CN204430568U - 激光切割头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光切割头。该激光切割头包括：第一光学系统，包括第一透镜；第二光学系统，包括第二透镜，第二透镜位于第一透镜的一侧；第三光学系统，包括第三透镜，第三透镜位于第二透镜远离第一透镜的一侧；气嘴系统，位于第三透镜远离第二透镜的一侧；其中，第一透镜、第二透镜及第三透镜同光轴设置，且第一透镜能沿光轴朝向或远离第三透镜移动及/或第二透镜能沿光轴朝向或远离第三透镜移动。上述激光切割头的聚焦光斑的大小及焦距能够调节，当待切割材料改变时，包括材质的改变、厚度的改变等，不需要更换不同焦距的第三透镜，避免了更换不同焦距的第三透镜，节省了更换的时间，提高了效率。

Description

激光切割头

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光切割头。

背景技术

激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业(例如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

与传统的激光器相比，光纤激光器体积更小，效率更高，成本更低，易于系统集成，另外还具有长寿命、高稳定性等优点，而且其输出光束质量更好，能够得到高质量的近似基模的输出光束，采用光纤激光器本身能够非常容易实现柔性加工，因此非常适合各类激光加工，近年来，光纤激光在工业激光加工中应用发展迅速，且应用范围越来越广泛。

激光切割、打孔是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。随着激光切割、打孔在各个领域的广泛使用，各种材料的加工使用到激光切割、打孔方式。

激光切割、打孔一般采用切割头装置，将光纤激光聚焦到待切割材料上进行加工。对于不同材料的激光切割、打孔应用，因为材料类型、性质不同，材料对激光光束的吸收也不同，所以一般需要使用不同的激光能量密度进行加工，因此需要调节激光束聚焦光斑的大小，一般需要更换焦距不同的聚焦镜；即使对于同一材料的激光切割、打孔应用，当材料厚度改变时，也需要调节激光束聚焦光斑的大小以及焦距。例如当材料厚度变厚时，需要更大焦距聚焦镜，此时一般需要更换更大焦距的聚焦镜，但是一般激光切割头装置更换激光聚焦镜 复杂、工作量大、耗费时间。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够调节聚焦光斑的大小及焦距的激光切割头装置。

一种激光切割头，包括：

第一光学系统，包括第一透镜；

第二光学系统，包括第二透镜，所述第二透镜位于所述第一透镜的一侧；

第三光学系统，包括第三透镜，所述第三透镜位于所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧；以及

气嘴系统，位于所述第三透镜远离所述第二透镜的一侧；

其中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜同光轴设置，且所述第一透镜能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动及/或所述第二透镜能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动。

在其中一个实施例中，所述气嘴系统能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动。

在其中一个实施例中，还包括总移动台及总动力件，所述第一光学系统、第二光学系统、第三光学系统及所述气嘴系统固定于所述总移动台内，所述总动力件固定于所述总移动台上，用于驱动所述总移动台沿所述光轴移动。

在其中一个实施例中，所述第一光学系统还包括第一外壳、第一移动台及第一动力件，所述第一外壳为两端开口的结构，所述第一透镜固定于所述第一外壳内，所述第一外壳固定于所述第一移动台内，所述第一动力件固定于所述第一移动台上，用于驱动所述第一移动台沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动；

所述第二光学系统还包括第二外壳、第二移动台及第二动力件，所述第二外壳为两端开口的结构，所述第二透镜固定于所述第二透镜内，所述第二外壳固定于所述第二移动台内，所述第二动力件固定于所述第二移动台上，用于驱动所述第二移动台沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动；

所述第三光学系统还包括第三外壳，所述第二外壳为两端开口的结构，所述第二透镜固定于所述第三外壳内，所述气嘴系统穿设于所述第三外壳远离所述第二透镜的一端内。

在其中一个实施例中，所述气嘴系统包括气嘴连接件及气嘴，所述气嘴连接件为两端开口的结构，所述气嘴连接件一端穿设于所述第三外壳远离所述第二透镜的一端内，所述气嘴设于所述气嘴连接件远离所述第三外壳的一端，且所述气嘴连接件的外壁上设有螺纹，所述第三外壳远离所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述气嘴连接件与所述第三外壳螺接。

