CN116117352A - 一种智能切割头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光切割技术领域，公开了一种智能切割头，通过设置壳体与光学系统，壳体套设在光学系统外部；壳体底部设置有喷嘴组件，喷嘴组件包括传感器本体、散热环、陶瓷环以及喷嘴本体，传感器本体包括第一部分与第二部分，第二部分底部外部套设有陶瓷环压圈，内部连接陶瓷环一端；陶瓷环另一端设于散热环内部，散热环端部连接喷嘴本体；陶瓷环上端开设有环形导气槽，导气槽内均匀阵列有多个导气孔；散热环表面均匀分布有多个过气孔，且外周面上开设有多个过气槽。这样可增大喷嘴组件与冷却气体接触面积，在加工中热量更容易被冷却气体快速带走，散热效果更好，工作稳定性更高。

Description

一种智能切割头

技术领域

本发明涉及激光切割领域，尤其是一种智能切割头。

背景技术

我国的制造业正在面临着走向高端化、智能化转型。作为基础加工的激光技术在工业生产的各环节渗透率也在不断攀升，激光切割已经从薄板切割向厚板切割领域过渡，传统的切割头已无法满足厚板加工需求，工作时，喷嘴容易发烫，整个喷嘴的散热效果不理想，导致切割喷嘴与加工板材电容值不稳定，影响切割质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能切割头，旨在解决现有技术中散热效果不好的问题。

本发明是这样实现的，一种智能切割头，包括壳体与光学系统，壳体套设在光学系统外部；壳体底部设置有喷嘴组件，喷嘴组件包括传感器本体、散热环、陶瓷环以及喷嘴本体，传感器本体包括第一部分与第二部分，第二部分底部外部套设有陶瓷环压圈，内部连接陶瓷环一端；陶瓷环另一端设于散热环内部，散热环端部连接喷嘴本体；陶瓷环上端开设有环形导气槽，导气槽内均匀阵列有多个导气孔；散热环表面均匀分布有多个过气孔，且外周面上开设有多个过气槽。

可选的，陶瓷环上端还设置有铜顶针，用来导通信号。

可选的，还包括接口组件，接口组件包括Q+接口、切割气体接口、冷却气体接口、SMA接口以及水冷接口。

可选的，还包括冷却气体通道，冷却气体通道包括第一通道、第二通道以及第三通道，第一通道位于壳体底部，且一端与冷却气体接口连接，另一端与第二通道连接；第二通道与第三通道设于传感器本体内部，第二通道另一端与第三通道连接；第三通道另一端插接至陶瓷环上。

可选的，传感器本体中的第二部分与陶瓷环之间通过第一密封圈与密封垫连接。

可选的，壳体与光学系统之间采用第二密封圈连接。

可选的，还包括传感器组件，传感器组件包括压力传感器、温湿度传感器以及温度传感器。

可选的，接口组件还包括蓝牙通讯接口与4G通讯接口，蓝牙通讯接口与4G通讯接口均用于通讯及报警。

可选的，陶瓷环底部安装有不锈钢镶件。

可选的，陶瓷环材料为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷。

与现有技术相比，本申请包括壳体与光学系统，壳体套设在光学系统外部；壳体底部设置有喷嘴组件，喷嘴组件包括传感器本体、散热环、陶瓷环以及喷嘴本体，传感器本体包括第一部分与第二部分，第二部分底部外部套设有陶瓷环压圈，内部连接陶瓷环一端；陶瓷环另一端设于散热环内部，散热环端部连接喷嘴本体；陶瓷环上端开设有环形导气槽，导气槽内均匀阵列有多个导气孔；散热环表面均匀分布有多个过气孔，且外周面上开设有多个过气槽。这样设置可增大喷嘴组件与冷却气体接触面积，在加工中热量更容易被冷却气体快速带走，散热效果更好，工作稳定性更高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能切割头分解示意图；

图2是本发明实施例提供的智能切割头整体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的智能切割头另一角度整体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的喷嘴组件结构示意图；

