一种激光切割机用自适应调焦切割头的制作方法

1.本发明主要涉及激光切割技术领域，具体是一种激光切割机用自适应调焦切割头。


背景技术：

2.激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性来对材料进行切割、打孔、微加工等的一种新型切割技术。激光加工技术具有快速、无挤压、毛刺少等特点，因此得到了越来越广泛的应用。然而现有的激光切割机中还存在以下问题：如切割头焦点不能自适应不同材质和不同厚度，所以在切割不同材质、不同厚度板材时操作人员需先手动调节激光切割焦点来满足切割要求，且手动调节难以精准定位，需要反复调节来确定激光切割焦点，严重影响了激光切割机的工作效率。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种激光切割机用自适应调焦切割头，本装置在使用时能够通过位移机构实现聚焦镜位置的自动调节，从而代替人工手动调节，调节精度高且调节速度快，能够大大提高使用者的工作效率。
4.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种激光切割机用自适应调焦切割头，包括基座、上保护镜、准直镜、聚焦镜、中保护镜、下保护镜、激光头，所述上保护镜、准直镜、聚焦镜、中保护镜、下保护镜由上至下依次安装于基座内，所述激光头固定安装于基座的底部，其特征在于：所述基座内壁的顶面和底面分别开设有环形槽，所述基座内活动安装竖筒，所述竖筒的两端分别位于相应的环形槽内，所述竖筒内固定安装有镜筒，所述镜筒内固定安装有聚焦镜，所述竖筒通过位移机构与基座连接，所述竖筒与镜筒之间设有用于聚焦镜降温的冷却装置。进一步的，所述位移机构包括控制器、步进电机，所述控制器固定安装于基座的一侧，所述竖筒外周的一侧固定安装有滑块，所述基座内壁的一侧开设有与滑块相配的滑槽，所述滑块的顶面开设螺孔，所述螺孔内螺纹配合安装有螺杆，所述基座内壁底面的一侧固定安装步进电机，所述步进电机的输出端与螺杆的下端固定连接。
5.进一步的，所述基座内壁一侧的上部固定安装有激光位移传感器，所述滑块的顶面固定安装有与激光位移传感器相对设置的靶标。
6.进一步的，所述基座内壁的另一侧固定安装有弹簧伸缩杆，所述弹簧伸缩杆的活动端固定安装有弧形板，所述弧形板的凹面与竖筒之间存在空隙，所述竖筒外周的另一侧设有竖槽，所述弧形板的凹面固定安装有与竖槽滑动配合的限位板，所述弧形板的凸面固定安装有数个电磁铁，所述竖筒与弧形板均为能够被磁铁吸附的金属材质。
7.进一步的，所述冷却装置包括半导体制冷片，所述竖筒外周的前面和后面分别开设透槽，所述镜筒外周的前面和后面分别开设凹槽，所述透槽内分别固定安装半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端分别位于相应的凹槽内。
8.进一步的，所述竖筒外周的前部和后部分别固定安装壳体，所述透槽分别位于相应的壳体内，所述壳体的上部分别固定安装进水管，所述壳体的下部分别固定安装出水管，所述进水管和出水管均为金属波纹软管，所述进水管和出水管的管口均贯穿基座延伸至其外部。
9.对比现有技术，本发明的有益效果是：1、本装置在使用时能够通过位移机构中步进电机输出轴的转动，通过螺杆、滑块之间的相互配合实现竖筒、镜筒的上下移动，从而实现聚焦镜位置的精准调节，代替人工手动调节，提高使用者的工作效率。
10.2、通过冷却装置能够实现聚焦镜的降温，避免聚焦镜工作温度过高，提高聚焦镜的使用效果。
附图说明
11.图1是本发明结构示意图；图2是图1的ⅰ局部放大图；图3是图1的ⅱ局部放大图；图4是本发明竖筒的结构示意图；图5是本发明竖筒的主视图；图6是本发明竖筒的剖视结构示意图；图7是图6的ⅲ局部放大图。
12.附图中所示标号：1、基座；2、上保护镜；3、准直镜；4、聚焦镜；5、中保护镜；6、下保护镜；7、激光头；8、环形槽；9、竖筒；10、镜筒；11、控制器；12、步进电机；13、滑块；14、滑槽；15、螺杆；16、激光位移传感器；17、靶标；18、弹簧伸缩杆；19、弧形板；20、竖槽；21、限位板；22、电磁铁；23、半导体制冷片；24、透槽；25、凹槽；26、壳体；27、进水管；28、出水管；29、螺孔。
具体实施方式
13.结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
14.实施例：一种激光切割机用自适应调焦切割头如图1-7所示，一种激光切割机用自适应调焦切割头，其具体结构包括：基座1、上保护镜2、准直镜3、聚焦镜4、中保护镜5、下保护镜6、激光头7，所述上保护镜2、准直镜3、聚焦镜4、中保护镜5、下保护镜6由上至下依次安装于基座1内，所述激光头7固定安装于基座1的底部，所述基座1内壁的顶面和底面分别开设有环形槽8，所述基座1内活动安装竖筒9，所述竖筒9的两端分别位于相应的环形槽8内，所述竖筒9与环形槽8均滑动配合，所述竖筒9内固定安装有镜筒10，所述镜筒10内固定安装有聚焦镜4，所述竖筒9通过位移机构与基座1连接，所述竖筒9与镜筒10之间设有用于聚焦镜4降温的冷却装置。所述位移机构包括控制器11、步进电机12，所述控制器11与电源电性连接，所述步进电机12与电源、控制器11电性连接，所述控制器11固定安装于基座1的一侧，所述竖筒9外
