激光切割头的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于激光加工领域，提供了一种激光切割头，包括用于激光传输聚焦的本体和与所述本体下端相连的切割嘴，所述本体滑动的设于激光切割机床上，所述激光切割头还设有对所述本体限位的限位结构，所述本体受外力突破限位结构的限位时，可在激光切割机床上滑动。本实用新型通过将本体滑动的安装于切割机床上，并利用限位结构，将本体和切割嘴限位在固定位置，当本体和切割嘴与工件发生碰撞时，由于受到外力作用，可使得本体和切割嘴脱离限位位置，并沿导向结构滑动，有效的保护本体内的精密器件和切割嘴，减小损坏率，降低了维护成本。
【专利说明】激光切割头
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光加工领域，尤其涉及一种激光切割头。
【背景技术】
[0002]激光切割头作为激光加工的重要部件，其包括本体I与切割头最下方的切割嘴11，激光光束穿过激光切割头本体内的空间经切割嘴射出，对切割工件60加工。其中本体I内设有昂贵的光学镜片，在激光加工中存在激光切割头与工件碰撞，导致镜片和切割嘴损坏的问题，所以现有的激光切割头一般都有碰撞保护装置，其主要原理是将传感器置于本体I与切割头最下方的切割嘴11之间，当切割嘴11与切割材料或工件发生碰撞行为时，传感器将碰撞信号发送到切割机床系统，系统控制机床停止运动并发出报警信号，待操作人员手动解除报警信号后切割机床才能恢复运动。但这种形式的保护装置有以下两个缺点:
[0003]1、切割嘴与切割材料发生碰撞开始到系统控制切割机床停止运动，这两个
[0004]动作之间因为信号传输处理需要消耗一些时间，而这段时间内切割机床仍
[0005]处于运动状态中，切割嘴与切割材料继续发生碰撞行为；
[0006]2、系统控制切割机床停止运动后，驱动切割头上下运动的动力源停止工作，
[0007]切割嘴与切割材料继续处于接触碰撞状态中。
[0008]这两个缺点的直接结果是切割嘴极易损坏，从而导致本体以及安装在本体上的镜片等精密零部件损坏的可能性加大，缩短使用寿命，增加机床的维护成本。
实用新型内容
[0009]本实用新型实施例的目的在于提供一种激光切割头，以解决现有的激光切割头易损坏高、维护成本高的问题。
[0010]本实用新型实施例是这样实现的，一种激光切割头，包括用于激光传输聚焦的本体和与所述本体下端相连的切割嘴，其特征在于，所述本体滑动的设于激光切割机床上，所述激光切割头还设有对所述本体限位的限位结构，所述本体受外力突破限位结构的限位时，可在激光切割机床上滑动。
[0011]进一步地，所述本体上固设有滑动体，激光切割机床上设有与所述滑动体适配且可滑动导向的导向结构。
[0012]进一步地，所述导向结构为滑轨，所述滑动体为滑块。
[0013]进一步地，所述导向结构包括固定板，所述固定板一侧间隔设置有上突出部和下突出部，所述上突出部和下突出部之间固设有导杆；
[0014]所述滑动体上设有与所述导杆相适配的通孔，所述导杆穿设于所述通孔内；
[0015]所述限位结构设于所述下突出部上端。
[0016]进一步地，所述限位结构为弹性结构或磁性结构。
[0017]进一步地，所述限位结构为弹性压条，所述弹性压条设于所述下突出部上端两侧，所述弹性压条呈八字型；或，[0018]所述限位结构为弧形的弹性球或弹性垫，所述下突出部设有凹字型的开口，所述弧形的弹性球或弹性垫设于所述开口内侧上端相对位置。
[0019]进一步地，所述下突出部远离所述固定板的一端设有凸台，所述限位结构设于所述凸台上对所述滑动体限位；
[0020]所述限位结构为弹性压条，所述弹性压条设于所述凸台上端两侧，所述弹性压条呈八字型；或，
