自动调焦激光切割头的制作方法

本实用新型涉及激光切割技术领域，尤其是涉及一种自动调教激光切割头。

背景技术：

激光切割由于其具有柔性化程度高、加工效率高、综合成本低、精度高、热影响区小等优点，被大量应用于各种金属加工行业中。

目前激光切割头的调焦方法都是手动调焦，特别是切割厚板时，负焦穿孔正焦切割，需要依靠手动频繁调动，非常麻烦。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动调焦激光切割头，以缓解现有技术中存在的需要手动调节的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种自动调焦激光切割头，包括依次连接的准直机构、聚焦机构和喷射机构；

所述聚焦机构包括聚焦座体、以及安装于所述聚焦座体内部的电机模组、聚焦镜座和聚焦镜片；

所述聚焦座体开设用于激光传输的传输通道；

所述电机模组传动连接于所述聚焦镜座，用于驱动所述聚焦镜座在所述传输通道内沿所述传输通道的延伸方向运动；所述聚焦镜片安装于所述聚焦镜座。

进一步地，所述聚焦机构还包括镜座架、感应片、上限位开关和下限位开关；

所述镜座架与所述电机模组连接，并能够在所述电机模组驱动下沿所述传输通道的延伸方向运动；所述聚焦镜座安装于所述镜座架；

所述感应片设置于所述镜座架的外侧壁；

所述上限位开关与所述下限位开关沿所述聚焦镜座的运动方向间隔设置，且所述上限位开关与所述下限位开关均能够感知所述感应片的高度，并能根据所述感应片的高度对所述镜座架进行限位。

进一步地，所述聚焦机构还包括刻度板，所述刻度板安装于所述镜座架的外侧面；

所述聚焦座体与所述刻度板相对的侧壁开设一观察孔。

进一步地，还包括保护镜机构；

所述保护镜机构安装于所述聚焦机构和所述喷射机构之间，用于阻挡切割过程中的飞溅物进入所述聚焦机构损害所述聚焦镜片。

进一步地，所述保护镜机构包括保护镜连接座、保护镜座和保护镜；

所述保护镜连接座设置于所述聚焦机构和所述喷射机构之间；

所述保护镜安装于所述保护镜座；

所述保护镜座能够滑动伸入所述保护镜连接座。

进一步地，所述保护镜机构还包括保护镜盖板；

所述保护镜座连接于所述保护镜盖板；所述保护镜座伸入所述保护镜连接座后，所述保护镜盖板与所述保护镜连接座连接。

进一步地，所述准直机构包括光纤接头、准直座、调节组件和准直镜片；

所述光纤接头安装于所述准直座上方，用于连接光纤；

所述准直镜片安装于所述调节组件；所述调节组件安装于所述准直座内，用于调节准直镜片在垂直于自身轴线方向的位置。

进一步地，所述调节组件包括调中环、垫片、球头柱塞和弹簧柱塞；

所述调中环安装于所述准直座内，且所述调中环包围所述准直镜片；

四个所述垫片沿所述调中环径向方向伸入所述调中环与所述准直镜片抵接，且能够沿所述调中环的径向方向移动；

两个所述球头柱塞和两个所述弹簧柱塞呈正方形阵列，所述球头柱塞与所述弹簧柱塞位于所述正方形的对角；所述球头柱塞和所述弹簧柱塞均连接于所述准直座，并且端部均伸入所述准直座并与所述垫片一一抵接。

进一步地，所述准直机构还包括准直保护镜组件，所述准直保护镜组件设置于所述光纤接头与所述准直座之间，用于阻挡外界粉尘污染所述准直镜片。

进一步地，所述准直保护镜组件包括准直水冷垫块、准直保护镜座、准直保护镜片和准直保护镜防尘盖；

所述准直水冷垫块安装于所述光纤接头与所述准直座之间；

所述准直保护镜片安装于所述准直保护镜座，所述准直保护镜座连接于所述准直保护镜防尘盖；所述准直保护镜座伸入所述准直水冷垫块后，所述准直保护镜防尘盖与所述准直保护镜座连接。

