钕铁硼激光切割设备和钕铁硼激光切割生产系统的制作方法

1.本实用新型涉及切割加工设备技术领域，特别涉及一种钕铁硼激光切割设备和钕铁硼激光切割生产系统。


背景技术：

2.钕铁硼是具有高矫顽力和高磁能积的稀土材料，成为制造高效能、体积小、重量轻的磁性功能器件的理想材料。其目前广泛地应用于众多领域：电子产品、家电产品等等。
3.随着技术的发展，对于钕铁硼材料的异形切割和切割精度要求越来越高。钕铁硼材料的切割从线切割、磨削加工等传统加工方式向激光切割发展。激光切割技术是利用激光聚焦后形成激光光斑，激光光斑在钕铁硼材料上移动，切割出既定形状的钕铁硼产品。
4.然而，现有的钕铁硼切割设备体积庞大，成本高，占地面积也大，产品收集不方便。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提供一种钕铁硼激光切割设备和激光切割生产系统，旨在解决现有技术中钕铁硼激光切割设备体积大，成本高和产品收集不方便的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提出一种钕铁硼激光切割设备，用于切割钕铁硼物料，所述钕铁硼激光切割设备包括基台、激光切割头、夹持组件、第一驱动组件、第二驱动组件和第三驱动组件；
7.所述夹持组件用于夹持所述钕铁硼物料；
8.所述第一驱动组件连接所述夹持组件，以驱动所述夹持组件在平行于所述基台的第一方向上运动；
9.所述激光切割头位于所述夹持组件背离所述基台的一侧，并在所述第一方向上下移动；所述第二驱动组件连接所述激光切割头，以驱动所述激光切割头在垂直于所述基台的第二方向上运动；
10.所述第三驱动组件连接所述第二驱动组件，以驱动所述第二驱动组件在平行于所述基台的第三方向上运动，其中，所述第一方向垂直于所述第三方向。
11.可选地，所述第一驱动组件用于驱动所述夹持组件沿所述第一方向至预设切割位置，所述预设切割位置位于所述激光切割头面向所述夹持组件的下方，所述激光切割头在所述预设切割位置切割所述钕铁硼物料。
12.可选地，所述激光切割设备还包括成品收集组件；所述成品收集组件位于预设切割位置的背离所述激光切割头的下方。
13.可选地，所述成品收集组件包括：收纳壳、收纳箱和推车；所述收纳壳与所述基台连接，并且具有在所述第二方向上贯通的通道；所述收纳箱面向所述收纳壳的一侧设置有进口；所述收纳箱背离所述收纳壳的一侧与所述推车接触；所述推车包括滚轮，所述推车的推动方向平行于所述基台。
14.可选地，所述收纳壳内铺设有防火棉。
15.可选地，所述收纳壳内设置有楔形板，所述激光切割头在所述楔形板内具有投影。
16.可选地，所述激光切割设备还包括余料收集组件，所述余料收集组件与所述基台连接，并且位于所述夹持组件在所述第一方向上运动的路径对应的位置上，以用于在所述夹持组件在第一方向上远离所述激光切割头的情况下收集余料。
17.可选地，所述激光切割设备还包括抽尘组件，所述抽尘组件包括抽风口；所述抽风口设置于所述基台面向所述预设切割位置的一侧和/或所述成品收集组件面向所述预设切割位置的一侧。
18.可选地，所述激光切割头包括辅助吹气口；所述激光切割设备还包括压力传感器，用于监测所述流入辅助吹气口的气压。
19.第二方面，本实用新型还提出一种钕铁硼激光切割生产系统，所述钕铁硼激光切割生产系统包括如前所述的钕铁硼激光切割设备。
20.本实用新型提出的技术方案中，激光切割头相对于基台而言具有第二方向和第三方向的运动，减少了一组驱动组件，进而减少了激光切割设备的布置空间，以缩小激光切割设备的体积和设备成本，且在成品收集中导入推车方案，可节省操作人员的劳动强度，产品收集的时间和方便性进而节省设备的停机时间，提高产品的产出。而夹持组件在第一方向上相对基台平行移动，即使限定了激光切割头在第一方向上相对基台不移动，但是激光切割头仍然相对夹持组件在第一方向上可移动，从而激光切割头和夹持组件之间仍然可以具有三个垂直方向的相对移动，满足激光切割头对钕铁硼物料切割轨迹的要求。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型激光切割设备的结构示意图；
23.图2为本实用新型激光切割头的示意图；
24.图3为本实用新型激光切割设备的部分结构的俯视示意图。
25.附图标号说明：
