CN101829851A - 一种可进行镜头切换的激光切割头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可进行镜头切换的激光切割头，其包括有旋转机构、出光系统、感应装置及支撑体，所述的出光系统包括光纤、准直头、两聚焦镜头及气嘴，所述的准直头与光纤相连，激光束由光纤导入准直头中，所述的气嘴设于所述的两聚焦镜头的下方；所述的两聚焦镜头与所述的旋转机构相连，所述的旋转机构、出光系统及感应装置设于支撑体上，所述的感应装置的位置与所述的两聚焦镜头相对应。与习用相比，本发明可在原有激光切割机性能未发生改变的情况下，进行聚焦镜头的切换，大大拓宽了激光切割机的使用范围，既能大大提高激光器在异型件切割领域的使用，并可根据两种镜头的不同特性编辑出最佳的切割方式。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工领域，具体地讲，是指一种激光切割机用的切割头，该切割头为旋转切割头，且可进行镜头切换。
背景技术
激光切割机是一种新兴的切割技术。
传统加工中的刀具或线切割都有切割速度慢，损耗大，复杂图形无法切割等问题；冲压方式则存在小批量加工时开模成本高，切割图形单一等问题；火焰切割则存在零件变形严重，切割浪费大的等问题，激光切割机的无接触式切割就是解决以上问题的适用机型，它通过工业机器人带动可切割镜头的切割头运动，可切割任意设定图形的空间轨迹。
激光的工作原理是激光束通过聚焦透镜组聚焦，形成一个个细微的，高能量密度的光斑作用在物体表面，经高能量光点熔融、蒸发金属材料，并须通过高压保护气体挤压带走熔渣，或助燃气体助燃使作用点瞬间熔融能力加强。
普通激光切割头在聚焦镜头一定时，只能对有限范围内的钢板进行切割，当零件壁厚落差较大，尤其是异型件切割时，一旦超出切割头的切割范围，那就无法加工，有很大的局限性。另外，普通的机器人带激光器切割异型件，只能切割有限的钢板厚度，比如50mm聚焦镜头由于焦深短，只适合切割0-1mm的钢板，而碰到1mm以上的板时就无法切割出效果，这样如果碰到异型件有薄壁和厚壁时就束手无策了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可进行镜头切换的激光切割头，其可以在两种镜头间实现轻松切换，能大大提高激光器在异型件切割领域的使用。
为实现上述目的，本发明采用的解决方案为：
一种可进行镜头切换的激光切割头，其包括有旋转机构、出光系统、感应装置及支撑体，所述的出光系统包括光纤、准直头、两聚焦镜头及气嘴，所述的准直头与上述的光纤相连，激光束由光纤导入准直头中，所述的气嘴设于所述的两聚焦镜头的下方；所述的两聚焦镜头与所述的旋转机构相连，所述的旋转机构、出光系统及感应装置设于支撑体上，所述的感应装置的位置与所述的两聚焦镜头相对应。
上述的旋转机构包括驱动装置及旋转轴，所述的驱动装置与所述的旋转轴相连，其能带动所述的旋转轴旋转；所述的旋转轴与所述的两聚焦镜头相连。
上述的旋转机构还进一步包括有减速机，所述的减速机与所述的驱动装置相连，所述的旋转轴与所述的减速机相连，所述的减速机带动所述的旋转轴转动。
上述的出光系统还包括两连接块，所述的两聚焦镜头分别通过所述的两连接块与所述的旋转轴相连。
上述的两连接块结构相同。
上述的感应装置包括两接近开关，一个聚焦镜头旋转并碰到一个接近开关时，所述的另一聚焦镜头旋转到所述的准直头的正下方。
上述的两个聚焦镜头，其中一个聚焦镜头为120mm聚焦镜头。
上述的两个聚焦镜头，其中一个聚焦镜头为50mm聚焦镜头。
优选地，上述的支撑体包括两个支撑面及位于两支撑面之间的支架，所述的支架为圆弧状，所述的两聚焦镜头设于圆弧状的支架内。
采用上述技术方案后，使用时，启动旋转机构，当其中一个聚焦镜头的连接块碰到相对应的接近开关时记录为一个工位，此时另一聚焦镜头正旋转到准直头的正下方，激光器开始工作，激光束经光纤传导，将激光束导入切割头的准直头，经过准直扩束后通过另一聚焦镜头聚焦后作用于物体表面；然后本工位工作完成后，关闭激光器，启动旋转机构，使另一聚焦镜头的连接块旋转并碰到另一个接近开关时记录为第二个工位，此时第一个聚焦镜头正旋转到激光束正下方，激光器开始工作，激光束经光纤传导，将激光束导入切割头的准直头，经过准直扩束后通过第一聚焦镜头聚焦后作用于物体表面。与习用相比，本发明可在原有激光切割机性能未发生改变的情况下，进行聚焦镜头的切换，大大拓宽了激光切割机的使用范围，即能大大提高激光器在异型件切割领域的使用，并可根据两种镜头的不同特性编辑出最佳的切割方式。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1侧视示意图；
图3是图1的正视示意图。
主要组件符号说明
旋转机构-1 出光系统-2 支撑体-4
驱动装置-11 减速机-12 旋转轴--13 光纤-21
准直头-22 两聚焦镜头-23、24气嘴-25 接近开关-31、32
具体实施方式
以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1、2所示，本发明公开一种可进行镜头切换的激光切割头，其包括：旋转机构1、出光系统2、感应装置及支撑体4，其中：
旋转机构1包括驱动装置11、减速机12及旋转轴13，该驱动装置11可以为电机，马达等可驱动旋转的装置，在本实施例中，优选其为伺服电机；减速机12设于伺服电机11的下方，其能降低速度，提高扭矩；旋转轴13与减速机12相连，其可在减速机的带动下平稳运行。
