CN116117362B - 一种激光切割机安全防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种激光切割机安全防护装置，其技术方案要点是包括有装置本体和与装置本体固定连接的保护壳，装置本体上安装有激光切割头和与激光切割头连通的通气管，通气管上安装有用于控制气体流通的阻挡机构，阻挡机构包括有第一按压开关和第二按压开关，保护壳包括有用于抵触第一按压开关的内保护盖和用于抵触第二按压开关的外保护盖，本发明首先采用保护壳阻止切割气体自由射流，并在此基础上设计阻挡机构用于控制切割气体的流通，防止在保护壳打开状态下因为误触等原因而释放切割气体。
Description
技术领域
本发明涉及一种防护装置，更具体地说，它涉及一种激光切割机安全防护装置。
背景技术
激光切割是一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，针对切割易氧化的金属材料，通常会采用气体切割的方式，用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体，切割效率较高，但相比直接用激光作为切割工具的方式，气体切割中的激光无法利用高温直接切割金属材料，高速流动的活性气体喷射并接触金属材料放出大量的氧化热来切割金属，但高速流动的活性气体容易在切割处携带切割碎屑自由射流，伤害周围的工作人员，故需要一种能限制切割气体自由射流的激光切割机安全防护装置。
结合以上原因，如何限制切割气体自由射流正是本申请所考虑的问题所在。
发明内容
针对现有技术存在的不足，提供一种激光切割机安全防护装置，该装置能够限制切割气体自由射流。
为实现上述目的，提供了如下技术方案：一种激光切割机安全防护装置，包括有装置本体和与装置本体固定连接的保护壳，装置本体上安装有激光切割头和与激光切割头连通的通气管，通气管上安装有用于控制气体流通的控制机构，控制机构包括有第一按压开关和第二按压开关，保护壳包括有用于合盖时抵触第一按压开关并使其朝向壳体移动的内保护盖和用于合盖时抵触第二按压开关并使其朝向壳体移动的外保护盖，外保护盖在内保护盖合盖后合盖；
控制机构还包括有与通气管固定连接的壳体，壳体设于通气管上方并与通气管连通，壳体滑动连接有连接件，连接件固定连接有第一阻挡件，第一按压开关固定连接有设于壳体内的第一抵触件，壳体内设有第一容纳腔，连接件上设置有第三容纳腔，第一抵触件与第三容纳腔的截面为形状相同的直角三角形，第一抵触件容纳于第三容纳腔时第一抵触件的表面与第三容纳腔上侧内壁紧密贴合，第一容纳腔用于容纳与第三容纳腔分离的第一抵触件，内保护盖未合盖时，第一抵触件不抵触第三容纳腔上侧内壁时第一阻挡件在重力的作用下伸出壳体以与通气管底部的内壁抵接，从而封闭通气管，在内保护盖合盖时，内保护盖抵触第一按压开关并使其朝向壳体移动，第一抵触件朝向壳体移动，以抵触紧迫第三容纳腔上侧内壁斜面，进而使连接件向上移动，从而使通气管不再封闭，气体能通过通气管流通至激光切割头；
第二按压开关固定连接有设于壳体内的第二抵触件，壳体内设有第二容纳腔，连接件上设置有第四容纳腔，第二抵触件与第四容纳腔的截面为形状相同的直角三角形，第二抵触件容纳于第四容纳腔时第二抵触件的表面与第四容纳腔内壁紧密贴合，第三容纳腔的下方连通有第五容纳腔，第二容纳腔用于容纳与第四容纳腔分离的第二抵触件，在外保护盖未合盖时，第二抵触件与连接件分离；在外保护盖合盖时，外保护盖抵触第二按压开关并使其朝向壳体移动，此时第一抵触件抵触第三容纳腔上侧内壁斜面使连接件向上移动一段距离，第二抵触件朝向壳体移动，以抵触第四容纳腔上侧内壁斜面，进而使连接件再次向上移动，从而使气体能通过通气管流通至激光切割头。
综上所述，上述技术方案中具有以下有益效果：保护壳能够覆盖激光切割头，在切割作业时工作人员会在激光切割头前方监视作业状况，内保护盖和外保护盖均能够阻挡活性气体朝向工作人员自由射流，此外保护盖处于打开状态时，内保护盖不会抵触第一按压开关，外保护盖也不会抵触第二按压开关，此时控制机构能够切断通气管内活性气体的流通，没有作为活性气体产生氧化热切割金属，激光切割头发射的激光无法达到切割用的温度，故无法进行切割作业，也就不会产生切割碎屑，这样可以防止在打开保护壳的情况下因为误触装置而伤害周围的工作人员；
