雙鏡可調焦距隨動激光切割頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，包括反射聚焦系統、焦距調節系統及光路調整系統；所述反射聚焦系統包括依次連接的反射鏡組件、支撐座、聚焦透鏡組件及噴嘴，所述支撐座用于固定所述反射鏡組件，所述聚焦透鏡組件包括鏡座、嵌于所述鏡座內的鏡筒、設于所述鏡筒內的聚焦透鏡；所述焦距調節系統包括用于調節所述聚焦透鏡焦距的導向螺釘及微調手輪；所述光路調整系統包括用于調整激光光路的調中環及微調螺釘。采用本實用新型，可快速更換聚焦透鏡，并保證激光垂直，聚焦后的光斑均勻、光斑直徑最小，滿足不同材料切割工藝要求；保證運動的平穩性和精確度，實現與切割材料隨時跟隨及反射聚焦系統的有效散熱。
【專利說明】雙鏡可調焦距隨動激光切割頭
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種激光切割頭，尤其涉及一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭。
【背景技術】
[0002]激光切割作為一種新型熱切割技術，具有切割速度快，生產效率高，切割端面質量好，熱影響區小和環保等優點，得到了越來越廣泛的應用。現有的激光切割頭可以實現切割金屬與非金屬等不同材料，然而，由于金屬和非金屬為兩種性質不同的材料，其切割工藝均有不同的具體要求。因此激光切割頭需要配套不同的鏡座和切割噴嘴，以解決金屬和非金屬兩種材料混合切割技術難題。
[0003]但是，普通的激光切割頭結構簡單，功能單一，在金屬與非金屬互換切割時，須手動更換切割頭、調整聚焦鏡座組及切割噴嘴，操作十分不便，效率低下。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種結構簡單的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，可快速更換聚焦透鏡，并保證激光垂直，聚焦后的光斑均勻、光斑直徑最小，滿足不同材料切割工藝要求。
[0005]本實用新型所要解決的技術問題還在于，提供一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，可實現雙鏡可調焦距隨動激光切割頭切割時與切割材料隨時保持一定間距，隨時跟隨，保證雙鏡可調焦距隨動激光切割頭上下運動的平穩性和精確度。
[0006]本實用新型所要解決的技術問題還在于，提供一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，實現反射聚焦系統的有效散熱。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，包括:反射聚焦系統、焦距調節系統及光路調整系統；所述反射聚焦系統包括依次連接的反射鏡組件、支撐座、聚焦透鏡組件及噴嘴，所述支撐座用于固定所述反射鏡組件，所述聚焦透鏡組件包括鏡座、嵌于所述鏡座內的鏡筒、設于所述鏡筒內的聚焦透鏡；所述焦距調節系統包括用于調節所述聚焦透鏡焦距的導向螺釘及微調手輪，所述導向螺釘及微調手輪設于所述鏡座上；所述光路調整系統包括用于調整激光光路的調中環及微調螺釘，所述調中環及微調螺釘設于所述聚焦透鏡與噴嘴之間。
[0008]作為上述方案的改進，所述反射聚焦系統還包括套接于所述支撐座內的防護套筒，所述防護套筒底部與所述鏡筒連接，所述防護套筒沿所述支撐座內壁上下運動。
[0009]作為上述方案的改進，所述雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括傳動系統，所述傳動系統包括電機、用于支撐所述電機的固定座、聯軸器、絲桿、軸承座、導軌、傳動件；所述電機、固定座、聯軸器、絲桿、軸承座、導軌、傳動件配合連接，所述電機與絲桿通過聯軸器相連，所述絲桿與所述軸承座相連，所述傳動件在絲桿的牽引下沿導軌上下運動。
[0010]作為上述方案的改進，所述導軌為雙導軌結構。
[0011]作為上述方案的改進，所述傳動件底部設有防撞膠。
[0012]作為上述方案的改進，所述電機為Z軸伺服電機。
[0013]作為上述方案的改進，所述雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括傳感器系統，所述傳感器系統包括傳感器、傳感放大器、感應開關；所述傳感器設于所述噴嘴上。
[0014]作為上述方案的改進，所述傳感器系統還包括左感應片及右感應片。
