一种三维激光切割双摆轴装置的制作方法

1.本实用新型涉及激光切割技术领域，具体涉及一种三维激光切割双摆轴装置。


背景技术：

2.三维五轴激光切割机床作为一种能够切割复杂曲面三维件的激光加工设备，在欧洲、日本等多地区已经得到广泛应用，市场需求越来越大。
3.由于我国激光加工设备起步较晚，尤其是三维五轴激光切割头等核心部件一直被国际制造商垄断，销售价格非常昂贵，维护成本高，交货期长。国内三维五轴激光加工设备，由于三维五轴激光头的核心功能部件造价比较高，造成三维五轴加工设备的成本投入较高，不适合在中小企业的推广应用。而目前国内使用柔性机器人与光纤激光头结合代替三维五轴加工机床已经在部分企业开始应用，但是工业机器人的重复定位精度远远低于五轴机床。另一方面，一般机器人各个轴关节运动控制速度比较慢，机器人手臂重量过大不适合高速运动。此外，刚性差的机器人抖动厉害，机器人循迹性差，且机器人变形厉害，无法准确达到工件数模中需要切割的精确位置，对精密加工部件的精度影响较大，不适用于三维精密金属加工行业。因此，需要提供一种三维激光切割双摆轴装置，实现和国内大部分三维数控激光切割机床对接，来满足国内激光加工的市场需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的不足与缺陷，本实用新型提供一种三维激光切割双摆轴装置，用于解决目前三维激光切割双摆轴装置购置成本过高，安装使用困难的问题。
5.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种三维激光切割双摆轴装置。该三维激光切割双摆轴装置包括第一安装座、第一旋转机构、第二安装座、第二旋转机构和光纤切割头。
6.其中，第一安装座安装在数控加工设备上；
7.第一旋转机构安装在所述第一安装座上；
8.第二安装座可转动安装在所述第一安装座上，并在所述第一旋转机构的驱动下绕第一轴转动；
9.第二旋转机构安装在所述第二安装座内；
10.光纤切割头可转动安装在所述第一安装座的外侧，并在所述第二旋转机构的驱动下绕第二轴转动。
11.于本实用新型的一实施例中，所述第一旋转机构包括第一伺服电机和第一减速机，所述第一减速机安装在所述第一安装座上，所述第一伺服电机安装在所述第一减速机的一侧，并通过第一同步带驱动所述第一减速机转动。
12.于本实用新型的一实施例中，所述第二旋转机构包括第二伺服电机和第二减速机，所述第二减速机安装在所述第二安装座内，所述第二伺服电机安装在所述第二减速机一侧，并通过第二同步带驱动所述第二减速机转动。
13.于本实用新型的一实施例中，所述光纤切割头绕第一轴做正负360度旋转，所述光纤切割头绕第二轴做正负120度旋转。
14.于本实用新型的一实施例中，所述第二安装座安装在所述第一减速机输出端法兰上。
15.于本实用新型的一实施例中，所述光纤切割头外侧罩装有切割护罩。
16.于本实用新型的一实施例中，所述第一安装座背离所述第二安装座的一侧安装有电机支架。
17.于本实用新型的一实施例中，所述第二减速机输出端法兰与所述光纤切割头之间安装有连接板。
18.于本实用新型的一实施例中，所述第一减速机与所述第一安装座同轴安装。
19.如上所述，本实用新型提供一种三维激光切割双摆轴装置，通过将光纤切割头安装在第二安装座上，并与第二旋转机构相连接，使第一旋转机构带动第二安装座和光纤切割头绕第一轴旋转，第二旋转机构带动光纤切割头绕第二轴旋转，解决了现有三维激光切割双摆轴装置购置成本高、安装使用困难的问题，实现了和国内大部分三维数控激光切割机床对接，大大降低了企业的一次性投入成本，提高了五轴三维激光切割加工在国内的普及率。
附图说明
20.通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
21.图1显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的结构示意图；
22.图2显示为本实用新型一实施例中第一旋转机构中i区域的局部放大图；
23.图3显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的主视图；
24.图4显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置a
‑
a的剖面图；
25.图5显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的后视图；
26.图6显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的左视图；
27.图7显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的右视图；
28.图8显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的俯视图。
29.附图标记
30.100
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第一安装座
31.200
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第一旋转机构
32.201
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第一伺服电机
33.202
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第一减速机
34.203
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电机支架
35.204
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电机垫板
36.205
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第一轴
37.2011
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电机第一同步轮
38.2021
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电机第二同步轮
39.300
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第二安装座
40.400
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第二旋转机构
41.401
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第二伺服电机
42.402
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第二减速机
43.403
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第二同步带
44.404
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第二轴
45.500
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光纤切割头
