一种切割头自动调焦装置的制作方法

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体为一种切割头自动调焦装置。

背景技术：

在现代激光加工领域中，钢板的激光切割得到了广泛的应用。用激光对钢板进行切割加工这项技术具有其他方式不具备的先天优势，目前已在国内以广泛的应用，根据2011年的中国激光切割行业报告，高功率数控激光切割成套设备全球累计拥有量已达35000台左右，而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。随着装备制造业的快速发展，我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期，年增长率达50％以上。现今大小激光切割机数量达到几十万台。

在激光切割加工中，先要用激光在板材上打一个孔作为切割的起始点，然后再进行切割。如附图5所示，激光光速通过光学透镜聚焦到钢板上，激光焦点至钢板的下表面距离为S。激光穿孔与切割时所需要的S值是不同的，为满足工艺要求，需要在穿孔和切割时分别调节镜片L使其获得与之对应的S值，从而达到切割的最佳效果。

目前国内所采用的调节S值方式分为手动与自动调节两种，分别如对比案例I和对比案例II所述：

对比案例I：手动调节方式，因为其结构简单目前已在国内大量使用中，具体如附图3所示：包括固定支架、活动插接在固定支架内的空心轴、分别套接和插接在空心轴下端外侧和内侧的外套轴和内套轴、固定安装在外套轴两侧的调节旋钮、固定安装在内套轴上的镜座、固定安装在镜座上的镜片、安装在空心轴上端两侧的销轴以及对应销轴且位于固定支架上的限位槽，该装置在调节时旋转调节旋钮使得外套筒上下移动，带着空心轴与镜片等部件一起上下移动，从而达到手动调焦的目的。

在实际使用发现，这种机构最大的缺陷是在加工的过程中不能实时调节，只能人工预先调节好焦点，使得穿孔和切割时共有一个S值，进而影响加工过程的效率。

对比案例II：经历了一段时间的研究，人们通过改进加装了一套自动调焦装置，如附图4所示：包括固定支架、活动卡接在固定支架内的滑块、用于固定滑块且位于固定支架上的滑轨、固定安装在滑块上的传动螺母、通过螺纹结构与传动螺母连接的丝杆以及固定安装在丝杆上的电机，数控系统控制电机转动通过联轴器转动丝杆，丝杆的转动带动传动螺母上下移动，使得与螺母相连接的滑块沿着滑轨也上下移动，与滑块连接的左端的空心轴也随着移动，从而达到了调焦的目的。

该自动调焦机构虽然解决了自动调焦的问题，但机械传动部件多，结构复杂，制造安装成本高，体积大，增加了Z轴的负载，影响机床的切割速度和效率。

为此我们提出一种切割头自动调焦装置用于解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种切割头自动调焦装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种切割头自动调焦装置，包括切割头端盖和激光切割头本体，所述激光切割头本体内设有切割本体腔，且激光切割头本体下端固定设有切割头端盖，所述切割头端盖的中心位置上竖向贯穿设有螺纹孔，所述螺纹孔内通过螺纹结构活动插接有电机空心轴，所述电机空心轴上设有外螺纹，位于切割头端盖上方的电机空心轴的上下位置上分别固定套接有上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承的外圈上均固定套接有电机外壳，所述电机外壳环形覆盖在电机空心轴的外侧，且电机外壳上固定设有定子，所述定子上设有线圈绕组，且定子上活动设有转子，所述转子固定安装在电机空心轴的外侧表面上，所述电机外壳上端固定设有电机端盖，所述电机端盖上通过螺钉固定连接有镜座，所述镜座上通过螺纹结构固定设有激光聚焦镜片，所述激光聚焦镜片的外套筒上设有螺纹，且镜座的两侧固定设有定位销，所述定位销活动插接在激光切割头本体两侧的滑槽内。

