DE112022000101T5

DE112022000101T5 - Linsentubus und Laserschneidkopf

Info

Publication number: DE112022000101T5
Application number: DE112022000101.1T
Authority: DE
Inventors: Xiuqing Jiang; Xiaojie Zhu
Original assignee: Gangchun Laser Tech Jiangsu Co Ltd; Gangchun Laser Technology Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gangchun Laser Tech Jiangsu Co Ltd; Gangchun Laser Technology Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-09-21
Also published as: CN113020787B; US20230321754A1; CN113020787A; WO2022242781A1

Abstract

Bereitgestellt sind ein Linsentubus und ein Laserschneidkopf. Der Linsentubus umfasst einen Tubus, ein Paar von Fensterlinsen, eine Kollimatorlinse, eine Fokussierlinse und eine Antriebsbaugruppe. Der Tubus ist mit einem Kanal versehen, der den Tubus durchdringt. Das Paar von Fensterlinsen sind an zwei Enden des Kanals in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Ein Dichtungsabschnitt, der zum Abdichten des Kanals ausgebildet ist, ist zwischen dem Paar von Fensterlinsen und der Innenwand des Kanals angeordnet. Die Kollimatorlinse und die Fokussierlinse sind nacheinander in dem Kanal angeordnet. Das bewegliche Ende der Antriebsbaugruppe ist in der Lage, sich entlang der Erstreckungsrichtung des Kanals zu bewegen. Der Tubus ist mit dem beweglichen Ende der Antriebsbaugruppe verbunden.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität für die chinesische Patentanmeldung Nr. 202110537310.7 , die am 18. Mai 2021 bei der CNIPA (China National Intellectual Property Administration) eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet des Laserschneidanlagenteile, z. B. auf einen Linsentubus und einen Laserschneidkopf.
HINTERGRUND
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik wird das Laserschneiden aufgrund der Eigenschaft einer geringen thermischen Verformung des zu schneidenden Materials, einer berührungslosen Bearbeitung und einer flexiblen Bearbeitung in großem Umfang bei Metallschneidvorgängen eingesetzt.
Die thermische Energie, die aus der Lichtenergie des Lasers umgewandelt wird, kann in einem sehr kleinen Bereich gehalten werden, und ein Laserstrahl kann nach der Fokussierung eine extrem starke Energie an einem sehr kleinen Wirkungspunkt aufweisen. Wenn der Laserstrahl auf ein Metallmaterial gestrahlt wird, übersteigt der Wärmeeintrag des Laserstrahls daher bei weitem den Anteil, der vom Metallmaterial reflektiert, abgeleitet oder gestreut wird. Das Metallmaterial wird schnell bis zum Punkt der Verdampfung erhitzt und verdampft, um ein Loch zu bilden. Aufgrund der relativen linearen Bewegung zwischen dem Strahl und dem Material werden die Löcher kontinuierlich zu einem Schnitt geformt, wodurch ein Metallschneiden durchführbar ist.
Während des Laserschneidvorgangs eines Metalls ist es notwendig, ein für das zu schneidende Material geeignetes Hilfsgas zuzuführen. Das Hilfsgas kann nicht nur als Oxidationsmittel für das zu schneidende Material dienen, um eine exotherme Reaktion zu erzeugen, sondern kann auch helfen, die Schlacke im Schnitt auszublasen.
Im Stand der Technik wird die Brennweite des Laserstrahls eines Laserschneidkopfes durch Einstellen des Abstands zwischen einer Kollimatorlinse und einer Fokussierlinse eingestellt. Da die Umgebung bei den meisten Laserschneidvorgängen schlecht ist, befindet sich der Laserschneidkopf in einer staubigen Umgebung, und während des Schneidvorgangs entsteht Rauch. Wenn Partikel in dem Staub und Rauch in den Laserschneidkopf eindringen und sich an der Kollimatorlinse oder der Fokussierlinse heften, bestrahlt der Laser diese Partikel, und dadurch wird eine große Menge an Wärme mittels der Partikel erzeugt. Wenn diese hochtemperierten Partikel lange Zeit an einer Linse haften, wird die teure Kollimatorlinse oder Fokussierlinse verbrannt, was zu geringer Produktivität und hohen Produktionskosten führt.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Anmeldung stellt einen Linsentubus und einen Laserschneidkopf zur Verfügung, die in der Lage sind, das Problem der geringen Produktionseffizienz und der hohen Produktionskosten zu lösen, das von Partikeln im Rauch und Staub verursacht wird, die in den Laserschneidkopf eindringen und eine teure Kollimatorlinse oder Fokussierlinse beschädigen.
In einem Aspekt, stellt die vorliegende Anmeldung einen Linsentubus bereit. Der Linsentubus umfasst einen Tubus, ein Paar von Fensterlinsen, eine Kollimatorlinse, eine Fokussierlinse und eine Antriebsbaugruppe. Der Tubus ist mit einem Kanal versehen, der den Tubus durchdringt. Das Paar von Fensterlinsen sind an zwei Enden des Kanals in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Ein Dichtungsabschnitt, der zum Abdichten des Kanals ausgebildet ist, ist zwischen dem Paar von Fensterlinsen und der Innenwand des Kanals angeordnet. Die Kollimatorlinse und die Fokussierlinse sind nacheinander in dem Kanal angeordnet. Das bewegliche Ende der Antriebsbaugruppe ist in der Lage, sich entlang der Erstreckungsrichtung des Kanals zu bewegen. Der Tubus ist mit dem beweglichen Ende der Antriebsbaugruppe verbunden.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Anmeldung einen Laserschneidkopf bereit. Der Laserschneidkopf umfasst eine optische Faserbaugruppe, eine Linsenbaugruppe und eine Düsenbaugruppe, die nacheinander angeordnet sind. Die Linsenbaugruppe umfasst den Linsentubus wie oben beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Laserschneidkopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
2 ist eine Draufsicht auf 1.
