一种工件孔位的激光切割机的制作方法

1.本实用新型涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种工件孔位的激光切割机。


背景技术：

2.传统技术中的ccd激光切割机台，都采用ccd相机设置于待切割工件的正上方来对待切割工件的待切割位的正面进行图像采集后联动激光切割机头实现激光切割，必要时通过工作台对待切割工件进行位置调整或者通过机械手控制激光切割机头进行位置调整以实现不同角度的激光切割，此类的机台需要控制装置需要调控和处理的数据比较多，那么多控制系统的数据处理的精准度、机械的控制精准度要求较高，所以在制造成本上较高，且机台的结构组成较为复杂，占用空间较大，维修成本也往往较高。
3.现有技术中公开号为cn201405162y的中国实用新型专利，其公开了用于切割大功率led芯片用铜基板的紫外激光设备，包括紫外激光器、光学图像系统和加工平台，紫外激光器的输出端设置有光闸，光闸的输出端连接有扩束镜，扩束镜的输出端布置有第一反射镜，第一反射镜衔接第二反射镜，第二反射镜的输出端连接有聚焦镜，聚焦镜正对于加工平台；光学图像系统包括第三反射镜、第四反射镜、第一ccd、第二ccd、第一照明光源、第二照明光源和第三ccd；紫外激光器发出的激光入射到光闸，激光经过光闸垂直入射到扩束镜，经过扩束镜后的激光依次入射到45度第一反射镜和第二反射镜，反射后的激光垂直入射到聚焦镜，透过聚焦镜的激光聚焦于加工平台上。铜基材led芯片吸附于加工平台上，实现紫外激光一次性切割铜基材。该现有技术依靠采用透光的加工平台作为对铜基板的载物平面，在铜基板的底部下方配置第三ccd实现对工件下表面的图像数据，在加工过程中第三ccd观察激光是否透过铜基板，通过改变平台的切割速度或改变激光器的频率来调试切割的深度，提高激光切割的精度。该现有技术虽然给出了ccd相机在工件底部摄像的应用，但是并主要解决的技术问题是在通过观察激光的切割深度而对应调整激光的切割参数。
4.综上所述，厂家可以结合上述传统技术的不足以及现有技术中对ccd不同应用位置的技术启示设计出一种新的激光切割机台。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工件孔位的激光切割机。
6.本实用新型实施例提供了一种工件孔位的激光切割机，用于对待切割工件进行激光切割，待切割工件具有若干中心轴对称的待切割位，包括机架以及在机架上方装配的激光切割机头，在机架上装配有定位治具、旋转工作台和摄像装置，定位治具可转动地装配在旋转工作台，定位治具具有第一通道，旋转工作台具有第二通道，摄像装置依次透过第二通道和第一通道获取装配于定位治具上的待切割工件的下表面的图像数据，一控制装置根据图像数据输出旋转控制信号，旋转工作台根据旋转控制信号控制定位治具旋转一定角度以调整待切割工件的待切割位，控制装置与摄像装置、旋转工作台、激光切割机头通信连接。
本实施例的有益效果为：通过将工件配置于激光切割机头与摄像装置之间，再采用旋转工作台对工件的待切割位进行调整，实现针对具有若干中心轴对称的待切割位的待切割工件的激光切割，该机台激光切割机头的位置和摄像装置的位置均固定不动而不需要做跟踪调整，控制装置对于激光切割机头和摄像装置只需要负责激光切割机头的切割频率大小、启停以及处理摄像装置的图像数据即可，而不需要做额外的位置调整，与传统技术及现有技术相比可以大大地节约了对机械位置调整所需的机械结构制造的成本，并且简化了机台的组成结构，占用空间小及维修成本大幅降低。并且通过旋转工作台旋转调整待切割工件的位置而对待切割位进行切换，简单易用，加工误差较小，在降低机台的软硬件成本的同时提高了加工的效率和可靠性。
7.在其中一些实施例中，旋转工作台包括固定在机架上的支架、架设在支架上的安装座、安装在安装座上的转盘、以及安装在安装座上的伺服电机，安装座配置有上述的第二通道，伺服电机的输出端与转盘传动连接，转盘与定位治具固定装配固定。本实施例的有益效果为：旋转工作台的组成结构简单易用，通过伺服电机直接对转盘进行旋转控制待切割工件的转动从而调整待切割位的切换，并且在安装座上配置第二通道，该第二通道能够提供光路通道配合摄像装置对定位治具上的待切割工件进行图像数据的获取。
8.在其中一些实施例中，旋转工作台上装配有照明装置，照明装置用于依次透过第二通道、第一通道对待切割工件的下表面进行摄像照光。本实施例的有益效果为：通过配置照明装置透过由第二通道和第一通道组成的摄像通道对待切割工件进行摄像的照光，摄像通道的组成可以将照明装置的照光聚集提高照明亮度，且可以防止外界对光路的干扰，整体来说可以提高照明效果，为摄像装置提供获取更清晰的图像数据的环境基础。
9.在其中一些实施例中，照明装置具有一装配环，装配环上具有内径小于第二通道、第一通道的装配平台，装配平台上装配有发光体。本实施例的有益效果为：照明装置的结构简单而可靠性强，将发光体装配在内径小于第二通道和第一通道的装配平台上，使得发光体的光源能够充分直达摄像表面。
