三維激光切割機的調焦系統
隨著裝備制造業的快速發展，尤其是市場上對高質量產品的需求，促使傳統的生產加工技術開始逐漸淘汰，導致新興的產業開始飛速發展，其中，激光切割就是其中的一種。激光切割作為一種新的切割技術，因具有切割速度快、生產效率高、切割表面質量好、熱影響區小以及環保等優點，現已得到了廣泛地應用。
現有技術中其激光切割的過程為：在數控程序的激發和驅動下，激光發生器內發射出激光，經過光路系統傳送到切割頭，并聚焦于待切割工件表面上，將聚焦處的工件表面進行熔化；同時，噴嘴從與光束平行的方向噴出輔助氣體將熔渣吹走；在程序控制下，由伺服電機驅動，切割頭按照預定路線運動，從而將工件切割出各種形狀。雖然，上述的激光切割能夠對工件進行很好的切割，但是現有的一軸平面的激光切割機存在一定的局限性，無法針對加工工件的形貌改變而隨之改變，因此促使了三維激光切割機的發展。
值得說明的是，為了使工件切割效果更好，一般將工件待切割位置放置在激光切割光束的焦點上，由于焦點處的光斑最小，其能量**，切割工件的效果也**?，F有技術中，為了控制激光束的焦點在待加工工件的表面上，在激光切割機的切割頭上設有調焦機構，對傳輸到切割頭發出的光束進行聚焦，將焦點調試在工件表面上，進而對工件進行切割；雖然這種調焦方式能夠對激光束的焦點的位置進行調節，但由于調焦機構設置在激光頭上，占地空間較大，調節操作不便；此外，在三維激光切割過程中，由于切割頭會發生轉動，在轉動過程中，影響已經調焦過后的切割頭，使得焦點的位置發生變化，進而影響激光切割的效果，需進一步改進。
經檢索，中國專利號：ZL 201721016254.8，授權公告日：2018年5月11日，發明創造名稱：一種激光切割頭聚焦鏡的軸向調節機構，該申請案包括切割頭本體，所述切割頭本體上開制有容置聚焦鏡筒的容置空間，所述聚焦鏡筒活動安置在所述容置空間內，所述切割頭本體的側壁上開制有一軸向延伸的滑槽，所述滑槽內安設有一凸輪軸，所述凸輪軸的一端沿所述滑槽伸入所述容置空間內并與所述聚焦鏡筒連接，所述凸輪軸的另一端則卡入/扣入開制在調焦盤上且偏離調焦盤中心的凹槽內，所述調焦盤活動鑲嵌安裝在所述切割頭本體的側壁上；旋調所述調焦盤，能通過所述凸輪軸傳動帶動所述聚焦鏡筒軸向移動，匹配對聚焦鏡進行軸向調節。該申請案雖然能夠對控制聚焦鏡筒進行軸向移動，但是經過調節后的聚焦鏡筒的位置并沒有進行固定，會導致聚焦鏡筒的位置發生變化，進而導致激光焦點距切割嘴之間的距離發生改變，影響激光切割。
實用新型內容
1.實用新型要解決的技術問題
本實用新型的目的在于克服現有技術中三維激光切割機的射出激光光束調焦后，其焦點距切割嘴之間的距離發生改變的問題，提供了一種三維激光切割機的調焦系統；本實用新型通過將調節好的準直鏡座和聚焦鏡座固定在激光光束傳輸的路徑上，保證調節好后的焦點距切割嘴之間的距離不會發生變動，有利于激光切割。
2.技術方案
為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：
本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，包括旋轉組件、擺動組件和切割頭，其中，擺動組件的一端與旋轉組件的下端垂直相連，所述的切割頭與擺動組件的另一端垂直相連；所述旋轉組件內部設有一準直鏡座，該準直鏡座中設有**復合鏡片，所述準直鏡座能夠固定于旋轉組件的內部；所述切割頭內設有一聚焦鏡座，該聚焦鏡座中設有第二復合鏡片，所述聚焦鏡座軸向固定于切割頭內部。
作為本實用新型的更進一步改進，所述準直鏡座設置于旋轉組件上的調焦鏡筒內腔中，且準直鏡座的外壁沿其長度方向上開設有導向槽；所述的調焦鏡筒上開設有固定孔，定位件穿過該固定孔與導向槽相接觸。
