CN219402838U - 超精细焦距调整激光切割头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超精细焦距调整激光切割头，包括：切割头本体、喷嘴安装座、喷嘴、聚焦镜片和调焦机构，喷嘴通过喷嘴安装座安装在切割头本体的下端，调焦机构具有聚焦镜座、调整块和调焦操纵部件，聚焦镜座和调整块均安装在切割头本体内，且其各自的上下端均贯通以形成供激光穿过的光路通道，聚焦镜片固定在聚焦镜座内；调整块的顶部设置有第一斜面，聚焦镜座的底部设置有与该第一斜面滑动贴合的第二斜面，调焦操纵部件转动安装在切割头本体的一侧，用于驱动调整块沿水平方向运动，并通过第一斜面与第二斜面的配合转化为聚焦镜座的竖直方向运动。本实用新型能够实现人工手动对聚焦镜片焦距微米级别的超精细调节，且体积小巧，重量轻便。

Description

超精细焦距调整激光切割头

技术领域

本实用新型涉及激光切割头技术领域，特别涉及一种超精细焦距调整激光切割头。

背景技术

随着科技的发展，激光切割技术被广泛应用到金属加工领域。在激光加工中，为了达到更佳的切割效果，需要准确的将激光聚焦至指定的位置，通常会使用调焦机构进行调节激光束焦点位置。目前市场上用于精密加工领域的激光切割头通常都存调整精度低而难以进行微米级别的超精细调节，以及体积太大的通病，特别是对于医疗和半导体等需要激光精微加工极高的场合，则需要对激光聚焦镜片的焦距进行几十微米甚至几微米的超精细调节，常用的激光切割头往往都不能满足加工要求。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种超精细焦距调整激光切割头，通过旋转调焦盘驱动调整块沿水平方向运动并将动力传递给与之配合的聚焦镜座，使聚焦镜座可以带动聚焦镜片在竖直方向上实现超小距离的精确调节。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超精细焦距调整激光切割头，包括：切割头本体、喷嘴安装座、喷嘴、聚焦镜片和调焦机构，所述喷嘴通过所述喷嘴安装座安装在所述切割头本体的下端，所述聚焦镜片内置于所述切割头本体中；所述调焦机构具有聚焦镜座、调整块和调焦操纵部件，所述聚焦镜座和所述调整块均安装在所述切割头本体内，且其各自的上下端均贯通以形成供激光穿过的光路通道，所述聚焦镜片固定在所述聚焦镜座内；所述调整块的顶部设置有第一斜面，所述聚焦镜座的底部设置有与该第一斜面滑动贴合的第二斜面，所述调焦操纵部件转动安装在所述切割头本体的一侧，以用来驱动所述调整块沿水平方向运动，并通过所述第一斜面与所述第二斜面的配合转化为所述聚焦镜座的竖直方向运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一斜面及所述第二斜面靠近于所述调焦操纵部件的一侧均向上倾斜设置，其与水平面的夹角均为θ，且0＜θ＜45°。

作为本实用新型的进一步改进，所述调焦操纵部件具有位于所述切割头本体外侧的调焦盘，所述调焦盘的一侧固定连接有与之同轴的调焦螺杆，所述调焦螺杆螺纹连接在所述切割头本体上，且其一端抵置在调整块上。

作为本实用新型的进一步改进，所述调焦盘上环形等间距设置有若干刻度线，所述切割头本体上设置有指向该刻度线的刻度指示。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚焦镜座与所述切割头本体的内腔滑动配合，且其外形轮廓仿形于所述切割头本体的内腔，以限制所述聚焦镜座仅能够沿所述切割头本体的内腔竖向滑动。

作为本实用新型的进一步改进，所述调整块与所述切割头本体的内腔滑动配合，且所述调整块在所述切割头本体及所述聚焦镜座的限位下仅能够横向滑动。

作为本实用新型的进一步改进，所述调焦机构还具有一弹簧，所述弹簧弹性抵置在所述聚焦镜座的上端，所述聚焦镜座在该弹簧的弹力作用下具有向下运动的趋势。

作为本实用新型的进一步改进，所述切割头本体的下端固定有切割嘴调整座，所述切割嘴调整座的底部固定有调整座压板，且所述切割嘴调整座与所述调整座压板之间形成有环槽，所述喷嘴安装座通过设置在其外周上的环形凸台安装在所述环槽内，并在所述环形凸台与该环槽之间留有活动空间；所述切割嘴调整座上环形间隔安装有若干调节螺钉，若干所述调节螺钉各自的一端均伸入所述环槽内并抵靠在所述环形凸台的外周上。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴安装座的顶部安装有与所述聚焦镜片相对的保护镜片。

