一種玻璃管激光打孔裝置及其打孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光打孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃管激光打孔裝置及其打孔方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，激光加工技術(shù)以其柔韌性和靈活性在非金屬加工領(lǐng)域逐步取代了傳統(tǒng)加工手段。隨著電子行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，各種產(chǎn)品朝著精細(xì)化、微型化發(fā)展，一些元器件的尺寸越來越小，傳統(tǒng)的加工工藝難以滿足要求。
[0003]現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的激光加工工藝在一定程度緩解了加工難度，目前應(yīng)用的主要是在平面內(nèi)進(jìn)行加工，如標(biāo)記、焊接、切割等，在縱深方向均采用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，但在對(duì)一些特殊的應(yīng)用如玻璃管打孔，當(dāng)加工的孔徑很小且孔很深時(shí)，在縱深方向可控精確差，加工效率低，且孔的邊緣毛刺多等，因?yàn)檫@些問題很難達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求，目前國內(nèi)也有一些研究專門針對(duì)此種方式的微加工，也均處于實(shí)驗(yàn)室階段，難以推廣應(yīng)用。
[0004]故，有必要設(shè)計(jì)一種玻璃管激光打孔裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種采用螺旋遞進(jìn)焦點(diǎn)對(duì)玻璃管進(jìn)行打孔、打孔的精度高、穩(wěn)定性好的玻璃管激光打孔裝置及其打孔方法。
[0006]本發(fā)明提供一種玻璃管激光打孔裝置，其包括:升降體、與該升降體連接的激光主梁、與該激光主梁連接的激光器，所述激光主梁包括:主梁前板、固定在該主梁前板上的光套、調(diào)光模塊、與所述調(diào)光模塊連接的擴(kuò)束鏡、與該擴(kuò)束鏡連接的三維動(dòng)態(tài)模組、方頭、以及安裝在該方頭內(nèi)的F-theta鏡片，其中，激光器發(fā)出的激光光束依序經(jīng)所述調(diào)光模塊、所述擴(kuò)束鏡、所述三維動(dòng)態(tài)模組、所述方頭至F-theta鏡片，由該F-theta鏡片聚焦形成螺旋遞進(jìn)焦點(diǎn)對(duì)玻璃管進(jìn)行打孔。
[0007]本發(fā)明還提供一種玻璃管激光打孔方法，其包括如下步驟:
[0008]第一步:激光光束發(fā)出激光光束，進(jìn)入激光主梁的調(diào)光模塊；
[0009]第二步:調(diào)光模塊激光光束的方向，并將激光光束進(jìn)入激光主梁的擴(kuò)束鏡；
[0010]第三步:擴(kuò)束鏡對(duì)激光光束進(jìn)行直徑的擴(kuò)展和發(fā)散角的減小，并將激光光束進(jìn)入激光主梁的三維動(dòng)態(tài)模組；
[0011]第四步:三維動(dòng)態(tài)模組的音圈電機(jī)控制該激光光束的縱深，并將激光光束進(jìn)入激光主梁的方頭；
[0012]第五步:方頭的一對(duì)振鏡電機(jī)控制該激光光束的水平運(yùn)動(dòng)，并將該激光光束進(jìn)入F-theta鏡片;第六步:F-theta鏡片對(duì)激光光束聚焦形成螺旋遞進(jìn)焦點(diǎn)對(duì)玻璃管進(jìn)行打孔。
[0013]本發(fā)明解決了微型玻璃管打孔工藝問題，并將其應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)，效率高，滿足了生產(chǎn)需求;本發(fā)明打孔的精度高，穩(wěn)定性好，保證了產(chǎn)品質(zhì)量;本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，方便安裝，可適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明玻璃管激光打孔裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1所示玻璃管激光打孔裝置的激光主梁的立體分解示意圖；
[0016]圖3為圖2所示激光主梁的方頭與F-theta鏡片組裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為圖2所示激光主梁的調(diào)光模塊的立體分解示意圖；
[0018]圖5為圖1所示玻璃管激光打孔裝置的激光光束的光路示意圖；
[0019]圖6為圖1所示玻璃管激光打孔裝置的光路密封結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020 ]圖7為圖6在A-A處的剖視圖；
[0021]圖8為圖6在B處的局部放大圖；
[0022]圖9為圖6在C處的局部放大圖；
[0023]圖10為圖1所示玻璃管激光打孔裝置的焦點(diǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)之一；
[0024]圖11為圖1所示玻璃管激光打孔裝置的焦點(diǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)之二。
[0025]圖號(hào)說明:
[0026]1-機(jī)柜、2-顯示器、3-輸入設(shè)備、4-升降體、5激光主梁、51-主梁底板、52-主梁前板、53-光套、54-調(diào)光模塊、541-反射鏡片上調(diào)節(jié)座、542-第一上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)、543-第二上調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)、544-第三上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)、545-上調(diào)節(jié)座545、546-上反射鏡、547-反射鏡裝配腔、548-下反射鏡、549-下調(diào)節(jié)座、862-反射鏡片下調(diào)節(jié)座、862-第一下調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)、863_第二下調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)、864_第三下調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)、55_擴(kuò)束鏡、56-三維動(dòng)態(tài)模組、57-三維動(dòng)態(tài)安裝座、58-三維動(dòng)態(tài)壓板、59-方頭裝配板、81-方頭、82_F_theta鏡片、83-鏡頭轉(zhuǎn)接環(huán)、84-密封圈、85密封罩、6-激光器、7-冷水機(jī)、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。