一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台

技术领域

本发明涉及三维激光切割平台技术领域，具体为一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台。

背景技术

激光切割利用聚焦的高功率密度激光束，加热被切割材料，使之熔化、汽化，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质。三维激光切割是在原有的平面激光切割基础上，可以在工件的任意一个面上加工作业，提前设计好轨迹后，不需要人工调转角度。对比与其他切割方式，激光切割应用范围广泛、切割速度快、精密度更高、切缝小；

三维激光切割因其诸多优点，应用广泛，市场对其的要求越来越高。激光切割的过程中会产生诸多问题，遏制了三维激光切割的发展；激光切割运用的是融化切割机理，在切割过程中会产生碎屑、四溅的热熔渣、大量的切割烟尘和刺目的强光。激光切割机往往笨重难以移动，加以冷却后热熔渣，导致地面粗糙不平，尤其较小的碎屑掉落在边角时，人工清理困难，这是一个难点；

激光切割时由于高温汽化工件产生烟尘，烟尘成分复杂，会污染空气危害员工的身体健康，同时会污染甚至损坏激光切割的光学器件；在实际应用中，保护镜经常需要清洗甚至一周就要更换新的保护镜；

在激光切割之前，为提高台面的平滑度，需要在工作的台面上喷上润滑油；切割过程中，油脂汽化散布在切割头周围空气中，切割头内部温度升高，气压增大；停止工作后，切割头内部温度下降到环境温度，内部气压低于环境气压，因现有技术不可能做到完全密封，烟尘进入切割头，同时气体油液化，污染甚至损坏保护镜；激光切割机中的光学镜片是核心，经常拆洗更换保护镜很容易影响激光切割的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台，包括激光切割机架、激光切割头和机台，其特征在于：所述激光切割机架上设置有激光切割头，所述激光切割机架下方设置有机台，所述激光切割头外侧套设有过滤防护装置，所述机台内部设置有废屑收集装置，所述机台上方设置有废屑阻挡装置。

所述过滤防护装置包括防护罩、引流孔和过滤网板；所述防护罩与激光切割头之间可拆卸连接，所述防护罩顶端开设有引流孔，所述防护罩底端设置有过滤网板，所述过滤网板与防护罩之间可拆卸连接。当激光切割作业时，取下过滤网板，不阻碍激光作业；当激光切割作业完成时，激光切割头逐渐冷却，内部压力减小，激光切割头外部有污染烟尘和汽化油的空气开始进入激光切割头。安装上过滤网板，形成了一个相对封闭的空间，激光切割头高温持续散发热量，防护罩的内部空气受热上升从引流孔排出；外部较冷的空气透过过滤网板过滤，进入防护罩内部，不断循环形成稳定的自然对流。一方面过滤激光切割头周围的空气，防止烟尘污染和油脂污染，有效保护激光切割头内的保护镜；另一方面，稳定气流帮助激光切割头快速冷却，有效的延长激光切割头的使用寿命。过滤网板设置在防护罩底部，大颗粒的烟尘受重力的原因下降，减小过滤网板清洁频率。所述防护罩呈喇叭形状，阻挡热熔渣飞溅。

所述废屑收集装置包括固定挡板、支撑杆、收集箱、多级液压缸、液压板；所述机台上方设置有两个固定挡板，两个所述固定挡板之间插接有若干个支撑杆，所述支撑杆与固定挡板之间可拆卸连接。

加工器件放置在支撑杆上，激光切割产生的碎屑通过支撑杆之间的间隙掉落在下方的收集箱中。支撑杆可拆卸，根据加工器件的大小可以调整支撑杆个数，实现对支撑杆间隙的调节。当加工器件比较小时，密集的支撑杆便于较小的加工器件加工；当加工器件较大时，可以根据需求拆卸出若干支撑杆，使支撑杆稀疏，便于较大的工件碎屑掉入下方的收集箱，节省人力清扫。

所述固定挡板上开设有若干个活动孔，所述支撑杆与活动孔之间滑动连接，所述支撑杆在活动孔内部通过第一波纹管进行支撑。通过第一波纹管，加工器件放置到支撑杆上时会有一定的缓冲，而缓冲和软接触是相互的，一方面保护加工器件，另一方面保护支撑杆和固定挡板，减少损耗，同时降低噪声污染。

