CN210755878U - 一种激光切割头及激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光焊接技术领域，公开了一种激光切割头及激光切割设备。激光切割头包括外筒、聚焦调节组件、喷头和喷头调节组件，外筒内沿其轴线方向设置有准直镜组件和聚焦镜组件。聚焦调节组件能使聚焦镜组件沿外筒的轴线方向移动。喷头设置于外筒的底端。喷头调节组件能够调节喷头的位置，以使喷头与准直镜组件以及聚焦镜组件同轴。激光切割头通过聚焦调节组件调整激光聚焦焦点的位置，并配合喷头调节组件调节喷头，使其与准直镜组件以及聚焦镜组件同轴，最终实现激光从喷头射出，其调节简单方便。激光切割设备具备上述激光切割头，能够简单方便地调整准直镜组件、聚焦镜组件以及喷头的相对位置，提高同轴性，以使激光从喷头射出。

Description

一种激光切割头及激光切割设备

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种激光切割头及激光切割设备。

背景技术

激光切割头利用高功率密度激光束照射被切割材料来完成对材料的切割。现有的激光切割头包括光纤连接头、筒体、准直镜、聚焦镜、喷头和冷却装置。

通常激光切割头会设置有准直镜调节旋钮和聚焦镜调节旋钮来调节准直镜和聚焦镜沿筒体轴向和径向位置，以提高准直镜和聚焦镜的同轴性，并保证激光聚焦后的焦点与喷头对中，从而使激光射出喷头。但是该类激光切割头只能对准直镜和聚焦镜的位置进行调节，而无法调节喷头的位置。当喷头沿筒体的径向方向偏位较大时，很难实现准直镜、聚焦镜和喷头沿轴线方向的同轴设置，导致激光切割头形成的光斑不能准确的落入到喷头的出口处。即现有的激光切割头的准直镜和聚焦镜的位置调节结构较为复杂，且当喷头沿筒体的径向方向偏位较大时，很难实现准直镜、聚焦镜和喷头沿轴线方向的同轴设置，进而影响激光切割头的正常使用。而且，现有激光切割头的冷却装置通常安装在聚焦镜镜片的位置，导致准直镜镜面无法得到较好冷却，容易产生冷凝结露。虽然也有一些冷却装置能够冷却准直镜，但是其冷却装置设计结构复杂、成本高且体积较大，不便于在狭小的环境中工作使用。此外，目前多数激光切割头的筒体为方体结构，其通常采用铣床加工形成用于安装准直镜的通孔以及用于安装聚焦镜的通孔，但是铣床加工的通孔的同轴性较难保证，导致激光切割头内准直镜和聚焦镜产生切割激光的质量难以保证。

因此，亟需一种激光切割头及激光切割设备，以解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种激光切割头，其能够简单方便地调整准直镜、聚焦镜以及喷头的相对位置，提高同轴性，以使激光从喷头射出。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光切割头，其包括：

外筒；

准直镜组件和聚焦镜组件，沿所述外筒的轴线方向设置于所述外筒内；

聚焦调节组件，其用于使所述聚焦镜组件沿所述外筒的轴线方向移动，以调整激光形成焦点的位置；

喷头，其设置于所述外筒的底端；

喷头调节组件，被配置为能够调节所述喷头的位置，以使所述喷头与所述准直镜组件以及所述聚焦镜组件同轴。

可选地，还包括冷却件，其设置于所述外筒的外侧壁，且所述冷却件一端正对所述准直镜组件，另一端正对所述聚焦镜组件。

可选地，还包括散热硅胶，其设置于所述冷却件和所述外筒之间。

可选地，还包括准直保护镜组件，其设置于所述准直镜组件外，用于保护所述准直镜组件。

可选地，还包括聚焦保护镜组件，其设置于所述准直镜组件外，用于保护所述聚焦镜组件。

可选地，所述外筒呈圆柱筒状，其一端沿所述外筒的轴线方向开设有准直通孔，另一端沿所述外筒的轴线方向开设有与所述准直通孔相连通的聚焦通孔，所述准直镜组件设置于所述准直通孔内，所述聚焦镜组件设置于所述聚焦通孔内。

