激光切割设备的制作方法

1.本发明涉及激光加工设备技术领域，特别涉及一种激光切割设备。


背景技术：

2.现有的二维激光切割设备可应用于板材、型材、布料等平面工件的加工，而对于三维立体工件，由于形态复杂，则须采用三维激光切割设备。现有的三维激光切割设备通常是采用激光头在三维空间内任意角度、任意位置的运动来加工立体工件。为了实现激光头任意角度的灵活运转，就需要对激光光路进行多次调整，导致切割效率低。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种激光切割设备，旨在提升激光切割设备的切割效率。
4.为实现上述目的，本发明提出的一种激光切割设备，包括：
5.工作台；
6.水平驱动结构，所述水平驱动结构设于所述工作台；
7.旋转驱动结构，所述旋转驱动结构传动连接于所述水平驱动结构，所述水平驱动结构驱动所述旋转驱动结构在水平方向上移动；
8.仿形治具，所述仿形治具传动连接于所述旋转驱动结构，所述旋转驱动结构驱动所述仿形治具旋转；
9.升降驱动结构，所述升降驱动结构设于所述工作台；
10.切割组件，所述切割组件传动连接于所述升降驱动结构，所述升降驱动结构驱动所述切割组件在所述仿形治具的上方升降，所述切割组件具有激光头，所述激光头的出光口朝向所述仿形治具设置；
11.激光器，所述激光器设于所述工作台；
12.光路组件，所述光路组件设于所述工作台，所述激光器发出的激光经过所述光路组件反射或折射后向所述激光头提供激光。
13.在本发明的一实施例中，所述光路组件包括：
14.第一反射结构，所述第一反射结构设于所述工作台；
15.第二反射结构，所述第二反射结构连接于所述切割组件，以随所述切割组件升降，所述第二反射结构的入光口位于所述第一反射结构的出光口的下方；所述激光器发出的激光依次经过所述第一发射结构和所述第二反射结构后向所述激光头提供激光。
16.在本发明的一实施例中，所述第一反射结构包括第一反射件和第二反射件，所述激光器发出的激光依次经过所述第一反射件和所述第二反射件后射向所述第二反射结构，所述第二反射结构的入光口位于所述第二反射件的出光口的下方。
17.在本发明的一实施例中，所述光路组件还包括穿管和套筒，所述穿管的一端连接于所述第二反射件，并与所述第二反射件的出光口连通，所述套筒的一端连接于所述第二
反射结构，并与所述第二反射结构的入光口连通，所述套筒远离所述第二反射结构的一端可升降地套设于所述穿管远离所述第二反射件的一端。
18.在本发明的一实施例中，所述第二反射结构的出光口与所述激光头的入光口相对设置，所述光路组件还包括导光筒，所述导光筒设于所述第二反射结构的出光口与所述激光头的入光口之间，用于将所述第二反射结构的出光口射出的激光导向至所述激光头的入光口。
19.在本发明的一实施例中，所述切割组件还包括升降板，所述升降驱动结构传动连接于所述升降板，以驱动所述升降板升降；所述激光头和所述第二反射结构均连接于所述升降板，以随所述升降板升降。
20.在本发明的一实施例中，所述切割组件还包括第一定位相机和第二定位相机，所述第一定位相机和所述第二定位相机分设在所述激光头的两侧，且所述第一定位相机和所述第二定位相机的照射口均朝向所述仿形治具设置。
21.在本发明的一实施例中，所述水平驱动结构包括：
22.第一驱动件，所述第一驱动件设于所述工作台；
23.第二驱动件，所述第二驱动件传动连接于所述第一驱动件，所述第一驱动件驱动所述第二驱动件在第一水平方向上移动；所述旋转驱动结构传动连接于所述第二驱动件，所述第二驱动件驱动所述旋转驱动结构在第二水平方向上移动；所述第一水平方向与所述第二水平方向呈夹角设置。
24.在本发明的一实施例中，所述旋转驱动结构包括：
25.安装座，所述安装座传动连接于所述水平驱动结构，所述水平驱动结构驱动所述安装座在水平方向上移动；
26.第一旋转件，所述第一旋转件可转动地设于所述安装座，并具有安装平台；
