[发明专利]电磁驱动永磁自复位式激光切割头

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，其实现了用电磁铁来控制自复位永磁弹簧单元与聚焦透镜控制外框架的间距，进而来调整聚焦透镜的位置，实现了激光切割头中的激光束与辅助气体的不同轴控制，属于机电一体化技术领域。

背景技术

激光切割加工技术是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。由于激光切割加工有光点小，能量集中，热影响区小，不接触加工工件，对工件无污染，与电子束加工相比应用更方便，激光束易于聚焦、导向，便于自动化控制等优点，并广泛运用到各个行业。据了解在相对于激光束加工过程中随时调整吹风的方向可提高加工效率并且可以防止工件的残渣堵塞吹风口，但是由于传统的激光切割头不能随意的控制聚焦镜片自由移动，并且激光切割头的吹风方向也不能随意调整，使得激光切割机在工作中的加工效率相对较低。

 激光切割行走轨迹多为复杂形状，而激光束焦点的位置主要依靠聚焦透镜来调整。如果用传统的液压传动控制系统等机械控制系统调整聚焦透镜的位置，会使激光头的体积增大，重量增加，激光切割头在移动过程中惯性大，移动速度缓慢，精确度较低。

发明内容

发明目的：本发明提供一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，其目的是解决传统激光切割头中聚焦透镜不能自由移动的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，其特征在于：该切割头包括辅助气体接头、上顶盖、焦点控制单元、中间箱体、下底座箱体和含轴向传感器的辅助气体喷嘴；焦点控制单元包括上焦点控制单元与下焦点控制单元，上焦点控制单元与下焦点控制单元结构相同，上焦点控制单元与下焦点控制单元的中间为中间箱体，上顶盖设置在上焦点控制单元上，下底座箱体设置在下焦点控制单元下，辅助气体接头设置在上顶盖上，辅助气体喷嘴设置在下底座箱体下；供激光穿过的孔贯穿整个切割头；焦点控制单元包括条形坡莫合金块、柱形永磁铁、电涡流传感器、聚焦透镜架、电磁铁、聚焦透镜和聚焦透镜控制外框架；电磁铁由E型铁芯和铁心固定座构成；聚焦透镜架设置在聚焦透镜控制外框架内，电磁铁分布于聚焦透镜控制外框架的内边缘，条形坡莫合金块设置在聚焦透镜架的四周与电磁铁位置对应，条形坡莫合金块与电磁铁留有供聚焦透镜架移动的缝隙，电涡流传感器设置在电磁铁旁边，聚焦透镜设置在聚焦透镜架内。

聚焦透镜架与上顶盖之间、聚焦透镜架与下底座箱体之间均设置有环形永磁铁、定位销、柱形永磁铁和平面球轴承；环形永磁铁与平面球轴承相互交错均匀的布置在固定聚焦透镜的孔的圆周四周，柱形永磁铁插入环形永磁铁的圆内，每个环形永磁体和柱形永磁铁在轴向方向上同心且同级相对，轴向方向上表现为吸引力，水平任意方向为斥力，平面球轴承支撑在上顶盖与聚焦透镜架之间以及下底座箱体与聚焦透镜架之间，使上顶盖和下底座箱体均与聚焦透镜架间形成一定气隙，构成3自由度永磁弹簧结构。

环形永磁铁与平面球轴承各为三个，沿固定聚焦透镜的孔的圆周交替均匀布置，多个环形永磁铁与平面球轴承的圆心连线形成圆，而在这个圆上，环形永磁铁与平面球轴承交替设置，相邻的两个环形永磁铁与平面球轴承之间夹角相同。

在聚焦透镜架边缘安有 六个条形坡莫合金块，其中四个条形坡莫合金块均布在聚焦透镜架的两边，剩下两个条形坡莫合金块对称布置在聚焦透镜架的另外两边，处在两个对边的条形坡莫合金块两两对应，每个条形坡莫合金块对应一个电磁铁形成一个电磁铁组，每两个相对的电磁铁组形成一组差动控制电磁铁组，每组差动控制电磁铁组旁边对应设置一个电涡流传感器。