一种激光加工头的制作方法

1.本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工头。


背景技术：

2.在激光加工中，由于待切割板材的类型不同，从而使激光加工头的焦距以及所形成的用于切割待切割板材的光斑的直径也不相同。然而由于，目前的激光加工头产生的光斑的直径不能改变，导致一种类型的待切割板材就需要一个与之相对应的激光加工头对其进行切割，也即是说，多一个加工头就需要多一台机床，而一台机床大概需要一百多万，所以想要满足多种类型的待切割板材的加工，就需要两台或两台以上的机床才能满足加工条件，从而使成本较高。
3.综上所述，亟需设计一种激光加工头，来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种激光加工头，其能够改变激光加工头形成的光斑的直径，使其能够对多种类型的待切割板材进行切割，适用范围较大且节约成本。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种激光加工头，其包括沿激光光束的光学路径依次设置的准直镜片、透镜切入装置及聚焦镜片，所述透镜切入装置包括：
7.外壳；
8.旋转组件，其转动设置于所述外壳内，且所述旋转组件包括转动架及固定设置于所述转动架的透镜，所述转动架,沿旋转轴线转动，且所述旋转轴线与所述激光加工头的光学轴线垂直；
9.驱动件，所述驱动件的固定端与所述外壳连接，所述驱动件的驱动端与所述转动架驱动连接，以驱动所述转动架沿所述旋转轴线并向远离或靠近所述激光光束的光学路径转动，以使所述透镜选择性地位于所述激光光束的光学路径外或内，使所述激光加工头形成有多种光学路径，所述旋转轴线与所述驱动件的输出轴的轴线同轴。
10.进一步地，所述透镜切入装置还包括：
11.编码器，其连接于所述输出轴，所述编码器被配置为测量所述输出轴旋转的角度并记录。
12.进一步地，所述驱动件为马达，所述编码器为绝对旋转编码器，且所述马达与所述绝对旋转编码器啮合传动。
13.进一步地，所述激光加工头包括至少一个所述透镜切入装置。
14.进一步地，所述透镜具有切入状态及切出状态两种状态，当所述透镜处于所述切入状态时，所述透镜位于所述激光光束的光学路径内；当所述透镜处于所述切出状态时，所述透镜位于所述激光光束的光学路径外。
15.进一步地，所述透镜切入装置还包括：
16.连接架，其一端与所述外壳密封连接，另一端与所述驱动件的固定端固定连接。
17.进一步地，所述转动架形成有用于安装所述透镜的安装部以及凸出部，所述凸出部向靠近所述驱动件的方向延伸，且所述安装部的轴线、所述凸出部的轴线及所述输出轴的轴线同轴，所述安装部位于所述外壳内，所述凸出部位于所述连接架内，且所述输出轴与所述凸出部驱动连接。
18.进一步地，所述连接架上设置有轴承，所述凸出部转动设置在所述轴承内。
19.进一步地，所述连接架与所述外壳之间设置有第一密封件，所述连接架与所述凸出部之间设置有第二密封件。
20.进一步地，其特征在于，所述驱动件通过安装板安装至所述连接架上。
21.本发明的有益效果为：
22.通过使驱动件的固定端与外壳连接，驱动件的驱动端与旋转组件的转动架驱动连接，且转动架上固定设置有透镜；驱动件能够驱动转动架沿旋转轴线并向远离或靠近激光光束的光学路径转动，以使透镜能够选择性地位于激光光束的光学路径外或位于激光光束的光学路径内，使激光加工头能够形成多种光学路径，从而使激光光束经准直镜片后能够选择性地不经过或者经过透镜，使激光光束以不同的光学路径进入聚焦镜片，由于激光光束经过准直镜片后会形成相互平行的光束，而透镜能够改变形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离，从而改变相互平行的光束再经过聚焦镜片之后形成的用于切割待切割板材的光斑的直径大小，以使形成的不同直径的光斑能够用于切割不同类型的待切割板材；以此方式，能够通过一个激光加工头对不同类型的待切割板材进行切割，使其适用范围较大，也即是说，仅只需要一台机床就能够满足多种类型的待切割板材的加工，需要的机床数量较少，从而使切割的成本较低。
附图说明
23.图1是本发明提供的透镜切入装置的结构示意图；
24.图2是本发明提供的激光加工头在光学路径一下的结构示意图；
25.图3是本发明提供的激光加工头在光学路径二下的结构示意图。
26.附图标记：
[0027]1‑
透镜切入装置；10
‑
驱动件；101
‑
输出轴；11
‑
外壳；12
‑
透镜；13
‑
转动架；131
‑
安装部；132
‑
凸出部；14
‑
连接架；15
‑
第一密封件；16
‑
第二密封件；17
‑
轴承；18
‑
安装板；
[0028]2‑
准直镜片；3
‑
聚焦镜片；4
‑
激光光束。
具体实施方式
[0029]
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0030]
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
[0031]
