聚焦裝置以及具有該聚焦裝置的激光切割裝置制造方法
【專利摘要】一種用于激光切割裝置的聚焦裝置，設(shè)有透鏡及調(diào)節(jié)透鏡位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述透鏡包括中心聚焦片、環(huán)狀聚焦透鏡，所述中心聚焦片設(shè)置有中心聚焦透鏡及環(huán)繞所述中心聚焦透鏡并用以固定所述中心聚焦透鏡的環(huán)狀平面鏡，所述環(huán)狀聚焦透鏡的外徑和環(huán)寬與所述環(huán)狀平面鏡的外徑和環(huán)寬均相同，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用以調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于同一光軸上的調(diào)中裝置以及調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)之間距離的調(diào)距裝置。本發(fā)明的聚焦裝置簡(jiǎn)化了具有不同曲率半徑的聚焦透鏡的制備工藝、兩個(gè)焦點(diǎn)間距離調(diào)節(jié)方便、切割范圍廣、成本低。
【專利說(shuō)明】聚焦裝置以及具有該聚焦裝置的激光切割裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚焦裝置，尤其涉及一種具有雙焦點(diǎn)、且兩個(gè)焦點(diǎn)之間距離可調(diào)的聚焦裝置以及具有該聚焦裝置的激光切割裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光切割是利用高功率密度的激光束掃描工件表面，在極短的時(shí)間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬(wàn)攝氏度，使材料熔化或者氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，達(dá)到切割材料的目的。由于是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刀，激光刀頭的機(jī)械部分與工件無(wú)接觸，在工作中不會(huì)對(duì)工件表面造成劃傷。此外，激光切割還具有精度高、切割速度快、切割平滑、節(jié)省材料、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此激光切割在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]為了提高激光切割的厚度，業(yè)內(nèi)采用雙聚焦法即具有兩個(gè)焦點(diǎn)的聚焦透鏡(如圖1所示)將激光束聚焦在工件的上下表面上，使得工件的上下表面上各形成一個(gè)焦點(diǎn)，從而將激光切割的厚度提高到一倍以上。然而，生產(chǎn)制造這種具有兩個(gè)焦點(diǎn)的聚焦鏡片具有很大的難度。其次，在使用過程中，需要根據(jù)工件的厚度不時(shí)地更換焦距不同的鏡片，從而加大了設(shè)備使用成本，不利于激光切割的推廣。
[0004]鑒于上述問題，有必要提供一種聚焦裝置，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種聚焦裝置以及具有該聚焦裝置的激光切割裝置，該聚焦裝置制備工藝簡(jiǎn)單、兩個(gè)焦點(diǎn)之間距離調(diào)節(jié)方便、切割范圍廣、成本低。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種聚焦裝置，用于激光切割裝置，所述聚焦裝置設(shè)有透鏡及調(diào)節(jié)透鏡位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述透鏡包括中心聚焦片、環(huán)狀聚焦透鏡，所述中心聚焦片設(shè)置有中心聚焦透鏡及環(huán)繞所述中心聚焦透鏡并用以固定所述中心聚焦透鏡的環(huán)狀平面鏡，所述環(huán)狀聚焦透鏡的外徑和環(huán)寬與所述環(huán)狀平面鏡的外徑和環(huán)寬均相同，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用以調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于同一光軸上的調(diào)中裝置以及調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)之間距離的調(diào)距裝置。
[0007]進(jìn)一步地，所述中心聚焦片、環(huán)狀聚焦透鏡沿激光入射方向依次排列。
[0008]進(jìn)一步地，所述環(huán)狀聚焦透鏡設(shè)置有中心平面鏡，所述中心平面鏡的外徑與所述中心聚焦透鏡的外徑相同且所述中心平面鏡位于環(huán)狀聚焦透鏡的環(huán)內(nèi)。
[0009]進(jìn)一步地，所述中心聚焦透鏡和所述環(huán)狀聚焦透鏡的曲率半徑不同。
