一种光斑焦距可调的激光器系统的制作方法

本发明涉及激光器，具体涉及一种光斑焦距可调的激光器系统。

背景技术：

激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工的加工方式，其广泛应用于激光熔覆、激光焊接、激光切割、激光热处理、激光打孔等各个方面。

现有激光器系统的激光发生器和光学元件位置都是固定的，其产生的光斑位置和大小是不可调节的，光斑和焦距固定的激光器由于其光斑是固定的，产生的激光能量密度是固定不变的，因此一般只能适应某一些特定的使用场合，使用范围窄。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有激光器系统只能适应某些特定的使用场合，使用范围窄的问题，提供一种光斑焦距可调的激光器系统。

本发明的技术方案是：

一种光斑焦距可调的激光器系统，包括激光器组件、中间伸缩筒组件和前端伸缩筒组件；所述激光器组件包括固定架以及设置在固定架上的激光发生器、反射镜和固定镜片组，所述反射镜位于激光发生器的出光光路上，所述固定镜片组位于反射镜的反射光路上，所述固定架上设置有后端固定导轨；所述中间伸缩筒组件包括第一活动镜片组、第二活动镜片组、第一调节螺杆、第二调节螺杆和中间活动架；所述中间活动架上设置有中间固定导轨，所述第一活动镜片组位于固定镜片组的出光光路上，且通过后端固定导轨可滑动设置在固定架上；所述第二活动镜片组位于第一活动镜片组的出光光路上，且固定设置在中间活动架上；所述中间活动架通过后端固定导轨可滑动设置在固定架上；所述第一调节螺杆固定设置在固定架上，且与第一活动镜片组螺纹连接，所述第二调节螺杆固定设置在固定架上，且与中间活动架螺纹连接；所述前端伸缩筒组件包括前端活动镜片组、前端活动架和第三调节螺杆；所述第三调节螺杆固定设置在中间活动架上，所述前端活动镜片组固定设置在前端活动架上，所述前端活动架通过中间固定导轨可滑动设置在中间活动架上，且与第三调节螺杆螺纹连接。

进一步地，还包括设置在后端固定导轨内侧的第一活动限位块，所述第一活动限位块与设置在固定架上的螺杆螺纹连接，对第一活动镜片组进行限位。

进一步地，还包括第一固定限位块，所述第一固定限位块固定设置在后端固定导轨内侧，对第一活动镜片组进行限位。

进一步地，还包括设置在后端固定导轨内侧第二活动限位块，所述第二活动限位块与设置在固定架上的螺杆螺纹连接，对第二活动镜片组进行限位。

进一步地，还包括第二固定限位块，所述第二固定限位块固定设置在后端固定导轨内侧，对第二活动镜片组进行限位。

进一步地，还包括设置在中间固定导轨内侧的第三活动限位块，所述第三活动限位块与设置在中间活动架上的螺杆螺纹连接，对前端活动镜片组进行限位。

进一步地，所述第三活动限位块为两组。

进一步地，所述第一活动限位块和第二活动限位块为l型结构，第一活动限位块包括第一限位面和第二限位面，第二活动限位块包括第三限位面和第四限位面。

进一步地，所述激光发生器、反射镜均为两组，两组反射镜上下设置，且镜面垂直，两组激光发生器分别设置在反射镜的两侧。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明系统的激光器光斑和焦距是可调的，可根据实际的需要调整激光器的光学镜片位置，从而获得不同尺寸的激光光斑。

2.本发明提供光斑焦距可调的激光器系统，激光器有不同尺寸的激光光斑，能满足更多不同场合的使用，更高的提高激光器的使用效率。例如，激光熔覆时使用的激光器光斑能量密度要求比较大，而激光淬火时使用的光斑能量密度比较小，因此固定光斑激光器使用激光熔覆时，激光器可以使用大功率，同样的激光器使用在激光淬火时，功率就需要大幅调低，这样激光器使用效率就不高。而激光光斑尺寸可以改变时，激光淬火时就可以不用调低功率，只需将光斑尺寸调大，这样单位时间内激光淬火的加工面积就增大了，提高了使用效率。

3.本发明系统结构简单，操作方便，加工成本经济，调节精装准确，限位块限位精度可到0.1mm以下，调节过程方便，可手动调节和自动调节。

附图说明

图1为本发明光斑焦距可调的激光器系统外形图；

图2为本发明光斑焦距可调的激光器系统结构图一；

图3为本发明光斑焦距可调的激光器系统结构图二；

图4为本发明光斑焦距可调的激光器系统结构图三；

图5为本发明光斑焦距可调的激光器系统镜片调节示意图。

附图标记：1-激光器组件，2-中间伸缩筒组件，3-前端伸缩筒组件，11-固定架，12-激光发生器，13-反射镜，14-固定镜片组，15-后端固定导轨，16-第一活动限位块，17-第一固定限位块，161-第一限位面，162-第二限位面；21-中间活动架，22-第一活动镜片组，23-第二活动镜片组，24-第一调节螺杆，25-第二调节螺杆，26-中间固定导轨，27-第二活动限位块，28-第二固定限位块，29-中间伸缩筒后立板，271-第三限位面，272-第四限位面；31-前端活动架，32-前端活动镜片组，33-第三活动限位块，34-第三调节螺杆，35-前固定限位块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

本发明系统中，激光器光斑和焦距是可调的，可根据实际需要调整激光器的光学镜片位置，从而获得不同尺寸的激光光斑和光斑焦距。

如图1至图4所示的一种光斑焦距可调的激光器系统，包括激光器组件1、中间伸缩筒组件2和前端伸缩筒组件3。

激光器组件1包括固定架11以及设置在固定架11上的激光发生器12、反射镜13和固定镜片组14，反射镜13位于激光发生器12的出光光路上，固定镜片组14位于反射镜13的反射光路上，固定架11的两侧分别设置有后端固定导轨15。激光发生器12、反射镜13均为两组，两组反射镜13上下设置，且镜面垂直，两组激光发生器12分别设置在反射镜13的两侧，一个激光器的功率不够时，设置两组激光发生器12，可实现更大功率的激光输出。

