CN112809199A - 一种激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光切割机，用于切割工件，包括激光切割系统、检测系统和移动工作台，所述激光切割系统用于切割所述工件，所述检测系统用于检测切割后的所述工件的轮廓，所述移动工作台用于承载所述工件以及用于将切割后的所述工件输送给所述检测系统检测。本发明中的激光切割机可使工件切割后直接进行检测，无需将工件拆卸后再进行检测，从而可提高工件加工和检测效率，无需额外占用检测场地，节省人工成本。

Description

一种激光切割机

技术领域

本发明涉及激光切割和检测领域技术领域，特别涉及一种激光切割机。

背景技术

如今激光切割技术已广泛应用于各行各业，比如航空航天、汽车、工程机械、模具、健身器材以及钣金加工等领域。激光切割机既可以对标准化的板材和管材进行切割，也可以对具有复杂曲面结构的三维零件进行切割。目前工件切割完成后，需要从激光切割机上拆卸下来，然后采用专门的检具对切割后的工件进行检测。然而，针对大批量的工件，需要做专门的检具，设计难度大，成本高，而且需额外占用场地，针对小批量的工件，例如航空航天领域的三维曲面、管类、球类零件的检测，还是依靠手工操作，效率低，精度差，劳动强度大。

因此，需要对现有的激光切割机进行改进，以使工件在切割完成后无需拆卸即可直接进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光切割机，以解决现有的激光切割机切割工件后需要拆卸工件才能进行检测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光切割机，用于切割工件，包括激光切割系统、检测系统和移动工作台，所述激光切割系统用于切割所述工件，所述检测系统用于检测切割后的所述工件的轮廓，所述移动工作台用于承载所述工件以及用于将切割后的所述工件输送给所述检测系统检测。

可选的，所述移动工作台包括底座、工作台导轨、切割台、工作台电机、工作台传动轴、工作台齿轮和工作台齿条，所述工作台导轨和所述工作台齿条设置在所述底座上，所述切割台与所述工作台导轨滑动连接，所述工作台电机设置在所述切割台上，所述工作台传动轴设置在所述切割台上，且与所述切割台转动连接，所述工作台齿轮设置在所述工作台传动轴的两端，所述工作台齿条设置在所述底座上，所述工作台齿轮和所述工作台齿条啮合传动。

可选的，所述检测系统包括机器人、机器人支架、光学跟踪器、跟踪器支架和扫描仪，所述机器人设置在所述机器人支架上，所述扫描仪设置在所述机器人上，所述光学跟踪器设置在所述跟踪器支架上，所述扫描仪和所述光学跟踪器相配合用于扫描工件的轮廓。

可选的，所述激光切割系统包括机架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件和激光切割头，所述X轴组件设置在所述机架上，所述Y轴组件设置在所述X轴组件上，所述Z轴组件设置在所述Y轴组件上，所述激光切割头设置在所述Z轴组件上，所述Z轴组件用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向移动，所述Y轴组件用于驱动所述Z轴组件沿Y轴方向移动，所述X轴组件用于驱动所述Y轴组件沿X轴方向移动，所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向相互垂直。

可选的，所述X轴组件包括移动横梁和X轴驱动组件，所述移动横梁与所述机架滑动连接，所述X轴驱动组件用于驱动所述移动横梁相对所述机架沿X轴方向滑动，所述Y轴组件设置在所述移动横梁上。

可选的，所述Y轴组件包括Y轴移动件和Y轴驱动组件，所述Y轴移动件与所述移动横梁滑动连接，所述Y轴驱动组件用于驱动所述Y轴移动件相对所述移动横梁沿Y轴方向滑动。

可选的，所述Z轴组件包括Z轴移动件和Z轴驱动组件，所述Z轴移动件与所述Y轴移动件滑动连接，所述Z轴驱动组件用于驱动所述激光切割头相对所述Y轴移动件沿Z轴方向滑动。

可选的，还包括激光防护房，所述激光防护房罩设在所述激光切割系统和部分所述移动工作台上。

可选的，所述激光防护房包括两个移动门、一个提升门和两个安全门锁，所述移动门位于所述激光防护房的左右两侧，所述提升门位于所述移动工作台上，所述安全门锁设置在所述移动门上。

可选的，所述激光防护房还包括防辐射的观察窗。

本发明提供一种激光切割机，具有以下有益效果：

由于激光切割系统用于切割工件，所述检测系统用于检测切割后的工件的轮廓，所述移动工作台用于承载工件，以及用于将切割后的工件输送给检测系统检测，因此，可使工件切割后直接进行检测，无需将工件拆卸后再进行检测，从而可提高工件加工和检测效率，无需额外占用检测场地，节省人工成本。并且，若检测切割后的工件不合格，可直接通过移动工作台将待返修的工件输送给激光切割系统再次切割，从而提高工件的加工和检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例中激光切割机的立体图；

