CN209830635U - 具有检测功能的切割装置及激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有检测功能的切割装置及激光切割机，涉及机械加工领域；该具有检测功能的切割装置包括：测距元件、控制组件、报警组件以及切割头；测距元件靠近切割头设置，测距元件的工作端与切割头的工作端均朝向待切割工件，且测距元件与切割头同步运动；测距元件与控制组件电气连接，报警组件与控制组件电气连接，测距元件在运动过程中能够检测工作端与待切割工件之间的距离，并将信号传送给控制组件，控制组件能够将该信号与预设参数进行对比，并根据对比结果控制报警组件是否报警。上述结构实现自动化检测，减少人为测量误差，提升效率。本实用新型提供的激光切割机包括上述具有检测功能的切割装置。

Description

具有检测功能的切割装置及激光切割机

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域，具体涉及一种具有检测功能的切割装置及激光切割机。

背景技术

随着现代机械加工业地发展，对切割的质量、精度要求的不断提高，对生产效率高、生产成本低、具有高智能化的自动切割功能的切割机的需求也在提升。现代机械加工行业中，切割机一般分为:激光切割机、刀具切割机、火焰切割机、水切割机、线切割机、等离子切割机等。切割机从控制方式上来区分，一般分为数控切割机和手动切割机。

随着人们对切割工艺的要求越来越高，激光切割机逐渐走进人们的视线，并在机械加工行业得到广泛的应用。激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。数控激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，切口平滑，加工成本低等特点；还可以进行数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。

激光切割机在实际的加工生产中，加工形状不规则、尺寸不确定的待切割工件时，为保证加工后的工件质量，往往需要对待切割工件的尺寸进行检查测量，判断是否满足加工需求，现有技术中，需要通过人眼目测或者人工测量，进行检查。但由于人眼的观察以及人为测量存在主观性以及测量误差，容易出现待切割工件的尺寸小于工件的设计尺寸，导致加工失败；且人为的检查效率较低，工作量较大，生产效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有检测功能的切割装置及激光切割机，以缓解现有技术中存在的人为检测待切割工件导致的测量误差较大，且效率较低的问题。

根据本实用新型，提供一种具有检测功能的切割装置，包括：测距元件、控制组件、报警组件以及切割头；

测距元件靠近切割头设置，测距元件的工作端与切割头的工作端均朝向待切割工件，且测距元件与切割头同步运动；

测距元件和所述报警组件均与控制组件电气连接，测距元件在运动过程中能够检测测距元件工作端与待切割工件之间的距离，并将信号传送给控制组件，控制组件能够将该信号与预设参数进行对比，并根据对比结果控制报警组件是否报警。测距元件随切割头按照切割路线运动，同时测距元件测量待切割工件到测距元件之间的距离，并将信号输送给控制组件，控制组件经过计算对比，当距离大于预设参数的范围时，控制组件发出信号，报警组件接收到信号并报警，操作人员即可获知待切割工件是否合格。实现自动化检测，减少人为测量误差，提升效率。

进一步地，控制组件包括PLC模块、输入端以及输出端；

输入端和输出端均与所述PLC模块电气连接；

输入端与测距元件电气连接，输出端与报警组件电气连接。PLC模块中设置有预设参数，PLC模块对比预设参数与测距元件实时测量的距离参数，并控制报警组件是否报警。

进一步地，测距元件采用超声波测距传感器、红外线测距传感器和激光测距传感器中的一种。上述传感器均能够将采集距离信息并向控制组件传输信号。

进一步地，报警组件包括声音报警器和/或灯光报警器；声音报警器与灯光报警器均与输出端电气连接。控制组件能够控制声音报警器发出声音报警，同时也能够控制灯光报警器发出灯光报警。

进一步地，灯光报警器包括红灯和绿灯；红灯和绿灯分别与输出端电气连接，控制组件能够控制红灯和所述绿灯的亮灭。待切割工件不合格时，控制组件控制红灯亮起，绿灯熄灭；待切割工件合格时，控制组件控制绿灯亮起，红灯熄灭。

进一步地，该具有检测功能的切割装置还包括用于连接测距元件和切割头的连接件，连接件的第一端部开设有第一通孔，切割头卡接于第一通孔中。通过连接件将测距元件与切割头连接，保证测距元件随切割头同步移动。

