CN113814579A - 一种新型三维五轴激光切割头结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型三维五轴激光切割头结构，包括可变准直系统、光路系统、随动系统、防碰撞系统、B轴主体、双曲线齿轮减速机构、切割头主体、上盖和前盖，所述可变准直系统由准直电机、旋转轴、导轨、可变准直座、准直镜组座和准直模块组成；所述光路系统由一号轴、第一折返镜、二号轴、第二折返镜、切割头主体、聚焦模块、和切割嘴组成，所述随动系统由随动电机、斜齿轮直角传动机构、传动丝杠、第二导轨和升降连接件组成。本发明通过设置有可变准直系统，具备可调节功能：现有的带准直功能的激光切割头维护或更换步骤非常繁琐，工作量高，调整周期长，本系统设计了调节装置，可直接调整准直镜组轴向位置，大幅减少拆装时间。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种新型三维五轴激光切割头结构。
背景技术
三维五轴激光切割系统，广泛应用于三维金属钣金件、金属管类件的激光切割，是汽车行业高强钢、热成型钢、低碳钢、镀锌板材、铝、不锈钢等材料零部件的高效率、高智能的加工装备。当前，我国发展成为全球最大的汽车市场，对能够实现复杂曲面三维零件或异型管件的高速高精三维激光切割设备需求日益迫切，因此对三维五轴激光切割系统的开发研究意义重大。
在激光切割中，原始激光束穿过光路后经由喷嘴照射到加工物体表面。现有三维激光切割结构存在光路结构复杂，调试难度大，维护成本高，光路不稳定的问题，且随动系统普遍精度较低、响应速度慢，防碰撞系统无法及时反馈碰撞信息等，影响切割质量，提高切割难度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有三维激光切割结构存在光路结构复杂，调试难度大，维护成本高，光路不稳定的问题，且随动系统普遍精度较低、响应速度慢，防碰撞系统无法及时反馈碰撞信息等，影响切割质量，提高切割难度的缺点，而提出的一种新型三维五轴激光切割头结构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型三维五轴激光切割头结构，包括可变准直系统、光路系统、随动系统、防碰撞系统、B轴主体、双曲线齿轮减速机构、切割头主体、上盖和前盖，所述可变准直系统由准直电机、旋转轴、导轨、可变准直座、准直镜组座和准直模块组成；所述光路系统由一号轴、第一折返镜、二号轴、第二折返镜、切割头主体、聚焦模块、和切割嘴组成，所述随动系统由随动电机、斜齿轮直角传动机构、传动丝杠、第二导轨和升降连接件组成，所述防碰撞系统由上部连接件、电磁铁、耐热钕磁铁、上电路板、下电路板、上紧箍、波纹防护罩和下紧箍组成。
进一步的，所述可变准直座与准直模块相连接，准直电机带动旋转轴使准直镜组座沿导轨上下移动，实现准直镜组的轴向调节，光纤出来的激光束经过所述可变准直系统后变为理想的平行光束，平行光束在光路系统中经过一号轴、第一折返镜、二号轴、第二折返镜、切割头主体、聚焦模块，最后从切割嘴处聚焦到加工物体表面。
进一步的，所述双曲线齿轮减速机构安装在B轴主体内，带动切割头主体沿二号轴轴线旋转。
进一步的，所述随动系统中第二导轨连接在升降连接件上，通过随动电机带动斜齿轮直角传动机构旋转、斜齿轮直角传动机构与传动丝杠相连，将旋转运动转换为直线运动，升降连接件与上部连接件刚性连接，最终保证切割嘴与工件加工表面的高度一致。
进一步的，所述防碰撞系统中，上紧箍和下紧箍分别将波纹防护罩固定在上部连接件和聚焦模块之间，上电路板、电磁铁固定在上部连接件，下电路板、耐热钕磁铁固定在聚焦模块上，上电路板和下电路板采用触点连接方式。
进一步的，所述切割嘴与加工物体产生接触时，上部连接件和聚焦模块之间产生错位，触点断开，反馈到控制系统，机床停止移动规避撞击。
与现有技术相比，本发明提供了一种新型三维五轴激光切割头结构，具备以下有益效果：
1.该一种新型三维五轴激光切割头结构，通过设置有可变准直系统，具备可调节功能：现有的带准直功能的激光切割头维护或更换步骤非常繁琐，工作量高，调整周期长，本系统设计了调节装置，可直接调整准直镜组轴向位置，大幅减少拆装时间。
