一种具有防撞功能的激光切割头的制作方法

本实用新型涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种具有防撞功能的激光切割头。

背景技术：

目前，激光切割作为一种新型热切割技术，具有切割速度快，生产效率高，切割端面质量好，热影响区小和环保等优点，已经成为主要的金属板材切割方式之一，得到了越来越广泛的应用。然而，在实际使用过程中由于存在误操作以及其他干涉物的影响，因此在运行时对激光切割头造成撞击从而造成切割头的损坏。

现阶段，为了保护切割头，通常在激光切割头上加装防碰撞装置，确保机器在运行过程中切割头撞到障碍物时，机器能够自动停止，切割头能自动脱开或仅单个零件损坏，以减少因碰撞产生的损失。

目前，传统方式是在切割头下部割嘴的上部装一个陶瓷环，当切割头受到碰撞时陶瓷环先破损，机器停止运行其它零件得到保护，避免造成更严重的损坏，但此种方法弊端是保护的范围小仅能对切割头下半部分进行保护，且要更换损坏的陶瓷环，操作麻烦且不经济。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种具有防撞功能的激光切割头，可使切割头在遭到撞击后，切割头可自动脱开，切割机立即停止运行，从而在不损坏零件的情况下保护切割头。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种具有防撞功能的激光切割头，包括：

聚焦组件，所述聚焦组件包括聚焦镜座，所述聚焦镜座底面至少设置有两个第一安装孔；

切割头组件，所述切割头组件包括相互连接的切割座及喷嘴，所述切割座设置在聚焦镜座底部；

防碰撞组件，设置在聚焦镜座及切割座之间，包括磁性吸盘及磁性件，所述磁性吸盘与切割座固定连接，所述磁性件设置有四个，分别固定设置在聚焦镜座的底面边角处，用于对磁性吸盘进行吸附，所述磁性吸盘上设置有与第一安装孔同轴心的第二安装孔，所述防碰撞组件还包括第一弹性件及感应装置；

所述第一弹性件设置在第一安装孔及第二安装孔中，且第一弹性件的两端分别与第一安装孔及第二安装孔的内底面固定连接；

所述感应装置设置在第一安装孔及第二安装孔中，用于将感应信号传输给激光切割机的plc控制系统，所述感应装置的一端与第一安装孔的内底面固定连接，感应装置的另一端与第二安装孔的内底面固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述四个磁性件相对于聚焦镜座中心轴线两两对称设置。

进一步，优选的，两个所述第一安装孔对称设置在聚焦镜座中心纵截面两侧，且所述第一安装孔位于两个磁性件中间所在的聚焦镜座上。

进一步，优选的，所述第一安孔与第二安装孔的深度总和与第一弹性件的自由长度相等。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述感应装置包括感应开关及第二弹性件，感应开关的一端与第一安装孔的内底面固定连接，感应开关的另一端设置有弹性触头，所述弹性触头通过第二弹性件与第二安装孔的内底面固定连接，所述感应开关、第二弹性件的总长度与第一安孔、第二安装孔的深度总和相等。

进一步的，所述聚焦镜座底面中心处设置有环形凸筋，磁性吸盘的顶面中处设置有与环形凸筋相配合的环形凹槽。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述聚焦镜座的中心轴线处设置有贯通的第一安装腔，聚焦镜座顶面固定设置有与第一安装腔相连通的导光筒，所述导光筒用于与激光切割设备的反射机构相连接，所述第一安装腔内安装有聚焦透镜，所述聚焦透镜下方所在的第一安装腔内周壁上固定安装有第一保护镜片。

进一步的，所述第一保护镜片与第一安装腔内周壁之间设置有第一密封圈。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述磁性吸盘上设置有与第一安装腔相连通的导光孔，所述切割座内设置有与导光孔相连接的第二安装腔，所述切割组件还包括进气接头，进气接头设置在切割座侧壁且与第二安装腔连通，所述第二安装腔内上端设置有第二保护镜片。

