CN114799585B - 一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，包括：抽屉框架、安装座板、喷嘴更换装置、同步传动装置、自动清洗装置、视觉装置和标定装置；安装座板、喷嘴更换装置、同步传动装置、自动清洗装置、视觉装置和标定装置均安装在安装座板上，安装座板在驱动组件的推动下在抽屉空间的抽出和收回。本发明的的喷嘴更换装置能够完成喷嘴更换的自动化作业，降低操作人员经验要求，提高机床的工作效率；且自动清洗装置能对喷嘴的自动清洗保养，更有利于延长喷嘴的使用寿命；视觉系统可以直接在机床显示器上看到喷嘴状态；且更换喷嘴后可通过标定装置完成自动标定，避免人工操作遗漏标定，造成切割不良。
Description
技术领域
本发明属于激光切割设备技术领域，具体涉及激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置。
背景技术
在激光切割应用中，喷嘴是整合气流，激光光束出口的重要元件。激光切割机的切割头的传感器与安装在切割头上的喷嘴导通，且由电柜供给一个正电压，待切割板材上接有地线，视为零电压；喷嘴与待切割板材表面形成一个电容值，用此电容值来标定喷嘴与板材的距离。当喷嘴表面存在脏污、缺损时，表面积变化会导致电容值变化，对应的距离发生变化。因此切割过程中检查喷嘴表面的完整度、清洗喷嘴上的切割飞溅是日常维护所必须得工作。在激光切割中，需要对不同厚度板材进行切割。对于不同板厚板材的切割，激光光束大小与气流大小是不同的，因此作为整合气流以及激光光束出口的喷嘴也需要随之更换。
现有激光切割设备中，对喷嘴的清洗、检查和更换，均为人工处理。在人工处理过程中，受操作人员的熟练度以及经验影响，往往完成一个喷嘴的检查更换耗时5分钟以上，并且通常操作人员难以对喷嘴表面脏污进行处理。在目前高效生产，自动化生产的要求下，对喷嘴的自动化清洗、更换、检查变得尤为重要。
目前喷嘴与激光头的连接方式绝大部分均为螺纹连接，在CN108127268A的专利中涉及的喷嘴更换技术，并未解决喷嘴外轮廓与治具准确贴合的问题以及在螺纹旋转过程中引起直线位移的避让问题，同时未有对喷嘴的清洗和检查。同时在CN103121147A中提到的喷嘴更换专利中，该专利虽然采用紧定螺纹压紧喷嘴，但是同样无法解决容错率低，弹性柱塞提供扭矩小，容易打滑、实际应用困难等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，该装置中的喷嘴更换单元能够完成喷嘴更换的自动化作业，且内置的弹簧定位装置能简单有效的解决喷嘴螺纹松开与旋合的难题，降低操作人员经验要求，提高机床的工作效率；且自动清洗装置能对喷嘴的自动清洗保养，更有利于延长喷嘴的使用寿命；视觉系统可以直接在机床显示器上看到喷嘴状态；且更换喷嘴后可通过标定装置完成自动标定，避免人工操作遗漏标定，造成切割不良。抽屉框架能够收纳喷嘴更换装置、自动清洗装置、视觉装置和标定装置，可避免占用切割幅面。本发明的装置能够对喷嘴的自动化清洗、更换、检查，实现自动化高效生产。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，包括：
安装座板，所述安装座板上设置若干个贯穿所述安装座板的安装孔；
喷嘴更换装置，所述喷嘴更换装置包括若干个喷嘴更换单元，所述喷嘴更换单元安装于所述安装孔中，所述喷嘴更换单元的一端自所述安装孔的一端口伸出用于装配喷嘴，所述喷嘴更换单元的另一端自所述安装孔的另一端口伸出；
同步传动装置，所述同步传动装置安装在所述安装座板上，所述同步传动装置与所述喷嘴更换单元的另一端连接，所述同步传动装置用于驱动所述喷嘴更换单元转动；同步传动装置在驱动所述喷嘴更换单元转动时，可将喷嘴更换单元上装配的喷嘴旋入激光切割头上，或使喷嘴更换单元将激光切割头上的喷嘴旋下；
自动清洗装置，所述自动清洗装置安装在所述安装孔中，所述自动清洗装置的一端自所述安装孔的一端口伸出用于清洗喷嘴，所述自动清洗装置的另一端自所述安装孔的另一端口伸出用于连接同步驱动装置或可驱动所述自动清洗装置转动的驱动机构；所述自动清洗装置用于清洗喷嘴的一端与所述喷嘴更换单元用于装配喷嘴的一端位于所述安装座板的同一侧。
