CN218362726U - 一种大型工件多头激光3d雕刻系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种大型工件多头激光3D雕刻系统，包括：第一直线运动轴；沿所述第一直线运动轴的轴线间隔排布的多个机械移动机构，每个所述机械移动机构包括滑动连接在所述第一直线运动轴上的第一滑台，第一滑台的一侧固定连接有第二直线运动轴，第二直线运动轴垂直于第一直线运动轴，第二直线运动轴的一侧滑动连接有第二滑台，第二滑台固定连接有第三直线运动轴，第三直线运动轴垂直于第二直线运动轴与第一直线运动轴。本实用新型通过第一直线运动轴、第二直线运动轴和第三直线运动轴，以及第一滑台、第二滑台和第三滑台的设置，能够将扫描设备进行位置上的调整。

Description

一种大型工件多头激光3D雕刻系统

技术领域

本说明书属于镭雕设备技术领域，尤其涉及一种大型工件多头激光3D雕刻系统。

背景技术

在现有技术中的3D曲面激光雕刻利用数控的XY扫描振镜和数控变焦透镜组将激光束聚焦在三维空间中的任意一点，从而实现在3D扫描振镜的工作范围内的任意曲面上做激光雕刻。由于光的直线传播特性，复杂的曲面结构可能会出现遮挡光线的情况，进而使得阴影下的部分无法被雕刻；另外，雕刻部位光束如果严重偏离该部位曲面的法向，会使聚焦光斑的功率密度下降太多而造成雕刻效果不良。

利用工业机械人改变工件与扫描振镜相对位置和姿态角度的方案已广泛用于大型工件的3D雕刻，然而大型工件需要雕刻的图形面积大，加工时间长，往往不能满足产能需求，需要多头激光同时工作，而多台工业机器人系统体积大，在有限的空间中协同工作，工艺编程非常困难，很难保证设备安全。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本说明书目的在于提供一种大型工件多头激光3D雕刻系统，以解决的大型工件需要雕刻的面积过大的问题。

本说明书提供的一种大型工件多头激光3D雕刻系统，包括：

第一直线运动轴；

沿所述第一直线运动轴的轴线间隔排布的多个机械移动机构，每个所述机械移动机构包括滑动连接在所述第一直线运动轴上的第一滑台，所述第一滑台的一侧固定连接有第二直线运动轴，所述第二直线运动轴垂直于所述第一直线运动轴，所述第二直线运动轴的一侧滑动连接有第二滑台，所述第二滑台固定连接有第三直线运动轴，所述第三直线运动轴垂直于所述第二直线运动轴与所述第一直线运动轴，所述第三直线运动轴的一侧滑动安装第三滑台，所述第三滑台的一侧固定安装有旋转轴；

多个扫描设备，各个所述扫描设备通过支架与其对应的所述机械移动机构的所述旋转轴的转子固定连接。

优选地，所述扫描设备包括激光输入端和扫描头，所述扫描头与所述支架固定连接，用以固定所述扫描头的相对位置。

优选地，所述第三直线运动轴相对于所述扫描设备的一侧固定连接有支撑板，用以加固所述第三直线运动轴与第二滑台的连接。

优选地，所述旋转轴的轴向平行于第二直线运动轴的延伸方向。

优选地，所述第一直线运动轴、所述第二直线运动轴和所述第三直线运动轴至少存在一个对所述扫描设备进行位置的调整。

优选地，所述支架的一侧与所述第三滑台相对于所述第三直线运动轴的一侧固定连接与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过第一直线运动轴、第二直线运动轴拓展镭雕范围，适应更大幅面的工件。

2、本实用新型通过设置第三直线运动轴和旋转轴，使扫描头朝向尽量接近镭雕曲面的局部法向，且保持扫描头与镭雕曲面的距离在扫描头的变焦范围之内。

3、本实用新型通过将多个第一滑台连接于同一个第一直线运动轴上，进而可以使得多个扫描设备同时进行工作。多个扫描设备同时进行工作不仅能适应更多不同雕刻面的工件，同时可以提高整体的产能。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的一种配置了多运动轴的激光3D雕刻系统的整体结构图；

图2是本说明书实施例提供的一种大型工件多头激光3D雕刻系统的多系统使用结构图。

图中：1、第一直线运动轴；2、第一滑台；3、第二直线运动轴；4、第二滑台；5、第三直线运动轴；6、第三滑台；7、旋转轴；8、支架；9、激光输入端；10、扫描头；11、支撑板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。

