CN220591910U - 随动装置及激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种随动装置及激光切割设备，随动装置包括安装架、转动件、传感器和球座，转动件的与所述安装架铰接；传感器靠近所述转动件的一端设置，用于检测所述转动件的位置，球座包括与所述转动件的另一端连接的座体以及转动设置在所述座体上的滚珠；在切割嘴在切割工件时，滚珠与工件接触，当切割嘴与工件的间距发生变化时，转动件则会发生转动，传感器则可检测得到传动件的一端的运动量，由此可对上述间距进行实时监测，解决了因介电常数发生变化导致电容传感器测量的随动距离误差大，致使的随动控制失效的问题。

Description

随动装置及激光切割设备

技术领域

本申请属于激光加工领域，更具体地说，是涉及一种随动装置及激光切割设备。

背景技术

随着激光技术的高速发展，激光切割以其切割质量好、切割效率高、切割精度高等优点被广泛应用于汽车、轮船、航空航天等领域，成为金属薄板切割领域最主要的切割方式。然而，随着工件厚度的不断增加，所需的激光切割功率随之增大，切割成本大幅提高且切割效率变低。30～40KW激光切割中切割头等元器件的稳定和一致性成为限制切割稳定性的瓶颈。再者，随着切割厚度的不断提升，切割出零件的切割面平整度和锥度成为有待解决问题。传统火焰切割技术在金属厚板切割领域具有设备价格低，切割成本低等优势，现今仍是金属厚板切割的主要方式之一。火焰切割可以轻松切割近200mm的碳钢板，但也有致命的弱点，就是不能穿孔。另外，切割时必须是一笔画切割，两个零件之间也必须切割，而不能直接快速移动到下个零件切割起点，必须切割着移动过去。因为本来切割速度就慢，如此以来切割效率更加低下。

为了结合激光和火焰的优势，业界已经开发出激光加火焰复合的切割机，可以进行穿孔，也可以像火焰切割一样切割厚度更大，速度更快，并且断面平整度及垂直度都非常好。但是，因为切割过程中喷嘴长时间受到火焰烘烤，板材温度也非常高，导致喷嘴、板材、喷嘴和板材之间介质等的介电常数发生变化，通过介电常数和电容计算切割嘴与工件之间的距离不准确，从而使得激光切割设备的随动控制失效。

实用新型内容

本申请实施例提供一种随动装置及激光切割设备，可对切割嘴与工件之间的间距进行精准监测，解决了随动控制失效的问题。

本申请实施例提供一种随动装置，包括：

安装架；

转动件，与所述安装架铰接；

传感器，设置在所述安装架的一侧，用于检测所述转动件的位置；

球座，包括与所述转动件连接的座体以及转动设置在所述座体上的滚珠。

在一些实施例中，所述安装架包括开口向下设置的铰接座，所述转动件转动设置在所述铰接座中，所述随动装置还包括设置在所述铰接座上的限位件，所述限位件用于限制所述转动件的转动角度。

在一些实施例中，所述限位件包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和第二限位件的下端位于所述铰接座的开口中，且用于与所述转动件抵持。

在一些实施例中，所述随动装置还包括弹性件，所述弹性件用于提供使所述滚珠与工件抵持的弹力。

在一些实施例中，所述弹性件包括设置在所述转动件的转动中心处的扭簧；或者，所述弹性件包括连接所述转动件与所述安装架的拉簧，所述拉簧与所述转动件远离所述球座的一端连接。

在一些实施例中，所述座体的外形呈锥台形，所述座体较大的一端与所述转动件连接，所述座体较小的一端朝下设置，所述滚珠设置在所述座体较小的一端处。

在一些实施例中，所述传感器包括固定设置在所述安装架一侧的本体，以及与所述本体滑动连接的探测杆，所述探测杆与所述转动件抵接。

在一些实施例中，所述随动装置还包括设置在所述转动件上的横梁，以及设置在所述横梁两端的连杆，两所述连杆远离所述横梁的端部分别设置有所述球座。

在一些实施例中，所述横梁与所述传感器分设与所述安装架的两侧。

本申请还提出一种激光切割设备，包括上述的随动装置，所述激光切割设备包括激光发射组件，所述激光发射组件包括切割嘴，所述安装架设置在所述激光切割组件上，所述球座设置在所述切割嘴的一侧。

本申请还提出一种激光切割设备，包括上述的随动装置，所述激光切割设备包括激光发射组件，所述激光发射组件包括切割嘴，所述安装架设置在所述激光切割组件上，所述切割嘴设置在两所述球座之间。