[0021]所述限位结构为弧形的弹性球或弹性垫，所述凸台设有凹字型的开口，所述弧形的弹性球或弹性垫设于所述开口内侧上端相对位置。
[0022]进一步地，所述导向结构包括固定板，所述固定板一侧间隔设置有上突出部和下突出部，所述上突出部和下突出部之间固设有导杆；
[0023]所述滑动体上设有与所述导杆相适配的通孔，所述导杆穿设于所述通孔内；
[0024]所述限位结构为磁性结构，所述下突出部与滑动体中的至少一个设有可使所述下突出部与滑动体相互吸引的磁性结构；或，所述限位结构为磁性结构，所述下突出部与滑动体中任意一个设有磁性结构，另一个上设有导磁体。
[0025]进一步地，所述下突出部远离所述固定板的一端设有凸台，所述凸台与滑动体中的至少一个设有可使所述凸台与滑动体相互吸引的磁性结构；或，所述凸台与滑动体中任意一个设有磁性结构，另一个上设有导磁体。
[0026]进一步地，所述滑动体与所述上突出部和所述下突出部之间分别设有弹性装置。
[0027]本实用新型提供了一种激光切割头，包含本体和切割嘴，通过将本体滑动的安装于切割机床上，并利用限位结构，将本体和切割嘴限位在固定位置，当本体和切割嘴与工件发生碰撞时，由于受到外力作用，可使得本体和切割嘴脱离限位位置，并沿导向结构滑动，有效的保护本体内的精密器件和切割嘴，减小损坏率，同时降低维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本实用新型实施例一提供的激光切割头未发生碰撞、被限位时的剖视图；
[0030]图2是本实用新型实施例一提供的激光切割头碰撞瞬间的剖视图；
[0031]图3是本实用新型实施例一提供的激光切割头碰撞后、脱离限位的剖视图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033]请参阅图1，一种激光切割头10，包括用于激光传输聚焦的本体11和固定于本体11下方的切割嘴12，所述本体11滑动的设于激光切割机床(图未示)上，所述激光切割头10还设有对所述本体11限位的限位结构20，当所述本体11和切割嘴12 —起与切割工件发生碰撞时，受外力作用，所述本体11将突破限位结构20的限位，并在激光切割机床上沿远离切割工件的方向滑动，及时的避免了本体11和切割嘴12与切割工件继续处于接触碰撞状态中损坏割嘴和精密的光学器件。
[0034]所述限位结构20可为弹性结构或者磁性结构，以及其他能够复位的结构，因为本体11需要在受到外力作用而即时脱离限位，在实际操作中，需要测试出使得切割嘴12和/或本体11内的精密器件损坏的力的大小的临界值，再考虑重力等因素，使得碰撞产生的向上的碰撞作用力加上其他向上的力总和大于向下的力的总和，以便滑动体30脱离限位位置，其中，碰撞产生的向上的碰撞作用力要小于使得切割嘴12和/或本体11内的精密器件损坏的力的大小的临界值。
[0035]具体地，所述本体11可通过一滑动结构设置于机床上，本实施例中，滑动结构包括滑动体和导向结构，所述滑动体30设于本体11上，与所述滑动体30适配且可滑动导向的导向结构40设于激光切割机床上。
[0036]在其他实施例中，所述导向结构40也可以通过固定座50固定于机床上,所述固定座50可根据实际的机床结构设计形状，以便于安装，如倒L型，可方便的将激光切割头10悬挂与机床上。
[0037]在其他实施例中，所述滑动装置可为滑块与滑轨配合结构，本体11与滑块固定连接，滑轨固设于机床上。当然，滑块也可以设于机床上，滑轨设于本体上。
