CN211727889U - 一种手持式激光加工头及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式激光加工头及激光加工设备，属于激光加工技术领域。激光加工设备包括手持式激光加工头，手持式激光加工头包括由一端至另一端依次设置的光纤连接组件、准直镜组件、焦点运动控制组件、聚焦镜组件和喷嘴；焦点运动控制组件包括壳体、楔形镜片、驱动部件和反射镜片。壳体的两端分别连接于准直镜组件和聚焦镜组件。楔形镜片设置于壳体内，且楔形镜片与聚焦镜组件的准直镜片平行间隔设置。驱动部件能够驱动楔形镜片绕楔形镜片中心轴线旋转。反射镜片设置于楔形镜片和聚焦镜组件的聚焦镜片之间，反射镜片用于将旋转的激光束反射至聚焦镜组件的聚焦镜片。本实用新型实现了焦点光斑的圆形运动，能够满足多种焊接工艺要求。

Description

一种手持式激光加工头及激光加工设备

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种手持式激光加工头及激光加工设备。

背景技术

目前市场上的激光应用越来越广泛，其中激光焊接尤为突出，在众多激光焊接当中，手持焊接由于其操作简便、灵活性高、易上手、焊接表面光滑、质量高等优势发展异常迅猛，但目前手持焊接头当中，大多数是激光不动，单一的点光斑焊接，这样焊道种类单一，焊接工艺较差，不能满足多种的焊接工艺需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手持式激光加工头，能够实现焦点光斑的运动，从而能够满足多种焊接工艺要求。

本实用新型的另一个目的在于提供一种激光加工设备，能够满足多种焊接工艺要求。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种手持式激光加工头，包括由一端至另一端依次设置的光纤连接组件、准直镜组件、聚焦镜组件和喷嘴，所述准直镜组件和所述聚焦镜组件之间设置有焦点运动控制组件；

所述焦点运动控制组件包括：

壳体，所述壳体的两端分别连接于所述准直镜组件和所述聚焦镜组件；

楔形镜片，所述楔形镜片设置于所述壳体内，且所述楔形镜片与所述准直镜组件的准直镜片平行间隔设置；

驱动部件，所述驱动部件能够驱动所述楔形镜片绕所述楔形镜片的中心轴线旋转；及

反射镜片，所述反射镜片设置于所述楔形镜片和所述聚焦镜组件的聚焦镜片之间，所述反射镜片用于将旋转的激光束反射至所述聚焦镜组件的聚焦镜片。

优选地，所述焦点运动控制组件还包括镜筒，所述镜筒转动设置于所述壳体内，所述楔形镜片安装于所述镜筒内，所述驱动部件能够驱动所述镜筒旋转以带动所述楔形镜片旋转。

优选地，所述焦点运动控制组件还包括位置调节组件，所述位置调节组件用于调节所述反射镜片的角度。

优选地，所述位置调节组件包括：

镜托，所述反射镜片嵌设在所述镜托内；

调节部，所述镜托通过所述调节部连接于所述壳体，所述调节部用于调节所述镜托的角度。

优选地，所述聚焦镜组件与所述喷嘴之间设置有聚焦保护镜组件，所述聚焦保护镜组件能够防止外部污物由所述喷嘴进入污染所述聚焦镜片。

优选地，所述聚焦保护镜组件：

第一连接座，所述第一连接座连接于所述聚焦镜组件，所述第一连接座为中空结构，所述第一连接座内设置有与所述聚焦镜片平行间隔设置的保护镜片；

第二连接座，所述第二连接座嵌设在所述第一连接座一侧，所述保护镜片的边缘与所述第一连接座的内壁、第二连接座形成密封连接；

气路匀化组件，所述第一连接座连接有保护气接口，所述气路匀化组件能将气流在所述第二连接座内匀化后吹向所述保护镜片，并经所述保护镜片反射后从所述第二连接座内的底部吹出。

优选地，所述喷嘴包括：

喷杆，所述喷杆一端连接于所述聚焦保护镜组件；及

喷头，所述喷头螺纹连接于所述喷杆的另一端。

优选地，手持式激光加工头还包括水冷系统，所述水冷系统包括：

进水通道，所述进水通道依次贯穿所述准直镜组件、焦点运动控制组件和聚焦镜组件；

出水通道，所述出水通道依次贯穿所述聚焦镜组件、焦点运动控制组件和所述准直镜组件；

其中，所述进水通道的末端环绕设置在所述喷嘴内，并与所述出水通道连通。

优选地，所述壳体和所述光纤连接组件之间连接有握持部，所述光纤连接组件连接于所述握持部一端，所述准直镜组件安装于所述握持部另一端的内部。

一种激光加工设备，包括上述的手持式激光加工头。

本实用新型的有益效果：

本实用新型手持式激光加工头的准直镜组件和聚焦镜组件之间设置有焦点运动控制组件，焦点运动控制组件包括楔形镜片，通过驱动部件带动楔形镜片绕楔形镜片的中心轴线旋转，激光束通过旋转的楔形镜片，经反射镜片反射，并通过聚焦镜组件聚焦后，能够实现焦点光斑的圆形运动，从而能够满足多种焊接工艺要求。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的手持式激光加工头的立体结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的手持式激光加工头的剖面结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的焦点运动控制组件的立体结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的手持式激光加工头的聚焦保护镜组件和喷嘴侧视结构示意图；