图2是本发明实施例中激光切割机的主视图；

图3是本发明实施例中激光切割机中检测系统、激光切割系统和移动工作台的的立体图；

图4是本发明实施例中激光切割机中激光切割系统中的机架的立体图；

图5是本发明实施例中激光切割机设置有激光防护房的示意图。

附图标记说明：

100-检测系统；110-机器人；120-机器人支架；130-光学跟踪器；140-跟踪器支架；150-扫描仪；

200-激光切割系统；210-机架；220-X轴组件；230-Y轴组件；240-Z轴组件；250-激光切割头；

300-移动工作台；

410-激光防护房；420-光纤激光器；430-冷水机；440-稳压电源；450-抽风除尘系统；460-操作台；470-电气柜；480-防护围栏；490-安全光幕。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种激光切割机作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例提供一种激光切割机，用于切割工件。参考图1、图2、图3和图4，图1是本发明实施例中激光切割机的立体图，图2是本发明实施例中激光切割机的主视图，图3是本发明实施例中激光切割机中检测系统100、激光切割系统200和移动工作台300的的立体图，图4是本发明实施例中激光切割机中激光切割系统200中的机架210的立体图，所述激光切割机包括检测系统100、激光切割系统200和移动工作台300，所述激光切割系统200用于切割工件，所述检测系统100用于检测切割后的工件的轮廓，所述移动工作台300用于承载工件以及用于将切割后的工件输送给检测系统100检测。由于激光切割系统200用于切割工件，所述检测系统100用于检测切割后的工件的轮廓，所述移动工作台300用于承载工件，以及用于将切割后的工件输送给检测系统100检测，因此，可使工件切割后直接进行检测，无需将工件拆卸后再进行检测，从而可提高工件加工和检测效率，无需额外占用检测场地，节省人工成本。并且，若检测切割后的工件不合格，可直接通过移动工作台300将待返修的工件输送给激光切割系统200再次切割，从而提高工件的加工和检测效率。

所述移动工作台300包括底座、工作台导轨、切割台、工作台电机、工作台传动轴、工作台齿轮和工作台齿条。所述工作台导轨和所述工作台齿条设置在所述底座上，所述切割台与所述工作台导轨滑动连接，所述工作台电机设置在所述切割台上，所述工作台传动轴设置在所述切割台上，且与所述切割台转动连接，所述工作台齿轮设置在所述工作台传动轴的两端，所述工作台齿条设置在所述底座上，所述工作台齿轮和所述工作台齿条啮合传动。通过工作台电机驱动工作台传动轴转动，通过工作台传动轴驱动工作台齿轮转动，通过工作台齿轮和工作台齿条啮合传动使切割台相对工作台导轨滑动，从而实现切割台相对底座往复移动，如此可通过工作台电机加齿轮齿条传动，将工件输送给检测系统100和激光切割系统200。

其中，所述切割台的幅面为4000mmx2000mm，所述底座采用高强度矩形管与钢板焊接而成，所述工作台电机为高扭矩伺服电机。

所述检测系统100包括机器人110、机器人支架120、光学跟踪器130、跟踪器支架140和扫描仪150。所述机器人110设置在所述机器人支架120上，所述扫描仪150设置在所述机器人110上，所述光学跟踪器130设置在所述跟踪器支架140上。所述扫描仪150和所述光学跟踪器130相配合用于扫描工件的轮廓。扫描仪150和工业机器人110配合使用，可提高在线检测和质量控制(QC)流程的可靠性、速度和功能多样性。

所述机器人支架120包括立柱和固定设置在所述立柱上的横梁，所述机器人110设置在所述横梁上，如此使所述机器人110倒挂在所述横梁上，可节省空间。例如，所述机器人110可为FANUC公司M-20iA机器人。

扫描仪150可以是加拿大Creaform公司机器人装配式光学CMM 3D扫描仪MetraSCAN 3D R-Series，采用CREAFORM公司MetraSCAN 750-R Elite扫描头，精度可达0.03mm(结合光学跟踪器130)。

光学跟踪器130采用CREAFORM公司C-Track Next Elite主机，测量速度为80次测量/秒，通过支架固定，对目标点进行动态跟踪，可使系统精确锁定到待测部件上。

所述激光切割系统200包括机架210、X轴组件220、Y轴组件230、Z轴组件240和激光切割头250。所述X轴组件220设置在所述机架210上，所述Y轴组件230设置在所述X轴组件220上，所述Z轴组件240设置在所述Y轴组件230上，所述激光切割头250设置在所述Z轴组件240上，所述Z轴组件240用于驱动所述激光切割头250沿Z轴方向移动，所述Y轴组件230用于驱动所述Z轴组件240沿Y轴方向移动，所述X轴组件220用于驱动所述Y轴组件230沿X轴方向移动，所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向相互垂直。

