CN117943712A - 一种激光切割头总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光切割头总成，涉及激光切割头技术领域，包括激光密封筒、激光头、安装环、固定套；同轴固接于固定套下端部的锥套，锥套外径自上而下依次递增，激光头设置于锥套内，锥套周缘开设有条形缝，锥套和固定套内部开设有相互连通的连通腔，锥套的内壁开设有多个与连通腔贯通的抽气口；设于固定套的驱动单元，驱动单元用于驱动锥套弹性收缩，使条形缝位于锥套上的部位闭合。本发明通过设置固定套、锥套和连通腔，另外锥套的内壁开设有抽气口，外部的抽气设备由抽气口将水蒸气输送至连通腔，避免工件表面的水蒸气逸散，对激光的光线产生折射影响，进而造成激光的衰减，影响切割效果。

Description

一种激光切割头总成

技术领域

本发明涉及激光切割头技术领域，具体为一种激光切割头总成。

背景技术

激光切割头是激光加工中的核心部件，主要用于切割金属和非金属。激光切割是利用高功率密度的聚焦激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千甚至上万摄氏度，使材料瞬间熔化或汽化，再用高压气体将熔化或汽化物质从切缝中吹走，从而达到切割材料的目的。

由于激光切割头在对工件进行切割时，会产生较大的热量，如果工件表面有水的话，水受热变成水蒸气逸散到激光切割头，水蒸气可能会对激光的光线产生折射影响，造成激光产生一定程度的衰减，进而对切割效果产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光切割头总成，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光切割头总成，包括激光密封筒和安装在所述激光密封筒下端的激光头，还包括：

连接于所述激光密封筒下端部的安装环；

同轴固接于所述安装环上的固定套，所述固定套滑动地套装在所述激光头上；

同轴固接于所述固定套下端部的锥套，所述锥套外径自上而下依次递增，所述激光头设置于所述锥套内，所述锥套周缘开设有条形缝，所述锥套和所述固定套内部开设有相互连通的连通腔，所述锥套的内壁开设有多个与所述连通腔贯通的抽气口；

设于所述固定套的驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述锥套弹性收缩，使所述条形缝位于所述锥套上的部位闭合。

进一步地，所述驱动单元包括：

滑动地套接于所述固定套上的滑动环，所述滑动环上同轴开设有锥槽，所述锥槽与所述锥套配合使用；

固接于所述激光密封筒外壁上的耳块，所述耳块上竖直滑动地穿设有驱动杆；

设于所述耳块上的传动结构，所述传动结构用于在所述驱动杆竖直移动时，驱动所述滑动环反向运动。

进一步地，所述传动结构包括：

转动连接于所述耳块上的中间齿轮，所述耳块开设有供所述中间齿轮安装的安装槽；

设于所述驱动杆上端的第一齿条部，所述第一齿条部与所述中间齿轮外啮合；

固接于所述滑动环周缘上的耳板，所述耳板上竖直固接有滑动杆，所述滑动杆竖直穿出所述耳块，且上下自由滑动；

设于所述滑动杆上端的第二齿条部，所述第二齿条部与所述中间齿轮外啮合，所述第一齿条部和所述第二齿条部分别位于所述中间齿轮径向的相对两侧。

进一步地，所述驱动杆上设有弹性抵顶结构，所述弹性抵顶结构用于驱动所述驱动杆朝下运动。

进一步地，所述弹性抵顶结构包括：

固定地套接于所述驱动杆上的止动环，所述止动环位于所述耳块的下方；

套绕于所述驱动杆上的复位弹簧，所述复位弹簧弹力方向两端分别弹性抵顶所述止动环和所述耳块。

进一步地，所述耳块的数量设置为两个，且两个所述耳块沿所述滑动环的轴向对称设置。

进一步地，所述固定套周缘上固接有连接块，所述连接块开设有贯穿所述连通腔的气体通道，所述气体通道与外部抽气设备贯通，所述连接块上设有封闭单元，所述封闭单元用于在所述滑动环朝下运动时，使所述气体通道与所述连通腔贯通。

进一步地，所述封闭单元包括：

固接于所述连接块底面的固定块，所述固定块开设有贯穿所述气体通道的滑动孔；

竖直固接于所述滑动环顶部的密封柱，所述密封柱上端与所述滑动孔构成滑动配合，且所述密封柱的直径不小于所述气体通道的内径。

进一步地，所述密封柱表面设有橡胶层。

进一步地，所述锥套由弹簧钢材质制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置固定套、锥套和连通腔，另外锥套的内壁开设有抽气口，外部的抽气设备由抽气口将水蒸气输送至连通腔，避免工件表面的水蒸气逸散，对激光的光线产生折射影响，进而造成激光的衰减，影响切割效果。

