CN210817945U - 一种聚焦结构及包括其的激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光切割技术领域，公开了一种聚焦结构，其包括准直镜片、聚焦镜片以及支撑组件，支撑组件包括支撑座和调焦架，支撑座设有平行于激光传播方向的导轨，导轨上设有滑块，调焦架与滑块相连接，调焦架设有准直镜框和聚焦镜框，准直镜片设于准直镜框内，聚焦镜片设于聚焦镜框内。基于上述结构，操作人员只需移动调焦架，改变准直镜片和聚焦镜片的位置，即可调节的激光的焦距，进而改变裂解槽的加工深度，实现对多种规格的连杆进行加工，操作简单方便。另外，本实用新型还提供了一种激光切割装置，由于其采用了上述的聚焦结构，因此同样可实现对多种规格的连杆进行加工，并且调节方便快捷。

Description

一种聚焦结构及包括其的激光切割装置

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种聚焦结构及包括其的激光切割装置。

背景技术

发动机连杆裂解加工技术是目前国际上连杆生产的最新技术，具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性。连杆裂解前要先在连杆大头孔的两侧面形成两条对称的裂解槽，使连杆裂解时产生应力集中，以实现定位断裂，由此可见，加工裂解槽是连杆裂解加工技术的关键核心工序。而利用激光加工汽车连杆裂解槽是当前连杆裂解加工技术的发展趋势，其具有切缝窄、速度快、无刀具磨损、加工热影响区小、加工工序少、可大幅度提高裂解质量等优点，因此，研发采用激光加工连杆裂解槽的自动化装置有着很重要的现实意义。

目前，国内外公司和科研结构采用的激光加工设备结构复杂，调焦不便，甚至不具有调焦功能，这使得加工设备无法适用多种规格的连杆的裂解槽加工。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有调焦功能，并且结构简单，操作方便的聚焦结构及包括其的激光切割装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种聚焦结构，其包括准直镜片、聚焦镜片以及支撑组件，所述支撑组件包括支撑座和调焦架，所述支撑座设有平行于激光传播方向的导轨，所述导轨上设有滑块，所述调焦架与所述滑块相连接，所述调焦架设有准直镜框和聚焦镜框，所述准直镜片设于所述准直镜框内，所述聚焦镜片设于所述聚焦镜框内。

作为优选方案，所述准直镜片和所述聚焦镜片按照激光的传播方向依次设置。

作为优选方案，所述支撑座上还设有旋钮调节器，所述旋钮调节器设有平行于所述导轨的顶杆，所述顶杆用于驱动所述调焦架沿所述导轨作往复移动。

作为优选方案，所述调焦架设有挡臂，所述挡臂延伸至所述顶杆的前方。

作为优选方案，所述旋钮调节器为千分旋钮调节器。

作为优选方案，还包括壳体，所述支撑座与所述壳体固定连接，所述壳体包括相对设置的第一壳板和第二壳板，所述第一壳板设有供激光穿过的第一通孔，所述第二壳板设有供激光穿过的第二通孔，所述准直镜片和所述聚焦镜片设于所述第一通孔与所述第二通孔之间。

作为优选方案，所述壳体还包括连接于第一壳板和第二壳板之间的第三壳板，所述第三壳板上设有开口，所述旋钮调节器从所述开口显露于所述壳体外。

作为优选方案，所述开口外罩设有防护罩。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光切割装置，其包括上述的聚焦结构。

本实用新型实施例提供一种聚焦结构，与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型提供的聚焦结构包括准直镜片、聚焦镜片以及支撑组件，支撑组件包括支撑座和调焦架，支撑座设有平行于激光传播方向的导轨，导轨上设有滑块，调焦架与滑块相连接，调焦架设有准直镜框和聚焦镜框，准直镜片设于准直镜框内，聚焦镜片设于聚焦镜框内。基于上述结构，操作人员只需移动调焦架，改变准直镜片和聚焦镜片的位置，即可调节的激光的焦距，进而改变裂解槽的加工深度，实现对多种规格的连杆进行加工，操作简单方便。