当第一按压开关和第二按压开关均未被抵触时，连接件和第一阻挡件在重力的作用下自然下落，此时第一阻挡件封堵通气管，阻止活性气体进入激光切割头，从而停止切割作业，避免在保护壳打开的状态下活性气体泄漏伤人，在通过第一抵触件与第三容纳腔抵触使连接件向上移动后，第二抵触件便能在朝向壳体内移动时抵触第四容纳腔的内壁；
由于保护壳分为内外两层，故在关闭保护壳时，先关闭内保护盖后关闭外保护盖，即第一按压开关先移动，第二按压开关后移动，第一按压开关移动时带动处于第一容纳腔的第一抵触件朝向第三容纳腔移动，此时第一抵触件无法完全容纳于第三容纳腔，第一抵触件会与第三容纳腔的内壁抵触，而因为抵触面为直角三角形的斜边，故第一抵触件持续移动时连接件会因为抵触而逐渐带动第一阻挡件朝向上方移动，从而使第一阻挡件不再封闭通气管，仅仅通过第一抵触件的抵触使第一阻挡件的移动距离有限，活性气体虽然能够流通，但流速较低不能用于切割作业，此时可以用于维护观察通气管，也能防止因为误触第一抵触件而完全释放切割气体；
若要完全释放活性气体完成切割作业，在内保护盖抵触第一按压开关使连接件朝向上方移动后，还需要让外保护盖抵触第二按压开关，第二按压开关移动时带动处于第二容纳腔的第二抵触件朝向第四容纳腔移动，此时第二抵触件无法完全容纳于第四容纳腔，第二抵触件会与第四容纳腔的内壁抵触，而因为抵触面为直角三角形的斜边，故第二抵触件持续移动时连接件会因为抵触而逐渐带动第一阻挡件再次朝向上方移动，第一抵触件则会容纳于第五容纳腔内，从而使第一阻挡件不会影响通气管内的活性气体流通，激光切割头可以正常进行切割作业；
此外，若是误触第二按压开关，则第二抵触件会直接抵触连接件而无法抵触第四容纳腔内壁，从而无法带动连接件移动；
现有技术中通常采用对激光的限制来保护工作人员，但激光的位置固定，切割位置本身属于禁区，相反用于切割的活性气体会因为自由射流而接触装置周围的工作人员，再加上切割时产生的碎屑也容易随着高速流动的切割气体移动，故本发明首先采用保护壳阻止切割气体自由射流，并在此基础上设计控制机构用于控制切割气体的流通，防止在保护壳打开状态下因为误触等原因而释放切割气体。
附图说明
图1为本发明内部的立体结构示意图；
图2为本发明没有外保护盖的立体结构示意图；
图3为本发明外部的立体结构示意图；
图4为激光切割头的剖面图；
图5为控制机构不阻挡活性气体流动时的剖面图；
图6为控制机构阻挡活性气体流动时的剖面图。
附图标记：1、装置本体；2、保护壳；3、激光切割头；4、通气管；5、控制机构；
21、内保护盖；22、外保护盖；
31、连接壳；32、切割喷嘴；33、出口；34、保险机构；35、排气管；
321、聚焦透镜；322、反射镜；323、冷水套；324、水管；325、水泵；326、环形散热管；327、电机；328、风扇；329、通风栅；
341、支撑杆；342、第二阻挡件；
51、第一按压开关；52、第二按压开关；53、壳体；54、连接件；55、第一阻挡件；
511、第一抵触件；512、第一容纳腔；513、第三容纳腔；514、第五容纳腔；
521、第二抵触件；522、第二容纳腔；523、第四容纳腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1-6所示，一种激光切割机安全防护装置，包括有装置本体1和与装置本体1固定连接的保护壳2，装置本体1上安装有激光切割头3和与激光切割头3连通的通气管4，通气管4上安装有用于控制气体流通的控制机构5，控制机构5包括有第一按压开关51和第二按压开关52，保护壳2包括有用于合盖时抵触第一按压开关51并使其朝向壳体53移动的内保护盖21和用于合盖时抵触第二按压开关52并使其朝向壳体53移动的外保护盖22，外保护盖22在内保护盖21合盖后合盖；
