一種光學(xué)系統(tǒng)及激光加工裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)反射領(lǐng)域，具體涉及一種使用雙VRM鏡片的光學(xué)系統(tǒng)及激光加工裝置，該激光加裝置包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括第一VRM鏡片和第二VRM鏡片，以及連接于該第一VRM鏡片和第二VRM鏡片的壓力調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)在擴(kuò)束位置設(shè)置第一VRM鏡片，在聚焦鏡前第二VRM鏡片，并通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置的水壓來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)VRM鏡片的曲率，使第一VRM鏡片入射到第二VRM鏡片的光斑直徑始終保持一致，在激光器精密加工和高速切割的操作中，滿足高精密快速的加工需求，使激光在切割時(shí)快速打孔，光學(xué)系統(tǒng)反應(yīng)更加迅速，控制更加精準(zhǔn)，操控性更強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種光學(xué)系統(tǒng)及激光加工裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種使用雙VRM鏡片的光學(xué)系統(tǒng)以及包括該光學(xué)系統(tǒng)的激光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)切割領(lǐng)域上，高功率激光切割有著非常廣泛的運(yùn)用，特別是涉及到鈑金等金屬加工行業(yè)。高功率激光器的使用需要相配套的機(jī)床，目前以3M*1.5M的機(jī)床最為常見(jiàn)，定制型的有4M*2M甚至更大。對(duì)于常見(jiàn)的高功率C02激光而言，普遍采用飛行光路，在考慮到激光器和機(jī)床間的連接距離，飛行光路的距離一般為6-8M。
[0003]如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)激光器自帶的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)，激光器發(fā)射出激光光束，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡，將激光光束入射聚焦單元處的反射鏡，再反射到聚焦凸透鏡處，激光束進(jìn)行加工處理。該裝置能將光斑在前中后端的激光光束差距限制在一定范圍內(nèi)，但是對(duì)于高精密快速加工仍有不足。
[0004]為了適應(yīng)高精密快速加工，一些部分激光器自帶的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)會(huì)將聚焦控制單元處的反射鏡用VRM鏡片代替，使在激光穿孔和機(jī)床運(yùn)行中，修正光斑大小和調(diào)整焦點(diǎn)位置。但是對(duì)于快速加工的機(jī)床而言，特別是不斷切換切割狀態(tài)和穿孔狀態(tài)這兩種激光加工狀態(tài)，這種采用一個(gè)VRM鏡片的光學(xué)系統(tǒng)，在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)難度較大，鏡片響應(yīng)跟不上加工速度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種使用雙VRM鏡片的光學(xué)系統(tǒng)，克服激光的光學(xué)系統(tǒng)不能滿足高精密快速加工的要求。
[0006]本實(shí)用新型要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是:提供一種激光加工裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中在激光切割時(shí)快速打孔，光學(xué)系統(tǒng)的響應(yīng)跟不上加工速度的問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種光學(xué)系統(tǒng)，包括準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡，其中:還包括第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片，以及連接于該第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片的壓力調(diào)節(jié)裝置。
[0008]其中，較佳方案是:所述的第一 VRM鏡片設(shè)置于準(zhǔn)直鏡前。
[0009]其中，較佳方案是:所述的第二 VRM鏡片設(shè)置于聚焦鏡前。
[0010]其中，較佳方案是:所述的壓力調(diào)節(jié)裝置包括水壓調(diào)節(jié)裝置或氣壓調(diào)節(jié)裝置。
[0011]其中，較佳方案是:所述的水壓調(diào)節(jié)裝置是水泵。
[0012]其中，較佳方案是:所述的氣壓調(diào)節(jié)裝置是氣缸。
[0013]其中，較佳方案是:還包括一控制單元，該控制單元與壓力調(diào)節(jié)裝置相連接。
[0014]其中，較佳方案是:還包括用于感應(yīng)第一VRM鏡片和第二VRM鏡片曲率變化的感應(yīng)單元，該感應(yīng)單元與控制單元相連接。
[0015]本實(shí)用新型還提供一種激光加工裝置，包括機(jī)床，以及用于切割和打孔的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直鏡，其中:所述的光學(xué)系統(tǒng)包括第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片，以及連接于該第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片的壓力調(diào)節(jié)裝置。
