CN211727969U - 一种冷却系统和激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于冷却被切割板材的冷却系统，包括动力装置、水路装置、气路装置和固定块，所述水路装置、气路装置通过固定块连接于激光切割设备的激光切割头底部；动力装置用于向水路装置提供冷却用水；水路装置用于将冷却用水形成水雾喷射至被切割板材；气路装置用于将水路装置喷射的水雾吹散；装置和所述激光切割设备的数控系统电性连接，数控系统控制水路装置和气路装置的开启和关闭。以及一种包括上述冷却系统的激光切割设备。上述冷却系统可以解决激光切割过程中板材受热变形导致切割面粗糙的缺陷。

Description

一种冷却系统和激光切割设备

技术领域

本实用新型涉及激光切割设备技术领域，尤其涉及一种冷却系统和激光切割设备。

背景技术

激光切割设备是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

现有激光切割过程中，被切割板材受热易变形，特别是切割相邻面距离较近的厚板材时，板材因受热造成切割时爆孔，切割面粗糙，板材变形严重，尺寸无法保证。

因此，亟需一种激光切割头冷却系统，以解决被切割板材冷却的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种冷却系统，其能够有效地对被切割板材进行冷却，板材不会因受热发生变形，尺寸得到保证。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光切割设备，其通过冷却系统对被切割板材进行冷却，能够保证切割精度。

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种用于冷却被切割板材的冷却系统，

包括动力装置、水路装置、气路装置和固定块，所述水路装置、气路装置通过所述固定块连接于激光切割设备的激光切割头底部；

所述动力装置用于向所述水路装置提供冷却用水；

所述水路装置用于将冷却用水形成水雾喷射至被切割板材；

所述气路装置包括：依次连接的外部气源、进气组件以及用于将气体形成气帘喷出的环形电容衬套组件；

所述装置和所述激光切割设备的数控系统电性连接，所述数控系统控制所述水路装置和气路装置的开启和关闭。

本实用新型采用的另一主要技术方案包括：

一种激光切割设备，包括激光切割头和控制激光切割头进行切割的数控系统，以及上述冷却系统，所述冷却系统与所述数控系统电性连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的冷却系统，在现有激光切割头区域安装或集成一冷却系统，对激光切割过程中的板材进行降温，确保板材不发生变形，从而获得精确的切割尺寸和光滑的切割口。

此外，本申请中为了更好的保护切割嘴区域不被水雾阻挡，本申请中借助于气路装置将切割嘴区域的水雾吹散，由此，可较好的保证激光切割头的使用，保证切割尺寸和切割图案。

本实用新型的冷却系统不改变激光切割设备的结构的前提下，在激光切割设备的切割头区域增加上述的冷却系统，可较好的保证激光切割设备的切割效果，同时降低了激光切割设备的成本，提高了激光切割设备的使用范围。

附图说明

图1为现有技术的激光切割机的切割头的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的增加有冷却系统的激光切割机的结构示意图；

图3A和图3B为上述图2的增加有冷却系统的激光切割机的部分剖视结构示意图；

图4和图7分别为本实用新型一实施例提供的冷却系统的结构示意图；

图5A为本实用新型一实施例提供的水路装置的结构示意图的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的动力装置的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例提供的激光切割机的切割头的部分结构示意图；

图9为本实用新型一实施例提供的冷却系统的温控装置的部分结构示意图。

附图标记说明：

切割嘴1、切割头陶瓷体2；

固定块9；

水路装置30，水路装置的喷嘴5、具有第一气动接头的分水块6、固定轴3、万向接头4；

气路装置20、电容内衬套8、电容外衬套7、储气腔21、第三出气孔22、环形间隙23、带斜度的环形结构24、出气孔22的吹气方向25；

动力装置的储水箱15、动力泵13、过滤器14；

温度感应组件12、温控板10、绝缘层11；

待切割板材/板材16。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

如图1所示，图1示出了现有技术的激光切割头的结构示意图，本实施例中为实现对板材的冷却，且不改变图1中切割头的结构，为此单独设计了一个可套接安装在切割头区域的冷却系统，如图2、图4和图7 所示。

