CN217727520U - 一种激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光切割装置，涉及机床领域，该激光切割装置包括：机架；移动臂，与机架可活动地连接；随动电机，与移动臂连接；激光切割头，激光切割头的能够输出激光的部分与随动电机连接；控制组件，用于确定激光切割头的位置并根据位置确定目标位移，并控制随动电机驱动激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动目标位移。这种激光切割装置减小了激光切割头的质量，提高了对激光切割头的随动控制的精度。

Description

一种激光切割装置

技术领域

本实用新型涉及机床领域，尤其涉及一种激光切割装置。

背景技术

激光切割装置是一种通过输出高能激光使待加工的工件的预设部位熔融并与其余部分分离，控制激光切割头沿预设的轨迹经过该工件的不同部分可以将该工件切割为需要的形状。在激光切割头运动的过程中，为了使切割效果保持一致，需要使激光切割头与该工件的间距保持基本不变，相关的激光切割装置设置有随动系统调节激光切割头与工件的间距，这种激光切割装置的激光切割头的重量较大，具有较大的运动惯性，随动系统对激光切割头的随动控制具有较大的时间延迟，导致随动系统对激光切割头的运动的控制的精度较低。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光切割装置，用于解决如何降低激光切割头的重量，并提高对激光切割头的随动的控制精度的技术问题。

本实用新型实施例提供一种激光切割装置，该激光切割装置包括：机架；移动臂，与所述机架可活动地连接；随动电机，与所述移动臂连接；激光切割头，所述激光切割头的能够输出激光的部分与所述随动电机连接；控制组件，用于确定所述激光切割头的位置并根据所述位置确定目标位移，并控制所述随动电机驱动所述激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动所述目标位移。

进一步的，所述控制组件包括：第一位置传感器，用于获取所述激光切割头沿所述随动轴线方向的位置。

进一步的，所述控制组件包括：第一位移传感器，与所述随动电机连接，用于获取所述随动电机驱动所述激光切割头沿所述随动轴线方向的运动的位移并确定所述激光切割头沿所述随动轴线方向的位置。

进一步的，所述随动电机的输出轴直接与所述激光切割头直接固定连接。

进一步的，所述随动电机位于所述激光切割头的顶部，且所述输出轴的轴线与所述随动轴线重合。

进一步的，所述控制组件还包括：第二位置传感器，用于获取所述随动电机的位置。

进一步的，所述控制组件还包括：第二位移传感器，用于获取所述移动臂的位移并确定所述随动电机的位置。

进一步的，所述移动臂包括：第一子移动臂，与所述机架可以活动地连接，并能够相对所述机架沿第一方向运动；第二子移动臂，与所述第一子移动臂可活动地连接，并能够相对所述机架沿第二方向运动；第三子移动臂，与所述第二子移动臂可活动地连接并与所述随动电机固定连接，且能够相对所述机架沿第三方向运动；其中，所述第一方向、第二方向和所述第三方向相互垂直，所述第二位移传感器分别获取所述第一子移动臂沿第一方向的运动、第二子移动臂沿第二方向的运动和所述第三子移动臂沿第三方向的运动，并确定所述随动电机的位置。

进一步的，所述激光切割头包括：固定部，与所述移动臂固定连接；活动部，与所述固定部可活动地连接并与所述随动电机连接，所述活动部具有用于输出激光的透光部；其中，所述固定部和所述活动部包围形成容纳腔，所述容纳腔内设置有焦距调节件。

