CN109414739A - 材料切割装置及材料切割系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种材料切割装置，该材料切割装置包括：框架主体，设置在材料的输送路径上；切割装置，安装在所述框架主体上，并切割被输送的材料的端部；激光预热装置，在被输送到所述切割装置之前，向材料照射激光束，以进行预热；以及阻断反射装置，阻断向所述切割装置反射的激光束，并将激光束再次反射到材料上。

Description

材料切割装置及材料切割系统

技术领域

本发明涉及一种切割材料的宽度方向的端部以精确加工材料的宽度方向尺寸的材料切割装置及材料切割系统。

背景技术

需要说明的是，在此部分描述的内容仅仅是提供关于本发明的背景信息，而并不构成现有技术。

在材料的切割工艺中，由于各种不同的原因而导致切割装置损坏，随着高强度钢的生产量的增加，在切割工艺中的材料中高强度钢的比例逐渐提高，因此刀等切割装置的损坏频率呈逐渐上升的趋势。

当发生切割装置的损坏时，会产生切割的产品的切割面不良的情况，并且存在诸如用于更换刀等的作业时间增加的问题，因此开发了利用通过改变刀的材质或者施加超声波等来进行表面处理的各种方法来延长刀的寿命的技术。

另外，采用了通过提高材料的温度以降低材料的强度来防止刀损坏的方法。

利用激光束的材料的局部加热在瞬间进行，并且预热结束之后快速冷却。

因此，如图1a所示，当由预热装置30预热的部分距离切割装置20切割材料S的切割点P过远时，材料被快速冷却，导致预热效率下降。

因此，如图1b所示，需要在由预热装置30预热的材料S被冷却之前利用切割装置20快速切割材料S，因此需要在靠近利用切割装置20切割材料的位置处实施激光预热。

但是，从材料表面反射的激光束会使切割装置的温度上升，并且升高的温度导致切割装置因热而疲劳度增加，或者切割装置之间的对齐状态发生改变，从而由切割条件的改变而导致切割性能下降并且发生机械故障。

另外，激光束根据材料的表面状态而不同，仅有约50％的激光束被吸收，而剩余的激光束从表面反射并形成散射图案。

因此，存在由于激光束从材料表面反射的特性而导致预热效率下降的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是在认识到上述的传统的材料切割装置中产生的要求或者问题中的至少一个的基础上完成的。

根据本发明的一个方面，提供一种材料切割装置，该材料切割装置可以在切割材料之前预热材料，并且能够防止由用于预热的热源导致的对设备的加热。

根据本发明的一个方面，提供一种材料切割装置，该材料切割装置可以在切割材料之前预热材料，并且能够提高材料的预热效率。

(二)技术方案

根据用于实现上述目的的一个方面，本发明提供一种材料切割装置，包括：框架主体，设置在材料的输送路径上；切割装置，安装在所述框架主体上，并切割被输送的材料的端部；激光预热装置，在被输送到所述切割装置之前，向材料照射激光束，以进行预热；以及阻断反射装置，阻断向所述切割装置反射的激光束，并将激光束再次反射到材料上。

优选地，阻断反射装置可以通过相对材料表面具有不同的倾斜角的至少两个阻断反射板的组合来将从材料反射的激光束再次反射到材料上。

优选地，阻断反射装置可以包括：第一阻断反射板，被设置成相对材料表面具有第一倾斜角；以及第二阻断反射板，与所述第一阻断反射板连接，并且具有相对小于所述第一倾斜角的第二倾斜角。

优选地，第一阻断反射板可以包括具有第一曲率半径的弯曲形的第一反射面，所述第二阻断反射板可以包括与所述第一阻断反射板连接并具有第二曲率半径的弯曲形的第二反射面，所述第二曲率半径相对小于所述第一阻断反射板的第一曲率半径。