在其中一个实施例中，所述第一光学系统还包括第一透镜锁止挡圈，所述第一外壳内设有第一凸缘台，所述第一透镜锁止挡圈自所述第一外壳靠近所述第二透镜的一端插入所述第一外壳内，以使所述第一透镜相对的两表面分别与所述第一凸缘台及所述第一透镜锁止挡圈抵接；

所述第二光学系统还包括第二透镜锁止挡圈，所述第二外壳内设有第二凸缘台，所述第二透镜锁止挡圈自所述第二外壳靠近所述第一透镜的一端插入所述第二外壳内，以使所述第二透镜相对的两表面分别与所述第二凸缘台及所述第二透镜锁止挡圈抵接；

所述第三光学系统还包括第三透镜锁止挡圈，所述第三外壳内设有第三凸缘台，所述第三透镜锁止挡圈自所述第三外壳靠近所述第二透镜的一端插入所述第三外壳内，以使所述第三透镜相对的两表面分别与所述第三凸缘台及所述第三透镜锁止挡圈抵接。

在其中一个实施例中，所述第一透镜锁止挡圈远离所述第一透镜的一端位于所述第一外壳外，所述第二透镜锁止挡圈远离所述第二透镜的一端位于所述第二外壳外，所述第一透镜锁止挡圈位于所述第一外壳外的一端插入所述第二透镜锁止挡圈位于所述第二外壳外的一端内或者所述第二透镜锁止挡圈位于所述第二外壳外的一端插入所述第一透镜锁止挡圈位于所述第一外壳外的一端内，且所述第一透镜锁止挡圈的外壁与所述第二透镜锁止挡圈的内壁接触或者所述第二透镜锁止挡圈的外壁与所述第一透镜锁止挡圈的内壁接触，所述第一透镜锁止挡圈与所述第二透镜锁止挡圈重叠的部分的长度在光轴方向上能增加 或减少；

所述第三透镜锁止挡圈靠近所述第二透镜的一端位于所述第三外壳外，所述第三透镜锁止挡圈套设于所述第二外壳上或者所述第三透镜锁止挡圈插入所述第二外壳内，且所述第三透镜锁止挡圈的内壁与所述第二外壳的外壁接触或者所述第三透镜锁止挡圈的外壁与所述第二外壳的内壁接触，所述第三透镜锁止挡圈与所述第二外壳重叠的部分的长度在所述光轴方向上能增加或减少。

在其中一个实施例中，所述第一透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第一外壳靠近所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第一透镜锁止挡圈与所述第一外壳螺接；

所述第二透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第二外壳靠近所述第一透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第二透镜锁止挡圈与所述第二外壳螺接；

所述第三透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第三外壳靠近所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第三透镜锁止挡圈与所述第三外壳螺接。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜为单片式透镜或多片式组合式透镜，且所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜相对的两表面分别镀有对激光束高透射的膜层。

在其中一个实施例中，所述第三光学系统还包括保护镜，所述保护镜设于所述第三透镜与所述气嘴系统之间，且所述保护镜与所述第三透镜同光轴设置。

由于第一透镜与第二透镜中的至少一者能沿光轴朝向或远离第三透镜移动，从而上述激光切割头能调节激光束聚焦光斑的大小及焦距。进而当待切割材料改变(包括材质的改变、厚度的改变等)时，不需要更换不同焦距的第三透镜，只需要调节第一透镜与第二透镜中的至少一者能沿光轴朝向或远离第三透镜移动即可。避免了更换不同焦距的第三透镜，节省了更换的时间，提高了效率。而且由于第一透镜与第二透镜沿光轴移动，调节第一透镜及/或第二透镜的位置后，不需要重新将激光束的光轴调节至与第一透镜及第二透镜的光轴重合。