[0016]其中，較佳方案是:所述的第一 VRM鏡片設(shè)置于準(zhǔn)直鏡前，所述的第二 VRM鏡片設(shè)置于機(jī)床的Z軸上。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的激光加工裝置包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)上包括第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片，并通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置的水壓來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)VRM鏡片的曲率，使第一 VRM鏡片入射到第二 VRM鏡片的光斑直徑始終保持一致，在激光器精密加工和高速切割的操作中，滿足高精密快速的加工需求，使激光在切割時(shí)快速打孔，光學(xué)系統(tǒng)反應(yīng)更加迅速，控制更加精準(zhǔn)，操控性更強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)激光器自帶的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型雙VRM鏡片控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]本實(shí)用新型提供一種使用雙VRM鏡片的光學(xué)系統(tǒng)，如圖2所示，其是本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。所述的光學(xué)系統(tǒng)包括激光器1、準(zhǔn)直鏡4、聚焦鏡5、壓力調(diào)節(jié)裝置，所述的光學(xué)系統(tǒng)還包括第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3，該第一 VRM鏡片2設(shè)置在擴(kuò)束準(zhǔn)直單元的擴(kuò)束位置，該第一 VRM鏡片2設(shè)置于準(zhǔn)直鏡4前，該聚焦單元包括聚焦鏡5，該第二 VRM鏡片3設(shè)置于聚焦鏡5前，壓力調(diào)節(jié)裝置與第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3相連接，通過(guò)該壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)通過(guò)第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3壓力，從而調(diào)節(jié)兩VRM鏡片的曲率；激光器I向擴(kuò)束準(zhǔn)直單元的第一 VRM鏡片2發(fā)射光束，第一 VRM鏡片2將光束2反射到準(zhǔn)直鏡4，通過(guò)第一 VRM鏡片2修正的光束入射到第二 VRM鏡片3，光束在第二 VRM鏡片3上的光斑直徑始終保持一致，最終將光束2通過(guò)聚焦鏡5聚焦。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例所述的壓力調(diào)節(jié)裝置可以是水壓調(diào)節(jié)裝置或氣壓調(diào)節(jié)裝置，其中水壓調(diào)節(jié)裝置是水泵，氣壓調(diào)節(jié)裝置是氣缸，本實(shí)施例以水壓調(diào)節(jié)裝置為例。
[0025]如圖3所示，其是本實(shí)用新型雙VRM鏡片控制示意圖。壓力調(diào)節(jié)裝置包括第一壓力調(diào)節(jié)裝置301和第二壓力調(diào)節(jié)裝置302，該第一壓力調(diào)節(jié)裝置301和第二壓力調(diào)節(jié)裝置302與水源305相連接；感應(yīng)單元包括第一感應(yīng)單元303和第二感應(yīng)單元304，控制單元6連接于第一壓力調(diào)節(jié)裝置301和第二壓力調(diào)節(jié)裝置302，并與第一感應(yīng)單元303和第二感應(yīng)單元304相連接，所述的第一感應(yīng)單元303與第一 VRM鏡片2連接，第二感應(yīng)單元與第二 VRM鏡片3連接。
[0026]本實(shí)施例中控制單元6根據(jù)第一感應(yīng)單元303傳送的信號(hào)信息，調(diào)整第一壓力調(diào)節(jié)裝置301的壓力，水流在第一壓力調(diào)節(jié)裝置301、水源305和第一 VRM鏡片2中流動(dòng)，第一VRM鏡片2根據(jù)壓力大小調(diào)整其鏡片曲率半徑，而第一感應(yīng)單元303根據(jù)在第一 VRM鏡片2所測(cè)量到的壓力信號(hào)信息反饋到制控制單元6 ;其中，第二 VRM鏡片3的調(diào)節(jié)方法與上述基本一致，通過(guò)控制單元6、第二壓力調(diào)節(jié)裝置302，第二感應(yīng)單元304來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
[0027]本實(shí)施例的VRM鏡片調(diào)節(jié)主要是根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的工作需求，需要VRM鏡片的一個(gè)工作狀態(tài)，將這種需求傳送給制控制單元6，制控制單元6根據(jù)第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3的工作狀態(tài)分別需要的壓力，調(diào)節(jié)維持第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3壓力。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施提供一種激光加工裝置，包括機(jī)床，設(shè)置于機(jī)床上的切割打孔裝置，以及用于切割和打孔的光學(xué)系統(tǒng)，所述的切割打孔裝置包括切割頭，光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3，以及連接于該第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3的壓力調(diào)節(jié)裝置，第一 VRM鏡片2設(shè)置于準(zhǔn)直鏡前，用于擴(kuò)束的作用；所述的第二 VRM鏡片3設(shè)置于機(jī)床的Z軸上。