激光三维切割的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光三维切割机，包括光纤激光器、激光切割头、随动装置以及机器人，所述机器人包括机械手和用于控制所述机械手的控制柜，所述机械手内设有用于控制所述机械手运动的驱动装置，所述光纤激光器设于所述控制柜内，所述光纤激光器依次通过光纤光缆和准直扩束器连接至所述激光切割头，所述随动装置分别与所述准直扩束器和所述机械手连接。本实用新型提供的激光三维切割机通过激光切割头和随动装置将光纤激光器和机器人完美地结合起来，能很好地实现激光三维立体切割，大大缩短了生产周期，节省了生产成本，提高了生产效率。
【专利说明】激光三维切割机【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光切割【技术领域】，更具体地说，是涉及一种可实现三维立体切割的激光切割机。
【背景技术】
[0002]在制造行业，模具的应用非常广泛，不同形状的工件需要制造不同的模具，尤其在汽车行业，车身的制造需要大量的模具，而模具的生产周期长，成本高，并且制造不同车型或车身有变化时，都需要重新制作模具，这样研发时间长，生产成本高，生产效率低下，尤其是三维零件的制作，不能适应市场多样化发展的需求。
实用新型内容 [0003]本实用新型的目的是为了解决上述【背景技术】中所提到的问题，提供了一种激光三维切割机，该切割机通过激光切割头和随动装置将光纤激光器和机器人完美地结合起来，能很好地实现激光三维立体切割，具有方便三维零件的加工，操作简单的特点，其适用于汽车金属零部件的切割，可以根据不同的车型或车身的形状在平面或曲线钢板上切割出零件，最终组装出新的车身，大大缩短了生产周期，节省了生产成本，提高了生产效率。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种激光三维切割机，包括光纤激光器、激光切割头、随动装置以及机器人，所述机器人包括机械手和用于控制所述机械手的控制柜，所述机械手内设有用于控制所述机械手运动的驱动装置，所述光纤激光器设于所述控制柜内，所述光纤激光器依次通过光纤光缆和准直扩束器连接至所述激光切割头，所述随动装置分别与所述准直扩束器和所述机械手连接。
[0006]进一步地，所述机械手为六轴联动机构。
[0007]进一步地，所述驱动装置包括六个分别用于控制所述机械手六个轴的第一伺服电机和六个分别用于控制所述第一伺服电机的第一伺服驱动器。
[0008]进一步地，所述随动装置包括滑台，所述滑台上设有滑块和机械手安装座，所述滑台通过所述滑块与所述准直扩束器连接，所述滑台通过所述机械手安装座与所述机械手连接。
[0009]进一步地，所述滑台内设有第二伺服电机、控制所述第二伺服电机的第二伺服驱动器以及由所述第二伺服电机驱动的滚珠丝杠。
[0010]进一步地，所述激光切割头还连接有信号传输线，所述信号传输线与所述第二伺服驱动器连接。
[0011 ] 进一步地，所述激光三维切割机还包括激光冷水机。
[0012]进一步地，所述激光冷水机与所述光纤激光器连接。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下:本实用新型通过激光切割头和随动装置将光纤激光器和机器人完美地结合起来，能很好地实现激光三维立体切割，具有方便三维零件的加工，操作简单的特点，其适用于汽车金属零部件的切割，可以根据不同的车型或车身的形状在平面或曲线钢板上切割出零件，最终组装出新的车身，大大缩短了生产周期，节省了生产成本，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型中控制柜的结构示意图；
[0017]附图标记:1_机械手,2-控制柜,3-光纤光缆,4-准直扩束器,5-激光切割头，6-滑台，7-滑块，8-控制部分，9-光纤激光器。
【具体实施方式】
[0018]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。
[0019]参照图1、图2可知，一种激光三维切割机，包括光纤激光器9、激光切割头5、随动装置以及机器人，机器人包括机械手I和用于控制机械手I的控制柜2，机械手I内设有用于控制机械手I运动的驱动装置，光纤激光器9设于控制柜2内，光纤激光器9依次通过光纤光缆3和准直扩束器4连接至激光切割头5，随动装置分别与准直扩束器4和机械手I连接。
[0020]本实施例中，机械手I为六轴联动机构，驱动装置包括六个分别用于控制机械手I六个轴的第一伺服电机和六个分别用于控制第一伺服电机的第一伺服驱动器。
[0021]本实施例中，随动装置包括滑台6，滑台6上设有滑块7和机械手安装座，滑台6通过滑块7与准直扩束器4连接，滑台6通过机械手安装座与机械手I连接，滑台6内设有第二伺服电机、控制第二伺服电机的第二伺服驱动器以及由第二伺服电机驱动的滚珠丝杠，激光切割头5还连接有信号传输线，信号传输线与第二伺服驱动器连接。
[0022]本实施例中，激光三维切割机还包括激光冷水机，激光冷水机与光纤激光器9连接。