优选地，阻断反射装置可以通过具有不同的曲率半径的至少两个阻断反射板部件的组合来将从材料反射的激光束再次反射到材料上。

优选地，材料切割装置可以进一步包括冷却装置，所述冷却装置设置在阻断反射装置与所述切割装置之间，并且包括冷却介质流动的冷却管路，以阻断向所述切割装置方向的热传递。

优选地，材料切割装置可以进一步包括反射板驱动装置，所述反射板驱动装置使所述阻断反射装置旋转，以能够调节从材料反射的激光束的反射方向。

优选地，切割装置可以包括：上切割轮，设置在所述框架主体上，并且与材料的上表面接触的同时切割材料；以及下切割轮，设置在所述框架主体上，并且与材料的下表面接触的同时与所述上切割轮一起切割材料，所述激光预热装置可以包括：上预热装置，设置在所述框架主体上，并且向材料的上表面照射激光束，以在到达所述上切割轮之前预热材料；以及下预热装置，设置在所述框架主体上，并且向材料的下表面照射激光束，以在到达所述下切割轮之前预热材料。

优选地，激光预热装置可以包括：预热头，安装在所述框架主体，并向材料照射激光束；激光振荡器，向所述预热头供应激光束；以及头驱动装置，使所述预热头在安装于所述框架主体上的状态下旋转，以调节材料的预热位置。

根据用于实现上述目的的另一方面，本发明提供一种材料切割系统，在所述材料切割系统中，设置一对所述材料切割装置，并且材料设置在一对所述材料切割装置之间，以同时切割材料的宽度方向的两侧端部区域。

(三)有益效果

根据如上所述的本发明的一个实施例，具有以下效果：可以在切割材料之前预热材料，并且通过阻断从材料反射的激光束，防止由用于预热的热源导致的对设备的加热，从而能够防止设备的损坏。

根据本发明的一个实施例，具有以下效果：可以在切割材料之前预热材料，并且将从材料反射的激光束再次反射到材料上，从而能够提高材料的预热效率。

附图说明

图1a是示出利用激光束的材料的预热方式的一个例子的图。

图1b是示出利用激光束的材料的预热方式的另一例子的图。

图2是根据本发明的一个实施例的材料切割装置的立体图。

图3是根据本发明的一个实施例的材料切割装置的侧视图。

图4a和图4b是根据本发明的另一实施例的材料切割装置的侧视图。

图5是根据本发明的另一实施例的材料切割装置的侧视图。

图6是根据本发明的又一实施例的材料切割装置的侧视图。

图7是根据本发明的一个实施例的材料切割装置的主视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，本发明的实施方式可以变更为其他各种实施方式，本发明的范围并不局限于以下说明的实施方式。另外，本发明的实施方式是为了向本领域中具有一般知识的普通技术人员更完整地说明本发明而提供的。附图中的组成要素的形状和尺寸可以被放大表示，以便更准确地描述。

下面，参照附图详细说明根据本发明的一个实施例的材料切割装置40。

参照图2，根据本发明的一个实施例的材料切割装置40可以包括框架主体100、切割装置200、阻断反射装置400，并且可以进一步包括冷却装置500和反射板驱动装置600。

如图2所示，所述材料切割装置40可以包括：框架主体100，设置在材料S的输送路径上；切割装置200，安装在所述框架主体100上，并切割被输送的材料S的端部；激光预热装置300，在被输送到所述切割装置200之前，向材料S照射激光束以进行预热；以及阻断反射装置400，阻断向所述切割装置200反射的激光束，并将激光束再次反射到材料S上。

如图2所示，框架主体100可以在被输送的材料S的至少一侧端部区域向外侧以预定间距隔开设置。

切割装置设置在框架主体100上，并切割被连续输送的材料S的宽度方向边缘部分，以将材料S加工成所需的尺寸。

切割装置可以包括：旋转轴230，可旋转地设置在框架主体100上；切割轮210，设置在旋转轴230上，并连续地切割材料S；以及切割驱动装置250，使所述旋转轴230旋转。

由切割装置200切割的作为切割对象的材料S可以由在轧制工艺中连续地输送的带钢构成。

其中，所述框架主体100是设置有切割装置200的框架部件，其结构和形状不局限于本发明，而是仅考虑对切割装置200的牢固的支撑和设置空间即可。

另外，虽然在图中未示出，但是作为一例，所述切割装置200可以使用切割轮，并且所述切割装置200并不局限于本发明，只要能够容易地切割材料S，则可以使用任何切割部件。