另外，本实用新型还提供了一种激光切割装置，由于其采用了上述的聚焦结构，因此同样可实现对多种规格的连杆进行加工，并且调节方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型实施例的激光切割装置的整体示意图；

图2是本实用新型实施例的激光切割装置的分体示意图；

图3是本实用新型实施例的激光切割头的剖视图；

图4是本实用新型实施例的激光切割头的分体示意图；

图5是本实用新型实施例的聚焦结构的剖视图；

图6是本实用新型实施例的调焦组件的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的连接座的结构示意图；

图8是本实用新型实施例的激光切割装置在第三通孔处的剖视图；

图9是本实用新型实施例的第一进光反射镜片和第一镜架的结构示意图；

图10是本实用新型实施例的第二进光反射镜片和第二镜架的结构示意图。

图中：1、电机；101、旋转端；102、非旋转端；103、入射通道；2、激光切割头；201、出射通道；202、切割嘴；203、出光反射镜片；204、切割头本体；2041、出射通道进口；2042、出射通道出口；2043、凹位；2044、安装口；2045、压缩空气通道；205、安装架；2051、出气通道；206、盖板；207、镜座；208、第一气密圈；209、第二气密圈；210、第一保护镜片；211、第一密封圈；212、第二密封圈；213、第二保护镜片；214、第三密封圈；3、聚焦结构；301、壳体；3011、第一壳板；3012、第二壳板；3013、第一通孔；3014、第二通孔；3015、第三壳板；3016、进气通道；302、准直镜；303、聚焦镜；304、准直镜框；305、聚焦镜框；306、调焦架；3061、挡臂；307、旋钮调节器；3071、顶杆；308、导轨；309、防护罩；310、第三保护镜片；311、第一环盖；312、第四密封圈；4、法兰盘；5、连接座；501、凹腔；502、第三通孔；503、进光面；504、第四通孔；505、四保护镜片；506、第二环盖；507、第八密封圈；6、第一进光反射镜片；7、第二进光反射镜片；8、第一镜架；801、第一底座板；8011、第一条形孔；802、第一镜框；9、第二镜架；901、第二底座板；9011、第二条形孔；902、第二镜框；10、第五密封圈；11、第六密封圈；12、第七密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供一种加工连杆裂解槽的激光切割装置，其主要包括电机1和激光切割头2。电机1包括旋转端101和非旋转端102，二者朝向相反，激光切割头2与旋转端101相连接并可随之转动，而且，为了保证激光切割头2能够顺利地对连杆的两条对称的裂解槽进行加工，激光切割头2的可旋转角度θ≥180°，在本实施例中，为了满足任意角度的加工，激光切割头2的可旋转角度θ为360°。电机1设有贯穿旋转端101和非旋转端102的入射通道103，激光切割头2设有出射通道201，入射通道103与出射通道201光路连通并可使激光沿着电机1的旋转中心线传播，优选的，入射通道103的中心线、出射通道201的中心线以及电机1的旋转中心线相重合；激光切割头2还设有与出射通道201光路连通的切割嘴202，且切割嘴202的中心线与电机1的旋转中心线呈70°至90°的夹角，出射通道201内设有出光反射镜片203，出光反射镜片203用于将从入射通道103射入出射通道201内的激光从切割嘴202反射出去。

基于上述结构，该激光切割装置利用电机1的旋转来完成对激光切割头2的角度调节，从而可实现对两条对称裂解槽的加工，而且加工效率高，可操作性好；其次，由于切割嘴202的中心线与电机1的旋转中心线呈70°至90°的夹角，因此，从切割嘴202射出的激光垂直或接近垂直于连杆大头孔的内壁，也即，可实现0°或接近0°的入射角，进而可最大程度地减少材料对激光的反射率，减少能量的浪费，提高裂解槽的加工精度和成型质量；另外，该激光切割装置的激光切割头2小巧灵活，并且不受连杆厚度的影响，可深入连杆大头孔内。