进一步地，连接件上设置有与第一通孔连通的第一螺纹孔，螺栓与第一螺纹孔螺纹连接，并能够穿过第一螺纹孔与切割头抵接。安装孔用于连接切割头与连接件，通过螺栓与切割头抵接，螺栓顶紧切割头，限制连接件与切割头之间的活动。

进一步地，连接件的第二端部并排设置有第一槽臂、第二槽臂；

第一槽臂和第二槽臂围成槽口，测距元件卡接于槽口中。测距元件穿设于连接件上的槽口之中，使得测距元件与连接件卡接，保证测距元件能够随切割头同步移动。

进一步地，第一槽臂设置有第二通孔，第二槽臂上设置有与所述第二通孔相对的第二螺纹孔，螺栓穿过第二通孔与第二螺纹孔螺纹连接，且螺栓能够使第一槽臂和第二槽臂相互靠近，以夹紧测距元件。进一步保证测距元件与连接件之间无相对活动。

根据本实用新型，提供一种激光切割机，包括上述的具有检测功能的切割装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的具有检测功能的切割装置所具有的技术优势为：

本实用新型提供的具有检测功能的切割装置，包括：测距元件、控制组件、报警组件以及切割头；测距元件靠近切割头设置，测距元件的工作端与切割头的工作端均朝向用于承载待切割工件的承载座；测距元件与控制组件电气连接，报警组件与控制组件电气连接，测距元件在移动过程中能够检测测距元件的工作端与待切割工件之间的距离，并将该信号传送给控制组件，并根据对比结果控制组件能够将信号与预设参数进行对比，并控制报警组件是否报警。该切割头在数控机床的控制下或者在手动控制下能够对待切割工件进行切割，测距元件能够检测到测距元件的工作端与待切割工件之间的距离，根据上述结构，在切割头切割之前，切割头空载沿检测行程行走，测距元件随着切割头按照检测行程行走，实时检测检测行程上的待测距元件的工作端与待切割工件之间的距离，并将距离信号传送给控制组件，控制组件将信号与预设参数进行对比，当待切割工件在加工路径上的某处存在较大凹陷、残缺等影响成品尺寸的问题，测距元件行走到该位置时，控制组件接收到的距离信号大于预设范围时，控制组件向报警组件传送信号，报警组件接收到信号并报警，操作人员接收到报警信息，对该尺寸不合格的待切割工件进行处理。若检测行程内无报警，则可以进行进一步地切割操作。此过程中检测并判断待切割工件的尺寸是否满足加工需求均自动完成，无需人为测量以及判断，同时全程在加工平台上完成，无需搬运装卸等操作，因此避免了人为测量判断带来的误差，同时自动化过程提升了检测效率。

本实用新型提供的激光切割机，包括上述具有检测功能的切割装置，由此，激光切割机的优势包括具有检测功能的切割装置的优势，不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的具有检测功能的切割装置的第一工作状态示意图；

图2为本实用新型实施例提供的具有检测功能的切割装置的第二工作状态示意图；

图3为本实用新型实施例提供的连接件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的具有检测功能的切割装置的电气连接结构示意图。

图标：100-切割头；200-测距元件；300-控制组件；310-PLC模块；320-输入端；330-输出端；400-报警组件；410-声音报警器；420-灯光报警器；421-红灯；422-绿灯；500-待切割工件；600-连接件；610-槽口；620-第一通孔；630-第一螺纹孔；640-第二通孔；650-第二螺纹孔；660-第一槽臂；670-第二槽臂。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图4示。