进一步的，所述激光切割装置还包括：气压调节件，与所述容纳腔连通，用于使所述容纳腔内的气压保持在预设气压范围内。

本实用新型实施例提供一种激光切割装置，该激光切割装置包括：机架，与机架可活动连接的移动臂，与移动臂连接的随动电机，与随动电机连接的激光切割头且激光切割头的能够输出激光的部分与激光切割头连接，以及控制组件。其中，控制组件用于确定激光切割头的位置，根据激光切割头的位置确定目标位移，并控制随动电机驱动激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动目标位移。可以理解为，控制组件通过获取激光切割头的位置间接确定激光切割头与工件的间距，从而可以在无需在激光切割头设置距离传感器的前提下实现对激光切割头的随动控制，减小了激光切割头的质量和运动惯性，从而减小了对激光切割头的随动控制的时间延迟，进而提高了对激光切割头的随动控制的控制精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种激光切割装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光切割装置中的一种移动臂、随动电机和激光切割头的装配示意图；

图3为本实用新型实施例提供的激光切割装置中的一种激光切割头和气压调节件的装配示意图。

附图标记说明

1、激光切割装置；10、机架；20、移动臂；21、第一子移动臂；22、第二子移动臂；23、第三子移动臂；30、随动电机；40、激光切割头；41、固定部； 42、活动部；43、容纳腔；44、焦距调节件；50、控制组件；60、气压调节件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“内”均为正常使用状态时的方位，“左”、“右”方向表示在具体对应的示意图中所示意的左右方向，可以为正常使用状态的左右方向也可以不是。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。

在以下具体实施方式中，激光切割装置可以为任何形式的激光切割装置，示例性的，该激光切割装置可以为平面切割装置，该平面切割装置的激光切割头在预设平面内运动，用于将板件切割成为预设的形状；示例性的，该激光切割装置还可以为三维激光切割装置，该三维激光切割装置的激光切割头能够在三维空间内运动，从而将工件切割为所需的形状。为了便于说明，下面均以激光切割装置为三维激光切割装置为例，对激光切割装置的结构和功能进行示例性说明。

在一些实施例中，如图1所示，激光切割装置1包括：机架10、移动臂20、随动电机30、激光切割头40和控制组件50。移动臂20与机架10可活动地连接并与随动电机30连接，用于带动随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40按照预设的轨迹运动，根据移动臂20的结构不同，移动臂20带动激光切割头40运动的形式不同，示例性的，移动臂可以包括旋转件和滑动件，旋转件与机架10可旋转地连接，滑动件与旋转件连接并与激光切割头40连接，在旋转件旋转的过程中能够带动激光切割头环绕工件的中心轴线旋转，滑动件相对旋转件平动的过程中能够带动激光切割头与该中心轴线平行的方向运动，可以理解为，该移动臂能够带动激光切割头在一个环形的圆柱面上运动；示例性的，移动臂还可以包括三个子移动臂，三个子移动臂的运动方向相互垂直，通过三个子移动臂的运动可以使激光切割头在立方体空间内以任意轨迹运动。

在移动臂20带动随动电机30和激光切割头40运动的过程中，随动电机 30能够驱动激光切割头40的能够输出激光的部分沿预设的随动轴线运动，该随动轴线与待加工的工件的外表面垂直，以调节激光切割头40的输出激光的部分与工件的外表面的间距。

控制组件50用于确定激光切割头40的位置并根据激光切割头40的位置确定目标位移，控制组件50在确定目标位移后向随动电机30输出控制信号，以使随动电机30响应于该控制信号驱动激光切割头40的能够输出激光的部分沿随动轴线运动目标位移。具体的，控制组件50能够确定激光切割头40在预设轨迹上的位置，并确定在该轨迹上的位置处激光切割头40在随动轴线的方向上的目标位置，同时，控制组件50还能够获取激光切割头40在随动轴线的方向上的实际位置，并根据该实际位置和目标位置之间的差值确定目标位移，从而控制随动电机30驱动激光切割头40沿随动轴线运动目标位移，进而使激光切割头40与待加工的工件的外表面的间距在预设范围内浮动。

