一种光电防撞式激光切割头论文和设计-徐磊

全文摘要

本实用新型公开了一种光电防撞式激光切割头，包括光路组件（2），该光路组件（2）通过防撞机构（1）与激光切割设备相连接；所述的防撞机构（1）包括防撞座（11），防撞座（11）的内嵌置有基座（13）且基座（13）的底部与防撞座（11）的底板之间设有弹簧（12），在防撞座（11）的两侧分别设有光电对射传感头（15），两个光电对射传感头（15）通过嵌置在基座（13）底部的引导光纤完成光电信号的入射和接收且两个光电对射传感头（15）分别通过相应的光纤与光电信号处理模块相连接。本实用新型的激光切割头具有防撞保护功能并能够对激光聚焦镜片清洁和散热；具有结构简单、体积小、安装方便、反应灵敏的特点，适宜推广使用。

主设计要求

1.一种光电防撞式激光切割头，包括光路组件（2），其特征在于：所述的光路组件（2）通过防撞机构（1）与激光切割设备相连接，且光路组件（2）的上端通过连接法兰（4）与防撞机构（1）固定连接；所述的防撞机构（1）包括与连接法兰（4）固定连接的防撞座（11），防撞座（11）的内嵌置有基座（13）且基座（13）的底部与防撞座（11）的底板之间设有弹簧（12），在防撞座（11）的两侧分别设有光电对射传感头（15），两个光电对射传感头（15）通过嵌置在基座（13）底部的引导光纤完成光电信号的入射和接收且两个光电对射传感头（15）分别通过相应的光纤与光电信号处理模块相连接；该激光切割头使用时，当刚性结构的光路组件（2）发生碰撞时会迅速地将碰撞能量传递给防撞机构（1）致使防撞座（11）中的弹簧（12）发生瞬时形变，弹簧（12）发生形变时会顶起上方的基座（13）发生位移，从而带动内嵌在基座（13）下部端面的引导光纤也发生位移，导致引导光纤与其两端的光电对射传感头（15）发生错位，入射端的光电信号无法通过引导光纤传输到接收端，光电信号传输中断，光电信号处理模块识别到该中断信号后立即传输给控制中心，控制中心发出控制信号使激光切割设备停机断电。

设计方案

2.根据权利要求1所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的防撞座（11）为圆筒状且防撞座（11）底部的环形底板上均匀分布有多个圆形凹槽（16），且在防撞座（11）的内壁上与圆形凹槽（16）对应的位置处设有弧形凹槽，弧形凹槽和圆形凹槽（16）相配合用于放置相应的弹簧（12）且弹簧（12）的上方放置基座（13），弹簧（12）能够吸收光路组件（2）传递给防撞机构（1）的大部分的碰撞能量。

3.根据权利要求1或2所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的基座（13）包括基座本体（131）和基座边沿（132），基座边沿（132）是设置在基座本体（131）外壁中部的一圈环形边沿且在基座边沿（132）的底面上设有多个与弹簧（12）对应设置的弹簧凹槽（133），使得弹簧（12）的上端嵌入弹簧凹槽（133）内。

4.根据权利要求3所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述基座本体（131）的下端面上设有一个用于设置引导光纤的半圆弧凹槽（134）。

5.根据权利要求3所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述基座本体（131）的上部套置有环状的压盖（14），压盖（14）压合在基座边沿（132）和防撞座（11）上端面的上方且与防撞座（11）的上端面通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述基座本体（131）的上部外壁与套置在其上的压盖（14）的内壁滑动配合且所述基座边沿（132）的外侧与防撞座（11）的内壁间隙配合。

7.根据权利要求1所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的防撞机构（1）通过与基座（13）上端连接的法兰盘（3）与激光加工设备固定连接。

8.根据权利要求1所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的光路组件（2）包括自上而下依次固定连接的气路导入件（21）、镜座组件（22）、锥形筒（23）和切割嘴（24），气路导入件（21）的上端通过连接法兰（4）与防撞机构（1）下端的防撞座（11）固定连接。