可以理解的是，在本实施例中，切割嘴202的中心线与电机1的旋转中心线呈90°的夹角，也即，该激光切割装置可实现0°入射角，此时，材料对激光的反射率最低，能量的浪费也最少，裂解槽的加工精度和成型质量最高。

具体地，如图3至图4所示，激光切割头2包括切割头本体204，出射通道201设于切割头本体204的内部，切割头本体204的表面设有与出射通道201相连通的出射通道进口2041和出射通道出口2042，并且，出射通道进口2041的朝向与出射通道出口2042的朝向相垂直，入射通道103通过出射通道进口2041与出射通道201光路连通，切割嘴202通过安装架205固定于出射通道出口2042外，并通过出射通道出口2042与出射通道201光路连通。为了提高激光切割头2的整体美观性，切割头本体204设有出射通道出口2042的表面设有凹位2043，出射通道出口2042设于凹位2043的底壁，安装架205固定于凹位2043内。

进一步地，如图3所示，切割嘴202的中心线与电机1的旋转中心线相交，出光反射镜片203通过镜座207安装于二者的相交处，并且，出光反射镜片203的镜面与切割嘴202的中心线和电机1的旋转中心线均呈45°的夹角；出光反射镜片203设于镜座207的正面，镜座207的背面设有四个调节旋钮，分别用于对出光反射镜片203的上下左右四个方向进行对应地调节；切割头本体204背向出射通道出口2042的表面设有安装口2044，安装口2044外设有可拆卸的盖板206，以便于对出光反射镜片203进行安装和调节。

如图1、图2、图5以及图6所示，本实用新型实施例提供的加工连杆裂解槽的激光切割装置还包括聚焦结构3，聚焦结构3包括壳体301以及设于壳体301内部的准直镜302片和聚焦镜303片，准直镜302片和聚焦镜303片通过支撑组件与壳体301相连接。具体而言，壳体301包括相对设置的第一壳板3011和第二壳板3012以及连接于二者之间的第三壳板3015，第一壳板3011通过法兰盘4与电机1的输出端相连接，第二壳板3012与切割头本体204设有出射通道进口2041的一端相连接；第一壳板3011设有供激光穿过的第一通孔3013，第一通孔3013与位于旋转端101的入射通道103出口相对齐，第二壳板3012设有供激光穿过的第二通孔3014，第二通孔3014与出射通道进口2041相对齐；准直镜302片和聚焦镜303片设于第一通孔3013与第二通孔3014之间，并且，准直镜302片和聚焦镜303片按照从入射通道103至出射通道201的激光传播方向依次设置。

进一步地，如图5和图6所示，支撑组件包括支撑座和调焦架306，支撑座与壳体301固定连接并设有平行于电机1的旋转中心线的导轨308，导轨308上设有滑块，调焦架306与滑块相连接，调焦架306设有准直镜框304和聚焦镜框305，准直镜302片设于准直镜框304内，聚焦镜303片设于聚焦镜框305内。支撑座上还设有旋钮调节器307，旋钮调节器307设有平行于导轨308的顶杆3071，该顶杆3071用于驱动调焦架306沿导轨308作往复移动，调焦架306设有挡臂3061，挡臂3061延伸至顶杆3071的前方，以获得顶杆3071的驱动力。此外，第三壳板3015上还设有开口，旋钮调节器307从开口显露于壳体301外，以便于调焦操作，开口外罩设有防护罩309。基于此，操作人员通只需扭动旋钮调节器307，使顶杆3071驱动调焦架306沿着导轨308移动，改变准直镜302片和聚焦镜303片的位置，即二者与出光反射镜片203之间的距离，即可调节从切割嘴202射出的激光的焦距，进而改变裂解槽的加工深度，实现对多种规格的连杆进行加工，操作简单方便。在本实施例中，为了保证调焦的精度，旋钮调节器307优选千分旋钮调节器307；另外，为了便于组装，壳体301的第三壳板3015与第二壳板3012可拆卸连接。