优选的，所述同步传动装置包括驱动电机和若干个同步带/链带/齿轮，且若干个喷嘴更换单元之间通过同步带/链带/齿轮依次连接。当设置多个喷嘴更换单元时，同步带/链带/齿轮可以将多个喷嘴更换单元连接成一个联动系统，以使一个驱动电机来同时驱动多个喷嘴更换单元同时转动。且设置多个喷嘴更换单元时，多个喷嘴更换单元上可安装多个不同尺寸的喷嘴，这样便于激光切割机根据加工需求选择不同规格的喷嘴进行更换。
优选的，所述喷嘴更换单元包括喷嘴库、外锁套和连接轴，所述外锁套与所述喷嘴库套接固定，所述连接轴通过轴承安装在所述安装孔中，所述外锁套远离所述喷嘴库的一端与所述连接轴的一端连接，且所述连接轴与所述外锁套连接处形成止位。喷嘴库、外锁套和连接轴共轴设置，连接轴可以与所述同步传动装置连接，该止位用于对外锁套进行轴向限位，进而对与外锁套连接的喷嘴库进行限位，防止外锁套和喷嘴库从所述连接轴上脱出。
更优选的，所述连接轴的上端外沿处设置有凸沿，所述外锁套远离所述喷嘴库的一端设置有与所述凸沿配合的环形止圈，凸沿的直径大于位于所述环向止圈的内圈直径，且凸沿位于环形止圈的正上方，以使凸沿能够对环形止圈进行限位，所述连接轴的凸沿与所述外锁套端部的环形止圈形成止位，该止位用于对外锁套进行限位，进而对与外锁套连接的喷嘴库进行限位，从而限制外锁套和喷嘴库在连接轴上移动的最高位置。
更优选的，所述轴承为角接触轴承。
优选的，所述喷嘴更换单元还包括弹簧、传动销，所述弹簧安装在所述喷嘴库与所述连接轴之间，所述喷嘴库与所述连接轴相对的端部之间形成移动间隙，所述弹簧的两端分别抵接在喷嘴库与所述连接轴相对的端部上的凹槽中，所述传动销固定在所述喷嘴库朝向所述连接轴的端部上，所述连接轴朝向所述喷嘴库的端部上设置与所述传动销配合的导向孔，所述喷嘴库在装配喷嘴过程中沿所述连接轴的轴向移动，以使所述喷嘴库对弹簧进行压缩，同时所述传动销在所述导向孔中内移动。
这样设置，使得在拆装喷嘴过程中，以连接轴为固定元件，喷嘴库可上下移动，并且通过弹簧对喷嘴提供轴向弹力，传动销在喷嘴库压缩弹簧的过程中，起到导向和连接作用，使得喷嘴库可沿着连接轴的轴向移动，防止其出现横向偏移，即横向直线位移，使连接轴与喷嘴库角度始终保持一致。
优选的，所述喷嘴更换单元还包括传动轴，所述传动轴与所述连接轴远离所述喷嘴库的一端固定连接，所述传动轴与所述同步传动装置连接，所述同步传动装置驱动所述传动轴转动。
更优选的，所述传动轴的外壁上设置与所述同步传动装置中的同步带/链带/齿轮配合的凸圈/链轮/齿轮，以使同步传动装置能够将动力传递给传动轴。
优选的，所述外锁套套接在所述喷嘴库下端外侧，且所述喷嘴库的侧壁与所述外锁套侧壁通过螺钉连接，以使所述喷嘴库和所述外锁套同步运动。这样设置，可以使得所述外锁套和喷嘴库稳固连接，且外锁套作为连接喷嘴库与所述连接轴的中间部件，不用改变喷嘴库的结构即可实现喷嘴库与连接轴的间接连接，同时也使得喷嘴库和连接轴之间能够形成移动间隙，以使移动间隙配合弹簧压缩复位过程中的形变量。
优选的，所述连接轴与外锁套套接处的外边沿为圆弧结构，外锁套环形止圈的内圈边与连接轴的外壁之间设置部分间隙，由此产生的有益效果：连接轴可以摆动一个小角度用于补偿喷嘴与喷嘴库的角度误差。
优选的，所述喷嘴库上设有与喷嘴对应的空位以及喷嘴导入角，空位为六角形、八角形或其他可提供稳定扭矩的卡位，可通过选配弹簧与喷嘴库-连接轴之间距离调整喷嘴库初始弹力。同步传动装置可正转和反转，传动轴受同步传动装置驱动，可正反旋转。当喷嘴需要旋下时，机床控制激光切割头上的喷嘴下降至喷嘴库中，并压缩喷嘴库与连接轴之间的距离，此时弹簧压缩变形，喷嘴库通过弹簧给喷嘴一个向上的力，由此产生有益效果为：当缓慢转动喷嘴库时，喷嘴会滑入喷嘴库的六角空位，解决六角扳手位置无法角度对齐的问题；同时喷嘴在从激光切割头旋转松开的过程中，会向下移动，此时喷嘴库也会随之下移，而由于喷嘴库与连接轴之间设置有弹簧和移动间隙，喷嘴库下移过程中，喷嘴库与连接轴之间的距离可有效避让喷嘴旋转产生的位移。因此喷嘴更换单元的弹簧定位装置简单有效的解决喷嘴螺纹松开与旋合的难题。
当喷嘴需要旋上时，机床控制不带喷嘴的激光切割头移动至喷嘴库上方，此时喷嘴库内含有待装喷嘴。不带喷嘴的激光切割头下压喷嘴库，并对喷嘴库和连接轴之间的弹簧施加压力，使得弹簧变形，此时喷嘴与激光切割头之间有一个弹力，当喷嘴库缓慢旋转时，喷嘴上的螺纹与激光切割头上螺纹旋合，喷嘴旋合上升，喷嘴库在弹力作用上升，喷嘴库上升过程中，弹簧逐渐回弹，进而补偿喷嘴旋合产生的位移。
