CN115781038A - 一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光打孔的技术领域，公开了一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，通过设置机架、激光头移动装置、石墨板移动装置、激光头移动装置，可实现激光头在第一方向、第二方向、竖直方向上的运动，且可实现不停止设备工作的情况下随时更换激光头，极大提高了工作效率及操作安全性。

Description

一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备

技术领域

本发明涉及激光打孔技术领域，尤其是一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备。

背景技术

激光打孔过程是激光和物质相互作用的热物理过程，由于速度快、效率高等优点，在工业生产上有着非常广泛的应用。激光打孔在碳化硅涂层石墨盘加工过程中应用也非常广泛，目前在激光打孔过程中，激光头的更换必须要在设备开始前完成，或者将设备停止后再更换，效率低且安全性低。

发明内容

本发明的目的在于提供，旨在解决现有技术中用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备工作效率低且安全性低的问题。

本发明是这样实现的，一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，包括机架、激光头、激光头移动装置、石墨板移动装置、激光头更换装置，激光头移动装置、石墨板移动装置、激光头更换装置均与机架连接，激光头移动装置用于移动激光头的位置，激光头移动装置包括第一驱动模块；石墨板移动装置用于移动石墨板位置，石墨板移动装置包括放置台；激光头更换装置用于更换激光头，激光头更换装置包括激光头替换部、第二驱动模块及推板，推板用于将激光头替换部推送至工作位置。

优选的，第一驱动模块包括电机组件、传动组件，机架包括第一安装板，电机组件安装在第一安装板上，电机组件包括第一电机、第二电机、第三电机，传动组件包括第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第一安装块结构、第二安装块结构、第三安装块结构、第四安装块结构，第一安装块结构包括第一夹板、第一安装块，第一安装块的数量为2个，第二安装块结构包括第二夹板、第二安装块，第三安装块结构包括第三夹板、第三安装块。

优选的，第一电机驱动第一传动机构运动，第一传动机构包括第一同步带传输组件，第一同步带传输组件包括第一主动轮、第一从动轮、第一同步带、第一传动轴、第一固定轴、第一导向轴，第一电机的输出轴与第一主动轮连接，第一主动轮与第一从动轮之间用第一同步带连接；第一同步带传输组件还包括第二主动轮、第二从动轮、第二同步带，第二主动轮与第二从动轮数量均为2个，第二主动轮分别设置在第一传动轴的两端，第二从动轮分别通过轴承安装在第一固定轴的两端，第一从动轮、第二主动轮均通过轴承安装在第一传动轴上，第一传动轴和第一固定轴均转动连接在机架上，第二主动轮与第二从动轮通过第二同步带连接，第一导向轴转动连接在机架内侧上，第一夹板与第一安装块安装在第二同步带两侧，第一导向轴用于导向使得第一安装块结构沿第一方向运动。

优选的，第二电机连接第二传动机构，第二传动机构包括第二同步带传输组件，第二同步带传输组件包括第三主动轮、第三从动轮、第四主动轮、第四从动轮、第二传动轴、第三同步带、第四同步带、第二导向轴，第二传动轴和第二导向轴均转动连接在机架上，且第二导向轴转动连接于第一安装块上，第二电机的输出轴与第三主动轮连接，用于驱动第三主动轮转动，第三主动轮与第三从动轮通过第三同步带连接，第三从动轮与第四主动轮均通过轴承连接在第二传动轴上，第四从动轮安装在第一导向轴上，第四主动轮与第四从动轮通过第四同步带连接，第二夹板与第二安装块安装在第四同步带两侧，第二安装块与第二导向轴滑动连接，第四同步带带动第二安装块结构沿第二方向运动。

优选的，第三电机连接第三传动机构，第三传动机构包括第三同步带传输机构，第三同步带传输机构包括第五主动轮、第五从动轮、第五同步带、第三传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二固定轴，第三传动轴和第二固定轴均转动连接在机架上，第五从动轮与第一锥齿轮通过轴承连接在第三传动轴上，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，第三电机的输出轴与第五主动轮连接，第五主动轮与第五从动轮通过第五同步带连接，第二锥齿轮与第三锥齿轮均通过轴承转动连接在第二导向轴上，第四锥齿轮通过轴承连接在第二固定轴上，第四锥齿轮与第三锥齿轮啮合转动，第二固定轴用于支撑第三同步带传输机构。