具体地，本实施例提供一种用于冷却被切割板材的冷却系统，

包括动力装置、水路装置、气路装置和固定块9，所述水路装置、气路装置可以通过所述固定块9连接于激光切割设备的激光切割头底部；

所述动力装置用于向所述水路装置提供冷却用水；

所述水路装置用于将冷却用水形成水雾喷射至被切割板材；

所述气路装置包括：依次连接的外部气源、进气组件以及用于将气体形成气帘喷出的环形电容衬套组件；

所述水路装置和气路装置和所述激光切割设备的数控系统电性连接，所述数控系统控制所述水路装置和气路装置的开启和关闭。

需要说明的是，本实施例仅以一个固定块9的结构进行举例说明，并不限定固定块9的具体结构，其可根据实际需要调整。

此外，水路装置连接的水源可以是任意一个能够为水路装置供水的结构，本实施例提到的动力装置仅作为优选实施例，采用其它水源装置只要能够向水路装置提供冷却用水即可，气路装置连接的气源同样可以是任意一个能够为气路装置供气的结构。

本实用新型的激光切割头冷却系统，在现有激光切割头区域安装或集成一冷却系统，对激光切割过程中的板材进行降温，确保板材不发生变形，从而获得精确的切割尺寸和光滑的切割口。

举例来说，本实施例的激光切割头冷却系统还可以包括用于感应切割区域的温度的温控装置；

所述数控系统根据所述温控装置控制所述水路装置的开启和关闭。

激光切割设备的数控系统可实时接收温控装置感应的切割头区域板材的温度；判断接收的温度是否达到预设值；若达到，则执行启动水路装置对板材进行降温。

为更好的理解本实用新型实施例的冷却系统，以下结合图2至图9 对冷却系统及其组件进行详细说明。

如图2所示，本实施例的冷却系统包括：具有中空腔体结构的固定块9、安装在固定块9侧面朝向切割头区域的两套水路装置30，安装在固定块9的朝向切割头的端面/端部的气路装置20；安装在固定块另一端面的温控装置(图2中未示出)或者，温控装置安装于所述固定块的中空腔体内部。

通过对称设置两套水路装置，每套水路装置喷射实心锥，在板材上形成面的降温区域，增大降温区域。

本实施例的固定块9用于固定在激光切割机的切割头的外围，切割头穿射在固定块9中并使切割头的喷嘴1伸出所述固定块9的中空腔体。

图2、图4、图7和图8中示出的固定块仅为举例说明，并不限定固定块外部结构，根据实际需要设置。

本实施例的冷却系统包括为水路装置提供水源的动力装置，如图6 所示，动力装置可包括：依次连接的带有注水口和排水口的储水箱15、动力泵13、过滤器14，以及根据所述数控系统控制水路装置打开/关闭的第一电磁阀；其中，注水口位于储水箱15的顶部，排水口位于储水箱15 的底部，且储水箱15的侧面设置有出水口；本实施例的注水口可为圆形或方形，方便操作者对储水箱15进行清洗。

动力泵13的进水口与储水箱15的出水口密封连接，动力泵13的出水口与过滤器14的进水口密封连接；过滤器14的出水口与第一电磁阀的进水口密封连接，第一电磁阀的每一个出水通口与一个水路装置连通。第一电磁阀通过激光切割设备的数控系统提前设定的条件控制通、断，由此第一电磁阀的目的是控制水路装置中冷却水的通、断。在本实施例中，过滤器14的目的是除去水内的杂质，以免堵住喷嘴5。过滤精度可根据使用需要调整。

需要说明的是，在图6中示出的动力装置可包括过滤器14，在其他实施例中，动力装置可不包括过滤器14，此时，动力泵13的出水口与第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的每一个出水通口与一个水路装置连通。

为了较好的对储水箱中水量进行计量，本实施例的储水箱中还设置有连接控制装置的液位计。液位计连接至集成有控制装置的数控系统，液位计在低于设定的水位时，数控系统报警，提醒操作人员需加水。

