CN117817151B - 一种激光加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光加工系统，包括固体激光器、光学组件、切割机构、定位件及气泵。本发明由固体激光器发生的激光出射至光学组件、光学组件设置于第一腔体的内部且光学组件用于将激光传输至切割机构、切割机构具有第二腔体且第一腔体与第二腔体连通，气泵用于向第一腔体的内部通入气体，使得由气泵向第一腔体的内部通入气体能够进入切割机构具有的第二腔体；第一腔体上部还连通设有定位件的第三腔体，第三腔体与第二腔体分别连通于第一腔体的上方及下方，从而使得第一腔体内的光学组件以及第二腔体内设置的聚焦透镜组、及第三腔体内的定位件成为一个系统，通过向第一腔体内通入气体，使得整个系统受到气体保护，提高了气体的利用率。

Description

一种激光加工系统

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种激光加工系统。

背景技术

现有的激光加工设备包括激光器、光路系统、切割头以及视觉定位机构等，由于光路系统、切割头以及视觉定位机构具有多种镜片或镜头，这些镜片或镜头往往需要特别保护，因此，激光加工设备对于无尘环境的要求较高。此外，待加工产品的表面常常有尘埃堆积，影响加工质量。现有的激光加工设备往往对每个部件单独设置保护气体，这种方式往往浪费保护气体，也无法形成系统保护。例如，已公开专利“一种异型材的激光切割装置及切割方法（CN 113084365 B）”公开了“气源(3)可由气罐或气泵提供，通过管路连接激光切割头(4)，在激光切割时用以吹走熔渣，保护镜头”。

发明内容

本发明目的在于提出一种激光加工系统，该装置将加工设备连通设置为一个贯通的系统，贯通系统内通入气体对加工设备进行保护，如此设置，提高了保护气体的利用率，同时提高加工质量，具体的技术方案为：

提出一种激光加工系统，其特征在于，包括固体激光器、光学组件、切割机构、定位件及气泵；所述光学组件设于第一腔体内，所述固体激光器的出光口与所述第一腔体管路连通；

所述切割机构设有第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体管路连通；所述第二腔体底部设有出光孔；所述切割机构还包括聚焦透镜组，所述聚焦透镜组呈圆柱状，通过环形固定圈固定于所述环形固定圈中心，所述环形固定圈的环形部位设有间隔设置的一圈通气孔；所述切割机构正下方设有载料台，用于放置待加工产品；

所述光学组件包括第一反射静、第二反射镜、扩束镜及第三反射镜，所述固体激光器发射的激光经所述出光口及管路进入所述第一腔体，经所述第一反射镜反射后入射到所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射后进入所述扩束镜，经所述扩束镜后入射到第三反射镜，经所述第三反射镜反射后进入所述第二腔体，所述第一反射镜与所述第二反射镜及第三反射镜平行设置，与所述第一腔体底部呈45度角设置；

所述定位件设于第三腔体内，所述第一腔体与所述第三腔体管路连通，所述气泵与所述第一腔体管路连通；所述第一腔体、第二腔体及第三腔体形成一贯通系统；所述定位件设于所述切割机构正上方，被设置在与所述切割机构同轴的位置，所述定位件为相机，用于观测和确定待加工产品的加工部位；

所述气泵向所述第一腔体内通入抗氧化气体，所述抗氧化气体穿过所述第一腔体，通过所述管路进入所述第二腔体及第三腔体，并通过所述第二腔体底部设有的所述出光孔对待加工产品表面进行喷吹；

所述第一腔体、第二腔体及第三腔体内设有稳压机构，用于稳定各个腔体内部的气体压强；所述第一腔体、第二腔体及第三腔体内及所述管路的内部还设有气压检测机构，用于检测各个腔体以及管道的气压。

作为优选的技术方案，第一腔体、第二腔体及第三腔体为密闭腔体，管路与腔体及管路与管路之间的每个接口处通过密封圈密封。

作为优选的技术方案，稳压机构包括泄压管路及泄压阀，稳压机构信号连接气压检测机构，气压检测机构检测到腔体内或者管路中压强大于设定阈值时，发送信号到稳压机构，打开泄压阀，气体通过泄压管路排出。泄压管路设于第一腔体、第二腔体及第三腔体，泄压管路与外界连通，泄压阀设于泄压管路。

