CN220161529U - 一种高精密u轴微调机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及H型钢切割设备技术领域，且公开了一种高精密U轴微调机构，包括切割组件和U轴传动组件，所述切割组件包括激光发生器、激光头，所述切割组件的外侧固定连接有激光测距组件，所述U轴传动组件的传动端与激光发生器的外侧固定连接，还包括操作端，所述操作端包括测量模块、对比模块和处理器，所述激光测距组件包括测量端；所述测量端包括定位模块、激光发射模块和激光接收模块；所述激光发射模块用于发射定位激光。该高精密U轴微调机构，具备加工精度高、主动校准等优点，解决了工件表面存在弧面误差或与测量基准存在差异的数据，刀具并不能及时做出调整，进而导致工件加工的尺寸偏差的问题。

Description

一种高精密U轴微调机构

技术领域

本实用新型涉及H型钢切割设备技术领域，具体为一种高精密U轴微调机构。

背景技术

五轴联动激光切割设备，是一种用于大型工件切割的切割设备，其主要通过数据编程输入待加工工件的基本尺寸与切割信息进行使用，使用时通过X轴传动组件、Y轴传动组件、Z轴传动组件、A轴传动组件和B轴传动组件互相联动，带动激光头进行切割，通常采用伺服电机驱动和气缸等进行传动，具备加工精度高，加工便捷，一次成型等优点。

现有的五轴激光切割设备在切割时，主要依靠X轴传动组件、Y轴传动组件、Z轴传动组件进行轴向位置的调整，而激光头在切割如H型钢时，需要通过A轴传动组件和B轴传动组件实现激光头的角度调整，用于对弧面以及立面进行角度切割加工，但其在运动时依然依靠的是尺寸定位进行的调整，在遇到钢材表面存在弧面或是角度时，虽然能够通过基本的五轴进行联动调整，但其调整时效较长，且在遇到单独需要进行激光头微距移动时依然需要五轴进行联动，代入尺寸基准较多，缺少一种能够实现激光头轴向微距移动的功能，若工件表面存在弧面误差或与测量基准存在差异的数据，刀具并不能及时做出调整，进而导致工件加工的尺寸偏差，故而提出一种高精密U轴微调机构来解决上述所提的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高精密U轴微调机构，具备加工精度高、主动校准等优点，解决了工件表面存在弧面误差或与测量基准存在差异的数据，刀具并不能及时做出调整，进而导致工件加工的尺寸偏差的问题。

(二)技术方案

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高精密U轴微调机构，包括切割组件和U轴传动组件，所述切割组件包括激光发生器、激光头，所述切割组件的外侧固定连接有激光测距组件，所述U轴传动组件的传动端与激光发生器的外侧固定连接；

所述激光测距组件包括测量端和操作端；

所述测量端包括定位模块、激光发射模块和激光接收模块；

所述操作端包括测量模块、对比模块和处理器；

所述激光发射模块用于发射定位激光，所述激光接收模块用于接收反射的定位激光，所述激光接收模块还可将激光反射信息上传至测量模块内；

所述对比模块用于获取外界测量的工件尺寸基本数据信息与上传的数据进行对比；

所述定位模块用于对测量端进行定位，所述定位模块还可将测量端的位置信息上传至测量模块内；

所述测量模块用于将定位模块和激光接收模块所上传的定位信息进行距离测量并上传至对比模块内与工件尺寸基本数据信息进行对比；

所述对比模块用于将工件尺寸基本数据信息与上传的即时信息对比的差异数据上传至处理器；

所述处理器用于通过差异数据控制U轴传动组件传动，微调切割头的切割位置，所述处理器还可用于控制测量端的开启与关闭。

本实用新型的有益效果是：使用时，通过激光测距组件，保持实时对切割组件所切割的位置进行精确定位与测量，并能够将测量结果传导至处理器，通过处理器即刻控制多轴组联动调整切割组件的切割距离，对标准数据与切割数据的误差进行实时补偿，从而提高精准度。