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明揭示一種玻璃管激光打孔裝置，如圖1所示，本種玻璃管激光打孔裝置包括:機(jī)柜1、位于該機(jī)柜I上的顯示器2、與該顯示器2交互的輸入設(shè)備3、位于所述機(jī)柜I上的升降體4、與升降體4連接的激光主梁5、與該激光主梁5連接的激光器6、以及冷水機(jī)7。
[0028]所述機(jī)柜I主要裝載主機(jī)、激光控制器和控制電路;所述顯示器2用于顯示裝置的操作界面;所述輸入設(shè)備3為鼠標(biāo)，該輸入設(shè)備3也位于所述機(jī)柜I上;所述升降梯4用于調(diào)節(jié)激光主梁6在Z軸上的高度;所述激光主梁6為激光的光路調(diào)整與控制模塊;所述激光器6發(fā)出可見綠光，其波長是532nm;所述冷水機(jī)7為激光器5和激光主梁6的散熱提供冷水源。
[0029]圖2和圖3為激光主梁與激光器的組裝立體分解示意圖，所述激光主梁5包括:主梁底板51、固定在該主梁底板51上的主梁前板52、固定在該主梁前板52上的光套53、固定連接在所述主梁底板51上的調(diào)光模塊54、與所述調(diào)光模塊54連接的擴(kuò)束鏡55、與該擴(kuò)束鏡55連接的三維動(dòng)態(tài)模組56、固定在所述主梁底板51且用于安裝所述三維動(dòng)態(tài)模組56的三維動(dòng)態(tài)安裝座57、壓設(shè)在所述三維動(dòng)態(tài)模組56上的三維動(dòng)態(tài)壓板58、安裝方頭81的方頭裝配板59、固定在所述主梁底板51上的方頭81、安裝在該方頭81內(nèi)的F-theta鏡片82、安裝F-theta鏡片82的鏡頭轉(zhuǎn)接環(huán)83、對(duì)所述F-theta鏡片82的密封的密封圈84、以及對(duì)整個(gè)激光主梁5進(jìn)行密封的密封罩85。
[0030]所述主梁底板51用于裝配激光主梁5的其他所有部件;所述主梁前板52垂直連接在所述主梁底板51上;激光從激光器6出來經(jīng)由所述光套52進(jìn)入所述調(diào)光模塊54;利用所述調(diào)光模塊54進(jìn)行光路光向的調(diào)節(jié);所述擴(kuò)束鏡55用于擴(kuò)展激光束的直徑并減小激光束的發(fā)散角;所述三維動(dòng)態(tài)模組56主要包含音圈電機(jī)，用來控制激光焦點(diǎn)的縱深方向；所述三維動(dòng)態(tài)安裝座57固定在所述主梁底板51且用于安裝所示三維動(dòng)態(tài)模組56;所述方頭81設(shè)有一對(duì)振鏡電機(jī)，用來控激光焦點(diǎn)的水平方向；所述光套53、調(diào)光模塊54、擴(kuò)束鏡55、三維動(dòng)態(tài)模組56、三維動(dòng)態(tài)安裝座57、三維動(dòng)態(tài)壓板58、方頭裝配板59、以及方頭81外由所述密封罩85罩設(shè)。
[0031 ] 通過所述鏡頭轉(zhuǎn)換環(huán)83連接所述方頭81和F_theta鏡片82，所述密、封圈84防止灰塵或雜物進(jìn)入所述方頭82。
[0032]其中，所述F-theta鏡片82為短焦距的鏡片。
[0033]圖4為調(diào)光模塊的立體分解示意圖，所述調(diào)光模塊54包括:反射鏡片上調(diào)節(jié)座541、第一上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)542、第二上調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)543、第三上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)544、固定在所述反射鏡片上調(diào)節(jié)座541上的上調(diào)節(jié)座545、固定在該上調(diào)節(jié)座545內(nèi)的上反射鏡546、反射鏡裝配腔547、下反射鏡548、固定該下反射鏡548的下調(diào)節(jié)座549、反射鏡片下調(diào)節(jié)座861、第一下調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)862、第二下調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)863、第三下調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)864、裝設(shè)在所述反射鏡片上調(diào)節(jié)座541和上調(diào)節(jié)座545之間的第一彈簧(圖未示)、以及裝設(shè)在所述下調(diào)節(jié)座549和反射鏡片下調(diào)節(jié)座861之間的第二彈簧(圖未示)。
[0034]所述反射鏡片上調(diào)節(jié)座541設(shè)有多個(gè)通孔，所述第一上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)542、第二上調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)543、以及第三上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)544從所述反射鏡片上調(diào)節(jié)座541的上表面穿過對(duì)應(yīng)的通孔固定所述上調(diào)節(jié)座545，該第一上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)542、第二上調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)543、以及第三上調(diào)節(jié)頂絲(細(xì)牙)544用于對(duì)所述上反射鏡546進(jìn)行微調(diào);所述反射鏡片下調(diào)節(jié)座861設(shè)有多個(gè)通孔，第一下調(diào)節(jié)頂絲(粗牙)8