CN103386553B - 激光切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光切割装置，其包括激光发生器、激光传输管、激光切割头以及用于同定激光切割头的固定座，激光切割头包括旋转体及旋转角度头，旋转体能以激光传输管的竖管为轴进行转动，旋转角度头可沿着水平轴转动，旋转角度头的下端设置激光出口，激光发生器输出的激光先后通过传输管、激光切割头内的五个反射镜，最后通过旋转角度头内的聚焦镜，从激光出口处输出，对待切割工件进行切割，能耗低，不浪费水资源，切割面光洁度高。
Description
技术领域
本发明涉及机电领域，特别是一种激光切割装置。
背景技术
目前汽车行业的顶棚、地毯通常是用水刀来切割，其能耗极高，水刀系统由高压泵、冷水机、真空吸附机、两台6轴机器人等部件组成，若按两班制测算，一台设备使用一年消耗的电费就要达到25万，因此，需要设计新的切割装置，对汽车的顶棚、地毯等部件进行切割。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的用于汽车行业顶棚、地毯切割的水刀切割装置能耗高的问题，提供一种能够解决前述问题的激光切割装置。
实现本发明的目的的技术方案如下：
一种激光切割装置，其包括激光发生器、激光传输管、激光切割头以及用于支撑激光切割头的固定座，激光传输管包括垂直连接的横管和竖管，激光发生器的激光输出端与激光传输管的横管入口相对，激光传输管的横管入口处设置有扩展口和圆孔缩口，激光传输管的折角处设置第一反射镜，第一反射镜与竖管呈45°角设置，且第一反射镜的镜面向下，激光传输管的下端与固定座的上端盖密封配合，激光切割头包括旋转体及旋转角度头，旋转体能以激光传输管的竖管为轴进行转动，旋转体与固定座转动配合，旋转体内具有空腔，空腔内设置第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，第二反射镜设置在第一反射镜的正下方，并与竖管的中心轴呈45°角设置，且第二反射镜的镜面向上，第三反射镜与第二反射镜的镜面相对且平行设置，第三反射镜设置在第二反射镜的外侧，且第三反射镜镜面向下，第四反射镜设置在第三反射镜的正下方，而且第四反射镜与第三反射镜之间的夹角为90°，第四反射镜镜面向上，旋转角度头连接在旋转体的下端，旋转角度头可沿着水平轴转动，旋转角度头内设置有第五反射镜，第五反射镜与水平轴方向呈45°角设置，第五反射镜设置在第四反射镜的内侧，且第五反射镜镜面向下，在第五反射镜下方设置有聚焦镜，旋转角度头的下端设置激光出口。
所述的固定座上设置有驱动电机，驱动电机的输出轴设置主动齿轮，旋转体的顶部设置有与主动齿轮啮合的被动齿轮，被动齿轮的中心孔与激光传输管的竖管下端的外壁之间设置密封挡圈。
所述的旋转体下端设置n形槽，n形槽一侧设置有电机驱动的高传动比的双曲面圆弧齿轮传动机构，第四反射镜设置在n形槽的另一侧，双曲面圆弧齿轮传动机构的输出齿轮通过旋转盘与旋转角度头连接，第五反射镜通过反射镜安装架设置在旋转角度头的中心孔内，旋转角度头两侧与n形槽之间设置有密封圈。因为旋转角度头体积小，且转速较低，因此，合理设定双曲面圆弧齿轮传动机构的传动比，可以使其满足旋转角度头的转动要求。
为了对旋转角度头进行降温冷却，防止部件的损坏，所述的固定座的上端盖上设置有循环冷却水接口，在旋转体内部设置有循环冷却水管，在旋转体的中部设置有循环冷却水连接口，所述的旋转角度头上设置有冷却腔，循环冷却水连接口通过输水管连接旋转角度头上的冷却腔。
为了防止灰尘对激光反射镜、聚焦镜的影响，所述的激光传输管的竖管与固定座的上端盖之间设置有密封圈，激光传输管的竖管上位于密封圈上方设置有对密封圈进行限位的限位圈，所述的固定座的上端盖与盖板之间也设置有密封圈。
进一步地，所述的第一反射镜通过反射镜固定座连接在激光传输管的横管和竖管的折角处，在反射镜固定座与激光传输管的装配面上设置有密封圈。
所述的旋转角度头的下端为锥形。通过这种设置激光可以从旋转角度头下端的激光出口发出。
所述的固定座的上端盖上设置有压缩气体接口，旋转体内设置有压缩气体导管，在旋转体的中部设置有压缩气体出口，压缩气体出口通过压缩气体传输管连接至旋转角度头上的压缩气体接入口。使用时，在压缩气体接口接入压缩气体，气体从激光出口喷出，将切割时产生的碎屑吹掉，确保切削面的平滑。
为了防止激光在传输过程中将旋转体内的冷却水管、压缩气体导管以及电机驱动线烧毁，所述的旋转体内，第三反射镜和第四反射镜之间设置有防护管。
为了使旋转体与固定座之间能够自由转动，所述的固定座与旋转体之间设置有轴承。