9.根据权利要求8所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述气路导入件（21）的侧壁上设有沿径向对应设置的沉孔（211）且沉孔（211）中安装有气路接头（25），在沉孔（211）内设有与沉孔（211）相连通的轴向通孔（212）且轴向通孔（212）的出口在气路导入件（21）的底部端面上。

10.根据权利要求9所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的镜座组件（22）包括镜座本体（221），在镜座本体（221）上设有对应轴向通孔（212）的轴向沉孔（26），且在轴向沉孔（26）的孔路上分别设有小径向通孔（261）和其下方的大径向通孔（262），且小径向通孔（261）和大径向通孔（262）分别位于设置在镜座本体（221）内腔中的激光聚焦镜片（5）的上下两侧。

11.根据权利要求10所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述镜座本体（221）的内壁自下而上有两级环形台阶，且在第一级环形台阶上安装激光聚焦镜片（5），该激光聚焦镜片（5）的厚度刚好等于第一级台阶到第二级台阶的高度，使得激光聚焦镜片（5）的上表面与第二级环形台阶水平，所述激光聚焦镜片（5）的下面和上面各设置有一个密封圈（226）以增强气密性。

12.根据权利要求10或11所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述镜座本体（221）的内腔中设有位于激光聚焦镜片（5）上的隔圈（224），隔圈（224）与镜座本体（221）的内壁之间有用于气体流通的间隙且隔圈（224）侧壁上均匀分布有用于将小径向通孔（261）导入的气流均匀的引入激光聚焦镜片（5）上方的通孔。

13.根据权利要求8-11任一所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的镜座组件（22）包括镜座本体（221）、隔圈（224）、压圈（225）和密封圈（226），激光聚焦镜片（5）设置在镜座本体（221）的内腔中且激光聚焦镜片（5）的上下侧分别用密封圈（226）密封，隔圈（224）压合在激光聚焦镜片（5）上方的密封圈（226）之上，压圈（225）压合在隔圈（224）的上方并与镜座本体（221）通过螺纹连接，使得隔圈（224）、密封圈（226）和激光聚焦镜片（5）能紧密贴合。

14.根据权利要求13所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的镜座组件（22）包括镜座外壳（222）和连接螺母（223），镜座外壳（222）套设在镜座本体（221）的外侧；所述连接螺母（223）套设在镜座本体（221）和气路导入件（21）的对接处外侧使得两者实现固定连接。

15.根据权利要求8所述的光电防撞式激光切割头，其特征在于：所述的锥形筒（23）设置在镜座组件（22）中的镜座本体（221）的下方并与镜座本体（221）通过紧固件固定连接；所述的切割嘴（24）固定设置在锥形筒（23）的下端且两者固定相连，切割嘴（24）的侧壁上设有用于输出气体的轴向小孔（241）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体地说是一种具有防撞保护功能并能够对激光聚焦镜片清洁和散热的光电防撞式激光切割头。

背景技术

现有技术提供的激光切割头防撞装置难以实现多方向、多角度防撞，且经碰撞后复位不理想。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具有防撞保护功能并能够对激光聚焦镜片清洁和散热的光电防撞式激光切割头；该切割头不仅具有良好的防撞性能，还能有效冷却激光聚焦镜片，提高镜片使用效果，延长镜片使用寿命。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种光电防撞式激光切割头，包括光路组件，其特征在于：所述的光路组件通过防撞机构与激光切割设备相连接，且光路组件的上端通过连接法兰与防撞机构固定连接；所述的防撞机构包括与连接法兰固定连接的防撞座，防撞座的内嵌置有基座且基座的底部与防撞座的底板之间设有弹簧，在防撞座的两侧分别设有光电对射传感头，两个光电对射传感头通过嵌置在基座底部的引导光纤完成光电信号的入射和接收且两个光电对射传感头分别通过相应的光纤与光电信号处理模块相连接；该激光切割头使用时，当刚性结构的光路组件发生碰撞时会迅速地将碰撞能量传递给防撞机构致使防撞座中的弹簧发生瞬时形变，弹簧发生形变时会顶起上方的基座发生位移，从而带动内嵌在基座下部端面的引导光纤也发生位移，导致引导光纤与其两端的光电对射传感头发生错位，入射端的光电信号无法通过引导光纤传输到接收端，光电信号传输中断，光电信号处理模块识别到该中断信号后立即传输给控制中心，控制中心发出控制信号使激光切割设备停机断电。