[0038]如图1，本实施例中，所述导向结构40包括固定板41，所述固定板41 一侧间隔设置有上突出部42和下突出部43，所述上突出部42和下突出部43之间固设有导杆44 ;所述滑动体30上设有与所述导杆44相适配的通孔(图未标)，所述导杆44穿设于所述通孔内。滑动体30可以带动与其固定连接的本体11在所述导杆44上滑动。
[0039]所述导杆44可以是圆形、矩形、三角形、梯形等等，只要保证所述通孔的形状与其相配即可。当所述导杆为圆形时，所述滑动体30在所述导杆44上滑动，可能会在所述导杆44上产生旋转，使得本体11在滑动过程中的位置不可预测，所以可以再增加一个导杆和与其配的通孔，从而有两个导杆使得滑动体30只能在固定方向上滑动，不会旋转。本实施例中，所述导杆44优选地为矩形，以减少导杆的数量，使得结构紧凑简单。
[0040]继续参阅图1，本实施例中，当所述限位结构20为磁性结构时，下突出部43与滑动体30上分别在相对位置设置磁性结构，所述磁性结构为磁铁。
[0041]由于现有的切割头一般为金属制成，且具有可磁性，所以只需要在下突出部43与滑动体30中的任意一个安装磁性结构即可将另外一个吸住，从而对本体11和割嘴12限位。如果所述滑动体30为不可磁性的材料制成，在与下突出部43接触的位置上可设置导磁材料，如钢板等等。
[0042]进一步地，所述下突出部43远离所述固定板41的一端设有凸台431，所述凸台431与滑动体30上分别设有磁性结构。
[0043]进一步的，为了固定所述滑动体30和当所述滑动体30在所述导杆44上滑动时对受到碰撞外力的进行缓冲，所述滑动体30与所述上突出部42和所述下突出部43之间分别设有弹性装置45。所述弹性装置为弹簧，所述弹簧可为压缩和拉伸弹簧。本实施例中，所述弹性装置皆为压缩弹簧。
[0044]如图1的正常情况下，所述滑动体30被磁性结构吸在所述下突出部43上的凸台431上，所述压缩弹簧处于受压状态，分别挤压上、下突出部和滑动体30，使得滑动体在限位位置进一步的固定，同时保证在滑动过程中，滑动体30由于受到弹力挤压，位置也相对固定，不会产生晃动。
[0045]如图2的碰撞时，切割嘴12下行，与切割工件60相接触发生碰撞行为。
[0046]如图3的碰撞后，本体11和切割嘴12受到因为碰撞产生的向上的作用力F1，当作用力Fl+滑动体30下方的压缩弹簧向上的弹力 > 本体11及内部器件、切割嘴与滑动体30整体的重力+磁性装置的向下磁吸引力+滑动体30上方的弹性装置的向下弹力，使得滑动体30与凸台421脱离，从而带动本体11、切割嘴12 —起沿导杆44向上滑动，继续挤压滑动体30上方的压缩弹簧，而滑动体30下方的压缩弹簧迅速释放弹力，长度变长，从而使得切割嘴12与切割工件迅速脱离，保护切割嘴12及本体11内部的精密器件。
[0047]当解除碰撞危害后，操作人员手动将滑动体30与凸台421重新接触磁性吸住，切割头恢复正常位置。
[0048]切割嘴12经过多次碰撞试验可得出能承受的作用力范围，考虑安全系数等因素后可计算出一碰撞临界值，满足“碰撞临界值 > 实际碰撞产生作用力Fl>本体11及内部器件、切割嘴与滑动体30整体的重力+磁性装置的向下磁吸引力+滑动体30上方的弹性装置的向下弹力一滑动体30下方的压缩弹簧向上的弹力”。切割头整体与滑动体30自身受到的重力、滑动体30与凸台421之间磁性装置的磁吸引力为可确定值；滑动体30与上、下突出部之间的弹性装置的初始长度、刚度、预压缩量等都可经过胡克定律计算得出理论值，此为现有技术不再赘述。只需要对磁吸引力和上下弹力的大小进行设定，即可根据需要对切割头进行保护。
[0049]在其他实施例中，所述弹簧皆为拉伸弹簧或拉伸弹簧与压缩弹簧的组合时，其力的方向与大小，原理同于压缩弹簧。