3 ist eine Schnittansicht entlang A-A von 2.
4 ist eine Schnittansicht entlang B-B von 2.
5 ist eine Explosionsdarstellung einer Linsenbaugruppe aus 1.
6 ist eine Teilansicht von R in 3.
7 ist eine Teilansicht von S in 4.
8 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau der Linsenbaugruppe in 5 zeigt, mit entferntem Rahmenkörper und Abdeckplatte.
9 ist eine Unteransicht von 8.
10 ist eine Schnittansicht entlang C-C von 9.

Bezugsliste

1: optische Faserbaugruppe
11: erste Verbindungsplatte
2: Linsenbaugruppe
211: Rahmenkörper
2111: erste Öffnung
2112: zweite Öffnung
2113: Grundplatte
2121: vordere Abdeckplatte
2122: seitliche Abdeckplatte
2123: Dichtungs-Abdeckplatte
213: Kabine
214: Basis
22: Tubus
221: Kollimatorlinse
222: Fokussierlinse
223: Wasserkühlkanal
231: erstes Einstellmodul
2311: erster Pin
2312: erste Führungssäule
2313: erste Montageloch
2314: erste Feder
232: zweites Einstellmodul
2321: zweiter Pin
2322: zweite Führungssäule
2323: zweite Montageloch
2324: zweite Feder
24: erster Dichtungsabschnitt
241: erstes Schutzlinsenmodul
2411: erster Schutzlinsenrahmen
2412: erste Schutzlinse
242: erste ringförmige Nut
243: erster Dichtungsring
25: zweiter Dichtungsabschnitt
251: zweites Schutzlinsenmodul
2511: Zweiter Schutzlinsenrahmen
2512: Zweite Schutzlinse
252: zweite ringförmige Nut
253: zweiter Dichtungsring
26: Filterbaugruppe
27: Antriebsbaugruppe
271: Schwingspulenmotor
272: Kreuzrollenführung
28: Staubdetektionsvorrichtung
281: Lufteinlass
282: Luftauslass
291: Fensterlinse
292: Endabdeckung
293: dritte ringförmige Nut
294: dritter Dichtungsring
295: Wellenfeder
3: Düsenbaugruppe
31: zweite Verbindungsplatte
4: Wasserleitungsanschluss
5: Temperatursensor

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung ist, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und eingeschränkt, der Begriff „miteinander verbunden“, „verbunden“ oder „gesichert“ im weiteren Sinne auszulegen, z. B. als fest verbunden, lösbar verbunden oder integriert; mechanisch verbunden oder elektrisch verbunden; direkt miteinander verbunden oder indirekt über ein Zwischenstück miteinander verbunden; oder intern zwischen zwei Elementen verbunden oder Interaktionsbeziehungen zwischen zwei Elementen. Ein Durchschnittsfachmann kann die spezifischen Bedeutungen der vorstehenden Begriffe in der vorliegenden Anmeldung entsprechend den spezifischen Umständen auslegen.
In der vorliegenden Anmeldung, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und eingeschränkt, kann, wenn ein erstes Feature als „auf“ oder „unterhalb“ einem zweiten Feature beschrieben wird, das erste Feature und das zweite Feature in direktem Kontakt stehen oder über ein anderes Feature zwischen den beiden Features in Kontakt sein, anstatt in direktem Kontakt zu stehen. Wenn das erste Feature als „auf“, „oberhalb“ oder „über“ dem zweiten Feature beschrieben wird, ist das erste Feature direkt auf, oberhalb oder über dem zweiten Feature, oder das erste Feature ist schräg auf, oberhalb oder über dem zweiten Feature, oder das erste Feature ist einfach auf einer höheren Ebene als das zweite Feature. Wenn das erste Feature als „unter“ oder „unterhalb“ oder „darunter“ des zweiten Feature beschrieben wird, ist das erste Feature direkt unter, unterhalb oder darunter des zweiten Featurs oder das erste Feature ist schräg unter, unterhalb oder darunter des zweiten Featurs oder das erste Feature befindet sich einfach auf einer niedrigeren Ebene als das zweite Feature.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung ist zu beachten, dass die Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen, die durch Begriffe wie „oberhalb“, „unterhalb“, „rechts“ und dergleichen angegeben werden, auf Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen beruhen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Diese Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen dienen lediglich zur Erleichterung und Vereinfachung der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung und dient nicht oder impliziert nicht, dass eine Vorrichtung oder ein Element, auf das Bezug genommen wird, diese spezifischen Ausrichtungen aufweisen oder in diesen spezifischen Ausrichtungen ausgebildet oder betrieben werden muss. Daher sind diese Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen nicht als Einschränkung der vorliegenden Anmeldung auszulegen. Darüber hinaus werden die Begriffe „erste“ und „zweite“ nur zur Unterscheidung zwischen den Beschreibungen verwendet und weisen keine besondere Bedeutung auf.
Diese Ausführungsform stellt einen Laserschneidkopf bereit. Der Laserschneidkopf umfasst eine optische Faserbaugruppe 1, eine Linsenbaugruppe 2 und eine Düsenbaugruppe 3, die nacheinander angeordnet sind. Die Linsenbaugruppe 2 umfasst einen Linsentubus. Der Linsentubus kann den Brennpunkt eines Laserstrahls, der durch den Linsentubus verläuft, einstellen und gleichzeitig die Dichtungsfähigkeit des Linsentubus und der äußeren Umgebung sicherstellen. Auf diese Weise wird die Lebensdauer einer Kollimatorlinse und einer Fokussierlinse verlängert und die Wartungs- und Austauschzeiten der Kollimatorlinse und der Fokussierlinse werden reduziert, wodurch die Produktionseffizienz weiter verbessert und die Produktionskosten reduziert werden.