2.该一种新型三维五轴激光切割头结构，通过设置有随动系统，随动系统的灵敏度高：规避了现有切割头不具备随动系统或随动系统精度低，响应速度慢，稳定性差的弊端，随动系统中一级传动机构采用斜齿轮直角传动，有效减少了无用空间，二级传动采用精密丝杠传动配合高精度导轨滑块，最大程度的保证随动系统的定位精度。
3.该一种新型三维五轴激光切割头结构，通过设置有防碰撞系统，防碰撞系统采用上下电路板触点连接方式，可在切割头误触瞬间脱离接触，更有效地保护切割头，防碰撞系统响应快，切割嘴与工件表面发生的碰撞可以及时有效的发出警报并反馈到控制系统。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的可变准直系统的结构示意图；
图3为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的光路系统的结构示意图；
图4为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的随动系统的结构示意图；
图5为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的防碰撞系统的结构示意图；
图6为本发明提出的一种新型三维五轴激光切割头结构的防碰撞系统的半剖结构示意图。
图中：1-可变准直系统、2-光路系统、3-随动系统、4-防碰撞系统、5-B轴主体、6-双曲线齿轮减速机构、7-切割头主体、8-上盖、9-前盖、101-准直电机、102-旋转轴、103-导轨、104-可变准指座、105-准直镜组座、106-准直模块组成、201-一号轴、202-第一折返镜、203-二号轴、204-第二折返镜、205-切割头主体、206-聚焦模块、207-切割嘴组成、301-随动电机、302-斜齿轮直角传动机构、303-传动丝杠、304-二号导轨、305-升降连接件、401-上部连接件、402-电磁铁、403-耐热钕磁铁、404-上电路板、405-下电路板、406-上紧箍、407-波纹防护罩、408-下紧箍。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-6，一种新型三维五轴激光切割头结构，包括可变准直系统1、光路系统2、随动系统3、防碰撞系统4、B轴主体5、双曲线齿轮减速机构6、切割头主体7、上盖8和前盖9，可变准直系统1由准直电机101、旋转轴102、导轨103、可变准直座104、准直镜组座105和准直模块106组成；光路系统2由一号轴201、第一折返镜202、二号轴203、第二折返镜204、切割头主体205、聚焦模块206、和切割嘴207组成，随动系统3由随动电机301、斜齿轮直角传动机构302、传动丝杠303、第二导轨304和升降连接件305组成，防碰撞系统4由上部连接件401、电磁铁402、耐热钕磁铁403、上电路板404、下电路板405、上紧箍406、波纹防护罩407和下紧箍408组成。
参照图2，本发明中，可变准直座104与准直模块106相连接，准直电机101带动旋转轴102使准直镜组座105沿导轨103上下移动，实现准直镜组的轴向调节。
参照图3，本发明中，光纤出来的激光束经过可变准直系统1后变为理想的平行光束，平行光束在光路系统2中经过一号轴201、第一折返镜202、二号轴203、第二折返镜204、切割头主体205、聚焦模块206，最后从切割嘴207处聚焦到加工物体表面，双曲线齿轮减速机构6安装在B轴5主体内，带动切割头主体7沿二号轴203轴线旋转，可满足三维曲面加工需求。
参照图4，本发明中，随动系统3中第二导轨304连接在升降连接件305上，通过随动电机301带动斜齿轮直角传动机构302旋转、斜齿轮直角传动机构302与传动丝杠303相连，将旋转运动转换为直线运动，升降连接件305与上部连接件401刚性连接，最终保证切割嘴207与工件加工表面的高度一致，保证了切割效果。