本发明通过设置驱动单元，驱动单元在激光头朝下运动，并接近工件表面时，驱动单元将驱动锥套产生弹性收缩，使得条形缝位于锥套上的部分能够闭合，同时锥套弹性收缩时，锥套的下端面将与工件表面接触，使得锥套内部与外部环境接近呈封闭状态，这样水蒸气不会从锥套与工件表面的缝隙以及条形缝逸散出来，使得对水蒸气的抽气效果较好，进一步避免了水蒸气对激光头的影响。

本发明通过设置滑动环朝下运动时，密封柱脱离与滑动孔的插合状态，进而使得气体通道和连通腔呈贯通状态，这样外部的抽气设备能够经由气体通道对连通腔内部进行抽气，避免激光头在非作业状态时，抽气设备启动，造成异物由抽气口进入连通腔。

附图说明

图1为本发明中一种激光切割头总成的结构示意图；

图2为图1中部分结构的剖视示意图；

图3为图1中结构的爆炸分解示意图；

图4为图1中结构的仰视角度示意图；

图5为图4中结构的爆炸分解示意图；

图6为本发明中滑动环、滑动柱装配后的结构示意图；

图7为图6中结构的剖视示意图；

图8为本发明中安装环、固定套和锥套装配后的结构示意图；

图9为图8中结构另一个角度的示意图；

图10为图9中结构的剖视示意图。

图中，各附图标记说明如下：1、激光密封筒；2、滑动杆；3、第二齿条部；4、耳块；5、复位弹簧；6、止动环；7、驱动杆；8、耳板；9、锥套；10、条形缝；11、滑动环；12、密封柱；13、固定套；14、连接块；15、安装槽；16、激光头；17、锥槽；18、安装环；19、固定块；20、第一齿条部；21、中间齿轮；22、抽气口；23、镀铬层；24、连通腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1－图10，本发明提供一种技术方案：一种激光切割头总成，包括激光密封筒1和安装在激光密封筒1下端的激光头16，激光密封筒1安装在激光切割器的执行机构上，激光密封筒1的下端部通过螺钉连接有安装环18，安装环18套接在激光头16上，另外安装环18上同轴地固定连接有固定套13，固定套13套装在激光头16上且能上下自由滑动，固定套13的下端部同轴地连接有锥套9。进一步地，固定套13、安装环18和锥套9可以设置成一体成型结构，这样便于固定套13、安装环18和锥套9的装配，锥套9外径自上而下依次递增，激光头16设置于锥套9内，锥套9周缘开设有四个条形缝10，条形缝10贯穿锥套9的下端面，锥套9和固定套13内部开设有相互连通的连通腔24（如图10所示），锥套9的内壁开设有多个与连通腔24贯通的抽气口22，固定套13周缘上固接有连接块14，连接块14开设有贯穿连通腔24的气体通道，气体通道与外部抽气设备贯通，抽气设备通过气管与气体通道贯通，这样当抽气设备启动时，将使气体通道内的空气进入抽气设备内，并经由连通腔24对抽气口22产生抽气效果。

激光切割时，抽气设备启动，通过气管对气体通道进行抽气，再经由连通腔24对抽气口22进行抽气，使得工件表面的水蒸气将在气流的作用下，抽入抽气口22，使得水蒸气进入连通腔24内，水蒸气再从连通腔24进入气体通道，然后再由气体通道进入抽气设备，随即使水蒸气被排出，并防止水蒸气对激光头16所发出的激光光线产生折射影响。

固定套13上套接有滑动环11，滑动环11在固定套13上沿着固定套13的轴向自由滑动，滑动环11上同轴开设有锥槽17，锥槽17与锥套9配合使用，即，锥套9能够卡合在锥槽17内，且与锥槽17的内壁呈滑动配合。另外锥槽17的内壁设有镀铬层23，通过设置镀铬层23，使得锥套9在锥槽17内壁上滑动时，不会产生较大的磨损，激光密封筒1外壁上沿其轴向对称地焊接有两个耳块4，耳块4上竖直滑动地穿设有驱动杆7，即，驱动杆7在耳块4内能上下自由滑动，耳块4上开设有安装槽15（如图3所示），耳块4上通过安装短轴转动连接有中间齿轮21，中间齿轮21设置在安装槽15内，且能自由转动，驱动杆7上端开设有第一齿条部20，第一齿条部20与中间齿轮21呈外啮合状态，滑动环11的周缘上焊接有两个耳板8，耳板8上竖直地焊接有滑动杆2，滑动杆2上端竖直穿出耳块4，且能上下自由滑动，滑动杆2上端开设有第二齿条部3，第二齿条部3与中间齿轮21外啮合，第一齿条部20和第二齿条部3分别位于中间齿轮21径向的相对两侧，这样使得中间齿轮21在旋转时，能够与第一齿条部20和第二齿条部3共同啮合，同时使得驱动杆7和滑动杆2相对运动。

