CN221064807U - 激光头及激光器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光头及激光器，包括：主体单元，包括有第一光路，所述第一光路的两端分别为第一进光端和第一出光端；分光镜，设置于所述第一光路内；检测单元，对应所述分光镜的光线反射路径设置，以使所述第一光路内的光线能够经所述分光镜反射后进入所述检测单元；出光单元，包括第二光路和第一反射镜，所述第二光路的两端分别为第二进光端和第二出光端，所述第一反射镜设置于所述第二进光端处且对应所述第一出光端；以及驱动单元，与所述出光单元传动连接，以使所述出光单元整体能够绕着所述第一出光端的轴线转动。可看出，本申请的激光头可以实时监测加工过程中，提高加工的精度。

Description

激光头及激光器

技术领域

本申请属于激光器技术领域，更具体地说，是涉及一种激光头及激光器。

背景技术

目前激光头一般都是固定式，例如激光头一般可固定在三轴机床上，在机床的作用下沿水平方向和竖直方向移动，但是这样的激光头只能加工平面零部件。随着技术的发展，针对需要同时加工工件上表面和侧面等三维零部件出现了可在竖直平面上摆动来调整出光角度的激光头，但是目前针对这一类型的激光头还不能够实现对加工过程的实时监测。

实用新型内容

本申请在于提供激光头及激光器，以解决上述背景技术所提到的至少一个技术问题。

本申请采用的技术方案是，一种激光头，包括：

主体单元，包括有第一光路，所述第一光路的两端分别为第一进光端和第一出光端；

分光镜，设置于所述第一光路内；

检测单元，对应所述分光镜的光线反射路径设置，以使所述第一光路内的光线能够经所述分光镜反射后进入所述检测单元；

出光单元，包括第二光路和第一反射镜，所述第二光路的两端分别为第二进光端和第二出光端，所述第一反射镜设置于所述第二进光端处且对应所述第一出光端，以使经所述分光镜透射后的光线在所述第一反射镜的作用下能够在所述第一光路和第二光路之间传输；以及

驱动单元，与所述出光单元传动连接，以使所述出光单元整体能够绕着所述第一出光端的轴线转动。

可看出，本申请的激光头中，设置驱动单元用于驱动出光单元整体绕第二出光端的轴线转动，使出光单元能够实现摆动，进而可以使经出光单元的第二出光端射出的激光光线可照射在工件的更多个不同方向的表面上，另外，第一光路内设置有分光镜，并且在对应分光镜的光线反射的路径上设置有检测单元，使检测单元能够同轴检测到出光单元的第二出光端所对应的工件位置，并且在出光单元摆动过程中检测单元能够实时监测到第二出光端所对应的工件位置即工件的加工位置，可以监测加工过程中，提高加工的精度。

