一种激光切割头定焦装置

技术领域

本发明属于激光切割技术领域，特别涉及一种激光切割头定焦装置。

背景技术

激光切割机是利用激光光束来切割工件，其主要原理是利用激光的能量以光的形式集中成一条高密度的光束，光束传递到工作表面，产生足够的能量，使材料熔化，以达到切割和雕刻的目的，激光切割机具有精度高、切割速度快、不局限于切割图案限制、能自动排版节省材料、切口平滑和加工成本低等特点，近年来，得到广泛应用。

激光切割头和定焦装置都是激光切割机的重要组成部分，激光切割头所能切割的厚度不仅和自身功率有关，同时和定焦装置内的反射镜和透镜也有关，透镜越厚，所能切割的厚度就越厚。

但传统的定焦装置一次只可安装一组透镜，当需要更换透镜时，过程会非常的繁琐费时，降低了工作效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种激光切割头定焦装置，所述定焦装置包括第一壳体、第一调焦组件、第二调焦组件、激光头组件和激光发射器，所述第一调焦组件安装在所述第一壳体内；

所述第二调焦组件包括第二壳体、转杆、转杆安装板、中心安装轴、透镜固定环和若干组透镜安装架；所述第二壳体顶部开设有第二通孔，所述第二通孔连通在所述第一壳体底部；所述转杆一端贯穿至所述第一壳体内，且通过轴承座转动连接在所述转杆安装板上；所述转杆另一端位于所述第二壳体内，且固定安装在所述中心安装轴上；若干组所述透镜安装架以转杆的中轴线为中心，环形阵列在所述中心安装轴上；每组所述透镜安装架上均固定安装有一组透镜；所述透镜固定环固定安装在若干组所述透镜安装架外部，且所述透镜固定环的中轴线与所述转杆的中轴线重合；所述第二壳体的一侧内壁上安装有固定环限位机构，所述透镜固定环可通过固定环限位机构固定连接在所述第二壳体的内壁上；若干组所述透镜的厚度均不相同；

所述激光头组件连通在所述第二壳体底部，且所述激光头组件的中轴线与所述第一调焦组件的中轴线重合；

所述激光发射器连通在所述第一壳体顶部，且所述激光发射器的中轴线与所述第一壳体的中轴线重合。

进一步的，所述第一调焦组件包括调焦齿轮、齿条安装板、反射镜安装架、反射镜和第一连接杆；

所述调焦齿轮和齿条安装板均位于所述第一壳体内，且所述齿条安装板上安装有齿条，所述齿条啮合连接在所述调焦齿轮一侧；所述反射镜安装架位于所述激光发射器的发射头正下方，所述反射镜固定安装在所述反射镜安装架的中轴线上；所述反射镜远离调焦齿轮的一侧设置有滑轨，所述滑轨内滑动连接有第一滑块，所述第一滑块上固定安装有电机安装板。

进一步的，所述第一调焦组件还包括第二连接杆和第一传动机构；

所述第一连接杆和第二连接杆对称安装在所述反射镜安装架两侧，且所述第一连接杆和第二连接杆另一端分别通过一组轴承座转动连接在所述齿条安装板和电机安装板上；所述电机安装板上固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端通过第一传动机构与所述第二连接杆传动连接；所述第一壳体底部开设有第一通孔。

进一步的，所述第二壳体上固定安装有冷凝器；所述第一壳体的侧壁上安装有第二鼓风机和第二引风扇，所述第二鼓风机通过一组连管与所述冷凝器连通，且所述第二鼓风机位于所述第二引风扇上方。

进一步的，所述定焦装置还包括第一调焦手柄，所述第一调焦手柄位于所述第一壳体一侧壁上，且一端贯穿至所述第一壳体内，与所述调焦齿轮传动连接。

进一步的，所述透镜固定环外壁上开设有若干组固定环限位孔，所述固定环限位孔的数量与所述透镜相同，且所述固定环限位孔的中轴线与相对应的一组透镜的中心点以及中心安装轴的中心点处在同一直线上；

