專利名稱：一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，具體地講，是指一種激光切割機(jī)用的切割頭，該切割頭 為旋轉(zhuǎn)切割頭，且可進(jìn)行鏡頭切換。
背景技術(shù)：
激光切割機(jī)是一種新興的切割技術(shù)。傳統(tǒng)加工中的刀具或線切割都有切割速度慢，損耗大，復(fù)雜圖形無法切割等問題； 沖壓方式則存在小批量加工時(shí)開模成本高，切割圖形單一等問題；火焰切割則存在零件變 形嚴(yán)重，切割浪費(fèi)大的等問題，激光切割機(jī)的無接觸式切割就是解決以上問題的適用機(jī)型， 它通過工業(yè)機(jī)器人帶動(dòng)可切割鏡頭的切割頭運(yùn)動(dòng)，可切割任意設(shè)定圖形的空間軌跡。激光的工作原理是激光束通過聚焦透鏡組聚焦，形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的，高能量密度 的光斑作用在物體表面，經(jīng)高能量光點(diǎn)熔融、蒸發(fā)金屬材料，并須通過高壓保護(hù)氣體擠壓帶 走熔渣，或助燃?xì)怏w助燃使作用點(diǎn)瞬間熔融能力加強(qiáng)。普通激光切割頭在聚焦鏡頭一定時(shí)，只能對(duì)有限范圍內(nèi)的鋼板進(jìn)行切割，當(dāng)零件 壁厚落差較大，尤其是異型件切割時(shí)，一旦超出切割頭的切割范圍，那就無法加工，有很大 的局限性。另外，普通的機(jī)器人帶激光器切割異型件，只能切割有限的鋼板厚度，比如50mm 聚焦鏡頭由于焦深短，只適合切割O-Imm的鋼板，而碰到Imm以上的板時(shí)就無法切割出效 果，這樣如果碰到異型件有薄壁和厚壁時(shí)就束手無策了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其可以在兩種鏡頭間 實(shí)現(xiàn)輕松切換，能大大提高激光器在異型件切割領(lǐng)域的使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的解決方案為一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其包括有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)、感應(yīng)裝置及支 撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準(zhǔn)直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準(zhǔn)直頭與上述的光纖 相連，激光束由光纖導(dǎo)入準(zhǔn)直頭中，所述的氣嘴設(shè)于所述的兩聚焦鏡頭的下方；所述的兩聚 焦鏡頭與所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)及感應(yīng)裝置設(shè)于支撐體上，所述 的感應(yīng)裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對(duì)應(yīng)。上述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)裝置及旋轉(zhuǎn)軸，所述的驅(qū)動(dòng)裝置與所述的旋轉(zhuǎn)軸相連， 其能帶動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；所述的旋轉(zhuǎn)軸與所述的兩聚焦鏡頭相連。上述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還進(jìn)一步包括有減速機(jī)，所述的減速機(jī)與所述的驅(qū)動(dòng)裝置相連， 所述的旋轉(zhuǎn)軸與所述的減速機(jī)相連，所述的減速機(jī)帶動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。上述的出光系統(tǒng)還包括兩連接塊，所述的兩聚焦鏡頭分別通過所述的兩連接塊與 所述的旋轉(zhuǎn)軸相連。上述的兩連接塊結(jié)構(gòu)相同。上述的感應(yīng)裝置包括兩接近開關(guān)，一個(gè)聚焦鏡頭旋轉(zhuǎn)并碰到一個(gè)接近開關(guān)時(shí)，所述的另一聚焦鏡頭旋轉(zhuǎn)到所述的準(zhǔn)直頭的正下方。上述的兩個(gè)聚焦鏡頭，其中一個(gè)聚焦鏡頭為120mm聚焦鏡頭。上述的兩個(gè)聚焦鏡頭，其中一個(gè)聚焦鏡頭為50mm聚焦鏡頭。優(yōu)選地，上述的支撐體包括兩個(gè)支撐面及位于兩支撐面之間的支架，所述的支架 為圓弧狀，所述的兩聚焦鏡頭設(shè)于圓弧狀的支架內(nèi)。采用上述技術(shù)方案后，使用時(shí)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，當(dāng)其中一個(gè)聚焦鏡頭的連接塊碰到 相對(duì)應(yīng)的接近開關(guān)時(shí)記錄為一個(gè)工位，此時(shí)另一聚焦鏡頭正旋轉(zhuǎn)到準(zhǔn)直頭的正下方，激光 器開始工作，激光束經(jīng)光纖傳導(dǎo)，將激光束導(dǎo)入切割頭的準(zhǔn)直頭，經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束后通過另一 聚焦鏡頭聚焦后作用于物體表面；然后本工位工作完成后，關(guān)閉激光器，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使 另一聚焦鏡頭的連接塊旋轉(zhuǎn)并碰到另一個(gè)接近開關(guān)時(shí)記錄為第二個(gè)工位，此時(shí)第一個(gè)聚焦 鏡頭正旋轉(zhuǎn)到激光束正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖傳導(dǎo)，將激光束導(dǎo)入切割頭的 準(zhǔn) 直頭，經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束后通過第一聚焦鏡頭聚焦后作用于物體表面。