[0015]作為上述方案的改進，所述雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括冷卻吹氣系統，所述冷卻吹氣系統包括與所述鏡座相連的連接板及設于所述連接板底部的氣管接頭；所述氣管接頭連接冷氣泵，為所述反射聚焦系統提供冷氣；所述連接板連接冷卻水管道，為所述反射聚焦系統降溫。
[0016]作為上述方案的改進，所述聚焦透鏡與鏡筒的連接處、所述防護套筒底部與所述鏡筒連接處均設有密封件；所述密封件包括墊圈或O型圈。
[0017]實施本實用新型的有益效果在于:
[0018]激光從頂部進入雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，通過反射鏡組件的折射后，激光與聚焦透鏡組件的軸心重合并沿豎直方向依次通過支撐座、鏡筒及聚焦透鏡，在聚焦透鏡進行聚焦后，通過噴嘴照射到待切割材料上，實現切割。
[0019]相應地，根據不同材料切割工藝的不同，通過旋開防護套筒底部與鏡筒之間的螺釘，將鏡筒內原規格的聚焦透鏡取出，換上另一規格的聚焦透鏡后再旋緊螺釘，實現聚焦透鏡的快速更換，并通過導向螺釘及微調手輪調節所述聚焦透鏡的焦距，通過調中環及微調螺釘調整激光的光路，保證了激光垂直，聚焦后的光斑均勻、光斑直徑最小，滿足不同材料切割工藝要求。
[0020]另外，傳動系統與傳感器系統聯動，借助傳感器實時感應噴嘴與切割材料直接的間距，發出感應信號，經傳感放大器把感應信號放大，驅動電機及絲桿轉動，使雙鏡可調焦距隨動激光切割頭在絲桿的牽引下形成穩定的上下運動，提供穩定快速的切割高度自動調節功能，使噴嘴與切割材料保持一定距離，實現隨動目的。
[0021]同時，借助冷卻吹氣系統，通過氣冷、水冷相結合，解決長時間切割時，鏡筒、聚焦透鏡的發熱問題，并使冷卻氣體沿噴嘴噴射至切割材料上，形成有效的氣路調節，既可有效防止切割材料因切割過程發生燃燒，有效提高切割材料的表面質量，又可吹走熔化的材料，防止煙霧竄到聚焦透鏡上，污染鏡聚焦透鏡，有效解決了切割效率及切割材料端面的質量冋題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型雙鏡可調焦距隨動激光切割頭的結構示意圖；
[0023]圖2是圖1中D-D處的剖視圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0025]如圖1及圖2所示，雙鏡可調焦距隨動激光切割頭包括:反射聚焦系統、焦距調節系統及光路調整系統。
[0026]其中:
[0027]所述反射聚焦系統包括依次連接的反射鏡組件1、支撐座2、聚焦透鏡組件及噴嘴3，所述支撐座2用于固定所述反射鏡組件1，所述聚焦透鏡組件包括鏡座4、嵌于所述鏡座4內的鏡筒5、設于所述鏡筒5內的聚焦透鏡6。
[0028]所述焦距調節系統包括用于調節所述聚焦透鏡6焦距的導向螺釘7及微調手輪8，所述導向螺釘7及微調手輪8設于所述鏡座4上。具體地，導向螺釘7及微調手輪8可保證聚焦透鏡6的焦距微調范圍達到(TlOmm，以便滿足不同厚度材料需要不同焦距切割工藝的需要。
[0029]所述光路調整系統包括用于調整激光光路的調中環9及微調螺釘10，所述調中環9及微調螺釘10設于所述聚焦透鏡6與噴嘴3之間。具體地，調中環9及微調螺釘10起到出光對心調中作用，以便激光從噴嘴3中心射出。
[0030]需要說明的是，激光從頂部進入雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，通過反射鏡組件I的折射后，激光與聚焦透鏡組件的軸心重合并沿豎直方向依次通過支撐座2、鏡筒5及聚焦透鏡6，在聚焦透鏡6進行聚焦后，通過噴嘴3照射到待切割材料上，實現切割。同時，可通過導向螺釘7及微調手輪8調節所述聚焦透鏡的焦距，通過調中環9及微調螺釘10調整激光的光路，保證了激光垂直，聚焦后的光斑均勻、光斑直徑最小，滿足不同材料切割工藝要求。
[0031]優選地，所述聚焦透鏡6可以為2.5吋聚焦透鏡、5吋聚焦透鏡。
[0032]需要說明的是，根據不同材料切割工藝的不同，所述雙鏡可調焦距隨動激光切割頭需要更換不同的聚焦透鏡6，以獲取不同的聚焦能力。其中，2.5吋聚焦透鏡適用于
0.2?5_薄板金屬切割，5吋聚焦透鏡適用于5?30_非金屬切割。因此，切割時不但要滿足激光經反射鏡組件1、聚焦透鏡組6、噴嘴3中心垂直通過，還需更換各種型號的聚焦透鏡6，并調整導向螺釘7、微調手輪8、調中環9及微調螺釘10，以便滿足金屬與非金屬切割，不同厚度材料切割，需要不同焦距的工藝要求。
[0033]優選地，所述微調手輪8采用偏心輪結構設計，實現不同聚焦透鏡6的焦距微調功能，以快速適應金屬與非金屬等不同材料的切割工藝需求。