该高精密U轴微调机构，具备了加工精度高、主动校准的优点。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，还包括机床主体、Z轴传动组件、X轴传动组件、Y轴传动组件、B轴传动组件和A轴传动组件，所述机床主体的底部与X轴传动组件的传动端固定连接，所述Y轴传动组件设置在机床主体的正面，所述Y轴传动组件的传动端与Z轴传动组件固定连接，所述Z轴传动组件的传动端与B轴传动组件的顶部固定连接，所述B轴传动组件的传动端与A轴传动组件的顶部固定连接，所述A轴传动组件的传动端与U轴传动组件的正面固定连接，所述U轴传动组件的传动端与切割组件的正面固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述Z轴传动组件用于控制机床主体的左右平移，所述Y轴传动组件用于控制Z轴传动组件前后平移，所述Z轴传动组件用于控制B轴传动组件的上下平移，所述B轴传动组件用于控制A轴传动组件水平旋转运动，所述A轴传动组件用于控制U轴传动组件垂直旋转运动，所述U轴传动组件用于控制切割组件的上下平移运动。

进一步，所述激光发生器用于发射激光，所述激光头用于对激光发生器所发射的激光进行集中、校准。

采用上述进一步方案的有益效果是，激光发生器为公知现有技术，其具备产生高热激光的功能，而激光头作为激光发生器输出端必备组件，主要用于校准激光朝向，对激光切割点定位的功能。

进一步，还包括位于机床主体外侧的加工平台，所述加工平台内侧转动连接有多个且呈横向等距离分布的间隔支撑组件，所述加工平台的上表面放置有位于间隔支撑组件外表面的待加工件，所述加工平台的宽度小于Y轴传动组件的长度。

采用上述进一步方案的有益效果是，间隔支撑组件能够保持对大件金属工件进行支撑时空余出切割位置，减小加工台与工件的接触面积，同时在激光切割时保持工件远离加工台，避免激光切割到加工台。

进一步，所述X轴传动组件和Y轴传动组件与机床主体之间分别设有用于X轴传动组件横向平移和Y轴传动组件纵向平移的第一滑枕，所述Y轴传动组件和Z轴传动组件之间设有用于Z轴传动组件竖向平移的第二滑枕，所述Z轴传动组件与U轴传动组件之间设有用于U轴传动组件竖向平移的第三滑枕。

采用上述进一步方案的有益效果是，滑枕属于机床内必不可少的现有组件，其主要作用在于提高轴组平移的稳定性，同时能够具备对轴组进行定位的功能。

进一步，所述测量端和操作端之间通过电连接，所述定位模块为GPS定位器，所述激光发射模块为连续激光器。

采用上述进一步方案的有益效果是，连续激光器较于脉冲激光发生器，其主要优点在于可持续发射定位激光测量加工工件的外表面，在与定位模块配合后能够产生定位高低差数据，可与软件配合形成对工件外表面的即时三维扫描。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型切割组件与U轴传动组件连接结构立体图；

图3为本实用新型切割组件与U轴传动组件连接结构侧视图；

图4为本实用新型系统流程示意图。

图中：1、机床主体；101、Z轴传动组件；102、X轴传动组件；103、Y轴传动组件；104、B轴传动组件；105、A轴传动组件；106、U轴传动组件；2、切割组件；201、激光发生器；202、激光头；3、激光测距组件；301、测量端；302、操作端；4、第三滑枕；5、加工平台；6、间隔支撑组件；7、第一滑枕；8、第二滑枕。

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。

实施例中，由图1-4给出，一种高精密U轴微调机构，包括切割组件2和U轴传动组件106，切割组件2包括激光发生器201、激光头202，切割组件2的外侧固定连接有激光测距组件3，U轴传动组件106的传动端与激光发生器201的外侧固定连接；