控制机构5还包括有与通气管4固定连接的壳体53，壳体53设于通气管4上方并与通气管4连通，壳体53滑动连接有连接件54，连接件54固定连接有第一阻挡件55，第一按压开关51固定连接有设于壳体53内的第一抵触件511，壳体53内设有第一容纳腔512，连接件54上设置有第三容纳腔513，第一抵触件511与第三容纳腔513的截面为形状相同的直角三角形，第一抵触件511容纳于第三容纳腔513时第一抵触件511的表面与第三容纳腔513上侧内壁紧密贴合，第一容纳腔512用于容纳与第三容纳腔513分离的第一抵触件511，内保护盖21未合盖时，第一抵触件511不抵触第三容纳腔513上侧内壁时第一阻挡件55在重力的作用下伸出壳体53以与通气管4底部的内壁抵接，从而封闭通气管4，在内保护盖21合盖时，内保护盖21抵触第一按压开关51并使其朝向壳体53移动，第一抵触件511朝向壳体53移动，以抵触紧迫第三容纳腔513上侧内壁斜面，进而使连接件54向上移动，从而使通气管4不再封闭，气体能通过通气管4流通至激光切割头3；
第二按压开关52固定连接有设于壳体53内的第二抵触件521，壳体53内设有第二容纳腔522，连接件54上设置有第四容纳腔523，第二抵触件521与第四容纳腔523的截面为形状相同的直角三角形，第二抵触件521容纳于第四容纳腔523时第二抵触件521的表面与第四容纳腔523内壁紧密贴合，第三容纳腔513的下方连通有第五容纳腔514，第二容纳腔522用于容纳与第四容纳腔523分离的第二抵触件521，在外保护盖22未合盖时，第二抵触件521与连接件54分离；在外保护盖22合盖时，外保护盖22抵触第二按压开关52并使其朝向壳体53移动，此时第一抵触件511抵触第三容纳腔513上侧内壁斜面使连接件54向上移动一段距离，第二抵触件521朝向壳体53移动，以抵触第四容纳腔523上侧内壁斜面，进而使连接件54再次向上移动，从而使气体能通过通气管4流通至激光切割头3；
保护壳2能够覆盖激光切割头3，在切割作业时工作人员会在激光切割头3前方监视作业状况，内保护盖21和外保护盖22均能够阻挡活性气体朝向工作人员自由射流，此外保护盖22处于打开状态时，内保护盖21不会抵触第一按压开关51，外保护盖22也不会抵触第二按压开关52，此时控制机构5能够切断通气管4内活性气体的流通，没有作为活性气体产生氧化热切割金属，激光切割头3发射的激光无法达到切割用的温度，故无法进行切割作业，也就不会产生切割碎屑，这样可以防止在打开保护壳2的情况下因为误触装置而伤害周围的工作人员；
当第一按压开关51和第二按压开关52均未被抵触时，连接件54和第一阻挡件55在重力的作用下自然下落，此时第一阻挡件55封堵通气管4，阻止活性气体进入激光切割头3，从而停止切割作业，避免在保护壳2打开的状态下活性气体泄漏伤人，在通过第一抵触件511与第三容纳腔513抵触使连接件54向上移动后，第二抵触件521便能在朝向壳体53内移动时抵触第四容纳腔523的内壁；
由于保护壳2分为内外两层，故在关闭保护壳2时，先关闭内保护盖21后关闭外保护盖22，即第一按压开关51先移动，第二按压开关52后移动，第一按压开关51移动时带动处于第一容纳腔512的第一抵触件511朝向第三容纳腔513移动，此时第一抵触件511无法完全容纳于第三容纳腔513，第一抵触件511会与第三容纳腔513的内壁抵触，而因为抵触面为直角三角形的斜边，故第一抵触件511持续移动时连接件54会因为抵触而逐渐带动第一阻挡件55朝向上方移动，从而使第一阻挡件55不再封闭通气管4，仅仅通过第一抵触件511的抵触使第一阻挡件55的移动距离有限，活性气体虽然能够流通，但流速较低不能用于切割作业，此时可以用于维护观察通气管4，也能防止因为误触第一抵触件511而完全释放切割气体；
若要完全释放活性气体完成切割作业，在内保护盖21抵触第一按压开关51使连接件54朝向上方移动后，还需要让外保护盖22抵触第二按压开关52，第二按压开关52移动时带动处于第二容纳腔522的第二抵触件521朝向第四容纳腔523移动，此时第二抵触件521无法完全容纳于第四容纳腔523，第二抵触件521会与第四容纳腔523的内壁抵触，而因为抵触面为直角三角形的斜边，故第二抵触件521持续移动时连接件54会因为抵触而逐渐带动第一阻挡件55再次朝向上方移动，第一抵触件511则会容纳于第五容纳腔514内，从而使第一阻挡件55不会影响通气管4内的活性气体流通，激光切割头3可以正常进行切割作业；
此外，若是误触第二按压开关52，则第二抵触件521会直接抵触连接件54而无法抵触第四容纳腔523内壁，从而无法带动连接件54移动；
