CN112548364B - 数控激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控激光切割机，包括工作台、激光切割装置、数控控制面板、自动找法线激光测试装置，工作台一侧设有数控控制面板，工作台上设有激光切割装置，自动找法线激光测试装置位于激光切割装置一侧，数控控制面板与激光切割装置电连接，数控控制面板与自动找法线激光测试装置电连接，本发明的有益效果在于：数控激光切割机上设有激光切割装置，大大提高了激光切割加工的效率，使得切割加工的精度更高；数控激光切割机上设有断料检测装置，实现了断料检测、断料续切割功能，减少耗材浪费、减少时间浪费；数控激光切割机上设有自动找法线激光测试装置，实现自动测量，加工简单且成本低，适用于大弧面零部件点位刚度测试。

Description

数控激光切割机

【技术领域】

本发明涉及一种机械设备技术领域，尤其涉及一种全自动化的数控激光切割机。

【背景技术】

现市面上的切割机大多需要人力操作，不但对材料切割不能一次性完成，还会造成材料不必要的损失，不仅费时费力，效率低下，还不能保证切割的质量，数控切割机是用于实现对板材切割、全程由数控系统控制的全自动化设备，可以实现任意形状的切割曲线，在工程机械行业，生产效率落后，质量无法保证，手工打磨成型不仅浪费大量工时，且受到各种客观因素的影响难以保证打磨精度，从而导致坡口质量无法保证，劳动强度大；在生产过程中需要不断对工件进行移动，费工费时，在降低生产效率的同时也增加了工人的劳动强度；切割效率低，而且切割的精度低。

【发明内容】

本发明的目的在于解决在工程机械行业，生产效率落后，质量无法保证，手工打磨成型不仅浪费大量工时，且受到各种客观因素的影响难以保证打磨精度，从而导致坡口质量无法保证，劳动强度大；在生产过程中需要不断对工件进行移动，费工费时，在降低生产效率的同时也增加了工人的劳动强度；切割效率低，而且切割的精度低的不足而提供的一种新型的全自动化的数控激光切割机。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种数控激光切割机，包括工作台、激光切割装置、数控控制面板、自动找法线激光测试装置，所述工作台一侧设有数控控制面板，所述工作台上设有激光切割装置，所述自动找法线激光测试装置位于所述激光切割装置一侧，所述数控控制面板与所述激光切割装置电连接，所述数控控制面板与所述自动找法线激光测试装置电连接。

进一步地，所述工作台包括底座、Y轴导轨、移动平台、Z轴导轨架、顶梁、升降丝杆、升降丝杆伺服电机、同步轮、同步带、自动锁紧滑块、X轴导轨，所述底座上表面安装有Y轴导轨，所述Y轴导轨上安装有移动平台，所述底座上表面两侧安装有平行排列的Z轴导轨架，所述Z轴导轨架顶部设有顶梁，所述Z轴导轨架侧面竖直安装有平行排列的升降丝杆，所述升降丝杆上部连接在升降丝杆伺服电机上，所述升降丝杆伺服电机安装在底座上方，所述升降丝杆的上端均安装有同步轮，两个同步轮通过同步带传动连接，所述同步带安装在所述顶梁一侧，所述升降丝杆上还均螺纹连接有自动锁紧滑块，所述自动锁紧滑块安装在Z轴导轨架上，所述自动锁紧滑块上安装有X轴导轨，所述X轴导轨及Z轴导轨架上设有断料检测装置，所述断料检测装置与激光切割刀装置位于同一平面上。

进一步地，所述激光切割装置包括激光切割安装支架、电机驱动模组、激光切割刀装置、激光输送一体线、大齿轮、小齿轮、激光切割同步轮、激光切割同步带、轴承，所述激光切割安装支架安装在Z轴导轨架一侧，所述激光切割安装支架上安装有电机驱动模组，所述电机驱动模组的输出轴与所述大齿轮连接，所述电机驱动模组顶部设有安装孔，X轴导轨一端设有轴承，所述轴承一端上设有小齿轮，所述小齿轮的齿与所述大齿轮的齿相互咬合，所述轴承另一端套合有激光切割同步轮，所述激光切割同步轮通过激光切割同步带传动连接，所述激光切割刀装置安装在X轴导轨上，所述激光输送一体线一端安装在所述电机驱动模组顶部的安装孔内，所述激光输送一体线另一端与所述激光切割刀装置相连接。