[0010]進(jìn)一步地，所述聚焦裝置還包括用以收容調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的外殼，所述外殼設(shè)置有前壁以及與前壁相對(duì)設(shè)置的后壁，所述調(diào)中裝置設(shè)有偏擺裝置及介于偏擺裝置與透鏡之間起緩沖作用的密封圈，所述偏擺裝置包括收容密封圈的固定圈、設(shè)置于固定圈上背離密封圈的一側(cè)且靠近后壁的彈簧以及設(shè)置于固定圈上背離密封圈的一側(cè)且靠近前壁的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲，所述兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲分設(shè)于所述彈簧與所述透鏡中心點(diǎn)連線的兩側(cè)，所述對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲的另一端裸露于所述外殼的外側(cè)以方便調(diào)節(jié)，在透鏡所在平面上所述透鏡在對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲及彈簧的合力下可移動(dòng)至所述透鏡的焦點(diǎn)與激光的光路位于同一軸線上。
[0011]進(jìn)一步地，所述調(diào)距裝置設(shè)有用于固定調(diào)中裝置的容納腔、與設(shè)置于所述聚焦裝置外殼上的調(diào)焦旋鈕相連接的撥桿，所述調(diào)焦旋鈕可以帶動(dòng)所述撥桿運(yùn)動(dòng)以控制調(diào)距裝置沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離。
[0012]進(jìn)一步地，所述撥桿位于所述調(diào)中裝置的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲之間。
[0013]進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)所述中心聚焦片的調(diào)中裝置固定于所述調(diào)距裝置內(nèi)，所述中心聚焦透鏡的焦點(diǎn)可在調(diào)距裝置的調(diào)節(jié)下沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步地，所述聚焦裝置還包括與調(diào)中裝置相對(duì)應(yīng)的光闌抽屜以輔助調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)位于同一光軸上，在光闌抽屜所在平面上，所述光闌抽屜設(shè)有通過抽屜中心用以遮擋光的若干金屬及被所述金屬分割而形成的若干通光孔。
[0015]進(jìn)一步地，所述金屬呈十字架形狀且其中一個(gè)通光孔位于所述光闌抽屜的正中心。
[0016]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供另一技術(shù)方案:
一種激光切割裝置，所述激光切割裝置包括激光連接器接口、激光切割噴嘴及介于激光連接器接口與激光切割噴嘴之間的聚焦裝置，所述聚焦裝置選自權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的聚焦裝置。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的聚焦裝置一方面通過中心聚焦透鏡與環(huán)狀聚焦透鏡形成兩個(gè)焦點(diǎn)，簡(jiǎn)化了具有不同曲率半徑的聚焦透鏡的制備工藝；另一方面所述聚焦裝置通過設(shè)置有調(diào)中裝置及調(diào)距裝置，在不需要更換其他規(guī)格透鏡的情況下即可方便地調(diào)節(jié)所述兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離，從而使得切割范圍廣，同時(shí)還降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為現(xiàn)有的雙焦點(diǎn)鏡片光路不意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明聚焦裝置的雙焦點(diǎn)透鏡光路示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明聚焦裝置的主視圖。
[0021]圖4為圖3所示聚焦裝置在A-A方向上的剖視圖。
[0022]圖5為本發(fā)明中心聚焦片固定在調(diào)中裝置中的立體圖。
[0023]圖6為圖5在B-B方向上的剖視圖。
[0024]圖7為本發(fā)明環(huán)狀聚焦透鏡固定在調(diào)中裝置中的立體圖。
[0025]圖8為圖7在C-C方向上的剖視圖。
[0026]圖9為本發(fā)明光闌抽屜立體圖。
[0027]圖10為圖9所示的光闌抽屜在D-D方向上的剖視圖。
[0028]圖11為與圖9所不光闌抽屜相對(duì)設(shè)置的另一光闌抽屜立體圖。
[0029]圖12為圖11所示的光闌抽屜在E-E方向上的剖視圖。
[0030]圖13為本發(fā)明另一實(shí)施例的雙焦點(diǎn)透鏡光路示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]請(qǐng)參閱圖1，傳統(tǒng)的雙聚焦法(深焦鏡頭)是采用一片在同一光軸上具有兩種曲率半徑的聚焦鏡片，使激光束在工件的不同部位形成兩次聚焦。圖中中心部位透鏡的直徑為D1，焦距為JFl ;環(huán)繞中心部位透鏡的環(huán)狀部位透鏡的直徑為D2，焦距為JF2，JFl與JF2的差值JSF為兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離。沿激光入射方向上，所述工件的兩個(gè)表面分別為上表面和下表面，透鏡形成的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為上焦點(diǎn)和下焦點(diǎn)。由于中心部位透鏡與環(huán)狀部位透鏡的曲率半徑不一樣，因此在工件的上下表面各形成一個(gè)焦點(diǎn)。在實(shí)施切割時(shí)，上焦點(diǎn)位于工件的上表面，下焦點(diǎn)位于工件的下表面。從而一方面能在工件的上表面保持高強(qiáng)度的激光光束，滿足材料起燃所必需的條件同時(shí)在工件下表面也保持高強(qiáng)度的激光光束，以達(dá)到在整個(gè)材料厚度范圍內(nèi)產(chǎn)生干凈平整的切口的目的，另一方面擴(kuò)大了實(shí)施高質(zhì)量切割的厚度范圍。在激光功率相等條件下，采用雙焦法可以將工件的加工厚度提高兩倍以上。
