CN108672962A - 一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机 - Google Patents

一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，包括底座、控制器、加工盒、通风机构和四个支脚，加工盒内设有平面移动装置、激光头和两个夹持机构，夹持机构包括平移组件、平移板、切换组件、切换轴、连接杆和两个夹持组件，切换组件包括第一齿轮、齿条、气泵、气缸和活塞，通风机构包括驱动组件和两个通风组件，该具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机通过夹持机构实现对工件的固定，在激光头对工件的一面切割后，夹持机构带动工件翻转，使激光头对另一面切割，提高了锥形激光束的切割精度，不仅如此，通过通风机构在切割时加强空气的流动，使得空气带走切割产生的热量和气化的金属，实现冷却和清洁，提高了设备的实用性。

Description

一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机
技术领域
本发明涉及激光设备领域，特别涉及一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机。
背景技术
激光切割机是将从激光器发出的激光，经过光路系统、聚集成高功率密度的激光束，激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化的金属吹走，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。
激光切割机运行时，激光器所发出的光束为锥形，切割时，激光光束是以锥形向下的，这时如果切割的工件的厚度较大，则切割的精度就会降低，切出来的缝隙也会增大，导致切割质量降低，不仅如此，由于激光切割机是通过高能量激光作用于产品上，激光在对工件进行烧蚀以达到切割的目的，使得工件在切割过程中，容易过热，甚至报废，导致工件加工的次品率增加，进一步降低了现有的激光切割机的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，包括底座、控制器、加工盒、通风机构和四个支脚，所述加工盒通过支脚固定在底座的上方，所述控制器固定在加工盒的下方，所述控制器内设有PLC，所述加工盒的两侧的内壁上设有开口，所述加工盒内设有平面移动装置、激光头和两个夹持机构，所述平面移动装置与激光头传动连接，所述平面移动装置和激光头均与PLC电连接，两个夹持机构分别位于加工盒内的两侧；
所述夹持机构包括平移组件、平移板、切换组件、切换轴、连接杆和两个夹持组件，所述平移组件与平移板传动连接，所述平移板的顶端套设在切换轴上，所述切换组件与切换轴传动连接，所述连接杆固定在切换轴上，两个夹持组件分别位于连接杆的两端；
所述切换组件包括第一齿轮、齿条、气泵、气缸和活塞，所述气泵与PLC电连接，所述气泵与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端与齿条固定连接，所述第一齿轮位于齿条的上方，所述第一齿轮套设在切换轴上，所述第一齿轮与齿条啮合；
所述通风机构包括驱动组件和两个通风组件，所述驱动组件位于加工盒的上方，两个通风组件分别位于加工盒的两侧，所述通风组件与开口一一对应，所述通风组件包括转轴、支撑单元、从动轮和两个扇叶，所述从动轮套设在转轴上，两个扇叶分别位于转轴的两侧，所述转轴通过支撑单元与加工盒连接。
作为优选，为了实现对工件的夹持，所述夹持组件包括固定板、第一电机、第一驱动轴、套管和夹持板，所述固定板固定在连接杆上，所述第一电机固定在固定板上，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与第一驱动轴传动连接，所述套管套设在第一驱动轴上，所述套管与夹持板固定连接，所述套管的与第一驱动轴的连接处设有与第一驱动轴匹配的螺纹。
作为优选，为了固定夹持板的移动方向，所述套管的两端均设有定向杆和定向管，所述定向管固定在固定板上，所述定向杆的一端固定在夹持板上，所述定向杆的另一端设置在定向管内。
作为优选，为了保证夹持效果，所述夹持板内设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。
作为优选，为了精确控制第一齿轮的转动角度，所述活塞的两侧设有限位单元，两个限位单元的距离位于第一齿轮的周长的一半，所述限位单元包括两个限位板，所述限位板固定在气缸的两侧的内壁上。