进一步地，所述自动找法线激光测试装置包括安装板、壳体、激光传感器电路板、视觉寻点模块、激光找法线模块，所述安装板安装在所述X轴导轨上，所述壳体安装在所述安装板上，所述壳体内部设有激光传感器电路板，所述激光传感器电路板上分别设有视觉寻点模块、激光找法线模块，所述壳体中部设有激光校准头，所述激光传感器电路板与所述视觉寻点模块、激光找法线模块电连接；所述激光找法线模块包括激光主控电路板、激光传感器、激光校准头，所述激光主控电路板上设有激光传感器，所述激光传感器一侧设有激光校准头，所述激光主控电路板与所述激光传感器、激光校准头电连接；所述视觉寻点模块包括相机、视觉固定板，所述相机固定在视觉固定板上，视觉寻点模块采用视觉加光源结构，寻点位法线方向采用激光测距模块及软件算法，所述壳体后部设有数据接口，所述数据接口下方设有电源接口，所述数据接口通过数据线与所述数控控制面板电连接，所述电源接口通过导线与所述数控控制面板电连接，所述数据接口与所述激光传感器电路板电连接。

进一步地，所述数控控制面板包括壳体、主控电路板、操作触控显示器、控制按钮，所述壳体内设有主控电路板，所述主控电路板上方设有操作触控显示器，所述操作触控显示器下方设有若干个控制按钮，所述主控电路板与所述操作触控显示器、控制按钮电连接，所述主控电路板与电机驱动模组电连接。

进一步地，所述断料检测装置包括壳体、断料主控电路板、断料感应器，所述断料检测壳体内部设有断料主控电路板，所述断料主控电路板上设有断料感应器，所述断料主控电路板与所述断料感应器电连接，所述断料感应器与所述操作触控显示器电连接，当数控激光切割机工作时，断料检测装置上的断料感应器检知，操作触控显示屏上显示移动平台的状态，数控控制面板上的操作触控显示屏发出断料警报，且暂自动停切割工作，续接切割物料后，操作触控显示屏可继续切割工作；所述断料检测壳体一端设有进线端口，所述断料检测壳体另一端设有出线端口。

进一步地，所述激光切割刀装置包括激光切割刀底座、激光切割刀片、滑块，所述激光切割刀底座安装在所述滑块上，所述激光切割刀底座底部连接有可更换的激光切割刀片，所述滑块可在X轴导轨上移动。

进一步地，所述所述激光切割刀底座底部设有内螺纹圆孔，所述激光切割刀片外侧壁上设有外螺纹，所述激光切割刀片外侧壁上的外螺纹与所述激光切割刀底座底部的内螺纹圆孔紧密配合连接。

进一步地，所述激光输送一体线包括线材、母插头、公插头，所述线材两端分别连接有母插头、公插头，所述母插头插入在所述公插头上。

进一步地，所述母插头、公插头由8根芯线材组成，所述母插头、公插头其中一根芯线材设计为通孔，所述通孔上设有铁氟龙管，并且紧密连接，线材、铁氟龙管与母插头为一体注塑成型，所述母插头、公插头其中七根芯线材用于通电与信号连接。

本发明的有益效果在于：

（1）数控激光切割机上设有激光切割装置，大大提高了激光切割加工的效率，使得切割加工的精度更高，结构简单，设计合理；

（2）数控激光切割机上设有自动找法线激光测试装置，解决人工目测找法线不准，测试数据精度不够的技术瓶颈的问题，解决了原有弧面零件刚度测试、搭建平台复杂、测试数据不准、测试次数过多的问题，解决了测试时人工干预对测试数据干扰的影响，实现自动测量，加工简单且成本低，适用于大弧面零部件点位刚度测试；

