CN112589289A - 一种用于切割的智能加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光切割技术领域，具体是涉及一种用于切割的智能加工设备，包括有工作台、挂载箱、旋转承托机构、第一测量机构、第二测量机构、夹持机构、激光切割机构和真空泵；工作台安装在机架上，由台板及台板下的支撑脚组成；挂载箱挂载在工作台下方中央位置；旋转承托机构可旋转地安装在工作台台板上；第一测量机构设置在工作台的一对侧边上，设有一对关于工作台对称的相向设置的工作端；第二测量机构一端与挂载箱底部铰接；夹持机构安装在工作台的另一对侧边上；激光切割机构设置在机架上，工作端可升降地设置在工作台顶部；真空泵与挂载箱连通；该方案对工件的固定效果好，适用范围广，结构稳定高效。

Description

一种用于切割的智能加工设备

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体是涉及一种用于切割的智能加工设备。

背景技术

激光切割是利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。

现有技术中的激光切割设备一般都是通过夹持装置对被切割的物体进行夹持，然后再通过切割器对物体进行切割，但是该激光切割设备一般都是对有规则的矩形物体进行切割，无法适用于球形物体的切割，给切割过程中带来了许多的不便。

中国专利CN201821859881.2公开了一种便于针对球形物体切割的激光切割设备，包括设备本体、夹持机构和激光切割机构，夹持机构和激光切割机构均固定安装在设备本体的内部，激光切割机构位于夹持机构的上方，设备本体的内壁底部固定安装有第一固定滑杆，第一固定滑杆的外表面活动连接有第一滑套，第一滑套的顶部活动连接有铰接杆，铰接杆的上方设置有固定升降板，固定升降板的底部固定安装有第二固定滑杆。该便于针对球形物体切割的激光切割设备，使用方便，能够适用于对球形物体进行激光切割，大大减少了切割过程中的许多不便之处，提高了激光切割的工作效率。

但该结构对于不同直径的球形工件无法做到稳定的夹持，所夹持的位置无法方便地调节。此外对工件的位置调节维度有限，切割存在一定的死角盲区。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种用于切割的智能加工设备，本技术方案解决了上述问题，通过第一测量机构和第二测量机构的配合可以精确地测量出工件球心高度，提高了夹持机构夹持的准确度和适用范围，通过真空泵和挂载箱的配合将工件吸附在旋转承托机构顶端，有效地防止工件偏离位置，通过旋转承托机构和夹持机构的配合，实现了激光切割机构对工件的无死角切割，无须提前测量工件直径，便捷高效。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，包括有工作台、挂载箱、旋转承托机构、第一测量机构、第二测量机构、夹持机构、激光切割机构和真空泵；

