一种双激光器出光的激光加工装置

技术领域

本发明属于激光加工设备技术领域，具体涉及一种双激光器出光的激光加工装置。

背景技术

激光加工，是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、雕刻、切割、打标、钻孔等加工应用场景。其中，CO

现有技术中，公开号为CN206135187U的中国专利还提供了一种偏振高功率激光器，包括有基座，所述基座上设置有第一散热器和第二散热器，所述第一散热器上设置有第一激光器芯片，所述第二散热器上设置有第二激光器芯片，所述第一激光器芯片前方设置有半波片，所述半波片前方设置有偏振分光片，所述偏振分光片位于第二激光器芯片的前方。该偏振高功率激光器采用基于双激光器的光束复合技术，通过在其中一路的激光器前放置半波片，使光线的偏振态发生改变后入射至偏振分光片，完成合束过程。但是，半波片的加工成本高，且由于激光生成过程中会产生大量的热量，激光的热效应会影响半波片的使用性能，导致激光功率和光束质量会大幅下降，对输出激光的功率造成损耗。

为确保合束激光的高功率输出，我们发现可以直接将其中一路的激光器旋转90度，从而使得激光的偏振态直接发生改变。但这就对两路激光器的安装精度提出更高的要求，激光器的安装精度将严重影响合束效果，以及输出激光的功率、光束质量。由于CO

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种适用于双CO

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种双激光器出光的激光加工装置，以解决现有双激光器的安装结构精度不足，难以确保合束激光的高功率输出等技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种双激光器出光的激光加工装置，包括一基座，所述基座安装有第一激光器、第二激光器、合束组件、光路组件和扫描头，所述基座上设有安装部，所述安装部的上端面设有第一加工平面和第二加工平面；第一加工平面和第二加工平面呈分开设置，且两者高度相等；

第一激光器与第二激光器呈相互并排设置，且朝向同一侧出射激光；所述第一激光器的两端对应抵接在两加工平面上；所述第二激光器绕其轴向旋转90度，使第二激光器出射激光与第一激光器出射激光的偏振方向呈正交设置；旋转后的第二激光器与一转向支座相连接，并通过所述转向支座对应抵接在两加工平面上；所述第一激光器与加工平面的抵接处、第二激光器与转向支座的连接处、转向支座与加工平面的抵接处还分别设有若干个调节模块，各个所述调节模块用于调平对应的激光器或转向支座；

所述合束组件包括合束镜和若干反射镜，所述反射镜设置在两激光器的激光出射方向上，用于将出射激光引导至所述合束镜，由所述合束镜将两激光器出射的激光进行合束，并传向光路组件；所述光路组件包括若干凹透镜和/或凸透镜，用于调节入射激光的光束焦距；加工激光自第一激光器、第二激光器分别出射，经过合束组件合束后，由光路组件入射至扫描头，扫描头包括若干反射透镜，用于改变加工激光的方向，使加工激光朝向工作平台射出。

本发明提供一基座供双激光器安装固定，基座上设置有第一加工平面和第二加工平面，加工采用一次装夹定位，并通过钻铣切削成型，切削量少、工艺精度高；另外，配置转向支座连接第二激光器，完成与基座的安装配合，转向支座采用紧固件组装连接，无需焊接固定，变形量小，可有效确保激光器的装配精度，通过旋转激光器实现出射激光偏振态的转换，可以替换现有的半波片等昂贵器件，节约成本。

作为以上方案的进一步改进，所述第一激光器与加工平面的抵接处、第二激光器与转向支座的连接处、转向支座与加工平面的抵接处分别通过紧固件两两相互固定连接；

靠近紧固件处设有所述调节模块，所述调节模块包括一顶丝，第一激光器、第二激光器和转向支座上设有与所述顶丝相适配的顶丝孔，所述顶丝与顶丝孔相互配合连接；当沿顶丝旋进方向旋动顶丝时，所述顶丝对应抵靠在加工平面或转向支座上；双激光器的安装位置易于调整，通过配置顶丝对两个激光器进行调平，使得出射激光沿既定光路射出，便于后续由合束组件进行两路出射激光的光束复合操作，有效确保合束激光的高功率输出。

作为以上方案的进一步改进，各加工平面上还设有顶丝垫，所述顶丝垫与抵压在加工平面上的顶丝相互适配设置；顶丝垫的设置，能有效避免顶丝对加工平面的破坏，确保两加工平面的加工精度。

作为以上方案的进一步改进，所述转向支座包括两支脚，两支脚通过一连接板相互固定连接；所述支脚包括与第二激光器相连接的立板，以及与两加工平面相抵接的支撑板，所述立板与支撑板所在的平面呈相互垂直设置；通过设置转向支座，可以实现出射激光偏振态的转换，结构简单，成本低。

