CN205324977U - 激光切割机器人聚焦镜的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本专利属于激光机器人改进装置领域，具体公开了激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，包括进气管、冷却水套、温度传感器和单片机；冷却水套为圆环形，冷却水套设有圆环形的内腔，冷却水套上设有第一通孔和第二通孔，进气管穿过第一通孔在内腔内环绕至少一圈之后从第二通孔穿出；冷却水套上设有进水管和出水管，进水管上设有电磁进水阀，出水管上设有电磁出水阀，温度传感器固定在内腔中，单片机与电磁进水阀、电磁出水阀和温度传感器电连接。目的在于提供一种冷却效率高、冷却效果好的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置。

Description

激光切割机器人聚焦镜的冷却装置

技术领域

本实用新型涉及激光机器人改进装置领域，具体涉及一种激光切割机器人聚焦镜的冷却装置。

背景技术

激光切割分为汽化切割、熔化切割和氧化切割。汽化切割是在高功率密度激光束的加热下，工件表面温度升至沸点温度十分迅速，避免了热传导造成的工件整体熔化，在激光束的照射下，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气流吹走。适用于一些不能熔化的材料，如木材、碳素材料和某些塑料。

熔化切割是采用惰性气体作为辅助气流，当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开始蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。

氧化切割是采用氧气或者其他活性气体，材料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源，氧化熔化切割过程存在着两个热源，即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能。据估计，切割钢时，氧化反应放出的热量要占到切割所需全部能量的60%左右。

汽化切割、熔化切割由于耗能过高的原因，在实际生产中应用较少，大多采用氧化切割的方式。在现有氧化切割的激光头包括氧气进气管、聚焦镜、反射镜、切割喷嘴、透镜冷却水套和反射镜冷却水套；氧气进气管与切割喷嘴连接，聚焦镜固定在切割喷嘴上方，聚焦镜与切割喷嘴同轴，反射镜固定在聚焦镜上，透镜冷却水套套接在聚焦镜外侧，反射镜冷却水套固定在反射镜上。

激光经过反射镜变向，再经过聚焦镜聚焦，从切割喷嘴中射出，照射到工件上，切割喷嘴与聚焦之后的激光同轴，所以气流和激光一起作用到需要加工的工件上。实际生产中，通常采用铜质材料作为反射镜的材料，聚焦镜的材料较为昂贵，通常采用进口ZnSe，并且聚焦镜距离加工工件较近，受热辐射的影响，聚焦镜的散热效果一直不理想。因此，现在急需一种冷却效率高、冷却效果好的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷却效率高、冷却效果好的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置。

本方案提供的基础方案为：激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，包括进气管、冷却水套、温度传感器和单片机；冷却水套为圆环形，冷却水套设有圆环形的内腔，冷却水套上设有第一通孔和第二通孔，进气管穿过第一通孔在内腔内环绕至少一圈之后从第二通孔穿出；冷却水套上设有进水管和出水管，进水管上设有电磁进水阀，出水管上设有电磁出水阀，温度传感器固定在内腔中，单片机与电磁进水阀、电磁出水阀和温度传感器电连接。

本方案的工作原理及优点在于：当激光切割机器人开始工作时，气体进入到进气管中，由于进气管穿过冷却水套上设置的第一通孔和第二通孔，并在冷却水套的圆环形的内腔中环绕至少一圈。当气体在进气管中流动时，气体会和冷却水套中的水发生热交换，将冷却水套中的热量走，达到提高冷却水套冷却效率的目的。

气体在压缩时会产生热量，当高压气体在释放时，会吸收热量。进气管中的气体为氧气或者惰性气体，氧气和惰性气体的都是依靠高压气罐进行运输、保存的。所以进入到进气管中的气体是高压气体释放的过冲，会吸收热量。因此，进气管中的气体温度会降低，进气管会和冷却水套中的水存在温度差，从而提高热交换的效率，达到提高冷却效率的目的。

当依靠进气管的热交换都不能对激光切割机器人的聚焦镜进行有效的降温时，冷却水套内的水温会升高，温度传感器检测到水温升高后，会向单片机发出信号。单片机接受到信号之后，会控制电磁进水阀、电磁出水阀打开，然后冷水会从进水管中进入到冷却水套中，对聚焦镜进行冷却之后的热水从出水管排出，达到提升冷却效果的目的。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，出水管上位于内腔中的部分设有鳍板。进水管上的鳍板可提高进气管与冷却水套中的水进行热交换的效率，达到提高冷却效果的目的。