工作台，安装在机架上，由台板及台板下的支撑脚组成；

挂载箱，挂载在工作台下方中央位置；

旋转承托机构，可旋转地安装在工作台台板上，上下两端分别自工作台的上下两端伸出，用以承托和调整工件的角度；

第一测量机构，设置在工作台的一对侧边上，设有一对关于工作台对称的相向设置的工作端，用以对放置在旋转承托机构顶端的工件的直径进行测量；

第二测量机构，一端与挂载箱底部铰接，工作状态下盖合在挂载箱底部且工作端正对旋转承托机构上的工件底部，用以测量与工件最底端的距离；

夹持机构，安装在工作台的另一对侧边上，设有一对关于工作台对称的相向设置的工作端，用以将工件夹住并带动其运动；

激光切割机构，设置在机架上，工作端可升降地设置在工作台顶部，用以对工件进行切割；

真空泵，与挂载箱连通，用以调节挂载箱内部压强。

优选的，挂载箱设有铰接座、开合控制组件和排气管；

铰接座，安装在挂载箱的侧壁上，与第二测量机构的一侧铰接配合；

开合控制组件，安装在挂载箱上与铰接座同侧的外壁上，输出端与第二测量机构啮合，用以控制第二测量机构围绕其与铰接座的铰接处旋转；

排气管，安装在挂载箱的侧壁上，与真空泵连通。

优选的，开合控制组件包括有第一安装板、主动齿轮和第一旋转驱动器；

第一安装板，垂直安装在铰接座的侧壁上，用以安装在主动齿轮；

主动齿轮，两端与第一安装板转动连接，与第二测量机构一端啮合，用以驱动第二测量机构围绕铰接座旋转；

第一旋转驱动器，安装在第一安装板上，输出轴与主动齿轮一端固定连接，用以驱动主动齿轮旋转。

优选的，旋转承托机构包括有旋转筒、柔性垫圈、蜗轮、蜗杆和第二旋转驱动器；

旋转筒，轴线竖直设置，外壁与工作台台板转动连接，顶端和底端分别自工作台台板的上端和下端伸出；

柔性垫圈，安装在旋转筒顶端唇口处，用以提高密封性并对工件提供保护；

蜗轮，套接在旋转筒底端，用以驱动旋转筒旋转；

蜗杆，可旋转地安装在工作台底部，与蜗轮啮合，用以驱动蜗轮旋转；

第二旋转驱动器，安装在工作台底部，输出轴与蜗杆的一端固定连接，用以驱动蜗杆旋转。

优选的，第一测量机构包括有第一支撑立板、抵接板、第一直线驱动器和第一测距传感器；

第一支撑立板，具有一对，对称地垂直安装在工作台的一对侧边上；

抵接板，具有一对，分别安装在一对第一支撑立板相向设置的一侧，用以对固定在旋转承托机构顶端的工件两侧进行抵接；

第一直线驱动器，具有一对，分别安装在一对第一支撑立板上，输出轴与抵接板固定连接，驱动方向水平地朝向工件设置，用以控制抵接板的水平位移；

第一测距传感器，安装在两个抵接板中任意一个朝向工件方向的面上，用以检测一对抵接板之间的距离。

优选的，第二测量机构包括有翻转盖板、铰接部、从动齿轮和第二测距传感器；

翻转盖板，可旋转地设置在挂载箱底部；

铰接部，安装在铰接部的一端，与挂载箱铰接；

从动齿轮，套接在铰接部上，与挂载箱啮合；

第二测距传感器，安装在翻转盖板上，翻转盖板与挂载箱底部盖合状态下，轴线竖直向上设置且延长线经过工件球心。

优选的，夹持机构包括有第二支撑立板、第一升降组件、旋转驱动组件、第二直线驱动器、夹紧板和柔性软垫；

第二支撑立板，具有一对，垂直且关于工作台相互对称地安装在工作台的一对侧边上；

第一升降组件，具有一对，安装在第二支撑立板上，工作方向竖直设置，用以带动旋转驱动组件升降；

旋转驱动组件，具有一对，可沿着水平朝向工件方向旋转地设置在第一升降组件的工作端上，用以驱动第二直线驱动器和夹紧板旋转；

第二直线驱动器，具有一对，固定在旋转驱动组件的工作端上，驱动方向水平地指向工件；

夹紧板，具有一对，安装在第二直线驱动器的输出轴上，朝向工件的一端中央位置设有球型凹槽，用以对工件两侧进行夹紧；

柔性软垫，具有一对，安装在夹紧板的球形凹槽上，用以增大夹紧板与工件之间的摩擦力并对工件进行保护。

优选的，第一升降组件包括有水平支撑板、活动架和第三直线驱动器；

水平支撑板，安装在第二支撑立板外侧，用以对活动架和第三直线驱动器提供支撑；

活动架，可沿竖直方向运动地安装在水平支撑板下方，与旋转驱动组件连接，用以安装旋转驱动组件；

第三直线驱动器，安装在第二支撑立板上，输出轴与活动架固定连接，驱动方向竖直向下设置，用以控制活动架的升降。

优选的，旋转驱动组件包括有第一旋转板、第二旋转板、连接轴、蜗轮蜗杆传动副和第三旋转驱动器；

第一旋转板，与活动架水平方向上远离工作台的一端转动连接，旋转轴轴线水平地朝向工作台方向设置，用以驱动第二直线驱动器旋转；

第二旋转板，与第二旋转板水平方向上靠近工作台的一端转动连接，与第一旋转板轴线共线，与第二直线驱动器的前端固定连接，用以提高第二直线驱动器旋转的稳定性；

连接轴，安装在第一旋转板背离工作台方向的一端，与第一旋转板轴线共线；

蜗轮蜗杆传动副，输出端套接在连接轴上，输入端可旋转地设置在活动架上；

第三旋转驱动器，安装在活动架上，输出轴与蜗轮蜗杆传动副的输入端个连接，用以驱动蜗轮蜗杆传动副。

优选的，激光切割机构包括有支撑架、第二升降组件、移动控制组件和切割刀头；

支撑架，架设在工作台上方；

第二升降组件，安装在支撑架顶端，驱动方向竖直向下地朝向工作台方向设置；

移动控制组件，安装在移动控制组件的工作端上，用以控制切割刀头的位移；

切割刀头，安装在第二升降组件的工作端上，用以对工件进行切割。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、通过第一测量机构和第二测量机构的配合可以精确地测量出工件球心高度，提高了夹持机构夹持的准确度，具体的，通过第一测量机构测量出工件的直径，然后通过第二测量机构测量出工件底部的位置，由此可以方便地计算出球心高度，控制器据此调节夹持机构工作端的高度以使其与工件水平方向穿过球心的径向线共线；