附图说明

图1为一实施方式中的激光切割头的结构示意图；

图2为只调节第一光学系统时的光路示意图；

图3为只调节第二光学系统时的光路示意图；

图4为同时调节第一光学系统及第二光学系统时的光路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型的激光切割头进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施方式中的激光切割头10，包括第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400以及整体调整组件500。其中，第一光学系统100、第二光学系统200及第三光学系统300同光轴设置，该光轴即为激光切割头10的光轴12。上述激光切割头10用于加工待切割材料20，光轴12方向即为竖直方向。

第一光学系统100包括第一外壳110、第一透镜120、第一透镜锁止挡圈130、第一移动台140以及第一动力件150。其中，第一透镜120的焦距为10mm～100mm。

第一外壳110为两端开口的结构。本实施方式中，激光切割头10为光纤激 光器的切割头，其发射的激光束的波长范围为980nm～1600nm。第一外壳110的一端用于安装光纤安装头32及光纤34。具体的，第一外壳110的一端设有安装板112，安装板112上设有供光纤22通过的通孔(图未标)，通孔即为第一外壳110的一开口端。光纤安装头32罩设于第一外壳110具有安装板112的一端上，光纤34穿设于光纤安装头32上，并穿过通孔进入第一外壳110内。

第一透镜120固定于第一外壳110内。在本实施方式中，第一外壳110内设有第一凸缘台114，第一透镜锁止挡圈130自第一外壳110远离安装板112的一端(靠近二透镜220的一端)插入第一外壳110内，以使第一透镜120相对的两表面分别与第一凸缘台114及第一透镜锁止挡圈130抵接，从而将第一透镜120固定于第一外壳110内。可以理解，第一透镜120的固定方式不限于上述描述。其中，第一透镜120可以为单片式透镜，也可以为多片式组合式透镜。第一透镜120相对的两表面分别镀有对激光束高透射的膜层，以便激光束能够高效透射。

进一步，在本实施方式中，第一透镜锁止挡圈130与第一外壳110可拆卸连接。具体的，第一透镜锁止挡圈130的外壁上设有螺纹，第一外壳110远离安装板112的一端的内壁上设有螺纹，第一透镜锁止挡圈130与第一外壳110螺接。

进一步，在本实施方式中，第一透镜锁止挡圈130包括第一筒体132及套设于第一筒体132外壁上的第一抵接环134。第一抵接环134与第一筒体132均与第一透镜120抵接，第一抵接环134的外壁上设有螺纹。可以理解，在其他实施方式中，第一抵接环134可以省略。

第一外壳120固定于第一移动台140内。第一动力件150固定于第一移动台140上，用于驱动第一移动台140沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动，也即驱动第一透镜120沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。在本实施方式中，第一动力件150为电机。

在本实施方式中，通过第一动力件150同时驱动第一外壳110、第一透镜120、第一透镜锁止挡圈130及第一移动台140沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。而为了实现本案，只需要第一透镜120能沿光轴12朝向或远离第三 透镜320移动即可。可以理解，使得第一透镜120沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动的方式不限于上述方式。

第二光学系统200包括第二外壳210、第二透镜220、第二透镜锁止挡圈230、第二移动台240以及第二动力件250。其中，第二透镜220的焦距为10mm～300mm。

第二外壳210为两端开口的结构。

第二透镜220固定于第二外壳210内。在本实施方式中，第二外壳210内设有第二凸缘台212，第二透镜锁止挡圈230自第二外壳210靠近第一透镜120的一端插入第二外壳210内，以使第二透镜220相对的两表面分别与第二凸缘台212及第二透镜锁止挡圈230抵接，从而将第二透镜220固定于第二外壳210内。其中，第二透镜220可以为单片式透镜，也可以为多片式组合式透镜。第二透镜220相对的两表面分别镀有对激光束高透射的膜层，以便激光束能够高效透射。

进一步，在本实施方式中，第二透镜锁止挡圈230与第二外壳210可拆卸连接。具体的，第二透镜锁止挡圈230的外壁上设有螺纹，第二外壳210靠近第一透镜120的一端的内壁上设有螺纹，第二透镜锁止挡圈230与第二外壳210螺接。

