自动调焦激光切割头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动调焦激光切割头，属于激光切割技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着激光在金属切割领域的应用日渐成熟，整个金属加工行业对激光切割机的需求也是越来越强烈，作为激光切割机的重要组成部分之一，激光切割头的技术发展也经历了一代又一代新技术的革新，由于激光聚焦的特性决定了激光切割不同厚度材料时，焦点位置需要进行不断的调整，才可以获得一个较好的切割效果，因此焦距调整过程也是激光加工中一个必须的并且非常频繁操作的过程，其技术也在不断的改进和升级。随着技术的不断提升，已经由传统的手动螺旋调焦演变成现在常用的手动垂直调焦。
[0003]虽然垂直直线运动的调焦方式改善了频繁调整离焦量时产生的同轴度偏离问题，但是手动垂直调焦却一直停留在手动调整焦距的阶段，虽然通过人为手动干预操作能够实现离焦量的调整，但是实际生产过程中经常会遇到像厚板切割必须要用到的渐进穿孔和分段穿孔，这时只能使用同一离焦量来完成切割，这就造成了穿孔时焦点不在材料最佳位置导致的穿孔时间长、爆孔等工艺问题的缺陷。同时依靠操作人员手动调整容易产生误差和误操作等问题严重影响激光加工的效率和效果。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种自动调焦激光切割头。
[0005]本实用新型的自动调焦激光切割头，包括顶部的QBH接口(3)、设在QBH接口(3)下方的对中调整模块、设在对中调整模块下方的自动调焦模块(2 )、设在自动调焦模块(2 )下方的保护镜模块(4)和设在保护镜模块(4)下方的喷嘴(5)；
[0006]所述的自动调焦模块(2)包括调焦同步带传动机构(20)、凸轮机构(30)和聚焦镜座(40)，所述的调焦同步带传动机构(20)包括调焦电机(2-1)、与调焦电机(2-1)相连的同步带(2-2)和与同步带(2-2)相连的同步带轮(2-3)，所述的凸轮机构(30)与同步带轮(2-3)相连，所述的凸轮机构(30)与聚焦镜座(40)相连；
[0007]所述的自动调焦激光切割头还包括自动控制系统，所述的自动控制系统，包括激光控制切割系统、智能调焦控制系统、电机驱动器和绝对值编码器，所述的激光控制切割系统与智能调焦控制系统相连，所述的智能调焦控制系统与电机驱动器及绝对值编码器相连。
[0008]所述的调焦同步带传动机构(20)上覆盖有保护盖(10)。
[0009]本实用新型主要是对激光切割机切割头调焦部分实现自动化控制，其工作方式主要是借助激光切割控制系统发出材料类型信号，切割工艺信号，自动调焦模块会自动按照激光切割控制系统的信息进行快速的焦点位置调整工作。实现快速准确的调整并能实时将自身状态信息反馈至激光切割控制系统，由现在的纯手动开环控制变成一个完整的自动化闭环控制，精度更高，效果更好，速度更快。该项技术主要通过微型伺服调焦电机驱动同步轮机构调焦模块实现对切割头离焦量的自动调整，然后再通过绝对值编码器收集当前实时位置信息用于系统对比和计算之用。当然除了该传动部分外其内置的智能控制系统能够将编码器反馈的实施收据进行分析和计算，然后根据不同材料特性进行驱动电机实现渐变目标位置的过程中定位工作，能够让穿孔过程中焦点位置调节变得线性，从而有效提高加工效率。
[0010]本实用新型的自动调焦激光切割头，采用了自动调焦模块(2)的激光聚焦头能够在没有人为干预的情况下完成不同加工需求的焦点位置调节工作，动作速度快且定位精准免去了人为手动去频繁调整，极大的避免了人工调整带来的误差以及很多遗忘，过调等隐患的产生能够大大提高设备使用效率以及减少废品率，同时使用了自动调焦模块(2)后可以使厚板切割的穿孔工艺难题得到很好的解决，穿孔过程中焦点位置可调整的情况下可以缩短穿孔时间40%以上，有效的节约了加工时间同时焦点渐进的穿孔方式很好的保证了穿孔效果的统一性。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的自动调焦激光切割头的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型的自动调焦模块(2)的分解结构示意图；
[0013]图3是本实用新型的调焦同步带传动机构(20)的结构示意图；
[0014]图4为本实用新型中激光切割控制系统的组成模块示意图；
[0015]图5为本实用新型的工作流程框图；
[0016]图6为本实用新型的工作流程详图。
[0017]其中，1为切割头主体，2为自动调焦模块，3为QBH接口，4为保护镜模块，5为喷嘴，10为保护盖，20为调焦同步带传动机构，30为凸轮机构，40为聚焦镜座，2-1为调焦电机，2-2为同步带，2-3为同步带轮。
【具体实施方式】
[0018]如图1-4所示，本实用新型的自动调焦激光切割头，包括顶部的QBH接口(3)、设在QBH接口(3)下方的对中调整模块、设在对中调整模块下方的自动调焦模块(2)、设在自动调焦模块(2)下方的保护镜模块(4)和设在保护镜模块(4)下方的喷嘴(5)；
