[發明專利]激光束調節裝置、激光束發射系統、激光切割機以及方法

在審

• 申請號: 202011441377.2
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN114603250A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陸敏
• 申請（專利權）人: 通快機床兩合公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/38
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發明公開了一種用于激光切割機(100)的激光束調節裝置(1)，包括：光學器件(11)，其適于布置在激光束(2)的光學路徑上；以及調節單元(12)，其用于調節所述光學器件(11)，以至少改變照射到待切割的工件(3)的切割光束(21)的偏振特性；其中，所述激光束調節裝置(1)被配置成能夠至少使所述切割光束(21)在圓形偏振狀態和/或直線偏振狀態與橢圓形偏振狀態之間變換；以及其中，所述橢圓形偏振狀態的半長軸與半短軸之間的相對關系至少基于待切割的工件(3)的厚度確定。還公開了一種相應的用于激光切割機的激光束發射系統、一種相應的激光切割機以及一種相應的通過使用激光切割機切割工件的方法。根據本發明，可更好地切割工件。

技術領域

本發明涉及一種用于激光切割機的激光束調節裝置、一種相應的用于激光切割機的激光束發射系統、一種相應的激光切割機以及一種相應的通過使用激光切割機切割工件的方法。

背景技術

激光切割因速度快、切縫窄、熱影響區小、切縫邊緣垂直度好等優點而得到廣泛應用，特別是對于切割板材尤其有利。

激光切割所形成的切口直接反映切割的質量，甚至會決定切割出的產品是否滿足預定的要求，而切口受多種因素影響，其中，重要影響之一是激光束的特性。

切口中對激光的吸收直接受入射角和激光偏振的顯著影響。此外，激光切割特性、例如切割速度和切割邊緣質量還與激光束的偏振狀態密切相關。因此，對激光偏振的精確控制為優化激光對材料的加工性能提供了一種有意義的可能性。

由于直線偏振激光束根據其相對于切割方向的偏振方向的不同而被不同地吸收，因此，具有直線偏振狀態的激光束當用于制造時可能會產生不均勻的切口寬度和不一致的切割質量。而圓形偏振的CO₂或盤式激光器的激光束或隨機偏振的固態(光纖)激光器可避免與方向有關的偏振響應，以確保在不同的運動軸線上實現均勻、一致的切割。

盡管工業2D平臺式切割機中所使用的圓形和隨機偏振不需要分度系統來將偏振方向與加工路徑對正，但它們的效率不一定是最優的。

隨著高功率偏振固態激光器的推廣使用，偏振控制作為材料激光加工的最有前景的方式之一越來越受到各方的關注。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進的用于激光切割機的激光束調節裝置、一種相應的用于激光切割機的激光束發射系統、一種相應的激光切割機以及一種相應的通過使用激光切割機切割工件的方法，以克服現有技術中的至少部分缺點。

為此，根據本發明的第一個方面，提供了一種用于激光切割機的激光束調節裝置，包括：光學器件，其適于布置在激光束的光學路徑上；以及調節單元，其用于調節所述光學器件，以至少改變照射到待切割的工件的切割光束的偏振特性；其中，所述激光束調節裝置被配置成能夠至少使所述切割光束在圓形偏振狀態和/或直線偏振狀態與橢圓形偏振狀態之間變換；以及其中，所述橢圓形偏振狀態的半長軸與半短軸之間的相對關系至少基于待切割的工件的厚度確定。

根據本發明的一個可選實施例，所述相對關系通過所述半長軸與半短軸之比表征。

根據本發明的一個可選實施例，所述激光束調節裝置被配置成適于使：所述切割光束在直線偏振狀態下的偏振方向與切割方向平行；和/或所述切割光束在橢圓形偏振狀態下的半長軸或半短軸與切割方向平行。

根據本發明的一個可選實施例，所述光學器件包括半波片和設置在所述半波片下游的1/4波片，其中，所述橢圓形偏振狀態的半長軸與半短軸之間的相對關系基于所述1/4波片的轉動調節，所述橢圓形偏振狀態或直線偏振狀態的方向基于所述半波片和所述1/4波片的轉動調節以跟隨切割路徑。

根據本發明的一個可選實施例，所述調節單元包括用于驅動所述半波片的第一驅動馬達和用于驅動所述1/4波片的第二驅動馬達。