一种具有自动调焦功能的激光切割头的制作方法

1.本实用新型涉及激光切割设备技术领域，更具体地，涉及一种具有自动调焦功能的激光切割头。


背景技术：

2.自激光问世以来因其具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特征，已广泛应用于科技、军事、医疗、工业加工和通信领域。随着近年来激光技术的进步与发展，激光器的峰值输出功率激光技术不断取得突破，高功率激光器取得迅速发展，在众多种类的高功率激光器中，光纤激光器以光束质量好，体积小，转转换效率高和散热效果好等优点发展尤为迅速，并且开始大规模应用与工业和军属领域。
3.近年来激光行业的飞速发展，激光器的国产化。国内对激光切割机床的需求量快速增加，在各种激光切割机床中，光纤激光切割机床由于优点众多，深受广大消费者的青睐。光纤激光切割机是一种先进的切割装备，凭借便于维护，消耗成本低，切割断面优良的特点，可用来加工多种金属，非金属，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料等诸多优点，所以需求的增长显得尤为突出。
4.在激光切割加工中，因待切割的产品厚度各不相同，因此每次在进行新产品加工时，都需要对激光切割头重新调焦。现有的激光切割头都是手动调焦，不仅费事费力；而且激光具有高能量且是不可见光，在手动调焦过程中还存在因误操作导致被灼伤的可能性，对操作人员的造成身体伤害。