[0019]所述的自动调焦模块(2)包括调焦同步带传动机构(20)、凸轮机构(30)和聚焦镜座(40)，所述的调焦同步带传动机构(20)包括调焦电机(2-1)、与调焦电机(2-1)相连的同步带(2-2)和与同步带(2-2)相连的同步带轮(2-3)，所述的凸轮机构(30)与同步带轮(2-3)相连，所述的凸轮机构(30)与聚焦镜座(40)相连；
[0020]所述的自动调焦激光切割头还包括自动控制系统，所述的自动控制系统，包括激光控制切割系统、智能调焦控制系统、电机驱动器和绝对值编码器，所述的激光控制切割系统与智能调焦控制系统相连，所述的智能调焦控制系统与电机驱动器及绝对值编码器相连。
[0021]所述的调焦同步带传动机构(20)上覆盖有保护盖(10)。
[0022]如图4所示，本实用新型中的激光切割控制系统，包括工业控制电脑、电容调高控制器、显示器外设和无线遥控手柄等，工业控制电脑内设有运动控制卡，用于控制伺服系统和齿轮齿条传动机构。
[0023]本实用新型的智能调焦控制系统，为PLC可编程控制器或者单片机平台，作用是将位置信息转化成电机可以识别的脉冲信号。
[0024]所述的激光控制切割系统，用于发出焦点位置信息指令给智能调焦控制系统，以及接收智能调焦控制系统发出的指令；
[0025]所述的智能调焦控制系统，用于接收激光控制切割系统发出的焦点位置信息指令、发送脉冲指令给调焦电机驱动器和调焦结束后向激光控制切割系统发出结束信号；
[0026]所述的电机驱动器，用于驱动调焦电机进行定位运动，调焦电机驱动凸轮机构进行焦点位置垂直调节工作；
[0027]所述的绝对值编码器，用于实时反馈当前位置给智能调焦控制系统。
[0028]本实用新型中的激光切割控制系统、智能调焦控制系统、电机驱动器和绝对值编码器均为现有技术。
[0029]如图5、6所示，本实用新型的自动调焦激光切割头的工作过程如下:
[0030]1)激光切割控制系统向智能调焦控制系统发出焦点位置信息指令；
[0031]2)智能调焦控制系统接收激光切割控制系统发来的指令，按照当前位置信息重新计算位移量后发送脉冲指令给下位机，即电机驱动器；
[0032]3)电机驱动器驱动调焦电机(2-1)进行定位运动；定位运动过程如下:调焦电机(2-1)接收到定位指令，通过同步带(2-2)带动同步带轮(2-3)进行旋转调整，与同步带轮(2-3)相连的凸轮机构(30)带动聚焦镜座(40)垂直运动，从而实现聚焦镜垂直位置的定位操作；
[0033]5)绝对值编码器实时反馈当前位置给智能调焦控制系统；
[0034]6)激光切割头到达指定位置，则调焦控制结束，智能调焦控制系统发出结束调焦信号，并且传给激光切割控制系统；如激光切割头未到指定位置，则回到步骤3)。到达指定位置后会有一个反馈信号给智能调焦控制系统，这样智能调焦控制系统就能更高精度的控制调焦机构工作。智能调焦控制系统收到调焦到位控制结束信号后给激光切割控制系统一个反馈信号，以免切割控制系统做无谓的等待或者因调焦未完成而进行下一步操作产生损坏。
[0035]激光切割机切割过程中，焦点位置受到材质，加工方式，等不同因素影响焦点位置会需要不断调整，因此该机构可以让这些动作变得自动化。
【主权项】
1.自动调焦激光切割头，其特征在于，包括顶部的QBH接口(3 )、设在QBH接口( 3 )下方的对中调整模块、设在对中调整模块下方的自动调焦模块(2 )、设在自动调焦模块(2 )下方的保护镜模块(4)和设在保护镜模块(4)下方的喷嘴(5)； 所述的自动调焦模块(2)包括调焦同步带传动机构(20)、凸轮机构(30)和聚焦镜座(40)，所述的调焦同步带传动机构(20)包括调焦电机(2-1)、与调焦电机(2-1)相连的同步带(2-2 )和与同步带(2-2 )相连的同步带轮(2-3 )，所述的凸轮机构(30 )与同步带轮(2-3 )相连，所述的凸轮机构(30 )与聚焦镜座(40 )相连； 所述的自动调焦激光切割头还包括自动控制系统，所述的自动控制系统，包括激光控制切割系统、智能调焦控制系统、电机驱动器和绝对值编码器，所述的激光控制切割系统与智能调焦控制系统相连，所述的智能调焦控制系统与电机驱动器及绝对值编码器相连。2.根据权利要求1所述的自动调焦激光切割头，其特征在于，所述的调焦同步带传动机构(20)上覆盖有保护盖(10)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动调焦激光切割头，包括顶部的QBH接口（3）、设在QBH接口（3）下方的对中调整模块、设在对中调整模块下方的自动调焦模块（2）、设在自动调焦模块（2）下方的保护镜模块（4）和设在保护镜模块（4）下方的喷嘴（5）。本实用新型的自动调焦激光切割头，采用了自动调焦模块（2）的激光聚焦头能够在没有人为干预的情况下完成不同加工需求的焦点位置调节工作，动作速度快且定位精准免去了人为手动去频繁调整，极大的避免了人工调整带来的误差以及很多遗忘，过调等隐患的产生能够大大提高设备使用效率以及减少废品率，同时使用了自动调焦模块（2）后可以使厚板切割的穿孔工艺难题得到很好的解决。
【IPC分类】B23K26/38, B23K26/046
【公开号】CN205032859
【申请号】CN201520780621
【发明人】李朝辉
【申请人】江苏大金激光科技有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月9日