中间伸缩筒组件2包括第一活动镜片组22、第二活动镜片组23、第一调节螺杆24、第二调节螺杆25和中间活动架21，中间活动架21上固定设置有中间固定导轨26；第一活动镜片组22位于固定镜片组14的出光光路上，且通过后端固定导轨15可滑动设置在固定架11上；第二活动镜片组23位于第一活动镜片组22的出光光路上，且固定设置在中间活动架21上；中间活动架21通过后端固定导轨15可滑动设置在固定架11上；第一调节螺杆24固定设置在固定架11上，且与第一活动镜片组22螺纹连接，转动第一调节螺杆24即可对第一活动镜片组22的位置进行调整，第二调节螺杆25固定设置在固定架11上，且与中间活动架21螺纹连接，转动第二调节螺杆25即可对第二活动镜片组23的位置进行调整。

第一活动镜片组22通过第一活动限位块16、第一固定限位块17进行限位；第一活动限位块16设置在后端固定导轨15内侧左边，且与设置在固定架11上的螺杆螺纹连接，当需要对第一活动镜片组22限位时，转动螺杆，使得第一活动限位块16向后端固定导轨15内侧移动，从而对第一活动镜片组22进行限位；第一固定限位块17固定设置在后端固定导轨15内侧左边，对第一活动镜片组22的一侧极限位置进行限定。

第二活动镜片组23通过第二活动限位块27、第二固定限位块28进行限位；第二活动限位块27设置在后端固定导轨15内侧右边且与设置在固定架11上的螺杆螺纹连接，当需要对第二活动镜片组23进行限位时，转动螺杆，使得第二活动限位块27向后端固定导轨15内侧移动，从而对第二活动镜片组23进行限位；第二固定限位块28固定设置在后端固定导轨15内侧右边，对第二活动镜片组23进行限位。当然，第一活动镜片组22的右边完全穿过第二活动限位块27、第二固定限位块28，第二活动限位块27、第二固定限位块28不对第一活动镜片组22限位。

当然，可将第一活动限位块16和第二活动限位块27设置为l型结构，第一活动限位块16包括第一限位面161和第二限位面162，第二活动限位块27包括第三限位面271和第四限位面272，对第一活动镜片组22、第二活动镜片组23进行不同位置的限定。

前端伸缩筒组件3包括前端活动镜片组32、前端活动架31和第三调节螺杆34；第三调节螺杆34固定设置在中间活动架21，前端活动镜片组32固定设置在前端活动架31上，前端活动架31通过中间固定导轨26可滑动设置在中间活动架21上，且与第三调节螺杆34螺纹连接。转动第三调节螺杆34即可对前端活动架31进行移动，从而对前端活动镜片组32的位置进行调整。

前端活动镜片组32通过两组第三活动限位块33进行限位，第三活动限位块33设置在中间固定导轨26内侧，且与设置在中间活动架21上的螺杆螺纹连接，转动螺杆即可对第三活动限位块33的位置进行移动，从而对前端活动镜片组32的位置进行限定。

如图5所示，本发明系统的光学系统镜片组有如下四种变化，光学镜片处于abcd四种不同的位置时，激光器的光斑大小尺寸和焦距位置都不相同，在激光加工使用时，可根据不同的加工工艺要求，调整本激光器的各光学镜片组的位置，得到所需要的各种尺寸的激光光斑。

下面介绍下本系统的镜片组的调节方式，以第一活动镜片组22为例来说明。

调整第一活动镜片组22时，旋转第一调节螺杆24，第一活动镜片组22前后移动，当第一活动镜片组22移动至第一固定限位块17时，第一活动镜片位置移动至a位置；当第一活动镜片组22移动至第一活动限位块的第一限位面161时，第一活动镜片组22位置移动至b位置；当第一活动镜片组22移动至第一活动限位块的第二限位面162时，第一活动镜片组22位置移动至c位置；当第一活动镜片组22移动至固定镜片组14位置时，第一活动镜片组22位置移动至d位置。第一活动限位块16的位置可以调整，可根据实际需要调整第一活动限位块16位置，保证第一活动镜片组22接触到第一活动限位块16的第一限位面或第二限位面，第一活动镜片组22位置调整好后，用紧固螺钉锁死调节螺杆。

调整第二活动镜片组23时，旋转第二调节螺杆25，第二活动镜片组23前后移动，当第二活动镜片组23碰到中间伸缩筒后立板29时，第二活动镜片组23移动至a位置；当第二活动镜片组23撞块碰到第二活动限位块的第三限位面时，第二活动镜片组23位置移动至b位置；当第二活动镜片组23撞块碰到第二活动限位块的第四限位面2时，第二活动镜片组23位置移动至c位置，当第二活动镜片组23撞块碰到第二固定限位块时，第二活动镜片组23位置移动至d位置。

调整前端活动镜片组32时，旋转第三调节螺杆34，前端活动镜片组32前后移动，当前端活动镜片组32撞块碰到前固定限位块35时，前端活动镜片组32位置移动至d位置；当前端活动镜片组32撞块碰到第一组第三活动限位块，前端活动镜片组32位置移动至c位置；镜片组撞块碰到第二组第三活动限位块33，镜片组位置移动到至b位置；当前端活动镜片组32碰到中间伸缩筒后立板29时，镜片组位置移动至a位置。