CN210024152U - 一种激光切割机的切割头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光切割机的切割头，属于激光切割设备领域。本实用新型包括冷却座和切割嘴，所述切割嘴通过防撞单元与冷却座相连，所述防撞单元包括滑筒座和V型外筒，所述滑筒座与冷却座相连，且该滑筒座内部为一圆柱形的空腔，所述空腔下端直径小于空腔上端直径，且该空腔下端直径逐渐减小，呈弧形；所述V型外筒的上端位于滑筒座的空腔中，且V型外筒上端外壁与滑筒座下端内壁相贴合，所述V型外筒的下端位于滑筒座的外部，且与切割嘴相连。本实用新型通过将滑筒座与V型外筒相贴合的部分设成弧形面，切割嘴与工件发生的碰撞时，由于弧形面具有导向和限位作用，使得V型外筒能够及时的复位。

Description

一种激光切割机的切割头

技术领域

本实用新型涉及激光切割设备领域，更具体地说，涉及一种激光切割机的切割头。

背景技术

随着近几年工业的快速发展，激光切割技术具有切割尺寸精度高、切口无毛刺、切缝不变形、切割速度快等特点，逐渐成为加工制造行业发展必不可少的技术。激光切割的原理是利用高功率密度的聚焦激光束照射在工件表面，在极短时间内将激光束照射处加热到几千或是上万摄氏度，使其瞬间熔化或汽化，再用高压气体将熔化或汽化物质从切缝中吹走，从而达到切割的目的。

现有技术中，激光切割技术发展的越来越成熟，也越来越多样化，其中，对空间三维复杂曲线曲面的激光切割即激光三维切割具有更高的、效率、精度，加工时间短，热变形和加工变形小等特点，深受制造行业的喜爱。但是在三维激光切割过程中，整个切割装置需要根据待加工工件的形貌，改变切割头的位置，由于被切割工件的形状不规则、切割头上下运动等原因，有时会造成切割嘴与工件发生碰撞使得切割嘴发生错位，不能及时复位，影响后续激光切割，因此，需要进一步改进。

经检索，中国专利号ZL 201820765514.X，授权公告日为2018年5月22日，发明创造名称为：一种激光防撞切割头，该申请案包括冷却座和切割嘴、防撞组件和V型筒，所述的防撞组件包括滑筒座和滑筒，滑筒座与冷却座相连接，滑筒设置于滑筒座内部，滑筒的侧壁设置挡销，该挡销穿出滑筒座，并与滑筒座外部设置的微动开关配合；滑筒座底部开设有孔，V型筒穿过该孔，V型筒的一端与滑筒相配合，另一端连接切割嘴，切割嘴发生碰撞时，V型筒与滑筒配合，带动挡销脱离微动开关。该申请案在切割头发生碰撞时，能够切断光路以及电路，避免切割头进一步发生碰撞而损坏，但该申请案切割嘴碰撞后，其切割嘴复位效果较差，且复位结构较为复杂，有待进一步改进。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中切割嘴与工件的碰撞时，切割嘴复位效果较差的问题，提供了一种激光切割机的切割头；本实用新型通过将滑筒座与V型外筒相贴合的部分设成弧形面，切割嘴与工件发生的碰撞时，由于弧形面具有导向和限位作用，使得V型外筒能够及时的复位。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型一种激光切割机的切割头，包括冷却座和切割嘴，所述切割嘴通过防撞单元与冷却座相连，所述防撞单元包括滑筒座和V型外筒，所述滑筒座与冷却座相连，且该滑筒座内部为一圆柱形的空腔，所述空腔下端直径小于空腔上端直径，且该空腔下端直径逐渐减小，呈弧形；所述V型外筒的上端位于滑筒座的空腔中，且V型外筒上端外壁与滑筒座下端内壁相贴合，所述V型外筒的下端位于滑筒座的外部，且与切割嘴相连。

作为本实用新型的更进一步改进，所述V型外筒上端外壁与滑筒座下端内壁之间设有石墨隔套。

作为本实用新型的更进一步改进，所述V型外筒的上端面通过一复位弹簧与冷却座的下表面相连。

作为本实用新型的更进一步改进，所述滑筒座的底端开口为一阶梯孔，且该阶梯孔孔径较大的一端朝向滑筒座的空腔；所述V型外筒外壁上也设有与该阶梯孔相配合的阶梯形结构。

作为本实用新型的更进一步改进，还包括随动单元，所述随动单元包括壳体、伺服电机、丝杆和丝杆副，所述伺服电机的电机轴与丝杆相连，且丝杆与切割头中的激光光路相平行；所述丝杆副设置在丝杆上，且该丝杆副与壳体固定相连；所述壳体与冷却座相连。