作為本實用新型的更進一步改進，所述調焦鏡筒上開設有通孔，該通孔中設有調節軸，所述調節軸的一端上偏心設有一立柱，且立柱與準直鏡座外壁上開設的凹槽內切。
作為本實用新型的更進一步改進，所述聚焦鏡座設置于切割頭上的對光鏡筒的內腔中，且聚焦鏡座的下端面與水冷座的表面相接觸，所述對光鏡筒的內腔為階梯狀，所述聚焦鏡座位于孔徑較大的內腔中，且聚焦鏡座的上端面與對光鏡筒內腔中的階梯面相接觸。
作為本實用新型的更進一步改進，所述聚焦鏡座的外側壁與對光鏡筒的內壁之間存在間隙，所述對光鏡筒沿其周向至少開設有3個調節孔，固定件穿過該調節孔與聚焦鏡座的外側壁相連。
作為本實用新型的更進一步改進，所述調節孔沿對光鏡筒周向等間隔分布。
作為本實用新型的更進一步改進，所述調節孔中設有球頭柱塞，該球頭柱塞的頂端與聚焦鏡座的外側壁相連。
作為本實用新型的更進一步改進，所述調節孔設有4個。
3.有益效果
采用本實用新型提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果：
(1)、本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，通過將準直鏡座固定于旋轉組件的內部，聚焦鏡座軸向固定在切割頭中，保證各自內部的鏡片不會在軸向上發生變動，因而激光光束從鏡片中射出后的光束的焦距不會發生變化，即激光光束的焦點距切割嘴之間的距離不會發生改變，有利于三維激光切割機對待加工工件進行切割，保證了切割產品的質量。
(2)、本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，為了便于將準直鏡座的位置進行固定，在調焦鏡筒上開設有固定孔，并在準直鏡座的外壁沿其長度方向上開設有導向槽，定位件穿過固定孔并與導向槽相接觸，即定位件的外壁與導向槽的兩側相互接觸，以及定位件的頂端與導向槽相抵，因此將準直鏡座固定于調焦鏡筒內，保證**復合鏡片的位置不會發生變動。
(3)、本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，由于三維激光切割機在對待加工工件進行激光切割時，其激光光束的焦點位置需要根據工件的材質進行調整，在調節軸的一端上偏心設有一立柱，即立柱的中心線與調節軸的中心線不在同一直線上，且該立柱與準直鏡座外壁上開設的凹槽內切，通過轉動調節軸使得偏心的立柱轉動，帶動準直鏡座在調焦鏡筒的內腔中移動，由于調焦鏡筒的內壁限制，使得準直鏡座只在軸向上發生移動，即對**復合鏡片的位置進行調整，進而對激光光束的焦點位置進行調整。
(4)、本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，通過將對光鏡筒的上端面與對光鏡筒內腔中的階梯面相接觸，且聚焦鏡座的下端面與水冷座的表面相接觸，通過將聚焦鏡座的上下端面進行限位，保證激光切割機的切割頭轉動的過程中聚焦鏡座在軸向上不會發生轉動，進而不會導致激光光束的焦點位置發生變化。
(5)、本實用新型的一種三維激光切割機的調焦系統，由于在進行三維激光切割，激光光束在激光切割機的內部傳輸時，激光光路會發生一定的偏移，導致激光光束的不能很好的從切割嘴射出，因此將聚焦鏡座與對光鏡筒的內壁之間留有間隙，固定件穿過調節孔對聚焦鏡座進行周向調整，保證激光光束可以準確從切割頭下端的切割嘴射出，有利于激光切割。
附圖說明
圖1為本實用新型的一種三維激光切割機的結構示意；
圖2為圖1中A處局部放大結構示意圖；
圖3為本實用新型中準直鏡座的剖視結構示意圖；
圖4為本實用新型中準直鏡座的結構示意圖；
圖5為圖1中B處局部放大結構示意圖；
圖6為本實用新型中對光鏡筒的結構示意圖。