作为优选，为了带动平移板移动，所述平移组件包括第二电机、第一连杆和第二连杆，所述第二电机固定在加工盒的内壁上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与平移板铰接。
作为优选，为了实现平移板的平稳移动，所述平移板的底端设有滑板，所述加工盒内设有固定杆，所述固定杆的两端分别固定在加工盒的两侧的内壁上，所述滑板套设在固定杆上。
作为优选，为了辅助支撑转轴转动，所述支撑单元包括支撑环、两个夹板和两个支架，所述支撑环套设在转轴上，两个夹板分别位于支撑环的两侧，两个支架分别位于支撑环的上方和下方，所述夹板固定在转轴上，所述支撑环通过支架与加工盒固定连接。
作为优选，为了驱动从动轮转动，所述驱动组件包括第三电机、第二齿轮、第三齿轮、转动杆和两个驱动单元，所述第三电机固定在加工盒的上方，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与第二齿轮传动连接，所述第三齿轮套设在转动杆上，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，两个驱动单元分别位于转动杆的两端，所述驱动单元与通风组件一一对应，所述驱动单元包括驱动轮和皮带，所述驱动轮固定在转动杆上，所述驱动轮通过皮带与从动轮固定连接，所述第二齿轮的直径大于第三齿轮的直径。
作为优选，为了辅助支撑转动杆，所述驱动单元还包括固定环，所述固定环固定在加工盒的上方，所述固定环套设在转动杆上。
本发明的有益效果是，该具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机通过夹持机构实现对工件的固定，在激光头对工件的一面切割后，夹持机构带动工件翻转，使激光头对另一面切割，提高了锥形激光束的切割精度，与现有的夹持机构相比，该夹持机构结构灵活，可根据工件的尺寸灵活控制夹持位置，不仅如此，通过通风机构在切割时加强空气的流动，使得空气带走切割产生的热量和气化的金属，实现冷却和清洁，提高了设备的实用性，与现有的通风机构相比，该通风机构从两侧进行通风，使得空气流动加强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机的结构示意图；
图2是本发明的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机的夹持机构的俯视图；
图3是本发明的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机的切换组件的结构示意图；
图4是本发明的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机的夹持组件的结构示意图；
图中：1.底座，2.控制器，3.加工盒，4.固定环，5.支脚，6.平面移动装置，7.激光头，8.平移板，9.切换轴，10.连接杆，11.第一齿轮，12.齿条，13.气泵，14.气缸，15.活塞，16.转轴，17.从动轮，18.扇叶，19.固定板，20.第一电机，21.第一驱动轴，22.皮带，23.套管，24.夹持板，25.定向杆，26.定向管，27.压力传感器，28.限位板，29.第二电机，30.第一连杆，31.第二连杆，32.滑板，33.固定杆，34.支撑环，35.夹板，36.支架，37.第三电机，38.第二齿轮，39.第三齿轮，40.转动杆，41.驱动轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，包括底座1、控制器2、加工盒3、通风机构和四个支脚5，所述加工盒3通过支脚5固定在底座1的上方，所述控制器2固定在加工盒3的下方，所述控制器2内设有PLC，所述加工盒3的两侧的内壁上设有开口，所述加工盒3内设有平面移动装置6、激光头7和两个夹持机构，所述平面移动装置6与激光头7传动连接，所述平面移动装置6和激光头7均与PLC电连接，两个夹持机构分别位于加工盒3内的两侧；
该激光切割机中，通过支脚5固定支撑加工盒3，在使用设备时，将工件放置在两个夹持机构中，通过控制器2操作设备运行，通过平面移动装置6带动激光头7在平面移动，利用激光头7发射激光束，使得激光束对工件表面进行切割，当工件较厚时，控制器2调节激光头7的功率，使得激光的切割厚度为工件厚度的一半，而后夹持机构带动工件旋转半个圆周，使得工件的背面正对激光头7，再由激光头7对工件背面进行切割，由于激光头7发出的激光束为锥形，通过带动工件翻转，进行二次切割，可提高切割精度，为了防止切割位置的周围过热，影响工件的加工质量，通风机构运行，使得加工盒3的一侧的开口进风，而另一侧出风，加强空气流动，流动的空气将切割产生的热量带走，同时还可将工件的气化金属从开口带出，从而实现对加工盒3内部的清洁冷却，提高了设备的实用性。