可选地，所述聚焦镜组件包括聚焦镜筒和设置于所述聚焦镜筒内的聚焦镜，所述聚焦镜筒设置于所述聚焦通孔内，且所述聚焦镜筒能沿所述聚焦通孔的轴线方向移动。

可选地，所述喷头调节组件包括：

定圈，其连接于所述外筒的底端；

动圈，其间隔设置于所述定圈的通孔内，所述喷头连接于所述动圈；

调位件，其穿设于所述定圈，且所述调位件与所述动圈的外壁抵接，所述调位件被配置为能沿水平面任一方向调节所述动圈与所述定圈的相对位置。

可选地，所述聚焦调节组件包括调焦旋钮和调焦滑块；

所述调焦滑块的一端连接于所述聚焦镜组件，另一端设置有推动滑槽，所述调焦旋钮上设置有推动杆，所述推动杆插设于所述推动滑槽，所述推动杆能够在所述推动滑槽内滑动，以推动所述调焦滑块沿所述外筒的轴线方向移动。

本实用新型的另一个目的在于提出一种激光切割设备，其能够简单方便地调整准直镜、聚焦镜以及喷头的相对位置，提高同轴性，以使激光从喷头射出。

为达此目的，本实用新型还提供一种激光切割设备，其包括如上所述的激光切割头。

本实用新型的有益效果在于：

激光切割头的外筒内部沿其轴线方向设置有准直镜组件和聚焦镜组件，保证了准直镜组件和聚焦镜组件之间的同轴性。激光射入激光切割头内后，首先通过准直镜组件形成平行光束，再经过聚焦镜组件聚焦形成焦点。同时，聚焦调节组件能够沿外筒的轴线方向调节聚焦镜组件的位置，进而改变平行光束聚焦形成的焦点沿外筒的轴线方向的位置。而喷头调节组件则能够调节喷头的位置，最终使喷头与准直镜组件和聚焦镜组件同轴设置，从而使激光从喷头射出。

本实用新型的激光切割头通过聚焦调节组件调整激光聚焦形成的焦点，并配合喷头调节组件调节喷头，使喷头与准直镜组件以及聚焦镜组件同轴，提高了喷头与准直镜组件以及聚焦镜组件的同轴度，最终实现激光从喷头射出。激光切割头仅通过聚焦调节组件和喷头调节组件便可调整准直镜组件、聚焦镜组件以及喷头的相对位置，提高同轴性，以使激光从喷头射出，调节简单方便。

本实用新型提供的激光切割设备包括上述激光切割头，其激光切割头仅通过聚焦调节组件和喷头调节组件便可调整准直镜组件、聚焦镜组件以及喷头的相对位置，提高同轴性，以使激光从喷头射出，调节简单方便。