示意圖中的標號說明：
100、旋轉組件；110、調焦鏡筒；111、固定孔；120、準直鏡座；121、**復合鏡片；122、導向槽；130、調節軸；131、轉動孔；132、立柱；140、刻度盤；200、擺動組件；300、切割頭；310、對光鏡筒；311、調節孔；320、聚焦鏡座；321、第二復合鏡片；330、水冷座；340、切割嘴。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。
實施例1
結合圖1，本實施例的一種三維激光切割機的調焦系統，包括旋轉組件100、擺動組件200和切割頭300，其中，擺動組件200的一端與旋轉組件100的下端垂直相連，擺動組件200的另一端與切割頭300垂直相連，激光發生器發射激光依次經過旋轉組件100、擺動組件200和切割頭300，最終從切割頭300下端的切割嘴340射出，激光光束在三維激光切割機內部傳輸時，需進行聚光、反射、調焦等操作，使得射出的激光光束焦點位于待加工工件的表面上。
由于本實施例中的激光切割機為三維激光切割機，在對工件不同位置進行激光切割時，整個三維激光切割機需要各部件的相互配合，對處于工件不同區域處進行加工，保證工件切割的質量。更具體的說，在三維激光切割機運行過程中，其旋轉組件100會進行自轉，同時帶動擺動組件200運動，此外擺動組件200自己本身也會進行自轉，進而帶動切割頭300轉動，最終將三維激光切割機的切割頭300移動至工件上的待加工區域進行激光切割，即將切割嘴340移動至待加工處的上方，激光光束從切割嘴340射出照射在代加工處，從而進行激光切割。
值得說明的是，由于三維激光切割機在三維空間進行移動或轉動的過程中，其內部的聚焦鏡片的位置會發生變化，導致事先調整好的焦點位置發生改變，即焦點距切割嘴340之間的距離發生改變，使得激光切割的效果下降，嚴重影響工件的質量，無法滿足市場高質量的要求。
為了避免這一問題的發生，本實施例中將準直鏡座120設置在旋轉組件100的內部，且該準直鏡座120內部安裝有**復合鏡片121，為了保證三維激光切割機在運動的過程中，準直鏡座120在旋轉組件100內部的位置不發生變化，可以通過在旋轉組件100的內部設有卡槽，該卡槽的高度與準直鏡座120的高度相同，且準直鏡座120的外壁與卡槽的內壁相貼合。安裝時將準直鏡座120放至在該卡槽中，三維激光切割機在運動過程中，由于卡槽的限制，避免了準直鏡座120的位置發生變化，即準直鏡座120上的**復合鏡片121位置發生變化而導致激光光束的焦點與切割嘴340之間的距離發生改變，因而有利于激光切割。
此外，在切割頭300內設有一聚焦鏡座320，該聚焦鏡座320中設有第二復合鏡片321。本實施例中通過在切割頭300內部也設有一卡槽，該卡槽的高度與聚焦鏡座320的高度相同，聚焦鏡座320安裝在該卡槽內，通過該結構設計使得對聚焦鏡座320的軸向進行固定，使得三維激光切割機在運動過程中，第二復合鏡片321在聚焦鏡座320的軸向上位置不會發生改變。
值得說明的是，本實施例中的**復合鏡片121的目的是將來自旋轉組件100上端的激光入口的激光光束的發散角改變，具體為：由于激光發生器為點光源發射器，射出的光線發散，發散的激光光束經過**復合鏡片121后使得發散的激光光束轉變為平行光束，有利于后續激光光束的傳輸，保證激光光束在傳輸的過程中不發生能量損耗。此外，本實施例中的第二復合鏡片321是將來自切割頭300上端的平行光束進行聚焦，便于采用焦點對待加工工件進行激光切割。
本實施例的一種三維激光切割機的調焦系統，通過將準直鏡座120固定于旋轉組件100的內部，聚焦鏡座320軸向固定在切割頭300中，保證各自內部的鏡片不會在軸向上發生變動，因而激光光束從鏡片中射出后的光束的焦距不會發生變化，即激光光束的焦點距切割嘴340之間的距離不會發生改變，有利于三維激光切割機對待加工工件進行切割，保證了切割產品的質量。