可选地，所述检测单元包括检测元件和第二反射镜，所述第二反射镜设置于所述分光镜的光线反射路径上，以使经所述分光镜反射的光线能够经所述第二反射镜后进入所述检测元件。

可选地，所述检测元件还包括第一保护镜，所述第一保护镜设置于所述第二反射镜靠近所述分光镜的一侧。

可选地，所述出光单元还包括第二保护镜和温度传感器，所述第二保护镜设置于所述第二光路上，所述温度传感器对应所述第二保护镜设置，用于检测所述第二保护镜的温度；以及

所述出光单元还包括聚焦镜，所述聚焦镜设置于所述第二保护镜和第一反射镜之间的第二光路上。

可选地，所述出光单元还包括气帘结构，所述气帘结构位于所述第二保护镜靠近所述第二出光端的一侧，用于在所述第二光路上形成气帘；以及

所述出光单元还包括吹气结构，所述吹气结构设置于所述气帘结构靠近所述第二出光端的一侧，用于向所述第二光路吹入气体，并使所述气体从所述第二出光端吹向工件。

可选地，所述主体单元还包括准直镜，所述准直镜设置于所述分光镜靠近所述第一进光端一侧的第一光路上；

所述主体单元还包括第三保护镜，所述第三保护镜设置于所述准直镜远离所述分光镜一侧的第一光路上。

可选地，所述主体单元还包括第三反射镜，所述第三反射镜设置于所述分光镜靠近所述第一出光端一侧的第一光路上，用于使光线能够在所述第一光路和第二光路之间传输。

可选地，所述主体单元包括第一冷却座，所述分光镜安装于所述第一冷却座上，所述第一冷却座用于冷却所述分光镜；

所述主体单元包括第二冷却座，所述第三反射镜安装于所述第二冷却座上，所述第二冷却座用于冷却所述第三反射镜；

所述出光单元包括第三冷却座，所述第一反射镜安装于所述第三冷却座上；以及

所述出光单元包括第四冷却座，所述聚焦镜安装于所述第四冷却座上。

可选地，所述驱动单元包括中空旋转平台，其中，所述中空旋转平台的固定端与所述第一出光端连接，所述中空旋转平台的活动端与所述第二进光端连接。

一种激光器，包括激光光源和以上所述的激光头，所述激光光源位于所述第一进光端的一端，用于向所述第一光路发射激光。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的激光头的光路示意图；

图2为图1实施例提供的激光头的结构示意图。

附图标记：

100、主体单元；110、第一光路；120、第一座体；130、光纤接头；140、准直镜；150、第三保护镜；160、第一冷却座；170、第二冷却座；180、第三反射镜；

200、分光镜；

300、检测单元；310、检测元件；320、第二反射镜；330、第三座体；340、第三光路；350、第一保护镜；

400、出光单元；410、第二光路；420、第一反射镜；430、第二座体；440、第二保护镜；450、温度传感器；460、聚焦镜；470a、气帘结构；470b、吹气结构；470c、碰撞检测结构；480、第三冷却座；490、第四冷却座；

500、驱动单元；600、光线。

具体实施例

为了使本申请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，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元结构被称为“固定于”或“设置于”另一个元结构，它可以直接在另一个元结构上或者间接在该另一个元结构上。当一个元结构被称为是“连接于”另一个元结构，它可以是直接连接到另一个元结构或间接连接至该另一个元结构上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在一些申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1和图2，一种激光头，包括主体单元100、分光镜200、检测单元300、出光单元400和驱动单元500。

其中，参阅图1，主体单元100可包括有第一光路110，第一光路110的两端分别为第一进光端和第一出光端。光线600可经第一进光端进入到第一光路110内，并可经由第一出光端从第一光路110内射出。

分光镜200设置于第一光路110内，分光镜200用于对检测光线600进行分光，以使第一光路110内的光线600能够经分光镜200反射后进入检测单元300。其中，检测光线600即为工件上所反射的光线600。

检测单元300对应分光镜200的光线600反射路径设置，用于接收经分光镜200反射后的检测光线600。在一些实施方式中，检测单元300可以是CCD监测相机。

出光单元400包括第二光路410和第一反射镜420。其中，第二光路410的两端分别为第二进光端和第二出光端，第一反射镜420设置于第二进光端处且对应第一出光端，以使经分光镜透射后的光线600在第一反射镜420的作用下能够在第一光路110和第二光路410之间传输。例如，经第一出光端射出的第一光路110中的光线600可通过第二进光端照射在第一反射镜420上，并经由第一反射镜420的反射后进入到第一光路110内，并从第二出光端射出。或者，工件上反射的光线600可经由第二出光端进入到第二光路410内，第二光路410内的光线600在第一反射镜420的反射作用下从第二进光端射出，并通过第一出光端进入到第一光路110内。

驱动单元500与出光单元400传动连接，以使出光单元400整体能够绕着第一出光端的轴线转动。例如，当第一出光端的轴线为水平方向时，出光单元400可在垂直于轴线的竖直平面上转动。

使用时，激光光线600可经由第一进光端进入到第一光路110内，并透过分光镜200后从第一出光端射出，第一出光端射出的激光光线600从第二进光端照射在第一反射镜420上，并通过第一反射镜420发射后在第二光路410内传输，并最终通过第二出光端照射在工件上。