（3）数控激光切割机上设有断料检测装置，当数控激光切割机工作时，断料检测装置上的断料感应器检知，操作触控显示屏上显示移动平台的状态，数控控制面板上的操作触控显示屏发出断料警报，且暂自动停切割工作，续接切割物料后，操作触控显示屏可继续切割工作，实现了断料检测、断料续切割功能，减少耗材浪费、减少时间浪费；

（4）数控激光切割机一侧设有数控控制面板，实现全智能自动化性能高，实用性强，具有高可靠性能和高稳定性能的运转，降低劳动者的工作量，提高工作效率和产品加工质量，降低生产成本；

（5）激光切割装置上设有激光输送一体线，激光输送一体线的母插头、公插头由8根芯线材组成，母插头、公插头其中一根芯线材设计为通孔，通孔上设有铁氟龙管，母插头、公插头其中七根芯线材用于通电与信号连接；

（6）线材、铁氟龙管与母插头为一体注塑成型，并与公插头相连接，集成一体，功能一体，实现安装方便，功能性稳定，整机简洁、美观。

【附图说明】

图1为本发明数控激光切割机结构示意图；

图2为本发明数控激光切割机正面结构示意图；

图3为本发明断料检测装置结构示意图；

图4为本发明断料检测装置剖面结构示意图；

图5为本发明激光输送一体线结构示意图；

图6为本发明激光输送一体线局部放大结构示意图；

图7为本发明自动找法线激光测试装置结构示意图；

图8为本发明自动找法线激光测试装置后视结构示意图；

图9为本发明激光传感器电路板结构示意图；

图10为本发明激光找法线模块结构示意图；

图11为本发明视觉寻点模块结构示意图；

附图标记：1、工作台；11、底座；12、Y轴导轨；13、移动平台；14、Z轴导轨架；15、顶梁；16、升降丝杆；17、升降丝杆伺服电机；17、同步轮；18、同步带；19、自动锁紧滑块；20、X轴导轨；2、激光切割装置；201、激光切割安装支架；202、电机驱动模组；203、激光切割刀装置；2030、激光切割刀底座；2031、激光切割刀片；204、激光输送一体线；2040、线材；2041、母插头；2042、公插头；2043、通孔；2044、铁氟龙管；205、大齿轮；206、小齿轮；207、激光切割同步轮；208、激光切割同步带；209、轴承；210、断料检测装置；2101、断料检测壳体；21010、进线端口；21011、出线端口；2102、断料主控电路板；2103、断料感应器；3、数控控制面板；31、数控控制壳体；32、主控电路板；33、操作触控显示器；34、控制按钮；4、自动找法线激光测试装置；41、安装板；42、壳体；420、数据接口；421、电源接口；43、激光传感器电路板；44、视觉寻点模块；440、相机；441、视觉固定板；45、激光找法线模块；450、激光主控电路板；451、激光传感器；452、激光校准头。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：

如图1、图2所示，一种数控激光切割机，包括工作台1、激光切割装置2、数控控制面板3、自动找法线激光测试装置4，所述工作台1一侧设有数控控制面板3，所述工作台1上设有激光切割装置2，所述自动找法线激光测试装置4位于所述激光切割装置2一侧，所述数控控制面板3与所述激光切割装置2电连接，所述数控控制面板3与所述自动找法线激光测试装置4电连接。

