CN112975166B - 一种精密激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光切割技术领域，公开了一种精密激光切割装置，包括：基座；并列安装于所述基座顶部的Y轴移动机构和平台；设置于所述平台上方的X轴移动机构和激光头；其中：所述Y轴移动机构用于驱动X轴移动机构和激光头沿Y轴方向往复移动，所述X轴移动机构用于驱动激光头沿X轴方向往复移动；在所述平台的顶部放置有夹料组件，且所述夹料组件可夹紧限定多个待切割的材料原件；综上，在本发明中设置了可同时夹紧多个材料原件的夹料组件，以此使得多个待切割的材料原件能被稳定的放置于平台上，从而便于完成激光切割操作，进而可大大提高试验效率及切割精度；并且该夹料组件还具有结构简单、操作方便的优点。

Description

一种精密激光切割装置

技术领域

本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种精密激光切割装置。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。而激光切割的优势在于，通过改变激光头的位置能随意的更改切缝的路径，用于将材料切割成不同的形状甚至是一些比较奇特的形状。

目前，激光切割技术被逐渐的运用到试验检测中，特别是精密设备的零件选材试验。在这类试验中，为寻找到合适的零件材料，大多需要进行多种材料的切割，但是现有激光切割设备难以同时完成多种材料的上料、切割及下料，因此使得试验操作麻烦，并影响试验效率。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种精密激光切割装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种精密激光切割装置，包括：

基座；

并列安装于所述基座顶部的Y轴移动机构和平台；

设置于所述平台上方的X轴移动机构和激光头；

其中：

所述Y轴移动机构用于驱动X轴移动机构和激光头沿Y轴方向往复移动，所述X轴移动机构用于驱动激光头沿X轴方向往复移动；

在所述平台的顶部放置有夹料组件，且所述夹料组件可夹紧限定多个待切割的材料原件；

所述夹料组件包括沿X轴设置的一个安装座、以及沿Y轴设置的两个夹板，两个所述夹板的一端均固定于安装座上，且在两个夹板之间形成目标切割区域，所述激光头在目标切割区域内对材料原件进行激光切割；

每个所述夹板均包括相互平行的上板和下板，在所述上板与下板之间形成有夹料槽，且每个材料原件均夹紧配合于两个夹料槽内。

优选的，在每个所述上板上均开设有通孔，且通孔内贯穿设有压块；在所述压块顶部焊接有U型定位板，且所述U型定位板与安装座之间形成定位间隙，与两个夹板之间均连接有定位弹簧。

优选的，所述夹料组件还包括用于标识每个材料原件夹紧位置的定位刻度，且所述定位刻度设置于下板表面和/或U型定位板表面。

优选的，在所述平台的一端固定有限位板，且所述限位板顶面高于平台顶面；在所述限位板的中间开设有限位槽，且夹料组件的一端可拆卸的卡合于限位槽内。

优选的，在所述基座顶部对称固定有两个Y轴导轨，且所述平台设置于两个Y轴导轨之间。

优选的，所述Y轴移动机构包括：在其中一个所述Y轴导轨顶部并列开设的两个导槽，两个所述导槽分别为导槽一和导槽二，且在导槽一内嵌入固定有齿条，在导槽二内滑动配合有滑座；所述滑座顶部焊接有立柱，且X轴移动机构固定安装于立柱顶端；在所述立柱的一侧壁上安装有相互配合的移动电机和齿轮，所述齿轮通过移动电机驱动转动，并与导槽一内的齿条啮合传动。

优选的，两个所述Y轴导轨之间的距离不小于平台宽度的两倍，且两个Y轴导轨之间安装有可转动的丝杠；在所述平台底部对称固定有两个支撑板，且两个支撑板均套设于丝杠上，并与丝杠形成螺旋传动。

优选的，在任意一个所述Y轴导轨的一侧壁上固定安装有驱动电机，且所述丝杠通过驱动电机驱动转动。

优选的，在所述基座顶部沿Y轴方向安装有取料组件，且所述取料组件包括对称设置的两个立板、以及设置于两个立板之间的Y轴滑轨；在所述Y轴滑轨上滑动配合有多个直线电机，且每个直线电机底部均固定有电升降杆，所述电升降杆底部安装有真空吸盘，且所述真空吸盘用于吸附切割后的材料原件。