2、通过真空泵和挂载箱的配合将工件吸附在旋转承托机构顶端，有效地防止工件偏离位置，有效提高了设备工作的稳定性，具体的，控制器发送信号给真空泵，真空泵抽取挂载箱内部的空气，使挂载箱内部气压减小，工件被吸附在旋转承托机构顶端，又通过旋转承托机构顶部的柔性垫圈提高了密封性，同时对工件起到良好的保护效果；

3、通过旋转承托机构和夹持机构的配合，实现了激光切割机构对工件的无死角切割，具体地，通过夹持机构将工件在竖直方向上移动以及围绕水平方向的轴线旋转，通过旋转承托机构使工件围绕竖直方向的径向线旋转，两者配合可以使激光切割机构作用在工件所有表面位置。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的正视图；

图3为图2中A-A截面剖视图；

图4为本发明的侧视图；

图5为本发明的挂载箱立体图；

图6为本发明的去除激光切割机构的立体图；

图7为图6的俯视图；

图8为图4中B-B截面剖视图；

图9为本发明的第二测量机构立体图；

图10为本发明的夹持机构立体图。

图中标号为：

1-工作台；

2-挂载箱；2a-铰接座；2b-开合控制组件；2b1-第一安装板；2b2-主动齿轮；2b3-第一旋转驱动器；2c-排气管；

3-旋转承托机构；3a-旋转筒；3b-柔性垫圈；3c-蜗轮；3d-蜗杆；3e-第二旋转驱动器；

4-第一测量机构；4a-第一支撑立板；4b-抵接板；4c-第一直线驱动器；4d-第一测距传感器；

5-第二测量机构；5a-翻转盖板；5b-铰接部；5c-从动齿轮；5d-第二测距传感器；

6-夹持机构；6a-第二支撑立板；6b-第一升降组件；6b1-水平支撑板；6b2-活动架；6b3-第三直线驱动器；6c-旋转驱动组件；6c1-第一旋转板；6c2-第二旋转板；6c3-连接轴；6c4-蜗轮蜗杆传动副；6c5-第三旋转驱动器；6d-第二直线驱动器；6e-夹紧板；6f-柔性软垫；

7-激光切割机构；7a-支撑架；7b-第二升降组件；7c-移动控制组件；7d-切割刀头。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1至图3所示，一种用于切割的智能加工设备，包括有工作台1、挂载箱2、旋转承托机构3、第一测量机构4、第二测量机构5、夹持机构6、激光切割机构7和真空泵；

