CN208614003U - 四轴加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种四轴加工装置，其中，该四轴加工装置包括：机座；工件定位部，固定在机座上，工件定位部包括用于固定工件的装载平面；X轴驱动模组，固定在机座上，并与工件定位部相邻设置；以及加工模块，包括定位组件和与定位组件转动连接的加工组件，定位组件可移动地设于X轴驱动模组上。本实用新型四轴加工装置有效地增大了加工模块的作用范围，避免了卸下工件和重新固定工件的步骤，有效地提高了装置的加工效率，以及提高了加工精度。

Description

四轴加工装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工设备领域，特别涉及一种四轴加工装置。

背景技术

现有的激光加工设备普遍采用激光加工头相对于加工平面水平移动的结构，激光加工头普遍采用垂直于加工平面的设置，这就造成只能对加工平面上的工件进行平面加工。当需要对工件的侧面加工时，需要重新固定工件，导致加工步骤繁琐，以及工件加工周期较长等问题。当然，也有采用机器人对工件进行三维方向的激光加工，但是存在设备成本高、机器人加工精度相比传统激光加工设备精度较低，以及无法携带大重量的高功率加工头等弊端。如此，使得现有激光加工设备在对工件的三维方向进行加工的精度不够、加工程序复杂、以及加工成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种四轴加工装置，旨在实现对工件的三维方向进行高精度加工的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的四轴加工装置，包括：

机座；

工件定位部，固定在所述机座上，所述工件定位部包括用于固定工件的装载平面；

X轴驱动模组，固定在所述机座上，并与所述工件定位部相邻设置；以及

加工模块，包括定位组件和与所述定位组件转动连接的加工组件，所述定位组件可移动地设于所述X轴驱动模组上；

其中，所述装载平面相对于所述加工模块转动，所述X轴驱动模组带动所述加工模块移动，以使所述加工组件对所述装载平面的工件加工。

优选地，所述的四轴加工装置还包括Z轴驱动模组；

所述Z轴驱动模组可移动地设于所述X轴驱动模组上，所述定位组件可移动地设于所述Z轴驱动模组上，并沿Z轴移动。

优选地，所述X轴驱动模组包括沿X轴可移动地动子座，所述Z轴驱动模组一端固定于所述动子座，所述Z轴驱动模组背向所述定位组件的一侧设有至少一加强筋，所述加强筋沿Z轴方向延伸并连接于所述X轴驱动模组的动子座。

优选地，所述定位组件包括可移动地设于所述Z轴驱动模组上的滑动座和第一电机组件；

所述第一电机组件固定在所述滑动座上，并与所述加工组件连接；

所述第一电机组件驱动所述加工组件转动。

优选地，所述第一电机组件驱动所述加工组件转动的旋转角度为0～90°。

优选地所述加工组件包括：光纤头、准直器和光路定位组件；

所述光纤头固定在所述准直器的光纤接入端处；

所述准直器安装在所述光路定位组件上；

所述光路定位组件与所述第一电机组件的输出轴连接。

优选地，所述加工组件还包括第二光纤固定架；

所述第二光纤固定架固定在所述光路定位组件上，用于固定光纤。

优选地，所述加工组件还包括CCD组件；

所述CCD组件的视觉识别端与所述光路定位组件的出光口以同轴光路设置。

优选地，四轴加工装置还包括光源；所述光源安装在所述CCD组件的视觉识别端处和/或所述光路定位组件的出光口处。

优选地，所述工件定位部还包括：固定于所述机座的固定座和第二电机组件；

所述第二电机组件固定在所述固定座上；

所述装载平面固定在所述第二电机组件上；

所述第二电机组件驱动所述装载平面相对于所述固定座转动。

本实用新型四轴加工装置利用X轴驱动模组带动加工模块在X轴方向上相对于工件定位部运动，并使得加工模块的加工组件相对于工件定位部可旋转地运动，以实现扩大加工模块对工件的加工范围；同时，四轴加工装置进一步利用工件定位部的装载平面相对于加工模块旋转的结构，进一步实现对工件的多个平面的加工，避免了卸下工件和重新固定工件的步骤，有效地提高了装置的加工效率，同时提高了装置的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型四轴加工装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中本实用新型四轴加工装置中加工模块的结构示意图；