10.在其中一些实施例中，转盘与输出端通过各自具备的齿牙啮合传动。本实施例的有益效果为：转盘和输出端采用啮合传动，而齿轮具有传动平稳、传动比精确、工作可靠、效率高、寿命长、使用的功率、速度和尺寸范围大等的优点，通过根据待切割位的数量来确定齿牙的转动齿数或角度，从实现精准定位，从而简化机台的结构。
11.在其中一些实施例中，安装座的底面具有底部槽孔以及在安装座正面的沿第二通道的外周配置的正面槽孔，底部槽孔的侧壁与正面槽孔的侧壁在安装座内相通干涉通道，输出端插设于底部槽孔内，转盘装配于正面槽孔内，输出端通过干涉通道与转盘传动连接。本实施例的有益效果为：为伺服电机和转盘在安装座上提供简易可靠的装配结构以及实现传动连接的结构。
12.在其中一些实施例中，转盘包括中心转轴和外围转环，中心转轴装配固定在安装座上，外围转环套装在中心转轴外周，外围转环与伺服电机传动连接，定位治具装配固定于外围转环上。本实施例的有益效果为：中心转轴和外围转环的装配结构简单易用、可靠性强。
13.在其中一些实施例中，外围转环包括上转环和下转环，上转环套装于中心转轴的上端，下转环套装于中心转轴的下端，上转环与下转环固定装配以将中心转轴可相对转动
地限位于上转环与下转环之间。本实施例的有益效果为：外围转环的结构简单而可靠性强。
14.在其中一些实施例中，配置有一检测装置，用于对转盘的转动信息进行采集，检测装置与控制装置通信连接。本实施例的有益效果为：通过检测装置对转盘的转动信息进行采集并反馈至控制装置，用于控制装置对转盘的精准控制，提高旋转工作台的旋转控制功能。
15.在其中一些实施例中，支架竖直装配在机架上，安装座、伺服电机和转盘的组合体与水平面呈一定角度倾斜而装配在支架上。本实施例的有益效果为：支架提供一倾斜与水平面的安装位，使得摄像装置、伺服电机、照明装置的在支架上具有更大的操作空间，而在机台上的拆装或检修更加便捷。
16.本实用新型的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本实用新型的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1是本实用新型实施例的激光切割机的整体结构图一。
19.图2是本实用新型实施例的激光切割机的整体结构图二。
20.图3是图2中局部a的放大结构图。
21.图4是本实用新型实施例的旋转工作台、定位治具的装配结构立体图。
22.图5是本实用新型实施例的旋转工作台的立体结构图。
23.图6是本实用新型实施例的旋转工作台的剖面结构图。
24.图7是本实用新型实施例的旋转工作台的分解的结构图一。
25.图8是本实用新型实施例的旋转工作台的分解结构图二。
26.图9是本实用新型实施例的安装座的立体结构图。
27.图10是本实用新型实施例的待切割工件在定位治具的结构图。
28.图中，1、待切割工件；2、待切割位；3、中心轴；4、机架；5、激光切割机头；6、定位治具；7、旋转工作台；8、摄像装置；9、第一通道；10、第二通道；11、装配平面；12、装配孔；13、支架；14、安装座；15、转盘；16、伺服电机；17、输出端；18、装配板；19、左支架；20、右支架；21、上安装部；22、中安装部；23、输出轴；24、转子；25、底部槽孔；26、正面槽孔；27、干涉通道；28、中心转轴；29、外围转环；30、上转环；31、下转环；32、第一油封环；33、第二油封环；34、内环；35、环形l位；36、外侧壁；37、照明装置；38、装配环；39、装配平台；40、检测装置；41、装配位。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本实用新型公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本实用新型揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本实用新型公开的内容不充分。
30.在本实用新型中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本实用新型所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
31.除非另作定义，本实用新型所涉及的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本实用新型所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本实用新型所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本实用新型所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本实用新型所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
32.如图1-10所示，为本实用新型实施例所提供的一种工件孔位的激光切割机，用于对待切割工件1进行激光切割，待切割工件1具有若干中心轴3对称的待切割位2，本实施例中的待切割工件1为半球状的壳体，而待切割位2即为壳体上的四个按键孔，该四个按键孔关于中心轴3对称。根据该实施例的待切割位2的位置特性，本实用新型采用以该中心轴3为旋转轴，提供对壳体的旋转，从而调整切换按键孔的轮番激光切割。