参照图1和图2所示，本申请实施例提供了一种大型工件多头激光3D雕刻系统，包括：第一直线运动轴1；沿所述第一直线运动轴1的轴线间隔排布的多个机械移动机构，每个所述机械移动机构包括滑动连接在所述第一直线运动轴上的第一滑台2，第一滑台2的一侧固定连接有第二直线运动轴3，第二直线运动轴3垂直于第一直线运动轴1，第二直线运动轴3的一侧滑动连接有第二滑台4，第二滑台4固定连接有第三直线运动轴5，第三直线运动轴5垂直于第二直线运动轴3与第一直线运动轴1，第三直线运动轴5的一侧滑动安装第三滑台6，第三滑台6的一侧固定安装有旋转轴7；

多个扫描设备，各个所述扫描设备通过支架8与其对应的所述机械移动机构的所述旋转轴7的一端转动连接。

在本实施例中，通过第一直线运动轴1、第二直线运动轴3以及第三直线运动轴5与第一滑台2、第二滑台4和第三滑台6的配合以实现扫描设备在XYZ轴上的灵活调整。具体为第一直线运动轴1固定于基架上，第一滑台2滑动连接在第一直线运动轴1相对于基架的一侧。再将第二直线运动轴3固定于第一滑台2上远离基架的一侧。第一滑台2在第一直线运动轴1上进行滑动的同时使得第二直线运动轴3也可以随着第一滑台2进行相同轨迹的滑动。可以理解的是，第二直线运动轴3的延伸方向与第一直线运动轴1的延伸方向垂直。

在第二直线运动轴3的一侧滑动连接有第二滑台4，第二滑台4可以在第二直线运动轴3的延伸方向上进行往复滑动。在第二滑台4的相对于第二直线运动轴3的一侧固定连接有第三直线运动轴5，也就是，第二滑台4在往复滑动的过程中会带动第三直线运动轴5进行滑动。优选地，第一滑台2的运动方向、第二滑台4的运动方向和第三滑台6的运动方向，这三者之间为两两相互垂直的空间关系，构成正交的三维运动系统，以便使用笛卡尔坐标系描述扫描设备10的位置，便于设备控制和工艺编程。

在第三直线运动轴5的一侧滑动连接有第三滑台6。第三滑台6的一侧固定连接有旋转轴7。具体为，旋转轴7的定子固定连接在第三滑台6的一侧。也就是通过第三滑台6在第三直线运动轴5上的运动对扫描设备与工件之间的距离进行调整，也就是调整扫描设备在Z方向上的位置。同时旋转轴7可以对扫描设备的角度进行调整。优选地，旋转轴7的轴向平行于第二直线运动轴3的延伸方向。

扫描设备，所述扫描设备通过支架8与所述旋转轴7的一端转动连接。具体的为旋转轴7的转子固定于支架8上。进而可以实现对扫描设备角度的调整。

多个所述第一滑台2滑动安装于所述第一直线运动轴1的一侧，用以通过多个所述机械移动机构实现多个所述扫描设备同时工作。在本领域技术人员的实际操作中，会将多个第一滑台2滑动安装于一个第一直线运动轴1的一侧。根据图2所示，这样的设置可以实现多个扫描机构通过多个旋转轴7、多个第三直线运动轴5以及多个第二直线运动轴3于第一直线运动轴1上进行滑动与旋转，进而可以使得多个该设备同时用于大型工件的雕刻加工，且，机械移动机构正交的轴系方便利用电脑辅助仿真做工艺编程。

在本领域内，所述扫描设备包括激光输入端9和扫描头10，扫描头10与支架8固定连接，用以固定扫描头10的相对位置。在本实施例中的另一个实施方式，通过将旋转轴7的转子固定于支架8上。旋转轴7的转子的转动可以对扫描头10的角度进行调整，进而调整整个扫描设备相对于工件的角度姿态。

在一个实施例中，多个所述扫描设备的工作范围标定为700*700*200mm，参照图2，多个所述第二滑台4在所述第二直线运动轴3上的行程为500mm，且，多个所述第三滑台6在所述第三直线运动轴5上的行程为600mm。可以理解的是，当扫描设备的工作范围标定为700*700*200mm，同时，第二滑台4在第二直线运动轴3上的行程为500mm，第三滑台6在第三直线运动轴5上的行程为600mm。这就可以达到，整个雕刻系统在第二直线运动轴3延伸方向上的加工范围可被扩展至1200mm，同样的，在第三直线运动轴5延伸方向上的加工范围可被扩展至800mm。在本领域技术人员的实际操作中，第一直线运动轴1的尺寸可根据工件的尺寸进行适用性的调整，进而使得整个设备进行良好地雕刻。

在另一个实施例中，三个所述第一滑台2同时滑动连接于所述第一直线运动轴1的一侧，中间位置的所述机械移动机构的所述第三滑台6在所述第三直线运动轴5的高度高于相邻两个所述第三滑台6的高度。三个第一滑台2滑动连接在第一直线运动轴1上，两侧的第一滑台2远离中间的第一滑台2，然后将三个机械移动机构中的两侧的机械移动机构中的第三滑台6设置为低于中间位置的第三滑台6。这样的设置使得三个机械移动机构所连接的扫描设备形成中间高两侧低的状态。同时，左侧位置的所述旋转轴7逆时针转过0度～90度，右侧的所述旋转轴7顺时针旋转0度～90度，从而形成两侧的扫描头10低于中间的扫描头，且朝向中间方向。这种姿态适合于雕刻两侧低而中间高的凸形曲面的工件。