可理解的是，本实施例中的储水箱15为采用不锈钢材质制备的，保证储水过程中不生锈，储水箱15内的物质可以是水或是水和防锈剂的混合物。储水箱15上面的注水口在起到注水作用的同时，还方便操作人员从注水口清理储水箱内的杂质。

如图5A所示，本实施例冷却系统的水路装置包括：依次密封连接的分水块6、固定轴3、万向接头4和喷嘴5，所述水路装置通过所述分水块6连接于所述固定块9；

所述分水块6具有第一气动接头，第一气动接头与所述第一电磁阀的出水口连通，用于将动力装置的水输送到所述喷嘴5中，所述喷嘴将水雾化喷出。

也就是说，水路装置的入水口连接动力装置的第一电磁阀的出水通口，若冷却系统的水路装置为两套，则分别连接于所述固定块的两侧，例如，分水块6通过紧固件安装在固定块9上；第一电磁阀的出水通口连接三通阀，三通阀的目的是将动力装置提供的水路由一路分为两路，每路水都经过安装在分水块6上的气动接头输送至分水块6的进水口，分水块6的作用是起固定、过渡和输送水的作用。

所述固定轴穿设于所述万向接头后，通过其端部的螺纹结构与所述分水块螺纹连接；所述万向接头4的中部中空设置，形成储水腔，万向接头4套在固定轴3上，固定轴3在起到固定作用的同时，将水输送至万向接头4；喷嘴5的端部设置有与所述万向接头4连通的螺纹结构。分水块6、万向接头4和固定轴3间通过密封圈密封，密封圈采用O形圈或橡胶垫，目的是防止水流出。

万向接头4可根据现场使用要求不同角度随意旋转或固定在某一角度，水流通过万向接头的储水腔后由喷嘴5喷出雾化，形成实心锥体的水雾，均匀的喷在板材表面，水路装置通过螺钉安装在固定块9上。

如图2、图3A和图3B所示，本实施例冷却系统的气路装置的外部气源通过第二电磁阀与进气组件的第二气动接头连通，所述第二气动接头固定设置在固定块9的进气口中。

在本实施例中，气路装置通过外部气源输入，外部气源可以是空压机、储气罐等，气源出口连接第二电磁阀的入口，集成控制装置的数控系统控制第二电磁阀的通、断。第二电磁阀的出口连接至固定块9进气口的第二气动接头的一端，第二气动接头通过螺纹拧在固定块9上。固定块9朝向切割头喷嘴方向的底部端面设置有与所述进气口连通的至少两个第一出气孔，两个第一出气孔与固定块9的进气口连通，两第一出气孔的目的是将气体分为两路并传递到下一级。

所述环形电容衬套组件包括电容外衬套7和电容内衬套8；所述电容内衬套8的上端面上设置有匹配所述固定块9的第一出气孔的两个第一进气孔，其目的是增大进气量并快速储气；

所述电容内衬套8嵌套在所述电容外衬套7内，电容外衬套7和电容内衬套8之间形成环形的储气腔21和位于所述储气腔下部的环形间隙 23，所述环形间隙23由相互平行的电容内衬套8底部外侧的斜面与电容外衬套7底部内侧的斜面构成(如图3B所示)，用于将所述储气腔21 的部分气体由环形间隙23形成环形的第一气帘喷出；其余部分气体由所述电容外衬套7底部斜面位置开设的第三出气孔22喷出，多个第三出气孔22环形排列，所有第三出气孔轴线位置汇集在切割头的喷嘴1以下的位置，对准切割的板材，目的是形成环形的第二气帘，在切割头的喷嘴1 距离板材表面0.5-1mm位置时，将喷嘴周围的水吹散，避免水对切割嘴1 切割高度的影响。

参见图3A，所述环形间隙的宽度设置为0.3-1mm左右，其目的是使通过所述电容内衬套8进入所述储气腔21的气流，由较小的环形间隙23 形成高压、高速的气流进而形成保护切割嘴区域的第一气帘喷出，第一气帘的作用是通过气流阻止切割头陶瓷体2以下的物质进入切割头陶瓷体2以上的区域，从而引起电容异常。