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0032]
目前，激光加工头产生的光斑的直径不能改变，导致一种类型的待切割板材就需要一个与之相对应的激光加工头对其进行切割，也即是说，多一个加工头就需要多一台机床，而一台机床大概需要一百多万，所以想要满足多种类型的待切割板材的加工，就需要两台或两台以上的机床才能满足加工条件，从而使成本较高。
[0033]
对此，本实施例中提出了一种激光加工头，如图1
‑
3所示，激光加工头包括沿激光光束的光学路径依次设置的准直镜片2、透镜切入装置1及聚焦镜片3；其中，透镜切入装置1包括外壳11、旋转组件及驱动件10；旋转组件转动设置在外壳11内，且旋转组件包括转动架13及固定设置于转动架13的透镜12，转动架13沿旋转轴线转动，且旋转轴线与激光加工头的光学轴线垂直；驱动件10的固定端与外壳11连接，驱动件10的驱动端与转动架13驱动连接，驱动件10能够驱动转动架13沿旋转轴线并向远离或靠近激光光束的光学路径转动，以使透镜12选择性地位于激光光束的光学路径外或内，使激光加工头形成有多种光学路径，且旋转轴线与驱动件10的输出轴101的轴线同轴。其中，激光光束的光学路径如图2或图3中箭头a所示，两个箭头a之间的范围为激光光束的光学路径内，两个箭头a之外的范围为激光光束的光学路径外。
[0034]
通过使驱动件10的固定端与外壳11连接，驱动件10的驱动端与旋转组件的转动架13驱动连接，且转动架13上固定设置有透镜12；驱动件10能够驱动转动架13沿旋转轴线并向远离或靠近激光光束的光学路径转动，以使透镜12能够选择性地位于激光光束的光学路径外或位于激光光束的光学路径内，使激光加工头能够形成多种光学路径，从而使激光光束4经准直镜片2后能够不经过或者经过透镜12后再进入聚焦镜片3，由于激光光束4经过准直镜片2后会形成相互平行的光束，而透镜12能够改变形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离，从而改变相互平行的光束再经过聚焦镜片3之后形成的用于切割待切割板材的光斑的直径大小，以使形成的不同直径的光斑能够用于切割不同类型的待切割板材，采用此方式，能够通过一个激光加工头对不同类型的待切割板材进行切割，使其适用范围较大，也即是说，仅只需要一台机床就能够满足多种类型的待切割板材的加工，需要的机床数量较少，从而使切割的成本较低。
[0035]
具体地，将透镜12的初始位置设置为位于激光光束的光学路径内，如图2所示，当激光光束4经准直镜片2后形成相互平行的光束，形成的相互平行的光束再经过透镜12后再进入聚焦镜片3；由于透镜12自身具有的光学特性，当形成的相互平行的光束经过透镜12时，透镜12能够改变形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离h，从而改变相互平行的光束经过聚焦镜片3之后形成的用于切割待切割板材的光斑的直径大小，以使形成的不同直径的光斑能够用于切割不同类型的待切割板材。
[0036]
当驱动件10驱动转动架13相对于驱动件10的输出轴101的轴线向远离激光光束的光学路径转动，以使透镜12位于激光光束的光学路径外时，如图3所示，从而使激光光束4经准直镜片2后能够不经过透镜12后进入聚焦镜片3；由于透镜12位于激光光束的光学路径外，形成的相互平行的光束直接进入聚焦镜片3，不会改变形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离h，从而使激光光束4经过透镜12或者不经过透镜12而形成的光斑的直径大小不相同，以能够根据待切割板材的类型可选择地使透镜12位于或者不位于激光光束的光学路径内，以便于使激光光束4形成的光斑的直径能够与待切割板材相匹配，极大地增加了激光加工头的适用范围，使其通用性较好。
[0037]
进一步地，激光加工头包括至少一个透镜切入装置1，多个透镜切入装置1间隔设置在准直镜片2与聚焦镜片3之间。通过设置多个透镜切入装置1，能够使激光光束4选择性地经过一个或者多个透镜12，从而能够使形成的光斑的直径范围较大，以能够对更多类型的待切割板材进行切割，进一步地增加了激光加工头的适用范围，使其通用性更好。本实施例中，激光加工头包括一个透镜切入装置1，以使激光加工头形成有两种光学路径，即如图2所示的光学路径一及如图3所示的光学路径二。其它实施例中，还可以使激光加工头包括两个或者三个透镜切入装置1，从而能够使激光加工头形成有多种光学路径。透镜切入装置1的具体设置数量需要具体的待切割板材的类型及切割环境确定。
[0038]
进一步地，透镜切入装置1还包括编码器，编码器连接在输出轴101上，编码器被配置为测量输出轴101旋转的角度并记录，从而能够精确控制转动架13及透镜12相对于驱动件10的输出轴101的轴线的具体转动角度，以保证透镜12转动的简单方便以及准确性。
[0039]