本发明的激光切割装置在使用时，通过激光发生器输出激光，因为目前的激光发生器发出的光柱的截面通常不是正圆形的，所以要对其进行处理，以确保产品切割的精度，激光发生器的激光输出口与激光传输管的横管正对，经过激光传输管的横管入口处的扩展口和圆形缩口，可以使激光的光柱的截面变成正圆形，并使激光沿着横管中心线传输，第一反射镜与激光传输管的竖管的中心线的夹角为45°，所以通过第一反射镜的反射，光线传输方向变为沿着竖管的中心轴竖直向下，并传输至第二反射镜，第二反射镜设置在第一反射镜的正下方，且第二反射镜与竖管的中心轴呈45°角设置，可以将光线改为水平方向，并传输至外侧的第三反射镜，第三反射镜与第二反射镜平行设置，可以将光线改为竖直向下，使激光传输至第四反射镜，第四反射镜与第三反射镜呈90°角设置，可以将光线改为水平方向，并传输至内侧的第五反射镜，第五反射镜与水平方向夹角为45度，因此，通过第五反射镜的反射光线会向着聚焦镜的中部传输，通过聚焦镜后传输至激光出口。在上述的光线传输路径中，第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜设置在旋转体内，第五反射镜和聚焦镜设置在旋转角度头内，随着旋转体的旋转第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜及聚焦镜会共同旋转，因为第二反射镜与竖管的中心轴呈45°角设置，所以通过第二反射镜的反射可以将光线改为水平方向，并射向第三反射镜，因为在旋转体转动时第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜之间相对的角度及位置不变，因此，光线能够按照上述的路径传输。第五反射镜和聚焦镜设置在旋转角度头内，随着旋转角度头的转动，第五反射镜和聚焦镜会发生相应的转动，但是，因为第五反射镜与水平线方向呈45度角设置，旋转角度头沿水平轴转动时，第五反射镜与水平轴之间的夹角不变，因此，从第四反射镜射过来的水平光线通过第五反射镜的反射总能够传输至聚焦镜的中部，聚焦后光柱直径调整为合适的直径，使光柱能量更加集中，并提高切割的精度。采用本发明的激光切割装置对待加工的汽车顶棚、地毯进行切割，加工效率高，而且与现有的水刀切割相比能耗低，节约用水，使生产成本下降。本发明的激光切割装置使用时，通常是设置在X、Y、Z三轴向移动支架上，通过三轴向移动支架可以使激光切割装置移动至任意的加工点，通过旋转体及旋转角度头的转动可以使激光出口与待加工的产品的加工点相对，可以一次完成对产品的切割加工，特别是对于形状结构比较复杂，采用本发明的激光切割装置，可以实现全自动化的切割，大幅度提高生产效率。而现有的激光切割装置，激光切割头通常是无法自由转动的，激光只能沿着固定的方向射出，因此，无法对结构复杂的工件进行切割，而且切割时，需要人工调整工件的位置，无法一次性自动切割成型。
附图说明
图1为激光切割装置的结构示意图；
图2为图1中的局部C-C向剖视图；
图3为图1的全剖视图；
图4为图3中A部放大图；
图中，1为激光发生器，2为激光传输管，3为激光切割头，4为固定座，5为扩展口，6为圆孔缩口，7为第一反射镜，8为上端盖，9为旋转体，10为旋转角度头，11为第二反射镜，12为第三反射镜，13为第四反射镜，14为第五反射镜，15为聚焦镜，16为激光出口，17为驱动电机，18为主动齿轮，19为被动齿轮，20为密封挡圈，21为n形槽，22为双曲面圆弧齿轮传动机构，23为旋转盘，24为反射镜安装架，25为循环冷却水接口，26为轴承，27为循环冷却水连接口，28为冷却腔，29为防护管，30为密封圈，31为限位圈，32为压缩气体接口，33为压缩气体出口，34为反射镜固定座。
具体实施方式
下面结合附图1至附图4对本发明进行详细的阐明：
实施例1
一种激光切割装置，其包括激光发生器1、激光传输管2、激光切割头3以及用于支撑激光切割头的固定座4，激光传输管2包括垂直连接的横管和竖管，激光发生器1的激光输出端与激光传输管2的横管入口相对，激光传输管2的横管入口处设置有扩展口5和圆孔缩口6，激光传输管2的折角处设置第一反射镜7，第一反射镜7与竖管呈45°角设置，且第一反射镜7的镜面向下，激光传输管2的下端与固定座4的上端盖密封配合，激光切割头3包括旋转体9及旋转角度头10，旋转体9能以激光传输管2的竖管为轴进行转动，旋转体9与固定座4转动配合，旋转体9内具有空腔，空腔内设置第二反射镜11、第三反射镜12和第四反射镜13，第二反射镜11设置在第一反射镜7的正下方，并与竖管的中心轴呈45°角设置，且第二反射镜11的镜面向上，第三反射镜12与第二反射镜11的镜面相对且平行设置，第三反射镜12设置在第二反射镜11的外侧，且第三反射镜12镜面向下，第四反射镜13设置在第三反射镜12的正下方，而且第四反射镜13与第三反射镜12之间的夹角为90°，第四反射镜13镜面向上，旋转角度头10连接在旋转体的下端，旋转角度头10可沿着水平轴转动，旋转角度头10内设置有第五反射镜14，第五反射镜14与水平轴方向呈45°角设置，第五反射镜14设置在第四反射镜13的内侧，且第五反射镜14镜面向下，在第五反射镜14下方设置有聚焦镜15，旋转角度头10的下端设置激光出口16。
