激光切割机的防尘系统及激光切割机的制作方法

1.本实用新型涉及机械及激光设备技术领域，尤其涉及一种激光切割机设备。


背景技术：

2.目前，激光切割机设备随着功率提高，对待切割板材的厚度、切割速度和精度的需求越来越高。采用直线电机技术的超高速、高精度激光切割机应运而生，但是其成本成为阻碍发展的一大因素。传统技术采用直线电机配合封闭式光栅尺(光栅尺的读数头设置在封闭壳体内)，存在成本过高、光栅尺的极限速度不高的技术缺陷。采用开放式光栅尺(光栅尺的读数头不设封闭壳体)可以大大提高最大速度、降低使用成本，又无法避免激光切割过程中产生的烟尘对开放式光栅尺使用的不利影响。如何有效避免烟尘的影响成为阻碍开放式光栅尺使用的重要因素。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型针对激光切割机，尤其是采用直线电机配合开放式光栅尺使用的激光切割机，提供一种激光切割机的防尘系统。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.第一方面，本实用新型提供一种激光切割机的防尘系统，包括：用于隔离激光切割机运动装置区域的加工烟尘的防尘防护组件；
8.用于使所述防尘防护组件内部保持正压的充气组件，所述充气组件与激光切割机的床身管路通道或外接气源连通；
9.控制组件，所述控制组件借助于充气组件中的逻辑开关控制所述充气组件与床身管路通道或外接气源的通断，保证激光切割机运动装置移动时防尘防护组件内的正压。
10.优选地，辅助所述防尘防护组件内部保持正压的气体补偿结构，所述气体补偿结构的进气端设置于激光切割机的非工作区域。
11.所述充气组件包括：设置于激光切割机床身的固定气体通路，其出气端连通激光切割机床身与激光切割机横梁之间的空腔；设置于所述激光切割机横梁上的随动气体通路，其出气端连通所述激光切割机床身与激光切割机横梁之间的空腔；
12.所述固定气体通路上设置有至少一个逻辑开关；
13.所述随动气体通路上设置有至少一个逻辑开关。
14.优选地，所述逻辑开关为气动通断阀和/或流量阀。
15.优选地，所述气体补偿结构包括：开设于床身两侧的补偿气路；以及设置于补偿气路进气端的过滤组件。
16.优选地，所述过滤组件包括过滤网和过滤海绵。
17.优选地，所述防尘防护组件为风琴防护罩。
18.具体的，所述风琴防护罩沿激光切割机床身的长轴方向设置，包括一端固定设置于床身一端的第一防护罩，以及一端固定设置于床身另一端的第二防护罩；第一防护罩的另一端通过横梁与第二防护罩的另一端实现密闭连接。
19.优选地，所述控制组件集成于所述激光切割机的数控系统内。第二方面，本实用新型提供一种激光切割机，所述激光切割机设置有开放式光栅尺、前述防尘系统；所述光栅尺的读数头设置于所述激光切割机横梁的两端，并且所述读数头能够随所述横梁沿激光切割机的床身往复运动。
20.(三)有益效果
21.本实用新型的有益效果是：本实用新型的防尘系统，针对采用直线电机配合开放式光栅尺使用的激光切割机，防尘系统采用了全新结构设计。在进行激光切割加工时采用正压干净气体充满光栅尺读数头所在的运动区域，有效的将激光切割过程中的烟尘与读数头、直线电机等进行隔离。
22.同时增加了气体补偿结构，使得激光切割机的横梁快速移动时，能够避免防尘防护组件内由于气压降低造成烟尘流入的情况。从而保证了不受移动速度限制的开放式光栅尺的应用条件，并且实现了低成本。
23.目前，本实用新型针对采用直线电机配置开放式光栅尺的激光切割机，完全能够适应单轴加速度为4g，单轴速度为250m/min的高速高精激光切割机的应用场景，这是传统封闭式光栅尺所达不到的速度。
附图说明
24.图1为设置有本实用新型提供的正压防尘系统的激光切割机床身侧的结构示意图；
25.图2为图1中的aa向的剖视图；
26.图3为图1中的bb向的剖视图图。
27.【附图标记说明】
28.100：激光切割机床身；2：呼吸孔；3：风琴防护罩；
29.102：气动通断阀；103：pu管；104：流量阀；105、固定气体通路；
30.106、随动气体通路；201：过滤网；202：过滤海绵；203：补偿气路；
31.301：第一防护罩；302：第二防护罩。
具体实施方式
32.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.如图1所示，激光切割机的床身两侧，分别设置有沿床身长轴方向延伸的导轨，横梁设置于床身两侧的导轨上，使得横梁能够沿床身长轴方向往复运动，从而使横梁上的激光头在激光切割机数控系统的控制下，既可以依靠横梁实现沿床身长轴方向的往复运动，
还可以沿横梁往复运动，完成对板材的切割。