所述X轴组件220包括移动横梁和X轴驱动组件。所述移动横梁与所述机架210滑动连接，所述X轴驱动组件用于驱动所述移动横梁相对所述机架210沿X轴方向滑动，所述Y轴组件230设置在所述移动横梁上。

具体的，所述X轴驱动组件包括X轴导轨、X轴滑块、X轴旋转驱动器、X轴齿轮和X轴齿条，所述X轴导轨的数量为两根，两根X轴导轨设置在所述机架210上，所述X轴滑块与所述移动横梁固定连接，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动连接，所述X轴旋转驱动器、X轴齿轮和X轴齿条的数量为两个，两个所述X轴旋转驱动器和两个所述X轴齿轮设置在所述移动横梁的两端上，两个所述X轴齿条设置在所述机架210上，两个所述X轴旋转驱动器用于分别驱动一个所述X轴齿轮转动，所述X轴齿轮与所述X轴齿条啮合传动。通过所述X轴旋转驱动器分别驱动一个所述X轴齿轮转动，从而驱动与X轴齿轮啮合的X轴齿条相对移动横梁移动，进而实现移动横梁相对机架210移动，即通过双边齿轮齿条同步驱动移动横梁沿X轴方向移动，最大直线速度达到100m/min，最大加速度1G。

所述移动横梁包括焊接制成的箱式结构的梁体和设置于所述梁体内部的若干按三角形布置的筋板，所述筋板的上边沿和所述筋板的下边沿分别与梁体的内壁的上表面和下表面接触，以提升整个移动横梁的强度和刚性。所述梁体主要采用高强度4mm厚Q345钢进行焊接，所述筋板为3mm厚Q345钢板。

其中，所述X轴旋转驱动器为高转速高扭矩伺服电机。

所述Y轴组件230包括Y轴移动件和Y轴驱动组件。所述Y轴移动件与所述移动横梁滑动连接，所述Y轴驱动组件用于驱动所述Y轴移动件相对所述移动横梁沿Y轴方向滑动。

具体的，所述Y轴驱动组件包括主导轨、副导轨、Y轴滑块、Y轴旋转驱动器、Y轴齿轮和Y轴齿条。所述主导轨设置在所述移动横梁上端面上，所述副导轨设置在所述移动横梁的侧端面上，所述Y轴滑块与所述Y轴移动件固定连接，所述Y轴滑块与所述主导轨和所述副导轨滑动连接，所述Y轴旋转驱动器和所述Y轴齿轮设置在所述Y轴移动件上，所述Y轴齿条设置在所述移动横梁上，所述Y轴齿轮与所述Y轴齿条啮合传动。通过所述Y轴旋转驱动器驱动所述Y轴齿轮转动，从而驱动与Y轴齿轮啮合的Y轴齿条相对Y轴滑块移动，进而实现Y轴移动件相对移动横梁移动，即通过齿轮齿条驱动Y轴移动件沿Y轴方向移动。Y轴组件230的传动方式为齿轮齿条单边驱动形式，最大直线速度达到100m/min，最大加速度1G。

其中，所述Y轴旋转驱动器为高转速高扭矩伺服电机，所述Y轴移动件为L型铸铝件。

所述Z轴组件240包括Z轴移动件和Z轴驱动组件。所述Z轴移动件与所述Y轴移动件滑动连接，所述Z轴驱动组件用于驱动所述激光切割头250相对所述Y轴移动件沿Z轴方向滑动。

具体的，所述Z轴驱动组件包括Z轴导轨、Z轴滑块、Z轴旋转驱动器、Z轴齿轮和Z轴齿条。所述Z轴滑块设置在所述所述Y轴移动件上，所述Z轴导轨与所述Z轴移动件固定连接，所述Z轴滑块与所述Z轴导轨滑动连接，所述Z轴旋转驱动器和所述Z轴齿轮设置在所述Z轴移动件上，所述Z轴齿条设置在所述Y轴移动件上，所述Z轴齿轮与所述Z轴齿条啮合传动。通过所述Z轴旋转驱动器驱动所述Z轴齿轮转动，从而驱动与Z轴齿轮啮合的Z轴齿条相对Z轴导轨移动，进而实现Z轴移动件相对Y轴移动件移动，即通过齿轮齿条驱动Z轴移动件沿Z轴方向移动。Z轴组件240的传动方式为齿轮齿条单边驱动形式，最大直线速度达到100m/min，最大加速度1G。

