[发明专利]激光切割头及三维激光切割装置

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种激光切割头及采用该激光切割头的三维激光切割装置。

背景技术

目前，国内航空航天、汽车制造、工程机械、轮船、五金、装饰、医疗器械、模具开发、家用电器制造、机械制造、健身器材等领域迅速发展，传统的加工方式很难满足当今要求。机器人三维切割以其先进、灵活、快速的柔性化加工特点可满足上述领域中精度和效率要求不高的加工工作，但对于精度和效率要求比较高的器件加工，尤其是对于具有复杂空间曲面的三维工件的切割加工，如航空航天及汽车覆盖件的切边和孔加工，机器人三维切割是无法满足要求的。

发明内容

本发明实施例涉及一种激光切割头及采用该激光切割头的三维激光切割装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种激光切割头，包括切割头本体，还包括回转驱动机构、摆动驱动机构和随动驱动机构；所述随动驱动机构包括具有一伸缩输出轴的随动驱动单元，所述伸缩输出轴的轴向与所述切割头本体的轴向平行，所述切割头本体连接于所述伸缩输出轴的输出端；所述摆动驱动机构包括用于驱动所述切割头本体绕一水平向轴线旋转的摆动驱动单元，所述随动驱动机构与所述摆动驱动单元的输出端连接；所述回转驱动机构包括用于驱动所述切割头本体绕一竖向轴线旋转的回转驱动单元，所述摆动驱动机构与所述回转驱动单元的输出端连接。

作为实施例之一，于所述回转驱动机构及所述摆动驱动机构中形成有用于将激光束导入所述切割头本体内的激光通道，所述激光通道包括形成于所述回转驱动机构内的入口段和形成于所述摆动驱动机构内的中间段。

作为实施例之一，所述回转驱动单元包括第一中空直线电机，所述第一中空直线电机的轴向为竖向，所述摆动驱动机构连接于所述第一中空直线电机的转子底端，所述第一中空直线电机的中空腔构成所述入口段；所述摆动驱动单元包括第二中空直线电机，所述第二中空直线电机的轴向为水平向，所述随动驱动机构与所述第二中空直线电机的转子的一端连接，所述第二中空直线电机的中空腔构成所述中间段。

作为实施例之一，该激光切割头还包括光栅尺，所述第一中空直线电机、所述第二中空直线电机及所述光栅尺均与激光切割中控系统电连接，并形成闭环运动控制回路。

作为实施例之一，所述第一中空直线电机的转子底端安装有转接座，所述转接座内形成有第一入射通道和第一出射通道，所述第一入射通道沿竖向延伸且与所述入口段连通，所述第一出射通道沿水平向延伸且与所述中间段连通，所述第一入射通道与所述第一出射通道相交导通且于相交处设有第一反射镜；所述随动驱动机构包括反射镜座，所述随动驱动单元安装于所述反射镜座上，所述反射镜座内形成有第二入射通道和第二出射通道，所述第二入射通道沿水平向延伸且与所述中间段连通，所述第二出射通道沿竖向延伸且与所述切割头本体同轴设置，所述第二入射通道与所述第二出射通道相交导通且于相交处设有第二反射镜。

作为实施例之一，所述第一反射镜及所述第二反射镜均为自适应聚焦镜。

作为实施例之一，该激光切割头还包括回转连接件，所述回转连接件包括回转柱环和用于连接激光光路组件的顶盖，所述顶盖盖合于所述回转柱环的顶端且与所述回转柱环滑动接触，所述顶盖上开设有通光孔，所述回转柱环与所述回转驱动单元连接且其内腔与所述入口段连通。

作为实施例之一，所述回转柱环内设有管线安装件，所述管线安装件与所述回转柱环内壁固连。

本发明实施例涉及一种三维激光切割装置，包括激光切割头，所述激光切割头连接有用于定位其在三维空间内位置的X轴驱动机构、Y轴驱动机构及Z轴驱动机构，所述激光切割头采用如上所述的激光切割头。

本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明提供的激光切割头中，回转驱动机构用于实现切割头的无限旋转切割，摆动驱动机构用于实现切割头的摆动切割，随动驱动机构用于调节切割头本体与工件表面之间的相对距离，确保切割头本体到工件表面的距离恒定不变，聚焦进行切割；通过回转驱动机构、摆动驱动机构及随动驱动机构配合，可实现对工件如具有复杂曲面的航空航天零件及汽车覆盖件等的加工。而采用该激光切割头的三维激光切割装置，其X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构与上述的回转驱动机构、摆动驱动机构及随动驱动机构配合，实现对切割头本体的三维多自由度定位，保证激光切割头的加工精度及对不同工件表面的适应能力，可实现对三维工件的高质量、高精度、高效率切割，无需二次加工。

附图说明