CN109277704A - 摆动式激光切割头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆动式激光切割头，涉及激光切割技术领域，以缓解现有技术中存在的手动调焦繁琐、影响工作效率的技术问题。该摆动式激光切割头包括依次连接的准直机构、第一反射镜机构、摆动机构，第二反射镜机构、聚焦机构和喷射机构；摆动机构能够驱动第二反射镜机构绕摆动机构的轴线转动；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；聚焦座体沿自身轴线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聚焦机构的轴线运动；聚焦镜片安装于聚焦镜座。该摆动式激光切割头工作时能够自动调焦。

Description

摆动式激光切割头

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其是涉及一种摆动式激光切割头。

背景技术

激光切割具有柔性化程度高、加工效率高、综合成本低、精度高、热影响区小等优点，被大量应用于各加工行业中。

在管材的切割过程中，常常会用到摆动式激光切割头，目前摆动式激光切割头的调焦方法都是手动调焦，手动调焦工作繁琐，同时由于手动调焦需要将激光切割设备停机，调焦完成后再启动激光切割设备，调焦过程影响了工作的连贯性，进而影响切割生产效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摆动式激光切割头，以缓解现有技术中存在的手动调焦繁琐、影响工作效率的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种摆动式激光切割头，包括依次连接的准直机构、第一反射镜机构、摆动机构，第二反射镜机构、聚焦机构和喷射机构；

所述准直机构的轴线和所述聚焦机构的轴线均与所述摆动机构的轴线相交，且所述摆动机构能够驱动所述第二反射镜机构绕所述摆动机构的轴线转动；

激光自所述准直机构射出后经所述第一反射镜机构反射并射入所述摆动机构，激光自所述摆动机构射出后经所述第二反射镜机构反射并射入所述聚焦机构并从所述喷射机构射出；

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；

所述聚焦座体沿自身轴线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聚焦机构的轴线运动；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聚焦机构的轴线运动；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，所述摆动机构包括电机、安装台和摆动连接板；

所述安装台设置于所述第一反射镜机构的出口端；

所述摆动连接板转动连接于所述安装台的背离所述第一反射镜机构的一侧；

所述电机安装于所述安装台，并与所述摆动连接板传动连接，用于驱动所述摆动连接板绕自身轴线转动；

所述第二反射镜机构安装于所述摆动连接板；

激光自所述第一反射镜机构射出后依次穿过所述安装台和所述摆动连接板射入所述第二反射镜机构。

进一步地，所述摆动连接板周向设置有两个第一限位块；

所述安装台具有一个第二限位块，且所述第二限位块位于两个所述第一限位块之间，用于限制所述摆动连接板的转角。

进一步地，所述摆动机构还包括减速器，所述减速器安装于所述安装台；

所述电机通过所述减速器与所述摆动连接板传动连接。

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，所述准直机构包括准直镜片和准直保护镜片；

所述准直保护镜片靠近所述准直机构的入口端，所述准直镜片靠近所述准直机构的出口端。

进一步地，所述第一反射镜机构包括第一反射镜，所述第一反射镜用于将激光的传播方向由沿所述准直机构的轴线转为沿所述摆动机构的轴线；

所述第二反射镜机构包括第二反射镜，所述第二反射镜与所述第一反射镜相对，所述第二反射镜用于将激光的传播方向由沿所述摆动机构的轴线转为沿所述聚焦机构的直线。

进一步地，所述第一反射镜与所述第二反射镜均为平面镜，且所述准直机构的轴线和所述聚焦机构的轴线均与所述第二反射镜成 45°。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供了一种摆动式激光切割头，该摆动式激光切割头包括依次连接的准直机构、第一反射镜机构、摆动机构，第二反射镜机构、聚焦机构和喷射机构；准直机构的轴线和聚焦机构的轴线均与摆动机构的轴线相交，且摆动机构能够驱动第二反射镜机构绕摆动机构的轴线转动；激光自准直机构射出后经第一反射镜机构反射并射入摆动机构，激光自摆动机构射出后经第二反射镜机构反射并射入聚焦机构并从喷射机构射出；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；聚焦座体沿自身轴线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聚焦机构的轴线运动；聚焦镜片安装于聚焦镜座。

该摆动式激光切割头工作时，激光从准直机构进入，准直机构对激光进行准直，激光从第一反射镜机构射出后进入第一反射镜机构，激光经第一反射镜反射进入摆动机构，激光在摆动机构内沿摆动机构的轴线传播，激光从摆动机构射出后进入第二反射镜机构，激光经第二反射镜机构的反射进入聚焦机构，聚焦机构对激光进行聚焦，最后激光从喷射机构喷出。摆动机构驱动第二反射镜机构绕摆动机构的轴线转动时，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沿传输通道轴线方向的移动，进而实现了该摆动式激光切割头在工作时的自动调焦。