其中，所述Z轴旋转驱动器为高转速高扭矩伺服电机，所述Z轴移动件为圆筒形铸铝件，所述Z轴移动件的材质为ZL101A铝合金。

激光切割头250具备一个旋转轴C轴和一个摆动轴A轴，C轴可无限回转，A轴摆动范围±135°。

参考图5，图5是本发明实施例中激光切割机设置有激光防护房410的示意图，所述激光切割机还包括激光防护房410，所述激光防护房410罩设在所述激光切割系统200和部分所述移动工作台300上。所述检测系统100设置在所述激光防护房410外。所述激光防护房410采用铝合金型材落地结构形式，完全隔离和防止激光泄漏。

所述激光防护房410包括两个移动门、一个提升门和两个安全门锁。所述移动门位于所述激光防护房410的左右两侧，所述提升门位于所述移动工作台300上，所述安全门锁设置在所述移动门上。通过设置安全门锁，工作时可防止人员意外进入但可根据需要，在保证安全的前提下，可以在设定模式下允许开启移动门。

所述激光防护房410还包括防辐射的观察窗。所述观察窗设置在所述提升门及防护房两侧上。

所述激光切割机还包括光纤激光器420、冷水机430、稳压电源440、抽风除尘系统450、操作台460、电气柜470、防护围栏480和安全光幕490。

工作时，操作人员将移动工作台300移出激光防护房410，并将工件放置于切割台上，装夹完毕之后将切割台移动至机床切割区域，激光切割机五轴联动对工件进行切割，整个切割在激光防护房410中进行。切割完毕之后将切割台移出激光防护房410，机器人110带动扫描仪150对工件进行扫描，开始获取零件的轮廓数据，完成后将扫描数据自动保存至指定文件夹，检测软件自动调用该零件的检测脚本进行数模比对及特征提取，最后生成检测报告，可对检测的特征进行超差判断，如所设特征全部通过则给出合格信号，由机器人110进行读取，如果未通过则按实际情况判定后进行返修或者报废处理，如此反复。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光切割机，用于切割工件，其特征在于，包括激光切割系统、检测系统和移动工作台，所述激光切割系统用于切割所述工件，所述检测系统用于检测切割后的所述工件的轮廓，所述移动工作台用于承载所述工件以及用于将切割后的所述工件输送给所述检测系统检测。

2.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述移动工作台包括底座、工作台导轨、切割台、工作台电机、工作台传动轴、工作台齿轮和工作台齿条，所述工作台导轨和所述工作台齿条设置在所述底座上，所述切割台与所述工作台导轨滑动连接，所述工作台电机设置在所述切割台上，所述工作台传动轴设置在所述切割台上，且与所述切割台转动连接，所述工作台齿轮设置在所述工作台传动轴的两端，所述工作台齿条设置在所述底座上，所述工作台齿轮和所述工作台齿条啮合传动。

3.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述检测系统包括机器人、机器人支架、光学跟踪器、跟踪器支架和扫描仪，所述机器人设置在所述机器人支架上，所述扫描仪设置在所述机器人上，所述光学跟踪器设置在所述跟踪器支架上，所述扫描仪和所述光学跟踪器相配合用于扫描工件的轮廓。

4.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，所述激光切割系统包括机架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件和激光切割头，所述X轴组件设置在所述机架上，所述Y轴组件设置在所述X轴组件上，所述Z轴组件设置在所述Y轴组件上，所述激光切割头设置在所述Z轴组件上，所述Z轴组件用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向移动，所述Y轴组件用于驱动所述Z轴组件沿Y轴方向移动，所述X轴组件用于驱动所述Y轴组件沿X轴方向移动，所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向相互垂直。

5.如权利要求4所述的激光切割机，其特征在于，所述X轴组件包括移动横梁和X轴驱动组件，所述移动横梁与所述机架滑动连接，所述X轴驱动组件用于驱动所述移动横梁相对所述机架沿X轴方向滑动，所述Y轴组件设置在所述移动横梁上。

6.如权利要求5所述的激光切割机，其特征在于，所述Y轴组件包括Y轴移动件和Y轴驱动组件，所述Y轴移动件与所述移动横梁滑动连接，所述Y轴驱动组件用于驱动所述Y轴移动件相对所述移动横梁沿Y轴方向滑动。

7.如权利要求6所述的激光切割机，其特征在于，所述Z轴组件包括Z轴移动件和Z轴驱动组件，所述Z轴移动件与所述Y轴移动件滑动连接，所述Z轴驱动组件用于驱动所述激光切割头相对所述Y轴移动件沿Z轴方向滑动。

8.如权利要求1所述的激光切割机，其特征在于，还包括激光防护房，所述激光防护房罩设在所述激光切割系统和部分所述移动工作台上。

9.如权利要求8所述的激光切割机，其特征在于，所述激光防护房包括两个移动门、一个提升门和两个安全门锁，所述移动门位于所述激光防护房的左右两侧，所述提升门位于所述移动工作台上，所述安全门锁设置在所述移动门上。

10.如权利要求9所述的激光切割机，其特征在于，所述激光防护房还包括防辐射的观察窗。

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