CN114762919B - 三维激光切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维激光切割装置。该三维激光切割装置包括移料机构、夹料机构、激光机构及激光移动机构，夹料机构可拆卸地连接移料机构，夹料机构包括上夹模及适配连接上夹模的下夹模，上夹模的底部开设有上夹腔，下夹模的顶部开设有下夹腔，上夹腔与下夹腔共同形成适配待加工产品的形状的产品夹腔，上夹模开设有连通上夹腔的镂空部，上夹模对应镂空部处滑动安装有至少一分隔块，分隔块将镂空部分隔形成至少两个加工通道。本发明所述三维激光切割装置，可以实现激光头五轴移动，结合待加工产品的移动，从而实现三维产品的激光加工，降低激光切割难度。

Description

三维激光切割装置
技术领域
本发明属于激光切割技术领域，具体涉及三维激光切割装置。
背景技术
激光切割设备利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。目前越来越多的行业和企业运用激光切割设备。
激光不仅能够切割平面产品，在科技飞速发展的今天，激光切割设备逐渐用于三维产品的切割。由于三维产品形状和切割位置不固定，且装夹难度和切割位置移动难度较大。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种三维激光切割装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种三维激光切割装置，包括：
移料机构，所述移料机构包括第一转动杆、连接所述第一转动杆的第一转动驱动部件、安装于所述第一转动杆的第二转动驱动部件及连接所述第二转动驱动部件的安装杆；
夹料机构，所述夹料机构可拆卸地连接所述安装杆，所述夹料机构包括上夹模及适配连接所述上夹模的下夹模，所述上夹模的底部开设有上夹腔，所述下夹模的顶部开设有下夹腔，所述上夹腔与所述下夹腔共同形成适配待加工产品的形状的产品夹腔，所述上夹模开设有连通所述上夹腔的镂空部，所述上夹模对应所述镂空部处滑动安装有至少一分隔块，所述分隔块将所述镂空部分隔形成至少两个加工通道；
激光机构，所述激光机构包括支持架、第一谐波减速电机、第一固定盘、第一旋转盘、空心圆柱、第二固定盘、第二轴壳体、第二谐波减速电机、第二旋转盘、激光头安装座及激光头，所述第一谐波减速电机通过第一固定盘安装固定在支持架上，所述第一旋转盘安装于所述第一谐波减速电机的前端，所述空心圆柱的一端与所述第一旋转盘的下端固定连接，另一端与所述第二轴壳体呈L型结构安装，所述第二谐波减速电机通过所述第二固定盘安装固定在所述第二轴壳体上，所述第二谐波减速电机的前端连接所述第二旋转盘，所述激光头安装座固定连接于所述第二旋转盘，所述激光头安装于所述激光头安装座的前端；及
激光移动机构，激光移动机构包括连接所述激光机构的X轴移动部件、连接所述X轴移动部件的Y轴移动部件及连接所述Y轴移动部件的Z轴移动部件。
上述的三维激光切割装置，待加工产品安装于夹料机构，采用移料机构移动夹料机构，使其能够在不同方向上移动产品，激光机构中的激光头可以实现两轴移动，激光移动机构可以驱动激光机构在X、Y、Z三个方向上移动，从而实现激光头五轴移动，结合待加工产品的移动，从而实现三维产品的激光加工，降低激光切割难度。
一实施例中，所述移料机构还包括支撑架，所述第一转动杆安装于所述支撑架上。
一实施例中，所述第一转动驱动部件为第一电机，所述第二转动驱动部件为第二电机，所述第一电机通过皮带轮连接所述第一转动杆，所述第二电机安装于所述第一转动杆上。
一实施例中，所述上夹腔与所述下夹腔均呈三维弧形状，以形成三维弧形状的所述产品夹腔。
一实施例中，所述分隔块呈弧形状或直面状，以形成弧形状或直面状的所述加工通道。
一实施例中，所述上夹模对应所述镂空部处设有凹槽，所述分隔块安装于所述凹槽内，以滑动连接所述分隔块与所述上夹模。
一实施例中，所述第一旋转盘与所述支持架及所述第二旋转盘与所述第二固定盘均为间隙配合。
一实施例中，所述空心圆柱内安装有保护轴承，所述空心圆柱的外表面安装有管路接口板。
一实施例中，所述第二轴壳体为空心结构，所述第二谐波减速电机安装在所述第二轴壳体内。
一实施例中，所述X轴移动部件、Y轴移动部件及Z轴移动部件均为滑轨移动部件。
附图说明
图1是本发明一实施例所述的三维激光切割装置的结构示意图；
图2是图1所述的三维激光切割装置去掉部分零件的结构示意图；
图3是图1所述的三维激光切割装置的夹料机构的结构示意图；
图4是图3所述的夹料机构的另一视角的结构示意图；
图5是图1所述的三维激光切割装置的激光机构的结构示意图；
图6是图5所述的激光机构的另一视角的结构示意图；
图7是图6中的A-A向剖视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
实施例
