專利名稱：一種激光切割頭聚焦透鏡更換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚焦透鏡更換裝置，尤其涉及一種激光切割頭聚焦透鏡更換裝置。
背景技術(shù)：
激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。隨著CO2激光切割機(jī)床的逐漸推廣，工業(yè)生產(chǎn)柔性逐漸增加，雙焦距聚焦透鏡的使用頻率在逐漸增大。如何在不影響加工精度的前提下實(shí)現(xiàn)快速方便的更換不同焦距的透鏡成為一個(gè)焦點(diǎn)問題?，F(xiàn)有的透鏡更換裝置兩個(gè)透鏡座，其中一個(gè)是空鏡座。切割頭上有兩個(gè)鏡座腔分別與空鏡座配合。使用不同焦距的透鏡時(shí)要調(diào)換兩個(gè)透鏡座在切割頭鏡腔座的位置。這種結(jié)構(gòu)的不足在于零部件較多，結(jié)構(gòu)不夠簡(jiǎn)單，配合面較多， 容易造成更換后誤差，影響加工精度。傳統(tǒng)透鏡更換裝置的鏡座腔部分是圓柱體結(jié)構(gòu)，在振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力較大，容易對(duì)加工產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于模態(tài)分析方法設(shè)計(jì)的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為
所述激光切割頭聚焦透鏡更換裝置包括設(shè)有透鏡座體腔的激光切割頭14，與激光切割頭14配套的聚焦透鏡座體I ;所述透鏡座體腔分為彼此對(duì)稱的上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3 ;所述聚焦透鏡座體I由一個(gè)鏡座15和與鏡座15相連的密封擋板13構(gòu)成，所述鏡座15插入上透鏡座體腔2或下透鏡座體腔3中，聚焦透鏡座體I通過安裝于密封擋板13上的螺釘4固定于激光切割頭14上。其中，所述激光切割頭14為立方體結(jié)構(gòu)。另外，所述鏡座15包括透鏡腔和置于透鏡腔上的壓蓋9，所述壓蓋9通過密封墊圈10和彈簧墊圈8將聚焦透鏡6固定在透鏡腔中。所述上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3中設(shè)有導(dǎo)向配合槽12 ;所述鏡座15兩側(cè)設(shè)有能與導(dǎo)向配合槽配合的導(dǎo)向配合面11。更換透鏡時(shí)，將換好透鏡的聚焦透鏡座體I上下顛倒后插入鏡座體腔中。當(dāng)鏡座15插入上透鏡座體腔2中時(shí)，聚焦透鏡6凸面端與彈簧墊圈8之間為凹面墊圈7，聚焦透鏡6平面端與鏡座15底部之間為平墊圈5。當(dāng)鏡座15插入下透鏡座體腔3中時(shí)，聚焦透鏡6平面端與彈簧墊圈8貼合，聚焦透鏡6凸面端與鏡座15底部之間為凹面墊圈7和平墊圈5，其中，聚焦透鏡6凸面端與凹面墊圈7貼合。下面結(jié)合附圖及設(shè)計(jì)原理對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明
參見圖I至圖4，所述激光切割頭聚焦透鏡更換裝置包括設(shè)有透鏡座體腔的激光切割頭14，與激光切割頭14配套的聚焦透鏡座體I ;所述透鏡座體腔分為彼此對(duì)稱的上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3，所述聚焦透鏡座體I由一個(gè)鏡座15和與鏡座15相連的密封擋板13構(gòu)成，所述鏡座15插入上透鏡座體腔2或下透鏡座體腔3中，聚焦透鏡座體I通過安裝于密封擋板13上的螺釘4固定于激光切割頭14上。本發(fā)明激光切割頭聚焦透鏡更換裝置的聚焦透鏡座體只有一個(gè)鏡座，沒有一般雙焦距透鏡更換裝置中用于密封鏡腔的空鏡座部分，這樣使得裝置的整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、零部件較少，從而使透鏡座體與座體腔配合面較少，可減少因?yàn)橥哥R更換帶來的誤差，而透鏡座體腔的密封則通過聚焦透鏡座體的密封擋板實(shí)現(xiàn)。其中，所述激光切割頭14為立方體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用有限元模態(tài)分析方法，對(duì)基于此透鏡更換裝置的不同外形結(jié)構(gòu)的切割頭進(jìn)行模態(tài)分析，比較各階模態(tài)分析結(jié)果，確定將激光切割頭設(shè)計(jì)為立方體結(jié)構(gòu)，其較圓形結(jié)構(gòu)在振動(dòng)情況下產(chǎn)生的應(yīng)力較小，增加激光切割頭使用壽命和使用精度；
