CN110788495A - 一种激光切割机吸尘装置及其优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光切割机吸尘装置及其优化设计方法，其中，吸尘装置包括吹气装置和吸气装置，吹气装置包括吹风机、吹风管道和出气结构，出气结构由吹气罩、出风管和气管接头构成，出风管圆周侧壁上开设有多组吹气斜孔；吸气装置包括抽风机、碎屑收集箱、吸尘罩和抽风管道，抽风机、碎屑收集箱和吸尘罩依次通过抽风管道相连接；吸尘罩包括吸尘罩体和连接在出气口的集尘框，吹气罩连接在集尘框上，集尘框上开设有与吹气罩的出气口对应的缺口，吹气罩的出气口与吸尘罩的吸尘口相对设置。本发明结构简单、使用效果好，通过对吹气装置和吸气装置结构的优化设计，整体吸尘能力更强的同时，也将工作台上的碎屑清除，节省了人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割机的技术领域，具体涉及一种激光切割机吸尘装置。
背景技术
激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代传统的金属切割工艺设备。
在激光切割的过程中，会产生很多细小的碎屑及粉尘，对生产环境产生污染，影响操作者的健康，并且在切割的过程中需要对碎屑及粉尘进行处理，影响生产效率。对此，激光切割加工时会设置抽吸装置进行吸尘。
如申请号为201120195391.9的中国实用新型专利，其公开一种吸尘装置及激光加工设备，包括：工作台，设置有加工区域；吹尘构件，设置在所述工作台上；吸尘构件，设置在所述工作台上，所述吹尘构件与吸尘构件分别位于所述加工区域的相对两侧。通过在工作台上相对两侧设置的吹尘构件和吸尘构件，使得在进行加工操作过程中所产生的烟尘通过吹尘构件把烟尘吹向吸尘构件的方向，吸尘构件把烟尘吸收。该专利虽然能达到吸收烟尘的目的，但只具有吸收加工中产生烟尘的功能，不具备吸走加工产生的碎料的能力。而且开放式的工作区域，烟尘或碎料容易被吹出工作区域外，给清洁带来不便。
再如申请号为201821507866.1的中国实用新型专利，其公开一种亚克力展示架用激光切割机的吸尘装置,包括吸尘装置体，所述吸尘装置体的底部设置有吸尘圆盘，并且所述吸尘装置体的顶部通过伸缩柱套连接有支撑圆柱座，所述吸尘圆盘的左右两边通过分隔板分为喷气半环和吸尘半环，并且所述吸尘圆盘的圆心处通过环形座连接有吸尘圆柱，所述喷气半环通过喷气软管连接有中压风机，所述吸尘半环通过吸尘软管连接有负压风机，所述吸尘圆柱穿过吸尘装置体的底侧板，并且所述吸尘圆柱通过圆台座连接有气压缸的活塞杆，所述气压缸通过气缸架固定安装于旋转座盘上，所述旋转座盘通过驱动齿轮连接有驱动电机，所述负压风机的排风口处设置有过滤网箱。该专利虽然能近距离吸尘，以减少灰尘飘散对环境的影响。但是结构复杂，占空间大，而且吹风、吸尘无针对性，只能抽吸普通烟尘，切割小碎料还是留在工作区域上。
综上所述，亟需设计一种吸尘能力强，能够将工作台上的碎屑吸尽的激光切割机吸尘装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中抽吸装置吸尘能力较差的问题，提供一种能够将工作台上的碎屑吸尽的激光切割机吸尘装置。