CN216404197U - 一种激光切割系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光切割系统，包括：平台；治具，用于安装待切割工件；五轴位移平台，所述五轴位移平台安装于所述平台下方，包括X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、第一旋转轴组件和第二旋转轴组件；激光切割组件，所述激光切割组件安装于所述平台上，且设置在所述五轴位移平台的上方，所述激光切割组件包括激光器和与所述激光器配合设置以调整光路的光学镜模组，所述激光切割组件和所述五轴位移平台相互配合以对治具上的工件进行激光切割。采用本申请提供的激光切割系统，利用激光切割替代传统机加工，加工速度快，大大缩短了加工时间，提高了加工效率。且激光切割与五轴位移平台配合，提升了加工精度，进而提高了工件或产品良率。

Description

一种激光切割系统

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，更具体地说，涉及一种激光切割系统。

背景技术

产品加工通常需要进行切割，以使产品的边缘具有一定的形状。以3D玻璃为例，传统的切割方式为CNC加工(数控加工)以切割曲面，然而数控加工所需时间长，精度较低，且良率也低。

综上所述，如何有效地解决产品切割效率低、精度低等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种激光切割系统，该激光切割系统可以有效地解决工件或产品切割效率低、精度低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种激光切割系统，包括：

平台；

治具，用于安装待切割工件；

五轴位移平台，所述五轴位移平台安装于所述平台下方，包括X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、第一旋转轴组件和第二旋转轴组件，所述Y轴组件设置于所述X轴组件上以沿X轴方向滑动，所述Z轴组件设置于所述Y轴组件上以沿Y轴方向滑动，所述第一旋转轴组件设置于所述Z轴组件上以沿Z轴方向滑动，所述第二旋转轴组件设置于所述第一旋转轴组件上，所述第一旋转轴组件可带动所述第二旋转轴组件转动，所述治具安装于所述第二旋转轴组件上，所述第二旋转轴组件可带动所述治具转动；

激光切割组件，所述激光切割组件安装于所述平台上，且设置在所述五轴位移平台的上方，所述激光切割组件包括激光器和与所述激光器配合设置以调整光路的光学镜模组，所述激光切割组件和所述五轴位移平台相互配合以对治具上的工件进行激光切割。

可选地，上述激光切割系统中，所述X轴组件包括X轴导轨、与所述X轴导轨滑动配合的X轴滑块和用于驱动所述X轴滑块沿所述X轴导轨滑动的X轴驱动部件；

所述Y轴组件包括Y轴导轨、与所述Y轴导轨滑动配合的Y轴滑块和用于驱动所述Y轴滑块沿所述Y轴导轨滑动的Y轴驱动部件；

所述Z轴组件包括Z轴导轨、与所述Z轴导轨滑动配合的Z轴滑块和用于驱动所述Z轴滑块沿所述Z轴导轨滑动的Z轴驱动部件。

可选地，上述激光切割系统中，所述第一旋转轴组件包括第一扭矩输出装置，第二旋转轴组件包括第二扭矩输出装置，所述第一扭矩输出装置固定于所述Z轴滑块上，且所述第一扭矩输出装置的输出端与所述第二扭矩输出装置固定连接以驱动所述第二扭矩输出装置旋转，所述第二扭矩输出装置的输出端与所述治具固定连接以驱动所述治具旋转。

可选地，上述激光切割系统中，所述第二旋转轴组件还包括基座，所述基座包括平行于Z轴的第一安装板和垂直连接于所述第一安装板一侧的第二安装板，所述第二扭矩输出装置固定于所述第二安装板上，所述第一扭矩输出装置的输出端与所述第一安装板固定连接。

可选地，上述激光切割系统中，所述激光器包括第一激光器和第二激光器，所述光学镜模组包括与所述第一激光器配合的第一光学镜模组和与所述第二激光器配合的第二光学镜模组。

可选地，上述激光切割系统中，所述激光切割组件还包括激光器Z轴组件和切割头，所述第一激光器发出的激光光束经所述第一光学镜模组调整光路后由所述切割头沿Z轴方向射出，所述切割头安装于所述激光器Z轴组件上以沿Z轴方向滑动。

可选地，上述激光切割系统中，所述第一光学镜模组包括第一扩束镜和反射镜，所述第一激光器的激光光束依次经所述第一扩束镜和所述反射镜后入射至所述切割头以对所述工件进行切割。