图6图5中A-A处的立体剖视结构示意图。

图中：

1、光纤连接组件；11、光纤连接口；2、握持部；3、焦点运动控制组件；31、壳体；32、楔形镜片；33、驱动部件；331、驱动电机；332、输送带；34、反射镜片；35、镜筒；36、位置调节组件；361、镜托；3611、压板；362、调节部；3621、固定件；3622、调节件；37、防尘盖；4、聚焦保护镜组件；41、保护镜片；42、第一连接座；43、气内环；431、气孔；44、气流槽；45、保护气接口；46、第二连接座；5、喷嘴；51、喷杆；511、环形水槽；52、喷头；6、准直镜组件；61、准直镜片；7、聚焦镜组件；71、聚焦镜片；8、连接块。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征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。

下面结合附图1-6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。

本实施例公开了一种激光加工设备，该激光加工设备包括手持式激光加工头。本实施例中的一种手持式激光加工头，如图1至图3，包括由一端至另一端依次设置的光纤连接组件1、准直镜组件6、聚焦镜组件7和喷嘴5。准直镜组件6和聚焦镜组件7之间设置有焦点运动控制组件3。

焦点运动控制组件3包括壳体31、楔形镜片32、驱动部件33和反射镜片34，壳体31的两端分别连接于准直镜组件6和聚焦镜组件7。楔形镜片32设置于壳体31内，且楔形镜片32与准直镜组件6的准直镜片61平行间隔设置。驱动部件33能够驱动楔形镜片32绕楔形镜片32的中心轴线旋转。反射镜片34设置于楔形镜片32和聚焦镜组件7的聚焦镜片71之间，反射镜片34用于将旋转的激光束反射至聚焦镜组件7的聚焦镜片71。

激光束能够由光纤连接组件1入射，经准直镜组件6准直和焦点运动控制组件3实现旋转运动并反射至聚焦镜组件7后，穿过喷嘴5，对工件进行激光加工。

本实施例中的手持式激光加工头的准直镜组件6和聚焦镜组件7之间设置有焦点运动控制组件3，焦点运动控制组件3包括楔形镜片32，通过驱动部件33带动楔形镜片32绕楔形镜片32的中心轴线旋转，激光束通过旋转的楔形镜片，经反射镜片34反射，并通过聚焦镜组件7聚焦后，能够实现焦点光斑的圆形运动，从而能够满足多种焊接工艺要求。

为了使本实施例中的手持式激光加工头在加工时能够方便操作人员的使用，壳体31和光纤连接组件1之间连接有握持部2，光纤连接组件1连接于握持部2一端，准直镜组件6安装于握持部2另一端的内部。具体地，握持部2为中空结构，以使激光束能够穿过。握持部2设置为能够方便操作人员握持的长度，握持部2的设置能够方便操作。光纤连接组件1具有锁紧结构，能够将光纤棒锁紧在光纤连接组件1的光纤连接口11内。准直镜组件6安装于握持部2的内部，能够节约空间，能够使本实施例中的手持式激光加工头的结构更紧凑。

进一步地，为了使楔形镜片32能够实现自动旋转，焦点运动控制组件3还包括镜筒35，镜筒35转动设置于壳体31内，楔形镜片32安装于镜筒35内，驱动部件33能够驱动镜筒35旋转以带动楔形镜片32旋转。镜筒35通过轴承转动连接在壳体31内，轴承设置为两个，且轴承为深沟球轴承。镜筒35内部设置有台阶，楔形镜片32一端抵接在台阶上，另一端通过压圈固定，能够防止楔形镜片32晃动。驱动部件33包括设置在镜筒35一侧的驱动电机331，驱动电机331通过输送带332驱动镜筒35转动，从而能够带动楔形镜片32旋转，具体地输送带为圆皮带，镜筒35上开设有与圆皮带匹配的沟槽。激光束通过旋转的楔形镜片32，从而实现经楔形镜片32折射出的激光束的位置不同。

为了保证经反射镜片34反射的旋转运动的激光束轴心能从聚焦镜片71的中心通过，如图4所示，焦点运动控制组件3还包括位置调节组件36，位置调节组件36用于调节反射镜片34的角度。