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种激光切割机吸尘装置，包括分别设置在激光切割机工作区域相对两侧的吹气装置和吸气装置，其特征在于：所述吹气装置包括吹风机、吹风管道和出气结构，出气结构包括吹气罩、通过轴承组件安装在吹气罩内的出风管和安装在吹气罩外壁且与出风管连通的气管接头，气管接头与出风管之间还设有气封环，吹风机与气管接头之间通过所述吹风管道相连接；出风管圆周侧壁上开设有多组吹气斜孔；所述吸气装置包括抽风机、碎屑收集箱、吸尘罩、抽风管道和用于安装吸尘罩的固定座，抽风机、碎屑收集箱和吸尘罩依次通过所述抽风管道相连接；所述吸尘罩包括吸尘罩体和连接在所述出气口的集尘框，所述吹气罩连接在集尘框上，所述集尘框上开设有与所述吹气罩的出气口对应的缺口，所述吹气罩的出气口与所述吸尘罩的吸尘口相对设置。
进一步地，所述吹气斜孔设有6组，每组设有3排，每组所述吹气斜孔的中心轴线平行，相邻两组所述吹气斜孔的中心轴线的夹角a为60°。具体的，所述出风管内直径为15mm，所述吹气斜孔的孔直径为2mm，每组孔间距3mm。
进一步地，所述集成框上还安装有挡尘板。所述吸尘罩内腔至吸尘口的截面高度逐渐变小。
进一步地，所述碎屑收集箱包括箱体和密封箱盖，在箱体的中部和上部分别设有进口和出口，在出口处安装有过滤网。
本发明还公开一种上述的激光切割机吸尘装置的优化设计方法，其特征在于：所述吹气罩为出气管提供支撑，通过两端4个螺钉连接到吸尘罩上，吹气罩设有圆柱内腔，在下侧设有出气口，内腔壁面与出气管之间存在间隙；所述吹气斜孔的倾斜角度大小由流体计算确定，具体是：建立出气管流道参数化模型，采用数值分析方法，对出气管流道进行流体动力学分析和优化计算，获取出气管吹气斜孔的最佳倾斜角度；在吹气装置工作时，在气体的反力作用下，出气管能够转动起来，产生方向不断变化的气流，将工作台上的碎屑吹起来；所述吸尘罩的吸尘内腔至吸尘口的截面逐渐变小成扁平状结构，以提高吸尘口的吸尘能力，进气口、吸尘口的大小通过流体分析确定，具体是：建立吸尘罩流场参数化模型，采用数值分析方法，对吸尘罩流场进行流体分析和优化计算，获取最佳吸尘口、进气口的大小，提高吸尘罩的吸尘效果。
进一步地，所述气封环的数量和间距大小通过流体分析确定，具体是：建立轴承组件气封结构参数化模型，采用数值分析方法，对气封结构流道进行流体分析和优化计算，获取最佳气封环的数量和间距大小，提高密封效果。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：结构简单、体积小、使用效果好，由于吹气装置和吸气装置相对设置，工作时，吹气装置将烟尘及碎屑吹向吸尘口，再由吸气装置抽吸走。其中，本发明中的出气管及吸尘罩是基于模型参数化和流体动力学分析方法，可预先对出气管和吸尘罩内部流场进行优化计算，获取最佳的内管吹气孔角度和数目、吸尘罩开口尺寸，提高吸尘装置的吸尘能力。如此，不仅能将烟尘吸走，也能将工作台上的碎屑清除，节省了人力成本。具体有如下特点：
(1) 在吹气装置工作时，由于出气管上开设有出气斜孔，在气体的反力作用下，出气管会同时转动起来，产生方向不断变化的扰动气流，更容易将工作台上的碎屑吹向吸尘口，提高吸尘装置的吸尘能力。
(2)吹气罩和吸尘罩之间设有集尘框，能够避免碎屑乱飞到工作区域外，确保碎屑被吸干净。
(3)碎屑收集箱的进口、出口分别在箱体的中部和上部，碎屑进入箱体后，在重力作用下，自动落到箱底，另外通过出口处安装的过滤网，能够防止碎屑被吸入到抽风机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中吹气装置与吸尘罩连接后的结构示意图。
图3是本发明中吹气装置的立体结构示意图。
图4是本发明中吹气装置的剖切示意图。
图5是本发明中出气管的剖切示意图。
图6是本发明中吸尘罩的结构示意图。
