一种玻璃管激光打孔装置及其打孔方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光打孔技术领域，尤其涉及一种玻璃管激光打孔装置及其打孔方法。
【背景技术】
[0002]随着我国科学技术的快速发展，激光加工技术以其柔韧性和灵活性在非金属加工领域逐步取代了传统加工手段。随着电子行业发展突飞猛进，各种产品朝着精细化、微型化发展，一些元器件的尺寸越来越小，传统的加工工艺难以满足要求。
[0003]现在广泛应用的激光加工工艺在一定程度缓解了加工难度，目前应用的主要是在平面内进行加工，如标记、焊接、切割等，在纵深方向均采用机械结构进行焦点调节，但在对一些特殊的应用如玻璃管打孔，当加工的孔径很小且孔很深时，在纵深方向可控精确差，加工效率低，且孔的边缘毛刺多等，因为这些问题很难达到工业生产要求，目前国内也有一些研究专门针对此种方式的微加工，也均处于实验室阶段，难以推广应用。
[0004]故，有必要设计一种玻璃管激光打孔装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种采用螺旋递进焦点对玻璃管进行打孔、打孔的精度高、稳定性好的玻璃管激光打孔装置及其打孔方法。
[0006]本发明提供一种玻璃管激光打孔装置，其包括:升降体、与该升降体连接的激光主梁、与该激光主梁连接的激光器，所述激光主梁包括:主梁前板、固定在该主梁前板上的光套、调光模块、与所述调光模块连接的扩束镜、与该扩束镜连接的三维动态模组、方头、以及安装在该方头内的F-theta镜片，其中，激光器发出的激光光束依序经所述调光模块、所述扩束镜、所述三维动态模组、所述方头至F-theta镜片，由该F-theta镜片聚焦形成螺旋递进焦点对玻璃管进行打孔。
[0007]本发明还提供一种玻璃管激光打孔方法，其包括如下步骤:
[0008]第一步:激光光束发出激光光束，进入激光主梁的调光模块；
[0009]第二步:调光模块激光光束的方向，并将激光光束进入激光主梁的扩束镜；
[0010]第三步:扩束镜对激光光束进行直径的扩展和发散角的减小，并将激光光束进入激光主梁的三维动态模组；
[0011]第四步:三维动态模组的音圈电机控制该激光光束的纵深，并将激光光束进入激光主梁的方头；
[0012]第五步:方头的一对振镜电机控制该激光光束的水平运动，并将该激光光束进入F-theta镜片;第六步:F-theta镜片对激光光束聚焦形成螺旋递进焦点对玻璃管进行打孔。
[0013]本发明解决了微型玻璃管打孔工艺问题，并将其应用到了工业生产，效率高，满足了生产需求;本发明打孔的精度高，稳定性好，保证了产品质量;本发明结构紧凑，占用空间小，方便安装，可适应工业生产环境。
【附图说明】
[0014]图1为本发明玻璃管激光打孔装置的立体结构示意图；
[0015]图2为图1所示玻璃管激光打孔装置的激光主梁的立体分解示意图；
[0016]图3为图2所示激光主梁的方头与F-theta镜片组装的结构示意图；
[0017]图4为图2所示激光主梁的调光模块的立体分解示意图；
[0018]图5为图1所示玻璃管激光打孔装置的激光光束的光路示意图；
[0019]图6为图1所示玻璃管激光打孔装置的光路密封结构的示意图；
[0020 ]图7为图6在A-A处的剖视图；
[0021]图8为图6在B处的局部放大图；
[0022]图9为图6在C处的局部放大图；
[0023]图10为图1所示玻璃管激光打孔装置的焦点轨迹运动之一；
[0024]图11为图1所示玻璃管激光打孔装置的焦点轨迹运动之二。
[0025]图号说明:
[0026]1-机柜、2-显示器、3-输入设备、4-升降体、5激光主梁、51-主梁底板、52-主梁前板、53-光套、54-调光模块、541-反射镜片上调节座、542-第一上调节顶丝(细牙)、543-第二上调节顶丝(粗牙)、544-第三上调节顶丝(细牙)、545-上调节座545、546-上反射镜、547-反射镜装配腔、548-下反射镜、549-下调节座、862-反射镜片下调节座、862-第一下调节顶丝(粗牙)、863_第二下调节顶丝(细牙)、864_第三下调节顶丝(细牙)、55_扩束镜、56-三维动态模组、57-三维动态安装座、58-三维动态压板、59-方头装配板、81-方头、82_F_theta镜片、83-镜头转接环、84-密封圈、85密封罩、6-激光器、7-冷水机、101-第一光路、102-第二光路、103-第三光路、104-第四光路、105-第五光路、106-第六光路。