作为以上方案的进一步改进，所述立板与支撑板的连接处设有第一加强筋块，立板与支撑板的至少一侧端面连接有第二加强筋块；各加强筋块的配置，能够有效提高转向支座的结构强度，避免激光器的出射激光发生偏转；同时，转向支座采用紧固件组装连接，无需焊接固定，变形量小，可有效确保激光器的装配精度。

作为以上方案的进一步改进，两支脚的支撑板上设有若干个腰形孔，紧固件穿过所述腰形孔，将转向支座固定在两加工平面上；腰形孔的设置，为转向支座与加工平面的安装提供余量，提高安装效率。

支撑板的一侧还设有固定块，所述固定块上设有拉紧螺丝和顶锥，支撑板上设有螺丝孔，所述拉紧螺丝与螺丝孔相互配合；所述顶锥与固定块螺纹连接，可沿其轴线旋进或旋出，与支撑板的侧端面相抵或相离；其中，所述顶锥的轴线方向与腰形孔的延伸方向相一致；在固定块上设置拉紧螺丝和顶锥，为转向支座的安装提供预紧力，避免其错位。

作为以上方案的进一步改进，各激光器的底部两端还分别设有支板，第一激光器通过所述支板与两加工平面抵接固定，第二激光器通过所述支板与转向支座连接固定。

作为以上方案的进一步改进，所述转向支座的两端分别设有定位端面，两定位端面与第二激光器两端的支板相互对应，当第二激光器与所述转向支座相互连接时，第二激光器的支板抵靠在对应的定位端面上；定位端面的设置，为第二激光器与转向支座的连接提供基准，确保安装精度，有利于后续的激光合束操作。

作为以上方案的进一步改进，所述合束组件包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；第一激光器出射第一激光束，第二激光器出射第二激光束，第一激光束依次经过第一反射镜、第二反射镜反射至所述合束镜，第二激光束经过第三反射镜反射至所述合束镜；

所述合束镜透射所述第一激光束，反射所述第二激光束，以使第一激光束透过合束镜并与第二激光束的反射光同束形成合束激光输出。

作为以上方案的进一步改进，所述光路组件包括滑座、支座、第一镜片和第二镜片，所述滑座上设有沿激光光路延伸的导轨，支座设置在导轨上并可沿导轨滑动，第二镜片固定在支座上，还包括与支座连接的摆动电机，摆动电机控制支座沿导轨方向往返滑动，还包括与滑座传动连接的驱动单元，所述驱动单元驱使所述滑座沿激光光路延伸的方向前后移动，使得第一镜片与第二镜片之间的间距适配相应的打标范围。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供一基座供双激光器安装固定，基座上设置有第一加工平面和第二加工平面，加工采用一次装夹定位，并通过钻铣切削成型，切削量少、工艺精度高；

(2)配置转向支座连接第二激光器，完成与基座的安装配合，转向支座采用紧固件组装连接，无需焊接固定，变形量小，可有效确保激光器的装配精度，通过旋转激光器实现出射激光偏振态的转换，可以替换现有的半波片等昂贵器件，节约成本；

(3)双激光器的安装位置易于调整，通过配置顶丝对两个激光器进行调平，使得出射激光沿既定光路射出，便于后续由合束组件进行两路出射激光的光束复合操作，有效确保合束激光的高功率输出。

附图说明

图1为本发明的工作示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的第一激光器、第二激光器与基座的安装示意图；

图4为本发明的第一激光器、第二激光器与基座的分解示意图；

图5为本发明的第一激光器、第二激光器与基座的俯视图；

图6为本发明的第一激光器与第二激光器的组合示意图；

图7为本发明的第一激光器与加工平面的安装示意图；

图8为本发明的转向支座的结构示意图；

图9为本发明的合束组件的工作示意图；

图10为本发明的光路组件的工作示意图。

附图标记：

1、基座；A1、第一激光器；A2、第二激光器；

J1、第一激光束；J2、第二激光束；H3、合束激光；G1、工作平台；

11、安装部；111、第一加工平面；112、第二加工平面；113、筋板；

12、转向支座；121、支脚；1211、立板；1212、支撑板；122、连接板；123、第一加强筋块；124、第二加强筋块；125、固定块；126、腰形孔；127、拉紧螺丝；128、顶锥；129、定位端面；

13、调节模块；131、顶丝；132、顶丝孔；133、顶丝垫；

14、支板；

15、紧固件；

2、合束组件；21、合束镜；22、第一反射镜；23、第二反射镜；24、第三反射镜；25、调节支件；

3、光路组件；31、滑座；32、支座；33、第一镜片；34、第二镜片；35、导轨；36、摆动电机；

4、扫描头。

具体实施方式

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，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作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。