优选的，所述Y轴滑轨转动安装于两个立板之间，且在其中一个所述立板上固定有转动电机，所述Y轴滑轨通过转动电机驱动转动，且每次转动角度为180°。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)在本发明中，设置了可同时夹紧多个材料原件的夹料组件，以此使得多个待切割的材料原件能被稳定的放置于平台上，从而便于完成激光切割操作，进而可大大提高试验效率；另外，针对该夹料组件，具有结构简单、操作方便的优点，并且在其两侧形成贯穿式的夹料槽，以此能有效适用于不同尺寸的材料原件。

(2)针对上述夹料组件，对应设有与夹料槽配合的弹性压块，从而能有效保证材料原件夹紧定位时的稳定性；另外，还设有与弹性压块相配合的U型定位板，以此使得材料原件的取放更为方便；并且，还设有用于标识每个材料原件夹紧位置的定位刻度，以此便于精准调整激光头的切割路径，提高切割精度。

(3)针对上述平台，对应设有可驱使平台沿X轴移动的丝杠，并且在激光头的一侧还设有可与平台配合的取料组件，以此能有效实现整体装置的自动化取料，从而进一步提高后续试验效率。

(4)针对上述取料组件，基于真空吸附的原理进行切割后材料原件的取出，原理简单且驱动方便；另外，整体取料组件中包括多个可移动的真空吸盘，由此能一次性完成多个材料原件的自动取料；并且在取料后整体组件可进行180°翻转，从而便于试验人员将切割后的材料原件转移至试验设备中。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为图1中的A处放大图

图3为本发明的正视图；

图4为图3中的B处放大图；

图5为图3中的C处放大图；

图6为本发明中平台与限位板的配合示意图；

图7为本发明中夹料组件的结构示意图；

图中：基座-1；Y轴导轨-11；丝杠-12；驱动电机-13；Y轴移动机构-2；导槽-21；齿条-22；滑座-23；立柱-24；移动电机-25；齿轮-26；平台-3；支撑板-30；夹料组件-31；安装座-32；夹板-33；上板-331；下板-332；通孔-34；压块-35；U型定位板-36；定位弹簧-37；定位刻度-38；限位板-39；X轴移动机构-4；激光头-5；取料组件-6；立板-61；Y轴滑轨-62；直线电机-63；电升降杆-64；真空吸盘-65；转动电机-66。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图7所示，在本发明中提供了一种精密激光切割装置，主要包括：

基座1；

并列安装于基座1顶部的Y轴移动机构2和平台3；

设置于平台3上方的X轴移动机构4、激光头5和取料组件6。

其中：

X轴移动机构4设置于Y轴移动机构2上，激光头5设置于X轴移动机构4上，取料组件6沿Y轴方向设置；由此，Y轴移动机构2用于驱动X轴移动机构4和激光头5沿Y轴方向往复移动，X轴移动机构4用于驱动激光头5沿X轴方向往复移动。

具体的，关于Y轴移动机构2：

在基座1顶部对称固定有两个Y轴导轨11，且平台3设置于两个Y轴导轨11之间；

Y轴移动机构2包括：在其中一个Y轴导轨11顶部并列开设的两个导槽21，两个导槽21分别为导槽一和导槽二，且在导槽一内嵌入固定有齿条22，在导槽二内滑动配合有滑座23；

滑座23顶部焊接有立柱24，且X轴移动机构4固定安装于立柱24顶端；

在立柱24的一侧壁上安装有相互配合的移动电机25和齿轮26，齿轮26通过移动电机25驱动转动，并与导槽一内的齿条22啮合传动。

由上可知，利用Y轴移动机构2执行Y轴方向的驱动移动原理为：启动移动电机25，以此驱使齿轮26转动，而齿轮26在转动过程中与齿条22形成啮合传动，从而驱使立柱24及滑座23沿Y轴导轨11进行移动，进而带动整体X轴移动机构4及激光头5进行移动。

另外，关于X轴移动机构4对激光头5的驱动，可采用上述与Y轴移动机构2相同的驱动结构，也采用现有技术中任意一种直线移动驱动结构。

综上，通过Y轴移动机构2与X轴移动机构4的配合，使得激光头5可进行任意位置处的移动，从而有效保证整体装置切割路径的灵活性。

具体的，关于平台3：

在平台3的顶部放置有夹料组件31，且夹料组件31可夹紧限定多个待切割的材料原件；

其夹料组件31包括沿X轴设置的一个安装座32、以及沿Y轴设置的两个夹板33，两个夹板33的一端均固定于安装座32上，且在两个夹板33之间形成目标切割区域，激光头5在目标切割区域内对材料原件进行激光切割；

