[实用新型]一种可自动跟焦的激光切割总成

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光切割头，更具体地说，是涉及一种可自动跟焦的激光切割总成。

背景技术

由于激光切割焦点固定的特性，在激光切割板材时，激光切割头与板材之间的距离要保持恒定，所以在激光切割头上采用Z轴通过Z轴丝杠来进行上下升降调整，而在切割不同厚度材料时，YAG激光切割机需要采用焦距不同的聚焦镜片，YAG激光切割机通用的就是80毫米、100毫米和120毫米的，三种镜片更换的便捷性十分重要，目前还没有比较便捷的解决方案。

目前，应用于YAG激光切割机的激光切割头大部分采用机械控制跟焦，跟焦效果很差，特别在高速运动时，跟踪精度非常不好，并且由于喷嘴距离板材太近，飞溅物容易堵住切割头，影响切割效果；有些激光切割头采用电容式自动跟焦，但是采用步进电机控制，信号采用模拟量采集和传输，这样的方式会因为步进电机的开环结构而精度不高，模拟量的信号在远距离传输时会不稳定。

在激光切割过程中，是需要吹辅助气体来进行除渣和冷却的，压缩气体从激光切割头外壁上的进气孔进入，然后顺着激光传输方向由喷嘴处小孔射出，气体在激光切割头中的流动要呈平滑的锥状，最后聚集到喷嘴处，但目前的很多设计都不能保证气流道呈平滑的锥状，不平滑的内壁会导致气流受到阻碍后沿反方向回旋，回旋的气体会将切割产生的熔渣吸附进切割头，导致聚焦保护镜片污染，影响切割效果。

介于此，有必要对现有技术做进一步改进。

实用新型内容

本实用新型提出一种可自动跟焦的激光切割总成，解决了现有技术中激光切割头无法无障碍自动对焦、聚焦镜片不便于更换以及聚焦保护镜片容易受到污染的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种可自动跟焦的激光切割总成，包括用于切割金属板材的激光切割头、Z轴丝杠、Z轴伺服电机、用于控制所述Z轴伺服电机的Z轴伺服驱动器以及用于控制所述Z轴伺服驱动器的自动跟焦控制器，所述Z轴伺服电机通过所述Z轴丝杠驱动所述激光切割头，所述激光切割头的端部设有一铜质喷嘴，所述铜质喷嘴和所述金属板材之间形成一电容结构，所述电容结构依次通过传感器组件、前置放大器以及数字信号传输线连接至所述自动跟焦控制器，所述激光切割头内沿激光传输方向依次设有120毫米焦距聚焦镜片安装基座、100毫米焦距聚焦镜片安装基座以及80毫米焦距聚焦镜片安装基座，所述激光切割头的气流道呈平滑的锥状。

作为一种优选的实施方式，设定铜质喷嘴与金属板材之间的距离为标准值，进行跟焦电容标定，金属板材与大地导通，铜质喷嘴靠近金属板材时，铜质喷嘴与金属板材之间形成一电容结构，铜质喷嘴与金属板材之间的距离不同，对应的电容值也不同，前置放大器将传感器组件感应到的电容信号进行处理然后放大，转换成数字信号，再通过数字信号传输线传输到自动跟焦控制器，自动跟焦控制器将信号进行处理，与设定的标准值进行对比，得出电容差值，再将电容差计算为高度距离差，将高度距离差按照Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机以及Z轴丝杠之间的每转脉冲数、运动减速比和丝杠螺距换算成脉冲数和脉冲方向，将脉冲数和脉冲方向传输给Z轴伺服驱动器，Z轴伺服驱动器控制Z轴伺服电机按照脉冲方向进行对应脉冲数量的转动，Z轴丝杠随着Z轴伺服电机的转动而带动激光切割头沿着Z轴进行上升或者下降，从而始终保持铜质喷嘴与金属板材之间处于固定的距离。

进一步地，所述激光切割头包括一水冷组件，所述水冷组件依次由进水水咀、水冷通道以及出水水咀组成，所述水冷通道垂直于所述激光切割头的轴线。

进一步地，所述水冷组件和所述传感器组件之间设有一微调机械手轮。

进一步地，所述前置放大器通过前置放大器安装座安装于所述水冷组件上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的一种可自动跟焦的激光切割总成，其采用电容式自动跟焦的方式，使用伺服电机控制，信号采用数字量采集和传输，实现闭环控制，这样的方式精度高，抗干扰能力强，跟随稳定，不会因为切割速度快而导致跟随不准确。

2、本实用新型提供的一种可自动跟焦的激光切割总成，激光切割头采用多焦距结构，可安装80毫米、100毫米和120毫米的聚焦镜片，更换和维护都十分便捷，在切割不同厚度的材料时，可以十分方便地更换。

3、本实用新型提供的一种可自动跟焦的激光切割总成，激光切割头气流道采用全光滑锥状设计，保障气流能平滑地聚集到切割头喷嘴处，气流集中，压力效果最好，并且吹气过程不产生回旋气体，避免了聚焦保护镜片受到污染，从而影响切割效果。