更优选的，还包括用于监测喷嘴旋合与锁紧的传感器；或通过监测同步传动装置中的电机扭矩来判断喷嘴是否旋合与锁紧，由于在旋入喷嘴时，若喷嘴旋紧，电机扭矩会达到上限值，在旋下喷嘴时，若喷嘴完全卸下，电机扭矩会达到下限值，因此通过监测电机扭矩达到上下限位值时即可确定喷嘴的锁紧/松开完成。
优选的，所述自动清洗装置包括毛刷、固定板、传动轴，所述传动轴通过轴承安装在所述安装孔中，所述固定板安装在所述传动轴的一端，所述传动轴的另一端与所述同步驱动装置或驱动机构连接，所述毛刷安装在所述固定板上用于清洗喷嘴。当清洗喷嘴时，喷嘴位置置于毛刷内部一定深度，所述步驱动装置或驱动机构驱动传动轴转动，传动轴带动固定板和固定板上的毛刷转动，从而清洗喷嘴上粘附的金属飞溅、粉尘、油污等。
更优选的，所述自动清洗装置中的传动轴的另一端与所述同步驱动装置连接，且自动清洗装置中的传动轴与相邻的喷嘴更换单元中的传动轴之间通过同步带/链带/齿轮连接，以使同步驱动装置可同时带动喷嘴更换单元中的喷嘴库和自动清洗装置中的毛刷进行转动，实现一个动力系统同时控制多个模块工作，节省了设备成本。
优选的，还包括视觉装置，所述视觉装置包括相机、镜头、光源、固定板，所述固定板固定在所述安装座板上，所述相机安装在所述固定板上，所述镜头安装在所述相机的一端，所述安装座板上设置拍摄孔，所述镜头远离所述相机的一端从所述拍摄孔中伸出或置于所述拍摄孔中，所述光源安装在所述拍摄孔中或安装座板背离所述相机的一侧，且所述光源与所述喷嘴更换单元装配喷嘴的一端位于同一侧，所述光源用于为所述相机提供光源，所述相机用于拍摄所述喷嘴的图像，通过图像对喷嘴表面状态进行识别。
更优选的，所述相机、镜头、光源共轴设置，三者的轴心位于同一中轴线上，且固定板的顶板固定在安装座板的底面，相机固定在固定板的侧板上，这样使得相机位于安装座板的下方，镜头的上端延伸至拍摄孔中，光源位于拍摄孔的正上方，确保光源发出的光能从正面照射在喷嘴上，这样便于相机拍摄的喷嘴图像清晰。当需要检查喷嘴时，将激光切割头上的喷嘴移动到光源的正上方，然后通过相机拍摄喷嘴的图像，根据拍摄的图像计算得到喷嘴内外轮廓s1，标准面积为S0，根据经验公式喷嘴寿命P＝(5S1/S0-4)*100％，当喷嘴寿命P降低至50％以下时，建议更换新喷嘴。同时，在松开喷嘴以及旋紧喷嘴后，视觉装置对松开或旋紧后的状态进行拍照，用于检测动作是否完成。
优选的，还包括标定装置，所述标定装置包括设置在所述安装座板上的标定板，所述标定板与所述喷嘴更换单元装配喷嘴的一端位于同一侧，通过检测喷嘴与所述标定板表面之间形成的电容值来标定喷嘴与标定板之间的距离。
优选的，所述标定板为设置在安装座板上的一块表面光洁的金属板材，金属板材可以模拟待加工件。
优选的，还包括抽屉框架和设置在抽屉框架中的驱动组件；
所述抽屉框架的底板上设置横梁，所述安装座板沿所述横梁的长度方向与所述横梁通过导轨滑块连接，以使所述安装座板能在所述横梁上移动；
所述驱动组件包括驱动电机、减速机、丝杠组件，所述丝杠组件包括丝杠和安装块，所述安装块与所述安装座板固定连接，且所述安装块设置在所述安装座板的底面，安装块与同步传动装置或驱动机构安装在安装座板的同一侧，所述安装块套设在所述丝杠上，所述驱动电机与所述减速机连接，所述减速机的输出端与所述丝杠连接，所述减速机驱动所述丝杠转动，以使所述安装块在所述丝杠上沿所述丝杠的长度方向移动，并带动所述安装座板从所述抽屉框架中抽出或收回。安装座板从抽屉框架中抽出或收回时，会带动喷嘴更换装置、自动清洗装置、视觉装置和标定装置也从抽屉框架中抽出或收回，从而使激光切割头可以完成相关作业，当安装座板收回时，整个装置可避让机床加工区域，在不影响切割区域的情况下完成喷嘴更换、清洗和检查。
优选的，所述抽屉框架包括底板、设置在所述底板周向边缘的侧板、与所述底板相对设置的顶板，所述底板、顶板和所述侧板围成用于安装所述安装座板的抽屉空间，并通过驱动组件驱动安装座板在所述横梁上滑动，从而实现安装座板在抽屉空间的抽出和收回运动。
优选的，所述抽屉框架的底板的内侧面设置两个相对设置的横梁，所述横梁靠近所述抽屉框架的顶板的一端设置滑块，所述滑块上设置有滑槽，所述安装座板朝向抽屉框架底板的一侧面上设置与所述滑槽配合的导轨，两个横梁能够确保安装座板在滑动过程中的稳定性。
