CN200945547Y - 数控激光切割机的切割头装置 - Google Patents

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王泉章
李家军
郭平华
鲁志豪
熊衍军
李彬
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Abstract

本实用新型提供一种数控激光切割机的切割头装置，包括聚焦镜组件、喷嘴组件，两套独立的聚焦镜组件同轴设在喷嘴组件上方的镜座护圈内，镜座护圈的侧壁有可供聚焦镜组件安装抽插的窗口，定位螺钉将聚焦镜组件与镜座护圈连接，聚焦镜组件上部腔壁内有水冷环形冷却室及其进、出水口。聚焦镜组件包括镜座(2－9)、平凸透镜(2－9.1)、压圈(2－9.2)、镜套(2－9.3)，嵌入手柄(2－23)在镜座(2－9)外端，嵌入手柄(2－23)上有螺套(2－25)，镜座(2－9)外端的腰圆孔(2－9.4)套在嵌入手柄(2－23)上，螺套(2－25)是与将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定的定位螺钉2－10配套的螺套。

Description

数控激光切割机的切割头装置
技术领域
本实用新型涉及一种数控激光切割机的切割头装置，该装置为激光加工设备的配套装置。
背景技术
激光加工技术是指采用高能激光束对材料或者零件表面进行切割、焊接、标记、雕刻、表面处理、微细加工等的工艺工程。激光加工的系统通常至少由四部分组成，即激光器、导光及聚焦系统、激光切割头装置和加工工作台。激光切割头装置设计和制造的好坏对保证获得良好的加工质量有非常重要的关系。特别是加工过程中，激光切割头受到碰撞，不仅会损坏切割头，而且无法保证良好的加工质量。而切割头作为激光切割机的配套装置，可实现对输入的激光束通过内部光学镜片传输，并聚焦成加工工艺所要求的具有高功率密度的光束，从而实现对工件的切割加工。
现有激光切割头装置一般将聚焦镜固定在切割头内，每一个切割头只能装一块聚焦镜片，且不易更换。
发明内容
本实用新型的数控激光切割机的切割头装置，目的之一是设计一种双聚焦镜组件可抽插式结构，便于更换镜头，可对输入的激光束通过内部光学镜片传输并聚焦成具有高功率密度的光束，适应高精度加工工艺的要求；
目的之二是在聚焦镜组件上部腔壁内设水冷环形冷却室及其进、出水口，维持切割头在恒定的温度下切割工件，以保证加工质量；
目的之三是设有调整镜座的对中位置，以保证聚焦后的激光束沿切割头中心直线输出；
目的之四是设有喷嘴组件上下调整装置，调整喷嘴组件上下移动，从而可以人为的控制离焦量的大小；
目的之五是设有360°全方位柔性自动复位的防碰撞装置。
目的之六防止返碴。
本实用新型采用的技术方案：本实用新型的数控激光切割机的切割头装置包括聚焦镜组件、喷嘴组件，两套独立的聚焦镜组件同轴设在喷嘴组件上方的镜座护圈内，镜座护圈的侧壁有可供聚焦镜组件安装抽插的窗口，定位螺钉将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定，聚焦镜组件上部腔壁内设有水冷环形冷却室及其进、出水口。
所述的数控激光切割机的切割头装置，聚焦镜组件包括镜座2-9、平凸透镜2-9.1、压圈2-9.2、镜套2-9.3，嵌入手柄2-23在镜座2-9外端，嵌入手柄2-23上有螺套2-25，镜座2-9外端的腰圆孔2-9.4套在嵌入手柄2-23上，螺套2-25是与将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定的定位螺钉2-10相配套的螺套。
所述的数控激光切割机的切割头装置，聚焦镜组件上部的腔壁是冷却环，两套聚焦镜组件的镜座护圈之间是由螺钉2-11连接固定的下冷却环2-18和中冷却环2-17，下冷却环2-18和中冷却环2-17之间的截面上的凹环组成下环形冷却室2-17.1。
所述的数控激光切割机的切割头装置，在上面的聚焦镜组件上部腔壁由上冷却环2-14及其下端的凹环与上冷却盖2-15连接密封，形成上环形冷却室2-14.1；上、下两环形冷却室互通。
所述的数控激光切割机的切割头装置，聚焦镜组件的下端与喷嘴组件之间装有带动喷嘴组件上下移动的调整装置，上下移动的调整装置的连接套2-5上端与聚焦镜组件下端的绝缘密封套2-6连接，调节圈2-21上端嵌入连接套2-5和绝缘密封套2-6之间，调节圈2-21下端与升降套2-3螺纹连接；升降套2-3内腔与连接套2-5由平键2-4连接为一体，升降套2-3下端由连接套2-1与喷嘴组件3连接，喷嘴组件3的内套2-2嵌于连接套2-5内。
所述的数控激光切割机的切割头装置，聚焦镜组件上设有调整镜座对中装置，两个微调螺杆2-30装于镜座护圈径向相隔一定角度的两个微调螺套2-29内，微调螺杆2-30的球形顶端抵于聚焦镜组件的镜座2-9外壁，镜座2-9的另一侧与嵌入手柄2-23之间对称嵌有两个弹簧2-24。
所述的数控激光切割机的切割头装置，双聚焦镜组件的上端连接有防碰撞保护装置。
所述的数控激光切割机的切割头装置，两套聚焦镜组件都单独设有通入腔内的压缩气体进口。
本实用新型的优点：
1、其双聚焦镜组件系统采用抽插式更换镜头的结构，通过更换镜头可输出两种不同焦长的激光束，根据实际生产应用，对不同材料、同种材料的不同厚度及不同类型激光器选择合适的聚焦镜，以满足加工的需求。
2、其双聚焦镜组件设有调整镜座对中装置，可在两个方向调整镜座的对中位置，以保证聚焦后的激光束沿切割头中心直线输出。双聚焦镜组件设有调光标靶，将标靶插入对应的护圈中，通过在标靶上用激光束打标，根据显示结果调整激光束的对中。
