CN215747076U - 水壶切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水壶切割机，该方案包括机架以及设于该机架上的X‑Y‑Z三轴驱动机构和水壶夹具；所述X‑Y‑Z三轴驱动机构上设有用于对水壶进行切割的激光切割头，通过该X‑Y‑Z三轴驱动机构能够驱动所述激光切割头沿X‑Y‑Z三轴同步或异步运动；所述水壶夹具包括用于夹持水壶的夹持工装以及用于驱动该夹持工装旋转的伺服电机，本申请能够很好地夹持住水壶并通过现有的激光切割方式对水壶表面进行切割加工处理，从而完全避免了现有技术利用冲床加工存在的弊端，可利用X‑Y‑Z三轴驱动机构实现灵活的位置切换，从而适合各种图形的切割加工，完美地符合了现有水壶的加工需求，可显著提升加工效率。

Description

水壶切割机

技术领域

本实用新型涉及切割机技术领域，具体涉及水壶切割机。

背景技术

目前对于水壶的切割加工方式通常是通过冲床进行加工，通过冲床在水壶的表面冲孔，但是这种方式存在品控较差的问题，而且还需要多工位协作生产，成本较高，尤其是对于具有弧形形状的水壶就无法很好地进行加工，生产效率极低，无法满足带有弧形的批量定制产品的高效生产需求，最重要的是现在水壶形状随着工业设计水平的提高，多为圆锥曲面或异形曲面，因此现有的冲床加工方式已经无法满足现有水壶的加工要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了水壶切割机。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：水壶切割机包括机架以及设于该机架上的X-Y-Z三轴驱动机构和水壶夹具；所述X-Y-Z 三轴驱动机构上设有用于对水壶进行切割的激光切割头，通过该X-Y-Z三轴驱动机构能够驱动所述激光切割头沿X-Y-Z三轴同步或异步运动；所述水壶夹具包括用于夹持水壶的夹持工装以及用于驱动该夹持工装旋转的伺服电机。

工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请采用激光切割的方式，配合可以旋转的夹持工装以及可以驱动激光切割头在X-Y-Z空间上任意运动的 X-Y-Z三轴驱动机构，可以实现对水壶任意角度的加工，完美地符合现有水壶多为圆锥曲面会异形曲面的加工需求，可以切割出任意图案，从而显著地提高了加工质量和生产效率，完全避免了才有冲床带来的问题，也不需要多工位协作，降低了整体的设备成本；

2、本申请的结构简单，相对于冲床的装配要求更低，因为本申请的X-Y-Z 三轴驱动机构以及激光切割头的集成度较高，可以直接采购买到，因此只需要针对不同形状的水壶更换不同形状的夹持工装即可，伺服电机也是可以直接购买到的，可显著降低设计成本以及装配难度。

进一步地，所述夹持工装的数量为两个，且所述机架上设有用于安装两个所述水壶的主轴座，所述伺服电机与该主轴座驱动连接实现分别驱动两个所述水壶夹具旋转。

此设置，通过两个夹持工装可以显著提升加工效率，一个水壶在加工时，另一侧的夹持工装不转动可以进行上料和下料操作或者等待加工，无需安装一个水壶加工一次再拆下装上一个新的再进行加工。

进一步地，所述X-Y-Z三轴驱动机构包括与所述机架可拆卸连接的X轴直线模组、与该X轴直线模组的滑块可拆卸连接的Y轴直线模组以及与该Y 轴直线模组的滑块可拆卸连接的Z轴直线模组。

此设置，通过市面上可购买到的直线模组可以方便快捷地组装成X-Y-Z三轴驱动机构，具有控制精度高且故障率低的优点，可实现对激光切割头精确地空间位置定位和调节，而且集成度高，不需要额外的设计，设计成本低，技术门槛低。同时控制代码较为简单，只需要按照步骤执行激光切割头的空间坐标变换以及单独控制激光切割头的转速即可，与现有的数控机床控制代码基本没有什么区别。

进一步地，所述夹持工装设于所述主轴座的左右两侧，且所述主轴座与每个所述夹持工装之间设有驱动轮，通过该驱动轮与所述伺服电机连接，该伺服电机的数量为一个或两个。

此设置，通过将两个夹持工装背靠背设置，可以方便伺服电机的布置，使得伺服电机可以固定不动，因此只需要激光切割头移动即可实现工位的切换，伺服电机可以一带两个驱动轮或者一对一设置。