周的一侧固定安装有滑块13，所述基座1内壁的一侧开设有与滑块13相配的滑槽14，所述滑块13与滑槽14滑动配合，所述滑块13的顶面开设螺孔29，所述螺孔29内螺纹配合安装有螺杆15，所述基座1内壁底面的一侧固定安装步进电机12，所述步进电机12的输出端与螺杆15的下端固定连接，所述螺杆15的上端与基座1内壁的顶面轴承连接。本装置在使用时，通过步进电机12输出轴的转动带动与之连接的螺杆15同步转动，螺杆15转动时滑块13沿其轴线竖向移动，使用者通过滑块13的上下移动能够带动竖筒9同步移动，通过调节竖筒9带动与之连接的镜筒10同步上下移动，从而实现对聚焦镜4位置的调节，改变激光切割机的焦点位置，结构简单调节方便，通过步进电机12输出轴的正反转动即可实现聚焦镜4位置的调节，步进电机精度高，能够提高本装置的调节精度，提高本装置的可靠性。
15.所述基座1内壁一侧的上部固定安装有激光位移传感器16，所述激光位移传感器16与电源、控制器11电性连接，所述滑块13的顶面固定安装有与激光位移传感器16相对设置的靶标17。此结构设计配合位移机构进行使用，通过激光位移传感器16对靶标17位置进行测定，并将靶标17的移动距离传递给控制器11，即可获取滑块13的移动距离，滑块13移动距离即为竖筒9、镜筒10、聚焦镜4的移动距离，从而便于对聚焦镜4位置的精确定位，从而提高聚焦镜4位置调节的精度，方便使用。
16.所述基座1内壁的另一侧固定安装有弹簧伸缩杆18，所述弹簧伸缩杆18的活动端固定安装有弧形板19，所述弧形板19的凹面与竖筒9之间存在空隙，所述竖筒9外周的另一侧设有竖槽20，所述弧形板19的凹面固定安装有与竖槽20滑动配合的限位板21，所述弧形板19的凸面固定安装有数个电磁铁22，所述电磁铁22与电源、控制器11电性连接，所述竖筒9与弧形板19均为能够被磁铁吸附的金属材质。此结构设计在使用时配合激光位移传感器16进行使用，调节聚焦镜4位置的过程中，电磁铁22处于断电状态，弹簧伸缩杆18不受其他外力处于收缩状态，弧形板19与竖筒9之间存在相应的空隙，当激光位移传感器16测定聚焦镜4调节到预定位置时，控制器11控制电磁铁22通电进行工作，电磁铁22通电产生磁力，使弧形板19向竖筒9移动并与之贴合，从而阻碍竖筒9的移动，电磁铁22通电的同时，控制器11控制步进电机12断电停止转动，从而完成聚焦镜4位置的调节，通过电磁铁22磁性力的作用，能够使弧形板19对竖筒9实现限位，避免竖筒9在使用过程发生晃动和移位，提高聚焦镜4的使用精度。
17.所述冷却装置包括半导体制冷片23，所述半导体制冷片23与电源电性连接，所述竖筒9外周的前面和后面分别开设透槽24，所述镜筒10外周的前面和后面分别开设凹槽25，所述透槽24内分别固定安装半导体制冷片23，所述半导体制冷片23的冷端分别位于相应的凹槽25内，所述半导体制冷片23的冷端分别与相应的凹槽25的相对面固定连接。此结构设计在使用时，接通半导体制冷片23的电源，半导体制冷片23的冷端温度降低，从而实现对聚焦镜4的降温效果，避免聚焦镜4使用过程中温度过高影响使用效果；采用半导体制冷片23对聚焦镜4进行降温，同时还可实现对基座1的升温保温效果，在温度较低的工作环境中，半导体制冷片23在对聚焦镜4降温的同时，半导体制冷片23的热端能能够提高基座1内的温度，防止激光切割头在低温环境中使用时内部液体结冰，保证激光切割头正常运行。
18.所述竖筒9外周的前部和后部分别固定安装壳体26，所述透槽24分别位于相应的壳体26内，且所述半导体制冷片23的热端分别位于相应的壳体26内，所述壳体26的上部分别固定安装进水管27，所述壳体26的下部分别固定安装出水管28，所述进水管27和出水管
28均为金属波纹软管，所述进水管27和出水管28的管口均贯穿基座1延伸至其外部。此结构设计在使用时外接循环泵、冷水箱进行使用（循环泵、冷水箱为现有技术在此不做具体赘述，且未在图中示出），通过向壳体26内循环冷水或冷却液，能够实现对半导体制冷片23热端的降温，从而将其产生的热量随冷水排出基座1内，提高本装置对聚焦镜4的降温效果。
19.本装置在使用时，通过基座1内部的位移机构即可实现对聚焦镜4位置的调节，通过改变聚焦镜4的位置即可调节激光的焦点，结构简单使用方便，能够代替人工手动调节，大大提高了焦点的调节精度，无需反复调节定位能够提高使用者的工作效率。
20.本发明的解释中，需要说明的是，表示方位的术语名词仅仅是为了便于描述和理解，并非对具体技术特征的安装位置进行唯一的限定，不排除其他能够实现的安装方式。
21.最后应说明的是：以上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。