实施例2
在实施例1方案中，所述的固定座4上设置有驱动电机17，驱动电机17的输出轴设置主动齿轮18，旋转体9的顶部设置有与主动齿轮18啮合的被动齿轮19，被动齿轮19的中心孔与激光传输管2的竖管下端的外壁之间设置密封挡圈20。
实施例3
在前述方案中，所述的旋转体9下端设置n形槽21，n形槽21一侧设置有电机驱动的高传动比的双曲面圆弧齿轮传动机构22，第四反射镜13设置在n形槽的另一侧，双曲面圆弧齿轮传动机构22的输出齿轮通过旋转盘23与旋转角度头10连接，第五反射镜14通过反射镜安装架24设置在旋转角度头10的中心孔内，旋转角度头10两侧与n形槽21之间设置有密封圈。因为旋转角度头10体积小，且转速较低，因此，合理设定双曲面圆弧齿轮传动机构22的传动比，可以使其满足旋转角度头的转动要求。
实施例4
在前述方案基础上，为了对旋转角度头10进行降温冷却，防止部件的损坏，所述的固定座4的上端盖上设置有循环冷却水接口25，在旋转体9内部设置有循环冷却水管，在旋转体9的中部设置有循环冷却水连接口27，所述的旋转角度头10上设置有冷却腔28，循环冷却水连接口27通过输水管连接旋转角度头10上的冷却腔28。
实施例5
在前述方案基础上，为了防止灰尘对激光反射镜、聚焦镜15的影响，所述的激光传输管2的竖管与固定座4的上端盖之间设置有密封圈30，激光传输管2的竖管上位于密封圈上方设置有对密封圈进行限位的限位圈31，所述的固定座4的上端盖与盖板之间也设置有密封圈30。
进一步地，所述的第一反射镜7通过反射镜固定座34连接在激光传输管的横管和竖管的折角处，在反射镜固定座34与激光传输管2的装配面上设置有密封圈。
所述的旋转角度头10的下端为锥形。通过这种设置激光可以从旋转角度头10下端的激光出口16发出。
实施例6
在前述方案基础上，所述的固定座4的上端盖上设置有压缩气体接口32，旋转体9内设置有压缩气体导管，在旋转体的中部设置有压缩气体出口33，压缩气体出口33通过压缩气体传输管连接至旋转角度头上的压缩气体接入口。使用时，在压缩气体接口32接入压缩气体，气体从激光出口喷出，将切割时产生的碎屑吹掉，确保切削面的平滑。
为了防止激光在传输过程中将旋转体9内的冷却水管、压缩气体导管以及电机驱动线烧毁，所述的旋转体9内，第三反射镜和第四反射镜之间设置有防护管29。
为了使旋转体9与固定座4之间能够自由转动，所述的固定座4与旋转体9之间设置有轴承26。
Claims (9)
1.一种激光切割装置，其特征在于：其包括激光发生器、激光传输管、激光切割头以及用于支撑激光切割头的固定座，激光传输管包括垂直连接的横管和竖管，激光发生器的激光输出端与激光传输管的横管入口相对，激光传输管的横管入口处设置有扩展口和圆孔缩口，激光传输管的折角处设置第一反射镜，第一反射镜与竖管呈45°角设置，且第一反射镜的镜面向下，激光传输管的下端与固定座的上端盖密封配合，激光切割头包括旋转体及旋转角度头，旋转体能以激光传输管的竖管为轴进行转动，旋转体与固定座转动配合，旋转体内具有空腔，空腔内设置第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，第二反射镜设置在第一反射镜的正下方，并与竖管的中心轴呈45°角设置，且第二反射镜的镜面向上，第三反射镜与第二反射镜的镜面相对且平行设置，第三反射镜设置在第二反射镜的外侧，且第三反射镜镜面向下，第四反射镜设置在第三反射镜的正下方，而且第四反射镜与第三反射镜之间的夹角为90°，第四反射镜镜面向上，旋转角度头连接在旋转体的下端，旋转角度头可沿着水平轴转动，旋转角度头内设置有第五反射镜，第五反射镜与水平轴方向呈45°角设置，第五反射镜设置在第四反射镜的内侧，且第五反射镜镜面向下，在第五反射镜下方设置有聚焦镜，旋转角度头的下端设置激光出口；
所述的固定座的上端盖上设置有压缩气体接口，旋转体内设置有压缩气体导管，在旋转体的中部设置有压缩气体出口，压缩气体出口通过压缩气体传输管连接至旋转角度头上的压缩气体接入口。
2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的固定座上设置有驱动电机，驱动电机的输出轴设置主动齿轮，旋转体的顶部设置有与主动齿轮啮合的被动齿轮，被动齿轮的中心孔与激光传输管的竖管下端的外壁之间设置密封挡圈。
3.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的旋转体下端设置n形槽，n形槽一侧设置有电机驱动的高传动比的双曲面圆弧齿轮传动机构，第四反射镜设置在n形槽的另一侧，双曲面圆弧齿轮传动机构的输出齿轮通过旋转盘与旋转角度头连接，第五反射镜通过反射镜安装架设置在旋转角度头的中心孔内，旋转角度头两侧与n形槽之间设置有密封圈。