进一步地，当所述伺服电机的数量为两个时，所述伺服电机与所述驱动轮一一对应；当所述伺服电机的数量为一个时，所述伺服电机同时与两个所述驱动轮驱动连接。

进一步地，所述驱动轮为带轮、齿轮或链轮的其中一种。

无论是哪一种都能够轻松实现伺服电机驱动驱动轮旋转，本申请中优选采用带轮，因此通过带轮传动的结构可以使得伺服电机的位置不需要很靠近夹持工装，从可以避免对激光切割头造成干涉，或者链轮也可以。

进一步地，每个所述夹持工装包括与水壶内壁吻合的主轴套、与该主轴套可拆卸连接的主轴以及设于所述主轴套远离所述主轴座一端的仿形卡盘，所述主轴与所述主轴座旋转连接，且所述驱动轮与所述主轴同轴旋转连接，通过所述仿形卡盘夹紧水壶将水壶固定在所述主轴套上。

此设置，主轴套可以根据不同的水壶进行更换，拆装方便，而仿形卡盘能够夹紧水壶，由于水壶是直接套在主轴套外的，而且水壶都是圆锥形，顶部直径小，底部直径大，因此水壶完全套在主轴套上时，只要通过仿形卡盘挤压水壶的顶部即可将水壶完美地固定在主轴套上，完全不会在水壶的表面造成干涉，因此可以极大地方便激光切割头的加工。

进一步地，所述主轴套从远离到靠近所述主轴座的半径逐渐增大。

此设置，是为了符合现有圆锥形或异形水壶的安装，适合绝大多数的水壶，因为现有的水壶基本都是顶部直径小，底部直径大的形状，本申请也是针对于这些形状的水壶加工。

进一步地，所述仿形卡盘包括部分设于所述主轴套内的仿形夹座、活动设于所述仿形夹座上的两个摇臂、连接两个所述摇臂的连杆以及用于抵接水壶的压头，该压头设于所述仿形夹座宽度方向的两端，所述连杆上设有手柄，通过所述手柄驱动所述连杆远离或靠近所述主轴套实现仿形夹座上的压头对水壶的夹持和松开。

此设置，当手柄转动利用丝杆传动原理使得连杆会远离或靠近主轴套移动，当连杆靠近主轴套移动时，会挤压两端的摇臂，使得摇臂会朝外旋转，导致仿形夹座撑开，从而使得仿形夹座上的压头抵接住水壶的顶部，实现了对水壶的限位固定，而水壶因为无法继续往主轴套方向运动，从而完全被固定在主轴套上。

进一步地，当所述水壶安装于主轴套上时，所述水壶的顶部与所述压头抵接，且所述水壶底部的内壁与所述仿形卡盘外壁抵接。

此设置，进一步限定了当压头能够抵接水壶顶部时，水壶刚好是无法继续往主轴套方向运动，从而实现水壶的完全固定。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型水壶夹具的结构示意图；

图3是图2的另一种实施例的示意图；

图4是待加工的水壶的示意图。

图中，1、机架；2、X-Y-Z三轴驱动机构；3、水壶夹具；4、水壶；5、激光切割头；6、主轴座；7、仿形卡盘；21、X轴直线模组；22、Y轴直线模组； 23、Z轴直线模组；31、夹持工装；32、伺服电机；33、驱动轮；311、主轴套；312、主轴；71、仿形夹座；72、摇臂；73、连杆；74、压头；75、手柄。

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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本水壶切割机包括机架1以及设于该机架1上的X-Y-Z三轴驱动机构2和水壶夹具3，其中机架1为常见的金属结构件拼接而成，为常规技术手段，因此不再对其结构进行赘述。

具体地，X-Y-Z三轴驱动机构2上设有用于对水壶4进行切割的激光切割头 5，通过该X-Y-Z三轴驱动机构2能够驱动激光切割头5沿X-Y-Z三轴同步或异步运动，在本实施例中，X-Y-Z三轴驱动机构2包括与机架1通过螺丝固定的X 轴直线模组21、与该X轴直线模组21的滑块通过螺丝固定的Y轴直线模组22 以及与该Y轴直线模组22的滑块通过螺丝固定的Z轴直线模组23，直线模组也叫线性模组、电动模组、单轴机械手、数控滑台等，可以通过各个直线模组的组合实现负载的直线、曲线运动，使轻负载的自动化更加灵活、定位更加精准，因此本X-Y-Z三轴驱动机构2能够轻松实现对激光切割头5的空间位置调节和控制。