技术特征：
1.一种激光切割机用自适应调焦切割头，包括基座（1）、上保护镜（2）、准直镜（3）、聚焦镜（4）、中保护镜（5）、下保护镜（6）、激光头（7），所述上保护镜（2）、准直镜（3）、聚焦镜（4）、中保护镜（5）、下保护镜（6）由上至下依次安装于基座（1）内，所述激光头（7）固定安装于基座（1）的底部，其特征在于：所述基座（1）内壁的顶面和底面分别开设有环形槽（8），所述基座（1）内活动安装竖筒（9），所述竖筒（9）的两端分别位于相应的环形槽（8）内，所述竖筒（9）内固定安装有镜筒（10），所述镜筒（10）内固定安装有聚焦镜（4），所述竖筒（9）通过位移机构与基座（1）连接，所述竖筒（9）与镜筒（10）之间设有用于聚焦镜（4）降温的冷却装置。2.根据权利要求1所述的一种激光切割机用自适应调焦切割头，其特征在于：所述位移机构包括控制器（11）、步进电机（12），所述控制器（11）固定安装于基座（1）的一侧，所述竖筒（9）外周的一侧固定安装有滑块（13），所述基座（1）内壁的一侧开设有与滑块（13）相配的滑槽（14），所述滑块（13）的顶面开设螺孔（29），所述螺孔（29）内螺纹配合安装有螺杆（15），所述基座（1）内壁底面的一侧固定安装步进电机（12），所述步进电机（12）的输出端与螺杆（15）的下端固定连接。3.根据权利要求2所述的一种激光切割机用自适应调焦切割头，其特征在于：所述基座（1）内壁一侧的上部固定安装有激光位移传感器（16），所述滑块（13）的顶面固定安装有与激光位移传感器（16）相对设置的靶标（17）。4.根据权利要求2所述的一种激光切割机用自适应调焦切割头，其特征在于：所述基座（1）内壁的另一侧固定安装有弹簧伸缩杆（18），所述弹簧伸缩杆（18）的活动端固定安装有弧形板（19），所述弧形板（19）的凹面与竖筒（9）之间存在空隙，所述竖筒（9）外周的另一侧设有竖槽（20），所述弧形板（19）的凹面固定安装有与竖槽（20）滑动配合的限位板（21），所述弧形板（19）的凸面固定安装有数个电磁铁（22），所述竖筒（9）与弧形板（19）均为能够被磁铁吸附的金属材质。5.根据权利要求1所述的一种激光切割机用自适应调焦切割头，其特征在于：所述冷却装置包括半导体制冷片（23），所述竖筒（9）外周的前面和后面分别开设透槽（24），所述镜筒（10）外周的前面和后面分别开设凹槽（25），所述透槽（24）内分别固定安装半导体制冷片（23），所述半导体制冷片（23）的冷端分别位于相应的凹槽（25）内。6.根据权利要求5所述的一种激光切割机用自适应调焦切割头，其特征在于：所述竖筒（9）外周的前部和后部分别固定安装壳体（26），所述透槽（24）分别位于相应的壳体（26）内，所述壳体（26）的上部分别固定安装进水管（27），所述壳体（26）的下部分别固定安装出水管（28），所述进水管（27）和出水管（28）均为金属波纹软管，所述进水管（27）和出水管（28）的管口均贯穿基座（1）延伸至其外部。

技术总结
在本发明提供一种激光切割机用自适应调焦切割头，主要涉及激光切割技术领域。一种激光切割机用自适应调焦切割头，包括基座、上保护镜、准直镜、聚焦镜、中保护镜、下保护镜、激光头，所述激光头固定安装于基座的底部，所述基座内壁的顶面和底面分别开设有环形槽，竖筒的两端分别位于相应的环形槽内，所述竖筒内固定安装有镜筒，所述镜筒内固定安装有聚焦镜，所述竖筒通过位移机构与基座连接，所述竖筒与镜筒之间设有用于聚焦镜降温的冷却装置。本发明的有益效果在于：本装置在使用时能够通过位移机构实现聚焦镜位置的自动调节，从而代替人工手动调节，调节精度高且调节速度快，能够大大提高使用者的工作效率。提高使用者的工作效率。提高使用者的工作效率。


技术研发人员：邢振宏 刘鹏 李峰西 索海生 高凯 王翠萍 赵合玲
受保护的技术使用者：济南森峰激光科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/9/9