作为本实用新型的更进一步改进，所述壳体与冷却座之间设有聚焦单元；所述聚焦单元包括聚焦镜筒和聚焦镜片，所述聚焦镜筒一端位于壳体内，另一端与冷却座相连；所述聚焦镜片设置在聚焦镜筒的内部。

作为本实用新型的更进一步改进，所述聚焦镜筒的内部为一阶梯孔形内腔，孔径较大的内腔中设有一镜座，所述聚焦镜片安装在镜座上。

作为本实用新型的更进一步改进，所述镜座的外侧壁与聚焦镜筒内壁之间留有间隙，且沿聚焦镜筒周向等间隔设有至少3个调节孔，所述调节孔与聚焦镜筒的内腔相连通，且每个调节孔内部安装有球头柱塞，该球头柱塞的顶端与镜座外侧壁相接触。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)、本实用新型的一种激光切割机的切割头，其滑筒座内部空腔下端的直径逐渐减小，呈弧形，即空腔下端的内壁为一弧形面，V型外筒的上端外壁与滑筒座空腔下端内壁相贴合，即V型外筒的上端外壁也为弧形面，当位于V型外筒下端的切割嘴与工件发生碰撞时，其V型外筒的位置发生改变，即V型外筒上升或者发生倾斜转动，从而缓冲碰撞的冲击力，不会进一步与工件发生碰撞，导致切割嘴发生损伤，在V型外筒自身的重力和弧形面的作用下，V型外筒能够及时的进行复位，在复位的过程中，弧形面具有一定的限位作用，使得V型外筒上端沿着弧形面回复到原位置；整个过程迅速，有利于激光切割，且结构设计简单，方便。

(2)、本实用新型的一种激光切割机的切割头，为了进一步提高V型外筒的复位速度，在V型外筒上端外壁与滑筒座下端内壁之间设有石墨隔套，由于石墨隔套由石墨制成，具有很好的润滑作用，切割嘴与工件发生的碰撞时，在V型外筒自身的重力、弧形面和石墨三者共同作用下，使得V型外筒的复位效果更佳。

(3)、本实用新型的一种激光切割机的切割头，其V型外筒的上端面通过一复位弹簧与冷却座的下表面相连，当切割嘴与工件发生的碰撞时，复位弹簧具有一定的弹性，一方面不会影响V型外筒的转动或者向上移动，避免切割嘴与工件发生硬性碰撞而导致切割嘴损伤，另一方面，V型外筒倾斜后，复位弹簧对V型外筒施加作用力，使得V型外筒上端外壁沿着滑筒座内壁移动，使得V型外筒快速复位。

(4)、本实用新型的一种激光切割机的切割头，其滑筒座的底端开口为一阶梯孔，V型外筒外壁上也设有与阶梯孔相配合的阶梯形结构，V型外筒在复位过程中，由于有阶梯孔的存在，使得V型外筒上的阶梯形结构最终卡和在阶梯孔上，对V型外筒进行限位，保证复位后的V型外筒与滑筒座同轴，使得激光光束能够从切割嘴射出，对工工件进行切割。

(5)、本实用新型的一种激光切割机的切割头，通过随动单元的伺服电机控制壳体沿着丝杆的长度方向运动，进而带动与壳体相连的冷却座一起运动，即可带动切割嘴移动，在进行三维激光切割时，通过伺服电机可以切割嘴与待加工工件表面之间的距离，能够有效避免切割嘴与工件发生碰撞的问题。

附图说明

图1为本实用新型的一种激光切割机的切割头的结构示意图；

图2为本实用新型的一种激光切割机的切割头的部分结构示意图；

图3为本实用新型中聚焦单元的剖面结构示意图；

图4为本实用新型中滑筒座与V型外筒连接结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、随动单元；110、壳体；120、安装架；130、伺服电机；131、丝杆；132、丝杆副；133、滑轨；134、滑块；200、聚焦单元；210、聚焦镜筒；211、调节孔；220、镜座；230、聚焦镜片；300、冷却座；400、防撞单元；410、滑筒座；411、阶梯孔；420、V型外筒；500、切割嘴；600、复位弹簧。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1、图2和图4，本实施例的一种激光切割机的切割头，包括冷却座300和切割嘴500，切割嘴500连接在冷却座300的下端，在进行激光切割时，激光束经过冷却座300的内腔传输至切割嘴500，再从切割嘴500射出，从而对待加工工件进行激光切割，在进行切割的同时，高压冷却气体通过管路进入到冷却座300，依次经过冷却座300、切割嘴500上方的管路，最终从切割嘴500附近吹出，对切割处进行冷却。