优选的，第四传动机构包括第六主动轮、第六从动轮、第六同步带、第四传动轴，第四传动轴转动连接在第一安装块上，第六主动轮通过轴承转动连接在第二导向轴上，第六主动轮与第六从动轮通过第六同步带连接，第三夹板与第三安装块安装在第六同步带两侧，通过第六主动轮、第六从动轮、第六同步带传动使得第三安装块沿竖直方向移动。

优选的，石墨板移动装置包括第四电机、螺杆、螺块、导向、放置台，第四电机安装在机架上，放置台与螺块固定连接，石墨板放置在放置台上，螺块与螺杆螺纹连接，第四电机驱动螺块沿第一方向移动；放置台还设置有厚度感应元件，用于检测石墨板厚度；石墨板移动装置还包括挡板，挡板上设置有防撞杆。

优选的，激光头更换装置包括安装部、竖直驱动电机、导向杆、螺杆，安装部与机架一体成型，安装部上表面开设安装孔，安装孔用于放置激光头替换部，安装部的内部侧壁上设有滑轨，激光头替换部可沿滑轨进行竖直方向上的移动；机架上设置有操作孔，操作孔用于回收和补充激光头替换部，操作孔的宽度与激光头替换部的宽度相等，激光头替换部还设置有把手。

优选的，推板与螺杆螺纹连接，且推板与导向杆滑动连接，激光头替换部包括激光头放置位、安装板，推板的顶部与安装板的底面贴合，激光头更换装置还包括第二驱动模块，第二驱动模块包括驱动电机、第七主动轮、第七从动轮、第七同步带，驱动电机安装在安装部内侧，激光头替换部放置在第七同步带上，驱动电机驱动激光头替换部沿第二方向运动，安装板的底部与第七同步带上表面的距离要大于激光头替换部的高度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过激光头移动装置中的第一电机、第二电机、第三电机驱动第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构运动，激光头可分别沿第一方向、第二方向、竖直方向上移动，这样设置使得激光头可在机架内随时调整位置，方便操作；同时，设置激光头更换装置，在一个激光头替换部工作时可以回收或者补充另一个激光头替换部，这样可在不停止设备工作的同时可以随时更换激光头，提高工作效率的同时也极大的提高了操作安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的激光打孔设备整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的激光打孔设备整体结构另一方向示意图；

图3是本发明实施例提供的激光打孔设备整体结构俯视示意图；

图4是本发明实施例提供的激光打孔设备激光头移动装置3结构示意图；

图5是本发明实施例提供的激光打孔设备激光头更换装置5剖视图；

图6是本发明实施例提供的激光打孔设备石墨板移动装置4结构示意图；

图7是本发明实施例提供的激光打孔设备激光头2储存装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1、图3所示，为本发明提供较佳实施例。一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，包括机架1、激光头2、激光头移动装置3、石墨板移动装置4、激光头更换装置5。

具体的，参照图1、图2、图3所示，机架1上安装有第一安装板11，激光头移动装置3包括第一驱动模块，第一驱动模块包括电机组件31、传动组件32，电机组件31包括第一电机311、第二电机312、第三电机313，第一电机311、第二电机312、第三电机313均安装在第一安装板11上，传动组件32包括第一传动机构321、第二传动机构322、第三传动机构323、第四传动机构324、第一安装块结构325、第二安装块结构326、第三安装块结构、第四安装块结构。第一安装块结构325包括第一夹板3251、第一安装块3252，第二安装块结构326包括第二夹板3261、第二安装块3262，第三安装块结构327包括第三夹板3271、第三安装块3272。这样设置可以实现不同方向上的运动可通过不同电机控制，运动相互独立，有利于工作过程中对激光头2位置的细微距离调整，且电机均安装在机架上，运动过程中的负载较小，运动速度能够增大。

第一电机311驱动第一传动机构321运动，具体的，第一传动机构321包括第一同步带传输组件，第一同步带传输组件包括第一主动轮3211、第一从动轮3212、第一同步带3213、第一传动轴3214、第一固定轴3215、第一导向轴3219，第一电机311的输出轴与第一主动轮3211连接，第一主动轮3211与第一从动轮3212之间用第一同步带3213连接，第一电机311驱动第一主动轮3211转动，进而带动第一从动轮3212转动，第一同步带传输组件还包括第二主动轮3216、第二从动轮3217、第二同步带3218，第二主动轮3216与第二从动轮3217数量均为2个，2个第二主动轮3216设置在第一传动轴3214的两端，2个第二从动轮3217通过轴承安装在第一固定轴3215的两端，第一从动轮3212、第二主动轮3216均通过轴承安装在第一传动轴3214上，第一传动轴3214和第一固定轴3215均转动连接在机架1上，第一从动轮3212转动带动第一传动轴3214转动，进而带动第二主动轮3216转动，第二主动轮3216与第二从动轮3217通过第二同步带3218连接。第一导向轴3219转动连接在机架1的内侧上，第一夹板3251与第一安装块3252安装在第二同步带3218两侧并用螺栓固定，第一导向轴3219用于导向使得第二同步带3218运动带动第一安装块结构325沿第一方向运动，这样设置结构简单且运动更加稳定。