本实施例提供的一种具有检测功能的切割装置，根据图1图4示，包括：测距元件200、控制组件300、报警组件400以及切割头100；

测距元件200靠近切割头100设置，测距元件200的工作端与切割头100的工作端均朝向待切割工件500，且测距元件200与切割头100同步运动；

测距元件200和报警组件400均与控制组件300电气连接，测距元件200在运动过程中能够检测测距元件200的工作端与待切割工件500之间的距离，并将该信号传送给控制组件300，并根据对比结果控制组件300能够将信号与预设参数进行对比，并控制报警组件400是否报警。待切割工件500放置于切割机的工作台上，该切割头100在数控机床的自动控制下或者在操作人员手动控制下能够对待切割工件500进行切割，测距元件200能够检测到测距元件工作端与待切割工件500之间的距离，根据上述结构，在切割头100切割之前，切割头100空载沿加工路径行走，测距元件200随着切割头100按照加工路径行走，实时检测检测行程上的待切割工件500与测距元件200的工作端之间的距离，并将距离信号传送给控制组件300，控制组件300将信号与预设参数进行对比，当待切割工件在加工路径上的某处存在较大凹陷、尺寸残缺影响成品尺寸的问题，测距元件200行走到该位置时，由于凹陷、尺寸残缺的存在，测距元件200测量的距离大于正常范围，控制组件300接收到的距离信号大于预设范围，控制组件300向报警组件400传送信号，报警组件400接收到信号并报警，操作人员接收到报警信息，对该尺寸不合格的待切割工件500进行处理。若检测行程内无报警，则可以进行进一步地切割操作。此过程中检测并判断待切割工件500的尺寸是否满足加工需求均自动完成，无需人为测量以及判断，同时全程在加工平台上完成，无需搬运装卸等操作，因此避免了人为测量判断带来的误差，同时自动化过程提升了检测效率。

优选地，对于数控切割机而言，一个完整的切割工作过程包括空载检测和带载切割，空载检测过程中，测距元件200、控制组件300以及报警组件400工作，切割头100只行走行程，不进行切割操作；带载切割时，切割头才进行切割操作。由于测距元件200与切割头100之间有一定的间隙，因此优选地，对空载检测形成进行补偿，以使得对待切割工件500的检测更加精准。具体地，在对数控切割机编写空载检测行程时，考虑测距元件200与切割头100之间的间距，在带载切割操作的带载切割行程的基础上添加或减去上述间距，使得测距元件200在行走空载检测行程时，所行走的路径与切割头100行走的带载切割行程的路径一致，从而保证，测距元件200在测量路径上所测得的待切割工件500到测距元件200的距离能够反映待切割工件500尺寸是否符合加工要求。

需要说明的是，数控机床以及数控切割机的数控行程编辑、带载行走以及空载行走均为现有技术，具体可参考现有技术中的数控机床的工作原理。

本实施例的可选技术方案中，控制组件300包括PLC模块310、输入端320以及输出端330；

输入端320和输出端330均与所述PLC模块310电气连接；

输入端320与测距元件200电气连接，输出端330与报警组件400电气连接。PLC模块310中设置有预设参数，待切割工件500在测距元件200的行走路径上存在凹陷或者尺寸缺陷时，测距元件200行走至缺陷处，将检测到的距离信号通过输入端320传送给PLC模块310，PLC模块310经过处理，将距离信号与预设参数进行对比，距离信号大于预设参数范围，PLC模块310发出报警信号，报警信号通过输出端传送给报警组件400，报警组件400接受到信号并报警。反之，若待切割工件500在测距元件200的行走路径上无凹陷或者尺寸缺陷，则PLC模块310接收到的信号在预设距离参数范围内，则报警组件400不触发报警。

需要说明的是，上述测距元件200、控制组件300、报警组件400之间配合工作可参考现有技术中距离报警器的工作原理。

本实施例的可选技术方案中，测距元件200采用超声波测距传感器、红外线测距传感器和激光测距传感器其中的一种。超声波测距传感器的超声波发射器能够发射超声波，超声波碰触到障碍物后反射，并被超声波接收器接收到，控制组件300通过计算超声波发射与回收的之间的时间差来判断障碍物到超声波测距传感器间的距离。而红外线测距传感器与激光测距传感器的工作原理与超声波测距传感器大体一致，红外线测距传感器是通过发射红外线并接受反射回的红外线信号，传输给控制组件300来计算障碍物距红外线测距传感器的距离；而激光测距传感器则是发射激光并接受反射回的激光信号，传输给控制组件300来计算障碍物距激光测距传感器的距离。

需要说明的是，上述超声波测距传感器、红外线测距传感器以及激光测距传感器的具体工作原理可参考现有技术中测距传感器的工作原理。

本实施例的可选技术方案中，报警组件400包括声音报警器410和/或灯光报警器420；优选地，报警组件400包括声音报警器410和灯光报警器420。声音报警器410与灯光报警器420均与输出端330电气连接。PLC模块310能够发出多组信号，信号经过输出端330分别传输给声音报警器410和灯光报警器420，声音报警器410接收到控制组件300发出的信号发出声音报警，灯光报警器420接收到控制组件300发出的信号发出灯光报警，控制组件300能够根据需求单独控制声音报警器410或灯光报警器420。设置两种报警器的目的在于，在复杂工作环境中，如声音比较嘈杂或者光线比较复杂的环境中，声音报警器410和灯光报警器420发出的声音报警以及灯光报警可以相互弥补，便于及时引起工作人员的注意。