27.第二旋转件，所述第二旋转件可转动地设于所述安装平台，且所述第二旋转件的旋转轴与所述第一旋转件的旋转轴垂直；所述仿形治具安装于所述第二旋转件，以随所述第二旋转件旋转。
28.在本发明的一实施例中，所述仿形治具具有吸附口，所述吸附口用于吸附工件；
29.和/或，所述仿形治具包括底板、连接柱、安装板以及治具本体，所述底板传动连接于所述旋转驱动结构，所述旋转驱动结构驱动所述底板旋转，所述安装板设于所述底板的上方，并与所述底板相对设置，所述连接柱支撑在所述底板与所述安装板之间，所述治具本体可拆卸地安装于所述安装板背向所述底板的一侧。
30.本发明的激光切割设备，通过将旋转驱动结构传动连接于水平驱动结构，并将仿形治具传动连接于旋转驱动结构，以及将激光头传动连接于升降驱动结构，便可在水平驱动结构和旋转驱动结构的作用下可以带动仿形治具水平移动和转动，还可在升降驱动结构的作用下带动激光头在竖直方向上升降，如此，便可在激光头和仿形治具的运动下实现对立体工件的加工，其中，激光头只需在竖直方向上进行升降运动，而无需做水平移动和转动，在通过激光头对工件进行切割过程中，便可充分减少对激光光路的调整，从而提升激光切割设备的切割效率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
32.图1为本发明激光切割设备一实施例的结构示意图；
33.图2为本发明激光切割设备一实施例的结构示意图；
34.图3为图2中a处的局部放大图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100激光切割设备50升降驱动结构10工作台60切割组件11工作平台61激光头12龙门架62升降板121滑轨621滑块20水平驱动结构63第一定位相机21第一驱动件64第二定位相机22第二驱动件70激光器30旋转驱动结构71扩束镜31安装座80光路组件32第一旋转件81第一反射结构321安装平台811第一反射件33第二旋转件812第二反射件40仿形治具82第二反射结构41底板83穿管42连接柱84套筒43安装板85导光筒44治具本体86调节管441吸附口87调节筒
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
41.本发明提出一种激光切割设备100，旨在提升激光切割设备100的切割效率。
42.以下将就本发明激光切割设备100的具体结构进行说明：
43.结合参阅图1至图3，在本发明激光切割设备100的一实施例中，该激光切割设备100包括工作台10、水平驱动结构20、旋转驱动结构30、仿形治具40、升降驱动结构50、切割组件60、激光器70以及光路组件80；水平驱动结构20设于工作台10；旋转驱动结构30传动连接于水平驱动结构20，水平驱动结构20驱动旋转驱动结构30在水平方向上移动；仿形治具40传动连接于旋转驱动结构30，旋转驱动结构30驱动仿形治具40旋转；升降驱动结构50设于工作台10；切割组件60传动连接于升降驱动结构50，升降驱动结构50驱动切割组件60在仿形治具40的上方升降，切割组件60具有激光头61，激光头61的出光口朝向仿形治具40设置；激光器70设于工作台10；光路组件80设于工作台10，激光器70发出的激光经过光路组件80反射或折射后向激光头61提供激光。
44.可以理解的是，本发明的激光切割设备100，通过将旋转驱动结构30传动连接于水平驱动结构20，并将仿形治具40传动连接于旋转驱动结构30，以及将激光头61传动连接于升降驱动结构50，便可在水平驱动结构20和旋转驱动结构30的作用下可以带动仿形治具40水平移动和转动，还可在升降驱动结构50的作用下带动激光头61在竖直方向上升降，如此，便可在激光头61和仿形治具40的运动下实现对立体工件的加工，其中，激光头61只需在竖直方向上进行升降运动，而无需做水平移动和转动，在通过激光头61对工件进行切割过程中，便可充分减少对激光光路的调整，从而提升激光切割设备100的切割效率。