图4为图3中本实用新型四轴加工装置中加工模块的又一结构示意图；

图5为图4中加工模块中定位组件的结构示意图；

图6为图3中加工模块的主视图；

图7为图1中本实用新型四轴加工装置中工件定位部的结构示意图；

图8为图7中本实用新型四轴加工装置中工件定位部的又一结构示意图；

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种四轴加工装置。

在本实用新型实施例中，结合图1、图2和图3所示，该四轴加工装置包括：

机座1；

工件定位部2，固定在机座1上，工件定位部2包括用于固定工件的装载平面21；

X轴驱动模组3，固定在机座1上，并与工件定位部2相邻设置；以及

加工模块4，包括定位组件41和与定位组件41转动连接的加工组件42，定位组件41可移动地设于X轴驱动模组3上；

其中，装载平面21相对于加工模块4转动，X轴驱动模组3带动加工模块4移动，以使加工组件42对装载平面21的工件加工。

在本实施例中，机座1用于为组成该四轴加工装置的零部件起到支撑、固定和防护的作用，如此，机座1通常还包括有与其配套使用的上罩组件，上罩组件装设在机座1上，用于罩住组成该四轴加工装置的零部件。在该四轴加工装置对工件进行加工过程中，工件位于上罩组件内，有效地防止外部的粉尘或者光线对加工过程造成干扰，提高了工件的成品率。

为实现启动加工模块4对工件进行加工，机座1中还可设置有控制器的装置，通过控制器启动该四轴加工装置对工件进行加工，并通过传感器获取工件加工的细节，生成影像数据。

为了实现工件的定位，工件定位部2通常包括工件夹具和工件治具。并且，工件定位部2通常相邻加工模块4设置，使得加工模块4能够在较短的工作行程内运动，并对工件进行加工。

该四轴加工装置采用了X轴驱动模组3带动加工模块4的结构，通常情况下X轴驱动模组3为直线电机、直驱模组等，例如：圆柱形直线电机、U型槽式直线电机、平板形直线电机，当然，X轴驱动模组3还可以是其他能够实现带动加工模块4移动的结构，本实施例不限于此。使得加工模块4沿X轴驱动模组3滑动。通过X轴驱动模组3带动加工模块4件运动，使得加工模块4能够以X轴方向为预定的轨迹相对于工件定位部2运动，进而实现加工模对工件的加工。

为了对工件进行加工，该四轴加工装置的加工模块4可采用多种加工输出装置。例如：该四轴加工装置的加工模块4为激光发生器，也既是，该四轴加工装置的类型为激光切割机或激光焊接机；或者，该四轴加工装置的加工模块4为刻刀、钻头、铣刀、镗削或磨头，也既是，该四轴加工装置的类型为切削机床和锻压机床；亦或，在特殊加工需求的情况下，加工模块4也可采用多种类型的加工输出装置复合使用，实现精细工件加工的目的。

为了满足在三维方向对工件进行加工，加工模块4包括定位组件41和与定位组件41转动连接的加工组件42，也既是，加工组件42可相对于定位组件41转动。具体地，结合图1中Y箭头所示方向，加工组件42可相对于定位组件41以Y箭头的指向为方向转动。如此，定位组件41通常装设在X轴驱动模组3的动子座上，X轴驱动模组3带动定位组件41在X轴方向上移动，加工组件42相对于定位组件41转动，也既沿Y轴方向转动，使得加工模块4具有更大的作用范围，能够更进一步对工件定位部2上的工件实现精细加工。

进一步地，通过采用工件定位部2上设置有相对于加工模块4运动的装载平面21的结构，也既装载平面21在Z轴方向上转动，使得在需要对工件进行多个平面加工时，避免了卸下工件和重新固定工件的步骤，配合加工模块4减少不必要的拆装步骤，有效地提高了装置的加工效率和加工精度。

本实用新型中的四轴加工装置通过利用X轴驱动模组3带动加工模块4在X轴方向上相对于工件定位部2运动，并使得加工模块4的加工组件42相对于工件定位部2可旋转地运动，以实现扩大加工模块4对工件的加工范围；同时，四轴加工装置进一步利用工件定位部2的装载平面21相对于加工模块4旋转的结构，进一步实现对工件的多个平面的加工，避免了卸下工件和重新固定工件的步骤，有效地提高了装置的加工效率，同时提高了装置的加工精度

进一步地，四轴加工装置还包括第一光纤固定架7。第一光纤固定架7安装在机座1上。第一光纤固定架7用于固定接入该四轴加工装置的光纤，避免光纤的摆动影响设备的加工精度。

进一步地，四轴加工装置还包括Z轴驱动模组5。Z轴驱动模组5可移动地设于X轴驱动模组3上，并沿Z轴移动。定位组件41可移动地设于Z轴驱动模组5上。

具体地，参照图1所示，X轴驱动模组3包括沿X轴可移动地动子座，Z轴驱动模组5一端固定于动子座，Z轴驱动模组5背向定位组件41的一侧设有至少一加强筋51，加强筋51沿Z轴方向延伸并连接于X轴驱动模组3的动子座。

