CN211680568U - 主动防碰撞的激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种主动防碰撞的激光切割装置，包括激光切割头，以及能够控制所述激光切割头运动的控制器，还包括：设置于所述激光切割头的侧面碰撞感应结构与电容传感电路；所述侧面碰撞感应结构连接所述电容传感电路；所述侧面碰撞感应结构的外表面能够在所述激光切割头的侧面具有板材翘起部分时，与所述板材翘起部分形成第一电容；所述第一电容的电容值匹配于所述激光切割头侧面与所述板材翘起部分之间的第一间距；所述电容传感电路连接所述侧面碰撞感应结构，用于感应所述第一电容的电容值信息；所述电容传感电路连接所述控制器，以将所述第一电容的电容值信息反馈至所述控制器。

Description

主动防碰撞的激光切割装置

技术领域

本实用新型涉及激光切割领域，尤其涉及一种防碰撞的激光切割装置。

背景技术

激光切割装置中，可利用激光切割头对板材进行切割，然而，板材上侧可能会形成板材翘起部分，若激光切割头移动至该板材翘起部分，易于对激光切割头造成损伤。

现有的相关技术中，通常可使用相应部件检测激光切割头是否碰撞到板材翘起部分，可见，其只能在发生接触时才能够发现碰撞，然而，此时只能避免碰撞后的进一步损伤，无法避免碰撞本身对激光切割头所造成的损伤。

实用新型内容

本实用新型提供一种主动防碰撞的激光切割装置，以解决无法避免碰撞本身对激光切割头所造成的损伤的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种主动防碰撞的激光切割装置，包括激光切割头，以及能够控制所述激光切割头运动的控制器，还包括：连接于所述激光切割头的侧面碰撞感应结构与电容传感电路；所述侧面碰撞感应结构连接所述电容传感电路；

所述侧面碰撞感应结构的外表面能够在所述激光切割头的侧面具有板材翘起部分时，与所述板材翘起部分形成第一电容；所述第一电容的电容值匹配于所述激光切割头侧面与所述板材翘起部分之间的第一间距；

所述电容传感电路连接所述侧面碰撞感应结构，用于感应所述第一电容的电容值信息；

所述电容传感电路连接所述控制器，以将所述第一电容的电容值信息反馈至所述控制器。

可选的，所述侧面碰撞感应结构的外表面呈360度的闭环，以使得：所述激光切割头外周360度角度范围内的板材翘起部分均能够与所述侧面碰撞感应结构形成所述第一电容。

可选的，所述侧面碰撞感应结构的外周均呈圆环状。

可选的，所述激光切割头包括切割头主体与陶瓷体，所述侧面碰撞感应结构设于所述切割头主体与所述陶瓷体之间，所述电容传感电路设于所述侧面碰撞感应结构所形成的内侧空间。

可选的，所述的装置，还包括设于所述切割头主体与所述侧面碰撞感应结构之间的电气隔离结构。

可选的，所述侧面碰撞感应结构的外周尺寸大于所述陶瓷体的外周尺寸。

可选的，所述侧面碰撞感应结构包括第一感应部与第二感应部，所述切割头主体、所述第一感应部、所述第二感应部与所述陶瓷体沿所述激光切割头的中心线方向分布，所述第一感应部外周尺寸大于所述第二感应部的外周尺寸。

可选的，所述第一感应部的外周尺寸与形状均与所述切割头主体的外周相匹配。

可选的，所述电容传感电路还连接所述激光切割头的喷嘴，以感应所述喷嘴与待加工板材之间所形成的第二电容的电容值信息，并将所述第二电容的电容值信息反馈至所述控制器，所述第二电容的电容值信息匹配于所述喷嘴末端与所述待加工板材之间的第二间距；