作为优选的技术方案，气压检测机构与气泵信号连接。同理，为了控制密闭系统内的气压正常，当气压检测机构检测到气压大于设定阈值时，发送信号到气泵，关闭气泵，待气压正常后，再打开气泵，继续输入气体。

作为优选的技术方案，载料台设有喷淋装置，喷淋装置包括竖直支架，竖直支架下方设有滑轮，载料台设有轨道，滑轮能够沿轨道移动。

作为优选的技术方案，竖直支架连接第一电机，通过第一电机驱动竖直支架移动。

作为优选的技术方案，竖直支架上设有喷淋管路，喷淋管路末端设有高压喷头，喷淋管路及高压喷头可以倾斜设置，斜向待加工产品表面。

作为优选的技术方案，喷淋装置设有一个或两个，当设置两个时，两个喷淋装置相对设于载料台两侧。

作为优选的技术方案，载料台底部设有底座，底座连接第二电机，第二电机能够带动底座做X方向及Y方向运动，进而带动载料台做X方向及Y方向运动。

作为优选的技术方案，还包括控制器，用于控制气泵、相机、稳压机构、气压检测机构、第一电机及第二电机运作。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：（1）本发明由固体激光器发生的激光出射至光学组件、光学组件设置于第一腔体的内部且光学组件用于将激光传输至切割机构、切割机构具有第二腔体且第一腔体与第二腔体连通，气泵用于向第一腔体的内部通入气体，使得由气泵向第一腔体的内部通入气体能够进入切割机构具有的第二腔体；第一腔体上部还连通设有定位件的第三腔体，第三腔体与第二腔体分别连通于第一腔体的上方及下方，从而使得第一腔体内的光学组件以及第二腔体内设置的聚焦透镜组、及第三腔体内的定位件成为一个系统，通过向第一腔体内通入气体，使得整个系统受到气体保护，提高了气体的利用率；（2）保护气体通过第二腔体下的出光孔输出后，还可以对待加工产品表面吹气冷却同时还能清除异物，提高气体利用率的同时还提高了加工质量；（3）通过在载料台设置喷淋装置，可以使得在切割前或完成之后，对加工产品表面进行喷淋清洗，提高产品加工质量；（4）通过在载料台上设置夹爪、夹爪连接底座，底座通过电机控制在切割路径中移动时带动加工产品移动，按照预设的切割形状进行切割。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

图1是本发明实施例提出的一种激光加工系统结构示意图一；

图2是本发明实施例提出的一种激光加工系统结构示意图二；

图3是本发明实施例提出的载料台设置喷淋装置的示意图；

图4是本发明实施例提出的载料台示意图；

附图标记说明：

固体激光器1；出光口11；第一腔体2；光学组件21；第一反射镜211；第二反射镜212；扩束镜213；第三反射镜214；切割机构3；第二腔体31；聚焦透镜组32；第三腔体4；定位件41；气泵5；载料台6；待加工产品7；竖直支架81；喷淋管路82；高压喷头83。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。

实施例

如图1-2所示，为本实施例提出的一种激光加工系统，包括固体激光器1、光学组件21、切割机构3、定位件41及气泵5。固体激光器1用于发生激光、光学组件21用于传输激光激光，切割机构3用于切割待加工产品7，定位件41用于定位待加工产品7，气泵5用于通入气体保护设备。

其中，光学组件21设于第一腔体2内，光学组件21包括第一反射静、第二反射镜212、扩束镜213及第三反射镜214，第一反射镜211与第二反射镜212及第三反射镜214平行设置，与第一腔体2底部呈45度角设置。第一腔体2用于将光学组件21与外界空气隔绝，保护镜体。

