CN221516487U - 激光加工机床及其二氧化碳激光加工头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光加工机床及其二氧化碳激光加工头，包括机架、激光发射部件、Z轴驱动器、第一转向装置、第二转向装置和激光头，激光发射部件与机架连接，用于提供激光束；Z轴驱动器与机架连接且可一竖直轴线转动，Z轴驱动器的顶端与激光发射部件连接且设有空心轴，空心轴用于平行引导激光发射部件发出的激光束至预设位置；第一转向装置连接至Z轴驱动器且包括壳体和第二反光镜，壳体为棱柱结构且位于底端的一个角部为第一转角，壳体包括可拆卸的两部分。第一反光镜与第一转角的内壁可拆卸连接。第二转向装置连接至壳体并包括第二反光镜。激光头与第二转向装置连接，用于接收第二反光镜发出的激光束并对工件切割。

Description

激光加工机床及其二氧化碳激光加工头

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种激光加工机床及其二氧化碳激光加工头。

背景技术

激光加工是一种被日益广泛应用的非接触式加工方法。通常可以将低强度平行激光能量通过光学系统聚焦形成很小直径的高强度能量场，作用于工件，将工件加热，熔化，或直接升华从而达到变形，硬化，焊接，切割或划线的加工目的。一个完整的激光加工系统包括激光器，光路传输单元，二氧化碳激光加工头，运动与控制系统，以及辅助系统(如辅助加工气体等)。

激光经激励源产生，不同的激励源产生不同的激光，二氧化碳激光束由二氧化碳气体和其他气体混合激发产生的红外激光束。

二氧化碳激光束由于其波长原因，二氧化碳在不能在光纤中形成全反射，也就是说光纤不能有效约束二氧化碳，所以不能用光纤传导二氧化碳激光束，所以只能用镜面反射来约束二氧化碳激光束。

但是传统的二氧化碳激光加工头的转向镜安装稳定性不够，结构复杂，拆装不方便，不便于进行维修。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光加工机床及其二氧化碳激光加工头，以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种二氧化碳激光加工头，包括：

机架；

激光发射部件，所述激光发射部件与所述机架连接，用于提供激光束；

Z轴驱动器，所述Z轴驱动器与所述机架连接且可一竖直轴线转动，所述Z轴驱动器的顶端与所述激光发射部件连接且设有空心轴，所述空心轴用于平行引导所述激光发射部件发出的激光束至预设位置；

第一转向装置，所述第一转向装置连接至所述Z轴驱动器且包括：

壳体，所述壳体为棱柱结构且位于底端的一个角部为第一转角，所述壳体包括可拆卸的两部分；

第一反光镜，所述第一反光镜与所述第一转角的内壁可拆卸连接，用于接收和反射所述Z轴驱动器发出的激光束；

第二转向装置，所述第二转向装置连接至所述壳体并包括第二反光镜，用于接收和反射所述第一反光镜传输的激光束；

激光头，所述激光头与所述第二转向装置连接，用于接收所述第二反光镜发出的激光束并对工件切割。

在一个实施例中，所述第一转角的内壁设有凹槽，所述凹槽内设有弹性卡块，所述第一反光镜与所述弹性卡块卡接。

在一个实施例中，所述第一转角内壁和所述第一反光镜通过磁吸方式连接。

在一个实施例中，所述第二转向装置包括连接件，所述连接件与所述壳体连接，所述第二反光镜位于所述连接件内。

在一个实施例中，所述第二转向装置还包括X轴驱动器，所述X轴驱动器与所述连接件连接，所述第二反光镜与所述X轴驱动器可拆卸连接，所述X轴驱动器被设置成可驱动所述第二反光镜绕一水平轴线转动。

在一个实施例中，所述壳体包括多个侧板、底板和顶板，所述顶板与所述Z轴驱动器固定连接，其中一个所述侧板与所述底板形成第一转角，至少与所述第一转角相邻的一个所述侧板与所述顶板或所述底板中的一个铰接，与另外一个可拆卸连接。

在一个实施例中，至少与所述第一转角相邻的一个所述侧板与所述顶板或所述底板中的一个铰接，与另外一个卡接。

本发明还涉及一种激光加工机床，包括上述的二氧化碳激光加工头。

在一个实施例中，所述激光加工机床还包括X直线轴、Y直线轴和Z直线轴，所述X直线轴、所述Y直线轴和所述Z直线轴分别与所述二氧化碳激光加工头连接，用于驱动所述二氧化碳激光加工头沿X方向、Y方向和Z方向做直线运动，所述X方向、所述Y方向和所述Z方向两两垂直。

在一个实施例中，所述激光加工机床还包括：

驱动模块，所述驱动模块包括分别驱动所述X直线轴、所述Y直线轴和所述Z直线轴的多个电机；

检测模块，所述检测模块用于监测所述二氧化碳激光加工头的位置信号；以及

控制模块，所述控制模块与所述驱动模块和所述检测模块连接，所述控制模块被设置成可接收所述检测模块的信号，并还可控制所述驱动模块运行。

本发明的二氧化碳激光加工头的壳体被设置成可拆卸的两部分，而且第一反光镜和第二发光镜也可以拆卸，便于维修和清洗。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的二氧化碳激光加工头。

