CN207447632U - 一种利用模拟成像的三维激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用模拟成像的三维激光切割机，包括主轴支撑机构，旋转支撑机构通过轴承与主轴支撑机构传动连接，控制器安装在旋转支撑机构的顶部，激光器电源安装在控制器的顶部，且激光器电源与控制器电性连接，工业机器人通过导线与控制器电性连接，前臂部通过第二旋转轴与后臂部活动连接，后臂部通过第三旋转轴与机身活动连接，机身通过机身固定座与转盘固定连接，激光切割刀安装在手部的末端，激光切割刀通过光纤电缆与激光器电源柔性连接，主轴支撑机构的一侧固定连接有支架，支架的下端安装有摄像头，支架的上端安装有信号处理器和模拟成像器，信号处理器与模拟成像器电性连接，且与控制器信号连接。

Description

一种利用模拟成像的三维激光切割机

技术领域

本实用新型涉及一种三维激光切割机，特别涉及一种利用模拟成像的三维激光切割机，属于激光切割机设备技术领域。

背景技术

激光切割是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。传统的三维激光切割机床大多采用工作台移动、定梁式龙门结构。该结构一般只能用于加工幅面较小的工件，而且因为要驱动重量较大的工作台，所以其定位速度和动态响应较差。有国外厂家采用悬臂式结构，虽然在X、Y、Z三轴定位速度和动态响应上有很大提高，但加工幅面比工作台移动、定梁式龙门结构的更小。所以，目前的三维激光切割机床对超出机床行程范围的长形工件不能实现多次定位切割，不能满足像航天工业等领域的大型三维工件的高质量切割需求。暂时现有技术中未有激光切割机和模拟成像技术的融合，解决了复杂图形的操作难度和复杂程度。同时，现有的三维激光切割机只能实现X轴、Y轴、Z轴三轴联动，整个机器不具有旋转、伸缩等功能，使机器运动不灵活，切割工件不方便，造成工作效率低，切割质量不能够保证。

实用新型内容

本实用新型提出了一种利用模拟成像的三维激光切割机，解决了现有技术中未有激光切割机和模拟成像技术的融合，解决了复杂图形的操作难度和复杂程度，同时现有的三维激光切割机只能实现X轴、Y轴、Z轴三轴联动，整个机器不具有旋转、伸缩等功能，使机器运动不灵活，切割工件不方便，造成工作效率低，切割质量不能够保证的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种利用模拟成像的三维激光切割机，包括主轴支撑机构、旋转支撑机构、转盘、控制器、激光器电源、工业机器人和激光切割刀，所述旋转支撑机构通过轴承与主轴支撑机构传动连接，所述控制器安装在旋转支撑机构的顶部，所述激光器电源安装在控制器的顶部，且激光器电源与控制器电性连接，所述工业机器人通过导线与控制器电性连接，所述工业机器人包括手部、前臂部、后臂部、机身、机身固定座、第一旋转轴、第二旋转轴和第三旋转轴，所述手部通过第一旋转轴与前臂部活动连接，所述前臂部通过第二旋转轴与后臂部活动连接，所述后臂部通过第三旋转轴与机身活动连接，所述机身通过机身固定座与转盘固定连接，所述激光切割刀安装在手部的末端，所述激光切割刀通过光纤电缆与激光器电源柔性连接，所述主轴支撑机构的一侧固定连接有支架，所述支架的下端安装有摄像头，所述支架的上端安装有信号处理器和模拟成像器，所述信号处理器与模拟成像器电性连接，且与控制器信号连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述手部的一侧安装有CCD定位装置。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述主轴支撑机构和旋转支撑机构的内部均设有伺服电机，所述伺服电机与控制器电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述主轴支撑机构的底部设有固定盘底座。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述转盘的内部设有驱动电机和转轴，所述驱动电机通过转轴与旋转支撑机构的底部活转动连接，所述驱动电机通过导线与控制器电性连接。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型的一种利用模拟成像的三维激光切割机其转盘是能够使激光雕刻装置3600旋转，使其更加灵活，工件加工效率会更加高效；通过采用光纤激光器代替CO2激光器，光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电；本实用新型与传统的五轴联动数控机床相比，结构简单，操作简单、数学运算复杂精准，它具有刚度大、响应快、精度高、适应性强、技术附加值高等突出优点，同时激光切割机和模拟成像技术的融合，解决了复杂图形的操作难度和一些复杂工件加工处理的复杂程度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的主观结构示意图；