激光预热装置300是在切割装置200切割材料S之前预先加热切割对象部分的周边的组成构件。

在材料S被输送到切割装置200之前，激光预热装置300向材料S照射激光束，以局部快速加热材料S的切割对象部分。

如上所述，利用激光束局部加热作为切割对象的材料S，从而可以使施加在除了切割对象部分之外的剩余部分的热影响最小化。

另外，可以通过预先加热作为切割对象的材料S来实现材料S的切割工艺的高速化，因此可以提高设备的操作生产性。

但是，通过这样的激光预热装置300预热材料S时，虽然根据被输送的材料S的表面状态而不同，但在冷轧工艺的带钢的情况下，只有照射的激光束的约50％被吸收到材料S中以预热材料S，而剩余的激光束被反射。

因此，本发明的材料切割装置40考虑了阻断反射装置400的设置，以提高材料S的预热效率。

如图3所示，阻断反射装置400是设置在切割装置200的前面以阻断从材料S反射的激光束并且将激光束反射到材料S的装置。

阻断反射装置400可以设置在切割装置200的前面，以阻断从材料S反射的激光束照射到切割装置200，从而防止切割装置200的热变形，并且将反射的激光束再次反射到材料S上，以提高材料S的预热效率。

阻断反射装置400可以通过相对材料S表面具有不同的倾斜角的至少两个阻断反射板的组合来将从材料S反射的激光束再次反射到材料S上。

阻断反射板可以通过具有不同的倾斜角的至少两个阻断反射板的组合来将从材料S反射的激光束分配到设定的方向上，并再次反射到材料S上。

虽然在本说明书中示出并描述了组合两个阻断反射板的阻断反射装置400，但是并不一定局限于此，还可以组合三个以上的阻断反射板来形成阻断反射装置400。

如图4a和图4b所示，阻断反射装置400可以包括第一阻断反射板410和第二阻断反射板430。

阻断反射装置400可以包括：第一阻断反射板410，被设置成相对材料S表面具有第一倾斜角；以及第二阻断反射板430，与所述第一阻断反射板410连接，并且具有相对小于所述第一倾斜角的第二倾斜角。

如图4a和图4b所示，激光预热装置300可以通过头驱动装置350可旋转地设置在框架主体100上，因此可以调节材料S的预热开始点。

如上所述，通过旋转激光预热装置300来调节材料S的预热开始点，从而可以根据材料S的输送速度调节材料S的预热开始点。

如图4a所示，当材料S的输送速度相对较快时，材料S的预热开始点可以远离材料S的切割点P，以充分地预热材料S。

此时，从激光预热装置300照射的激光束加热材料S并从材料S反射，并且反射的激光束从第二阻断反射板430再次反射到材料S上，从材料S再次反射的激光束从第一阻断反射板410再次反射到材料S上，对材料S进行重复预热，从而可以相对快速地预热材料S。

如图4b所示，当材料S的输送速度相对较慢时，与图4a所示的情况相比，材料S的预热开始点可以靠近材料S的切割点P。

此时，从激光预热装置300照射的激光束加热材料并从材料S反射，并且反射的激光束从第一阻断反射板410可以再次反射到材料S上，从而对材料S进行预热。

如图5所示，所述第一阻断反射板410可以包括具有第一曲率半径R1的弯曲形的第一反射面，所述第二阻断反射板430可以包括与所述第一阻断反射板410连接并具有第二曲率半径R2的弯曲形的第二反射面，所述第二曲率半径R2相对小于所述第一阻断反射板410的第一曲率半径。

