CN206484156U - 一种五轴联动激光切割器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五轴联动激光切割器，包括激光器、光纤、激光头和五轴加工平台，五轴加工平台包括平台底座、Y轴移动模块、X轴移动模块、Z轴升降模块、A轴转动模块、C轴转动模块和翻转模块，通过使用翻转模块的翻转模块驱动电机的动力输出轴连接伸缩杆的连接面，伸缩杆的接触面夹住工件两侧，可在驱动电机的控制下对圆弧形或球形工件的翻转角度实现准确控制，且通过将翻转模块设置在A轴的转动轴线两端，使工件不产生X轴、Y轴、Z轴和C轴方向的偏移，便于在工件翻转后进行加工，提高了激光器的工作效率，降低了翻转工件对加工精度的影响。

Description

一种五轴联动激光切割器

技术领域

本实用新型涉及激光切割器技术领域，特别涉及一种五轴联动激光切割器。

背景技术

五轴联动激光切割器，是一种采用沿三个直线轴和两个旋转轴对工件进行协调移动的平台，通过经聚焦的高功率密度激光束融化工件实现对工件切割和雕刻的加工仪器，相对于三轴联动的单面加工，五轴联动实现了对工件的立体加工，增加了工件的加工面，提高加工效率，且对具有复杂立体形状的工件具有加工能力；

而现有技术中，五轴联动激光切割器仅能对工件的五面进行加工，若需要对工件底面进行加工，需要停止加工，对工件进行翻转后重新定位，圆弧形或球形工件的翻转角度难以确定，降低工作效率，且影响加工精度。

实用新型内容

为此，需要提供一种五轴联动激光切割器，以解决目前现有技术中无法对工件底面进行加工，工件翻转后需重新定位，圆弧形或球形工件的翻转角度难以确定，工作效率降低，且影响加工精度的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种五轴联动激光切割器，沿激光光路方向依次包括激光器、光纤、激光头和五轴加工平台；

所述激光器包括泵浦光源和谐振腔，所述谐振腔设置在泵浦光源的光路上；

所述光纤的输入端设置在谐振腔的光路上；

所述激光头的输入端设置在光纤的输出端；

所述五轴加工平台包括平台底座、Y轴移动模块、X轴移动模块、Z轴升降模块、A轴转动模块、C轴转动模块和翻转模块；

所述Y轴移动模块设置在平台底座上，包括Y轴驱动组件和Y轴承载平台，所述Y轴驱动组件设置在平台底座上并传动连接Y轴承载平台，并带动Y轴承载平台沿Y轴方向移动；

所述X轴移动模块设置Y轴承载平台上，包括X轴驱动组件和X轴承载平台，所述X轴驱动组件传动连接X轴承载平台，并带动X轴承载平台沿X轴方向移动；

所述Z轴升降模块包括Z轴驱动组件和Z轴承载平台，所述Z轴驱动组件设置在平台底座上并传动连接Z轴承载平台，并带动Z轴承载平台沿Z轴方向移动；

所述激光头设置在Z轴承载平台上；

所述A轴转动模块包括A轴驱动组件和A轴承载平台，所述A轴驱动组件设置在X轴承载平台上并传动连接A轴承载平台，并带动A轴承载平台沿A轴方向转动；

所述C轴转动模块包括C轴驱动组件和C轴承载平台，所述C轴驱动组件设置在A轴承载平台上并传动连接C轴承载平台，并带动C轴承载平台沿C轴方向转动；

所述翻转模块包括翻转模块驱动电机和伸缩杆，翻转模块驱动电机设置在C轴承载平台两侧，并设置在A轴转动模块的转动轴线上，伸缩杆两端分别为连接面和接触面，伸缩杆的连接面连接翻转模块驱动电机的动力输出轴上，接触面用于接触加工件。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：通过使用翻转模块的翻转模块驱动电机的动力输出轴连接伸缩杆的连接面，伸缩杆的接触面夹住工件两侧，可在驱动电机的控制下对圆弧形或球形工件的翻转角度实现准确控制，且通过将翻转模块设置在A轴的转动轴线两端，使工件不产生X轴、Y轴、Z轴和C轴方向的偏移，便于在工件翻转后进行加工，提高了激光器的工作效率，降低了翻转工件对加工精度的影响，通过将Z轴升降模块独立设置在平台底座上，X轴、Y轴移动模块和A轴、C轴转动模块在工作过程中不会对Z轴升降模块产生扰动，对Z轴承载平台上的激光头工作精度产生影响。