进一步，在本实施方式中，第二透镜锁止挡圈230包括第二筒体232及套设于第二筒体232内壁上的第二抵接环234。第二抵接环234与第二筒体232均与第二透镜220抵接，第二抵接环234的外壁上设有螺纹。可以理解，在其他实施方式中，第二抵接环234可以省略。

第二外壳220固定于第二移动台240内。第二动力件250固定于第二移动台240上，用于驱动第二移动台240沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动，也即驱动第二透镜220沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。在本实施方式中，第二动力件250为电机。

在本实施方式中，通过第二动力件250同时驱动第二外壳210、第二透镜220、第二透镜锁止挡圈230及第二移动台240沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。而为了实现本案，只需要第二透镜220能沿光轴12朝向或远离第三 透镜320移动即可。可以理解，使得第二透镜220沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动的方式不限于上述方式。

在本实施方式中，第一透镜110及第二透镜220都能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。可以理解，在其他实施方式中，只要第一透镜110或第二透镜220能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动即可。

由于第一透镜110与第二透镜220中的至少一者能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动，从而上述激光切割头10能调节激光束聚焦光斑的大小(直径)及焦距。进而当待切割材料改变时，包括材质类型的改变、材质性质的改变、厚度的改变等，需要使用不同的激光能量密度进行加工时，不需要更换不同焦距的第三透镜320，只需要调节第一透镜120与第二透镜220中的至少一者能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动即可。避免了更换不同焦距的第三透镜320，节省了更换的时间，提高了效率。而且由于第一透镜110与第二透镜220沿光轴12移动，调节第一透镜110及/或第二透镜220的位置后，不需要重新将激光束的光轴调节至与第一透镜110及第二透镜220的光轴重合。

进一步，在本实施方式中，第一透镜锁止挡圈130远离第一透镜120的一端位于第一外壳110外，第二透镜锁止挡圈230远离第二透镜20的一端位于第二外壳210外，第一透镜锁止挡圈130位于第一外壳110外的一端插入第二透镜锁止挡圈230位于第二外壳外的一端内，且第一透镜锁止挡圈130的外壁与第二透镜锁止挡圈230的内壁接触，第一透镜锁止挡圈130与第二透镜锁止挡圈230重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少。也即第一筒体132的外径比第二筒体232的内径稍小，从而第一筒体132能插入第二筒体232内，且第一筒体132的外壁与第二筒体232的内壁接触。从而当第一外壳110及/或第二外壳210沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动时，第一透镜锁止挡圈130与第二透镜锁止挡圈230重叠的部分的长度在光轴12方向上增加或减少，能有效防止第一光学系统100和第二光学系统200内进入灰尘，从而保护第一光学系统100和第二光学系统200内的第一透镜120及第二透镜220。

可以理解，在其他实施方式中，第二透镜锁止挡圈230的外壁与第一透镜锁止挡圈130的内壁接触，第二透镜锁止挡圈230位于第二外壳210外的一端 插入第一透镜锁止挡圈130位于第一外壳110外的一端内。

第三光学系统300包括第三外壳310、第三透镜320、第三透镜锁止挡圈330、保护镜340及保护镜锁止挡圈350。其中，第三透镜320的焦距为10mm～500mm。

第三外壳310为两端开口的结构。

第三透镜320固定于第三外壳310内。在本实施方式中，第三外壳310内设有第三凸缘台312，第三透镜锁止挡圈330自第三外壳310靠近第二透镜220的一端插入第三外壳310内，以使第三透镜320相对的两表面分别与第三凸缘台312及第三透镜锁止挡圈330抵接，从而将第三透镜320固定于第三外壳310内。其中，第三透镜320可以为单片式透镜，也可以为多片式组合式透镜。第三透镜320相对的两表面分别镀有对激光束高透射的膜层，以便激光束能够高效透射。