具体地，位置调节组件36包括镜托361和调节部362，反射镜片34嵌设在镜托361内。镜托361通过调节部362连接于壳体31，调节部362用于调节镜托361的角度。镜托361的设置能够便于反射镜片34的安装固定，通过调节部362调节镜托361的角度，从而实现反射镜片34的角度调节。具体地，调节部362包括一个固定件3621和三个调节件3622，一个固定件3621和三个调节件3622分别设置在镜托361的四角，固定件3621为穿过镜托361螺纹连接于壳体31的第一螺杆，调节件3622为穿过镜托361螺纹连接于壳体31第二螺栓，镜托361和壳体31间设置有间隙，镜托361和壳体31之间的第二螺栓上套设有弹簧，镜托361和壳体31之间的第一螺栓上套设有套筒。位于反射镜片34上压设有压板3611，压板3611能够使反射镜片34固定在镜托361内。压板3611的上方设置有防尘盖37，反射镜片34容纳于壳体31和防尘盖37形成的封闭空间内，以避免外部的灰尘进入，污染反射镜片34。

激光束经过反射镜片34的反射，到达聚焦镜组件7，汇聚成点光源，实现焦点光斑的圆形运动，从而能够利用焦点光斑的高能量来实现焊接。为了提高聚焦镜片71的使用寿命，如图1和图2所示，聚焦镜组件7与喷嘴5之间设置有聚焦保护镜组件4，聚焦保护镜组件4能够防止外部污物由喷嘴5进入污染聚焦镜片71。

如图6所示，聚焦保护镜组件4包括第一连接座42、第二连接座46、气路匀化组件。第一连接座42连接于聚焦镜组件7，第一连接座42为中空结构，第一连接座42内设置有与聚焦镜片71平行间隔设置的保护镜片41。第二连接座46嵌设在第一连接座42一侧，保护镜片41的边缘与第一连接座42的内壁、第二连接座46形成密封连接。第一连接座42连接有保护气接口45，气路匀化组件能将气流在第二连接座46内匀化后吹向保护镜片41，并经保护镜片41反射后从第二连接座46内的底部吹出。气路匀化组件能将气流在第一连接座42内匀化后吹向保护镜，并经保护镜片41反射后从第一连接座42内的底部吹出，气流经过匀化后，通过保护镜片41反射能够均匀平稳的流出，通过均匀平稳的高速气流迅速把熔融的金属吹走，能够提高激光切割质量。同时，气流吹向保护镜片41能够防止保护镜片41沉积灰尘污染保护镜片41，还能带走保护镜片41产生的热量，提高保护镜片41的使用寿命。

具体地，气路匀化组件包括气内环43，气内环43设置于第一连接座42内，气内环43两端的外壁与第一连接座42的内壁密封连接，中段的外壁与第一连接座42的内壁间形成环形的气流槽44，气内环43壁上设置有若干倾斜向上朝向保护镜片41的气孔431，若干气孔431沿气内环43的周向均匀分布且与气流槽44连通；气流槽44通过保护气接口45连通于外部气流源。气流在气流槽44内分散均匀后，通过气孔431流出进一步将气流匀化，保证气流的平稳性。为了提高气流的匀化效果，可选地，气孔431的倾斜角度为45度。经过测试发现气孔431倾斜角度为45度时，气流的匀化效果相对较好。更进一步地，气孔431设置为4个。

汇聚的光源经过保护镜片41后，从喷嘴5处射出。如图6所示，喷嘴5包括喷杆51和喷头52，喷杆51一端连接于聚焦保护镜组件4。喷头52螺纹连接于喷杆51的另一端。喷头52和喷杆51的螺纹连接可以实现喷嘴5的伸缩，从而调节喷嘴5与焦点光斑的相对位置，改变焦点光斑到工件的距离，即可改变了落在工件上焦点光斑的大小，从而使焊接宽度，深度发生变化，以达到最佳保护效果。

为了使本实施例中的激光加工头的冷却效果更好，从而能够适用于大功率加工的场合，手持式激光加工头还包括水冷系统，水冷系统包括进水通道和出水通道。进水通道依次贯穿准直镜组件6、焦点运动控制组件3和聚焦镜组件7。出水通道依次贯穿聚焦镜组件7、焦点运动控制组件3和准直镜组件6。其中，进水通道的末端环绕设置在喷嘴5内，并与出水通道连通。进一步地，进水通道穿过聚焦镜组件7后经聚焦保护镜组件4，喷杆51和聚焦保护镜组件4连接的一端开设有环形水槽511，进水通道的末端设置在环形水槽511内。喷杆51和聚焦镜保护组件通过连接块8连接，连接块8连接有伸入环形水槽511内的凸台，凸台位于进水冷却通道的出口和出水冷却通道的入口之间，以使冷却水能够在环形水槽511内环绕一周后由出水冷却通道流出。喷嘴5的热量可以有效的被流经喷杆51的冷却水带走，起到良好冷却效果，从而能够使本实施例中的激光加工头能够适应高功率的加工场合。