[0033]然而這種方法具有一些不足之處:1、在同一鏡片上，磨制出兩種曲率半徑的透鏡，在技術(shù)上存在一定的難度，難以實(shí)施。2、為了應(yīng)對(duì)不同厚度的材料，須準(zhǔn)備一系列焦距的雙焦鏡頭，且在使用時(shí)需適時(shí)更換，使用不便。
[0034]實(shí)施例1
請(qǐng)參閱圖2至圖12，本發(fā)明用于激光切割裝置的聚焦裝置(未標(biāo)號(hào))設(shè)有透鏡200、調(diào)節(jié)透鏡200位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300以及用以收容調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300的外殼100，所述外殼100設(shè)置有前壁110以及與前壁110相對(duì)設(shè)置的后壁120，且所述前壁110上設(shè)有可以打開的護(hù)蓋111，便于調(diào)節(jié)操作。所述聚焦裝置還包括輔助調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)位于同一光軸上的光闌抽屜400。
[0035]所述透鏡200包括中心聚焦片210、環(huán)狀聚焦透鏡220。所述中心聚焦片210設(shè)置有中心聚焦透鏡211及環(huán)繞所述中心聚焦透鏡211并用以固定所述中心聚焦透鏡211的環(huán)狀平面鏡212。所述環(huán)狀聚焦透鏡220的外徑D2和環(huán)寬H與所述環(huán)狀平面鏡212的外徑D2和環(huán)寬H均相同。本實(shí)施例中，所述環(huán)狀聚焦透鏡220設(shè)置有中心平面鏡221，所述中心平面鏡221的外徑Dl與所述中心聚焦透鏡211的外徑Dl相同且所述中心平面鏡221位于環(huán)狀聚焦透鏡220的環(huán)內(nèi)。
[0036]如圖1所示，本實(shí)施例中，所述中心聚焦透鏡211和所述環(huán)狀聚焦透鏡220沿激光入射方向依次排列且兩者的曲率半徑不同；所述中心聚焦透鏡211的焦距為J1，所述環(huán)狀聚焦透鏡220的焦距為J2。
[0037]當(dāng)激光光束經(jīng)過擴(kuò)束后垂直入射到聚焦裝置的透鏡200時(shí)，其中心部分的光束經(jīng)過中心聚焦透鏡211聚焦后穿過位于環(huán)狀聚焦透鏡220的環(huán)內(nèi)的中心平面鏡221并在工件的上表面形成第一焦點(diǎn)。而擴(kuò)束后的光束的環(huán)狀部分的光束經(jīng)過固定所述中心聚焦透鏡211的環(huán)狀平面鏡212后經(jīng)環(huán)狀聚焦透鏡220聚焦到工件的下表面形成第二焦點(diǎn)。
[0038]為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)焦點(diǎn)的距離能夠從完全重合(O距離)到要求距離的線性調(diào)節(jié)，設(shè)定所述中心聚焦透鏡211和所述環(huán)狀聚焦透鏡220的最小距離為JG，所述中心聚焦透鏡211和所述環(huán)狀聚焦透鏡220之間的調(diào)節(jié)距離為JS，其中中心聚焦透鏡211的焦距J1=J2+JG。在這種情況下，設(shè)工件的厚度為S，第一焦點(diǎn)距工件上表面的距離為SU，下焦點(diǎn)距工件下表面的距離為SD，則JS=S+SU+SD，式中當(dāng)?shù)谝唤裹c(diǎn)位于工件上表面的上方且第二焦點(diǎn)位于工件下表面的下方時(shí)，su、SD均為正數(shù)；而當(dāng)?shù)谝唤裹c(diǎn)位于工件上表面的上方且第二焦點(diǎn)位于工件下表面的下方時(shí)，SU、SD均為負(fù)數(shù)。當(dāng)然區(qū)別于本實(shí)施例，所述中心聚焦透鏡211和所述環(huán)狀聚焦透鏡220在沿激光入射方向也可以呈反向排列且兩者的曲率半徑也可以相同。
[0039]請(qǐng)參閱圖3至圖8，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300包括用以調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡211和環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)位于同一光軸上的調(diào)中裝置310以及調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡211和環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)之間距離的調(diào)距裝置320。