[0034]進一步，所述反射聚焦系統還包括套接于所述支撐座2內的防護套筒11，所述防護套筒11底部與所述鏡筒5連接，所述防護套筒11沿所述支撐座2內壁上下運動。
[0035]優選地，所述防護套筒11底部與所述鏡筒5之間通過螺釘進行連接。
[0036]需要說明的是，聚焦透鏡6在更換時只需先旋開螺釘，即可方便地將鏡筒5內原規格的聚焦透鏡6取出，換上另一規格的聚焦透鏡6后再旋緊螺釘，更換工作即完成，操作方便。同時，由于不同規格的聚焦透鏡6的焦距不同，在更換聚焦透鏡6后，必須調節鏡筒5相對被切割物的距離，以保證激光束的焦點剛好落在被切割物上。由于所述防護套筒11沿所述支撐座2內壁上下運動，防護套筒11底部與鏡筒5連接，可通過調節防護套筒11在支撐座2內壁的位置，確定鏡筒5相對被切割物的距離，輕松完成調整。因此，通過支撐座2、防護套筒11、聚焦透鏡組件之間的結合，形成雙焦距鏡筒設計，可方便、高效地對聚焦透鏡6進行更換，以快速適應金屬與非金等不同材料的切割工藝要求。
[0037]進一步，所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括傳動系統，所述傳動系統包括電機12、用于支撐所述電機12的固定座13、聯軸器14、絲桿15、軸承座16、導軌17、傳動件18 ;所述電機12、固定座13、聯軸器14、絲桿15、軸承座16、導軌17、傳動件18配合連接，所述電機12與絲桿15通過聯軸器14相連，所述絲桿15與所述軸承座16相連，所述傳動件18在絲桿15的牽引下沿導軌17上下運動。
[0038]需要說明的是，實現切割時，雙鏡可調焦距隨動激光切割頭與切割材料隨時保持一定間距，隨時跟隨，通過所述傳動系統可以保證雙鏡可調焦距隨動激光切割頭上下運動的平穩性和精確度。
[0039]進一步，所述導軌17為雙導軌結構，可有效地保證上下運動的平穩性。
[0040]進一步，所述傳動件18底部設有防撞膠19，可防止傳動件18底部直接與其他部件直接碰撞，形成有效的緩沖，避免造成不必要磨損。
[0041]進一步，所述電機12為Z軸伺服電機，保證上下運動的精確度。
[0042]使用時，Z軸伺服電機12驅動絲桿15旋轉，絲桿15將回轉運動轉化為直線運行，形成豎直方向的上下運動。同時，傳動件18在絲桿15的牽引下沿導軌17上下運動，使雙鏡可調焦距隨動激光切割頭在傳動件18的牽引下形成穩定的上下運動。
[0043]進一步，雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括傳感器系統，所述傳感器系統包括傳感器19、傳感放大器20、感應開關23 ;所述傳感器19設于所述噴嘴3上。優選地，所述感應開關23為光電感應開關。
[0044]需要說明的是，實現切割時，雙鏡可調焦距隨動激光切割頭與切割材料隨時保持一定間距，隨時跟隨；傳感器19與傳感放大器20電連接，傳動系統與傳感器系統聯動，傳感器19發出感應信號，經傳感放大器20把感應信號放大，驅動電機12及絲桿15轉動，達到隨動目的。切割時，傳感器19利用電容性傳感監測的原理，提供穩定快速的切割高度自動調節功能，使噴嘴3與切割材料保持一定距離，實現隨動目的。
[0045]進一步，所述傳感器系統還包括左感應片21及右感應片22，保證感應效果，使感應范圍更均勻，防止感應死角的出現。
[0046]進一步，雙鏡可調焦距隨動激光切割頭還包括冷卻吹氣系統，所述冷卻吹氣系統包括與所述鏡座4相連的連接板24及設于所述連接板24底部的氣管接頭；所述氣管接頭連接冷氣泵，為所述反射聚焦系統提供冷氣；所述連接板24連接冷卻水管道，為所述反射聚焦系統降溫。
[0047]需要說明的是，冷卻吹氣系統可劃分為水冷卻子系統及氣冷卻子系統。
[0048]具體地:
[0049]水冷卻子系統包括連接板24，連接板24連接冷卻水管道，形成水冷板結構。所述連接板24安裝在所述鏡座4上，可有效解決長時間切割時，鏡筒5、聚焦透鏡6的發熱問題。
[0050]氣冷卻子系統包括氣管接頭，所述氣管接頭將冷氣泵所產生的冷卻氣體噴射至聚焦透鏡6上，很好地解決了聚焦透鏡6發熱、散熱問題。同時，冷卻氣體沿噴嘴3噴射至切割材料上，形成有效的氣路調節，既可有效防止切割材料因切割過程發生燃燒，有效提高切割材料的表面質量，又可吹走熔化的材料，防止煙霧竄到聚焦透鏡6上，污染鏡聚焦透鏡6，有效解決了切割效率及切割材料端面的質量問題。
[0051]進一步，所述聚焦透鏡6與鏡筒5的連接處、所述防護套筒11底部與所述鏡筒5連接處均設有密封件。
[0052]所述密封件包括但不限于墊圈25或O型圈26，可以有效提高密封性能，保證切割質量。