Wie in den 8 bis 10 dargestellt, umfasst der Linsentubus einen Tubus 22, ein Paar von Fensterlinsen 291, eine Kollimatorlinse 221, eine Fokussierlinse 222 und eine Antriebsbaugruppe 27. Der Tubus 22 ist mit einem Kanal versehen, der den Tubus 22 durchdringt. Das Paar von Fensterlinsen 291 sind an zwei Enden des Kanals in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Ein Dichtungsabschnitt, der zum Abdichten des Kanals ausgebildet ist, ist zwischen dem Paar von Fensterlinsen 291 und der Innenwand des Kanals angeordnet. Die Kollimatorlinse 221 und die Fokussierlinse 222 sind nacheinander in dem Kanal angeordnet. Das bewegliche Ende der Antriebsbaugruppe 27 kann sich entlang der Erstreckungsrichtung des Kanals bewegen. Der Tubus 22 ist mit dem beweglichen Ende der Antriebsbaugruppe 27 verbunden. So kann der Brennpunkt eines Laserstrahls, der durch den Linsentubus verläuft, eingestellt werden, und die Kollimatorlinse 221 und die Fokussierlinse 222 können gleichzeitig im Kanal abgedichtet werden, wodurch die Dichtungsfähigkeit des Linsentubus und der äußeren Umgebung sichergestellt wird. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 verlängert und die Wartungs- und Austauschzeiten der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 werden reduziert, wodurch die Produktionseffizienz weiter verbessert und die Produktionskosten redzuiert werden.
Bei dem vorstehenden Aufbau sind in einer Ausführungsform, um die Dichtungsstabilität des Dichtungsabschnitts zwischen einem Paar von Fensterlinsen 291 und der Innenwand eines Kanals sicherzustellen und den Einfluss von Vibrationen auf das Paar von Fensterlinsen 291 zu reduzieren, Wellenfedern 295 zwischen Endabdeckungen 292 und den Fensterlinsen 291 angeordnet. Die Wellenfedern 295 werden durch die Endabdeckungen 292 gegen die Fensterlinsen 291 gedrückt, wodurch der Einfluss von Vibrationen auf den Dichtungsabschnitt zwischen dem Paar von Fensterlinsen 291 verringert und die Dichtungsstabilität des Dichtungsabschnitts zwischen dem Paar von Fensterlinsen 291 und der Innenwand des Kanals sichergestellt wird.
In einer Ausführungsform ist, um die Lebensdauer einer Kollimatorlinse 221 und einer Fokussierlinse 222 zu verlängern, der Teil eines Tubus 22, der zwischen der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 angeordnet ist, mit einem Wasserkühlkanal 223 versehen. Der Einlass und der Auslass des Wasserkühlkanals 223 sind separat mit einer Wasserleitungsanschluss 4 verbunden, so dass die Kollimatorlinse 221 und die Fokussierlinse 222 während des Betriebs des Laserschneidkopfes kontinuierlich gekühlt werden können. Auf diese Weise können die Kollimatorlinse 221 und die Fokussierlinse 222 jederzeit auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden, wodurch die Lebensdauer der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 verlängert wird.
Um die Dichtungsfähigkeit des Laserschneidkopfes weiter zu verbessern, kann der Laserschneidkopf den Linsentubus in einer abgedichteten Umgebung anordnen, die von der Außenseite isoliert ist, wodurch eine doppelschichtige Dichtungsaufbau außerhalb der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 gebildet ist. Folglich können Partikel im Staub und Rauch in der äußeren Umgebung daran gehindert werden in den Laserschneidkopf einzudringen und die Partikel können daran gehindet werden sich an der teuren Kollimatorlinse 221 oder Fokussierlinse 222 anzuheften. Außerdem wird verhindert, dass die Kollimatorlinse 221 oder die Fokussierlinse 222 durch Partikel in einem Hochtemperaturzustand verbrannt werden, nachdem sie vom Laser bestrahlt wurden, die Lebensdauer der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 wird verlängert, die Produktionskosten werden reduziert und die Produktionseffizienz wird verbessert.
Wie in den 1 bis 7 gezeigt, umfasst in dieser Ausführungsform ein Laserschneidkopf eine optische Faserbaugruppe 1, eine Linsenbaugruppe 2 und eine Düsenbaugruppe 3, die hintereinander angeordnet sind. Die Linsenbaugruppe 2 umfasst einen Rahmen und einen im Rahmen angeordneten Linsentubus.
Die obere Oberfläche des Rahmens und die untere Bodenfläche des Rahmens sind mit einer ersten Öffnung 2111 bzw. einer zweiten Öffnung 2112 versehen. Der Rahmen ist auch mit einem ersten Pfad versehen, der mit der ersten Öffnung 2111 und der zweiten Öffnung 2112 in Verbindung steht. Der Linsentubus ist in dem ersten Pfand angeordnet. Die Erstreckungsrichtung des Kanals des Linsentubus ist die gleiche wie die Erstreckungsrichtung des ersten Pfades. Der optische Pfad in der optischen Faserbaugruppe 1 verläuft nacheinander durch eine Kollimatorlinse 221 und eine Fokussierlinse 222 und tritt dann in die Düsenbaugruppe 3 ein. Die optische Faserbaugruppe 1 ist durch eine erste Verbindungsplatte 11 mit der oberen Oberfläche des Rahmens verbunden. Die Düsenbaugruppe 3 ist durch eine zweite Verbindungsplatte 31 mit der unteren Bodenfläche des Rahmens verbunden.
