CN218799965U - 一种高精度激光切割机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度激光切割机构，包括桌架以及设于桌架上并相互配合的进给组件和切割组件，进给组件包括设于桌架顶部的滑台、固定在滑台移动端上的座板、设于座板左侧的动力头、以及设于座板右侧并与动力头相互配合的第一卡盘；切割组件包括固定在桌架顶部的立柱、固定在立柱上的机械臂、以及设于机械臂移动端上的激光切割头；机械臂的移动端与激光切割头之间还设有方位调节器；本实用新型使激光切割头借助方位调节器具备精细化的精准定位功能，从而大幅提高了调节精度并缩小了整个设备的体积以突破使用空间的要求并方便了移动；此外，还扩大了适用范围。

Description

一种高精度激光切割机构

技术领域

本实用新型涉及一种高精度激光切割机构。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割；由于激光切割切割质量好、速度快、适用材料多，因此被广泛应用在各个加工领域：随着自动化机器人技术的不断发展，越来越多的工厂将激光切割头安装在机械手臂并并借助机械手臂快速移动到指定加工位置处；但是现有的机械手臂只能完成较大幅度的位置和角度变化，也即只具备初步定位的功能，所以调节精度较低，为了保证加工精度，就只能配备高精度的三轴位移平台并将工件固定在三轴位移平台上以使工件定位到准确位置，进而从工件角度着手来保证加工精度，但是造成整个设备的体积较大，导致必须有较大的空间才能容纳，而且移动不便；此外，工件在三轴位移平台的带动下无法完成轨迹较为复杂的切割加工，所以适用范围较小，有待于进一步改进。

实用新型内容

针对上述现有技术的现状，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种大幅提高了调节精度并缩小了体积以方便了移动，还扩大了适用范围的高精度激光切割机构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高精度激光切割机构，包括桌架以及设于桌架上并相互配合的进给组件和切割组件，进给组件包括设于桌架顶部的滑台、固定在滑台移动端上的座板、设于座板左侧的动力头、以及设于座板右侧并与动力头相互配合的第一卡盘；切割组件包括固定在桌架顶部的立柱、固定在立柱上的机械臂、以及设于机械臂移动端上的激光切割头，其特征在于，所述机械臂移动端与激光切割头之间还设有方位调节器；所述方位调节器包括固定在机械臂移动端上的顶块、固定在顶块内的伺服电机、固定在顶块底部并垂直于顶块底部的方柱、活动套接在方柱外并可沿方柱上下移动的升降座、同心并可转动的穿插设置在方柱中的传动轴、横向固定在传动轴下端的传动套、同心并可转动的穿插连接在传动套中并垂直于传动轴的回转柱、以及固定在回转柱一端的L型支架；所述激光切割头固定在L型支架上，所述顶块的内部开设有腔体，所述伺服电机固定在腔体的顶部内壁上，所述伺服电机的转动轴向下设置并平行于方柱，所述传动轴的上端伸入到腔体的内部并同心固定在伺服电机的转动轴上，所述升降座的内部开设有同心分布的方孔，所述方柱穿插设置在方孔中。

优选地，所述顶块的底部还固定有双头伺服电机，所述双头伺服电机的两个转动轴上还均固定有一个相互对称设置的摆杆，两个所述摆杆的端部内侧还均固定有一个限位轴，对应地，所述升降座的外周面上开设有环向分布的限位槽，两个所述限位轴均活动嵌入在限位槽中。

优选地，所述升降座的下方还固定有同心设置的导向圈，所述导向圈环绕在传动套和L型支架的外部，所述导向圈的内周面上开设有环向分布的导向槽，所述回转柱的另一端还固定有偏心设置的导向轴，所述导向轴活动嵌入在导向槽中。

优选地，所述滑台包括固定在桌架顶部的U型架、设于U型架内的移动板、固定在U型架左侧外部的移动电机、横向穿插螺接在移动板中的丝杠、以及两个横向穿插设置在移动板中并分别对称设于丝杠前后两侧的导杆，所述移动电机的转动轴横向穿过U型架的左侧并伸入到U型架内部，所述丝杠的左端同心固定在移动电机的转动轴上，所述丝杠的右端可转动的连接在U型架的右侧，每个所述导杆的两端分别固定在U型架的左右两侧；所述座板固定在移动板上。

优选地，所述进给组件还包括同心设于第一卡盘右方的第二卡盘，所述第二卡盘与第一卡盘之间还固定有多个沿圆周方向等角度均匀设置的支撑条。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型在机械臂与激光切割头之间加装了方位调节器，进而使激光切割头借助方位调节器具备精细化的精准定位功能，从而大幅提高了调节精度，即使不配备高精度的三轴位移平台也能保证加工精度，进而缩小了整个设备的体积以突破使用空间的要求并方便了移动；此外，还能使激光切割头能够轻松完成轨迹较为复杂的切割加工以扩大了适用范围。

