CN111906456A - 一种激光切割机动密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种激光切割机动密封结构，其包括反射机构及切割机构，所述反射机构内设置有出光通道，所述切割机构包括切割头及与切割头相连接的导光筒，所述出光通道的内周壁与导光筒外周壁之间设置有毛毡密封圈。因毛毡富有弹性，可以在导光筒与出光通道之间起到密封的作用，防止切割灰尘通过导光筒与出光通道之间的间隙进入到导光筒内，同时因毛毡结构性能稳定，密度较小，因此，在起到密封的作用的前提下，其摩擦力不影响导光筒沿出光通道做往复运动，进而满足导光筒与出光通道间的动密封要求。

Description

一种激光切割机动密封结构

技术领域

本发明涉及激光切割机领域，尤其涉及一种激光切割机动密封结构。

背景技术

在精密激光切割中，为了保证激光切割速度及质量，需要始终维持待切割材料位于激光束理想聚焦平面上。但是由于待切割材料厚度不均匀、表面不平整等等，而且待切割材料在切割过程中保持不动，因此难以保证在所有切割位置，待切割材料都始终位于激光束理想聚焦平面上。为了保证切割速度及切割质量的均匀，在所有切割路径中获得相同的切割质量，需要采用激光切割头随动机构，以便在切割过程中，实时调节Z轴的高低，带动切割头上下移动，从而维持切割头上激光束理想聚焦平面始终位于待切割材料之上。

切割头通常包括聚焦镜座及与聚焦镜座底部相连接的激光发射头，聚焦镜座内安装有精密的聚焦镜片，聚焦镜座顶部通过导光筒与反射机构的出光通道活动连接，由此实现从反射机构反射出的激光束通过导光筒进入到聚焦基座内，并由聚焦镜片聚焦最终由激光发射头射出以实现对材料进行切割。为了保证切割头能够在Z轴方向移动，通常是采用随动机构驱动聚焦镜座上下移动，导光筒随之在反射机构的出光通道内上下移动，由此实现整个切割头上下移动。

由于导光筒在出光通道内做往复运动，因此导光筒与出光通道存在活动间隙，在激光切割头切割的过程中，容易造成切割粉尘通过上述活动间隙进入到导光筒内，最终落入到聚焦镜片上，导致聚焦镜片模糊，从而无法继续使用。因此，导光筒与出光通道之间需要做密封处理，同时导光筒又需要沿出光通道往复运动，因此需要采用动密封结构。现阶段，常用的往复式动密封主要采用填料函密封方式，这种密封结构结构复杂，需要一定的加工精度和安装技术，同时，此种复杂结构的动密封结构会使整个切割头结构更加复杂，在运动过程中极易发生故障。另外，还有一些解决方法是在出光通道与导光筒之间设置带有密封盖的直线轴承，采用直线轴承，虽然可以一定程度上解决摩擦力和密封的问题，但直线轴承中的润滑油通常具有挥发性，在切割高温环境下，挥发的油性颗粒会通过导光筒辅助在聚焦镜片上，导致聚焦镜片模糊，无法使用。

故，现阶段，如何在精密的激光切割机上设计一种密封性好，结构简单的动密封结构，是本领域技术人员需要亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种激光切割机动密封结构，来解决现有技术中传统的动密封结构在激光切割机上使用所带来的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种激光切割机动密封结构，其包括反射机构及切割机构，所述反射机构内设置有出光通道，所述切割机构包括切割头及与切割头相连接的导光筒，所述出光通道的内周壁与导光筒外周壁之间设置有毛毡密封圈。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述出光通道靠近开口端处的内周壁上设置有若干呈环状结构的密封沟槽，所述密封沟槽上下间隔设置，所述毛毡密封圈设置在密封沟槽内。

进一步，优选的，所述密封沟槽的纵截面呈燕尾槽型，所述毛毡密封圈至少一部分卡接在密封沟槽内。

更进一步，优选的，所述毛毡密封圈内浸润有氟硅润滑脂。

优选的，所述导光筒远离切割头的一端外端面上设置有圆弧倒角。

优选的，所述反射机构还包括弯头，所述出光通道设置在弯头的一端，弯头的另一端设置有与出光通道相连通的入光通道，所述出光通道与入光通道的连接处设置有反射镜片。

优选的，所述导光筒远离出光通道的一端固定设置在切割头顶端，所述切割头内还设置有聚焦镜片。

本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明公开的激光切割机动密封结构，通过在出光通道开口端处的内周壁上设置若干密封沟槽，并在密封沟槽内卡接毛毡密封圈，因毛毡富有弹性，可以在导光筒与出光通道之间起到密封的作用，防止切割灰尘通过导光筒与出光通道之间的间隙进入到导光筒内，同时因毛毡结构性能稳定，密度较小，因此，在起到密封的作用的前提下，其摩擦力不影响导光筒沿出光通道做往复运动，进而满足导光筒与出光通道间的动密封要求。