所述的防撞座为圆筒状且防撞座底部的环形底板上均匀分布有多个圆形凹槽，且在防撞座的内壁上与圆形凹槽对应的位置处设有弧形凹槽，弧形凹槽和圆形凹槽相配合用于放置相应的弹簧且弹簧的上方放置基座，弹簧能够吸收光路组件传递给防撞机构的大部分的碰撞能量。

所述的基座包括基座本体和基座边沿，基座边沿是设置在基座本体外壁中部的一圈环形边沿且在基座边沿的底面上设有多个与弹簧对应设置的弹簧凹槽，使得弹簧的上端嵌入弹簧凹槽内。

所述基座本体的下端面上设有一个用于设置引导光纤的半圆弧凹槽。

所述基座本体的上部套置有环状的压盖，压盖压合在基座边沿和防撞座上端面的上方且与防撞座的上端面通过螺栓固定连接。

所述基座本体的上部外壁与套置在其上的压盖的内壁滑动配合且所述基座边沿的外侧与防撞座的内壁间隙配合。

所述的防撞机构通过与基座上端连接的法兰盘与激光加工设备固定连接。

所述的光路组件包括自上而下依次固定连接的气路导入件、镜座组件、锥形筒和切割嘴，气路导入件的上端通过连接法兰与防撞机构下端的防撞座固定连接。

所述气路导入件的侧壁上设有沿径向对应设置的沉孔且沉孔中安装有气路接头，在沉孔内设有与沉孔相连通的轴向通孔且轴向通孔的出口在气路导入件的底部端面上。

所述的镜座组件包括镜座本体，在镜座本体上设有对应轴向通孔的轴向沉孔，且在轴向沉孔的孔路上分别设有小径向通孔和其下方的大径向通孔，且小径向通孔和大径向通孔分别位于设置在镜座本体内腔中的激光聚焦镜片的上下两侧。

所述镜座本体的内壁自下而上有两级环形台阶，且在第一级环形台阶上安装激光聚焦镜片，该激光聚焦镜片的厚度刚好等于第一级台阶到第二级台阶的高度，使得激光聚焦镜片的上表面与第二级环形台阶水平，所述激光聚焦镜片的下面和上面各设置有一个密封圈以增强气密性。

所述镜座本体的内腔中设有位于激光聚焦镜片上的隔圈，隔圈与镜座本体的内壁之间有用于气体流通的间隙且隔圈侧壁上均匀分布有用于将小径向通孔导入的气流均匀的引入激光聚焦镜片上方的通孔。

所述的镜座组件包括镜座本体、隔圈、压圈和密封圈，激光聚焦镜片设置在镜座本体的内腔中且激光聚焦镜片的上下侧分别用密封圈密封，隔圈压合在激光聚焦镜片上方的密封圈之上，压圈压合在隔圈的上方并与镜座本体通过螺纹连接，使得隔圈、密封圈和激光聚焦镜片能紧密贴合。

所述的镜座组件包括镜座外壳和连接螺母，镜座外壳套设在镜座本体的外侧；所述连接螺母套设在镜座本体和气路导入件的对接处外侧使得两者实现固定连接。

所述的锥形筒设置在镜座组件中的镜座本体的下方并与镜座本体通过紧固件固定连接；所述的切割嘴固定设置在锥形筒的下端且两者固定相连，切割嘴的侧壁上设有用于输出气体的轴向小孔。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型的防撞机构中的防撞座内置的弹簧结构能够吸收大部分撞击能量，防止激光切割头因撞击发生形变；经过防撞座吸收衰减后的撞击能量传递给基座，导致基座发生瞬时位移，从而中断光电对射传感器的传感信号，控制中心将该中断信号识别为碰撞发生信号，即可控制激光加工设备马上停机断电；该切割头通过在防撞机构中内置光电对射传感器，将碰撞信号转化成光电信号传递给控制中心，当碰撞发生时能实现快速的停机断电响应，防止激光切割头发生损坏，保护激光切割设备的安全；具有结构简单、体积小、安装方便、反应灵敏的特点，适宜推广使用。

