激光切割气路控制装置及系统的制作方法

本发明涉及激光切割技术领域，尤其是涉及一种激光切割气路控制装置及系统。

背景技术：

在激光设备切割加工的过程中，气路因素对切割效果有很关键的影响，直接决定切割工件是否符合加工标准。

现有技术的激光切割气路中受气体清洁度、模拟量电压、数控系统控制等影响，存在气压波动的问题，在气体压力过大时易导致气体管路爆裂，在切割气体压力过低或气体中含有杂质时易对切割头内部光学镜片造成损坏，严重时甚至导致激光发生器光纤受损，加工的工件报废，从而导致激光切割加工工艺的可靠性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供激光切割气路控制装置及系统，能够较好地提高气路中气体的纯度以及提升气体气压稳定性，有助于进一步提高激光切割加工工艺的可靠性。

第一方面，本发明提供了一种激光切割气路控制装置，其中，包括控制系统、至少一路气体管路和切割头输入口；

每路所述气体管路均包括依次连接的气体压力减压阀、管路过滤器、压力检测阀、电磁阀和单向阀；其中，每路所述气体管路中的所述压力检测阀和所述电磁阀均与所述控制系统相连；每路所述气体管路的单向阀均与所述切割头输入口相连。

进一步的，所述气体管路包括氧气管路，所述氧气管路包括氧气压力减压阀、氧气管路过滤器、氧气压力检测阀、氧气电磁阀和氧气单向阀，还包括与所述控制系统和所述氧气单向阀相连的氧气比例阀；

所述氧气压力减压阀，用于输入氧气并调节氧气气压，将调节到第一气压阈值范围内的氧气输送至所述氧气管路过滤器；

所述氧气管路过滤器，用于将所述第一气压阈值范围内的氧气中的杂质滤除，将滤除杂质后的纯净氧气输送至所述氧气压力检测阀；

所述氧气压力检测阀，用于检测所述纯净氧气的气压，将检测到的气压值与预设的第二气压阈值范围进行比较，根据比较结果向所述控制系统发送氧气气压信号；

所述控制系统，用于输入所述氧气气压信号和预设的氧气切割工艺参数，向所述氧气电磁阀发送氧气通断指令，以及向所述氧气比例阀发送氧气气压控制指令；

所述氧气电磁阀，用于执行所述氧气通断指令对应的操作，以改变所述氧气管路的通断状态；

所述氧气比例阀，用于在所述氧气管路接通状态下，将所述纯净氧气的气压调节至与所述气压控制指令对应的气压大小，并通过所述氧气单向阀将调节气压后的纯净氧气输出。

进一步的，所述氧气气压信号包括第一气压信号和第二气压信号；

所述氧气压力检测阀，用于当检测到的气压值在所述第二气压阈值范围内时，向所述控制系统发送所述第一气压信号，还用于当检测到的气压值不在所述第二气压阈值范围内时，向所述控制系统发送所述第二气压信号。

