CN220533232U - 一种自动对焦且防撞的激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动对焦且防撞的激光切割机，包括激光切割机的激光切割头组件包括定镜头、动镜头和固定架，固定架通过直线滑轨模组安装有动力架，动力架安装有承载架，承载架与动力架弹性连接，动镜头安装在承载架上、并与定镜头适配，固定架上安装有电机，动力架上安装有第一传感器，承载架设置有第一感应片，承载架或动力架上设置有第二感应片，固定架上设置有第二传感器。因此第一传感器与电机的配合可以进行自动对焦，有效增加加工效率；并且第二传感器和第三传感器可以对动镜头的行程进行有效限位，具有自动防撞的功能，整机操作简单，智能化程度高，减少人为操作失误，大大满足用户实际使用需求。

Description

一种自动对焦且防撞的激光切割机

技术领域

本实用新型涉及机电设备技术领域，尤其是一种自动对焦且防撞的激光切割机。

背景技术

众所周知，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。

例如：中国实用新型专利CN202121078399.7，公开了 一种角度可调节的激光切割机，主要改进是：在长久未使用下累计的灰尘也能有效的进行清理，防止后续人员进行使用时将会造成麻烦与困恼，且现有的角度可调节的激光切割机在切割完物体后能有效的进行快速冷却，使切割完后的物体将不会残留过高温度，导致人员能在切割器切割完后第一时间取出。但是上述激光切割机在使用时需要进行对焦，激光切割头的焦距是固定的，但是切割工件的厚度是随时变化的，就需要用户进行对焦操作，现有的对焦操作是采用尺子测量激光切割头的底面到切割工件的上表面的距离，然后将激光切割头手动调节到预设的高度，上述调焦操作非常繁琐，不方便新手操作，调焦的效率也很低，并且人工测量激光切割头焦距高度的误差较大，当焦距过低或过高时，容易造成激光切割头的聚焦点较大，切割缝隙也较宽，激光切割头的能量不聚集，工件有些部位的切缝能切穿、有些切不穿，造成工件切缝的切割质量较差，同时，用户每换一次不同厚度的加工工件就需要调焦操作，耗费工时，进而严重影响用户的加工效率；例如：中国实用新型专利CN201911241655.7 ，公开了一种切割稳定的激光切割机，其主要改进是：通过设计夹紧机构、限位机构与稳定机构，相互配合使用下可以调整夹板的间距，将被切割物体进行有效夹紧，这样激光切割机的使用效果更好，解决了激光切割机使用范围小的问题。但是其激光切割头在加工完成后，在更换更大厚度的工件时，由于激光切割头的位置较低，有时用户更换较厚工件后，忘记对焦操作，激光切割头在移动切割时，就会撞击到较高的工件，进而造成激光切割头剧烈撞击报废，而激光切割头有时较为昂贵的部件，容易人为失误，进而给客户造成巨大损失，进而现有的激光切割机在实际使用时，操作比较繁琐，智能化程度较低，容易造成较多的认为失误，切割的质量不高，也不方便操作人员的使用。因此上述缺陷十分明显，为此我们提出一种自动对焦且防撞的激光切割机用于解决上述问题。

实用新型内容

本申请提供了一种自动对焦且防撞的激光切割机，以解决现有的激光切割机调焦不方便，切缝质量差，容易操作失误撞坏激光切割头，操作繁琐，智能化程度低，操作不方便的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自动对焦且防撞的激光切割机，包括激光切割机的机架，所述机架的横梁上安装有可移动的激光切割头组件，所述激光切割头组件包括定镜头、动镜头和固定架，所述固定架通过直线滑轨模组安装有动力架，所述动力架上连接有可滑动的承载架，所述承载架与动力架弹性连接，所述定镜头安装在固定架上，所述动镜头安装在承载架上、并与定镜头适配，所述固定架上安装有用于驱动动力架移动的电机，所述动力架上安装有第一传感器，所述承载架设置有与第一传感器适配的第一感应片，所述承载架或动力架上设置有第二感应片，所述固定架上且位于第二感应片的上端设置有第二传感器，所述第二感应片与第二传感器适配，所述机架上设置有用于控制系统有序工作的主机。