每个夹板33均包括相互平行的上板331和下板332，在上板331与下板332之间形成有夹料槽，且每个材料原件均夹紧配合于两个夹料槽内。

进一步的，在每个上板331上均开设有通孔34，且通孔34内贯穿设有压块35；在压块35顶部焊接有U型定位板36，且U型定位板36与安装座32之间形成定位间隙，与两个夹板33之间均连接有定位弹簧37。

由上可知，在利用夹料组件31夹紧固定待切割的材料原件时，其原理为：结合图7所示，向远离安装座32的方向拉动U型定位板36，以此拉伸定位弹簧37，并使得压块35沿通孔34移动，从而使压块35从夹料槽内退出；从夹板33远离安装座32的一端卡入材料原件，以此使得材料原件卡入夹料槽内，移动材料原件并使其向安装座32靠近，而后松开U型定位板36，基于定位弹簧37的回弹，使得压块35在夹料槽内压紧材料原件即可。

另外，夹料组件31还包括用于标识每个材料原件夹紧位置的定位刻度38，且定位刻度38设置于下板332表面和/或U型定位板36表面。由此，在完成材料原件的夹紧后，可有效确定每个材料原件的具体定位位置，从而便于根据该定位位置对整体装置中激光头5的切割路径进行调整。以图1所示位置，图中夹料组件31上夹紧固定有三个不同的材料原件，由此根据三个材料原件的中心处可调整激光头5的切割路径，从而保证整体装置能一次性完整三种材料原件的切割。

具体的，关于取料组件6：

为实现取料组件6与平台3的有效配合，设置两个Y轴导轨11之间的距离不小于平台3宽度的两倍，且两个Y轴导轨11之间安装有可转动的丝杠12；

在平台3底部对称固定有两个支撑板30，且两个支撑板30均套设于丝杠12上，并与丝杠12形成螺旋传动，两个支撑板30与基座1均不连接；

在任意一个Y轴导轨11的一侧壁上固定安装有驱动电机13，且丝杠12通过驱动电机13驱动转动。

由此可知，利用激光头5与夹料组件31的配合，在平台3上完成切割后，启动驱动电机13，以此驱使丝杠12转动，丝杠12在转动时则与支撑板30形成螺旋传动，从而驱使支撑板30及平台3沿X轴进行移动，进而使平台3及夹料组件31向取料组件6所在的位置靠近，最终保证夹料组件31中的目标切割区域能有效定位于取料组件6的正下方。

另外，由图可知，上述丝杠12优选设置两个，以此有效保证平台3在移动时的稳定性。

进一步的，关于取料组件6：

取料组件6包括对称设置的两个立板61、以及设置于两个立板61之间的Y轴滑轨62；在Y轴滑轨62上滑动配合有多个直线电机63，且每个直线电机63底部均固定有电升降杆64，电升降杆64底部安装有真空吸盘65，且真空吸盘65用于吸附切割后的材料原件。

上述，Y轴滑轨62转动安装于两个立板61之间，且在其中一个立板61上固定有转动电机66，Y轴滑轨62通过转动电机66驱动转动，且每次转动角度为180°。

由上可知，利用取料组件6进行切割后材料原件的取料原理为：当夹料组件31中的目标切割区域定位于取料组件6的正下方时，启动直线电机63，以此调整各个真空吸盘65的位置，从而保证真空吸盘65能有效定位于完成切割后的材料原件的正上方；接着启动电升降杆64，以此驱使真空吸盘65向材料原件靠近，并贴紧于材料原件的上表面，完成真空吸附；而后回缩电升降杆64，将切割后的待试验部分取出，而废料部分则仍固定于夹料组件31上，以此实现待试验部分与废料部分的分离；最后启动转动电机66，以此驱使整体取料组件6完成180°的翻转，从而使取出的待试验部分定位于整体取料组件6顶部，进而方便试验人员将该部分的材料原件转移至试验设备中。

综上所述，本发明所提供的激光切割装置整体工作流程为：

利用夹料组件31进行待切割材料原件的固定；将夹料组件31定位放置于平台3上，并利用激光头5进行激光切割；移动平台3及夹料组件31，并使夹料组件31与取料组件6相对应；利用取料组件6进行切割后材料原件的自动取料。

