CN113146071A - 可自动切换丝长的激光成丝加工***及其方法 - Google Patents

可自动切换丝长的激光成丝加工***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可自动切换丝长的激光成丝加工***及方法，激光器的输出光路上依次布置第一扩束镜和第一反射镜，第一反射镜反射光路上布置有用于改变入射光偏振态的偏振波片一和第一偏光立方体分光器；第一偏光立方体分光器的原方向出射的P光光路布置有第二反射镜、第二偏光立方体分光器，光束进入第二偏光立方体分光器沿其原方向出射；第一偏光立方体分光器的垂直方向出射的S光光路布置有第二扩束镜、第三反射镜，第三反射镜的反射光路与第二偏光立方体分光器相对，光束进入第二偏光立方体分光器从其垂直方向出射；第二偏光立方体分光器出射的光路布置偏振波片二、反射单元以及切割头。通过改变入射到切割头光斑的大小实现长丝、短丝的变化。

Description

可自动切换丝长的激光成丝加工***及其方法
技术领域
本发明涉及一种可自动切换丝长的激光成丝加工***及其方法。
背景技术
目前，随着激光成丝切割技术在玻璃产品切割上运用越来越多，要求也越来越高，对于玻璃厚度的兼容也变宽，一台设备既要兼顾较薄的玻璃，同时还要兼顾较厚的玻璃，通常情况下切割头只有一个固定的丝长。对于很多产品，成丝的长短会影响玻璃切割的品质，较长的丝长可以切割较厚的玻璃，但不一定适合较薄的玻璃，尤其是双层玻璃，较长的丝长会对下层玻璃产生影响、从而影响裂片品质；如果是LCD等显示屏，较长的丝长还会增大热影响，甚至对内部液晶等产生损伤；较短的丝长只能切割较薄的玻璃，无法切割较厚的玻璃。
普通的切割头在设备停止时通过更改光路配置，可以实现丝长的变化，切换不同厚薄产品时还要再次停机更改回原配置，如此反复，即费时又费力；并且有些双层玻璃一面为薄玻璃，另一面为厚玻璃，而在加工过程中长丝和短丝是无法自由切换的，无法同时兼得。
因此，需要研发可自动切换丝长的激光成丝加工***。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种可自动切换丝长的激光成丝加工***及其方法，旨在解决切割头丝长单一，加工时无法根据实际产品自由选择合适丝长的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
可自动切换丝长的激光成丝加工***，特点是：激光器的输出光路上依次布置有第一扩束镜和第一反射镜，第一反射镜的反射光路上布置有衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一和第一偏光立方体分光器；
第一偏光立方体分光器的原方向出射的P光光路布置有第二反射镜、第二偏光立方体分光器，光束进入第二偏光立方体分光器沿其原方向出射；
第一偏光立方体分光器的垂直方向出射的S光光路布置有第二扩束镜、第三反射镜，第三反射镜的反射光路与第二偏光立方体分光器相对，光束进入第二偏光立方体分光器从其垂直方向出射；
第二偏光立方体分光器出射的光路布置有用于将线偏振光变为椭圆偏振光的偏振波片二、反射单元以及切割头。
进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其中，偏振波片一安装于旋转电机上。
进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其中，第二反射镜与第二偏光立方体分光器之间的光路上布置有第一光闸。
进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其中，第三反射镜与第二偏光立方体分光器之间的光路上布置有第二光闸。
进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其中，所述反射单元包含依光路依次设置的第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜。
本发明可自动切换丝长的激光成丝加工方法，激光器发出的光束经过第一扩束镜进行扩束，由第一反射镜反射后进入衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一和第一偏光立方体分光器，偏振波片一改变入射光的偏振态，P光经第一偏光立方体分光器后从原方向出射，S光则从垂直方向出射；
从第一偏光立方体分光器原方向出射的光束，经第二反射镜后进入第二偏光立方体分光器，沿其原方向出射；从第一偏光立方体分光器垂直方向出射的光束进入第二扩束镜进行扩束，经第三反射镜后也进入第二偏光立方体分光器，从其垂直方向出射；