优选方案二：作为优选方案一的优选方案：进气管穿过第一通孔在内腔内环绕三圈之后从第二通孔穿出。进气管穿过第一通孔在内腔内环绕三圈之后从第二通孔穿出，可增加进气管与冷却水套中的水的接触面积，达到提高冷却效果的目的。进气管缠绕圈数过多，会导致冷却水套内的水较少，影响热交换效率。

优选方案三：作为优选方案二的优选方案：冷却水套上设有螺纹。冷却水套的上设有螺纹。冷却水套上的螺纹方便冷却水套安装。

附图说明

图1是本实用新型激光切割机器人聚焦镜的冷却装置实施例的结构俯视图；

图2是本实用新型激光切割机器人聚焦镜的冷却装置实施例的结构正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：冷却水套1、进气管2、进水管3、出水管31、鳍板4、螺纹5。

实施例基本如附图1、图2所示：激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，包括进气管2、冷却水套1、温度传感器和单片机；冷却水套1为圆环形，冷却水套1设有圆环形的内腔，冷却水套1上设有第一通孔和第二通孔，进气管2穿过第一通孔在内腔内环绕至少一圈之后从第二通孔穿出；冷却水套1上设有进水管3和出水管31，进水管3上设有电磁进水阀，出水管31上设有电磁出水阀，温度传感器固定在内腔中，单片机与电磁进水阀、电磁出水阀和温度传感器电连接；出水管31上位于内腔中的部分设有鳍板4；进气管2穿过第一通孔在内腔内环绕三圈之后从第二通孔穿出；冷却水套1上设有螺纹5。

具体食用时：当激光切割机器人开始工作时，气体进入到进气管2中，由于进气管2穿过冷却水套1上设置的第一通孔和第二通孔，并在冷却水套1的圆环形的内腔中环绕至少一圈。当气体在进气管2中流动时，气体会和冷却水套1中的水发生热交换，将冷却水套1中的热量走，达到提高冷却水套1冷却效率的目的。

进水管3上的鳍板4可提高进气管2与冷却水套1中的水进行热交换的效率，达到提高冷却效果的目的。进气管2穿过第一通孔在内腔内环绕三圈之后从第二通孔穿出，可增加进气管2与冷却水套1中的水的接触面积，达到提高冷却效果的目的。冷却水套1的上设有螺纹5。冷却水套1上的螺纹5方便冷却水套1安装。

气体在压缩时会产生热量，当高压气体在释放时，会吸收热量。进气管2中的气体为氧气或者惰性气体，氧气和惰性气体的都是依靠高压气罐进行运输、保存的。所以进入到进气管2中的气体是高压气体释放的过冲，会吸收热量。因此，进气管2中的气体温度会降低，进气管2会和冷却水套1中的水存在温度差，从而提高热交换的效率，达到提高冷却效率的目的。

当依靠进气管2的热交换都不能对激光切割机器人的聚焦镜进行有效的降温时，冷却水套1内的水温会升高，温度传感器检测到水温升高后，会向单片机发出信号。单片机接受到信号之后，会控制电磁进水阀、电磁出水阀打开，然后冷水会从进水管3中进入到冷却水套1中，对聚焦镜进行冷却之后的热水从出水管31排出，达到提升冷却效果的目的。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，其特征在于，包括进气管、冷却水套、温度传感器和单片机；冷却水套为圆环形，冷却水套设有圆环形的内腔，冷却水套上设有第一通孔和第二通孔，进气管穿过第一通孔在内腔内环绕至少一圈之后从第二通孔穿出；冷却水套上设有进水管和出水管，进水管上设有电磁进水阀，出水管上设有电磁出水阀，温度传感器固定在内腔中，单片机与电磁进水阀、电磁出水阀和温度传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，其特征在于，出水管上位于内腔中的部分设有鳍板。

3.根据权利要求2所述的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，其特征在于，进气管穿过第一通孔在内腔内环绕三圈之后从第二通孔穿出。

4.根据权利要求3所述的激光切割机器人聚焦镜的冷却装置，其特征在于，冷却水套上设有螺纹。