[0026][0027]
[0028]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0033]
现有技术中，激光切割设备的激光切割头200具有三个垂直方向上的运动，因而至少需要三组驱动组件进行驱动；激光切割设备的送料组件具有一个方向上的运动，也需要一个驱动组件，将钕铁硼物料a移送至激光切割头200的下侧。由于激光头需要至少三组驱动组件进行驱动，因而造成了激光切割设备的体积庞大，占地面积大且制造成本高。
[0034]
为此，本实用新型提出一种激光切割设备，减少了激光切割头相对基台100的运动维度，减少了用于驱动激光切割头200的驱动组件，以缩小激光切割设备的体积和设备成本。
[0035]
具体地，参照图1所示，本实用新型提出一种激光切割设备，用于切割钕铁硼物料a；所述激光切割设备包括基台100、激光切割头200、夹持组件300、第一驱动组件400、第二驱动组件500和第三驱动组件600。
[0036]
所述夹持组件300用于夹持所述钕铁硼物料a；
[0037]
所述第一驱动组件400连接所述夹持组件300，以驱动所述夹持组件300在平行于所述基台100的第一方向上运动；
[0038]
所述激光切割头200位于所述夹持组件300背离所述基台100的一侧，并在所述第一方向上相对所述基台100不移动；所述第二驱动组件500连接所述激光切割头200，以驱动所述激光切割头200在垂直于所述基台100的第二方向上运动；
[0039]
所述第三驱动组件600连接所述第二驱动组件500，以驱动所述第二驱动组件500在平行于所述基台100的第三方向上运动，其中，所述第一方向垂直于所述第三方向。
[0040]
本实用新型提出的技术方案中，激光切割头200相对于基台100而言具有第二方向和第三方向的运动，减少了一组驱动组件，进而减少了激光切割设备的布置空间，以缩小激光切割设备的体积。而夹持组件300在第一方向上相对基台100平行移动，即使限定了激光切割头200在第一方向上相对基台100不移动，但是激光切割头200仍然相对夹持组件300在第一方向上可移动，从而激光切割头200和夹持组件300之间仍然可以具有三个垂直方向的相对移动，满足激光切割头200对钕铁硼物料a切割的要求。此外，本实用新型提出激光切割设备还具有制造成本低，重量轻，操作便利性等优点。
[0041]
具体地，本实用新型的激光切割设备的优选的切割工艺为：夹持组件300夹持钕铁硼物料a；第一驱动组件400将夹持组件300在第一方向上将夹持组件300驱动至激光切割头200对应的预设切割位置处；第二驱动组件500驱动激光切割头200运动，以调节激光切割头200相对夹持组件300的高度；第三驱动组件600和第一驱动组件400相互配合，改变激光光斑在钕铁硼物料a上的第一方向和第三方向上的坐标值，即：按照既定的钕铁硼物料a产品的外部轮廓改变钕铁硼物料a相对于激光切割头200的光斑在平行于基台100的表面上的相对位置关系，以对钕铁硼物料a进行切割。
[0042]
具体地，第一驱动组件400包括x直线电机和第一驱动台。x直线电机连接第一驱动台，驱动第一驱动台在第一方向上平行于基台100运动，第一驱动台上固定安装有夹持组件300。第二驱动组件500包括z直线电机和第二驱动台。z直线电机连接第二驱动台，驱动第二驱动台在第二方向上垂直于基台100运动，第三驱动台上安装有激光切割头200。第三驱动组件600包括y直线电机和第三驱动台，第三驱动台上安装了第二驱动组件500(y直线电机)，以驱动激光切割头200在第三方向平行于基台100运动(垂直于第一方向)。本实用新型中，x直线电机、z直线电机、y直线电机可以由能够进行直线运动的驱动机构替换，比如丝杠、齿轮齿条结构等等来完成。但是为了保证切割的精度，本实用新型优选选用直线电机来控制三个方向的运动。
[0043]
具体地，本实用新型的技术方案中，夹持组件300包括两个夹持气手，夹持气手用于夹持钕铁硼物料a相对的两侧边；夹持气手通过气缸控制夹持状态和非夹持状态。夹持气手的材料采用弹簧钢，对钕铁硼物料a进行柔性夹紧。
[0044]