优选的，所述抽屉框架的一端设置有供所述安装座板通过的抽屉口，确保安装座板能从抽屉框架中抽出，所述安装座板上还连接一个用于封闭抽屉口的侧板，这样设置可以确保安装座板在收回到抽屉框架中时，该侧板能够封闭抽屉空，对安装座板上的部件进行保护；同时所述安装座板在沿垂直于其运动方向的两侧还设置保护板，用于对安装座板底面上的喷嘴更换装置、自动清洗装置、视觉装置进行保护。
有益效果：
本发明提供的激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置通过喷嘴更换单元来完成喷嘴更换的自动化作业，且内置的弹簧定位装置能简单有效的解决喷嘴螺纹松开与旋合的难题，连接轴的圆弧边沿设计可以补偿喷嘴与喷嘴库的角度误差，因此喷嘴更换单元组成的喷嘴更换装置能降低操作人员经验要求，提高机床的工作效率；且自动清洗装置能对喷嘴的自动清洗保养，更有利于延长喷嘴的使用寿命；视觉系统可以直接在机床显示器上看到喷嘴状态，可判断松开/锁紧喷嘴状态，防止安装错误；且更换喷嘴后可通过标定装置完成自动标定，避免人工操作遗漏标定，造成切割不良。抽屉框架能够收纳喷嘴更换装置、自动清洗装置、视觉装置和标定装置，可避免占用切割幅面。本发明的装置能够对喷嘴的自动化清洗、更换、检查，实现自动化高效生产。本发明装置中的各个功能模块可单独使用，也可相互组合使用，包括但不限于：抽屉框架伸出-清洗喷嘴-旋下喷嘴-旋上喷嘴-检查喷嘴-确认合格-抽屉收回。
附图说明
图1所示为本发明激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置的打开状态结构示意图；
图2所示为本发明激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置的反面内部结构示意图；
图3所示为本发明激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置的爆炸示意图；
图4所示为本发明中喷嘴更换单元的结构图；
图5所示为图4沿A-A处的剖视图；
图6所示为喷嘴更换单元中弹簧受挤压时的示意图；
图7所示为图6中I处的放大图；
图8所示为喷嘴更换单元中的喷嘴库结构示意图；
图9所示为喷嘴更换单元所要更换的喷嘴示意图；
图10所示为本发明激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置中视觉装置的结构图。
附图标记
1、安装座板；11、拍摄孔；12、导轨；10、喷嘴；2、喷嘴更换单元；21、喷嘴库；22、外锁套；23、连接轴；24、轴承；25、传动轴；26、弹簧；27、传动销；271、凹槽；3、同步传动装置；31、同步带；4、自动清洗装置；41、安装件；42、毛刷；5、视觉装置；51、固定板；52、相机；53、镜头；54、光源；6、标定装置；7、抽屉框架；8、驱动组件；81、丝杠；82、安装块；9、横梁；91、滑块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
实施例1
参考图1-10，本实施例提供一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，包括：安装座板1、喷嘴更换装置、同步传动装置3、自动清洗装置4；喷嘴更换装置、同步传动装置3、自动清洗装置4均安装在安装座板1上。
所述安装座板1上设置若干个贯穿所述安装座板1的安装孔；所述喷嘴更换装置包括若干个喷嘴更换单元2，所述喷嘴更换单元2安装于所述安装孔中，所述喷嘴更换单元2的一端自所述安装孔的一端口伸出用于装配喷嘴10，所述喷嘴更换单元2的另一端自所述安装孔的另一端口伸出；所述同步传动装置3安装在所述安装座板1上，所述同步传动装置3与所述喷嘴更换单元2的另一端连接，所述同步传动装置3用于驱动所述喷嘴更换单元2转动；同步传动装置3在驱动所述喷嘴更换单元2转动时，可将喷嘴更换单元2上装配的喷嘴旋入激光切割头上，或使喷嘴更换单元2将激光切割头上的喷嘴旋下；所述自动清洗装置4安装在所述安装孔中，所述自动清洗装置4的一端自所述安装孔的一端口伸出用于清洗喷嘴，所述自动清洗装置4的另一端自所述安装孔的另一端口伸出用于连接同步驱动装置或可驱动所述自动清洗装置4转动的驱动机构；所述自动清洗装置4用于清洗喷嘴的一端与所述喷嘴更换单元2用于装配喷嘴的一端位于所述安装座板1的同一侧。
