CN214392868U - 一种脆性材料激光切割头光组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脆性材料激光切割头光组件，其包括：安装支架；沿第一安装轴线自上而下设置在安装支架上入射板和反射镜，入射板上形成有入射窗口；沿第二安装轴线自上而下设置在安装支架上的相机，成像物镜组、转折组件、聚焦物镜，第二安装轴线平行于第一安装轴线；激光经入射窗口入射至反射镜，依次被反射镜、转折组件反射至聚焦物镜，并经聚焦物镜聚焦后射出，以实现对目标工件的切割；自工件反射回的光线依次透过聚焦物镜、转折组件后到达成像物镜组，经成像物镜组聚焦后进入至相机。本实用新型将激光切割机的光路组件及成像组件集成在同一安装支架上，使得激光切割***的结构更加简单、紧凑，方便了激光切割***的控制及维护。

Description

一种脆性材料激光切割头光组件

技术领域

本实用新型涉及激光微加工领域，特别是一种脆性材料激光切割头光组件。

背景技术

脆性激光切割是一种非接触式切割方法，与传统的切割方法相比，激光切割具有切割质量好，崩边小，使用范围广，生产成本低等优点。激光切割实际上是利用聚焦镜将高能激光聚焦到材料表面，产生足够使材料熔化甚至气化的高温，再以辅助气体喷射吹化使材料分离，从而达到切的目的。

激光切割***一般包括激光器、光路组件及成像组件，其中，激光器发出的激光经光路组件处理后聚焦到工件表面以实现对工件的切割，成像组件则实现对工件的切割轨迹的成像检测。传统的激光切割***，光路组件、成像组件所包括众多的光组件被分散布置在多个不同的安装支架上，从而导致激光切割***的控制及维护工作较为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供了一种脆性材料激光切割头光组件，其具体技术方案如下：

一种脆性材料激光切割头光组件，其包括：

安装支架；

沿第一安装轴线自上而下设置在所述安装支架上入射板和反射镜，所述入射板上形成有入射窗口；

沿第二安装轴线自上而下设置在所述安装支架上的相机，成像物镜组、转折组件、聚焦物镜，所述第二安装轴线平行于所述第一安装轴线；

激光经所述入射窗口入射至所述反射镜，依次被所述反射镜、所述转折组件反射至所述聚焦物镜，并经所述聚焦物镜聚焦后射出，以实现对目标工件的切割；

自所述目标工件反射回的光线依次透过所述聚焦物镜、所述转折组件后到达所述成像物镜组，经所述成像物镜组聚焦后进入至所述相机。

本实用新型将脆性材料激光切割机的光路组件及成像组件所包括的所有光组件均集成在同一安装支架上，从而实现了光路组件及成像组件的模块化，本实用新型使得激光切割***的结构更加简单、紧凑，方便了激光切割***的控制及维护。

在一些实施例中，所述转折组件包括透反镜，所述反射镜和所述透反镜均呈45°角设置。

通过反射镜和转折组件的配合，沿第一安装轴线传输的激光被反射、转折至第二安装轴线上，从而使得激光顺利入射至聚焦物镜。此外，通过将转折组件设置为透反镜，使得从工件反射的光线顺利透过转折组件以到达成像物镜组。

在一些实施例中，所述成像物镜组包括上下设置的第一成像物镜及第二成像物镜，其中，所述第一成像物镜为可调焦成像物镜。

通过第一成像物镜及第二成像物镜的配合并将第一成像物镜设置为可调焦成像物镜，保证了相机对切割轨迹的成像效果。

在一些实施例中，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述聚焦物镜下方的保护镜，所述保护镜可拆卸地安装在所述安装支架。

通过设置保护镜，防止切割过程中飞溅的切割渣污染、毁损光组件。

在一些实施例中，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述保护镜外侧的光源。

通过设置光源，进一步提升了相机对切割轨迹的成像效果。

在一些实施例中，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述聚焦物镜周侧的循环水冷管路。

通过设置循环水冷管路，实现了对本实用新型内的光组件的及时冷却。

在一些实施例中，所述脆性材料激光切割头光组件还包括经转臂可调节地连接在所述安装支架的下端部上的第一吹气管和第二吹气管。

通过设置第一吹气管和第二吹气管，实现了对工件上的切割渣的及时吹扫、去除。

在一些实施例中，所述入射窗口处设置有二分之一波片，所述二分之一波片的下方设置有驱动所述二分之一波片旋转的旋转电机。

通过设置可旋转的二分之一波片，实现了激光的偏振态的调节，进一步优化切割质量。

附图说明

图1为本实用新型的脆性材料激光切割头光组件在一个视角下的结构示意图；

图2为本实用新型的脆性材料激光切割头光组件在另一个视角下的结构示意图；

图3为本实用新型的脆性材料激光切割头光组件的光路结构的示意图；

图1至图3包括：入射板1、反射镜2、相机3、第一成像物镜4、第二成像物镜5、转折组件6、聚焦物镜7、保护镜8、光源9、第一吹气管10、第二吹气管11及转臂12。

具体实施方式

传统的脆性材料激光切割***，光路组件、成像组件所包括众多的光组件被分散布置在多个不同的安装支架上，从而导致激光切割***的控制及维护工作较为困难。

鉴于此，本实用新型提供了一种脆性材料激光切割头光组件，其将光路组件及成像组件所包括的光组件均集成在安装支架上，从而实现了光路组件及成像组件的模块化，方便了激光切割***的控制及维护。

