激光切割頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光切割頭。
【背景技術(shù)】
[0002]激光由于其高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、國(guó)防、工業(yè)等國(guó)民生產(chǎn)的重要方面。在工業(yè)領(lǐng)域，激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)，具有高效、高精度、高質(zhì)量、范圍廣、節(jié)能環(huán)保并能實(shí)現(xiàn)柔性加工和超微細(xì)加工的優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子電路、電器、航空航天、鋼鐵冶金、機(jī)械制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，且在某些行業(yè)(例如汽車、電子行業(yè)等)已經(jīng)達(dá)到較高的水平。對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無(wú)污染、減少材料消耗等起到愈來(lái)愈重要的作用。
[0003]與傳統(tǒng)的激光器相比，光纖激光器體積更小，效率更高，成本更低，易于系統(tǒng)集成，另外還具有長(zhǎng)壽命、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，而且其輸出光束質(zhì)量更好，能夠得到高質(zhì)量的近似基模的輸出光束，采用光纖激光器本身能夠非常容易實(shí)現(xiàn)柔性加工，因此非常適合各類激光加工，近年來(lái)，光纖激光在工業(yè)激光加工中應(yīng)用發(fā)展迅速，且應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。
[0004]激光切割、打孔是激光加工中比較常見，應(yīng)用也比較廣泛的一種方式。隨著激光切割、打孔在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用，各種材料的加工使用到激光切割、打孔方式。
[0005]激光切割、打孔一般采用切割頭裝置，將光纖激光聚焦到待切割材料上進(jìn)行加工。對(duì)于不同材料的激光切割、打孔應(yīng)用，因?yàn)椴牧项愋?、性質(zhì)不同，材料對(duì)激光光束的吸收也不同，所以一般需要使用不同的激光能量密度進(jìn)行加工，因此需要調(diào)節(jié)激光束聚焦光斑的大小，一般需要更換焦距不同的聚焦鏡；即使對(duì)于同一材料的激光切割、打孔應(yīng)用，當(dāng)材料厚度改變時(shí)，也需要調(diào)節(jié)激光束聚焦光斑的大小以及焦距。例如當(dāng)材料厚度變厚時(shí)，需要更大焦距聚焦鏡，此時(shí)一般需要更換更大焦距的聚焦鏡，但是一般激光切割頭裝置更換激光聚焦鏡復(fù)雜、工作量大、耗費(fèi)時(shí)間。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]基于此，有必要提供一種能夠調(diào)節(jié)聚焦光斑的大小及焦距的激光切割頭裝置。
[0007]一種激光切割頭，包括:
[0008]第一光學(xué)系統(tǒng)，包括第一透鏡；
[0009]第二光學(xué)系統(tǒng)，包括第二透鏡，所述第二透鏡位于所述第一透鏡的一側(cè)；
[0010]第三光學(xué)系統(tǒng)，包括第三透鏡，所述第三透鏡位于所述第二透鏡遠(yuǎn)離所述第一透鏡的一側(cè)；以及
[0011]氣嘴系統(tǒng)，位于所述第三透鏡遠(yuǎn)離所述第二透鏡的一側(cè)；
