[实用新型]一种激光旋转聚焦装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于激光旋转切割加工不同直径的孔以及激光旋扫焊接等方面的一种激光旋转聚焦装置。

背景技术

目前现有的用于旋转切割的激光旋转聚焦装置的激光束旋转方式采用的是方形棱镜偏转方式，(如图1所示)，当光经过一方形棱镜折射后，偏转一个角度，再将其绕中心轴旋转得到一圆周路径，调整棱镜的倾斜角度即可设定不同的旋转半径。在调整方形棱镜角度的同时，聚焦镜也相应位移一定距离使之与激光束同心。通过对半径设定和旋转的过程实现数控，也就是偏转聚焦装置绕中心轴旋转和设定半径均由相应的电机驱动，那么，该装置可以自动完成所需的加工路径。

上述使激光沿可调半径圆周旋转的方式虽然基本原理较简单，但若进行较精密数控旋切加工小孔，则装置结构设计较复杂，调整精度要求高，调整机构多，相应装置的体积较大，比较笨重，功能也有限，仅适合于孔的切割加工。另外，由于方形棱镜体积较大，在较大激光功率条件下，不易冷却，而且不适合应用于远红外的CO2激光波长，使用的激光功率范围也有限。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种易于调整、体积小、激光功率范围大的一种用于旋转切割的激光旋转聚焦装置。本实用新型的技术解决方案是，由光轴、棱镜和聚焦镜组成的用于旋转切割的激光聚焦装置，其棱镜为两块位置可调整的楔形镜，两块楔形镜的斜面相对放置，一块楔形镜的薄边与另一块楔形镜的厚边相对放置。本实用新型利用光的折射原理，采用一种双楔形镜组合装置使聚焦后的激光沿原传播方向产生平移，调整楔形镜之间的距离可以调整平移距离，实现激光快速旋转且旋转半径可调，通过电动传动机构使楔形镜绕中心轴旋转即可实现激光以设定的直径旋转。通过更换不同材料的楔形镜和聚焦镜，该装置适用于两种常用的激光加工应用，即YAG激光和CO2激光。通过增加水冷和气冷结构设计，适用于较高功率的连续YAG激光和CO2激光应用。在结构设计时，使激光偏移和旋转机构简单化，易于更换镜片，半径的设定和聚焦透镜的准直，均采用手动方式，即在旋转轴方向手动调整双楔形镜的间距，设定半径，在光束偏移方向一维调整聚焦镜位置使与偏移的激光同轴。整套装置仅旋转机构采用电机驱动，速度可调。因此，该装置还可以应用于大功率激光旋扫焊接应用研究。装置结构设计相对简单，易于实现。

附图说明

图1是现有技术结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

本用新型由光轴1、棱镜6和聚焦镜5组成，棱镜6为两块位置可调整的楔形镜3和楔形镜4，楔形镜3的斜面与楔形镜4的斜面相对放置，楔形镜3的薄边与楔形镜4的厚边相对放置。

激光束2沿旋转轴1垂直入射到第一楔形镜3上，经折射后以一定角度进入第二楔形镜4，第二楔形镜4与第一楔形镜3规格一致，采取互补放置，这样经第一楔形镜3折射偏折后的激光束2经互补的第二楔形镜4折射后垂直出射，但出射光较入射光平移一定距离。通过手动调整两块楔形镜3和楔形镜4的间距即可调整激光偏移的距离(即设定旋转半径)，两片互补楔形镜3和楔形镜4绕中心轴旋转，则激光束2作圆周运动。聚焦镜5位于双楔形镜3和楔形镜4之下，可以在激光束2偏移方向手动正交调整，使偏移的激光束2与聚焦镜5同心。在楔形镜3和楔形镜4旋转时，聚焦镜5同时围绕中心轴旋转。两片互补楔形镜3和楔形镜4采用较薄设计，并易于拆装，这样光学镜片易于水冷，而且易于更换适用于不同波长的镜片，使满足YAG和CO2激光应用。楔形镜3和楔形镜4及聚焦镜5均采用水冷的安装座，另外，还可以采用同轴气体辅助冷却的方式，以适用于较高功率条件。总之，激光旋转聚焦装置可以应用于数千瓦的YAG激光和CO2激光加工应用或试验研究。