如图2所示，所述夹持机构包括平移组件、平移板8、切换组件、切换轴9、连接杆10和两个夹持组件，所述平移组件与平移板8传动连接，所述平移板8的顶端套设在切换轴9上，所述切换组件与切换轴9传动连接，所述连接杆10固定在切换轴9上，两个夹持组件分别位于连接杆10的两端；
加工机构中，通过平移组件可带动平移板8移动，方便工作人员根据工件的尺寸大小调节夹持机构的位置，利用连接杆10上的两个夹持组件对工件的两面进行夹持，使得工件固定，当激光头7对工件的一面切割完成后，切换组件运行，带动切换轴9旋转半个圆周，使得工件翻转，方便激光头7对工件的另一面进行切割。
如图3所示，所述切换组件包括第一齿轮11、齿条12、气泵13、气缸14和活塞15，所述气泵13与PLC电连接，所述气泵13与气缸14连通，所述活塞15的一端设置在气缸14内，所述活塞15的另一端与齿条12固定连接，所述第一齿轮11位于齿条12的上方，所述第一齿轮11套设在切换轴9上，所述第一齿轮11与齿条12啮合；
当需要带动工件翻转时，PLC控制气泵13运行，改变气缸14中的气压，使得活塞15在气缸14内部移动，进而带动齿条12移动，齿条12作用在与之啮合的第一齿轮11上，使得齿轮带动切换轴9旋转半个圆周，通过连接杆10和夹持组件完成了工件的翻转。
如图1所示，所述通风机构包括驱动组件和两个通风组件，所述驱动组件位于加工盒3的上方，两个通风组件分别位于加工盒3的两侧，所述通风组件与开口一一对应，所述通风组件包括转轴16、支撑单元、从动轮17和两个扇叶18，所述从动轮17套设在转轴16上，两个扇叶18分别位于转轴16的两侧，所述转轴16通过支撑单元与加工盒3连接。
在切割进行时，PLC控制驱动组件，作用在两侧的通风组件上，使得通风组件中的从动轮17发生转动，从动轮17带动转轴16在支撑单元的作用下进行旋转，使得扇叶18发生旋转，产生气流。两个通风组件中，其中一个通风组件将外部空气通过开口吹入加工盒3内，而另一个通风组件用于将加工盒3内的空气从开口排出，从而加强空气的流动，便于带动激光切割时产生的热量。
如图4所示，所述夹持组件包括固定板19、第一电机20、第一驱动轴21、套管23和夹持板24，所述固定板19固定在连接杆10上，所述第一电机20固定在固定板19上，所述第一电机20与PLC电连接，所述第一电机20与第一驱动轴21传动连接，所述套管23套设在第一驱动轴21上，所述套管23与夹持板24固定连接，所述套管23的与第一驱动轴21的连接处设有与第一驱动轴21匹配的螺纹。
固定板19的位置固定在连接杆10上，PLC控制第一电机20启动，带动第一驱动轴21旋转，第一驱动轴21通过第一螺纹作用在套管23上，使得套管23带动夹持板24沿着第一驱动轴21的轴线移动，直至两个夹持组件中的夹持板24分别抵靠在工件的两侧，完成对工件的夹持和固定。
作为优选，为了固定夹持板24的移动方向，所述套管23的两端均设有定向杆25和定向管26，所述定向管26固定在固定板19上，所述定向杆25的一端固定在夹持板24上，所述定向杆25的另一端设置在定向管26内。当夹持板24发生移动时，夹持板24带动定向杆25沿着定向管26的轴线移动，由于定向杆25的移动方向固定，从而固定了夹持板24的移动方向，防止第一驱动轴21旋转时，造成套管23转动。
作为优选，为了保证夹持效果，所述夹持板24内设有压力传感器27，所述压力传感器27与PLC电连接。当夹持板24抵靠在工件的表面时，工件表面反作用于夹持板24，使得夹持板24内的压力传感器27检测到压力数据，并将压力数据反馈给PLC，PLC根据压力数据可确定夹持板24与工件之间的作用力，从而控制夹持组件运行，确保工件固定在两个夹持板24之间。
作为优选，为了精确控制第一齿轮11的转动角度，所述活塞15的两侧设有限位单元，两个限位单元的距离位于第一齿轮11的周长的一半，所述限位单元包括两个限位板28，所述限位板28固定在气缸14的两侧的内壁上。利用两个限位单元中的限位板28限制了活塞15的滑动范围，使得气泵13对气缸14充气或抽气时，活塞15在两个限位板28之间移动，两个限位板28的距离为第一齿轮11的周长的一半，使得活塞15和齿条12的移动距离为第一齿轮11的周长的一半，使得第一齿轮11的转动角度为半个圆周。
如图2所示，所述平移组件包括第二电机29、第一连杆30和第二连杆31，所述第二电机29固定在加工盒3的内壁上，所述第二电机29与PLC电连接，所述第二电机29与第一连杆30传动连接，所述第一连杆30通过第二连杆31与平移板8铰接。PLC控制第二电机29启动，带动第一连杆30转动，第一连杆30通过第二连杆31作用在平移板8上，使得平移板8发生移动。