进一步地，所述Y轴驱动组件包括第一驱动电机和第一滚珠丝杠，第一驱动电机设置在平台底座上，第一驱动电机的动力输出轴连接第一滚珠丝杠，Y轴承载平台设有在水平面上相互垂直的第一螺纹孔和第二螺纹孔，第一滚珠丝杠通过第一螺纹孔传动连接Y轴承载平台；

X轴驱动组件包括第二驱动电机、X轴承载平台和第二滚珠丝杠，所述第二驱动电机设置在X轴承载平台上，第二驱动电机的动力输出轴连接第二滚珠丝杠，第二滚珠丝杠通过第二螺纹孔传动连接X轴承载平台；

所述Z轴驱动组件包括第一基座、第三驱动电机和第三滚珠丝杠，第一基座设置在平台底座上，第三驱动电机设置在第一基座上，第三驱动电机的动力输出轴连接第三滚珠丝杠，Z轴承载平台设有第三螺纹孔，第三滚珠丝杠通过第三螺纹孔传动连接Z轴承载平台；

所述A轴驱动组件包括第四驱动电机，第四驱动电机设置在X轴承载平台上，第四驱动电机的动力输出轴传动连接A轴承载平台；

所述C轴驱动组件包括第五驱动电机，第五驱动电机设置在A轴承载平台上，第五驱动电机的动力输出轴传动连接C轴承载平台。

通过使用滚珠丝杠作为Y轴、X轴、Z轴方向的驱动组件，保证了移动模块的移动精度，通过在Y轴承载平台上设置在水平面上相互垂直的第一螺纹孔和第二螺纹孔，使得X轴驱动组件和Y轴驱动组件可整合在一个承载平台上完成传动连接，减少了X轴移动模块需要设置的基座，减轻重量，简化加工平台结构。

进一步地，所述C轴转动模块还包括第六驱动电机和第四滚珠丝杠，所述第六驱动电机的动力输出轴传动连接第四滚珠丝杠，第四滚珠丝杠带动第五驱动电机和C轴承载平台沿A轴承载平台的竖直方向移动。

通过在A轴承载平台上设置第六驱动电机和第四滚珠丝杠，使得第六驱动电机能通过第四滚珠丝杠对第五驱动电机和C轴承载平台进行升降，在对工件进行翻转的过程中，降下C轴承载平台，工件边缘不会接触C轴承载平台，造成工件移位，影响加工。

进一步地，所述Y轴移动模块、X轴移动模块、Z轴升降模块上设有定位杆，所述Y轴承载平台、X轴承载平台和Z轴承载平台上设有通孔，所述定位杆通过通孔并分别设置在第一基座、平台底座和X轴承载平台上。