需要说明的是，相关的激光切割装置中的激光切割头设置有用于检测激光切割头与工件外表面的距离传感器，通过该距离传感器直接获取激光切割头与工件外表面的间距，并根据该间距对激光切割头进行随动控制，这种激光切割装置需要在激光切割头上设置传感器，增加了激光切割头的质量以及激光切割头的运动惯性，导致这种激光切割装置对激光切割头的随动控制具有较大的时间延迟，降低了激光切割头的随动控制的精度；本实用新型实施例提供的激光切割装置1通过控制组件50获取激光切割头40的位置并根据激光切割头的位置间隔确定激光切割头40与工件的外表面的间距，从而可以在无需在激光切割头40设置距离传感器的前提下实现对激光切割头40的随动控制，减小了激光切割头40的质量和运动惯性，从而减小了对激光切割头40的随动控制的时间延迟，进而提高了对激光切割头40的随动控制的控制精度。

其中，控制组件50可以通过任何方式获取激光切割头的在预设运动轨迹上的位置，示例性的，机架10设置有距离传感器阵列，并通过该距离传感器阵列获取激光切割头40与机架10在不同方向上的间距，从而确定激光切割头40 在预设运动轨迹上的位置；示例性的，移动臂20设置有位移传感器，在移动臂 20带动激光切割头40运动的同时位移传感器能够记录激光切割头40在不同方向上的位移，从而根据该位移确定激光切割头40在预设运动轨迹上的位置。控制组件50还能够通过任何方式确定目标位移，示例性的，控制组件50内预存有激光切割头40在预设运动轨迹上的位置与激光切割头40在随动轴线上的目标位置的对应关系，并根据该对应关系确定目标位移；示例性的，随动电机30 还设置有随动位移传感器，在随动电机30驱动激光切割头40沿随动轴线运动的同时该随动位移传感器记录激光切割头40沿随动轴线运动的位移，并根据该位移确定激光切割头40的沿随动轴线上的实际位置，同时，控制组件50根据预设的激光切割头40在预设运动轨迹上的位置与激光切割头40在随动轴线上的目标位置的对应关系确定激光切割头40的沿随动轴线上的目标位置，从而根据该目标位置和实际位置之间的差值确定目标位移。

本实用新型实施例提供一种激光切割装置，该激光切割装置包括：机架，与机架可活动连接的移动臂，与移动臂连接的随动电机，与随动电机连接的激光切割头且激光切割头的能够输出激光的部分与激光切割头连接，以及控制组件。其中，控制组件用于确定激光切割头的位置，根据激光切割头的位置确定目标位移，并控制随动电机驱动激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动目标位移。可以理解为，控制组件通过获取激光切割头的位置间接确定激光切割头与工件的间距，从而可以在无需在激光切割头设置距离传感器的前提下实现对激光切割头的随动控制，减小了激光切割头的质量和运动惯性，从而减小了对激光切割头的随动控制的时间延迟，进而提高了对激光切割头的随动控制的控制精度。

在一些实施例中，如图1示，控制组件50包括第一位置传感器，第一位置传感器用于获取激光切割头40沿随动轴线方向的位置，即，通过第一位置传感器获取沿随动轴线方向的实际位置。其中，第一位置传感器能够为任何直接获取激光切割头40沿随动轴线方向的实际位置的传感器，示例性的，第一位置传感器可以为设置于移动臂20的面向激光切割头40的距离传感器，通过该传感器能够获取激光切割头40沿随动轴线方向上与设置有移动臂20的设置有该距离传感器的位置的间距，从而直接确定激光切割头40沿随动轴线方向上的实际位置。

在一些实施例中，如图1所示，控制组件50包括第一位移传感器，第一位移传感器与随动电机30连接，用于获取随动电机驱动激光切割头40沿随动轴线方向的运动的位移，并根据该位移确定切割头沿随动轴线方向的位置，即，通过随动电机30的输出轴的位移的累加确定激光切割头40沿随动轴线的位置。