可选地，上述激光切割系统中，所述第二光学镜模组包括第二扩束镜和激光振镜，所述第二激光器的激光光束依次经所述第二扩束镜后和所述激光振镜后对所述工件进行激光切割。

可选地，上述激光切割系统中，所述第一激光器为皮秒激光器，所述第二激光器为CO₂激光器。

可选地，上述激光切割系统中，还包括设置在所述五轴位移平台一侧的取像装置，用于获取所述待切割工件图像信息。

应用本实用新型提供的激光切割系统，将待切割工件安装于治具上，根据切割路径五轴位移平台联动，通过X轴组件实现X轴方向直线运动，通过Y轴组件实现Y轴方向直线运动，通过Z轴组件实现Z轴方向直线运动，通过第一旋转轴组件和第二旋转轴组件实现两个方向的转动，以按照切割路径带动待切割工件进行三维空间的运动。与此同时，激光切割组件的激光器发出的激光光束经光学镜模组调整光路后作用于待切割工件或产品，进而与五轴位移平台的运动配合以对待切割工件或产品进行切割。综上，采用本申请提供的激光切割系统，利用激光切割替代传统机加工，加工速度快，大大缩短了加工时间，提高了加工效率。且激光切割与五轴位移平台配合，提升了加工精度，进而提高了工件或产品良率。

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获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例的激光切割系统的结构示意图；

图2为图1的另一视角示意图；

图3为图1中五轴位移平台的三维结构示意图；

图4为五轴位移平台的另一视角示意图；

图5为激光切割组件的局部结构示意图；

图6为第一激光器和第一扩束镜的结构示意图；

图7为反射镜的安装示意图；

图8为第二激光器和第二光学镜模组的结构示意图；

图9为图1中取像装置的结构示意图。

附图中标记如下：

激光切割系统100；

激光切割组件1，激光器11，光学镜模组12，第一激光器111，第二激光器112，第一光学镜模组121，第二光学镜模组122，切割头131，激光器Z轴组件141，第一扩束镜1211，反射镜1212，第一反射镜1212-1，第二反射镜1212-2，第三反射镜1212-3，第四反射镜1212-4，第二扩束镜1221，激光振镜1222；

治具2；

五轴位移平台3，X轴组件31，Y轴组件32，Z轴组件33，第一旋转轴组件34，第二旋转轴组件35，X轴导轨311，X轴滑块312，Y轴导轨321，Y轴滑块322，Z轴导轨331，Z轴滑块332，第二扭矩输出装置351，基座352，第一安装板3521，第二安装板3522，连接板3523；

取像装置4；平台51，底座52。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种激光切割系统，以提高产品切割效率及切割精度。

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在没有做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。

请参阅图1，图1为本实用新型一个实施例的激光切割系统的结构示意图；图2为图1的另一视角示意图。

在一个实施例中，本申请提供的激光切割系统100，包括平台51、治具2、五轴位移平台3和激光切割组件1。

其中，平台51用于安装激光切割组件1。在一个实施例中，平台51可以通过支撑腿支撑于地面。或者，为了便于五轴位移平台3的安装，与平台51配合的设置有底座52，平台51固定于底座52的上方，如平台51与底座52之间通过支撑腿连接。通过底座52的设置使得整体激光切割组件1放置更为平稳，且便于其整体移动。

治具2用于安装待切割工件或产品。根据待切割工件或产品的不同，治具2可以采用不同的形式。如待切割工件或产品为玻璃等制品等，治具2优选采用仿形治具，便于待切割工件或产品的安装。根据需要仿形治具2可以设置吸附结构以真空吸附待切割工件或产品，使其安装更为稳固。当然，治具2的形式并不局限于仿形结构，根据需要也可以设置为装夹结构等。

五轴位移平台3安装于平台51下方，在设置有底座52的情况下则将五轴位移平台3安装于底座52上。五轴位移平台3包括X轴组件31、Y轴组件32、Z轴组件33、第一旋转轴组件34和第二旋转轴组件35，Y轴组件32设置于X轴组件31上以沿X轴方向滑动，Z轴组件33设置于Y轴组件32上以沿Y轴方向滑动，第一旋转轴组件34设置于Z轴组件33上以沿Z轴方向滑动，第二旋转轴组件35设置于第一旋转轴组件34上，第一旋转轴组件34可带动第二旋转轴组件35转动，治具2安装于第二旋转轴组件35上，第二旋转轴组件35可带动治具2转动。在一个实施例中，第一旋转轴组件34带动第二旋转轴组件35转动的转动轴可与第二旋转轴组件35带动治具2转动的转动轴垂直。如第一旋转轴组件34带动第二旋转轴组件35转动的转动轴沿Y轴方向，第二旋转轴组件35带动治具2转动的转动轴沿X轴方向。通过X轴组件31、Y轴组件32、Z轴组件33、第一旋转轴组件34和第二旋转轴组件35的联动，实现治具2在三维空间内的移动，从而带动待切割工件或产品按照三维切割路径运动。

