專(zhuān)利名稱(chēng)：組合式激光切割器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用激光進(jìn)行金屬切割的組合式激光切割器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的大功率激光切割器通常需要設(shè)置價(jià)格高昂的大功率激光發(fā)生裝置，大大增加了設(shè)備的購(gòu)置和使用成本，同時(shí)其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于運(yùn)行和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可用于金屬切割、器件成本低、運(yùn)行維護(hù)方便的組合式激光切割器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的組合式激光切割器，包括入射光源匯聚系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、光通道和切割嘴；所述入射光源匯聚系統(tǒng)包括至少一組透鏡，每組透鏡可將水平入射的直徑范圍較大的平行光匯聚為直徑范圍較小的水平平行光，在該水平平行光的傳播路線(xiàn)上設(shè)置有可將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光的反光鏡；所述透鏡系統(tǒng)位于反光鏡下方，并可將反光鏡投射來(lái)的垂直平行光進(jìn)行匯聚；所述光通道位于透鏡系統(tǒng)下方，光通道下端設(shè)置切割嘴，上述由透鏡系統(tǒng)匯聚的光線(xiàn)可經(jīng)過(guò)光通道聚焦于切割嘴處。所述入射光源匯聚系統(tǒng)包括至少一組光軸水平設(shè)置的第一凸透鏡和第一凹透鏡；從第一凸透鏡一側(cè)平行入射的激光源可被第一凸透鏡匯聚到第一凹透鏡的范圍內(nèi)，第一凹透鏡可將匯聚的光線(xiàn)轉(zhuǎn)換為水平平行光。入射光源匯聚系統(tǒng)可包括有多組可產(chǎn)生所述水平平行光的透鏡，各組透鏡環(huán)形分布或陣列分布。所述透鏡系統(tǒng)可由依次位于豎直光軸上的第二凸透鏡和第二凹透鏡組成，第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍，并由第二凹透鏡將光線(xiàn)重新聚焦至切割嘴處。所述透鏡系統(tǒng)也可由依次位于豎直光軸上的第二凸透鏡、第二凹透鏡、第三凸透鏡組成，第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍，并由第二凹透鏡將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換為垂直平行光，第三凸透鏡可將來(lái)自第二凹透鏡的垂直平行光重新聚焦至切割嘴處。所述入射光源匯聚系統(tǒng)位于一個(gè)封裝箱體內(nèi)，封裝箱體上設(shè)置有可對(duì)封裝箱體內(nèi)部抽真空的抽真空裝置。所述光通道包括有一個(gè)內(nèi)管，內(nèi)管下端與切割嘴上的開(kāi)孔相通，內(nèi)管上端與透鏡系統(tǒng)密封連接，內(nèi)管的內(nèi)腔通過(guò)進(jìn)風(fēng)管與壓縮氣源連接；內(nèi)管外圍套有一個(gè)外管，外管上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，外管的其他部分封閉。所述外管與內(nèi)管之間連接有縱向的加強(qiáng)筋板。所述切割嘴外圍套有一個(gè)注水腔，注水腔上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，注水腔的其他部分封閉。所述第一凸透鏡與入射光源之間設(shè)置有可打開(kāi)或遮蔽入射光源的移動(dòng)擋板，所述移動(dòng)擋板由氣缸驅(qū)動(dòng)。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，由于通過(guò)透鏡系統(tǒng)和入射光源匯聚系統(tǒng)的多組凹凸透鏡組合，可利用多個(gè)功率較小的激光光源達(dá)到最終切割激光強(qiáng)度的要求，從而使激光切割器的器件成本較低；其切割嘴在高溫切割的同時(shí)可以輸出壓縮氣流，使切割部分能夠順利分離，保證了切割效果；密封箱體上設(shè)置的抽真空的裝置保證了密封箱體內(nèi)空氣的潔凈度，使入射光源匯聚系統(tǒng)免受其它雜物的影響；通過(guò)設(shè)置在內(nèi)、外管間的加強(qiáng)筋板和循環(huán)冷卻液，提高了內(nèi)管抵抗受熱變形的能力，保證了切割精度；設(shè)置在切割嘴外圍的注水腔，可使降低切割嘴的在切割時(shí)產(chǎn)生的高溫，延長(zhǎng)了切割嘴的使用壽命，更加保證切削性能。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的A截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的組合式激光切割器作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一:如圖1、圖2所示，本發(fā)明的組合式激光切割器，入射光源匯聚系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、光通道和切割嘴。