作为本实用新型的进一步改进，所述切割头本体的上端固定有光纤杆固定座，所述光纤杆固定座上设置有半环形的缺口，并于该缺口内安装有光纤杆固定环。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型提供一种超精细焦距调整激光切割头，通过旋转调焦盘驱动调整块沿水平方向运动，利用调整块的第一斜面与聚焦镜座的第二斜面滑动配合，将动力传递给聚焦镜座，进而对调焦螺杆的螺距进行细分，将调整块较大距离的水平运动转化为聚焦镜座竖直方向超微小行程的调节，实现人工手动对聚焦镜片焦距微米级别的超精细调节；

2)本实用新型采用模块化设计，其中聚焦镜模块、保护镜模块、切割嘴模块等均可以单独进行拆装，维护和更换非常简单便捷；且该结构设计使得激光切割头整体体积小巧，重量轻便，有效节约设备的装配空间和切割距离，能够最大程度的减小轴系加工中的负载，为高速高精密加工提供保障；

3)本实用新型还能够通过调节螺钉方便调整喷嘴安装座的位置，使得喷嘴的中心和聚焦镜片的中心重合。

附图说明

图1为本实用新型超精细焦距调整激光切割头的立体图；

图2为本实用新型超精细焦距调整激光切割头的纵向剖视图；

图3为本实用新型超精细焦距调整激光切割头的横向剖视图。

结合附图，作以下说明：

1、切割头本体；101、刻度指示；102、限位平面；2、喷嘴安装座；201、环形凸台；3、喷嘴；4、聚焦镜片；5、聚焦镜座；501、第二斜面；6、调整块；601、第一斜面；7、调焦盘；701、刻度线；8、调焦螺杆；9、弹簧；10、切割嘴调整座；11、调整座压板；12、调节螺钉；13、保护镜片；14、光纤杆固定座；15、光纤杆固定环；16、螺母。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

参阅图1至图3，本实用新型提供一种超精细焦距调整激光切割头，包括切割头本体1、喷嘴安装座2、喷嘴3、聚焦镜片4和调焦机构。切割头本体1的下端固定安装有切割嘴调整座10，喷嘴安装座2通过切割嘴调整座10安装在切割头本体1的下端，喷嘴3固定安装在喷嘴安装座2的底部。

其中，调焦机构包括聚焦镜座5、调整块6、弹簧9和调焦操纵部件；切割头本体1呈上下端贯通的筒状，聚焦镜座5和调整块6均安装在切割头本体1的内腔中，且聚焦镜座5位于调整块6的上方。聚焦镜座5和调整块6各自的上下端均贯通以形成供激光穿过的光路通道。切割嘴调整座10向上延伸有与切割头本体1的内腔壁相贴靠的环形支撑台，调整块6的底部承载在该环形支撑台上。调整块6的顶部设置有第一斜面601，聚焦镜座5的底部设置有与该第一斜面601斜度一致的第二斜面501，且第二斜面501与第一斜面601相滑动贴合。

进一步的，聚焦镜座5沿内壁设置有环形台阶，该环形台阶上放置有聚焦镜垫圈，聚焦镜片4坐落在该聚焦镜垫圈上，聚焦镜座5上安装有处在聚焦镜片4顶部的聚焦镜压圈，用于锁紧固定聚焦镜片4。弹簧9的一端弹性抵置在聚焦镜座5的上端，以使得聚焦镜座5在该弹簧9的弹力作用下始终具有向下运动的趋势。

参阅图2和图3，调整块6与切割头本体1的内腔滑动配合，且调整块6在切割头本体1及聚焦镜座5的限位下仅能够沿横向(以图2为参照为水平左右方向)滑动。具体的，切割头本体1的内腔壁的前后侧均沿竖直方向设置有相对的两个限位平面102，调整块6前后相对的两侧均设置为与两个限位平面102一一对应相滑动贴合的竖直面，且调整块6的左右两侧与切割头本体1的内腔壁之间留有活动空间，进而使调整块6只能在切割头本体1的内腔中沿水平方向做左右运动。聚焦镜座5的外形轮廓仿形于切割头本体1的内腔，聚焦镜座5与切割头本体1的内腔以H7/g6公差等级进行滑动配合，进而限制聚焦镜座5仅能够沿切割头本体1的内腔竖直上下滑动。