进一步，在本实施方式中，第三透镜锁止挡圈330与第三外壳310可拆卸连接。具体的，第三透镜锁止挡圈330的外壁上设有螺纹，第三外壳310靠近第二透镜220的一端的内壁上设有螺纹，第三透镜锁止挡圈330与第三外壳310螺接。

进一步，在本实施方式中，第三透镜锁止挡圈330包括第三筒体332及套设于第三筒体332内壁上的第三抵接环334。第三抵接环334与第三筒体332均与第三透镜320抵接，第三抵接环334的外壁上设有螺纹。可以理解，在其他实施方式中，第三抵接环334可以省略。

保护镜340固定于第三外壳310内，并位于第三透镜320远离第二透镜220的一侧，且与第三透镜320同光轴设置。在本实施方式中，保护镜锁止挡圈350自第三外壳310远离第二透镜220的一端插入第三外壳310内，以使保护镜340相对的两表面分别与第三凸缘台312及保护镜锁止挡圈350抵接，从而将保护镜340固定于第三外壳310内。进一步，保护镜锁止挡圈350的外壁上设有螺纹，第三外壳310的内壁上设有螺纹，保护镜锁止挡圈350与第三外壳310螺接。

进一步，在本实施方式中，第三透镜锁止挡圈330靠近第二透镜220的一端位于第三外壳310外，并套设于第二外壳210的上，且第三透镜锁止挡圈330 的内壁与第二外壳210的外壁接触，第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少。也即第三筒体332的内径比第二外壳210的外径稍大，从而第三筒体332能套设于第二外壳210的上，且第三透镜锁止挡圈330的内壁与第二外壳210的外壁接触。从而当第二外壳210沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动时，第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少，能有效防止第二光学系统200和第三光学系统300内进入灰尘，从而保护第二光学系统200和第三光学系统300内的第二透镜220及第三透镜320。

可以理解，在其他实施方式中，第三透镜锁止挡圈330靠近第二透镜220的一端位于第三外壳310外，并插入第二外壳210内，且第三透镜锁止挡圈330的外壁与第二外壳210的内壁接触，第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少。

进一步，在本实施方式中，第三外壳310的一侧设有辅助气体入口314，辅助气体由辅助气体入口314进入上述激光切割头10。

气嘴系统400位于第三透镜320远离第二透镜320的一侧，也即位于保护镜340远离第三透镜320的一侧，且气嘴系统400能沿光轴12移动。

气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。

具体的，气嘴系统400包括气嘴连接件410及气嘴420。气嘴连接件410为两端开口的结构，气嘴连接件410一端穿设于第三外壳310远离第二透镜220的一端内。气嘴420设于气嘴连接件410远离第三外壳310的一端。气嘴连接件410的外壁上设有螺纹，第三外壳310的内壁上设有螺纹，气嘴连接件410与第三外壳310螺接，从而使得气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。而为了实现本案，只需要气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动即可。可以理解，使得气嘴系统400沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动的方式不限于上述方式。

整体调整组件500包括总移动台510及总动力件520。第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300及气嘴系统400固定于总移动台510内，总动力件520固定于总移动台520上，用于驱动总移动台510沿光轴12移动。 具体的，第三外壳310、第一移动台140以及第二移动台240固定于总移动台510内，总动力件520为电机。

通过移动第一移动台140及第二移动台240改变第一透镜120及第二透镜220的相对位置，以调节激光束聚焦光斑的大小(直径)及焦距的同时，会使得激光束聚焦光斑偏离待切割材料20的表面。此时，需要总移动台510在总动力件520的驱动下，带动第一光学系统100、第二光学系统100、第三光学系统400及气嘴系统400整体沿光轴12移动，从而将激光束聚焦光斑调节至待切割材料20的表面。

而此时，气嘴420的出气口距离待切割材料20表面的相对距离也将改变，而激光切割、打孔或精密切割、打孔加工一般需要气嘴420的出气口到待切割材料20的表面距离保持一定，所以此时还需调节气嘴连接件410，使得气嘴连接件410转进或转出第三外壳310，从而带动气嘴420缩进或者伸出第三外壳310，也即，气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动，从而保证气嘴420的出气口与待切割材料20表面维持一定的相对距离。