激光测距组件3包括测量端301和操作端302；

测量端301包括定位模块、激光发射模块和激光接收模块；

操作端302包括测量模块、对比模块和处理器；

激光发射模块用于发射定位激光，激光接收模块用于接收反射的定位激光，激光接收模块还可将激光反射信息上传至测量模块内；

对比模块用于获取外界测量的工件尺寸基本数据信息与上传的数据进行对比；

定位模块用于对测量端301进行定位，定位模块还可将测量端301的位置信息上传至测量模块内；

测量模块用于将定位模块和激光接收模块所上传的定位信息进行距离测量并上传至对比模块内与工件尺寸基本数据信息进行对比；

对比模块用于将工件尺寸基本数据信息与上传的即时信息对比的差异数据上传至处理器；

处理器用于通过差异数据控制U轴传动组件106传动，微调切割头的切割位置，处理器还可用于控制测量端301的开启与关闭；

还包括机床主体1、Z轴传动组件101、X轴传动组件102、Y轴传动组件103、B轴传动组件104和A轴传动组件105，机床主体1的底部与X轴传动组件102的传动端固定连接，Y轴传动组件103设置在机床主体1的正面，Y轴传动组件103的传动端与Z轴传动组件101固定连接，Z轴传动组件101的传动端与B轴传动组件104的顶部固定连接，B轴传动组件104的传动端与A轴传动组件105的顶部固定连接，A轴传动组件105的传动端与U轴传动组件106的正面固定连接，U轴传动组件106的传动端与切割组件2的正面固定连接；

Z轴传动组件101用于控制机床主体1的左右平移，Y轴传动组件103用于控制Z轴传动组件101前后平移，Z轴传动组件101用于控制B轴传动组件104的上下平移，B轴传动组件104用于控制A轴传动组件105水平旋转运动，A轴传动组件105用于控制U轴传动组件106垂直旋转运动，U轴传动组件106用于控制切割组件2的上下平移运动；

激光发生器201用于发射激光，激光头202用于对激光发生器201所发射的激光进行集中、校准；

激光发生器为公知现有技术，其具备产生高热激光的功能，而激光头作为激光发生器输出端必备组件，主要用于校准激光朝向，对激光切割点定位的功能；

还包括位于机床主体1外侧的加工平台5，加工平台5内侧转动连接有多个且呈横向等距离分布的间隔支撑组件6，加工平台5的上表面放置有位于间隔支撑组件6外表面的待加工件，加工平台5的宽度小于Y轴传动组件103的长度；

间隔支撑组件能够保持对大件金属工件进行支撑时空余出切割位置，减小加工台与工件的接触面积，同时在激光切割时保持工件远离加工台，避免激光切割到加工台；

X轴传动组件102和Y轴传动组件103与机床主体1之间分别设有用于X轴传动组件102横向平移和Y轴传动组件103纵向平移的第一滑枕7，Y轴传动组件103和Z轴传动组件101之间设有用于Z轴传动组件101竖向平移的第二滑枕8，Z轴传动组件101与U轴传动组件106之间设有用于U轴传动组件106竖向平移的第三滑枕4；

滑枕属于机床内必不可少的现有组件，其主要作用在于提高轴组平移的稳定性，同时能够具备对轴组进行定位的功能；

测量端301和操作端302之间通过电连接，定位模块为GPS定位器，激光发射模块为连续激光器；

连续激光器较于脉冲激光发生器，其主要优点在于可持续发射定位激光测量加工工件的外表面，在与定位模块配合后能够产生定位高低差数据，可与软件配合形成对工件外表面的即时三维扫描。

工作原理：

第一步：预先将工件标准数据与切割数据输入至机床主体1内，通过系统控制Z轴传动组件101、X轴传动组件102、Y轴传动组件103、B轴传动组件104和A轴传动组件105，沿着对应的第一滑枕7第二滑枕8和自身的轴向旋转进行运动，调整激光头202的角度，对准工件切割点，并启动激光发生器201启动，产生激光，该激光通过激光头202发射，以切割工件；

第二步：使用时，激光发射模块发射激光至切割点进行反射，反射激光波被激光接收模块接收，通过激光接收模块将数据上传至测量模块内，与此同时，定位模块也对该点位形成位置定位，并将该点定位数据上传至测量模块内，与激光反射数据进行综合，该综合数据又被上传至对比模块内，使其与外界上传的基准数据进行对比，数据对比匹配则不于调整；

