一种多卷金属箔材激光纵向连续切割装置的制作方法

文档序号:34122035发布日期:2023-05-11 05:11阅读:62来源:国知局
一种多卷金属箔材激光纵向连续切割装置的制作方法

本发明涉及激光束加工领域,具体涉及一种多卷金属箔材激光纵向连续切割装置。


背景技术:

1、金属箔材运用领域具有“多品种、小批量”的特点,为了满足客户对箔材宽度的差异化需求,在生产出满足厚度要求的金属箔材之后,需沿着纵向对箔材进行切割处理。传统工艺采用圆盘剪进行纵向切割,其缺点包括:1、只能单卷生产,生产速度慢,产量低;2、纵切切口有毛刺、产品边部有切割造成的残余应力且产品易产生边皱缺陷;3、刀具的加工和安装精度要求高、调整难度大、调整速度慢。

2、随着激光技术的快速发展,激光纵向切割成为人们关注的纵向切割新方法,但现有激光纵向切割多用于切割厚度较厚的产品且多为单卷生产,不能一次纵向切割多卷金属箔材,其生产效率低下、成本高昂。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题,为了一次性完成多卷金属箔材的纵向连续切割工作,本发明提供一种多卷金属箔材激光纵向连续切割装置,利用激光一次性完成多卷金属箔材的纵向切割工作,进而提高生产效率、降低成本、提高产品质量、降低设备调整难度。

2、为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、本技术方案公开了一种多卷金属箔材激光纵向连续切割装置,包括沿金属箔材前进方向依次布置的多台放卷机、导向辊、齐边检测装置、箔材压紧系统、纵切激光阵列、阵列调节装置、边料导辊、边料收集装置、控速辊系、与多台所述放卷机对应设置的多套收卷系统,每套所述收卷系统包括夹送辊、缓冲系统、张紧辊系、收卷机,多层金属箔材在所述导向辊处重叠,每台所述放卷机分别由一台配备有编码器的电机驱动,电机均采用速度控制以及转矩限幅的控制模式;所述齐边检测装置位于多层金属箔材的边部,包括下部分激光发射器和上部分激光接收器,用于检测多层金属箔材在横向上的位置;所述箔材压紧系统作用于多层金属箔材的上、下两侧,对多层金属箔材施加大小可调的压紧力;所述纵切激光阵列位于所述箔材压紧系统正上方,用于对压紧后的多层金属箔材进行纵向切割;所述阵列调节装置用于调节所述纵切激光阵列的高度和多个激光头在金属箔材宽度方向上的分布;所述控速辊系用于稳定多层金属箔材的速度;每套所述收卷系统中,多层金属箔材在所述夹送辊处剥离出一层金属箔材,所述缓冲系统用于消除单层成品箔材不同条带间的长度不均对收卷的影响,所述张紧辊系用于给所述收卷机提供张力,所述收卷机对单层成品箔材进行收卷。

4、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述放卷机设置有3台,所述收卷系统对应设置有3套。

5、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述箔材压紧系统包括4个结构相同的压轴和2x个弹性压圈,其中x为金属箔材纵向切割后的成品条数,所述压轴包括芯轴、x-1个挡环、x个定距圆桶和锁紧头,所述定距圆桶和所述挡环交错排列安装在所述芯轴上,所述锁紧头通过螺纹连接在所述芯轴端部,用于压紧所述定距圆桶和所述挡环,所述定距圆桶的长度与所述弹性压圈的宽度相等,所述挡环与所述定距圆桶间的高度差小于所述弹性压圈的厚度,x个所述弹性压圈安装在一对所述压轴的x个所述定距圆桶表面,组成所述箔材压紧系统的上半部分,另外x个所述弹性压圈安装在另一对所述压轴中,组成所述箔材压紧系统的下半部分,两部分分别位于多层金属箔材的上、下两侧,并对金属箔材施加大小可调的压紧力。

6、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述纵切激光阵列由多个激光头组成,实际工作的激光头数量为x+1,激光头的型号相同,且由同一台激光器提供光源,所述激光器工作时的设定功率w与单层金属箔材厚度t、金属箔材层数m、单卷金属箔材纵向切割后的成品条数x、上控速辊转速n、上控速辊直径d的关联公式为:

7、w=k(x+1)·m·t·πd·n                               (1)

8、式中,k为系数,其数值与金属箔材材质、激光器性能有关,根据实际纵向切割过程的能耗数据进行反推。

9、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述阵列调节装置包括底座、小车轨道、移动小车、导轨、齐边液压缸、调宽斜块、调宽液压缸、压紧弹簧,所述底座的主体为长方体铁块,其中心沿铅直方向形成有第一长方体通槽,所述底座固定在所述箔材压紧系统正上方;所述小车轨道位于所述底座正上方,其主体为长方体铁块,其中心沿铅直方向形成有第二长方体通槽,所述第二长方体通槽的两侧壁分别对称形成有直线槽,用于安装多个所述移动小车;所述导轨安装于所述底座与所述小车轨道之间,包括三角形凹槽导轨与贴合支撑于所述三角形凹槽导轨顶面的三角形凸起导轨,确保小车轨道沿金属箔材宽度方向滑动,限制小车轨道在其它方向上的移动和转动自由度;所述齐边液压缸的顶杆安装在所述小车轨道上,其行程方向平行于金属箔材宽度方向,用于控制所述小车轨道沿着箔材宽度方向的行程,其行程控制根据所述齐边检测装置的检测结果确定;x+1个所述移动小车和x个所述调宽斜块依次交替安装在所述第二长方体通槽中,x个所述调宽液压缸依次安装在x个所述调宽斜块正上方,用于依次控制每个调宽斜块沿着铅直方向的位移,所述调宽液压缸的缸体尾部均装配在同一个平行于金属箔材宽度方向的半圆形轨道上,所述调宽液压缸的缸体有沿着金属箔材宽度方向的移动自由度,没有其它移动或转动自由度;所述压紧弹簧安装于所述第二长方体通槽中,其轴线平行于金属箔材宽度方向,用于压紧所述移动小车和所述调宽斜块。