请参照图1，本发明实施例所述的三维激光切割装置100，包括移料机构10、夹料机构20、激光机构30及激光移动机构40，夹料机构20用于夹持待加工的三维产品，移料机构10用于在不同方向上移动夹料机构20内的待加工的三维产品，激光机构30用于加工产品并在两个方向上移动，激光移动机构40用驱动激光机构30在X、Y、Z三个方向上移动，从而实现五轴切割加工。
请参照图2，移料机构10包括第一转动杆11、连接该第一转动杆11的第一转动驱动部件12、安装于第一转动杆11的第二转动驱动部件13及连接第二转动驱动部件13的安装杆14。第一转动驱动部件12驱动第一转动杆11转动，第一转动杆11带动第二转动驱动部件13转动，第二转动驱动部件13带动安装杆14转动，第一转动杆11与安装杆14的转动方向不同，带动待加工的三维产品在不同方向上移动，从而初步保证激光头能加工到待加工的三维产品的不同位置，降低切割加工难度。
其中，第一转动驱动部件12为第一电机，第二转动驱动部件13为第二电机，第一电机通过皮带轮连接第一转动杆11，第二电机安装于第一转动杆11上。
一实施例中，由于待加工的三维产品转动的幅度需要可控，根据加工位置选择不同的转动角度，因此，第一转动驱动部件12与第二转动驱动部件13均采用步进电机。
进一步地，移料机构10还包括支撑架15，第一转动杆11安装于该支撑架15上。第一转动驱动部件12与第二转动驱动部件13均安装于该支撑架15上且位于第一转动杆11的下方。
请参照图1，一实施例中，移料机构10还包括连接安装杆14的安装板16，用于安装夹料机构20。
夹料机构20可拆卸地连接安装杆14。待加工的三维产品安装于夹料机构20后，夹料机构20安装于安装杆14，安装杆14转动时，带动夹料机构20转动，以移动待加工的三维产品的位置。
请参照图3，夹料机构20包括上夹模21及适配连接上夹模21的下夹模22，上夹模21的底部开设有上夹腔23，下夹模22的顶部开设有下夹腔24，上夹腔23与下夹腔24共同形成适配待加工产品的形状的产品夹腔25，上夹模21开设有连通上夹腔24的镂空部26，上夹模21对应镂空部26处滑动安装有至少一分隔块27，该分隔块27将上述的镂空部26分隔形成至少两个加工通道28。使用时，待加工产品置于产品夹腔25内，激光由加工通道28打入产品夹腔25内的待加工产品上，从而对待加工产品进行切割。移动分隔块27，可以调整切割的面积大小以及切割的位置，从而达到精准调节的目的，从而一个夹具可以对应多个三维产品，降低了激光切割设备的成本。
其中的上夹模21和下夹模22可以根据待加工的产品的形状设计。
请参照图1与图4，一实施例中，夹料机构20与安装杆14的连接方式为：下夹模22延伸有铰接球220，铰接球220可转动地安装于安装板16内。
一实施例中，由于待加工的三维产品需要切割的部分为弧形状，上夹腔21与下夹腔22均呈三维弧形状，以形成三维弧形状的产品夹腔25。
请参照图3，一实施例中，分隔块27呈弧形状或直面状，以形成弧形状或直面状的加工通道28。这样初步分隔形成的加工通道28即和产品需要切割的形状相同或类似，切割加工起来更容易，降低加工难度。
一实施例中，分隔块27与上夹模21的滑动连接方式为：上夹模21对应镂空部26处设有凹槽210，分隔块27安装于凹槽210内，以滑动连接分隔块27与上夹模21。这样的结构设置，使得分隔块27能够顺利地沿着上夹模21滑动。
请参照图5与图7，激光机构30包括支持架301、第一谐波减速电机31、第一固定盘32、第一旋转盘33、空心圆柱34、第二固定盘302、第二轴壳体35、第二谐波减速电机36、第二旋转盘37、激光头安装座38及激光头39，第一谐波减速电机31通过第一固定盘32安装固定在支持架301上，第一旋转盘33安装于第一谐波减速电机31的前端，空心圆柱34的一端与第一旋转盘33的下端固定连接，另一端与第二轴壳体35呈L型结构安装，第二谐波减速电机36通过第二固定盘302安装固定在第二轴壳体35上，第二谐波减速电机36的前端连接第二旋转盘37，激光头安装座38固定连接于第二旋转盘37，激光头39安装于激光头安装座38的前端。由此，第一谐波减速电机31、第二谐波减速电机36转动时带着激光头39分别在两个方向上转动，实现激光头39的位置移动。
具体使用时，第一谐波减速电机31和第二谐波减速电机36分别驱动第一旋转盘33和第二旋转盘37转动，从而使激光头安装座38上的激光头39实现两个自由度的旋转运动；支持架301安装固定在激光切割机的工作台上，激光切割机原有的激光移动机构40(X、Y、Z三轴运动)可以带动支持架301上安装的激光头装置实现X、Y、Z三个方向上的直线运动，配合两个方向上的旋转运动，使得激光头39可完成五轴运动，具备五轴加工切割的能力。该激光机构30充分利用了谐波减速电机特有的中空结构，在结构上将空心圆柱34和第二轴壳体35同样设计为空心结构，方便电线线路和激光光路从装置的中空结构通过，且第一旋转盘33可带动第二旋转盘37转动，第二旋转盘37又可带动激光头39转动，整个装置在结构上设计合理，同时不需要零件配合传动，避免了因摩擦接触造成的零部件损伤，解决了一些曲面难以加工切割的问题，以及使用五轴加工中心费用昂贵成本高，降低了曲面切割的加工成本
