坐标系和工件都不移动的前提下，通过旋转整个光头装置，便能够实现聚焦光斑的万向移动，而不需要再借助复杂的导轨系统来分别驱动光头装置在X、Y、Z轴方向的移动。同时，出射的激光束与水平面之间并不垂直，从而能够扫射到拐角和其他圆角处的毛刺，大幅地提高了激光去毛刺加工的质量与效率。
附图说明
附图1为本实用新型的光头装置的部分结构示意图；
附图2为附图1的光头装置的侧视图；
附图3为沿附图2中A-A向剖视结构示意图；
附图4为附图1的光头装置的仰视图；
附图5为本实用新型的光头装置中光路路径示意图；
附图6为本实用新型的光头装置的整体结构示意图；
附图7为沿附图6中B-B向剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
参见图1至图5所示的用于万向去毛刺的光头装置，包括支架1、设置在支架1上的楔形镜2与聚焦透镜3，其中，楔形镜2具有入射面21与出射面22，该入射面21与出射面22均为平面，入射面21与激光入射方向之间的夹角呈锐角，入射面21与出射面22关于楔形镜2厚度方向的中心面对称设置。聚焦透镜3设于楔形镜2的出光路径上，该光头装置还包括用于驱使支架1整体旋转的旋转驱动机构。
具体地，参见图3、图5所示，楔形镜2具有位于入射面21与出射面22之间的第一安装面23与第二安装面24，该第一安装面23与第二安装面24相互平行并与支架1配合安装。楔形镜2的纵截面呈等腰梯形，该等腰梯形的两个腰所在的面分别形成入射面21与出射面22，入射面21与出射面22关于第一安装面23与第二安装面24中心的连线对称设置。
聚焦透镜3的轴心线与自出射面22的出射激光束的出射方向相互平行，该聚焦透镜3呈圆柱形，其轴向两端面分别形成沿轴向向外凸伸的抛物面31、32，且抛物面31与抛物面32对称地设置在聚焦透镜3厚度方向的两端部上。该聚焦透镜3优选地选用厚度不小于8mm的镜片，以能够承受高功率的激光。
支架1包括由两个分支架11a、11b沿径向相互配合拼接而成的主支架11，以及固定地附接在主支架11下部上的副支架12，其中，分支架11a与分支架11b对称设置，两者沿径向拼接固定，使得主支架11的上表面呈现平面，同时形成供激光束入射而投射至楔形镜2上的通道口，且主支架11的下部侧面形成一平行于出射面22的安装面。副支架12呈中空圆筒状，其轴向延伸方向垂直于出射面22，该副支架12固定在主支架11下部的上述安装面上。为了尽可能地轻量化，楔形镜2与聚焦透镜3均采用胶合的方式固定在支架1中。这样的安装方式简单，且便于日后对各镜片的检测与更换。
楔形镜2安装在主支架11的内腔中，聚焦透镜3通过紧固件13配合地安装在副支架12的内腔中，并与副支架12的圆筒形内腔同轴设置。该光头装置还包括安装在副支架12末端的保护镜4，以防止加工过程中的污染物进入光头装置及污染聚焦透镜3。
参见图6、图7所示，本实用新型的光头装置还包括与支架1可相对转动连接的准直支架5，准直支架5内设置有准直镜组。
本实施例中，旋转驱动机构采用的为与支架1连接的中空电机6，该中空电机6位于准直支架5与支架1之间。该中空电机6上具有供激光束投射至入射面21的入射通道，且在该中空电机6的驱动下，支架1的旋转中心与激光入射方向相互平行。该中空电机6能够在不阻碍光路的前提下，相比传统电机，可提供强大的扭矩，通过自己设定的程序，能够实现聚焦透镜3转动角度和转动速度的任意调控，当需清除曲面毛刺时，无需移动光头装置与工件，光斑会随着聚焦透镜3转动，更加精准均匀地清除拐角毛刺，并且每次操作结束时，聚焦透镜3都能回归最初设定位置，方便用户重新设置旋转参数。
采用本实施例的光头装置用于激光去毛刺加工时，将经过准直支架5中准直镜组准直处理后的平行光投射在楔形镜2的入射面21上，该激光束经楔形镜2折射并经出射面22穿出并投射至聚焦透镜3实现聚焦，随后投射至待加工工件上进行去毛刺处理。经过严密计算和仿真，证实楔形镜2的顶角（即图5中a角）为31.26°时，可实现平行光的45°的折射，该折射光束经聚焦透镜3后实现聚焦，焦距50mm，并且聚焦光路与水平面夹角为45°，可以实现拐角处细小毛刺的完整去除，去毛刺效率高且质量好。
