CN105798456A - 一种变焦激光扫描切割装置及其变焦方法 - Google Patents

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安鹏
王三龙
何进伟
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Abstract

本发明公开了一种变焦激光扫描切割装置及其变焦方法，装置包括：激光器，所述激光器发射的光束经光路***调整后作用于工件表面，其中所述的光路***受控于升降组件运动，所述的升降组件包括：伺服电机，连接于所述伺服电机的输出轴的丝杆件，所述丝杆件沿滑轨滑动，所述光路***连接于丝杆件，并随丝杆件移动。本发明的变焦激光扫描切割装置及其变焦方法，比现有的光学变焦方法，节约了成本，同时与传统Z轴变焦相比，提高了生产效率。

Description

一种变焦激光扫描切割装置及其变焦方法
技术领域
本发明涉及激光切割领域，尤其是一种采用连续变焦实现激光扫描切割的装置及其变焦方法。
背景技术
对于具有一定厚度的材料进行切割加工时，不能一次性完成切割，需要不断调整激光的焦点。而现有技术中针对上述问题采用以下方式：一种是光学变焦，扫描切割一遍，焦点变动一次，即完成一个完成的切割轨迹之后，重新进行一次焦点调整，如此重复，直至切割完成；另一种是：振镜扫描一次或几次，机械式Z轴变动一次。而上述两种方式的缺点是：光学变焦，焦点变化很快，基本不占用切割时间，但是成本很高。振镜扫描一次或几次，机械式Z轴变动一次，成本较低，但是机械变焦会占用很长的时间，影响切割速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变焦激光扫描切割装置及其变焦方法，其解决了目前现有的激光激光切割装置成本与切割速度不能兼有的技术问题。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
本发明的一种变焦激光扫描切割装置，其包括：激光器，所述激光器发射的光束经光路***调整后作用于工件表面，其中所述的光路***受控于升降组件运动，所述的升降组件包括：伺服电机，连接于所述伺服电机的输出轴的丝杆件，所述丝杆件沿滑轨滑动，所述光路***连接于丝杆件，并随丝杆件移动。
其中，所述的光路***包括：若干反射镜，振镜，以及聚焦透镜，其中，所述的反射镜、振镜、聚焦透镜沿激光光束方向分布。
其中，所述的丝杆件在伺服电机的带动下匀速移动。
其中，所述的丝杆件在振镜扫描一周时移动距离小于0.2mm。
其中，所述的升降组件上还连接有用于进行工件表面定位的定位相机。
优选的，还包括激光切割平台，所述激光切割平台安装于工控柜。
其中，所述的激光切割平台包括：用于放置工件的台板，以及驱动所述台板沿X轴和Y轴移动的X轴驱动组件和Y轴驱动组件。
一种采用如上任意一项所述的变焦激光扫描切割装置的变焦方法，其包括：在激光切割加工过程中，激光切割时同步进行激光光束匀速变焦的步骤。
其中，所述的激光光束匀速变焦采用伺服电机与丝杆件实现。
其中，所述的丝杆件沿一滑轨匀速转动。
与现有技术相比，本发明的变焦激光扫描切割装置及其变焦方法，比现有的光学变焦方法，节约了成本，同时与传统Z轴变焦相比，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的变焦激光扫描切割装置的整体结构示意图。
图2为本发明的变焦激光扫描切割装置的切割头部分结构示意图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
在本实施例中，该变焦激光扫描切割装置用于加工具有一定厚度的工件，如PCB板等。请参阅附图1和附图2，该种变焦激光扫描切割装置至少包括：激光器，该激光器发射的光束经光路***调整后作用于工件表面。上述的光路***受控于升降组件运动，该升降组件带动光路***匀速移动。
更具体的，请参阅附图1，该变焦激光扫描切割装置整体包括：工控柜1，工控柜1上设有一激光切割平台和一切割头组件。
上述工控柜1包括激光扫描控制器，激光电源，以及其他驱动装置。