所述机台内部设置有收集箱，所述收集箱内部一端设置有多级液压缸，所述多级液压缸一端设置有液压板，所述液压板用于对收集箱中的废屑进行压缩。当碎屑收集到一定程度时，通过液压板横向压缩碎屑，然后打开活动门，直接排出压缩后的碎屑。无需人工倾倒碎屑，或者人工进入收集箱清扫碎屑，节省人力与时间。碎屑压缩后，减小碎屑的体积，节约存储空间，节省下一步的工艺步骤。碎屑块形状固定，也方便运输。液压板压缩碎屑时，横向的压缩也清扫了收集箱内壁冷却凝固的热熔渣，防止热熔渣堆积，降低收集箱收集碎屑的能力。

所述废屑收集装置还包括活动门、滑动槽和滑动块；所述收集箱另一端设有活动门，所述收集箱外侧壁开设有滑动槽，所述活动门内侧设置有滑动块，所述活动门与收集箱之间通过滑动槽和滑动块滑动连接，所述活动门上还设置有把手。

活动门通过滑动块和滑动槽的契合固定在收集箱的侧面，压缩碎屑时活动门有效密封。压缩完碎屑后，向上滑动活动门，碎屑压缩块排出简单，活动门设置在收集箱外侧，不在收集箱内壁设置障碍，便于碎屑块排出。

所述收集箱靠近活动门一端内侧通过铰接杆铰接有限位板。当碎屑压缩堆积到活动门一侧，限位板保护上端的支撑杆同时避免碎屑被挤出收集箱掉落在外面，还可以更好的压紧碎屑。所述铰接杆位于限位板远离活动门一端，以保证限位板靠近活动门的一端在下方。限位板在受到挤压时，另一端会对压缩的碎屑进行挤压，使得碎屑被压缩的更加紧实，不会出现松散现象。

所述废屑阻挡装置包括阻挡板、气体伸缩杆和第二波纹管；所述机台两侧设置有阻挡板，所述阻挡板与机台之间铰接连接，所述机台与阻挡板同一侧设置有气体伸缩杆，所述气体伸缩杆内部设置有第二波纹管，所述第一波纹管与第二波纹管之间通过输气软管连接。当加工器件放置在支撑杆上时，压缩第一波纹管的气体进入第二波纹管，增大第二波纹管内的气压，推动气体伸缩杆伸出，使阻挡板由水平状态转化为竖直状态，该竖直状态为不完全竖直，阻挡板与竖直平面存在一定的夹角，阻挡热熔渣飞溅和激光切割工件产生的漫反射；当激光切割作业完成后，加工器件取下，阻挡板因重力回落，第二波纹管内的气体回到第一波纹管内，支撑杆回正。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：激光切割头外侧套设有过滤防护装置，无动力过滤激光切割头周围的空气，避免因为压力差，导致烟尘和汽化油进入激光切割头内部，有效的保护了激光切割头的保护镜，极大程度上的减少保护镜的清洁和更换频率，不仅节约了激光切割的成本，而且一定程度上保证了激光切割的稳定度；在机台内部设置废屑收集装置，收集四处掉落难以清理的碎屑渣，通过液压板压缩碎屑，一方面无需人工清扫节省人力，另一方面通过压缩碎屑将碎屑挤压到一端可以更好的排除碎屑，方便碎屑回收，同时清扫了收集箱内壁冷却后的热熔渣；设置可拆卸的支撑杆，优化放置加工器件的平台，根据加工器件的大小调整支撑杆的稀疏程度；机台上方设置有废屑阻挡装置，阻挡热熔渣的飞溅和激光切割工件产生的漫反射，通过波纹管的设计，放入加工器件就可以自动升起阻挡板，取出加工器件就可以自动回正支撑杆、落下阻挡板，装置自动智能，节省人力。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台的平面结构示意图；