(2)通过在毛毡密封圈上浸润氟硅润滑脂，由于氟硅润滑脂具有极佳的化学惰性，其具有耐久性及低挥发性，耐高温，低摩擦系统，与毛毡进行结合使用，可以降低毛毡的摩擦系数，满足导光筒光速运动时的低摩擦阻力，且可吸附毛毡在摩擦过程产生的毛毡纤维，避免毛毡漂浮至导光筒内并进入切割头内，对聚焦镜片造成污染，同时可以对切割灰尘进行吸附，具有良好的密封性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的激光切割机动密封结构的装配结构示意图；

图2为本发明公开的激光切割机动密封结构的平面剖视图；

图3为图2中A处局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2和3，本发明的实施例公开的激光切割机动密封结构，包括反射机构1及切割机构2，反射机构1内设置有出光通道11，切割机构2包括切割头21及与切割头21相连接的导光筒22，出光通道11的内周壁与导光筒22外周壁之间设置有毛毡密封圈3。

采用上述技术方案，激光切割机在对材料进行切割时，当需要驱动切割头21在Z轴方向移动来调节聚焦点时，随动机构会驱动切割头21上下移动，切割头21移动的同时会带动导光筒22在反射机构1的出光通道11内上下移动，来调整反射机构1射出的激光束到切割头21内的调焦焦距。在保证光路系统处于线性状态下，导光筒22在出光通道11内活动量即反应了激光光束的调焦焦距量。

因导光筒22需要沿出光通道11做线性移动，故，导光筒22与出光通道11之间必定存在一定的配合间隙，在激光切割机切割过程中产生的材料碎屑容易通过上述配合间隙渗入，一方面会增大导光筒22与出光通道11之间的摩擦力，另一方面材料碎屑会通过配合间隙传送到导光筒22内，并由导光筒22进入到切割头21内，由于切割头21内的聚焦镜片直接与导光筒22相连，因此材料碎屑落入到聚焦镜片上，则会带来激光束聚焦失败，造成材料切割报废。

故，需要在上述配合间隙中增加密封，以防止外界碎屑或灰尘进入到导光筒22内，破坏切割头21聚焦环境。同时因导光筒22与出光通道11之间属于线性移动，所以，需要在满足密封的前提下，满足摩擦阻力尽量小。

在进行密封的过程中，现有技术中通常考虑采用普通的橡胶密封圈，虽然这样密封圈可以起到密封作用，但是其摩擦阻力较大，无法使用线性运动时的密封。虽然现有技术中采用了填料函密封方式，但这种密封结构结构复杂，需要一定的加工精度和安装技术，同时，此种复杂结构的动密封结构会使整个切割头21结构更加复杂，在运动过程中极易发生故障。还有一些解决方法是在出光通道11与导光筒22之间设置带有密封盖的直线轴承，采用直线轴承，虽然可以一定程度上解决摩擦力和密封的问题，但直线轴承中的润滑油通常具有挥发性，在切割高温环境下，挥发的油性颗粒会通过导光筒22辅助在聚焦镜片上，导致聚焦镜片模糊，无法使用。

上述采用的动密封解决方案均存在一定的缺陷，本发明实施例通过在出光通道11的内周壁与导光筒22外周壁之间设置有毛毡密封圈3，具体的，毛毡密封圈3可以粘覆在出光通道11的内周壁上，当然，也可以采用其他方式与出光通道11进行固定。本发明所采用的毛毡密封圈3，一方面，由于毛毡富有弹性，可以在导光筒22与出光通道11之间起到密封的作用，防止切割灰尘通过导光筒22与出光通道11之间的间隙进入到导光筒22内，另一方面，因毛毡结构性能稳定，密度较小，因此，在起到密封的作用的前提下，其摩擦力不影响导光筒22沿出光通道11做往复运动，进而满足导光筒22与出光通道11间的动密封要求。

为了能够更好使毛毡密封圈3在密封的同时满足导光筒22线性运动，本发明采用的技术方案是，在出光通道11靠近开口端处的内周壁上设置有若干呈环状结构的密封沟槽111，密封沟槽111上下间隔设置，毛毡密封圈3一部分卡接在密封沟槽111内。采用这样的技术方案，通过间隔设置密封沟槽111，可以间隔在出光通道11内卡接毛毡密封圈3，减少毛毡密封圈3与导光筒22的接触面积，从而减少导光筒22与毛毡密封圈3之间的摩擦力。同时若干个毛毡密封圈3上下间隔排布，形成上下多级密封结构，可以有效的阻止外界灰尘及碎屑通过配合间隙进入。同时，毛毡密封圈3位于出光通道11靠近开口端处的内周壁上，导光筒22在沿出光通道11上下移动的过程中，仍然会存在细微灰尘颗粒进入配合间隙，由于导光筒22开口端离最顶端的毛毡密封圈3会存在一定距离，因此，一定程度上延长了灰尘颗粒进入导光筒22的路径。