所述鏡座15包括透鏡腔和置于透鏡腔上的壓蓋9，所述壓蓋9通過密封墊圈10和彈簧墊圈8將聚焦透鏡6固定在透鏡腔中。所述上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3中設(shè)有導(dǎo)向配合槽12 ;所述鏡座15兩側(cè)設(shè)有能與導(dǎo)向配合槽配合的導(dǎo)向配合面11，導(dǎo)向配合槽12和導(dǎo)向配合面11的設(shè)置能使聚焦透鏡座體I更準(zhǔn)確、更好的定位和固定于激光切割頭14上。
更換透鏡時(shí)，將換好透鏡的聚焦透鏡座體I上下顛倒后插入鏡座體腔中。當(dāng)鏡座15插入上透鏡座體腔2中時(shí)，聚焦透鏡6凸面端與彈簧墊圈8之間為凹面墊圈7，聚焦透鏡6平面端與鏡座15底部之間為平墊圈5。當(dāng)鏡座15插入下透鏡座體腔3中時(shí)，聚焦透鏡6平面端與彈簧墊圈8貼合，聚焦透鏡6凸面端與鏡座15底部之間為凹面墊圈7和平墊圈5，其中，聚焦透鏡6凸面端與凹面墊圈7貼合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
(I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件較少，操作簡(jiǎn)易。(2)透鏡座體與座體腔配合面較少，減少因?yàn)橥哥R更換帶來的誤差。(3)更換裝置的鏡座體腔為立方體結(jié)構(gòu)，顯著減少了振動(dòng)情況下產(chǎn)生的應(yīng)力，延長(zhǎng)切割頭使用壽命。總之，本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件較少，操作簡(jiǎn)易，不會(huì)造成或造成較少由于更換鏡片帶來誤差的方形切割頭雙焦距聚焦透鏡鏡片更換裝置。


圖I是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明190. 5mm焦距聚焦透鏡工作狀態(tài)剖視示意 圖3是本發(fā)明127mm焦距聚焦透鏡工作狀態(tài)剖視示意 圖4是本發(fā)明安裝190. 5mm焦距聚焦透鏡時(shí)聚焦透鏡座體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、聚焦透鏡座體；2、上透鏡座體腔；3、下透鏡座體腔；4、螺釘；5、平墊圈；
6、聚焦透鏡；7、凹面墊圈；8、彈簧墊圈；9、壓蓋；10、密封墊圈；11、導(dǎo)向配合面；12、導(dǎo)向配合槽；13、密封擋板；14、激光切割頭；15、鏡座。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
參見圖I至圖4，以190. 5mm焦距聚焦透鏡和127mm焦距聚焦透鏡更換為例，所述激光切割頭聚焦透鏡更換裝置包括設(shè)有透鏡座體腔的激光切割頭14，與激光切割頭14配套的聚焦透鏡座體I ;所述透鏡座體腔分為彼此對(duì)稱的上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3 ;所述聚焦透鏡座體I由一個(gè)鏡座15和與鏡座15相連的密封擋板13構(gòu)成，所述鏡座15插入上透鏡座體腔2或下透鏡座體腔3中，聚焦透鏡座體I通過安裝于密封擋板13上的螺釘4固定于激光切割頭14上。其中，所述激光切割頭14為立方體結(jié)構(gòu)，
所述鏡座15包括透鏡腔和置于透鏡腔上的壓蓋9，所述壓蓋9通過密封墊圈10和彈簧墊圈8將聚焦透鏡6固定在透鏡腔中。所述上透鏡座體腔2和下透鏡座體腔3中設(shè)有導(dǎo)向配合槽12 ;所述鏡座15兩側(cè)設(shè)有能與導(dǎo)向配合槽配合的導(dǎo)向配合面11。如圖2和圖4所示，當(dāng)聚焦透鏡6為190. 5mm焦距聚焦透鏡時(shí)，聚焦透鏡6凸面端與彈簧墊圈8之間為凹面墊圈7，聚焦透鏡6平面端與鏡座15底部之間為平墊圈5，裝有聚焦透鏡6的鏡座15插入上透鏡座體腔2中。如圖3所示，當(dāng)要將聚焦透鏡6更換為127mm焦距聚焦透鏡時(shí)，將聚焦透鏡座體I取出并更換聚焦透鏡，此時(shí)聚焦透鏡6平面端與彈簧墊圈8貼合，聚焦透鏡6凸面端與鏡座15底部之間為凹面墊圈7和平墊圈5，其中，聚焦透鏡6凸面端與凹面墊圈7貼合。將換好透鏡的聚焦透鏡座體I上下顛倒后插入下透鏡座體腔3中。實(shí)施例2有限元模態(tài)分析