與習(xí)用相比，本發(fā)明可 在原有激光切割機(jī)性能未發(fā)生改變的情況下，進(jìn)行聚焦鏡頭的切換，大大拓寬了激光切割 機(jī)的使用范圍，即能大大提高激光器在異型件切割領(lǐng)域的使用，并可根據(jù)兩種鏡頭的不同 特性編輯出最佳的切割方式。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1側(cè)視示意圖；圖3是圖1的正視示意圖。主要組件符號(hào)說明旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)-1 出光系統(tǒng)_2 支撐體_4驅(qū)動(dòng)裝置-11減速機(jī)-12 旋轉(zhuǎn)軸一13 光纖_21準(zhǔn)直頭-22 兩聚焦鏡頭-23、24氣嘴-25 接近開關(guān)_31、3具體實(shí)施例方式以下結(jié)合各附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。如圖1、2所示，本發(fā)明公開一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1、出光系統(tǒng)2、感應(yīng)裝置及支撐體4，其中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1包括驅(qū)動(dòng)裝置11、減速機(jī)12及旋轉(zhuǎn)軸13，該驅(qū)動(dòng)裝置11可以為電機(jī)， 馬達(dá)等可驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的裝置，在本實(shí)施例中，優(yōu)選其為伺服電機(jī)；減速機(jī)12設(shè)于伺服電機(jī)11 的下方，其能降低速度，提高扭矩；旋轉(zhuǎn)軸13與減速機(jī)12相連，其可在減速機(jī)的帶動(dòng)下平穩(wěn) 運(yùn)行。配合圖2、3所示，出光系統(tǒng)2包括光纖21、準(zhǔn)直頭22、兩聚焦鏡頭23、24及氣嘴 25，光纖21設(shè)于準(zhǔn)直頭22的上方，其與準(zhǔn)直頭22相連，其可以將激光光束導(dǎo)入到準(zhǔn)直頭 22中去；聚焦鏡頭23、24設(shè)于準(zhǔn)直頭22的下方，聚焦鏡頭23、24通過連接塊26、27連接在 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的旋轉(zhuǎn)軸13上，連接塊26、27結(jié)構(gòu)相同，即，聚焦鏡頭23、24的中心點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸 13的中心軸的距離相同；也就是說，聚焦鏡頭23、24的旋轉(zhuǎn)半徑相同，在本實(shí)施例中，聚焦 鏡頭23為120mm聚焦鏡頭，聚焦鏡頭23為50mm聚焦鏡頭。氣嘴25設(shè)于兩聚焦鏡頭23、24的下方。
兩個(gè)聚焦鏡頭23、24聚焦后形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的、高能量密度的光斑作用在物體表 面(兩個(gè)聚焦鏡頭的光斑在同一個(gè)作用點(diǎn))，而激光切割過程中須通過高壓保護(hù)氣體擠壓 帶走熔渣，或助燃?xì)怏w助烯使作用點(diǎn)瞬間熔融能力加強(qiáng)，提高激光加工能力，因此，在設(shè)計(jì) 時(shí)，這個(gè)作用點(diǎn)離氣嘴25非常近。感應(yīng)裝置是由兩個(gè)接近開關(guān)31、32組成，接近開關(guān)31位于聚焦鏡頭23的附近，接 近開關(guān)32位于聚焦鏡頭24的附近。使用時(shí)，當(dāng)120mm聚焦鏡頭23的連接塊26旋轉(zhuǎn)并碰 到一個(gè)接近開關(guān)31時(shí)，則50mm聚焦鏡頭24正旋轉(zhuǎn)到激光束下方，此時(shí)激光束經(jīng)50mm聚焦 鏡頭24聚焦后作用于物體表面，而當(dāng)50mm聚焦鏡頭24的連接塊27旋轉(zhuǎn)并碰到另一個(gè)接 近開關(guān)32時(shí)，則120mm聚焦鏡頭23正旋轉(zhuǎn)到激光束下方，此時(shí)激光束經(jīng)120mm聚焦鏡頭23 聚焦后作用于物體表面。支撐體4包括兩個(gè)支撐面41、42及位于兩支撐面之間的支架43，支架43為圓弧 狀，旋轉(zhuǎn)軸13、兩聚焦鏡頭23、24都設(shè)于圓弧狀的支架43內(nèi)。兩個(gè)接近開關(guān)31、32也設(shè)于 支架43上；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的減速機(jī)12設(shè)于支撐體4的上支撐面41上；旋轉(zhuǎn)軸13的下端也與 支撐面42相連；氣嘴25設(shè)在支撐面42上。實(shí)施時(shí)，首先，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的伺服電機(jī)11由減速機(jī)12帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)，當(dāng) 120mm聚焦鏡頭23的連接塊26碰到接近開關(guān)31時(shí)記錄為一個(gè)工位，此時(shí)50mm聚焦鏡頭 24正旋轉(zhuǎn)到準(zhǔn)直頭22的正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖21傳導(dǎo)，將激光束導(dǎo)入切 割頭的準(zhǔn)直頭22，經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束(激光器發(fā)生的激光并不是理想的平行光，它有一個(gè)很小 的發(fā)散角，這一很小的發(fā)散角會(huì)影響透鏡的聚焦效果。所以在聚焦透鏡之前要有一個(gè)準(zhǔn)直 擴(kuò)束鏡用以壓低光束的發(fā)射角外，還可以擴(kuò)大光束的直徑。聚焦后光斑的大小取決于入射 光發(fā)射角和聚焦透鏡的焦距入射光發(fā)射角越大，聚焦后光斑直徑越大；聚焦透鏡的焦距 越大，聚焦后光斑直徑越大。入射光直徑的增大，可以降低反射鏡、聚焦透鏡上的能量密度， 以保證反射鏡在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)不被激光束燒壞。)