附图说明

图1是本实用新型提供的激光切割头的结构示意图；

图2是本实用新型提供的激光切割头的剖视图；

图3是本实用新型提供的外筒位置处的局部剖视图；

图4是本实用新型提供的喷头和喷头调节组件的拆解结构示意图。

图中：

1-外筒；11-准直通孔；12-聚焦通孔；

2-准直镜组件；21-准直镜筒；22-准直镜；

3-聚焦镜组件；31-聚焦镜筒；32-聚焦镜；

4-光纤连接头；

5-聚焦调节组件；51-调焦旋钮；511-推动杆；52-调焦滑块；521-推动滑槽；

6-喷头；61-喷头外壳；62-喷头主体；

7-喷头调节组件；71-定圈；72-动圈；73-调位件；731-第一调节旋钮；732-第二调节旋钮；

8-冷却件；9-准直保护镜组件；10-聚焦保护镜组件；100-切割气入口。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-2所示，本实施例提供的激光切割头，包括外筒1、准直镜组件2、聚焦镜组件3、光纤连接头4、聚焦调节组件5、喷头6、喷头调节组件7、冷却件8、准直保护镜组件9、聚焦保护镜组件10和切割气入口100。其中，准直镜组件2和聚焦镜组件3沿外筒1的轴线方向设置于外筒1的内部，保证了准直镜组件2和聚焦镜组件3之间的同轴性，激光射入激光切割头内后，通过准直镜组件2形成平行光束，再经过聚焦镜组件3聚焦形成用于切割待加工产品的焦点。外筒1的上端连接有准直保护镜组件9，准直保护镜组件9用于保护准直镜组件2，避免灰尘污染。光纤连接头4连接于准直保护镜组件9的顶端，光纤连接头4用于将光纤输送来的激光射入到激光切割头的外筒1内。聚焦调节组件5设置于外筒1的侧壁上，且聚焦调节组件5传动连接聚焦镜组件3，聚焦调节组件5能使聚焦镜组件3沿外筒1的轴线方向移动，以便调整聚焦镜组件3聚焦形成的焦点沿外筒1的轴向方向的位置。喷头6通过喷头调节组件7连接于聚焦保护镜组件10的底端，聚焦保护镜组件10的顶端与外筒1的底端相连接，喷头调节组件7能够调节喷头6的径向位置，以使喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3同轴。聚焦保护镜组件10能够保护聚焦镜组件3，避免灰尘和焊渣的污染。切割气入口100设置于聚焦保护镜组件10处，切割气入口100连通喷头6的内腔，用于输送激光切割所需的气体。

本实施例的激光切割头通过聚焦调节组件5调整激光聚焦形成的焦点，并配合喷头调节组件7调节喷头6，使喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3同轴，提高了喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3的同轴性，最终实现激光从喷头6射出，调整简单方便。需要指出的是，本实施例中的冷却件8、准直保护镜组件9和聚焦保护镜组件10是提高激光切割头的工作稳定性以及使用寿命方面的改进，在其他实施例中也可以不设计。

为了保证准直镜组件2和聚焦镜组件3具有良好的同轴性，如图1和图3所示，本实施例中，外筒1呈圆柱筒状，其一端沿外筒1的轴线方向开设有准直通孔11，另一端沿外筒1的轴线方向开设有与准直通孔11相连通的聚焦通孔12。准直镜组件2设置于准直通孔11内，聚焦镜组件3设置于聚焦通孔12内。现有技术中常用的方体形状的外筒，通常采用铣床对方体外筒进行加工，准直通孔11和聚焦通孔12之间的同轴性较难保证。在本实施例中，由于外筒1为圆柱状筒体结构，便于通过车床加工形成准直通孔11和聚焦通孔12，能够保证准直通孔11和聚焦通孔12具有较好的同轴性，进而使得准直镜组件2和聚焦镜组件3装配在外筒1中时具有良好的同轴性，有利于产生高质量的激光。同时，在保证准直通孔11和聚焦通孔12的同轴性方面，圆筒状外筒车床加工的加工难度相比铣床加工难度较低，容易保证产品的成品合格率。

其中，准直镜组件2用于将光纤连接头4发出的点光源激光转换成平行光束。如图2和图3所示，准直镜组件2包括准直镜筒21和设置于准直镜筒21内的准直镜22，准直镜筒21和准直镜筒21同轴，准直镜筒21设置于准直通孔11内，准直镜筒21和准直通孔11同轴。为了避免灰尘对准直径22的污染，准直保护镜组件9安装在光纤连接头4和外筒1的顶端之间。准直保护镜组件9能够保护准直镜22，避免灰尘污染，进而更便于对激光切割头进行维护，同时提高了准直镜22的使用寿命。具体地，准直保护镜组件9包括准直保护架和设置在准直保护架上的准直保护镜，准直保护镜为平面镜，光线可直接透过。

而为了实现聚焦镜组件3能够沿聚焦通孔12的轴线方向滑动，如图3所示，聚焦镜组件3包括聚焦镜筒31和设置于聚焦镜筒31内的聚焦镜32，聚焦镜32和聚焦镜筒31同轴，聚焦镜筒31设置于聚焦通孔12内，聚焦镜筒31与聚焦通孔12同轴。聚焦调节组件5则包括调焦旋钮51和调焦滑块52。具体地，外筒1上沿其轴线方向开设有第一滑槽，调焦旋钮51可沿第一滑槽上下滑动的插设于外筒1的侧壁上，且调焦滑块52的一端固定连接于聚焦镜筒31的外侧壁，另一端上沿与外筒1的轴线方向相垂直的方向开设有推动滑槽521，且调焦旋钮51正对调焦滑块52的一端偏心设置有推动杆511，推动杆511插设于推动滑槽521中。当旋转调焦旋钮51时，推动杆511绕调焦旋钮51的圆心转动，同时推动杆511能够在推动滑槽521内滑动，并推压推动滑槽521的上侧壁或者下侧壁，进而推动调焦滑块52沿外筒1的轴线方向上下移动，最终实现通过调焦旋钮51调节聚焦镜组件3沿外筒1的轴线方向的位置，以控制聚焦镜组件3的聚焦镜32聚焦形成的焦点的位置，使得焦点能够调整到射出喷头6后的适当位置，便于实际操作。

