混合反射式三维联动激光切割头制造技术

本发明专利技术属于金属激光切割技术领域，具体地说是一种混合反射式三维联动激光切割头。包括聚焦模块、防碰撞模块、随动模块、光学元件模块、光纤90°模块、摆动轴模块、旋转轴模块、垂直主轴模块及旋转拖链模块，其中防碰撞模块的上、下端分别与摆动轴模块和聚焦模块连接，摆动轴模块可驱动聚焦模块绕水平轴上下方向摆动，随动模块和光学元件模块设置于摆动轴模块内，随动模块与防碰撞模块连接，用于驱动聚焦模块沿竖直方向升降，光学元件模块与光纤线缆连接，用于光束的传输和转向，光纤90°模块为摆动轴模块与旋转轴模块之间的过渡连接模块，旋转轴模块通过垂直主轴模块与旋转拖链模块连接。本发明专利技术稳定性高，大大降低了调整及维修旋转光路的难度。

Hybrid reflective 3D laser cutting head

【技术实现步骤摘要】
混合反射式三维联动激光切割头
本专利技术属于金属激光切割
，具体地说是一种混合反射式三维联动激光切割头。
技术介绍
目前三维激光切割机市场的发展趋势，主要有以下几点：随着加工件复杂程度提升，平面激光切割机已无法满足部分行业的加工需求，三维激光切割机应运而生。三维激光切割机设备可对工件进行多角度、多方位的柔性切割，加工方式更加灵活，能有效提升加工效率，广泛应用于汽车、航天航空工业、工程机械、造船、模具、健身器材、钣金加工等制造领域。三维激光切割技术还广泛应用在模具制造、雕刻、石油工业等行业之中。在印刷行业中，激光雕刻切割机利用激光的高能量性和高效率性，通过程序控制对橡胶版进行烧蚀，制造出的印刷版不仅成本低，而且雕刻精细，质量很高；在模具制造领域，可以用于加工模具、试模、制造模具。由模具CAD和激光切割相结合能够完成模具内部的复杂结构制造，如深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道；用激光精细切割薄钢板，然后将其叠加成凹模或凸模。在石油工业中，用该技术来加工割缝筛管。目前，市场上的三维激光切割系统均采用二次折返镜全反射光路结构，其有光路结构复杂，调试难度大，维护成本高，光路不稳定等缺点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种混合反射式三维联动激光切割头，以解决现有三维激光切割系统存在的光路结构复杂，调试难度大，维护成本高，光路不稳定的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种混合反射式三维联动激光切割头，包括聚焦模块、防碰撞模块、随动模块、光学元件模块、光纤90°模块、摆动轴模块、旋转轴模块、垂直主轴模块及旋转拖链模块，其中防碰撞模块的上、下端分别与摆动轴模块和聚焦模块连接，所述摆动轴模块可驱动所述聚焦模块绕水平轴上下方向摆动，所述随动模块和光学元件模块设置于所述摆动轴模块内，所述随动模块与所述防碰撞模块连接，用于驱动所述聚焦模块沿竖直方向升降，所述光学元件模块与光纤线缆连接，用于光束的传输和转向，所述光纤90°模块为所述摆动轴模块与旋转轴模块之间的过渡连接模块，所述旋转轴模块通过垂直主轴模块与旋转拖链模块连接。所述光学元件模块包括折返镜模块和准直器模块，其中准直器模块的一端与折返镜模块连接，另一端与光纤线缆连接，所述准直器模块将光纤线缆中的激光光束转变为平行光路，所述折返镜模块用于将平行光折返90°至所述聚焦模块内。所述准直器模块与所述摆动轴模块之间设有中心补偿模块，所述中心补偿模块用于调节所述摆动轴模块与所述准直器模块的同轴度。所述中心补偿模块环套在所述准直器模块的外侧，包括C形块、调整块组件及连接块组件，其中C形块与所述摆动轴模块连接，所述连接块组件与所述准直器模块连接，所述调整块组件设置于所述C形块和所述连接块组件之间、且两侧分别与所述C形块和所述连接块组件活动连接，所述准直器模块具有左右方向和升降的自由度，通过调节调整块组件使所述摆动轴模块和所述准直器模块保持同轴。所述随动模块包括伺服电机、主动轮、皮带轮、皮带、连接块、连接杆及过渡轴，其中伺服电机安装在所述摆动轴模块内、且输出端与主动轮连接，所述皮带经过主动轮和位于下方的皮带轮传动连接，所述连接块与所述皮带连接，所述连接杆的上端与所述连接块连接，下端与所述过渡轴连接，所述过渡轴与所述防碰撞模块连接。所述摆动轴模块包括力矩电机、主动带轮、从动带轮、同步带及中空摆动轴，其中力矩电机设置于所述光纤90°模块内、且输出端与主动带轮连接，所述中空摆动轴水平设置、且与所述光纤90°模块转动连接，所述中空摆动轴一端设有从动带轮，另一端与所述防碰撞模块固定连接，所述主动带轮和从动带轮通过同步带传动连接。所述光纤90°模块包括壳体，所述壳体内设有使光纤线缆折弯90°的弧形固定槽。