切割头在移动过程中可能会与工件发生碰撞，容易造成切割头的损伤，导致后续激光切割无法继续进行，需要对切割头进行维修。现有技术中，切割嘴500一般为圆锥形，因此，在碰撞的过程中最容易发生损伤，影响后续激光切割。现有技术中为了避免切割嘴500发生碰撞导致切割嘴500损伤，将切割嘴500设计成活动结构，当切割嘴500碰撞时，切割嘴500上部的连接件带动切割嘴500整体升高或者转动，避免与待加工工件硬性接触，但是在升高或者转动后，部件复位效果较差，影响后续激光从切割嘴500射出，进而影响激光切割。

本实施例中在冷却座300和切割嘴500之间设有一防撞单元400，该防撞单元400包括滑筒座410和V型外筒420，结合图2和图4，滑筒座410与V型外筒420内部中空，便于激光光路的传输。本实施例中的滑筒座410的上端面与冷却座300的下表面固定相连，且该滑筒座410内部为一圆柱形的空腔，如图4所示，其圆柱形的空腔的下端直径小于圆柱形的空腔上端直径，且该圆柱形的空腔下端直径逐渐减小，呈弧形，即空腔下端的内壁为一弧形面。本实施例中的V型外筒420上端位于滑筒座410的空腔中，且V型外筒420上端外壁与滑筒座410下端内壁相贴合，即位于滑筒座410的空腔中的V型外筒420的外壁与滑筒座410下端的弧形内壁相贴合；V型外筒420的下端位于滑筒座410的外部，且与切割嘴500相连。

值得说明的是，本实施例中的空腔下端的内壁为一光滑的弧形面，且与该弧形面相贴合的V型外筒420外壁也是光滑的。

本实用新型的一种激光切割机的切割头，当位于V型外筒420下端的切割嘴500与工件发生碰撞时，由于V型外筒420的上端位于滑筒座410的空腔中，二者之间并没有固定相连，而是相互接触，且相互接触的面为弧形面，因此在发生碰撞的过程中V型外筒420的原有位置会发生改变，即V型外筒420发生倾斜转动，从而缓冲碰撞的冲击力，并不会使切割嘴500继续发生硬性碰撞，造成切割嘴500损伤。碰撞后的V型外筒420在自身的重力和光滑的弧形面的作用下，V型外筒420能够进行复位，在复位的过程中，弧形面具有一定的限位作用，使得V型外筒420上端沿着弧形面回复到原位置；整个过程迅速，有利于激光切割，且结构设计简单，方便。

实施例2

本实施例的一种激光切割机的切割头，基本同实施例1，更进一步的：

如图4所示，本实施例在V型外筒420上端外壁与滑筒座410下端内壁之间设有石墨隔套，附图中并未体现。由于石墨隔套由石墨制成，具有很好的润滑作用，降低摩擦系数，使得切割嘴500与工件发生的碰撞时，V型外筒420在自身的重力作用下，迫使V型外筒420向下运动，光滑的弧形面和石墨隔套的表面二者共同配合降低滑筒座410与V型外筒420接触处的摩擦系数，使得V型外筒420碰撞后的复位速度更快，效果更佳。

此外，在三维激光切割器中，其激光切割头会根据待加工工件的形貌改变位置，为了保证本实施例中的切割头在转动时，V型外筒420不会发生转动，本实施例中在V型外筒420与冷却座300之间设有一复位弹簧600，如图4所示，该复位弹簧600的一端与V型外筒420的上端面相接触或者相连，复位弹簧600的另一端与冷却座300的下表面相接触或者相连，由于该复位弹簧600具有一定的弹力，切割头在转动的过程中，V型外筒420的上端面始终存在复位弹簧600对其施加的作用力，保证位于滑筒座410的空腔中的V型外筒420的外壁与滑筒座410下端的弧形内壁始终相贴合，即保证滑筒座410与V型外筒420同轴，有利于激光光路的传输。

优选的，如图4所示，本实施例中在复位弹簧600底端设有一弹簧座，即弹簧座位于复位弹簧600底端与V型外筒420的上端面之间，复位弹簧600通过该弹簧座将力传递到V型外筒420上，保证V型外筒420的外壁与滑筒座410下端的弧形内壁始终相贴合。此外，弹簧座对V型外筒420起到一定的保护作用，避免复位弹簧600直接对V型外筒420施加作用力，造成V型外筒420上端面的磨损。此外，弹簧座的中部为一通孔，便于光路传输。