所述第二壳体侧壁上安装有第一鼓风机和第一引风扇，所述第一鼓风机位于所述第一引风扇上，且所述第一鼓风机通过一组气管与所述冷凝器连通。

进一步的，所述固定环限位机构包括第二滑块、固定环限位杆、固定环推拉杆和若干组弹簧柱；

所述第二滑块位于所述透镜固定环一侧，若干组所述弹簧柱对称设置在第二滑块两端，所述第二滑块可滑动连接在若干组所述弹簧柱上；所述弹簧柱一端固定安装在所述第二壳体的内壁上，且另一端固定安装有弹簧限位块；每组所述弹簧柱上均套装有一组弹簧，所述弹簧两端分别贴合在所述第二壳体内壁上，以及第二滑块上；所述第二滑块靠近透镜固定环的一侧壁上安装有固定环限位杆，所述固定环限位杆另一端可活动卡接在任意一组所述固定环限位孔内；所述第二滑块另一侧壁上固定安装有固定环推拉杆，所述固定环推拉杆另一端贯穿至所述第二壳体外部，且安装有把手。

进一步的，所述第二调焦组件还包括第二传动机构，所述第二传动机构包括调焦杆、第二传动齿轮、第二从动齿轮和第二调焦手柄；

所述第二从动齿轮固定安装在所述转杆上，所述第二传动齿轮啮合连接在所述第二从动齿轮上，所述调焦杆一端固定安装在所述第二传动齿轮上，所述调焦杆另一端贯穿至所述第二壳体上方，且与所述第二调焦手柄固定连接。

进一步的，所述激光头组件包括第三壳体和喷嘴；

所述第三壳体固定安装在所述第二壳体底部，所述第三壳体内开设有光路仓，所述光路仓与所述第二壳体连通；所述喷嘴固定安装在所述第三壳体底部，且所述喷嘴的中轴线与所述光路仓和第一壳体的中轴线均重合；所述光路仓外侧开设有蓄冷仓，所述蓄冷仓一侧壁上开设有进冷口，所述进冷口通过一组气管与所述冷凝器连通。

进一步的，所述激光头组件还包括若干组喷气管；若干组所述喷气管以喷嘴的中轴线为中心，环形阵列连通在所述蓄冷仓底部，若干组所述喷气管上均开设有一组进气口。

本发明的有益效果是：

1、通过旋转第二调焦手柄使定焦装置可以根据不同的切割材料任意切换透镜厚度，操作简单快捷，提高了工作效率，并且利用固定环限位机构和透镜固定环之间的卡接关系，提升了透镜的稳定性。

2、通过同时调整反射镜与激光光源发起点的距离和夹角角度的两种方法，增加了激光切割刀的直径和尺寸的调整区间，并以此提高了定焦装置工作的兼容性。

3、首利用冷凝器产生的低温气体与除尘所需的高压气体混合产生高压低温气体，并通过喷气管喷洒到下方的切割点上，不仅能达到除尘效果，同时也能降低切割点的温度，并且低温气体在进入蓄冷仓后也可以对光路仓和喷嘴起到冷却效果，降低了安全隐患。

4、通过冷凝器为第一鼓风机和第二鼓风机提供低温气体，再由第一鼓风机和第二鼓风机将冷气分别吹到第二壳体和第一壳体内，冷风在下降过程中，会分别吸收第二壳体和第一壳体内的热量，使风的温度升高，最后再分别由第一引风扇和第二引风扇将热空气排出，提升了散热效果。

本发明的其它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可通过在说明书、权利要求书以及附图中所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实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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示出了根据本发明实施例的定焦装置的剖视示意图；

图2示出了根据本发明实施例的定焦装置的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的第一调焦组件的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的第二调焦组件的结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的透镜和透镜安装架的仰视示意图；

图6示出了根据本发明实施例的固定环定位机构的结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例的第二传动机构的结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的激光头组件的剖视示意图；