图7是本发明中碎屑收集箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示，本发明一种激光切割机吸尘装置，包括吹气装置和吸气装置，吹气装置和吸气装置分别设置在激光切割机工作区域相对两侧。所述吹气装置包括吹风机11、吹风管道12和出气结构13。所述吸气装置包括抽风机21、碎屑收集箱22、吸尘罩23、抽风管道24和用于安装吸尘罩的固定座25。抽风机21、碎屑收集箱22和吸尘罩23依次通过所述抽风管道24相连接。
如图3、4所示，所述出气结构13包括吹气罩131、通过轴承组件132安装在吹气罩131内的出风管133和安装在吹气罩外壁上的气管接头134，气管接头134与出风管133之间通过气封环135密封连通。吹风机11的出气口与气管接头134之间通过所述吹风管道12相连接。
如图5所示，所述出风管133内直径为15mm，在出风管133圆周侧壁上开设有多组吹气斜孔136，具体的，所述吹气斜孔136设有6组，每组设有3排。所述吹气斜孔设有6组，每组设有3排，每组所述吹气斜孔的中心轴线平行，相邻两组所述吹气斜孔的中心轴线的夹角为60°。所述吹气斜孔136的孔直径为2mm，每组孔间距3mm。
通过设置多组吹气斜孔136，能够提高出气管往激光切割工作区域的吹气冲击能力，使工作台上的碎屑容易被吹起来。并且出气管在吹气过程中会转动起来，产生方向不断变化的气流，更容易将工作台上的碎屑吹起来，提高装置的吸尘能力。
如图6所述，所述吸尘罩23包括吸尘罩体231和连接在所述出气口的集尘框232，所述吹气罩131连接在集尘框232上，所述集尘框232上开设有与所述吹气罩131的出气口对应的缺口233。连接后所述吹气罩的出气口130与所述吸尘罩的吸尘口230相对设置。应用安装时，吸尘罩23通过固定座25并使集成框位于激光切割工作区域处。
所述吸尘罩23内腔至吸尘口230的截面高度逐渐变小，吸尘口为扁平状，以提高吸尘口的吸尘能力。吸尘罩23的出尘口234开设在吸尘口的相对面，在吸尘口上安装有一用于连接抽风管道24的接头。
进一步地，所述吸尘罩23内腔一侧壁上开设有安装孔235，在安装孔处安装有密封盖板236。
所述集成框232上还安装有挡尘板233。能够防止碎屑被吹起来落到其它地方。
进一步地，如图7所示，所述碎屑收集箱22包括箱体221和密封箱盖222，在箱体的中部和上部分别设有进口223和出口224，在碎屑收集箱22的出口224处还安装有过滤网225。过滤网225可通过托架或螺丝安装在箱体221侧壁上。进口223和出口224分别在箱体的中部和上部，碎屑进入碎屑收集箱，在重力作用下，落到箱底，并通过过滤网225的过滤，防止飘起的碎屑被吸入到抽风机21中。
本发明还公开一种上述的激光切割机吸尘装置的优化设计方法，具体优化设计如下：
所述吹气罩为出气管提供支撑，通过两端4个螺钉连接到吸尘罩上，吹气罩设有圆柱内腔，在下侧设有出气口，内腔壁面与出气管之间存在间隙。
所述吹气斜孔的倾斜角度大小由流体计算确定，具体是：建立出气管流道参数化模型，采用数值分析方法，对出气管流道进行流体动力学分析和优化计算，获取出气管吹气斜孔的最佳倾斜角度；在吹气装置工作时，在气体的反力作用下，出气管能够转动起来，产生方向不断变化的气流，将工作台上的碎屑吹起来。
所述吸尘罩的吸尘内腔至吸尘口的截面逐渐变小成扁平状结构，以提高吸尘口的吸尘能力，进气口、吸尘口的大小通过流体分析确定，具体是：建立吸尘罩流场参数化模型，采用数值分析方法，对吸尘罩流场进行流体分析和优化计算，获取最佳吸尘口、进气口的大小，提高吸尘罩的吸尘效果。