3、冷却水进入环行冷却室后，不断循环冷却整个切割头的温度，维持切割头在恒定的温度下切割工件，以保证加工质量。
4、其双聚焦镜组件下端设有喷嘴组件上下移调整装置。通过旋转调节圈带动喷嘴组件上下移动，从而可以人为的控制离焦量的大小，保证切割不同厚度板材的加工质量。
5、其双聚焦镜组件设有辅助气体进出口，辅助气体进入聚焦镜的环形室，然后均匀地分配穿过镜头和向下穿过逐渐收缩的喷嘴，形成高压高速的气流，有效地防止了返碴现象。
6、所述的激光切割头，其防碰撞保护装置可在切割头碰撞后自动停机并报警；排除障碍物后切割头自动复位。
该装置将其各种功能设计成一体化，如防碰撞360°全方位柔性自动复位、双聚焦系统、切割头的合理设计和喷嘴的优化等，其结构简单轻巧、使用可靠、控制操作简单、实用性强、制造成本低、易于装配调试操作。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的双聚焦组件系统结构剖视图；
图3是本实用新型的冷却水进出口和压缩气体进口示意图；
图4是图2的G-G结构剖视图；
图5是图2的H-H结构剖视图；
图6是本实用新型的调光标靶结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的具体结构：
如图1，本实用新型的数控激光切割机的切割头装置包括防碰撞保护装置1、双聚焦镜组件2、喷嘴组件3等三部分。
图2是本实用新型的双聚焦组件系统结构剖视图：双聚焦镜组件主体由两种护圈2-16和2-19、三个冷却环2-14、2-17、2-18通过连接螺钉2-13连接组成，下冷却环2-18和中冷却环2-17由螺钉2-11连接固定，其内腔组成下环形冷却室2-17.1；而上冷却环2-14和上冷却盖2-15由螺钉连接密封，形成上环形冷却室2-14.1；两环形冷却室互通，且上冷却环2-14上设有冷却水进口，中冷却环2-17上设有冷却水出口。
聚焦镜组件的下端与喷嘴组件之间装有带动喷嘴组件上下移动的调整装置，聚焦镜组件调整装置包括与护圈2-19连接的调整法兰2-7；用螺钉固定在调整法兰上的绝缘密封套2-6；调整装置的连接套2-5上端与聚焦镜组件下端的绝缘密封套2-6用螺纹连接，调节圈2-21上端嵌入连接套2-5和绝缘密封套2-6之间，调节圈2-21下端与升降套2-3螺纹连接；升降套2-3内腔与连接套2-5由平键2-4连接为一体，升降套2-3下端由连接套2-1与喷嘴组件3连接，紧定螺钉2-22起导向作用；连接在调整法兰2-7上的球形盖2-20；球形盖2-20由螺钉2-8固定在5″护圈2-19上。喷嘴组件3的内套2-2嵌于连接套2-5内。
旋动调节圈2-21即可带动升降套2-3、内套2-2、连接套2-1及与之相连的喷嘴组件3一起沿着套2-5移动。从而可以人为的控制离焦量的大小，保证切割不同厚度板材的加工质量。
图3是本实用新型的冷却水进出口和压缩气体进口示意图：双聚焦镜组件其中任何一组都设有单独的压缩气体进口，压缩气体通入腔内，然后均匀地分配向下穿过逐渐收缩的喷嘴，形成高压高速的气流，有效地防止了返碴现象，且保护镜片。图3中2-34为冷却水出口，2-37为冷却水进口。冷却水进入环行冷却室后，不断循环冷却整个切割头的温度，维持切割头在恒定的温度下切割工件，以保证加工质量。2-35为7.5″压缩气体进口，2-36为5″压缩气体进口。2-18是下冷却环、2-17是中冷却环、2-14是上冷却环、2-15是上冷却盖、2-16和2-19是护圈。
如图4，两个聚焦镜组件系统采用抽插式更换镜头的结构，以下面的为例：聚焦镜组件包括镜座2-9、平凸透镜2-9.1、压圈2-9.2、镜套2-9.3，嵌入手柄2-23在镜座2-9外端，嵌入手柄2-23上有螺套2-25，镜座2-9外端的腰圆孔2-9.4套在螺套2-25上，螺套2-25是与将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定的定位螺钉2-10配套的螺套。聚焦镜组件上设有调整镜座对中装置，两个微调螺杆2-30装于镜座护圈2-19径向相隔一定角度的两个微调螺套2-29内，钢球2-28嵌入微调螺杆2-30内，微调螺杆2-30的球形顶端抵于聚焦镜组件的镜座2-9外壁；镜座2-9的另一侧与嵌入手柄2-23之间对称嵌有两个弹簧2-24。
同样，如图1中的上面的聚焦镜组件包括镜座2-12镜座也与相应的平凸透镜、压圈、镜套、嵌入手柄等组成聚焦镜组件，插入护圈2-16，由定位螺钉固定。
旋动不同方向的两个螺柄2-31，带动调整螺杆2-30移动，经钢球2-28推动键2-27运动，从而使镜座2-9移动，在两个弹簧2-24的共同作用下，调整平凸透镜2-9.1对中位置。2-10是定位螺钉，2-26是镜片定位螺钉，2-19.1是镜座护圈2-19上的供聚焦镜组件安装抽插的窗口。7.5″镜座结构和调整装置与5″镜座类似，此处不重述。
而镜片的安装方法采用抽插式结构，只需将5″镜座2-9和7.5″镜座2-12插入对应的5″护圈2-19和7.5″护圈2-16中，再拧紧定位螺钉2-10，将镜座固定于护圈上。
如图5，2-32是7.5″镜塞，与5″镜座2-9配套使用，起密封保护作用。将5″镜座2-9装入5″护圈2-19中，同时将7.5″镜塞2-32装入7.5″护圈2-16中，即可实现输出5″焦长的光束；同理，将7.5″镜座装入7.5″护圈中，同时将5″镜塞装入5″护圈中，即可实现输出7.5″焦长的光束。5″镜塞和7.5″镜塞的调整结构均与镜座相同，此处不赘述。
如图6，其双聚焦镜组件设有调光标靶2-33，将标靶插入对应的护圈中，通过在标靶上用激光束打标，根据显示结果调整激光束的对中。

