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CN116000483A - 一种二氧化碳激光切割机的切割头 - Google Patents

一种二氧化碳激光切割机的切割头 Download PDF

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CN116000483A
CN116000483A CN202310127209.3A CN202310127209A CN116000483A CN 116000483 A CN116000483 A CN 116000483A CN 202310127209 A CN202310127209 A CN 202310127209A CN 116000483 A CN116000483 A CN 116000483A
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sleeve
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杨乐
胡伟
王伟
肖祥初
曾昭祥
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Jinan GWeike Science & Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开一种二氧化碳激光切割机的切割头，涉及激光切割机技术领域，包括安装板、丝杠直线电机、套筒、反射镜调节组件、聚焦镜组件、金属割嘴组件和非金属割嘴组件；丝杠直线电机放置于安装板，且其丝杠向下间隙穿过安装板带动聚焦镜组件上下移动；套筒竖直固定于安装板，套筒顶面与竖直面呈45度夹角，反射镜调节组件安装于套筒顶面；聚焦镜组件的聚焦镜正对套筒内腔；聚焦镜组件底面安装金属割嘴组件或非金属割嘴组件，其中，金属割嘴组件在丝杠直线电机的作用下上下移动，实现与金属板材的间距调节，非金属割嘴组件借助切割机本身的升降平台，实现与非金属板材的间距调节。本发明可以快速更换割嘴组件，实现对金属板材和非金属板材的切割。

Description

一种二氧化碳激光切割机的切割头
技术领域
本发明涉及激光切割机技术领域，具体的说是一种二氧化碳激光切割机的切割头。
背景技术
现有的二氧化碳混切头切割非金属板材时不具备自动对焦功能，均通过手动调整聚焦镜的位置实现焦点上下移动；聚焦镜安装方式采用套筒锁紧方式，更换不同焦距的聚焦镜片时操作繁琐；切割金属和切割非金属相互切换时需要更换切割头。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种二氧化碳激光切割机的切割头，来实现金属割嘴组件和非金属割嘴组件的快速更换。
本发明的一种二氧化碳激光切割机的切割头，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
一种二氧化碳激光切割机的切割头，其结构包括：
L型结构的安装板，安装板的L型开口斜向下，且安装板上固定有光电开关；
向下放置于安装板的丝杠直线电机，丝杠直线电机的丝杠向下间隙穿过安装板的顶面连接有丝杠支座，丝杠支座滑动接触安装板的内侧面，丝杠支座上安装有上限位感应片和下限位感应片，在上限位感应片/下限位感应片碰触到光电开关时，丝杠直线电机停止工作；
固定于安装板外侧的套筒，套筒竖直放置，套筒顶面与竖直面呈45度夹角，套筒顶面安装有反射镜调节组件，且反射镜调节组件的反射镜正对套筒的内腔，套筒侧面固定有高度传感器放大器；
布置于丝杠支座侧部的聚焦镜组件，聚焦镜组件通过支座连接块固定于丝杠支座侧部，且聚焦镜组件的聚焦镜正对套筒的内腔，支座连接块上安装有接近开关；
