CN212599634U - 一种具有识别材料功能的激光加工头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有识别材料功能的激光加工头，涉及激光加工领域。该方案包括激光头本体，激光加工头还包括材料识别装置，所述材料识别装置活动设置于所述激光头本体上，所述激光头本体上还设置有驱动所述材料识别装置沿垂直于待加工工件表面方向移动的驱动组件。在激光头本体上设置材料识别装置，对加工工件的材料进行检测并识别，从而激光加工头本体在标定后能完成板材的材料属性确定，减少需要手工检测的麻烦，提高加工的效率。

Description

一种具有识别材料功能的激光加工头

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，具体涉及一种具有识别材料功能的激光加工头。

背景技术

在激光加工领域中，采用激光进行切割、焊接时，需要采用激光加工设备，而激光加工头则是激光加工设备中重要的组成部分，其主要功能为聚焦激光，将激光的能量一种于焦点上，并根据需要调整焦点的位置，以达到切割、熔化待加工工件的目的，最终完成待加工工件的切割以及焊接操作。

现有技术中，申请号为201610915090.6的中国发明公开了一种激光切割头的高度调整系统及其高度调整方法，包括传感器、前置放大器、信号调理器和数控单元，传感器检测激光切割头的喷嘴与加工工件表面之间的电容值；该前置放大器将电容值转化为振荡频率信号；该信号调理器将振荡频率信号进行处理，获得激光切割头的喷嘴与加工工件表面的距离信号；该数控单元距离信号并通过控制高度调整轴调整激光切割头的喷嘴与加工工件表面的距离。

该专利虽然实现了激光切割头的高度位置标定，但是无法实现对待加工件件的材料检测和识别。

传统的激光加工过程为：在进行切割加工之前，首先把被加工件放在加工台面上，对于未知的材料类型，需要借助手动的测材料设备对待加工件进行检测、识别，再在激光切割技术选择不同的切割参数进行切割，切割参数包含切割速度，切割焦点位置，切割气体压力等，所以在切割加工之前，检测和识别待加工件是首要任务。

传统通过人工检测识别材料，最后由操作工将材料属性录入激光切割机，调出对应材料的切割参数来切割加工，此过程耗费时间长、需要人员多，这将严重影响了工厂生产效率、经济效益。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有识别材料功能的激光加工头，其包括激光加工本体以及设置于激光头本体上的材料识别装置。该激光加工头能进行标定的同时对板材的材料进行检测并识别，具有对待加工件的材料属性识别方便、快捷的优点，有利于生产效率。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种具有识别材料功能的激光加工头，包括激光头本体，激光加工头还包括材料识别装置，所述材料识别装置活动设置于所述激光头本体上，所述激光头本体上还设置有驱动所述材料识别装置沿垂直于待加工工件表面方向移动的驱动组件。

通过这样设置，材料识别装置活动设置于激光头本体上，在激光头本体下降至待加工本体表面附近进行标定后，驱动组件驱动材料识别装置沿垂直于待加工工件表面方向移动并靠近加工工件的表面，直到材料识别装置与加工工件的表面接触，对加工工件的材料属性进行识别，从而激光加工头本体在标定后能完成待加工工件的材料属性确定，从而进一步地可根据识别的材料属性动调用相应的加工参数，减少需要手工检测并识别的麻烦，提高加工的效率。

作为优选，所述材料识别装置包括材料检测探头，所述激光头本体上设置有沿垂直于待加工工件表面设置的滑轨，所述材料检测探头设置于一滑块上，所述滑块沿所述滑轨滑动，所述驱动组件驱动所述材料检测探头沿所述滑轨往返移动。

通过这样设置，将材料检测探头设置于一滑块上，滑块沿滑轨移动，提高材料检测探头移动的稳定性，且能使材料检测探头能以垂直于待加工工件表面的方向与待加工工件表面接触，使得材料检测过程稳定、可靠。