进一步地，所述气封环的数量和间距大小通过流体分析确定，具体是：建立轴承组件气封结构参数化模型，采用数值分析方法，对气封结构流道进行流体分析和优化计算，获取最佳气封环的数量和间距大小，提高密封效果。
本发明的工作原理：启动吹风机11和抽风机21，吹气装置开始工作，在气体的反力作用下，出气管133转动起来，产生方向不断变化的气流，将激光切割工作区域集成框内的碎屑吹起来，同时抽风机21产生负压，扁平状的吸尘口产生高速气流将碎屑吸走。碎屑依次通过吸尘罩23、抽风管道24进到碎屑收集箱22内。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种激光切割机吸尘装置，包括分别设置在激光切割机工作区域相对两侧的吹气装置和吸气装置，其特征在于：所述吹气装置包括吹风机、吹风管道和出气结构，出气结构包括吹气罩、通过轴承组件安装在吹气罩内的出风管和安装在吹气罩外壁且与出风管连通的气管接头，气管接头与出风管之间还设有气封环，吹风机与气管接头之间通过所述吹风管道相连接；出风管圆周侧壁上开设有多组吹气斜孔；
所述吸气装置包括抽风机、碎屑收集箱、吸尘罩、抽风管道和用于安装吸尘罩的固定座，抽风机、碎屑收集箱和吸尘罩依次通过所述抽风管道相连接；
所述吸尘罩包括吸尘罩体和连接在所述出气口的集尘框，所述吹气罩连接在集尘框上，所述集尘框上开设有与所述吹气罩的出气口对应的缺口，所述吹气罩的出气口与所述吸尘罩的吸尘口相对设置。
2.根据权利要求1所述的激光切割机吸尘装置，其特征在于：所述吹气斜孔设有6组，每组设有3排，每组所述吹气斜孔的中心轴线平行，相邻两组所述吹气斜孔的中心轴线的夹角为60°。
3.根据权利要求2所述的激光切割机吸尘装置，其特征在于：所述出风管内直径为15mm，所述吹气斜孔的孔直径为2mm，每组孔间距3mm。
4.根据权利要求1所述的激光切割机吸尘装置，其特征在于：所述集成框上还安装有挡尘板。
5.根据权利要求1所述的激光切割机吸尘装置，其特征在于：所述吸尘罩内腔至吸尘口的截面高度逐渐变小。
6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的激光切割机吸尘装置，其特征在于：所述碎屑收集箱包括箱体和密封箱盖，在箱体的中部和上部分别设有进口和出口，在出口处安装有过滤网。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的激光切割机吸尘装置的优化设计方法，其特征在于：
所述吹气罩为出气管提供支撑，通过两端4个螺钉连接到吸尘罩上，吹气罩设有圆柱内腔，在下侧设有出气口，内腔壁面与出气管之间存在间隙；
所述吹气斜孔的倾斜角度大小由流体计算确定，具体是：建立出气管流道参数化模型，采用数值分析方法，对出气管流道进行流体动力学分析和优化计算，获取出气管吹气斜孔的最佳倾斜角度；在吹气装置工作时，在气体的反力作用下，出气管能够转动起来，产生方向不断变化的气流，将工作台上的碎屑吹起来；
所述吸尘罩的吸尘内腔至吸尘口的截面逐渐变小成扁平状结构，以提高吸尘口的吸尘能力，进气口、吸尘口的大小通过流体分析确定，具体是：建立吸尘罩流场参数化模型，采用数值分析方法，对吸尘罩流场进行流体分析和优化计算，获取最佳吸尘口、进气口的大小，提高吸尘罩的吸尘效果。
8.根据权利要求7所述优化设计方法，其特征在于：所述气封环的数量和间距大小通过流体分析确定，具体是：建立轴承组件气封结构参数化模型，采用数值分析方法，对气封结构流道进行流体分析和优化计算，获取最佳气封环的数量和间距大小，提高密封效果。
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