安装于聚焦镜组件底面的金属割嘴组件或非金属割嘴组件；切割金属板材过程中，金属割嘴组件使用高度传感器检测其切割嘴与金属板材切割面的距离，丝杠直线电机带动金属割嘴组件上下移动，使金属割嘴组件切割嘴与金属板材切割面的距离保持不变；切割非金属板材前，激光切割机本身的升降平台上压非金属割嘴组件的切割嘴，直至非金属割嘴组件碰触到接近开关后，激光切割机本身的升降平台下降设定高度，非金属割嘴组件即可开始切割非金属板材。
具体的，金属割嘴组件包括连接件、高度传感器、锁紧环、陶瓷环、气管接头一和切割嘴A，其中，连接件、高度传感器、陶瓷环和切割嘴A从上到下依次连接形成喷气腔，连接件螺纹连接于聚焦镜组件的底面，且连接件上开设有正对聚焦镜的安装孔，锁紧环锁紧连接高度传感器和陶瓷环，气管接头一安装在高度传感器上，并与前述喷气腔连通。
切割金属板材时，金属割嘴组件通过高度传感器检测切割嘴A与金属板材切割面的距离，丝杠直线电机启动，丝杠旋转，带动丝杠支座沿着安装板侧面上下滑动，进而同步带动金属割嘴组件上下移动，这一过程中，金属割嘴组件上下移动的距离范围由光电开关、上限位感应片和下限位感应片三者的相对位置决定，切割嘴A与金属板材切割面的距离保持不变。
具体的，非金属割嘴组件包括伸缩套、割嘴连接件、弹簧、弹簧锁紧环、切割嘴B、气管接头二和感应档杆，其中，伸缩套的内腔正对聚焦镜，伸缩套向上固定于聚焦镜组件的底面，伸缩套向下滑动内嵌于割嘴连接件，割嘴连接件底部内嵌有弹簧锁紧环，割嘴连接件底部外嵌有切割嘴B，且伸缩套、割嘴连接件、弹簧锁紧环、切割嘴B四者连接后形成喷气腔，弹簧位于该喷气腔内，且弹簧上压伸缩套、下压弹簧锁紧环；气管接头二和感应档杆安装在割嘴连接件上，且气管接头二与该喷气腔连通；
当切割非金属板材时，非金属板材在激光切割机本身升降平台的作用下向上触碰到非金属割嘴组件的切割嘴B，并压缩弹簧使割嘴连接件带着感应档杆向上移动直至感应档杆感应到接近开关，激光切割机本身的升降平台开始下降设定高度，非金属割嘴组件的切割嘴B即可开始切割非金属板材。
可选的，为了更好的安装反射镜，实现反射镜的调节，反射镜调节组件包括调节板、内嵌于调节板的反射镜、将反射镜锁紧固定于调节板的反射镜锁紧环；其中，调节板通过至少两个调节螺杆安装于套筒顶面，调节螺杆上设置有调节螺母和螺杆锁紧螺母。反射镜调节组件还包括锁紧螺钉，锁紧螺钉位于调节螺杆一侧，锁紧螺钉外侧套设有锁紧弹簧，锁紧螺钉尖端穿过调节板后旋入套筒顶面。
可选的，为了方便更换不同尺寸的聚焦镜，聚焦镜组件包括聚焦镜腔体、U型结构的安装座、抽拉板、聚焦镜和聚焦镜锁紧环；安装座的U型底面固定连接抽拉板，安装座的U型两侧面相对开设有安装孔，聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于安装孔内；聚焦镜腔体的顶面、底面和一个侧面分别开设有口，套筒下部伸入聚焦镜腔体的顶面口，安装座穿过聚焦镜腔体的侧面口活动内嵌于聚焦镜腔体内，且安装座的安装孔正对聚焦镜腔体的顶面口和底面口，安装座的U型侧面与聚焦镜腔体的内壁之间布置有弹性制动密封圈。
进一步可选的，聚焦镜包括2.5寸聚焦镜和4寸聚焦镜，其中，2.5寸聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于安装座的下侧安装孔，4寸聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于安装座的上侧安装孔；2.5寸聚焦镜和4寸聚焦镜不同时安装在安装座的安装孔内。
本发明的一种二氧化碳激光切割机的切割头，与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明操作快捷方便，无需更换切割头，只需更换割嘴组件即可实现金属和非金属板材的切割；可以快速更换不同焦距的聚焦镜；切割非金属板材时，可以实现自动对焦，切割金属板材时切割嘴始终与金属板材保持一定距离。
附图说明
附图1是本发明实施例一切割头的立体结构图一；
附图2是本发明实施例一切割头的立体结构图二；