工作台1，安装在机架上，由台板及台板下的支撑脚组成；

挂载箱2，挂载在工作台1下方中央位置；

旋转承托机构3，可旋转地安装在工作台1台板上，上下两端分别自工作台1的上下两端伸出，用以承托和调整工件的角度；

第一测量机构4，设置在工作台1的一对侧边上，设有一对关于工作台1对称的相向设置的工作端，用以对放置在旋转承托机构3顶端的工件的直径进行测量；

第二测量机构5，一端与挂载箱2底部铰接，工作状态下盖合在挂载箱2底部且工作端正对旋转承托机构3上的工件底部，用以测量与工件最底端的距离；

夹持机构6，安装在工作台1的另一对侧边上，设有一对关于工作台1对称的相向设置的工作端，用以将工件夹住并带动其运动；

激光切割机构7，设置在机架上，工作端可升降地设置在工作台1顶部，用以对工件进行切割；

真空泵，与挂载箱2连通，用以调节挂载箱2内部压强。

挂载箱2、旋转承托机构3、第一测量机构4、第二测量机构5、夹持机构6、激光切割机构7、真空泵均与控制器电连接。真空泵图中未示出。工作台1底部的支脚将工作台1的台板高度抬升，以便于为底部的挂载箱2以及挂载箱2底部的第二测量机构5的转动提供空间。初始状态下，激光切割机构7工作端位于较高位置，以便于工作人员将球形工件放置到工作台1上的旋转承托机构3顶端，第二测量机构5盖合在挂载箱2底部。工作人员将工件放到旋转承托机构3顶端后，第二测量机构5可以通过旋转承托机构3竖直方向的贯通处测量到工件底部最低点并发送信号给控制器，第二测量机构5工作端轴线与工件的球心共线。控制器发送信号给真空泵，真空泵抽取挂载箱2内部的空气，使挂载箱2内部气压减小，工件被吸附在旋转承托机构3顶端。控制器发送信号给第一测量机构4,第一测量机构4收到信号后一对工作端同步地相互靠近，从工件的两侧将工件抵紧，从而检测出工件的直径，并发送信号给控制器。通过第一测量机构4和第二测量机构5测得的数据，控制器可以算出工件球心的高度位置。控制器发送信号给夹持机构6,夹持机构6收到信号后调整工作端高度，然后从两侧将工件夹紧。控制器发送信号给第一测量机构4,第一测量机构4收到信号后复位。控制器发送信号给激光切割机构7,激光切割机构7收到信号后工作端向下靠近工件进行切割作业。控制器发送信号给真空泵，真空泵关闭以解除旋转承托机构3对工件底部的吸附作用。控制器通过夹持机构6带动工件升降和围绕水平方向的过球心的径向线旋转。控制器通过夹持机构6将工件重新放回旋转承托机构3顶端。控制器发送信号给旋转承托机构3,旋转承托机构3收到信号后将工件围绕其竖直方向过球心的径向线旋转，然后再通过夹持机构6再次夹取工件，由此消除切割盲区。控制器发送信号给挂载箱2,挂载箱2收到信号后控制第二测量机构5开启，使通过旋转承托机构3贯通处落入挂载箱2内的碎屑从挂载箱2底部掉落，被工作人员通过收集装置收集起来。

如图5所示，挂载箱2设有铰接座2a、开合控制组件2b和排气管2c；

铰接座2a，安装在挂载箱2的侧壁上，与第二测量机构5的一侧铰接配合；

开合控制组件2b，安装在挂载箱2上与铰接座2a同侧的外壁上，输出端与第二测量机构5啮合，用以控制第二测量机构5围绕其与铰接座2a的铰接处旋转；

排气管2c，安装在挂载箱2的侧壁上，与真空泵连通。

开合控制组件2b与控制器电连接。排气管2c与真空泵通过管道连通，图中未示出。通过开合控制组件2b控制第二测量机构5以铰接座2a为轴旋转，从而控制挂载箱2底部的开合。真空泵通过排气管2c控制挂载箱2内部的气压，从而控制旋转承托机构3对工件底部的吸附。

如图5所示，开合控制组件2b包括有第一安装板2b1、主动齿轮2b2和第一旋转驱动器2b3；

第一安装板2b1，垂直安装在铰接座2a的侧壁上，用以安装在主动齿轮2b2；

主动齿轮2b2，两端与第一安装板2b1转动连接，与第二测量机构5一端啮合，用以驱动第二测量机构5围绕铰接座2a旋转；

第一旋转驱动器2b3，安装在第一安装板2b1上，输出轴与主动齿轮2b2一端固定连接，用以驱动主动齿轮2b2旋转。

第一旋转驱动器2b3为与控制器电连接的伺服电机。控制器发送信号给第一旋转驱动器2b3,第一旋转驱动器2b3收到信号后以第一安装板2b1为支撑驱动主动齿轮2b2旋转，继而驱动与主动齿轮2b2啮合的第二测量机构5围绕铰接座2a轴线旋转，从而控制第二测量机构5在挂载箱2底部的开合。

如图7和图8所示，旋转承托机构3包括有旋转筒3a、柔性垫圈3b、蜗轮3c、蜗杆3d和第二旋转驱动器3e；

旋转筒3a，轴线竖直设置，外壁与工作台1台板转动连接，顶端和底端分别自工作台1台板的上端和下端伸出；

柔性垫圈3b，安装在旋转筒3a顶端唇口处，用以提高密封性并对工件提供保护；

蜗轮3c，套接在旋转筒3a底端，用以驱动旋转筒3a旋转；

蜗杆3d，可旋转地安装在工作台1底部，与蜗轮3c啮合，用以驱动蜗轮3c旋转；

第二旋转驱动器3e，安装在工作台1底部，输出轴与蜗杆3d的一端固定连接，用以驱动蜗杆3d旋转。

第二旋转驱动器3e为与控制器电连接的伺服电机。控制器发送信号给第二旋转驱动器3e,第二旋转驱动器3e收到信号后驱动蜗杆3d旋转，继而驱动与蜗杆3d啮合的蜗轮3c旋转。蜗杆3d带动旋转筒3a围绕竖直方向的轴线旋转，继而带动柔性垫圈3b顶端的工件旋转。旋转筒3a的空心结构可以便于第二测量机构5对工件底部距离进行测量。挂载箱2内气压降低时，旋转筒3a将工件向下吸附，柔性垫圈3b发生弹性变形，增加密封性的同时避免对工件外壁造成损伤。