工件上反射的检测光线600则可经由第二出光端进入到第二光路410内，第二光路410内的光线600在第一反射镜420的反射作用下从第二进光端射出，并通过第一出光端进入到第一光路110内，第一光路110内的检测光线600在分光镜200的作用下被反射进入检测单元300内成像。

另外，由于驱动单元500可驱动出光单元400整体转动，即第一反射镜420也可在驱动单元500的作用下转动，可以保证在出光单元400转动时，第一光路110内的光线600仍然能够通过第一反射镜420的反射后在第二光路410内传输，第二光路410内的光线600也仍然能够通过第一反射镜420的反射后在第一光路110内传输。

可看出，本申请的激光头中，设置驱动单元500用于驱动出光单元400整体绕第二出光端的轴线转动，使出光单元400能够实现摆动，进而可以使经出光单元400的第二出光端射出的激光光线600可照射在工件的更多个不同方向的表面上，另外，第一光路110内设置有分光镜200，并且在对应分光镜200的光线600反射的路径上设置有检测单元300，使检测单元300能够同轴检测到出光单元400的第二出光端所对应的工件位置，并且在出光单元400摆动过程中检测单元300能够实时监测到第二出光端所对应的工件位置即工件的加工位置，可以监测加工过程中，提高加工的精度。

具体地，在一些实施方式中，结合图1和图2，主体单元100还可包括第一座体120，第一座体120内设置有第一光路110。

检测单元300可设置于第一座体120上，并使检测单元300的进光端对应第一座体120内的分光镜200，可理解，第一座体120上对应分光镜200和检测单元300的进光端位置可设置有过孔。

另外，检测单元300还可包括光纤接头130，光纤接头130设置于第一进光端，用于安装激光光源例如光纤。

出光单元400可包括第二座体430，第二座体430内可设置有第二光路410。第二座体430的第二进光端可通过驱动单元500与第一座体120的第一出光端连接。

例如，驱动单元500可以是中空旋转平台如中空DD马达。其中，中空旋转平台的固定端与第一出光端的第一座体120连接，中空旋转平台的活动端与第二进光端的第二座体430连接。当中空旋转平台中的活动端在固定端上转动时，活动端可带动第二座体430转动，进而使整个出光单元400转动。

可理解，但驱动单元500为中空旋转平台具有中空结构，所以第一光路110和第二光路410中的光线600可在其中空内传输。

参阅图1，在一些实施方式中，为了使激光头的结构能够更加紧凑，即使检测单元300的整体能够更加靠近主体单元100，检测单元300还可包括检测元件310和第二反射镜320，第二反射镜320设置于分光镜200的光线600反射路径上，以使经分光镜200反射的光线600能够经第二反射镜320的反射进入检测元件310内，其中，检测元件310可以是CCD相机。该方式使检测元件310的安装方向可以与主体单元100的相同，即与第一座体120的长度方向相同。

具体地，结合图1和图2，检测单元300可包括第三座体330，第三座体330内设置有第三光路340，第三光路340的两端分别为第三进光端和第三出光端，检测元件310可安装于第三出光端，第二反射镜320可设置于第三光路340内，第三进光端可与第一座体120中对应分光镜200的位置对接。

可选地，检测元件310还可包括第一保环镜，第一保护镜350可设置于第二反射镜320靠近分光镜200的一侧。例如，第一保护镜350可设置于第二反射镜320靠近分光镜200一侧的第三光路340内。第一保护镜350可防止激光加工中产生的灰尘进入到检测元件310内。

参阅图1和图2，出光单元400还可包括第二保护镜440和温度传感器450，其中，第二保护镜440设置于第二光路410上，温度传感器450对应第二保护镜440设置，用于检测第二保护镜440的温度。