在本实施例中，激光切割头5为市面上可购买到的产品，因此不再对其原理和结构进行赘述，而且激光切割头5通过螺丝安装在Z轴直线模组23的滑块或滑台上，滑块和滑台为同一概念。

本申请的结构简单，相对于冲床的装配要求更低，因为本申请的X-Y-Z三轴驱动机构2以及激光切割头5的集成度较高，可以直接采购买到，因此只需要针对不同形状的水壶4更换不同形状的夹持工装31即可，伺服电机32也是可以直接购买到的，可显著降低设计成本以及装配难度。

请参阅图2-3，具体地，水壶夹具3包括用于夹持水壶4的夹持工装31以及用于驱动该夹持工装31旋转的伺服电机32，其中伺服电机32为现有技术，因此不再对其进行赘述，而夹持工装31在本实施例中的数量为两个，且机架1 上设有用于安装两个水壶4的主轴座6，伺服电机32与该主轴座6驱动连接实现分别驱动两个水壶夹具3旋转，在本实施例中伺服电机32的数量为两个，附图1中由于角度问题只露出一个伺服电机32，实际上有两个伺服电机32，伺服电机32通过同步带和带轮驱动夹持工装31旋转。通过两个夹持工装31可以显著提升加工效率，一个水壶4在加工时，另一侧的夹持工装31不转动可以进行上料和下料操作或者等待加工，无需安装一个水壶4加工一次再拆下装上一个新的再进行加工。

具体地，夹持工装31设于主轴座6的左右两侧，且主轴座6与每个夹持工装31之间设有驱动轮33，通过该驱动轮33与伺服电机32连接，其中驱动轮 33为带轮、齿轮或链轮的其中一种，在本实施例中选用带轮，而在附图1中未展示同步带。通过将两个夹持工装31背靠背设置，可以方便伺服电机32的布置，使得伺服电机32可以固定不动，因此只需要激光切割头5移动即可实现工位的切换，通过带轮传动的结构可以使得伺服电机32的位置不需要很靠近夹持工装31，从可以避免对激光切割头5造成干涉，或者链轮也可以。

优选地，每个夹持工装31包括与水壶4内壁吻合的主轴套311、与该主轴套311通过平键连接的主轴312以及设于主轴套311远离主轴座6一端的仿形卡盘7，主轴312与主轴座6旋转连接，且驱动轮33与主轴312同轴旋转连接，通过仿形卡盘7夹紧水壶4将水壶4固定在主轴套311上，其中为了吻合现有的水壶4形状，主轴套311从远离到靠近主轴座6的半径逐渐增大。主轴套311 可以根据不同的水壶4进行更换，拆装方便，而仿形卡盘7能够夹紧水壶4，由于水壶4是直接套在主轴套311外的，而且水壶4都是圆锥形，顶部直径小，底部直径大，因此水壶4完全套在主轴套311上时，只要通过仿形卡盘7挤压水壶4的顶部即可将水壶4完美地固定在主轴套311上，完全不会在水壶4的表面造成干涉，因此可以极大地方便激光切割头5的加工。请参阅图4，本申请需要加工的水壶4大致为图中的形状，与现有的大多数水壶4形状一致，图中待加工的图形用于安装把手等其他部件。

具体地，仿形卡盘7包括部分设于主轴套311内的仿形夹座71、活动设于仿形夹座71上的两个摇臂72、连接两个摇臂72的连杆73以及用于抵接水壶4 的压头74，该压头74设于仿形夹座71宽度方向的两端，连杆73上设有手柄 75，通过手柄75驱动连杆73远离或靠近主轴套311实现仿形夹座71上的压头 74对水壶4的夹持和松开，当水壶4安装于主轴套311上时，水壶4的顶部与压头74抵接，且水壶4底部的内壁与仿形卡盘7外壁抵接。当手柄75转动利用丝杆传动原理使得连杆73会远离或靠近主轴套311移动，当连杆73靠近主轴套311移动时，会挤压两端的摇臂72，使得摇臂72会朝外旋转，导致仿形夹座71撑开，从而使得仿形夹座71上的压头74抵接住水壶4的顶部，实现了对水壶4的限位固定，而水壶4因为无法继续往主轴套311方向运动，从而完全被固定在主轴套311上，也就是当压头74能够抵接水壶4顶部时，水壶4刚好是无法继续往主轴套311方向运动，从而实现水壶4的完全固定。其中主轴套 311与仿形夹座71之间铰接，仿形夹座71一部分在主轴套311内，另一部分伸出与摇臂72铰接。