附图3是本发明实施例一安装金属割嘴组件的侧视图；
附图4是图3的M-M向剖面图；
附图5是本发明实施例一安装非金属割嘴组件的侧视图；
附图6是图5的N-N向剖面图；
附图7是本发明实施例一中反射镜调节组件的立体结构图；
附图8是图7中竖直排列的两个调节螺杆位置的剖面图；
附图9是本发明实施例一中聚焦镜组件去掉聚焦镜腔体后的剖面图；
附图10是本发明实施例一中金属割嘴组件的立体结构放大图；
附图11是本发明实施例一中金属割嘴组件的结构剖面图；
附图12是本发明实施例一中非金属割嘴组件的立体结构放大图；
附图13是本发明实施例一中非金属割嘴组件的结构剖面图。
附图中各标号信息表示：101、安装板，102、丝杠直线电机，103、反射镜调节组件，104、套筒，105、光电开关，106、高度传感器放大器，107、聚焦镜腔体，108、支座连接块，109、下限位感应片，110、丝杠支座，111、导轨，112、聚焦镜组件，113、金属割嘴组件，114、非金属割嘴组件，115、接近开关，116、上限位感应片，201、金属板材，202、非金属板材；103-1、调节板，103-2、反射镜，103-3、反射镜锁紧环，103-4、调节螺母，103-5、螺杆锁紧螺母，103-6、调节螺杆，103-7、锁紧弹簧，103-8、锁紧螺钉；
112-1、抽拉板，112-2、安装座，112-3、弹性制动密封圈，112-4、聚焦镜锁紧环，112-5、2.5寸聚焦镜，112-6、4寸聚焦镜；113-1、连接件，113-2、高度传感器，113-3、锁紧环，113-4、陶瓷环，
113-5、切割嘴A，113-6、气管接头一；
114-1、伸缩套，114-2、割嘴连接件，114-3、弹簧，114-4、弹簧锁紧环，
114-5、切割嘴B，114-6、气管接头二，114-7、感应档杆。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一：
结合附图1-8，本实施例提出一种二氧化碳激光切割机的切割头，其结构包括安装板101、丝杠直线电机102、套筒104、反射镜调节组件103、聚焦镜组件112、金属割嘴组件113和非金属割嘴组件114。
安装板101为L型结构，安装板101的L型开口斜向下，安装板101上固定有光电开关105，本实施例中，光电开关105实际有两个，即上光电开关和下光电开关。
丝杠直线电机102向下放置于安装板101，且丝杠直线电机102的丝杠向下间隙穿过安装板101的顶面连接有丝杠支座110，丝杠支座110上安装有上限位感应片116和下限位感应片109，丝杠支座110滑动接触安装板101的内侧面。本实施例中，为了实现丝杠支座110与安装板101的滑动接触，采取的具体结构为：在安装板101的内侧面安装导轨111，在丝杠支座110在丝杠直线电机102的作用下沿着安装板101的导轨111上下滑动。
套筒104竖直放置，并固定于安装板101外侧，套筒104顶面与竖直面呈45度夹角，套筒104侧面固定有高度传感器放大器106。本实施例中，为了实现套筒104顶面与竖直面呈45度夹角，套筒104采用上部方管、下部圆管的一体连接结构，且套筒104的上部方管顶面为与竖直面呈45度夹角的倾斜面，此时，反射镜调节组件103即安装在套筒104的倾斜面上。
结合附图4，反射镜调节组件103包括调节板103-1、内嵌于调节板的反射镜103-2、将反射镜103-2锁紧固定于调节板103-1的反射镜锁紧环103-3；其中，调节板103-1通过三个调节螺杆103-6安装于套筒104顶面，每个调节螺杆103-6上设置有调节螺母103-4和螺杆锁紧螺母103-5；反射镜103-2正对套筒104的内腔。反射镜调节组件103还包括两个锁紧螺钉103-8，锁紧螺钉103-位于调节螺杆103-6一侧，锁紧螺钉103-8外侧套设有锁紧弹簧103-7，锁紧螺钉103-8尖端穿过调节板103-1后旋入套筒104顶面。