Um die Dichtungseigenschaften zwischen der optischen Faserbaugruppe 1 und der Linsenbaugruppe 2 und die Dichtungseigenschaften zwischen der Düsenbaugruppe 3 und der Linsenbaugruppe 2 zu verbessern, wie in 3 und 5 gezeigt, umfasst die Linsenbaugruppe 2 auch einen ersten Dichtungsabschnitt 24 und einen zweiten Dichtungsabschnitt 25. Der erste Dichtungsabschnitt 24 kann die erste Öffnung 2111 des ersten Pfades mit der optischen Faserbaugruppe 1 abdichten, wenn sichergestellt ist, dass der optische Pfad der optischen Faserbaugruppe 1 mit dem ersten Pfad in Verbindung steht. Der zweite Dichtungsabschnitt 25 kann die zweite Öffnung 2112 des ersten Pfades mit der Düsenbaugruppe 3 abdichten, wenn sichergestellt ist, dass der optische Pfad des ersten Pfades mit der Düsenbaugruppe 3 in Verbindung steht. Auf diese Weise ist ein innere Kavität in dem Rahmen gebildet, in dem der erste Pfad nach außen hin abgedichtet ist, und die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel aus Staub und Rauch in den ersten Pfad eindringen, wird verringert.
In einer Ausführungsform, wie in den 4 bis 7 gezeigt, umfasst ein erster Dichtungsabschnitt 24 ein erstes Schutzlinsenmodul 241, ein Paar erste ringförmige Nuten 242, ein Paar erster Dichtungsringe 243 und eine erste Verbindungsplatte 11. Das erste Schutzlinsenmodul 241 umfasst einen ersten Schutzlinsenrahmen 2411 und eine erste Schutzlinse 2412. Die erste Schutzlinse 2412 ist in der Montageloch des ersten Schutzlinsenrahmens 2411 angeordnet. Die Oberseite und die Bodenseite des ersten Schutzlinsenmoduls 241 sind separat mit einer ersten ringförmige Nut 242 versehen. Ein Paar erster Dichtungsringe 243 sind in einer eins-zu-eins Weise in einem Paar erster ringförmiger Nuten 242 angeordnet. Die erste Verbindungsplatte 11 drückt das erste Schutzlinsenmodul 241 gegen einen Rahmen, so dass das Paar der ersten Dichtungsringe 243 in das Paar der ersten ringförmigen Nuten 242 in einer eins-zu-eins Weise durch die erste Verbindungsplatte 11 gedrückt und begrenzt werden. Auf diese Weise wird eine Abdichtung zwischen einer optischen Faserbaugruppe 1 und einer Linsenbaugruppe 2 realisiert.
Ein zweiter Dichtungsabschnitt 25 umfasst ein zweites Schutzlinsenmodul 251, ein Paar zweite ringförmige Nuten 252, ein Paar zweiter Dichtungsringe 253 und eine zweite Verbindungsplatte 31. Das zweite Schutzlinsenmodul 251 umfasst einen zweiten Schutzlinsenrahmen 2511 und eine zweite Schutzlinse 2512. Der zweite Schutzlinsenrahmen 2511 ist mit einem Durchgangsloch versehen, in das die zweite Schutzlinse 2512 angeordnet ist. Ein Paar zweite ringförmige Nuten 252 sind auf der Oberfläche und Bodenfläche des zweiten Schutzlinsenrahmens 2511 in der Nähe des Durchgangslochs in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Das Paar zweiter Dichtungsringe 253 sind in dem Paar zweiter ringförmiger Nuten 252 in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Die zweite Verbindungsplatte 31 drückt das zweite Schutzlinsenmodul 251 gegen die Bodenfläche des Rahmens. Der zweite Dichtungsring 253, der an der Bodenseite des zweiten Schutzlinsenmoduls 251 angeordnet ist, wird von der zweiten Verbindungsplatte 31 in die zweite ringförmige Nut 252, die an der Bodenfläche des zweiten Schutzlinsenrahmens 2511 angeordnet ist, gedrückt und begrenzt. Der zweite Dichtungsring 253, der an der Oberseite des zweiten Schutzlinsenmoduls 251 angeordnet ist, wird, aufgenommen in dem zweiten Schutzlinsenrahmen 2511, durch den Druck der zweiten Verbindungsplatte 31 in die zweite ringförmige Nut 252 gedrückt und begrenzt, die an der Oberfläche des zweiten Schutzlinsenrahmens 2511 angeordnet ist. Das heißt, das Paar von zweiten Dichtungsringe 253 wird durch die zweite Verbindungsplatte 31 in einer eins-zu-eins Weise in das Paar von zweiten rinförmigen Nuten 252 gedrückt und begrenzt.
Wie in 10 dargestellt, umfasst der Dichtungsabschnitt zwischen einem Paar von Fensterlinsen 291 und der Innenwand eines Kanals ein Paar dritte ringförmige Nuten 293 und ein Paar dritter Dichtungsringe 294. Die Seitenwände eines Paares von Endabdeckungen 292, die separat an der Innenwand eines Tubus 22 anliegen, sind separat mit einer dritten ringförmige Nut 293 versehen. Das Paar dritter Dichtungsringe 294 sind in dem Paar dritter ringförmiger Nuten 293 in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Jeder dritte Dichtungsring 294 wird in eine entsprechende dritte ringfömige Nut 293 durch die Innenwand des Tubus 22 gedrückt und begrenzt, wodurch die Dichtungseigenschaften zwischen dem Tubus 22 und dem ersten Pfad außerhalb des Tubus 22 sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein Rahmen einen Rahmenkörper 211 und eine Abdeckplatte, die auf dem Rahmenkörper 211 angeordnet ist, um die Dichtungseigenschaft zwischen einem ersten Pfad und der Außenseite zu gewährleisten und die Wartung und den Austausch jeder Linsenbaugruppe zu erleichtern. Die vordere Fläche des Rahmenkörpers 211 ist mit einem Durchgangsloch für einen Tubus 22 versehen, um diesen von der vorderen Fläche in den ersten Pfad einzuführen, und mit einem Durchgangsloch für ein erstes Schutzlinsenmodul 241 versehen, um dieses von der vorderen Fläche in den ersten Pfad einzuführen, und mit einem Durchgangsloch für ein zweites Schutzlinsenmodul 251 versehen, um dieses von der vorderen Fläche in den ersten Pfad einzuführen. Die Abdeckplatte umfasst eine vordere Abdeckplatte 2121, die an der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 angeordnet ist, ein Paar seitliche Abdeckplatten 2122, die an der linken Seitenfläche und rechten Seitenfläche des Rahmenkörpers 211 angeordnet sind, und eine Dichtungs-Abdeckplatte 2123, die zwischen der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 und der vorderen Abdeckplatte 2121 angeordnet ist.