配合图2、3所示，出光系统2包括光纤21、准直头22、两聚焦镜头23、24及气嘴25，光纤21设于准直头22的上方，其与准直头22相连，其可以将激光光束导入到准直头22中去；聚焦镜头23、24设于准直头22的下方，聚焦镜头23、24通过连接块26、27连接在旋转机构1的旋转轴13上，连接块26、27结构相同，即，聚焦镜头23、24的中心点到旋转轴13的中心轴的距离相同；也就是说，聚焦镜头23、24的旋转半径相同，在本实施例中，聚焦镜头23为120mm聚焦镜头，聚焦镜头23为50mm聚焦镜头。气嘴25设于两聚焦镜头23、24的下方。
两个聚焦镜头23、24聚焦后形成一个个细微的、高能量密度的光斑作用在物体表面(两个聚焦镜头的光斑在同一个作用点)，而激光切割过程中须通过高压保护气体挤压带走熔渣，或助燃气体助烯使作用点瞬间熔融能力加强，提高激光加工能力，因此，在设计时，这个作用点离气嘴25非常近。
感应装置是由两个接近开关31、32组成，接近开关31位于聚焦镜头23的附近，接近开关32位于聚焦镜头24的附近。使用时，当120mm聚焦镜头23的连接块26旋转并碰到一个接近开关31时，则50mm聚焦镜头24正旋转到激光束下方，此时激光束经50mm聚焦镜头24聚焦后作用于物体表面，而当50mm聚焦镜头24的连接块27旋转并碰到另一个接近开关32时，则120mm聚焦镜头23正旋转到激光束下方，此时激光束经120mm聚焦镜头23聚焦后作用于物体表面。
支撑体4包括两个支撑面41、42及位于两支撑面之间的支架43，支架43为圆弧状，旋转轴13、两聚焦镜头23、24都设于圆弧状的支架43内。两个接近开关31、32也设于支架43上；旋转机构1的减速机12设于支撑体4的上支撑面41上；旋转轴13的下端也与支撑面42相连；气嘴25设在支撑面42上。
实施时，首先，启动旋转机构1的伺服电机11由减速机12带动旋转轴13旋转，当120mm聚焦镜头23的连接块26碰到接近开关31时记录为一个工位，此时50mm聚焦镜头24正旋转到准直头22的正下方，激光器开始工作，激光束经光纤21传导，将激光束导入切割头的准直头22，经过准直扩束(激光器发生的激光并不是理想的平行光，它有一个很小的发散角，这一很小的发散角会影响透镜的聚焦效果。所以在聚焦透镜之前要有一个准直扩束镜用以压低光束的发射角外，还可以扩大光束的直径。聚焦后光斑的大小取决于入射光发射角和聚焦透镜的焦距：入射光发射角越大，聚焦后光斑直径越大；聚焦透镜的焦距越大，聚焦后光斑直径越大。入射光直径的增大，可以降低反射镜、聚焦透镜上的能量密度，以保证反射镜在长时间工作时不被激光束烧坏。)后通过50mm聚焦镜头24聚焦后作用于物体表面。
然后本工位工作完成后，关闭激光器，启动伺服电机11由减速机12带动旋转轴13旋转到50mm聚焦镜头24的连接块27旋转并碰到另一个接近开关32时记录为第二个工位，此时120mm聚焦镜头23正旋转到激光束正下方，激光器开始工作，激光束经光纤21传导，将激光束导入切割头的准直头22，经过准直扩束后通过120mm聚焦镜头23聚焦后作用于物体表面。
这样，通过软件控制使得双镜头旋转切割头在两个工位间切换，完成对零件的制作过程。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。
Claims (9)
1.一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：其包括有旋转机构、出光系统、感应装置及支撑体，所述的出光系统包括光纤、准直头、两聚焦镜头及气嘴，所述的准直头与光纤相连，激光束由所述的光纤导入所述的准直头中，所述的气嘴设于所述的两聚焦镜头的下方；所述的两聚焦镜头与所述的旋转机构相连，所述的旋转机构、出光系统及感应装置设于支撑体上，所述的感应装置的位置与所述的两聚焦镜头相对应。
2.根据权利要求1所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的旋转机构包括驱动装置及旋转轴，所述的驱动装置与所述的旋转轴相连，其能带动所述的旋转轴旋转；所述的旋转轴与所述的两聚焦镜头相连。
3.根据权利要求2所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的旋转机构还进一步包括有减速机，所述的减速机与所述的驱动装置相连，所述的旋转轴与所述的减速机相连，所述的减速机带动所述的旋转轴转动。
4.根据权利要求2或3所述的一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的出光系统还包括两连接块，所述的两聚焦镜头分别通过所述的两连接块与所述的旋转轴相连。
5.根据权利要求4所述的一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的两连接块结构相同。
6.根据权利要求1所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的感应装置包括两接近开关，一个聚焦镜头旋转并碰到一个接近开关时，所述的另一聚焦镜头旋转到所述的准直头的正下方。
7.根据权利要求1所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的两个聚焦镜头，其中一个聚焦镜头为120mm聚焦镜头。
8.根据权利要求1所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的两个聚焦镜头，其中一个聚焦镜头为50mm聚焦镜头。
9.根据权利要求1所述一种可进行镜头切换的激光切割头，其特征在于：所述的支撑体包括两个支撑面及位于两支撑面之间的支架，所述的支架为圆弧状，所述的两聚焦镜头设于圆弧状的支架内。
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