通过在Y轴、X轴移动模块和Z轴升降模块上设置定位杆，使得承载平台在滚珠丝杠的驱动过程中不会产生移位和偏移，增加了加工的稳定性和精确度。

进一步地，还包括气体喷头，所述气体喷头设置在Z轴承载平台上。

通过在Z轴承载平台上设置气体喷头，提供工件在激光加工过程中所需的气体，并吹去融熔物。

进一步地，所述伸缩杆的接触面设有花纹。

通过在伸缩杆的接触面设置花纹，增加伸缩杆在夹取工件的过程中接触面的摩擦力。

进一步地，所述伸缩杆上设有夹物爪，所述夹物爪由多个金属片组成，所述金属片设置在伸缩杆的接触面上。

通过在伸缩杆的接触面上设置有多个金属片组成的夹物爪，使得伸缩杆的接触面便于夹取弧形或圆球形工件。

附图说明

图1为本实用新型实施例中五轴联动激光切割器的结构示意图。

附图标记说明：

101、平台底座；

201、Y轴移动模块； 202、第一驱动电机； 203、第一滚珠丝杠；

204、Y轴承载平台； 2041、第一螺纹孔； 2042、第二螺纹孔；

301、X轴移动模块； 302、第二驱动电机； 303、第二滚珠丝杠；

304、X轴承载平台；

401、Z轴升降模块； 402、第一基座； 403、第三驱动电机；

404、第三滚珠丝杠； 405、Z轴承载平台； 4051、第三螺纹孔；

501、A轴转动模块； 502、第四驱动电机； 503、A轴承载平台；

601、C轴转动模块； 602、第五驱动电机； 603、C轴承载平台；

604、第六驱动电机；

701、翻转模块； 702、翻转模块驱动电机； 703、伸缩杆；

704、夹物爪；

801、定位杆；

901、激光头；

1001、气体喷头。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例中五轴联动激光切割器的结构示意图，五轴加工平台包括平台底座101、Y轴移动模块201、X轴移动模块301、Z轴升降模块401、A轴转动模块501、C轴转动模块601和翻转模块701，Y轴移动模块201的第一驱动电机202设置在平台底座101上，第一驱动电机202的动力输出轴连接第一滚珠丝杠203，第一滚珠丝杠203通过第一螺纹孔2041连接Y轴承载平台204，X轴移动模块301的第二驱动电机302设置在X轴承载平台304上，第二驱动电机302的动力输出轴连接第二滚珠丝杠303，第二滚珠丝杠303通过第二螺纹孔2042连接Y轴承载平台204，A轴转动模块的第四驱动电机502设置在X轴承载平台304两侧，并连接A轴承载平台503，C轴转动模块601的第五驱动电机602连接C轴承载平台603，第六驱动电机604设置在A轴承载平台503上并通过第四滚珠丝杠控制第五驱动电机602升降，翻转模块701的翻转模块驱动电机702设置在A轴承载平台两侧503两侧，翻转模块驱动电机702的动力输出轴连接伸缩杆703的连接面，伸缩杆703的接触面设有花纹和夹物爪704，夹物爪704的金属片分布在连接面上，定位杆801设置在第一基座、平台底座和X轴承载平台上，并通过通孔连接Y轴承载平台、X轴承载平台和Z轴承载平台，激光头901和气体喷头1001设置在Z轴承载平台405上，激光头901通过光纤连接激光器，气体喷头1001通过输气管线与气体存储装置连接。

在此，我们对X轴、Y轴、Z轴、A轴和C轴等方向性用语进行界定，所述X轴方向和Y轴方向为水平面上两个相互垂直的移动方向，Z轴方向为垂直于水平面的移动方向，A轴为以X轴为轴心进行转动的转动轴线，C轴为以Z轴为轴心进行转动的转动轴线。

所述上下为靠背在被定位销和锁止销固定状态时的上下方向，所述前后为靠背面对乘客和背对乘客的方向，两侧为靠背与支架的连接方向。

根据上述结构，在具体操作时，激光器的泵浦光源工作，激光束经谐振腔调整后，经过光纤传递至激光头，激光头将光束经过对焦后照射在工件上，气体喷头对工件喷气吹去工件上产生的杂质，工件在Y轴移动模块上通过第一驱动电机带动第一滚珠丝杠转动使Y轴承载平台沿Y轴方向移动，X轴移动模块通过第二驱动电机带动第二滚珠丝杠转动使X轴承载平台沿X轴方向移动，Z轴升降模块通过第三驱动电机带动第三滚珠丝杠转动使Z轴承载平台沿Z轴方向进行升降，A轴转动模块通过第四驱动电机带动A轴承载平台沿A轴方向转动，C轴转动模块通过第五驱动电机带动C轴承载平台沿C轴方向转动，实现对工件的X、Y、Z轴的移动控制及A轴和C轴方向的转动控制，当需要对工件进行翻转时，伸缩杆伸长，伸缩杆的接触面上的花纹和夹物爪与工件接触，两侧的伸缩杆夹紧工件，第六驱动电机驱动第四滚珠丝杠转动，带动第五驱动电机及C轴承载平台下降，防止工件在转动过程中触碰C轴承载平台，翻转模块驱动电机带动伸缩杆转动指定角度后，C轴承载平台归位，工件重新放置在C轴承载平台上，继续对工件的加工。

在上述实施例中，所述伸缩杆可选用电动推杆和液压顶杆，电动推杆伸缩位置控制精确，可用于不规则形状的工件夹取，液压顶杆夹取力量较大，适用于质量较重和尺寸较大的工件。

在上述实施例中，所述夹物爪的金属片可选用玻青铜、弹簧钢或不锈钢等材料，玻青铜具有很好的弹性极限和疲劳极限，适合长期使用，不锈钢及弹簧钢的成本较低。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种五轴联动激光切割器，其特征在于，沿激光光路方向依次包括激光器、光纤、激光头和五轴加工平台；