所述旋转轴模块包括中空力矩电机、环形光栅、气动抱闸及传动轴，其中中空力矩电机设置于所述垂直主轴模块的下端、且与传动轴连接，所述传动轴与所述光纤90°模块连接，所述环形光栅和气动抱闸安装在中空力矩电机上，所述环形光栅用于检测角度，所述气动抱闸用于加工时锁紧所述中空力矩电机的旋转轴。所述垂直主轴模块包括垂直主轴模块主体轮廓及设置在主体轮廓内部的中空转轴，所述中空转轴的下端与所述中空力矩电机的旋转轴连接，上端与所述旋转拖链模块连接。所述旋转拖链模块包括链盒及盘绕在所述链盒内的拖链，所述链盒与所述垂直主轴模块的主体轮廓固定连接，所述拖链的内侧端与所述中空转轴连接，外侧端与所述链盒连接。本专利技术的优点及有效果是：1.本专利技术全新设计旋转拖链模块11完美替代旋转光路；2.本专利技术的旋转轴模块采用特殊设计的中空轴力矩伺服电机，中空直径Φ≥80mm，可以轻松穿过光纤及水冷接头；3.本专利技术的光纤90°模块布置，可替代一套折返镜组，降低成本并提高设备可维护性；4.本专利技术的摆动轴模块采用旁轴式驱动中空设计，更利于光路布置，光纤插拔更方便；5.本专利技术的摆动轴模块采用内层和外层双层浮动设计，特殊设计的中心补偿模块，可避免加工不同轴造成的影响，易于调试和维修。附图说明图1为本专利技术的轴测图；图2为本专利技术的主视图；图3为图2的俯视图；图4为图3中B-B剖视图；图5为本专利技术中随动模块的结构示意图；图6为本专利技术中折返镜模块的结构示意图；图7为本专利技术中准直器模块和中心补偿模块的连接示意图之一；图8为本专利技术中准直器模块和中心补偿模块的连接示意图之二；图9为本专利技术中摆动轴模块的结构示意图；图10为本专利技术中旋转轴模块的结构示意图；图11为本专利技术中旋转拖链模块的结构示意图。图中：1为聚焦模块，2为防碰撞模块，3为随动模块，301为伺服电机，302为主动轮，303为皮带轮，304为皮带，305为连接块，306为连接杆，307为过渡轴，4为折返镜模块，5为准直器模块，6为中心补偿模块，601为C形块，602为连接座，603为调整块I，604为调整块II，605为连接块Ⅰ，606为连接块Ⅱ，7为光纤90°模块，8为摆动轴模块，801为力矩电机，802为主动带轮，803为从动带轮，804为同步带，805为中空摆动轴，9为旋转轴模块，901为中空力矩电机，902为环形光栅，903为气动抱闸，904为传动轴，10为垂直主轴模块，11为旋转拖链模块，1101为链盒，1102为拖链。A为正极限位置，B为中间位置，C为负极限位置。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1-4所示，本专利技术提供的一种混合反射式三维联动激光切割头，包括聚焦模块1、防碰撞模块2、随动模块3、光学元件模块、光纤90°模块7、摆动轴模块8、旋转轴模块9、垂直主轴模块10及旋转拖链模块11，其中防碰撞模块2的上、下端分别与摆动轴模块8和聚焦模块1连接，摆动轴模块8可驱动聚焦模块1绕水平轴上下方向摆动，随动模块3和光学元件模块设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，包括聚焦模块(1)、防碰撞模块(2)、随动模块(3)、光学元件模块、光纤90°模块(7)、摆动轴模块(8)、旋转轴模块(9)、垂直主轴模块(10)及旋转拖链模块(11)，其中防碰撞模块(2)的上、下端分别与摆动轴模块(8)和聚焦模块(1)连接，所述摆动轴模块(8)可驱动所述聚焦模块(1)绕水平轴上下方向摆动，所述随动模块(3)和光学元件模块设置于所述摆动轴模块(8)内，所述随动模块(3)与所述防碰撞模块(2)连接，用于驱动所述聚焦模块(1)沿竖直方向升降，所述光学元件模块与光纤线缆连接，用于光束的传输和转向，所述光纤90°模块(7)为所述摆动轴模块(8)与旋转轴模块(9)之间的过渡连接模块，所述旋转轴模块(9)通过垂直主轴模块(10)与旋转拖链模块(11)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，包括聚焦模块(1)、防碰撞模块(2)、随动模块(3)、光学元件模块、光纤90°模块(7)、摆动轴模块(8)、旋转轴模块(9)、垂直主轴模块(10)及旋转拖链模块(11)，其中防碰撞模块(2)的上、下端分别与摆动轴模块(8)和聚焦模块(1)连接，所述摆动轴模块(8)可驱动所述聚焦模块(1)绕水平轴上下方向摆动，所述随动模块(3)和光学元件模块设置于所述摆动轴模块(8)内，所述随动模块(3)与所述防碰撞模块(2)连接，用于驱动所述聚焦模块(1)沿竖直方向升降，所述光学元件模块与光纤线缆连接，用于光束的传输和转向，所述光纤90°模块(7)为所述摆动轴模块(8)与旋转轴模块(9)之间的过渡连接模块，所述旋转轴模块(9)通过垂直主轴模块(10)与旋转拖链模块(11)连接。