进一步的，所述通断指令包括接通指令和断开指令；

所述控制系统，用于当输入所述第一气压信号时向所述氧气电磁阀发送接通指令，当输入所述第二气压信号时提示报警信号并向所述氧气电磁阀发送断开指令。

进一步的，所述第一气压阈值范围包括：氧气压力值小于0.9mpa；所述第二气压阈值范围包括：氧气压力值为0.3mpa至0.8mpa之间。

进一步的，所述氧气切割工艺参数包括可调电压值，当所述可调电压值为0至10v时，与所述可调电压值对应的所述纯净氧气的气压大小为0至1mpa之间。

进一步的，所述气体管路包括氮气管路，所述氮气管路包括依次连接的氮气压力减压阀、氮气管路过滤器、氮气压力检测阀、氮气电磁阀和氮气单向阀；

所述氮气压力减压阀，用于输入氮气并调节氮气气压，将调节到第三气压阈值范围内的氮气输送至所述氮气管路过滤器；

所述氮气管路过滤器，用于将所述第三气压阈值范围内的氮气中的杂质滤除，将滤除杂质后的纯净氮气输送至所述氮气压力检测阀；

所述氮气压力检测阀，用于检测所述纯净氮气的气压，将检测到的气压值与预设的第四气压阈值范围进行比较，根据比较结果向所述控制系统发送氮气气压信号；

所述控制系统，用于输入所述氮气气压信号，向所述氮气电磁阀发送氮气通断指令；

所述氮气电磁阀，用于执行所述氮气通断指令对应的操作，以改变所述氮气管路的通断状态；

所述氮气单向阀，用于在所述氮气管路接通状态下，输出所述纯净氮气。

进一步的，在所述氧气管路中氧气单向阀输出切割气体的情况下，所述氮气管路中氮气单向阀关闭；

在所述氮气管路中氮气单向阀输出所述切割气体的情况下，所述氧气管路中氧气单向阀关闭；

所述切割头输入口，用于输入所述切割气体，并利用所述切割气体进行板材加工。

进一步的，所述第三气压阈值范围包括：氮气压力值小于2.8mpa；所述第四气压阈值范围包括：氮气压力值为1.5mpa至2.8mpa之间。

第二方面，本发明提供了一种激光切割气路控制系统，其中，包括第一方面所述的激光切割气路控制装置，还包括板材；所述板材设置于所述激光切割气路控制装置中切割头输入口的下方。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种激光切割气路控制装置及系统，包括控制系统、至少一路气体管路和切割头输入口；其中，每路气体管路均包括依次连接的气体压力减压阀、管路过滤器、压力检测阀、电磁阀和单向阀；通过每路气体管路中的气体压力减压阀可以有效控制气体压力大小，保证气体气压的稳定性，避免压力过大而导致管路爆裂，结合压力检测阀和电磁阀均与控制系统相连并受控制系统控制，进一步使气体输出后符合加工工艺标准；通过每路气体管路中的管路过滤器可以提高气体的纯净程度，从而降低对内部光学镜片的损坏率，通过上述方式，综合提升了激光切割加工工艺的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的激光切割气路控制装置示意图；

图2为本发明实施例一提供的氧气管路示意图；

图3为本发明实施例一提供的氮气管路示意图；

图4为本发明实施例二提供的激光切割气路控制系统示意图。

图标：100-控制系统；210-氧气管路；211-氧气压力减压阀；212-氧气管路过滤器；213-氧气压力检测阀；214-氧气电磁阀；215-氧气比例阀；216-氧气单向阀；220-氮气管路；221-氮气压力减压阀；222-氮气管路过滤器；223-氮气压力检测阀；224-氮气电磁阀；225-氮气单向阀；300-切割头输入口；400-板材。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

为了激光切割气路中的气体压力在合理的范围内并可根据工艺参数精确控制气体压力，同时保证气体纯度，进而提高激光切割工艺水平，提高设备的安全性，本发明实施例提供的激光切割气路控制装置及系统，可以提高气路中气体的纯度，提升气体气压稳定性，进而提高激光切割加工工艺。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例一所公开的一种激光切割气路控制装置进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的一种激光切割气路控制装置示意图。

参照图1，激光切割气路控制装置主要包括控制系统100、至少一路气体管路和切割头输入口300。控制系统可采用cnc控制系统或板卡控制系统。

进一步的，每路气体管路均包括依次连接的气体压力减压阀、管路过滤器、压力检测阀、电磁阀和单向阀；其中，每路气体管路中的压力检测阀和电磁阀均与控制系统相连；每路气体管路的单向阀均与所述切割头输入口300相连。

本实施例将以两路气体管路为例，进行示例性的说明描述。其中，第一路气体管路为氧气管路210，第二路气体管路为氮气管路220。

参照图2所示的氧气管路示意图，氧气管路(也即第一路气体管路)210可以包括：氧气压力减压阀211、氧气管路过滤器212、氧气压力检测阀213、氧气电磁阀214和氧气单向阀216，还包括与控制系统和氧气单向阀216相连的氧气比例阀215。