Claims (8)

1.一种数控激光切割机的切割头装置，包括聚焦镜组件、喷嘴组件，其特征在于：两套独立的聚焦镜组件同轴设在喷嘴组件上方的镜座护圈内，镜座护圈的侧壁有可供聚焦镜组件安装抽插的窗口，定位螺钉将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定，聚焦镜组件上部腔壁内设有水冷环形冷却室及其进、出水口。
2.根据权利要求1所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：聚焦镜组件包括镜座(2-9)、平凸透镜(2-9.1)、压圈(2-9.2)、镜套(2-9.3)，嵌入手柄(2-23)在镜座(2-9)外端，嵌入手柄(2-23)上有螺套(2-25)，镜座(2-9)外端的腰圆孔(2-9.4)套在嵌入手柄(2-23)上，螺套(2-25)是与将聚焦镜组件与镜座护圈连接固定的定位螺钉(2-10)相配套的螺套。
3.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：聚焦镜组件上部的腔壁是冷却环，两套聚焦镜组件的镜座护圈之间是由螺钉(2-11)连接固定的下冷却环(2-18)和中冷却环(2-17)，下冷却环(2-18)和中冷却环(2-17)之间的截面上的凹环组成下环形冷却室(2-17.1)。
4.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：在上面的聚焦镜组件上部腔壁由上冷却环(2-14)及其下端的凹环与上冷却盖(2-15)连接密封，形成上环形冷却室(2-14.1)；上、下两环形冷却室互通。
5.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：聚焦镜组件的下端与喷嘴组件之间装有带动喷嘴组件上下移动的调整装置，上下移动的调整装置的连接套(2-5)上端与聚焦镜组件下端的绝缘密封套(2-6)连接，调节圈(2-21)上端嵌入连接套(2-5)和绝缘密封套(2-6)之间，调节圈(2-21)下端与升降套(2-3)螺纹连接；升降套(2-3)内腔与连接套(2-5)由平键(2-4)连接为一体，升降套(2-3)下端由连接套(2-1)与喷嘴组件(3)连接，喷嘴组件(3)的内套(2-2)嵌于连接套(2-5)内。
6.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：聚焦镜组件上设有调整镜座对中装置，两个微调螺杆(2-30)装于镜座护圈径向相隔一定角度的两个微调螺套(2-29)内，微调螺杆(2-30)的球形顶端抵于聚焦镜组件的镜座(2-9)外壁，镜座(2-9)的另一侧与嵌入手柄(2-23)之间对称嵌有两个弹簧(2-24)。
7.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：两套聚焦镜组件的上端连接有防碰撞保护装置。
8.根据权利要求1或2所述的数控激光切割机的切割头装置，其特征在于：两套聚焦镜组件都单独设有通入腔内的压缩气体进口。
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