附图标记：100、二氧化碳激光加工头；1、激光发射部件；2、Z轴驱动、器；21、空心轴；31、壳体；32、第一转角；33、第一反光镜；41、X轴驱动器；42、第二反光镜；5、激光束；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明涉及一种二氧化碳激光加工头100，该二氧化碳激光加工头100包括机架、激光发射部件1、Z轴驱动器2、第一转向装置、第二转向装置和激光头，其中，激光发射部件1与机架连接，用于提供二氧化碳激光束5。该激光发射部件1的内部充满了二氧化碳气体、氮气和氦气分子气体的混合物，使用高压电流通过气体混合物，从而将气体激发到一个高能态，产生电离和放电。在放电过程中，二氧化碳分子的电子被激发到一个高能级，然后迅速跃迁回到较低能级。在跃迁过程中会释放出能量，并引起分子振动和转动。这些振动和转动导致二氧化碳分子中的激光能级与另外两个气体中的能级达到共振，进而使得二氧化碳分子发射出一束特定波长的激光光束。二氧化碳激光束5由于其波长原因只能用镜面反射，而不能用光纤传导。

Z轴驱动器2与机架连接且可一竖直轴线转动，Z轴驱动器2与激光发射部件1连接且设有空心轴21，空心轴21沿竖直方向延伸，也就是空心轴21的轴线沿竖直方向延伸，空心轴21用于平行引导激光发射部件1发出的激光束5至预设位置。在本实施例中，Z轴驱动器2也即电机，空心轴21也就是空心杯，空心轴21可将激光束5引导至空心轴21的底端并发射出去。

第一转向装置与Z轴驱动器2连接，Z轴驱动器2转动时可带动第一转向装置随之转动，从而调整切割角度。

第一转向装置包括壳体31和位于壳体31内的第一反光镜33，其中，壳体31为棱柱结构且位于底端的一个角部为第一转角32。第一反光镜33安装于第一转角32的内壁上，第一反光镜33与第一转角32的内壁可拆卸连接。在一个实施例中，第一转角32的内壁设有凹槽，凹槽内壁设有弹性卡块，该弹性卡块可以为橡胶或硅胶材质制成且内嵌于凹槽的内壁的凸起，弹性卡块略微凸出于凹槽内壁，可将第一反光镜33卡入凹槽的卡块上，卡块可以防止第一反光镜33脱离凹槽，还可以方便第一反光镜33拆卸清洗或更换。第一反光镜33还可以通过磁吸方式与第一转角32内壁可拆卸连接，例如，可以将第一反光镜33背面和第一转角32内壁设置相吸的磁体等。此外，第一转角32内壁还可以设置多个夹爪，通过多个夹爪将第一反光镜33与第一转角32的内壁连接。

空心轴21底端传输的激光束5可投射在第一反光镜33上，第一反光镜33设置预设角度，可使得投射至第一反光镜33的激光束5反射出去，从而改变激光束5的传输方向。

此外，壳体31设置成可拆卸的两部分，壳体31为四棱柱结构，且其中位于底端的一个角部为第一转角32，壳体31包括多个侧板、底板和顶板，多个侧板围绕为环状且底端与底板连接，顶端与顶板连接，其中一个侧板与底板连接处形成第一转角32。

与第一转角32相邻的一个侧板或两个侧板的顶端与顶板铰接，例如可以通过铰链方式连接，底端与底板通过卡接方式或其他可拆卸方式连接，例如可在底板设置卡槽，该顶板的底端设置卡入该卡槽的卡扣，需要拆卸第一反光镜33的时候，可以打开该侧板。

第二转向装置连接至壳体31与第一转角32相对的一个侧板，与第一转角32相对设置的该侧板设有避让激光束5的避光孔。第二转向装置包括第二反光镜42，第二反光镜42可接收和反射第一转向镜传输的激光束5，也就是激光束5经第一反光镜33反射后，该激光束5可投射在第二反光镜42并反射。

在一个实施例中，第一反光镜33可使得激光束5发生90°的转向，也就是从空心轴21投射至第一反光镜33的激光束5经过第一反光镜33反射后，该激光束5沿水平方向投射至第二反光镜42，第二反光镜42将水平方向的激光束5继续反射90°，也就是第二反光镜42投射出的激光束5的方向和空心轴21投射的激光束5平行设置。

第二转向装置包括连接件和X轴驱动器41，连接件具有容纳空间且与壳体31连接，Z轴驱动器2转动时可带动连接件随之转动。连接件可以为壳体31形状，也可以设置成其他形状，不限制连接件的具体实施方式。连接件具有至少两个避光孔，其中一个避光孔与壳体31的避光孔对齐，方便激光束5从壳体31内投射至连接件内的第二反光镜42上，另外一个避光孔用于第二反光镜42反射的激光束5投射至激光头内，用于切割工件。

