用于激光机的弧面可调式输料方法及设备与流程

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种用于激光机的弧面可调式输料方法及其设备。

背景技术：

现有技术中，常采用激光机对模切材料进行模切处理，而激光机模切处理的方式有透镜前扫描和透镜后扫描。其中，现有技术采用的透镜后扫描系统的结构如图1所示，激光发射器发出的激光通过聚光镜2聚焦后投射到振镜10上，再由振镜10在待模切材料上按照扫描路径完成模切过程。

当振镜10按照扫描路径进行转动以便完成模切过程时，经振镜投射的激光束9的焦点形成圆弧形的焦点轨迹(如图1所示)，这种情况下，模切台工作面上的待模切材料与焦点轨迹只有在中心点A处才是重合的，此时焦点恰好在待模切材料上，而在中心点A以外，焦点轨迹和模切台工作面上的待模切材料则是分离的，振镜扫描的角度越大，分离的距离越大，在待模切材料的边缘B处相离最大，同时振镜的旋转半径(即振镜与工作面之间的垂直距离)越小，分离的距离也会越大。在边缘B处，激光束先聚成点后又发散，实际聚焦点在C处。焦点发散后在待模切材料的B点形成一个较大尺寸的光斑，造成激光能量密度降低或模切精度的降低，严重影响了激光模切的质量。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于激光机的弧面可调式输料设备，其结构简单，使用方便，可以根据待模切材料被模切后的尺寸，对模切台弧面半径进行调整，并可以确保激光束焦点始终落在待模切材料上，从而提高模切质量，减少激光束的能量损失；此外，本发明还提供一种利用上述设备进行输料的方法。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种用于激光机的弧面可调式输料方法，其包括如下步骤：

把用于承托待模切材料的模切台的上表面制成弧面；

经由输料装置将待模切材料输送至模切台的弧面上；

在对待模切材料进行激光模切过程中，振镜按扫描路径将聚焦的激光束投射到位于模切台弧面的待模切材料上，使所述激光束按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上；

其中，所述模切台弧面的半径根据待模切材料的模切尺寸进行调节，以便所述激光束形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上。

其中，使所述激光束形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上是通过使所述模切台弧面的半径与所述振镜中心到所述模切台弧面中心的垂直高度相等的方法。

其中，把所述模切台的上表面制成弧面包括如下步骤：

把呈弧形的模切板的中部固定安置在工作台上；

利用安装在工作台上的支撑框支撑住所述模切板；

利用对称安置在所述模切板底部两侧的一对弧度调节装置，对所述模切板的弧面半径进行调节。

优选的，利用弧度调节装置对所述模切板的弧面半径进行调节包括如下步骤：

形成其凸轮轴两端分别安置有一个凸轮的凸轮组件；

将凸轮组件安置在所述模切板底部，使其一对凸轮分别接触所述模切板底部；

通过使所述凸轮轴旋转，带动与其对应的一对凸轮随其同步旋转，以便通过一对凸轮改变所述模切板弧面的半径。

其中，经由输料装置将待模切材料输送至模切台的弧面上后，还包括形成压料装置并通过压料装置将所述待模切材料压合在所述模切台弧面的步骤。

优选的，形成压料装置并通过压料装置将所述待模切材料压合在所述模切台弧面包括如下步骤：

形成其上安置有压料板的压紧块；

将一对具有压料板的压紧块分别安装在压料轴的两端；

将压料轴的两端分别安装于支撑框上，且使压料板位于所述模切台的模切板上方；

其中，所述压紧块与所述压料轴通过紧固螺栓连接。

此外，本发明还提供一种用于激光机的弧面可调式输料设备，其包括：其上表面为弧面的用于承托待模切材料的模切台；用于将待模切材料输送至模切台的弧面上的输料装置；其中，在对待模切材料进行激光模切过程中，振镜按扫描路径将聚焦的激光束投射到位于模切台弧面的待模切材料上，使所述激光束按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上；；其中，所述模切台弧面的半径根据待模切材料的模切尺寸进行调节，以便所述激光束形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上。其中，所述模切台包括：呈弧形的模切板；与模切板底面中部固定连接的工作台；安装在工作台上的用于支撑住所述模切板的支撑框。