可以理解，在其他实施方式中，整体调整组件500也可以缺省，同时气嘴系统400不能沿光轴12移动，此时，上述调节，可以通过手动调节待切割材料20的相对位置即可实现。

上述激光切割头10的组装方法如下：

首先在第一外壳110内装入第一透镜120，用第一透镜锁止挡圈130固定第一透镜120，并将第一外壳110固定在第一平移台140上。然后在第二外壳210内装入第二透镜220，用第二透镜锁止挡圈230固定第二透镜220，并将第二外壳210固定在第二平移台240上。在第三外壳310内装入第三透镜320和保护镜340，并分别用第三透镜锁止挡圈330和保护镜锁止挡圈350固定。再将气嘴连接件410装入第三外壳310，并将气嘴420装入气嘴连接件410。然后先将第三外壳310固定在总平移台510上，再将第一平移台140和第二平移台240固定在总平移台510上。再调节第一光学系统100、第二光学系统200及第三光学系统300的中心轴重合，也即使得第一透镜220、第二透镜220、第三透镜320 以及保护镜340同轴设置。

将光纤安装头32固定于第一外壳110上，再将光纤32插入第一外壳110内并固定，即可将激光束40导入上述激光切割头10。再将外界高压气体源连接辅助气体入口314即可完成辅助气体的导入。然后可以将第一动力件150、第二动力件250及总动力件520都连接计算机，通过计算机控制第一动力件150、第二动力件250及总动力件520，从而驱动第一平移台140、第二平移台240及总平移台510分别进行竖直方向(光轴方向)的运动。

上述激光切割头10的调节过程如下：

如图2所示，在普通情况下，激光切割头10的光路示意图如图2a所示，此时激光束40由光纤激光器输出后，首先经过第一透镜120聚焦到第一光学系统焦平面50，然后经过第二透镜220聚焦后，得到平行光束。该平行光束再被第三透镜320聚焦，并透过保护镜340，穿过气嘴420中心的孔，聚焦到激光束焦平面60上，此时通过总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动，将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面，然后通过调节气嘴连接件410，调节气嘴420与待切割材料20的相对距离，即可将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值，即可进行激光加工。

当待切割材料20的材料种类、性质或者待切割材料20的厚度改变时，则需要调节激光束聚焦光斑的大小及焦距，此时，可以调节第一透镜120的位置，而保持第二透镜220的位置不变。

如图2b所示，通过第一动力件150驱动第一平移台140，带动第一外壳110竖直向下运动，即使得第一透镜120竖直向下运动，此时保持第二光学系统200的位置不变，则此时激光束40经过第一透镜120聚焦后的第一光学系统焦平面50将向下移动，则激光束40经过第二透镜220后，将不再是平行光束而是发散光束，具有一定的发散角度，则激光束40经第三透镜320聚焦后，激光束焦平面60也将向下运动，即此时相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距增大，聚焦光斑直径也增大。此时仍需由总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光 学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动，将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面，然后通过调节气嘴连接件410，将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值，然后即可进行激光切割、打孔加工。

如图2c所示，通过第一动力件150驱动第一平移台140，带动第一光学系统100竖直向上运动，即使得第一透镜120竖直向上运动，此时保持第二光学系统200的位置不变，则此时激光束40经过第一透镜120聚焦后的第一光学系统焦平面50将向上移动，则激光束40经过第二透镜220后，将不再是平行光束而是会聚光束，则激光束40经第三透镜320聚焦后，激光束焦平面60也将向上运动，即此时相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距减小，聚焦光斑直径也减小。此时仍需由总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动，将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面，然后通过调节气嘴连接件410，将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值，然后即可进行激光切割、打孔加工。