作为优选，所述驱动组件包括驱动电机以及齿轮齿条组件，所述驱动电机与所述激光头本体固定连接，所述齿轮齿条组件包括驱动齿轮以及驱动齿条，所述驱动齿轮与所述驱动电机的转轴同轴固定连接，所述驱动齿条与所述材料检测探头连接，且所述驱动齿条与所述驱动齿轮啮合。

通过这样设置，驱动电机转动，可带动驱动齿轮转动，而驱动齿轮与驱动齿条啮合，从而可驱动材料检测探头移动，达到最终驱动材料识别装置移动的目的。

作为优选，所述激光头本体还包括喷头、电容传感器以及数控单元，所述电容传感器与所述数控单元电性连接，所述驱动电机与所述数控单元电性连接。

通过这样设置，电容传感器检测喷头距离待加工工件的之间的间距并传输至数控单元，数控单元处理电容传感器输送的信号并转换成喷头距离待加工工件的距离，从而进行激光头本体的标定，数控单元为驱动电机提供驱动控制信号，在确定激光头本体与待加工工件之间的距离后，以此为参考，控制驱动电机的动作，便于达到驱动材料识别装置与待加工工件的表面接触，以进行后续的材料检测、识别工序。

作为优选，所述驱动齿条上还设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括弹性缓冲件，所述驱动齿条上沿移动方向开设有滑槽，所述材料检测探头连接有一滑板，所述滑板包括沿所述滑槽滑动的滑动部，所述弹性缓冲件设置于所述滑槽内，其一端与滑槽抵接，另一端与所述滑动部抵接。

通过这样设置，在驱动齿条上设置缓冲组件，在驱动电机的驱动下，驱动齿条带动材料检测探头下移，材料检测探头与待加工工件的表面接触时，由于电机的停止运转需要时间响应，可能会出现驱动齿条继续向前移动，使得材料检测探头继续下压待加工工件的可能，因此，若驱动齿条继续向前，侧头探头与待加工工件的表面后停止移动，而滑动部在滑槽中响度与驱动齿条滑动，从而避免材料检测探头与待加工工件之间的相互碰撞或挤压，保护材料检测探头，并且设置弹性缓冲件，使得材料检测探头与待加工工件接触过程缓和，减少刚性接触的可能，此外，弹性缓冲件能为材料检测探头提供弹性力，使得材料检测探头与待加工工件保持贴合，保持材料检测过程的稳定性、可靠性。

作为优选，所述弹性缓冲件为弹簧，所述弹簧一端与所述滑槽内壁固定，另一端与所述滑动部固定连接。

通过这样设置，结构简单、安装方便。

作为优选，所述驱动电机为伺服电机。

通过这样设置，采用伺服电机，有利于实现精确控制材料识别装置的移动。

作为优选，所述激光头本体上还设置有保护罩，所述材料识别装置可收纳于所述保护罩内。

通过这样设置，保护罩有利于对激光加工过程中对材料识别装置进行保护，减少激光对材料识别装置的影响，延长材料识别装置的使用寿命。

相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：

1、在激光头本体上设置材料识别装置，对待加工工件的材料进行检测并识别，从而激光加工头本体在标定后能完成板材的材料属性确定，减少需要手工检测的麻烦，提高加工的效率。

2、将材料检测探头设置于一滑块上，滑块沿滑轨移动，提高材料检测探头移动的稳定性，使得材料检测、识别过程稳定、可靠。

3、设置缓冲组件，避免材料检测探头与待加工工件之间的相互碰撞或挤压，保护材料检测探头，使得材料检测、识别过程稳定、可靠，并有利于延长材料识别装置的使用寿命。

4、设置保护罩，对激光加工过程中对材料识别装置进行保护，延长材料识别装置的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1激光加工头的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中驱动组件与材料检测探头的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2激光加工头的整体结构示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