[0040]所述調(diào)中裝置310設(shè)有偏擺裝置311及介于偏擺裝置311與透鏡200之間起緩沖作用的密封圈312，所述偏擺裝置311包括收容密封圈312的固定圈3111、設(shè)置于固定圈3111上背離密封圈312的一側(cè)且靠近后壁120的彈簧3112以及設(shè)置于固定圈3111上背離密封圈312的一側(cè)且靠近前壁110的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113，所述兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113分設(shè)于所述彈簧3112與所述透鏡200中心點(diǎn)連線的兩側(cè)，且所述對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113的另一端穿過設(shè)于調(diào)中裝置上310上的對(duì)中調(diào)節(jié)螺孔(未標(biāo)號(hào))裸露于所述外殼100的外側(cè)以方便調(diào)節(jié)。在透鏡200所在平面上，所述透鏡200在兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113的側(cè)向擠壓下朝向前壁110、后壁120及其他兩個(gè)方向移動(dòng)，同時(shí)置于對(duì)立面的彈簧3112因?yàn)榘l(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，所述透鏡200在兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113與彈簧3112產(chǎn)生的力的合力下可移動(dòng)至所述透鏡200的焦點(diǎn)與激光的光路位于同一軸線上。分別用于調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡211和所述環(huán)狀聚焦透鏡220所采用的調(diào)中裝置310的調(diào)節(jié)方法相同。
[0041]可沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)的所述調(diào)距裝置320設(shè)有用于固定調(diào)中裝置310的容納腔(未標(biāo)號(hào))、與設(shè)置于所述聚焦裝置外殼100上的調(diào)焦旋鈕112相連接的撥桿321，所述撥桿321位于所述調(diào)中裝置310的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113之間。所述調(diào)焦旋鈕112可以帶動(dòng)所述撥桿321運(yùn)動(dòng)以控制調(diào)距裝置320沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離；從而可以通過在所述聚焦裝置外調(diào)節(jié)調(diào)焦旋鈕112來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)焦點(diǎn)間距離能夠從完全重合到要求距離的線性調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。區(qū)別于本實(shí)施例，所述撥桿321也可以位于所述調(diào)中裝置310的其他位置。
[0042]本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)所述中心聚焦片210的調(diào)中裝置310固定于所述調(diào)距裝置320內(nèi)，使得所述中心聚焦透鏡211的焦點(diǎn)可在調(diào)距裝置320的調(diào)節(jié)下沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變兩個(gè)焦點(diǎn)間距離的目的。區(qū)別于本實(shí)施例，所述聚焦裝置也可以通過調(diào)距裝置320來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變兩個(gè)焦點(diǎn)間距離；也可以同時(shí)調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡211和環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)，以改變兩個(gè)焦點(diǎn)間的距離。
[0043]請(qǐng)參閱圖9至圖12，所述光闌抽屜400與調(diào)中裝置310相對(duì)應(yīng)，用以輔助調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)位于同一光軸上。在光闌抽屜400所在平面上，所述光闌抽屜400設(shè)有通過抽屜中心用以遮擋光的若干金屬410及被所述金屬410分割而形成的若干通光孔420。本實(shí)施例中，所述金屬410呈十字架形狀且其中一個(gè)通光孔420位于所述光闌抽屜400的正中心。精密加工的光闌抽屜400，可以輔助我們精密的將激光的入射軸精確調(diào)節(jié)到系統(tǒng)的機(jī)械軸心上，為所述中心聚焦透鏡211和環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)位于同一光軸上的調(diào)節(jié)創(chuàng)造條件。