如图6所示，第一测量机构4包括有第一支撑立板4a、抵接板4b、第一直线驱动器4c和第一测距传感器4d；

第一支撑立板4a，具有一对，对称地垂直安装在工作台1的一对侧边上；

抵接板4b，具有一对，分别安装在一对第一支撑立板4a相向设置的一侧，用以对固定在旋转承托机构3顶端的工件两侧进行抵接；

第一直线驱动器4c，具有一对，分别安装在一对第一支撑立板4a上，输出轴与抵接板4b固定连接，驱动方向水平地朝向工件设置，用以控制抵接板4b的水平位移；

第一测距传感器4d，安装在两个抵接板4b中任意一个朝向工件方向的面上，用以检测一对抵接板4b之间的距离。

第一直线驱动器4c、第一测距传感器4d与控制器电连接。第一直线驱动器4c为电动推杆。抵接板4b朝向第一支撑立板4a的一面设有红外线测距传感器，用以保证一对抵接板4b同步地相互靠近或远离，以保证使工件居中地被夹紧。抵接板4b朝向第一支撑立板4a的一侧设有与第一支撑立板4a沿水平方向间隙配合的导向杆，用以防止偏转。控制器发送信号给第一直线驱动器4c，一对第一直线驱动器4c收到信号后同时驱动一对抵接板4b同步地相互靠近，继而抵接在球形工件的两侧，一对抵接板4b之间的距离即为球形工件的直径长度。第一测距传感器4d将测得的数据发送信号给控制器。

如图9所示，第二测量机构5包括有翻转盖板5a、铰接部5b、从动齿轮5c和第二测距传感器5d；

翻转盖板5a，可旋转地设置在挂载箱2底部；

铰接部5b，安装在铰接部5b的一端，与挂载箱2铰接；

从动齿轮5c，套接在铰接部5b上，与挂载箱2啮合；

第二测距传感器5d，安装在翻转盖板5a上，翻转盖板5a与挂载箱2底部盖合状态下，轴线竖直向上设置且延长线经过工件球心。

第二测距传感器5d与控制器电连接。挂载箱2的开合控制组件2b通过主动齿轮2b2带动从动齿轮5c旋转，继而驱动铰接部5b围绕铰接座2a轴线旋转，从而带动翻转盖板5a在挂载箱2底部翻转，以实现挂载箱2底部的开合。通过第二测距传感器5d对工件底部位置进行测距，配合第一测量机构4测量的工件直径可以计算出工件的球形高度，以便夹持机构6一对工作端沿着水平穿过工件球心的径向线将工件夹紧。

如图3所示，夹持机构6包括有第二支撑立板6a、第一升降组件6b、旋转驱动组件6c、第二直线驱动器6d、夹紧板6e和柔性软垫6f；

第二支撑立板6a，具有一对，垂直且关于工作台1相互对称地安装在工作台1的一对侧边上；

第一升降组件6b，具有一对，安装在第二支撑立板6a上，工作方向竖直设置，用以带动旋转驱动组件6c升降；

旋转驱动组件6c，具有一对，可沿着水平朝向工件方向旋转地设置在第一升降组件6b的工作端上，用以驱动第二直线驱动器6d和夹紧板6e旋转；

第二直线驱动器6d，具有一对，固定在旋转驱动组件6c的工作端上，驱动方向水平地指向工件；

夹紧板6e，具有一对，安装在第二直线驱动器6d的输出轴上，朝向工件的一端中央位置设有球型凹槽，用以对工件两侧进行夹紧；

柔性软垫6f，具有一对，安装在夹紧板6e的球形凹槽上，用以增大夹紧板6e与工件之间的摩擦力并对工件进行保护。

第一升降组件6b、旋转驱动组件6c、第二直线驱动器6d均与控制器电连接。控制器发送信号给第一升降组件6b,第一升降组件6b收到信号后驱动旋转驱动组件6c、第二直线驱动器6d以及夹紧板6e一同同步升降，以改变夹紧板6e的高度。控制器发送信号给旋转驱动组件6c,旋转驱动组件6c收到信号后驱动第二直线驱动器6d和夹紧板6e围绕轴线旋转，继而带动被夹紧板6e夹紧的工件旋转。控制器发送信号给第二直线驱动器6d,第二直线驱动器6d收到信号后驱动一对夹紧板6e相互靠近或远离，从而夹紧或松开工件。柔性软垫6f可有效防止工件从夹紧板6e上掉落，还能对工件外壁起到防止磨损的效果。夹紧板6e上的球形凹槽也能有效地保证对球形工件的夹持效果。夹紧板6e靠近旋转驱动组件6c的一端设有于旋转驱动组件6c间隙配合的导柱，用以减小第二直线驱动器6d输出轴的径向受力，提高结构稳定性。