进一步的，还包括：对称安置在所述模切板底部两侧的一对弧度调节装置，用于对所述模切板的弧面半径进行调节；安置在所述模切板上方的用于将所述待模切材料压合在所述模切板上表面的压料装置。

优选的，所述弧度调节装置包括：凸轮组件，具有凸轮轴和安置在凸轮轴两端的一对凸轮；其中，所述凸轮组件安置在所述模切板底部，其一对凸轮分别接触所述模切板底部；其中，通过使所述凸轮轴旋转，带动与其对应的一对凸轮随其同步旋转，以便通过一对凸轮改变所述模切板弧面的半径。

与现有技术相比，本发明的用于激光机的弧面可调式输料方法及设备具有如下优点：

1、本发明具有呈弧形的模切板，其使输送至其上的待模切材料也呈弧形，进而使激光束按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上，从而可减少激光能量密度的发散，提高模切质量；

2、本发明具有弧度调节装置，其可以对模切板的弧形半径进行调节，从而解决了现有技术中的激光透镜后扫描系统中的激光束按扫描路径运动形成的焦点轨迹与待模切材料相分离的问题，减少激光能量密度的发散，提高模切质量；

3、本发明的弧度调节装置可以对模切板的弧形半径进行调节，以便采用本发明的模切板可以将待模切材料模切成所需的不同尺寸，即采用一套设备模切不同尺寸的材料，提高设备通用性，节约设备采购成本；

4、本发明的设备具有压料装置，其可以保证待模切材料可以顺畅进给到模切板上，并使待模切材料与模切板的上表面紧密贴合，确保激光束按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料上，从而减少激光能量密度的发散，提高模切质量。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术的采用透镜后扫描系统的激光模切机的结构示意图；

图2是本发明的用于激光机的弧面可调式输料设备的结构示意图；

图3是本发明的模切台的结构示意图；

图4是本发明的压料装置的结构示意图；

图5是本发明的弧度调节装置的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，为本发明提供的用于激光机的弧面可调式输料设备的结构示意图，需要说明的是，本发明的激光机可以是采用透镜后扫描方式工作的激光模切机，也可以是激光切割机，还可以是激光雕刻机，即，本发明的设备适用于采用透镜后扫描方式工作的激光模切机，或者激光切割机，或者激光雕刻机，而本发明仅以弧面可调式输料设备用于激光模切机为例，对其结构进行描述。

由图2可知，本发明的弧面可调式输料设备包括：其上表面为弧面的用于承托待模切材料5的模切台6；用于将待模切材料5输送至模切台6的弧面上的输料装置(图中只示出输料装置的一对输料胶辊4)，具有设置于模切台6两侧的至少一对输料胶辊4，如图2所示，位于模切台6左侧的输料胶辊4在动力驱动组件(图中未示出)的驱动下转动，以便把待模切材料5输入至模切台6的弧面上，而位于模切台6右侧的输料胶辊(图中未示出)把模切后的产品输送至下一工序。其中，在对待模切材料5进行激光模切过程中，振镜10按扫描路径将聚焦的激光束9投射到位于模切台6弧面的待模切材料5上，使激光束9焦点按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料5上，而模切台6弧面的半径可以根据待模切材料5的模切尺寸进行调节，以便激光束9形成的焦点轨迹始终落 在待模切材料5上。

具体的，如图2、图3所示，本发明的模切台6包括：呈弧形的模切板61，其可由呈长方形的钢板折弯而成；与模切板61底面中部固定连接的工作台(图中未示出)；安装在工作台上的用于支撑住模切板61的支撑框，其由和待模切材料5进给方向平行的一对纵向支撑板62(图2中仅示出一个纵向支撑板)和垂直于进给方向的一对横向支撑板63构成，模切板61的一对横向侧边分别搭置于与该对横向侧边相对应的一对横向支撑板纵向支撑板横向支撑板上。