固体激光器1的出光口11与第一腔体2管路连通，产生的激光通过出光口11及管路进入第一腔体2。

切割机构3设有第二腔体31，第一腔体2与第二腔体31管路连通，进入第一腔体2内的激光经过光学组件21进入第二腔体31，即经过第一反射镜211反射后入射到第二反射镜212，经第二反射镜212反射后进入扩束镜213，经扩束镜213后入射到第三反射镜214，经第三反射镜214反射后进入第二腔体31。进一步的，切割机构3包括聚焦透镜组32，聚焦透镜组32包括多个透镜，多个透镜组合设置于第二腔体31内，所述聚焦透镜组32呈圆柱状，通过环形固定圈固定于所述环形固定圈中心，所述环形固定圈的环形部位设有间隔设置的一圈通气孔，从第一腔体2进入的气体，穿过通气孔，最后汇集到光孔排出。进一步的，可以看出，聚焦透镜组32从第二腔体31的出光孔延伸出，激光汇聚后，进行切割。

定位件41设于第三腔体4内，定位件41为相机，相机用于观测和确定待加工产品7的加工部位。定位件41设于切割机构3正上方，定位件41被设置在与切割机构3同轴的位置。第一腔体2与第三腔体4管路连通，从图中可以看出，第三腔体4与第二腔体31分别连通于第一腔体2的上方及下方，从而使得第一腔体2内的光学组件21以及第二腔体31内设置的聚焦透镜组32、及第三腔体4内的定位件41成为一个贯通系统。

气泵5与第一腔体2管路连通，切割机构3正下方设有载料台6，用于放置待加工产品7；第二腔体31底部设有出光孔，气泵5向第一腔体2内通入抗氧化气体，例如惰性气体，示例地，氦气、氩气等。抗氧化气体穿过第一腔体2，由于第一腔体2、第二腔体31及第三腔体4为贯通系统，因此，使得整个系统内的光学组件21、聚焦透镜组32、定位件41都受到气体保护，提高了气体的利用率，同时使得整个系统保持一定正压力，防止外界空气进入。进一步的，气体经过第一腔体2及第二腔体31，穿过通气孔，从出光孔排出，对待加工产品7表面能够进行喷吹，清洁表面异物并冷却待加工产品7，提高加工质量。相比现有技术，气体达到了综合利用，提高了利用率。

优选的，第一腔体2、第二腔体31及第三腔体4为密闭腔体，管路与腔体及管路与管路之间的每个接口处通过密封圈密封，使整个系统存于密闭空间内。第一腔体2、第二腔体31及第三腔体4内设有稳压机构，用于稳定各个腔体内部的气体压强。第一腔体2、第二腔体31及第三腔体4内及管路的内部还设有气压检测机构，用于检测各个腔体以及管道的气压。

优选的，稳压机构包括泄压管路及泄压阀，稳压机构可以信号连接气压检测机构，当气压检测机构检测到腔体内或者管路中压强大于设定阈值时，发送信号到稳压机构，打开泄压阀，气体通过泄压管路排出。当气压降低到正常范围值时，再控制泄压阀关闭泄压管路。泄压管路可以设于第一腔体2、第二腔体31及第三腔体4，泄压管路与外界连通，泄压阀设于泄压管路上，用于控制打开和关闭管路与外界的连通。

优选的，气压检测机构与气泵5信号连接。同理，为了控制密闭系统内的气压正常，当气压检测机构检测到气压大于设定阈值时，发送信号到气泵5，关闭气泵5，待气压正常后，再打开气泵5，继续输入气体。

优选的，如图3所示，载料台6设有喷淋装置，喷淋装置包括竖直支架81，竖直支架81下方设有滑轮，载料台6设有轨道（图中未示出），滑轮能够沿轨道移动。可以使得在切割前或切割完成之后，对加工产品表面进行喷淋清洗，提高产品加工质量。进一步的，竖直支架81连接第一电机，通过第一电机驱动竖直支架81移动。这里驱动竖直支架81的方式可以有多种，也可以通过气缸组件来驱动，实际应用时，本领域技术人员可以任意选择，不做限制，只要能达到驱动竖直支架81的移动的效果均可实施。

优选的，竖直支架81上设有喷淋管路82，喷淋管路82末端设有高压喷头83，喷淋管路82及高压喷头83可以倾斜设置，斜向待加工产品7表面。

本实施例仅示出了设置一个喷淋装置，在实际使用时，喷淋装置可以设置两个，或者多个。当设置两个时，两个喷淋装置相对设于载料台6两侧，高压喷头83对吹，可以将加工产品表面清洗更加干净。