本发明的激光切割头通过将引入镜座本体中的一条气路在激光聚焦镜片处被分为两路，一路气体（约占总气量的10%-15%）被引导到激光聚焦镜片的上表面且由隔圈上的通孔输出，能够防止灰层落到激光聚焦镜片表面且还能给激光聚焦镜片散热；另一路气体（约占总气量的85%-90%）被引导到激光聚焦镜片的下方，由大径向通孔沿激光聚焦镜片的下表面输出进入锥形筒的内部，该路气体由锥形筒引导且最后由切割嘴上的两个轴向小孔输出吹走切割过程中产生的材料熔渣，保持切割面光洁；该种气路结构能够有效冷却激光聚焦镜片并提高激光聚焦镜片的使用效果，延长激光聚焦镜片的使用寿命。

附图说明

附图1为本发明的光电防撞式激光切割头的结构示意图；

附图2为本发明的光电防撞式激光切割头的轴侧爆炸图；

附图3为本发明的光电防撞式激光切割头的防撞座轴侧图；

附图4为本发明的光电防撞式激光切割头的基座主视图；

附图5为本发明的光电防撞式激光切割头的气路导入件的轴侧图；

附图6为本发明的光电防撞式激光切割头的镜座本体的轴侧图。

其中：1—防撞机构；11—防撞座；12—弹簧；13—基座；131—基座本体；132—基座边沿；133—凹槽；134—半圆弧凹槽；14—压盖；15—光电对射传感头；16—圆形凹槽；2—光路组件；21—气路导入件；211—径向沉孔；212—轴向通孔；22—镜座组件；221—镜座本体、222—镜座外壳、223—连接螺母、224—隔圈、225—压圈；226—密封圈；23—锥形筒；24—切割嘴；241—轴向小孔；25—气路接头；26—轴向沉孔；261—小径向通孔；262—大径向通孔；3—法兰盘；4—连接法兰；5—激光聚焦镜片。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-6所示：一种光电防撞式激光切割头，包括光路组件2，该光路组件2通过防撞机构1与激光切割设备相连接，且光路组件2的上端通过连接法兰4与防撞机构1固定连接；防撞机构1包括与连接法兰4固定连接的防撞座11，防撞座11的内嵌置有基座13且基座13的底部与防撞座11的底板之间设有弹簧12，在防撞座11的两侧分别设有光电对射传感头15，两个光电对射传感头15通过嵌置在基座13底部的引导光纤完成光电信号的入射和接收且两个光电对射传感头15分别通过相应的光纤与光电信号处理模块相连接；该激光切割头使用时，当刚性结构的光路组件2发生碰撞时会迅速地将碰撞能量传递给防撞机构1致使防撞座11中的弹簧12发生瞬时形变，弹簧12发生形变时会顶起上方的基座13发生位移，从而带动内嵌在基座13下部端面的引导光纤也发生位移，导致引导光纤与其两端的光电对射传感头15发生错位，入射端的光电信号无法通过引导光纤传输到接收端，光电信号传输中断，光电信号处理模块识别到该中断信号后立即传输给控制中心，控制中心发出控制信号使激光切割设备停机断电。

在上述结构的激光切割头中，防撞座11为圆筒状且防撞座11底部的环形底板上均匀分布有多个圆形凹槽16，且在防撞座11的内壁上与圆形凹槽16对应的位置处设有弧形凹槽，弧形凹槽和圆形凹槽16相配合用于放置相应的弹簧12且弹簧12的上方放置基座13，弹簧12能够吸收光路组件2传递给防撞机构1的大部分的碰撞能量。基座13包括基座本体131和基座边沿132，基座边沿132是设置在基座本体131外壁中部的一圈环形边沿且在基座边沿132的底面上设有多个与弹簧12对应设置的弹簧凹槽133，使得弹簧12的上端嵌入弹簧凹槽133内；另外在基座本体131的下端面上设有一个用于设置引导光纤的半圆弧凹槽134。上述基座本体131的上部套置有环状的压盖14，压盖14压合在基座边沿132和防撞座11上端面的上方且与防撞座11的上端面通过螺栓固定连接；基座本体131的上部外壁与套置在其上的压盖14的内壁滑动配合且基座边沿132的外侧与防撞座11的内壁间隙配合。防撞机构1通过与基座13上端连接的法兰盘3与激光加工设备固定连接。