在一些实施例中，如图1所示，随动电机30的输出轴直接与激光切割头 40直接固定连接，可以理解为，在随动电机30的输出轴和激光切割头40之间无需设置用于提高驱动激光切割头40运动的驱动力的减速结构，从而使激光切割装置1的结构更加紧凑。需要说明的是，由于激光切割头40无需设置位移传感器，减轻了激光切割头40的质量，故可以在无需增大随动电机30能够输出的驱动力的前提下，取消随动电机30与激光切割头40之间的减速结构。可选的，随动电机30位于激光切割头40的顶部，且随动电机30的输出轴的轴线与随动轴线重合，即随动电机30能够通过输出轴的运动直接驱动激光切割头40 沿随动轴线运动，进一步提高了激光切割装置1的结构的紧凑性。

在一些实施例中，如图1所示，控制组件50还包括第二位置传感器，通过第二位置传感器能够直接获取随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40在预设的运动轨迹上的位置，示例性的，第二位置传感器为设置于机架 10的距离传感器，通过该距离传感器能够获取随动电机30以及与随动电机30 连接的激光切割头40与机架10的设置有该距离传感器的位置的间距，从而确定随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40在预设的运动轨迹上的位置。

在一些实施例中，如图1所示，控制组件50还包括第二位移传感器，用户获取移动臂20的位移，并根据移动臂20的位移确定随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40在预设的运动轨迹上的位置。示例性的，第二位置传感器设置于移动臂20上，用于记录移动臂20在各方向上的位移，并根据移动臂20的形状通过几何关系可以计算得到移动臂20与随动电机30连接的位置的位移，将该位置的位移累加得到随动电机30的沿预设的运动轨迹上的位置。

在一些实施例中，如图2所示，移动臂20包括：第一子移动臂21、第二子移动臂22和第三子移动臂23，第一子移动臂21与机架10可滑动地连接以使第一子移动臂21能够相对机架10沿第一方向运动，第二子移动臂22与第一子移动臂21可滑动地连接以使第二子移动臂22能够相对第一子移动臂21沿第二方向运动，第三子移动臂23与第二子移动臂22可滑动地连接以使第三子移动臂23能够相对第二子移动臂22沿第三方向运动，同时，第三子移动臂23 还与随动电机30固定连接，其中，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直，从而通过第一子移动臂21、第二子移动臂22和第三子移动臂23的运动使移动臂20能够带动随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40在相互垂直的三个方向形成的笛卡尔三维坐标系内运动，且通过对第一子移动臂21、第二子移动臂22和第三子移动臂23的位移的控制，使移动臂20能够在预设范围内，使随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40运动至该笛卡尔坐标系内的任何位置。同时，第二位移传感器分别与第一子移动臂21、第二子移动臂22和第三子移动臂23连接，分别获取第一子移动臂21沿第一方向的位移、第二子移动臂22沿第二方向的位移以及第三子移动臂23沿第三方向的位移，并计算上述三个相互正交的位移矢量的矢量和得到随动电机30以及与随动电机30连接的激光切割头40在预设轨迹上的位置，通过将位移分解为三个相互正交的矢量实现了三个方向的位移的解耦，简化了位置计算的计算过程。

在一些实施例中，如图3所示，激光切割头40包括：固定部41和活动部 42。固定部41与移动臂20固定连接，以使激光切割头40与图1中的移动臂 20可靠固定，使移动臂20能够更加可靠地驱动激光切割头40沿预设的轨迹运动。活动部42与固定部41可活动地连接并与随动电机30连接，且活动部42 具有用于输出激光的透光部，可以理解为，活动部42能够在随动电机30的驱动下相对固定部41沿随动轴线的方向运动，从而使激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动目标位移。其中，固定部41与活动部42包围形成容纳腔43，且容纳腔43内设置有焦距调节件44，焦距调节件44能够调节输出的激光的聚焦的焦点位置，从而对输出的激光的能量进行控制。