在本实施例中，电容内衬套8套在电容外衬套7上后，通过螺钉安装在固定块9，安装时注意固定块9上的两出气孔和电容内衬套上的两进气孔对齐，避免气路不通。电容外衬套7和电容内衬套8均采用阻燃且绝缘的材料。

如图9所示，本实施例中冷却系统的温控装置包括：温度感应组件、温控板10；温控板10安装在固定块9上，向所述控制装置发出所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板10借助于导线连通所述固定块9上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块9上，正对待切割板材的中预设测温的区域，所述温度感应组件与所述温控板10电性连接。具体的，固定块上设置有用以安装温度感应组件的插入孔，温度感应组件内置在插入孔中，且正对待切割板材的预设测温的区域。

在本实施例中，为避免温度感应组件上落有灰尘影响其测量精度，固定块9中单独设置一个气体通路，温度感应组件的端面位于所述固定块9中气体通路的进气口与出气口之间的气体通路中，该气体通路的轴线与温度感应组件的端面平行，且低于温度感应组件的端面。本实施例中插入孔的孔径根据温度感应组件12的感应角度设置，以避免温度感应组件感应到插入孔的内壁，影响测量精度。

在具体应用中，上述固定块9单独设置的气体通路的进气口嵌设一个第三气动接头，该第三气动接头通过螺纹连接方式固定到固定块9 上，第三气动接头的前端连接第三电磁阀，此第三电磁阀的前端与外部气源接通，该气体通路的出气口设置在固定块9上，以保证温度感应组件端面不落入影响检测的灰尘，同时也能避免切割过程中产生的灰尘由下而上进入插入孔。

为更好的理解，本实施例中温控板10可为温度感应组件的控制板，具有识别、转换温度及发出信息作用，温控板10安装在固定块9上，例如可以安装在固定块9的上端，温控板10通过螺钉固定在固定块9上，且温控板10与固定块9的接触面均采用绝缘材料制备的绝缘层11隔离，隔离的目的是温控板属于电子元器件，防止温控板与金属件连通后失效。

也就是说，外部气源进入固定块9的进气口后分为两路，一路连接气路装置用第二电磁阀，另一路连接温控装置的第三电磁阀。温度感应组件通过电线与温控板10连接，温控板10的通过电线连通固定块9上的电气接头，电气接头可以通过螺纹或螺钉固定在固定块9上，本实施例可通过螺纹固定，电气接头通过电线连接到电源及整机数控系统，数控系统根据温控板设定的温度，在到达设定温度时，控制水路装置喷水。

如图2、图4所示，水路装置、气路装置、温控装置通过螺钉固定在固定块9上，两套水路装置安装在固定块9的两侧。本实施例中不限制水路装置的数量，根据使用需求设置。

气路装置安装在固定块9的底面。水路装置将水喷在气路装置的两侧。温控装置可以安装在固定块9的任何位置。此水路装置、气路装置、温控装置全部安装在固定块9之后，整体安装在切割头底部或集成到切割头内部。

举例来说：切割20mm碳钢板，温度设定230℃，激光切割机的整机通电，动力装置的动力泵运行，动力泵属于恒压泵，随水路装置的压力自动开启。板材及切割图形就位，开始切割，数控系统控制气路装置及温控装置分别对应的电磁阀(如第二电磁阀和第三电磁阀)通气，气路装置的第二电磁阀通气后陶瓷环处形成气帘，板材表面水吹散。

温控装置对应的第三电磁阀通气，气体将温度感应组件表面的灰尘吹走，且切割过程中灰尘很难进入温度感应组件的腔体，温度感应组件实时感应监控，待检测板材温度达到230℃时，数控系统发出启动水路装置的信号，水路装置对应的第一电磁阀通电，流经各个通道后，水路装置的喷嘴喷水到板材表面，对板材降温，板材降温过程中，水汽蒸发，气帘作用将水汽挡在陶瓷体以下，保证整个切割过程顺畅。