参考图2，所述同步传动装置3包括驱动电机和若干个同步带31/链带/齿轮，且若干个喷嘴更换单元2之间通过同步带31/链带/齿轮依次连接。当设置多个喷嘴更换单元2时，同步带31/链带/齿轮可以将多个喷嘴更换单元2连接成一个联动系统，以使一个驱动电机来同时驱动多个喷嘴更换单元2同时转动。且设置多个喷嘴更换单元2时，多个喷嘴更换单元2上可安装多个不同尺寸的喷嘴，这样便于激光切割机根据加工需求选择不同规格的喷嘴进行更换。
参考图4-9，所述喷嘴更换单元2包括喷嘴库21、外锁套22和连接轴23，所述外锁套22与所述喷嘴库21套接固定，所述连接轴23通过轴承24安装在所述安装孔中，所述轴承24为角接触轴承24。所述外锁套22远离所述喷嘴库21的一端与所述连接轴23的一端连接，且所述连接轴23与所述外锁套22连接处形成止位。喷嘴库21、外锁套22和连接轴23共轴设置，该止位用于对外锁套22进行轴向限位，进而对与外锁套22连接的喷嘴库21进行限位，防止外锁套22和喷嘴库21从所述连接轴23上脱出。
本实施例优选的，所述外锁套22套接在所述喷嘴库21下端外侧，且所述喷嘴库21的侧壁与所述外锁套22侧壁通过螺钉连接，以使所述喷嘴库21和所述外锁套22同步运动。这样设置，可以使得所述外锁套22和喷嘴库21稳固连接，且外锁套22作为连接喷嘴库21与所述连接轴23的中间部件，不用改变喷嘴库21的结构即可实现喷嘴库21与连接轴23的间接连接，同时也使得喷嘴库21和连接轴23之间能够形成移动间隙，以使移动间隙配合弹簧26压缩复位过程中的形变量。
所述连接轴23的上端外沿处设置有凸沿，所述外锁套22远离所述喷嘴库21的一端设置有与所述凸沿配合的环形止圈，凸沿的直径大于位于所述环向止圈的内圈直径，且凸沿位于环形止圈的正上方，以使凸沿能够对环形止圈进行限位，所述连接轴23的凸沿与所述外锁套22端部的环形止圈形成止位，该止位用于对外锁套22进行限位，进而对与外锁套22连接的喷嘴库21进行限位，从而限制外锁套22和喷嘴库21在连接轴23上移动的最高位置。
所述喷嘴更换单元2还包括弹簧26、传动销27，所述弹簧26安装在所述喷嘴库21与所述连接轴23之间，所述喷嘴库21与所述连接轴23相对的端部之间形成移动间隙，所述弹簧26的两端分别抵接在喷嘴库21与所述连接轴23相对的端部上的凹槽271中，所述传动销27固定在所述喷嘴库21朝向所述连接轴23的端部上，所述连接轴23朝向所述喷嘴库21的端部上设置与所述传动销27配合的导向孔，所述喷嘴库21在装配喷嘴过程中沿所述连接轴23的轴向移动，以使所述喷嘴库21对弹簧26进行压缩，同时所述传动销27在所述导向孔中内移动。使得在拆装喷嘴过程中，以连接轴23为固定元件，喷嘴库21可上下移动，并且通过弹簧26对喷嘴提供轴向弹力，传动销27在喷嘴库21压缩弹簧26的过程中，起到导向和连接作用，使得喷嘴库21可沿着连接轴23的轴向移动，防止其出现横向偏移，即横向直线位移，使连接轴23与喷嘴库21角度始终保持一致。
所述喷嘴更换单元2还包括传动轴25，所述传动轴25与所述连接轴23远离所述喷嘴库21的一端固定连接，所述传动轴25与所述同步传动装置3连接，所述同步传动装置3驱动所述传动轴25转动。所述传动轴25的外壁上设置与所述同步传动装置3中的同步带31/链带/齿轮配合的凸圈/链轮/齿轮，以使同步传动装置3能够将动力传递给传动轴25。
所述连接轴23与外锁套22套接处的外边沿为圆弧结构，外锁套22环形止圈的内圈边与连接轴23的外壁之间设置部分间隙，由此产生的有益效果：连接轴23可以摆动一个小角度用于补偿喷嘴与喷嘴库21的角度误差。
本实施例的所述喷嘴库21上设有与喷嘴对应的空位以及喷嘴导入角，空位为六角形、八角形或其他可提供稳定扭矩的卡位，可通过选配弹簧26与喷嘴库21-连接轴23之间距离调整喷嘴库21初始弹力。同步传动装置3可正转和反转，传动轴25受同步传动装置3驱动，可正反旋转。当喷嘴需要旋下时，机床控制激光切割头上的喷嘴下降至喷嘴库21中，并压缩喷嘴库21与连接轴23之间的距离，此时弹簧26压缩变形，喷嘴库21通过弹簧26给喷嘴一个向上的力，由此产生有益效果为：当缓慢转动喷嘴库21时，喷嘴会滑入喷嘴库21的六角空位，解决六角扳手位置无法角度对齐的问题；同时喷嘴在从激光切割头旋转松开的过程中，会向下移动，此时喷嘴库21也会随之下移，而由于喷嘴库21与连接轴23之间设置有弹簧26和移动间隙，喷嘴库21下移过程中，喷嘴库21与连接轴23之间的距离可有效避让喷嘴旋转产生的位移。因此喷嘴更换单元2的弹簧26定位装置简单有效的解决喷嘴螺纹松开与旋合的难题。