45.本实施例中，该激光切割设备100的结构紧凑，可针对立体工件上的切割加工。工作台10可以包括工作平台11和龙门架12，工作平台11可以采用相互垂直的长度方向、宽度方向以及高度方向三个方向的块状结构，定义分别对应工作平台11的长度方向、宽度方向以及高度方向的三个方向为x轴方向、y轴方向以及z轴方向，龙门架12安装在工作平台11的台面上，并沿z轴方向延伸设置；其中，水平驱动结构20、旋转驱动结构30以及方向治具均可以安装在工作平台11的台面上，而升降驱动结构50、切割组件60、激光器70以及光路组件80均可以安装在龙门架12上。
46.在一些实施例中，激光器70的出光口处可以设置有扩束镜71，扩束镜71是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件，有激光器70发出的激光经过扩束镜71后再射向光路组件80，从而改善激光光束的准直特性。
47.进一步地，结合参阅图1和图2，在一实施例中，光路组件80包括第一反射结构81和第二反射结构82；第一反射结构81设于工作台10；第二反射结构82连接于切割组件60，以随切割组件60升降，第二反射结构82的入光口位于第一反射结构81的出光口的下方；激光器70发出的激光依次经过第一发射结构和第二反射结构82后向激光头61提供激光。
48.由于切割组件60需要进行升降运动，因此为了防止激光头61在每次进行升降运动
后需要对激光光路进行调整，可以将光路组件80的第二反射结构82连接于切割组件60，以使第二反射结构82随切割组件60一起升降，并使第二反射结构82的入光口位于第一反射结构81的出光口的下方，如此，切割组件60在升降过程中，第二反射结构82可随切割组件60一起升降，从而不会改变第二反射结构82和激光头61的相对位置，而第二反射结构82的入光口位于第一反射结构81的出光口的下方，由第一反射结构81出射的激光也可以一直射向第二反射结构82的出光口，从而无需对激光光路进行调整，便进一步提升了激光切割设备100的切割效率。
49.具体地，第一反射结构81内可以具有反射镜片，激光由第一反射结构81的入光口进入后通过内部的反射镜片进行反射后通过第一反射结构81的出光口射出；同样的，第二反射结构82也可以具有反射镜片，激光由第二反射结构82的入光口进入后通过内部的反射镜片进行反射后通过第二反射结构82的出光口射出。
50.进一步地，结合参阅图1和图2，在一实施例中，第一反射结构81包括第一反射件811和第二反射件812，激光器70发出的激光依次经过第一反射件811和第二反射件812后射向第二反射结构82，第二反射结构82的入光口位于第二反射件812的出光口的下方。
51.如此设置，激光器70发出的激光便可依次通过第一反射件811、第二反射件812以及第二反射结构82进行反射后顺利向激光头61提供激光；并且，通过使第一反射结构81包括第一反射件811和第二反射件812，便可通过第一反射件811和第二反射件812来调整激光光束的路径，以使激光光束可以精准射向第二反射结构82，并由第二反射结构82反射后精准射向激光头61。
52.在一些实施例中，为了保证第一反射件811和第二反射件812内部的清洁度，并且可以使第一反射件811与第二反射件812之间的距离可调，可以在第一反射件811和第二反射件812之间设置有调节管86和调节筒87，调节筒87的一端连接于第一反射件811，并与第一反射件811的出光口连通，例如可以使调节筒87的一端插设于第一反射件811的出光口，调节管86的一端连接于第二反射件812，并与第二反射件812的入光口连通，例如可以使调节管86的一端插设于第二反射件812的入光口，且调节筒87远离第一反射件811的一端套设于调节管86远离第二反射件812的一端，如此，便可通过调整调节筒87与调节管86之间的相对位置来调整第一反射件811与第二反射件812之间的距离，以满足不同的使用场景。