如图1-图10所示，一种双激光器出光的激光加工装置，包括一基座1，所述基座1安装有第一激光器A1、第二激光器A2、合束组件2、光路组件3和扫描头4；

所述基座1上设有安装部11，所述安装部11的上端面设有第一加工平面111和第二加工平面112；第一加工平面111和第二加工平面112呈分开设置，且两者高度相等；两加工平面之间连接有若干个筋板113，各筋板113的上边缘低于所述加工平面；筋板113的设置，能够有效提高底座的结构强度，避免形变；另外，配置各筋板113的上边缘低于所述加工平面，只对两激光器的安装抵接处进行加工，能有效降低加工成本，保证加工精度。

第一激光器A1与第二激光器A2呈相互并排设置，且朝向同一侧出射激光；所述第一激光器A1的两端对应抵接在两加工平面上；所述第二激光器A2绕其轴向旋转90度，使第二激光器A2出射激光与第一激光器A1出射激光的偏振方向呈正交设置；旋转后的第二激光器A2与一转向支座12相连接，并通过所述转向支座12对应抵接在两加工平面上；

在本实施例中，各激光器的底部两端还分别设有支板14，第一激光器A1通过所述支板14与两加工平面抵接固定，第二激光器A2通过所述支板14与转向支座12连接固定。

在本实施例中，所述转向支座12的两端分别设有定位端面129，两定位端面129与第二激光器A2两端的支板14相互对应，当第二激光器A2与所述转向支座12相互连接时，第二激光器A2的支板14抵靠在对应的定位端面129上；定位端面129的设置，为第二激光器A2与转向支座12的连接提供基准，确保安装精度，有利于后续的激光合束操作。

在本实施例中，所述转向支座12包括两支脚121，两支脚121通过一连接板122相互固定连接；所述支脚121包括与第二激光器A2相连接的立板1211，以及与两加工平面相抵接的支撑板1212，所述立板1211与支撑板1212所在的平面呈相互垂直设置；通过设置转向支座12，可以实现出射激光偏振态的转换，结构简单，成本低。

在本实施例中，所述立板1211与支撑板1212的连接处设有第一加强筋块123，立板1211与支撑板1212的至少一侧端面连接有第二加强筋块124；各加强筋块的配置，能够有效提高转向支座12的结构强度，避免激光器的出射激光发生偏转；同时，转向支座12采用紧固件15组装连接，无需焊接固定，变形量小，可有效确保激光器的装配精度。

在本实施例中，两支脚121的支撑板1212上设有若干个腰形孔126，紧固件15穿过所述腰形孔126，将转向支座12固定在两加工平面上；腰形孔126的设置，为转向支座12与加工平面的安装提供余量，提高安装效率。

支撑板1212的一侧还设有固定块125，所述固定块125上设有拉紧螺丝127和顶锥128，支撑板1212上设有螺丝孔，所述拉紧螺丝127与螺丝孔相互配合；所述顶锥128与固定块125螺纹连接，可沿其轴线旋进或旋出，与支撑板1212的侧端面相抵或相离；其中，所述顶锥128的轴线方向与腰形孔126的延伸方向相一致；在固定块125上设置拉紧螺丝127和顶锥128，为转向支座12的安装提供预紧力，避免其错位。

所述第一激光器A1与加工平面的抵接处、第二激光器A2与转向支座12的连接处、转向支座12与加工平面的抵接处还分别设有若干个调节模块13，各个所述调节模块13用于调平对应的激光器或转向支座12；在本实施例中，所述第一激光器A1与加工平面的抵接处、第二激光器A2与转向支座12的连接处、转向支座12与加工平面的抵接处分别通过紧固件15两两相互固定连接；

靠近紧固件15处设有所述调节模块13，所述调节模块13包括一顶丝131，第一激光器A1、第二激光器A2和转向支座12上设有与所述顶丝131相适配的顶丝孔132，所述顶丝131与顶丝孔132相互配合连接；当沿顶丝131旋进方向旋动顶丝131时，所述顶丝131对应抵靠在加工平面或转向支座12上；双激光器的安装位置易于调整，通过配置顶丝131对两个激光器进行调平，使得出射激光沿既定光路射出，便于后续由合束组件2进行两路出射激光的光束复合操作，有效确保合束激光H3的高功率输出。

在本实施例中，各加工平面上还设有顶丝垫133，所述顶丝垫133与抵压在加工平面上的顶丝131相互适配设置；顶丝垫133的设置，能有效避免顶丝131对加工平面的破坏，确保两加工平面的加工精度。

在本实施例中，待第一激光器A1与第二激光器A2调平后，第一激光器A1出射激光的光轴与第二激光器A2射激光的光轴相互平行，且高度相等；配置两激光器出射激光的光轴相互平行且高度一致，为后续激光的合束操作提供便利，确保合束激光H3的高功率输出。