如图3所示，本实用新型实施例提供的加工连杆裂解槽的激光切割装置采用光气一体设计。具体而言，切割头本体204的内部设有压缩空气通道2045，第二壳板3012设有与压缩空气通道2045相连通的进气通道3016，进气通道3016与压缩空气通道2045之间设有第一气密圈208，进气通道3016在第二壳板3012的表面形成用于外接压缩空气管路的进气孔；安装架205设有与压缩空气通道2045相连通的出气通道2051，出气通道2051与压缩空气通道2045之间设有第二气密圈209，出气通道2051在安装架205朝向出射通道出口2042的侧面形成与切割嘴202相连通的出气孔。基于此，在射出激光切割裂解槽的同时，切割嘴202还喷射出压缩空气，压缩空气可及时地清理掉切屑和灰尘，以保护激光切割头2不受破坏。

如图1、图2、图7以及图8所示，本实用新型实施例提供的加工连杆裂解槽的激光切割装置还包括设有凹腔501的连接座5，该连接座5背向凹腔501的表面为安装面，电机1的非旋转端102与安装面相连接，安装面上设有与凹腔501光路连通的第三通孔502，第三通孔502与位于非旋转端102的入射通道103进口相对齐；连接座5还设有进光面503，进光面503上设有与凹腔501光路连通的第四通孔504，第四通孔504用于外接激光发射管路；凹腔501内设有进光反射镜片，进光反射镜片用于将从第四通孔504射入凹腔501内的激光从第三通孔502反射入入射通道103内。

具体地，如图9和图10所示，进光反射镜片包括第一进光反射镜片6和第二进光反射镜片7。其中，第一进光反射镜片6用于将从第四通孔504射入凹腔501内的激光反射至第二进光反射镜片7，第二进光反射镜片7用于将从第一进光反射镜片6反射而来的激光从第三通孔502反射入入射通道103内。在本实施例中，进光面503垂直于安装面，第四通孔504的中心线垂直于第三通孔502的中心线，第一进光反射镜片6设于第四通孔504的中心线上，并且，第一进光反射镜片6的镜面与第四通孔504的中心线呈45°的夹角，第二进光反射镜片7设于电机1的旋转中心线上，同样的，第二进光反射镜片7的镜面与电机1的旋转中心线呈45°的夹角。

进一步地，如图9所示，第一进光反射镜片6通过第一镜架8安装于凹腔501内，第一镜架8包括第一底座板801和第一镜框802，第一底座板801设有第一条形孔8011，第一底座板801通过穿设于第一条形孔8011中的紧固件与连接座5固定连接，第一镜框802垂直于第一底座板801并与第一底座板801固定连接，第一进光反射镜片6设于第一镜框802内。基于上述第一条形孔8011，第一镜架8可实现反射角度的调节，以确保从第四通孔504射入凹腔501内的激光能够准确地反射至第二进光反射镜片7。为了提高第一底座板801与基体之间的连接稳定性，第一条形孔8011通常设为两个，且两个第一条形孔8011平行设置。

同样的，如图10所示，第二进光反射镜片7通过第二镜架9安装于凹腔501内，第二镜架9包括第二底座板901和第二镜框902，第二底座板901与连接座5固定连接，第二底座板901还设有第二条形孔9011，第二镜框902通过穿设于第二条形孔9011中的紧固件与第二底座板901固定连接，并且，第二镜框902垂直于第二底座板901，第二进光反射镜片7设于第二镜框902内。基于上述第二条形孔9011，第二镜架9也可实现反射角度的调节，以确保从第一进光反射镜片6反射而来的激光能够准确地从第三通孔502反射入入射通道103内。类似的，为了提高第二镜框902与第二底座板901之间的连接稳定性，第二条形孔9011通常设为两个，且两个第二条形孔9011平行设置。