优选地，所述动力架的一端安装有挡片，所述动力架的另一端设置有定位块，所述承载架与定位块之间安装有弹性件，所述承载架可在定位块与挡片之间移动。

优选地，所述固定架上且位于第二感应片的下端设置有第三传感器，所述第二感应片与第三传感器适配。

优选地，所述定镜头的下端与动镜头的上端之间密闭连接有可伸缩的防护罩。

优选地，所述承载架设置有滑轨，所述动力架的两侧面开设有滑槽，所述滑轨插设于滑槽内。

优选地，所述电机为丝杆电机，所述承载架上安装有螺母，所述丝杆电机的丝杆安装在螺母的螺孔内，所述承载架开设有避让孔，所述丝杆电机的丝杆置于避让孔内。

优选地，所述承载架和定位块上均设置有用于安装弹性件的定位孔。

优选地，所述电机为步进电机或伺服电机，所述防护罩为波纹管或风琴管。

优选地，所述弹性件为弹簧或弹性胶块。

由于采用了上述方案，本实用新型与现有技术相比具有以下明显的优点和有益效果：

首先，电机驱动动镜头向下移动，当动镜头下压到工件的上表面时，第一感应片进入第一传感器的感应区并向主机发送信号，所述主机控制电机驱动承载架带动动镜头向上移动，动镜头移动至焦距的高度、并悬停，完成对焦，因此上述激光切割头组件的对焦过程由主机控制全自动完成，用户的对焦操作非常简单，方便新手操作，有效增加对焦效率，自动对焦也有效减小对焦的误差，进而使得激光切割头的聚焦点较小，并且焦点均匀、能量高，所以切缝的宽度较小，整齐，还有效防止切缝切不穿，并且，用户每次更换不同厚度的工件，只需要点击主机的对焦按钮，激光切割头组件就可自动完成对焦操作，不需要人工操作，具有自动对焦的功能，有效节省工时，大大提高整机切割加工的质量和效率；

然后，动镜头在上下移动并超过激光雕刻机Z轴的行程时或结束加工时，主机根据第二传感器和第三传感器的信号控制动镜头停止移动，此时主机通过电机驱动动镜头向上移动，并使第二感应片进入第二传感器的感应区时，动镜头停止移动并悬停，此时动镜头位于激光雕刻机Z轴的最高点；当动镜头向下移动并带动第二感应片进入第三传感器的感应区时，动镜头立即停止移动并悬停，所以有效防止动镜头在加工时超过Z轴的行程撞到工作台上，也可以防止用户更换更厚的工件，而撞坏激光切割头组件，激光切割头组件具有自动防撞的功能，同时，整机操作简单，有效提高整机的智能化程度，减少人为失误，保护用户的财产安全，并增加切割质量。因此有多种实用功能，大大满足用户实际使用需求，其结构简单，操作方便，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的轴测图。

图2是本实用新型实施例激光切割头组件的结构示意图。

图3是本实用新型实施例定位孔的结构示意图。

图中：

1、机架；2、激光切割头组件；3、定镜头；4、动镜头；5、固定架；6、直线滑轨模组；7、动力架；8、电机；9、第一传感器；10、第一感应片；11、第二感应片；12、第二传感器；13、主机；14、挡片；15、定位块；16、弹性件；17、第三传感器；19、滑轨；20、滑槽；21、螺母；22、丝杆；23、避让孔；24、定位孔；25、工作台；26、承载架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上端”、“下端”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种自动对焦且防撞的激光切割机，包括激光切割机的机架1，机架1的横梁上安装有可移动的激光切割头组件2，机架1的横梁进可横向移动，激光切割头组件2可纵向移动，激光切割头组件2包括定镜头3、动镜头4和固定架5，固定架5通过直线滑轨19模组6安装有动力架7，动力架7上连接有可滑动的承载架26，承载架26与动力架7弹性连接，定镜头3安装在固定架5上，动镜头4安装在承载架26上、并与定镜头3适配，固定架5上安装有用于驱动动力架7移动的电机8，动力架7上安装有第一传感器9，承载架26设置有与第一传感器9适配的第一感应片10，承载架26或动力架7上设置有第二感应片11，因此承载架26或动力架7可带动第二感应片11移动，固定架5上且位于第二感应片11的上端设置有第二传感器12，第二感应片11可移动进入第二传感器12的感应区，机架1上设置有用于控制系统有序工作的主机13。

