本發(fā)明涉及一種激光三維切割頭，特別涉及一種機(jī)械手三維激光切割頭，屬于激光切割技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
激光切割是利用高功率密度的聚焦激光束掃描工件表面，在極短時(shí)間內(nèi)將激光束掃描處加熱到幾千或是上萬(wàn)攝氏度，使其瞬間熔化或汽化，再用高壓氣體將熔化或汽化物質(zhì)從切縫中吹走，從而達(dá)到切割工件的目的。隨著近幾年工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)激光材料加工的需求不斷增大，同時(shí)對(duì)設(shè)備工藝的要求越來(lái)越高。鈑金、航空、汽車及石油化工行業(yè)需要高質(zhì)量的切割工件，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足客戶的要求，因此激光切割的工藝就尤其突出。其中，對(duì)空間三維復(fù)雜曲線曲面的激光切割即激光三維切割需要更高的速度、效率、精度，加工時(shí)間短，熱影響區(qū)小，熱變形和加工變形小。激光三維切割頭作為激光三維加工的重要部件，其起到了關(guān)鍵作用。目前市場(chǎng)上可適用于激光工業(yè)加工的激光三維切割頭一般包括光纖接頭、水平調(diào)節(jié)裝置、調(diào)焦裝置、保護(hù)鏡裝置、導(dǎo)氣裝置和切割頭，另附外置隨動(dòng)裝置。激光三維切割頭通過(guò)法蘭與機(jī)械手連接，在長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)下，激光三維切割頭的垂直平面與要切割工件點(diǎn)的垂直平面不重合，易導(dǎo)致切割路徑偏移或未切透工件等現(xiàn)象。隨動(dòng)裝置裸露在工作環(huán)境內(nèi)，裝置內(nèi)容易進(jìn)粉塵可導(dǎo)致裝置損壞，且外置隨動(dòng)裝置體積相對(duì)較大，降低了切割頭的靈活度和靈敏度。在保護(hù)鏡裝置中個(gè)，保護(hù)鏡片的使用壽命短，在使用中需要經(jīng)常拆卸更換，一般的切割頭需用工具拆卸鎖緊螺栓，拔出安裝座，然后更換保護(hù)鏡再將其插回，重新鎖緊禁錮螺栓，反復(fù)拆裝易導(dǎo)致焦點(diǎn)中點(diǎn)偏離，降低工作效率，而且可導(dǎo)致密封圈老化發(fā)生漏氣現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種適用于機(jī)械手籠式結(jié)構(gòu)全密封激光三維切割頭，其目的在于提供一種全新設(shè)計(jì)的激光三維切割頭，克服現(xiàn)有切割頭技術(shù)中存在的缺陷，采用模塊化設(shè)計(jì)、導(dǎo)向性好、體積小、防塵性好；調(diào)焦調(diào)節(jié)快速焦點(diǎn)中心位置穩(wěn)定，確保切割質(zhì)量；光學(xué)鏡片拆裝更換方便快捷；采用感應(yīng)控制器和伺服電機(jī)對(duì)切割工件和切割噴嘴之間的距離實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了更高的切割精度，避免激光頭與工件碰撞，損壞激光切割頭。技術(shù)方案：本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種適用于機(jī)械手籠式結(jié)構(gòu)全密封激光三維切割頭，其特征在于：該激光三維切割頭主要包括籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、距離探測(cè)傳感器、內(nèi)冷卻水進(jìn)出口、切割氣體入口、電控接口、準(zhǔn)直系統(tǒng)、密封外罩、切割頭主體、切割隨動(dòng)頭、切割噴嘴；伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)與距離探測(cè)傳感器相鄰，位于籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)一側(cè)；內(nèi)冷卻水進(jìn)出口和切割氣體入口位于切割頭主體上部，冷卻水管路和切割氣體管路內(nèi)嵌于切割頭主體；準(zhǔn)直系統(tǒng)位于切割頭主體頂部；電控接口位于密封外罩上方；切割頭主體底部連接處分別設(shè)有切割隨動(dòng)頭和切割噴嘴。