在上述结构的激光切割头中，光路组件2包括自上而下依次固定连接的气路导入件21、镜座组件22、锥形筒23和切割嘴24，气路导入件21的上端通过连接法兰3与防撞机构1下端的防撞座11固定连接。气路导入件21的侧壁上设有沿径向对应设置的沉孔211且沉孔211中安装有气路接头25，在沉孔211内设有与沉孔211相连通的轴向通孔212且轴向通孔212的出口在气路导入件21的底部端面上。镜座组件22包括镜座本体221、镜座外壳222、连接螺母223、隔圈224、压圈225和密封圈226，激光聚焦镜片4设置在镜座本体221的内腔中且激光聚焦镜片4的上下侧分别用密封圈226密封，隔圈224压合在激光聚焦镜片4上方的密封圈226之上，压圈225压合在隔圈224的上方并与镜座本体221通过螺纹连接，使得隔圈224、密封圈226和激光聚焦镜片4能紧密贴合；镜座外壳222套设在镜座本体221的外侧且连接螺母223套设在镜座本体221和气路导入件21的对接处外侧使得两者实现固定连接。镜座本体221的内壁自下而上有两级环形台阶，且在第一级环形台阶上安装激光聚焦镜片4，该激光聚焦镜片4的厚度刚好等于第一级台阶到第二级台阶的高度，使得激光聚焦镜片4的上表面与第二级环形台阶水平，激光聚焦镜片4的下面和上面各设置有一个密封圈226以增强气密性；在镜座本体221上设有对应轴向通孔212的轴向沉孔26，且在轴向沉孔26的孔路上分别设有小径向通孔261和其下方的大径向通孔262，且小径向通孔261和大径向通孔262分别位于设置在镜座本体221内腔中的激光聚焦镜片4的上下两侧。镜座本体221的内腔中设有位于激光聚焦镜片4上的隔圈224，隔圈224与镜座本体221的内壁之间有用于气体流通的间隙且隔圈224侧壁上均匀分布有用于将小径向通孔261导入的气流均匀的引入激光聚焦镜片4上方的通孔。锥形筒23设置在镜座组件22中的镜座本体221的下方并与镜座本体221通过紧固件固定连接；切割嘴24固定设置在锥形筒23的下端且两者固定相连，切割嘴24的侧壁上设有用于输出气体的轴向小孔241。

下面通过对本发明提供的激光切割头的各个部件进行详细说明来进一步展现本发明的技术方案。

如图1-2所示，该光电防撞式激光切割头包括防撞机构1和光路组件2，防撞机构1包括防撞座11、弹簧12、基座13、压盖14和光电对射传感器15以及与光电对射传感器15配套的引导光纤、光电信号处理模块。光路组件2包括气路导入件21、镜座组件22、锥形筒23和切割嘴24。

如图1-3所示，防撞座11为圆筒状，防撞座11的底部有一环形底板，环形底板上均匀分布有多个圆形凹槽16（通常为四个），在防撞座11的内壁上与圆形凹槽16对应的位置处设有弧形凹槽，每一个圆形凹槽16中放置一个与两凹槽尺寸匹配的弹簧12。

如图1-2、6所示，基座13包括基座本体131和基座边沿132两部分，其中基座本体131为圆筒状，基座边沿132是基座本体131外壁的一圈环形边沿，基座本体131和基座边沿132一体成型，环形的基座边沿132下表面设有多个与弹簧12对应设置的弹簧凹槽133，弹簧12的下端处于防撞座11的环形底板的圆形凹槽17中，上端顶着基座边沿132下表面的弹簧凹槽133，防撞座11通过弹簧12将基座13支撑在其上方；另外在基座本体131下端面上有一个用于设置引导光纤的半圆弧凹槽134，基座13的基座边沿132与防撞座11的内壁间隙配合，基座本体131的圆筒外壁与压盖14的内壁滑动配合。防撞机构1通过与基座13上端连接的法兰盘3与激光加工设备固定连接。