如图2至图5以及图8所示，为了防止切屑和灰尘进入激光通行的各通道而影响激光的传播，本实用新型实施例提供的加工连杆裂解槽的激光切割装置设有若干密封结构。具体而言，安装架205朝向出射通道出口2042的侧面设有凹槽，凹槽内设有封盖住出射通道出口2042的第一保护镜片210和围绕第一保护镜片210的第一密封圈211；盖板206与安装口2044之间设有第二密封圈212；出射通道进口2041内设有第二保护镜片213，第二通孔3014的边缘设有凸入出射通道进口2041的第一凸台，第一凸台与第二保护镜片213之间设有第三密封圈214；第一通孔3013内设有第三保护镜片310，第一壳板3011朝向电机1的一侧设有第一环盖311，第一环盖311设有凸入第一通孔3013内的第二凸台，第二凸台与第三保护镜片310之间设有第四密封圈312；第一壳板3011与法兰盘4之间设有第五密封圈10，法兰盘4与电机1的旋转端101之间设有第六密封圈11；电机1的非旋转端102与连接座5的安装面之间还设有第七密封圈12；第三通孔502内设有第四保护镜片505，凹腔501内还设有第二环盖506，第二环盖506设有凸入第三通孔502内的第三凸台，第三凸台与第四保护镜片505之间设有第八密封圈507。

综上，本实用新型实施例提供了一种加工连杆裂解槽的激光切割装置，与现有技术相比，其具有如下有益效果：

1、该激光切割装置利用电机1的旋转来完成对激光切割头2的角度调节，从而可实现对两条对称裂解槽的加工，而且加工效率高，可操作性好；

2、切割嘴202的中心线与电机1的旋转中心线呈70°至90°的夹角，因此，从切割嘴202射出的激光垂直或接近垂直于连杆大头孔的内壁，也即，可实现0°或接近0°的入射角，进而可最大程度地减少材料对激光的反射率，减少能量的浪费，提高裂解槽的加工精度和成型质量；

3、激光切割头2小巧灵活，并且不受连杆厚度的影响，可深入连杆大头孔内；

4、该激光切割装置设有支撑组件，操作人员通只需扭动旋钮调节器307，改变准直镜302片和聚焦镜303片与出光反射镜片203之间的距离，即可调节从切割嘴202射出的激光的焦距，进而改变裂解槽的加工深度，实现对多种规格的连杆进行加工，操作简单方便；

5、该激光切割装置采用光气一体设计，在射出激光切割裂解槽的同时，切割嘴202还可喷射出压缩空气，压缩空气可及时地清理掉切屑和灰尘，以保护激光切割头2不受破坏。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚焦结构，其特征在于，包括准直镜片、聚焦镜片以及支撑组件，所述支撑组件包括支撑座和调焦架，所述支撑座设有平行于激光传播方向的导轨，所述导轨上设有滑块，所述调焦架与所述滑块相连接，所述调焦架设有准直镜框和聚焦镜框，所述准直镜片设于所述准直镜框内，所述聚焦镜片设于所述聚焦镜框内。

2.根据权利要求1所述的聚焦结构，其特征在于，所述准直镜片和所述聚焦镜片按照激光的传播方向依次设置。

3.根据权利要求1所述的聚焦结构，其特征在于，所述支撑座上还设有旋钮调节器，所述旋钮调节器设有平行于所述导轨的顶杆，所述顶杆用于驱动所述调焦架沿所述导轨作往复移动。

4.根据权利要求3所述的聚焦结构，其特征在于，所述调焦架设有挡臂，所述挡臂延伸至所述顶杆的前方。

5.根据权利要求3所述的聚焦结构，其特征在于，所述旋钮调节器为千分旋钮调节器。

6.根据权利要求3所述的聚焦结构，其特征在于，还包括壳体，所述支撑座与所述壳体固定连接，所述壳体包括相对设置的第一壳板和第二壳板，所述第一壳板设有供激光穿过的第一通孔，所述第二壳板设有供激光穿过的第二通孔，所述准直镜片和所述聚焦镜片设于所述第一通孔与所述第二通孔之间。

7.根据权利要求6所述的聚焦结构，其特征在于，所述壳体还包括连接于第一壳板和第二壳板之间的第三壳板，所述第三壳板上设有开口，所述旋钮调节器从所述开口显露于所述壳体外。

8.根据权利要求7所述的聚焦结构，其特征在于，所述开口外罩设有防护罩。

9.一种激光切割装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的聚焦结构。

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