[0044]本發(fā)明的激光切割裝置包括激光連接器接口 600、激光切割噴嘴500及介于激光連接器接口 600與激光切割噴嘴500之間的聚焦裝置。在使用時(shí)，激光連接器(未圖示)通過激光連接器接頭(未圖示)安裝在激光連接器接口 600上，且激光連接器可被位于激光連接器接口 600上的四個(gè)光軸調(diào)節(jié)螺絲(未圖示)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0045]在激光切割前需要按照切割要求調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離，步驟如下:第一步，打開護(hù)蓋111將調(diào)節(jié)所述中心聚焦片210的調(diào)中裝置310與調(diào)節(jié)所述環(huán)狀聚焦透鏡220的調(diào)中裝置310全部從光路中卸下來(lái)，用本裝置專門配置的與調(diào)中裝置310相對(duì)應(yīng)的光闌抽屜400代替。沿激光入射方向上，兩個(gè)光闌抽屜400的十字架一一對(duì)應(yīng)。第二步:激光器通過激光連接器發(fā)出激光指示紅光，旋下激光切割噴嘴500，將被光闌抽屜400的十字架遮擋的圖形投射到激光切割噴嘴500出口下方的白紙上。反復(fù)調(diào)節(jié)四個(gè)光軸調(diào)節(jié)螺絲，至到白紙上觀察到被十字架形的光闌抽屜400分割的紅色光斑的遮擋的陰影線條最細(xì)、中心的通光圓點(diǎn)最大；此時(shí)可以認(rèn)定，從激光連接器發(fā)出的紅光光束已經(jīng)和透鏡200的光軸同心。第三步:取下光闌抽屜400，換回調(diào)節(jié)所述中心聚焦片210的調(diào)中裝置310裝上激光切割噴嘴500，用常規(guī)辦法檢查并調(diào)節(jié)兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113，直到被聚焦的紅光在激光切割噴嘴500射出。第四步:裝回與調(diào)節(jié)所述環(huán)狀聚焦透鏡220的調(diào)中裝置310，用第三步同樣的方法調(diào)節(jié)兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲3113，直到在噴嘴的下方得到另一個(gè)焦點(diǎn)為止。在進(jìn)行第三和第四步時(shí)，不能再調(diào)節(jié)位于激光連接器接口 600上的四個(gè)光軸調(diào)節(jié)螺絲。第五步:根據(jù)工件厚度，調(diào)節(jié)所述調(diào)焦旋鈕112并帶動(dòng)所述撥桿321運(yùn)動(dòng)以控制調(diào)距裝置320沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離與切割要求的距離一致。
[0046]本發(fā)明中，中心聚焦透鏡211的直徑Dl和環(huán)狀聚焦透鏡220的環(huán)寬H的相對(duì)比例是不變的。鑒于激光強(qiáng)度的高斯分配的特點(diǎn)，中心聚焦透鏡211的直徑Dl和環(huán)寬H的比例決定了兩個(gè)焦點(diǎn)各自在光束中所能分配到的激光功率。為了使得激光功率能根據(jù)切割工藝的要求在兩個(gè)焦點(diǎn)之間進(jìn)行合理的分配，通過改變?nèi)肷浼す馐拇笮?lái)對(duì)激光功率進(jìn)行分配。中心聚焦透鏡211的焦點(diǎn)的激光強(qiáng)度與入射的激光光束大小成反比，即光束越小，中心聚焦透鏡211的焦點(diǎn)的激光強(qiáng)度越大；反之，環(huán)狀聚焦透鏡220的焦點(diǎn)的激光強(qiáng)度越大。因此，合理的設(shè)定中心聚焦透鏡211的直徑Dl和環(huán)狀聚焦透鏡220的環(huán)寬H將直接影響到后續(xù)的激光功率分配。
[0047]實(shí)施例2
請(qǐng)參閱圖13為本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例的雙焦點(diǎn)透鏡光路圖，其與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于第一焦點(diǎn)位于工件上表面的上方，第二焦點(diǎn)位于工件下表面的下方。一般情況下，激光切割噴嘴500的直徑較小，上述實(shí)施例中經(jīng)過透鏡200聚焦后的激光束的直徑較大，可能會(huì)有部分光線被激光切割噴嘴500所遮擋，或者需要將激光切割噴嘴500得直徑設(shè)計(jì)的大一些。而本實(shí)施例中經(jīng)過透鏡200聚焦后的激光束的直徑較小，全部光線均可以從激光切割噴嘴500射出。
[0048]本發(fā)明的有益效果是:相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的聚焦裝置一方面通過中心聚焦透鏡211與環(huán)狀聚焦透鏡220形成兩個(gè)焦點(diǎn)，簡(jiǎn)化了具有不同曲率半徑的聚焦透鏡的制備工藝；另一方面所述聚焦裝置通過設(shè)置有調(diào)中裝置310及調(diào)距裝置320，在不需要更換其他規(guī)格透鏡200的情況下即可方便地調(diào)節(jié)所述兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離，從而使得切割范圍廣，同時(shí)降低了成本。