本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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发明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发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的摆动式激光切割头的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的摆动式激光切割头的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的聚焦机构的爆炸图；

图4为本发明实施例提供的摆动机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光路图。

图标：100-准直机构；110-准直镜片；120-准直保护镜片；200- 第一反射镜机构；210-第一反射镜；300-摆动机构；310-电机；320- 安装台；321-第二限位块；330-摆动连接板；331-第一限位块；400- 第二反射镜机构；410-第二反射镜；500-聚焦机构；510-聚焦座体； 511-传输通道；512-观察孔；513-电缆接头；520-电机模组；530-聚焦镜座；540-聚焦镜片；550-镜座架；560-感应片；570-上限位开关； 580-下限位开关；590-刻度板；501-弹性压圈；502-聚焦水冷组件； 600-喷射机构；700-保护镜机构；710-保护镜片；800-光路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

下面结合附图对实施例进行详细描述：图1为本发明实施例提供的摆动式激光切割头的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的摆动式激光切割头的内部结构示意图；图3为本发明实施例提供的聚焦机构的爆炸图；图4为本发明实施例提供的摆动机构的结构示意图；图5为本发明实施例提供的光路图。

本实施例提供一种摆动式激光切割头，请一并参照说明书附图中图1至图5。

如图1至图5所示，该摆动式激光切割头包括依次连接的准直机构100、第一反射镜机构200、摆动机构300，第二反射镜机构400、聚焦机构500和喷射机构600。

准直机构100的轴线和聚焦机构500的轴线均与摆动机构300 的轴线相交，且摆动机构300能够驱动第二反射镜机构400绕摆动机构300的轴线转动；激光自准直机构100射出后经第一反射镜机构 200反射并射入摆动机构300，激光自摆动机构300射出后经第二反射镜机构400反射并射入聚焦机构500并从喷射机构600射出；聚焦机构500包括聚焦座体510、以及安装于聚焦座体510内部的电机模组520、聚焦镜座530和聚焦镜片540；聚焦座体510沿自身轴线开设用于激光传输的传输通道511；电机模组520传动连接于聚焦镜座 530，用于驱动聚焦镜座530在传输通道511内沿聚焦机构500的轴线运动；聚焦镜片540安装于聚焦镜座530。

图1和图2示出了，准直机构100的轴线和聚焦机构500的轴线均与摆动机构300的轴线垂直的情况，但是本实施例并不以此为限制。准直机构100的轴线与摆动机构300的轴线还可以成其他角度，例如，准直机构100的轴线与摆动机构300的轴线成60°。聚焦机构500的轴线与摆动机构300的轴线也还可以成其他角度，例如，聚焦机构500的轴线与摆动机构300的轴线成120°。

该摆动式激光切割头工作时，激光从准直机构100进入，准直机构100对激光进行准直，激光从第一反射镜机构200射出后进入第一反射镜机构200，激光经第一反射镜210反射进入摆动机构300，激光在摆动机构300内沿摆动机构300的轴线传播，激光从摆动机构300射出后进入第二反射镜机构400，激光经第二反射镜机构400的反射进入聚焦机构500，聚焦机构500对激光进行聚焦，最后激光从喷射机构600喷出。摆动机构300驱动第二反射镜机构400绕摆动机构300的轴线转动时，通过控制电机模组520便能够控制安装于聚焦镜座530的聚焦镜片540沿传输通道511轴线方向的移动，进而实现了该摆动式激光切割头在工作时的自动调焦。

进一步地，如图3所示，聚焦机构500还包括镜座架550、感应片560、上限位开关570和下限位开关580；镜座架550与电机模组 520连接，并能够在电机模组520驱动下沿聚焦机构500的轴线运动；聚焦镜座530安装于镜座架550；感应片560设置于镜座架550的外侧壁；上限位开关570与下限位开关580沿聚焦镜座530的运动方向间隔设置，且上限位开关570与下限位开关580均能够感知感应片 560的高度，并能根据感应片560的高度对镜座架550进行限位。

具体实施时，电机模组520带动镜座架550沿传输通道511的延伸方向运动；当上限位开关570感应到感应片560时，上限位开关 570打开限制镜座架550进一步向上运动；当下限位开关580感应到感应片560时，下限位开关580打开限制镜座架550进一步向下运动。