53.进一步地，由于第二反光结构需要随切割组件60一起升降，因此为了保证第二反射件812和第二反射结构82内部的清洁度，结合参阅图1和图2，在一实施例中，光路组件80还可以包括穿管83和套筒84，穿管83的一端连接于第二反射件812，并与第二反射件812的出光口连通，例如可以使穿管83的一端插设于第二反射件812的出光口，套筒84的一端连接于第二反射结构82，并与第二反射结构82的入光口连通，例如可以使套筒84的一端插设于第二反射结构82的入光口，套筒84远离第二反射结构82的一端可升降地套设于穿管83远离第二反射件812的一端；如此，便可保证第二反射结构82在升降的过程中充分防止外部灰尘等杂质进入第二反射件812和第二反射结构82的内部。
54.当然，在其他实施例中，也可以将穿管83的一端插设于第二反射结构82的入光口，并将套筒84的一端插设于第二反射件812的出光口，该设置同样可以保证第二反射结构82在升降的过程中充分防止外部灰尘等杂质进入第二反射件812和第二反射结构82的内部。
55.进一步地，为了保证第二反射结构82和激光头61内部的清洁度，结合参阅图1和图
2，在一实施例中，可以使第二反射结构82的出光口与激光头61的入光口相对设置，光路组件80还可以包括导光筒85，导光筒85设于第二反射结构82的出光口与激光头61的入光口之间，用于将第二反射结构82的出光口射出的激光导向至激光头61的入光口；如此设置，便可以防止第二反射结构82的出光口和激光头61的入光口显露在外，而对第二反射结构82和激光头61的内部造成污染。
56.具体地，导光筒85的两端可以通过螺钉分别连接在第二反射结构82和激光头61上。
57.进一步地，结合参阅图1和图2，在一实施例中，切割组件60还包括升降板62，升降驱动结构50传动连接于升降板62，以驱动升降板62升降；激光头61和第二反射结构82均连接于升降板62，以随升降板62升降。
58.如此设置，便可将激光头61和第二反射结构82均安装在连接板，以保证激光头61和第二反射结构82在升降过程中的同步性，并且便于激光头61和第二反射结构82的安装。
59.并且，为了提高连接板在升降过程中的稳定性，可以在连接板的背面设置有滑块621，并在工作台10的龙门架12上设置有滑轨121，滑轨121沿竖直方向延伸设置，且滑块621与滑轨121滑动配合，如此，便可在滑块621与滑轨121的配合下使得连接板更加平稳地升降，进而带动第二反射结构82和激光头61更加平稳地升降。
60.进一步地，结合参阅图1和图2，在一实施例中，切割组件60还包括第一定位相机63和第二定位相机64，第一定位相机63和第二定位相机64分设在激光头61的两侧，且第一定位相机63和第二定位相机64的照射口均朝向仿形治具40设置。
61.如此设置，仿形治具40在运动过程中，可以通过第一定位相机63和第二定位相机64分别对仿形治具40上工件的两端进行精准定位，以充分保证对工件的切割精度。
62.具体地，第一定位相机63可以为二维相机，可以通过二维相机获取工件的二维照片，并将获取到的二维照片发送至控制端，以通过控制端控制水平驱动结构20和旋转驱动结构30工作，以对仿形治具40上的工件进行精准定位；第二定位相机64可以为三维相机，可以通过三维相机获取工件的三维立体照片，并将获取到的三维照片发送至控制端，以通过控制端控制水平驱动结构20和旋转驱动结构30工作，以充分对仿形治具40上的工件进行精准定位。
63.进一步地，结合参阅图1和图2，在一实施例中，水平驱动结构20包括第一驱动件21和第二驱动件22；第一驱动件21设于工作台10；第二驱动件22传动连接于第一驱动件21，第一驱动件21驱动第二驱动件22在第一水平方向上移动；旋转驱动结构30传动连接于第二驱动件22，第二驱动件22驱动旋转驱动结构30在第二水平方向上移动；第一水平方向与第二水平方向呈夹角设置。