如图10所示，第一升降组件6b包括有水平支撑板6b1、活动架6b2和第三直线驱动器6b3；

水平支撑板6b1，安装在第二支撑立板6a外侧，用以对活动架6b2和第三直线驱动器6b3提供支撑；

活动架6b2，可沿竖直方向运动地安装在水平支撑板6b1下方，与旋转驱动组件6c连接，用以安装旋转驱动组件6c；

第三直线驱动器6b3，安装在第二支撑立板6a上，输出轴与活动架6b2固定连接，驱动方向竖直向下设置，用以控制活动架6b2的升降。

第三直线驱动器6b3为与控制器电连接的电动推杆。控制器发送信号给第三直线驱动器6b3，第三直线驱动器6b3收到信号后以水平支撑板6b1为支撑驱动活动架6b2在竖直方向上升降。

如图10所示，旋转驱动组件6c包括有第一旋转板6c1、第二旋转板6c2、连接轴6c3、蜗轮蜗杆传动副6c4和第三旋转驱动器6c5；

第一旋转板6c1，与活动架6b2水平方向上远离工作台1的一端转动连接，旋转轴轴线水平地朝向工作台1方向设置，用以驱动第二直线驱动器6d旋转；

第二旋转板6c2，与第二旋转板6c2水平方向上靠近工作台1的一端转动连接，与第一旋转板6c1轴线共线，与第二直线驱动器6d的前端固定连接，用以提高第二直线驱动器6d旋转的稳定性；

连接轴6c3，安装在第一旋转板6c1背离工作台1方向的一端，与第一旋转板6c1轴线共线；

蜗轮蜗杆传动副6c4，输出端套接在连接轴6c3上，输入端可旋转地设置在活动架6b2上；

第三旋转驱动器6c5，安装在活动架6b2上，输出轴与蜗轮蜗杆传动副6c4的输入端个连接，用以驱动蜗轮蜗杆传动副6c4。

第三旋转驱动器6c5为与控制器电连接的伺服电机。控制器发送信号给第三旋转驱动器6c5,第三旋转驱动器6c5驱动蜗轮蜗杆传动副6c4工作，继而带动第一旋转板6c1旋转。第一旋转板6c1带动连接轴6c3围绕其轴线旋转，从而控制夹紧板6e旋转。通过蜗轮蜗杆传动副6c4增大了输出扭矩，且具有较好的自锁能力。

如图4所示，激光切割机构7包括有支撑架7a、第二升降组件7b、移动控制组件7c和切割刀头7d；

支撑架7a，架设在工作台1上方；

第二升降组件7b，安装在支撑架7a顶端，驱动方向竖直向下地朝向工作台1方向设置；

移动控制组件7c，安装在移动控制组件7c的工作端上，用以控制切割刀头7d的位移；

切割刀头7d，安装在第二升降组件7b的工作端上，用以对工件进行切割。

第二升降组件7b、移动控制组件7c、切割刀头7d均与控制器电连接。第二升降组件7b为通过液压机驱动的升降结构，移动控制组件7c则为具XYZ和旋转能力的机械手，均为常见结构，在此不做赘述。第二升降组件7b用以控制移动控制组件7c和切割刀头7d的升降，以便于工作人员将工件放入或取出旋转承托机构3。切割刀头7d通过与夹持机构6的配合对球形工件实现无死角的切割。

本发明的工作原理：

本装置通过以下步骤实现本发明的功能，进而解决了本发明提出的技术问题：

步骤一、初始状态下，激光切割机构7工作端位于较高位置，以便于工作人员将球形工件放置到工作台1上的旋转承托机构3顶端，第二测量机构5盖合在挂载箱2底部。

步骤二、工作人员将工件放到旋转承托机构3顶端后，第二测量机构5可以通过旋转承托机构3竖直方向的贯通处测量到工件底部最低点并发送信号给控制器，第二测量机构5工作端轴线与工件的球心共线。

步骤三、控制器发送信号给真空泵，真空泵抽取挂载箱2内部的空气，使挂载箱2内部气压减小，工件被吸附在旋转承托机构3顶端。

步骤四、控制器发送信号给第一测量机构4,第一测量机构4收到信号后一对工作端同步地相互靠近，从工件的两侧将工件抵紧，从而检测出工件的直径，并发送信号给控制器。通过第一测量机构4和第二测量机构5测得的数据，控制器可以算出工件球心的高度位置。