【具体实施方式】
[0027]本发明揭示一种玻璃管激光打孔装置，如图1所示，本种玻璃管激光打孔装置包括:机柜1、位于该机柜I上的显示器2、与该显示器2交互的输入设备3、位于所述机柜I上的升降体4、与升降体4连接的激光主梁5、与该激光主梁5连接的激光器6、以及冷水机7。
[0028]所述机柜I主要装载主机、激光控制器和控制电路;所述显示器2用于显示装置的操作界面;所述输入设备3为鼠标，该输入设备3也位于所述机柜I上;所述升降梯4用于调节激光主梁6在Z轴上的高度;所述激光主梁6为激光的光路调整与控制模块;所述激光器6发出可见绿光，其波长是532nm;所述冷水机7为激光器5和激光主梁6的散热提供冷水源。
[0029]图2和图3为激光主梁与激光器的组装立体分解示意图，所述激光主梁5包括:主梁底板51、固定在该主梁底板51上的主梁前板52、固定在该主梁前板52上的光套53、固定连接在所述主梁底板51上的调光模块54、与所述调光模块54连接的扩束镜55、与该扩束镜55连接的三维动态模组56、固定在所述主梁底板51且用于安装所述三维动态模组56的三维动态安装座57、压设在所述三维动态模组56上的三维动态压板58、安装方头81的方头装配板59、固定在所述主梁底板51上的方头81、安装在该方头81内的F-theta镜片82、安装F-theta镜片82的镜头转接环83、对所述F-theta镜片82的密封的密封圈84、以及对整个激光主梁5进行密封的密封罩85。
[0030]所述主梁底板51用于装配激光主梁5的其他所有部件;所述主梁前板52垂直连接在所述主梁底板51上;激光从激光器6出来经由所述光套52进入所述调光模块54;利用所述调光模块54进行光路光向的调节;所述扩束镜55用于扩展激光束的直径并减小激光束的发散角;所述三维动态模组56主要包含音圈电机，用来控制激光焦点的纵深方向；所述三维动态安装座57固定在所述主梁底板51且用于安装所示三维动态模组56;所述方头81设有一对振镜电机，用来控激光焦点的水平方向；所述光套53、调光模块54、扩束镜55、三维动态模组56、三维动态安装座57、三维动态压板58、方头装配板59、以及方头81外由所述密封罩85罩设。
[0031 ] 通过所述镜头转换环83连接所述方头81和F_theta镜片82，所述密、封圈84防止灰尘或杂物进入所述方头82。
[0032]其中，所述F-theta镜片82为短焦距的镜片。
[0033]图4为调光模块的立体分解示意图，所述调光模块54包括:反射镜片上调节座541、第一上调节顶丝(细牙)542、第二上调节顶丝(粗牙)543、第三上调节顶丝(细牙)544、固定在所述反射镜片上调节座541上的上调节座545、固定在该上调节座545内的上反射镜546、反射镜装配腔547、下反射镜548、固定该下反射镜548的下调节座549、反射镜片下调节座861、第一下调节顶丝(粗牙)862、第二下调节顶丝(细牙)863、第三下调节顶丝(细牙)864、装设在所述反射镜片上调节座541和上调节座545之间的第一弹簧(图未示)、以及装设在所述下调节座549和反射镜片下调节座861之间的第二弹簧(图未示)。
[0034]所述反射镜片上调节座541设有多个通孔，所述第一上调节顶丝(细牙)542、第二上调节顶丝(粗牙)543、以及第三上调节顶丝(细牙)544从所述反射镜片上调节座541的上表面穿过对应的通孔固定所述上调节座545，该第一上调节顶丝(细牙)542、第二上调节顶丝(粗牙)543、以及第三上调节顶丝(细牙)544用于对所述上反射镜546进行微调;所述反射镜片下调节座861设有多个通孔，第一下调节顶丝(粗牙)8