图2是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台的废屑收集装置结构示意图；

图3是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台活动门的结构示意图；

图4是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台侧面的结构示意图；

图5是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台废屑阻挡装置的结构示意图；

图6是本发明一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台伸缩杆的结构示意图；

图中：1、激光切割机架；2、激光切割头；3、机台；4、防护罩；5、引流孔；6、过滤网板；7、固定挡板；71、活动孔；72、第一波纹管；8、支撑杆；9、液压板；10、收集箱；11、活动门；12、滑动槽；13、滑动块；14、限位板；15、阻挡板；16、气体伸缩杆；17、第二波纹管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供技术方案：一种具有碎屑收集功能的智能化三维激光切割平台，包括激光切割机架1、激光切割头2和机台3，激光切割机架1上设置有激光切割头2，激光切割机架1下方设置有机台3，激光切割头2外侧套设有过滤防护装置，过滤防护装置包括防护罩4、引流孔5和过滤网板6；防护罩4通过螺纹与激光切割头2之间可拆卸连接，防护罩4顶端设置有引流孔5，防护罩4底端设置有过滤网板6，过滤网板6通过螺纹与防护罩4之间可拆卸连接。当激光切割作业时，取下过滤网板6，不阻碍激光作业；当激光切割作业完成时，激光切割头2逐渐冷却，内部压力减小，激光切割头2外部有污染烟尘和汽化油的空气开始进入激光切割头2。安装上过滤网板6，形成了一个相对封闭的空间，激光切割头高温持续散发热量，防护罩4的内部空气受热上升从引流孔排出；外部较冷的空气透过过滤网板过滤，进入防护罩4内部，不断循环形成稳定的自然对流。一方面过滤激光切割头周围的空气，防止烟尘污染和油脂污染，有效保护激光切割头2内的保护镜；另一方面，稳定气流帮助激光切割头2快速冷却，有效的延长激光切割头2的使用寿命。过滤网板6设置在防护罩4底部，大颗粒的烟尘受重力的原因下降，减小过滤网板清洁频率。所述防护罩4呈喇叭形状，阻挡热熔渣飞溅。

机台3内部设置有废屑收集装置，废屑收集装置包括固定挡板7、支撑杆8、收集箱10、多级液压缸、液压板9；机台3上方设置有两个固定挡板7，固定挡板7之间插接有若干个支撑杆8，支撑杆8与固定挡板7之间通过螺母可拆卸连接，加工器件放置在支撑杆8上，激光切割产生的碎屑通过支撑杆8之间的间隙掉落在下方的收集箱。支撑杆8可拆卸，就可以根据加工器件的大小可以调整支撑杆8的疏密程度，改变支撑杆8之间的间隙。当加工器件比较小时，密集的支撑杆8便于较小的加工器件加工；当加工器件较大时，可以根据需求拆卸出若干支撑杆8，使支撑杆8稀疏，便于较大的工件碎屑掉入下方的收集箱10，节省人力清扫。

固定挡板7上开设有若干个活动孔71，支撑杆8与活动孔71之间通过螺母滑动连接，支撑杆8在活动孔71内部通过第一波纹管72进行支撑。通过第一波纹管72，加工器件放置到支撑杆8上时会有一定的缓冲，而缓冲和软接触是相互的，一方面保护加工器件，另一方面保护支撑杆8和固定挡板7，减少损耗，同时降低噪声污染。

机台3内部设置有收集箱10，收集箱10内部一端设置有多级液压缸，多级液压缸一端设置有液压板9，所述液压板用于对收集箱中的碎屑进行压缩。当碎屑收集到一定程度时，通过液压板横向压缩碎屑，然后打开活动门，直接排出压缩后的碎屑。无需人工倾倒碎屑，或者人工进入收集箱清扫碎屑，节省人力与时间。碎屑压缩后，减小碎屑的体积，节约存储空间，节省下一步的工艺步骤。碎屑块形状固定，也方便运输。液压板压缩碎屑时，横向的压缩也清扫了收集箱内壁冷却凝固的热熔渣，防止热熔渣堆积，降低收集箱收集碎屑的能力。

废屑收集装置还包括活动门11、滑动槽12和滑动块13；收集箱10另一端设有活动门11，收集箱10外侧壁开设有滑动槽12，活动门11内侧设置有滑动块13，活动门11与收集箱10之间通过滑动槽12和滑动块13滑动连接，活动门11上还设置有把手。活动门11通过滑动块和滑动槽的契合固定在收集箱10的侧面，压缩碎屑时活动门11有效密封。压缩完碎屑后，向上滑动活动门11，碎屑压缩块排出简单，活动门11设置在收集箱10外侧，不在收集箱10内壁设置障碍，便于碎屑块排出。滑动槽12限制活动门11在一定的轨迹上运动。