[0050]在其他实施例中，所述磁性结构可以替换为弹性结构，切割头的本体11和切割嘴12碰撞后，脱离限位，所需要的力的大小同理于磁性结构的力大小。此时的弹性结构直接设置在下突出部43上，而不需要在滑动体30上设置导磁材料或磁性装置(磁铁)。
[0051]具体地，其中一个实施例中，当弹性结构为弹性压条时，所述下突出部43远离所述固定板41的一端设有呈八字型的两个弹性压条，所述滑动体30可被限位在两个压条内，当碰撞外力时，滑动体30向上撑开弹性压条。当然弹性压条也可以设置在凸台431上。
[0052]在另一个实施例中，弹性结构可为弧形的弹性球或弹性垫。所述凸台431设有凹字型的开口，所述弧形的弹性球或弹性垫设置在所述开口内侧上端相对位置。
[0053]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种激光切割头，包括用于激光传输聚焦的本体和与所述本体下端相连的切割嘴，其特征在于，所述本体滑动的设于激光切割机床上，所述激光切割头还设有对所述本体限位的限位结构，所述本体受外力突破限位结构的限位时，可在激光切割机床上滑动。
2.如权利要求1所述的激光切割头，其特征在于，所述本体上固设有滑动体，激光切割机床上设有与所述滑动体适配且可滑动导向的导向结构。
3.如权利要求2所述的激光切割头，其特征在于，所述导向结构为滑轨，所述滑动体为滑块。
4.如权利要求2所述的激光切割头，其特征在于，所述导向结构包括固定板，所述固定板一侧间隔设置有上突出部和下突出部，所述上突出部和下突出部之间固设有导杆； 所述滑动体上设有与所述导杆相适配的通孔，所述导杆穿设于所述通孔内； 所述限位结构设于所述下突出部上端。
5.如权利要求1-4任意一项所述的激光切割头，其特征在于，所述限位结构为弹性结构或磁性结构。
6.如权利要求4所述的激光切割头，其特征在于， 所述限位结构为弹性压条，所述弹性压条设于所述下突出部上端两侧，所述弹性压条呈八字型；或， 所述限位结构为弧形的弹性球或弹性垫，所述下突出部设有凹字型的开口，所述弧形的弹性球或弹性垫设于所述开口内侧上端相对位置。
7.如权利要求6所述的激光切割头，其特征在于， 所述下突出部远离所述固定板的一端设有凸台，所述限位结构设于所述凸台上对所述滑动体限位； 所述限位结构为弹性压条，所述弹性压条设于所述凸台上端两侧，所述弹性压条呈八字型；或， 所述限位结构为弧形的弹性球或弹性垫，所述凸台设有凹字型的开口，所述弧形的弹性球或弹性垫设于所述开口内侧上端相对位置。
8.如权利要求2所述的激光切割头，其特征在于， 所述导向结构包括固定板，所述固定板一侧间隔设置有上突出部和下突出部，所述上突出部和下突出部之间固设有导杆； 所述滑动体上设有与所述导杆相适配的通孔，所述导杆穿设于所述通孔内； 所述限位结构为磁性结构，所述下突出部与滑动体中的至少一个设有可使所述下突出部与滑动体相互吸引的磁性结构；或，所述限位结构为磁性结构，所述下突出部与滑动体中任意一个设有磁性结构，另一个上设有导磁体。
9.如权利要求8所述的激光切割头，其特征在于，所述下突出部远离所述固定板的一端设有凸台，所述凸台与滑动体中的至少一个设有可使所述凸台与滑动体相互吸引的磁性结构；或，所述凸台与滑动体中任意一个设有磁性结构，另一个上设有导磁体。
10.如权利要求6-9任意一项所述的激光切割头，其特征在于，所述滑动体与所述上突出部和所述下突出部之间分别设有弹性装置。
【文档编号】B23K26/08GK203579011SQ201320682582
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】陈钻钰, 胡家生, 赵剑, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司