当喷嘴需要旋上时，机床控制不带喷嘴的激光切割头移动至喷嘴库21上方，此时喷嘴库21内含有待装喷嘴。不带喷嘴的激光切割头下压喷嘴库21，并对喷嘴库21和连接轴23之间的弹簧26施加压力，使得弹簧26变形，此时喷嘴与激光切割头之间有一个弹力，当喷嘴库21缓慢旋转时，喷嘴上的螺纹与激光切割头上螺纹旋合，喷嘴旋合上升，喷嘴库21在弹力作用上升，喷嘴库21上升过程中，弹簧26逐渐回弹，进而补偿喷嘴旋合产生的位移。
本实施例的喷嘴更换装置还包括用于监测喷嘴旋合与锁紧的传感器；或通过监测同步传动装置3中的电机扭矩来判断喷嘴是否旋合与锁紧，由于在旋入喷嘴时，若喷嘴旋紧，电机扭矩会达到上限值，在旋下喷嘴时，若喷嘴完全卸下，电机扭矩会达到下限值，因此通过监测电机扭矩达到上下限位值时即可确定喷嘴的锁紧/松开完成。
参考图1，本实施例的所述自动清洗装置4包括毛刷42、固定板51、传动轴25，所述传动轴25通过轴承24安装在所述安装孔中，所述固定板51安装在所述传动轴25的一端，所述传动轴25的另一端与所述同步驱动装置或驱动机构连接，所述毛刷42安装在所述固定板51上用于清洗喷嘴。当清洗喷嘴时，喷嘴位置置于毛刷42内部一定深度，所述步驱动装置或驱动机构驱动传动轴25转动，传动轴25带动固定板51和固定板51上的毛刷42转动，从而清洗喷嘴上粘附的金属飞溅、粉尘、油污等。
所述自动清洗装置4中的传动轴25的另一端与所述同步驱动装置连接，且自动清洗装置4中的传动轴25与相邻的喷嘴更换单元2中的传动轴25之间通过同步带31/链带/齿轮连接，以使同步驱动装置可同时带动喷嘴更换单元2中的喷嘴库21和自动清洗装置4中的毛刷42进行转动，实现一个动力系统同时控制多个模块工作，节省了设备成本。
参考图10，本实施例还包括视觉装置5，所述视觉装置5包括相机52、镜头53、光源54、固定板51，所述固定板51固定在所述安装座板1上，所述相机52安装在所述固定板51上，所述镜头53安装在所述相机52的一端，所述安装座板1上设置拍摄孔11，所述镜头53远离所述相机52的一端从所述拍摄孔11中伸出或置于所述拍摄孔11中，所述光源54安装在所述拍摄孔11中或安装座板1背离所述相机52的一侧，且所述光源54与所述喷嘴更换单元2装配喷嘴的一端位于同一侧，所述光源54用于为所述相机52提供光源54，所述相机52用于拍摄所述喷嘴的图像，通过图像对喷嘴表面状态进行识别。
所述相机52、镜头53、光源54共轴设置，三者的轴心位于同一中轴线上，且固定板51具有一顶板和侧板，固定板51的顶板固定在安装座板1的底面，相机52固定在固定板51的侧板上，这样使得相机52位于安装座板1的下方，镜头53的上端延伸至拍摄孔11中，光源54位于拍摄孔11的正上方，确保光源54发出的光能从正面照射在喷嘴上，这样便于相机52拍摄的喷嘴图像清晰。当需要检查喷嘴时，将激光切割头上的喷嘴移动到光源54的正上方，然后通过相机52拍摄喷嘴的图像，根据拍摄的图像计算得到喷嘴内外轮廓s1，标准面积为S0，根据经验公式喷嘴寿命P＝(5S1/S0-4)*100％，当喷嘴寿命P降低至50％以下时，建议更换新喷嘴。同时，在松开喷嘴以及旋紧喷嘴后，视觉装置5对松开或旋紧后的状态进行拍照，用于检测动作是否完成。
在本实施例中，还包括标定装置6，所述标定装置6包括设置在所述安装座板1上的标定板，所述标定板与所述喷嘴更换单元2装配喷嘴的一端位于同一侧，通过检测喷嘴与所述标定板表面之间形成的电容值来标定喷嘴与标定板之间的距离。
由于激光切割机的传感器与喷嘴导通由电柜供给一个正电压，而待切割板材上接有地线，视为零电压，因此会在喷嘴与待切割板材表面之间形成一个电容值，用此电容值可以来标定喷嘴与板材的距离。当喷嘴表面存在脏污、缺损时，表面积变化会导致电容值变化，对应的距离发生变化。因此通过设置标定板，可自动标定喷嘴的距离与电容电压之间的关系，进而判断喷嘴表面的完整度、是否有切割飞溅残留等表面状态，以此来判别喷嘴是否需要更换或维护，保证最大化的自动化作业以及高效生产。同时标定装置6可以在喷嘴更换装置更换喷嘴后自动对喷嘴进行标定，避免人工操作遗漏标定，造成切割不良。
所述标定板为设置在安装座板1上的一块表面光洁的金属板材，金属板材可以模拟待加工件。