图9示出了根据本发明实施例的第三壳体的仰视剖视示意图。

图中：1、第一壳体；2、第一调焦组件；201、调焦齿轮；202、齿条安装板；203、齿条；204、反射镜安装架；205、反射镜；206、第一连接杆；207、滑轨；208、电机安装板；209、第一滑块；210、第二连接杆；211、伺服电机；212、第一传动齿轮；213、第一从动齿轮；3、第二调焦组件；301、第二壳体；302、转杆；303、转杆安装板；304、中心安装轴；305、透镜安装架；306、透镜；307、透镜固定环；308、第二传动机构；3081、调焦杆；3082、第二传动齿轮；3083、第二从动齿轮；3084、第二调焦手柄；309、固定环限位机构；3091、弹簧柱；3092、弹簧限位块；3093、第二滑块；3094、弹簧；3095、固定环限位杆；3096、固定环推拉杆；3097、把手；310、第一鼓风机；311、第一引风扇；312、固定环限位孔；4、激光头组件；401、第三壳体；402、光路仓；403、蓄冷仓；404、喷嘴；405、喷气管；406、进气口；407、进冷口；5、冷凝器；6、激光发射器；7、第二鼓风机；8、第二引风扇；9、第一调焦手柄。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，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。

本发明实施例提供了一种激光切割头定焦装置。所述定焦装置包括第一壳体1、第一调焦组件2、第二调焦组件3、激光头组件4、冷凝器5和激光发射器6。示例性的，如图1所示，所述第一调焦组件2安装在所述第一壳体1内。第一调焦组件2用于激光切割刀的直径和尺寸。

所述第二调焦组件3连通在所述第一壳体1底部，且所述第二调焦组件3可与所述第一调焦组件2信号连接。第二调焦组件3可根据不同切割材料调整切割力度。

所述激光头组件4连通在所述第二调焦组件3底部，且所述激光头组件4的中轴线与所述第一调焦组件2的中轴线重合。通过激光头组件4方便调整切割位置。

所述冷凝器5固定安装在所述第二调焦组件3的壳体上。冷凝器5用于在工作中为第一调焦组件2和第二调焦组件3提供冷却用气体。

所述激光发射器6连通在所述第一壳体1顶部，且所述激光发射器6的中轴线与所述第一调焦组件2的中轴线重合。激光发射器6用于发射切割所需的激光光束。

所述第一壳体的侧壁上安装有第二鼓风机7和第二引风扇8，所述第二鼓风机7通过一组连管与所述冷凝器5连通，且所述第二鼓风机7位于所述第二引风扇8上方。第二鼓风机7用于将冷凝器5所制造的冷气吹入第一壳体1中，第二引风扇8用于将第一壳体1中的热量散发出去。

所述定焦装置还包括第一调焦手柄9，示例性的，如图2所示，所述第一调焦手柄9位于所述第一壳体1一侧壁上，且一端贯穿至所述第一壳体1内，与所述第一调焦组件2的传动部传动连接。通过第一调焦手柄9方便调整第一调焦组件2的高度。

所述第一调焦组件2包括调焦齿轮201、齿条安装板202、反射镜安装架204、反射镜205、第一连接杆206、第二连接杆210和第一传动机构。示例性的，如图3所示，所述调焦齿轮201位于所述第一壳体1内，且与所述第一调焦手柄9一端传动连接。所述齿条安装板202位于所述第一壳体1内，且所述齿条安装板202上安装有齿条203，所述齿条203啮合连接在所述调焦齿轮201一侧。所述反射镜安装架204位于所述激光发射器6的发射头正下方，所述反射镜205固定安装在所述反射镜安装架204的中轴线上。所述反射镜205远离调焦齿轮201的一侧设置有滑轨207，所述滑轨207内滑动连接有第一滑块209，所述第一滑块209上固定安装有电机安装板208。

所述第一连接杆206和第二连接杆210对称安装在所述反射镜安装架204两侧，且所述第一连接杆206和第二连接杆210另一端分别通过一组轴承座转动连接在所述齿条安装板202和电机安装板208上。所述电机安装板208上固定安装有伺服电机211，所述伺服电机211的输出端通过第一传动机构与所述第二连接杆210传动连接。所述第一壳体1底部开设有第一通孔。