聚焦镜组件112布置于丝杠支座110一侧，并通过支座连接块108固定于丝杠支座110侧部，支座连接块108上安装有接近开关115。结合附图5，聚焦镜组件112包括聚焦镜腔体107、U型结构的安装座112-2、抽拉板112-1、聚焦镜和聚焦镜锁紧环112-4；安装座112-2的U型底面固定连接抽拉板112-1，安装座112-2的U型两侧面相对开设有安装孔，聚焦镜通过聚焦镜锁紧环112-4固定于安装孔内；聚焦镜腔体107的顶面、底面和一个侧面分别开设有口，套筒104下部伸入聚焦镜腔体107的顶面口，安装座112-2穿过聚焦镜腔体107的侧面口活动内嵌于聚焦镜腔体107内，且安装座112-2的安装孔正对聚焦镜腔体107的顶面口和底面口，安装座112-2的U型侧面与聚焦镜腔体107的内壁之间布置有弹性制动密封圈112-3。本实施例中，聚焦镜包括2.5寸聚焦镜112-5和4寸聚焦镜112-6，其中，2.5寸聚焦镜112-5通过聚焦镜锁紧环112-3固定于安装座的下侧安装孔，4寸聚焦镜112-6通过聚焦镜锁紧环112-3固定于安装座112-2的上侧安装孔；2.5寸聚焦镜112-5和4寸聚焦镜112-6不同时安装在安装座112-2的安装孔内。需要补充的是，聚焦镜组件112在丝杠支座110的带动下上下移动时，套筒104下部不会脱离聚焦镜腔体107的顶面口，也不会下压接触聚焦镜。
结合附图6，金属割嘴组件113包括连接件113-1、高度传感器113-2、锁紧环113-3、陶瓷环113-4、气管接头一113-6和切割嘴A 113-5，其中，连接件113-1、高度传感器113-2、陶瓷环113-3和切割嘴A 113-5从上到下依次连接形成喷气腔，连接件113-1螺纹连接于聚焦镜腔体107的底面，且连接件113-1上开设有正对聚焦镜的安装孔，锁紧环113-3锁紧连接高度传感器113-2和陶瓷环113-4，气管接头一113-6安装在高度传感器113-2上，并与前述喷气腔连通。切割金属板材201时，金属割嘴组件113使用高度传感器113-2检测切割嘴A与金属板材201切割面的距离，丝杠直线电机102启动，丝杠旋转，带动丝杠支座110沿着安装板101的导轨111上下滑动，进而同步带动金属割嘴组件113上下移动，使切割嘴A与金属板材切割面的距离保持不变，这一过程中，金属割嘴组件113上下移动的距离范围不超出上光电开关和下光电开关之间的距离，切割嘴A与金属板材201切割面的距离保持不变，当金属板材201变形较大时，丝杠支座110在丝杠直线电机102的作用下沿着安装板101的导轨111向上滑动过程中，上限位感应片116碰触到上光电开关后，丝杠直线电机102停止工作，或者，丝杠支座110在丝杠直线电机102的作用下沿着安装板101的导轨111向下滑动过程中，下限位感应片109碰触到下光电开关后，丝杠直线电机102停止工作。
结合附图7，非金属割嘴组件114包括伸缩套114-1、割嘴连接件114-2、弹簧114-3、弹簧锁紧环114-4、切割嘴B 114-5、气管接头二114-6和感应档杆114-7，其中，伸缩套114-1的内腔正对聚焦镜，伸缩套114-1向上螺纹连接于聚焦镜腔体107的底面，伸缩套114-1向下滑动内嵌于割嘴连接件114-2，割嘴连接件114-2底部内嵌有弹簧锁紧环114-4，割嘴连接件114-2底部外嵌有切割嘴B 114-5，且伸缩套114-1、割嘴连接件114-2、弹簧锁紧环114-4、切割嘴B 114-5四者连接后形成喷气腔，弹簧114-3位于该喷气腔内，且弹簧114-3上压伸缩套114-1、下压弹簧锁紧环114-4；气管接头二114-6和感应档杆114-7安装在割嘴连接件114-2上，且气管接头二114-6与该喷气腔连通。当切割非金属板材202时，非金属板材202在激光切割机本身升降平台的作用下向上触碰到非金属割嘴组件114的切割嘴B 114-5，并压缩弹簧114-3使割嘴连接件114-2带着感应档杆114-7向上移动，直至感应档杆114-7感应到接近开关115，激光切割机本身的升降平台开始下降设定高度，非金属割嘴组件114的切割嘴B114-5即可开始切割非金属板材202。