现有技术中通常采用对激光的限制来保护工作人员，但激光的位置固定，切割位置本身属于禁区，相反用于切割的活性气体会因为自由射流而接触装置周围的工作人员，再加上切割时产生的碎屑也容易随着高速流动的切割气体移动，故本发明首先采用保护壳2阻止切割气体自由射流，并在此基础上设计控制机构5用于控制切割气体的流通，防止在保护壳2打开状态下因为误触等原因而释放切割气体。
进一步的，激光切割头3包括有连接壳31，连接壳31内固定连接有切割喷嘴32和用于引导切割气体喷出的出口33，切割喷嘴32内固定连接有用于聚焦激光的聚焦透镜321和用于将激光反射至聚焦透镜321的反射镜322；
激光光束经由反射镜322反射到聚焦透镜321上，然后通过切割喷嘴32聚焦到被切割工件表面，激光作为预热热源，活性气体作为切割气体，喷吹出的气体与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热，同时也能将氧化物和熔化物等碎屑从反应区吹出，防止碎屑堵塞喷嘴，大大提升切割速度，切割作业时聚焦透镜321处会因为聚焦激光产生大量的热量，高速流通的活性气体在经过聚焦透镜321处时还可以起到散热作用，防止连接壳31过热变形。
进一步的，连接壳31外固定连接有与通气管4连通的保险机构34，保险机构34包括有均与连接壳31滑动连接的支撑杆341和第二阻挡件342，第二阻挡件342固定连接于支撑杆341下方，第二阻挡件342用于阻隔通气管4与连接壳31内部连通；
虽然有控制机构5作为保险防止活性气体泄漏伤人，但若是长时间不使用还需要进一步的保险，保险机构34中的支撑杆341需要通过手动移动才能进行竖直移动，第二阻挡件342设于通气管4与连接壳31之间，可以完全阻隔通气管4与连接壳31内部连通，支撑杆341可以在任意位置被固定于连接壳31，长时间不使用时可以通过手动控制增加一层保险，防止控制机构5失效而泄露气体。
进一步的，切割喷嘴32外固定连接有内含冷却水的冷水套323，冷水套323连接有水管324，水管324连接有水泵325，水泵325连接有用于散热的环形散热管326和电机327，电机327连接有设于环形散热管326中间的风扇328，连接壳31可拆卸连接有设置于环形散热管326外的通风栅329；
长时间切割作业会使切割喷嘴32中聚焦透镜321处和反射镜322处的局部温度上升，可能导致连接壳31过热变形而泄漏活性气体，也会降低激光切割头3的安全性，导致安全事故，切割喷嘴32下方聚焦透镜321处可以由流动的切割气体带动散热，故设置冷水套323用于冷却切割喷嘴32上方的反射镜322处，冷水套323内的冷却水通过水泵325带动循环，冷却水在环形散热管326处通过风扇328散热。
进一步的，连接壳31上还设置有位置高于出口33的排气管35，活性气体的流通并非一直处于均匀状态，出口33的最大流速恒定，若是突然速度过快则可能导致连接壳31内部气压过大，影响切割作业的稳定性，故设置排气管35，当连接壳31内的气压过大时可以通过排气管35流出，防止出现安全事故。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，包括有装置本体(1)，所述装置本体(1)上安装有保护壳(2)、激光切割头(3)和与激光切割头(3)连通的通气管(4)，所述通气管(4)上安装有用于控制气体流通的控制机构(5)；
所述控制机构(5)包括有第一按压开关(51)和与通气管(4)固定连接的壳体(53)，所述壳体(53)设于通气管(4)上方并与通气管(4)连通，所述壳体(53)滑动连接有连接件(54)，所述连接件(54)固定连接有第一阻挡件(55)，所述保护壳(2)包括有内保护盖(21)，所述第一按压开关(51)固定连接有设于壳体(53)内的第一抵触件(511)，所述连接件(54)上设置有第三容纳腔(513)，在内保护盖(21)未合盖时，第一阻挡件(55)在重力的作用下伸出壳体(53)以与通气管(4)底部的内壁抵接，从而封闭通气管(4)；在内保护盖(21)合盖时，内保护盖(21)抵触第一按压开关(51)并使其朝向壳体(53)移动，第一抵触件(511)朝向壳体(53)移动，以抵触紧迫第三容纳腔(513)上侧内壁斜面，进而使连接件(54)向上移动，从而使通气管(4)不再封闭，气体能通过通气管(4)流通至激光切割头(3)。