为了避免由于毛毡密封圈3的摩擦力，造成导光筒22在出光通道11内上下移动时，毛毡密封圈3从密封沟槽111内脱出，本发明所采用的技术方案是：密封沟槽111的纵截面呈燕尾槽型，毛毡密封圈3与密封沟槽111的形状相适配，且毛毡密封圈3至少一部分卡接在密封沟槽111内。由此以来，采用将毛毡密封圈3卡接在燕尾槽型的密封沟槽111内，可以避免导光筒22上下运动时，由于摩擦力的原因，将毛毡密封圈3从密封沟槽111内脱出，保证了本发明动密封结构的稳定性和可靠性。

由于切割头21在Z轴方向移动的精度要求较高，同时切割头21移动速度也较高，这就需要毛毡密封圈3作为导光筒22与出光通道11之间的动密封件，即要起到密封作用，又要足够的低摩擦系数，从而保证导光筒22在出光通道11内快速移动。

因此，本发明实施例在毛毡密封圈3内浸润有氟硅润滑脂(图中未示出)。由于氟硅润滑脂由聚四氟乙烯(PTFE)稠化高度化学稳定性的全氟聚醚油(PFPE)，并添加特种抗腐蚀添加剂精制而成的全氟聚醚润滑脂。此润滑脂专用于极高温、高负载、强化学腐蚀环境中以及要求终身润滑的部件，可在极端恶劣的条件下表现出卓越的性能，且适用温度范围:-30℃～250℃。特别适用于激光切割机高温作业下的润滑要求。

通过在毛毡密封圈3上浸润氟硅润滑脂，一方面使得毛毡密封圈3松散富有弹性的空间结构内充满润滑脂，起到对毛毡密封圈3的进一步润滑，使二者相结合后，具有极低的摩擦系数，降低了摩擦阻力的产生，适于导光筒22在出光通道11内高速移动；另一方面，氟硅润滑脂具有极佳的化学惰性，其具有耐久性及低挥发性，耐高温性，特别适用于激光切割机高温作业环境，且不易挥发，避免了油脂颗粒挥发进入到切割头21内部对光学环境造成破坏；润滑脂与毛毡密封圈3相填充，可以更多程度上起到密封作用，可以将外界的灰尘颗粒及材料碎屑吸附到润滑脂内，并进入到毛毡密封圈3中，从而彻底隔绝外界污染物对切割头21内部环境的破坏。因毛毡属于毛制纤维密封件，在长时间的摩擦力作用下，毛毡密封圈3上的毛屑纤维会存在少量的断裂，通过在毛毡密封圈3内浸润浸润氟硅润滑脂，则使得断裂的毛屑纤维黏附在润滑脂上，避免了毛屑纤维通过导光筒22进入到切割头21破坏切割头21内部的光学环境。

作为一些可选实施方式，导光筒22远离切割头21的一端外端面上设置有圆弧倒角。由此以来，方便导光筒22在安装时可以轻松的插入到出光通道11内，避免对毛毡密封圈3造成剪切力损坏。

作为一些实施方式，反射机构1还包括弯头，出光通道11设置在弯头的一端，弯头12的另一端设置有与出光通道11相连通的入光通道13，出光通道11与入光通道13的连接处设置有反射镜片14。由此，激光切割机初始端传输的激光线束经过一级反射后通过入光通道13进入到弯头12内，并由反射镜片14对激光线束进行垂直反射，将激光线束反射到导光筒22内，通过调节导光筒22在出光通道11内的活动量，进而可以调节激光束在切割头21内的聚焦焦距。

进一步的，导光筒22远离出光通道11的一端固定设置在切割头21顶端，切割头21内还设置有聚焦镜片23。激光光束经过导光筒22进入到切割头21内，由聚焦镜片23进行聚焦，最终形成理想的激光聚焦点，来实现对不同需求的材料进行三维激光切割。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光切割机动密封结构，其包括反射机构(1)及切割机构(2)，所述反射机构(1)内设置有出光通道(11)，所述切割机构(2)包括切割头(21)及与切割头(21)相连接的导光筒(22)，其特征在于：所述出光通道(11)的内周壁与导光筒(22)外周壁之间设置有毛毡密封圈(3)。

2.如权利要求1所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述出光通道(11)靠近开口端处的内周壁上设置有若干呈环状结构的密封沟槽(111)，所述密封沟槽(111)上下间隔设置，所述毛毡密封圈(3)设置在密封沟槽(111)内。

3.如权利要求2所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述密封沟槽(111)的纵截面呈燕尾槽型，所述毛毡密封圈(3)至少一部分卡接在密封沟槽(111)内。

4.如权利要求2所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述毛毡密封圈(3)内浸润有氟硅润滑脂。

5.如权利要求1所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述导光筒(22)远离切割头(21)的一端外端面上设置有圆弧倒角。

6.如权利要求1所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述反射机构(1)还包括弯头(12)，所述出光通道(11)设置在弯头的一端，弯头(12)的另一端设置有与出光通道(11)相连通的入光通道(13)，所述出光通道(11)与入光通道(13)的连接处设置有反射镜片(14)。

7.如权利要求1所述的一种激光切割机动密封结构，其特征在于：所述导光筒(22)远离出光通道(11)的一端固定设置在切割头(21)顶端，所述切割头(21)内还设置有聚焦镜片。

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