结合以上技术方案，本实用新型带来的有益效果分析如下：

本实用新型提供一种自动调焦激光切割头，该自动调焦激光切割头包括依次连接的准直机构、聚焦机构和喷射机构；聚焦机构包括聚焦座体、以及安装于聚焦座体内部的电机模组、聚焦镜座和聚焦镜片；聚焦座体开设用于激光传输的传输通道；电机模组传动连接于聚焦镜座，用于驱动聚焦镜座在传输通道内沿传输通道的延伸方向运动；聚焦镜片安装于聚焦镜座。

激光自准直机构进入该激光切割头，从喷射机构喷出。聚焦镜片能对从准直机构进入聚焦机构的激光进行聚焦。在该激光切割头进行工作的过程中，通过控制电机模组便能够控制安装于聚焦镜座的聚焦镜片的移动，进而实现了该激光切割头在工作时的自动调焦。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的自动调焦激光切割头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的聚焦机构的爆炸图；

图3为本实用新型实施例提供的喷射机构和保护镜机构的爆炸图；

图4为本实用新型实施例提供的准直机构的爆炸图。

图标：100-准直机构；110-光纤接头；120-准直座；130-准直镜片；140-调节组件；141-调中环；142-垫片；143-球头柱塞；144-弹簧柱塞；150-准直保护镜组件；151-准直水冷垫块；152-准直保护镜座；153-准直保护镜片；154-准直保护镜防尘盖；155-盖板螺钉；156-第一泛塞封；157-水管接头；158-连接圈；159-压板；200-聚焦机构；210-聚焦座体；211-传输通道；212-观察孔；213-电缆接头；220-电机模组；230-聚焦镜座；240-聚焦镜片；250-镜座架；260-感应片；270-上限位开关；280-下限位开关；290-刻度板；201-弹性压圈；202-聚焦水冷组件；300-喷射机构；310-喷嘴；320-陶瓷环；330-喷嘴压套；340-喷嘴连接块；350-射频器接头；400-保护镜机构；410-保护镜连接座；420-保护镜座；430-保护镜盖板；440-保护镜压圈；450-压圈润滑片；460-第二泛塞封；470-气管接头；480-弹簧销。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图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元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对实施例进行详细描述：图1为本实用新型实施例提供的自动调焦激光切割头的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的聚焦机构200的爆炸图；图3为本实用新型实施例提供的喷射机构300和保护镜机构400的爆炸图；图4为本实用新型实施例提供的准直机构100的爆炸图。

本实施例提供一种自动调焦激光切割头，请一并参照说明书附图中图1至图4。

如图1和图2所示，该自动调焦激光切割头包括依次连接的准直机构100、聚焦机构200和喷射机构300；聚焦机构200包括聚焦座体210、以及安装于聚焦座体210内部的电机模组220、聚焦镜座230和聚焦镜片240；聚焦座体210沿所述传输通道211的延伸方向开设用于激光传输的传输通道211；电机模组220传动连接于聚焦镜座230，用于驱动聚焦镜座230在传输通道211内沿传输通道211的延伸方向运动；聚焦镜片240安装于聚焦镜座230。

激光自准直机构100进入该激光切割头，从喷射机构300喷出。聚焦镜片240能对从准直机构100进入聚焦机构200的激光进行聚焦。在该激光切割头进行工作的过程中，通过控制电机模组220便能够控制安装于聚焦镜座230的聚焦镜片240的移动，进而实现了该激光切割头在工作时的自动调焦。

进一步地，如图2所示，聚焦机构200还包括镜座架250、感应片260、上限位开关270和下限位开关280；镜座架250与电机模组220连接，并能够在电机模组220驱动下沿传输通道211的延伸方向运动；聚焦镜座230安装于镜座架250；感应片260设置于镜座架250的外侧壁；上限位开关270与下限位开关280沿聚焦镜座230的运动方向间隔设置，且上限位开关270与下限位开关280均能够感知感应片260的高度，并能根据感应片260的高度对镜座架250进行限位。

