CN205271151U - 防撞激光头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防撞激光头，解决了激光头撞击的过程会导致聚焦镜的位置变化存在安全隐患，其技术方案要点是包括激光头本体、聚焦装置以及切割嘴，所述激光头本体包括有可拆卸连接的上本体和下本体，所述聚焦装置设置于所述上本体内部，所述切割嘴设置于所述下本体端部，所述上本体与下本体之间还设置有复位装置，当所述切割嘴受到外力撞击而与使上本体和下本体连接变形时，所述复位装置带动所述下本体恢复原位，达到了激光头在撞击后自动复位的技术效果。

Description

防撞激光头

技术领域

本实用新型涉及一种激光切割装置,更具体地说，它涉及一种具有防撞击功能的激光头。

背景技术

利用激光对工件进行切割时激光加工领域的常见工艺，其利用的主要原理为：利用聚焦的高功率激光束照射在工件上，配合以高浓度的纯氧的助燃作用，使工件在激光束途经之处燃烧从而完成切割。这个过程中，激光束提供工件局部燃烧所需热量、纯氧提供助燃气体，两者的配合完成激光的切割。由于激光头切割工件的原理是利用激光束加热完成切割，因此，切割嘴处温度极高，而激光束的聚集利用的是聚光镜对打入激光头镜筒内的激光束进行聚光，因此，一旦切割嘴碰撞外物，使聚光镜偏离原有位置，高温的激光束会烧穿切割嘴材料，而使激光头整体报废，严重者甚至会威胁操作者的人身安全。

申请日为2015.3.31、申请号为201510147997.8的发明专利（以下称为对比文件1）中公开了一种光线激光用自适应调焦激光切割头，包括依次连接的准直器、本体基座、同轴调节座、安装在同轴调节座上的电容头及安装在电容头上的切割嘴，还包括有安装在本体基座上的调整单元及驱动单元；调整单元包括与切割嘴同轴设置的调整座，以及沿轴向设置在调整座内的聚焦镜座及保护镜座；驱动单元与调整单元的调整座连接以驱动调整座沿轴向运动；本体基座上还设置有定位单元及复位单元，并通过定位单元及复位单元连接至激光切割机的连接板上并用于切割头的定位与复位。

对比文件1中与复位单元连接的为激光切割机的连接板，利用复位单元内的高强磁铁将连接板固定至一个面上从而防止外界撞击导致的上述问题。但是，高强磁铁的复位作用仅限于切割头不发生形变的情况，否则，一旦切割头变形，虽然整体复位可以通过磁铁完成，但是，撞击的过程会导致切割嘴变形，复位单元虽然可以使切割头与连接板的关系复位，答辩时再次启用激光头进行切割时，变形的切割嘴却无法恢复原状，这样，当切割嘴变形较轻时，需要重新对焦；当变形严重时，则需要更换整个激光头。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种可靠防撞、防止烧毁切割头的防撞激光头。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种防撞激光头，包括激光头本体、聚焦装置以及切割嘴，所述激光头本体包括有上本体和下本体，所述上本体与下本体套接，所述聚焦装置设置于所述上本体内部，所述切割嘴固定设置于所述下本体端部，所述上本体与下本体之间还设置有用于维持上本体与下本体套接关系的复位装置。

通过采用上述技术方案，当激光头在切割过程中不慎撞上工件，此时，由于切割嘴与下本体端部为固定连接，而上本体与下本体为套接，因此，撞击的变形会首先出现在上下本体套接处，从而使外力的撞击直接破坏的是上、下本体的套接关系，而不会损坏切割嘴，因此，在上下本体套接的位置处设置复位装置，用来在套接关系受到破坏时回复上下本体的套接关系，这样的设置，较之现有技术中的复位装置，可以更好的考虑到切割嘴的撞击变形问题，使激光头在撞击后可以回复至正常工作状态。

本实用新型进一步设置为：所述复位装置包括有设置在所述上本体和下本体套接处的磁性体以及用于检测上本体与下本体套接关系变化的检测装置，所述检测装置在磁性体发生偏移时输出检测信号，激光发生器响应于该检测信号停止激光进入所述激光头本体。

通过采用上述技术方案，无论采用何种复位装置，在外力撞击的瞬间，激光束均有可能打在激光头本体上从而将其烧毁，本方案中引入检测装置，针对的是上下本体的连接关系破坏时，从根源上消除可能破坏激光头的因素，即对激光发生器进行控制，当上下本体发生位置关系变化时，对激光发生器发出检测信号，使激光发生器及时响应于检测信号，从而保证撞击过程中激光头本体不会被激光束烧毁。