Ein Paar von Dichtungs-Abdeckplatten 2123 sind auf einem Paar von Durchgangslöchern in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Das Paar von Durchgangslöchern dient dazu, das erste Schutzlinsenmodul 241 und das zweite Schutzlinsenmodul 251 von der vorderen Fläche in den ersten Pfad einzuführen. Die der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 zugewandten Endflächen des Paars von Dichtungs-Abdeckplatten 2123 sind mit einem Paar ringförmiger Nuten in einer eins-zu-eins Weise versehen. Das Paar ringförmiger Nuten dient zur Abdichtung des ersten Schutzlinsenmoduls 241 und des zweiten Schutzlinsenmoduls 251, die von der vorderen Fläche in den ersten Pfad eingeführt sind. Dichtungsringe sind in dem Paar ringförmiger Nuten in einer eins-zu-eins Weise angeordnet. Das Paar von Dichtungs-Abdeckplatten 2123 drückt und begrenzt das Paar von Dichtungsringen in dem Paar von ringförmigen Nuten in einer eins-zu-eins Weise.
Ein Paar von Ausnehmungen zur Aufnahme eines Paars von Dichtungs-Abdeckplatten 2123 in einer eins-zu-eins Weise sind an der Endfläche der vorderen Abdeckplatte 2121 angeordnet, die der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 zugewandt ist. Eine rinförmige Nut ist auf dem Plattenkörper zwischen dem Paar von Ausnehmungen der vorderen Abdeckplatte 2121 angeordnet. Die ringförmige Nut dient zur Abdichtung des Tubus 22, der von der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 in das Durchgangsloch in den ersten Pfad eingeführt wird. Ein Dichtungsring ist in der ringfömigen Nut angeordnet. Wenn die vordere Abdeckplatte 2121 auf der vorderen Fläche des Rahmenkörpers 211 montiert ist, wird der Dichtring, der in der ringförmigen Nut auf dem Plattenkörper der vorderen Abdeckplatte 2121 angeordnet ist, durch die vordere Abdeckplatte 2121 in die ringförmige Nut gedrückt und begrenzt. Die vordere Abdeckplatte 2121 drückt das Paar von Dichtungs-Abdeckplatten 2123 gegen die vordere Fläche des Rahmenkörpers 211. Dadurch wird nicht nur die Dichtungseigenschaft zwischen dem ersten Pfad und der Außenseite sichergestellt, sondern auch die Wartung und der Austausch des Tubus 22, des ersten Schutzlinsenmoduls 241 und des zweiten Schutzlinsenmoduls 251 erleichtert.
Bei der Verbindung einer optischen Faserbaugruppe 1 mit einer Linsenbaugruppe 2 kann die Achse des optischen Pfades der optischen Faserbaugruppe 1 aufgrund von Verarbeitungsfehlern und Montagefehlern von der Achse des ersten Pfades der Linsenbaugruppe 2 abweichen. Daher wird ein Teil der Lichtstrahlen im optischen Pfad der optischen Faserbaugruppe 1 auf eine erste Verbindungsplatte 11 gestrahlt. Dies verschwendet nicht nur Energie, sondern bewirkt, dass die Temperatur der ersten Verbindungsplatte 11 zu hoch ist, wodurch möglicherweise die Dichtung eines ersten Dichtungsabschnitts 24 versagt.
Um die vorgenannten Probleme zu lösen, umfasst die Linsenbaugruppe 2 in dieser Ausführungsform auch ein erstes Einstellmodul 231 und ein zweites Einstellmodul 232. Das erste Einstellmodul 231 und das zweite Einstellmodul 232 sind nacheinander zwischen der ersten Verbindungsplatte 11 und dem Rahmen angeordnet. Das erste Einstellmodul 231 ist an der Oberseite des Rahmens befestigt. Das zweite Einstellmodul 232 ist mit dem beweglichen Ende des ersten Einstellmoduls 231 verbunden. Die erste Verbindungsplatte 11 ist mit dem beweglichen Ende des zweiten Einstellmoduls 232 verbunden. Das bewegliche Ende des ersten Einstellmoduls 231 kann sich entlang einer ersten horizontalen Richtung bewegen. Das bewegliche Ende des zweiten Einstellmoduls 232 kann sich entlang einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zur ersten horizontalen Richtung bewegen.
In einer Ausführungsform, wie in den 5 bis 7 dargestellt, umfasst ein erstes Einstellmodul 231 einen ersten Verbindungskörper, ein Paar erster Führungssäulen 2312 und ein Paar erster Montagelöcher 2313, die an dem ersten Verbindungskörper angeordnet sind, ein Paar erster Federn 2314, und einen ersten Pin 2311. Ein zweites Einstellmodul 232 umfasst einen zweiten Verbindungskörper, ein Paar zweiter Führungssäulen 2322 und ein Paar zweiter Montagelöcher 2323, die an dem zweiten Verbindungskörper angeordnet sind, ein Paar zweiter Federn 2324, und einen zweiten Pin 2321.