技术实现要素：

5.为了解决上述的技术问题，本实用新型提出一种具有自动调焦功能的激光切割头，并提供如下技术方案：
6.一种具有自动调焦功能的激光切割头，包括控制器、壳体和出光件，所述出光件固定在所述壳体内，所述壳体内在所述出光件的下方依次设有准直保护镜、准直镜、聚焦镜、聚焦保护镜和切割保护镜，所述准直镜和所述聚焦镜相对的两个面为凸面镜；还包括调节所述准直镜升降运动的调焦结构，所述调焦结构与所述控制器相连，所述调焦结构与所述壳体固定连接。
7.进一步地，所述调焦结构包括电机、联轴器和调节丝杆，所述电机与所述控制器相连，所述电机固定在壳体上，电机的转轴通过所述联轴器与所述调节丝杆固定连接，所述调节丝杆上套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母上固定设有滑块；所述准直镜设置在准直镜底座上，所述准直镜底座与所述滑块固定连接。
8.进一步地，所述电机通过电机固定块与所述壳体固定连接，所述调节丝杆的中部与端部分别通过轴承与所述壳体限位连接。
9.进一步地，所述切割保护镜的下方设有导流环，所述导流环与所述壳体固定连接，所述导流环的侧壁上呈圆周分布有多个贯穿所述导流环侧壁的气孔。
10.进一步地，所述气孔呈等距离分布在所述导流环侧壁上，所述壳体上设有切割气体接口，所述切割气体接口与所述气孔连通。
11.进一步地，所述准直保护镜固定在准直镜架上，所述聚焦镜固定在聚焦镜架上，所述聚焦保护镜固定在聚焦保护镜架上，所述切割保护镜固定在切割保护镜架上，所述准直镜架、所述聚焦镜架、所述聚焦保护镜架和所述切割保护镜架分别与所述壳体抽屉式可拆卸限位连接。
12.进一步地，所述聚焦镜架上设有第一拉手，所述切割保护镜架上设有第二拉手。
13.进一步地，所述导流环的下方固定设有传感器组件，所述传感器组件包括传感器和陶瓷环，所述传感器与所述控制器相连，所述传感器与所述壳体固定连接。
14.进一步地，所述陶瓷环与所述壳体固定连接，所述壳体上设有冷却气体接口，所述冷却气体接口与所述陶瓷环相连。
15.与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
16.1、本实用新型设置调焦结构，调焦结构可驱动准直镜上升或下降，从而调节准直镜与聚焦镜之间的距离，达到调节焦点高低的作用。实现了自动调焦，提高了工作效率，也避免了人工调焦存在被灼伤的风险。
17.2、本实用新型设置导流环，使吹出的切割气体更加平顺，从而减少和消除由于切割气体乱流而带来的不良影响。
18.3、本实用新型中准直保护镜、聚焦镜、聚焦保护镜以及切割保护镜与壳体均采用抽屉式的连接方式，当某个镜片被污染时，拉出抽屉即可更换对应的镜片。
附图说明
19.图1是本实用新型整体结构示意图；
20.图2是本实用新型调焦结构剖面图；
21.图3是本实用新型调焦原理图；
22.图4是本实用新型导流环结构示意图。
具体实施方式
23.为更进一步阐述本实用新型的技术手段及技术效果,以下结合附图说明本实用新型的较佳实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。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。
24.如图1
‑
4所示，一种具有自动调焦功能的激光切割头，包括控制器、壳体1和出光件23，出光件23固定在壳体1内。壳体1内在出光件23的下方依次设有准直保护镜2、准直镜3、聚焦镜4、聚焦保护镜5和切割保护镜6，其中，准直镜3和聚焦镜4相对的两个面为凸面镜。具体地，在壳体1上与准直保护镜2、聚焦镜4、聚焦保护镜5和切割保护镜6的相应位置处分别设有4个插槽，准直保护镜2 固定在准直保护镜架上，聚焦镜4固定在聚焦镜架上，聚焦保护镜5 固定在聚焦保护镜架上，切割保护镜6固定在切割保护镜架上；准直保护镜架、聚焦镜架、聚焦保护镜架和切割保护镜架分别作为抽屉插入壳体1内相对应的插槽内，并分别与壳体1可拆卸限位连接。这样，当需要更换某个镜片时，只需把对应的镜架从壳体内抽出即可
完成更换。
25.为了便于抽出聚焦镜4和切割保护镜6，在聚焦镜架上设有第一拉手7，在切割保护镜架上设有第二拉手8。很显然，在其他的实施例中，如果需要，在准直保护镜架和聚焦保护镜架上也可以设置拉手。
26.壳体1的侧边固定设有驱动准直镜3升降运动的调焦结构，调焦结构包括电机9、联轴器10和调节丝杆11，电机9与控制器相连，电机9通过电机固定块12与壳体1固定连接，电机9的转轴通过联轴器10与调节丝杆11固定连接，调节丝杆11的中部和端部分别通过轴承与壳体1限位固定连接，调节丝杆11上套设有丝杆螺母13，丝杆螺母13上固定设有滑块14。准直镜3固定在准直镜架15上，准直镜架15限位放置在准直镜底座16上，准直镜底座16与滑块14 固定连接。当需要调焦时，控制器驱动电机9转动，电机9带动联轴器10和调节丝杆11转动，驱动丝杆螺母13升降运动，带着滑块14 和准直镜架15上升或下降，从而调节准直镜3与聚焦镜4的距离，达到调焦的目的。壳体1上与准直镜3相应位置出设有准直镜盖板 17，准直镜盖板17与壳体1用螺丝固定连接。当需要更换准直镜3 时，扭开螺丝即可从准直镜底座16上取出准直镜架15和准直镜3。
27.为了使切割气体更加平顺，减少切割气体产生的乱流对切割工作造成影响，以使得激光切割头工作更加稳定。在切割保护镜6的下方设有与壳体1固定连接的导流环18，导流环18的侧壁上呈圆周分布有多个贯穿导流环18侧边的气孔19，所有的气孔19等距离分布，所有的气孔19正好组成封闭的圆形，壳体1上设有切割气体接口20，切割气体接口20与气孔19连通。工作时，切割气体接口20外接切割气体，切割气体从圆周分布的气孔19进入激光切割头内，保证了进入的气流更加平稳顺畅。
28.导流环18的下方固定设有传感器组件21，传感器组件21包括传感器和陶瓷环，传感器与控制器相连，传感器与壳体1固定连接，传感器用于检测激光切割头与待切割产品之间的距离。为了能在工作中及时给陶瓷环降温，在壳体1上设有冷却气体接口22，冷却气体接口22与陶瓷环环相连，工作时，冷却气体接口22外接冷却气体对陶瓷环进行降温，提高切割的稳定性。
29.工作原理：激光切割头和待切割产品分别安装固定好之后，传感器检测激光切割头与待切割产品之间的距离，反馈数据信息给控制器；控制器驱动驱动调焦结构开始工作，调焦到合适位置；出光件 23发出激光，依次穿过准直保护镜2、准直镜3、聚焦镜4、聚焦保护镜5和切割保护镜6后射到待切割产品上对产品进行切割；在出光件23发出激光的同时，冷却气体接口22和切割气体接口20外接的冷却气体和切割气体也同时吹出，冷却气体能够对陶瓷环进行冷却，切割气体穿过导流环18上的气孔19后与激光一起对待切割产品进行切割。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。