【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光环切，具体涉及一种激光环切装置及其环切方法。
技术介绍
1、激光因为能量高度集中，效率高，在物体切割方面有较多用途，对于不同的物体形状，对切割的要求不同。
2、筒状或管状件是一种常见形状的工件，在一些情况下需要对其表面进行切割，同时不能对筒状或管状件内部的东西造成损坏，这种情况对激光切割的要求很高。
3、目前，对于筒状或管状件常用的激光环切方法是让筒状或管状件自转而激光固定，这种方式存在的问题有：第一，一些筒状或管状件因为内部装的物品比较敏感，如果自转晃动容易损坏；第二，激光是固定件，不便于根据实际需要进行激光器的更换。
4、因此，有必要针对筒状或管状件开发性能更好的激光切割装置。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：现有激光环切装置大多是被切割件自转而激光器固定，激光器不便于根据需要进行更换，切割精度和效率不高且存在安全隐患。
2、针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种激光环切装置及其环切方法。
3、本专利技术采用的技术方案如下：
4、一种激光环切装置，包括：悬臂结构和样品搭载台，
5、所述悬臂结构包括第一悬臂，所述第一悬臂为导光臂，所述导光臂包括臂壳、位于臂壳顶部的激光入射口、位于臂壳内部的导光组件以及位于臂壳下部的激光出射口；
6、所述样品搭载台顶部转动连接有所述导光臂，且所述激光出射口朝向样品搭载台的一侧，环切时，待切割样品轴向安装于样品搭载台
7、本专利技术通过设置转动连接的悬臂结构和样品搭载台，且悬臂结构可相对样品搭载台转动，从而实现激光旋转而待切割件固定。
8、在激光切割时，激光从所述激光入射口进入臂壳内部，并通过导光组件处理后从激光出射口射出对准样品搭载台下方的待切割样品侧面，由于导光臂可相对样品搭载台转动，因此，激光可沿着固定的待切割样品旋转，从而完成环切。
9、本专利技术优选的激光环切装置，所述悬臂结构还包括第二悬臂，所述第二悬臂的上部与第一悬臂连接，所述第二悬臂的下部设置有切割深度实时监测组件，所述切割深度实时监测组件的出射位置与所述激光射出口的激光输出头位于同一水平面上。
10、进一步地，所述切割深度实时监测组件包括激光三维轮廓测量仪，所述激光三维轮廓测量仪的测试光与激光射出口的激光输出头位于同一水平面，这样才能保证监测的深度是激光切割的位置，从而更准确地确定切割深度和确定切割停止的时机，防止切割不到位或者过度切割。
11、本专利技术优选的激光环切装置，所述导光臂的底部还设置有轮廓监测组件，所述轮廓监测组件的测距仪与激光输出头平行且共面。
12、对于轮廓监测组件的测距仪与激光输出头的设置方式有两种：
13、第一种是测距仪与激光输出头安装在同一直线运动模组上，二者空间位置相对固定，且确保切割激光输出方向和测距方向一致，通过控制直线运动模组上下运动，从而实现测距仪和激光输出头在纵向上的移动，实现工位切换。
14、另一种是测距仪和激光输出头均连接在第二中空臂的下端，保持二者空间位置相对固定，且确保切割激光输出方向和测距方向一致，通过调节第二中空臂下端的伸缩，从而实现测距仪和激光输出头在纵向上的移动，实现工位切换。
15、本专利技术优选的激光环切装置，所述臂壳包括相互垂直连接的第一中空臂和第二中空臂，所述导光组件包括扩束镜、反射镜和扫描振镜，所述第一中空臂的顶部设置有所述激光入射口，所述激光入射口的下方设置有扩束镜，所述第一中空臂和所述第二中空臂交界转角处设置有反射镜，所述第二中空臂的内下部设置有扫描振镜，所述第二中空臂的下部侧壁开设有所述激光出射口，经过所述扫描振镜射出的激光通过激光出射口射出。
16、本专利技术通过激光入射口输入激光，激光通过扩束镜进行扩束并反射到45°反射镜，角度变换90°后进入扫描振镜进行激光扫描，再从激光出射口射出对固定在样品搭载台下的待测样品进行激光切割。