本实用新型的一种激光切割机的切割头，通过设有复位弹簧600，在碰撞过程中，一方面不会影响V型外筒420的转动或者向上移动，避免切割嘴500与工件发生硬性碰撞而导致切割嘴500损伤；更具体的说，当切割嘴500与工件垂直碰撞时，两者之间产生作用力，使得切割嘴500收缩，即与切割嘴500相连的V型外筒420沿着滑筒座410空腔向上移动；当切割嘴500与工件之间交叉碰撞时，切割嘴500转动带动V型外筒420转动。另一方面，V型外筒420位置发生改变后，复位弹簧600对V型外筒420施加作用力，推动位于滑筒座410空腔中的V型外筒420外壁沿着滑筒座410内壁移动，使得V型外筒420快速复位。

实施例3

本实施例的一种激光切割机的切割头，基本同实施例2，更进一步的：如图4所示，本实施例中滑筒座410的底端开口为一阶梯孔411，且该阶梯孔411孔径较大的一端朝向滑筒座410的空腔；所述V型外筒420外壁上也设有与该阶梯孔411相配合的阶梯形结构。

本实施例中V型外筒420的位置发生改变后，V型外筒420自动复位，在复位过程中，由于有阶梯孔411的存在，使得V型外筒420上的阶梯形结构最终卡和在阶梯孔411上，将V型外筒420的位置进行限位，保证复位后的V型外筒420与滑筒座410同轴，使得激光光束能够从切割嘴500射出，对工工件进行切割。

值得说明的是，本实施例的V型外筒420在复位过程中，弧形面、石墨、复位弹簧600、阶梯孔411各结构之间相互配合，使得V型外筒420的复位效果更佳，复位速度更快。

实施例4

本实施例的一种激光切割机的切割头，基本同实施例3，更进一步的：结合1和图2，本实施例中的切割头在对工件进行三维激光切割的过程中，为了控制激光头上的切割嘴500与工件表面之间的距离，在冷却座300上方设有一随动单元100，该随动单元100包括壳体110、伺服电机130、丝杆131和丝杆副132，其中，伺服电机130固定安装在基座的侧面的安装架120上，该伺服电机130的电机轴与丝杆131相连，且丝杆131与切割头中的激光光路相平行；本实施例中的丝杆副132设置在丝杆131上，且该丝杆副132与壳体110固定相连，壳体110与冷却座300相连。

优选的，本实施例中在靠近安装架120的一侧面上设有滑轨133，该滑轨133上设有滑块144，该滑块144与壳体110固定相连，滑块144在滑轨133上移动时，带动壳体110一起运动，本实施例中伺服电机130工作时，控制丝杆副132移动，在滑轨133和滑块144配合作用下，保证壳体110移动的平稳性。值得说明的是，本实施例中的滑轨133的设置方向与丝杆副132方向平行。

本实施例的切割头在对工件不同位置进行激光切割时，控制切割头的位置，当达到工件待加工工件上方时，需要对切割嘴500与工件表面之间的距离进行调整，此时，伺服电机130启动，伺服电机130的电机轴带动丝杆131转动，使得丝杆副132沿着丝杆131的长度方向移动，与丝杆副132固定相连的壳体110也跟着移动，进而带动位于壳体110下方的冷却座300、防撞单元400和切割嘴500一起移动，达到调整切割嘴500与工件表面之间距离的目的，能够有效避免切割嘴500与工件发生碰撞这一现象的发生。

值得说明的是，如图2所示，本实施例中壳体110的上端与基座下表面之间存在一定的距离，便于伺服电机130控制壳体110上下移动。此外，本实施例中为了使外界不影响随动单元100的工作，在本实施例中在壳体110、安装架120、丝杆131、丝杆副132的外部设有一保护壳体，该保护壳体未在图中显示，通过该保护壳体能够有效保证外界环境如粉尘、杂物等影响装置的正常运行。

实施例5

本实施例的一种激光切割机的切割头，基本同实施例4，更进一步的：结合2和图3，本实施例中在壳体110与冷却座300之间设有聚焦单元200，该聚焦单元200包括聚焦镜筒210和聚焦镜片230，其中，聚焦镜筒210一端位于壳体110内，另一端与冷却座300的上表面固定相连；聚焦镜片230设置在聚焦镜筒210的内部，用于将传输过来的激光光束进行聚焦，聚焦后的激光光束依次经过冷却座300、滑筒座410、V型外筒420至切割嘴500，最终由切割嘴500射出，且聚焦后的焦点位于工件的表面上，从而对工件进行激光切割。