密封外罩包括第一密封外罩和第二密封外罩，第二密封外罩位于第一密封外罩下方；籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括嵌入到第一密封外罩內(nèi)的導(dǎo)向板和導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱穿過(guò)導(dǎo)向板；伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)與距離探測(cè)傳感器嵌入到第一密封外罩內(nèi)，兩者的電控接口位于第一密封外罩上方。導(dǎo)向柱設(shè)置為三根，導(dǎo)向柱與導(dǎo)向板垂直。切割頭主體內(nèi)嵌于第一密封外罩和第二密封外罩內(nèi)。切割頭主體內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有準(zhǔn)直鏡片、聚焦鏡片和保護(hù)鏡片；準(zhǔn)直鏡片位于第一密封外罩上表面內(nèi)邊緣，聚焦鏡片位于第一密封外罩下表面外邊緣，保護(hù)鏡片位于第二密封外罩下表面內(nèi)邊緣。切割頭還包括隨動(dòng)傳感器線路和切割氣體流路，隨動(dòng)傳感器線路內(nèi)嵌于切割頭主體內(nèi)壁，經(jīng)切割隨動(dòng)頭到達(dá)切割噴嘴；切割氣體流路內(nèi)嵌于第二密封外罩內(nèi)壁，直通到切割隨動(dòng)頭。切割噴嘴表面鍍鉻，用于氣割碳鋼。優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明提供了一種適用于機(jī)械手籠式結(jié)構(gòu)全密封激光三維切割頭，與目前普通的激光三維切割頭相比較，該切割頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）、本激光三維切割頭采用籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)即三個(gè)導(dǎo)向柱固定使切割頭垂直面（即XOY面）穩(wěn)定、無(wú)振動(dòng)，同時(shí)切割頭方向（Z軸）可穩(wěn)定調(diào)動(dòng)。（2）、本激光三維切割頭采用模塊化設(shè)計(jì)：伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)密封外罩封入激光頭內(nèi)部，可防止粉塵進(jìn)入驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)減小了切割頭的體積，提高了激光三維切割頭的靈敏度；準(zhǔn)直、聚焦、保護(hù)光學(xué)鏡片各自具有光學(xué)鏡片模塊，拆卸方便，拆裝后不需調(diào)整，且能夠準(zhǔn)確快速調(diào)焦，確保切割質(zhì)量。（3）、通過(guò)感應(yīng)控制器和伺服電機(jī)對(duì)切割工件感應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)更高的切割精度，同時(shí)能有效防止激光切割頭與切割工件發(fā)生碰撞，避免激光頭與工件碰撞并損壞激光切割頭。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的第一密封外罩內(nèi)部示意圖。圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)正面示意圖。圖3為本發(fā)明的切割主體內(nèi)部示意圖。圖4為本發(fā)明應(yīng)用拓?fù)鋱D。附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向板1.1、導(dǎo)向柱1.2、2-伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、3-距離探測(cè)傳感器、4-內(nèi)冷卻水進(jìn)出口、5-切割氣體入口、6-電控接口、7-準(zhǔn)直系統(tǒng)、8-密封外罩、第一密封外罩8.1、第二密封外罩8.2、9-切割頭主體、10-切割隨動(dòng)頭、11-切割噴嘴、12-準(zhǔn)直鏡片、13-聚焦鏡片、14-保護(hù)鏡片、15-切割氣體流路、16-隨動(dòng)傳感器線路。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：本發(fā)明提供了一種適用于機(jī)械手籠式結(jié)構(gòu)全密封激光三維切割頭，該激光三維切割頭主要包括籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、距離探測(cè)傳感器3、內(nèi)冷卻水進(jìn)出口4、切割氣體入口5、電控接口6、準(zhǔn)直系統(tǒng)7、密封外罩8、切割頭主體9、切割隨動(dòng)頭10、切割噴嘴11。密封外罩8包括第一密封外罩8.1和第二密封外罩8.2，第二密封外罩8.2位于第一密封外罩8.1下方。