双路激光扫描切割方法和装置与流程

本发明涉及激光技术应用领域；尤其涉及一种CO2激光器用于切割的领域。

背景技术：

在很多需要采用CO2激光器进行切割的场合，如激光切割电子线的绝缘皮，激光切割电子线的铝麦拉复合膜等等,常常是需要使用廉价的CO2激光管产生的两束入射激光进行移动扫描切割。现有技术是，激光管的出射激光和光路变换后的出射激光头出射的激光在一个平面内，而且这个平面和移动扫描方向垂直，扫描移动时，激光管需要一起跟随移动。由于CO2激光管很长，体积较大，不同于光纤激光容易调整和控制光路，这种方法制造的设备就会体积很大。另外就是，激光管通常布置在工件两侧，这样就造成检修和更换的困难。还有，现有技术都是更换激光管时，通过调整反光镜片来做光路修正微调校准，下面的激光管光路就很难操作调整。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，就需要重新构建激光光路，重新设计光路的调整方法和调整机构，首先要确定激光产生、光路调整和移动扫描的光路配置和调整方案，然后相应设计出其实用的装置。

本发明提供一种基于激光管平行于出射激光头移动切割方向的装配方式，包括但不局限使用CO2激光管，并且使用两根平行并列设置的激光管获得两路激光，两根激光管并列设置于工件作业面上方，方便于安装调试和更换检修，两路激光通过光路变换实现从被切割的两个方向入射。两个激光器和移动扫描机构分离设置，并且两根激光器静止设置，移动扫描机构带动出射激光头运动，实现扫描切割。当采用并列设置激光管时，其中一个光路会经过多次反射才能从出射激光头出光，因为反光镜片角度稍有偏差就很难调整出光，而且出光光斑畸变严重，因此，满足这种配置方式时，可以通过保持移动扫描部分的光路结构不变，调整激光管的光轴而微调校准光路。

附图说明和具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有双路激光移动扫描切割装置示意图

1-工件，22-移动扫描机构，11-激光管A，111-A路初始激光束，112-A路初始激光束45°反射镜片，115-A路聚焦激光出射镜头，12-激光管B，121-B路初始激光束，122-B路初始激光束第一45°反射镜片，125-B路聚焦激光出射镜头，XYZ-直角坐标系，X为移动扫描方向，激光管光轴和扫描移动方向垂直。

图2为本发明双路激光移动扫描切割装置示意图

1-工件，22-移动扫描机构，20-C型双路激光筒，11-激光管A，111-A路初始激光束，112-A路初始激光束45°反射镜片，115-A路聚焦激光出射镜头，116-A路聚焦切割激光，12-激光管B，121-B路初始激光束，122-B路初始激光束第一45°反射镜片，123-B路初始激光束第二45°反射镜片，124-B路初始激光束第三45°反射镜片，125-B路聚焦激光出射镜头，126-B路聚焦切割激光， 23-激光管第一支架，24-激光管第二支架，25-光路微调机构，XYZ-直角坐标系，X为移动扫描方向，激光管光轴和扫描移动方向平行。

对比图1现有技术装置和图2本发明装置，区别在于，图1中，现有技术是，激光管的出射激光和光路变换后的出射激光头出射的激光在一个平面内，而且这个平面和移动扫描方向垂直，扫描移动时，激光管需要一起跟随移动，移动扫描机构22沿X方向拖动整个激光系统移动，比较笨拙，而且装置沿Y方向有较大的纵深尺度。而且激光管上下布局位于两侧，下方激光管更换调整困难。从激光管到光路变换和调光再到出光元件为一个独立的光路系统，系统有两个这样的独立激光系统组成。其光路调整方式，是分别调整A路初始激光束45°反射镜片112和B路初始激光束第一45°反射镜片122。而图2中，两根激光管平行并列放置于工件1的一侧，通常是在设备的上方空间，便于更换检修，A路激光通过一次45°反射，B路激光经过3次反射，形成两路激光从两侧相对方向入射切割的作用方式，与此同时，激光管的出射激光和出射激光头的出射激光垂直。工作时，激光管11和激光管22均静止不动，移动扫描机构22沿X方向拖动出光镜筒部分移动，这种移动不会改变光路的性质。

进一步地，光路变换机构包括一个C型双路激光筒20和多个激光反射镜片，图2中，A路初始激光束的第一45°反射面112和B路初始激光束的第一45°反射面122平行但是沿X方向错开预设距离，由此获得两路出射激光在Z方向上不会重合对射，但两路出射激光构成的切割面和X轴平行。这样，在移动扫描切割时，才能够保证在工件上形成的两条切割线重合。