所述合束组件2包括合束镜21和若干反射镜，所述反射镜设置在两激光器的激光出射方向上，用于将出射激光引导至所述合束镜21，由所述合束镜21将两激光器出射的激光进行合束，并传向光路组件3；

具体的，在本实施例中，所述合束组件2包括第一反射镜22、第二反射镜23和第三反射镜24；第一激光器A1出射第一激光束J1，第二激光器A2出射第二激光束J2，第一激光束J1依次经过第一反射镜22、第二反射镜23反射至所述合束镜21，第二激光束J2经过第三反射镜24反射至所述合束镜21；

所述合束镜21透射所述第一激光束J1，反射所述第二激光束J2，以使第一激光束J1透过合束镜21并与第二激光束J2的反射光同束形成合束激光H3输出；各个反射镜还设有调节支件25，所述调节支件25用于调节各个反射镜的角度，以调整激光在反射镜上的出射角度或入射角度。

所述合束镜21包括镜座，以及镜座上依次排布的布儒斯特片和金刚石层，所述金刚石层覆盖于布儒斯特片的一侧表面；在本实施例中，布儒斯特片采用硒化锌材质；需要说明的是，设置金刚石层与镜座贴合连接有利于扩大传热面积，从而实现热能的快速传递。现有技术中的透镜一般采用硒化锌或其它传统制作材料等制成，但由于金刚石的导热性能比硒化锌的更加优异，同时金刚石的光学透过率高，加上金刚石片的布儒斯特角和硒化锌片的布儒斯特角很接近，金刚石片的布儒斯特角为67.2度，硒化锌片的布儒斯特角为67.4度，故优先选用金刚石层与布儒斯特片贴合。

所述光路组件3包括若干凹透镜和/或凸透镜，用于调节入射激光的光束焦距；加工激光自第一激光器A1、第二激光器A2分别出射，经过合束组件2合束后，由光路组件3入射至扫描头4，扫描头4包括若干反射透镜，用于改变加工激光的方向，使加工激光朝向工作平台G1射出。

在本实施例中，所述光路组件3包括滑座31、支座32、第一镜片33和第二镜片34，所述滑座31上设有沿激光光路延伸的导轨35，支座32设置在导轨35上并可沿导轨35滑动，第二镜片34固定在支座32上，还包括与支座32连接的摆动电机36，摆动电机36控制支座32沿导轨35方向往返滑动，还包括与滑座31传动连接的驱动单元，所述驱动单元驱使所述滑座31沿激光光路延伸的方向前后移动，使得第一镜片33与第二镜片34之间的间距适配相应的打标范围；所述驱动单元可以选用电机、推杆。

通过本发明的上述方案，在具体应用中：基座1通过设置第一加工平面111和第二加工平面112，采用一次加工成型，加工精度高，易于生产；所述第一激光器A1的两端对应抵接在两加工平面上；所述第二激光器A2绕其轴向旋转90度，使第二激光器A2出射激光与第一激光器A1出射激光的偏振方向呈正交设置；旋转后的第二激光器A2与一转向支座12相连接，并通过所述转向支座12对应抵接在两加工平面上，实现出射激光偏振态的转换，可以替换现有的半波片等昂贵器件，有效节约成本。

所述第一激光器A1与加工平面的抵接处、第二激光器A2与转向支座12的连接处、转向支座12与加工平面的抵接处还分别设有若干个顶丝131，用于调平对应的激光器或转向支座12。

具体的，顶丝131调平操作步骤如下：(1)第一激光器A1架设在两加工平面上，第二激光器A2与转向支座12固定后架设在两加工平面上，并通过螺丝或螺栓等紧固件15进行连接固定，对两激光器的安装位置进行初步找正；(2)通过旋进或旋出顶丝131，调整两激光器的标高及水平度，使得出射激光沿既定光路射出。本实施例通过配置顶丝131对两个激光器进行调平，便于后续的光束复合操作，有效确保合束激光H3的高功率输出。

第一激光器A1与第二激光器A2的形状、结构、规格完全一致，在本实施例中，第一激光器A1出射第一激光束J1，第一激光束J1为水平态偏振光；旋转90度后，第二激光器A2出射第二激光束J2，第二激光束J2为垂直态偏振光；

其中，第一激光束J1经第一反射镜22、第二反射镜23反射后，入射至合束镜21；第二激光束J2经第三反射反射后，入射至合束镜21，所述合束镜21透射所述第一激光束J1，反射所述第二激光束J2，以使第一激光束J1透过合束镜21并与第二激光束J2的反射光同束形成合束激光H3输出；合束激光H3由光路组件3入射至扫描头4，朝向工作平台G1射出。由合束组件2进行两路出射激光的光束复合操作，有效确保合束激光H3的高功率输出。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。