Der erste Verbindungskörper ist auf der Oberfläche eines Rahmens angeordnet. Die Oberfläche des ersten Verbindungskörpers ist mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Einstellmoduls 232 versehen. Der erste Pin 2311, das Paar erste Führungssäulen 2312 und das Paar erste Montagelöcher 2313 sind separat an der Seitenwand der Ausnehmung angeordnet. Die Achsen des ersten Pins 2311, der ersten Führungssäulen 2312 und der ersten Montagelöcher 2313 erstrecken sich separat entlang einer ersten horizontalen Richtung. Die ersten Führungssäulen 2312 durchdringen die Ausnehmung des ersten Verbindungskörpers. Das Paar erster Montagelöcher 2313 dient zur Befestigung des Paares erster Federn 2314 in einer eins-zu-eins Weise. Die ersten Federn 2314 können sich in die Ausnehmung erstrecken. Das Paar erster Federn 2314 kann separat entlang der ersten horizontalen Richtung elastisch verformt werden.
Der zweite Verbindungskörper ist an der Oberseite des ersten Verbindungskörpers angeordnet. Der zweite Verbindungskörper kann sich in die Ausnehmung des ersten Verbindungskörpers erstrecken. Das Paar erster Führungssäulen 2312 erstreckt sich durch den Abschnitt des zweiten Verbindungskörpers, der sich in die Ausnehmung des ersten Verbindungskörpers erstreckt, entlang der ersten horizontalen Richtung. Der Abschnitt des Paares erster Federn 2314, der die Ausnehmung des ersten Verbindungskörpers freigibt, liegt an den zweiten Verbindungskörper an. Der erste Pin 2311 kann an dem Abschnitt des zweiten Verbindungskörpers anliegen, der sich in die Ausnehmung des ersten Verbindungskörpers erstreckt, und kann gegen den zweiten Verbindungskörper drücken, um das Paar der ersten Federn 2314 elastisch zu verformen. Auf diese Weise kann die Position des optischen Pfades einer optischen Faserbaugruppe 1 in der ersten horizontalen Richtung eingestellt werden.
Die Oberfläche des zweiten Verbindungskörpers ist mit einer Ausnehmung zur Aufnahme einer ersten Verbindungsplatte 11 versehen. Der zweite Pin 2321, das Paar zweiter Führungssäulen 2322 und das Paar zweiter Montagelöcher 2323 sind separat an der Seitenwand der Ausnehmung angeordnet. Die Achsen des zweiten Pins 2321, der zweiten Führungssäulen 2322 und der zweiten Montagelöcher 2323 erstrecken sich separat entlang einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zur ersten horizontalen Richtung. Die zweiten Führungssäulen 2322 durchdringen die Ausnehmung des zweiten Verbindungskörpers. Das Paar zweiter Montagelöcher 2323 dient zur Befestigung des Paares zweiter Federn 2324 in einer eins-zu-eins Weise. Die zweiten Federn 2324 können sich in die Ausnehmung erstrecken. Das Paar zweiter Federn 2324 kann separat entlang der zweiten horizontalen Richtung elastisch verformt werden.
Die erste Verbindungsplatte 11 ist an der Oberseite des zweiten Verbindungskörpers angeordnet. Die erste Verbindungsplatte 11 kann sich in die Ausnehmung des zweiten Verbindungskörpers erstrecken. Das Paar zweiter Führungssäulen 2322 erstreckt sich durch den Abschnitt der ersten Verbindungsplatte 11, der sich in die Ausnehmung des zweiten Verbindungskörpers erstreckt, entlang der zweiten horizontalen Richtung. Der Abschnitt des Paars zweiter Federn 2324, der die Ausnehmung des zweiten Verbindungskörpers freigibt, liegt an der ersten Verbindungsplatte 11 an. Der zweite Pin 2321 kann an dem Abschnitt der ersten Verbindungsplatte 11 anliegen, der sich in die Ausnehmung des zweiten Verbindungskörpers erstreckt, und gegen die erste Verbindungsplatte 11 drücken, um das Paar zweiter Federn 2324 elastisch zu verformen. Auf diese Weise kann die Position des optischen Pfades der optischen Faserbaugruppe 1 in der zweiten horizontalen Richtung eingestellt werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein zweites Einstellmodul 232 auch eine Filterbaugruppe 26. Die Filterbaugruppe 26 kann die Lichtstrahlen absorbieren, die auf einen zweiten Verbindungskörper abgestrahlt werden, durch die Abweichung des optischen Pfades einer optischen Faserbaugruppe 1 entlang einer ersten horizontalen Richtung. Der Abschnitt des zweiten Verbindungskörpers, der in der Nähe der Filterbaugruppe 26 angeordnet ist, ist mit einem Kanal für eine Fluidzirkulation versehen, um die Temperatur der Filterbaugruppe 26 zu verringern.
In dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 unveränderlich. Um den Laserschneidkopf zu ermöglichen, die Brennweite eines Laserstrahls einzustellen, wie in den 5 und 8 bis 10 gezeigt, ist die Antriebsbaugruppe 27 auf dem Rahmen angeordnet, und das bewegliche Ende der Antriebsbaugruppe 27 kann sich in dem ersten Pfad entlang der Erstreckungsrichtung des ersten Pfads bewegen. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen dem Tubus 22 und der Düsenbaugruppe 3 eingestellt werden, wodurch eine Einstellung der Brennweite des Laserstrahls des Laserschneidkopfs durchführbar ist.