如图2所示，压盖14为环形，压盖14自上而下套设在基座本体131的上部外侧并和基座本体131的外壁滑动配合，压盖14压合在基座边沿132和防撞座11上端面的上方并和防撞座11的上端面通过螺栓固定连接。

光电对射传感器组件包括两光电对射传感头15、引导光纤、光电信号处理模块，光电对射传感头15设置在防撞座11侧壁的通孔中，两个光电对射传感头15径向对应设置，处于防撞座11的两侧，其中一个光电对射传感头15为入射端、另一个光电对射传感头15为接收端，两个光电对射传感头15之间有一根引导光纤，引导光纤内置在基座本体131下部端面的半圆弧凹槽134中，引导光纤穿过基座本体131侧壁的通孔与两侧的光电对射传感头15的端面对齐，引导光纤和光电对射传感头15之间没有直接连接但其间留有微小间隙，光电对射传感头15分别通过光纤与光电信号处理模块连接，光电信号处理模块给作为入射端的光电对射传感头15发送光电入射信号，光电入射信号由引导光纤传输到作为接收端光电对射传感头15，接收端将光电接收信号反馈给光电信号处理模块，形成一个光电信号传输的闭环。

如图1-2所示，光路组件2包括自上而下依次固定连接的气路导入件21、镜座组件22、锥形筒23和切割嘴24，气路导入件21的上端通过连接法兰3与防撞机构1的下端固定连接。

如图1-2、5所示，气路导入件21为圆筒状，气路导入件21的侧壁上有两个沿径向对应设置的沉孔211，沉孔211方向由外向内，该径向沉孔211是外部气路输入的入口，沉孔211中安装有气路接头25，径向沉孔211底部有一个轴向通孔212，轴向通孔212的出口在气路导入件21底部端面。

如图1-2、6所示，镜座组件22包括镜座本体221、镜座外壳222、连接螺母223、隔圈224、压圈225和密封圈226，镜座本体221为圆筒状，镜座本体221的内壁自下而上有两级环形台阶，在第一级环形台阶上安装激光聚焦镜片4，激光聚焦镜片4的厚度刚好等于第一级台阶到第二级台阶的高度，因此激光聚焦镜片4的上表面与第二级环形台阶水平，在激光聚焦镜片4的下面和上面各设置有一个密封圈226以增强气密性。在镜座本体221的上端面有两个自上而下的轴向沉孔26，该轴向沉孔26与气路导入件21上的轴向通孔212对应设置，气路导入件21将外部气路引入镜座本体221的轴向沉孔26内，在轴向沉孔26上有两个与轴向沉孔26相交的径向通孔，上方的小径向通孔261比下方的大径向通孔262孔径小，小径向通孔261和大径向通孔262通向镜座本体221外侧的端口用堵头堵住，使得气体不能外流且气体只能流向镜座本体221的内腔，小径向通孔261和大径向通孔262将气路分为上下两路，上方的小径向通孔261将气体引导至激光聚焦镜片4的上表面，下方的大径向通孔262将气体引导至激光聚焦镜片4的下表面，气流方向与激光聚焦镜片4的表面平行，这两束气流可以带走激光聚焦镜片4表面的热量，给激光聚焦镜片4散热，同时还可以避免粉尘落在激光聚焦镜片4的表面，保证激光聚焦镜片4的光洁，另外由下方大径向通孔262引导的气流经切割嘴24输出后还能清除切割面上的熔渣，保持切割面光洁。

如图2所示，隔圈224压合在激光聚焦镜片4上方的密封圈226之上，隔圈224与密封圈226紧密贴合，隔圈224与镜座本体221内壁有间隙，用于气体流通，隔圈224为圆环状，在隔圈224的侧壁上均匀分布有四个通孔，用于将气路中的气流均匀的引入激光聚焦镜片4的上方。压圈225压合在隔圈224上方，压圈225与镜座本体221通过螺纹连接，压圈225有一个向下的轴向压力使隔圈224、密封圈226和激光聚焦镜片4能紧密贴合。镜座外壳222套设在镜座本体221外侧，用于美化镜座本体221外壁，使其光洁美观。所述的连接螺母223套设在镜座本体221和气路导入件21的对接处外侧，使镜座本体221和气路导入件21实现固定连接。