實施例2
本實施例的一種三維激光切割機的調焦系統，基本同實施例1，更進一步：結合圖2、圖3和圖4，本實施例中的準直鏡座120設置于旋轉組件100上的調焦鏡筒110內腔中，且準直鏡座120的外壁沿其長度方向上開設有導向槽122，此外，在調焦鏡筒110上開設有固定孔111，且該固定孔111與調焦鏡筒110的內腔相連通，定位件如定位螺絲或定位銷等穿過固定孔111并與導向槽122相接觸，即定位件的外壁與導向槽122的兩側相互接觸，以及定位件的頂端與導向槽122相抵，使得準直鏡座120固定于調焦鏡筒110內，保證三維激光切割機在運動過程中，**復合鏡片121的位置不會發生變動。
優選的，本實施例中為了根據待加工工件的材質對激光光束的焦點位置進行調整，將準直鏡座120設成在其軸向可調結構，即**復合鏡片121距旋轉組件100上端激光入口之間的距離可調。如圖3所示，本實施例中在調焦鏡筒110上開設有與其內腔相連通的通孔，該通孔中設有調節軸130，且調節軸130的一端上偏心設有一立柱132，即偏心設置，圖3中由于立柱132轉動到與調節軸130的中心軸所在的平面，所以并未體現出偏心。此外，在準直鏡座120外壁上開設有與立柱132相對應的凹槽，且該立柱132與凹槽內切。通過轉動調節軸130使得偏心的立柱132轉動，帶動準直鏡座120在調焦鏡筒110的內腔中移動，由于調焦鏡筒110的內壁限制，使得準直鏡座120只在軸向上發生移動，即對**復合鏡片121的位置進行調整，進而對激光光束的焦點位置進行調整。
值得說明的是，本實施例中當準直鏡座120在調焦鏡筒110的內腔進行軸向移動時，使得激光光束照射在**復合鏡片121上的范圍大小發生改變，因而也使得改變后的激光光束經**復合鏡片121轉變為平行光束的直徑發生改變，使得最終經過第二復合鏡片321聚焦的焦點位置發生改變。此外，本實施例中的定位件和導向槽122兩者相互配合，準直鏡座120在調焦鏡筒110的內腔中移動過程中起到導向作用，保證準直鏡座120在調焦鏡筒110的內腔中上下移動。
優選的，本實施例中在調節軸130的外部端面上開設有轉動孔131，便于用輔助工具如六角扳手控制調節軸130的轉動；此外，本實施例中在調節軸130的外部套設有一刻度盤140，便于控制調節軸130的轉動量。
實施例3
本實施例的一種三維激光切割機的調焦系統，基本同實施例2，更進一步：結合圖1、圖5和圖6，本實施例中的聚焦鏡座320設置于切割頭300上的對光鏡筒310的內腔中，且聚焦鏡座320的下端面與水冷座330的上表面相接觸；此外，本實施例中的對光鏡筒310的內腔為階梯狀，聚焦鏡座320位于孔徑較大的內腔中，且聚焦鏡座320的上端面與對光鏡筒310內腔中的階梯面相接觸，通過將聚焦鏡座320的上下端面進行限位，保證激光切割機的切割頭300轉動的過程中聚焦鏡座320在軸向上不會發生轉動，進而不會導致激光光束的焦點位置發生變化。
由于在進行三維激光切割，激光光束在激光切割機的內部傳輸時，激光光路會發生一定的偏移，導致激光光束的不能很好的從切割嘴340射出，因此，本實施例中的聚焦鏡座320的外側壁與對光鏡筒310的內壁之間留有一定的間隙，即兩者之間有一定的距離，便于對聚焦鏡座320進行周向調節，保證激光光束可以準確從切割頭300下端的切割嘴340射出，有利于激光切割。如圖5所示，本實施例中在對光鏡筒310的周向至少開設有3個調節孔311，如3個、4個、5個……且調節孔311與對光鏡筒310內腔相連通，便于插入固定螺栓或固定銷等固定件將對光鏡筒310進行固定。
