[實用新型]一種激光加工設備的自動調焦裝置

有效

• 申請號: 201520889787.1
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN205096720U
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 周海京;馬俊;陳智華;徐磊;李鋼富
• 申請（專利權）人: 南京光谷諾太精工科技有限公司
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺;夏平

技術領域

本實用新型涉及激光加工技術，具體的說是一種應用于加工幅面較大的激光加工設備的自動調焦裝置。

背景技術

在激光加工應用中，用于加工的激光束通過光學聚焦系統將激光束聚焦為較小的光斑，獲得很高的功率密度使材料被加熱、熔化或蒸發，實現對材料的切割、焊接、熔覆、鉆孔等加工應用。由于激光光束不是平行的，當激光加工頭裝置在機械設備上移動時，激光光路傳遞的距離會隨之變化，激光光束的直徑和焦點位置也在不斷改變，激光光路傳遞的越遠，焦點位置變化越大，為了確保大幅面激光設備加工質量的穩定性和一致性，要求激光焦點位置的波動范圍應小于激光聚焦焦深范圍以內。目前的激光加工調焦技術，其基本原理是采用一種傳感器來檢測焦點位置的偏移量，一旦檢測到焦點位置偏離原位置，則立即輸出信號給控制系統，控制系統調節Z軸移動系統將激光焦點調回到原來位置，實現保證激光焦點位置不變的功能。但這種方式要頻繁的調節Z軸移動系統，會占用大量的有效加工時間，而且對Z軸的移動系統控制精度要求也很高，Z軸移動系統一旦出故障就會影響物料加工質量。本實用新型能在不調節Z軸的情況下實現焦點調整，保證大幅面激光設備的加工穩定性和一致性。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能夠解決大幅面激光加工設備對激光焦距實時調節的激光加工設備的自動調焦裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術方案解決的：

一種激光加工設備的自動調焦裝置，包括激光發生器，其特征在于：所述激光發生器的發射光束沿X軸方向經激光反射鏡反射后形成沿Y軸方向行進的反射光束，反射光束經曲率可調鏡片反射后形成沿Z軸方向行進的調節光束，調節光束進入激光切割頭后聚焦形成切割光束對物料進行切割加工；所述的曲率可調鏡片由控制系統控制其曲率的變化以實現激光焦距的實時調節。

所述的曲率可調鏡片由對應的氣動調節機構對應控制且氣動調節機構與控制系統直接相連。

所述的控制系統根據激光切割頭的實時位置信息，調整氣動調節機構的控制電壓以相應改變曲率可調鏡片鏡腔內的氣壓，最終改變曲率可調鏡片的實時曲率以實現激光焦距的實時調節。

所述激光切割頭的內腔中設有聚焦鏡，調節光束經聚焦鏡聚焦形成切割光束后由切割光束上的激光焦點對物料進行切割加工。

本實用新型相比現有技術有如下優點：

本實用新型的自動調焦裝置能夠根據激光切割頭在加工幅面上的不同位置，對氣動調節機構發出變化的電壓指令，氣動調節機構根據控制系統的指令調節曲率可調鏡片鏡腔內的氣體壓力，以改變曲率可調鏡片的曲率，根據需要對激光的焦距進行實時調整，從而實現自動調焦的功能；該自動調焦裝置結構簡單、使用方便且自動調焦精度高，故適宜推廣使用。

附圖說明

附圖1為本實用新型的激光加工設備的自動調焦裝置結構示意圖；

附圖2為本實用新型的激光加工設備的自動調焦裝置光路傳輸示意圖。

其中：1—激光發生器；2—發射光束；3—激光反射鏡；4—反射光束；5—曲率可調鏡片；6—調節光束；7—激光切割頭；8—聚焦鏡；9—切割光束；10—激光焦點；11—控制系統；12—氣動調節機構。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。

如圖1-2所示：一種激光加工設備的自動調焦裝置，包括放置在X軸上的激光發生器1、設置于X、Y軸方向交點上的激光反射鏡3、設置于Y、Z軸方向交點上的曲率可調鏡片5、安裝在Z軸方向上的激光切割頭7以及設在該激光切割頭7內的聚焦鏡8，該激光發生器1的發射光束2沿X軸方向經激光反射鏡3反射后形成沿Y軸方向行進的反射光束4，反射光束4經曲率可調鏡片5聚焦反射后形成沿Z軸方向行進的調節光束6，調節光束6進入激光切割頭7后聚焦形成切割光束9對物料進行切割加工，曲率可調鏡片5由控制系統11控制其曲率的變化以實現激光焦距的實時調節。進一步來說，曲率可調鏡片5由對應的氣動調節機構12對應控制且氣動調節機構12與控制系統11直接相連，控制系統11根據激光切割頭7的實時位置信息，調整氣動調節機構12的控制電壓以相應改變曲率可調鏡片5鏡腔內的氣壓，最終改變曲率可調鏡片5的實時曲率以實現激光焦距的實時調節。另外該激光切割頭7的內腔中設有聚焦鏡8，調節光束6經聚焦鏡8聚焦形成切割光束9后由切割光束9上的激光焦點10對物料進行切割加工；即激光發生器1發出的激光先后經激光反射鏡3和曲率可調鏡片5反射后形成沿Z軸傳播的加工激光束，經聚焦鏡8聚焦后對物料進行加工。