在本实施例中，还包括抽屉框架7和设置在抽屉框架7中的驱动组件8；
所述抽屉框架7的底板上设置横梁9，所述安装座板1沿所述横梁9的长度方向与所述横梁9通过导轨12滑块连接，以使所述安装座板1能在所述横梁9上移动；
所述驱动组件8包括驱动电机、减速机、丝杠81组件，所述丝杠81组件包括丝杠81和安装块82，所述安装块82与所述安装座板1固定连接，且所述安装块82设置在所述安装座板1的底面，安装块82与同步传动装置3或驱动机构安装在安装座板1的同一侧，所述安装块82套设在所述丝杠81上，所述驱动电机与所述减速机连接，所述减速机的输出端与所述丝杠81连接，所述减速机驱动所述丝杠81转动，以使所述安装块82在所述丝杠81上沿所述丝杠81的长度方向移动，并带动所述安装座板1从所述抽屉框架7中抽出或收回。安装座板1从抽屉框架7中抽出或收回时，会带动喷嘴更换装置、自动清洗装置4、视觉装置5和标定装置6也从抽屉框架7中抽出或收回，从而使激光切割头可以完成相关作业，当安装座板1收回时，整个装置可避让机床加工区域，在不影响切割区域的情况下完成喷嘴更换、清洗和检查。
所述抽屉框架7包括底板、设置在所述底板周向边缘的侧板、与所述底板相对设置的顶板，所述底板、顶板和所述侧板围成用于安装所述安装座板1的抽屉空间，并通过驱动组件8驱动安装座板1在所述横梁9上滑动，从而实现安装座板1在抽屉空间的抽出和收回运动。
所述抽屉框架7的底板的内侧面设置两个相对设置的横梁9，所述横梁9靠近所述抽屉框架7的顶板的一端设置滑块，所述滑块上设置有滑槽，所述安装座板1朝向抽屉框架7底板的一侧面上设置与所述滑槽配合的导轨12，两个横梁9能够确保安装座板1在滑动过程中的稳定性。
所述抽屉框架7的一端设置有供所述安装座板1通过的抽屉口，确保安装座板1能从抽屉框架7中抽出，所述安装座板1上还连接一个用于封闭抽屉口的侧板，这样设置可以确保安装座板1在收回到抽屉框架7中时，该侧板能够封闭抽屉空，对安装座板1上的部件进行保护；同时所述安装座板1在沿垂直于其运动方向的两侧还设置保护板，用于对安装座板1底面上的喷嘴更换装置、自动清洗装置4、视觉装置5进行保护。
依据上述实施例，本发明装置中的各个功能模块可单独使用，也可相互组合使用，包括但不限于：抽屉框架7伸出-清洗喷嘴-旋下喷嘴-旋上喷嘴-检查喷嘴-确认合格-抽屉收回。实现喷嘴清洗/更换/检查的自动化作业，避免停机等待；且通过自动化作业，实现了喷嘴判定的标准化，避免人为判断的主观性差别；自动清洗延长了喷嘴使用寿命；自动更换喷嘴装置解决了六角扳手位对齐难，螺纹旋合直线位移难以同步的问题。
实施例2
本实施例仅描述与上述实施例的不同之处，在本实施例中，连接轴23的下端直接与所述同步传动装置3连接，以使同步传动装置3直接驱动连接轴23转动。
以上对本发明所提供的实施例进行了详细阐述。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，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，其特征在于，包括：
安装座板(1)，所述安装座板(1)上设置若干个贯穿所述安装座板(1)的安装孔；
喷嘴更换装置，所述喷嘴更换装置包括若干个喷嘴更换单元(2)，所述喷嘴更换单元(2)安装于所述安装孔中，所述喷嘴更换单元(2)的一端自所述安装孔的一端口伸出用于装配喷嘴(10)，所述喷嘴更换单元(2)的另一端自所述安装孔的另一端口伸出；
同步传动装置(3)，所述同步传动装置(3)安装在所述安装座板(1)上，所述同步传动装置(3)与所述喷嘴更换单元(2)的另一端连接，所述同步传动装置(3)用于驱动所述喷嘴更换单元(2)转动；
自动清洗装置(4)，所述自动清洗装置(4)安装在所述安装孔中，所述自动清洗装置(4)的一端自所述安装孔的一端口伸出用于清洗喷嘴，所述自动清洗装置(4)的另一端自所述安装孔的另一端口伸出用于连接同步驱动装置或可驱动所述自动清洗装置(4)转动的驱动机构；所述自动清洗装置(4)用于清洗喷嘴的一端与所述喷嘴更换单元(2)用于装配喷嘴的一端位于所述安装座板(1)的同一侧；
所述喷嘴更换单元(2)包括喷嘴库(21)、外锁套(22)和连接轴(23)，所述外锁套(22)与所述喷嘴库(21)套接固定，所述连接轴(23)通过轴承(24)安装在所述安装孔中，所述外锁套(22)远离所述喷嘴库(21)的一端与所述连接轴(23)的一端连接，且所述连接轴(23)与所述外锁套(22)连接处形成止位；