[0012]其中，所述第一透鏡、所述第二透鏡及所述第三透鏡同光軸設(shè)置，且所述第一透鏡能沿所述光軸朝向或遠(yuǎn)離所述第三透鏡移動(dòng)及/或所述第二透鏡能沿所述光軸朝向或遠(yuǎn)離所述第三透鏡移動(dòng)。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣嘴系統(tǒng)能沿所述光軸朝向或遠(yuǎn)離所述第三透鏡移動(dòng)。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括總移動(dòng)臺(tái)及總動(dòng)力件，所述第一光學(xué)系統(tǒng)、第二光學(xué)系統(tǒng)、第三光學(xué)系統(tǒng)及所述氣嘴系統(tǒng)固定于所述總移動(dòng)臺(tái)內(nèi)，所述總動(dòng)力件固定于所述總移動(dòng)臺(tái)上，用于驅(qū)動(dòng)所述總移動(dòng)臺(tái)沿所述光軸移動(dòng)。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光學(xué)系統(tǒng)還包括第一外殼、第一移動(dòng)臺(tái)及第一動(dòng)力件，所述第一外殼為兩端開口的結(jié)構(gòu)，所述第一透鏡固定于所述第一外殼內(nèi)，所述第一外殼固定于所述第一移動(dòng)臺(tái)內(nèi)，所述第一動(dòng)力件固定于所述第一移動(dòng)臺(tái)上，用于驅(qū)動(dòng)所述第一移動(dòng)臺(tái)沿所述光軸朝向或遠(yuǎn)離所述第三透鏡移動(dòng)；
[0016]所述第二光學(xué)系統(tǒng)還包括第二外殼、第二移動(dòng)臺(tái)及第二動(dòng)力件，所述第二外殼為兩端開口的結(jié)構(gòu)，所述第二透鏡固定于所述第二透鏡內(nèi)，所述第二外殼固定于所述第二移動(dòng)臺(tái)內(nèi)，所述第二動(dòng)力件固定于所述第二移動(dòng)臺(tái)上，用于驅(qū)動(dòng)所述第二移動(dòng)臺(tái)沿所述光軸朝向或遠(yuǎn)離所述第三透鏡移動(dòng)；
[0017]所述第三光學(xué)系統(tǒng)還包括第三外殼，所述第二外殼為兩端開口的結(jié)構(gòu)，所述第二透鏡固定于所述第三外殼內(nèi)，所述氣嘴系統(tǒng)穿設(shè)于所述第三外殼遠(yuǎn)離所述第二透鏡的一端內(nèi)。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣嘴系統(tǒng)包括氣嘴連接件及氣嘴，所述氣嘴連接件為兩端開口的結(jié)構(gòu)，所述氣嘴連接件一端穿設(shè)于所述第三外殼遠(yuǎn)離所述第二透鏡的一端內(nèi)，所述氣嘴設(shè)于所述氣嘴連接件遠(yuǎn)離所述第三外殼的一端，且所述氣嘴連接件的外壁上設(shè)有螺紋，所述第三外殼遠(yuǎn)離所述第二透鏡的一端的內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，所述氣嘴連接件與所述第三外殼螺接。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光學(xué)系統(tǒng)還包括第一透鏡鎖止擋圈，所述第一外殼內(nèi)設(shè)有第一凸緣臺(tái)，所述第一透鏡鎖止擋圈自所述第一外殼靠近所述第二透鏡的一端插入所述第一外殼內(nèi)，以使所述第一透鏡相對(duì)的兩表面分別與所述第一凸緣臺(tái)及所述第一透鏡鎖止擋圈抵接；
[0020]所述第二光學(xué)系統(tǒng)還包括第二透鏡鎖止擋圈，所述第二外殼內(nèi)設(shè)有第二凸緣臺(tái)，所述第二透鏡鎖止擋圈自所述第二外殼靠近所述第一透鏡的一端插入所述第二外殼內(nèi)，以使所述第二透鏡相對(duì)的兩表面分別與所述第二凸緣臺(tái)及所述第二透鏡鎖止擋圈抵接；
[0021]所述第三光學(xué)系統(tǒng)還包括第三透鏡鎖止擋圈，所述第三外殼內(nèi)設(shè)有第三凸緣臺(tái)，所述第三透鏡鎖止擋圈自所述第三外殼靠近所述第二透鏡的一端插入所述第三外殼內(nèi)，以使所述第三透鏡相對(duì)的兩表面分別與所述第三凸緣臺(tái)及所述第三透鏡鎖止擋圈抵接。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一透鏡鎖止擋圈遠(yuǎn)離所述第一透鏡的一端位于所述第一外殼外，所述第二透鏡鎖止擋圈遠(yuǎn)離所述第二透鏡的一端位于所述第二外殼外，所述第一透鏡鎖止擋圈位于所述第一外殼外的一端插入所述第二透鏡鎖止擋圈位于所述第二外殼外的一端內(nèi)或者所述第二透鏡鎖止擋圈位于所述第二外殼外的一端插入所述第一透鏡鎖止擋圈位于所述第一外殼外的一端內(nèi)，且所述第一透鏡鎖止擋圈的外壁與所述第二透鏡鎖止擋圈的內(nèi)壁接觸或者所述第二透鏡鎖止擋圈的外壁與所述第一透鏡鎖止擋圈的內(nèi)壁接觸，所述第一透鏡鎖止擋圈與所述第二透鏡鎖止擋圈重疊的部分的長(zhǎng)度在光軸方向上能增加或減少；