激光切割器的执行机构驱动激光密封筒1和激光头16朝下运动，使得激光头16开始接近工件表面时，驱动杆7的底部将先于锥套9的下端面接触工件表面，这样使得随着激光头16的下移，驱动杆7与工件相对静止，但是驱动杆7与锥套9具有相对运动，使得驱动杆7上的第一齿条部20与中间齿轮21啮合，中间齿轮21转动，并驱动第二齿条部3啮合传动，进而使得滑动杆2朝下运动，滑动杆2在朝下运动时，将带动滑动环11朝下运动，滑动环11上的锥槽17内壁将与锥套9产生相对滑动，锥槽17内壁对锥套9产生沿锥套9径向内侧的挤压力，进而使得锥套9产生弹性收缩。

锥套9弹性收缩时，锥套9的下端面将朝下摆动，同时使条形缝10位于锥套9上的部分将呈闭合状态，锥套9完全收缩时，激光头16朝下运动将到位，同时锥套9的下端面将与工件表面接触，此时锥套9内部与外部的环境将呈一定程度的密封状态，激光头16在工作时，产生的热量对工件表面残留的水分进行加热，水分加热所产生的水蒸气将逸散在锥套9内，外部的抽气设备抽气，使得水蒸气将由抽气口22进入连通腔24内，锥套9由弹簧钢材质制成，这样使得锥套9在产生弹性收缩变形时，不会产生塑性变形。另外在初始状态下，锥套9受到的锥槽17内壁的挤压力消失，此时锥套9呈弹性撑开形变，条形缝10也呈敞开状态，这样当激光头16在通过执行机构运动过程中，如果锥套9与工件刚性接触，由于锥套9在受到作用力时，能够通过收缩来达到缓冲的目的，进而能够对激光头16产生防护效果。

另外驱动杆7上同轴地固定地套接有止动环6，止动环6位于耳块4的下方，另外驱动杆7上套绕有复位弹簧5，复位弹簧5弹力方向两端分别弹性抵顶止动环6和耳块4，这样使得耳块4在朝下运动时，止动环6将压缩复位弹簧5，复位弹簧5开始蓄积弹性势能，这样当激光头16工作完毕并远离工件时，复位弹簧5蓄积的弹性势能释放，进而驱动止动环6朝下运动，使得驱动杆7朝下运动，进而使得驱动杆7的下端部位于锥套9的下方。

连接块14底面一体成型地连接有固定块19，固定块19开设有贯穿气体通道的滑动孔，滑动环11顶部竖直地焊接有密封柱12，密封柱12上端与滑动孔构成滑动配合，且密封柱12的直径不小于气体通道的内径，滑动环11在朝下运动时，使得密封柱12逐渐地远离连接块14，使得密封柱12脱离隔断气体通道的状态，此时气体通道将与连通腔24呈贯通状态，进而使得抽气设备与连通腔24能够连通，以此避免激光头16在非作业状态时，抽气设备启动，造成异物由抽气口22进入连通腔24，此外，密封柱12表面设有橡胶层（图中未示出），通过设置橡胶层，使得密封柱12对气体通道的密封效果较好。

本发明的工作原理：激光切割器的执行机构驱动激光密封筒1和激光头16朝下运动，使得激光头16开始接近工件表面时，驱动杆7的底部将先于锥套9的下端面接触工件表面，这样使得随着激光头16的下移，驱动杆7与工件相对静止，但是驱动杆7与锥套9具有相对运动，使得驱动杆7上的第一齿条部20与中间齿轮21啮合，中间齿轮21转动，并驱动第二齿条部3啮合传动，进而使得滑动杆2朝下运动，滑动杆2在朝下运动时，将带动滑动环11朝下运动，滑动环11上的锥槽17内壁将与锥套9产生相对滑动，锥槽17内壁对锥套9产生沿锥套9径向内侧的挤压力，进而使得锥套9产生弹性收缩，锥套9弹性收缩时，锥套9的下端面将朝下摆动，同时使条形缝10位于锥套9上的部分将呈闭合状态，锥套9完全收缩时，激光头16朝下运动将到位，同时锥套9的下端面将与工件表面接触，此时锥套9内部与外部的环境将呈一定程度的密封状态，激光头16在工作时，产生的热量对工件表面残留的水分进行加热，水分加热所产生的水蒸气将逸散在锥套9内。