后通過50mm聚焦鏡頭24聚焦后作用于 物體表面。然后本工位工作完成后，關(guān)閉激光器，啟動(dòng)伺服電機(jī)11由減速機(jī)12帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸13 旋轉(zhuǎn)到50mm聚焦鏡頭24的連接塊27旋轉(zhuǎn)并碰到另一個(gè)接近開關(guān)32時(shí)記錄為第二個(gè)工 位，此時(shí)120mm聚焦鏡頭23正旋轉(zhuǎn)到激光束正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖21傳 導(dǎo)，將激光束導(dǎo)入切割頭的準(zhǔn)直頭22，經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束后通過120mm聚焦鏡頭23聚焦后作用 于物體表面。這樣，通過軟件控制使得雙鏡頭旋轉(zhuǎn)切割頭在兩個(gè)工位間切換，完成對(duì)零件的制 作過程。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離 本發(fā)明所保護(hù)的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實(shí)際需要設(shè)計(jì)出各種實(shí)施方式。
權(quán)利要求
一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于其包括有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)、感應(yīng)裝置及支撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準(zhǔn)直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準(zhǔn)直頭與光纖相連，激光束由所述的光纖導(dǎo)入所述的準(zhǔn)直頭中，所述的氣嘴設(shè)于所述的兩聚焦鏡頭的下方；所述的兩聚焦鏡頭與所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)及感應(yīng)裝置設(shè)于支撐體上，所述的感應(yīng)裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)裝置及旋轉(zhuǎn)軸，所述的驅(qū)動(dòng)裝置與所述的旋轉(zhuǎn)軸相連，其能帶動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn) 軸旋轉(zhuǎn)；所述的旋轉(zhuǎn)軸與所述的兩聚焦鏡頭相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)還進(jìn)一步包括有減速機(jī)，所述的減速機(jī)與所述的驅(qū)動(dòng)裝置相連，所述的旋轉(zhuǎn)軸與所述 的減速機(jī)相連，所述的減速機(jī)帶動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述 的出光系統(tǒng)還包括兩連接塊，所述的兩聚焦鏡頭分別通過所述的兩連接塊與所述的旋轉(zhuǎn)軸 相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩 連接塊結(jié)構(gòu)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的感應(yīng) 裝置包括兩接近開關(guān)，一個(gè)聚焦鏡頭旋轉(zhuǎn)并碰到一個(gè)接近開關(guān)時(shí)，所述的另一聚焦鏡頭旋 轉(zhuǎn)到所述的準(zhǔn)直頭的正下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩個(gè) 聚焦鏡頭，其中一個(gè)聚焦鏡頭為120mm聚焦鏡頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩個(gè) 聚焦鏡頭，其中一個(gè)聚焦鏡頭為50mm聚焦鏡頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的支撐 體包括兩個(gè)支撐面及位于兩支撐面之間的支架，所述的支架為圓弧狀，所述的兩聚焦鏡頭 設(shè)于圓弧狀的支架內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可進(jìn)行鏡頭切換的激光切割頭，其包括有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)、感應(yīng)裝置及支撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準(zhǔn)直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準(zhǔn)直頭與光纖相連，激光束由光纖導(dǎo)入準(zhǔn)直頭中，所述的氣嘴設(shè)于所述的兩聚焦鏡頭的下方；所述的兩聚焦鏡頭與所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、出光系統(tǒng)及感應(yīng)裝置設(shè)于支撐體上，所述的感應(yīng)裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對(duì)應(yīng)。與習(xí)用相比，本發(fā)明可在原有激光切割機(jī)性能未發(fā)生改變的情況下，進(jìn)行聚焦鏡頭的切換，大大拓寬了激光切割機(jī)的使用范圍，既能大大提高激光器在異型件切割領(lǐng)域的使用，并可根據(jù)兩種鏡頭的不同特性編輯出最佳的切割方式。
文檔編號(hào)B23K26/42GK101829851SQ20101014123
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者吳志宏, 姜凌鋒, 楊錦彬, 汪葛明, 王林, 高云峰, 龔成萬(wàn) 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司