如图1-2所示，锥形筒23设置在镜座本体221下方并与镜座本体221通过紧固件固定连接，用于将吹向激光聚焦镜4下表面的气体引导至切割嘴24处，因锥形筒23自上而下的直径越来越小，因此进入锥形筒23的气流自上而下流动时气压越来越大、流速越来越快，最后气流由切割嘴24上的两个轴向小孔241喷出，吹走激光切割过程中产生的切割熔渣，保持切割面的光洁。切割嘴24设置在锥形筒23下端，与锥形筒23固定连接，切割嘴24是一个中空的锥形体，其顶端的通孔用于激光输出，其侧壁上有两个轴向小孔241用于气体的输出，吹走激光切割过程中产生的切割熔渣，保持切割面的光洁。

本发明提供的激光切割头的防撞工作原理为：开启激光加工设备，激光束经由光路传输进入激光切割头，通过激光切割头中的激光聚焦镜片5聚焦后形成能量密度极高的激光束，该激光束由切割嘴24输出对工件进行激光切割作业，设备运行过程中激光切割头在工件表面上方进行近距离的切割作业，当切割头与工件发生碰撞时，切割头上的防撞机构1会发生瞬时变形，因为激光切割头分为两部分，下半部分的光路组件2都是刚性结构、上半部分的防撞机构1是柔性结构，故当碰撞发生时，光路组件2会迅速地将碰撞能量传递给防撞机构1，防撞座11中的弹簧12会吸收大部分的碰撞能量并发生瞬时形变，弹簧12发生形变时会顶起上方的基座13发生位移，从而带动内嵌在基座13下部端面的引导光纤也发生位移，此时引导光纤与其两端的光电对射传感头151就会发生错位，入射端的光电信号无法通过引导光纤传输到接收端，光电信号传输中断，光电信号处理模块识别到该中断信号后即刻传输给控制中心，控制中心立即发出控制信号使激光切割设备停机断电，避免设备因切割头的碰撞发生进一步的损坏；待排除碰撞故障后再重新启动设备，这样就能很好的保护激光加工设备。

本实用新型的防撞机构1中的防撞座11内置的弹簧13的结构能够吸收大部分撞击能量，防止激光切割头因撞击发生形变；经过防撞座11吸收衰减后的撞击能量传递给基座13，导致基座13发生瞬时位移，从而中断光电对射传感器15的传感信号，控制中心将该中断信号识别为碰撞发生信号，即可控制激光加工设备马上停机断电；该切割头通过在防撞机构中内置光电对射传感器15，将碰撞信号转化成光电信号传递给控制中心，当碰撞发生时能实现快速的停机断电响应，防止激光切割头发生损坏，保护激光切割设备的安全。该激光切割头通过将引入镜座本体221中的一条气路在激光聚焦镜片4处被分为两路，一路气体（约占总气量的10%-15%）被引导到激光聚焦镜片4的上表面且由隔圈224上的通孔输出，能够防止灰层落到激光聚焦镜片4表面且还能给激光聚焦镜片4散热；另一路气体（约占总气量的85%-90%）被引导到激光聚焦镜片4的下方，由大径向通孔262沿激光聚焦镜片4的下表面输出进入锥形筒23的内部，该路气体由锥形筒23引导且最后由切割嘴24上的两个轴向小孔241输出吹走切割过程中产生的材料熔渣，保持切割面光洁；该种气路结构能够有效冷却激光聚焦镜片4并提高激光聚焦镜片4的使用效果，延长激光聚焦镜片4的使用寿命。该激光切割头的结构简单、体积小、安装方便、反应灵敏，适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

设计图

一种光电防撞式激光切割头论文和设计

一种光电防撞式激光切割头论文和设计-徐磊

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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