本实施例实际对焦工作时，首先，用户将工件板材的放置到工作台上，激光切割头组件2移动到预设位置，主机13控制电机8驱动动镜头4向下移动，当动镜头4的底面下压到工件的上表面时，在电机8下压力的作用下，弹性件16被压缩，承载架26带动动镜头4轻微向上移动，同时，第一感应片10进入第一传感器9的感应区并向主机13发送信号；然后主机13收到第一传感器9发送的信号后，控制电机8驱动承载架26带动动镜头4向上移动，动镜头4的下端离开工件的上表面，利用弹性件16的弹力将动镜头4顶触至位于动力架7的初始位置，同时，电机8驱动动镜头4向上移动至焦距的高度、并悬停，完成对焦，上述激光切割头组件2的对焦过程由主机13控制全自动完成，不需要人工操作，具有自动对焦的功能，因此用户的对焦操作非常简单，方便新手操作，有效增加对焦效率，自动对焦也有效减小对焦的误差，进而使得激光切割头的聚焦点较小，并且均匀、聚集激光的能量高，能量输出稳定，所以切缝的宽度较小，整齐，还有效防止切缝切不穿，并且，用户每次更换不同厚度的工件，只需要点击主机13的对焦按钮，激光切割头组件2就可自动完成对焦操作，进而本装置具有自动对焦功能，有效节省工时，大大提高整机切割加工的质量和效率；以及，当用户在对工件进行激光切割时，固定架5上且位于第二感应片11的上下端分别设置有第二传感器12、第三传感器17，因此动镜头4在上下移动进行激光切割时，动镜头4超过激光雕刻机Z轴的行程时或结束加工时，动镜头4上下移动，并带动第二感应片11会进入第二传感器12的感应区或第三传感器17的感应区，主机13根据第二传感器12和第三传感器17的信号控制动镜头4立即停止上下移动，并使得镜头向上移动使得第二感应片11进入第三传感器17的感应区时，动镜头4悬停，此时动镜头4位于激光雕刻机Z轴的最高点，所以有效防止动镜头4在加工时超行程撞到工作台上，也可以防止用户更换更厚的工件，而撞坏激光切割头组件2，激光切割头组件2具有防撞击的功能，同时，整机操作简单，有效提高整机的智能化程度，减少人为失误，保护用户的财产安全，并增加切割质量。

进一步，本实施例的动力架7的一端安装有挡片14，动力架7的另一端设置有定位块15，承载架26与定位块15之间安装有弹性件16，承载架26可在定位块15与挡片14之间移动。因此挡片14和定位块15的设置可以有效限制承载架26移动行程，同时弹性件16可以将承载架26弹性顶触在挡片14上，对承载架26起到弹性机械限位的作用。

进一步，本实施例的固定架5上且位于第二感应片11的下端设置有第三传感器17，第二感应片11与第三传感器17适配。当第二感应片11进入第三传感器17的感应区时，动镜头4停止下移，动镜头4与工作台25还有一段距离未接触，因此第三传感器17可以有效限制动镜头4向下移动的行程，防止动镜头4过渡向下移动撞击到工作台25，对动镜头4起到行程限位、保护作用，第一传感器9、第二传感器12、第三传感器17为光电传感器或漫反射开关或激光传感器，因此各个感应片进入第一传感器9、第二传感器12、第三传感器17的感应区时会产生电信号传输给主机13。

进一步，本实施例的定镜头3的下端与动镜头4的上端之间密闭连接有可伸缩的防护罩（图中未示出）。因此利用防护罩的设置可以有效防止外部灰尘进入定镜头3和动镜头4的内腔，防止外部灰尘污染其内部精密的镜片零件，较少定镜头3和动镜头4的故障率，增加定镜头3和动镜头4的传导激光的效率，增加设备的使用寿命。

进一步，本实施例的承载架26设置有滑轨19，动力架7的两侧面开设有滑槽20，滑轨19插设于滑槽20内。因此承载架26利用滑轨19插设安装在动力架7的滑槽20上，使得承载架26可以在动力架7上稳定滑动。

进一步，本实施例的电机8为丝杆22电机8，承载架26上安装有与丝杆22电机8的丝杆22适配的螺母21，丝杆22电机8的丝杆22安装在螺母21的螺孔内，承载架26开设有避让孔23，丝杆22电机8的丝杆22置于避让孔23内。因此利用丝杆22电机8与螺母21的传动结构可以有效驱动承载架26上下移动，丝杆22电机8与螺母21的传动结构简单，安装结构也简单，故障率低，成本也较低，精度高，方便本装置使用。

进一步，本实施例的承载架26和定位块15上均设置有用于安装弹性件16的定位孔24。因此利用定位孔24的设置可以使弹性件16稳定安装在承载架26与定位块15之间，有效防止弹性件16在变形时移位、或掉落，保证弹性件16的稳定安装。

进一步，本实施例的弹性件16为弹簧或弹性胶块。对此本实施例对具体弹性件16的结构、材料不加以具体限定。弹性件16在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状，可伸长、可压缩，进而利用其弹力使得动镜头4下压到工件表面位移后，动镜头4上移后，动镜头4可迅速复位，进而有效防止动镜头4在对焦时硬撞击到工件损坏，实现动镜头4与工件表面的软接触和快速回弹复位。