本实施例的可选技术方案中，灯光报警器420包括红灯421和绿灯422；红灯421和绿灯422分别与输出端330电气连接，控制组件300能够控制红灯421和所述绿灯422的亮灭。具体地，在测距元件200在行走空载检测行程过程中，检测到待切割工件500的凹陷或者尺寸残缺，控制组件300接收到测距元件200传送来的信号，进行计算对比，距离大于预设参数范围，行走发出信号，声音报警器410接收到信号发出声音报警，灯光报警器420中的红灯421接收到信号红灯421亮起，同时绿灯422熄灭；在测距元件200在行走空载检测行程上过程中，检测待切割工件500到测距元件200的距离在预设参数范围内时，控制组件300发出信号，声音报警器410接收到信号保持无报警状态，灯光报警器420中的绿灯422接收到信号绿灯422亮起，同时红灯421处于熄灭状态。

本实施例的可选技术方案中，该具有检测功能的切割装置还包括用于连接测距元件200和切割头100的连接件600，连接件600的第一端部开设有第一通孔620，切割头100卡接于第一通孔620中。通过连接件600将切割头100与测距元件200卡接，保证切割头100在运动过程中能够带动测距元件200同步运动，从而实现测距元件200在空载检测行程上运动，对待切割工件500进行检测。优选地，连接件600上开设第一通孔620，将连接件600利用第一通孔620套设并卡接在切割头100上，限制连接件600相对与切割头100的相对活动，从而保证了测距元件200能够随切割头100同步移动。

本实施例的可选技术方案中，连接件600上设置有与第一通孔620连通的第一螺纹孔630，螺栓与第一螺纹孔630螺纹连接，并能够穿过第一螺纹孔630与切割头100抵接。上述结构限制了连接件600与切割头100之间的平动以及转动。采用螺栓连接方式方便拆装，安装时仅需将连接件600利用第一通孔620套设于切割头100上，并将螺栓穿过第一螺纹孔630与切割头100抵接，旋紧螺栓，螺栓与第一螺纹孔630螺纹连接可顶紧切割头，防止连接件600相对于切割头100活动，即可实现装配，拆卸时，将螺栓拆下，取下连接件600即可。

另外，也可用通孔结构代替上述第一螺纹孔630，同时，在切割头100与通孔结构对应的位置上设置有螺纹孔，螺栓穿过连接件600上的该通孔结构与切割头100上的螺纹孔螺纹连接，也可实现固定连接件，限制连接件600相对于切割头100活动的效果。

本实施例的可选技术方案中，连接件600的第二端部并排设置有第一槽臂660、第二槽臂670；

第一槽臂660和第二槽臂670围成槽口，测距元件200卡接于槽口610中。第一槽臂660与第二槽臂670围成槽口610，测距元件200卡接于槽口610之中，使得测距元件200与连接件600卡接，从而实现连接件600随切割头100移动的同时，测距元件200也随着切割头100同步移动。且采用槽口610的结构，便于测距元件200的装配以及拆卸维护。

本实施例的可选技术方案中，第一槽臂660设置有第二通孔640，第二槽臂670上设置有与所述第二通孔640相对的第二螺纹孔650，螺栓穿过第二通孔640与第二螺纹孔650螺纹连接，且螺栓能够使第一槽臂660和第二槽臂670相互靠近，以夹紧测距元件200。具体地，第二通孔640与第二螺纹孔650分别设置于连接件600的两个槽臂上，螺栓穿过第一槽臂660上的第二通孔640与第二槽臂670上的第二螺纹孔650配合，第一槽臂660与第二槽臂670之间形成的槽口610中卡接有测距元件200，通过拧紧螺栓，第一槽臂660与第二槽臂670逐渐接近，使得槽口610变小，从而夹紧测距元件200，限制了测距元件200与连接件600之间的移动，保证了测距元件200能够随切割头100同步移动。