本实用新型进一步设置为：所述下本体上还设置有用于外接气源的储气腔，所述下本体上设置有连通至所述储气腔的进气口，所述进气口与外界气源之间设置有控制阀，所述控制阀控制所述进气口通入纯氧或者惰性气体。

进一步地，所述上本体与下本体的套接处设置有用于检测上本体与下本体套接关系变化的检测装置，所述检测装置在磁性体发生偏移时输出检测信号，所述控制阀采用电磁控制阀，所述电磁控制阀上的电控元件响应于所述检测装置输出的检测信号，并根据所述检测信号控制所述控制阀在纯氧和惰性气体之间切换。

通过采用上述技术方案，激光头切割物体，靠的不仅是激光束的高温切割，一般还需要纯氧的支持，但是，在碰撞发生的瞬间，向下本体内通入惰性气体，并同时断开助燃用的纯氧，利用惰性气体的冷却和灭火原理，即使激光发生器未停止，在惰性气体的环境中也不会损坏激光头本体的内腔，提高生产安全性以及设备的可靠性；并且，采用电磁控制阀的方案，电磁控制阀可以直接相应于检测信号，自动及时控制阀口的切换，提高激光头防撞击的过程的响应速度以及自动化程度。

本实用新型进一步设置为：所述聚焦装置包括有用于定位放置聚焦镜的镜筒，所述镜筒的最上端与所述上本体抵接处设置有凸缘，所述上本体的最上端设置有环切槽，所述环切槽内滚动设置有滚动体，所述滚动体在所述本体所述凸缘抵接的位置滚动。

通过采用上述技术方案，在撞击过程中，无论是现有技术那样的切割嘴变形，还是本实用新型中的上下本体的套接关系的变化，最终都难以避免的是聚焦装置中的聚光镜的位置变化，采用本技术方案中的环切槽与滚动体的设置，可以利用滚动体的外圆表面实现初始位置的保持，可以对聚焦装置的防撞能力进行提升，使其在轻微撞击下可自动回复原位，保持激光束的聚焦焦点基本不偏转。

附图说明

图1为防撞激光头的局部剖视图；

图2为上本体与镜筒连接关系处的局部放大示意图。

附图标注：1、激光头本体；2、聚焦装置；3、切割嘴；11、上本体；12、下本体；111、环切槽；112、滚动体；121、储气腔；122、进气口；123、控制阀；13、复位装置；131、磁性体；132、检测装置；21、聚焦镜；22、镜筒；221、凸缘。

具体实施方式

参照图1至图2对本实用新型实施例做进一步说明。

一种防撞激光头，如图1所示，包括有：激光头本体1、设置于激光头本体1内的聚焦装置2，激光头本体1包括有上本体11和下本体12，其中聚焦装置2设置在上本体11内，这样做的好处是，当撞击发生时，一般发生变形的位置为下本体12上，因此，将聚焦装置2远离下本体12设置，可以降低其在撞击中受到破坏的概率。在下本体12一端与上本体11套接固定，另一端固定设置有切割嘴3，激光头在工作时，激光发生器（图中未示出）发出的激光束进入上本体11，并通过聚焦装置2的聚焦作用自切割嘴3作用在待切割的工件表面。在上本体11与下本体12套接的位置处设置有复位装置13，其作用是维持上本体11与下本体12的套接关系，区别于现有技术中上下本体一体设置或者螺纹连接形式，套接的形式其结合强度较低，这样做的目的在于，当切割过程中，激光头本体1撞击工件表面，一般首先发生碰触的位置是切割嘴3的位置，为了防止切割嘴3的不可恢复的形变，将切割嘴3固定至下本体12上，而上下本体之间采用连接强度较弱的套接关系，一旦撞击，首先改变的不再是现有技术中的切割嘴3，而是上本体11与下本体12的套接关系发生变化，增设的复位装置13设置的目的即在于恢复这个连接关系的变化。并且，由于在激光切割工作中，与一般的刀具切割不同，激光头本体1本身上没有切削力的产生，因此，将上本体11与下本体12设置成套接关系不会影响其功用。

此处，复位装置13优选采用磁性复位原理，即包括有磁性体131以及检测装置132，其中，磁性体131设置在上本体11与下本体12套接处，用于保持上下本体的套接关系，检测装置132也设置在上本体11与下本体12套接处。在激光切割过程中，一般需要纯氧的助燃作用来完成切割，此处在下本体12上设置有储气腔121，下本体12的外壁上设置有进气口122，进气口122上外接气源，并通过进气口122设置的控制阀123选择的向储气腔121内选择的供应纯氧或者压缩的惰性气体，其中，控制阀123可以采用手动控制的形式，即在发生撞击时手动切换控制阀123的阀口，使进气口122内通入压缩的惰性气体，不仅可以利用压缩的惰性气体的膨胀吸热使切割嘴3附近的温度降低，并且，利用其不支持燃烧的特性，可以防止激光束将切割嘴3烧毁。作为优选地，控制阀123可以采用电磁控制阀。