作為一種優選，本實施例中的調節孔311設有4個，且在該調節孔311中內部安裝有球頭柱塞，該球頭柱塞的頂端與對光鏡筒310外側壁相接觸。通過轉動調節孔311中球頭柱塞，使得球頭柱塞在調節孔311內移動，帶動對光鏡筒310周向移動，即對激光光束射出的位置進行調節。整個調節過程方便快速，機構設計簡單，加工成本低。
值得說明的是，本實施例中的球頭柱塞為現有技術。此外，在進行激光切割的同時，高壓冷卻氣體通過管路進入到水冷座330中，經過水冷座330中的氣體通道、切割嘴340上方的管路，最終從切割嘴340附近吹出，對切割處進行冷卻。
以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本實用新型的保護范圍。
Claims (8)Hide Dependent
1.一種三維激光切割機的調焦系統，包括旋轉組件(100)、擺動組件(200)和切割頭(300)，其中，擺動組件(200)的一端與旋轉組件(100)下端垂直相連，所述的切割頭(300)與擺動組件(200)的另一端垂直相連；其特征在于：所述旋轉組件(100)內部設有一準直鏡座(120)，該準直鏡座(120)中設有**復合鏡片(121)，所述準直鏡座(120)能夠固定于旋轉組件(100)的內部；所述切割頭(300)內設有一聚焦鏡座(320)，該聚焦鏡座(320)中設有第二復合鏡片(321)，所述聚焦鏡座(320)軸向固定于切割頭(300)內部。2.根據權利要求1所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述準直鏡座(120)設置于旋轉組件(100)上的調焦鏡筒(110)內腔中，且準直鏡座(120)的外壁沿其長度方向上開設有導向槽(122)；所述的調焦鏡筒(110)上開設有固定孔(111)，定位件穿過該固定孔(111)與導向槽(122)相接觸。3.根據權利要求2所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述調焦鏡筒(110)上開設有通孔，該通孔中設有調節軸(130)，所述調節軸(130)的一端上偏心設有一立柱(132)，且立柱(132)與準直鏡座(120)外壁上開設的凹槽內切。4.根據權利要求1所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述聚焦鏡座(320)設置于切割頭(300)上的對光鏡筒(310)的內腔中，且聚焦鏡座(320)的下端面與水冷座(330)的表面相接觸，所述對光鏡筒(310)的內腔為階梯狀，所述聚焦鏡座(320)位于孔徑較大的內腔中，且聚焦鏡座(320)的上端面與對光鏡筒(310)內腔中的階梯面相接觸。5.根據權利要求4所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述聚焦鏡座(320)的外側壁與對光鏡筒(310)的內壁之間存在間隙，所述對光鏡筒(310)沿其周向至少開設有3個調節孔(311)，固定件穿過該調節孔(311)與聚焦鏡座(320)的外側壁相連。6.根據權利要求5所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述調節孔(311)沿對光鏡筒(310)周向等間隔分布。7.根據權利要求5或6中所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述調節孔(311)中設有球頭柱塞，該球頭柱塞的頂端與聚焦鏡座(320)的外側壁相連。8.根據權利要求5所述的一種三維激光切割機的調焦系統，其特征在于：所述調節孔(311)設有4個。