优选的，本实施例中的聚焦镜筒210的内部为一阶梯孔形的内腔，孔径较大的内腔位于聚焦镜筒210的下部，并在其上设有一镜座220，该镜座220上安装有聚焦镜片230。值得说明的是，如图3所示，本实施例中的镜座220的上端面与阶梯孔的阶梯面相接触，镜座220的下端面与冷却座300的上表面相接触，使得镜座220的上下位置不会发生改变。

为了便于控制镜座220的周向移动，使得聚焦后的激光光束能够从切割嘴500射出，本实施例中镜座220的外侧壁与聚焦镜筒210内壁之间留有间隙，即两者之间有一定的距离，便于对镜座220进行周向调节；如图2所示，本实施例中在聚焦镜筒210周向等间隔设有至少3个调节孔211，如3个、4个、5个……且调节孔211与聚焦镜筒210的内腔相连通，便于插入固定螺栓等辅助工具将镜座220进行固定；作为一种优选，本实施例中的调节孔211设有4个，且在该调节孔211中内部安装有球头柱塞，该球头柱塞的顶端与镜座220外侧壁相接触。通过转动调节孔211中球头柱塞，使得球头柱塞在调节孔211内移动，带动镜座220移动，即对激光光束射出的位置进行调节。整个调节过程方便快速，机构设计简单，加工成本低。

值得说明的是，本实施例中的球头柱塞为现有技术。此外，本实施例中的聚焦镜筒210位于壳体110内，因此该聚焦镜筒210与基座下表面之间也存在间隙，为了防止激光切割过程中产生的粉尘或者加工车间的杂物进入，而影响激光切割机工作，本实施例中在聚焦镜筒210上端套有一波纹管，且该波纹管的另一端与基座下表面相连。由于波纹管能够伸缩，不会影响随动单元100的正常工作。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光切割机的切割头，包括冷却座(300)和切割嘴(500)，其特征在于：所述切割嘴(500)通过防撞单元(400)与冷却座(300)相连，所述防撞单元(400)包括滑筒座(410)和V型外筒(420)，所述滑筒座(410)与冷却座(300)相连，且该滑筒座(410)内部为一圆柱形的空腔，所述空腔下端直径小于空腔上端直径，且该空腔下端直径逐渐减小，呈弧形；所述V型外筒(420)的上端位于滑筒座(410)的空腔中，且V型外筒(420)上端外壁与滑筒座(410)下端内壁相贴合，所述V型外筒(420)的下端位于滑筒座(410)的外部，且与切割嘴(500)相连。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述V型外筒(420)上端外壁与滑筒座(410)下端内壁之间设有石墨隔套。

3.根据权利要求2所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述V型外筒(420)的上端面通过一复位弹簧(600)与冷却座(300)的下表面相连。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述滑筒座(410)的底端开口为一阶梯孔(411)，且该阶梯孔(411)孔径较大的一端朝向滑筒座(410)的空腔；所述V型外筒(420)外壁上也设有与该阶梯孔(411)相配合的阶梯形结构。

5.根据权利要求4所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：还包括随动单元(100)，所述随动单元(100)包括壳体(110)、伺服电机(130)、丝杆(131)和丝杆副(132)，所述伺服电机(130)的电机轴与丝杆(131)相连，且丝杆(131)与切割头中的激光光路相平行；所述丝杆副(132)设置在丝杆(131)上，且该丝杆副(132)与壳体(110)固定相连；所述壳体(110)与冷却座(300)相连。

6.根据权利要求5所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述壳体(110)与冷却座(300)之间设有聚焦单元(200)；所述聚焦单元(200)包括聚焦镜筒(210)和聚焦镜片(230)，所述聚焦镜筒(210)一端位于壳体(110)内，另一端与冷却座(300)相连；所述聚焦镜片(230)设置在聚焦镜筒(210)的内部。

7.根据权利要求6所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述聚焦镜筒(210)的内部为一阶梯孔形内腔，孔径较大的内腔中设有一镜座(220)，所述聚焦镜片(230)安装在镜座(220)上。

8.根据权利要求7所述的一种激光切割机的切割头，其特征在于：所述镜座(220)的外侧壁与聚焦镜筒(210)内壁之间留有间隙，且沿聚焦镜筒(210)周向等间隔设有至少3个调节孔(211)，所述调节孔(211)与聚焦镜筒(210)的内腔相连通，且每个调节孔(211)内部安装有球头柱塞，该球头柱塞的顶端与镜座(220)外侧壁相接触。

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