图中：1、主轴支撑机构；2、旋转支撑机构；3、转盘；4、控制器；5、激光器电源；6、工业机器人；7、手部；8、前臂部；9、后臂部；10、机身；11、机身固定座；12、第一旋转轴；13、第二旋转轴；14、第三旋转轴；15、激光切割刀；16、摄像头；17、信号处理器；18、模拟成像器；19、支架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种利用模拟成像的三维激光切割机，包括主轴支撑机构1、旋转支撑机构2、转盘3、控制器4、激光器电源5、工业机器人6和激光切割刀15，所述旋转支撑机构2通过轴承与主轴支撑机构1传动连接，所述控制器4安装在旋转支撑机构2的顶部，所述激光器电源5安装在控制器4的顶部，且激光器电源5与控制器4电性连接，所述工业机器人6通过导线与控制器4电性连接，所述工业机器人6包括手部7、前臂部8、后臂部9、机身10、机身固定座11、第一旋转轴12、第二旋转轴13和第三旋转轴14，所述手部7通过第一旋转轴12与前臂部8活动连接，所述前臂部8通过第二旋转轴13与后臂部9活动连接，所述后臂部9通过第三旋转轴14与机身10活动连接，所述机身10通过机身固定座11与转盘3固定连接，所述激光切割刀15安装在手部7的末端，所述激光切割刀15通过光纤电缆与激光器电源5柔性连接，所述主轴支撑机构1的一侧固定连接有支架19，所述支架19的下端安装有摄像头16，所述摄像头16内设有成像灯，所述支架19的上端安装有信号处理器17和模拟成像器18，所述信号处理器17与模拟成像器18电性连接，且与控制器4信号连接。

所述手部7的一侧安装有CCD定位装置，可以更好的定位。所述主轴支撑机构1和旋转支撑机构2的内部均设有伺服电机，所述伺服电机与控制器4电性连接。所述主轴支撑机构1的底部设有固定盘底座，使其更加稳定，不会在运作的时候产生晃动，对操作产生误差。所述转盘3的内部设有驱动电机和转轴，所述驱动电机通过转轴与旋转支撑机构的底部活转动连接，所述驱动电机通过导线与控制器4电性连接。

具体的，使用时，激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下，通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率和脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上，形成一个个细微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，能以瞬间高温熔化或气化被加工材料；每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔，在计算机控制下，激光切割刀与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点，这样就会把物体加工成想要的形状；本实用新型的三维激光切割机采用高能量的激光作为工具，通过工业机器人的三个直线与两个旋转运动轴联动方式形成激光焦点的空间运动轨迹，实现对复杂型面零件的三维切割加工，三维激光切割机的加工速度与精度高，可以满足工业中复杂型面的工件全自动切割和开孔修边加工要求，同时可以通过摄像头拍摄工件表面，通过模拟成像器模拟图形，通过摄像头内部成像灯照射在工件表面，通过信号处理器传输信号到控制器，控制器控制激光切割机运行。

本实用新型的一种利用模拟成像的三维激光切割机其转盘是能够使激光雕刻装置3600旋转，使其更加灵活，工件加工效率会更加高效；通过采用光纤激光器代替CO2激光器，光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电；本实用新型与传统的五轴联动数控机床相比，结构简单，操作简单、数学运算复杂精准，它具有刚度大、响应快、精度高、适应性强、技术附加值高等突出优点，同时激光切割机和模拟成像技术的融合，解决了复杂图形的操作难度和一些复杂工件加工处理的复杂程度。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用模拟成像的三维激光切割机，包括主轴支撑机构(1)、旋转支撑机构(2)、转盘(3)、控制器(4)、激光器电源(5)、工业机器人(6)和激光切割刀(15)，其特征在于，所述旋转支撑机构(2)通过轴承与主轴支撑机构(1)传动连接，所述控制器(4)安装在旋转支撑机构(2)的顶部，所述激光器电源(5)安装在控制器(4)的顶部，且激光器电源(5)与控制器(4)电性连接，所述工业机器人(6)通过导线与控制器(4)电性连接，所述工业机器人(6)包括手部(7)、前臂部(8)、后臂部(9)、机身(10)、机身固定座(11)、第一旋转轴(12)、第二旋转轴(13)和第三旋转轴(14)，所述手部(7)通过第一旋转轴(12)与前臂部(8)活动连接，所述前臂部(8)通过第二旋转轴(13)与后臂部(9)活动连接，所述后臂部(9)通过第三旋转轴(14)与机身(10)活动连接，所述机身(10)通过机身固定座(11)与转盘(3)固定连接，所述激光切割刀(15)安装在手部(7)的末端，所述激光切割刀(15)通过光纤电缆与激光器电源(5)柔性连接，所述主轴支撑机构(1)的一侧固定连接有支架(19)，所述支架(19)的下端安装有摄像头(16)，所述摄像头(16)内设有成像灯，所述支架(19)的上端安装有信号处理器(17)和模拟成像器(18)，所述信号处理器(17)与模拟成像器(18)电性连接，且与控制器(4)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用模拟成像的三维激光切割机，其特征在于，所述手部(7)的一侧安装有CCD定位装置。

3.根据权利要求1所述的一种利用模拟成像的三维激光切割机，其特征在于，所述主轴支撑机构(1)和旋转支撑机构(2)的内部均设有伺服电机，所述伺服电机与控制器(4)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用模拟成像的三维激光切割机，其特征在于，所述主轴支撑机构(1)的底部设有固定盘底座。

5.根据权利要求1所述的一种利用模拟成像的三维激光切割机，其特征在于，所述转盘(3)的内部设有驱动电机和转轴，所述驱动电机通过转轴与旋转支撑机构的底部活转动连接，所述驱动电机通过导线与控制器(4)电性连接。