入射光源匯聚系統(tǒng)位于一個(gè)封裝箱體7內(nèi)，封裝箱體7可以為方形也可以為圓形以及其它形狀，封裝箱體7上設(shè)置有可對(duì)封裝箱體內(nèi)部抽真空的抽真空裝置8，入射光源匯聚系統(tǒng)包括有多組第一凸透鏡、第一凹透鏡和反光鏡，入射光源匯聚系統(tǒng)環(huán)布在封裝箱體的內(nèi)壁上，對(duì)于環(huán)布在封裝箱體的內(nèi)壁上的入射光源匯聚系統(tǒng)可以平行設(shè)置，也可以交錯(cuò)布置，其交錯(cuò)布置的效果更加優(yōu)越，第一凸透鏡I和一個(gè)直徑小于第一凸透鏡并可將第一凸透鏡I匯聚的入射光源轉(zhuǎn)換為水平平行光的第一凹透鏡11，第一凸透鏡I與入射光源之間設(shè)置有可打開(kāi)或遮蔽入射光源的移動(dòng)擋板16，移動(dòng)擋板16由氣缸17驅(qū)動(dòng)，水平平行光的末端設(shè)置有可將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光的反光鏡5。透鏡系統(tǒng)包括有由上至下同軸設(shè)置的第二凸透鏡2和第二凹透鏡22和設(shè)置在第二凹透鏡2下端并與第二凹透鏡2相關(guān)聯(lián)的第三凸透鏡3 ;第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍；透鏡系統(tǒng)下方連接有一段屬于光通道的內(nèi)管6，內(nèi)管6上端與第三凸透鏡3密封連接，內(nèi)管的內(nèi)腔通過(guò)進(jìn)風(fēng)管9和進(jìn)風(fēng)閥10與壓縮氣源連接；內(nèi)管下端設(shè)置具有開(kāi)孔的切割嘴4 ;由此設(shè)置垂直平行光經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)并由第二凹透鏡將光線(xiàn)重新聚焦，第三凸透鏡可將來(lái)自第二凹透鏡的垂直平行光重新聚焦至切割嘴處。所述內(nèi)管6外圍套有一個(gè)外管12,外管12上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口 13和冷卻液出口 14，外管12的其他部分封閉；外管12與內(nèi)管6之間連接有縱向的加強(qiáng)筋板15。所述切割嘴4外圍套有一個(gè)注水腔18，注水腔18上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口 19和冷卻液出口 20，注水腔18的其他部分封閉。實(shí)施例二:如圖2、圖3所示，本發(fā)明的組合式激光切割器，入射光源匯聚系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、光通道和切割嘴。入射光源匯聚系統(tǒng)位于一個(gè)封裝箱體7內(nèi)，封裝箱體7上設(shè)置有可對(duì)封裝箱體內(nèi)部抽真空的抽真空裝置8，入射光源匯聚系統(tǒng)包括有多組第一凸透鏡、第一凹透鏡和反光鏡，第一凸透鏡I和一個(gè)直徑小于第一凸透鏡并可將第一凸透鏡I匯聚的入射光源轉(zhuǎn)換為水平平行光的第一凹透鏡11，第一凸透鏡I與入射光源之間設(shè)置有可打開(kāi)或遮蔽入射光源的移動(dòng)擋板16，移動(dòng)擋板16由氣缸17驅(qū)動(dòng)，水平平行光的末端設(shè)置有可將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光的反光鏡5。透鏡系統(tǒng)包括有由上至下同軸設(shè)置的第二凸透鏡2和第二凹透鏡22，第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍；透鏡系統(tǒng)下方連接有一段屬于光通道的內(nèi)管6，內(nèi)管6上端與凹透鏡2密封連接，內(nèi)管的內(nèi)腔通過(guò)進(jìn)風(fēng)管9和進(jìn)風(fēng)閥10與壓縮氣源連接；內(nèi)管下端設(shè)置具有開(kāi)孔的切割嘴4;所述垂直平行光經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)并由第二凹透鏡將光線(xiàn)重新聚焦，重新聚焦的焦點(diǎn)位于切割嘴4處。所述內(nèi)管6外圍套有一個(gè)外管12,外管12上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口 13和冷卻液出口 14，外管12的其他部分封閉；外管12與內(nèi)管6之間連接有縱向的加強(qiáng)筋板15。所述切割嘴4外圍套有一個(gè)注水腔18，注水腔18上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)19和冷卻液出口 20，注水腔18的其他部分封閉。本發(fā)明工作過(guò)程中，入射光源經(jīng)過(guò)入射光源匯聚系統(tǒng)的第一凸透鏡聚焦，第一凹透鏡11可將第一凸透鏡I匯聚的入射光源轉(zhuǎn)換為水平平行光并將焦距延長(zhǎng)，然后通過(guò)設(shè)置在水平平行光末端的反光鏡5將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光；然后垂直平行光經(jīng)過(guò)第二凸透鏡聚焦，再經(jīng)過(guò)第二凹透鏡將焦距延長(zhǎng)，將匯聚到第二凹透鏡2下端的垂直平行光再次通過(guò)第三凸透鏡3進(jìn)行重新會(huì)聚，從而在焦點(diǎn)附近形成較大的有效切割深度，切割過(guò)程中利用氣流的沖擊使得切割部分能夠順利分離。上面實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種組合式激光切割器，其特征在于:包括入射光源匯聚系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、光通道和切割嘴； 所述入射光源匯聚系統(tǒng)包括至少一組透鏡，每組透鏡可將水平入射的直徑范圍較大的平行光匯聚為直徑范圍較小的水平平行光，在該水平平行光的傳播路線(xiàn)上設(shè)置有可將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光的反光鏡(5)； 所述透鏡系統(tǒng)位于反光鏡(5)下方，并可將反光鏡(5)投射來(lái)的垂直平行光進(jìn)行匯聚； 所述光通道位于透鏡系統(tǒng)下方，光通道下端設(shè)置切割嘴(4)，上述由透鏡系統(tǒng)匯聚的光線(xiàn)可經(jīng)過(guò)光通道聚焦于切割嘴(4)處。