激光切割时，抽气设备启动，由于滑动环11在朝下运动时，使得密封柱12逐渐地远离连接块14，使得密封柱12脱离隔断气体通道的状态，此时气体通道将与连通腔24呈贯通状态，进而使得抽气设备与连通腔24能够连通，然后抽气设备启动后，通过气管对气体通道进行抽气，再经由连通腔24对抽气口22进行抽气，使得工件表面的水蒸气将在气流的作用下，抽入抽气口22，使得水蒸气进入连通腔24内，水蒸气再从连通腔24进入气体通道，然后再由气体通道进入抽气设备，随即使水蒸气被排出，并防止水蒸气对激光头16所发出的激光光线产生折射影响，另外由于驱动杆7受到复位弹簧5对止动环6的弹性抵顶力作用，进而在自然状态下，将朝下运动，因此当激光头16在对工件切割完毕后，如果工件切割时没有设置桥位的话，驱动杆7将对工件的切割部分产生挤压力，使得切割后的工件部分将被驱动杆7挤压而掉落下来，这样避免工件切割后的部分翘起，对激光头16的移动产生干涉，进而避免对激光头16产生损坏的现象。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种激光切割头总成，包括激光密封筒（1）和安装在所述激光密封筒（1）下端的激光头（16），其特征在于，还包括：

连接于所述激光密封筒（1）下端部的安装环（18）；

同轴固接于所述安装环（18）上的固定套（13），所述固定套（13）滑动地套装在所述激光头（16）上；

同轴固接于所述固定套（13）下端部的锥套（9），所述锥套（9）外径自上而下依次递增，所述激光头（16）设置于所述锥套（9）内，所述锥套（9）周缘开设有条形缝（10），所述锥套（9）和所述固定套（13）内部开设有相互连通的连通腔（24），所述锥套（9）的内壁开设有多个与所述连通腔（24）贯通的抽气口（22）；

设于所述固定套（13）的驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述锥套（9）弹性收缩，使所述条形缝（10）位于所述锥套（9）上的部位闭合。

2.根据权利要求1所述的激光切割头总成，其特征在于，所述驱动单元包括：

滑动地套接于所述固定套（13）上的滑动环（11），所述滑动环（11）上同轴开设有锥槽（17），所述锥槽（17）与所述锥套（9）配合使用；

固接于所述激光密封筒（1）外壁上的耳块（4），所述耳块（4）上竖直滑动地穿设有驱动杆（7）；

设于所述耳块（4）上的传动结构，所述传动结构用于在所述驱动杆（7）竖直移动时，驱动所述滑动环（11）反向运动。

3.根据权利要求2所述的激光切割头总成，其特征在于，所述传动结构包括：

转动连接于所述耳块（4）上的中间齿轮（21），所述耳块（4）开设有供所述中间齿轮（21）安装的安装槽（15）；

设于所述驱动杆（7）上端的第一齿条部（20），所述第一齿条部（20）与所述中间齿轮（21）外啮合；

固接于所述滑动环（11）周缘上的耳板（8），所述耳板（8）上竖直固接有滑动杆（2），所述滑动杆（2）竖直穿出所述耳块（4），且上下自由滑动；

设于所述滑动杆（2）上端的第二齿条部（3），所述第二齿条部（3）与所述中间齿轮（21）外啮合，所述第一齿条部（20）和所述第二齿条部（3）分别位于所述中间齿轮（21）径向的相对两侧。

4.根据权利要求2所述的激光切割头总成，其特征在于，所述驱动杆（7）上设有弹性抵顶结构，所述弹性抵顶结构用于驱动所述驱动杆（7）朝下运动。

5.根据权利要求4所述的激光切割头总成，其特征在于，所述弹性抵顶结构包括：

固定地套接于所述驱动杆（7）上的止动环（6），所述止动环（6）位于所述耳块（4）的下方；

套绕于所述驱动杆（7）上的复位弹簧（5），所述复位弹簧（5）弹力方向两端分别弹性抵顶所述止动环（6）和所述耳块（4）。

6.根据权利要求2所述的激光切割头总成，其特征在于，所述耳块（4）的数量设置为两个，且两个所述耳块（4）沿所述滑动环（11）的轴向对称设置。

7.根据权利要求2所述的激光切割头总成，其特征在于，所述固定套（13）周缘上固接有连接块（14），所述连接块（14）开设有贯穿所述连通腔（24）的气体通道，所述气体通道与外部抽气设备贯通，所述连接块（14）上设有封闭单元，所述封闭单元用于在所述滑动环（11）朝下运动时，使所述气体通道与所述连通腔（24）贯通。

8.根据权利要求7所述的激光切割头总成，其特征在于，所述封闭单元包括：

固接于所述连接块（14）底面的固定块（19），所述固定块（19）开设有贯穿所述气体通道的滑动孔；

竖直固接于所述滑动环（11）顶部的密封柱（12），所述密封柱（12）上端与所述滑动孔构成滑动配合，且所述密封柱（12）的直径不小于所述气体通道的内径。

9.根据权利要求8所述的激光切割头总成，其特征在于，所述密封柱（12）表面设有橡胶层。

10.根据权利要求1至9任一项所述的激光切割头总成，其特征在于，所述锥套（9）由弹簧钢材质制成。