图5是图4中“A-A”截面剖视图；

图6是本发明实施例提供的传感器本体、陶瓷环压圈、散热环以及喷嘴本体结构示意图；

图7是本发明实施例提供的传感器本体、陶瓷环压圈、散热环以及喷嘴本体半剖视图；

图8是本发明实施例提供的陶瓷环剖视图；

图9是本发明实施例提供的陶瓷环整体结构示意图；

图10是本发明实施例提供的散热环整体结构示意图；

图11是本发明实施例提供的传感器组件布局示意图。

附图标记：

1-壳体；2-光学系统；201-准直镜模块；202-聚焦镜模块；203-切割镜模块；3-接口组件；301-Q+接口；302-切割气体接口；303-冷却气体接口；304-SMA接口；305-水冷接口；306-蓝牙通讯接口；307-4G通讯接口；4-喷嘴组件；401-传感器本体；4011-第一部分；4012-第二部分；402-陶瓷环压圈；403-散热环；4031-过气孔；4032-过气槽；404-喷嘴本体；405-陶瓷环；4051-铜顶针；4052-定位销钉孔；4053-不锈钢镶件；4054-导气孔；4055-导气槽；406-第一密封圈；407-密封垫；5-切割气体通道；6-冷却气体通道；601-第一通道；602-第二通道；603-第三通道；7-第二密封圈；8-锁紧件；9-传感器组件；901-压力传感器；902-温湿度传感器；903-温度传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1至图11所示，为本发明提供较佳实施例。

一种智能切割头，包括壳体1与光学系统2，壳体1套设在光学系统2外部，两者通过锁紧件8连接。

进一步地，本实施例还包括接口组件3，接口组件3包括Q+接口301、切割气体接口302、冷却气体接口303、SMA接口304以及水冷接口305，Q+接口301用于连接光纤激光头与光纤激光器，切割气体连接外部切割气输入管，冷却气体接口303用于连接外部冷却气输入管，SMA接头用于将传感器的电容值变化信号传递给外置放大器，水冷接口305是整个切割头的水路冷却系统接口。

具体的，连接外部气管后，切割气体通过切割气体接口302进入切割头的切割气体通道5，最后从喷嘴处流出吹走残余废渣，达到切割目的。

进一步地，切割气体通道5为喷嘴组件4内部通孔组合而成。

更进一步地，壳体1底部设置有喷嘴组件4，喷嘴组件4包括传感器本体401、陶瓷环压圈402、散热环403以及喷嘴本体404，传感器本体401包括第一部分4011与第二部分4012，第一部分4011高度及宽度均大于第二部分4012，且第一部分4011与第二部分4012均具有内部通孔，为切割气体通道5组成部分。

其中，传感器本体401中的第二部分4012底部外部套设有陶瓷环压圈402，内部连接有陶瓷环405一端。为了提高密封性能，传感器本体401中的第二部分4012与陶瓷环405之间通过第一密封圈406与密封垫407连接。陶瓷环405另一端设于散热环403内部，散热环403端部连接有喷嘴本体404。

具体的，陶瓷环405上端开设有环形导气槽4055，导气槽4055内均匀阵列有多个导气孔4054，使得冷却气体可以通过多个均匀的过气孔4031穿过陶瓷环405对散热环403或喷嘴进行冷却。另外，陶瓷环405上端还设置有铜顶针4051，用来导通信号，使得切割头喷嘴本体404上与切割板材之间的电容值信号通过铜顶针4051能传递到传感器SMA上。

可选的，陶瓷环405底部安装有不锈钢镶件4053，便于固定切割喷嘴本体404或者切割喷嘴转接件，同时也可以传递喷嘴本体404上的电容信号。

具体的，散热环403表面均匀分布有多个过气孔4031，且外周面上开设有多个过气槽4032。

本实施例中，还包括冷却气体通道6，包括第一通道601、第二通道602以及第三通道603，第一通道601位于壳体1底部，且一端与冷却气体接口303连接，另一端与第二通道602连接。第二通道602与第三通道603设于传感器本体401内部，另一端与第三通道603连接。第三通道603另一端插接至陶瓷环405上，将冷却气体导入陶瓷环405中。

本实施例中，陶瓷环材料为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。

本申请的喷嘴组件4冷却原理为：冷却气体从冷却接口导入，从传感器本体401流经陶瓷环405中，由于陶瓷环405导气槽4055内外均为密封状态，所以导气槽4055内部气体只能从陶瓷环405上圆周均匀分布的导气孔4054流出，吹在散热环403上。由于散热环403与喷嘴本体404直接相连，且散热环403上具有均匀分布的过气孔4031，冷却气体一部分通过过气孔4031直接使喷嘴本体404降温，还有一部分则会从散热环403过气槽4032流出，带走散热环403以及喷嘴本体404周围的热量，由于散热环403与气体接触面积大，在加工中热量更容易被冷却气体快速带走，散热效果更好，工作稳定性更高。

