[實用新型]一種結構改進的激光切割頭

有效

• 申請號: 201920700738.7
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN209936143U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張欣濤;于雷;趙博
• 申請（專利權）人: 沈陽華鈦實業有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/064;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種結構改進的激光切割頭，它包括外殼和安裝于外殼內的聚焦裝置，聚焦裝置包括聚焦透鏡和透鏡托架，所述外殼的側壁上設有開口，激光切割頭還包括冷卻裝置，該冷卻裝置包括帕爾帖元件、導熱蓋板、帶狀的柔性導熱帶以及散熱元件，柔性導熱帶的一端固定于透鏡托架；另一端固定于導熱蓋板的正面，所述導熱蓋板密封覆蓋于外殼的開口，所述帕爾帖元件的吸熱端固定于導熱蓋板的背面，帕爾帖元件的放熱端與散熱元件固定連接。本實用新型利用帕爾帖元件對聚焦透鏡進行導熱，不僅能獲得理想的散熱效果，而且能有效避免氣流冷卻系統中的氣流雜質對聚焦透鏡的折射率造成的負面影響，從而確保激光束的焦點聚焦在工件表面期望的最佳點上。

技術領域

本實用新型涉及一種激光切割裝置，特別是指一種用于金屬板切割/沖壓機床中光纖激光切割系統的激光切割頭。

背景技術

光纖激光切割系統用于切割、雕刻和焊接零件是眾所周知的，并且在加工金屬板和金屬板的機床領域中得到了廣泛的應用。

光纖激光切割系統的主要原理是利用光纖電纜將激光束傳輸到切割頭，切割頭通常包括準直裝置和聚焦裝置，該準直裝置將離開光纖的光束會聚在聚焦裝置上，該聚焦裝置能夠將準直的激光束聚焦在待切割的工件上。

上述聚焦裝置包括聚焦透鏡和透鏡托架，所述聚焦透鏡和透鏡托架通常安裝在密封的外殼內，以防止被外界因素的污染，這些污染因素會弄臟透鏡并因此改變其光學特性。

事實上，穿過聚焦透鏡的激光束的一小部分能量由于不同的原因被吸收并轉化為熱量，主要是因為光學器件(涂層和基底)的非絕對透明性。長時間使用產生的熱量導致整個切割頭，特別是聚焦透鏡的溫度明顯升高。這種溫度升高導致聚焦透鏡本身折射率發生變化，從而導致焦點的移動。這種現象通常被稱為“熱焦點偏移”，使得切割系統不可能將激光束聚焦在工件表面上期望的最佳點上。

聚焦透鏡的溫度升高還會損壞設置在透鏡表面上的保護層，導致聚焦透鏡光學特性的進一步變化。

為了解決這個問題，目前的激光切割頭都需要配備一套冷卻系統進行工作。已知的冷卻系統在受控溫度下將氣體(通常是氮氣)引入，使得氣體流過聚焦透鏡，從而冷卻所述聚焦透鏡。使用氣流的冷卻系統主要具有以下兩個缺點：首先，需要使用不含污染元素的昂貴氣體，成本較高，而且氣體本身不能100%保證不含污染元素。氣體中包含的少量污染或外來顆粒或元素可能沉積在聚焦透鏡上，不僅導致光學器件折射率的變化，還導致激光束能量的吸收，從而降低可用于切割的功率。

實用新型內容

本實用新型提供了一種激光切割頭，其目的在于克服現有氣流冷卻系統存在的成本高昂以及長期使用后影響到聚焦透鏡折射率的問題。

為了達到目的，本實用新型提供的技術方案如下：

一種結構改進的激光切割頭，包括外殼和安裝于外殼內的聚焦裝置，聚焦裝置包括聚焦透鏡和透鏡托架，透鏡托架可滑動地安裝在外殼內，所述聚焦透鏡固定安裝于透鏡托架中，并且聚焦透鏡的周緣與透鏡托架緊密貼合，所述外殼的側壁上設有開口，所述激光切割頭還包括冷卻裝置，該冷卻裝置包括帕爾帖元件、導熱蓋板、帶狀的柔性導熱帶以及散熱元件，所述柔性導熱帶的一端固定于透鏡托架；另一端固定于導熱蓋板的正面，所述導熱蓋板密封覆蓋于外殼的開口，所述帕爾帖元件的吸熱端固定于導熱蓋板的背面，帕爾帖元件的放熱端與散熱元件固定連接。

進一步的，所述導熱蓋板由鋁合金或黃銅制成。

進一步的，所述柔性導熱帶為編制銅帶或者石墨涂敷帶。

進一步的，所述散熱元件包括由高導熱材料制成的主體和多塊散熱板，所述主體呈中空的立方體形，該主體的上、下兩端均為開口端，所述各散熱板間隔且相互平行地安裝于主體的中空腔體內。

采用本實用新型提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：