一实施例中，第一旋转盘33与支持架301、第二旋转盘37与第二固定盘302均为间隙配合。第一旋转盘33在旋转时不会与支持架301接触，两者不会因摩擦产生磨损。
一实施例中，空心圆柱34内安装有保护轴承(图未示)，空心圆柱34的外表面安装有管路接口板(图未示)。管路接口板用于连接光纤，保护轴承用于保护激光光纤。
一实施例中，第二轴壳体35为空心结构，第二谐波减速电机36安装在第二轴壳体35内。
请参照图1，激光移动机构40包括连接激光机构30的X轴移动部件41、连接X轴移动部件41的Y轴移动部件42及连接Y轴移动部件42的Z轴移动部件43。激光机构30可以实现在X、Y、Z三个方向上移动。
一实施例中，X轴移动部件、Y轴移动部件及Z轴移动部件均为滑轨移动部件。即激光机构30滑动安装在X轴滑轨上，X轴滑轨安装在Y轴滑轨上，Y轴滑轨安装在Z轴滑轨上。
进一步地，上述的三维激光切割装置100还包括机架50，移料机构10及支撑架15均安装在该机架50上。
上述的三维激光切割装置，待加工产品安装于夹料机构，采用移料机构移动夹料机构，使其能够在不同方向上移动产品，激光机构中的激光头可以实现两轴移动，激光移动机构可以驱动激光机构在X、Y、Z三个方向上移动，从而实现激光头五轴移动，结合待加工产品的移动，从而实现三维产品的激光加工，降低激光切割难度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三维激光切割装置，其特征在于，包括：
移料机构，所述移料机构包括第一转动杆、连接所述第一转动杆的第一转动驱动部件、安装于所述第一转动杆的第二转动驱动部件及连接所述第二转动驱动部件的安装杆；
夹料机构，所述夹料机构可拆卸地连接所述安装杆，所述夹料机构包括上夹模及适配连接所述上夹模的下夹模，所述上夹模的底部开设有上夹腔，所述下夹模的顶部开设有下夹腔，所述上夹腔与所述下夹腔共同形成适配待加工产品的形状的产品夹腔，所述上夹模开设有连通所述上夹腔的镂空部，所述上夹模对应所述镂空部处滑动安装有至少一分隔块，所述分隔块将所述镂空部分隔形成至少两个加工通道；
激光机构，所述激光机构包括支持架、第一谐波减速电机、第一固定盘、第一旋转盘、空心圆柱、第二固定盘、第二轴壳体、第二谐波减速电机、第二旋转盘、激光头安装座及激光头，所述第一谐波减速电机通过第一固定盘安装固定在支持架上，所述第一旋转盘安装于所述第一谐波减速电机的前端，所述空心圆柱的一端与所述第一旋转盘的下端固定连接，另一端与所述第二轴壳体呈L型结构安装，所述第二谐波减速电机通过所述第二固定盘安装固定在所述第二轴壳体上，所述第二谐波减速电机的前端连接所述第二旋转盘，所述激光头安装座固定连接于所述第二旋转盘，所述激光头安装于所述激光头安装座的前端；及
激光移动机构，激光移动机构包括连接所述激光机构的X轴移动部件、连接所述X轴移动部件的Y轴移动部件及连接所述Y轴移动部件的Z轴移动部件。
2.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述移料机构还包括支撑架，所述第一转动杆安装于所述支撑架上。
3.根据权利要求1或2所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述第一转动驱动部件为第一电机，所述第二转动驱动部件为第二电机，所述第一电机通过皮带轮连接所述第一转动杆，所述第二电机安装于所述第一转动杆上。
4.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述上夹腔与所述下夹腔均呈三维弧形状，以形成三维弧形状的所述产品夹腔。
5.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述分隔块呈弧形状或直面状，以形成弧形状或直面状的所述加工通道。
6.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述上夹模对应所述镂空部处设有凹槽，所述分隔块安装于所述凹槽内，以滑动连接所述分隔块与所述上夹模。
7.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述第一旋转盘与所述支持架及所述第二旋转盘与所述第二固定盘均为间隙配合。
8.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述空心圆柱内安装有保护轴承，所述空心圆柱的外表面安装有管路接口板。
9.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述第二轴壳体为空心结构，所述第二谐波减速电机安装在所述第二轴壳体内。
10.根据权利要求1所述的三维激光切割装置，其特征在于，所述X轴移动部件、Y轴移动部件及Z轴移动部件均为滑轨移动部件。
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