如此，在该四轴加工装置对工件进行加工时，首先，X轴驱动模组3带动Z轴驱动模组5在X轴方向上相对于工件定位部2横向移动；其次，Z轴驱动模组5带动加工模块4在Z轴方向上相对于工件定位部2纵向移动，实现精细调整加工模块4相对于工件的位置，提高加工精度；再次，加工组件42相对于定位组件41旋转，调整加工组件42相对于工件定位部2上工件的位置，启动加工组件42对工件进行加工；期间，通过工件定位部2旋转调整工件的侧面，使得加工组件42对工件的多个平面进行加工，提高装置的适用性。在实际的工件加工过程中，可相对独立的启动X轴驱动模组3、Z轴驱动模组5、定位组件41、加工组件42或者工件定位部2，实现工件的加工，不限于需要上述多个部件的联动实现工件的加工。

在本实施例中，通过在X轴驱动模组3带动加工模块4运动的基础上，在X轴驱动模组3和加工模块4的之间设置Z轴驱动模组5，使得X轴驱动模组3带动Z轴驱动模组5在X轴方向上运动，使得Z轴驱动模组5带动加工模块4在Z轴上运动，使得加工模块4在Z轴方向上实现可调节，增大了加工模块4的加工范围，有效地提高了加工模块4加工工件的精细程度。

优选地，Z轴驱动模组5背向定位组件41的一侧设有至少两个加强筋51，加强筋51沿Z轴方向延伸并连接于X轴驱动模组3的动子座。

在本实施例中，通过在Z轴驱动模组5上Z轴方向的一端与X轴驱动模组3的动子座的连接处设置有两个加强筋51的结构，增强了Z轴驱动模组5和X轴驱动模组3之间的结构稳定性，使得在X轴驱动模组3能够更加平稳地带动Z轴驱动模组5在X轴方向上移动。

优选地，加强筋51通过焊接方式分别与Z轴驱动模组5的底座和X轴驱动模组3的动子座固定连接。

可选地，Z轴驱动模组5和X轴驱动模组3之间也可为活动连接，例如：Z轴驱动模组5在Z轴方向上的一端通过驱动电机固定在X轴驱动模组3的动子座上，使得Z轴驱动模组5可在X轴驱动模组3的动子座上旋转运动，或者Z轴驱动模组5可在X轴驱动模组3的动子座上以预定方向摆动。

进一步地，结合图4、图5和和图6所示，定位组件41包括：可移动地设于所述Z轴驱动模组5上的滑动座414和第一电机组件411。第一电机组件411固定在滑动座414上，并与所述加工组件42可转动连接，如此，第一电机组件411驱动加工组件42转动。也既是，滑动座414固定在Z轴驱动模组5的动子座上，在滑动座414上设置有连接孔，第一电机组件411固定在滑动座414上，使得第一电机组件411的输出轴穿过连接孔与加工组件42固定连接，进而实现启动第一电机组件411带动加工组件42转动。

进一步地，根据加工的实际需求，调整第一电机组件411驱动加工组件42以预设角度转动。可选地，所述预设角度为0～360°。

优选地，第一电机组件411驱动加工组件42转动的旋转角度为0～90°。

在本实施例中，通过第一电机组件411固定在滑动座414上，并使得滑动座414固定在Z轴驱动模组5的动子座上的结构，使得第一电机组件411牢固地与Z轴驱动模组5固定，避免在对工件进行加工过程中第一电机组件411脱落的事故发生。

优选地，结合图3所示，虚线部分为加工组件42发出激光束的作用范围的理论最大范围。

具体地，滑动座414包括：第一固定板415、第二固定板416和两个加强板417。第一固定板415和第二固定板416相互垂直设置，两个加强板417用于加强第一固定板415和第二固定板416的连接结构。

其中，第一固定板415的一侧与Z轴驱动模组5的动子座固定连接，第一固定板415上与Z轴驱动模组5的动子座相对的另一侧与第一电机组件411固定连接。第二固定板416上设置有连接孔，第一电机组件411的输出轴穿过连接孔与加工组件42固定连接。

优选地，滑动座414和第一电机组件411之间用过螺丝固定的方式安装，通过采用螺丝固定第一电机组件411和滑动座414，提高部件拆装的灵活度，避免了第一电机组件411损坏时，需要整体更换滑动座414和第一电机组件411。可选地，也可采用焊接或粘附的方式，使第一电机组件411固定在滑动座414上。