优选地，所述工作台1包括底座11、Y轴导轨12、移动平台13、Z轴导轨架14、顶梁15、升降丝杆16、升降丝杆伺服电机17、同步轮18、同步带19、自动锁紧滑块20、X轴导轨21，所述底座11上表面安装有Y轴导轨12，所述Y轴导轨12上安装有移动平台13，所述底座11上表面两侧安装有平行排列的Z轴导轨架14，所述Z轴导轨架14顶部设有顶梁15，所述Z轴导轨架14侧面竖直安装有平行排列的升降丝杆16，所述升降丝杆16上部连接在升降丝杆伺服电机17上，所述升降丝杆伺服电机17安装在底座11上方，所述升降丝杆16的上端均安装有同步轮18，两个同步轮18通过同步带19传动连接，所述同步带19安装在所述顶梁15一侧，所述升降丝杆16上还均螺纹连接有自动锁紧滑块20，所述自动锁紧滑块20安装在Z轴导轨架14上，所述自动锁紧滑块20上安装有X轴导轨21，所述X轴导轨21及Z轴导轨架14上设有断料检测装置210，所述断料检测装置210与激光切割刀装置203位于同一平面上。

优选地，所述激光切割装置2包括激光切割安装支架201、电机驱动模组202、激光切割刀装置203、激光输送一体线204、大齿轮205、小齿轮206、激光切割同步轮207、激光切割同步带208、轴承209，所述激光切割安装支架210安装在Z轴导轨架14一侧，所述激光切割安装支架201上安装有电机驱动模组202，所述电机驱动模组202的输出轴与所述大齿轮205连接，所述电机驱动模组202顶部设有安装孔，X轴导轨21一端设有轴承209，所述轴承209一端上设有小齿轮206，所述小齿轮206的齿与所述大齿轮205的齿相互咬合，所述轴承209另一端套合有激光切割同步轮207，所述激光切割同步轮207通过激光切割同步带208传动连接，所述激光切割刀装置203安装在X轴导轨21上，所述激光输送一体线204一端安装在所述电机驱动模组202顶部的安装孔内，所述激光输送一体线204另一端与所述激光切割刀装置203相连接。

如图7、图8、图9、图10、图11所示，所述自动找法线激光测试装置4包括安装板41、壳体42、激光传感器电路板43、视觉寻点模块44、激光找法线模块45，所述安装板41安装在所述X轴导轨21上，所述壳体42安装在所述安装板41上，所述壳体42内部设有激光传感器电路板43，所述激光传感器电路板43上分别设有视觉寻点模块44、激光找法线模块45，所述壳体41中部设有激光校准头452，所述激光传感器电路板43与所述视觉寻点模块44、激光找法线模块45电连接；所述激光找法线模块45包括激光主控电路板450、激光传感器451、激光校准头452，所述激光主控电路板450上设有激光传感器451，所述激光传感器451一侧设有激光校准头452，所述激光主控电路板450与所述激光传感器451、激光校准头452电连接；所述视觉寻点模块44包括相机440、视觉固定板441，所述相机440固定在视觉固定板441上，视觉寻点模块44采用视觉加光源结构，寻点位法线方向采用激光测距模块及软件算法，所述壳体42后部设有数据接口420，所述数据接口420下方设有电源接口421，所述数据接口420通过数据线与所述数控控制面板3电连接，所述电源接口421通过导线与所述数控控制面板3电连接，所述数据接口420与所述激光传感器电路板43电连接。

优选地，所述数控控制面板3包括数控控制壳体31、主控电路板32、操作触控显示器33、控制按钮34，所述数控控制壳体31内设有主控电路板32，所述主控电路板32上方设有操作触控显示器33，所述操作触控显示器33下方设有若干个控制按钮34，所述主控电路板32与所述操作触控显示器33、控制按钮34电连接，所述主控电路板32与电机驱动模组202电连接。

如图3、图4所示，所述断料检测装置210包括断料检测壳体2101、断料主控电路板2102、断料感应器2103，所述断料检测壳体2101内部设有断料主控电路板2102，所述断料主控电路板2102上设有断料感应器2103，所述断料主控电路板2102与所述断料感应器2103电连接，所述断料感应器2103与所述操作触控显示器33电连接，当数控激光切割机工作时，断料检测装置210上的断料感应器2103检知，操作触控显示屏33上显示移动平台的状态，数控控制面板上的操作触控显示屏33发出断料警报，且暂自动停切割工作，续接切割物料后，操作触控显示屏33可继续切割工作；所述断料检测壳体2101一端设有进线端口21010，所述断料检测壳体2101另一端设有出线端口21011。