激光切割组件1安装于平台51上，且设置在五轴位移平台3的上方。激光切割组件1包括激光器11和与激光器11配合设置以调整光路的光学镜模组12，激光器11发出的激光光束经过光学镜模组12调整光路后作用于待切割工件或产品。即激光切割组件1和五轴位移平台3相互配合以对治具2上的工件或产品进行激光切割。

应用本实用新型提供的激光切割系统，将待切割工件或产品安装于治具2上，根据切割路径五轴位移平台3联动，具体通过X轴组件31实现X轴方向直线运动，通过Y轴组件32实现Y轴方向直线运动，通过Z轴组件33实现Z轴方向直线运动，通过第一旋转轴组件34和第二旋转轴组件35实现两个方向的转动，故能够按照切割路径带动待切割工件或产品进行三维空间的运动。与此同时，激光切割组件1的激光器11发出的激光光束经光学镜模组12调整光路后作用于待切割工件或产品，进而与五轴位移平台3的运动配合以对待切割工件或产品进行切割。综上，采用本申请提供的激光切割系统，利用激光切割替代传统机加工，加工速度快，大大缩短了加工时间，提高了加工效率。且激光切割与五轴位移平台3配合，提升了加工精度，进而提高了产品良率。

在一个实施例中，请一并参阅3和图4，X轴组件31包括X轴导轨311、与X轴导轨311滑动配合的X轴滑块312和用于驱动X轴滑块312沿X轴导轨311滑动的X轴驱动部件。采用导轨滑块配合X轴方向的运动精确度高，运行平稳。在一个实施例中，X轴驱动部件可以采用电机，并通过丝杠等传动组件驱动X轴滑块312沿X轴导轨311移动。

Y轴组件32包括Y轴导轨321、与Y轴导轨321滑动配合的Y轴滑块322和用于驱动Y轴滑块322沿Y轴导轨321滑动的Y轴驱动部件。采用导轨滑块配合Y轴方向的运动精确度高，运行平稳。在一个实施例中，Y轴驱动部件可以采用电机，并通过丝杠等传动组件驱动Y轴滑块322沿Y轴导轨321移动。

Z轴组件33包括Z轴导轨331、与Z轴导轨331滑动配合的Z轴滑块332和用于驱动Z轴滑块332沿Z轴导轨331滑动的Z轴驱动部件。采用导轨滑块配合Z轴方向的运动精确度高，运行平稳。在一个实施例中，Z轴驱动部件可以采用电机，并通过丝杠等传动组件驱动Z轴滑块332沿Z轴导轨331移动。

请一并参阅图3和图4，第一旋转轴组件34包括第一扭矩输出装置，第二旋转轴组件35包括第二扭矩输出装置351，第一扭矩输出装置固定于Z轴滑块332上，且第一扭矩输出装置的输出端与第二扭矩输出装置351固定连接以驱动第二扭矩输出装置351旋转，第二扭矩输出装置351的输出端与治具2固定连接以驱动治具2旋转。Z轴滑块332沿Z轴方向的直线移动带动第一扭矩输出装置沿Z轴方向直线移动，第一扭矩输出装置输出的扭矩驱动第二扭矩输出装置351旋转，第二扭矩输出装置351输出的扭矩又驱动治具2旋转。在一个实施例中，第一扭矩输出装置和第二扭矩输出装置351可以分别采用直驱电机。

进一步地，第二旋转轴组件35还包括基座352，基座352包括平行于Z轴的第一安装板3521和垂直连接于第一安装板3521一侧的第二安装板3522，第二扭矩输出装置351固定于第二安装板3522上，第一扭矩输出装置的输出端与第一安装板3521固定连接。为了便于第二扭矩输出装置351与第一扭矩输出装置的连接，第二旋转轴组件35包括基座352，通过基座352相互垂直的第一安装板3521和第二安装板3522分别连接第一扭矩输出装置的输出端和第二扭矩输出装置351。第一安装板与第二安装板之间可以通过连接板3523连接，以提高基座352的结构强度。