調(diào)節(jié)第一 VRM鏡片2的較佳實(shí)施例是:在準(zhǔn)直鏡4和第二 VRM鏡片3之間的飛行光路會(huì)隨著切割頭在機(jī)床幅面的不同位置而改變，因?yàn)楣馐睆诫S著傳播距離的不同，其激光的衍射作用將會(huì)隨之改變，根據(jù)準(zhǔn)直鏡4和第二 VRM鏡片3之間的飛行光路距離進(jìn)行調(diào)節(jié)；控制單元6將準(zhǔn)直鏡4和第二 VRM鏡片3之間的飛行光路距離判斷此時(shí)第一 VRM鏡片2所需要調(diào)整的曲率半徑，然后調(diào)節(jié)水壓保持此時(shí)第一 VRM鏡片2的曲率；第一 VRM鏡片2的作用是修正因?yàn)殡S著飛行光路距離的改變而改變的光束2的直徑，使入射在第二 VRM鏡片3的光斑直徑，始終一直不改變。
[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例的激光加工裝置調(diào)節(jié)第二 VRM鏡片3的較佳實(shí)施例是:因?yàn)榍懈詈痛┛椎膶?duì)焦點(diǎn)不同，將需要切割還是穿孔的工作信息傳送給制控制單元6;制控制單元6根據(jù)工作信息判斷此時(shí)第二 VRM鏡片3所需要調(diào)整的曲率半徑，然后調(diào)節(jié)水壓保持此時(shí)第二 VRM鏡片3的曲率。
[0030]在本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，第一 VRM鏡片2和第二 VRM鏡片3各司其職:第一VRM鏡片2調(diào)節(jié)飛行光路的光斑直徑和第二 VRM鏡片3調(diào)節(jié)控制聚焦后的焦點(diǎn)位置。彼此工作狀態(tài)不發(fā)生沖突和重疊，所以相對(duì)無(wú)VRM鏡片光學(xué)系統(tǒng)或者單VRM鏡片光學(xué)系統(tǒng)，其效果尤其顯著。
[0031]實(shí)用新型實(shí)施例所述的VRM鏡片是可調(diào)曲率反射鏡，是允許用戶隨時(shí)動(dòng)態(tài)改變光束的特性，具體是通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置控制VRM鏡片的曲率半徑，以調(diào)整激光光束的發(fā)散特性。VRM鏡片可以在光束穿透材料時(shí)調(diào)整聚焦深度，從而使切割速度得到優(yōu)化。
[0032]本較佳實(shí)施例中，這種光學(xué)系統(tǒng)不僅僅適用于C02激光裝置，同樣適用于其他激光光學(xué)系統(tǒng)，如Nd =YAFj激光器和N2分子激光器。本光學(xué)系統(tǒng)適用激光切割、焊接和融覆加工的光學(xué)系統(tǒng)。
[0033]以上所述者，僅為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本實(shí)用新型的范圍，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本實(shí)用新型所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡，其特征在于:還包括第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片，以及連接于該第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片的壓力調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一VRM鏡片設(shè)置于準(zhǔn)直鏡N /.目U O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二VRM鏡片設(shè)置于聚焦鏡N /.刖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓力調(diào)節(jié)裝置包括水壓調(diào)節(jié)裝置或氣壓調(diào)節(jié)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的水壓調(diào)節(jié)裝置是水泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣壓調(diào)節(jié)裝置是氣缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:還包括一控制單元，該控制單元與壓力調(diào)節(jié)裝置相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于:還包括用于感應(yīng)第一VRM鏡片和第二 VRM鏡片曲率變化的感應(yīng)單元,該感應(yīng)單元與控制單元相連接。
9.一種激光加工裝置，包括機(jī)床，以及用于切割和打孔的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直鏡，其特征在于:所述的光學(xué)系統(tǒng)包括第一 VRM鏡片和第二 VRM鏡片，以及連接于該第一VRM鏡片和第二 VRM鏡片的壓力調(diào)節(jié)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光加工裝置，其特征在于:所述的第一VRM鏡片設(shè)置于準(zhǔn)直鏡前，所述的第二 VRM鏡片設(shè)置于機(jī)床的Z軸上。
【文檔編號(hào)】B23K26/38GK203649651SQ201320783138
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】魏寧, 陳永興, 盧洪湖, 周桂兵, 陳根余, 陳燚, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司