从第二偏光立方体分光器出射的光束，先经偏振波片二将线偏振光变为椭圆偏振光，后由反射单元反射后进入切割头。
更进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工方法，其中，偏振波片一安装在旋转电机上，驱动偏振波片一可以以垂直其中心的轴线进行360度任意角度旋转，旋转电机带动偏振波片一角度变化，使得出射的P光和S光的比例发生变化；
第二反射镜与第二偏光立方体分光器之间的光路上布置有第一光闸，第三反射镜与第二偏光立方体分光器之间的光路上布置有第二光闸；
旋转电机改变偏振波片一角度，使得P光比例最大、S光比例最小，则光束几乎全部由原方向出射，第一光闸打开，第二光闸关闭，满足短丝加工需求：
旋转电机改变偏振波片一角度，使得P光比例最小、S光比例最大，则光束几乎全部由垂直方向出射，第一光闸关闭、第二光闸打开，满足长丝加工需求：
入射光斑的大小可改变切割头的丝长，光斑较大时，切割头的丝长相应变长，通过改变入射到切割头光斑的大小实现长丝、短丝的变化。
更进一步地，上述的可自动切换丝长的激光成丝加工方法，其中，所述反射单元包含依光路依次设置的第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜，第五反射镜到第六反射镜构成飞行光路。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
本发明实现将两种丝长集成在一个切割头里，通过改变入射到切割头光斑的大小实现长丝、短丝的变化，根据实际产品自由切换长丝、短丝，无需停止设备更改光路配置来切换丝长，省时省力，用一个切割头实现两个切割头的效果；还可以满足一些特殊需求，如两面厚度不一、需要两种丝长切割的双层玻璃。有效解决了切割头丝长单一，在加工时无法根据实际产品自由选择合适丝长的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1：本发明加工***的光路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，可自动切换丝长的激光成丝加工***，激光器1的输出光路上依次布置有第一扩束镜2和第一反射镜3，第一反射镜3的反射光路上布置有衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一4和第一偏光立方体分光器5，偏振波片一4安装于旋转电机上；
第一偏光立方体分光器5的原方向出射的P光光路布置有第二反射镜9、第二偏光立方体分光器11，第二反射镜9与第二偏光立方体分光器11之间的光路上布置有第一光闸10，光束进入第二偏光立方体分光器11沿其原方向出射；
第一偏光立方体分光器5的垂直方向出射的S光光路布置有第二扩束镜6、第三反射镜7，第三反射镜7的反射光路与第二偏光立方体分光器11相对，第三反射镜7与第二偏光立方体分光器11之间的光路上布置有第二光闸8，光束进入第二偏光立方体分光器11从其垂直方向出射；
第二偏光立方体分光器11出射的光路布置有用于将线偏振光变为椭圆偏振光的偏振波片二12、反射单元以及切割头16。反射单元包含依光路依次设置的第四反射镜13、第五反射镜14和第六反射镜15，第五反射镜14到第六反射镜15构成飞行光路。
具体应用时，激光器1发出的光束经过第一扩束镜2进行扩束，由第一反射镜3反射后进入衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一4和第一偏光立方体分光器5，偏振波片一4改变入射光的偏振态，偏振波片一4安装在旋转电机上，驱动偏振波片一4可以以垂直其中心的轴线进行360度任意角度旋转，旋转电机带动偏振波片一4角度变化，使得出射的P光和S光的比例发生变化，P光经第一偏光立方体分光器5后从原方向出射，S光则从垂直方向出射；
从第一偏光立方体分光器5原方向出射的光束，经第二反射镜9后进入第二偏光立方体分光器11，沿其原方向出射；从第一偏光立方体分光器5垂直方向出射的光束进入第二扩束镜6进行扩束，经第三反射镜7后也进入第二偏光立方体分光器11，从其垂直方向出射；
从第二偏光立方体分光器11出射的光束，先经偏振波片二12将线偏振光变为椭圆偏振光，后由第四反射镜13、第五反射镜14和第六反射镜15反射后进入切割头16，切割头16对加工材料17进行加工。
第二反射镜9与第二偏光立方体分光器11之间的光路上布置有第一光闸10，第三反射镜7与第二偏光立方体分光器11之间的光路上布置有第二光闸8；
旋转电机改变偏振波片一4角度，使得P光比例最大、S光比例最小，则光束几乎全部由原方向出射，第一光闸10打开，第二光闸8关闭，满足短丝加工需求：
旋转电机改变偏振波片一4角度，使得P光比例最小、S光比例最大，则光束几乎全部由垂直方向出射，第一光闸10关闭、第二光闸8打开，满足长丝加工需求：