如3所示，在普通情况下，激光切割头10的光路示意图如图3a所示，此时第二光学系统200的第二透镜220恰好位于第一光学系统100的第一透镜120的焦点上，因此经过第一透镜120聚焦后的激光束40经过第二透镜220聚焦后，恰好为平行光束。当待切割材料20的材料种类、性质或者待切割材料20的厚度改变时，则需要调节激光束聚焦光斑的大小及焦距。此时，可以调节第二透镜220的位置，而保持第一透镜120的位置不变。

如图3b所示，通过第二动力件250驱动第二平移台240，带动第二光学系统200竖直向下运动，即使得第二透镜220竖直向下运动，此时保持第一光学系统100位置不变，则此时经过第一透镜120聚焦后，第一光学系统焦平面50保持不变，但是第二透镜220竖直向下运动，远离第一光学系统焦平面50。则激光束40经过第二透镜220聚焦后，将不再是平行光束，而是会聚光束，则激光束40再经过第三透镜320聚焦后，激光束焦平面60将向上运动。即此时相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距减小，聚焦光斑直径也减小。此时仍需由总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动，将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面，然后通过调 节气嘴连接件410，将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值，然后即可进行激光切割、打孔加工。

同样，如果第二动力件250驱动第二平移台240向上运动，则如图3c所示，则相当于激光束40经过第三透镜320聚焦后的焦距增大，聚焦光斑直径也增大，则激光束焦平面60将下降。

如图4所示，在普通情况下，激光切割头10的光路示意图如图4a所示，此时第二光学系统200的第二透镜220恰好位于第一光学系统100的第一透镜120的焦点上，因此经过第一透镜120聚焦后的激光束40经过第二透镜220聚焦后，恰好为平行光束。当待切割材料20的材料种类、性质改变，或者待切割材料20的厚度改变，则需要调节激光束聚焦光斑、焦距的大小，此时，可以同时调节第一透镜120及第二透镜220的位置。

如图4b所示，第一动力件150驱动第一平移台140带动第一光学系统100竖直向下运动，即第一透镜120竖直向下运动，同时第二动力件250驱动第二平移台240带动第二光学系统200竖直向上运动，即第二透镜220竖直向上运动，此时，一方面第一光学系统焦平面50向下运动，另一方面，第二透镜220朝向第一光学系统100运动，所以，经过第二透镜220后，激光束40将不再是平行光束，而是发散光束，再经过第三透镜320聚焦后，激光束焦平面60将向下移动，即相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距增大，聚焦光斑直径增大。而且因为同时调整第一透镜120和第二透镜220，所以此时焦距增大范围比仅调整第一透镜120或第二透镜220时更大。

如图4c所示，同样的，可调整第一透镜120向上移动，同时调整第二透镜220向下移动，此时，激光束40经过第三透镜320聚焦后，相当于焦距减小，聚焦光斑直径减小。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光切割头，其特征在于，包括：

第一光学系统，包括第一透镜；

第二光学系统，包括第二透镜，所述第二透镜位于所述第一透镜的一侧；

第三光学系统，包括第三透镜，所述第三透镜位于所述第二透镜远离所述第一透镜的一侧；以及

气嘴系统，位于所述第三透镜远离所述第二透镜的一侧；

其中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜同光轴设置，且所述第一透镜能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动及/或所述第二透镜能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动。

2.根据权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述气嘴系统能沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动。

3.根据权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，还包括总移动台及总动力件，所述第一光学系统、第二光学系统、第三光学系统及所述气嘴系统固定于所述总移动台内，所述总动力件固定于所述总移动台上，用于驱动所述总移动台沿所述光轴移动。

4.根据权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述第一光学系统还包括第一外壳、第一移动台及第一动力件，所述第一外壳为两端开口的结构，所述第一透镜固定于所述第一外壳内，所述第一外壳固定于所述第一移动台内，所述第一动力件固定于所述第一移动台上，用于驱动所述第一移动台沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动；

所述第二光学系统还包括第二外壳、第二移动台及第二动力件，所述第二外壳为两端开口的结构，所述第二透镜固定于所述第二透镜内，所述第二外壳固定于所述第二移动台内，所述第二动力件固定于所述第二移动台上，用于驱动所述第二移动台沿所述光轴朝向或远离所述第三透镜移动；