优选地，断料感应器2103型号为CJM30感应器。

优选地，所述激光切割刀装置203包括激光切割刀底座2030、激光切割刀片2031、滑块2032，所述激光切割刀底座2030安装在所述滑块2032上，所述激光切割刀底座230底部连接有可更换的激光切割刀片2031，所述滑块2302可在X轴导轨21上移动。

优选地，所述所述激光切割刀底座2030底部设有内螺纹圆孔，所述激光切割刀片2031外侧壁上设有外螺纹，所述激光切割刀片2031外侧壁上的外螺纹与所述激光切割刀底座底部2030的内螺纹圆孔紧密配合连接。

如图5、图6所示，所述激光输送一体线204包括线材2040、母插头2041、公插头2042，所述线材2040两端分别连接有母插头2041、公插头2042，所述母插头2041插入在所述公插头2042上，并且紧密连接。

优选地，所述母插头2041、公插头2042由8根芯线材组成，所述母插头2041、公插头2042其中一根芯线材设计为通孔，所述通孔上设有铁氟龙管，线材2040、铁氟龙管与母插头2041为一体注塑成型，所述母插头2041、公插头2042其中七根芯线材用于通电与信号连接。

工作时，自动找法线激光测试装置的数据接口通过数据线与所述数控控制面板电连接，自动找法线激光测试装置上的视觉寻点模块，对放置在工作台上的工件表面上预设可识别点位进行坐标识别，识别完毕后，视觉将每个点位的坐标传给数控控制面板，数控控制面板上的操作触控显示器显示用激光找法线模块测量点位积分小弧面，保证每个激光传感器间距一样，此时的激光测距模块的中心方向即为此点位的法线方向，操作触控显示器显示记录每个点位的法线方向数据，数控控制面板根据记录每个点位的法线方向数据传输到激光切割装置，激光切割装置上的激光切割刀片会根据记录每个点位的法线方向数据进行工件切割；

当工作台上没有工件时，断料检测装置上的断料感应器检知，操作触控显示屏上显示移动平台的状态，数控控制面板上的操作触控显示屏发出断料警报，且暂自动停切割工作，续接切割物料后，操作触控显示屏可继续切割工作。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种数控激光切割机，其特征在于：包括工作台、激光切割装置、数控控制面板、自动找法线激光测试装置，所述工作台一侧设有数控控制面板，所述工作台上设有激光切割装置，所述自动找法线激光测试装置位于所述激光切割装置一侧，所述数控控制面板与所述激光切割装置电连接，所述数控控制面板与所述自动找法线激光测试装置电连接；

所述工作台包括底座、Y轴导轨、移动平台、Z轴导轨架、顶梁、升降丝杆、升降丝杆伺服电机、同步轮、同步带、自动锁紧滑块、X轴导轨，所述底座上表面安装有Y轴导轨，所述Y轴导轨上安装有移动平台，所述底座上表面两侧安装有平行排列的Z轴导轨架，所述Z轴导轨架顶部设有顶梁，所述Z轴导轨架侧面竖直安装有平行排列的升降丝杆，所述升降丝杆上部连接在升降丝杆伺服电机上，所述升降丝杆伺服电机安装在底座上方，所述升降丝杆的上端均安装有同步轮，两个同步轮通过同步带传动连接，所述同步带安装在所述顶梁一侧，所述升降丝杆上还均螺纹连接有自动锁紧滑块，所述自动锁紧滑块安装在Z轴导轨架上，所述自动锁紧滑块上安装有X轴导轨，所述X轴导轨及Z轴导轨架上设有断料检测装置，所述断料检测装置与激光切割刀装置位于同一平面上；