入射光斑的大小可改变切割头的丝长，光斑较大时，切割头的丝长相应变长，通过改变入射到切割头光斑的大小实现长丝、短丝的变化。
综上所述，本发明实现将两种丝长集成在一个切割头里，可根据实际产品自由切换长丝、短丝，无需停止设备更改光路配置来切换丝长，省时省力，用一个切割头实现两个切割头的效果；还可以满足一些特殊需求，如两面厚度不一、需要两种丝长切割的双层玻璃。有效解决了切割头丝长单一，在加工时无法根据实际产品自由选择合适丝长的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.可自动切换丝长的激光成丝加工***，其特征在于：激光器(1)的输出光路上依次布置有第一扩束镜(2)和第一反射镜(3)，第一反射镜(3)的反射光路上布置有衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一(4)和第一偏光立方体分光器(5)；
第一偏光立方体分光器(5)的原方向出射的P光光路布置有第二反射镜(9)、第二偏光立方体分光器(11)，光束进入第二偏光立方体分光器(11)沿其原方向出射；
第一偏光立方体分光器(5)的垂直方向出射的S光光路布置有第二扩束镜(6)、第三反射镜(7)，第三反射镜(7)的反射光路与第二偏光立方体分光器(11)相对，光束进入第二偏光立方体分光器(11)从其垂直方向出射；
第二偏光立方体分光器(11)出射的光路布置有用于将线偏振光变为椭圆偏振光的偏振波片二(12)、反射单元以及切割头(16)。
2.根据权利要求1所述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其特征在于：偏振波片一(4)安装于旋转电机上。
3.根据权利要求1所述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其特征在于：第二反射镜(9)与第二偏光立方体分光器(11)之间的光路上布置有第一光闸(10)。
4.根据权利要求1所述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其特征在于：第三反射镜(7)与第二偏光立方体分光器(11)之间的光路上布置有第二光闸(8)。
5.根据权利要求1所述的可自动切换丝长的激光成丝加工***，其特征在于：所述反射单元包含依光路依次设置的第四反射镜(13)、第五反射镜(14)和第六反射镜(15)。
6.可自动切换丝长的激光成丝加工方法，其特征在于：激光器(1)发出的光束经过第一扩束镜(2)进行扩束，由第一反射镜(3)反射后进入衰减模组，衰减模组依次包含用于改变入射光偏振态的偏振波片一(4)和第一偏光立方体分光器(5)，偏振波片一(4)改变入射光的偏振态，P光经第一偏光立方体分光器(5)后从原方向出射，S光则从垂直方向出射；
从第一偏光立方体分光器(5)原方向出射的光束，经第二反射镜(9)后进入第二偏光立方体分光器(11)，沿其原方向出射；从第一偏光立方体分光器(5)垂直方向出射的光束进入第二扩束镜(6)进行扩束，经第三反射镜(7)后也进入第二偏光立方体分光器(11)，从其垂直方向出射；
从第二偏光立方体分光器(11)出射的光束，先经偏振波片二(12)将线偏振光变为椭圆偏振光，后由反射单元反射后进入切割头(16)。
7.根据权利要求6所述的可自动切换丝长的激光成丝加工方法，其特征在于：偏振波片一(4)安装在旋转电机上，驱动偏振波片一(4)可以以垂直其中心的轴线进行360度任意角度旋转，旋转电机带动偏振波片一(4)角度变化，使得出射的P光和S光的比例发生变化；
第二反射镜(9)与第二偏光立方体分光器(11)之间的光路上布置有第一光闸(10)，第三反射镜(7)与第二偏光立方体分光器(11)之间的光路上布置有第二光闸(8)；
旋转电机改变偏振波片一(4)角度，使得P光比例最大、S光比例最小，则光束几乎全部由原方向出射，第一光闸(10)打开，第二光闸(8)关闭，满足短丝加工需求：
旋转电机改变偏振波片一(4)角度，使得P光比例最小、S光比例最大，则光束几乎全部由垂直方向出射，第一光闸(10)关闭、第二光闸(8)打开，满足长丝加工需求：
入射光斑的大小可改变切割头的丝长，光斑较大时，切割头的丝长相应变长，通过改变入射到切割头光斑的大小实现长丝、短丝的变化。
8.根据权利要求6所述的可自动切换丝长的激光成丝加工方法，其特征在于：所述反射单元包含依光路依次设置的第四反射镜(13)、第五反射镜(14)和第六反射镜(15)，第五反射镜(14)到第六反射镜(15)构成飞行光路。
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