电磁驱动永磁自复位式激光切割头制造技术

本发明专利技术提供一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，本申请将手动调节激光焦点的焦点控制单元，换成由差动电磁铁控制的、电涡流位移传感器检测位置的控制装置。本发明专利技术为能够使聚焦透镜在水平面上自由移动的电磁驱动永磁自复位式切割头。在技术研究和实际应用中，具有很大的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，本申请将手动调节激光焦点的焦点控制单元，换成由差动电磁铁控制的、电涡流位移传感器检测位置的控制装置。本专利技术为能够使聚焦透镜在水平面上自由移动的电磁驱动永磁自复位式切割头。在技术研究和实际应用中，具有很大的发展前景。【专利说明】电磁驱动永磁自复位式激光切割头
本专利技术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
。
技术介绍
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。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术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:本专利技术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。 优点及效果:本专利技术提供一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，本申请将手动调节激光焦点的焦点控制单元，换成由差动电磁铁控制的、电涡流位移传感器检测位置的控制装置。由聚焦透镜架、聚焦透镜控制外框架、平面球轴承、电磁铁(含E型铁芯和铁心固定座)、聚焦透镜、条形坡莫合金块、环形永磁铁和柱形永磁铁构成，其中3个同极性的环形永磁铁和3个平面球轴承穿插对称固定在对应箱体底板凹槽中，3个柱形永磁铁固定在聚焦透镜架的凹槽中，与对应箱体底板中环形永磁铁同心且同级相对布置。在竖直方向上环形永磁铁和柱形永磁体表现为吸引力，水平任意方向表现为斥力，平面球轴承支撑在对应箱体底板与聚焦透镜架间，使箱体底板与聚焦透镜架形成一定气隙，构成轴向自复位永磁弹簧单元。电磁控制装置由电磁铁(含E型铁芯和铁芯固定座)，控制器和功率放大器构成，其中电磁铁固定在铁芯固定座上，控制器发出信号，功率放大器接受信号向电磁铁供电。聚焦透镜架边缘安装有6个条形坡莫合金块；在一条直线上的2个条形坡莫合金块与2个有电磁铁和一个电润流位移传感器构成一组，构成一组差动控制单兀。 在电磁控制装置中，总共有6个电磁铁，其中4个电磁铁中以2个为一组安装在两个对立面中，另2个电磁铁安装在侧面的两个对立面上。这样就构成了 3组差动控制电磁铁组，用三组电磁铁组控制聚焦透镜架中间的聚光透镜在直径方向平面方向上平动和转动，与聚焦透镜架边缘相对的电涡流传感器检测移动位置，与差动电磁铁构成闭环控制本专利技术为能够使聚焦透镜在水平面上自由移动的电磁驱动永磁自复位式切割头。该装置将永磁弹簧与电磁铁差动控制结合起来，实现了聚焦透镜在水平面上的自由移动，使得光轴相对于辅助气体喷嘴轴线灵活调整，并且激光焦点移动平稳可靠，速度高，无污染，在电磁铁断电的情况下焦点可以自动回复中心，为激光焦点控制带来方便。在技术研究和实际应用中，具有很大的发展前景。 【专利附图】【附图说明】:图1是本专利技术专利的3维结构图。 图2是切割头爆炸展开图。 图3是本专利技术专利的聚焦透镜控制单元结构图。 图1中的I为辅助气体接头,2为上顶盖,3为焦点控制单元,4为中间箱体,5为焦点控制单元，6为下底座箱体，7为辅助气体喷嘴(含轴向传感器)。 图2中的8为环形永磁铁，9为定位销，10为条形坡莫合金块，11为柱形永磁铁，12为平面球轴承。 图3中13为电涡流传感器，14为聚焦透镜架，15为电磁铁(含E型铁芯和铁心固定座)，16为聚焦透镜，17为聚焦透镜控制外框架。 【具体实施方式】:下面结合附图对本专利技术做进一步的说明:如图1所示，本专利技术提供一种电磁驱动永磁自复位式激光切割头，该切割头包括辅助气体接头1、上顶盖2、焦点控制单元、中间箱体4、下底座箱体6和含轴向传感器的辅助气体喷嘴7 ;焦点控制单元包括上焦点控制单元3与下焦点控制单元5，上焦点控制单元3与下焦点控制单元5结构相同,上焦点控制单元3与下焦点控制单元5的中间为中间箱体4,上顶盖2设置在上焦点控制单元3上，下底座箱体6设置在下焦点控制单元5下，辅助气体接头I设置在上顶盖2上，辅助气体喷嘴7设置在下底座箱体6下；供激光穿过的孔贯穿整个切割头；焦点控制单元包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（1）、上顶盖（2）、焦点控制单元、中间箱体（4）、下底座箱体（6）和含轴向传感器的辅助气体喷嘴（7）；焦点控制单元包括上焦点控制单元（3）与下焦点控制单元（5），上焦点控制单元（3）与下焦点控制单元（5）结构相同，上焦点控制单元（3）与下焦点控制单元（5）的中间为中间箱体（4），上顶盖（2）设置在上焦点控制单元（3）上，下底座箱体（6）设置在下焦点控制单元（5）下，辅助气体接头（1）设置在上顶盖（2）上，辅助气体喷嘴（7）设置在下底座箱体（6）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（10）、柱形永磁铁（11）、电涡流传感器(13)、聚焦透镜架（14）、电磁铁(15)、聚焦透镜(16)和聚焦透镜控制外框架（17）；电磁铁（15）由E型铁芯和铁心固定座构成；聚焦透镜架（14）设置在聚焦透镜控制外框架（17）内，电磁铁(15)分布于聚焦透镜控制外框架（17）的内边缘，条形坡莫合金块（10）设置在聚焦透镜架（14）的四周与电磁铁(15)位置对应，条形坡莫合金块（10）与电磁铁(15)留有供聚焦透镜架（14）移动的缝隙，电涡流传感器(13)设置在电磁铁（15）旁边，聚焦透镜(16)设置在聚焦透镜架（14）内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凤，张明，金俊杰，周雪，董小微，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21