所述电容传感电路的数量为两路，分别为主电容传感电路与从电容传感电路，所述主电容传感电路连接所述喷嘴，所述从电容传感电路连接所述侧面碰撞感应结构。

可选的，所述的装置，还包括驱动器与运动执行机构，所述控制器连接所述驱动器，所述驱动器用于在所述控制器的控制下驱动所述运动执行机构，以使得所述运动执行机构带动所述激光切割头运动。

本实用新型提供的主动防碰撞的激光切割装置中，侧面碰撞感应结构的外表面能够在所述激光切割头的侧面具有板材翘起部分时，与所述板材翘起部分形成第一电容，进而，可便于对板材翘起部分的发现进行及时的反馈。该第一电容的电容值可用来表征板材翘起部分与激光切割头侧面之间的第一间距，进而，通过将该第一电容的电容值信息发送至控制器，可为控制器控制激光切割头的运动提供依据，从而便于控制器针对于板材翘起部分实施相应的主动的运动控制，避免激光切割头接触碰撞到板材翘起部分。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的结构示意图一；

图2是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的构造示意图一；

图3是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的结构示意图二；

图4是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的构造示意图二；

图5是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的构造示意图三；

图6是本实用新型一实施例中主动防碰撞的激光切割装置的结构示意图三。

附图标记说明：

1-板材翘起部分

2-待加工板材；

3-激光切割头；

301-切割头主体；

302-陶瓷体；

303-喷嘴；

4-控制器；

5-电容传感电路；

51-主电容传感电路；

52-从电容传感电路；

6-侧面碰撞感应结构；

601-第一感应部；

602-第二感应部；

7-电气隔离结构；

8-运动执行机构；

801-Y轴运动执行机构；

9-驱动器；

10-模型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参考图1和图2，主动防碰撞的激光切割装置，包括激光切割头3，以及能够控制所述激光切割头3运动的控制器4，还包括：设置于所述激光切割头3的侧面碰撞感应结构6与电容传感电路5；所述侧面碰撞感应结构6连接所述电容传感电路5。

所述侧面碰撞感应结构6的外表面能够在所述激光切割头3的侧面具有板材翘起部分1时，与所述板材翘起部分1形成第一电容Cn。其中，所述第一电容Cn的电容值匹配于所述激光切割头侧面6与所述板材翘起部分1之间的第一间距，例如：第一电容Cn的电容值越大，可认为第一间距越小，第一电容Cn的电容值越小，可认为第一间距越大。

进而，若形成了第一电容Cn，则可认为附近具有板材翘起部分1，在该情况下，一种举例中，当发现附近具有板材翘起部分1的时候，即可认为具有碰撞风险，从而利用控制器针对于该碰撞风险实施相应的运动，另一种举例中，在发现附近具有板材翘起部分1的时候，可认为暂还不具有碰撞风险，再在板材翘起部分1相距较近时才认为具有碰撞风险，从而利用控制器针对于该碰撞风险实施相应的运动。

所述电容传感电路5连接所述侧面碰撞感应结构6，用于感应所述第一电容Cn的电容值信息；该电容值信息，可理解为利用电信号表征电容值的任意信息。

所述电容传感电路5连接所述控制器4，以将所述第一电容的电容值信息反馈至所述控制器。其中，电容传感电路5与控制器4之间可以直接连接，也可以间接连接，例如两者之间还可设有其他电路器件。

进而，以上过程可利用电容传感电路5对电容值信息进行有效的感应与反馈。

本实施例中，所述控制器4用于根据所述第一电容的电容值信息控制所述激光切割头3运动。其中的运动可以是X轴方向的运动、Y轴方向的运动，以及Z轴方向的运动中至少一种运动。

通过将该第一电容的电容值信息发送至控制器，可为控制器控制激光切割头的运动提供依据，从而便于控制器针对于板材翘起部分实施相应的主动的运动控制，避免激光切割头接触碰撞到板材翘起部分。