作为优选，为了实现平移板8的平稳移动，所述平移板8的底端设有滑板32，所述加工盒3内设有固定杆33，所述固定杆33的两端分别固定在加工盒3的两侧的内壁上，所述滑板32套设在固定杆33上。固定杆33的位置固定，使得滑板32移动时以固定杆33的轴线发生位置，进而固定了平移板8的移动轨迹，使得平移板8沿着固定杆33的轴线进行稳定的移动。
作为优选，为了辅助支撑转轴16转动，所述支撑单元包括支撑环34、两个夹板35和两个支架36，所述支撑环34套设在转轴16上，两个夹板35分别位于支撑环34的两侧，两个支架36分别位于支撑环34的上方和下方，所述夹板35固定在转轴16上，所述支撑环34通过支架36与加工盒3固定连接。利用支架36将支撑环34固定在加工盒3上，使得转轴16以支撑环34的轴线进行旋转，通过两个夹板35使得支撑环34与转轴16的相对位置得到固定，防止转轴16沿着支撑环34滑动，从而辅助支撑转轴16旋转。
如图1所示，所述驱动组件包括第三电机37、第二齿轮38、第三齿轮39、转动杆40和两个驱动单元，所述第三电机37固定在加工盒3的上方，所述第三电机37与PLC电连接，所述第三电机37与第二齿轮38传动连接，所述第三齿轮39套设在转动杆40上，所述第三齿轮39与第二齿轮38啮合，两个驱动单元分别位于转动杆40的两端，所述驱动单元与通风组件一一对应，所述驱动单元包括驱动轮41和皮带22，所述驱动轮41固定在转动杆40上，所述驱动轮41通过皮带22与从动轮17固定连接，所述第二齿轮38的直径大于第三齿轮39的直径。
PLC控制第三电机37启动，带动第二齿轮38旋转，第二齿轮38作用在第三齿轮39上，使得第三齿轮39通过转动杆40带动驱动单元中的驱动轮41旋转，驱动轮41通过皮带22作用在从动轮17上，使得从动轮17发生旋转，进而实现了转轴16的转动，由于第二齿轮38的直径大于第三齿轮39的直径，第二齿轮38的外周线速度与第三齿轮39的外周线速度相等，使得第三齿轮39的转速大于第二齿轮38的转速，进而提高了转动杆40和驱动轮41的转速，使得从动轮17和转轴16的转速增加，加强了通风能力。
作为优选，为了辅助支撑转动杆40，所述驱动单元还包括固定环4，所述固定环4固定在加工盒3的上方，所述固定环4套设在转动杆40上。通过固定在加工盒3上方的固定环4对转动杆40进行辅助支撑，防止转动杆40过长引起的形变，保证驱动轮41平稳的旋转。
该激光切割机使用时，用户可根据工件的尺寸大小控制平移组件运行，改变两个夹持机构之间的距离，利用两个夹持组件对工件进行夹持固定后，由激光头7对工件的一面切割后，利用切换组件带动切换轴9旋转半个圆周，使得激光对工件的另一面进行切割，从而提高了锥形的激光束的切割精度，不仅如此，在切割进行时，通过驱动组件作用在两侧的通风组件上，使得外部空气通过开口与加工盒3内的空气进行流动，通过空气带走切割产生的热量和气化的金属，实现冷却和清洁功能，提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机通过夹持机构实现对工件的固定，在激光头7对工件的一面切割后，夹持机构带动工件翻转，使激光头7对另一面切割，提高了锥形激光束的切割精度，与现有的夹持机构相比，该夹持机构结构灵活，可根据工件的尺寸灵活控制夹持位置，不仅如此，通过通风机构在切割时加强空气的流动，使得空气带走切割产生的热量和气化的金属，实现冷却和清洁，提高了设备的实用性，与现有的通风机构相比，该通风机构从两侧进行通风，使得空气流动加强。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，包括底座(1)、控制器(2)、加工盒(3)、通风机构和四个支脚(5)，所述加工盒(3)通过支脚(5)固定在底座(1)的上方，所述控制器(2)固定在加工盒(3)的下方，所述控制器(2)内设有PLC，所述加工盒(3)的两侧的内壁上设有开口，所述加工盒(3)内设有平面移动装置(6)、激光头(7)和两个夹持机构，所述平面移动装置(6)与激光头(7)传动连接，所述平面移动装置(6)和激光头(7)均与PLC电连接，两个夹持机构分别位于加工盒(3)内的两侧；
所述夹持机构包括平移组件、平移板(8)、切换组件、切换轴(9)、连接杆(10)和两个夹持组件，所述平移组件与平移板(8)传动连接，所述平移板(8)的顶端套设在切换轴(9)上，所述切换组件与切换轴(9)传动连接，所述连接杆(10)固定在切换轴(9)上，两个夹持组件分别位于连接杆(10)的两端；