本实用新型实施例中的手持式激光加工头的准直镜组件6和聚焦镜组件7之间设置有焦点运动控制组件3，焦点运动控制组件3包括楔形镜片32，通过驱动部件33带动楔形镜片32绕楔形镜片32的中心轴线旋转，激光束通过旋转的楔形镜片，经反射镜片34反射，并通过聚焦镜组件7聚焦后，能够实现焦点光斑的圆形运动，从而能够满足多种焊接工艺要求。并且，通过聚焦保护镜组件4的设置，能够提高聚焦镜片71的使用寿命，气路匀化组件能够提高激光加工的质量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手持式激光加工头，包括由一端至另一端依次设置的光纤连接组件(1)、准直镜组件(6)、聚焦镜组件(7)和喷嘴(5)，其特征在于，所述准直镜组件(6)和所述聚焦镜组件(7)之间设置有焦点运动控制组件(3)；

所述焦点运动控制组件(3)包括：

壳体(31)，所述壳体(31)的两端分别连接于所述准直镜组件(6)和所述聚焦镜组件(7)；

楔形镜片(32)，所述楔形镜片(32)设置于所述壳体(31)内，且所述楔形镜片(32)与所述准直镜组件(6)的准直镜片(61)平行间隔设置；

驱动部件(33)，所述驱动部件(33)能够驱动所述楔形镜片(32)绕所述楔形镜片(32)的中心轴线旋转；及

反射镜片(34)，所述反射镜片(34)设置于所述楔形镜片(32)和所述聚焦镜组件(7)的聚焦镜片(71)之间，所述反射镜片(34)用于将旋转的激光束反射至所述聚焦镜组件(7)的聚焦镜片(71)。

2.根据权利要求1所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述焦点运动控制组件(3)还包括镜筒(35)，所述镜筒(35)转动设置于所述壳体(31)内，所述楔形镜片(32)安装于所述镜筒(35)内，所述驱动部件(33)能够驱动所述镜筒(35)旋转以带动所述楔形镜片(32)旋转。

3.根据权利要求1所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述焦点运动控制组件(3)还包括位置调节组件(36)，所述位置调节组件(36)用于调节所述反射镜片(34)的角度。

4.根据权利要求3所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述位置调节组件(36)包括：

镜托(361)，所述反射镜片(34)嵌设在所述镜托(361)内；

调节部(362)，所述镜托(361)通过所述调节部(362)连接于所述壳体(31)，所述调节部(362)用于调节所述镜托(361)的角度。

5.根据权利要求1所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述聚焦镜组件(7)与所述喷嘴(5)之间设置有聚焦保护镜组件(4)，所述聚焦保护镜组件(4)能够防止外部污物由所述喷嘴(5)进入污染所述聚焦镜片(71)。

6.根据权利要求5所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述聚焦保护镜组件(4)：

第一连接座(42)，所述第一连接座(42)连接于所述聚焦镜组件(7)，所述第一连接座(42)为中空结构，所述第一连接座(42)内设置有与所述聚焦镜片(71)平行间隔设置的保护镜片(41)；

第二连接座(46)，所述第二连接座(46)嵌设在所述第一连接座(42)一侧，所述保护镜片(41)的边缘与所述第一连接座(42)的内壁、第二连接座(46)形成密封连接；

气路匀化组件，所述第一连接座(42)连接有保护气接口(45)，所述气路匀化组件能将气流在所述第二连接座(46)内匀化后吹向所述保护镜片(41)，并经所述保护镜片(41)反射后从所述第二连接座(46)内的底部吹出。

7.根据权利要求5所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述喷嘴(5)包括：

喷杆(51)，所述喷杆(51)一端连接于所述聚焦保护镜组件(4)；及

喷头(52)，所述喷头(52)螺纹连接于所述喷杆(51)的另一端。

8.根据权利要求1-7任一项所述的手持式激光加工头，其特征在于，手持式激光加工头还包括水冷系统，所述水冷系统包括：

进水通道，所述进水通道依次贯穿所述准直镜组件(6)、焦点运动控制组件(3)和聚焦镜组件(7)；

出水通道，所述出水通道依次贯穿所述聚焦镜组件(7)、焦点运动控制组件(3)和所述准直镜组件(6)；

其中，所述进水通道的末端环绕设置在所述喷嘴(5)内，并与所述出水通道连通。

9.根据权利要求1-7任一项所述的手持式激光加工头，其特征在于，所述壳体(31)和所述光纤连接组件(1)之间连接有握持部(2)，所述光纤连接组件(1)连接于所述握持部(2)一端，所述准直镜组件(6)安装于所述握持部(2)另一端的内部。

10.一种激光加工设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的手持式激光加工头。

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