1、激光头本体；101、壳体；102、光纤激光头；103、光学镜片；104、电容传感器；105、喷嘴；2、材料识别装置；201、材料检测探头；3、驱动组件；301、驱动电机；302、齿轮齿条组件；3021、驱动齿轮；3022、驱动齿条；30221、滑槽；4、滑轨；5、滑块；6、缓冲组件；601、弹性缓冲件；7、滑板；701、滑动部；8、保护罩；801、通孔；9、待加工工件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

参考图1，本实施例公开了一种具有识别材料功能的激光加工头，包括激光头本体1以及设置于激光头本体1上的材料识别装置2；

激光头本体1包括壳体101、光纤激光头102、光学镜片103、电容传感器104以及喷嘴105，光纤激光头102设置于壳体101的上端，光学镜片103设置于壳体101内，电容传感器104器与喷嘴105均固定于壳体101的下端，通过光学镜片103将光纤激光头102发射的激光光线向喷嘴105的方向聚焦，最终从喷嘴105中喷出，电容传感器104用于感测量喷嘴105与工作台上的待加工工件9表面之间的电容值，激光头本体1还包括数控单元 (图中未示出)，电容传感器104与数控单元电性连接，数控单元处理电容传感器104输送的信号并转换成喷头距离待加工工件9的距离，从而进行激光头本体1的标定，此为现有技术的原理，在此不再赘述。

参考图1、图2，材料识别装置2活动设置于激光头本体1上，激光头本体1上还设置有驱动材料识别装置2沿垂直于待加工工件9表面方向移动的驱动组件3。

驱动组件3为直线驱动件，可以是气动伸缩缸、液压伸缩缸或电动伸缩缸的一种，还可以采用现有技术中常用的电机与丝杆螺母组件。

本实施例中，驱动组件3包括驱动电机301以及齿轮齿条组件302，驱动电机301与数控单元电性连接，驱动电机301与激光头本体1固定连接，齿轮齿条组件302包括驱动齿轮3021以及驱动齿条3022，驱动齿轮3021与驱动电机301的转轴同轴固定连接，驱动齿条3022与材料检测探头201连接，且驱动齿条3022与驱动齿轮3021啮合。

驱动电机301为伺服电机。

参考图1，材料识别装置2包括材料检测探头201，材料检测探头201可与数控单元电性连接，向数控单元输送测厚信息，激光头本体1上设置有沿垂直于待加工工件9表面设置的滑轨4，材料检测探头201设置于一滑块5上，滑块5与滑轨4滑动连接，从而可沿滑轨4沿垂直于待加工工件9的表面的方向滑动，材料检测探头201与驱动齿条3022连接，从而驱动组件3可驱动材料检测探头201沿滑轨4往返移动。

本实施例中，材料识别装置2可采用现有技术中的奥林巴斯Olympus-VANTA-C材料识别仪。

材料检测以及识别的原理为现有的技术在此不再赘述。

参考图2，驱动齿条3022上还设置有缓冲组件6，缓冲组件6包括弹性缓冲件601，驱动齿条3022上沿移动方向开设有滑槽30221，材料检测探头201连接有一滑板7，滑板7 包括滑动部701，滑动部701与滑槽30221的内壁滑动配合，且滑动部701滑动的方向沿齿条移动的方向平行，弹性缓冲件601设置于滑槽30221内，其一端与滑槽30221其中一内壁抵接，另一端与滑动部701抵接，弹性缓冲件601对滑动部701施加弹力，使得滑动部 701与滑槽30221的另一内壁抵接。

本实施例中，弹性缓冲件601为弹簧，弹簧一端与滑槽30221的内壁固定，另一端与滑动部701固定连接。

在其他实施例中，弹性缓冲件601还可以是橡胶、硅胶等具有弹性的材料。

本实用新型的使用过程以及原理：

加工工件时，首先，将待加工工件9上料至工作台；

然后，激光头本体1进行位置标定(激光头本体1到待加工工件9表面的间距标定)，通过材料识别装置2对板材进行检测并识别材料属性，具体地，激光头本体1标定位置后，驱动组件3驱动超声波装置沿靠近待加工工件9表面的方向移动，直到材料识别装置2与待加工工件9的表面贴合，材料识别装置2对待加工工件9的厚度进行检测并根据检测的结果识别得出对应材料属性，并将识别所得的结果输送至激光切割设备的控制台，由操作人员或自动地根据测量所得的待加工件的材料属性选择对应的加工参数；