在上述各实施例中，请一并参阅图1和图2，激光器11包括第一激光器111和第二激光器112，光学镜模组1212包括与第一激光器111配合的第一光学镜模组121和与第二激光器112配合的第二光学镜模组122。第一激光器111发出的激光光束经第一光学镜模组121调整光路后作用于待切割工件或产品，第二激光器112发出的激光光束经第二光学镜模组122调整后光路后作用于待切割工件或产品，则待切割工件或产品能够分别经过第一激光器111和第二激光器112的切割作用，以获得最终产品。第一激光器111和第二激光器112的类型可以相同也可以不同，在一个实施例中，第一激光器111为皮秒激光器，第二激光器112为CO₂激光器。待切割工件或产品首先通过皮秒激光器进行切割，皮秒轨迹切割完后再采用CO₂激光器进行CO₂激光热裂，以最终得到成品。需要说明的是，激光器11与光学镜模组12也并不局限于上述设置两组，根据需要也可以设置为单组或者三组及三组以上，具体根据需要设置。

进一步地，请一并参阅图5，激光切割组件1还包括激光器Z轴组件141和切割头131，第一激光器111发出的激光经第一光学镜模组121调整光路后由切割头131沿Z轴方向射出，切割头131安装于激光器Z轴组件141上以沿Z轴方向滑动。也就是与第一激光器111对应的设置有切割头131，切割头131用于将经第一光学镜模组121调整光路后的激光光束进行聚集，使其更为集中的作用于待切割工件或产品，从而提高切割精度。切割头131安装于激光器Z轴组件141上，则切割头131能够在Z轴方向滑动，即实现切割头131的进给，从而在对待切割工件或产品进行切割时，能够调整切割头131在Z轴方向上的高度(即切割头131相对于工件或产品的切割进给量)，结合切割头131的移动及五轴位移平台33驱动治具2在三维空间的运动，以完成预定轨迹的激光切割。

请一并参阅图6和图7，第一光学镜模组121包括第一扩束镜1211和反射镜1212，第一激光器111的激光光束经过第一扩束镜1211后，再经反射镜1212反射后入射至切割头131以对工件或产品进行切割。第一扩束镜121能够改变激光光束的直径和发散角，其具体参数可根据需要设置。反射镜1212则能够将入射激光的方向反射，即通过激光角度的调整以最终入射至切割头131，经切割头131的聚集作用后射出。需要说明的是，反射镜1212的数量、设置位置及角度可根据激光光路调整的需求设置，此处不做具体限定。如图5和图7所示，分别设置第一反射镜1212-1、第二反射镜1212-2、第三反射镜1212-3和第四反射镜1212-4，第一激光器11发出的激光光束依次经过第一反射镜1212-1、第二反射镜1212-2、第三反射镜1212-3和第四反射镜1212-4的反射后入射至切割头131。通过第一扩束镜1211和反射镜1212的设置，使得第一激光器111发出的激光光束能够更好的作用于待切割工件或产品。反射镜1212射出的激光光束配合五轴位移平台3上治具2的运动，对待切割工件或产品进行激光切割。

请参阅图1、图2和图8，第二光学镜模组122包括第二扩束镜1221和激光振镜1222，第二激光器112的激光光束经过第二扩束镜1221后，再经过激光振镜1222反射后直接对工件或产品进行激光切割。第二扩束镜1221能够改变激光光束的直径和发散角，其具体参数可根据需要设置。激光振镜1222能够对入射的激光进行反射，以调整激光的射出角度并最终直接作用于待切割工件或产品。激光振镜1222射出的激光光束配合五轴位移平台3上治具2的运动，对待切割工件或产品进行激光切割。

请一并参阅图9，该激光切割系统具体还包括设置在五轴位移平台3一侧的取像装置4，用于获取待切割工件或产品的图像信息。在一个实施例中，取像装置4为CCD相机。则在该实施例中，对待切割工件或产品进行切割时，首先将待切割工件或产品上料，即将待切割工件或产品安装于治具2上，可以通过人工上料或者机械手自动上料。而后五轴位移平台3运动，将待切割工件或产品转移至取像工位，即取像装置4处，待取像完成后，经过分析生成切割路径。而后五轴位移平台3将治具2转移至切割工位，五轴位移平台3首先将治具2转移至切割位，通过激光切割组件1与五轴位移平台3的运动配合以对待切割工件或产品进行切割，在一个实施例中，第一激光器111对应的第一切割位，完成相应的激光切割后五轴位移平台3再将治具2转移至第二激光器112对应的第二切割位，以进行相应的激光切割，并最终获得工件或产品。

综上，本申请提供的激光切割系统，适用于3D玻璃等工件或产品的切割，有效提高了切割效率，提升了切割精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光切割系统，其特征在于，包括：