其中，氧气比例阀215的信号控制端子与控制系统的信号控制端子通过控制电缆相连接，并由控制电缆传输模拟量信号。

氧气压力减压阀211，用于输入氧气并调节氧气气压，将调节到第一气压阈值范围内的氧气输送至氧气管路过滤器212。

在实际应用中，本实施例的第一气压阈值范围可以包括：氧气压力值小于0.9mpa。

具体的，外部氧气输入到该装置后首先要经过氧气压力减压阀211对气体进行减压处理，以保证氧气气压在气体切割管路可以承受的压力范围以内，大于第一气压阈值则容易导致气管爆裂。

氧气管路过滤器212，用于将第一气压阈值范围内的氧气中的杂质滤除，将滤除杂质后的纯净氧气输送至氧气压力检测阀213。

具体的，气体经过减压后，再由氧气管路过滤器212进行过滤，滤除气体中存在的水气、油污、大颗粒分子等杂质，以防止杂质进入切割头后损伤光学器件，将导致设备无法正常使用。

氧气压力检测阀213，用于检测纯净氧气的气压，将检测到的气压值与预设的第二气压阈值范围进行比较，根据比较结果向控制系统发送氧气气压信号。

其中，本实施例的第二气压阈值范围包括：氧气压力值为0.3mpa至0.8mpa之间，且包括0.3mpa和0.8mpa两个临界点的氧气压力值。

进一步的，氧气气压信号包括第一气压信号和第二气压信号。

氧气压力检测阀213用于当检测到的气压值在第二气压阈值范围内时，向控制系统发送第一气压信号，还用于当检测到的气压值不在第二气压阈值范围内时，向控制系统发送第二气压信号。

控制系统，用于输入氧气气压信号和预设的氧气切割工艺参数，向氧气电磁阀214发送氧气通断指令，以及向氧气比例阀215发送氧气气压控制指令，其中控制指令包括模拟量值，模拟量值与氧气气压相匹配，本实施例的模拟量值为0-10v电压值，0v电压值对应0mpa气压，10v电压值对应0.8mpa。

氧气电磁阀214，用于执行氧气通断指令对应的操作，以改变氧气管路210的通断状态。

进一步的，通断指令包括接通指令和断开指令。

控制系统，用于当输入第一气压信号时向氧气电磁阀214发送接通指令，当输入第二气压信号时提示报警信号并向氧气电磁阀214发送断开指令。

具体的，经过减压、滤除后的气体进入到氧气压力检测阀213进行检测，并根据第二气压阈值对气体压力进行判断：在第二气压阈值范围内时，向控制系统发送第一气压信号，控制系统接收到第一气压信号后向氧气电磁阀214发送接通指令；不在第二气压阈值范围内时，向控制系统发送第二气压信号，控制系统接收到第二气压信号后向氧气电磁阀214发送断开指令，同时控制系统可以在其显示屏上显示报警信息，提示操作人员报警信号，设备停止工作，此时由专业人员更换气源或调整气体压力到第二气压阈值范围内以内。控制系统的信号控制端子与氧气压力检测阀213的信号端子通过控制电缆相连接，并由控制电缆传输信号。

氧气比例阀215，用于在氧气管路210接通状态下，将纯净氧气的气压调节至与气压控制指令对应的气压大小，并通过氧气单向阀216将调节气压后的纯净氧气输出。

进一步的，氧气切割工艺参数包括可调电压值，当可调电压值为0至10v时，与可调电压值对应的纯净氧气的气压大小为0至1mpa之间。

具体的，氧气比例阀215一端与氧气电磁阀214相连接，另一端与氧气单向阀216相连接，控制系统根据氧气切割工艺参数输出可调电压值，氧气比例阀215根据可调电压值来调节管路内气体的压力，可调电压值与纯净氧气的气压值成正比例对应关系，可调电压值越大，纯净氧气的气压越大，0v电压值与0mpa气压值相对应，10v电压值与1mpa气压值相对应，调节好的纯净氧气最终由氧气单向阀216输出。

另外，氧气单向阀216还具有只能输出气体，不能输入气体的功能，以防止氧气管路210不启用，同时外部气压大于管路气压压力时，外部气体进入氧气管路210导致损坏部件或污染氧气管路210。

参照图3所示的氮气管路示意图，氮气管路(也即第二路气体管路)220可以包括：依次连接的氮气压力减压阀221、氮气管路过滤器222、氮气压力检测阀223、氮气电磁阀224和氮气单向阀225。