使用二氧化碳激光切割机切割板材时，准备工作如下：
(1)根据板材选择切割头采用金属割嘴组件或非金属割嘴组件；
(2)根据实际需求，在聚焦镜组件的安装座上安装2.5寸聚焦镜或4寸聚焦镜。
准备工作完成后，启动二氧化碳激光切割机切割板材，
(A)对金属板材201进行切割前，将金属板材201固定放置在激光切割机本身的升降平台上，使用高度传感器113-2检测切割嘴A与金属板材201切割面的距离，启动丝杠直线电机102，丝杠旋转，带动丝杠支座110沿着安装板101侧面上下滑动，进而同步带动金属割嘴组件113上下移动，使切割嘴A与金属板材201切割面之间的距离为设定值，随后开始进行金属板材201的切割，切割过程中，高度传感器113-2始终检测切割嘴A与金属板材201切割面的距离，在金属板材201切割面发生变形时，高度传感器113-2检测到切割嘴A与金属板材201切割面的距离发生变化，随后通过切割机本身的控制系统控制丝杠直线电机102工作，使其丝杠带动丝杠支座110沿着安装板101侧面向上或向下滑动，进而使切割嘴A与金属板材201切割面之间的距离为设定值，需要注意的是，金属板材201变形较大时，上限位感应片116/下限位感应片109碰触到上光电开关/下光电开关后，丝杠直线电机102停止工作，即金属割嘴组件113上下移动的距离范围不超出上光电开关和下光电开关之间的距离，切割嘴A与金属板材201切割面的距离保持不变。
(B)对非金属板材202进行切割前，将非金属板材202固定放置在激光切割机本身的升降平台上，启动升降平台，非金属板材202在升降平台的作用下向上触碰到非金属割嘴组件114的切割嘴B，并压缩弹簧114-3使割嘴连接件114-2带着感应档杆114-7向上移动，直至感应档杆114-7感应到接近开关115，升降平台开始下降设定高度，非金属割嘴组件114的切割嘴B即可开始切割非金属板材202，需要注意的是，切割非金属板材202过程中不调节切割嘴B与非金属板材202切割面之间的距离。
综上可知，采用本发明的一种二氧化碳激光切割机的切割头，可以快速更换金属割嘴组件和非金属割嘴组件，进而实现对金属板材和非金属板材的切割。
以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于,其结构包括：
L型结构的安装板，所述安装板的L型开口斜向下，且所述安装板上固定有光电开关；
向下放置于安装板的丝杠直线电机，所述丝杠直线电机的丝杠向下间隙穿过安装板的顶面连接有丝杠支座，所述丝杠支座滑动接触安装板的内侧面，所述丝杠支座上安装有上限位感应片和下限位感应片，在上限位感应片/下限位感应片碰触到光电开关时，丝杠直线电机停止工作；
固定于安装板外侧的套筒，所述套筒竖直放置，所述套筒顶面与竖直面呈45度夹角，所述套筒顶面安装有反射镜调节组件，且所述反射镜调节组件的反射镜正对所述套筒的内腔，所述套筒侧面固定有高度传感器放大器；
布置于丝杠支座侧部的聚焦镜组件，所述聚焦镜组件通过支座连接块固定于丝杠支座侧部，且所述聚焦镜组件的聚焦镜正对所述套筒的内腔，所述支座连接块上安装有接近开关；
安装于聚焦镜组件底面的金属割嘴组件或非金属割嘴组件；切割金属板材过程中，金属割嘴组件使用高度传感器检测其切割嘴与金属板材切割面的距离，丝杠直线电机带动金属割嘴组件上下移动，使金属割嘴组件切割嘴与金属板材切割面的距离保持不变；切割非金属板材前，激光切割机本身的升降平台上压所述非金属割嘴组件的切割嘴，直至所述非金属割嘴组件碰触到接近开关后，激光切割机本身的升降平台下降设定高度，非金属割嘴组件即可开始切割非金属板材。