为了提高密封性能，壳体1与光学系统2之间采用第二密封圈7连接。

进一步地，本申请还包括蓝牙通讯接口306与4G通讯接口307，用于通讯及报警。使用手机蓝牙直接连接手机端APP小程序，在一定距离无遮挡范围内手机与切割头可以连接通讯，实时了解切割头的工作状态及报警情况。同时在APP小程序中，客户可以根据自己实际需要来设置温度传感器的报警阈值，满足客户的使用需求。并且还增加了远程定位和远程监控功能，可以利用平台后端与切割头进行4G通信，随时随地的查看切割头的工作报警情况、位置情况以及工作时长，增加客户的产品体验满意度。

优选的，本实施例中还设置有传感器组件9，包括压力传感器901、温湿度传感器902以及温度传感器903。

具体的，在切割气体接口302上设置有压力传感器901，压力传感器901用于实时监测切割气压。通过对切割气压数值大小的实时监测，来判断在切割头工作过程中气压是否有异常变化。如果气压发生不稳定波动会影响切割效果，当发生切割不良时，可以通过气压监控反馈的数值与标准值进行比较，若不在标准范围内，表示切割不良是由切割气体异常造成的，此时会将报警信号反馈到上位机做出报警提示，并且还会将此信号同时反馈给切割机控制系统，使得整个机床停机，排除异常后才能正常工作。

具体的，光学系统2内部还设置有温湿度传感器902，可实时监控切割头在发生结露起雾现象时内部的温湿度情况，如果发生结露起雾现象时，可以根据温湿度传感器902测得内部温湿度数值，再用温湿度计测出外部温湿度数值，将温湿度结露表与两组温湿度数据对比，判断结露是否由内外温湿度差异过大导致。如果经过判断结露由内外温湿度差异过大导致，此时需要打开泄气孔（图中未示出），使内外温湿度达到平衡后再关闭泄气孔，精准解决结露起雾问题。

优选的，光学系统2内部还设置有温度传感器903，增加了准直镜模块、聚焦镜模块、切割镜模块镜片温度的实时监测。当切割头在工作过程中由于装机不当、不注意保养、密封件老化等问题导致保护镜片受到异物污染，此时激光透过保护镜片会导致其温度升高，对应的温度传感器903测量出温度上升的信号，反馈给切割头控制系统并报警，提示工作人员对应镜片污染需要立即停机检查保护镜片。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能切割头，其特征在于，包括壳体与光学系统，所述壳体套设在所述光学系统外部；所述壳体底部设置有喷嘴组件，所述喷嘴组件包括传感器本体、散热环、陶瓷环以及喷嘴本体，所述传感器本体包括第一部分与第二部分，所述第二部分底部外部套设有陶瓷环压圈，内部连接所述陶瓷环一端；所述陶瓷环另一端设于所述散热环内部，所述散热环端部连接所述喷嘴本体；所述陶瓷环上端开设有环形导气槽，所述导气槽内均匀阵列有多个导气孔；所述散热环表面均匀分布有多个过气孔，且外周面上开设有多个过气槽。

2.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，所述陶瓷环上端还设置有铜顶针，用来导通信号。

3.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，还包括接口组件，所述接口组件包括Q+接口、切割气体接口、冷却气体接口、SMA接口以及水冷接口。

4.如权利要求3所述的智能切割头，其特征在于，还包括冷却气体通道，所述冷却气体通道包括第一通道、第二通道以及第三通道，所述第一通道位于所述壳体底部，且一端与所述冷却气体接口连接，另一端与所述第二通道连接；所述第二通道与所述第三通道设于所述传感器本体内部，所述第二通道另一端与所述第三通道连接；所述第三通道另一端插接至所述陶瓷环上。

5.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，所述传感器本体中的所述第二部分与所述陶瓷环之间通过第一密封圈与密封垫连接。

6.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，所述壳体与所述光学系统之间采用第二密封圈连接。

7.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，还包括传感器组件，所述传感器组件包括压力传感器、温湿度传感器以及温度传感器。

8.如权利要求3所述的智能切割头，其特征在于，所述接口组件还包括蓝牙通讯接口与4G通讯接口，所述蓝牙通讯接口与所述4G通讯接口均用于通讯及报警。

9.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，所述陶瓷环底部安装有不锈钢镶件。

10.如权利要求1所述的智能切割头，其特征在于，所述陶瓷环材料为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷。

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