所述第一传动机构包括第一传动齿轮212和第一从动齿轮213，所述第一传动齿轮212通过联轴器传动连接在所述伺服电机211的输出端上，所述第一从动齿轮213固定安装在所述第二连接杆210上，所述第一从动齿轮213与所述第一传动齿轮212啮合连接，且所述第一从动齿轮213的直径要大于第一传动齿轮212。

当需要进行激光切割时，首先转动第一调焦手柄9，通过转动第一调焦手柄9带动调焦齿轮201转动，并利用调焦齿轮201的转动控制齿条203的升降，再由齿条203的升降带动反射镜205升降，从而可以控制反射镜205和激光光源发起点的距离。然后开启伺服电机211，通过伺服电机211带动第一传动齿轮212旋转，再由第一传动齿轮212和第一从动齿轮213间的啮合关系，带动第二连接杆210转动，并由第二连接杆210的旋转带动了反射镜205的转动。由于第一传动齿轮212的直径要小于第一从动齿轮213，所以第二连接杆210的旋转速度要慢于伺服电机211的输出端，以此起到了减速效果，提高了反射镜在旋转时的稳定性。通过同时调整反射镜205与激光光源发起点的距离和夹角角度的两种方法，增加了激光切割刀的直径和尺寸的调整区间，并以此提高了定焦装置工作的兼容性。

所述第二调焦组件3包括第二壳体301、转杆302、转杆安装板303、中心安装轴304、透镜固定环307和若干组透镜安装架305。示例性的，如图4和图5所示，所述第二壳体301顶部开设有第二通孔，所述第二通孔连通在所述第一通孔底部。所述转杆302一端贯穿至所述第一壳体1内，且通过轴承座转动连接在所述转杆安装板303上；所述转杆302另一端位于所述第二壳体301内，且固定安装在所述中心安装轴304上。若干组所述透镜安装架305以转杆302的中轴线为中心，环形阵列在所述中心安装轴304上。每组所述透镜安装架305上均固定安装有一组透镜306。所述透镜固定环307固定安装在若干组所述透镜安装架305外部，且所述透镜固定环307的中轴线与所述转杆302的中轴线重合。若干组所述透镜306的厚度均不相同。

所述透镜固定环307外壁上开设有若干组固定环限位孔312，所述固定环限位孔312的数量与所述透镜306相同，且所述固定环限位孔312的中轴线与相对应的一组透镜306的中心点以及中心安装轴304的中心点处在同一直线上。所述第二壳体301的一侧壁上安装有固定环限位机构309，所述固定环限位机构309一端可卡接在所述固定环限位孔312中。所述第二壳体301侧壁上安装有第一鼓风机310和第一引风扇311，所述第一鼓风机310位于所述第一引风扇311上，且所述第一鼓风机310通过一组气管与所述冷凝器5连通。

所述固定环限位机构309包括第二滑块3093、固定环限位杆3095、固定环推拉杆3096和若干组弹簧柱3091。示例性的，如图6所示，所述第二滑块3093位于所述透镜固定环307一侧，若干组所述弹簧柱3091对称设置在第二滑块3093两端，所述第二滑块3093可滑动连接在若干组所述弹簧柱3091上。所述弹簧柱3091一端固定安装在所述第二壳体301的内壁上，且另一端固定安装有弹簧限位块3092。每组所述弹簧柱3091上均套装有一组弹簧3094，所述弹簧3094两端分别贴合在所述第二壳体301内壁上，以及第二滑块3093上。所述第二滑块3093靠近透镜固定环307的一侧壁上安装有固定环限位杆3095，所述固定环限位杆3095另一端可活动卡接在任意一组所述固定环限位孔312内。所述第二滑块3093另一侧壁上固定安装有固定环推拉杆3096，所述固定环推拉杆3096另一端贯穿至所述第二壳体301外部，且安装有把手3097。

所述第二调焦组件3还包括第二传动机构308，所述第二传动机构308包括调焦杆3081、第二传动齿轮3082、第二从动齿轮3083和第二调焦手柄3084。示例性的，如图7所示，所述第二从动齿轮3083固定安装在所述转杆302上，所述第二传动齿轮3082啮合连接在所述第二从动齿轮3083上，所述调焦杆3081一端固定安装在所述第二传动齿轮3082上，所述调焦杆3081另一端贯穿至所述第二壳体301上方，且与所述第二调焦手柄3084固定连接。