进一步地，如图3所示，聚焦机构500还包括刻度板590，刻度板590安装于镜座架550的外侧面；聚焦座体510与刻度板590相对的侧壁开设一观察孔512。

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 510上的观察孔512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3所示，聚焦机构500还具有设置于镜座架550的弹性压圈 501，用于将聚焦镜片540压紧于聚焦镜座530，防止出现聚焦镜片 540松动。聚焦机构500还具有聚焦水冷组件502，向聚焦水冷组件 502中注入循环冷却水，对聚焦机构500进行冷却，防止出现聚焦镜片540过热。聚焦机构500的聚焦座体510上设置有电缆接头513，用于连接电缆向电机模组520供电。

进一步地，如图4所示，摆动机构300包括电机310、安装台320 和摆动连接板330；安装台320设置于第一反射镜机构200的出口端；摆动连接板330转动连接于安装台320的背离第一反射镜机构200 的一侧；电机310安装于安装台320，并与摆动连接板330传动连接，用于驱动摆动连接板330绕自身轴线转动；第二反射镜机构400安装于摆动连接板330；激光自第一反射镜机构200射出后依次穿过安装台320和摆动连接板330射入第二反射镜机构400。

具体地，安装台320的中部和摆动连接板330的中部均开设有传输激光的通道。安装在安装台320的电机310能够驱动摆动连接板 330转动，摆动连接板330带动第二反射镜机构400、聚焦机构500 和喷射机构600转动。

进一步地，如图4所示，摆动连接板330周向设置有两个第一限位块331；安装台320具有一个第二限位块321，且第二限位块321 位于两个第一限位块331之间，用于限制摆动连接板330的转角。

电机310驱动摆动连接板330转动时，两个第一限位块331随摆动连接板330绕摆动机构300的轴线转动。设置在安装台320上的第二限位块321能够限制第一限位块331转动的角度，进而限制摆动连接板330转动角度。

优选地，两个第一限位块331和第二限位块321相互作用将摆动连接板330限制于-136°～136°。

进一步地，摆动机构300还包括减速器，减速器安装于安装台 320；电机310通过减速器与摆动连接板330传动连接。

电机310的转速经减速器后减速传递给摆动机构300，减速器使摆动连接板330的转动角度更加精确。

进一步地，如图1和图2所示，该摆动式激光切割头还包括保护镜机构700，保护镜机构700安装于聚焦机构500和喷射机构600之间，用于阻挡切割过程中的飞溅物进入聚焦机构500损害聚焦镜片 540。

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600进入聚焦机构500打到聚焦镜片 540，可能会引起聚焦镜片540的破裂或凹坑，进而影响聚焦效果，甚至引起聚焦机构500无法聚焦。

保护镜机构700设置于聚焦机构500和喷射机构600之间，保护镜片710能够阻挡切割过程中的飞溅物进入聚焦机构500，进而保护了聚焦镜片540，保证了整个切割过程的顺利进行，同时也延长了聚焦镜片540的使用寿命。

进一步地，如图5所示，准直机构100包括准直镜片110和准直保护镜片120；准直保护镜片120靠近准直机构100的入口端，准直镜片110靠近准直机构100的出口端。

光纤连接于准直机构100的入口端，在进行光纤更换时，若没有准直保护镜片120，外界的粉尘会从光纤接头进入准直机构100落在准直镜片110上，影响准直镜片110的正常工作，还有可能造成准直镜片110的过热。准直保护镜片120能够阻挡外界粉尘从光纤接头进入准直机构100在准直镜片110上，保护准直镜片110，使准直镜片 110正常工作。

进一步地，如图5所示，第一反射镜机构200包括第一反射镜 210，第一反射镜210用于将激光的传播方向由沿准直机构100的轴线转为沿摆动机构300的轴线；第二反射镜机构400包括第二反射镜 410，第二反射镜410与第一反射镜210相对，第二反射镜410用于将激光的传播方向由沿摆动机构300的轴线转为沿聚焦机构500的直线。

进一步地，如图5所示，第一反射镜210与第二反射镜410均为平面镜，且准直机构100的轴线和聚焦机构500的轴线均与第二反射镜410成45°。

准直机构100的轴线和聚焦机构500的轴线均与第二反射镜410 成45°，即，聚焦机构500的轴线与摆动机构300的轴线垂直。

当然，第一反射镜210和第二反射镜410还可以是除平面镜外的能够改变激光传播方向的其他反射镜，例如，凹面镜。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种摆动式激光切割头，其特征在于，包括依次连接的准直机构(100)、第一反射镜机构(200)、摆动机构(300)，第二反射镜机构(400)、聚焦机构(500)和喷射机构(600)；