在一些实施例中，如图3所示，激光切割装置还包括气压调节件60，气压调节件60与容纳腔43连通连通，用于使容纳腔43内的气压保持在预设的气压范围内。需要说明的是，在活动部42在随动电机30的驱动下相对固定部41 运动的过程中，容纳腔43的容积发生变化，导致容纳腔43内的气压发生改变，如果容纳腔43内的气压过低会导致容纳腔43外部的空气在压差的作用下进入容纳腔43内，导致外部的空气内的灰尘附着于容纳腔43内的焦距调节件44 表面，影响焦距调节件44的光学性能，如果容纳腔43内的气压过高则有可能导致焦距调节件44的定位收到影响，甚至导致固定部41和活动部42之间的密封结构在高压的作用下损坏，因此需要设置气压调节件60将容纳腔43内的气压保持在预设的气压范围内。需要说明的是，气压调节件60可以为任何能够实现使容纳腔43内的气压保持在预设气压范围内的结构，示例性的，气压调节件 60包括补气泵和泄压口，在容纳腔43内的气压大于预设气压范围的上限时，容纳腔43内的气体通过该泄压口排出外部空气中，在容纳腔43内的气压小于预设气压范围的下限时，通过该补气泵向容纳腔43内通入清洁空气直至容纳腔 43内的气压大于预设气压范围的下限；示例性的，气压调节件60还可以为与容纳腔43连通的气囊，该气囊内预先充入有新鲜的空气，能够自适应地将空气通入容纳腔43或收纳容纳腔43内的部分空气，以使容纳腔43内的气压保持在预设气压范围内。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光切割装置，其特征在于，所述激光切割装置包括：

机架；

移动臂，与所述机架可活动地连接；

随动电机，与所述移动臂连接；

激光切割头，所述激光切割头的能够输出激光的部分与所述随动电机连接；

控制组件，用于确定所述激光切割头的位置并根据所述位置确定目标位移，并控制所述随动电机驱动所述激光切割头的能够输出激光的部分沿随动轴线移动所述目标位移。

2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述控制组件包括：

第一位置传感器，用于获取所述激光切割头沿所述随动轴线方向的位置。

3.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述控制组件包括：

第一位移传感器，与所述随动电机连接，用于获取所述随动电机驱动所述激光切割头沿所述随动轴线方向的运动的位移并确定所述激光切割头沿所述随动轴线方向的位置。

4.根据权利要求2或3所述的激光切割装置，其特征在于，所述随动电机的输出轴直接与所述激光切割头直接固定连接。

5.根据权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于，所述随动电机位于所述激光切割头的顶部，且所述输出轴的轴线与所述随动轴线重合。

6.根据权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于，所述控制组件还包括：

第二位置传感器，用于获取所述随动电机的位置。

7.根据权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于，所述控制组件还包括：

第二位移传感器，用于获取所述移动臂的位移并确定所述随动电机的位置。

8.根据权利要求7所述的激光切割装置，其特征在于，所述移动臂包括：

第一子移动臂，与所述机架可以活动地连接，并能够相对所述机架沿第一方向运动；

第二子移动臂，与所述第一子移动臂可活动地连接，并能够相对所述机架沿第二方向运动；

第三子移动臂，与所述第二子移动臂可活动地连接并与所述随动电机固定连接，且能够相对所述机架沿第三方向运动；

其中，所述第一方向、第二方向和所述第三方向相互垂直，所述第二位移传感器分别获取所述第一子移动臂沿第一方向的运动、第二子移动臂沿第二方向的运动和所述第三子移动臂沿第三方向的运动，并确定所述随动电机的位置。

9.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述激光切割头包括：

固定部，与所述移动臂固定连接；

活动部，与所述固定部可活动地连接并与所述随动电机连接，所述活动部具有用于输出激光的透光部；

其中，所述固定部和所述活动部包围形成容纳腔，所述容纳腔内设置有焦距调节件。

10.根据权利要求9所述的激光切割装置，其特征在于，所述激光切割装置还包括：

气压调节件，与所述容纳腔连通，用于使所述容纳腔内的气压保持在预设气压范围内。

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