形成有具有相对较大的第一曲率半径R1的第一反射面的第一阻断反射板410的焦距相对长于第二阻断反射板430的焦距。

另外，形成有具有相对较小的第二曲率半径R2的第二反射面的第二阻断板430的焦距相对短于第一阻断反射板410的焦距。

如上所述，可以组合具有不同的焦距的第一阻断反射板410和第二阻断反射板430，以将从材料S反射的激光束分配到设定的方向上，从而可以提高材料S的加热效率。

如图5所示，阻断反射装置400可以通过具有不同的曲率半径的至少两个阻断反射板的组合来将从材料S反射的激光束再次反射到材料S上。

可以通过至少两个阻断反射板的组合来将从材料S反射的激光束分配到设定的方向上，从而可以提高材料S的加热效率。

阻断反射装置400可以包括：第一阻断反射板410，具有第一曲率半径R1；以及第二阻断反射板430，与所述第一阻断反射板410连接，并具有相对小于所述第一阻断反射板410的第一曲率半径的第二曲率半径R2。

阻断反射装置400可以进一步包括侧面阻断板(未示出)，所述侧面阻断板可以阻断连续设置的第一阻断反射板410和第二阻断反射板430的两侧侧面部分。

如图6所示，材料切割装置40可以进一步包括冷却装置500，所述冷却装置500设置在所述阻断反射装置400与所述切割装置200之间，并且包括冷却介质流动的冷却管路510，以阻断向所述切割装置200方向的热传递。

冷却装置500可以以预定的间隔隔开设置在阻断反射装置400的背面。

冷却装置500可以包括：冷却框架；冷却管路510，埋设在冷却框架的内部，并且通过冷却介质连续地流动而对冷却框架进行冷却；以及冷却箱，向冷却管路510供应冷却介质。

冷却管路510可以被配置成多个冷却管在冷却框架中沿至少一个方向隔开配置，并且邻接的冷却管彼此连接以形成连续的流路。

激光束从阻断反射装置400连续地反射而可能发生阻断反射装置400的过热，冷却装置500可以防止由于过热的阻断反射装置400的热传递到切割装置200而可能发生的切割装置200的过热。

如图7所示，可以进一步包括反射板驱动装置600，所述反射板驱动装置600使所述阻断反射装置400旋转，以能够调节从材料S反射的激光束的反射方向。

如图2和图3所示，切割装置200可以包括上切割轮211和下切割轮213。

切割装置200可以包括：上切割轮211，设置在所述框架主体100上，并且与材料S的上表面接触的同时切割材料S；以及下切割轮213，设置在所述框架主体100上，并且与材料S的下表面接触的同时与所述上切割轮211一起切割材料S。

如图2和图3所示，激光预热装置300可以包括上预热装置和下预热装置。

激光预热装置300可以包括：上预热装置，设置在所述框架主体100上，并且向材料S的上表面照射激光束，以在到达所述上切割轮之前预热材料S；以及下预热装置，设置在所述框架主体100上，并且向材料S的下表面照射激光束，以在到达所述下切割轮之前预热材料S。

如图7所示，激光预热装置300可以包括预热头310、激光振荡器330以及头驱动装置350。

激光预热装置300可以包括：预热头310，安装在所述框架主体100上，并向材料S照射激光束；激光振荡器330，向所述预热头310供应激光束；以及头驱动装置350，使所述预热头310在安装于所述框架主体100上的状态下旋转，以调节材料S的预热位置。

预热头310是在被输送到切割装置200之前向材料S照射激光束，以局部快速加热材料S的切割对象部分的装置。

如上所述，利用激光束局部加热作为切割对象的材料S，从而可以使施加到除了切割对象部分之外的剩余部分的热影响最小化。

预热头310可以通过头驱动装置350可旋转地设置在框架主体100上，并且可以根据材料S的输送速度调节材料S的预热开始点。

下面，参照附图详细描述根据本发明的一个实施例的材料切割系统。

如图7所示，在材料切割系统中，设置一对材料切割装置40，并且材料S设置在一对材料切割装置40之间，以能够同时切割材料S的宽度方向的两侧端部，从而可以将材料S加工成所需的宽度。