所述准直机构(100)的轴线和所述聚焦机构(500)的轴线均与所述摆动机构(300)的轴线相交，且所述摆动机构(300)能够驱动所述第二反射镜机构(400)绕所述摆动机构(300)的轴线转动；

激光自所述准直机构(100)射出后经所述第一反射镜机构(200)反射并射入所述摆动机构(300)，激光自所述摆动机构(300)射出后经所述第二反射镜机构(400)反射并射入所述聚焦机构(500)并从所述喷射机构(600)射出；

所述聚焦机构(500)包括聚焦座体(510)、以及安装于所述聚焦座体(510)内部的电机模组(520)、聚焦镜座(530)和聚焦镜片(540)；

所述聚焦座体(510)沿自身轴线开设用于激光传输的传输通道(511)；

所述电机模组(520)传动连接于所述聚焦镜座(530)，用于驱动所述聚焦镜座(530)在所述传输通道(511)内沿所述聚焦机构(500)的轴线运动；所述聚焦镜片(540)安装于所述聚焦镜座(530)。

2.根据权利要求1所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述聚焦机构(500)还包括镜座架(550)、感应片(560)、上限位开关(570)和下限位开关(580)；

所述镜座架(550)与所述电机模组(520)连接，并能够在所述电机模组(520)驱动下沿所述聚焦机构(500)的轴线运动；所述聚焦镜座(530)安装于所述镜座架(550)；

所述感应片(560)设置于所述镜座架(550)的外侧壁；

所述上限位开关(570)与所述下限位开关(580)沿所述聚焦镜座(530)的运动方向间隔设置，且所述上限位开关(570)与所述下限位开关(580)均能够感知所述感应片(560)的高度，并能根据所述感应片(560)的高度对所述镜座架(550)进行限位。

3.根据权利要求2所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述聚焦机构(500)还包括刻度板(590)，所述刻度板(590)安装于所述镜座架(550)的外侧面；

所述聚焦座体(510)与所述刻度板(590)相对的侧壁开设一观察孔(512)。

4.根据权利要求1所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述摆动机构(300)包括电机(310)、安装台(320)和摆动连接板(330)；

所述安装台(320)设置于所述第一反射镜机构(200)的出口端；

所述摆动连接板(330)转动连接于所述安装台(320)的背离所述第一反射镜机构(200)的一侧；

所述电机(310)安装于所述安装台(320)，并与所述摆动连接板(330)传动连接，用于驱动所述摆动连接板(330)绕自身轴线转动；

所述第二反射镜机构(400)安装于所述摆动连接板(330)；

激光自所述第一反射镜机构(200)射出后依次穿过所述安装台(320)和所述摆动连接板(330)射入所述第二反射镜机构(400)。

5.根据权利要求4所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述摆动连接板(330)周向设置有两个第一限位块(331)；

所述安装台(320)具有一个第二限位块(321)，且所述第二限位块(321)位于两个所述第一限位块(331)之间，用于限制所述摆动连接板(330)的转角。

6.根据权利要求5所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述摆动机构(300)还包括减速器，所述减速器安装于所述安装台(320)；

所述电机(310)通过所述减速器与所述摆动连接板(330)传动连接。

7.根据权利要求1所述的摆动式激光切割头，其特征在于，还包括保护镜机构(700)，所述保护镜机构(700)安装于所述聚焦机构(500)和所述喷射机构(600)之间，用于阻挡切割过程中的飞溅物进入所述聚焦机构(500)损害所述聚焦镜片(540)。

8.根据权利要求1所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述准直机构(100)包括准直镜片(110)和准直保护镜片(120)；

所述准直保护镜片(120)靠近所述准直机构(100)的入口端，所述准直镜片(110)靠近所述准直机构(100)的出口端。

9.根据权利要求1所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述第一反射镜机构(200)包括第一反射镜(210)，所述第一反射镜(210)用于将激光的传播方向由沿所述准直机构(100)的轴线转为沿所述摆动机构(300)的轴线；

所述第二反射镜机构(400)包括第二反射镜(410)，所述第二反射镜(410)与所述第一反射镜(210)相对，所述第二反射镜(410)用于将激光的传播方向由沿所述摆动机构(300)的轴线转为沿所述聚焦机构(500)的直线。

10.根据权利要求9所述的摆动式激光切割头，其特征在于，所述第一反射镜(210)与所述第二反射镜(410)均为平面镜，且所述准直机构(100)的轴线和所述聚焦机构(500)的轴线均与所述第二反射镜(410)成45°。