优选的，如图4所示，载料台6底部设有底座，底座连接第二电机，第二电机能够带动底座做X方向及Y方向运动，进而带动载料台6做X方向及Y方向运动。进一步的，还可以在载料台6上方设置夹爪，用于夹紧待加工产品7，夹爪还可以设为可伸缩结构，方便夹持不同尺寸的产品。切割前，通过输入切割指令，第二电机带动底座沿着预设的切割路径移动，完成切割工作。

优选的，激光加工系统还包括控制器，用于控制气泵5、相机、稳压机构、气压检测机构、第一电机及第二电机运作。控制器还包括显示器，显示器可以设于第一腔体2外壁，方便工人操作。

显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

Claims (10)

1.一种激光加工系统，其特征在于，包括固体激光器、光学组件、切割机构、定位件及气泵；所述光学组件设于第一腔体内，所述固体激光器的出光口与所述第一腔体管路连通；

所述切割机构设有第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体管路连通；所述第二腔体底部设有出光孔；所述切割机构还包括聚焦透镜组，所述聚焦透镜组呈圆柱状，通过环形固定圈固定于所述环形固定圈中心，所述环形固定圈的环形部位设有间隔设置的一圈通气孔；所述切割机构正下方设有载料台，用于放置待加工产品；

所述光学组件包括第一反射镜、第二反射镜、扩束镜及第三反射镜，所述固体激光器发射的激光经所述出光口及管路进入所述第一腔体，经所述第一反射镜反射后入射到所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射后进入所述扩束镜，经所述扩束镜后入射到第三反射镜，经所述第三反射镜反射后进入所述第二腔体，所述第一反射镜与所述第二反射镜及第三反射镜平行设置，与所述第一腔体底部呈45度角设置；

所述定位件设于第三腔体内，所述第一腔体与所述第三腔体管路连通，所述气泵与所述第一腔体管路连通；所述第一腔体、第二腔体及第三腔体形成一贯通系统；所述定位件设于所述切割机构正上方，被设置在与所述切割机构同轴的位置，所述定位件为相机，用于观测和确定待加工产品的加工部位；

所述气泵向所述第一腔体内通入抗氧化气体，所述抗氧化气体穿过所述第一腔体，通过所述管路进入所述第二腔体及第三腔体，并通过所述第二腔体底部设有的所述出光孔对待加工产品表面进行喷吹；

所述第一腔体、第二腔体及第三腔体内设有稳压机构，用于稳定各个腔体内部的气体压强；所述第一腔体、第二腔体及第三腔体内及所述管路的内部还设有气压检测机构，用于检测各个腔体以及管道的气压。

2.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述第一腔体、第二腔体及第三腔体为密闭腔体，所述管路每个接口处通过密封圈密封。

3.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述稳压机构包括泄压管路及泄压阀，所述稳压机构信号连接所述气压检测机构，所述泄压管路设于所述第一腔体、第二腔体及第三腔体，所述泄压管路与外界连通，所述泄压阀设于所述泄压管路。

4.根据权利要求3所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述气压检测机构与所述气泵信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述载料台设有喷淋装置，所述喷淋装置包括竖直支架，所述竖直支架下方设有滑轮，所述载料台设有轨道，所述滑轮能够沿所述轨道移动。

6.根据权利要求5所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述竖直支架连接第一电机，通过所述第一电机驱动所述竖直支架移动。

7.根据权利要求6所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述竖直支架上设有喷淋管路，所述喷淋管路末端设有高压喷头，所述喷淋管路及高压喷头倾斜设置，斜向所述待加工产品表面。

8.根据权利要求7所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述喷淋装置设有一个或两个，当设置两个时，两个所述喷淋装置相对设于所述载料台两侧。

9.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于，所述载料台底部设有底座，所述底座连接第二电机，所述第二电机能够带动所述底座做X方向及Y方向运动，进而带动所述载料台做X方向及Y方向运动。

10.根据权利要求3所述的一种激光加工系统，其特征在于，还包括控制器，用于控制所述气泵、相机、稳压机构、气压检测机构运作。