In dieser Ausführungsform umfasst der Rahmen, wie in 5 und 8 gezeigt, auch eine Grundplatte 2113, eine Kabine 213 und eine Basis 214. Wie in 9 gezeigt, umfasst die Antriebsbaugruppe 27 einen Schwingspulenmotor 271 und ein Paar von Kreuzrollenführungen 272. Der Tubus 22 ist an der vorderen Fläche der Grundplatte 2113 befestigt. Der Schwingspulenmotor 271 ist an der hinteren Fläche der Grundplatte 2113 befestigt. Die Grundplatte 2113 ist mit einer Gleitrutsche [sliding chute] versehen, die die Grundplatte 2113 durchdringt. Die Gleitrutsche erstreckt sich entlang der Erstreckungsrichtung eines ersten Kanals. Die Antriebsseite des Schwingspulenmotors 271 ist mit einem Anschluss verbunden. Das Anschlussstück erstreckt sich durch die Gleitrutsche auf der Grundplatte 2113 und ist dann mit dem Tubus 22 verbunden. Um zu verhindern, dass Staub von außen über die Gleitrutsche auf der Grundplatte 2113 in den ersten Kanal eindringt, bildet der Schwingspulenmotor 271, der auf der hinteren Fläche der Grundplatte 2113 angeordnet ist, eine Dichtungsstruktur auf der hinteren Fläche der Grundplatte 2113 mittels der Kabine 213 und der Basis 214. Auf diese Weise kann die Gleitrutsche der Grundplatte 2113 zur Außenseite abgedichtet werden, wodurch verhindert wird, dass auserhalb befindliche Partikel aus dem Staub oder Rauch von der Außenseite in den ersten Pfad durch die Gleitrutsche der Grundplatte 2113 eindringen.
Die Grundplatte 2113 ist auch mit den Kreuzrollenführungen 272 versehen. Die Kreuzrollenführungen 272 erstrecken sich entlang der Erstreckungsrichtung des ersten Kanals. Der Tubus 22 ist mit den beweglichen Enden der Kreuzrollenführungen 272 verbunden. Somit kann der Schwingspulenmotor 271 den Tubus 22 derart antreiben, dass dieser sich gleichmäßig entlang der Erstreckungsrichtung des ersten Kanals bewegt.
Da die äußere Betriebsumgebung des Laserschneidkopfs schlecht ist, kann der Dichtungsabschnitt zwischen der Linsenbaugruppe 2 und der Außenseite aufgrund von Korrosion des Dichtungsrings versagen. Dadurch dringen außerhalb befindliche Partikel aus dem Staub und Rauch in den ersten Pfad ein und heften sich am ersten Schutzlinsenmodul 241 und am zweiten Schutzlinsenmodul 251 an. Außerdem können die erste Schutzlinse 2412 und die zweite Schutzlinse 2512 aufgrund der hohen Temperatur verbrannt werden. Um die vorstehenden Probleme zu lösen, enthält die Linsenbaugruppe 2 in einer Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, auch eine Staubdetektionsvorrichtung 28. Die Staubdetektionsvorrichtung 28 ist an der äußeren Seitenfläche eines Tubus 22 gegenüber der Innenwand eines ersten Pfades angeordnet, um die Staubkonzentration im ersten Pfad zu erfassen. Somit gibt die Einrichtung, die mit einem Laserschneidkopf verbundene ist, einen Alarm aus, nachdem die Staubkonzentration einen Standardwert überschreitet, wodurch die Lebensdauer der Linsenbaugruppe 2 geschützt wird.
Die Staubdetektionsvorrichtung 28 ist mit einem Lufteinlass 281 und einem Luftauslass 282 versehen. Ein Rahmenkörper 211 ist mit einer Trennwand zwischen dem Lufteinlass 281 und dem Luftauslass 282 versehen, um den Lufteinlass 281 und den Luftauslass 282 zu isolieren. In einem ersten Kanal wird ein Rahmen mit einem Luftkanal ausgebildet, der vom Lufteinlass 281 durch die Oberfläche und Bodenfläche des gesamten Tubus 22 zum Luftauslass 282 fließt. Auf diese Weise kann der Luftstrom Partikel abtransportieren, die an einem ersten Schutzlinsenmodul 241 und einem zweiten Schutzlinsenmodul 251 anhaften.
Um die Lebensdauer des Laserschneidkopfes weiter zu verlängern, ist, wie in 3 gezeigt, eine Montagenut separat an der Innenwand des ersten Pfades in der Nähe des ersten Schutzlinsenmoduls 241, des zweiten Schutzlinsenmoduls 251, der Kollimatorlinse 221 und der Fokussierlinse 222 angeordnet. Ein Temperatursensor 5 ist in jeder Montagenut angeordnet. Mit dem Temperatursensor 5 kann die Temperatur der an einer entsprechenden Position angeordneten Linse in Echtzeit erfasst werden. Außerdem kann die an den Laserschneidkopf angeschlossene Einrichtung einen Alarm auslösen, wenn die Temperatur von einzelnen Linse zu hoch ist, wodurch die Lebensdauer des Laserschneidkopfes verlängert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 202110537310 [0001]

Claims

Ein Linsentubus umfassend: einen Tubus (22), der mit einem Kanal versehen ist, der den Tubus (22) durchdringt; ein Paar von Fensterlinsen (291), die an zwei Enden des Kanals in einer eins-zu-eins Weise angeordnet sind, wobei ein Dichtungsabschnitt, der zum Abdichten des Kanals ausgebildet ist, zwischen dem Paar von Fensterlinsen (291) und einer Innenwand des Kanals angeordnet ist; eine Kollimatorlinse (221) und eine Fokussierlinse (222), die nacheinander in dem Kanal angeordnet sind; und eine Antriebsbaugruppe (27), wobei ein bewegliches Ende der Antriebsbaugruppe (27) in der Lage ist, sich entlang einer Erstreckungsrichtung des Kanals zu bewegen, und der Tubus (22) mit dem beweglichen Ende der Antriebsbaugruppe (27) verbunden ist.
