CN111299814A - 一种激光切割机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光切割机，包括平台，平台下方设有支杆，平台后侧设有与其垂直的竖板，竖板上设有用于驱动旋转切割平台上下运动的升降机构，旋转切割平台包括一前侧开口的圆环状托板，托板上端设有一带有开口的圆环状齿圈，齿圈沿其圆周方向一侧设有与其啮合且相对设置的齿轮，每个齿轮分别与第一驱动电机连接，齿圈的另一侧沿其圆周方向间隔设有与其相抵靠且连接在托板上的多个滚轮，齿圈可围绕其中心做圆周转动，齿圈上端固定连接激光切割组件，托板下方的平台上开设一前侧开口的圆孔，圆孔上方设有夹持机构。本发明可以适用于不同大小的回转体的工件的切割，激光束对焦精准，垂直度好，切割效果佳，夹持、拿取工件方便快捷，加工成本低。

Description

一种激光切割机
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种激光切割机。
背景技术
激光切割是利用经聚焦的高功率密度的激光束照射于工件上，使被照射的产品迅速熔化或汽化或烧蚀或达到燃点，从而实现对工件的加工。
现有，对回转体工件的外表进行的激光切割，一般是采用转台将回转体工件固定，通过工业机器人控制激光切割头对回转体外表面进行激光切割。
现有激光内壁加工技术采用在终点聚焦，由于使用的是聚焦镜，对于不同尺寸的零件需要每次更换聚焦镜，这样增加了产品加工成本，同时操作繁琐。
由于对回转体工件进行切割，要求激光焦点位置必须精准，要始终保证激光光束和回转体外表面垂直，这使得工业机器人运动空间受到限制，容易出现移动死点，同时在切割过程中难以保证激光焦点保持恒定以及夹持、取放回转体工件较为复杂。因此，难以保证回转体工件的激光加工的质量和效率，同时加工成本也较高。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种激光切割机，通过设置可升降旋转切割平台以及夹持机构，使激光切割适用于不同大小的回转体的工件，激光束对焦精准，垂直度好，切割效果佳，拿取工件方便快捷，加工成本低。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种激光切割机，包括平台，所述平台下方设有支杆，所述平台后侧设有与其垂直的竖板，所述竖板上设有用于驱动旋转切割平台上下运动的升降机构，所述旋转切割平台包括一前侧开口的圆环状托板，所述托板上端设有一带有开口的圆环状齿圈，所述齿圈沿其圆周方向一侧设有与其啮合且相对设置的齿轮，每个所述齿轮分别与固定在托板下方的第一驱动电机连接，所述齿圈的另一侧沿其圆周方向间隔设有与其相抵靠且连接在托板上的多个滚轮，所述齿圈可围绕其中心做圆周转动，所述齿圈上端固定连接激光切割组件，所述托板下方的平台上开设一前侧开口的圆孔，所述圆孔上方设有用于夹持待加工工件的夹持机构。
通过采用上述技术方案，夹持机构将回转体工件夹紧固定，升降机构带动旋转切割平台上下运动，固定在齿圈上的激光切割组件又可随齿圈围绕待加工工件进行圆周运动，激光切割组件可以360度无死角完成对回转体工件的切割工作；平台上前侧开口的圆孔、托板上前侧开口以及齿圈上的开口，可以更方便快捷地放置夹持回转体工件或取下已加工完成的回转体工件，极大地提高了夹持取放回转体工件的效率。
本发明进一步设置为：所述升降机构包括竖直设置丝杠，所述丝杠上、下两端分别与固定在竖板上的丝杠座转动连接，所述丝杠上端设有用于驱动其转动的第二驱动电机，所述丝杠螺接丝杠螺母，所述丝杠两侧设有固定在竖板上的竖直滑杆；每个所述滑杆上分别套设连接杆一端，每个连接杆的另一端分别与托板固定连接，所述丝杠螺母固定连接连接块，所述连接块另一端固定连接托板。
通过采用上述技术方案，第二驱动电机驱动丝杠做正反转，带动丝杠螺母沿丝杠轴向方向做直线运动，从而带动托板做上下运动，实现整个旋转切割平台沿着滑杆做上下运动。
本发明进一步设置为：所述激光切割组件包括固定在齿圈上的底座，所述底座内设有直线电动推杆，所述底座上端设有与直线电动推杆连接的激光切割头，所述激光切割头的激光照射方向始终指齿圈的轴线。
通过采用上述技术方案，激光切割头通过直线电动推杆可以沿着齿圈的径向方向移动，实现激光切割头对不同大小的回转体外表面的精准对焦工作，并保证激光切割头的激光照射方向始终指与回转体工件的轴线，达到更好的切割效果。