10、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述移动小车包括主体部、调宽斜面、滑轨和激光头安装孔,所述调宽斜面为2个楔形块,分别位于所述主体部平行于金属箔材前进方向的两个平面上,所述楔形块的斜面斜率与所述调宽斜块的斜面斜率一致,工作时斜面互相贴合,所述滑轨为对称设置的圆柱形凸出部件,分别位于所述主体部平行于金属箔材宽度方向的两个平面上,所述滑轨的形状与所述直线槽一致,工作时两者相互配合,确保所述移动小车仅可沿着箔材宽度方向移动,限制其在其它方向上的位移和旋转自由度,所述激光头安装孔为螺纹孔,其轴线平行于铅直方向,用于安装所述激光头,通过控制所述激光头的螺纹拧紧深度来调节每个激光头的高度。

11、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,x个所述调宽液压缸的行程调整量y1、y2…yx与上一规格产品的目标纵切后宽度b1、b2…bx、本次产品的目标纵切后宽度e1、e2…ex、所述楔形块的短直角边长度a以及长直角边的长度c的参数关系为:

12、                        (2)

13、式中,行程调整量y1、y2…yx为正表示对应的调宽液压缸顶出相应长度,为负则表示收缩相应长度。

14、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述控速辊系包括尺寸相同的上控速辊和下控速辊,两者倾斜布置;所述上控速辊偏向出口侧、所述下控速辊偏向入口侧,所述上控速辊仅有旋转自由度,其由配备有编码器的电机驱动,电机采用速度控制模式,确保上控速辊转速稳定且可调;所述下控速辊除了旋转自由度外还可沿着两个控速辊轴心连线方向移动,其为被动辊;采用一个压力可调的液压缸将下控速辊压在上控速辊表面;金属箔材与上控速辊的最高点相切,金属箔材以s形缠绕在所述控速辊系上,其在所述上控速辊上的包角大于180°,在所述下控速辊上的包角小于270°,有效避免金属箔材打滑。

15、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述缓冲系统包括活套坑、剥离辊系、右导向辊、上位置检测以及下位置检测;所述剥离辊系包括尺寸相同的上剥离辊以及下剥离辊,两者倾斜布置,所述上剥离辊偏向出口侧,所述下剥离辊偏向入口侧,所述上剥离辊仅有旋转自由度,其由力矩电机驱动,其输出力矩可调,确保单层金属箔材顺利从多层金属箔材中被剥离,所述下剥离辊除了旋转自由度外还可沿着两剥离辊轴心连线方向移动,其为被动辊,采用一个压力可调的液压缸将下剥离辊压在上剥离辊表面;金属箔材与所述上剥离辊相切并进入剥离辊系,金属箔材以s形缠绕在所述剥离辊系上;所述上位置检测和下位置检测分别包括一套激光发射器以及激光接收器,两者分别安装在所述活套坑的顶部和底部,分别用于检测缓冲系统中单层金属箔材的最高点和最低点,为收卷机的电机速度控制提供检测信息,

16、具体控制方式为:当金属箔材低于下位置检测时,提高收卷机的电机转速,当金属箔材高于上位置检测时,降低收卷机的电机转速。

17、优选地,在上述多卷金属箔材激光纵向连续切割装置中,所述张紧辊系包括尺寸相同的上张紧辊以及下张紧辊,两者倾斜布置,所述上张紧辊偏向出口侧,所述下张紧辊偏向入口侧,所述下张紧辊仅有旋转自由度,为被动辊,其轴上配备有压紧力可调的摩擦副,用于给下张紧辊的旋转过程提供大小可调的转动阻力,用以控制收卷机的收卷紧实程度;所述上张紧辊除了旋转自由度外还可沿着两张紧辊轴心连线方向移动,其为被动辊;采用一个压力可调的液压缸将上张紧辊压在下张紧辊表面;金属箔材与上张紧辊的最高点相切并进入张紧辊系,金属箔材以s形缠绕在所述张紧辊系上。

18、与现有技术相比,本发明的优点在于,实现了多卷金属箔材的一次性纵向切割,大幅度提升金属箔材的纵向切割效率;采用激光纵向切割箔材,箔材边部无毛刺、边部残余应力很小且产品没有边皱缺陷,产品质量好;激光头间距调节准确且便捷,产品宽度调节方便,且生产过程中无需反复更换和调节刀片,生产效率得到大幅度提高;每卷金属箔材入口张力可单独控制,确保切割点处多层金属箔材间保持紧密贴合,避免因某层张力波动造成叠层总体厚度变化,提高纵向切割稳定性;控速辊系上金属箔材的超大包角以及压紧力的存在消除了金属箔材与控制辊间的相对滑动,确保箔材运行速度的稳定且可调,提高了激光纵向连续切割效果。

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