步骤五、控制器发送信号给夹持机构6,夹持机构6收到信号后调整工作端高度，然后从两侧将工件夹紧。

步骤六、控制器发送信号给第一测量机构4,第一测量机构4收到信号后复位。控制器发送信号给激光切割机构7,激光切割机构7收到信号后工作端向下靠近工件进行切割作业。

步骤七、控制器发送信号给真空泵，真空泵关闭以解除旋转承托机构3对工件底部的吸附作用。

步骤八、控制器通过夹持机构6带动工件升降和围绕水平方向的过球心的径向线旋转。

步骤九、控制器通过夹持机构6将工件重新放回旋转承托机构3顶端。

步骤十、控制器发送信号给旋转承托机构3,旋转承托机构3收到信号后将工件围绕其竖直方向过球心的径向线旋转，然后再通过夹持机构6再次夹取工件，由此消除切割盲区。

步骤十一、控制器发送信号给挂载箱2,挂载箱2收到信号后控制第二测量机构5开启，使通过旋转承托机构3贯通处落入挂载箱2内的碎屑从挂载箱2底部掉落，被工作人员通过收集装置收集起来。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，包括有工作台（1）、挂载箱（2）、旋转承托机构（3）、第一测量机构（4）、第二测量机构（5）、夹持机构（6）、激光切割机构（7）和真空泵；

工作台（1），安装在机架上，由台板及台板下的支撑脚组成；

挂载箱（2），挂载在工作台（1）下方中央位置；

旋转承托机构（3），可旋转地安装在工作台（1）台板上，上下两端分别自工作台（1）的上下两端伸出，用以承托和调整工件的角度；

第一测量机构（4），设置在工作台（1）的一对侧边上，设有一对关于工作台（1）对称的相向设置的工作端，用以对放置在旋转承托机构（3）顶端的工件的直径进行测量；

第二测量机构（5），一端与挂载箱（2）底部铰接，工作状态下盖合在挂载箱（2）底部且工作端正对旋转承托机构（3）上的工件底部，用以测量与工件最底端的距离；

夹持机构（6），安装在工作台（1）的另一对侧边上，设有一对关于工作台（1）对称的相向设置的工作端，用以将工件夹住并带动其运动；

激光切割机构（7），设置在机架上，工作端可升降地设置在工作台（1）顶部，用以对工件进行切割；

真空泵，与挂载箱（2）连通，用以调节挂载箱（2）内部压强。

2.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，挂载箱（2）设有铰接座（2a）、开合控制组件（2b）和排气管（2c）；

铰接座（2a），安装在挂载箱（2）的侧壁上，与第二测量机构（5）的一侧铰接配合；

开合控制组件（2b），安装在挂载箱（2）上与铰接座（2a）同侧的外壁上，输出端与第二测量机构（5）啮合，用以控制第二测量机构（5）围绕其与铰接座（2a）的铰接处旋转；

排气管（2c），安装在挂载箱（2）的侧壁上，与真空泵连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，开合控制组件（2b）包括有第一安装板（2b1）、主动齿轮（2b2）和第一旋转驱动器（2b3）；

第一安装板（2b1），垂直安装在铰接座（2a）的侧壁上，用以安装在主动齿轮（2b2）；

主动齿轮（2b2），两端与第一安装板（2b1）转动连接，与第二测量机构（5）一端啮合，用以驱动第二测量机构（5）围绕铰接座（2a）旋转；

第一旋转驱动器（2b3），安装在第一安装板（2b1）上，输出轴与主动齿轮（2b2）一端固定连接，用以驱动主动齿轮（2b2）旋转。

4.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，旋转承托机构（3）包括有旋转筒（3a）、柔性垫圈（3b）、蜗轮（3c）、蜗杆（3d）和第二旋转驱动器（3e）；

旋转筒（3a），轴线竖直设置，外壁与工作台（1）台板转动连接，顶端和底端分别自工作台（1）台板的上端和下端伸出；

柔性垫圈（3b），安装在旋转筒（3a）顶端唇口处，用以提高密封性并对工件提供保护；

蜗轮（3c），套接在旋转筒（3a）底端，用以驱动旋转筒（3a）旋转；

蜗杆（3d），可旋转地安装在工作台（1）底部，与蜗轮（3c）啮合，用以驱动蜗轮（3c）旋转；

第二旋转驱动器（3e），安装在工作台（1）底部，输出轴与蜗杆（3d）的一端固定连接，用以驱动蜗杆（3d）旋转。

5.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，第一测量机构（4）包括有第一支撑立板（4a）、抵接板（4b）、第一直线驱动器（4c）和第一测距传感器（4d）；

第一支撑立板（4a），具有一对，对称地垂直安装在工作台（1）的一对侧边上；

抵接板（4b），具有一对，分别安装在一对第一支撑立板（4a）相向设置的一侧，用以对固定在旋转承托机构（3）顶端的工件两侧进行抵接；

第一直线驱动器（4c），具有一对，分别安装在一对第一支撑立板（4a）上，输出轴与抵接板（4b）固定连接，驱动方向水平地朝向工件设置，用以控制抵接板（4b）的水平位移；