其中一种实施方式中，所述控制器4具体可用于：

若所述第一电容的电容值信息所表征的第一间距小于间距阈值，控制所述激光切割头3停止运动或避开所述板材翘起部分1运动。

其中的停止运动，一种举例中，所停止的运动可以指任意X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的运动中至少之一；另一种举例中，所停止的运动可以指能够使得激光切割头3靠近板材翘起部分1的运动，进而，在该举例中，还可保持其他运动的实施。

其中一种实施方式中，所述侧面碰撞感应结构的外表面呈360度的闭环，以使得：所述激光切割头3外周360度角度范围内的板材翘起部分1均能够与所述侧面碰撞感应结构6形成所述第一电容Cn。一种举例中，所述侧面碰撞感应结构6的外周均呈圆环状。

侧面碰撞感应结构6，可以为外表面具有碰撞感应区域的任意结构。

一种具体实施过程中，侧面碰撞感应结构6可以为激光切割头3的部分结构本身(例如其壳体的部分结构)。

另一种具体实施过程中，侧面碰撞感应结构6也可以是对激光切割头3的部分结构或其表面进行相应处理后而形成的(例如对其壳体的部分结构或其外壳体进行相应处理而形成的)，该相应处理可例如是使其与切割头主体301隔离或涂覆相应材料。一种举例中，在容易发生碰撞的区域，可隔离一段区域(区分喷嘴和连接大地的外壳，简称碰撞感应区域)，用来感应翘起的板材。进而，该碰撞感应区域的结构可理解为以上所涉及的侧面碰撞感应结构6。

再一种具体实施过程中，侧面碰撞感应结构6还可以是原有激光切割头3之外另行配置的结构。

其中一种实施方式中，请参考图3和图6，所述激光切割头3包括切割头主体301与陶瓷体302，所述侧面碰撞感应结构6设于所述切割头主体301与所述陶瓷体302之间，所述电容传感电路5设于所述侧面碰撞感应结构6所形成的内侧空间。

然而，侧面碰撞感应结构6可以根据需求设置于激光切割头3的任意位置而不限于以上所涉及的陶瓷体302与切割头主体301之间。

其中的切割头主体301，可理解为激光切割头3除陶瓷体302、喷嘴303之外的其他结构的整体构造，具体可以为除陶瓷体302与喷嘴303之外的其他电路、机械构造、壳体。具体举例中，若侧面碰撞感应结构6是在激光切割头3的部分壳体形成的，则：切割头主体301还可具体指排除该部分壳体的构造。

具体举例中，切割头主体301可以通过固定螺丝，将切割头主体部分外壳和机床外壳连接。

其中一种实施方式中，请参考图3和图6，所述的装置，还包括设于所述切割头主体301与所述侧面碰撞感应结构6之间的电气隔离结构7。一种举例中，电气隔离结构7可以包括绝缘电木板，利用绝缘电木板，可实现切割头主体301与侧面碰撞感应结构6之间的电气隔离。

其中一种实施方式中，所述侧面碰撞感应结构6的外周尺寸可以大于所述陶瓷体302的外周尺寸。进而，其可便于对陶瓷体302进行有效保护，具体的，若具有板材翘起部分1，则：因侧面碰撞感应结构6的外周尺寸大于陶瓷体302的外周尺寸，侧面碰撞感应结构6与板材翘起部分1间的间距必然小于陶瓷体302，进而，若根据第一距离来控制激光切割头3运动，则必然可满足对陶瓷体302的保护。

具体实施过程中，请参考图6，所述侧面碰撞感应结构6包括第一感应部601与第二感应部602，所述切割头主体301、所述第一感应部602、所述第二感应部602与所述陶瓷体5沿所述激光切割头3的中心线方向依次分布，其可例如：所述切割头主体301、所述第一感应部602、所述第二感应部602与所述陶瓷体5沿竖直方向(或称Z轴方向)自上而下排布；所述第一感应部601外周尺寸大于所述第二感应部602的外周尺寸。具体的，所述第一感应部的外周尺寸与形状均与所述切割头主体的外周相匹配。