本实施例还提供一种激光切割机，包括上述实施例中的毛坯检测装置。下面描述该毛坯检测装置在激光切割机中的具体装配及工作过程。

测距元件200卡接于连接件600上的槽口610中，并与工作台上的待切割工件500对应设置，螺栓穿过第二通孔640与第二螺纹孔650配合，拧紧螺栓，使槽口610夹紧测距元件200。将连接件600的第一通孔620套设卡接于激光切割机的切割头100上，螺栓穿过第一螺纹孔630与切割头100抵接，并顶紧切割头100，限制了连接件600相对于切割头100之间的活动。测距元件200可采用超声波测距传感器、红外线测距传感器和激光测距传感器中的一种。测距元件200与控制组件300的输入端320电气连接，声音报警器410与输出端330电气连接，灯光报警器420的红灯421和绿灯422分别与输出端330电气连接，输入端320和输出端330均与PLC模块310电气连接。

工作过程中，操作人员通过输入端320向PLC模块310中输入预设参数，启动激光切割机，切割头100带动测距元件200按照进行过间距补偿的空载检测行程行走，测距元件200实时测量待切割工件500到测距元件200之间的距离，并将信号传输给控制组件300，当待切割工件500上出现凹陷或者尺寸残缺时，控制组件300接收到的信号超出预设参数范围，控制组件300向报警组件400发出信号，声音报警器410接收到信号发出声音报警，灯光报警器420的红灯421亮起，绿灯422熄灭；反之，测距元件200检测到的信号在预设参数范围内时，控制组件300控制报警组件400的声音报警器410处于无报警状态，灯光报警器420的绿灯422亮起，红灯421熄灭。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有检测功能的切割装置，其特征在于，包括:测距元件(200)、控制组件(300)、报警组件(400)以及切割头(100)；

所述测距元件(200)靠近所述切割头(100)设置，所述测距元件(200)的工作端与所述切割头(100)的工作端均朝向待切割工件(500)，且所述测距元件(200)与所述切割头(100)同步运动；

所述测距元件(200)和所述报警组件(400)均与所述控制组件(300)电气连接，所述测距元件(200)在运动过程中能够检测所述测距元件(200)的工作端与待切割工件(500)之间的距离，并将信号传送给所述控制组件(300)，所述控制组件(300)能够将该信号与预设参数进行对比，并根据对比结果控制所述报警组件(400)是否报警。

2.根据权利要求1所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述控制组件(300)包括PLC模块(310)、输入端(320)以及输出端(330)；

所述输入端(320)和所述输出端(330)均与所述PLC模块(310)电气连接；

所述输入端(320)与所述测距元件(200)电气连接，所述输出端(330)与所述报警组件(400)电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述测距元件(200)采用超声波测距传感器、红外线测距传感器和激光测距传感器中的一种。

4.根据权利要求2所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述报警组件(400)包括声音报警器(410)和/或灯光报警器(420)；所述声音报警器(410)与所述灯光报警器(420)均与所述输出端(330)电气连接。

5.根据权利要求4所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述灯光报警器(420)包括红灯(421)和绿灯(422)；所述红灯(421)和所述绿灯(422)分别与所述输出端(330)电气连接，所述控制组件(300)能够控制所述红灯(421)和所述绿灯(422)的亮灭。

6.根据权利要求1所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，包括用于连接所述测距元件(200)和所述切割头(100)的连接件(600)，所述连接件(600)的第一端部开设有第一通孔(620)，所述切割头(100)卡接于所述第一通孔(620)中。

7.根据权利要求6所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述连接件(600)上设置有与所述第一通孔(620)连通的第一螺纹孔(630)，螺栓与所述第一螺纹孔(630)螺纹连接，并能够穿过所述第一螺纹孔(630)与所述切割头(100)抵接。

8.根据权利要求6所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述连接件(600)的第二端部并排设置有第一槽臂(660)和第二槽臂(670)；

所述第一槽臂(660)和所述第二槽臂(670)围成槽口(610)，所述测距元件(200)卡接于所述槽口(610)中。

9.根据权利要求8所述的具有检测功能的切割装置，其特征在于，所述第一槽臂(660)设置有第二通孔(640)，所述第二槽臂(670)上设置有与所述第二通孔(640)相对的第二螺纹孔(650)，螺栓穿过所述第二通孔(640)与所述第二螺纹孔(650)螺纹连接，且螺栓能够使所述第一槽臂(660)和所述第二槽臂(670)相互靠近，以夹紧所述测距元件(200)。

10.一种激光切割机，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的具有检测功能的切割装置。