具体的，参照图1、图2、图3、图4所示，第二电机312连接第二传动机构322，第二传动机构322包括第二同步带传输组件，第二同步带传输组件包括第三主动轮3221、第三从动轮3222、第四主动轮3226、第四从动轮3227、第二传动轴3224、第三同步带3223、第四同步带3228、第二导向轴3225，第二传动轴3224和第二导向轴3225均转动连接在机架1上，且第二导向轴3225转动连接于两个第一安装块3252上。第二电机312的输出轴与第三主动轮3221连接，用于驱动第三主动轮3221转动，第三主动轮3221与第三从动轮3222通过第三同步带3223连接，第三从动轮3222与第四主动轮3226均通过轴承连接在第二传动轴3224上，第四从动轮3227安装在第一导向轴3219上，第三从动轮3222转动带动第二传动轴3224转动，进而带动第四主动轮3226转动，第四主动轮3226与第四从动轮3227通过第四同步带3228连接，第四主动轮3226带动第四从动轮3227转动。第二安装块3262与第二导向轴3225滑动连接。第二夹板3261与第二安装块3262安装在第四同步带3228两侧并用螺栓固定，第四同步带3228带动第二安装块结构326沿第二方向运动。

具体的，参照图1、图2、图3、图4所示，第三电机313连接第三传动机构323，第三传动机构323包括第三同步带传输机构，第三同步带传输机构包括第五主动轮3231、第五从动轮3232、第五同步带3233、第三传动轴3234、第一锥齿轮3235、第二锥齿轮3236、第三锥齿轮3238、第四锥齿轮、第二固定轴3237，第三传动轴3234和第二固定轴3237均转动连接在机架1上，第五从动轮3232与第一锥齿轮3235通过轴承连接在第三传动轴3234上，第一锥齿轮3235与第二锥齿轮3236啮合传动，第三电机313的输出轴与第五主动轮3231连接，第五主动轮3231与第五从动轮3232通过第五同步带3233连接，第二锥齿轮3236与第三锥齿轮3238均通过轴承转动连接在第二导向轴3225上。第四锥齿轮通过轴承连接在第二固定轴3237上，与第三锥齿轮3238啮合转动，第二固定轴3237用于支撑第三同步带传输机构，这样设置使得结构更加紧凑。

具体的，参照图1、图2、图3、图4所示，第四传动机构324包括第六主动轮3241、第六从动轮3242、第六同步带3243、第四传动轴3245，第四传动轴3245转动连接在两个第一安装块3252上，第六主动轮3241通过轴承转动连接在第二导向轴3225上，第六主动轮3241与第六从动轮3242通过第六同步带3243连接，第三夹板3271与第三安装块3272安装在第六同步带3243两侧并用螺栓固定，通过第六主动轮3241、第六从动轮3242、第六同步带3243传动使得第三安装块3272沿竖直方向移动，这样设置使得结构更加简单且占用空间更加少。

具体的，激光头2可拆卸安装在第三安装块3272上，通过第一电机311、第二电机312、第三电机313、第一传动机构321、第二传动机构322、第三传动机构323、第四传动机构324、第一安装块结构325、第二安装块结构326、第三安装块结构327实现激光头2在第一方向、第二方向、竖直方向上的移动。

具体的，石墨板移动装置4包括第四电机41、螺杆42、螺块43、导向杆44、放置台45，第四电机41安装在机架1上，放置台45与螺块43固定连接，石墨板放置在放置台45上，螺块43与螺杆42螺纹连接，且与导向杆44通过轴承转动连接，第四电机41驱动螺块43沿着螺杆42沿第一方向移动。另外，放置台45还设置有厚度感应元件47，用于检测石墨板厚度。石墨板移动装置4还包括挡板46，挡板46上设置有防撞杆461，用于防止石墨板移动装置4超过工作位置。