具体的，氮气管路220的氮气压力减压阀221、氮气管路过滤器222、氮气压力检测阀223、氮气电磁阀224和氮气单向阀225与氧气管路210的氧气压力减压阀211、氧气管路过滤器212、氧气压力检测阀213、氧气电磁阀214和氧气单向阀216工作原理相同，包括：

氮气压力减压阀221，用于输入氮气并调节氮气气压，将调节到第三气压阈值范围内的氮气输送至氮气管路过滤器222。

其中，第三气压阈值范围包括：氮气压力值小于2.8mpa。

氮气管路过滤器222，用于将第三气压阈值范围内的氮气中的杂质滤除，将滤除杂质后的纯净氮气输送至氮气压力检测阀223。

氮气压力检测阀223，用于检测纯净氮气的气压，将检测到的气压值与预设的第四气压阈值范围进行比较，根据比较结果向所述控制系统发送氮气气压信号。

在实际应用中，第四气压阈值范围可以包括：氮气压力值为1.5mpa至2.8mpa之间，且包括1.5mpa和2.8mpa两个临界点的氮气压力值。

控制系统，用于输入氮气气压信号，向氮气电磁阀224发送氮气通断指令；

氮气电磁阀224，用于执行氮气通断指令对应的操作，以改变所述氮气管路220的通断状态；即，纯净氮气的气压在第四气压阈值范围内时，控制系统向氮气电磁阀224发送接通指令，纯净氮气的气压不在第四气压阈值范围内时，控制系统向氮气电磁阀224发送断开指令。

氮气单向阀225，用于在氮气管路220接通状态下，输出所述纯净氮气。

进一步的，在氧气管路210中氧气单向阀216输出切割气体的情况下，氮气管路220中氮气单向阀225关闭；

在氮气管路220中氮气单向阀225输出切割气体的情况下，氧气管路210中氧气单向阀216关闭。

切割头输入口300，用于输入切割气体，并利用切割气体进行板材400加工。

具体的，氧气管路210中氧气单向阀216输出的切割气体包括氧气，氮气管路220中氮气单向阀225输出切割气体包括氮气，切割头输入口300会根据切割工艺参数导出所需的切割气体，需要氧气时氧气管路输出气体，需要氮气时，氮气管路输出气体，稳定的进行板材400加工。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，该氮气管路的具体工作过程，可以参考前述氧气管路实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明上述实施例提供的一种激光切割气路控制装置，包括控制系统、至少一路气体管路和切割头输入口；其中，每路气体管路均包括依次连接的气体压力减压阀、管路过滤器、压力检测阀、电磁阀和单向阀；通过每路气体管路中的气体压力减压阀可以有效控制气体压力大小，避免管路爆裂，结合压力检测阀和电磁阀均与控制系统相连并受控制系统控制，进一步使气体输出后符合加工工艺标准；通过每路气体管路中的管路过滤器可以提高气体的纯净程度，从而降低对内部光学镜片的损坏率。

实施例二：

图4为本发明实施例二提供的一种激光切割气路控制系统示意图。

参照图4，激光切割气路控制系统包括如上述实施例一的激光切割气路控制装置，还包括板材400。

板材400设置于激光切割气路控制装置中切割头输入口300的下方。在加工时，切割头输入口300与板材400根据加工工艺要求使切割头输入口300和切割板材400保持一定的距离，本实施例的距离在0.3mm-15mm范围内，气体由输入口输入后直接给板材400加工提供需要的气体供应。

本发明上述实施例提供的一种激光切割气路控制系统，包括控制系统、至少一路气体管路和切割头输入口；其中，每路气体管路均包括依次连接的气体压力减压阀、管路过滤器、压力检测阀、电磁阀和单向阀；通过每路气体管路中的气体压力减压阀可以有效控制气体压力大小，避免管路爆裂，结合压力检测阀和电磁阀均与控制系统相连并受控制系统控制，进一步使气体输出后符合加工工艺标准；通过每路气体管路中的管路过滤器可以提高气体的纯净程度，从而降低对内部光学镜片的损坏率。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。