[0023]所述第三透鏡鎖止擋圈靠近所述第二透鏡的一端位于所述第三外殼外，所述第三透鏡鎖止擋圈套設(shè)于所述第二外殼上或者所述第三透鏡鎖止擋圈插入所述第二外殼內(nèi)，且所述第三透鏡鎖止擋圈的內(nèi)壁與所述第二外殼的外壁接觸或者所述第三透鏡鎖止擋圈的外壁與所述第二外殼的內(nèi)壁接觸，所述第三透鏡鎖止擋圈與所述第二外殼重疊的部分的長(zhǎng)度在所述光軸方向上能增加或減少。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一透鏡鎖止擋圈的外壁上設(shè)有螺紋，所述第一外殼靠近所述第二透鏡的一端的內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，所述第一透鏡鎖止擋圈與所述第一外殼螺接；
[0025]所述第二透鏡鎖止擋圈的外壁上設(shè)有螺紋，所述第二外殼靠近所述第一透鏡的一端的內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，所述第二透鏡鎖止擋圈與所述第二外殼螺接；
[0026]所述第三透鏡鎖止擋圈的外壁上設(shè)有螺紋，所述第三外殼靠近所述第二透鏡的一端的內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，所述第三透鏡鎖止擋圈與所述第三外殼螺接。
[0027]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一透鏡、所述第二透鏡及所述第三透鏡為單片式透鏡或多片式組合式透鏡，且所述第一透鏡、所述第二透鏡及所述第三透鏡相對(duì)的兩表面分別鍍有對(duì)激光束高透射的膜層。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第三光學(xué)系統(tǒng)還包括保護(hù)鏡，所述保護(hù)鏡設(shè)于所述第三透鏡與所述氣嘴系統(tǒng)之間，且所述保護(hù)鏡與所述第三透鏡同光軸設(shè)置。
[0029]由于第一透鏡與第二透鏡中的至少一者能沿光軸朝向或遠(yuǎn)離第三透鏡移動(dòng)，從而上述激光切割頭能調(diào)節(jié)激光束聚焦光斑的大小及焦距。進(jìn)而當(dāng)待切割材料改變(包括材質(zhì)的改變、厚度的改變等)時(shí)，不需要更換不同焦距的第三透鏡，只需要調(diào)節(jié)第一透鏡與第二透鏡中的至少一者能沿光軸朝向或遠(yuǎn)離第三透鏡移動(dòng)即可。避免了更換不同焦距的第三透鏡，節(jié)省了更換的時(shí)間，提高了效率。而且由于第一透鏡與第二透鏡沿光軸移動(dòng)，調(diào)節(jié)第一透鏡及/或第二透鏡的位置后，不需要重新將激光束的光軸調(diào)節(jié)至與第一透鏡及第二透鏡的光軸重合。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為一實(shí)施方式中的激光切割頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為只調(diào)節(jié)第一光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的光路示意圖；
[0032]圖3為只調(diào)節(jié)第二光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的光路示意圖；
[0033]圖4為同時(shí)調(diào)節(jié)第一光學(xué)系統(tǒng)及第二光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的光路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型的激光切割頭進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以多種不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0035]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0036]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0037