需要指出的是，检测装置132可以设置为霍尔元件，当上本体11和下本体12位置发生变化时，磁性体131带动霍尔元件发生位移输出一逻辑信号，控制电磁控制阀的启闭，需要明确的是，霍尔元件的输出逻辑应该与电磁控制阀的输出逻辑对应，例如将霍尔元件的输出逻辑为“0”和“1”，而当上本体11和下本体12错位时，霍尔元件输出为“1”，反之为“0”。在另一个实施例中，霍尔元件可以替换为行程开关。

在另一个实施例中，霍尔元件可以设置为压敏元件，磁性体131挤压压敏元件，压敏元件输出一线性变化的采样电压，通过设置一比较电路以及对应的基准电压，以实现压敏元件响应于磁性体131位置变化而输出两个逻辑。

在一个实施例中，检测装置132控制的执行装置可以设置为电磁控制阀，当检测装置132的输出为“1”时，对应控制电磁控制阀的线圈得电以实现惰性气体通入储气腔121，反之，检测装置输出为“0”时，对应控制电磁控制阀的线圈失电以实现纯通入储气腔121。电磁控制阀的线圈数量以及检测装置132的输出和控制逻辑可以根据需求设置，在此不作局限。

在另一个实施例中，将检测装置132所控制的执行元件从电磁控制阀替换为激光发生器，具体通过在激光发生器所在的供电回路设置一个常闭触点，该常闭触点同样在两个逻辑下进行对激光发生器的工作状态进行切换，而检测装置132的设置方式可以与上文所述相同，当检测装置132的输出为“1”时，常闭触点断开以时激光的输出切断，反之，当检测装置132的输出为“0”时，常闭触电保持闭合状态以使激光发生器正常工作。

此外，如图2所示，在聚焦装置2包括有镜筒22以及固定设置在镜筒22内的聚焦镜21，其中镜筒22上端设置有凸缘221，通过凸缘221固定在上本体11的上端部，在上本体11上与凸缘221抵接的平面上设置有环切槽111，在环切槽111内还滚动设置有滚动体112，滚动体112的外圆柱面与环切槽111的内壁以及凸缘221相抵接，当外界撞击激光头本体1时，聚焦装置2可能会相对上本体11发生偏移，此时，利用滚动体112在环切槽111内的自动对心，保证镜筒22上的凸缘221与上本体11的位置关系，从而保证外界撞击不会使聚焦装置偏移。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种防撞激光头，包括激光头本体、聚焦装置以及切割嘴，其特征是：所述激光头本体包括有上本体和下本体，所述上本体与下本体套接，所述聚焦装置设置于所述上本体内部，所述切割嘴固定设置于所述下本体端部，所述上本体与下本体之间还设置有用于维持上本体与下本体套接关系的复位装置。

2.根据权利要求1所述的防撞激光头，其特征是：所述复位装置包括有设置在所述上本体和下本体套接处的磁性体以及用于检测上本体与下本体套接关系变化的检测装置，所述检测装置在磁性体发生偏移时输出检测信号，激光发生器响应于该检测信号停止激光进入所述激光头本体。

3.根据权利要求1所述的防撞激光头，其特征是：所述下本体上还设置有用于外接气源的储气腔，所述下本体上设置有连通至所述储气腔的进气口，所述进气口与外界气源之间设置有控制阀，所述控制阀控制所述进气口通入纯氧或者惰性气体。

4.根据权利要求3所述的防撞激光头，其特征是：所述上本体与下本体的套接处设置有用于检测上本体与下本体套接关系变化的检测装置，所述检测装置在磁性体发生偏移时输出检测信号，所述控制阀采用电磁控制阀，所述电磁控制阀上的电控元件响应于所述检测装置输出的检测信号，并根据所述检测信号控制所述控制阀在纯氧和惰性气体之间切换。

5.根据权利要求1所述的防撞激光头，其特征是：所述聚焦装置包括有用于定位放置聚焦镜的镜筒，所述镜筒的最上端与所述上本体抵接处设置有凸缘，所述上本体的最上端设置有环切槽，所述环切槽内滚动设置有滚动体，所述滚动体在所述本体所述凸缘抵接的位置滚动。