4.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的固定座的上端盖上设置有循环冷却水接口，在旋转体内部设置有循环冷却水管，在旋转体的中部设置有循环冷却水连接口，所述的旋转角度头上设置有冷却腔，循环冷却水连接口通过输水管连接旋转角度头上的冷却腔。
5.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的激光传输管的竖管与固定座的上端盖之间设置有密封圈，激光传输管的竖管上位于密封圈上方设置有对密封圈进行限位的限位圈，所述的固定座的上端盖与盖板之间也设置有密封圈。
6.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的第一反射镜通过反射镜固定座连接在激光传输管的横管和竖管的折角处，在反射镜固定座与激光传输管的装配面上设置有密封圈。
7.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的旋转角度头的下端为锥形。
8.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的旋转体内，第三反射镜和第四反射镜之间设置有防护管。
9.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的固定座与旋转体之间设置有轴承。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213000, room 527, Xincheng mansion complex, No. 888 middle Wu Road, Wujin District, Jiangsu, Changzhou Applicant after: CHANGZHOU JINGSHENG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 213001, -2 building, building -24, 26 Middle Road, Lingshan Middle Road, Xixia villa tools industry base, Xinbei District, Jiangsu, Changzhou Applicant before: CHANGZHOU JINGSHENG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 213001 CHANGZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 213000 CHANGZHOU, JIANGSU PROVINCE |
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213000, -2 building, building -24, 26 Middle Road, Lingshan Middle Road, Xixia villa tools industry base, Xinbei District, Jiangsu, Changzhou Applicant after: CHANGZHOU JINGSHENG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 213000, room 527, Xincheng mansion complex, No. 888 middle Wu Road, Wujin District, Jiangsu, Changzhou Applicant before: CHANGZHOU JINGSHENG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221205 Address after: No. 28, Yagang Avenue, Fumin Industrial Concentration Zone, Xilaiqiao Town, Yangzhong City, Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212200 Patentee after: Jiangsu Jingsheng Automation Technology Co.,Ltd. Address before: 213000 2 / F, building 24, Lingshan Middle Road, XIXIASHU TOOL industry base, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee before: CHANGZHOU JINGSHENG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right |