进一步，优选的，所述第二保护镜片与第二安装腔内周壁之间设置有第二密封圈。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型公开的具有防撞功能的激光切割头，通过在聚焦镜座底部四角设置磁性件，可以对磁性吸盘进行吸附，从而将聚焦组件与切割头组件通过磁力进行吸附，通过将第一弹性件设置在第一安装孔及第二安装孔中，并使第一弹性件的两端分别与聚焦镜座及磁性吸盘固定连接，由此，在切割头组件受到碰撞时，切割头组件带动磁性吸盘与聚焦镜座脱开瞬间，第一弹性件产生轴向拉伸力，可以对磁性吸盘进行牵制，使得磁性吸盘在脱离撞击物之后，在弹性件的拉力下与聚焦镜座复位，避免了切割头组件碰撞后掉落受损，提高了激光切割头的使用寿命。同时，在磁性吸盘与聚焦镜座脱开的瞬间，感应装置上的第二弹性件拉动弹性触头，此时感应装置反馈信号给plc控制系统，迫使切割机停止运行，从而保证切割头免受持续碰撞损害。本实用新型的激光切割头的切割头组件在遭到碰撞时能自动脱开；切割头组件在遭到碰撞后，切割头组件不会掉落损坏，还能继续使用，同时切割设备停机，使切割头及其他零件免受损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的激光切割头的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的激光切割头的平面结构示意图；

图3为本实用新型公开的激光切割头局部平面结构示意图；

图4为本实用新型公开的激光切割头工作时的状态示意图。

图5为图4中a处局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-5，本实用新型实施例公开了一种具有防撞功能的激光切割头，包括聚焦组件1、切割头组件2及防碰撞组件3。

其中，聚焦组件1用来和激光切割设备进行连接，由激光切割设备发射出的激光光束经聚焦组件1的聚焦后，最终经由切割头组件2射出来实现对材料的激光切割。具体的，聚焦组件1包括聚焦镜座11，且用来安装光学元件。聚焦镜座11底面至少设置有两个第一安装孔111，用来安装防碰撞组件3中的部件。

切割头组件2，设置在聚焦组件1下方，用来将聚焦组件1聚焦调节完成后的激光束通过切割头组件2射出，对材料进行激光切割。具体的，切割头组件2包括切割座21及喷嘴22，喷嘴22与切割座21的底部固定连接，切割座21与聚焦镜座11的底部相连接。

切割头组件2在切割过程中，受到各种原因的影响，容易发生切割头组件2与障碍物碰撞，由于聚焦组件1与激光切割设备存在刚性连接，且聚焦组件1中设置精密的光学元件及其他机械传动元件，为了避免切割头组件2碰撞时损坏聚焦组件1，因此在切割头组件2与聚焦组件1之间设置防碰撞组件3。目的是在切割头组件2受到径向碰撞后，可以瞬间与聚焦组件1之间脱开。

具体的，防碰撞组件3，包括磁性吸盘31及磁性件32，磁性吸盘31与切割座21固定连接，磁性件32设置有四个，分别固定设置在聚焦镜座11的底面边角处，用于对磁性吸盘31进行吸附，磁性吸盘31上设置有与第一安装孔111同轴心的第二安装孔311，防碰撞组件3还包括第一弹性件33；第一弹性件33设置在第一安装孔111及第二安装孔311中，且第一弹性件33的两端分别与第一安装孔111及第二安装孔311的内底面固定连接；在切割头组件2受到碰撞时，切割头组件2带动磁性吸盘31与聚焦镜座11脱开瞬间，第一弹性件33产生轴向拉伸力，可以对磁性吸盘31进行牵制，使得磁性吸盘31在脱离撞击物之后，在第一弹性件33的拉力下与聚焦镜座11复位，避免了切割头组件2碰撞后掉落受损，提高了激光切割头的使用寿命。