在本发明中，所述的材料原件可为光学玻璃材料、光学金属材料等，由此可将本发明的装置有效应用至光学精密设备的选材试验中。例如切割光学玻璃材料后，可对光学玻璃材料的表面元素、晶格特性等性能进行检测；再例如切割光学金属材料后，可对光学金属材料的金相结构进行检测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种精密激光切割装置，其特征在于，包括：

基座（1）；

并列安装于所述基座（1）顶部的Y轴移动机构（2）和平台（3）；

设置于所述平台（3）上方的X轴移动机构（4）和激光头（5）；

其中：

所述Y轴移动机构（2）用于驱动X轴移动机构（4）和激光头（5）沿Y轴方向往复移动，所述X轴移动机构（4）用于驱动激光头（5）沿X轴方向往复移动；

在所述平台（3）的顶部放置有夹料组件（31），且所述夹料组件（31）可夹紧限定多个待切割的材料原件；

所述夹料组件（31）包括沿X轴设置的一个安装座（32）、以及沿Y轴设置的两个夹板（33），两个所述夹板（33）的一端均固定于安装座（32）上，且在两个夹板（33）之间形成目标切割区域，所述激光头（5）在目标切割区域内对材料原件进行激光切割；

每个所述夹板（33）均包括相互平行的上板（331）和下板（332），在所述上板（331）与下板（332）之间形成有夹料槽，且每个材料原件均夹紧配合于两个夹料槽内；

在每个所述上板（331）上均开设有通孔（34），且通孔（34）内贯穿设有压块（35）；在所述压块（35）顶部焊接有U型定位板（36），且所述U型定位板（36）与安装座（32）之间形成定位间隙，与两个夹板（33）之间均连接有定位弹簧（37）；

所述夹料组件（31）还包括用于标识每个材料原件夹紧位置的定位刻度（38），且所述定位刻度（38）设置于下板（332）表面和/或U型定位板（36）表面；

在所述平台（3）的一端固定有限位板（39），且所述限位板（39）顶面高于平台（3）顶面；在所述限位板（39）的中间开设有限位槽，且夹料组件（31）的一端可拆卸的卡合于限位槽内。

2.根据权利要求1所述的一种精密激光切割装置，其特征在于：在所述基座（1）顶部对称固定有两个Y轴导轨（11），且所述平台（3）设置于两个Y轴导轨（11）之间。

3.根据权利要求2所述的一种精密激光切割装置，其特征在于，所述Y轴移动机构（2）包括：在其中一个所述Y轴导轨（11）顶部并列开设的两个导槽（21），两个所述导槽（21）分别为导槽一和导槽二，且在导槽一内嵌入固定有齿条（22），在导槽二内滑动配合有滑座（23）；

所述滑座（23）顶部焊接有立柱（24），且X轴移动机构（4）固定安装于立柱（24）顶端；

在所述立柱（24）的一侧壁上安装有相互配合的移动电机（25）和齿轮（26），所述齿轮（26）通过移动电机（25）驱动转动，并与导槽一内的齿条（22）啮合传动。

4.根据权利要求2所述的一种精密激光切割装置，其特征在于：两个所述Y轴导轨（11）之间的距离不小于平台（3）宽度的两倍，且两个Y轴导轨（11）之间安装有可转动的丝杠（12）；在所述平台（3）底部对称固定有两个支撑板（30），且两个支撑板（30）均套设于丝杠（12）上，并与丝杠（12）形成螺旋传动。

5.根据权利要求4所述的一种精密激光切割装置，其特征在于：在任意一个所述Y轴导轨（11）的一侧壁上固定安装有驱动电机（13），且所述丝杠（12）通过驱动电机（13）驱动转动。

6.根据权利要求4或5所述的一种精密激光切割装置，其特征在于：在所述基座（1）顶部沿Y轴方向安装有取料组件（6），且所述取料组件（6）包括对称设置的两个立板（61）、以及设置于两个立板（61）之间的Y轴滑轨（62）；在所述Y轴滑轨（62）上滑动配合有多个直线电机（63），且每个直线电机（63）底部均固定有电升降杆（64），所述电升降杆（64）底部安装有真空吸盘（65），且所述真空吸盘（65）用于吸附切割后的材料原件。

7.根据权利要求6所述的一种精密激光切割装置，其特征在于：所述Y轴滑轨（62）转动安装于两个立板（61）之间，且在其中一个立板（61）上固定有转动电机（66），所述Y轴滑轨（62）通过转动电机（66）驱动转动，且每次转动角度为180°。

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