检测完成后，驱动组件3驱动材料识别装置2远离待加工工件9表面；

接着，继续后面的工序，例如：对板材进行测厚；

最后，激光头本体1工作，进行激光加工。

实施例2

参考图3，本实施例公开了另一种具有识别材料功能的激光加工头，基于实施例1，本实施例与实施例1区别的地方在于：

激光头本体1上还设置有保护罩8，材料识别装置2可收纳于保护罩8内。

参考图3，保护罩8与激光头本体1固定连接，保护罩8上开设有供材料检测探头201穿出的通孔801，通过该通孔801，材料检测探头201可伸出保护罩8或收纳回保护罩8内。

进一步地，还可以保护罩8上设置开关门(图中未示出)，用于启闭通孔801，进一步提高对材料检测探头201的保护效果。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。

Claims (8)

1.一种具有识别材料功能的激光加工头，包括激光头本体(1)，其特征在于，激光加工头还包括材料识别装置(2)，所述材料识别装置(2)活动设置于所述激光头本体(1)上，所述激光头本体(1)上还设置有驱动所述材料识别装置(2)沿垂直于待加工工件(9)表面方向移动的驱动组件(3)。

2.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述材料识别装置(2)包括材料检测探头(201)，所述激光头本体(1)上设置有沿垂直于待加工工件(9)表面设置的滑轨(4)，所述材料检测探头(201)设置于一滑块(5)上，所述滑块(5)沿所述滑轨(4)滑动，所述驱动组件(3)驱动所述材料检测探头(201)沿所述滑轨(4)往返移动。

3.根据权利要求2所述的激光加工头，其特征在于，所述驱动组件(3)包括驱动电机(301)以及齿轮齿条组件(302)，所述驱动电机(301)与所述激光头本体(1)固定连接，所述齿轮齿条组件(302)包括驱动齿轮(3021)以及驱动齿条(3022)，所述驱动齿轮(3021)与所述驱动电机(301)的转轴同轴固定连接，所述驱动齿条(3022)与所述材料检测探头(201)连接，且所述驱动齿条(3022)与所述驱动齿轮(3021)啮合。

4.根据权利要求3所述的激光加工头，其特征在于，所述激光头本体(1)还包括喷头、电容传感器(104)以及数控单元，所述电容传感器(104)与所述数控单元电性连接，所述驱动电机(301)与所述数控单元电性连接。

5.根据权利要求3所述的激光加工头，其特征在于，所述驱动齿条(3022)上还设置有缓冲组件(6)，所述缓冲组件(6)包括弹性缓冲件(601)，所述驱动齿条(3022)上沿移动方向开设有滑槽(30221)，所述材料检测探头(201)连接有一滑板(7)，所述滑板(7)包括沿所述滑槽(30221)滑动的滑动部(701)，所述弹性缓冲件(601)设置于所述滑槽(30221)内，其一端与滑槽(30221)抵接，另一端与所述滑动部(701)抵接。

6.根据权利要求5所述的激光加工头，其特征在于，所述弹性缓冲件(601)为弹簧，所述弹簧一端与所述滑槽(30221)内壁固定，另一端与所述滑动部(701)固定连接。

7.根据权利要求3所述的激光加工头，其特征在于，所述驱动电机(301)为伺服电机。

8.根据权利要求1-7任一项所述的激光加工头，其特征在于，所述激光头本体(1)上还设置有保护罩(8)，所述材料识别装置(2)可收纳于所述保护罩(8)内。

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