第三步：在数据产生差异时则将该差异数据上传至处理器，通过处理器处理该数据的差异点，并控制对应的Z轴传动组件101、X轴传动组件102、Y轴传动组件103、B轴传动组件104和A轴传动组件105，调整X轴传动组件102、Y轴传动组件103、Z轴传动组件101、B轴传动组件104、A轴传动组件105和U轴传动组件106沿着对应滑枕运动，进行联动调整切割组件2的切割距离，对标准数据与切割数据的误差进行实时补偿，从而提高精准度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高精密U轴微调机构，包括切割组件(2)，其特征在于：还包括U轴传动组件(106)，所述切割组件(2)包括激光发生器(201)、激光头(202)，所述切割组件(2)的外侧固定连接有激光测距组件(3)，所述U轴传动组件(106)的传动端与激光发生器(201)的外侧固定连接；

还包括操作端(302)，所述操作端(302)包括测量模块、对比模块和处理器；

所述激光测距组件(3)包括测量端(301)；

所述测量端(301)包括定位模块、激光发射模块和激光接收模块；

所述激光发射模块用于发射定位激光，所述激光接收模块用于接收反射的定位激光，所述激光接收模块还可将激光反射信息上传至测量模块内；

所述对比模块用于获取外界测量的工件尺寸基本数据信息与上传的数据进行对比；

所述定位模块用于对测量端(301)进行定位，所述定位模块还可将测量端(301)的位置信息上传至测量模块内；

所述测量模块用于将定位模块和激光接收模块所上传的定位信息进行距离测量并上传至对比模块内与工件尺寸基本数据信息进行对比；

所述对比模块用于将工件尺寸基本数据信息与上传的即时信息对比的差异数据上传至处理器；

所述处理器用于通过差异数据控制U轴传动组件(106)传动，微调切割头的切割位置，所述处理器还可用于控制测量端(301)的开启与关闭。

2.根据权利要求1所述的一种高精密U轴微调机构，其特征在于：还包括机床主体(1)、Z轴传动组件(101)、X轴传动组件(102)、Y轴传动组件(103)、B轴传动组件(104)和A轴传动组件(105)，所述机床主体(1)的底部与X轴传动组件(102)的传动端固定连接，所述Y轴传动组件(103)设置在机床主体(1)的正面，所述Y轴传动组件(103)的传动端与Z轴传动组件(101)固定连接，所述Z轴传动组件(101)的传动端与B轴传动组件(104)的顶部固定连接，所述B轴传动组件(104)的传动端与A轴传动组件(105)的顶部固定连接，所述A轴传动组件(105)的传动端与U轴传动组件(106)的正面固定连接，所述U轴传动组件(106)的传动端与切割组件(2)的正面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种高精密U轴微调机构，其特征在于：所述激光发生器(201)用于发射激光，所述激光头(202)用于对激光发生器(201)所发射的激光进行集中、校准。

4.根据权利要求2所述的一种高精密U轴微调机构，其特征在于：还包括位于机床主体(1)外侧的加工平台(5)，所述加工平台(5)内侧转动连接有多个且呈横向等距离分布的间隔支撑组件(6)，所述加工平台(5)的上表面放置有位于间隔支撑组件(6)外表面的待加工件，所述加工平台(5)的宽度小于Y轴传动组件(103)的长度。

5.根据权利要求2所述的一种高精密U轴微调机构，其特征在于：所述X轴传动组件(102)和Y轴传动组件(103)与机床主体(1)之间分别设有用于X轴传动组件(102)横向平移和Y轴传动组件(103)纵向平移的第一滑枕(7)，所述Y轴传动组件(103)和Z轴传动组件(101)之间设有用于Z轴传动组件(101)竖向平移的第二滑枕(8)，所述B轴传动组件(104)与U轴传动组件(106)之间设有用于U轴传动组件(106)竖向平移的第三滑枕(4)。

6.根据权利要求1所述的一种高精密U轴微调机构，其特征在于：所述测量端(301)和操作端(302)之间通过电连接，所述定位模块为GPS定位器，所述激光发射模块为连续激光器。