專利名稱：一種可進行鏡頭切換的激光切割頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光加工領域，具體地講，是指一種激光切割機用的切割頭，該切割頭 為旋轉切割頭，且可進行鏡頭切換。
背景技術：
激光切割機是一種新興的切割技術。傳統(tǒng)加工中的刀具或線切割都有切割速度慢，損耗大，復雜圖形無法切割等問題； 沖壓方式則存在小批量加工時開模成本高，切割圖形單一等問題；火焰切割則存在零件變 形嚴重，切割浪費大的等問題，激光切割機的無接觸式切割就是解決以上問題的適用機型， 它通過工業(yè)機器人帶動可切割鏡頭的切割頭運動，可切割任意設定圖形的空間軌跡。激光的工作原理是激光束通過聚焦透鏡組聚焦，形成一個個細微的，高能量密度 的光斑作用在物體表面，經(jīng)高能量光點熔融、蒸發(fā)金屬材料，并須通過高壓保護氣體擠壓帶 走熔渣，或助燃氣體助燃使作用點瞬間熔融能力加強。普通激光切割頭在聚焦鏡頭一定時，只能對有限范圍內(nèi)的鋼板進行切割，當零件 壁厚落差較大，尤其是異型件切割時，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以上的板時就無法切割出效 果，這樣如果碰到異型件有薄壁和厚壁時就束手無策了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其可以在兩種鏡頭間 實現(xiàn)輕松切換，能大大提高激光器在異型件切割領域的使用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的解決方案為一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其包括有旋轉機構、出光系統(tǒng)、感應裝置及支 撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準直頭與上述的光纖 相連，激光束由光纖導入準直頭中，所述的氣嘴設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機構相連，所述的旋轉機構、出光系統(tǒng)及感應裝置設于支撐體上，所述 的感應裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對應。上述的旋轉機構包括驅動裝置及旋轉軸，所述的驅動裝置與所述的旋轉軸相連， 其能帶動所述的旋轉軸旋轉；所述的旋轉軸與所述的兩聚焦鏡頭相連。上述的旋轉機構還進一步包括有減速機，所述的減速機與所述的驅動裝置相連， 所述的旋轉軸與所述的減速機相連，所述的減速機帶動所述的旋轉軸轉動。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 所述的旋轉軸相連。上述的兩連接塊結構相同。上述的感應裝置包括兩接近開關，一個聚焦鏡頭旋轉并碰到一個接近開關時，所述的另一聚焦鏡頭旋轉到所述的準直頭的正下方。上述的兩個聚焦鏡頭，其中一個聚焦鏡頭為120mm聚焦鏡頭。上述的兩個聚焦鏡頭，其中一個聚焦鏡頭為50mm聚焦鏡頭。優(yōu)選地，上述的支撐體包括兩個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于圓弧狀的支架內(nèi)。采用上述技術方案后，使用時，啟動旋轉機構，當其中一個聚焦鏡頭的連接塊碰到 相對應的接近開關時記錄為一個工位，此時另一聚焦鏡頭正旋轉到準直頭的正下方，激光 器開始工作，激光束經(jīng)光纖傳導，將激光束導入切割頭的準直頭，經(jīng)過準直擴束后通過另一 聚焦鏡頭聚焦后作用于物體表面；然后本工位工作完成后，關閉激光器，啟動旋轉機構，使 另一聚焦鏡頭的連接塊旋轉并碰到另一個接近開關時記錄為第二個工位，此時第一個聚焦 鏡頭正旋轉到激光束正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖傳導，將激光束導入切割頭的 準 直頭，經(jīng)過準直擴束后通過第一聚焦鏡頭聚焦后作用于物體表面。與習用相比，本發(fā)明可 在原有激光切割機性能未發(fā)生改變的情況下，進行聚焦鏡頭的切換，大大拓寬了激光切割 機的使用范圍，即能大大提高激光器在異型件切割領域的使用，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)明的立體結構示意圖；圖2是圖1側視示意圖；圖3是圖1的正視示意圖。主要組件符號說明旋轉機構-1 出光系統(tǒng)_2 支撐體_4驅動裝置-11減速機-12 旋轉軸一13 光纖_21準直頭-22 兩聚焦鏡頭-23、24氣嘴-25 接近開關_31、3具體實施例方式以下結合各附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。如圖1、2所示，本發(fā)明公開一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其包括旋轉機構 1、出光系統(tǒng)2、感應裝置及支撐體4，其中旋轉機構1包括驅動裝置11、減速機12及旋轉軸13，該驅動裝置11可以為電機， 馬達等可驅動旋轉的裝置，在本實施例中，優(yōu)選其為伺服電機；減速機12設于伺服電機11 的下方，其能降低速度，提高扭矩；旋轉軸13與減速機12相連，其可在減速機的帶動下平穩(wěn) 運行。配合圖2、3所示，出光系統(tǒng)2包括光纖21、準直頭22、兩聚焦鏡頭23、24及氣嘴 25，光纖21設于準直頭22的上方，其與準直頭22相連，其可以將激光光束導入到準直頭 22中去；聚焦鏡頭23、24設于準直頭22的下方，聚焦鏡頭23、24通過連接塊26、27連接在 旋轉機構1的旋轉軸13上，連接塊26、27結構相同，即，聚焦鏡頭23、24的中心點到旋轉軸 13的中心軸的距離相同；也就是說，聚焦鏡頭23、24的旋轉半徑相同，在本實施例中，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設于兩聚焦鏡頭23、24的下方。