17、采用扫描振镜控制激光焦斑在一定范围内扫描，通过扫描拼接获得较大的切缝入口，从而将传输通道打开，确保光束能够入射到切缝内部，有效防止切口太小而挡住进入切缝的激光，影响后续切割。
18、优选地，所述扫描振镜采用二维振镜或者三维振镜。
19、本专利技术优选的激光环切装置，所述激光入射口安装有空间输出激光器或者光纤激光器，空间输出激光器如固体激光器，皮秒飞秒激光器实现低热或无热冷加工。
20、本专利技术的激光入射口呈圆柱形通行孔或者矩形通行孔，如果是空间输出激光器，则可将激光器直接对准安装在通行孔中，如果是光纤激光器，则将光纤直接插接在通行孔中，从而可以针对切割不同样品所需的不同激光参数方便地进行激光器的更换。
21、本专利技术优选的激光环切装置，当扫描振镜采用三维振镜时，三维振镜具有自调焦功能。
22、在轮廓监测组件监测到样品表面的形貌后将数据传输到控制器中，并反馈给激光器进行焦点的实时调整，从而充分保证切割的效率。
23、本专利技术优选的激光环切装置，所述第一中空臂包括第一伸缩结构，所述第一伸缩结构的伸缩段连接第二中空臂，所述第一伸缩结构的固定段通过安装架连接有调焦镜，所述调焦镜位于激光出射口射出方向，第一中空臂的伸缩结构可实现在沿样品径向上的伸缩调节，从而可以调节调焦镜的位置，实现根据样品待切割位置的形貌而进行的焦点自调节。
24、进一步地，所述第二中空臂包括第二伸缩结构，可实现在沿样品轴向上的伸缩调节，这样便于实现待切割样品在轴向上切割位置的调节，以及激光切割与轮廓监测工位的切换。
25、为了让安装架能适应第二中空臂的伸缩，安装架与第二伸缩结构的伸缩段连接，且安装架的上部和横向部均为可伸缩的结构。
26、本专利技术优选的激光环切装置，所述样品搭载台包括样品顶部固定组件，所述样品顶部固定组件与所述导光臂通过旋转轴连接，所述样品顶部固定组件与所述旋转轴转动连接，所述旋转轴与所述导光臂的底部固定连接。
27、驱动旋转轴转动，会带动导光臂转动，而样品顶部固定组件不动，从而减少样品移动带来的不安全因素。
28、本专利技术优选的激光环切装置，还包括样品底部固定组件，所述样品底部固定组件包括载物台和紧固件，所述紧固件包括间隔环形分布于所述载物台的多个圆弧片，所述圆弧片与所述载物台内侧壁采用弹性件连接。
29、通过底部对样品的固定，与上部样品顶部固定组件配合能更好地实现对样品的固定，其次在将环切装置移动到样品上进行固定时，有底部的提前固定，可以防止操作过程带来的样品倾倒，不需要人为去稳定样品。
30、本专利技术优选的激光环切装置，还包括机械臂，所述机械臂用于抓取、移动并旋转激光环切装置。
31、进一步地，所述机械臂包括机械手，所述机械手包括回转盘、至少2个夹持臂和设置在夹持臂端部的夹持件，所述夹持件用于夹持激光入射口的壳体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光环切装置，其特征在于，包括：悬臂结构和样品搭载台（6），所述悬臂结构包括第一悬臂，所述第一悬臂为导光臂（2），所述导光臂（2）包括臂壳、位于臂壳顶部的激光入射口（1）、位于臂壳内部的导光组件以及位于臂壳下部的激光射出口（22）；所述样品搭载台（6）顶部转动连接有所述导光臂（2），且所述激光射出口（22）朝向样品搭载台（6）的一侧，环切时，待切割样品（8）轴向安装于样品搭载台（6），所述导光臂（2）以样品搭载台（6）的轴向为轴转动。
2.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述悬臂结构还包括第二悬臂（3），所述第二悬臂（3）的上部与第一悬臂连接，所述第二悬臂（3）的下部设置有切割深度实时监测组件，所述切割深度实时监测组件的出射位置与所述激光射出口（22）的激光输出头位于同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述导光臂（2）的底部还设置有轮廓监测组件，所述轮廓监测组件的测距仪（9）与激光输出头平行且共面。
4.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述臂壳包括相互垂直连接的第一中空臂（20）
