一种激光切割头及切割头的防碰撞保护装置

技术领域

本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种激光切割头及切割头的防碰撞保护装置。

背景技术

如今激光切割技术已广泛应用于包含汽车、航空航天在内的各个领域，除了对板材和管材进行切割之外，对具有复杂曲面结构的三维零件切割需求也逐渐增加。

现有技术在传统激光切割机的基础上，采用三维切割头来实现五轴联动。在切割复杂三维零件的过程中，为保持激光路径垂直于加工表面，切割头可能与工件或夹具表面发生碰撞，使切割头损伤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种激光切割头及切割头的防碰撞保护装置，可用于三维切割头，在切割头的运动过程中发生碰撞时，起到保护切割头的作用。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种切割头的防碰撞保护装置，包括设置在切割头的上部件下端的上保护部以及设置在切割头的下部件上端的下保护部，所述上保护部与下保护部通过磁力吸合连接结构连接。

进一步地，上保护部的下端面或/和下保护部的上端面上设有磁铁；所述磁铁镶嵌在上保护部的下端面或下保护部的上端面，当上保护部与下保护部中的一个保护装置设置磁铁时，另一个保护装置设有能被磁铁吸附的金属部，形成磁力吸合连接结构。

进一步地，上保护部、下保护部的相对面中，其中一个相对面上设置有定位销，另一个相对面上设置有用于与定位销配合的定位孔，形成重复定位结构。

进一步地，上保护部、下保护部均设有光路过孔，当上保护部与下保护部通过磁力吸合连接结构吸合时，上保护部的光路过孔与下保护部的光路过孔连通；上保护部的光路过孔与切割头的上部件的光路过孔连通，下保护部的光路过孔与切割头的下部件的光路过孔连通。

进一步地，上保护部的下端面上设有上电路板，下保护部的上端面上设有下电路板，上电路板、下电路板中，其中第一电路板上设置有至少一块导电体，各块导电体间隔分布，第二电路板上设置有电路支路，电路支路上串联有至少一对顶针，每对顶针中的两个顶针之间间隔设置且互相绝缘，形成断开的电路支路，当上保护部的下端面与下保护部的上端面通过磁力吸合连接结构吸合时，第二电路板上的每对顶针与第一电路板上的导电体接触，使第二电路板上的每对顶针中的两个顶针之间通过导电体导通，使断开的电路支路闭合，当上保护部与下保护部分离时，第二电路板上的至少一个顶针与第一电路板上的导电体分开，则闭合的回路断开；当第一电路板为下电路板时，第二电路板为上电路板，当第一电路板为上电路板时，第二电路板为下电路板。

进一步地，第一电路板上设置有多块呈弧形弯曲的导电体，多块呈弧形弯曲的导电体间隔分布在同一圆周上，相邻两个导电体之间设有绝缘体；所述第二电路板上设置有多对顶针，顶针的对数与导电体的块数相同，使每对顶针一一对应一块导电体；所述顶针为弹簧顶针；所述导电体为镀金导电体。

进一步地，绝缘体呈弧形弯曲，导电体与绝缘体环同一圆周交差分布，形成圆环状的第一电路板；圆环状的第一电路板嵌入下保护部的上端面或上保护部的下端面上设有的第一凹槽内；第二电路板也设置在上保护部的下端面或下保护部的上端面设有的第二凹槽内，第二电路板与第一电路板上下对应。

进一步地，电路支路的两端点与电控系统连接，所述电控系统用于根据电路支路的导通或断开，进行报警或/和控制切割机的工作状态。

进一步地，上保护部与下保护部之间连接有连接件，用于在上保护部与下保护部分离时拉住下保护部以及切割头的下部件；所述上保护部、下保护部的外壁分别设有连接件固定支耳。

进一步地，所述连接件为拉簧或绳索。

进一步地，防碰撞保护装置外部设有防尘罩。

本发明还公开了一种激光切割头，包括切割头的上部件、切割头的下部件以及如上所述的防碰撞保护装置，防碰撞保护装置的上保护部与下保护部之间或切割头的上部件与切割头的下部件之间连接有连接件，用于在上保护部与下保护部分离时拉住下保护部以及切割头的下部件。

