CN220427134U - 一种能够随切割面自动调焦的激光切割头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够随切割面自动调焦的激光切割头，包括主壳体和随动壳体，主壳体的上端设有光纤接头，主壳体内设有准直组件，随动壳体上设有聚焦组件和出光组件，聚焦组件设置在准直组件和出光组件之间；主壳体上设有焦点调节机构和光斑调节机构，焦点调节机构与随动壳体连接，焦点调节机构能够驱动出光组件和聚焦组件升降滑动，光斑调节机构能够驱动准直组件升降滑动。本实用新型能够随切割面的弯曲程度自动调焦，且在调焦的过程中，出光组件与下方待加工工件始终保持合适的距离，提升加工的安全性；而且能够使照射到工件上的光斑大小保持一致，满足高精度的加工需求。

Description

一种能够随切割面自动调焦的激光切割头

技术领域

本实用新型涉及激光切割头技术领域，具体涉及一种能够随切割面自动调焦的激光切割头。

背景技术

近些年来，随着激光行业的蓬勃发展，激光在工业上的应用也越来越成熟。常见的激光应用有激光切割、激光焊接、激光打标、激光除锈等领域。激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

在激光切割中，激光焦点处功率密度最大；离开焦点，功率密度急剧下降；因此，保证激光焦点落在工件表面上是十分重要的。但由于各品种工件表面凹凸不平，弯曲变形等引起的表面随机误差(不平度)很大。所以在激光切割过程中，需要不定时的调节激光焦点的位置，现有的激光切割头上很多还是使用手动调焦，这不仅导致加工效率很慢，而且手动调焦也很难做到精准控制调节距离。当然，现在也存在一些自动调焦的激光切割头，专利申请号201711442686.X，公开了一种可自动调焦式激光切割头，该激光切割头通过电机丝杆结构驱动聚焦镜上下移动，从而实现调焦的功能。上述现有技术中的结构还存在以下问题：

1、在调焦的过程中，聚焦镜下方的传感器、激光头等机构无法一起运动；当工件表面的弯曲程度比较大时，激光头存在与工件发生碰撞的风险，造成工件或激光头损毁，不利于安全加工。

2、该结构无法调节照射到聚焦镜上的光斑大小，致使在切割过程中，激光照射到工件上的光斑大小不一样，导致切割缝隙不平整，无法满足高精度的加工需求。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种能够随切割面自动调焦的激光切割头，包括主壳体和随动壳体，所述随动壳体与所述主壳体滑动连接，所述主壳体的上端设有光纤接头，所述主壳体内设有准直组件，所述随动壳体上设有聚焦组件和出光组件，所述聚焦组件设置在所述准直组件和出光组件之间，所述准直组件用于将发散光束转换成平行光束照射到所述聚焦组件上，所述聚焦组件用于将平行光束聚焦后穿过所述出光组件照射到待加工工件上；所述主壳体上设有焦点调节机构和光斑调节机构，所述焦点调节机构的输出端与所述随动壳体连接，所述焦点调节机构能够驱动所述出光组件和聚焦组件在主壳体上升降滑动，所述光斑调节机构的输出端与所述准直组件连接，所述光斑调节机构能够驱动所述准直组件在主壳体内升降滑动。

作为本实用新型的进一步改进，所述焦点调节机构包括第一电机，所述第一电机与所述主壳体连接，所述第一电机的输出端上设有第一丝杆，所述第一丝杆的另一端与所述主壳体可旋转连接，所述第一丝杆上套接有第一滑块，所述第一滑块与所述随动壳体连接，所述主壳体上设有第一导轨，所述第一滑块与所述第一导轨滑动卡接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一滑块上设有第一拨块，所述主壳体上与所述第一拨块的相对应位置处设有第一传感器，所述第一拨块能够与所述第一传感器相接。