[0049]特別需要指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的教導(dǎo)下所作的針對(duì)本發(fā)明的等效變化，仍應(yīng)包含在本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所主張的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種聚焦裝置，用于激光切割裝置，其特征在于:所述聚焦裝置設(shè)有透鏡及調(diào)節(jié)透鏡位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述透鏡包括中心聚焦片、環(huán)狀聚焦透鏡，所述中心聚焦片設(shè)置有中心聚焦透鏡及環(huán)繞所述中心聚焦透鏡并用以固定所述中心聚焦透鏡的環(huán)狀平面鏡，所述環(huán)狀聚焦透鏡的外徑和環(huán)寬與所述環(huán)狀平面鏡的外徑和環(huán)寬均相同，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用以調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于同一光軸上的調(diào)中裝置以及調(diào)節(jié)所述中心聚焦透鏡和環(huán)狀聚焦透鏡的焦點(diǎn)之間距離的調(diào)距裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述中心聚焦片、環(huán)狀聚焦透鏡沿激光入射方向依次排列。
3.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述環(huán)狀聚焦透鏡設(shè)置有中心平面鏡，所述中心平面鏡的外徑與所述中心聚焦透鏡的外徑相同且所述中心平面鏡位于環(huán)狀聚焦透鏡的環(huán)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述中心聚焦透鏡和所述環(huán)狀聚焦透鏡的曲率半徑不同。
5.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述聚焦裝置還包括用以收容調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的外殼，所述外殼設(shè)置有前壁以及與前壁相對(duì)設(shè)置的后壁，所述調(diào)中裝置設(shè)有偏擺裝置及介于偏擺裝置與透鏡之間起緩沖作用的密封圈，所述偏擺裝置包括收容密封圈的固定圈、設(shè)置于固定圈上背離密封圈的一側(cè)且靠近后壁的彈簧以及設(shè)置于固定圈上背離密封圈的一側(cè)且靠近前壁的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲，所述兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲分設(shè)于所述彈簧與所述透鏡中心點(diǎn)連線的兩側(cè)，所述對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲的另一端裸露于所述外殼的外側(cè)以方便調(diào)節(jié)，在透鏡所在平面上所述透鏡在對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲及彈簧的合力下可移動(dòng)至所述透鏡的焦點(diǎn)與激光的光路位于同一軸線上。
6.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述調(diào)距裝置設(shè)有用于固定調(diào)中裝置的容納腔、與設(shè)置于所述聚焦裝置外殼上的調(diào)焦旋鈕相連接的撥桿，所述調(diào)焦旋鈕可以帶動(dòng)所述撥桿運(yùn)動(dòng)以控制調(diào)距裝置沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)之間的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的聚焦裝置，其特征在于:所述撥桿位于所述調(diào)中裝置的兩個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲之間。
8.如權(quán)利要求7所述的聚焦裝置，其特征在于:調(diào)節(jié)所述中心聚焦片的調(diào)中裝置固定于所述調(diào)距裝置內(nèi)，所述中心聚焦透鏡的焦點(diǎn)可在調(diào)距裝置的調(diào)節(jié)下沿光軸方向上運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的聚焦裝置，其特征在于:所述聚焦裝置還包括與調(diào)中裝置相對(duì)應(yīng)的光闌抽屜以輔助調(diào)節(jié)兩個(gè)焦點(diǎn)位于同一光軸上，在光闌抽屜所在平面上，所述光闌抽屜設(shè)有通過抽屜中心用以遮擋光的若干金屬及被所述金屬分割而形成的若干通光孔。
10.如權(quán)利要求9所述的聚焦裝置，其特征在于:所述金屬呈十字架形狀且其中一個(gè)通光孔位于所述光闌抽屜的正中心。
11.一種激光切割裝置，所述激光切割裝置包括激光連接器接口、激光切割噴嘴及介于激光連接器接口與激光切割噴嘴之間的聚焦裝置，其特征在于，所述聚焦裝置選自權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的聚焦裝置。
【文檔編號(hào)】B23K26/035GK103722290SQ201410017587
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】朱正強(qiáng), 吳德林 申請(qǐng)人:無(wú)錫創(chuàng)科源激光裝備股份有限公司