所述激光器包括泵浦光源和谐振腔，所述谐振腔设置在泵浦光源的光路上；

所述光纤的输入端设置在谐振腔的光路上；

所述激光头的输入端设置在光纤的输出端；

所述五轴加工平台包括平台底座、Y轴移动模块、X轴移动模块、Z轴升降模块、A轴转动模块、C轴转动模块和翻转模块；

所述Y轴移动模块设置在平台底座上，包括Y轴驱动组件和Y轴承载平台，所述Y轴驱动组件设置在平台底座上并传动连接Y轴承载平台，并带动Y轴承载平台沿Y轴方向移动；

所述X轴移动模块设置Y轴承载平台上，包括X轴驱动组件和X轴承载平台，所述X轴驱动组件传动连接X轴承载平台，并带动X轴承载平台沿X轴方向移动；

所述Z轴升降模块包括Z轴驱动组件和Z轴承载平台，所述Z轴驱动组件设置在平台底座上并传动连接Z轴承载平台，并带动Z轴承载平台沿Z轴方向移动；

所述激光头设置在Z轴承载平台上；

所述A轴转动模块包括A轴驱动组件和A轴承载平台，所述A轴驱动组件设置在X轴承载平台上并传动连接A轴承载平台，并带动A轴承载平台沿A轴方向转动；

所述C轴转动模块包括C轴驱动组件和C轴承载平台，所述C轴驱动组件设置在A轴承载平台上并传动连接C轴承载平台，并带动C轴承载平台沿C轴方向转动；

所述翻转模块包括翻转模块驱动电机和伸缩杆，翻转模块驱动电机设置在C轴承载平台两侧，并设置在A轴转动模块的转动轴线上，伸缩杆两端分别为连接面和接触面，伸缩杆的连接面连接翻转模块驱动电机的动力输出轴上，接触面用于接触加工件。

2.根据权利要求1所述的五轴联动激光切割器，其特征在于：所述Y轴驱动组件包括第一驱动电机和第一滚珠丝杠，第一驱动电机设置在平台底座上，第一驱动电机的动力输出轴连接第一滚珠丝杠，Y轴承载平台设有在水平面上相互垂直的第一螺纹孔和第二螺纹孔，第一滚珠丝杠通过第一螺纹孔传动连接Y轴承载平台；

X轴驱动组件包括第二驱动电机和第二滚珠丝杠，所述第二驱动电机设置在X轴承载平台上，第二驱动电机的动力输出轴连接第二滚珠丝杠，第二滚珠丝杠通过第二螺纹孔传动连接X轴承载平台；

所述Z轴驱动组件包括第一基座、第三驱动电机和第三滚珠丝杠，第一基座设置在平台底座上，第三驱动电机设置在第一基座上，第三驱动电机的动力输出轴连接第三滚珠丝杠，Z轴承载平台设有第三螺纹孔，第三滚珠丝杠通过第三螺纹孔传动连接Z轴承载平台；

所述A轴驱动组件包括第四驱动电机，第四驱动电机设置在X轴承载平台上，第四驱动电机的动力输出轴传动连接A轴承载平台；

所述C轴驱动组件包括第五驱动电机，第五驱动电机设置在A轴承载平台上，第五驱动电机的动力输出轴传动连接C轴承载平台。

3.根据权利要求2所述的五轴联动激光切割器，其特征在于，所述C轴转动模块还包括第六驱动电机和第四滚珠丝杠，所述第六驱动电机的动力输出轴传动连接第四滚珠丝杠，第四滚珠丝杠带动第五驱动电机和C轴承载平台沿A轴承载平台的竖直方向移动。

4.根据权利要求1所述的五轴联动激光切割器，其特征在于：所述Y轴移动模块、X轴移动模块、Z轴升降模块上设有定位杆，所述Y轴承载平台、X轴承载平台和Z轴承载平台上设有通孔，所述定位杆通过通孔并分别设置在第一基座、平台底座和X轴承载平台上。

5.根据权利要求1所述的五轴联动激光切割器，其特征在于，还包括气体喷头，所述气体喷头设置在Z轴承载平台上。

6.根据权利要求1所述的五轴联动激光切割器，其特征在于，所述伸缩杆的接触面设有花纹。

7.根据权利要求1所述的五轴联动激光切割器，其特征在于，所述伸缩杆上设有夹物爪，所述夹物爪由多个金属片组成，所述金属片设置在伸缩杆的接触面上。