作为本实用新型的进一步改进，所述准直组件包括准直保护镜和准直镜，所述准直保护镜设置在所述准直镜与所述光纤接头之间，所述准直保护镜与所述主壳体可拆卸连接，所述准直镜与所述光斑调节机构的输出端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述光斑调节机构包括第二电机，所述第二电机与所述主壳体连接，所述第二电机的输出端上设有第二丝杆，所述第二丝杆的另一端与所述主壳体可旋转连接，所述第二丝杆上套接有第二滑块，所述第二滑块与所述准直镜连接，所述主壳体上设有上设有第二导轨，所述第二滑块与所述第二导轨滑动卡接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二滑块上设有第二拨块，所述主壳体上与所述第二拨块的相对应位置处设有第二传感器，所述第二拨块能够与所述第二传感器相接。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚焦组件包括聚焦镜和聚焦保护镜，所述聚焦镜与所述随动壳体连接，所述聚焦保护镜与所述随动壳体可拆卸连接，所述聚焦镜设置在所述聚焦保护镜和准直组件之间；所述出光组件包括传感组件和喷嘴，所述传感组件的一端与所述随动壳体连接，另一端与所述喷嘴连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述主壳体的外侧设有防撞装置，所述防撞装置用于与外部设备连接，所述防撞装置包括第一连接块和第二连接块，所述第一连接块的一端与所述第二连接块的端面抵接，所述第一连接块的另一端与所述主壳体连接，所述第一连接块的四周外侧壁上均设有多个拉簧，所述拉簧的另一端分别与所述第二连接块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一连接块内设有接近传感器，所述第二连接块上与所述接近传感器的相对应位置处设有接近螺钉，所述接近螺钉能够与所述接近传感器相接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二连接块内设有定位螺钉，所述第一连接块上与所述定位螺钉的相对应位置处分别设有定位套，所述定位螺钉与所述定位套可拆卸连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过焦点调节机构驱动聚焦组件升降运动，从而使其能够随切割面的弯曲程度自动调焦，且聚焦组件下方的出光组件与聚焦组件同步移动，从而使得在调焦的过程中，出光组件与下方待加工工件始终保持合适的距离，能够避免出光组件与工件发生碰撞的情况，延长激光切割头的使用寿命，提升加工的安全性。

2、本实用新型通过光斑调节机构能够驱动准直组件升降运动，从而调节准直组件与光纤接头之间的距离，进而调节照射到工件上的光斑大小，使得照射到工件上的光斑大小保持一致，提高切割缝隙的平整度，满足高精度的加工需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例中焦点调节机构结构示意图；

图4是本实用新型实施例中光斑调节机构结构示意图；

图5是本实用新型实施例中防撞装置结构示意图；

图6是本实用新型实施例中防撞装置局部剖面结构示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本实用新型所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；在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；本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本实用新型中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的、独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本实用新型所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示，一种能够随切割棉自动调焦的激光切割头，包括主壳体1和随动壳体2，主壳体1与随动壳体2可滑动连接，主壳体1的上端设有光纤接头3，光纤接头3用于固定光纤，使得光纤与激光切割头限位固定。主壳体1内设有准直组件，随动壳体2上设有聚焦组件和出光组件，聚焦组件设置在准直组件和出光组件之间，准直组件用于将发散光束转换成平行光束照射到聚焦组件上，聚焦组件用于将平行光束聚焦后穿过出光组件照射到待加工工件上，对工件进行切割。

主壳体1上设有焦点调节机构和光斑调节机构，焦点调节机构的输出端与随动壳体2连接，焦点调节机构能够驱动出光组件和聚焦组件在主壳体1上升降滑动，从而实现自动调焦的功能，且聚焦组件下方的出光组件随聚焦组件同步移动，从而使得出光组件与下方待加工工件始终保持合适的距离，能够避免出光组件与工件发生碰撞的情况，延长激光切割头的使用寿命，提升加工的安全性。

光斑调节机构的输出端与准直组件连接，光斑调节机构能够驱动准直组件在主壳体1内升降滑动，从而调节准直组件与光纤接头3之间的距离，进而调节照射到工件上的光斑大小，使得照射到工件上的光斑大小保持一致，能够提高切割缝隙的平整度，满足高精度的加工需求。加工时，光纤固定安装在光纤接头3上，光纤发出的发散激光能够照射到准直组件上；改变了光纤接头3与准直组件之间的距离，使得准直组件的入光角度也发生改变，也就改变了照射到准直组件上的光斑大小，相应的经过准直组件和聚焦组件后的光斑大小也就随着发生了改变。

如图2所示，聚焦组件包括聚焦镜4和聚焦保护镜5，聚焦镜4固定安装在随动壳体2内，聚焦镜4设置在聚焦保护镜5和准直组件之间，聚焦保护镜5通过聚焦保护抽屉与随动壳体2可拆卸连接，从而便于更换聚焦保护镜5，聚焦保护镜5用于防止灰尘、切割碎屑等异物进入到随动壳体2内污染聚焦镜4，延长聚焦镜4的使用寿命。

出光组件包括传感组件6和喷嘴7，传感组件6的一端与随动壳体2固定连接，另一端与喷嘴7固定连接，传感组件6和喷嘴7可采用现有的结构，本文不作累述。在进行调焦的过程中，焦点调节机构驱动随动壳体2升降运动，从而带动聚焦镜4、聚焦保护镜5、传感组件6和喷嘴7同步运动，从而使得喷嘴7与工件始终保持合适的距离，避免喷嘴7与工件发生撞击。