参阅图1和图2，调焦操纵部件转动安装在切割头本体1的一侧，以用来驱动调整块6沿水平方向运动，并通过第一斜面601与第二斜面501的配合转化为聚焦镜座5的竖直方向运动。

具体的，调焦操纵部件具有位于切割头本体1外侧的调焦盘7，调焦盘7的一侧固定连接有与之同轴的调焦螺杆8，调焦螺杆8螺纹连接在切割头本体1上，且其一端水平伸入切割头本体1的内腔中并抵置在调整块6上。其中，调焦盘7上环形等间距设置有若干刻度线701，切割头本体1上设置有指向该刻度线701的刻度指示101。

以采用M6X1规格型号的调焦螺杆8为例，其螺距为1mm，即调焦盘7每旋转一圈使得调焦螺杆8向前运动1mm；本实施例中，调焦盘7的正面刻有但不限于0～50格的刻度线701，每旋转一格刻度对应调焦螺杆8运动0.02mm；当顺时针旋转调焦盘7使调焦螺杆8朝向切割头本体1前进时，调整块6被调焦螺杆8推动而水平向左运动相同距离，即调焦盘7顺时针旋转一格刻度，调整块6水平向左运动0.02mm；由于第一斜面601及第二斜面501靠近于调焦操纵部件的一侧均是向上倾斜设置的，因此调整块6水平向左运动的同时会转化为与之贴合的聚焦镜座5沿竖直方向的向上运动。本申请中第一斜面601和第二斜面501与水平面的夹角均为θ，聚焦镜座5向上运动的距离为调整块6水平向左移动距离的tanθ倍，即调焦盘7顺时针旋转一格的刻度，聚焦镜座5向上的位移量为0.02*tanθmm，通过加工不同的θ角度，可以实现聚焦镜片4不同精度的调整。

可以理解的是，当θ为45°时，tanθ为1，即聚焦镜座5向上运动的距离与调整块6水平向左移动的距离相同；因此。为了实现更小精度的超精密调节，本申请中限定0＜θ＜45°。例如取θ取15°，则调焦盘7顺时针旋转一格的刻度可以实现聚焦镜片4接近5um的移动距离。

当逆时针旋转调焦盘7使调焦螺杆8朝向切割头本体1外部后退时，在弹簧9的弹力作用下，聚焦镜座5通过第二斜面501和第一斜面601配合推动调整块6水平向右运动，使得调整块6保持与调焦螺杆8相抵靠，即调焦盘7逆时针旋转一格刻度，调整块6水平向右运动0.02mm；同理，聚焦镜座5向下运动的距离为调整块6水平向右移动距离的tanθ倍，即调焦盘7逆时针旋转一格的刻度，聚焦镜座5向下的位移量为0.02*tanθmm。

由此可见，本申请一种超精细焦距调整激光切割头通过旋转调焦盘7驱动调整块6沿水平方向运动，利用调整块6的第一斜面601与聚焦镜座5的第二斜面501滑动配合，将动力传递给聚焦镜座5，进而对调焦螺杆8的螺距进行细分，将调整块6较大距离的水平运动转化为聚焦镜座5竖直方向超微小行程的调节，可实现聚焦镜片4焦距微米级别的超精细调节；而且此结构设置使得激光切割头整体体积小巧，重量轻便，有效节约设备的装配空间和切割距离，能够最大程度的减小轴系加工中的负载，为高速高精密加工提供保障。

进一步的，喷嘴安装座2的顶部设置有圆形凹槽，圆形凹槽内放置有保护镜垫圈以及坐落在保护镜垫圈上的保护镜片13，且保护镜片13与聚焦镜片4相对设置。喷嘴安装座2上安装有处在保护镜片13顶部的保护镜压圈，用于锁紧固定保护镜片13。此外，切割头本体1的上端固定有光纤杆固定座14，光纤杆固定座14上设置有半环形的缺口，并于该缺口内安装有与之仿形的光纤杆固定环15。激光器的光纤杆端插入到光纤杆固定座14中并通过光纤杆固定环15进行锁紧，光纤杆头部发出的激光经过聚焦镜片4折射后透过保护镜片13进行聚焦，通过操作调焦盘7调节聚焦镜片4的位置使激光在喷嘴3下端0.2mm左右的位置聚焦。