具体的，参照图1、图2、图3、图4、图6、图7所示，激光头更换装置5包括激光头替换部51、安装部52、竖直驱动电机53、导向杆54、螺杆55、推板56，安装部52与机架1可采用固定连接或者可拆卸连接，本实施例中采用一体成型方式，安装部52上表面开设安装孔521，安装孔521用于放置激光头替换部51，数量可为多个，本实施例中数量为2个。安装部52的内部侧壁上设有滑轨522，激光头替换部51可沿滑轨522进行竖直方向上的移动。更具体地，推板56与螺杆55螺纹连接，且与导向杆54滑动连接。激光头替换部51包括激光头放置位511、安装板512，推板56的顶部与安装板512的底面贴合，工作过程中当激光头替换部51运动至安装孔521下方时，竖直驱动电机53驱动推板56沿竖直方向上升，推板56承托起激光头替换部51继续上升，直至安装板512的顶面与安装部52的顶面重合，从而使得激光头替换部51到达工作位。另外，激光头更换装置5还包括第二驱动模块7，第二驱动模块57包括驱动电机571、第七主动轮572、第七从动轮573、第七同步带574，驱动电机571安装在安装部52内侧，激光头替换部51放置在第七同步带574上，驱动电机571驱动激光头替换部51沿第二方向运动。当激光头替换部51运动到安装孔521时，安装板512的底部与第七同步带574上表面的距离要大于一个激光头替换部51的高度，使工作过程中，激光头替换部51可顺利地第二方向上移动。另外，激光头替换部51还设置有把手513，方便操作，同时，机架1上设置有操作孔12，用于回收和补充激光头替换部51，操作孔12的宽度与激光头替换部51的宽度相等。这样设置使得在设备工作过程中，操作人员可随时通过操作孔12补充新的激光头替换部51或者回收旧的激光头替换部51，不需要停止正在运行的设备，极大的提高了工作效率，且操作人员不需直接与激光头接触，提高了操作安全性。

本发明的工作原理为：将石墨板放置在放置台45上，第四电机41驱动螺杆42进而推动螺块43沿导向杆44移动，放置台45上设置有厚度感应元件47，用于检测石墨板厚度，当检测到放置在放置台45上的石墨板的厚度与激光头2的功率不匹配时，打开第一电机311、第二电机312、第三电机313驱动激光头移动装置3分别沿第一方向、第二方向、竖直方向上移动，进而移动到激光头更换装置位置，与此同时将与石墨板厚度匹配的激光头替换部51放置在第七同步带574上，当激光头替换部51运动到安装孔521时，推板56将其运送到工作位置，以便更换激光头，此时，另一推板56可将原来的激光头替换部51运送到第七同步带574上，进而运出操作孔12，方便操作人员拿出。实行本发明方案可在石墨板激光打孔的工作过程中随时更换激光头替换部51，不需停止设备，极大的提高工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，包括机架、激光头、激光头移动装置、石墨板移动装置、激光头更换装置，所述激光头移动装置、所述石墨板移动装置、所述激光头更换装置均与所述机架连接，所述激光头移动装置用于移动所述激光头的位置，所述激光头移动装置包括第一驱动模块；所述石墨板移动装置用于移动石墨板位置，所述石墨板移动装置包括放置台；所述激光头更换装置用于更换所述激光头，所述激光头更换装置包括激光头替换部、第二驱动模块及推板，所述推板用于将所述激光头替换部推送至工作位置。

2.如权利要求1所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述第一驱动模块包括电机组件、传动组件，所述机架包括第一安装板，所述电机组件安装在所述第一安装板上，所述电机组件包括第一电机、第二电机、第三电机，所述传动组件包括第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第一安装块结构、第二安装块结构、第三安装块结构、第四安装块结构，所述第一安装块结构包括第一夹板、第一安装块，所述第一安装块的数量为2个，所述第二安装块结构包括第二夹板、第二安装块，所述第三安装块结构包括第三夹板、第三安装块。

3.如权利要求2所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述第一电机驱动所述第一传动机构运动，所述第一传动机构包括第一同步带传输组件，所述第一同步带传输组件包括第一主动轮、第一从动轮、第一同步带、第一传动轴、第一固定轴、第一导向轴，所述第一电机的输出轴与所述第一主动轮连接，所述第一主动轮与所述第一从动轮之间用所述第一同步带连接；所述第一同步带传输组件还包括第二主动轮、第二从动轮、第二同步带，所述第二主动轮与所述第二从动轮数量均为2个，所述第二主动轮分别设置在所述第一传动轴的两端，所述第二从动轮分别通过轴承安装在所述第一固定轴的两端，所述第一从动轮、所述第二主动轮均通过轴承安装在所述第一传动轴上，所述第一传动轴和所述第一固定轴均转动连接在所述机架上，所述第二主动轮与所述第二从动轮通过所述第二同步带连接，所述第一导向轴转动连接在所述机架内侧上，所述第一夹板与所述第一安装块安装在所述第二同步带两侧，所述第一导向轴用于导向使得所述第一安装块结构沿第一方向运动。