2.根据权利要求1所述的混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，所述光学元件模块包括折返镜模块(4)和准直器模块(5)，其中准直器模块(5)的一端与折返镜模块(4)连接，另一端与光纤线缆连接，所述准直器模块(5)将光纤线缆中的激光光束转变为平行光路，所述折返镜模块(4)用于将平行光折返90°至所述聚焦模块(1)内。


3.根据权利要求2所述的混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，所述准直器模块(5)与所述摆动轴模块(8)之间设有中心补偿模块(6)，所述中心补偿模块(6)用于调节所述摆动轴模块(8)与所述准直器模块(5)的同轴度。


4.根据权利要求3所述的混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，所述中心补偿模块(6)环套在所述准直器模块(5)的外侧，包括C形块(601)、调整块组件及连接块组件，其中C形块(601)与所述摆动轴模块(8)连接，所述连接块组件与所述准直器模块(5)连接，所述调整块组件设置于所述C形块(601)和所述连接块组件之间、且两侧分别与所述C形块(601)和所述连接块组件活动连接，所述准直器模块(5)具有左右方向和升降的自由度，通过调节调整块组件使所述摆动轴模块(8)和所述准直器模块(5)保持同轴。


5.根据权利要求1所述的混合反射式三维联动激光切割头，其特征在于，所述随动模块(3)包括伺服电机(301)、主动轮(302)、皮带轮(303)、皮带(304)、连接块(305)、连接杆(306)及过渡轴(307)，其中伺服电机(301)安装在所述摆动轴模块(8)内、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，范荣博，林中坚，赵桂雷，张昕宇，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21