平台(51)；

治具(2)，用于安装待切割工件；

五轴位移平台(3)，所述五轴位移平台(3)安装于所述平台(51)下方，包括X轴组件(31)、Y轴组件(32)、Z轴组件(33)、第一旋转轴组件(34)和第二旋转轴组件(35)，所述Y轴组件(32)设置于所述X轴组件(31)上以沿X轴方向滑动，所述Z轴组件(33)设置于所述Y轴组件(32)上以沿Y轴方向滑动，所述第一旋转轴组件(34)设置于所述Z轴组件(33)上以沿Z轴方向滑动，所述第二旋转轴组件(35)设置于所述第一旋转轴组件(34)上，所述第一旋转轴组件(34)可带动所述第二旋转轴组件(35)转动，所述治具(2)安装于所述第二旋转轴组件(35)上，所述第二旋转轴组件(35)可带动所述治具(2)转动；

激光切割组件(1)，所述激光切割组件(1)安装于所述平台(51)上，且设置在所述五轴位移平台(3)的上方，所述激光切割组件(1)包括激光器(11)和与所述激光器(11)配合设置以调整光路的光学镜模组(12)，所述激光切割组件(1)和所述五轴位移平台(3)相互配合以对所述治具(2)上的工件进行激光切割。

2.根据权利要求1所述的激光切割系统，其特征在于，所述X轴组件(31)包括X轴导轨(311)、与所述X轴导轨(311)滑动配合的X轴滑块(312)和用于驱动所述X轴滑块(312)沿所述X轴导轨(311)滑动的X轴驱动部件；

所述Y轴组件(32)包括Y轴导轨(321)、与所述Y轴导轨(321)滑动配合的Y轴滑块(322)和用于驱动所述Y轴滑块(322)沿所述Y轴导轨(321)滑动的Y轴驱动部件；

所述Z轴组件(33)包括Z轴导轨(331)、与所述Z轴导轨(331)滑动配合的Z轴滑块(332)和用于驱动所述Z轴滑块(332)沿所述Z轴导轨(331)滑动的Z轴驱动部件。

3.根据权利要求2所述的激光切割系统，其特征在于，所述第一旋转轴组件(34)包括第一扭矩输出装置，所述第二旋转轴组件(35)包括第二扭矩输出装置(351)，所述第一扭矩输出装置固定于所述Z轴滑块(332)上，且所述第一扭矩输出装置的输出端与所述第二扭矩输出装置(351)固定连接以驱动所述第二扭矩输出装置(351)旋转，所述第二扭矩输出装置(351)的输出端与所述治具(2)固定连接以驱动所述治具(2)旋转。

4.根据权利要求3所述的激光切割系统，其特征在于，所述第二旋转轴组件(35)还包括基座(352)，所述基座(352)包括平行于Z轴的第一安装板(3521)和垂直连接于所述第一安装板(3521)一侧的第二安装板(3522)，所述第二扭矩输出装置(351)固定于所述第二安装板(3522)上，所述第一扭矩输出装置的输出端与所述第一安装板(3521)固定连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的激光切割系统，其特征在于，所述激光器(11)包括第一激光器(111)和第二激光器(112)，所述光学镜模组(12)包括与所述第一激光器(111)配合的第一光学镜模组(121)和与所述第二激光器(112)配合的第二光学镜模组(122)。

6.根据权利要求5所述的激光切割系统，其特征在于，所述激光切割组件(1)还包括激光器Z轴组件(141)和切割头(131)，所述第一激光器(111)发出的激光光束经所述第一光学镜模组(121)调整光路后由所述切割头(131)沿Z轴方向射出，所述切割头(131)安装于所述激光器Z轴组件(141)上以沿Z轴方向滑动。

7.根据权利要求6所述的激光切割系统，其特征在于，所述第一光学镜模组(121)包括第一扩束镜(1211)和反射镜(1212)，所述第一激光器(111)的激光光束依次经所述第一扩束镜(1211)和所述反射镜(1212)后入射至所述切割头(131)以对所述工件进行切割。

8.根据权利要求6所述的激光切割系统，其特征在于，所述第二光学镜模组(122)包括第二扩束镜(1221)和激光振镜(1222)，所述第二激光器(112)的激光光束依次经所述第二扩束镜(1221)和所述激光振镜(1222)后对所述工件进行激光切割。

9.根据权利要求5所述的激光切割系统，其特征在于，所述第一激光器(111)为皮秒激光器，所述第二激光器(112)为CO₂激光器。

10.根据权利要求5所述的激光切割系统，其特征在于，还包括设置在所述五轴位移平台(3)一侧的取像装置(4)，用于获取所述待切割工件图像信息。

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