第一测距传感器（4d），安装在两个抵接板（4b）中任意一个朝向工件方向的面上，用以检测一对抵接板（4b）之间的距离。

6.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，第二测量机构（5）包括有翻转盖板（5a）、铰接部（5b）、从动齿轮（5c）和第二测距传感器（5d）；

翻转盖板（5a），可旋转地设置在挂载箱（2）底部；

铰接部（5b），安装在铰接部（5b）的一端，与挂载箱（2）铰接；

从动齿轮（5c），套接在铰接部（5b）上，与挂载箱（2）啮合；

第二测距传感器（5d），安装在翻转盖板（5a）上，翻转盖板（5a）与挂载箱（2）底部盖合状态下，轴线竖直向上设置且延长线经过工件球心。

7.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，夹持机构（6）包括有第二支撑立板（6a）、第一升降组件（6b）、旋转驱动组件（6c）、第二直线驱动器（6d）、夹紧板（6e）和柔性软垫（6f）；

第二支撑立板（6a），具有一对，垂直且关于工作台（1）相互对称地安装在工作台（1）的一对侧边上；

第一升降组件（6b），具有一对，安装在第二支撑立板（6a）上，工作方向竖直设置，用以带动旋转驱动组件（6c）升降；

旋转驱动组件（6c），具有一对，可沿着水平朝向工件方向旋转地设置在第一升降组件（6b）的工作端上，用以驱动第二直线驱动器（6d）和夹紧板（6e）旋转；

第二直线驱动器（6d），具有一对，固定在旋转驱动组件（6c）的工作端上，驱动方向水平地指向工件；

夹紧板（6e），具有一对，安装在第二直线驱动器（6d）的输出轴上，朝向工件的一端中央位置设有球型凹槽，用以对工件两侧进行夹紧；

柔性软垫（6f），具有一对，安装在夹紧板（6e）的球形凹槽上，用以增大夹紧板（6e）与工件之间的摩擦力并对工件进行保护。

8.根据权利要求7所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，第一升降组件（6b）包括有水平支撑板（6b1）、活动架（6b2）和第三直线驱动器（6b3）；

水平支撑板（6b1），安装在第二支撑立板（6a）外侧，用以对活动架（6b2）和第三直线驱动器（6b3）提供支撑；

活动架（6b2），可沿竖直方向运动地安装在水平支撑板（6b1）下方，与旋转驱动组件（6c）连接，用以安装旋转驱动组件（6c）；

第三直线驱动器（6b3），安装在第二支撑立板（6a）上，输出轴与活动架（6b2）固定连接，驱动方向竖直向下设置，用以控制活动架（6b2）的升降。

9.根据权利要求8所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，旋转驱动组件（6c）包括有第一旋转板（6c1）、第二旋转板（6c2）、连接轴（6c3）、蜗轮蜗杆传动副（6c4）和第三旋转驱动器（6c5）；

第一旋转板（6c1），与活动架（6b2）水平方向上远离工作台（1）的一端转动连接，旋转轴轴线水平地朝向工作台（1）方向设置，用以驱动第二直线驱动器（6d）旋转；

第二旋转板（6c2），与第二旋转板（6c2）水平方向上靠近工作台（1）的一端转动连接，与第一旋转板（6c1）轴线共线，与第二直线驱动器（6d）的前端固定连接，用以提高第二直线驱动器（6d）旋转的稳定性；

连接轴（6c3），安装在第一旋转板（6c1）背离工作台（1）方向的一端，与第一旋转板（6c1）轴线共线；

蜗轮蜗杆传动副（6c4），输出端套接在连接轴（6c3）上，输入端可旋转地设置在活动架（6b2）上；

第三旋转驱动器（6c5），安装在活动架（6b2）上，输出轴与蜗轮蜗杆传动副（6c4）的输入端个连接，用以驱动蜗轮蜗杆传动副（6c4）。

10.根据权利要求1所述的一种用于切割的智能加工设备，其特征在于，激光切割机构（7）包括有支撑架（7a）、第二升降组件（7b）、移动控制组件（7c）和切割刀头（7d）；

支撑架（7a），架设在工作台（1）上方；

第二升降组件（7b），安装在支撑架（7a）顶端，驱动方向竖直向下地朝向工作台（1）方向设置；

移动控制组件（7c），安装在移动控制组件（7c）的工作端上，用以控制切割刀头（7d）的位移；

切割刀头（7d），安装在第二升降组件（7b）的工作端上，用以对工件进行切割。

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