进一步地，所述连接件为拉簧或绳索。

本发明至少具有如下有益效果：本发明可用于三维切割头，由于防碰撞保护装置的上保护部与下保护部通过磁力吸合连接结构连接，在发生碰撞时，防碰撞保护装置使切割头的下部件即碰撞部位与切割头的上部件即其他部位分离，缓解由于碰撞产生的作用力造成的切割头损伤问题，同时发送信号使激光切割机停止运行，形成断电保护，即实现机械结构部分和电路部分双重保护，且在激光切割机恢复运行后，能实现机械结构快速重复定位，减轻了三维切割头碰撞部位的损伤，避免了操作人员重复调光的工作，能有效节省成本，提高效率。

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它的附图。

图1为本发明实施例提供的防碰撞保护装置的上保护部的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的防碰撞保护装置的下保护部的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的激光切割头的结构示意图；

图4为图3的P部放大图。

附图中，1为上保护部，11为定位销，12为金属部，13为第二电路板，14 为顶针，15为电线，16为端点，17为上保护部的光路过孔，2为下保护部，21 为定位孔，22为磁铁，23为第一电路板，24为导电体，25为绝缘体，26为下保护部的光路过孔，3为拉簧，4为切割头的上部件，5为切割头的下部件。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

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；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

参见图1至图4，本发明实施例提供一种切割头的防碰撞保护装置，包括设置在切割头的上部件4下端的上保护部1以及设置在切割头的下部件5上端的下保护部2，所述上保护部1与下保护部2通过磁力吸合连接结构连接，将切割头的上部件4与切割头的下部件5连接，上保护部1、下保护部2均设有光路过孔，当上保护部1的下端面与下保护部2的上端面通过磁力吸合连接结构吸合时，上保护部的光路过孔17与下保护部的光路过孔26连通。

上保护部的光路过孔17与切割头的上部件4的光路过孔连通，下保护部的光路过孔26与切割头的下部件5的光路过孔连通。

进一步地，上保护部1的下端面或/和下保护部2的上端面上设有磁铁22；所述磁铁22镶嵌在上保护部1的下端面或下保护部2的上端面，当上保护部1 与下保护部2中的一个保护装置设置磁铁22时，另一个保护装置设有能被磁铁 22吸附的金属部12，形成磁力吸合连接结构。

本发明在上保护部1的下端面或下保护部2的上端面上设置有一圈强力磁铁22。本实施例是在下保护部2的上端面上设置一圈强力磁铁22。上保护部1 部分或整体采用能被磁铁22吸附的金属材料。

进一步地，上保护部1的下端面上设有上电路板，下保护部2的上端面上设有下电路板，上电路板、下电路板中，其中第一电路板23上设置有至少一块导电体24，各块导电体24间隔分布，第二电路板13上设置有电路支路，电路支路上串联有至少一对顶针14，每对顶针14中的两个顶针14之间间隔设置且互相绝缘，形成断开的电路支路，当上保护部1的下端面与下保护部2的上端面通过磁力吸合连接结构吸合时，第二电路板13上的每对顶针14与第一电路板23上的导电体24接触，使第二电路板13上的每对顶针14中的两个顶针14 之间通过导电体24导通，使断开的电路支路闭合，当上保护部1与下保护部2 分离时，第二电路板13上的至少一个顶针14与第一电路板23上的导电体24 分开，则闭合的回路断开；当第一电路板23为下电路板时，第二电路板13为上电路板，当第一电路板23为上电路板时，第二电路板13为下电路板。

进一步地，第一电路板23上设置有多块呈弧形弯曲的导电体24，多块呈弧形弯曲的导电体24间隔分布在同一圆周上，相邻两个导电体24之间设有绝缘体25；所述第二电路板13上设置有多对顶针14，顶针14的对数与导电体24 的块数相同，使每对顶针14一一对应一块导电体24；所述顶针14为弹簧顶针 14；所述导电体24为镀金导电体24。

进一步地，绝缘体25呈弧形弯曲，导电体24与绝缘体25环同一圆周交差分布，形成圆环状的第一电路板23；圆环状的第一电路板23嵌入下保护部2的上端面或上保护部1的下端面上设有的第一凹槽内；第二电路板13也设置在上保护部1的下端面或下保护部2的上端面设有的第二凹槽内，第二电路板13与第一电路板23上下对应。

本实施例的圆环状的第一电路板23位于一圈强力磁铁22内。

进一步地，上保护部1、下保护部2的相对面中，其中一个相对面上设置有定位销11，另一个相对面上设置有用于与定位销11配合的定位孔21，形成重复定位结构。本实施例的定位销11采用球面定位销11，定位孔21为球面定位孔21，与球面定位销11间隙配合。优选地，本实施例的定位孔21为盲孔。本实施例的定位销11设置在上保护部1的下端面，且定位销11突出金属零件表面，定位孔21位于下保护部2的上端面。