分別對(duì)立方體結(jié)構(gòu)的切割頭和圓柱體結(jié)構(gòu)的切割頭進(jìn)行模態(tài)分析。建模時(shí)要求兩種外形結(jié)構(gòu)的切割頭頂面面積相同，對(duì)頂面所有節(jié)點(diǎn)建立ALL DOF約束，進(jìn)析I 5階模態(tài)分析。結(jié)果為立方體結(jié)構(gòu)2階模態(tài)的最大應(yīng)力為0. 365E12MPa，圓柱體結(jié)構(gòu)的2階模態(tài)的最大應(yīng)力為0. 553E12MPa。顯然基于此透鏡更換裝置的立方體結(jié)構(gòu)優(yōu)于圓柱體結(jié)構(gòu)。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，包括設(shè)有透鏡座體腔的激光切割頭(14)，與激光切割頭(14)配套的聚焦透鏡座體(I )，其特征在干，所述透鏡座體腔分為彼此対稱的上透鏡座體腔(2)和下透鏡座體腔(3);所述聚焦透鏡座體(I)由一個(gè)鏡座(15)和與鏡座(15)相連的密封擋板(13)構(gòu)成，所述鏡座(15)插入上透鏡座體腔(2)或下透鏡座體腔(3)中；所述聚焦透鏡座體(I)固定于激光切割頭(14)上。
2.如權(quán)利要求I所述的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，其特征在于，所述激光切割頭(14)為立方體結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，其特征在干，所述鏡座(15)包括透鏡腔和置于透鏡腔上的壓蓋(9)，所述壓蓋(9)通過密封墊圈(10)和彈簧墊圈(8)將聚焦透鏡(6)固定在透鏡腔中。
4.如權(quán)利要求3所述的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，其特征在于，所述聚焦透鏡(6)凸面端與彈簧墊圈(8)之間設(shè)有凹面墊圈(7)，聚焦透鏡(6)平面端與鏡座(15)底部之間設(shè)有平墊圈(5)。
5.如權(quán)利要求3所述的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，其特征在于，所述聚焦透鏡(6)平面端與彈簧墊圈(8)貼合，聚焦透鏡(6)凸面端與鏡座(15)底部之間設(shè)有凹面墊圈(7)和平墊圈(5)。
6.如權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，其特征在于，所述上透鏡座體腔(2)和下透鏡座體腔(3)中設(shè)有導(dǎo)向配合槽(12);所述鏡座(15)兩側(cè)設(shè)有能與導(dǎo)向配合槽配合的導(dǎo)向配合面(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光切割頭聚焦透鏡更換裝置，包括設(shè)有透鏡座體腔的激光切割頭，與激光切割頭配套的聚焦透鏡座體，透鏡座體腔分為彼此對(duì)稱的上透鏡座體腔和下透鏡座體腔；聚焦透鏡座體由一個(gè)鏡座和與鏡座相連的密封擋板構(gòu)成，鏡座插入上透鏡座體腔或下透鏡座體腔中，聚焦透鏡座體通過安裝于密封擋板上的螺釘固定于激光切割頭上。本發(fā)明的聚焦透鏡更換裝置只有一個(gè)透鏡座，沒有一般雙焦距透鏡更換裝置中用于密封鏡腔的空鏡座部分，而將與鏡座相連的密封擋板用于密封鏡腔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精準(zhǔn)，更換透鏡方便，且立方體外形結(jié)構(gòu)較圓柱體外形結(jié)構(gòu)存在優(yōu)越性。
文檔編號(hào)B23K26/04GK102672348SQ20121014871
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者張屹, 楊曉龍 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)