一对材料切割装置40可以以材料S设置在所述一对材料切割装置40之间的方式相对设置。

材料切割系统可以包括：第一材料切割装置40，用于切割材料S的一侧端部；以及第二材料切割装置40，用于切割材料S的另一侧宽度方向的端部。

另外，本发明的制造方法中可以适用上述的具有各种实施方式的材料切割装置40的各种实施方式。

因此，在材料切割系统中使用的框架主体100、切割装置200、激光预热装置200、阻断反射装置400的结构与上述的材料切割装置40的结构相同，因此省略对这些结构的重复的说明。

以上，详细描述了本发明的实施例，但是本发明的权利范围并不局限于上述的实施例，对于本领域技术人员来说，在不超出权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内进行各种修改和变形是显而易见的。

附图标记说明

20：切割装置 30：预热装置

40：材料切割装置 100：框架主体

200：切割装置 210：切割轮

211：上切割轮 213：下切割轮

230：旋转轴 250：切割驱动装置

300：激光预热装置 310：预热头

330：激光振荡器 350：头驱动装置

400：阻断反射装置 410：第一阻断反射板

430：第二阻断反射板 500：冷却装置

510：冷却管路 600：反射板驱动装置

P：切割点 R1：第一曲率半径

R2：第二曲率半径 S：材料

Claims (10)

1.一种材料切割装置，包括：

框架主体，设置在材料的输送路径上；

切割装置，安装在所述框架主体上，并切割被输送的材料的端部；

激光预热装置，在被输送到所述切割装置之前，向材料照射激光束，以进行预热；以及

阻断反射装置，阻断向所述切割装置反射的激光束，并将激光束再次反射到材料上。

2.根据权利要求1所述的材料切割装置，其特征在于，

所述阻断反射装置通过相对材料表面具有不同的倾斜角的至少两个阻断反射板的组合来将从材料反射的激光束再次反射到材料上。

3.根据权利要求1所述的材料切割装置，其中，

所述阻断反射装置包括：

第一阻断反射板，被设置成相对材料表面具有第一倾斜角；以及

第二阻断反射板，与所述第一阻断反射板连接，并且具有相对小于所述第一倾斜角的第二倾斜角。

4.根据权利要求3所述的材料切割装置，其中，

所述第一阻断反射板包括具有第一曲率半径的弯曲形的第一反射面，

所述第二阻断反射板包括与所述第一阻断反射板连接并具有第二曲率半径的弯曲形的第二反射面，所述第二曲率半径相对小于所述第一阻断反射板的第一曲率半径。

5.根据权利要求1所述的材料切割装置，其特征在于，

所述阻断反射装置通过具有不同的曲率半径的至少两个阻断反射板部件的组合来将从材料反射的激光束再次反射到材料上。

6.根据权利要求1所述的材料切割装置，进一步包括：

冷却装置，设置在所述阻断反射装置与所述切割装置之间，并且包括冷却介质流动的冷却管路，以阻断向所述切割装置方向的热传递。

7.根据权利要求1所述的材料切割装置，进一步包括：

反射板驱动装置，使所述阻断反射装置旋转，以能够调节从材料反射的激光束的反射方向。

8.根据权利要求1所述的材料切割装置，其中，

所述切割装置包括：

上切割轮，设置在所述框架主体上，并且与材料的上表面接触的同时切割材料；以及

下切割轮，设置在所述框架主体上，并且与材料的下表面接触的同时与所述上切割轮一起切割材料，

所述激光预热装置包括：

上预热装置，设置在所述框架主体上，并且向材料的上表面照射激光束，以在到达所述上切割轮之前预热材料；以及

下预热装置，设置在所述框架主体上，并且向材料的下表面照射激光束，以在到达所述下切割轮之前预热材料。

9.根据权利要求8所述的材料切割装置，其中，

所述激光预热装置包括：

预热头，安装在所述框架主体上，并向材料照射激光束；

激光振荡器，向所述预热头供应激光束；以及

头驱动装置，使所述预热头在安装于所述框架主体上的状态下旋转，以调节材料的预热位置。

10.一种材料切割系统，在所述材料切割系统中，设置一对根据权利要求1至9中任一项所述的材料切割装置，并且材料设置在一对所述材料切割装置之间，以同时切割材料的宽度方向的两侧端部区域。