进一步地，本发明的定位销11为多个，多个定位销11环圆周分布，顶针 14位于多个定位销11所在圆周内。优选地，第二电路板13为圆环状，第二电路板13也位于多个定位销11所在圆周内。

进一步地，本发明的定位孔21为多个，与定位销11一一对应，多个定位孔21环圆周分布，且多个定位孔21所在圆周位于圆环状的第一电路板23的外侧。进一步地，多个定位孔21所在圆周与强力磁铁22所在圆周相同。

进一步地，电路支路的两端点与电控柜连接，所述电控柜用于根据电路支路的导通或断开，进行报警或/和控制切割机的工作状态。

当电路支路上只串联有一对顶针14时，该对顶针14中的两个顶针14分别通过电线15与两端点16连接；当电路支路上串联有多对顶针14时，多对顶针 14通过电线15串联后的两端再通过电线15分别与两端点16连接，每对顶针 14中的两个顶针14之间间隔设置且互相绝缘。

进一步地，上保护部1与下保护部2之间连接有连接件，用于在上保护部1 与下保护部2分离时拉住下保护部2以及切割头的下部件5；所述上保护部1、下保护部2的外壁分别设有连接件固定支耳。

进一步地，所述连接件为拉簧3或绳索。

进一步地，防碰撞保护装置外部设有防尘罩。

本实施例的第二电路板13上有3处均布有一对触点弹簧顶针14(即2个触点弹簧顶针14)，多处弹簧顶针14用电线15串接，最终形成一个开环。环形外侧有3处球头珠，此三处球头珠突出金属零件表面，是用来重复定位的机械结构。

本实施例的第一电路板23上的中间部分有三处均布的镀金导电区域，镀金导电区域之间为绝缘体25，周围是一圈强力磁铁22，其间有三个凹下去球面定位销11，此三处定位销11可以上下调整。

当正确安装时，防碰撞保护装置的上下两个部分通过强力磁铁22紧紧吸附在一起，三个球面珠和三个球面定位销11贴合。

本实施例的电路支路的两端点连接供电电源。正常工作时，电源通电，上下两个电路板通过导电原理，给每一个弹簧顶针14供电，形成一个串联的闭合电路，此时电控柜接收到信号，显示防碰撞结构在正常工作。

发生碰撞时，由于连接处为磁铁22吸合连接结构，碰撞的力量可以将上保护部1与下保护部2分离开来，此时的上电路板的弹簧顶针14和下电路板导电镀金区域分开后，串联闭合回路就会断开，系统报警，使切割机停止工作。需要注意的是，此处设计为串联结构，只要有一个触点弹簧顶针14没有和下面的导电区域接触到，此处就是一个异常状态。

报警后操作人员可以把下保护部2直接和上保护部1接触还原，球头珠与定位销11组成一个重复定位装置，可以保证每次连接的位置保持部变，也免去了重复调光的流程。防碰撞保护装置重新安装后，在操作面板上施加复位命令，设备就能继续工作了。防碰撞装置外部为一个防尘罩，目的是防止发生碰撞后外部灰尘污染光路。

实施例二

参见图1至图4，本实施例还公开了一种激光切割头，包括切割头的上部件 4、切割头的下部件5以及如实施例一所述的防碰撞保护装置，其中，防碰撞保护装置的上保护部1设置切割头的上部件4的下端，防碰撞保护装置的下保护部2设置在切割头的下部件5的上端，防碰撞保护装置的上保护部1与下保护部2之间或切割头的上部件4与切割头的下部件5之间连接有连接件，用于在上保护部1与下保护部2分离时拉住下保护部2以及切割头的下部件5。

进一步地，连接件受力时可以发生形变，不受力时能恢复到原来的形状。连接件要有缓冲性能，拉簧较为合适，在碰撞发生后会产生缓冲保护。受外力时防碰撞保护装置的上保护部与下保护部脱开，设备马上停机保护启动，拉簧结构和磁力结构可以使上下两个部件重新定位还原。

进一步地，所述连接件还可以为绳索等等。

本发明实现三维五轴激光切割机在切割头发生碰撞后，实现机械结构部分和电路部分双重保护，且能快速重复定位的功能。减轻了三维切割头碰撞部位的损伤，避免了操作人员重复调光的工作，能有效节省成本，提高效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。