防碰撞组件3还包括感应装置34，感应装置34设置在第一安装孔111及第二安装孔311中，用于将感应信号传输给激光切割机的plc控制系统，感应装置34的一端与第一安装孔111的内底面固定连接，感应装置34的另一端与第二安装孔311的内底面固定连接。在磁性吸盘31与聚焦镜座11脱开的瞬间，感应装置34反馈信号给plc控制系统，迫使切割机停止运行，从而保证切割头免受持续碰撞损害。

采用上述技术方案，本实用新型的激光切割头的切割头组件2在遭到碰撞时能自动脱开；同时，切割头组件2在遭到碰撞后，切割头组件2不会掉落损坏，还能继续使用，同时切割设备停机，使切割头及其他零件免受损坏。

具体的，本实用新型还通过如下技术方案进行实现。

参照附图3-5所示，在本实施例中，四个磁性件32相对于聚焦镜座11中心轴线两两对称设置。由此可以使聚焦镜座11与磁性吸盘31之间保持磁力吸附平衡。

在本实施例中，第一安装孔111对称设置在聚焦镜座11中心纵截面两侧，且第一安装孔111位于两个磁性件32中间所在的聚焦镜座11上。由此以来，通过第一安装孔111采用如此结构设置，可以使两条第一弹性件33分别位于聚焦镜座11中心纵截面两侧，在切割头组件2受到径向碰撞后，第一弹性件33产生轴向拉伸力，聚焦镜座11通过对称设置第一弹性件33可以瞬间对磁性吸盘31进行平衡牵制，使其快速复位，在避免了切割头组件2脱开掉落的同时，也可以保证切割头组件2通过防碰撞组件3快速与聚焦组件1进行复位。另一方面，当切割头组件2受到偏心径向碰撞力后，切割头组件2会相对聚焦组件1在纵向方向发生旋转，通过对称设置在纵截面两侧的第一弹性件33，可以利用第一弹性件33的弹性扭力形变，使得切割头组件2快速对中复位。

值得注意的是，上述实施例中，可以设置两条第一弹性件33，也可以设置四条第一弹性件33，另外两条第一弹性件33与前述两条第一弹性件33所在的纵截面相互垂直。由此，可以利用四条第一弹性件33满足在发生碰撞时，聚焦镜座11通过四条第一弹性件33对磁性吸盘31及切割头组件2进行牵制及快速复位。在本实施例中，优选的，第一弹性件33为拉伸弹簧。

作为优选实施方式，第一安装孔111与第二安装孔311的深度总和与第一弹性件33的自由长度相等。由此，在未发生碰撞时，第一弹性件33处于自由长度状态下，其两端仅仅与聚焦镜座11及磁性吸盘31连接，不产生拉伸及压缩力，在初始状态下，仅通过磁性件32对磁性吸盘31进行吸附。待发生碰撞时，切割头组件2与聚焦组件1脱开时，第一弹性件33起到轴向拉伸力，从而牵制磁性吸盘31及切割头组件2，使其与聚焦组件1贴合，并再次利用磁性件32对磁性吸盘31进行磁力吸附，使的磁性吸盘31及切割头组件2快速与聚焦组件1复位。

作为本实用新型的优选实施方式，感应装置34包括感应开关341及第二弹性件342，感应开关341的一端与第一安装孔111的内底面固定连接，感应开关341的另一端设置有弹性触头343，弹性触头343通过第二弹性件342与第二安装孔311的内底面固定连接，感应开关341、第二弹性件342的总长度与第一安孔、第二安装孔311的深度总和相等。

采用上述技术方案，在未发生碰撞时，聚焦镜座11通过磁力与磁性吸盘31相吸附，第二弹性件342处于自由长度，第二弹性件342的两端仅仅连接聚焦镜座11及弹性触头343，不对弹性触头343产生拉伸力，此时感应开关341不触发感应信号。当发生碰撞，磁性吸盘31与聚焦镜座11脱开瞬间，第二弹性件342产生轴向拉伸力，对感应开关341的弹性触头343进行拉伸，感应开关341触发感应信号，并将信号传输给plc控制系统，plc控制系统则立即控制激光切割机停止工作，从而避免碰撞进一步的发生，进而避免对切割头组件2造成进一步的损坏。优选的，本实施例中的第二弹性件342为弹簧。