本发明进一步设置为：所述夹持机构包括一对通过铰轴连接的弧状夹持爪，所述铰轴竖直固定在平台上，两所述夹持爪后端分别铰接摆臂,两所述摆臂的另一端分别铰接推拉块,所述推拉块与固定在竖板上的液压缸的缸杆固定连接。
通过采用上述技术方案，液压缸带动推拉块的前后运动，可以带动一对夹持爪以铰轴为轴进行夹紧或松弛动作，从而实现对回转体工件的夹紧或放开。
本发明进一步设置为：所述一对夹持爪的几何中心线与齿圈的中心线重合。
通过采用上述技术方案，一对夹持爪的几何中心线与齿圈的中心线重合，可以保证激光切割头在跟随齿圈转动时，激光切割头与回转体工件的外表面距离始终保持一致，达到激光切割头的精准对焦，提高激光切割的质量。
本发明进一步设置为：所述滚轮沿中央设有向外延伸环状凸起，与所述滚轮相抵靠的齿圈一侧设有与凸起相适配的环状凹槽。
通过采用上述技术方案，滚轮中央的凸起嵌设在齿圈一侧的凹槽内，保证了齿圈在沿其轴线做圆周运动的同时，齿圈在上下方向无窜动，进一步保证了激光切割头切割运动的精度，达到更好的切割效果。
本发明进一步设置为：所述齿轮沿齿圈的直径方向相对设置且齿圈的开口小于其半圆。
通过采用上述技术方案，两齿轮沿齿圈的直径方向相对设置且齿圈的开口小于其半圆，这使得当齿圈的开口转动到一个第一驱动电机，另一个第一驱动电机还能够与齿圈啮合，即保证无论齿圈如何转动，总能保证至少有一个第一驱动电机与齿圈啮合，保证了齿圈能够360度进行旋转，从而实现激光切割头的360度无死角转动，达到更好的激光切割效果；设置齿圈开口是为了能够实现对工具的快速夹持和取出功能，避免工件在夹持或取出过程中工件与齿圈的干涉，也避免工件过长时，夹持或取出工件的不便，提高夹持或取出工件的时间，提高工作效率。
本发明进一步设置为：所述平台上还设有集尘装置，所述集尘装置包括固定在平台上的集尘箱，所述集尘箱内设有集尘袋，所述集尘箱一侧连接抽风机，所述集尘箱上还连接与集尘袋连通的吸尘管，所述吸尘管的另一端连接激光切割组件。
通过采用上述技术方案，激光切割头切割后的粉尘、碎屑经抽风机吸入集尘箱内的集尘袋，保证切割质量，同时也防止粉尘扩散到空气中，提高了作业现场的整洁性。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1．本发明通过升降夹持机构将回转体工件夹紧固定，升降机构带动旋转切割平台上下运动，固定在齿圈上的激光切割组件又可随齿圈围绕待加工工件进行圆周运动，激光切割组件可以360度无死角完成对回转体工件的切割工作；平台上前侧开口的圆孔、托板上前侧开口以及齿圈上的开口朝向相同时，可以更方便快捷地放置夹持回转体工件或取下已加工完成的回转体工件，极大地提高了夹持、取放回转体工件的效率。
2．本发明的齿轮沿齿圈的直径方向相对设置且齿圈的开口小于其半圆，保证了无论齿圈如何转动，至少有一个第一驱动电机与齿圈啮合，保证了齿圈能够360度进行旋转，从而实现激光切割头的360度无死角转动，同时还能保证当齿圈的开口转动到与托板的开口一致时，方便对回转工件的夹持和取出，提高夹持和取出工件的效率。
3.本发明通过设置集尘装置，可以将激光切割头切割后产生的粉尘、碎屑经抽风机吸入集尘箱内的集尘袋，保证切割质量，同时也防止粉尘扩散到空气中，提高了作业现场的整洁性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是激光切割组件的结构示意图。
图示，1、平台；11、支杆；12、竖板；13、圆孔；2、旋转切割平台；21、托板；211、连接杆；212、连接块；22、齿圈；221、凹槽；23、齿轮；24、第一驱动电机；25、滚轮；251、凸起；3、升降机构；31、丝杠；32、丝杠座；33、第二驱动电机；34、丝杠螺母；35、滑杆；4、激光切割组件；41、底座；42、直线电动推杆；43、激光切割头；5、夹持机构；51、铰轴；52、夹持爪；53、摆臂；54、推拉块；55、液压缸；6、集尘装置；61、集尘箱；62、抽风机；63、吸尘管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种激光切割机，包括平台1，平台1下方设有支杆11，平台1后侧设有与其垂直的竖板12，竖板12上设有用于驱动旋转切割平台2上下运动的升降机构 3，旋转切割平台2包括一前侧开口的圆环状托板21，托板21上端设有一带有开口的圆环状齿圈22，齿圈22沿其圆周方向一侧设有与其啮合且相对设置的齿轮23，每个齿轮23分别与固定在托板21下方的第一驱动电机24连接，所述齿圈22的另一侧沿其圆周方向间隔设有与其相抵靠且连接在托板21上的多个滚轮25，齿圈22可围绕其中心做圆周转动，齿圈22上端固定连接激光切割组件 4，托板21下方的平台1上开设一前侧开口的圆孔13，圆孔13上方设有用于夹持待加工工件的夹持机构5。