本实施例中，通过水路装置可以将水均匀的喷洒在板材表面，不会造成板面有大量的水，避免大量的水流入机床内部，造成环境污染；

通过气路装置采用阻燃且绝缘的材料，通过设置第一气帘和第二气帘，可以保证切割时电容的稳定性，电容稳定可以保证切割的顺畅及完美的切割面；

通过温控装置判定板材的温度，根据预设的温度实施监测板材，若板材温度高于设定值喷雾对板材冷却，可以解决因一直喷水造成的水源浪费、环境污染及电容跳动问题。

根据本实用新型实施例的另一方面，本实用新型实施例还提供一种激光切割设备，包括激光切割头和控制激光切割头进行切割的数控系统，以及上述的冷却系统，所述冷却系统与所述数控系统电性连接。

以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于冷却被切割板材的冷却系统，其特征在于：

包括动力装置、水路装置、气路装置和固定块(9)，所述水路装置、气路装置通过所述固定块连接于激光切割设备的激光切割头底部；

所述动力装置用于向所述水路装置提供冷却用水；

所述水路装置用于将冷却用水形成水雾喷射至被切割板材(16)；

所述气路装置包括：依次连接的外部气源、进气组件以及用于将气体形成第一气帘和第二气帘喷出的环形电容衬套组件；

所述装置和所述激光切割设备的数控系统电性连接，所述数控系统控制所述水路装置和气路装置的开启和关闭。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还包括用于感应切割区域的温度的温控装置；

所述数控系统根据所述温控装置控制所述水路装置的开启和关闭。

3.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

所述动力装置包括依次连接的带有注水口和排水口的储水箱(15)、动力泵(13)、过滤器(14)、以及根据所述数控系统控制水路装置打开/关闭的第一电磁阀；

所述动力泵(13)的进水口与所述储水箱的出水口密封连接，所述动力泵(13)的出水口与所述过滤器(14)的进水口密封连接；所述过滤器(14)的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀与水路装置连通；

所述储水箱中设置有连接所述数控系统的液位计，

和/或，所述注水口为圆形或方形。

4.如权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，

所述水路装置包括依次密封连接的分水块(6)、固定轴(3)、万向接头(4)和喷嘴(5)，所述水路装置通过所述分水块连接于所述固定块；

所述分水块具有第一气动接头，第一气动接头与所述第一电磁阀的出水口连通，用于将动力装置的水输送到所述喷嘴中，所述喷嘴将水雾化喷出。

5.如权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

所述水路装置设置有至少一套，分别连接于所述固定块，来自动力装置的水经过所述第一电磁阀后分别进入每套水路装置的分水块；

所述固定轴穿设于所述万向接头后，通过其端部的螺纹结构与所述分水块螺纹连接；

所述万向接头的中部中空设置，所述万向接头可转动连接在固定轴上；

所述喷嘴的端部为螺纹结构，安装在所述万向接头上，并与所述万向接头连通；

所述分水块、固定轴和万向接头之间设置密封圈。

6.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

所述环形电容衬套组件包括电容外衬套(7)和电容内衬套(8)；所述电容内衬套的上端面设置有匹配所述固定块出气孔的进气孔；

所述电容内衬套嵌套在所述电容外衬套内时，电容外衬套和电容内衬套之间形成环形储气腔(21)和位于所述储气腔下部的环形间隙(23)，用于将所述储气腔的部分气体形成第一气帘由环形间隙喷出，其余部分气体由所述电容外衬套底部设置的多个出气孔(22)喷出，所述出气孔(22)的轴线汇集在切割嘴对应的板材区域。

7.如权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，

所述电容外衬套和所述电容内衬套均采用阻燃且绝缘的材质制备。

8.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，温控装置包括：

温度感应组件、温控板(10)；

所述温控板安装在固定块上，向所述数控系统发出所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板借助于导线连通所述固定块上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块上，对应待切割板材的切割区域，所述温度感应组件与所述温控板电性连接。

9.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，

所述温度感应组件内置于所述固定块上设置的插入孔中，以正对待切割板材的预设测温的区域；

和/或，

所述温控板与所述固定块之间设置有绝缘层。

10.一种激光切割设备，包括激光切割头和控制激光切割头进行切割的数控系统，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一所述的冷却系统，所述冷却系统与所述数控系统电性连接。

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