进一步地，所述光路变换机构包括一个C型双路激光筒20和多个激光反射镜片，C型双路激光筒20具有用一块材料整体加工形成的内部激光通路和外部45°反射面。用一块材料整体加工，可以做到所有45°反射面的形位公差非常的精确。反射镜片即装即用不需要调整。而现有技术中采用零碎零件加工组装的光路变换组件镜片调整非常麻烦。

进一步地，图2示例的双路激光扫描切割装置，不同于图1的光路微调机构。因为在实际使用过程中要定期更换激光管，更换激光管后，就必然要进行光路的微动调整。图2所述光路微调装置是位于激光管第二安装支架24处的调整机构25，调整机构25具有在YZ平面内任意方向调整激光管光轴尾端位置的卡套，调整时，激光管第一安装支架23固定不动，调整机构25的卡套在YZ平面内摇动，使得激光管光轴相对于X轴有微小的3D空间夹角的调整。第一安装支架23要尽可能的靠近激光管出光口，第二安装支架24要尽可能的靠近激光管尾端，这样通过围绕X轴摇动激光管尾部，就可以非常容易的调光，而且容易做到比较精细的调整。

综上所述，本发明的激光切割装置，包括平行并列放置于切割作业面上方的两个激光器，光路变换机构，光路调整装置，激光束出射镜头，出射激光扫描移动机构组成；激光器的两束平行初始激光经过光路变换成为从两个相对方向入射被切割工件的两束聚焦激光，激光器的出射激光和激光束出射镜头的出射激光垂直；两个激光器和移动扫描机构分离设置，并且两个激光器静止设置，激光器的光轴平行于出射激光移动切割方向，即X方向，出射激光扫描移动机构能够沿X方向移动扫描。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本方案例举激光切割HDMI数据线缆的芯线排绝缘皮, 激光管11和激光管12并列平行设置于线缆切割作业面的上面，分别形成两个光路Ａ路激光和Ｂ路激光。Ａ路激光路径是：激光管A12→A路初始激光束111→A路初始激光束45°反射镜片112→A路聚焦激光出射镜头115→A路聚焦切割激光116→切割两个芯线排的上面一侧。Ｂ路激光路径是：激光管B12→Ｂ路激光束121→Ｂ路激光束第一45°反射镜片122→Ｂ路激光束第二45°反射镜片123→Ｂ路激光束第三45°反射镜片124→Ｂ路聚焦激光出射镜头125→B路聚焦切割激光126→切割两个芯线排下面一侧。其中，C型双路激光筒20是一个中空的块体材料整体加工（例如线切割）而成的，精确保证了所有45°反射面的精准和相互垂直，这样，在反射镜片安装后不需要调整就能够实现光路的准确出光。激光束出射镜头实质上是一个可调焦的聚焦镜片，将能量密度低的激光束进一步聚集到一个点上，该激光焦点就落在两个芯线排范围内，理论位置是两个芯线排的中分面上。A路初始激光束的第一45°反射面112和B路初始激光束的第一45°反射面122平行但是沿X方向错开预设距离，这样，在移动扫描切割时，虽然有上下两路入射激光，但可以保证在工件上形成的两条切割线重合。移动扫描机构22带动C型双路激光筒20沿X方向移动，出射激光就可以从上下两面移动切割HDMI的芯线绝缘皮。

通常，A路聚焦激光出射镜头115和B路聚焦激光出射镜头125就是可以焦距调整的镜筒带一个聚焦透镜。

所述的光路变换机构就是C型双路激光筒20、反光镜片、聚焦激光出射镜头组成，能够改变激光的方向和聚焦。

由于采用这种C型双路激光筒20结构，更换激光管时，只有一次反射的A路激光通常不需要调整，只需要微调调整B路激光光轴即可。

本发明例举使用CO2激光器，也可以是YAG激光器等其他激光器。只是CO2激光器具有廉价实用特征，用途广泛而已。

通常这种布局时激光管方向和应用场合设备长度方向一致，显得紧凑，而且激光管置顶安装便于更换和检修。

综上所述，本发明的激光切割方法，包括了光路构建方法和光轴微调方法两部分；所述光路构建方法方法是，配置有平行并列设置的两个激光器产生两路初始平行激光，激光器光轴平行于移动切割方向设置，经过光路变换系统成为从工件两面相对入射的聚焦切割激光，聚焦切割激光和两路初始激光垂直设置，在激光器保持静止状态下，沿激光器光轴方向移动扫描机构带动聚焦激光出射镜头移动，实现移动切割；所述光路微调方法是，光路微调时，保持光路变换系统静止，摇动激光管光轴实现光路微调校准。

以上是双路激光扫描切割装置的基本构成，还可以进一步应用拓展，因为激光本身是平行光，在空气中传播基本不受距离的影响，当拉开激光管和光路变换机构之间的距离后，就可以切入数个同样的激光切割装置，只是共用一组激光器罢了。这样可以共享一组激光器，实现多工位交替使用激光切割作业的配置和布局。

以上的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。