优选地，第一电机组件411包括转动电机412和变速器413，变速器413设置在转动电机412的输出轴上，并使得变速器413的输出轴与加工组件42固定连接。启动转动电机412带动变速器413内的齿轮组转动，齿轮组带动变速器413的输出轴转动，进而实现驱动加工组件42转动。

优选地，第一电机组件411和加工组件42之间设置有轴承418，也既是，第一电机组件411的输出轴和加工组件42固定连接，并且在输出轴处设置有轴承418。

在本实施例中，通过在第一电机组件411和加工组件42固定连接的输出轴处设置有轴承418的结构，减少了第一驱动电机组件的输出轴和滑动座414的连接孔之间的摩擦系数，使得第一电机组价带动加工组件42转动时更加顺畅。

进一步地，加工组件42包括：光纤头421、准直器422和光路定位组件423。光路定位组件423与第一电机组件411的输出轴固定连接。光纤与光纤头421固定连接，光纤头421固定在准直器422的光纤接入端处，准直器422安装在光路定位组件423上。也既是，准直器422的入光口与光纤头421固定连接，准直器422的出光口与光路定位组件423的入光口固定连接，使得激光束通过光纤导向至准直器422，准直器422将射入的激光束校准为平行激光束，并导向至光路定位组件423，光路定位组件423处理平行激光束后对工件进行加工。具体地，光路定位组件423包括振镜、光路系统、以及用于封装振镜和光路系统的壳体，振镜和光路系统组合固定在壳体内。

在本实施例中，通过采用光路定位组件423与第一电机组件411的输出轴固定连接的结构，也既是，第一电机组件411的输出轴与光路定位组件423的壳体固定连接，使得在第一电机组件411转动时，直接作用在加工组件42上，有效地带动加工组件42转动，提高了加工组件42的精准度。

进一步地，加工组件42还包括第二光纤固定架424。第二光纤固定架424固定在光路定位组件423上，用于固定光纤。

优选地，第二光纤固定架424与光纤头421相邻设置。

在本实施例中，通过将第二光纤固定架424固定在光路定位组件423上，并使第二光纤固定架424与光纤头421相邻设置的结构，使得当加工组件42相对于定位组件41转动时，能够有效地固定光纤，避免光纤随着加工组件42的转动而过大的摆动，避免光纤摆动导致损坏设备的事故放生。

可选地，第二光纤固定架424可为条形固定架；或者第二光纤固定架424也可为板状固定架，亦或第二光纤固定架424也可为不规则形状的固定架。

可选地，在光路定位组件423的壳体上设置有卡紧槽的结构，通过调整光纤的设置位置，使得光纤能够与光路定位组件423的壳体相邻，实现固定光纤的目的；或者在光路定位组件423的壳体上设置有卡扣，使得光纤能够固定在光路定位组件423的壳体上。

进一步地，加工组件42还包括CCD组件(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)425。CCD组件425的视觉识别端与光路定位组件423的出光口以同轴光路设置，也既是，CCD组件425与光路定位组件423组合安装，使得CCD组件425的视觉识别端与光路定位组件423的出光口以同轴光路设置，也既是，CCD组件425的视觉识别端和光路定位组件423的激光束出光口为同一个敞口，使得CCD组件425视觉识别范围等于或接近于光路定位组件423的激光作用范围，便于CCD组件425获取工件的加工状态。

在本实施例中，通过CCD组件425与光路定位组件423组合安装，并使得CCD组件425的视觉识别端与光路定位组件423的出光口以同轴光路设置的结构，使得CCD组件425能够采集工件的加工情况，并反馈至机座1上其他零部件或者与CCD组件425连接的外部设备，实现方便观测和检查工件加工情况的目的。

进一步地，本实用新型中的四轴加工装置还包括光源6。光源6可安装在CCD组件425的视觉识别端处和/或光路定位组件423的出光口处；光源6也可安装在工件定位部2的装载平面21上。也既是，在满足光源6照亮工件的前提下，能够使得CCD组件425和/或光路定位组件423能够采集工件的信息，不限于光源6的安装位置。

可选地，光源6可为条形光源6，例如：条形LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯珠组。或者，光源6也可为环形光源6，例如：环形LED灯珠组。

进一步地，结合图7和图8所示，工件定位部2还包括：固定于机座1的固定座22和第二电机组件23。第二电机组件23固定在固定座22上，装载平面21固定在第二电机组件23上。第二电机组件23驱动装载平面21相对于固定座22转动，具体地，结合图7中Q箭头所示，第二电机组件23驱动装载平面21相对于固定座22以Q箭头的指向为方向转动。