附图说明

图1为本实用新型的右前侧结构图；

图2为本实用新型的方位调节器的左前侧结构图。

具体实施方式

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1～2所示，一种高精度激光切割机构，包括桌架1以及设于桌架1上并相互配合的进给组件2和切割组件4，进给组件2包括设于桌架1顶部的滑台24、固定在滑台24移动端上的座板21、设于座板21左侧的动力头22、以及设于座板21右侧并与动力头22相互配合的第一卡盘23；切割组件4包括固定在桌架1顶部的立柱41、固定在立柱41上的机械臂42、以及设于机械臂42移动端上的激光切割头439；机械臂42移动端与激光切割头439之间还设有方位调节器43，方位调节器43包括固定在机械臂42移动端上的顶块431、固定在顶块431内的伺服电机432、固定在顶块431底部并垂直于顶块431底部的方柱433、活动套接在方柱433外并可沿方柱433上下移动的升降座434、同心并可转动的穿插设置在方柱433中的传动轴435、横向固定在传动轴435下端的传动套436、同心并可转动的穿插连接在传动套436中并垂直于传动轴435的回转柱4314、以及固定在回转柱4314一端的L型支架438；激光切割头439固定在L型支架438上，顶块431的内部开设有腔体4311，伺服电机432固定在腔体4311的顶部内壁上，伺服电机432的转动轴向下设置并平行于方柱433，传动轴435的上端伸入到腔体4311的内部并同心固定在伺服电机432的转动轴上，升降座434的内部开设有同心分布的方孔4342，方柱433穿插设置在方孔4342中。

顶块431的底部还固定有双头伺服电机4310，双头伺服电机4310的两个转动轴上还均固定有一个相互对称设置的摆杆4311，两个摆杆4311的端部内侧还均固定有一个限位轴4312，对应地，升降座434的外周面上开设有环向分布的限位槽4341，两个限位轴4312均活动嵌入在限位槽4341中。

升降座434的下方还固定有同心设置的导向圈4313，导向圈4313环绕在传动套436和L型支架438的外部，导向圈4313的内周面上开设有环向分布的导向槽43131，回转柱4314的另一端还固定有偏心设置的导向轴4315，导向轴4315活动嵌入在导向槽43131中。

滑台24包括固定在桌架1顶部的U型架241、设于U型架241内的移动板242、固定在U型架241左侧外部的移动电机244、横向穿插螺接在移动板242中的丝杠245、以及两个横向穿插设置在移动板242中并分别对称设于丝杠245前后两侧的导杆243，移动电机244的转动轴横向穿过U型架241的左侧并伸入到U型架241内部，丝杠245的左端同心固定在移动电机244的转动轴上，丝杠245的右端可转动的连接在U型架241的右侧，每个导杆243的两端分别固定在U型架241的左右两侧；座板21固定在移动板242上。

进给组件2还包括同心设于第一卡盘23右方的第二卡盘25，第二卡盘25与第一卡盘23之间还固定有多个沿圆周方向等角度均匀设置的支撑条26。

导向圈4313的上侧还向上形成有多个沿圆周方向等角度均匀设置的连接条43132，每个连接条43132的端部均固定在升降座434上并位于限位槽4341的下方。

工作原理：

驱动第一卡盘23和第二卡盘25的卡爪均向外移动，然后将管件3横向放置并将其左端插入到第一卡盘23和第二卡盘25中，随后驱动第一卡盘23和第二卡盘25的卡爪均向内移动以夹紧管件3，接着，启动移动电机244以使其转动轴旋转，进而带动丝杠245在移动板242中转动，从而依据螺旋连接的原理带动移动板242向左或向右移动，进而借助座板21带动动力头22、第一卡盘23和第二卡盘25均向左或向右移动，直到管件3的右端移动到切割组件4的下方。

机械臂42具有前后移动、前后摆动、上下移动以及水平方向上的旋转四个自由度，操作机械臂42以带动方位调节器43移动到管件3的切割处上方，启动激光切割头439后，激光切割头439就会发出激光以对管件3进行切割，上述原理为现有技术。