64.如此设置，第一驱动件21设置在工作台10的台面上，第二驱动件22、旋转驱动结构30以及仿形治具40的整体结构设置在第一驱动件21上，从而在第一驱动件21的作用下便可带动第二驱动件22、旋转驱动结构30以及仿形治具40的整体结构同时沿第一水平方向移动；另外，旋转驱动结构30和仿形治具40的整体结构设置在第二驱动件22上，从而在第二驱动件22的作用下便可带动旋转驱动结构30和仿形治具40的整体结构同时沿第二水平方向移动；如此，便可以在第一驱动件21和第二驱动件22的作用下实现仿形治具40在水平方向上的调节。
65.进一步地，结合参阅图1至图3，在一实施例中，旋转驱动结构30包括安装座31、第一旋转件32以及第二旋转件33；安装座31传动连接于水平驱动结构20，水平驱动结构20驱动安装座31在水平方向上移动；第一旋转件32可转动地设于安装座31，并具有安装平台321；第二旋转件33可转动地设于安装平台321，且第二旋转件33的旋转轴与第一旋转件32的旋转轴垂直；仿形治具40安装于第二旋转件33，以随第二旋转件33旋转。
66.如此设置，第一旋转件32设置在安装座31上，第一旋转件32可转动地设置在安装座31上，第二旋转件33和仿形治具40的整体结构均设置在第一旋转件32的安装平台321上，从而在第一旋转件32的旋转下带动第二旋转件33和仿形治具40的整体结构同时沿a轴旋转；另外，仿形治具40设置在第二旋转件33上，从而在第二旋转件33的旋转下带动仿形治具40沿c轴旋转；如此，便可以在第一旋转件32和第二旋转件33的作用下实现仿形治具40在三维空间上的调节。
67.在一些实施例中，安装座31可以具有两个相对设置的安装板43，每一安装板43面向另一安装板43的表面均开设有轴孔，旋转驱动结构30还包括第一旋转电机，第一旋转电机设置在其中一个安装板43背向另一个安装板43的表面，第一旋转件32具有两个同轴设置的转轴，两个转轴分别穿设于两个轴孔，且其中一个转轴连接于第一旋转电机的输出轴，以随第一旋转电机的输出轴旋转。
68.并且，第一旋转件32的安装平台321内具有安装空间，安装空间内安装有第二旋转电机，第二旋转件33连接于第二旋转电机的输出轴，以随第二旋转电机的输出轴旋转。
69.进一步地，结合参阅图1至图3，在一实施例中，仿形治具40具有吸附口441，吸附口441用于吸附工件；如此设置，便可通过吸附口441紧紧将工件吸附在仿形治具40上，以避免在对工件进行激光切割过程中从仿形治具40上脱落，而造成不良品的产生。
70.进一步地，结合参阅图1至图3，在一实施例中，仿形治具40包括底板41、连接柱42、安装板43以及治具本体44，底板41传动连接于旋转驱动结构30，旋转驱动结构30驱动底板41旋转，安装板43设于底板41的上方，并与底板41相对设置，连接柱42支撑在底板41与安装板43之间，治具本体44可拆卸地安装于安装板43背向底板41的一侧。
71.如此设置，可以使仿形治具40的连接板、连接柱42以及安装板43大致成型工字型结构，如此，在将底板41连接在旋转驱动结构30上时，可以通过连接柱42和安装板43的位置形成避让空间，以便于将底板41连接在旋转驱动结构30上；另外，通过将治具本体44可拆卸地安装在安装板43上，当治具本体44在反复更换工件过程中造成磨损时，可以随时更换治具本体44，而无需更换整体仿形治具40，从而可有效降低制造成本；另外，当仿形治具40通过真空吸附的方式吸附工件时，还可以将产生真空的真空发生器安装在连接柱42的内部空间内，以充分保证整体结构的紧凑性。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。