如圖1中所示，第一密封外罩8.1內(nèi)包括籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、距離探測(cè)傳感器3和內(nèi)冷卻水進(jìn)出口4。采用籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最大限度使激光器Z軸方向穩(wěn)定可調(diào)，籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1包括導(dǎo)向板1.1和導(dǎo)向柱1.2，導(dǎo)向板1.1和導(dǎo)向柱1.2嵌入到第一密封外罩8.1內(nèi)部，導(dǎo)向柱1.2穿過(guò)導(dǎo)向板1.1；導(dǎo)向柱1.2設(shè)置為三根，并與導(dǎo)向板1.1垂直，三個(gè)導(dǎo)向柱固定使切割頭垂直面（即XOY面）穩(wěn)定、無(wú)振動(dòng)，同時(shí)切割頭方向（Z軸）可穩(wěn)定調(diào)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)2與距離探測(cè)傳感器3相鄰，位于籠式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1一側(cè)。如圖2中所示，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)2與距離探測(cè)傳感器3嵌入到第一密封外罩8.1內(nèi)，兩者（伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)2與距離探測(cè)傳感器3）的電控接口6位于第一密封外罩8.1上方。內(nèi)冷卻水進(jìn)出口4和切割氣體入口5位于切割頭主體9上部，冷卻水管路和切割氣體管路內(nèi)嵌于切割頭主體9。準(zhǔn)直系統(tǒng)7位于切割頭主體9頂部。切割頭主體9內(nèi)嵌于第一密封外罩8.1和第二密封外罩8.2內(nèi)。切割頭主體9底部連接處分別是切割隨動(dòng)頭10和切割噴嘴11。如圖3中所示，切割頭主體9內(nèi)部從上到下依次包括準(zhǔn)直鏡片12、聚焦鏡片13和保護(hù)鏡片14，三鏡片分別具有光學(xué)鏡片模塊，拆卸方便，拆裝后不需調(diào)整，且能夠準(zhǔn)確快速調(diào)焦，確保切割質(zhì)量。準(zhǔn)直鏡片12位于第一密封外罩8.1上表面內(nèi)邊緣，聚焦鏡片13位于第一密封外罩8.1下表面外邊緣，保護(hù)鏡片14位于第二密封外罩8.2下表面內(nèi)邊緣。驅(qū)動(dòng)和光學(xué)組件采用模塊化設(shè)計(jì)，可防止粉塵進(jìn)入驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)減小了切割頭的體積，提高了激光三維切割頭的靈敏度。切割頭還包括隨動(dòng)傳感器線路16和切割氣體流路15，隨動(dòng)傳感器線路16內(nèi)嵌于切割頭主體9內(nèi)壁，經(jīng)切割隨動(dòng)頭10到達(dá)切割噴嘴11；切割氣體流路15內(nèi)嵌于第二密封外罩8.2內(nèi)壁，直通到切割隨動(dòng)頭10。切割噴嘴11表面鍍鉻，主要用于氣割碳鋼。切割時(shí)，可用于氧氣保護(hù)，避免高溫對(duì)噴嘴產(chǎn)生影響。如圖4所示，本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，通過(guò)感應(yīng)控制器和伺服電機(jī)對(duì)切割工件感應(yīng)，在機(jī)械手處于工作運(yùn)行過(guò)程中，高度調(diào)節(jié)器經(jīng)激光三維切割頭噴嘴感應(yīng)配件根據(jù)噴嘴底部和工件的距離發(fā)送一個(gè)信號(hào)給處理器，處理器經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的處理和分析，給出一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)，伺服電機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)旋轉(zhuǎn)一定角度，帶動(dòng)絲桿運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)激光三維切割頭的位置，與工件始終保持一定距離，可實(shí)現(xiàn)更高的切割精度，有效防止激光切割頭與切割工件發(fā)生碰撞，避免激光頭與工件碰撞并損壞激光切割頭。