综上，本实用新型的用于万向去毛刺的光头装置，其中通过采用楔形镜2与聚焦透镜3相结合的方式，并同时驱使整个光头装置旋转，实现了万向去毛刺的功能。在激光去毛刺加工的过程中，在坐标系和工件都不移动的前提下，通过旋转整个光头装置，便能够实现聚焦光斑的万向移动，而不需要再借助复杂的导轨系统来分别驱动光头装置在X、Y、Z轴方向的移动。同时，出射的激光束与水平面之间并不垂直，从而能够扫射到拐角和其他圆角处的毛刺，大幅地提高了激光去毛刺加工的质量与效率。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：包括支架、设置在所述支架上的楔形镜与聚焦透镜，其中，所述楔形镜具有入射面与出射面，所述入射面与所述出射面均为平面，所述入射面与激光入射方向之间的夹角呈锐角，所述入射面与所述出射面关于所述楔形镜厚度方向的中心面对称设置，其中，所述楔形镜的纵截面呈等腰梯形，所述入射面与所述出射面这两者的纵向投影分别构成所述等腰梯形的两个腰边，所述聚焦透镜设于所述楔形镜的出光路径上，且所述聚焦透镜的轴心线与所述出射面不垂直，所述光头装置还包括用于驱使所述支架整体旋转的旋转驱动机构。
2.根据权利要求1所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述楔形镜具有位于所述入射面与所述出射面之间的第一安装面与第二安装面，所述第一安装面与所述第二安装面相互平行并与所述支架配合安装。
3.根据权利要求1所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述旋转驱动机构为与所述支架连接的中空电机，所述中空电机上具有供激光束投射至所述入射面的入射通道。
4.根据权利要求3所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述支架的旋转中心线与所述激光入射方向相互平行。
5.根据权利要求1所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述聚焦透镜的轴心线与自所述出射面的出射激光束的出射方向相互平行。
6.根据权利要求1所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述聚焦透镜呈圆柱形，其轴向两端面分别形成沿轴向向外凸伸的抛物面，两个所述抛物面对称地设置在所述聚焦透镜厚度方向的两端部。
7.根据权利要求1所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述支架包括由两个分支架沿径向相互配合拼接而成的主支架，以及固定地附接在所述主支架下部上的副支架，其中，所述楔形镜配合地设置在所述主支架的内腔中，所述聚焦透镜安装在所述副支架的内腔中。
8.根据权利要求7所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述副支架呈中空圆筒状，所述聚焦透镜为两端面呈抛物面的圆柱形，所述聚焦透镜通过紧固件配合地安装在所述副支架的内腔，所述光头装置还包括安装在所述副支架末端的保护镜。
9.根据权利要求1至8任一项所述的用于万向去毛刺的光头装置，其特征在于：所述光头装置还包括安装在所述支架上的准直支架，所述准直支架内设有准直镜组，所述准直支架与所述支架能够相对旋转地连接。
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| CN202021864540.1U Active CN213351202U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种用于万向去毛刺的光头装置 |
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- 2020-08-31 CN CN202021864540.1U patent/CN213351202U/zh active Active
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