优选的，所述外螺纹位于下轴承下端的电机空心轴上，所述电机空心轴为中空圆柱形结构。

优选的，位于上轴承下端的电机外壳上设有台阶，所述台阶固定连接上轴承外圈的下端，位于下轴承外圈的底端固定连接有下轴承套，所述下轴承套固定连接电机外壳。

优选的，所述定子分为内定子和外定子，所述内定子和外定子之间构成凹槽，所述转子位于该处凹槽内，且内定子和外定子连接处为密封结构。

优选的，所述电机端盖为中空圆柱形结构，其上下两端均为开口状态。

优选的，所述滑槽为直槽口，该滑槽的数量为两个，分别对称分布在激光切割头本体的侧壁上，且该滑槽的宽度等于定位销的宽度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够更能很好的减轻切激光割头重量，使得机床空心轴的负载减小，能有效的提高切割速度与工作效率，具体如下：通电时，定子上的线圈绕组产生磁场，带动转子转动，与转子相连接的电机空心轴随之转动，由于电机空心轴相对于切割头端盖做螺旋运动，而滑槽宽度限制定位销的摆动自由度，与之连接的镜座只有上下自由度，进而使电机外壳只能在切割本体腔内上下运动，安装在电机外壳上的镜座也跟随上下运动，从而达到自动调焦的目的。

附图说明

图1为本实用新型结构剖视图；

图2为本实用新型图1中A处放大图；

图3为本实用新型中对比案例I剖视图；

图4为本实用新型中对比案例II剖视图；

图5为本实用新型中焦点光路图。

图中：1切割头端盖、2激光切割头本体、3螺纹孔、4外螺纹、5下轴承、6上轴承、7电机空心轴、8电机外壳、81台阶、9电机端盖、10切割本体腔、11螺钉、12镜座、13转子、14激光聚焦镜片、15定位销、16滑槽、17定子、171内定子、172外定子、18线圈绕组、19下轴承套。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1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结构必须具有的特定方位、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。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种切割头自动调焦装置，包括切割头端盖1和激光切割头本体2，激光切割头本体2内设有切割本体腔10，且激光切割头本体2下端固定设有切割头端盖1，切割头端盖1的中心位置上竖向贯穿设有螺纹孔3，螺纹孔3内通过螺纹结构活动插接有电机空心轴7，电机空心轴7上设有外螺纹4，外螺纹4位于下轴承5下端的电机空心轴7上，电机空心轴7为中空圆柱形结构。

位于切割头端盖1上方的电机空心轴7的上下位置上分别固定套接有上轴承6和下轴承5，通过两个轴承结构可以使电机空心轴7在电机外壳8内转动，并且可以带动电机外壳8上下运动。

上轴承6和下轴承5的外圈上均固定套接有电机外壳8，电机外壳8环形覆盖在电机空心轴7的外侧，且电机外壳8上固定设有定子17，定子17上设有线圈绕组18，且定子17上活动设有转子13，转子13固定安装在电机空心轴7的外侧表面上，电机外壳8上端固定设有电机端盖9，电机端盖9上通过螺钉11固定连接有镜座12，电机端盖9为中空圆柱形结构，其上下两端均为开口状态，上轴承6下端的电机外壳8上设有台阶81，台阶81固定连接上轴承6外圈的下端，位于下轴承5外圈的底端固定连接有下轴承套19，所述下轴承套19固定连接电机外壳8。

定子17分为内定子171和外定子172，内定子171和外定子172之间构成凹槽，转子13位于该处凹槽内，且内定子171和外定子172连接处为密封结构。

通电时，转子13转动，与转子13相连接的电机空心轴7随之转动，由于电机空心轴7相对于切割头端盖1做螺旋运动，有两个分运动：上下运动与旋转运动。由于通过镜座12上的定位销15限制了镜座12的旋转运动，所以电机空心轴7只能做上下运动。

镜座12上通过螺纹结构固定设有激光聚焦镜片14，激光聚焦镜片14的外套筒上设有螺纹，且镜座12的两侧固定设有定位销15，定位销15活动插接在激光切割头本体2两侧的滑槽16内，滑槽16为直槽口，该滑槽16的数量为两个，分别对称分布在激光切割头本体2的侧壁上，且该滑槽16的宽度等于定位销15的宽度，滑槽16宽度限制定位销15的摆动自由度，与之连接的镜座12只有上下自由度，进而保证电机外壳8只能在切割本体腔10内上下运动。

工作原理：本实用新型通电时，转子13转动，与转子13相连接的电机空心轴7随之转动，由于电机空心轴7相对于切割头端盖1做螺旋运动，有两个分运动：上下运动与旋转运动，而滑槽16宽度限制定位销15的摆动自由度，与之连接的镜座12只有上下自由度，进而使电机外壳8只能在切割本体腔10内上下运动，安装在电机外壳8上的镜座12也跟随上下运动，从而达到自动调焦的效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。