本实施例中的齿圈22为外齿圈22，相对设置的齿轮23分布在齿圈22外侧并与齿圈22上的外齿啮合，齿圈22内侧为圆环面，滚轮25抵靠在齿圈22内侧的圆环面上，这保证了当第一驱动电机24带动齿轮23转动时，齿圈22能够围绕齿圈22的轴心做圆周运动。
在另一实施例中，齿圈22为内齿圈22，相对设置的齿轮23分布在齿圈22内侧并与齿圈22上的内齿啮合，齿圈22外侧为圆环面，滚轮25抵靠在齿圈22外侧的圆环面上，这同样也能保证当第一驱动电机24带动齿轮23转动时，齿圈22能够围绕齿圈22的轴心做圆周运动。
本实施例的升降机构 3包括竖直设置丝杠31，丝杠31上、下两端分别与固定在竖板12上的丝杠座32转动连接，丝杠31上端设有用于驱动其转动的第二驱动电机33，丝杠31螺接丝杠螺母34，丝杠31两侧设有固定在竖板12上的竖直滑杆35；每个滑杆35上分别套设连接杆211一端，每个连接杆211的另一端分别与托板21固定连接，丝杠螺母34固定连接连接块212，连接块212另一端固定连接托板21。
通过第二驱动电机33驱动丝杠31做正反转，带动丝杠螺母34沿丝杠31轴向方向做直线运动，从而带动托板21做上下运动，实现旋转切割平台2沿着滑杆35做上下运动，即带动激光切割组件4进行上下运动。
如图1、3所示，激光切割组件 4包括固定在齿圈22上的底座41，底座41内设有直线电动推杆42，底座41上端设有与直线电动推杆42连接的激光切割头43，激光切割头43通过直线电动推杆42可以沿着齿圈22的径向方向移动，实现激光切割头43对不同大小的回转体外表面的精准对焦工作，激光切割头43的激光照射方向始终指齿圈22的轴线，保证激光光束和回转体外表面始终垂直，达到更好的切割效果。
本实施例的夹持机构5包括一对通过铰轴51连接的弧状夹持爪52，铰轴51竖直固定在平台1上， 两夹持爪52后端分别铰接摆臂53,两摆臂53的另一端分别铰接推拉块54,推拉块54与固定在竖板12上的液压缸55的缸杆固定连接，通过液压缸55杠杆的前后运动实现夹持爪52的夹紧与放松，从而实现对回转体工件的夹紧或放开。
一对夹持爪52的几何中心线与齿圈22的中心线重合，这保证激光切割头43在跟随齿圈22转动时，激光切割头43与回转体工件的外表面距离始终保持一致，激光切割头43到回转体工件外表面的距离始终保持一致，达到更好的对焦效果，提高激光切割的质量。
如图1、2所示，在一实施例中，为了保证齿圈22的圆周转动过程中，齿圈22在上下方向无跳动，在滚轮25沿中央设有向外延伸环状凸起251，与滚轮25相抵靠的齿圈22一侧设有与凸起251相适配的环状凹槽221，滚轮25中央的凸起251嵌设在齿圈22一侧的凹槽221内，以提高激光切割头43运动的稳定性。
两齿轮23沿齿圈22的直径方向相对设置且齿圈22的开口小于其半圆，使齿圈22无论如何转动，总能保证至少有一个第一驱动电机24与齿圈22啮合，为齿圈22转动提供动力，实现激光切割头43的360度无死角转动，达到更好的激光切割效果。
设置齿圈22开口是为了能够实现齿圈22开口、托板21开口及圆孔13开口一致时，对工件的快速夹持和取出功能，齿圈22如果采用闭合环状齿圈22，在夹持或取出工件时需要避让开齿圈22对工件的阻挡，夹持或取出工件多有不便，夹持或取出工件效率则会大大降低，影响加工效率。
本实施例的平台1上还设有集尘装置6，集尘装置6包括固定在平台1上的集尘箱61，集尘箱61内设有集尘袋，集尘箱61一侧连接抽风机62，集尘箱61上还连接与集尘袋连通的吸尘管63，吸尘管63的另一端连接激光切割组件 4；激光切割头43切割后的粉尘、碎屑经抽风机62吸入集尘箱61内的集尘袋，防止切割过程中杂质对激光束的影响，保证切割质量；当杂质灰尘较多时，可以将集尘袋取出进行清理后再次使用，同时集尘装置6也防止粉尘扩散到空气中，提高了作业现场的整洁性。