通过第一感应部601与第二感应部602两个不同高度、不同外周尺寸的感应部，可匹配于不同高度配置相应距离的检测，满足激光切割头3中不同部分的安全需求。

其中一种实施方式中，请参考图3、图4和图6，所述电容传感电路5还连接所述激光切割头3的喷嘴303，以感应所述喷嘴303与待加工板材2之间所形成的第二电容Cm的电容值信息，并将所述第二电容Cm的电容值信息反馈至所述控制器，所述第二电容Cm的电容值信息匹配于所述喷嘴末端303(如图3和图6所示的下端)与所述待加工板材2之间的第二间距。

有关于其中的电容传感电路5，可例如是能够对外检测电容(例如第一电容Cn与第二电容Cm)，进而利用电信号的参数来表征该电容的电容值的电路，一种举例中，可采用现有相关技术中的电容传感器的电路来实现。

控制器4具体可用于：若所述第二电容的电容值信息所表征的第二间距小于间距阈值，控制所述激光切割头停止升降(即沿Z轴运动)或抬升，从而避免喷嘴303继续运动从而碰撞到待加工板材2。

一种实施方式中，喷嘴303与侧面碰撞感应结构6可采用同一电容传感电路，另一实施方式中，喷嘴303与侧面碰撞感应结构6也可采用不同的电容传感电路，具体地，所述电容传感电路的数量可以为两路，分别为主电容传感电路51与从电容传感电路52，所述主电容传感电路51连接所述喷嘴303，所述从电容传感电路52连接所述侧面碰撞感应结构。

为了避免主从电容传感电路之间相互干扰，例如：所述电容传感电路具体用于利用LC震荡器感应对应电容的电容值信息时，不同LC振荡器会相互干扰，进而，可通过控制策略的设计或LC振荡器的配置来避免相互干扰。

一种举例中，可将不同LC振荡器的频率区分开，避免两者互相干扰，其中，所述从电容传感电路中LC振荡器的频率是所述主电容传感电路中LC振荡器的频率的k倍，其中的k大于或等于2，或者：k小于或等于1/2。

另一种举例中，所述控制器还可用于：

在所述激光切割头在受控实施切割时，控制所述主电容传感电路被供电，以使其检测所述第二电容的电容值信息，并控制所述从电容传感电路断开供电；

在所述激光切割头在受控实施空移时，控制所述主电容传感电路断开供电，并控制所述从电容传感电路被供电，以检测所述第一电容的电容值信息。

其中，对供电的控制可例如：主电容传感电路的供电端经主开关器件连接至电源，从电容传感电路的供电端经从开关器件连接至电源，控制器可分别连接主开关器件与从开关器件，通过控制主开关器件与从开关器件的通断，可控制对应电容传感电路的供电与否。

进而，由于主从电容传感电路并不同时运作，可有效避免两者间发生相互干扰。

可见，电容传感电路5，一路可连接喷嘴303，另一路可连接侧面碰撞感应结构6；进而：

连接喷嘴303的一路，采用例如电容感应传感器电路的电容传感电路5感应待加工板材2与喷嘴303之间的第二电容Cm，其可满足较高的精度要求。

连接侧面碰撞感应结构6的一路，也采用例如电容感应传感器电路的电容传感电路5感应板材翘起部分1和侧面碰撞感应结构6之间的第一电容Cn，其也可满足较高的精度要求。

请参考图5和图6，所述的装置，还可包括驱动器9与运动执行机构8，所述控制器4连接所述驱动器9，所述驱动器9用于在所述控制器4的控制下驱动所述运动执行机构8，以使得所述运动执行机构8带动所述激光切割头3运动。

其中的运动执行机构，可例如包括X轴运动执行机构、Y轴运动执行机构与图6所示的Z轴运动执行机构801；其中：X轴运动执行机构可对应被驱动器9中的X轴驱动器(例如X轴驱动电机)驱动，Y轴运动执行机构可对应被驱动器9中的Y轴驱动器(例如Y轴驱动电机)驱动；Z轴运动执行机构可对应被驱动器9中的Z轴驱动器(例如Z轴驱动电机)驱动。