46.501
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切割护罩
47.502
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连接板
具体实施方式
48.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
49.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
50.请参阅图1，图1显示为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的结构示意图。本实用新型提供一种三维激光切割双摆轴装置。通过第一旋转机构200带动第二安装座300和光纤切割头500绕第一轴进行正负360度旋转，第二旋转机构400带动光纤切割头500绕第二轴实现正负120度旋转，实现了切割的精准定位，降低了企业的生产成本。
51.在本实用新型一实施例中，该三维激光切割双摆轴装置包括第一安装座100、第一旋转机构200、第二安装座300、第二旋转机构400和光纤切割头500。
52.上述第一安装座100安装在数控加工设备上。用于将此三维激光切割双摆轴装置固定在三维数控激光切割机床上。上述三维数控激光切割机床可为任一厂家的三维数控激光加工设备。第一安装座100作为通用装置，有效降低了企业的生产投入成本。
53.请参阅图1和图2，图2为本实用新型一实施例中第一旋转机构的局部放大图。上述第一旋转机构200安装在第一安装座100上，用于驱动第二安装座300转动。在本实用新型一实施例中，第一旋转机构200包括第一伺服电机201和第一减速机202。其中，第一减速机202安装在第一安装座100上，其输入轴向上伸出，输出轴向下与第二安装座300相连接，第一伺服电机201安装在第一减速机202的一侧，并通过第一同步带(未在图中示出)驱动第一减速机202转动。其中，在第一伺服电机201的输出轴上安装有电机第一同步轮2011，在第一减速机202的输出轴上安装有减速机第二同步轮2021，且通过第一同步带与电机第二同步轮2011相连接。进一步地，第一减速机202可为中空谐波减速机，实现平稳传动，极大提高了传动效率和传动精度。
54.请参阅图1和图3，图3为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的主视图。上述第二安装座300，可转动安装在第一旋转机构200上，并在第一旋转机构200的驱动
下绕第一轴转动。其中，第二安装座300可为箱型腔体结构，以放置第二旋转机构400。
55.请参阅图1和图4，图4为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置a
‑
a的剖面图。上述第二旋转机构400，安装在第二安装座300内。在本实用新型一实施例中，第二旋转机构400包括第二伺服电机401和第二减速机402。其中，第二减速机402安装在第二安装座300内，第二伺服电机401安装在第二减速机402一侧，并通过第二同步带403驱动第二减速机402转动。在第二伺服电机401的输出轴上安装有电机第一同步轮(未在图中示出)，第二减速机402的输入轴上安装有减速机第二同步轮(未在图中示出)，并通过第二同步带403与电机第一同步轮相连接，实现传动。
56.请参阅图1，上述光纤切割头500安装在第二安装座300外部的第二减速机402的输出轴上，并在第二旋转机构400的驱动下绕第二轴转动。通过第一旋转机构200带动第二安装座300转动，从而实现光纤切割头500绕第一轴转动。通过第二旋转机构400，驱动光纤切割头500绕第二轴转动。优选地，光纤切割头500可为高精光纤切割头，以便精准切割待加工的物品。
57.在本实用新型一实施例中，光纤切割头500绕第二轴做正负120度旋转，光纤切割头500绕第一轴做正负360度旋转。这个角度范围可以实现光纤切割头500多角度回转，增加切割精度。
58.请参阅图4，为了实现平稳转动，在本实用新型一实施例中，可将第二安装座300安装在第一减速机202输出端法兰上，且第二安装座300与第一减速机202的输入轴、输出轴同轴设置。从而第一减速机202的输出轴转动时可驱动第二安装座300绕第一轴同步转动。需要说明的是，第一减速机202输出端法兰即为安装在第一减速机202输出轴上的输出法兰。
59.请参阅图1和图5，图5为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的后视图。为了保护光纤切割头500不受伤害，在本实用新型一实施例中，可在光纤切割头500外侧罩装有切割护罩501。且切割护罩501朝向光纤切割头500的一侧敞开，将光纤切割头500罩装在内，实现对光纤切割头500的防护功能。
60.请参阅图1和图6，图6为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的左视图。为了稳固支撑第一伺服电机201，可在第一安装座100背离第二安装座300的一侧安装有电机支架203，第一伺服电机201安装在电机支架203上。电机支架203可为l型，其一端与第一安装座100相连接，另一端向减速机202一侧悬臂伸出。进一步地，为了稳固固定第一伺服电机201，可在电机支架203朝向第一伺服电机201的一侧安装有电机垫板204，并将第一伺服电机201安装在电机垫板204上。电机垫板204上设置有腰孔，通过连接螺栓在腰孔中的移动来实现同步带的张紧。
61.请参阅图3和图7，图7为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的右视图。为了便于固定光纤切割头500，在本实用新型一实施例中，第二减速机402输出端法兰与光纤切割头500之间安装有连接板502。在第二安装座300与光纤切割头500接触的一侧开设有供第二减速机402输出端法兰穿过的通孔(未在图中示出)，连接板502的一侧安装在第二减速机402输出端法兰朝向光纤切割头500的一侧，连接板502的另一侧与光纤切割头500相连接。为了实现精准调节旋转角度，连接板502为圆柱形，这样可将连接板502与第二减速机402同轴设置。当第二减速机402转动时，可带动安装板502与光纤切割头500同步旋转。需要说明的是，第二减速机402输出端法兰即为安装在第二减速机402输出轴上的输出法兰。
62.请参阅图8，图8为本实用新型一实施例中三维激光切割双摆轴装置的仰视图，在本实用新型一实施例中，可将第一减速机202与第一安装座100同轴安装。从而当第一减速机202转动时，不会因为偏心设置而产生较大的震动。
63.综上所述，本实用新型结构简单，通过第一旋转机构带动第二安装座与光纤切割头绕第一轴实现正负360度转动，第二旋转机构驱动光纤切割头绕第二轴进行正负120度转动，使三维激光切割双摆轴装置可精确切割待加工零部件，提高了加工件的加工精度和企业的生产效率，同时安装方便，功能齐全，具有广泛的实用范围。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的购置成本高，安装使用困难的问题，更适合中小企业的推广应用。
64.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。