34.本实用新型中，激光切割机中配置有直线电机及开放式光栅尺，横梁通过直线电机沿床身的长轴方向往复运动。光栅尺也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。光栅读数头是光栅尺的关键部分，按照光栅读数头是否位于一独立的封闭壳体内，可以大致将光栅尺分为封闭式光栅尺和开放式光栅尺。具体的，本实用新型中，光栅尺安装在床身上，光栅尺的读数头安装在横梁两端且位于横梁与床身之间的空腔内，光栅尺的读数头能够随横梁沿床身长轴方向往复运动。横梁及随之运动的读数头构成了激光切割机的运动装置。
35.由此，激光头切割过程中，如何有效避免烟尘对开放式光栅尺的读数头的不利影响，本实用新型提供了如下实施例中示例性示出的防尘系统，以确保读数头所在的运动装置区域有足够的正压洁净气体，使得读数头始终保持隔离于该运动装置区域的加工烟尘。
36.实施例1
37.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种激光切割机的防尘系统，尤其适用于采用直线电机配合开放式光栅尺的激光切割机。该防尘系统包括：用于隔离激光切割机运动装置区域的加工烟尘的防尘防护组件；用于使所述防尘防护组件内部保持正压的充气组件，所述充气组件与激光切割机的床身管路通道或外接气源连通；以及，控制组件，所述控制组件借助于充气组件中的逻辑开关控制所述充气组件与床身管路通道或外接气源的通断，保证激光切割机运动装置移动时防尘防护组件内的正压。
38.其中，运动装置区域如上文所述，即包括横梁及固定设置在横梁两端随横梁往复运动的读数头等运动装置所在的区域，由于以上装置在切割过程中处于运动状态，因此，该运动装置区域并不特指激光切割机上的某一固定区域。显然，该运动装置区域在切割过程中不可避免地会有大量烟尘产生。因此，本实施提供的正压防尘系统包括能够将读数头与该运动装置区域所产生的烟尘保持隔离的防尘防护组件。同时，防尘防护组件内部需要保持正压环境，以避免加工烟尘的流入，因而正压防尘系统设置了充气组件，以根据运动装置所在区域，向防尘防护组件内部充入洁净气体。
39.进一步地，充气组件包括：可以连通床身管路通道或者外接气源的固定气体通路105，固定气体通路105设置在床身上，该固定气体通路105的出气端连通横梁与激光切割机床身之间的空腔；可以连通床身管路通道或者外接气源的随动气体通路106，该随动气体通路106设置在横梁上，能够随横梁沿床身长轴方向往复运动，其出气端同样连通横梁与激光切割机床身之间的空腔；以及多个逻辑开关；其中，固定气体通路105上设置有至少一个逻辑开关，随动气体通路106上同样设置有至少一个逻辑开关。
40.借助于激光切割机床身100上现有的管路通道，固定气体通路一端连接于激光切割机床身100的管路通道，另一端与防尘防护组件连通，向防尘防护组件内部提供无方向性的洁净气体，以使防尘防护组件内部保持正压环境。同样的，随动气体通路也是一端与激光切割机床身100上现有的管路通道，另一端连通安装在横梁上的吹气装置，以向光栅尺进行随动吹气，将可能进入的灰尘清除。
41.当然，固定气体通路105和随动气体通路106也可以不借助于激光切割机床身100
上的管路通道，而直接设置相应管路，连接外部气源。在本实施例中，对此不作限制。
42.控制组件通过分别设置在固定气体通路和随动气体通路上的逻辑开关，控制气流的通道以及气流大小，从而根据运动装置所在位置，使防尘防护组件内部始终保持正压。
43.在本实施例中，逻辑开关可以是气动通断阀102和流量阀104二者中的一种，或者都采用以分别控制气体通路的通断和气体流量大小。
44.优选地，本实施例提供的正压防尘系统的控制组件，既可以是独立的控制组件，也可以和激光切割机的数控系统集成于一体。
45.本实施例提供的正压防尘系统，尤其是配合配置直线电机和开放式光栅尺使用时，通过控制组件有逻辑顺序地控制正压充气的方式，使得读数头与包括激光头在内的运动装置所在的区域的加工烟尘保持隔离，实现设备高效、正常运行。
46.其中，防尘防护组件在本实施例中，可以采用风琴防护罩3。该风琴防护罩设置于激光切割机床身长轴方向上的两端，也即，风琴防护罩3的一端固定连接于激光切割机床身端部，风琴防护罩3的另一端连接于横梁；充气组件则可以通过激光切割机床身100上的管路通道连通于外部气源与该风琴防护罩3，以向风琴防护罩3内部提供洁净的正压气体。
47.实施例2
48.如图1-3所示，本实用新型实施例提供了一种激光切割机的正压防尘系统，尤其适用于采用直线电机配合开放式光栅尺的激光切割机。本实施例的正压防尘系统与实施例1的系统不同之处在于：