所述切换组件包括第一齿轮(11)、齿条(12)、气泵(13)、气缸(14)和活塞(15)，所述气泵(13)与PLC电连接，所述气泵(13)与气缸(14)连通，所述活塞(15)的一端设置在气缸(14)内，所述活塞(15)的另一端与齿条(12)固定连接，所述第一齿轮(11)位于齿条(12)的上方，所述第一齿轮(11)套设在切换轴(9)上，所述第一齿轮(11)与齿条(12)啮合；
所述通风机构包括驱动组件和两个通风组件，所述驱动组件位于加工盒(3)的上方，两个通风组件分别位于加工盒(3)的两侧，所述通风组件与开口一一对应，所述通风组件包括转轴(16)、支撑单元、从动轮(17)和两个扇叶(18)，所述从动轮(17)套设在转轴(16)上，两个扇叶(18)分别位于转轴(16)的两侧，所述转轴(16)通过支撑单元与加工盒(3)连接。
2.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述夹持组件包括固定板(19)、第一电机(20)、第一驱动轴(21)、套管(23)和夹持板(24)，所述固定板(19)固定在连接杆(10)上，所述第一电机(20)固定在固定板(19)上，所述第一电机(20)与PLC电连接，所述第一电机(20)与第一驱动轴(21)传动连接，所述套管(23)套设在第一驱动轴(21)上，所述套管(23)与夹持板(24)固定连接，所述套管(23)的与第一驱动轴(21)的连接处设有与第一驱动轴(21)匹配的螺纹。
3.如权利要求2所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述套管(23)的两端均设有定向杆(25)和定向管(26)，所述定向管(26)固定在固定板(19)上，所述定向杆(25)的一端固定在夹持板(24)上，所述定向杆(25)的另一端设置在定向管(26)内。
4.如权利要求2所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述夹持板(24)内设有压力传感器(27)，所述压力传感器(27)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述活塞(15)的两侧设有限位单元，两个限位单元的距离位于第一齿轮(11)的周长的一半，所述限位单元包括两个限位板(28)，所述限位板(28)固定在气缸(14)的两侧的内壁上。
6.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述平移组件包括第二电机(29)、第一连杆(30)和第二连杆(31)，所述第二电机(29)固定在加工盒(3)的内壁上，所述第二电机(29)与PLC电连接，所述第二电机(29)与第一连杆(30)传动连接，所述第一连杆(30)通过第二连杆(31)与平移板(8)铰接。
7.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述平移板(8)的底端设有滑板(32)，所述加工盒(3)内设有固定杆(33)，所述固定杆(33)的两端分别固定在加工盒(3)的两侧的内壁上，所述滑板(32)套设在固定杆(33)上。
8.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述支撑单元包括支撑环(34)、两个夹板(35)和两个支架(36)，所述支撑环(34)套设在转轴(16)上，两个夹板(35)分别位于支撑环(34)的两侧，两个支架(36)分别位于支撑环(34)的上方和下方，所述夹板(35)固定在转轴(16)上，所述支撑环(34)通过支架(36)与加工盒(3)固定连接。
9.如权利要求1所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述驱动组件包括第三电机(37)、第二齿轮(38)、第三齿轮(39)、转动杆(40)和两个驱动单元，所述第三电机(37)固定在加工盒(3)的上方，所述第三电机(37)与PLC电连接，所述第三电机(37)与第二齿轮(38)传动连接，所述第三齿轮(39)套设在转动杆(40)上，所述第三齿轮(39)与第二齿轮(38)啮合，两个驱动单元分别位于转动杆(40)的两端，所述驱动单元与通风组件一一对应，所述驱动单元包括驱动轮(41)和皮带(22)，所述驱动轮(41)固定在转动杆(40)上，所述驱动轮(41)通过皮带(22)与从动轮(17)固定连接，所述第二齿轮(38)的直径大于第三齿轮(39)的直径。
10.如权利要求9所述的具有冷却和清洁功能的高精度激光切割机，其特征在于，所述驱动单元还包括固定环(4)，所述固定环(4)固定在加工盒(3)的上方，所述固定环(4)套设在转动杆(40)上。
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