2.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述入射光源匯聚系統(tǒng)包括至少一組光軸水平設(shè)置的第一凸透鏡(I)和第一凹透鏡(11);從第一凸透鏡一側(cè)平行入射的激光源可被第一凸透鏡匯聚到第一凹透鏡的范圍內(nèi)，第一凹透鏡可將匯聚的光線(xiàn)轉(zhuǎn)換為水平平行光。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述入射光源匯聚系統(tǒng)包括有多組可產(chǎn)生所述水平平行光的透鏡，各組透鏡環(huán)形分布或陣列分布。
4.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述透鏡系統(tǒng)可由依次位于豎直光軸上的第二凸透鏡(2)和第二凹透鏡(22)組成，第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍，并由第二凹透鏡將光線(xiàn)重新聚焦至切割嘴(4)處。
5.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述透鏡系統(tǒng)也可由依次位于豎直光軸上的第二凸透鏡(2)、第二凹透鏡(22)、第三凸透鏡(3)組成，第二凸透鏡可將入射的垂直平行光匯聚至第二凹透鏡的范圍，并由第二凹透鏡將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換為垂直平行光，第三凸透鏡可將來(lái)自第二凹透鏡的垂直平行光重新聚焦至切割嘴處。
6.按照權(quán)利要求4所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述入射光源匯聚系統(tǒng)位于一個(gè)封裝箱體(7)內(nèi)，封裝箱體(7)上設(shè)置有可對(duì)封裝箱體內(nèi)部抽真空的抽真空裝置⑶。
7.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述光通道包括有一個(gè)內(nèi)管(6)，內(nèi)管(6)下端與切割嘴(4)上的開(kāi)孔相通，內(nèi)管(6)上端與透鏡系統(tǒng)密封連接，內(nèi)管的內(nèi)腔通過(guò)進(jìn)風(fēng)管(9)與壓縮氣源連接；所述內(nèi)管(6)外圍套有一個(gè)外管(12)，外管(12)上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口(13)和冷卻液出口(14)，外管(12)的其他部分封閉。
8.按照權(quán)利要求7所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述外管(12)與內(nèi)管(6)之間連接有縱向的加強(qiáng)筋板(15)。
9.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述切割嘴(4)外圍套有一個(gè)注水腔(18)，注水腔(18)上設(shè)置有與冷卻液循環(huán)系統(tǒng)連接的冷卻液進(jìn)口(19)和冷卻液出口(20)，注水腔(18)的其他部分封閉。
10.按照權(quán)利要求1所述的組合式激光切割器，其特征在于:所述第一凸透鏡與入射光源之間設(shè)置有可打開(kāi)或遮蔽入射光源的移動(dòng)擋板(16)，所述移動(dòng)擋板(16)由氣缸(17)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用激光進(jìn)行金屬切割的組合式激光切割器。它包括入射光源匯聚系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、光通道和切割嘴；入射光源匯聚系統(tǒng)包括至少一組透鏡，每組透鏡可將水平入射的直徑范圍較大的平行光匯聚為直徑范圍較小的水平平行光，在水平平行光的傳播路線(xiàn)上設(shè)置有可將水平平行光轉(zhuǎn)換為垂直平行光的反光鏡；透鏡系統(tǒng)位于反光鏡下方；光通道位于透鏡系統(tǒng)下方，下端設(shè)置切割嘴。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，由于通過(guò)透鏡系統(tǒng)和入射光源匯聚系統(tǒng)的多組凹凸透鏡組合，可利用多個(gè)功率較小的激光光源達(dá)到最終切割激光強(qiáng)度的要求，從而使激光切割器的器件成本較低；其切割嘴在高溫切割的同時(shí)可以輸出壓縮氣流，使切割部分能夠順利分離，保證了切割效果。
文檔編號(hào)B23K26/06GK103192178SQ20121000511
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者夏致俊 申請(qǐng)人:夏致俊