兩個聚焦鏡頭23、24聚焦后形成一個個細微的、高能量密度的光斑作用在物體表 面(兩個聚焦鏡頭的光斑在同一個作用點)，而激光切割過程中須通過高壓保護氣體擠壓 帶走熔渣，或助燃氣體助烯使作用點瞬間熔融能力加強，提高激光加工能力，因此，在設計 時，這個作用點離氣嘴25非常近。感應裝置是由兩個接近開關31、32組成，接近開關31位于聚焦鏡頭23的附近，接 近開關32位于聚焦鏡頭24的附近。使用時，當120mm聚焦鏡頭23的連接塊26旋轉并碰 到一個接近開關31時，則50mm聚焦鏡頭24正旋轉到激光束下方，此時激光束經(jīng)50mm聚焦 鏡頭24聚焦后作用于物體表面，而當50mm聚焦鏡頭24的連接塊27旋轉并碰到另一個接 近開關32時，則120mm聚焦鏡頭23正旋轉到激光束下方，此時激光束經(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，旋轉軸13、兩聚焦鏡頭23、24都設于圓弧狀的支架43內(nèi)。兩個接近開關31、32也設于 支架43上；旋轉機構1的減速機12設于支撐體4的上支撐面41上；旋轉軸13的下端也與 支撐面42相連；氣嘴25設在支撐面42上。實施時，首先，啟動旋轉機構1的伺服電機11由減速機12帶動旋轉軸13旋轉，當 120mm聚焦鏡頭23的連接塊26碰到接近開關31時記錄為一個工位，此時50mm聚焦鏡頭 24正旋轉到準直頭22的正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖21傳導，將激光束導入切 割頭的準直頭22，經(jīng)過準直擴束(激光器發(fā)生的激光并不是理想的平行光，它有一個很小 的發(fā)散角，這一很小的發(fā)散角會影響透鏡的聚焦效果。所以在聚焦透鏡之前要有一個準直 擴束鏡用以壓低光束的發(fā)射角外，還可以擴大光束的直徑。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， 以保證反射鏡在長時間工作時不被激光束燒壞。)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，關閉激光器，啟動伺服電機11由減速機12帶動旋轉軸13 旋轉到50mm聚焦鏡頭24的連接塊27旋轉并碰到另一個接近開關32時記錄為第二個工 位，此時120mm聚焦鏡頭23正旋轉到激光束正下方，激光器開始工作，激光束經(jīng)光纖21傳 導，將激光束導入切割頭的準直頭22，經(jīng)過準直擴束后通過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切割頭在兩個工位間切換，完成對零件的制 作過程。在上述實施例中，僅對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在不脫離 本發(fā)明所保護的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實際需要設計出各種實施方式。
權利要求
一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于其包括有旋轉機構、出光系統(tǒng)、感應裝置及支撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準直頭與光纖相連，激光束由所述的光纖導入所述的準直頭中，所述的氣嘴設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機構相連，所述的旋轉機構、出光系統(tǒng)及感應裝置設于支撐體上，所述的感應裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對應。
2.根據(jù)權利要求1所述一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的旋轉 機構包括驅動裝置及旋轉軸，所述的驅動裝置與所述的旋轉軸相連，其能帶動所述的旋轉 軸旋轉；所述的旋轉軸與所述的兩聚焦鏡頭相連。
3.根據(jù)權利要求2所述一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的旋轉 機構還進一步包括有減速機，所述的減速機與所述的驅動裝置相連，所述的旋轉軸與所述 的減速機相連，所述的減速機帶動所述的旋轉軸轉動。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種可進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軸 相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩 連接塊結構相同。
6.根據(jù)權利要求1所述一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的感應 裝置包括兩接近開關，一個聚焦鏡頭旋轉并碰到一個接近開關時，所述的另一聚焦鏡頭旋 轉到所述的準直頭的正下方。
7.根據(jù)權利要求1所述一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩個 聚焦鏡頭，其中一個聚焦鏡頭為120mm聚焦鏡頭。
8.根據(jù)權利要求1所述一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其特征在于所述的兩個 聚焦鏡頭，其中一個聚焦鏡頭為50mm聚焦鏡頭。
9.根據(jù)權利要求1所述一種可進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 設于圓弧狀的支架內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可進行鏡頭切換的激光切割頭，其包括有旋轉機構、出光系統(tǒng)、感應裝置及支撐體，所述的出光系統(tǒng)包括光纖、準直頭、兩聚焦鏡頭及氣嘴，所述的準直頭與光纖相連，激光束由光纖導入準直頭中，所述的氣嘴設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機構相連，所述的旋轉機構、出光系統(tǒng)及感應裝置設于支撐體上，所述的感應裝置的位置與所述的兩聚焦鏡頭相對應。與習用相比，本發(fā)明可在原有激光切割機性能未發(fā)生改變的情況下，進行聚焦鏡頭的切換，大大拓寬了激光切割機的使用范圍，既能大大提高激光器在異型件切割領域的使用，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B23K26/42GK101829851SQ20101014123
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權日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 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司