所述第三光学系统还包括第三外壳，所述第二外壳为两端开口的结构，所述第二透镜固定于所述第三外壳内，所述气嘴系统穿设于所述第三外壳远离所述第二透镜的一端内。

5.根据权利要求4所述的激光切割头，其特征在于，所述气嘴系统包括气嘴连接件及气嘴，所述气嘴连接件为两端开口的结构，所述气嘴连接件一端穿设于所述第三外壳远离所述第二透镜的一端内，所述气嘴设于所述气嘴连接件远离所述第三外壳的一端，且所述气嘴连接件的外壁上设有螺纹，所述第三外壳远离所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述气嘴连接件与所述第三外壳螺接。

6.根据权利要求4所述的激光切割头，其特征在于，所述第一光学系统还包括第一透镜锁止挡圈，所述第一外壳内设有第一凸缘台，所述第一透镜锁止挡圈自所述第一外壳靠近所述第二透镜的一端插入所述第一外壳内，以使所述第一透镜相对的两表面分别与所述第一凸缘台及所述第一透镜锁止挡圈抵接；

所述第二光学系统还包括第二透镜锁止挡圈，所述第二外壳内设有第二凸缘台，所述第二透镜锁止挡圈自所述第二外壳靠近所述第一透镜的一端插入所述第二外壳内，以使所述第二透镜相对的两表面分别与所述第二凸缘台及所述第二透镜锁止挡圈抵接；

所述第三光学系统还包括第三透镜锁止挡圈，所述第三外壳内设有第三凸缘台，所述第三透镜锁止挡圈自所述第三外壳靠近所述第二透镜的一端插入所述第三外壳内，以使所述第三透镜相对的两表面分别与所述第三凸缘台及所述第三透镜锁止挡圈抵接。

7.根据权利要求6所述的激光切割头，其特征在于，所述第一透镜锁止挡圈远离所述第一透镜的一端位于所述第一外壳外，所述第二透镜锁止挡圈远离所述第二透镜的一端位于所述第二外壳外，所述第一透镜锁止挡圈位于所述第一外壳外的一端插入所述第二透镜锁止挡圈位于所述第二外壳外的一端内或者所述第二透镜锁止挡圈位于所述第二外壳外的一端插入所述第一透镜锁止挡圈位于所述第一外壳外的一端内，且所述第一透镜锁止挡圈的外壁与所述第二透镜锁止挡圈的内壁接触或者所述第二透镜锁止挡圈的外壁与所述第一透镜锁止挡圈的内壁接触，所述第一透镜锁止挡圈与所述第二透镜锁止挡圈重叠的部分的长度在光轴方向上能增加或减少；

所述第三透镜锁止挡圈靠近所述第二透镜的一端位于所述第三外壳外，所 述第三透镜锁止挡圈套设于所述第二外壳上或者所述第三透镜锁止挡圈插入所述第二外壳内，且所述第三透镜锁止挡圈的内壁与所述第二外壳的外壁接触或者所述第三透镜锁止挡圈的外壁与所述第二外壳的内壁接触，所述第三透镜锁止挡圈与所述第二外壳重叠的部分的长度在所述光轴方向上能增加或减少。

8.根据权利要求6所述的激光切割头，其特征在于，所述第一透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第一外壳靠近所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第一透镜锁止挡圈与所述第一外壳螺接；

所述第二透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第二外壳靠近所述第一透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第二透镜锁止挡圈与所述第二外壳螺接；

所述第三透镜锁止挡圈的外壁上设有螺纹，所述第三外壳靠近所述第二透镜的一端的内壁上设有螺纹，所述第三透镜锁止挡圈与所述第三外壳螺接。

9.根据权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜为单片式透镜或多片式组合式透镜，且所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜相对的两表面分别镀有对激光束高透射的膜层。

10.根据权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述第三光学系统还包括保护镜，所述保护镜设于所述第三透镜与所述气嘴系统之间，且所述保护镜与所述第三透镜同光轴设置。