在本实施例中，通过设置固定座22固定在机座1上，使得第二电机组件23固定在固定座22上，装载平面21固定在第二电机组件23的结构，使得固定座22将第二电机组件23相对于加工组件42垫起至预定高度，同时，固定座22还对第二电机组件23起到固定的作用，使得第二电机组件23能够带动装载平面21相对于底座转动。

可选地，第二电机组件23可通过螺丝固定在机座1上，也可通过焊接或粘附的方式固定在机座1上。

进一步地，装载平面21设置在第二电机组件23的动子上，也既是，第二电机组件23的输出轴直接或者间接的作用在装载平面21，使得装载平面21转动。

在本实施例中，通过在装载平面21设置在第二电机组件23的动子上，使得装载平面21能够带动工件转动，提高加工的精准度。

优选地，装载平面21上设置有至少一个围绕装载平面21中部圆心的安装孔211，装载平面21通过安装孔211对应安装在第二电机组件23的动子的中心处，也既是，装载平面21和第二电机组件23的动子以同圆心安装，在第二电机组件23的动子转动时，直接驱动装载平面21转动。

优选地，装载平面21上设置有8个安装孔211。

优选地，固定座22包括安装板面221和两个安装脚座222，安装脚座222的一端固定在机座1上，另一端以安装板面221的一端面固定连接。安装板面221的另一端面与直驱电机231固定连接。其中，安装脚座222通过螺丝固定的方式，与机座1固定连接。也可通过焊接或者胶水粘附的方式实现安装脚座222的一端固定在机座1上。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的创造构思下，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/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种四轴加工装置，其特征在于，包括：

机座；

工件定位部，固定在所述机座上，所述工件定位部包括用于固定工件的装载平面；

X轴驱动模组，固定在所述机座上，并与所述工件定位部相邻设置；以及

加工模块，包括定位组件和与所述定位组件转动连接的加工组件，所述定位组件可移动地设于所述X轴驱动模组上；

其中，所述装载平面相对于所述加工模块转动，所述X轴驱动模组带动所述加工模块移动，以使所述加工组件对所述装载平面的工件加工。

2.如权利要求1所述的四轴加工装置，其特征在于，所述的四轴加工装置还包括Z轴驱动模组；

所述Z轴驱动模组可移动地设于所述X轴驱动模组上，所述定位组件可移动地设于所述Z轴驱动模组上，并沿Z轴移动。

3.如权利要求2所述的四轴加工装置，其特征在于，所述X轴驱动模组包括沿X轴可移动地动子座，所述Z轴驱动模组一端固定于所述动子座，所述Z轴驱动模组背向所述定位组件的一侧设有至少一加强筋，所述加强筋沿Z轴方向延伸并连接于所述X轴驱动模组的动子座。

4.如权利要求2所述的四轴加工装置，其特征在于，所述定位组件包括可移动地设于所述Z轴驱动模组上的滑动座和第一电机组件；

所述第一电机组件固定在所述滑动座上，并与所述加工组件连接；

所述第一电机组件驱动所述加工组件转动。

5.如权利要求4所述的四轴加工装置，其特征在于，所述第一电机组件驱动所述加工组件转动的旋转角度为0～90°。

6.如权利要求5所述的四轴加工装置，其特征在于，所述加工组件包括：光纤头、准直器和光路定位组件；

所述光纤头固定在所述准直器的光纤接入端处；

所述准直器安装在所述光路定位组件上；

所述光路定位组件与所述第一电机组件的输出轴连接。

7.如权利要求6所述的四轴加工装置，其特征在于，所述加工组件还包括第二光纤固定架；

所述第二光纤固定架固定在所述光路定位组件上，用于固定光纤。

8.如权利要求6所述的四轴加工装置，其特征在于，所述加工组件还包括CCD组件；

所述CCD组件的视觉识别端与所述光路定位组件的出光口以同轴光路设置。

9.如权利要求8所述的四轴加工装置，其特征在于，四轴加工装置还包括光源；

所述光源安装在所述CCD组件的视觉识别端处和/或所述光路定位组件的出光口处。

10.如权利要求1-9任一项所述的四轴加工装置，其特征在于，所述工件定位部还包括：固定于所述机座的固定座和第二电机组件；

所述第二电机组件固定在所述固定座上；

所述装载平面固定在所述第二电机组件上；

所述第二电机组件驱动所述装载平面相对于所述固定座转动。