[0053]由上可知，激光從頂部進入雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，通過反射鏡組件I的折射后，激光與聚焦透鏡組件的軸心重合并沿豎直方向依次通過支撐座2、防護套筒11、鏡筒5及聚焦透鏡6，在聚焦透鏡6進行聚焦后，通過噴嘴3照射到待切割材料上，實現切割。相應地，根據不同材料切割工藝的不同，通過旋開防護套筒11底部與鏡筒5之間的螺釘，將鏡筒5內原規格的聚焦透鏡6取出，換上另一規格的聚焦透鏡6后再旋緊螺釘，實現聚焦透鏡6的快速更換，并通過導向螺釘7及微調手輪8調節所述聚焦透鏡6的焦距，通過調中環9及微調螺釘10調整激光的光路，保證了激光垂直，聚焦后的光斑均勻、光斑直徑最小，滿足不同材料切割工藝要求。另外，傳動系統與傳感器系統聯動，借助傳感器19實時感應噴嘴3與切割材料直接的間距，發出感應信號，經傳感放大器20把感應信號放大，驅動電機12及絲桿15轉動，使雙鏡可調焦距隨動激光切割頭在絲桿15的牽引下形成穩定的上下運動，提供穩定快速的切割高度自動調節功能，使噴嘴3與切割材料保持一定距離，實現隨動目的。同時，借助冷卻吹氣系統，通過氣冷、水冷相結合，解決長時間切割時，鏡筒5、聚焦透鏡6的發熱問題，并使冷卻氣體沿噴嘴3噴射至切割材料上，形成有效的氣路調節，既可有效防止切割材料因切割過程發生燃燒，有效提高切割材料的表面質量，又可吹走熔化的材料，防止煙霧竄到聚焦透鏡6上，污染鏡聚焦透鏡6，有效解決了切割效率及切割材料端面的質量問題。
[0054]以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，包括反射聚焦系統、焦距調節系統及光路調整系統； 所述反射聚焦系統包括依次連接的反射鏡組件、支撐座、聚焦透鏡組件及噴嘴，所述支撐座用于固定所述反射鏡組件，所述聚焦透鏡組件包括鏡座、嵌于所述鏡座內的鏡筒、設于所述鏡筒內的聚焦透鏡； 所述焦距調節系統包括用于調節所述聚焦透鏡焦距的導向螺釘及微調手輪，所述導向螺釘及微調手輪設于所述鏡座上； 所述光路調整系統包括用于調整激光光路的調中環及微調螺釘，所述調中環及微調螺釘設于所述聚焦透鏡與噴嘴之間。
2.如權利要求1所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述反射聚焦系統還包括套接于所述支撐座內的防護套筒，所述防護套筒底部與所述鏡筒連接，所述防護套筒沿所述支撐座內壁上下運動。
3.如權利要求1所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，還包括傳動系統，所述傳動系統包括電機、用于支撐所述電機的固定座、聯軸器、絲桿、軸承座、導軌、傳動件； 所述電機、固定座、聯軸器、絲桿、軸承座、導軌、傳動件配合連接，所述電機與絲桿通過聯軸器相連，所述絲桿與所述軸承座相連，所述傳動件在絲桿的牽引下沿導軌上下運動。
4.如權利要求3所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述導軌為雙導軌結構。
5.如權利要求3所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述傳動件底部設有防撞膠。
6.如權利要求3所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述電機為Z軸伺服電機。
7.如權利要求1所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，還包括傳感器系統，所述傳感器系統包括傳感器、傳感放大器、感應開關； 所述傳感器設于所述噴嘴上。
8.如權利要求7所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述傳感器系統還包括左感應片及右感應片。
9.如權利要求1所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，還包括冷卻吹氣系統，所述冷卻吹氣系統包括與所述鏡座相連的連接板及設于所述連接板底部的氣管接頭; 所述氣管接頭連接冷氣泵，為所述反射聚焦系統提供冷氣； 所述連接板連接冷卻水管道，為所述反射聚焦系統降溫。
10.如權利要求2所述的雙鏡可調焦距隨動激光切割頭，其特征在于，所述聚焦透鏡與鏡筒的連接處、所述防護套筒底部與所述鏡筒連接處均設有密封件； 所述密封件包括墊圈或O型圈。
【文檔編號】B23K26/38GK204234969SQ201420610948
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】張國闖 申請人:佛山市宏石激光技術有限公司