作为优选，本实用新型中的感应开关341为电磁式感应开关341，且感应开关341触发信号给plc控制系统，plc控制系统控制切割机停止工作不涉及对计算机程序的改进，且为本领域公知常识。

感应装置34可以设置一个或多个，且感应装置34中的感应开关341均与plc控制系统进行连接，从而可以在多方位角度碰撞时，感应装置34都可以触发信号。

在上述实施例中，聚焦镜座11底面中心处设置有环形凸筋112，磁性吸盘31的顶面中处设置有与环形凸筋112相配合的环形凹槽312。采用这样的机构设置，复位时，在磁性件32对磁性吸盘31吸附的同时，通过磁性吸盘31上的环形凹槽312与聚焦镜座11底面的环形凸筋112相配合，可以瞬间进行对中复位，保证了聚焦组件1与切割头组件2位于同一轴线上，从而保证激光束可以精准的从喷嘴22中射出。

作为本实用新型的另外一些实施方式，聚焦镜座11的中心轴线处设置有贯通的第一安装腔113，聚焦镜座11顶面固定设置有与第一安装腔113相连通的导光筒12，导光筒12用于与激光切割设备的反射机构相连接，第一安装腔113内安装有聚焦透镜13，聚焦透镜13下方所在的第一安装腔113内周壁上固定安装有第一保护镜片14。采用上述结构设置，导光筒12接收激光切割设备发出的平行激光束，并经由反射机构反射校正后进入到导光筒12内，并由导光筒12传输到聚焦镜座11内，通过聚焦透镜13进行聚焦调节，以达到符合切割标准的激光焦点，从聚焦透镜13聚焦后的激光穿过第一安装腔113进入到切割头组件2中，在切割头组件2发生碰撞时，外界的切割灰尘容易通过聚焦镜座11与磁性吸盘31之间的间隙进入，从而对聚焦透镜13造成污染。因此，采用在的第一安装腔113内周壁上固定安装有第一保护镜片14。可以在切割头组件2与聚焦组件1脱开时，避免灰尘进入聚焦镜座11内对聚焦透镜13造成污染和损坏，从而提高了激光切割头的精度和使用寿命。

作为一些优选实施方式，第一保护镜片14与第一安装腔113内周壁之间设置有第一密封圈15。采用上述结构设置，可以进一步提高第一保护镜片14与第一安装腔113内周壁之间的密封效果，避免了灰尘进入聚焦镜座11内造成对聚焦透镜13造成污染。

在本实施例中，磁性吸盘31上设置有与第一安装腔113相连通的导光孔313，切割座21内设置有与导光孔313相连接的第二安装腔211，由此，经过聚焦透镜13聚焦后的激光束通过第一安装腔113、导光孔313进入到第二安装腔211内。切割头组件2还包括进气接头23，进气接头23设置在切割座21侧壁且与第二安装腔211连通，进气接头23用于向第二安装腔211内送入高压气体，以便从喷嘴22中喷出对切割碎屑进行清理，第二安装腔211内上端设置有第二保护镜片24。一方面，可以避免在切割头组件2受到碰撞脱开聚焦组件1的瞬间，切割灰尘通过第二保护镜片24进入到切割座21内，造成切割座21内部环境污染；另一方面，通过第二保护镜片24，可以使进气接头23通入到第二安装腔211内的气流直接从喷嘴22喷出，避免气流向上倒流反推第一保护镜片14，将切割头组件2从聚焦组件1上脱开，影响切割头使用。

作为优选，第二保护镜片24与第二安装腔211内周壁之间设置有第二密封圈25。采用这样的技术方案，可以进一步提高了第二保护镜片24与第二安装腔211内周壁之间的密封效果，避免了灰尘进入切割座21内造成切割座21内部环境污染。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。