参照图2，在一个实施例中，三个所述机械移动机构中中间位置的所述第二直线运动轴3与基架固定连接，且，相邻两个所述第三直线运动轴5上的所述第三滑台6的高度高于中间位置的所述第三滑台6的高度。在本实施例中采用三个机械移动机构。具体的设置为，取消中间位置的第一滑台2，而将中间位置的第二直线运动轴3直接与基架固定连接，也就是两侧的机械移动机构的第一滑台1共用一个第一直线运动轴1，对中间位置的第二直线运动轴3进行架空。同时，中间位置的第三滑台6在第三直线运动轴5上的位置低于两侧第三滑台6的位置，也就是形成中间低，两侧高的形态，同时，两侧的第一滑2台向中间的机械移动机构靠拢，左侧的旋转轴7顺时针旋转0度至90度，右侧的旋转轴7逆时针旋转0度至90度。这种姿态组合适合于雕刻左右对称且中间低两侧高的凹型曲面。

参考图1，在一种实施方式中，第一直线运动轴1、第二直线运动轴3和第三直线运动轴5至少存在一个对扫描设备进行位置的调整。在本领域技术人员的实际操作中，根据具体的使用场景，可以取消第一直线运动轴1、第二直线运动轴3和第三直线运动轴5中任一个或两个，进而可以简化整体的结构，使得雕刻系统的成本降低，且可以更好地进行空间的分配。同时，对于旋转轴7，若在对工件进行加工时无需扫描设备进行旋转时，也可以对其取消安装。具体的结构为，当取消第一直线运动轴1、第二直线运动轴3和第三直线运动轴5中任一个或两个时，同时也会取消第一直线运动轴1、第二直线运动轴3和第三直线运动轴5上相对应的第一滑台2、第二滑台4和第三滑台6。取消旋转轴7时，本领域的技术人员可以将固定扫描设备的支架8直接与第三滑台6进行固定连接，或，当取消第一直线运动轴1、第二直线运动轴3和第三直线运动轴5中任一个或两个时，可以将支架8直接与接近的第一直线运动轴1、第二直线运动轴3或第三直线运动轴5上相对应的第一滑台2、第二滑台4或第三滑台6固定连接，进而满足对扫描设备的固定。

在以上的实施例中，第三直线运动轴5相对于所述扫描设备的一侧固定连接有支撑板11，用以对所述第三直线运动轴5进行相对位置的固定。根据图1可知，在第三直线运动轴5相对于扫描设备的一侧安装的支撑板11与第三直线运动轴5同时固定于第二滑台4的一侧。这就使得当第三直线运动轴5在第二滑台的带动下开始滑动时可以更加稳定。进而使得扫描头10在进行工作时可以更加准确可靠。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施例，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (6)

1.一种大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，包括：

第一直线运动轴；

沿所述第一直线运动轴的轴线间隔排布的多个机械移动机构，每个所述机械移动机构包括滑动连接在所述第一直线运动轴上的第一滑台，所述第一滑台的一侧固定连接有第二直线运动轴，所述第二直线运动轴垂直于所述第一直线运动轴，所述第二直线运动轴的一侧滑动连接有第二滑台，所述第二滑台固定连接有第三直线运动轴，所述第三直线运动轴垂直于所述第二直线运动轴与所述第一直线运动轴，所述第三直线运动轴的一侧滑动安装第三滑台，所述第三滑台的一侧固定安装有旋转轴；

多个扫描设备，各个所述扫描设备通过支架与其对应的所述机械移动机构的所述旋转轴的转子固定连接。

2.根据权利要求1所述的大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，所述扫描设备包括激光输入端和扫描头，所述扫描头与所述支架固定连接，用以固定所述扫描头的相对位置。

3.根据权利要求1所述的大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，所述第三直线运动轴相对于所述扫描设备的一侧固定连接有支撑板，用以对所述第三直线运动轴进行相对位置的固定。

4.根据权利要求1所述的大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，所述旋转轴的轴向平行于第二直线运动轴的延伸方向。

5.根据权利要求1所述的大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，所述第一直线运动轴、所述第二直线运动轴和所述第三直线运动轴至少存在一个对所述扫描设备进行位置的调整。

6.根据权利要求1所述的大型工件多头激光3D雕刻系统，其特征在于，所述支架的一侧与所述第三滑台相对于所述第三直线运动轴的一侧固定连接。

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