首先根据切割材料选择相应的透镜306（切割材料越耐高温，所需选择的透镜306厚度就要越厚），然后拉动把手3097，将固定环限位杆3095从原来一组固定环限位孔312中拉出，然后转动第二调焦手柄3084，在第二传动齿轮3082和第二从动齿轮3083的啮合连接关系下，带动转杆302转动。再由转杆302的旋转带动中心安装轴304转动，使得若干组透镜306可以沿中心安装轴304的中轴线旋转。当相应的一组透镜306旋转至第二通孔正下方后，松开把手3097，在弹簧3094的作用下，固定环限位杆3095会向把手的反方向移动，并且最终会卡接在与该组透镜306相对应的一组固定环限位孔312内，以起到对透镜306的固定作用，放置在工作中透镜306发生位移，而导致激光光束发生变化。通过旋转第二调焦手柄3084使定焦装置可以根据不同的切割材料任意切换透镜306厚度，操作简单快捷，提高了工作效率，并且利用固定环限位机构309和透镜固定环307之间的卡接关系，提升了透镜306的稳定性。

所述激光头组件4包括第三壳体401、喷嘴404和若干组喷气管405。示例性的，如图8和图9所示，所述第三壳体401固定安装在所述第二壳体301底部，所述第三壳体401内开设有光路仓402，所述光路仓402与所述第二壳体301连通。所述喷嘴404固定安装在所述第三壳体401底部，且所述喷嘴404的中轴线与所述光路仓402和第一壳体1的中轴线均重合。所述光路仓402外侧开设有蓄冷仓403，所述蓄冷仓403一侧壁上开设有进冷口407，所述进冷口407通过一组气管与所述冷凝器5连通。若干组所述喷气管405以喷嘴404的中轴线为中心，环形阵列连通在所述蓄冷仓403底部，若干组所述喷气管405上均开设有一组进气口406。

由激光发射器6所发射的激光光束在依次经过反射镜205和透镜306之后，会通过喷嘴404喷出，利用激光的高温对切割材料进行熔断切割。而在切割时，激光光束与切割材料结合处的温度会很高，并且切割时会有许多废屑灰尘产生。所以在进行切割工作时，首先启动冷凝器5，利用冷凝器5产生低温气体，再将这些低温气体通过进冷口407输入蓄冷仓403中，然后再进入若干组喷气管405中。再将外部空气压缩设备工作产生高压气体，并把这些高压气体通过进气口406输入喷气管405中，再由喷气管405将高压气体喷洒到下方的切割材料上，将废屑灰尘吹散，达到除尘的效果。而在高压气体进入喷气管405后会与低温气体融合产生高压低温气体，这些喷洒而出的高压低温气体不仅能起到除尘效果，同时也能降低切割点的温度，以降低安全隐患。

通过旋转第二调焦手柄3084使定焦装置可以根据不同的切割材料任意切换透镜306厚度，操作简单快捷，提高了工作效率，并且利用固定环限位机构309和透镜固定环307之间的卡接关系，提升了透镜306的稳定性。通过同时调整反射镜205与激光光源发起点的距离和夹角角度的两种方法，增加了激光切割刀的直径和尺寸的调整区间，并以此提高了定焦装置工作的兼容性。利用冷凝器5产生的低温气体与除尘所需的高压气体混合产生高压低温气体，并通过喷气管405喷洒到下方的切割点上，不仅能达到除尘效果，同时也能降低切割点的温度，并且低温气体在进入蓄冷仓403后也可以对光路仓402和喷嘴404起到冷却效果。通过冷凝器5为第一鼓风机310和第二鼓风机7提供低温气体，再由第一鼓风机310和第二鼓风机7将冷气分别吹到第二壳体301和第一壳体1内，冷风在下降过程中，会分别吸收第二壳体301和第一壳体1内的热量，使风的温度升高，最后再分别由第一引风扇311和第二引风扇8将热空气排出，提升了散热效果。

尽管参照前述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精神和范围。