作为上述实施例的可选实施方式，所述第一驱动组件400用于所述第一驱动组件400驱动所述夹持组件300沿所述第一方向至预设切割位置，所述预设切割位置位于所述激光切割头200面向所述夹持组件300的一侧，所述激光切割头200在所述预设切割位置切割所述钕铁硼物料a。在夹持组件300夹持了钕铁硼物料a之后，第一驱动组件400沿第一方向将夹持组件300靠近激光切割头200而至预设切割位置，预设切割位置一般位于激光切割头200的正下方。本实施例中，激光切割设备还包括有光电传感器b，其可以集成于激光切割头200上，或者安装于第三驱动台上，对钕铁硼物料a进行寻边和定位操作，寻边和定位主要是判断钕铁硼物料a是否位于所述预设切割位置以及钕铁硼材料是否存在缺损，如果没有，则激光切割头200进行激光切割；当夹持组件300上有缺料时自动重复上一个送件夹持运作直到光电传感器b有感应到钕铁硼物料a；当料有缺损时，自动把缺损料退到余料收集盒内收集，方便后期采用手动加工模式选择性的一片片加工，而不影响到自动化加工生产。
[0045]
具体地，光电传感器连接在第二驱动组件上，设计为可在垂直于基台的平面内旋转，可让光电传感器的光路与作用到钕铁硼材料表面的激光束可以重合，以可感应到更小尺寸的钕铁硼物料a以防误判。
[0046]
作为上述实施例的可选实施方式，所述钕铁硼激光切割设备还包括成品收集组件700；所述成品收集组件700位于预设切割位置的背离所述激光切割头200的一侧。。具体地，参照图1所示，基台100包括第一基座和第二基座；第一基座和第二基座相互垂直设置。第一基座用于安装x直线电机、第二基座用于安装y直线电机。第一基座的宽度小于第二基座的长度，使得基台100具有一个方形缺口，成品收集组件700边位于该方向缺口对应的区域内，并与预设切割位置相互对应，所述成品收集组件700用于对产品收集，产品被切割后，自由掉落至成品收集组件700内。
[0047]
本实用新型的技术方案中，基台100的用料也减少了，且便于成品收集组件700的放置和从中拿取成品。
[0048]
作为上述实施例的可选实施方式，所述成品收集组件700包括：收纳壳700a、收纳箱700b和推车700c；所述收纳壳700a与所述基台100连接，并且具有在所述第二方向上贯通的通道；收纳壳700a的相邻的两边分别与第一基座和第二基座连接，比如螺纹连接；所述收纳箱700b面向所述收纳壳700a的一侧设置有进口；钕铁硼产品从收纳壳700a的通道内穿过从该进口落入收纳箱700b内，对产品进行暂存。所述收纳箱700b背离所述收纳壳700a的一侧与所述推车700c接触；所述推车700c包括滚轮，所述推车700c的推动方向平行于所述基台100。收纳箱700b放置在推车700c上，当产品达到运出要求时，通过推车700c将收纳箱700b平行于基台100运出。收纳箱700b内装有防锈水，可以冷却产品并防止产品生锈、对切割中下沉的灰尘颗粒沉甸及对落下的产品进行缓冲。推车700c包括用于放置收纳箱700b的固定槽，固定槽对收纳箱700b进行周向固定。
[0049]
作为上述实施例的可选实施方式，所述收纳壳700a铺设有防火棉。防火棉的长度延伸出收纳壳700a的背离激光切割头200的一侧，延伸出的长度在6cm～15cm，优选为10cm。防火棉主要是用于成品落料时起缓震作用，防止成品摔碎和偏焦后的激光束对缓震材料烧穿。
[0050]
作为上述实施例的可选实施方式，所述收纳壳700a内设置有楔形板700d，所述激光切割头200在所述楔形板700d内具有投影。所述楔形板700d与钕铁硼物料a的高差(第三方向的举距离)为250mm至300mm，使得钕铁硼产品在掉落至此楔形板700d上时不会摔坏且也有利于防止激光光斑(激光光束)对楔形板700d的击穿。所述楔形板700d斜向连接在收纳壳700的通道内，其法向与第二方向之间的角度为锐角；产品落在楔形板700d上时，在楔形板700d上翻滚而后落入收纳箱700b内；楔形板700d上依次铺设有防火棉和黄铜片。楔形板700d与收纳壳700a之间可拆卸连接，比如插接。黄铜片可以防止发散后的激光束长时间作用把防火棉碳化且能够吸收产品掉落时产生的能量。黄铜片的厚度优选为0.04mm～0.10mm，优选为0.05mm。
[0051]
作为上述实施例的可选实施方式，所述激光切割设备还包括余料收集组件800，所述余料收集组件与所述基台100连接，并且位于所述夹持组件300在所述第一方向上运动的路径对应的位置上，以用于在所述夹持组件300在第一方向上远离所述激光切割头200的情况下收集余料。在完成切割产品过后，夹持组件300夹持有余料。在对下一个钕铁硼材料加