上述激光切割平台包括：固定于工控柜1上的X轴驱动组件2和Y轴驱动组件3，所述的X轴驱动组件2和Y轴驱动组件3上连接一加工台板7，该加工台板7受控于X轴驱动组件2和Y轴驱动组件3，在平面内沿X轴和Y轴方向移动，用于对工件表面不同位置进行切割加工。
其中，为了在工件表面进行精确加工，切割头组件上还设有一用于定位的定位相机6，具体的该定位相机为CCD相机，用于对工件表面标识点进行定位，以便于控制激光扫描待加工区域。
请参阅附图2，其为切割头组件部分结构示意图，该切割头组件包括，激光器4，光路***，升降组件。
其中，上述光路***包括：若干反射镜51，振镜52，以及聚焦透镜53，该反射镜51、振镜52、聚焦透镜53沿激光光束方向分布。通过反射镜51，振镜52以及聚焦透镜53等光学元件共同作用，使激光光束在工件表面待加工的轨迹上扫描，从而完成切割。
其中，所述的升降组件与光路***之间通过连接板54连接在一起。上述升降组件包括：伺服电机55，丝杆件56，以及滑轨57。该整个切割头组件通过支撑臂58固定连接于工控柜1上。
更具体的，所述的丝杆件56在伺服电机55的带动下匀速移动，在本实施例中，沿Z轴纵向匀速移动。
由于激光光束具有一定的焦深，激光焦深范围大于0.2mm，因此，所述的丝杆件56在振镜53扫描一周时保证移动距离小于0.2mm。从而提高切割效率。
本实施例中还公开了一种采用如上所述的变焦激光扫描切割装置的变焦方法，该变焦方法包括：在激光切割加工过程中，激光切割时同步进行激光光束匀速变焦的步骤。即在激光光路***的振镜带动光束扫描切割加工时，同步进行匀速调整激光光束的焦点，从而保证激光切割的高效和高质量。不会增加Z轴的启动、下降、停止、延时等时间。
该变焦方法中，激光光束匀速变焦采用伺服电机与丝杆件实现。其中，丝杆件沿一滑轨匀速转动。在振镜扫描一周时，丝杆下降的高度小于0.2mm，小于激光的焦深，从而高速高质量的切割。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变焦激光扫描切割装置，其特征在于，包括：激光器，所述激光器发射的光束经光路***调整后作用于工件表面，其中所述的光路***受控于升降组件运动，所述的升降组件包括：伺服电机，连接于所述伺服电机的输出轴的丝杆件，所述丝杆件沿滑轨滑动，所述光路***连接于丝杆件，并随丝杆件移动。
2.如权利要求1所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，所述的光路***包括：若干反射镜，振镜，以及聚焦透镜，其中，所述的反射镜、振镜、聚焦透镜沿激光光束方向分布。
3.如权利要求1所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，所述的丝杆件在伺服电机的带动下匀速移动。
4.如权利要求1所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，所述的丝杆件在振镜扫描一周时移动距离小于0.2mm。
5.如权利要求1所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，所述的升降组件上还连接有用于进行工件表面定位的定位相机。
6.如权利要求1至5任意一项所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，还包括激光切割平台，所述激光切割平台安装于工控柜。
7.如权利要求6所述的变焦激光扫描切割装置，其特征在于，所述的激光切割平台包括：用于放置工件的台板，以及驱动所述台板沿X轴和Y轴移动的X轴驱动组件和Y轴驱动组件。
8.一种采用如权利要求1至7任意一项所述的变焦激光扫描切割装置的变焦方法，其特征在在于，包括：在激光切割时同步进行激光光束匀速变焦的步骤。
9.如权利要求8所述的变焦方法，其特征在于，所述的激光光束匀速变焦采用伺服电机与丝杆件实现。
10.如权利要求9所述的变焦方法，其特征在于，所述的丝杆件沿一滑轨匀速转动。
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