具体地，驱动件10为马达，编码器为绝对旋转编码器，且马达与绝对旋转编码器啮合传动。通过将马达与绝对旋转编码器齿轮啮合传动，当马达转动时，能够带动绝对旋转编码器同步转动，此时绝对旋转编码器通过测量马达的输出轴101的转速能够准确计算出马达的输出轴101旋转的角度并记录；当马达在出现意外情况下断电重启后，绝对旋转编码器能够自动判断马达在断电之前的旋转角度，以能够掌控此时透镜12的具体位置，以便于切割工作的继续进行。本实施例中，马达为步进马达或伺服马达。
[0040]
其中，透镜12具有切入状态及切出状态两种状态，当透镜12处于切入状态时，透镜12位于激光光束的光学路径内；当透镜12处于切出状态时，透镜12位于激光光束的光学路径外。本实施例中，转动架13相对于输出轴101的轴线向远离激光光束的光学路径转动90
°
，从而使透镜12处于切出状态，以能够保证透镜12完全位于激光光束的光学路径之外，不会出现在不接入透镜12的情况下激光光束4仍会通过透镜12的问题。其它实施例中，还可以使转动架13相对于输出轴101的轴线向远离或靠近激光光束的光学路径转动其它度数，从而使透镜12处于切出状态或切入状态，在此对其转动的具体角度不作具体限定。
[0041]
进一步地，如图1所示，透镜切入装置1还包括连接架14，连接架14的一端与外壳11密封连接，连接架14的另一端与驱动件10的固定端固定连接；具体地，转动架13形成有用于安装透镜12的安装部131以及凸出部132，凸出部132向靠近驱动件10的方向延伸，且安装部131的轴线、凸出部132的轴线及输出轴101的轴线同轴，安装部131位于外壳11内，凸出部132位于连接架14内，且输出轴101与凸出部132驱动连接；驱动件10的输出轴101转动以驱动凸出部132转动，以带动安装部131转动，从而带动安装部131上的透镜12转动。
[0042]
具体地，如图1所示，在连接架14上设置有轴承17，凸出部132转动设置在轴承17内，并使用轴承17螺母固定，以能够使凸出部132能够相对于连接架14转动。其中，轴承17安装在连接架14上，并使用轴承17压板固定。
[0043]
进一步地，如图1所示，连接架14与外壳11之间设置有第一密封件15，连接架14与凸出部132之间设置有第二密封件16，以能够将透镜12密封设置在外壳11及连接架14内，以避免外界环境对透镜12的光学特性产生影响，从而能够保证透镜12的正常使用性能。本实施例中，第一密封件15为密封圈，第二密封件16为轴向密封件，轴向密封件具体可以为油封或者泛塞封。
[0044]
具体而言，如图1所示，驱动件10通过安装板18安装至连接架14上，将安装板18与
驱动件10的固定端固定连接，再将安装板18固定连接至连接架14，并使驱动件10的输出轴101与凸出部132固定连接，以使驱动件10能够带动凸出部132转动。
[0045]
本实施例中的激光加工头的具体工作过程如下：
[0046]
当需要使用透镜12时：由于将透镜12的初始位置设置为位于激光光束的光学路径内，此时不需要启动驱动件10以转动转动架13及透镜12；
[0047]
如图2所示，首先，使激光光束4经过准直镜片2以形成相互平行的光束；然后，形成的相互平行的光束再经过透镜12后进入聚焦镜片3；最后，光束经过聚焦镜片3后能够聚焦形成用于切割待切割板材的光斑，以通过光斑对待切割板材进行切割。
[0048]
由于透镜12自身具有的光学特性，当经准直镜片2后形成的相互平行的光束经过透镜12时，透镜12能够改变已经形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离h，从而改变相互平行的光束经过聚焦镜片3之后形成的用于切割待切割板材的光斑的直径大小，以使形成光斑能够用于切割与之相匹配的待切割板材。
[0049]
当不需要使用透镜12时：
[0050]
如图3所示，首先，启动驱动件10，使驱动件10的输出轴101转动以驱动凸出部132相对于输出轴101的轴线向远离激光光束的光学路径转动90
°
，凸出部132转动以带动安装部131转动，从而使透镜12相对于输出轴101的轴线向远离激光光束的光学路径转动90
°
，以使透镜12位于激光光束的光学路径之外；然后，使激光光束4经过准直镜片2以形成相互平行的光束；最后，形成的相互平行的光束再经过聚焦镜片3聚焦以形成用于切割待切割板材的光斑，以通过光斑对待切割板材进行切割；待切割完成后，使驱动件10的输出轴101转动以驱动凸出部132相对于输出轴101的轴线向靠近激光光束的光学路径转动90
°
，以使透镜12转回至初始位置，以便于下一次切割使用。
[0051]
由于，激光光束4经准直镜片2后不经过透镜12后直接进入聚焦镜片3，因此，不会改变已经形成的相互平行的光束的两侧边缘之间的距离h，从而使形成的用于切割待切割板材的光斑能够用于切割与之相匹配的待切割板材。
[0052]
本实施例中，通过调整透镜12在激光光束的光学路径中的位置，以能够改变激光加工头形成的光斑的直径大小，从而能够使激光加工头适用于多种类型的待切割板材的切割，以使其通用性及适用性均较好。
[0053]
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。