具体地，温度传感器450可固定于第二座体430上对应第二保护镜440的位置，用于实施监测第二保护镜440的温度，当第二保护镜440上的污染严重时，第二保护镜440的温度会升高，所以通过使温度传感器450监测第二保护镜440的温度可便于及时清理或更换第二保护镜440。其中，温度传感器450可以是接触式温度传感器450或非接触温度传感器450。

进一步地，出光单元400还可包括聚焦镜460，焦镜设置于第二保护镜440和第一反射镜420之间的第二光路410上，聚焦镜460可以使激光光线600聚焦在工件上，以便于对工件进行加工。

此外，在一些实施方式中，参阅图2，出光单元400还可包括气帘结构470a，气帘结构470a位于第二保护镜440靠近第二出光端的一侧，用于在第二光路410上形成气帘，以防止或减少加工过程中产生的灰尘污染第二保护镜440。

例如，气帘结构470a可包括气嘴，气嘴设置于第二座体430上，并可沿垂直于第二光路410的方向向第二光路410内吹气形成气帘。

出光单元400还可包括吹气结构470b，吹气结构470b设置于气帘结构470a靠近第二出光端的一侧，用于向第二光路410内吹入气体，并使气体从第二出光端吹向工件。

例如，在激光焊接过程中，通过向工件吹保护气体，可以提高焊接的质量。

具体地，吹气结构470b也可包括气嘴，气嘴设置于第二座体430上，向第二光路410内吹保护气体，保护气体可通过第二出光端吹向工件。

在一些实施方式中，出光单元400还可包括碰撞检测结构470c，碰撞检测结构470c可设置于第二座体430上，当第二座体430发生碰撞时，碰撞检测结构470c可获取信号，使出光单元400停止摆动。例如，碰撞检测结构470c可以是磁力碰撞检测结构470c或弹簧碰撞检测结构470c等。

参阅图1，主体单元100还可包括准直镜140，准直镜140设置于分光镜200靠近第一进光端一侧的第一光路110上，用于将进入第一光路110中的激光光线600变成平行光。

主体单元100还可包括第三保护镜150，第三保护镜150设置于准直镜140远离分光镜200一侧的第一光路110上，用于防止灰尘通过第一进光端进入到激光光源内。

在一些实施方式中，为了使主体单元100的安装更加灵活，例如使主体单元100可以沿竖直方向上，减少占用水平安装面积，主体单元100还可包括第三反射镜180，第三反射镜180设置于分光镜200靠近第一出光端一侧的第一光路110上，用于使光线600能够在第一光路110和第二光路410之间传输。

例如，第一光路110中的光线600可通过第三反射镜180从第一出光端射出，从第一出光端进入的光线600经第三反射镜180的反射后可在第一光路110中传输。

结合图1和图2，主体单元100还可包括第一冷却座160，分光镜200安装于第一冷却座160上，第一冷却座160用于冷却分光镜200。具体地，第一冷却座160可安装于第一座体120上，并使第一光路110中的分光镜200固定于第一冷却座160上。

主体单元100还可包括第二冷却座170，第三反射镜180安装于第二冷却座170上，第二冷却座170用于冷却第三反射镜180。具体地，第二冷却座170可安装于第一座体120上，并使第一光路110中的第三反射镜180固定于第二冷却座170上。

出光单元400还可包括第三冷却座480，第一反射镜420安装于第三冷却座480上，第三冷却座480用于冷却第一反射镜420。具体地，第三冷却座480可安装于第二座体430上，并使第二光路410中的第一反射镜420固定于第三冷却座480上。

可理解，反射镜在反射激光光线600时会发热，通过冷却座对反射镜进行冷却能够提高反射镜的使用寿命。

在一些实施方式中，出光单元400还可包括第四冷却座490，聚焦镜460设置于第四冷却座490上，第四冷却座490用于冷却聚焦镜460。具体地，第四冷却座490可安装于第二座体430上，例如第四冷却座490可设置于第二座体430的中部，并使第二光路410中的聚焦镜460固定于第三冷却座480上