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述金属割嘴组件包括连接件、高度传感器、锁紧环、陶瓷环、气管接头和切割嘴A，其中，连接件、高度传感器、陶瓷环和切割嘴A从上到下依次连接形成喷气腔，连接件螺纹连接于所述聚焦镜组件的底面，且连接件上开设有正对聚焦镜的安装孔，锁紧环锁紧连接高度传感器和陶瓷环，气管接头安装在高度传感器上，并与喷气腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，切割金属板材时，金属割嘴组件通过高度传感器检测切割嘴A与金属板材切割面的距离，丝杠直线电机启动，丝杠旋转，带动丝杠支座沿着安装板侧面上下滑动，进而同步带动金属割嘴组件上下移动，这一过程中，金属割嘴组件上下移动的距离范围由光电开关、上限位感应片和下限位感应片三者的相对位置决定，切割嘴A与金属板材切割面的距离保持不变。
4.根据权利要求1或2所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述非金属割嘴组件包括伸缩套、割嘴连接件、弹簧、弹簧锁紧环、切割嘴B、气管接头和感应档杆，其中，伸缩套的内腔正对聚焦镜，伸缩套向上固定于所述聚焦镜组件的底面，伸缩套向下滑动内嵌于割嘴连接件，割嘴连接件底部内嵌有弹簧锁紧环，割嘴连接件底部外嵌有切割嘴B，且伸缩套、割嘴连接件、弹簧锁紧环、切割嘴B四者连接后形成喷气腔；弹簧位于喷气腔内，且弹簧上压伸缩套、下压弹簧锁紧环；气管接头和感应档杆安装在割嘴连接件上，且气管接头与喷气腔连通；
当切割非金属板材时，非金属板材在激光切割机本身升降平台的作用下向上触碰到非金属割嘴组件的切割嘴B，并压缩弹簧使割嘴连接件带着感应档杆向上移动直至感应档杆感应到接近开关，激光切割机本身的升降平台开始下降设定高度，非金属割嘴组件的切割嘴B即可开始切割非金属板材。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述反射镜调节组件包括调节板、内嵌于调节板的反射镜、将反射镜锁紧固定于调节板的反射镜锁紧环，所述调节板通过至少两个调节螺杆安装于所述套筒顶面，所述调节螺杆上设置有调节螺母和螺杆锁紧螺母。
6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述反射镜调节组件还包括锁紧螺钉，所述锁紧螺钉位于调节螺杆一侧，所述锁紧螺钉外侧套设有锁紧弹簧，所述锁紧螺钉尖端穿过所述调节板后旋入所述套筒顶面。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述聚焦镜组件包括聚焦镜腔体、U型结构的安装座、抽拉板、聚焦镜和聚焦镜锁紧环；
所述安装座的U型底面固定连接抽拉板，所述安装座的U型两侧面相对开设有安装孔，所述聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于安装孔内；
所述聚焦镜腔体的顶面、底面和一个侧面分别开设有口，所述套筒下部伸入所述聚焦镜腔体的顶面口，所述安装座穿过所述聚焦镜腔体的侧面口活动内嵌于所述聚焦镜腔体内，且所述安装座的安装孔正对所述聚焦镜腔体的顶面口和底面口。
8.根据权利要求7所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述安装座的U型侧面与聚焦镜腔体的内壁之间布置有弹性制动密封圈。
9.根据权利要求7所述的一种二氧化碳激光切割机的切割头，其特征在于，所述聚焦镜包括2.5寸聚焦镜和4寸聚焦镜，其中，
所述2.5寸聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于所述安装座的下侧安装孔，
所述4寸聚焦镜通过聚焦镜锁紧环固定于所述安装座的上侧安装孔，
2.5寸聚焦镜和4寸聚焦镜不同时安装在安装座的安装孔内。
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