收集箱10靠近活动门11一端内侧通过铰接杆铰接有限位板14。当碎屑压缩堆积到活动门11一侧，限位板14保护上端的支撑杆8同时避免碎屑被挤出收集箱10掉落在外面，还可以更好的压紧碎屑。铰接杆位于限位板14远离活动门11的一端，以保证限位板14靠近活动门11的一端在下方，限位板在受到挤压时，另一端会对压缩的碎屑进行挤压，使得碎屑被压缩的更加紧实，不会出现松散现象。

机台3上方设置有废屑阻挡装置，废屑阻挡装置包括阻挡板15、气体伸缩杆16和第二波纹管17；机台3两侧设置有阻挡板15，阻挡板15与机台3之间铰接连接，机台3与阻挡板15同一侧设置有气体伸缩杆16，气体伸缩杆16内部设置有第二波纹管17，第一波纹管72与第二波纹管17之间通过输气软管连接。当加工器件放置在支撑杆8上时，压缩第一波纹管72的气体进入第二波纹管17，增大第二波纹管17内的气压，推动气体伸缩杆16伸出，使阻挡板15由水平状态转化为竖直状态，该竖直状态为不完全竖直，阻挡板与竖直平面存在一定的夹角，阻挡热熔渣飞溅和激光切割工件产生的漫反射；当激光切割作业完成后，加工器件取下，阻挡板15因重力回落，第二波纹管17内的气体回到第一波纹管72内，支撑杆8回正。通过波纹管之间的连接，实现阻挡板15在加工器件加工时自动竖起。激光切割作业完成后，通过阻挡板15因为的重力回正支撑杆8。

本发明的工作原理：激光切割头2外侧套设有过滤防护装置，利用激光切割头2作业后高温，加上过滤防护装置设置的引流孔5和过滤网板6引导防护罩4内部形成对流，当激光切割作业时，取下过滤网板6，不阻碍激光作业；当激光切割作业完成时，激光切割头2逐渐冷却，内部气压低于环境气压，因现有技术不可能做到完全密封，激光切割头2外部有污染烟尘和汽化油的空气进入切割头，随着温度下降气体油液化，污染甚至损坏保护镜，安装上过滤网板6，形成了一个相对封闭的空间，激光切割头2高温持续散发热量，防护罩4的内部空气受热上升从引流孔5排出；外部较冷的空气透过过滤网板6过滤，进入防护罩4内部，不断循环形成稳定的自然对流；过滤防护装置利用激光切割头2的高温，过滤激光切割头2周围的空气，防止烟尘污染和油脂污染，有效保护激光切割头2内的保护镜；同时，稳定气流帮助激光切割头2快速冷却，有效的延长激光切割头2的使用寿命。

在机台3内部设置废屑收集装置，收集四处掉落难以清理的碎屑渣，通过液压板9压缩碎屑，一方面无需人工清扫节省人力，另一方面通过压缩碎屑将碎屑挤压到一端可以更好的排除碎屑，同时清扫了收集箱10内壁冷却后的热熔渣。设置活动门11紧扣收集箱10，防止碎屑掉出，排出碎屑时只需要向上滑动活动门11就可以无遮挡的排出碎屑压缩块。设置可拆卸的支撑杆8，优化放置加工器件的平台，根据加工器件的大小调整支撑杆8的稀疏程度，更好的收集加工产生的碎屑。

机台3上方设置有废屑阻挡装置，阻挡热熔渣飞溅和激光切割工件产生的漫反射，活动孔71内部设置第一波纹管72气体，伸缩杆内部设置有第二波纹管17，第一波纹管72与第二波纹管17之间通过输气软管连接。当加工器件放置在支撑杆上时，压缩第一波纹管72的气体进入第二波纹管17，增大第二波纹管17内的气压，推动气体伸缩杆16伸出，使阻挡板15竖起，阻挡热熔渣的飞溅和激光切割工件产生的漫反射；当激光切割作业完成后，加工器件取下，阻挡板15因重力回落，第二波纹管17内的气体回到第一波纹管72内，支撑杆8回正。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。