X轴驱动器41连接至连接件内且与第二反光镜42连接，第二反光镜42位于容纳空间内并与X轴驱动器41可拆卸连接，方便第二反光镜42拆卸清洗等。在一个实施例中，X轴驱动器41也为电机，第二反光镜42可与X轴驱动器41的转动轴卡接或磁吸方式可拆卸连接，X轴驱动器41的转轴可沿X方向转动，也就是绕一水平轴线转动，进而带动第二反光镜42绕该水平轴线转动。

激光头与第二转向装置连接，用于接收第二反光镜42发出的激光束5，并将该激光束5聚焦后对工件切割。第二激光头可随着第二转向装置转动，而第二转向装置可随着Z轴驱动器2转动，也就是激光头具有转动和摆动的功能。

本发明还涉及一种激光加工机床，该激光加工机床包括二氧化碳激光加工头100。

作为优选方式，激光加工机床还包括X直线轴、Y直线轴和Z直线轴，X直线轴、Y直线轴和Z直线轴分别与二氧化碳激光加工头100连接，用于驱动所述二氧化碳激光加工头100沿X方向、Y方向和Z方向做直线运动，X方向为上述以水平方向，Z方向与竖直方向，Y方向与X方向和Z方向两两垂直。

激光加工机床还包括驱动模块，驱动模块包括分别驱动X直线轴、Y直线轴和Z直线轴的多个电机，多个电机分别驱动X直线轴、Y直线轴和Z直线轴的运行，也就是驱动X直线轴、Y直线轴和Z直线轴沿X方向、Y方向和Z方向做直线运动，也就是该激光加工机床为五轴机床。

检测模块用于监测所述二氧化碳激光加工头100的位置信号，检测模块可以包括多个传感器，多个传感器分别与X直线轴、Y直线轴和Z直线轴以及二氧化碳激光加工头100连接，并将检测的信号传输至控制模块。

控制模块与驱动模块和检测模块连接，控制模块可接收检测模块的多个传感器的信号，还可控制驱动模块的多个电机运行。

本发明的二氧化碳激光加工头100的壳体31被设置成可拆卸的两部分，而且第一反光镜33和第二反光镜42也可以拆卸，便于维修和清洗。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种二氧化碳激光加工头，其特征在于，包括：

机架；

激光发射部件，所述激光发射部件与所述机架连接，用于提供激光束；

Z轴驱动器，所述Z轴驱动器与所述机架连接且可一竖直轴线转动，所述Z轴驱动器的顶端与所述激光发射部件连接且设有空心轴，所述空心轴用于平行引导所述激光发射部件发出的激光束至预设位置；

第一转向装置，所述第一转向装置连接至所述Z轴驱动器且包括：

壳体，所述壳体为棱柱结构且位于底端的一个角部为第一转角，所述壳体包括可拆卸的两部分；

第一反光镜，所述第一反光镜与所述第一转角的内壁可拆卸连接，用于接收和反射所述Z轴驱动器发出的激光束；

第二转向装置，所述第二转向装置连接至所述壳体并包括第二反光镜，用于接收和反射所述第一反光镜传输的激光束；

激光头，所述激光头与所述第二转向装置连接，用于接收所述第二反光镜发出的激光束并对工件切割。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，所述第一转角的内壁设有凹槽，所述凹槽内设有弹性卡块，所述第一反光镜与所述弹性卡块卡接。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，所述第一转角内壁和所述第一反光镜通过磁吸方式连接。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，所述第二转向装置包括连接件，所述连接件与所述壳体连接，所述第二反光镜位于所述连接件内。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，所述第二转向装置还包括X轴驱动器，所述X轴驱动器与所述连接件连接，所述第二反光镜与所述X轴驱动器可拆卸连接，所述X轴驱动器被设置成可驱动所述第二反光镜绕一水平轴线转动。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，所述壳体包括多个侧板、底板和顶板，所述顶板与所述Z轴驱动器固定连接，其中一个所述侧板与所述底板形成第一转角，至少与所述第一转角相邻的一个所述侧板与所述顶板或所述底板中的一个铰接，与另外一个可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳激光加工头，其特征在于，至少与所述第一转角相邻的一个所述侧板与所述顶板或所述底板中的一个铰接，与另外一个卡接。

8.一种激光加工机床，其特征在于，包括权利要求1所述的二氧化碳激光加工头。

9.根据权利要求8所述的激光加工机床，其特征在于，所述激光加工机床还包括X直线轴、Y直线轴和Z直线轴，所述X直线轴、所述Y直线轴和所述Z直线轴分别与所述二氧化碳激光加工头连接，用于驱动所述二氧化碳激光加工头沿X方向、Y方向和Z方向做直线运动，所述X方向、所述Y方向和所述Z方向两两垂直。

10.根据权利要求9所述的激光加工机床，其特征在于，所述激光加工机床还包括：

驱动模块，所述驱动模块包括分别驱动所述X直线轴、所述Y直线轴和所述Z直线轴的多个电机；

检测模块，所述检测模块用于监测所述二氧化碳激光加工头的位置信号；以及

控制模块，所述控制模块与所述驱动模块和所述检测模块连接，所述控制模块被设置成可接收所述检测模块的信号，并还可控制所述驱动模块运行。