所述喷嘴更换单元(2)还包括弹簧(26)，所述弹簧(26)安装在所述喷嘴库(21)与所述连接轴(23)之间，所述喷嘴库(21)与所述连接轴(23)相对的端部之间形成移动间隙，所述弹簧(26)的两端分别抵接在喷嘴库(21)与所述连接轴(23)相对的端部上的凹槽(271)中；
所述喷嘴更换单元(2)还包括传动轴(25)，所述传动轴(25)与所述连接轴(23)远离所述喷嘴库(21)的一端固定连接，所述传动轴(25)与所述同步传动装置(3)连接，所述同步传动装置(3)驱动所述传动轴(25)转动；
所述喷嘴更换单元(2)还包括传动销(27)，所述传动销(27)固定在所述喷嘴库(21)朝向所述连接轴(23)的端部上，所述连接轴(23)朝向所述喷嘴库(21)的端部上设置与所述传动销(27)配合的导向孔，所述喷嘴库(21)在装配喷嘴过程中沿所述连接轴(23)的轴向移动，以使所述喷嘴库(21)对弹簧(26)进行压缩，同时所述传动销(27)在所述导向孔中内移动；
所述外锁套(22)套接在所述喷嘴库(21)下端外侧，且所述喷嘴库(21)的侧壁与所述外锁套(22)侧壁通过螺钉连接，以使所述喷嘴库(21)和所述外锁套(22)同步运动；
所述自动清洗装置(4)包括毛刷(42)、安装件(41)、传动轴(25)，所述传动轴(25)通过轴承(24)安装在所述安装孔中，所述安装件(41)安装在所述传动轴(25)的一端，所述传动轴(25)的另一端与所述同步驱动装置或驱动机构连接，所述毛刷(42)安装在所述安装件(41)上用于清洗喷嘴；
还包括视觉装置(5)，所述视觉装置(5)包括相机(52)、镜头(53)、光源(54)、固定板(51)，所述固定板(51)固定在所述安装座板(1)上，所述相机(52)安装在所述固定板(51)上，所述镜头(53)安装在所述相机(52)的一端，所述安装座板(1)上设置拍摄孔(11)，所述镜头(53)远离所述相机(52)的一端从所述拍摄孔(11)中伸出或置于所述拍摄孔(11)中，所述光源(54)安装在所述拍摄孔(11)中或安装座板(1)背离所述相机(52)的一侧，且所述光源(54)与所述喷嘴更换单元(2)装配喷嘴的一端位于同一侧，所述光源(54)用于为所述相机(52)提供光源(54)，所述相机(52)用于拍摄所述喷嘴的图像，通过图像对喷嘴表面状态进行识别。
2.根据权利要求1所述的激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，其特征在于，所述同步传动装置(3)包括驱动电机和若干个同步带(31)/链带/齿轮，且若干个喷嘴更换单元(2)之间通过同步带(31)/链带/齿轮依次连接。
3.根据权利要求1所述的激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，其特征在于，还包括标定装置(6)，所述标定装置(6)包括设置在所述安装座板(1)上的标定板，所述标定板与所述喷嘴更换单元(2)装配喷嘴的一端位于同一侧，通过检测喷嘴与所述标定板表面之间形成的电容值来标定喷嘴与标定板之间的距离。
4.根据权利要求1所述的激光切割机用自动清洗检测更换喷嘴的装置，其特征在于，还包括抽屉框架(7)和设置在抽屉框架(7)中的驱动组件(8)；
所述抽屉框架(7)的底板上设置横梁(9)，所述安装座板(1)沿所述横梁(9)的长度方向与所述横梁(9)通过导轨(12)滑块连接，以使所述安装座板(1)能在所述横梁(9)上移动；
所述驱动组件(8)包括驱动电机、减速机、丝杠(81)组件，所述丝杠(81)组件包括丝杠(81)和安装块(82)，所述安装块(82)与所述安装座板(1)固定连接，所述安装块(82)套设在所述丝杠(81)上，所述驱动电机与所述减速机连接，所述减速机的输出端与所述丝杠(81)连接，所述减速机驱动所述丝杠(81)转动，以使所述安装块(82)在所述丝杠(81)上沿所述丝杠(81)的长度方向移动，并带动所述安装座板(1)从所述抽屉框架(7)中抽出或收回。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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