其中一种实施方式中，为了便于控制器4的控制，可为控制器4配置模型10，该模型可理解为电容感应的模型，其作用可例如：将电容值信息输入模型后，可对应获悉需如何控制，或者获悉对应的距离；进而，针对于第一电容与第二电容可分别使用不同的模型，也可使用同一模型。

综上所述，本实施例提供的主动防碰撞的激光切割装置中，侧面碰撞感应结构的外表面能够在所述激光切割头的侧面具有板材翘起部分时，与所述板材翘起部分形成第一电容，进而，可便于对板材翘起部分的发现进行及时的反馈。该第一电容的电容值可用来表征板材翘起部分与激光切割头侧面之间的第一间距，进而，通过将该第一电容的电容值信息发送至控制器，可为控制器控制激光切割头的运动提供依据，从而便于控制器针对于板材翘起部分实施相应的主动的运动控制，避免激光切割头接触碰撞到板材翘起部分。进一步可选方案中，控制器可在板材翘起部分较近时控制所述激光切割头停止运动或避开所述板材翘起部分运动，避免激光切割头与板材翘起部分间的接触碰撞。

可见，本实施例可便于主动在接触碰撞发生前预先发现可能发生的碰撞，进而避免激光切割头与板材翘起部分间的接触碰撞。

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)

1.一种主动防碰撞的激光切割装置，包括激光切割头，以及能够控制所述激光切割头运动的控制器，其特征在于，还包括：连接于所述激光切割头的侧面碰撞感应结构与电容传感电路；所述侧面碰撞感应结构连接所述电容传感电路；

所述侧面碰撞感应结构的外表面能够在所述激光切割头的侧面具有板材翘起部分时，与所述板材翘起部分形成第一电容；所述第一电容的电容值匹配于所述激光切割头侧面与所述板材翘起部分之间的第一间距；

所述电容传感电路连接所述侧面碰撞感应结构，用于感应所述第一电容的电容值信息；

所述电容传感电路连接所述控制器，以将所述第一电容的电容值信息反馈至所述控制器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述侧面碰撞感应结构的外表面呈360度的闭环，以使得：所述激光切割头外周360度角度范围内的板材翘起部分均能够与所述侧面碰撞感应结构形成所述第一电容。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述侧面碰撞感应结构的外周均呈圆环状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光切割头包括切割头主体与陶瓷体，所述侧面碰撞感应结构设于所述切割头主体与所述陶瓷体之间，所述电容传感电路设于所述侧面碰撞感应结构所形成的内侧空间。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括设于所述切割头主体与所述侧面碰撞感应结构之间的电气隔离结构。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述侧面碰撞感应结构的外周尺寸大于所述陶瓷体的外周尺寸。

7.根据权利要求4至6任一项所述的装置，其特征在于，所述侧面碰撞感应结构包括第一感应部与第二感应部，所述切割头主体、所述第一感应部、所述第二感应部与所述陶瓷体沿所述激光切割头的中心线方向分布，所述第一感应部外周尺寸大于所述第二感应部的外周尺寸。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一感应部的外周尺寸与形状均与所述切割头主体的外周相匹配。

9.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述电容传感电路还连接所述激光切割头的喷嘴，以感应所述喷嘴与待加工板材之间所形成的第二电容的电容值信息，并将所述第二电容的电容值信息反馈至所述控制器，所述第二电容的电容值信息匹配于所述喷嘴末端与所述待加工板材之间的第二间距；

所述电容传感电路的数量为两路，分别为主电容传感电路与从电容传感电路，所述主电容传感电路连接所述喷嘴，所述从电容传感电路连接所述侧面碰撞感应结构。

10.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，还包括驱动器与运动执行机构，所述控制器连接所述驱动器，所述驱动器用于在所述控制器的控制下驱动所述运动执行机构，以使得所述运动执行机构带动所述激光切割头运动。

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