其中，在模切板61两侧且分别靠近相对应的横向侧边的位置处分别安置一个弧度调节装置，通过一对弧度调节装置对模切板61的弧面半径进行调节。

优选的，如图5所示，本发明的每个弧度调节装置包括：凸轮组件64，具有凸轮轴641和安置在凸轮轴641两端的一对凸轮642，凸轮轴641的两端分别转动安置在一对纵向支撑板62上。其中，凸轮组件64安置在模切板61下方，其一对凸轮642分别与模切板61底部相接触，通过使凸轮轴641旋转，带动与其对应的一对凸轮642随其同步旋转，从而改变凸轮轴641与模切板61底部之间的距离，达到通过凸轮642改变模切板61弧面半径的目的。

此外，为了使弧度调节装置的凸轮轴641可以旋转，弧度调节装置还包括固定安装在凸轮轴641的外伸于纵向支撑板62的部分上的一个手柄643，通过旋转手柄643调节凸轮轴旋转。并且，为了当凸轮轴旋转到位后防止凸轮轴继续旋转，还可以在操作手柄一侧的纵向支撑板62上固定安装一个定位块(图中未示出)，凸轮轴穿过该定位块的中心孔，且凸轮轴可相对定位孔转动。在定位块上设置与其中心孔连通的紧固孔，以便在凸轮轴旋转到位后，将紧固螺钉穿设在紧固孔内以便把凸轮轴紧固于定位块上，从而防止凸轮轴继续旋转。

一对弧度调节装置对称安置在模切板61底部两侧，在需要对模切板61的弧度进行调节时，使一对弧度调节装置的一对凸轮轴641同步旋转，比如，当需要使模切板61的弧度增大(即模切板的曲率半径减小)时，可以通过旋转安装在左侧的凸轮轴641上的手柄643，使图2所示的位于左侧的凸轮轴641沿逆时针方向旋转，通过旋转安装在右侧凸轮轴上的手柄使位于右侧的凸轮轴沿顺时针方向旋转，而且使两个凸轮轴旋转的角度相同即可；反之亦然。

当然，调节一对凸轮轴同步旋转，除了上述的手动调节的方式之外，还可以 通过其它的方式，比如，通过电机驱动一对凸轮轴同步反向旋转即可实现，通过电机驱动一对凸轮轴同步反向旋转的传动结构可以采用现有技术的传动结构，在此不对其结构进行介绍。

此外，如图2、图3所示，本发明的设备除了上述结构之外，还包括安置在模切板61上方且用于将待模切材料5压合在模切板61上表面的压料装置65。

具体的，如图3、图4所示，本发明的压料装置65包括：压料轴653，其两端分别安装在一对纵向支撑板62上；安装在压料轴653两端且可在压料轴上滑动并相对压料轴转动的一对压紧块651；固定安装在每个压紧块651底部的压料板652，压料板呈条状，且其一部分与待模切材料接触；其中，每个压紧块651与压料轴653通过紧固螺栓654连接为一体。

在使用时，根据待模切材料的厚度和模切板的弧面半径，调节压料板652相对待模切材料的角度，达到调节压料板与待模切材料接触时两者摩擦力的目的，以便待模切材料可以贴合于弧形的模切板上并顺畅进给。并且，由于压紧块可以在压料轴上滑动，所以，可以根据待模切材料的模切尺寸调节一对压紧块之间的距离，以保证压料板与待模切材料相接触的目的。

而调节压料板652与待模切材料之间的角度可以采用手动调节的方法，比如，根据进给的实际情况，使一对压紧块651分别相对压料轴653旋转，以便带动与每个压紧块固定连接的压料板652改变其与待模切材料之间的角度，当压料板相对待模切材料的角度达到要求时，利用紧固螺栓将压紧块锁紧在压料轴上，使压紧块不能再相对压料轴运动。

除了上述的用于激光机的弧面可调式输纸设备之外，本发明还提供采用上述的设备进行输纸的方法，其包括如下步骤：

把用于承托待模切材料5的模切台6的上表面制成弧面；

经由输料装置将待模切材料5输送至模切台6的弧面上；

在对待模切材料5进行激光模切过程中，振镜10按扫描路径将聚焦的激光束9投射到位于模切台6弧面的待模切材料5上，使激光束9按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切材料5上；