所述激光切割装置包括激光切割安装支架、电机驱动模组、激光切割刀装置、激光输送一体线、大齿轮、小齿轮、激光切割同步轮、激光切割同步带、轴承，所述激光切割安装支架安装在Z轴导轨架一侧，所述激光切割安装支架上安装有电机驱动模组，所述电机驱动模组的输出轴与所述大齿轮连接，所述电机驱动模组顶部设有安装孔，X轴导轨一端设有轴承，所述轴承一端上设有小齿轮，所述小齿轮的齿与所述大齿轮的齿相互咬合，所述轴承另一端套合有激光切割同步轮，所述激光切割同步轮通过激光切割同步带传动连接，所述激光切割刀装置安装在所述X轴导轨上，所述激光输送一体线一端安装在所述电机驱动模组顶部的安装孔内，所述激光输送一体线另一端与所述激光切割刀装置相连接；

所述自动找法线激光测试装置包括安装板、壳体、激光传感器电路板、视觉寻点模块、激光找法线模块，所述安装板安装在所述X轴导轨上，所述壳体安装在所述安装板上，所述壳体内部设有激光传感器电路板，所述激光传感器电路板上分别设有视觉寻点模块、激光找法线模块，所述壳体中部设有激光校准头，所述激光传感器电路板与所述视觉寻点模块、激光找法线模块电连接；所述激光找法线模块包括激光主控电路板、激光传感器、激光校准头，所述激光主控电路板上设有激光传感器，所述激光传感器一侧设有激光校准头，所述激光主控电路板与所述激光传感器、激光校准头电连接；所述视觉寻点模块包括相机、视觉固定板，所述相机固定在视觉固定板上，视觉寻点模块采用视觉加光源结构，寻点位法线方向采用激光测距模块及软件算法，所述壳体后部设有数据接口，所述数据接口下方设有电源接口，所述数据接口通过数据线与所述数控控制面板电连接，所述电源接口通过导线与所述所述数控控制面板电连接，所述数据接口与所述激光传感器电路板电连接；

所述数控控制面板包括数控控制壳体、主控电路板、操作触控显示器、控制按钮，所述数控控制壳体内设有主控电路板，所述主控电路板上方设有操作触控显示器，所述操作触控显示器下方设有若干个控制按钮，所述主控电路板与所述操作触控显示器、控制按钮电连接，所述主控电路板与电机驱动模组电连接；

所述断料检测装置包括断料检测壳体、断料主控电路板、断料感应器，所述断料检测壳体内部设有断料主控电路板，所述断料主控电路板上设有断料感应器，所述断料主控电路板与所述断料感应器电连接，所述断料感应器与所述操作触控显示器电连接，当数控激光切割机工作时，断料检测装置上的断料感应器检知，操作触控显示屏上显示移动平台的状态，数控控制面板上的操作触控显示屏发出断料警报，且暂自动停切割工作，续接切割物料后，操作触控显示屏可继续切割工作；

所述断料检测壳体一端设有进线端口，所述断料检测壳体另一端设有出线端口；

所述激光切割刀装置包括激光切割刀底座、激光切割刀片、滑块，所述激光切割刀底座安装在所述滑块上，所述激光切割刀底座底部连接有可更换的激光切割刀片，所述滑块可在X轴导轨上移动。

2.根据权利要求1所述的数控激光切割机，其特征在于：所述所述激光切割刀底座底部设有内螺纹圆孔，所述激光切割刀片外侧壁上设有外螺纹，所述激光切割刀片外侧壁上的外螺纹与所述激光切割刀底座底部的内螺纹圆孔紧密配合连。

3.根据权利要求1所述的数控激光切割机，其特征在于：所述激光输送一体线包括线材、母插头、公插头，所述线材两端分别连接有母插头、公插头，所述母插头插入在所述公插头上，并且紧密连接。

4.根据权利要求3所述的数控激光切割机，其特征在于：所述母插头、公插头由8根芯线材组成，所述母插头、公插头其中一根芯线材设计为通孔，所述通孔上设有铁氟龙管，线材、铁氟龙管与母插头为一体注塑成型，所述母插头、公插头其中七根芯线材用于通电与信号连接。

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