具体地，如图3所示，焦点调节机构包括第一电机8，第一电机8与主壳体1固定连接，第一电机8的输出端上设有第一丝杆9，第一丝杆9的另一端通过轴承与主壳体1可旋转连接，第一丝杆9上套接有第一滑块10，第一滑块10与随动壳体2固定连接。在调焦的过程中，第一电机8驱动第一丝杆9旋转，进而使得第一滑块10在第一丝杆9上滑动，第一滑块10带动随动壳体2同步运动，从而实现调焦过程。

为了对随动壳体2的运动方向进行限位，在主壳体1上设有两条第一导轨11，第一滑块10分别与两条第一导轨11滑动卡接。第一电机8驱动第一滑块10运动的过程中，第一滑块10受第一导轨11限位，在第一导轨11上滑动，从而带动随动壳体2运动。

为了对第一滑块10的运动行程进行限位，在第一滑块10上设有第一拨块12，主壳体1上与第一拨块12的相对应位置处设有两个第一传感器13，第一拨块12能够分别与第一传感器13相接。在第一电机8驱动第一滑块10向上运动的过程中，当第一滑块10运动到上方的极限位置时，第一拨块12会与上方的第一传感器13相接，第一传感器13反馈信号，进而控制第一电机8停止工作；反之，在第一电机8驱动第一滑块10向下运动的过程中，当第一滑块10运动到下方的极限位置时，第一拨块12会与下方的第一传感器13相接，第一传感器13反馈信号，进而控制第一电机8停止工作。

如图2所示，准直组件包括准直保护镜14和准直镜15，准直保护镜14设置在准直镜15与光纤接头3之间，准直保护镜14通过准直保护抽屉与主壳体1可拆卸连接，从而便于更换准直保护镜14，准直保护镜14用于防止灰尘等异物进入主壳体1内污染准直镜15，从而延长准直镜15的使用寿命。准直镜15固定安装在准直镜座16上，准直镜座16与光斑调节机构的输出端连接，通过光斑调节机构能够驱动准直镜座16在主壳体1内滑动，从而带动准直镜15同步运动，使得准直镜15与光纤的距离发生改变，即改变了光纤照射到准直镜15上的入光角度，从而实现调节光斑大小的功能。

具体地，如图4所示，光斑调节机构包括第二电机17，第二电机17与主壳体1固定连接，第二电机17的输出端上设有第二丝杆18，第二丝杆18的另一端通过轴承与主壳体1可旋转连接，第二丝杆18上套接有第二滑块19，第二滑块19与准直镜座16固定连接。在调节光斑的过程中，第二电机17驱动第二丝杆18旋转，进而使得第二滑块19在第二丝杆18上滑动，第二滑块19带动准直镜座16和准直镜15同步运动，从而实现调节光斑大小的功能。

为了对准直镜15的运动方向进行限位，在主壳体1上设有上设有第二导轨20，第二滑块19与第二导轨20滑动卡接。第二电机17驱动第二滑块19运动的过程中，第二滑块19受第二导轨20限位，在第二导轨20上滑动，从而带动准直镜座16和准直镜15运动。

为了对第二滑块19的运动行程进行限位，在准直镜座16上设有第二拨块21，主壳体1上与第二拨块21的相对应位置处设有两个第二传感器22，第二拨块21能够分别与第二传感器22相接。在第二电机17驱动第二滑块19向上运动的过程中，当第二滑块19运动到上方的极限位置时，第二拨块21会与上方的第二传感器22相接，第二传感器22反馈信号，进而控制第二电机17停止工作；反之，在第二电机17驱动第二滑块19向下运动的过程中，当第二滑块19运动到下方的极限位置时，第二拨块21会与下方的第二传感器22相接，第二传感器22反馈信号，进而控制第二电机17停止工作。

如图5、6所示，主壳体1的外侧设有防撞装置，防撞装置用于与外部设备连接，防撞装置包括第一连接块23和第二连接块24，第一连接块23的一端与第二连接块24的端面抵接，第一连接块23的另一端与主壳体1连接，第一连接块23的四周外侧壁上分别设有三个拉簧25，每个拉簧25的另一端分别与第二连接块24连接。通过12个拉簧25，从而使得第一连接块23与第二连接块24限位固定。在其它实施例中，拉簧25数量也可以是其它任意数量，只需确保拉簧25沿第一连接块23对称分布即可。工作时，第二连接块24远离第一连接块23的一侧与切割机台固定连接，当激光切割头发生撞击时，拉簧25会发生弹性变形，从而缓冲撞击力，降低撞击对激光切割头造成的伤害。