参照图3、5和6，本发明中，防碰撞系统4中，上紧箍406和下紧箍408分别将波纹防护罩407固定在上部连接件401和聚焦模块409之间，上电路板404、电磁铁402固定在上部连接件401，下电路板405、耐热钕磁铁403固定在聚焦模块409上，上电路板404和下电路板405采用触点连接方式，切割嘴207与加工物体产生接触时，上部连接件401和聚焦模块206之间产生错位，触点断开，反馈到控制系统，机床停止移动规避撞击，防碰撞系统响应快，切割嘴与工件表面发生的碰撞可以及时有效的发出警报并反馈到控制系统。
工作原理：可变准直系统通过电机、旋转轴以及导轨滑块实现，并且可实现准直镜组的轴向调节，随动系统的一级传动机构采用斜齿轮直角传动，有效减少了无用空间，随动系统的二级传动采用精密丝杠传动配合高精度导轨滑块，最大程度的保证随动系统的定位精度，可变准直机构通过电机、旋转轴以及导轨滑块移动准直镜组，实现准直镜组的轴向调节。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型三维五轴激光切割头结构，包括可变准直系统(1)、光路系统(2)、随动系统(3)、防碰撞系统(4)、B轴主体(5)、双曲线齿轮减速机构(6)、切割头主体(7)、上盖(8)和前盖(9)，其特征在于，所述可变准直系统(1)由准直电机(101)、旋转轴(102)、导轨(103)、可变准直座(104)、准直镜组座(105)和准直模块(106)组成；所述光路系统(2)由一号轴(201)、第一折返镜(202)、二号轴(203)、第二折返镜(204)、切割头主体(205)、聚焦模块(206)、和切割嘴(207)组成，所述随动系统(3)由随动电机(301)、斜齿轮直角传动机构(302)、传动丝杠(303)、第二导轨(304)和升降连接件(305)组成，所述防碰撞系统(4)由上部连接件(401)、电磁铁(402)、耐热钕磁铁(403)、上电路板(404)、下电路板(405)、上紧箍(406)、波纹防护罩(407)和下紧箍(408)组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，所述可变准直座(104)与准直模块(106)相连接，准直电机(101)带动旋转轴(102)使准直镜组座(105)沿导轨(103)上下移动，实现准直镜组的轴向调节。
3.根据权利要求2所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，光纤出来的激光束经过所述可变准直系统(1)后变为理想的平行光束，平行光束在光路系统(2)中经过一号轴(201)、第一折返镜(202)、二号轴(203)、第二折返镜(204)、切割头主体(205)、聚焦模块(206)，最后从切割嘴(207)处聚焦到加工物体表面。
4.根据权利要求1所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，所述双曲线齿轮减速机构(6)安装在B轴(5)主体内，带动切割头主体(7)沿二号轴(203)轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，所述随动系统(3)中第二导轨(304)连接在升降连接件(305)上，通过随动电机(301)带动斜齿轮直角传动机构(302)旋转、斜齿轮直角传动机构(302)与传动丝杠(303)相连，将旋转运动转换为直线运动，升降连接件(305)与上部连接件(401)刚性连接，最终保证切割嘴(207)与工件加工表面的高度一致。
6.根据权利要求1所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，所述防碰撞系统(4)中，上紧箍(406)和下紧箍(408)分别将波纹防护罩(407)固定在上部连接件(401)和聚焦模块(409)之间，上电路板(404)、电磁铁(402)固定在上部连接件(401)，下电路板(405)、耐热钕磁铁(403)固定在聚焦模块(409)上，上电路板(404)和下电路板(405)采用触点连接方式。
7.根据权利要求1所述的一种新型三维五轴激光切割头结构，其特征在于，所述切割嘴(207)与加工物体产生接触时，上部连接件(401)和聚焦模块(206)之间产生错位，触点断开，反馈到控制系统，机床停止移动规避撞击。
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