49.正压防尘系统还包括气体补偿结构，用于辅助所述防尘防护组件内部保持正压，该气体补偿结构其进气端设置于激光切割机的非工作区域，在本实施例中，非工作区域主要是指不在激光切割机的工作台面区域，包括床身两侧的区域，这些区域由于不是激光头进行切割加工的区域，相反还远离了运动装置所在的切割区域，一般而言不会有烟尘的出现，所以空气的洁净度相对较高。在这些区域设置气体补偿结构，能够将洁净气体补偿进入防尘防护组件内部，能够进一步确保防尘防护组件内部的正压环境。如，气体补偿结构的进气端可以设置在激光切割机床身100两侧，可以是开设于激光切割机床身100两侧的气孔，或者也叫呼吸孔2，并且该气孔沿床身的长轴方向等间隔布置。呼吸孔2的孔径设置较大，其作用就是风琴防护罩内出现负压时，能够由于内部的负压自动补入干净的空气。进一步的，所述气体补偿结构包括：开设在床身两侧上的连通呼吸孔2的补偿气路203；以及设置于补偿气路203进气端，也就是呼吸孔2内的过滤组件。该补偿气路203的出气口将与激光切割机床身和横梁之间的空腔连通。
50.在本实施例中，过滤组件可以包括依次设置的过滤网201和过滤海绵202，其中过滤网201可以采用50目的钢制过滤网。通过过滤组件的设置，且补偿气路203的进气端的设置位置为激光切割机床身两侧，非加工区域，此处空气洁净度相对较高，通过过滤组件进入补偿气路203从而进入防尘防护组件内部的气体，一方面洁净度得到保证，另一方面避免了防尘防护组件内部出现负压区域。
51.本实施例的防尘防护组件也可以是采用风琴防护罩3。
52.优选地，风琴防护罩3沿激光切割机床身100长轴方向设置，可以包括，一端固定设置于床身一端的第一防护罩301，以及一端固定设置于床身另一端的第二防护罩302。第一防护罩301的另一端通过横梁与第二防护罩302的另一端实现密闭连接。
53.这样，在切割过程中，随着横梁沿床身长轴方向往复运动时，第一防护罩301收缩、第二防护罩302拉伸，或者第二防护罩302拉伸、第二防护罩301收缩。
54.当然，本实施例中，固定气体通路可以是直接连通外部气源与风琴防护罩3内部的若干气路，在该若干气路上分别设置气动通断阀102和流量阀104；所述若干气路可以设置于激光切割机床身100的两侧，气动通断阀102和流量阀104分别与控制组件通过线缆实现电连接，从而控制组件通过控制气动通断阀102和流量阀104的启闭，控制正压气体流经的气路。固定设置于床身两侧的气路，可以采用直径为∮8，(单位是mm)的pu管103，连接外部洁净气源，气源压力优选≥0.5mpa。控制组件可以根据横梁移动位置，控制气动通断阀的启闭，实现某路气路的通断。
55.具体地，由于读数头的快速移动，第一防护罩301处于快速收缩、而第二防护罩302处于快速拉伸的状态时，控制组件根据激光头和读数头的运动情况，控制连通第二防护罩302的固定气体通路105开启，连通第一防护罩301的固定气体通路105关闭，使得洁净气体能够进入第二防护罩302内部，保持该内部为一正压环境。反之，则控制连通第一防护罩301的固定气体通路105开启，连通第二防护罩302的固定气体通路关闭，洁净气体进入第一防护罩301内部维持其内部的正压环境。流经该固定气体通路105的洁净气体在进入风琴防护罩3内部时，是无方向性的，仅是用于保持风琴防护罩3内部为正压环境。
56.随动充气气路设置在激光切割机横梁上的读数头附近，连通设置在激光切割机床身100上的管路通道，流经随动充气气路的洁净气体会吹向光栅尺以及直线电机定子，以气体吹扫表面，能够清除表面灰尘杂物。
57.其中，固定气体通路105的数量可以根据需要进行设置，在本实施例中，可以设置至少3路固定气体通路105。
58.本实施提供的激光切割机正压防尘系统，正压充气组件可以根据数控系统的指令，对风琴防护罩进行有逻辑的充气，使得风琴防护罩3内部的读数头始终保持与激光头切割所产生的烟尘隔离，保证读数的准确性和高效性。
59.本实施例提供的正压防尘系统，使得激光切割机实现了直线电机配置开放式光栅尺，单轴加速度可达4g，单轴速度达250m/min的高速高精激光切割机的应用，这是传统封闭式光栅尺所达不到的速度。
60.实施例3
61.本实施例中，提供了一种激光切割机，该激光切割机可以设置有开放式光栅尺，直线电机，以及实施例1或实施例2中的防尘系统；其中，光栅尺的读数头位于该激光切割机横梁的两端，并且读数头能够随所述横梁沿激光切割机床身的长轴方向进行往复运动，通过采用正压干净气体充满横梁的运动区域，有效的将直线电机和读数头与加工过程中的烟尘隔离。
62.本实施的激光切割机，单轴加速度可达到4g，单轴速度为250m/min。
63.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。