工之前，所述夹持组件300被第一驱动组件400沿着第一方向远离激光切割头200，当走到余料收集组件时，夹持组件300在控制器的作用下松开，钕铁硼余料掉落至余料收集组件内，被收集，防止钕铁硼材料被浪费。余料收集组件可拆卸地连接于基台100的侧边，比如基台100的侧边设置有框架结构，余料收集组件位于框架结构内，当余料收集组件内的余料存满时，将其取下。
[0052]
作为上述实施例的可选实施方式，所述激光切割设备还包括抽尘组件，所述抽尘组件包括抽风口900；所述抽风口设置于所述基台100面向所述预设切割位置的一侧和/或所述成品收集组件700面向所述预设切割位置的一侧。本实用新型中，由于对钕铁硼物料a的切割会形成灰尘，为了降低积尘，在基台100上安装有抽风口，对应预设切割位置；具体地，本实用新型设置有如图所示位置的有两个抽风口，一个位于所述基台100面向所述预设切割位置的一侧，另一个位于所述成品收集组件700面向所述预设切割位置的一侧(与收纳壳700a连接)。抽风口通过管道与抽风风机连接，在切割过程中，抽风风机启动，将灰尘从抽风口吸入经由管道抽出。
[0053]
作为上述实施例的可选实施方式，所述激光切割头200包括辅助吹气口；所述激光切割设备还包括压力传感器c，用于监测所述流入辅助吹气口的气压。所述激光切割设备还包括电磁阀(未示出)，用于开关氮气阀，所述激光切割头200集成有喷嘴；所述激光切割头200输出的激光束与辅助气体氮气一同穿过喷嘴作用于钕铁硼上对钕铁硼进行切割加工，氮气的气压为0.5mpa至1.6mpa之间。所述压力传感器用于监测氮气的气压。可选地，该压力传感器为数字电接点压力表，可以实时显示当前氮气的压力值；当氮气的气压压力不足时，传感器向控制器发送信号，控制器控制设备自动停止和/或发出报警，保证产品的合格率。
[0054]
本实用新型中，激光切割头200为脉冲光纤激光器，其通过激光光纤及qbh激光输出头与激光切割头200上的qbh光纤接口对接并进行光路防尘密封连接。激光切割头200的激光束传输与整形主要包括4个单元组：准直模块组件cm，聚焦镜组件fm，保护窗模块组件wm，引导汇聚模块组件tm。各组件的工作原理和作用如下：
[0055]
cm组件：脉冲光纤激光器输入到激光切割头200内的光为发散光，此组件将入射的发散激光准直为平行的激光束，并对其与切割头光路镜片中心调中；
[0056]
fm组件：将准直激光束聚焦成高功率密度的汇聚激光束，并可实现激光焦点位置上下调整；
[0057]
wm组件：保护镜片可以保护准直和聚焦镜片免受灰尘和返渣和污染和损伤，延长其准直镜片和聚焦镜片的使用寿命；
[0058]
tw组件：将聚焦激光束引导至加工工作上进行激光作用，并生成高速气流通过喷嘴喷射切缝，完成高质量激光切割。
[0059]
可选地，激光切割头200上配有冷却循环水接口；其壁面具有闭环水冷却通道，进入冷却循环水接口内的水需为去离子水或是蒸馏水，以降低激光切割头200的温度，保持准直镜片和聚焦镜片的温度适宜，从而保证输出激光光斑的质量，同时也能够提高准直镜片和聚焦镜片的使用寿命。
[0060]
本实用新型中，激光切割头上集成安装有电容感应器。通过电容感应器调高可在切割钕铁硼时让激光切割头最下边的喷嘴与钕铁硼表面的距离保持在设计的高度距离内。
[0061]
本实用新型还提出一种激光切割生产系统，该激光切割生产系统包括控制器和激
光切割设备，该激光切割设备的具体结构参照上述实施例，由于本激光切割设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。控制器用于的运动。具体地，控制器具有输入端，通过对物料a的形状参数输入控制器，控制器通过控制控制第一驱动组件400、第二驱动组件500和第三驱动组件600的运动来完成对物料a的切割。控制器可以为plc控制器。
[0062]
此外，所述钕铁硼物料a为可激光加工的物料；本领域的技术人员能够想到的是将能够通过激光加工的其他物料也可以采用本实用新型提供的钕铁硼激光切割设备。
[0063]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。