具体实施时，电机模组220带动镜座架250沿传输通道211的延伸方向运动；当上限位开关270感应到感应片260时，上限位开关270打开限制镜座架250进一步向上运动；当下限位开关280感应到感应片260时，下限位开关280打开限制镜座架250进一步向下运动。

进一步地，如图2所示，聚焦机构200还包括刻度板290，刻度板290安装于镜座架250的外侧面；聚焦座体210与刻度板290相对的侧壁开设一观察孔212。

当该自动调焦激光切割头自动调焦时，操作人员能够从聚焦座体210上的观察孔212看到此时的刻度，操作人员能够实时获取此时焦点位置。一旦出现自动调焦误差，操作人员也能够及时发现，进而及时停机，减少经济损失。

如图2所示，聚焦机构200还具有设置于镜座架250的弹性压圈201，用于将聚焦镜片240压紧于聚焦镜座230，防止出现聚焦镜片240松动。聚焦机构200还具有聚焦水冷组件202，向聚焦水冷组件202中注入循环冷却水，对聚焦机构200进行冷却，防止出现聚焦镜片240过热。聚焦机构200的聚焦座体210上设置有电缆接头213，用于连接电缆向电机模组220供电。

进一步地，如图1和图3所示，该自动调焦激光切割头还包括保护镜机构400；保护镜机构400安装于聚焦机构200和喷射机构300之间，用于阻挡切割过程中的飞溅物进入聚焦机构200损害聚焦镜片240。

由于在激光切割的过程中存在反渣现象，即，激光切割过程中会产生飞溅的切割碎屑，且这些飞溅物的温度较高。若不对飞溅物进行阻挡，飞溅物可能会从喷射机构300进入聚焦机构200打到聚焦镜片240，可能会引起聚焦镜片240的破裂或凹坑，进而影响聚焦效果，甚至引起聚焦机构200无法聚焦。

保护镜机构400设置于聚焦机构200和喷射机构300之间，能够阻挡切割过程中的飞溅物进入聚焦机构200，进而保护了聚焦镜片240，保证了整个切割过程的顺利进行，同时也延长了聚焦镜片240的使用寿命。

进一步地，如图3所示，保护镜机构400包括保护镜连接座410、保护镜座420和保护镜；保护镜连接座410设置于聚焦机构200和喷射机构300之间；保护镜安装于保护镜座420；保护镜座420能够滑动伸入保护镜连接座410。

保护镜在允许激光通过的同时阻挡飞溅物进入聚焦机构200损害聚焦镜片240。保护镜座420能够滑动伸入保护镜连接座410，当保护镜需要更换时，只需将保护镜座420滑动退出保护镜连接座410。

进一步地，如图3所示，保护镜机构400还包括保护镜盖板430；保护镜座420连接于保护镜盖板430；保护镜座420伸入保护镜连接座410后，保护镜盖板430与保护镜连接座410连接。

保护镜盖板430能够防止粉尘从保护镜座420与保护镜连接座410的接触处进入保护机构和聚焦机构200，进而避免聚焦镜片240和保护镜片被粉尘污染。

具体地，保护镜机构400还包括保护镜压圈440、压圈润滑片450、第二泛塞封460和弹簧销480。保护镜压圈440将保护镜压装在保护镜连接座410。压圈润滑片450安装于保护镜压圈440，用于对保护镜座420伸入或退出保护镜连接座410进行润滑。第二泛塞封460安装于保护镜连接座410背对保护镜压圈440的一侧，用于保护镜片的压紧和密封。弹簧销480设置在保护镜连接座410。保护镜一端与保护镜连接座410转动连接，另一端与保护镜连接座410卡接；当保护镜盖板430盖合在保护镜连接座410时，弹簧销480被压缩；打开保护镜盖板430时，弹簧销480能够将保护镜盖板430弹开。

保护镜连接座410还设置有气管接头470，用于与输气管连接。

进一步地，如图4所示，准直机构100包括光纤接头110、准直座120、调节组件140和准直镜片130；光纤接头110安装于准直座120上方，用于连接光纤；准直镜片130安装于调节组件140；调节组件140安装于准直座120内，用于调节准直镜片130在垂直于自身轴线方向的位置。