如图1至图3所示，本实用新型提供的脆性材料激光切割头光组件包括安装支架、入射板1、反射镜2、相机3、成像物镜组、转折组件6、聚焦物镜7等组件。其中：

入射板1和反射镜2沿第一安装轴线自上而下设置在安装支架上，入射板1上设置有入射窗口。

相机4，成像物镜组、转折组件6、聚焦物镜7则沿第二安装轴线自上而下设置在所述安装支架上，第二安装轴线平行于第一安装轴线。

本实用新型的工作过程大致如下：

设置于入射板1外侧的激光器发射的激光经入射板1上的入射窗口入射至反射镜2，依次经反射镜2、转折组件6转折、反射至聚焦物镜7，最后经聚焦物镜7聚焦后投射至待加工的工件上，从而实现对待加工的工件的切割。

同步的，从工件反射的光线依次透过聚焦物镜7、转折组件6后到达成像物镜组，经成像物镜组聚焦后进入至相机4，从而实现对切割轨迹的成像、监控。

可见，本实用新型将激光切割机的光路组件及成像组件所包括的所有光组件均集成在同一安装支架上，从而实现了光路组件及成像组件的模块化，本实用新型使得激光切割***的结构更加简单、紧凑，方便了激光切割***的控制及维护。

可选的，转折组件6为一透反镜，如图3所示的，反射镜2和透反镜均呈45°角设置，且反射镜2的反射面朝向透反镜的入射表面。沿第一安装轴线入射至反射镜2的激光在反射镜2的反射面上产生90°转折，从而入射至第二安装轴线上的透反镜，激光在透反镜的入射表面产生90°转折、反射，最终沿第二安装轴线向下入射至聚焦物镜7。

可选的，为了降低激光损耗，透反镜的入射表面上涂覆或沉积有与激光的波长相匹配的光学薄膜，激光入射至透反镜的入射表面后，其中的绝大多数光线产生90°转折、反射，只有极少量的光线透射出透反镜。

可选的，成像物镜组包括上下设置的第一成像物镜4及第二成像物镜5，其中，第一成像物镜4为可调焦成像物镜。通过第一成像物镜4及第二成像物镜5的配合并将第一成像物镜4设置为可调焦成像物镜，保证了相机3对切割轨迹的成像效果。

可选的，本实用新型的脆性材料激光切割头光组件还包括设置在安装支架上并位于聚焦物镜7下方的保护镜8。通过设置保护镜8，可以实现对切割过程中飞溅的切割渣的遮挡，防止切割渣污染、毁损光组件。可选的，为了实现对保护镜8的及时更换。保护镜8可拆卸地安装在安装支架上。

可选的，本实用新型的脆性材料激光切割头光组件还包括设置在安装支架上并位于保护镜8外侧的光源9。光源9发出的可见光照射至工件表面，从而实现了对切割轨迹的补光，进一步提升了相机3对切割轨迹的成像效果。

由于激光的聚焦温度较高，为了防止本实用新型内的各光组件因高温毁损，节选的，本实用新型的脆性材料激光切割头光组件还包括设置在安装支架上并位于聚焦物镜7周侧的循环水冷管路13。冷水经循环水冷管路13的进水口处进入至循环水冷管路13内并在循环水冷管路13内流动，在此过程中实现对本实用新型的降温。

可选的，本实用新型的脆性材料激光切割头光组件还包括经转臂12可调节地连接在安装支架的下端部上的第一吹气管10和第二吹气管11。第一吹气管10和第二吹气管11对工件吹气，从而及时吹去切割轨迹内的切割渣，保证切割质量。

第一吹气管10和第二吹气管11经转臂12可调节地连接在安装支架上，从而实现对第一吹气管10和第二吹气管11的吹气角度的灵活调节，使得第一吹气管10和第二吹气管11的吹气口能够对准切割轨迹所在位置。

可选的，入射窗口处设置有二分之一波片，二分之一波片片的下方设置有驱动二分之一波片旋转的旋转电机。通过设置可旋转的二分之一波片，实现了激光的偏振态的调节，进一步优化了切割质量。

上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (8)

1.一种脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，其包括：

安装支架；

沿第一安装轴线自上而下设置在所述安装支架上入射板和反射镜，所述入射板上形成有入射窗口；

沿第二安装轴线自上而下设置在所述安装支架上的相机，成像物镜组、转折组件、聚焦物镜，所述第二安装轴线平行于所述第一安装轴线；

激光经所述入射窗口入射至所述反射镜，依次被所述反射镜、所述转折组件反射至所述聚焦物镜，并经所述聚焦物镜聚焦后射出，以实现对目标工件的切割；

自所述目标工件反射回的光线依次透过所述聚焦物镜、所述转折组件后到达所述成像物镜组，经所述成像物镜组聚焦后进入至所述相机。

2.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述转折组件包括透反镜，所述反射镜和所述透反镜均呈45°角设置。

3.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述成像物镜组包括上下设置的第一成像物镜及第二成像物镜，其中，所述第一成像物镜为可调焦成像物镜。

4.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述聚焦物镜下方的保护镜，所述保护镜可拆卸地安装在所述安装支架。

5.如权利要求4所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述保护镜外侧的光源。

6.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述脆性材料激光切割头光组件还包括设置在所述安装支架上并位于所述聚焦物镜周侧的循环水冷管路。

7.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述脆性材料激光切割头光组件还包括经转臂可调节地连接在所述安装支架的下端部上的第一吹气管和第二吹气管。

8.如权利要求1所述的脆性材料激光切割头光组件，其特征在于，所述入射窗口处设置有波片，所述波片的下方设置有驱动所述波片旋转的旋转电机。

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