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述控制机构(5)还包括有第二按压开关(52)，所述保护壳(2)还包括有外保护盖(22)，所述外保护盖(22)在内保护盖(21)合盖后合盖，所述第二按压开关(52)固定连接有设于壳体(53)内的第二抵触件(521)，所述连接件(54)上还设置有第四容纳腔(523)，在外保护盖(22)未合盖时，第二抵触件(521)与连接件(54)分离；在外保护盖(22)合盖时，外保护盖(22)抵触第二按压开关(52)并使其朝向壳体(53)移动，此时第一抵触件(511)抵触第三容纳腔(513)上侧内壁斜面使连接件(54)向上移动一段距离，第二抵触件(521)朝向壳体(53)移动，以抵触第四容纳腔(523)上侧内壁斜面，进而使连接件(54)再次向上移动，从而使气体能通过通气管(4)流通至激光切割头(3)。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述壳体(53)内设有第一容纳腔(512)，所述第一容纳腔(512)用于容纳与第三容纳腔(513)分离的第一抵触件(511)，所述第三容纳腔(513)的下方连通有第五容纳腔(514)。
4.根据权利要求3所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述第一抵触件(511)与第三容纳腔(513)的截面为形状相同的直角三角形，所述第一抵触件(511)容纳于第三容纳腔(513)时第一抵触件(511)的表面与第三容纳腔(513)内壁紧密贴合。
5.根据权利要求2所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述壳体(53)内设有第二容纳腔(522)，所述第二容纳腔(522)用于容纳与第四容纳腔(523)分离的第二抵触件(521)。
6.根据权利要求5所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述第二抵触件(521)与第四容纳腔(523)的截面为形状相同的直角三角形，所述第二抵触件(521)容纳于第四容纳腔(523)时第二抵触件(521)的表面与第四容纳腔(523)内壁紧密贴合。
7.根据权利要求1所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述激光切割头(3)包括有连接壳(31)，所述连接壳(31)内固定连接有切割喷嘴(32)和用于引导切割气体喷出的出口(33)，所述切割喷嘴(32)内固定连接有用于聚焦激光的聚焦透镜(321)和用于将激光反射至聚焦透镜(321)的反射镜(322)。
8.根据权利要求7所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述连接壳(31)外固定连接有与通气管(4)连通的保险机构(34)，所述保险机构(34)包括有均与连接壳(31)滑动连接的支撑杆(341)和第二阻挡件(342)，第二阻挡件(342)固定连接于支撑杆(341)下方，所述第二阻挡件(342)用于阻隔通气管(4)与连接壳(31)内部连通。
9.根据权利要求7所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，所述切割喷嘴(32)外固定连接有内含冷却水的冷水套(323)，所述冷水套(323)连接有水管(324)，所述水管(324)连接有水泵(325)，所述水泵(325)连接有用于散热的环形散热管(326)和电机(327)，所述电机(327)连接有设于环形散热管(326)中间的风扇(328)，所述连接壳(31)可拆卸连接有设置于环形散热管(326)外的通风栅(329)。
10.根据权利要求7所述的一种激光切割机安全防护装置，其特征在于，连接壳(31)上还设置有位置高于出口(33)的排气管(35)。
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