本申请实施例的随动装置包括安装架、转动件、传感器、球座和弹性件，转动件的与所述安装架铰接；传感器靠近所述转动件的一端设置，用于检测所述转动件的位置，球座包括与所述转动件的另一端连接的座体以及转动设置在所述座体上的滚珠；在切割嘴在切割工件时，滚珠与工件接触，当切割嘴与工件的间距发生变化时，转动件则会发生转动，传感器则可检测得到传动件的一端的运动量，由此可对上述间距进行实时监测，解决了因介电常数发生变化导致电容传感器测量的随动距离误差大，致使激光切割设备随动控制失效的问题。此外，球座中滚珠与工件表面产生滚动摩擦可360度滚动，遇到工件翘起的区域可推动转动件转动而上抬，避免随动装置与翘起的区域发生水平方向的直接碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的随动装置的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的随动装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的激光切割设备的结构示意图。

标号说明：

10、安装架；101、铰接座；11、转动件；12、弹性件；13、横梁；14、连杆；15、第一限位件；16、第二限位件；

21、座体；22、滚珠；

30、传感器；31、探测杆；

40、激光发射组件；41、切割嘴；

本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

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该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

激光切割设备中一般通过电容原理检测板材和喷嘴底面之间距离，并通过PID算法，控制Z轴上下移动切割头，使切割头与工件的间距保持在设定的范围内。但是切割过程中因为切割过程中喷嘴长时间受到火焰烘烤，板材温度也非常高，导致喷嘴、板材、喷嘴和板材之间介质等的介电常数发生变化，实际切割高度和要求的切割高度具有较大的差别，甚至无法控制。

请参阅图1至图3，现对本申请实施例提供的随动装置进行说明。

本申请实施例提供一种随动装置，包括：

安装架10；

转动件11，与安装架10铰接；

传感器30，设置在安装架10的一侧，用于检测转动件11的位置；

球座，包括与转动件11连接的座体21以及转动设置在座体21上的滚珠22。在本申请中，转动件11的中段与安装架10的下端进行转动连接，安装架10的上部则用于与激光设备连接，传感器30包括固定设置在安装架10一侧的本体，以及与本体滑动连接的探测杆31，探测杆31与转动件11抵接。球座包括与转动件11的另一端连接的座体21以及转动设置在座体21上的滚珠22；切割嘴41在切割工件时，滚珠22与工件接触，当切割嘴41与工件的间距发生变化时，转动件11则会发生转动，传感器30则可检测得到传动件的一端的运动量，由此可对上述间距进行实时监测，解决了因介电常数发生变化导致电容传感器30测量的随动距离误差大，致使的随动控制失效的问题。此外，球座中滚珠22与工件表面产生滚动摩擦可360度滚动，遇到工件翘起的区域可推动转动件11转动而上抬，避免随动装置与翘起的区域发生水平方向的直接碰撞。本申请实施例采用机械式检测的方式替代电容式检测的方式，不受环境温度的影响，误差更小。值得注意的是，滚珠22在高度方向的变化值与传感器30检测到的高度变化值存在一定的比例关系，其与杠杆(转动件21)的力臂比值相关，根据上述高度变化值通过简单换算即可得到滚珠22在高度方向的变化值，继而换算出跟随高度的变化值，以供随动控制参考。具体换算关系在此不展开描述。

在本申请实施例中，安装架10包括开口向下设置的铰接座101，转动件11转动设置在铰接座101中，随动装置还包括设置在铰接座101上的限位件，限位件用于限制转动件11的转动角度。限位件可以是螺钉，螺钉端部从铰接座101的顶部向下拧入并伸入铰接的开口中，其端部用于与转动件11的上表面抵持，以限定转动件11的转动角度。具体可在转动件11与铰接座101的铰轴的两侧分别设置第一限位件15和第二限位件16以对转动件11的转角进行限定。

在本申请实施例中，随动装置还包括弹性件12，弹性件12可以是设置在转动件11的转动中心处的扭簧。可以理解的是，弹性件12也可以是拉簧，拉簧一端连接转动件11远离球座的端部，拉簧的另一端与安装架10连接。弹性件12，用于提供使滚珠22与工件抵持的弹力。可通过调节转动件11的重心，使滚珠22在重力作用下与工件的上表面保持抵持。但是当主轴在水平方向的运动速度较快时，滚珠22在遇到凸起或者翘起时没可能因为惯性而脱离工件表面。通过设置弹性件确保在切割过程中滚珠22与工件的上表面保持抵持，避免出现高度检测误差。

在一些实施例中，参阅图1至图3，座体21的外形呈锥台形，座体21较大的一端与转动件11连接，座体21较小的一端朝下设置，滚珠22设置在座体21较小的一端处。通过将座体21的周侧面设置成锥面，可便于避让工件翘起的部分，同时也起到一定的导向作用，避免翘起部分对座体21形成阻挡。当然，在座体21的小端面可转动设置一个或者多个滚珠22，在其中一个滚珠22失效的情况下其他滚珠22也能与工件产生滚动摩擦，滚珠22的设置也大大降低了随动装置的磨损。