再次参阅图1和图2，切割嘴调整座10的底部通过螺丝固定有调整座压板11，且切割嘴调整座10与调整座压板11之间形成有环槽，喷嘴安装座2通过设置在其外周上的环形凸台201安装在环槽内，并在环形凸台201与该环槽之间留有活动空间。切割嘴调整座10上环形等间隔安装有但不限于四个调节螺钉12，四个调节螺钉12各自的一端均伸入环槽内并抵靠在环形凸台201的外周上。本申请通过转动四个调节螺钉12来调整喷嘴安装座2的位置，使得喷嘴3的中心和聚焦镜片4的中心重合。其中，调节好同心位置后的调节螺钉12各自的另一端通过螺母16进行锁紧固定。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种超精细焦距调整激光切割头，包括切割头本体(1)、喷嘴安装座(2)、喷嘴(3)和聚焦镜片(4)，所述喷嘴(3)通过所述喷嘴安装座(2)安装在所述切割头本体(1)的下端，所述聚焦镜片(4)内置于所述切割头本体(1)中；其特征在于：还包括调焦机构，所述调焦机构具有聚焦镜座(5)、调整块(6)和调焦操纵部件，所述聚焦镜座(5)和所述调整块(6)均安装在所述切割头本体(1)内，且其各自的上下端均贯通以形成供激光穿过的光路通道，所述聚焦镜片(4)固定在所述聚焦镜座(5)内；所述调整块(6)的顶部设置有第一斜面(601)，所述聚焦镜座(5)的底部设置有与该第一斜面(601)滑动贴合的第二斜面(501)，所述调焦操纵部件转动安装在所述切割头本体(1)的一侧，以用来驱动所述调整块(6)沿水平方向运动，并通过所述第一斜面(601)与所述第二斜面(501)的配合转化为所述聚焦镜座(5)的竖直方向运动。

2.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述第一斜面(601)及所述第二斜面(501)靠近于所述调焦操纵部件的一侧均向上倾斜设置，其与水平面的夹角均为θ，且0＜θ＜45°。

3.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述调焦操纵部件具有位于所述切割头本体(1)外侧的调焦盘(7)，所述调焦盘(7)的一侧固定连接有与之同轴的调焦螺杆(8)，所述调焦螺杆(8)螺纹连接在所述切割头本体(1)上，且其一端抵置在调整块(6)上。

4.根据权利要求3所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述调焦盘(7)上环形等间距设置有若干刻度线(701)，所述切割头本体(1)上设置有指向该刻度线(701)的刻度指示(101)。

5.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述聚焦镜座(5)与所述切割头本体(1)的内腔滑动配合，且其外形轮廓仿形于所述切割头本体(1)的内腔，以限制所述聚焦镜座(5)仅能够沿所述切割头本体(1)的内腔竖向滑动。

6.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述调整块(6)与所述切割头本体(1)的内腔滑动配合，且所述调整块(6)在所述切割头本体(1)及所述聚焦镜座(5)的限位下仅能够横向滑动。

7.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述调焦机构还具有一弹簧(9)，所述弹簧(9)弹性抵置在所述聚焦镜座(5)的上端，所述聚焦镜座(5)在该弹簧(9)的弹力作用下具有向下运动的趋势。

8.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述切割头本体(1)的下端固定有切割嘴调整座(10)，所述切割嘴调整座(10)的底部固定有调整座压板(11)，且所述切割嘴调整座(10)与所述调整座压板(11)之间形成有环槽，所述喷嘴安装座(2)通过设置在其外周上的环形凸台(201)安装在所述环槽内，并在所述环形凸台(201)与该环槽之间留有活动空间；所述切割嘴调整座(10)上环形间隔安装有若干调节螺钉(12)，若干所述调节螺钉(12)各自的一端均伸入所述环槽内并抵靠在所述环形凸台(201)的外周上。

9.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述喷嘴安装座(2)的顶部安装有与所述聚焦镜片(4)相对的保护镜片(13)。

10.根据权利要求1所述的超精细焦距调整激光切割头，其特征在于：所述切割头本体(1)的上端固定有光纤杆固定座(14)，所述光纤杆固定座(14)上设置有半环形的缺口，并于该缺口内安装有光纤杆固定环(15)。