第一连接块23内设置三个接近传感器26，第二连接块24上与每个接近传感器26的相对应位置处分别设有接近螺钉27，接近螺钉27能够与对应的接近传感器26相接。通常情况下，接近螺钉27分别与对应的接近传感器26相接；当激光切割头发生撞击时，激光切割头会相对于切割机台发生移位，使得对应的拉簧25发生弹性拉升，第一连接块23与第二连接块24分离，使得接近传感器26与接近螺钉27分离，此时接近传感器26会反馈信号，从而及时控制切割机台停止工作；通过设置接近传感器26，能够在撞击发生后的最短的时间内停止设备，从而降低撞击对激光切割头造成的损坏。

为了能够快速的组装或复原防撞装置，在第二连接块24内设有至少两个定位螺钉28，第一连接块23上与定位螺钉28的相对应位置处分别设有定位套29，定位螺钉28与定位套29可拆卸卡接。通常情况下，定位螺钉28卡入对应的定位套29内限位连接；当撞击发生时，第一连接块23与第二连接块24移位，使得定位螺钉28与对应的定位套29分离，接近传感器26与接近螺钉27分离，接近传感器26反馈信号控制切割机台停止工作，之后人工干预消除撞击；当撞击消除后，将定位螺钉28插入到对应的定位套29内，从而能够快速的将第一连接块23和第二连接块24对位固定，提升组装效率。

上述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：包括主壳体和随动壳体，所述随动壳体与所述主壳体滑动连接，所述主壳体的上端设有光纤接头，所述主壳体内设有准直组件，所述随动壳体上设有聚焦组件和出光组件，所述聚焦组件设置在所述准直组件和出光组件之间，所述准直组件用于将发散光束转换成平行光束照射到所述聚焦组件上，所述聚焦组件用于将平行光束聚焦后穿过所述出光组件照射到待加工工件上；

所述主壳体上设有焦点调节机构和光斑调节机构，所述焦点调节机构的输出端与所述随动壳体连接，所述焦点调节机构能够驱动所述出光组件和聚焦组件在主壳体上升降滑动，所述光斑调节机构的输出端与所述准直组件连接，所述光斑调节机构能够驱动所述准直组件在主壳体内升降滑动。

2.根据权利要求1所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述焦点调节机构包括第一电机，所述第一电机与所述主壳体连接，所述第一电机的输出端上设有第一丝杆，所述第一丝杆的另一端与所述主壳体可旋转连接，所述第一丝杆上套接有第一滑块，所述第一滑块与所述随动壳体连接，所述主壳体上设有第一导轨，所述第一滑块与所述第一导轨滑动卡接。

3.根据权利要求2所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述第一滑块上设有第一拨块，所述主壳体上与所述第一拨块的相对应位置处设有第一传感器，所述第一拨块能够与所述第一传感器相接。

4.根据权利要求1所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述准直组件包括准直保护镜和准直镜，所述准直保护镜设置在所述准直镜与所述光纤接头之间，所述准直保护镜与所述主壳体可拆卸连接，所述准直镜与所述光斑调节机构的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述光斑调节机构包括第二电机，所述第二电机与所述主壳体连接，所述第二电机的输出端上设有第二丝杆，所述第二丝杆的另一端与所述主壳体可旋转连接，所述第二丝杆上套接有第二滑块，所述第二滑块与所述准直镜连接，所述主壳体上设有上设有第二导轨，所述第二滑块与所述第二导轨滑动卡接。

6.根据权利要求5所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述第二滑块上设有第二拨块，所述主壳体上与所述第二拨块的相对应位置处设有第二传感器，所述第二拨块能够与所述第二传感器相接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述聚焦组件包括聚焦镜和聚焦保护镜，所述聚焦镜与所述随动壳体连接，所述聚焦保护镜与所述随动壳体可拆卸连接，所述聚焦镜设置在所述聚焦保护镜和准直组件之间；

所述出光组件包括传感组件和喷嘴，所述传感组件的一端与所述随动壳体连接，另一端与所述喷嘴连接。

8.根据权利要求7所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述主壳体的外侧设有防撞装置，所述防撞装置用于与外部设备连接，所述防撞装置包括第一连接块和第二连接块，所述第一连接块的一端与所述第二连接块的端面抵接，所述第一连接块的另一端与所述主壳体连接，所述第一连接块的四周外侧壁上均设有多个拉簧，所述拉簧的另一端分别与所述第二连接块连接。

9.根据权利要求8所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述第一连接块内设有接近传感器，所述第二连接块上与所述接近传感器的相对应位置处设有接近螺钉，所述接近螺钉能够与所述接近传感器相接。

10.根据权利要求8所述的能够随切割面自动调焦的激光切割头，其特征在于：所述第二连接块内设有定位螺钉，所述第一连接块上与所述定位螺钉的相对应位置处分别设有定位套，所述定位螺钉与所述定位套可拆卸连接。