(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211155088.5 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 中国航空制造技 术研究院 地址 100024 北京市朝阳区八里桥北东军 庄1号 (72)发明人 马镇　左从进　聂瑞涛　李文刚　 (51)Int.Cl. B23K 26/70(2014.01) B23K 26/38(2014.01) (54)发明名称 一种三维激光切割头防撞保护装置 (57)摘要 本发明涉及激光切割技术领域， 尤其涉及一 种三维激光切割头防撞保护装置。 该防撞保护装 置包括连接基件、 微动感应开关、 压紧件、 弹性压 缩件、 浮动球面连接轴； 连接基件内设置所述浮 动球面连接轴， 弹性压缩件的上下端分别位于所 述上固定槽和下固定槽内， 浮动球面连接轴外侧 具有向外凸出的凸缘部， 凸缘部的外侧面为浮动 球面结构， 微动感应开关设置在连接基件容置浮 动球面连接轴的空间内壁上， 浮动球面连接轴因 碰撞受力而动时， 所述凸缘部触发微动感应开 关； 此时微动感应开关检测到信号， 整个设备停 止， 对切割头起到防撞保护的作用； 本发明结构 紧凑， 可靠性高， 成本低， 易于安装， 可降低其自 身的重量， 提高切割头运动精度和运动响应速 度。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115401349 A 2022.11.29 CN 115401349 A 1.一种三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 包括连接基件、 微动感应开关、 压 紧件、 弹性压缩件、 浮动球面连接轴； 连接基件上端面与切割头随动装置固定连接， 连接基 件内设置所述浮动球面连接轴， 浮动球面连接轴的下端伸出连接基件， 且与喷嘴连接； 连接 基件容置浮动球面连接轴的空间内设置上固定槽， 浮动球面连接轴的内侧设置下固定槽， 弹性压缩件的上下端分别位于所述上固定槽和下固定槽内， 浮动球面连接轴外侧具有向外 凸出的凸缘部， 压紧件抵压所述凸缘部的下侧面， 以将浮动球面连接轴限定在连接基件内； 凸缘部的外侧面为浮动球面结构， 微动感应开关设置在连接基件容置浮动球面连接轴的空 间内壁上， 浮动球面连接轴因碰撞受力而动时， 所述凸缘部与微动感应开关相对应， 所述凸 缘部触发微动感应开关。 2.如权利要求1所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 浮动球面连接轴球 面结构形成的中心为浮动球面连接轴旋转的虚拟球面中心； 当喷嘴发生碰撞 时， 浮动球面 连接轴受侧向力的作用， 沿虚拟 球面中心发生旋转， 凸缘部的一侧 抬起， 微动感应开关与所 述凸缘部相对应。 3.如权利要求2所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 所述连接基件为连 接板， 连接板上端面与切割头随动装置通过螺钉固定 。 4.如权利要求3所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 所述微动感应开关 沿连接板中心轴呈180 °分布于连接 板内部。 5.如权利要求4所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 所述压 紧件为压 紧 端盖， 浮动球面连接轴中心轴与连接板轴线重合， 压紧端盖抵压所述凸缘部的下侧面， 以将 浮动球面连接轴压入到连接 板内部。 6.如权利要求5所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 所述弹性压缩件为 压缩弹簧。 7.如权利要求6所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 还包括防尘圈， 所 述防尘圈固定 于压紧端盖和浮动球面连接轴的凸缘部之间。 8.如权利要求7所述的三维激光切割头防撞保护装置， 其特征在于， 还包括控制中心， 所述微动感应开关与控制中心连接， 控制中心与切割头随动装置连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115401349 A 2一种三维激光切割头防撞保护装 置 技术领域 [0001]本发明涉及激光切割技 术领域， 尤其涉及一种三维激光切割头防撞保护装置 。 背景技术 [0002]目前， 三维五轴激光切割加工技术作为最先进的加工制造技术之一， 具有高精度、 高适应性、 高效率等优点， 被广泛应用于航空航天、 汽车制 造等领域。 三维激光切割在加工 过程中工件固定不动， 依靠激光切割头的运动完成切割。 现有的三维激光切割头结构由旋 转系统， 摆动系统和随动装置等组成， 在切割过程中， 激光切割头末端的喷嘴与工件表面进 行近距离高速运动， 最小距离仅为0.5mm。 然而对于大型复杂曲面薄板类零件来说， 外形尺 寸精度无法很好的控制， 这样就难免发生不必 要的碰撞， 为避免造成工件、 切割头甚至激光 器的损坏， 需要在三维激光切割头喷 嘴位置增 加防撞保护装置 。 [0003]现有防撞机构通常采用永磁铁的形式， 该结构较复杂， 不光需要有磁铁进行连接， 还需要有软连接机构用来防止喷嘴脱落， 同时还需要单独设计定位机构用以碰撞后的复 位。 此结构会提高 喷嘴的重量， 加大其运动惯量， 进一步影响切割头运动时的响应速度和定 位精度。 [0004]因此， 针对上述问题， 需要提供新型三维激光切割头防撞保护装置 。 发明内容 [0005](一)要解决的技 术问题 [0006]本发明要解决的技术问题提供一种三维激光切割头防撞保护装置， 以解决现有复 杂空间曲面在加工过程中存在的喷嘴与工件碰撞造成的工件、 切割头甚至激光器损坏的问 题， 且不影响切割头运动时的响应速度和定位精度。 [0007](二)技术方案 [0008]为解决上述技术问题， 本发明提供的一种三维激光切割头防撞保护装置， 其包括 连接基件、 微动感应开关、 压紧件、 弹性压缩件、 浮动球面连接轴； 连接基件上端面与切割头 随动装置固定连接， 连接基件内设置所述浮动球面连接轴， 浮动球面连接轴的下端伸出连 接基件， 且与喷嘴连接； 连接基件容置浮动球面连接轴的空间内设置上固定槽， 浮动球面连 接轴的内侧设置下固定槽， 弹性压缩件的上下端分别位于所述上固定槽和下固定槽内， 浮 动球面连接轴外侧具有向外凸出 的凸缘部， 压紧件抵压所述凸缘部的下侧 面， 以将浮动球 面连接轴限定在连接基件内； 凸缘部的外侧 面为浮动球面结构， 微动 感应开关设置在连接 基件容置浮动球面连接轴的空间内壁上， 浮动球面连接轴因碰撞受力而动时， 所述凸缘部 与微动感应开关相对应， 所述凸缘部触发微动感应开关。 [0009]其中， 浮动球面连接轴球面结构形成的中心为浮动球面连接轴旋转的虚拟球面中 心； 当喷嘴发生碰撞 时， 浮动球面连接轴受侧向力的作用， 沿虚拟球面中心发生旋转， 凸缘 部的一侧抬起， 微动感应开关与所述凸缘部相对应。 [0010]其中， 所述连接基件为连接 板， 连接板上端面与切割头随动装置通过螺钉固定 。说　明　书 1/4 页 3 CN 115401349 A 3