本发明的工作过程如下：首先通过夹持机构5将回转体工件夹紧固定，通过第二驱动电机33驱动升降机构 3做上下运动，从而使与升降机构 3连接的旋转切割平台2运动到待加工回转体工件位置，第一驱动电机24工作，直线电动推杆42工作，将激光切割头43推至回转体工件表面合适位置，使其激光焦距正好聚焦到回转体工件表面，两个第一驱动电机24同步工作，当齿圈22的开口脱离开一个齿轮23的时候，还可以保证齿圈22上至少有一个齿轮23与齿圈22啮合，实现齿圈22可以360度无死角转动，完成对回转体工件的切割；通过第一驱动电机24和第二驱动电机33协同工作，可以使激光切割头43按照预定的切割形状运动，实现激光切割头43对回转体工件外表面的任意形状的切割，如雕花、刻字等切割工作，切割完毕后，使第一驱动电机24驱动齿圈22的开口转动到前侧与托板21的开口保持一致，夹持机构5的液压缸55动作，将夹持爪52打开，把加工好的回转体工件沿着齿圈22开口、托板21开口及圆孔13开口方向处取出即可。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光切割机，其特征在于，包括平台(1)，所述平台(1)下方设有支杆(11)，所述平台(1)后侧设有与其垂直的竖板(12)，所述竖板(12)上设有用于驱动旋转切割平台(2)上下运动的升降机构(3)，所述旋转切割平台(2)包括一前侧开口的圆环状托板(21)，所述托板(21)上端设有一带有开口的圆环状齿圈(22)，所述齿圈(22)沿其圆周方向一侧设有与其啮合且相对设置的齿轮(23)，每个所述齿轮(23)分别与固定在托板(21)下方的第一驱动电机(24)连接，所述齿圈(22)的另一侧沿其圆周方向间隔设有与其相抵靠且连接在托板(21)上的多个滚轮(25)，所述齿圈(22)可围绕其中心做圆周转动，所述齿圈(22)上端固定连接激光切割组件(4)，所述托板(21)下方的平台(1)上开设一前侧开口的圆孔(13)，所述圆孔(13)上方设有用于夹持待加工工件的夹持机构(5)。
2.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述升降机构( 3)包括竖直设置丝杠(31)，所述丝杠（31）上、下两端分别与固定在竖板(12)上的丝杠座(32)转动连接，所述丝杠(31)上端设有用于驱动其转动的第二驱动电机(33)，所述丝杠(31)螺接丝杠螺母(34)，所述丝杠(31)两侧设有固定在竖板(12)上的竖直滑杆(35)；每个所述滑杆(35)上分别套设连接杆(211)一端，每个连接杆(211)的另一端分别与托板(21)固定连接，所述丝杠螺母（34）固定连接连接块(212)，所述连接块(212)另一端固定连接托板(21)。
3.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述激光切割组件(4)包括固定在齿圈(22)上的底座(41)，所述底座(41)内设有直线电动推杆(42)，所述底座(41)上端设有与直线电动推杆(42)连接的激光切割头(43)，所述激光切割头(43)的激光照射方向始终指齿圈(22)的轴线。
4.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述夹持机构(5)包括一对通过铰轴(51)连接的弧状夹持爪(52)，所述铰轴(51)竖直固定在平台(1)上，两所述夹持爪(52)后端分别铰接摆臂(53),两所述摆臂(53)的另一端分别铰接推拉块(54，所述推拉块(54)与固定在竖板(12)上的液压缸(55)的缸杆固定连接。
5.如权利要求4所述的激光切割机，其特征在于，所述一对夹持爪(52)的几何中心线与齿圈(22)的中心线重合。
6.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述滚轮(25)沿中央设有向外延伸环状凸起(251)，与所述滚轮(25)相抵靠的齿圈(22)一侧设有与凸起(251)相适配的环状凹槽(221)。
7.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，两所述齿轮(23)沿齿圈(22)的直径方向相对设置且齿圈(22)的开口小于其半圆。
8.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述平台(1)上还设有集尘装置(6)，所述集尘装置(6)包括固定在平台(1)上的集尘箱(61)，所述集尘箱(61)内设有集尘袋，所述集尘箱(61)一侧连接抽风机(62)，所述集尘箱(61)上还连接与集尘袋连通的吸尘管(63)，所述吸尘管(63)的另一端连接激光切割组件( 4)。
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