其中，根据待模切材料5被模切后所需的模切尺寸，调节模切台6弧面的半径，以便激光束9形成的焦点轨迹始终落在待模切材料5上。

下面，结合图2所示的设备对本发明的弧面可调式输纸方法进行具体描述。

首先，把模切台6的上表面制成弧面，其包括如下步骤：

把呈弧形的模切板61的中部固定安置在工作台上；

在工作台安装由一对纵向支撑板62和一对横向支撑板63构成的支撑框；

利用支撑框的一对横向支撑板支撑住模切板61的横向两侧边，并使横向的两侧边可以相对横向支撑板上下移动；

将一对弧度调节装置对称安置在模切板61底部两侧，以便对模切板61的弧面半径进行调节。

接着，利用输料装置的输料胶辊4，将待模切材料5输送至模切板的上表面，并且利用已组装好的压料装置将待模切材料压合在模切板的上表面。

然后，将激光发射器1、聚焦镜2、振镜3、振镜10按预定位置安装好，使激光发射器1发出的激光经聚焦镜2聚焦、聚焦后再经由振镜3和振镜10折射后的激光束9可以折射到输送至模切板上表面的待模切材料上。优选的，该待模切材料为纸张，而输料胶辊4输送的可以是卷筒纸，也可以是单张纸。

由于模切板的弧度与激光模切过程中的振镜10的扫描半径有关，该扫描半径为振镜10到激光束焦点的距离，扫描半径越大，能够模切的尺寸越大，需要的模切板弧度相应减小；扫描半径越小，能模切的尺寸越小，需要的模切板弧度就越大。

为了在模切过程中，能够使激光束9形成的焦点轨迹始终落在待模切材料5上，以便减少激光束9能量密度的发散，提高模切质量，因此，本发明根据待模切材料的模切尺寸，调整振镜10中心到模切板弧面中心的垂直高度，并相应调整模切板的弧面半径，以使模切板的弧面半径与振镜10中心到模切板弧面中心的垂直高度相等，从而可以采用一套设备模切不同尺寸的材料，提高设备通用性，并节约设备采购成本。

其中，调整模切板的弧面半径是通过对称安置在模切板61底部两侧的一对弧度调节装置实现，弧度调节装置对模切板的弧面半径进行调节包括如下步骤：

先组装凸轮组件，然后将组装好的凸轮组件安置在模切板底部，并使凸轮组件的一对凸轮分别接触模切板底部，以便通过凸轮支撑模切板；

在需要对模切板61的弧度进行调节时，使一对弧度调节装置的凸轮轴641 同步旋转，比如，当需要使模切板61的弧度增大(即模切板的曲率半径减小)时，可以通过旋转安装在左侧的凸轮轴641上的手柄643，使图2所示的位于左侧的凸轮轴641沿逆时针方向旋转，通过旋转安装在右侧凸轮轴上的手柄使位于右侧的凸轮轴沿顺时针方向旋转，而且使两个凸轮轴旋转的角度相同即可；反之亦然。

本发明通过弧度调节装置对模切板的弧面半径进行调节，从而使模切板可以适用于模切不同尺寸的待模切纸张，并且，模切板弧度的调节量可以根据振镜10的扫描半径来确定，不论扫描半径为多少，都可以使振镜10按扫描路径将聚焦的激光束9投射到位于模切台6弧面的待模切纸张上，使激光束9按扫描路径运动形成的焦点轨迹始终落在待模切纸张上。

相对于现有技术的激光机透镜后扫描系统来说，本发明的输纸方法解决了激光束的焦点轨迹与待模切纸张相分离的问题，从而提高了激光模切的质量，减少了传统模切中由于扫描轨迹与工作平面相离产生的光斑扩大、激光能量密度下降的问题；本发明的设备可以在一定范围内根据激光模切的扫描半径调整弧形模切板的弧度，提高弧形工作台的适应性，提高激光模切质量，减少能量损失；此外，采用压纸装置可以使待模切纸张与模切板的工作面紧密贴合，保证纸张能够弧形走纸。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。