与现有技术相比，本申请采用激光切割的方式，配合可以旋转的夹持工装 31以及可以驱动激光切割头5在X-Y-Z空间上任意运动的X-Y-Z三轴驱动机构 2，可以实现对水壶4任意角度的加工，完美地符合现有水壶4多为圆锥曲面会异形曲面的加工需求，可以切割出任意图案，从而显著地提高了加工质量和生产效率，完全避免了才有冲床带来的问题，也不需要多工位协作，降低了整体的设备成本。

本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了机架1、X-Y-Z三轴驱动机构2、水壶夹具3、水壶4、激光切割头5、主轴座6、仿形卡盘7、X轴直线模组21、Y轴直线模组22、Z 轴直线模组23、夹持工装31、伺服电机32、驱动轮33、主轴套311、主轴312、仿形夹座71、摇臂72、连杆73、压头74、手柄75等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.水壶切割机，其特征在于，包括机架以及设于该机架上的X-Y-Z三轴驱动机构和水壶夹具；所述X-Y-Z三轴驱动机构上设有用于对水壶进行切割的激光切割头，通过该X-Y-Z三轴驱动机构能够驱动所述激光切割头沿X-Y-Z三轴同步或异步运动；所述水壶夹具包括用于夹持水壶的夹持工装以及用于驱动该夹持工装旋转的伺服电机。

2.根据权利要求1所述的水壶切割机，其特征在于，所述夹持工装的数量为两个，且所述机架上设有用于安装两个所述水壶的主轴座，所述伺服电机与该主轴座驱动连接实现分别驱动两个所述水壶夹具旋转。

3.根据权利要求1所述的水壶切割机，其特征在于，所述X-Y-Z三轴驱动机构包括与所述机架可拆卸连接的X轴直线模组、与该X轴直线模组的滑块可拆卸连接的Y轴直线模组以及与该Y轴直线模组的滑块可拆卸连接的Z轴直线模组。

4.根据权利要求2所述的水壶切割机，其特征在于，所述夹持工装设于所述主轴座的左右两侧，且所述主轴座与每个所述夹持工装之间设有驱动轮，通过该驱动轮与所述伺服电机连接，该伺服电机的数量为一个或两个。

5.根据权利要求4所述的水壶切割机，其特征在于，当所述伺服电机的数量为两个时，所述伺服电机与所述驱动轮一一对应；当所述伺服电机的数量为一个时，所述伺服电机同时与两个所述驱动轮驱动连接。

6.根据权利要求5所述的水壶切割机，其特征在于，所述驱动轮为带轮、齿轮或链轮的其中一种。

7.根据权利要求4所述的水壶切割机，其特征在于，每个所述夹持工装包括与水壶内壁吻合的主轴套、与该主轴套可拆卸连接的主轴以及设于所述主轴套远离所述主轴座一端的仿形卡盘，所述主轴与所述主轴座旋转连接，且所述驱动轮与所述主轴同轴旋转连接，通过所述仿形卡盘夹紧水壶将水壶固定在所述主轴套上。

8.根据权利要求7所述的水壶切割机，其特征在于，所述主轴套从远离到靠近所述主轴座的半径逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的水壶切割机，其特征在于，所述仿形卡盘包括部分设于所述主轴套内的仿形夹座、活动设于所述仿形夹座上的两个摇臂、连接两个所述摇臂的连杆以及用于抵接水壶的压头，该压头设于所述仿形夹座宽度方向的两端，所述连杆上设有手柄，通过所述手柄驱动所述连杆远离或靠近所述主轴套实现仿形夹座上的压头对水壶的夹持和松开。

10.根据权利要求9所述的水壶切割机，其特征在于，当所述水壶安装于主轴套上时，所述水壶的顶部与所述压头抵接，且所述水壶底部的内壁与所述仿形卡盘外壁抵接。

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