光纤安装至光纤接头110，准直镜片130对从光纤发出的激光进行扩束，使激光成为平行光，调节组件140能够对准直镜片130进行垂直于准直镜片130的轴线方向的位置调节，以实现光路的同轴性。

进一步地，如图4所示，调节组件140包括调中环141、垫片142、球头柱塞143和弹簧柱塞144；调中环141安装于准直座120内，且调中环141包围准直镜片130；四个垫片142沿调中环141径向方向伸入调中环141与准直镜片130抵接，且能够沿调中环141的径向方向移动；两个球头柱塞143和两个弹簧柱塞144呈正方形阵列，球头柱塞143与弹簧柱塞144位于正方形的对角；球头柱塞143和弹簧柱塞144均连接于准直座120，并且端部均伸入准直座120并与垫片142一一抵接。

垫片142优选为硅钢片，也可以为其他材料，例如，铝合金、碳钢等。

具体实施时，改变两个球头柱塞143伸入准直座120的长度，弹簧柱塞144伸入准直座120的长度会适应性自动改变，准直镜片130在垂直于自身轴线方向上移动，以实现光路的同轴性。

图4中示出了准直座120为长方体形，球头柱塞143和弹簧柱塞144分别自该长方体的沿光路方向的四条棱边伸入准直座120。当然，球头柱塞143和弹簧柱塞144还可以从准直座120的其他位置伸入，只要两个球头柱塞143和两个弹簧柱塞144呈正方形阵列并且球头柱塞143与弹簧柱塞144位于正方形的对角。需要说明的是，准直座120的形状并不以图4中所示为限制，还可以是圆柱形、棱柱等形状，球头柱塞143和弹簧柱塞144满足上述位置关系即可。

进一步地，如图4所示，准直机构100还包括准直保护镜组件150，准直保护镜组件150设置于光纤接头110与准直座120之间，用于阻挡外界粉尘污染准直镜片130。

在进行光纤更换时，若没有准直保护镜组件150，外界的粉尘会从光纤接头110进入准直座120落在准直镜片130上，影响准直镜片130的正常工作，还有可能造成准直镜片130的过热。

进一步地，如图4所示，准直保护镜组件150包括准直水冷垫块151、准直保护镜座152、准直保护镜片153和准直保护镜防尘盖154；准直水冷垫块151安装于光纤接头110与准直座120之间；准直保护镜片153安装于准直保护镜座152，准直保护镜座152连接于准直保护镜防尘盖154；准直保护镜座152伸入准直水冷垫块151后，准直保护镜防尘盖154与准直保护镜座152连接。

准直保护镜片153能够阻挡外界粉尘从光纤接头110进入准直座120落在准直镜片130上，准直保护镜片153需要定期更换。更换准直保护镜片153时，首先打开准直保护镜防尘盖154，将准直保护镜座152退出水冷垫块，更换准直保护镜片153，而后重新将准直保护镜座152伸入准直水冷垫块151后，准直保护镜防尘盖154与准直保护镜座152连接。

准直保护镜防尘盖154能够防止外界的粉尘从准直保护镜座152与水冷块的连接处进入准直镜座而污染准直镜片130。

具体地，如图4所示，准直保护镜还包括第一泛塞封156、盖板螺钉155、水管接头157、连接圈158和压板159。第一泛塞封156安装于准直保护镜座152，用于对准直保护镜片153进行密封。盖板螺钉155用于将准直保护镜防尘盖154连接于水冷垫块。水管接头157连接于水冷垫块，用于与外界循环冷却水连通，以对准直机构100进行冷却。连接圈158连接于光纤接头110的下端，压板159将连接圈158固定于水冷垫块上，进而实现光纤接头110与水冷垫块的连接。

进一步地，喷射机构300包括依次连接的喷嘴连接块340、喷嘴压套330、陶瓷环320和喷嘴310；喷嘴连接块340与聚焦机构200连接。喷射机构300还包括射频器接头350，射频器接头350安装于喷嘴连接块340。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。