而本实用新型的特点在于：启动伺服电机432以使其转动轴旋转就能借助传动轴435带动传动套436转动，进而带动第二电机437同步转动，从而借助L型支架438带动激光切割头439原地定心旋转；若启动第二电机437以使其转动轴旋转就能带动L型支架438转动，进而带动激光切割头439发生微小偏转，若同步启动伺服电机432和第二电机437就能使激光切割头439切割出曲线以提升了切割精度；此外，若启动双头伺服电机4310以使其两个转动轴均旋转就能带动两个摆杆4311的端部均向上或向下微小转动，进而利用两个限位轴4312与限位槽4341的相互配合使升降座434借助方孔4342沿方柱433向上或向下微小移动，从而带动导向圈4313向上或向下微小移动，进而借助导向槽43131带动导向轴4315向上或向下微小移动，从而利用回转柱4314在传动套436中的转动连接关系迫使导向轴4315在向上或向下微小移动的同时偏心转动，进而带动回转柱4314在传动套436中转动微小角度，从而借助L型支架438带动激光切割头439实现在竖直方向上左右微小摆动，进而能对激光切割头439的切割轨迹进行高精度的微调。

由于两个摆杆4311的摆动幅度较小，又由于限位槽4341的深度足够深，所以限位轴4312在跟随摆杆4311摆动时不会脱离限位槽4341；由于导向轴4315的转动角度较小，又由于导向槽43131的深度足够深，所以导向轴4315在转动时不会脱离导向槽43131。

本实用新型在机械臂42与激光切割头439之间加装了方位调节器43，进而使激光切割头439借助方位调节器43具备精细化的精准定位功能，从而大幅提高了调节精度，即使不配备高精度的三轴位移平台也能保证加工精度，进而缩小了整个设备的体积以突破使用空间的要求并方便了移动；此外，还能使激光切割头439能够轻松完成轨迹较为复杂的切割加工以扩大了适用范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (5)

1.一种高精度激光切割机构，包括桌架以及设于桌架上并相互配合的进给组件和切割组件，进给组件包括设于桌架顶部的滑台、固定在滑台移动端上的座板、设于座板左侧的动力头、以及设于座板右侧并与动力头相互配合的第一卡盘；切割组件包括固定在桌架顶部的立柱、固定在立柱上的机械臂、以及设于机械臂移动端上的激光切割头，其特征在于，所述机械臂移动端与激光切割头之间还设有方位调节器；所述方位调节器包括固定在机械臂移动端上的顶块、固定在顶块内的伺服电机、固定在顶块底部并垂直于顶块底部的方柱、活动套接在方柱外并可沿方柱上下移动的升降座、同心并可转动的穿插设置在方柱中的传动轴、横向固定在传动轴下端的传动套、同心并可转动的穿插连接在传动套中并垂直于传动轴的回转柱、以及固定在回转柱一端的L型支架；所述激光切割头固定在L型支架上，所述顶块的内部开设有腔体，所述伺服电机固定在腔体的顶部内壁上，所述伺服电机的转动轴向下设置并平行于方柱，所述传动轴的上端伸入到腔体的内部并同心固定在伺服电机的转动轴上，所述升降座的内部开设有同心分布的方孔，所述方柱穿插设置在方孔中。

2.根据权利要求1所述的一种高精度激光切割机构，其特征在于，所述顶块的底部还固定有双头伺服电机，所述双头伺服电机的两个转动轴上还均固定有一个相互对称设置的摆杆，两个所述摆杆的端部内侧还均固定有一个限位轴，对应地，所述升降座的外周面上开设有环向分布的限位槽，两个所述限位轴均活动嵌入在限位槽中。

3.根据权利要求2所述的一种高精度激光切割机构，其特征在于，所述升降座的下方还固定有同心设置的导向圈，所述导向圈环绕在传动套和L型支架的外部，所述导向圈的内周面上开设有环向分布的导向槽，所述回转柱的另一端还固定有偏心设置的导向轴，所述导向轴活动嵌入在导向槽中。

4.根据权利要求3所述的一种高精度激光切割机构，其特征在于，所述滑台包括固定在桌架顶部的U型架、设于U型架内的移动板、固定在U型架左侧外部的移动电机、横向穿插螺接在移动板中的丝杠、以及两个横向穿插设置在移动板中并分别对称设于丝杠前后两侧的导杆，所述移动电机的转动轴横向穿过U型架的左侧并伸入到U型架内部，所述丝杠的左端同心固定在移动电机的转动轴上，所述丝杠的右端可转动的连接在U型架的右侧，每个所述导杆的两端分别固定在U型架的左右两侧；所述座板固定在移动板上。

5.根据权利要求4所述的一种高精度激光切割机构，其特征在于，所述进给组件还包括同心设于第一卡盘右方的第二卡盘，所述第二卡盘与第一卡盘之间还固定有多个沿圆周方向等角度均匀设置的支撑条。

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