在一些实施例中，参阅图1至图3，随动装置还包括设置在转动件11上的横梁13，以及设置在横梁13两端的连杆14，两连杆14远离横梁13的端部分别设置有球座。在本实施例中，在安装架10与激光切割之间设置有一定的间隙，横梁13处于上述间隙中，并随转动件11的转动在间隙中运动。连杆14一端设置在横梁13上，另一端向切割嘴41延伸，通过设置两个球座，使转动件11及横梁13左右两侧受力更加均衡，转动件11可顺滑转动，避免卡死。可以理解的是，横梁13与传感器30分设与安装架10的两侧。在本实施例中将传感器30和横梁13分设在安装架10的两侧，以合理安排随动装置中各部件的位置，使激光发射组件40与安装架10之间预留工横梁13运动的间隙即可。

本申请还提出一种激光切割设备，参阅图1至图3，激光切割设备包括上述的随动装置，激光切割设备包括激光发射组件40，激光发射组件40包括切割嘴41，安装架10设置在激光切割组件上，球座设置在切割嘴41的一侧。在本实施例中，切割嘴41在切割工件时，滚珠22与工件接触，当切割嘴41与工件的间距发生变化时，转动件11则会发生转动，传感器30则可检测得到传动件的一端的运动量，由此可对上述间距进行实时监测，解决了因介电常数发生变化导致电容传感器30测量的随动距离误差大，致使的随动控制失效的问题。此外，球座中滚珠22与工件表面产生滚动摩擦可360度滚动，遇到工件翘起的区域可推动转动件11转动而上抬，避免随动装置与翘起的区域发生水平方向的直接碰撞。

本申请还提出一种激光切割设备，参阅图1至图3，激光切割设备包括上述的随动装置，激光切割设备包括激光发射组件40，激光发射组件40包括切割嘴41，安装架10设置在激光切割组件上，切割嘴41设置在两球座之间。通过设置两个球座，使转动件11及横梁13左右两侧受力更加均衡，转动件11可顺滑转动，避免卡死。

本申请实施例中随动装置的使用原理：

转动件11的与安装架10铰接；传感器30靠近所述转动件11的一端设置，用于检测所述转动件11的位置，球座包括与所述转动件11的另一端连接的座体21以及转动设置在座体21上的滚珠22；弹性件12则用于提供使滚珠22与工件抵持的弹力，切割嘴41在切割工件时，滚珠22与工件接触，当切割嘴41与工件的间距发生变化时，转动件11则会发生转动，传感器30则可检测得到传动件11的一端的运动量，由此可对上述间距进行实时监测。此外，球座21中滚珠22与工件表面产生滚动摩擦可360度滚动，遇到工件翘起的区域可推动转动件11转动而上抬，避免随动装置与翘起的区域发生水平方向的直接碰撞，因此本随动装置的适用范围更广。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种随动装置，其特征在于，包括：

安装架；

转动件，与所述安装架铰接；

传感器，设置在所述安装架的一侧，用于检测所述转动件的位置；

球座，包括与所述转动件连接的座体以及转动设置在所述座体上的滚珠。

2.根据权利要求1所述的随动装置，其特征在于，所述安装架包括开口向下设置的铰接座，所述转动件转动设置在所述铰接座中，所述随动装置还包括设置在所述铰接座上的限位件，所述限位件用于限制所述转动件的转动角度。

3.根据权利要求2所述的随动装置，其特征在于，所述限位件包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和第二限位件的下端位于所述铰接座的开口中，且用于与所述转动件抵持。

4.根据权利要求1所述的随动装置，其特征在于，所述随动装置还包括弹性件，所述弹性件用于提供使所述滚珠与工件抵持的弹力。

5.根据权利要求4所述的随动装置，其特征在于，所述弹性件包括设置在所述转动件的转动中心处的扭簧；或者，所述弹性件包括连接所述转动件与所述安装架的拉簧，所述拉簧与所述转动件远离所述球座的一端连接。

6.根据权利要求1所述的随动装置，其特征在于，所述座体的外形呈锥台形，所述座体较大的一端与所述转动件连接，所述座体较小的一端朝下设置，所述滚珠设置在所述座体较小的一端处。

7.根据权利要求1所述的随动装置，其特征在于，所述传感器包括固定设置在所述安装架一侧的本体，以及与所述本体滑动连接的探测杆，所述探测杆与所述转动件抵接。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的随动装置，其特征在于，所述随动装置还包括设置在所述转动件上的横梁，以及设置在所述横梁两端的连杆，两所述连杆远离所述横梁的端部分别设置有所述球座。

9.根据权利要求8所述的随动装置，其特征在于，所述横梁与所述传感器分设于所述安装架的两侧。

10.一种激光切割设备，其特征在于，包括权利要求1～7中任一项所述的随动装置，所述激光切割设备包括激光发射组件，所述激光发射组件包括切割嘴，所述安装架设置在所述激光发射组件上，所述球座设置在所述切割嘴的一侧。

11.一种激光切割设备，其特征在于，包括权利要求8所述的随动装置，所述激光切割设备包括激光发射组件，所述激光发射组件包括切割嘴，所述安装架设置在所述激光发射组件上，所述切割嘴设置在两所述球座之间。