[0023]本实用新型将光纤激光器9、激光切割头5、随动装置以及机器人结合到一起，由光纤激光器9发出高质量的激光光束，通过光纤光缆3传输到准直扩束器4，准直扩束器4收集从光纤光缆3中传输出的激光光束，光束经过准直扩束器4准直、扩束后射向激光切割头5内的聚焦透镜，聚焦透镜使光束从气流喷嘴尖端的小孔中射出，对工件进行切割，同时，通过第二伺服驱动器控制第二伺服电机，控制滚珠丝杠运动，从而带动滑块7滑动，使与准直扩束器4连接的激光切割头5运动，使尖端跟随工件表面运动，从而确保运动的顺畅以及长时间的稳定，喷嘴处还配备了电信号反馈，电信号通过信号传输线传输至控制第二伺服电机的第二伺服驱动器，第二伺服驱动器根据此信号控制激光切割头5运动，以保持尖端与工件之间的距离恒定，并且机械手I为六轴联动机构，其配备的驱动装置包括六个分别用于控制机械手I六个轴的第一伺服电机和六个分别用于控制第一伺服电机的第一伺服驱动器，随动装置分别与准直扩束器和机械手I连接，随动装置包括滑台6，滑台6上设有滑块7和机械手安装座，滑台6通过滑块7与准直扩束器4连接，滑台6通过机械手安装座与机械手I连接，准直扩束器4与激光切割头5连接，可实现机械手I立体旋转并带动激光切割头5旋转，实现三维切割。
[0024]本实施例中，由光纤激光器9发出切割用激光光束，通过光纤光缆3传输到激光切割头5进行切割，由于激光光束采用光纤光缆3传输，可将激光光束传送到远距离加工点，实际操作时，将待加工工件一次定位，将机械手I连接在控制柜2上，控制柜2包括控制部分8和光纤激光器9，机械手I具有360度多角度可变换位置，通过控制柜2对机械人I动作进行控制，并同时启动光纤激光器9，光纤激光器9产生具有很高亮度的激光光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜聚焦后照射在物体表面上时，能在焦点附近产生上万度的高温，可气化照射的物质形成穿透孔，连续运动照射可形成穿透带，因此，可以把激光当成切割钢板的刀子，光纤激光器9与机器人同时工作，激光切割头5和被加工材料按预先设计的图形进行连续相对运动打点，切割出设计所需的零件，切割方式灵活，切割效率高。
[0025]本实用新型通过激光切割头5和随动装置将光纤激光器9和机器人完美地结合起来，能很好地实现激光三维立体切割，具有方便三维零件的加工，操作简单的特点，其适用于汽车金属零部件的切割，可以根据不同的车型或车身的形状在平面或曲线钢板上切割出零件，最终组装出新的车身，大大缩短了生产周期，节省了生产成本，提高了生产效率。
[0026]本实用新型尤其适用于汽车钣金覆盖件的切割，代替传统的开模冲压、等离子切割和五轴机床激光切割，切割、焊接是汽车车身制造中的重要生产工艺，尤其在新车型开发和小批量定制中，采用先进的激光切割可以大大提高开发效率、降低开发成本，其能够保证加工精度，适应产品的快速变化，加工速度快，劳动强度低。
[0027]本实用新型采用光纤激光器9，光纤激光技术是近几年来高速发展的激光技术，具有光学系统简单、结构更紧凑、聚焦光斑更小、工作效率更高、加工质量更好的特点；由于光纤激光器9具有柔性传输的特点，并且光束质量好，可以通过光纤光缆3进行远距离传输，方便与机器人相结合，可对三维零件进行空间切割，实现柔性加工，可节约大量的模具成本，可以随意切割，具有超高的光电转换效率，综合使用成本低，高可靠性，易操作，超长使用寿命，体积小的特点。
[0028]主要技术参数:
[0029]激光功率:300W-4000W。
[0030]激光波长:1070nm。
[0031]切割速度:0-15米/分钟，根据功率大小和工件材质与厚度可调。
[0032]供电电源:三相交流380V。
[0033]冷却方式:水冷。
[0034]切割头焦距:5-7英寸，根据工件厚度可选。
[0035]机械手重复定位精度:正负0.1mm。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光三维切割机，其特征在于，包括光纤激光器、激光切割头、随动装置以及机器人，所述机器人包括机械手和用于控制所述机械手的控制柜，所述机械手内设有用于控制所述机械手运动的驱动装置，所述光纤激光器设于所述控制柜内，所述光纤激光器依次通过光纤光缆和准直扩束器连接至所述激光切割头，所述随动装置分别与所述准直扩束器和所述机械手连接。
2.如权利要求1所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述机械手为六轴联动机构。
3.如权利要求2所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述驱动装置包括六个分别用于控制所述机械手六个轴的第一伺服电机和六个分别用于控制所述第一伺服电机的第一伺服驱动器。
4.如权利要求1所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述随动装置包括滑台，所述滑台上设有滑块和机械手安装座，所述滑台通过所述滑块与所述准直扩束器连接，所述滑台通过所述机械手安装座与所述机械手连接。
5.如权利要求4所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述滑台内设有第二伺服电机、控制所述第二伺服电机的第二伺服驱动器以及由所述第二伺服电机驱动的滚珠丝杠。
6.如权利要求5所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述激光切割头还连接有信号传输线，所述信号传输线与所述第二伺服驱动器连接。
7.如权利要求1所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述激光三维切割机还包括激光冷水机。
8.如权利要求7所述的一种激光三维切割机，其特征在于，所述激光冷水机与所述光纤激光器连接。
【文档编号】B23K26/08GK203509355SQ201320597626
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】付俊斌, 李必刚, 吴杰, 陈燎原 申请人:武汉瑞丰光电技术有限公司