此外，为了保护聚焦镜32，避免受到焊渣及粉尘的污染，如图2和图3所示，本实施例中，聚焦保护镜组件10一端连接喷头调节组件7，另一端连接外筒1的底端，聚焦保护镜组件10对聚焦镜32形成罩盖，进而避免了焊渣及粉尘对聚焦镜32的污染，提高了聚焦镜32的使用寿命。具体地，聚焦保护镜组件10包括聚焦保护架和设置在聚焦保护架上的聚焦保护镜，聚焦保护镜为平面镜，光线可直接透过。

本实施例中，冷却件8能够对准直镜组件2和聚焦镜组件3进行降温，避免了准直镜组件2和聚焦镜组件3的温度过高而受损或者变形，而导致激光质量下降的问题，保证了激光切割头的工作稳定性。其中，如图2和图3所示，冷却件8设置于外筒1的外侧壁，且冷却件8一端正对准直镜组件2，另一端正对聚焦镜组件3。通过热传导的方式，冷却件8能够冷却准直镜组件2和聚焦镜组件3。

具体地，冷却件8为一金属方块，冷却件8螺栓安装于外筒1的外侧壁，且冷却件8的顶端正对准直镜组件2，冷却件8的底端端正对聚焦镜组件3。冷却件8内开设有形状为U型的冷液通道，冷液通道的一端连接有出液口，另一端连接有入液口，用于降温的冷液体通过入液口流入冷液通道然后从出液口流出，进而吸收带走冷却件8的热量，降低温度的冷却件8进一步吸收其周围的热量，最终通过热传导的方式带走了准直镜组件2和聚焦镜组件3的热量。

本实施例中，冷却件8能够同时对准直镜组件2和聚焦镜组件3进行冷却，避免了准直镜组件2和聚焦镜组件3因冷凝作用出现液滴而影响切割的问题，提高了激光切割头的工作稳定性，冷却更全面到位，准直镜22和聚焦镜32都不会产生结露。此外，现有的一些激光切割头将液冷冷却结构设计在外筒内，导致整个外筒体积较大，且结构较为复杂，而本实施例的冷却件8设计在外筒1的外侧壁上，具有体积小巧，结构简单，制造方便，加工设计成本低的特点。由于激光切割头的体积得到减小，使其便于在狭小的环境中工作使用。

此外，为了保证冷却件8能够紧密的贴合于外筒1的外侧壁上，提高热传导的效率，冷却件8和外筒1之间设置有散热硅胶。散热硅胶是一种低热阻及高导热性能，高柔软性的导热材料。该材料具有的高柔软性可以减少元器件间所需的压力，同时覆盖住微观不平整的表面从而使元器件充分接触而提高热传导效率，特别适合空间受限的热传导需求。本实施例通过散热硅胶进一步提高了冷却件8的散热效率。

本实施例中，通过喷头调节组件7调节喷头6，使喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3同轴，提高了喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3的同轴度，结构简单，调节方便。如图2和图4所示，喷头调节组件7包括定圈71、动圈72和调位件73。定圈71螺栓连接于外筒1的底端。动圈72间隔设置于定圈71的通孔内，调位件73穿设于定圈71，且调位件73与动圈72的外壁抵接，调位件73能沿水平面任一方向调节动圈72与定圈71的相对位置。而喷头6包括喷头外壳61和喷头主体62，喷头主体62通过螺栓连接于动圈72的底端，喷头外壳61套设在喷头主体62外部，对喷头主体62形成保护。