Linsentubus nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Paar von Endabdeckungen (292), die jeweils in der Lage sind, den Kanal freizugeben, wobei das Paar von Endabdeckungen (292) ausgebildet sind, um das Paar von Fensterlinsen (291) an zwei Öffnungen des Kanals in einer eins-zu-eins Weise zu begrenzen; und ein Paar von Wellenfedern (295), wobei das Paar von Endabdeckungen (292) ausgebildet sind, um das Paar von Wellenfedern (295) in einer eins-zu-eins Weise gegen das Paar von Fensterlinsen (291) zu drücken.
Linsentubus nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Tubus (22), der zwischen der Kollimatorlinse (221) und der Fokussierlinse (222) angeordnet ist, mit einem Wasserkühlkanal (223) versehen ist.
Laserschneidkopf, umfassend eine optische Faserbaugruppe (1), eine Linsenbaugruppe (2) und eine Düsenbaugruppe (3), die nacheinander angeordnet sind, wobei die Linsenbaugruppe (2) den Linsentubus nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Laserschneidkopf nach Anspruch 4, wobei die Linsenbaugruppe (2) ferner einen Rahmen umfasst, wobei der Rahmen mit einer ersten Öffnung (2111) und einer zweiten Öffnung (2112) versehen ist, die ausgebildet sind, um mit der optischen Faserbaugruppe (1) bzw. der Düsenbaugruppe (3) zu kommunizieren, einen ersten Pfad, der ausgebildet ist, um mit der ersten Öffnung (2111) und der zweiten Öffnung (2112) zu kommunizieren, und einen ersten Dichtungsabschnitt (24) und einen zweiten Dichtungsabschnitt (25), die ausgebildet sind, um den ersten Pfad mit der optischen Faserbaugruppe (1) bzw. den ersten Pfad mit der Düsenbaugruppe (3) abzudichten, und wobei der Linsentubus in dem ersten Pfad angeordnet ist.
Laserschneidkopf nach Anspruch 5, wobei der erste Dichtungsabschnitt (24) umfasst: ein erstes Schutzlinsenmodul (241), das ausgebildet ist, um die erste Öffnung (2111) abzudecken und einen optischen Pfad mit dem ersten Pfad durch die optische Faserbaugruppe (1) zu kommunizieren, wobei die Oberseite und die Bodenseite des ersten Schutzlinsenmoduls (241) separat mit einer ersten ringförmigen Nut (242) versehen sind; ein Paar erster Dichtungsringe (243), die in einer eins-zu-eins Weise in dem Paar erster ringförmiger Nuten (242) angeordnet sind; und eine erste Verbindungsplatte (11), wobei zwei Enden der ersten Verbindungsplatte (11) mit dem Rahmen und der optischen Faserbaugruppe (1) in einer eins-zu-eins Weise verbunden sind, wobei die erste Verbindungsplatte (11) ausgebildet ist, um das erste Schutzlinsenmodul (241) gegen den Rahmen zu drücken, so dass das Paar der ersten Dichtungsringe (243) in das Paar der ersten ringförmigen Nuten (242) in einer eins-zu-eins Weise durch die erste Verbindungsplatte (11) gedrückt und begrenzt werden.
Laserschneidkopf nach Anspruch 6, wobei ein erstes Einstellmodul (231) und ein zweites Einstellmodul (232) zwischen der ersten Verbindungsplatte (11) und dem Rahmen angeordnet sind, das erste Einstellmodul (231) an der Oberseite des Rahmens befestigt ist, das zweite Einstellmodul (232) mit einem beweglichen Ende des ersten Einstellmoduls (231) verbunden ist, die erste Verbindungsplatte (11) mit einem beweglichen Ende des zweiten Einstellmoduls (232) verbunden ist, das bewegliche Ende des ersten Einstellmoduls (231) in der Lage ist sich entlang einer ersten horizontalen Richtung zu bewegen und das bewegliche Ende des zweiten Einstellmoduls (232) in der Lage ist sich entlang einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zur ersten horizontalen Richtung zu bewegen.
Laserschneidkopf nach Anspruch 5, wobei der zweite Dichtungsabschnitt (25) ein zweites Schutzlinsenmodul (251), das ausgebildet ist, um die zweite Öffnung (2112) abzudecken und einen optischen Pfad mit dem ersten Pfad zu der Düsenbaugruppe (3) zu kommunizieren, und eine Oberseite und eine Bodenseite des zweiten Schutzlinsenmoduls (251) separat mit einer zweiten ringförmigen Nut (252) versehen sind; ein Paar zweiter Dichtungsringe (253), die in einer eins-zu-eins Weise in dem Paar zweiter ringförmiger Nuten (252) angeordnet sind; und eine zweite Verbindungsplatte (31), wobei zwei Enden der zweiten Verbindungsplatte (31) mit dem Rahmen und der Düsenbaugruppe (3) in einer eins-zu-eins Weise verbunden sind, wobei die zweite Verbindungsplatte (31) ausgebildet ist, um das zweite Schutzlinsenmodul (251) gegen den Rahmen zu drücken, so dass das Paar der zweiten Dichtungsringe (253) in das Paar der zweiten ringförmigen Nuten (252) in einer eins-zu-eins Weise durch die zweite Verbindungsplatte (31) gedrückt und begrenzt werden, umfasst.
Laserschneidkopf nach Anspruch 5, wobei die Linsenbaugruppe (2) ferner eine Staubdetektionsvorrichtung (28) umfasst und die Staubdetektionsvorrichtung (28) an einer äußeren Seitenfläche des Tubus (22) gegenüber einer Innenwand des ersten Pfades angeordnet ist.
Laserschneidkopf nach Anspruch 5, wobei eine Montagenut [mounting groove] an einer Innenwand des ersten Pfads in der Nähe jeder Linse angeordnet ist, ein Temperatursensor (5) in jeder Montagenut [mounting slot] angeordnet ist und der Temperatursensor (5) ausgebildet ist, um eine Temperatur der an einer entsprechenden Position angeordneten Linse zu erfassen.