进一步，本实施例的电机8为步进电机8或伺服电机8。对此本实施例对具体电机8的种类不加以具体限定。步进电机8或伺服电机8是可以控制旋转角度的电机8，进而可以精确控制承载架26的移动位置，所以有效提高本装置对焦的精度。

进一步，本实施例的防护罩为波纹管或风琴管。对此本实施例对具体防护罩的结构不加以具体限定。波纹管和风琴管均是可拉伸、缩短的，因此防护罩不仅可以有效保证定镜头3与动镜头4之间的密闭连接，进而有效防止定镜头3和动镜头4内的镜片沾染灰尘，同时，还可以使得动镜头4可以自由移动。

本实施例激光切割机的自动对焦和防撞方法，如下步骤：

S1.首先，启动主机13的对焦按键(图中未示出)，主机13控制电机8驱动承载架26向下移动，承载架26带动动镜头4向下移动；

S2.当动镜头4的下端下压到工件的上表面时，承载架26相对于动力架7向上移动，弹性件16被承载架26压缩、缩短，第一感应片10进入第一传感器9的感应区并向主机13发送信号，并且，由于动镜头4的移动将防护罩拉长；

S3.当主机13收到第一传感器9发出的信号后，主机13控制电机8驱动承载架26带动动镜头4向上移动，同时，动镜头4的下端离开工件的上表面，弹性件16恢复至初始长度，利用弹性件16的弹力将动镜头4顶触至位于动力架7的初始位置，电机8驱动动镜头4移动至焦距的高度、并悬停，完成对焦，并且，防护罩被承载架26向上推动缩短；

S4.当主机13控制电机8驱动承载架26向上移动，并带动第二感应片11向上移动到第二传感器12的感应区，主机13收到第二传感器12发出的信号后，主机13控制电机8停止驱动动镜头4向上移动，动镜头4悬停，同时，动镜头4移动至激光切割机Z轴的最高点，防止动镜头4撞击到工作台25或工件；

S5.当主机13通过电机8驱动动镜头4向下移动，当第二感应片11进入第三传感器17的感应区时，主机13收到第三传感器17发出的信号，同时，主机13控制电机8立即停止驱动动镜头4向下移动，此时动镜头4的下端面位于激光切割机Z轴的最低点，此时动镜头4位于激光切割机Z轴的最下端，所述动镜头4与激光切割机的工作台25一些距离，因此可以防止所述动镜头4撞击到激光切割机的工作台25；或者当机收到第三传感器17发出的信号，主机13控制电机8驱动动镜头4向上移动、并使第二感应片11进入第二传感器12的感应区时，动镜头4悬停，此时动镜头4的下端面位于激光切割机Z轴的最高位，因此可以防止动镜头4撞击到工作台25或工件，因此本装置具有智能防撞的功能。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：包括激光切割机的机架，所述机架的横梁上安装有可移动的激光切割头组件，所述激光切割头组件包括定镜头、动镜头和固定架，所述固定架通过直线滑轨模组安装有动力架，所述动力架上连接有可滑动的承载架，所述承载架与动力架弹性连接，所述定镜头安装在固定架上，所述动镜头安装在承载架上、并与定镜头适配，所述固定架上安装有用于驱动动力架移动的电机，所述动力架上安装有第一传感器，所述承载架设置有与第一传感器适配的第一感应片，所述承载架或动力架上设置有第二感应片，所述固定架上且位于第二感应片的上端设置有第二传感器，所述第二感应片与第二传感器适配，所述机架上设置有用于控制系统有序工作的主机。

2.如权利要求1所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述动力架的一端安装有挡片，所述动力架的另一端设置有定位块，所述承载架与定位块之间安装有弹性件，所述承载架可在定位块与挡片之间移动。

3.如权利要求1或2所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述固定架上且位于第二感应片的下端设置有第三传感器，所述第二感应片与第三传感器适配。

4.如权利要求3所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述定镜头的下端与动镜头的上端之间密闭连接有可伸缩的防护罩。

5.如权利要求1所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述承载架设置有滑轨，所述动力架的两侧面开设有滑槽，所述滑轨插设于滑槽内。

6.如权利要求1所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述电机为丝杆电机，所述承载架上安装有螺母，所述丝杆电机的丝杆安装在螺母的螺孔内，所述承载架开设有避让孔，所述丝杆电机的丝杆置于避让孔内。

7.如权利要求1所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述承载架和定位块上均设置有用于安装弹性件的定位孔。

8.如权利要求4所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述电机为步进电机或伺服电机，所述防护罩为波纹管或风琴管。

9.如权利要求2所述的一种自动对焦且防撞的激光切割机，其特征在于：所述弹性件为弹簧或弹性胶块。