具体地，定圈71的周壁上等距开设有四个安装孔，调位件73包括两个第一调焦旋钮731和两个第二调焦旋钮732，两个第一调焦旋钮731相对地穿设于其中两个安装孔内，两个第二调焦旋钮732相对地穿设于另外两个安装孔内。动圈72间隔套设于定圈71的内孔中，同时，第一调焦旋钮731和第二调焦旋钮732穿过安装孔的端部抵靠在动圈72的外壁上。通过旋转第一调焦旋钮731和第二调焦旋钮732可以调整第一调焦旋钮731和第二调焦旋钮732伸入到定圈71内的距离，进而可以沿水平面任一方向调节动圈72与定圈71的相对位置，最终使喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3同轴。激光切割头使用过程中可直接对喷头6的位置进行调节，避免了喷头6偏位过大导致激光无法从喷头6射出的问题，调节方便。

本实施例还提供了一种激光切割设备，其安装有本实施例提供的激光切割头。其激光切割头通过聚焦调节组件5调整激光聚焦形成焦点沿外筒1的轴线方向上的位置，并配合喷头调节组件7调节喷头6，使喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3同轴，提高了喷头6与准直镜组件2以及聚焦镜组件3的同轴度，最终实现激光从喷头射出，激光切割头仅通过聚焦调节组件5和喷头调节组件7便可实现对激光光束的调整，使其从喷头射出，调节简单方便。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种激光切割头，其特征在于，包括：

外筒(1)；

准直镜组件(2)和聚焦镜组件(3)，沿所述外筒(1)的轴线方向设置于所述外筒(1)内；

聚焦调节组件(5)，其用于使所述聚焦镜组件(3)沿所述外筒(1)的轴线方向移动，以调整激光形成焦点的位置；

喷头(6)，其设置于所述外筒(1)的底端；

喷头调节组件(7)，被配置为能够调节所述喷头(6)的位置，以使所述喷头(6)与所述准直镜组件(2)以及所述聚焦镜组件(3)同轴。

2.如权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，还包括冷却件(8)，其设置于所述外筒(1)的外侧壁，且所述冷却件(8)一端正对所述准直镜组件(2)，另一端正对所述聚焦镜组件(3)。

3.如权利要求2所述的激光切割头，其特征在于，还包括散热硅胶，其设置于所述冷却件(8)和所述外筒(1)之间。

4.如权利要求1-3任一项所述的激光切割头，其特征在于，还包括准直保护镜组件(9)，其设置于所述准直镜组件(2)外，用于保护所述准直镜组件(2)。

5.如权利要求1-3任一项所述的激光切割头，其特征在于，还包括聚焦保护镜组件(10)，其设置于所述准直镜组件(2)外，用于保护所述聚焦镜组件(3)。

6.如权利要求1-3任一项所述的激光切割头，其特征在于，所述外筒(1)呈圆柱筒状，其一端沿所述外筒(1)的轴线方向开设有准直通孔(11)，另一端沿所述外筒(1)的轴线方向开设有与所述准直通孔(11)相连通的聚焦通孔(12)，所述准直镜组件(2)设置于所述准直通孔(11)内，所述聚焦镜组件(3)设置于所述聚焦通孔(12)内。

7.如权利要求6所述的激光切割头，其特征在于，所述聚焦镜组件(3)包括聚焦镜筒(31)和设置于所述聚焦镜筒(31)内的聚焦镜(32)，所述聚焦镜筒(31)设置于所述聚焦通孔(12)内，且所述聚焦镜筒(31)能沿所述聚焦通孔(12)的轴线方向移动。

8.如权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述喷头调节组件(7)包括：

定圈(71)，其连接于所述外筒(1)的底端；

动圈(72)，其间隔设置于所述定圈(71)的通孔内，所述喷头(6)连接于所述动圈(72)；

调位件(73)，其穿设于所述定圈(71)，且所述调位件(73)与所述动圈(72)的外壁抵接，所述调位件(73)被配置为能沿水平面任一方向调节所述动圈(72)与所述定圈(71)的相对位置。

9.如权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述聚焦调节组件(5)包括调焦旋钮(51)和调焦滑块(52)；

所述调焦滑块(52)的一端连接于所述聚焦镜组件(3)，另一端设置有推动滑槽(521)，所述调焦旋钮(51)上设置有推动杆(511)，所述推动杆(511)插设于所述推动滑槽(521)，所述推动杆(511)能够在所述推动滑槽(521)内滑动，以推动所述调焦滑块(52)沿所述外筒(1)的轴线方向移动。

10.一种激光切割设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的激光切割头。

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