可理解，上述第一冷却座160、第二冷却座170、第三冷却座480和第四冷却座490可分别包括有座体以及设置于座体内部的冷却水道，通过水道的冷却液带动热量。

此外，本申请还提供一种激光器，包括激光光源和以上实施方式中的激光头，激光光源位于第一进光端的一端，用于向第一光路110发射激光。

具体地，激光光源可以是光纤，光纤可以与主体单元100中的第一座体120连接，例如当第一座体120的第一进光端安装有光纤接头130时，光纤可与光纤接头130连接。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在一些申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在一些申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光头，其特征在于，包括：

主体单元，包括有第一光路，所述第一光路的两端分别为第一进光端和第一出光端；

分光镜，设置于所述第一光路内；

检测单元，对应所述分光镜的光线反射路径设置，以使所述第一光路内的光线能够经所述分光镜反射后进入所述检测单元；

出光单元，包括第二光路和第一反射镜，所述第二光路的两端分别为第二进光端和第二出光端，所述第一反射镜设置于所述第二进光端处且对应所述第一出光端，以使经所述分光镜透射后的光线在所述第一反射镜的作用下能够在所述第一光路和第二光路之间传输；以及

驱动单元，与所述出光单元传动连接，以使所述出光单元整体能够绕着所述第一出光端的轴线转动。

2.如权利要求1所述的激光头，其特征在于，所述检测单元包括检测元件和第二反射镜，所述第二反射镜设置于所述分光镜的光线反射路径上，以使经所述分光镜反射的光线能够经所述第二反射镜后进入所述检测元件。

3.如权利要求2所述的激光头，其特征在于，所述检测元件还包括第一保护镜，所述第一保护镜设置于所述第二反射镜靠近所述分光镜的一侧。

4.如权利要求1至3任意一项所述的激光头，其特征在于，所述出光单元还包括第二保护镜和温度传感器，所述第二保护镜设置于所述第二光路上，所述温度传感器对应所述第二保护镜设置，用于检测所述第二保护镜的温度；以及

所述出光单元还包括聚焦镜，所述聚焦镜设置于所述第二保护镜和第一反射镜之间的第二光路上。

5.如权利要求4所述的激光头，其特征在于，所述出光单元还包括气帘结构，所述气帘结构位于所述第二保护镜靠近所述第二出光端的一侧，用于在所述第二光路上形成气帘；以及

所述出光单元还包括吹气结构，所述吹气结构设置于所述气帘结构靠近所述第二出光端的一侧，用于向所述第二光路吹入气体，并使所述气体从所述第二出光端吹向工件。

6.如权利要求4所述的激光头，其特征在于，所述主体单元还包括准直镜，所述准直镜设置于所述分光镜靠近所述第一进光端一侧的第一光路上；

所述主体单元还包括第三保护镜，所述第三保护镜设置于所述准直镜远离所述分光镜一侧的第一光路上。

7.如权利要求6所述的激光头，其特征在于，所述主体单元还包括第三反射镜，所述第三反射镜设置于所述分光镜靠近所述第一出光端一侧的第一光路上，用于使光线能够在所述第一光路和第二光路之间传输。

8.如权利要求7所述的激光头，其特征在于，所述主体单元包括第一冷却座，所述分光镜安装于所述第一冷却座上，所述第一冷却座用于冷却所述分光镜；

所述主体单元包括第二冷却座，所述第三反射镜安装于所述第二冷却座上，所述第二冷却座用于冷却所述第三反射镜；

所述出光单元包括第三冷却座，所述第一反射镜安装于所述第三冷却座上；以及

所述出光单元包括第四冷却座，所述聚焦镜安装于所述第四冷却座上。

9.如权利要求1至3任意一项所述的激光头，其特征在于，所述驱动单元包括中空旋转平台，其中，所述中空旋转平台的固定端与所述第一出光端连接，所述中空旋转平台的活动端与所述第二进光端连接。

10.一种激光器，其特征在于，包括激光光源和如权利要求1至9任意一项所述的激光头，所述激光光源位于所述第一进光端的一端，用于向所述第一光路发射激光。