4.如权利要求3所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述第二电机连接所述第二传动机构，所述第二传动机构包括第二同步带传输组件，所述第二同步带传输组件包括第三主动轮、第三从动轮、第四主动轮、第四从动轮、第二传动轴、第三同步带、第四同步带、第二导向轴，所述第二传动轴和所述第二导向轴均转动连接在所述机架上，且所述第二导向轴转动连接于所述第一安装块上，所述第二电机的输出轴与所述第三主动轮连接，用于驱动所述第三主动轮转动，所述第三主动轮与所述第三从动轮通过所述第三同步带连接，所述第三从动轮与所述第四主动轮均通过轴承连接在所述第二传动轴上，所述第四从动轮安装在所述第一导向轴上，所述第四主动轮与所述第四从动轮通过所述第四同步带连接，所述第二夹板与所述第二安装块安装在所述第四同步带两侧，所述第二安装块与所述第二导向轴滑动连接，所述第四同步带带动所述第二安装块结构沿第二方向运动。

5.如权利要求4所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述第三电机连接所述第三传动机构，所述第三传动机构包括第三同步带传输机构，所述第三同步带传输机构包括第五主动轮、第五从动轮、第五同步带、第三传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二固定轴，所述第三传动轴和所述第二固定轴均转动连接在所述机架上，所述第五从动轮与所述第一锥齿轮通过轴承连接在所述第三传动轴上，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合传动，所述第三电机的输出轴与所述第五主动轮连接，所述第五主动轮与所述第五从动轮通过所述第五同步带连接，所述第二锥齿轮与所述第三锥齿轮均通过轴承转动连接在所述第二导向轴上，所述第四锥齿轮通过轴承连接在所述第二固定轴上，所述第四锥齿轮与所述第三锥齿轮啮合转动，所述第二固定轴用于支撑所述第三同步带传输机构。

6.如权利要求5所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述第四传动机构包括第六主动轮、第六从动轮、第六同步带、第四传动轴，所述第四传动轴转动连接在所述第一安装块上，所述第六主动轮通过轴承转动连接在所述第二导向轴上，所述第六主动轮与所述第六从动轮通过所述第六同步带连接，所述第三夹板与所述第三安装块安装在所述第六同步带两侧，通过所述第六主动轮、所述第六从动轮、所述第六同步带传动使得所述第三安装块沿竖直方向移动。

7.如权利要求1所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述石墨板移动装置包括第四电机、螺杆、螺块、导向、放置台，所述第四电机安装在所述机架上，所述放置台与所述螺块固定连接，所述石墨板放置在所述放置台上，所述螺块与所述螺杆螺纹连接，所述第四电机驱动所述螺块沿第一方向移动；所述放置台还设置有厚度感应元件，用于检测所述石墨板厚度；所述石墨板移动装置还包括挡板，所述挡板上设置有防撞杆。

8.如权利要求1所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述激光头更换装置包括安装部、竖直驱动电机、导向杆、螺杆，所述安装部与所述机架一体成型，所述安装部上表面开设安装孔，所述安装孔用于放置所述激光头替换部，所述安装部的内部侧壁上设有滑轨，所述激光头替换部可沿所述滑轨进行竖直方向上的移动；所述机架上设置有操作孔，所述操作孔用于回收和补充所述激光头替换部，所述操作孔的宽度与所述激光头替换部的宽度相等，所述激光头替换部还设置有把手。

9.如权利要求8所述的用于碳化硅涂层石墨盘加工的激光打孔设备，其特征在于，所述推板与所述螺杆螺纹连接，且所述推板与所述导向杆滑动连接，所述激光头替换部包括激光头放置位、安装板，所述推板的顶部与所述安装板的底面贴合，所述激光头更换装置还包括第二驱动模块，所述第二驱动模块包括驱动电机、第七主动轮、第七从动轮、第七同步带，所述驱动电机安装在所述安装部内侧，所述激光头替换部放置在所述第七同步带上，所述驱动电机驱动所述激光头替换部沿第二方向运动，所述安装板的底部与所述第七同步带上表面的距离要大于所述激光头替换部的高度。

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