5.根据权利要求4所述的激光环切装置，其特征在于，所述第一中空臂（20）包括第一伸缩结构（200），所述第一伸缩结构（200）的伸缩段连接第二中空臂（21），所述第一伸缩结构（200）的固定段连接有调焦镜（12），所述调焦镜（12）位于激光射出口（22）射出方向。
6.根据权利要求2所述的激光环切装置，其特征在于，所述第二悬臂（3）包括第三中空臂（30）和第四中空臂（31），第三中空臂（30）上设置有第三伸缩结构（300），所述第四中空臂（31）上设置有第四伸缩结构（310）。
7.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述样品搭载台（6）包括样品顶部固定组件（60），所述样品顶部固定组件（60）与导光臂（2）采用旋转轴（5）转动连接，所述样品顶部固定组件（60）与所述旋转轴（5）转动连接，所述旋转轴（5）与所述导光臂（2）的底部固定连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的激光环切装置，其特征在于，还包括机械臂（11），所述机械臂（11）用于抓取激光环切装置，所述机械臂（11）包括机械手，所述机械手包括回转盘（110）、至少2个夹持臂（111）和设置在夹持臂（111）端部的夹持件（112），所述夹持件（112）用于夹持激光入射口（1）的壳体。
9.一种激光环切方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的激光环切装置实现，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的激光环切方法，其特征在于，所述步骤5中，所述焦点实时调节方法为：通过伸缩第一中空臂（20）来改变调焦镜（12）距离扫描振镜（42）的距离实现。
...【技术特征摘要】
1.一种激光环切装置，其特征在于，包括：悬臂结构和样品搭载台（6），所述悬臂结构包括第一悬臂，所述第一悬臂为导光臂（2），所述导光臂（2）包括臂壳、位于臂壳顶部的激光入射口（1）、位于臂壳内部的导光组件以及位于臂壳下部的激光射出口（22）；所述样品搭载台（6）顶部转动连接有所述导光臂（2），且所述激光射出口（22）朝向样品搭载台（6）的一侧，环切时，待切割样品（8）轴向安装于样品搭载台（6），所述导光臂（2）以样品搭载台（6）的轴向为轴转动。
2.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述悬臂结构还包括第二悬臂（3），所述第二悬臂（3）的上部与第一悬臂连接，所述第二悬臂（3）的下部设置有切割深度实时监测组件，所述切割深度实时监测组件的出射位置与所述激光射出口（22）的激光输出头位于同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述导光臂（2）的底部还设置有轮廓监测组件，所述轮廓监测组件的测距仪（9）与激光输出头平行且共面。
4.根据权利要求1所述的激光环切装置，其特征在于，所述臂壳包括相互垂直连接的第一中空臂（20）和第二中空臂（21），所述导光组件包括扩束镜（40）、反射镜（41）和扫描振镜（42），所述第一中空臂（20）的顶部设置有所述激光入射口（1），所述激光入射口（1）的下方设置有扩束镜（40），所述第一中空臂（20）和所述第二中空臂（21）交界转角处设置有反射镜（41），所述第二中空臂（21）的内下部设置有扫描振镜（42），所述第二中空臂（21）的下部侧壁开设有所述激光射出口（22），经过所述扫描振镜（42）射出的激光通过激光射出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：王静轩，廖威，汪小琳，朱启华，向祥军，全旭松，王海军，栾晓雨，蒋晓东，王成程，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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