33.基于上述待切割工件1的基础条件，本实施例的激光切割机包括机架4以及在机架4上方装配的激光切割机头5，在机架4上装配有定位治具6、旋转工作台7和摄像装置8，定位治具6可转动地装配在旋转工作台7，定位治具6具有第一通道9，旋转工作台7具有第二通道10，摄像装置8依次透过第二通道10和第一通道9获取装配于定位治具6上的待切割工件1的下表面的图像数据，一控制装置（图略）根据图像数据输出旋转控制信号，旋转工作台7根据旋转控制信号控制定位治具6旋转一定角度以调整待切割工件1的待切割位2，控制装置与摄像装置8、旋转工作台7、激光切割机头5通信连接。通过将工件配置于激光切割机头5与摄像装置8之间，再采用旋转工作台7对工件的待切割位2进行调整，实现针对具有若干中心轴3对称的待切割位2的待切割工件1的激光切割，该机台激光切割机头5的位置和摄像装置8的位置均固定不动而不需要做跟踪调整，控制装置对于激光切割机头5和摄像装置8只需要负责激光切割机头5的切割频率大小、启停以及处理摄像装置8的图像数据即可，而不需要做额外的位置调整，与传统技术及现有技术相比可以大大地节约了对机械位置调整所需的机械结构制造的成本，并且简化了机台的组成结构，占用空间小及维修成本大幅降低。并且
通过旋转工作台7旋转调整待切割工件1的位置而对待切割位2进行切换，简单易用，加工误差较小，在降低机台的软硬件成本的同时提高了加工的效率和可靠性。因为不需要采用复杂的机械传动结构如机械手等，所以也不需要对应的软件系统控制。
34.本实施例的机架4，用于提供装配基础，具有装配平面11，在装配平面11上配置有阵列的装配孔12，旋转工作台7可根据装配位41置固定装配于对应位置的装配孔12中并锁固。
35.本实施例的激光切割机头5，用于提供切割用的激光光束，一般由激光发生器、透镜组和喷嘴组成，激光发生器根据设定的激光频率提供激光光束经透镜组和喷嘴射出。或者其他能够制造出可控激光光束的设备。
36.如图10所示，本实施例的定位治具6，用于装载固定待切割工件1，整体呈中空形状（中空部分即为上述的第一通道9），具有平行于水平面用于平装壳体的顶面以及与水平面相比呈固定倾斜角度装配的底面。待切割工件1通过紧固件锁固在定位治具6的顶面，待切割位2的中心轴3与旋转平台的旋转中心轴保持同轴为准。
37.如图4-9所示，本实施例的旋转工作台7，用于控制待切割工件1旋转切换待切割位2，包括固定在机架4上的支架13、架设在支架13上的安装座14、安装在安装座14上的转盘15、以及安装在安装座14上的伺服电机16，安装座14配置有上述的第二通道10，伺服电机16的输出端17与转盘15传动连接，转盘15与定位治具6固定装配。旋转工作台7的组成结构简单易用，通过伺服电机16直接对转盘15进行旋转控制待切割工件1的转动从而调整待切割位2的切换，并且在安装座14上配置第二通道10，该第二通道10能够提供光路通道配合摄像装置8对定位治具6上的待切割工件1进行图像数据的获取。伺服电机16在本实施例中提供精准的旋转控制输出。本实施例中，伺服电机16竖直装配在安装座14上，而摄像装置8的摄像中心与伺服电机16的轴线平行地装配在支架13上，而摄像装置8的摄像中心而尽量与上述的中心轴3、转盘15的旋转中心同轴。
38.本实施例的支架13，由装配在机架4上的装配板18和相对且竖直装配于该装配板18上的左支架19和右支架20组成，在左支架19和右支架20的顶面分别具有相同倾斜角度的上安装部21，以及在左支架19和右支架20的中部分别具有对称的中安装部22，该上安装部21用于装配旋转工作台7，而该中安装部22用于装配摄像装置8。由于上安装部21的倾斜角度使得旋转工作台7在装配后也整体呈倾斜角度配置，旋转工作台7与定位治具6的底面为互为平行且彼此装配到位。得益于该倾斜角度的上安装部21，使得旋转工作台7在左支架19与右支架20之间具有足够的操作空间，操作人员可以从该足够的操作空间上对旋转工作台7和摄像装置8进行拆装和检修都变得更为便捷。
39.在本实施例中，为了能够使得转盘15和伺服电机16之间能够由稳定可靠的传动，转盘15与输出端17通过各自具备的齿牙啮合传动。转盘15和输出端17采用啮合传动，而齿轮具有传动平稳、传动比精确、工作可靠、效率高、寿命长、使用的功率、速度和尺寸范围大等的优点，通过根据待切割位2的数量来确定齿牙的转动齿数或角度，从实现精准定位，从而简化机台的结构。而更加具体的，该输出端17包含有伺服电机16的输出轴23以及装配在该输出轴23上且同轴输出的转子24，在该转子24的末端配置有齿牙。转子24作为输出轴23的延长段，用于弥补安装座14的厚度而与转盘15传动连接，输出轴23一般作为标准件有固定的尺寸比例，所以采用转子24作为输出的延续而作为伺服电机16的旋转动力的输出端17
对外输出。
40.如图6-9所示，为伺服电机16和转盘15在安装座14上提供简易可靠的装配结构以及实现传动连接的结构。本实施例的安装座14的底面具有底部槽孔25以及在安装座14正面沿第二通道10的外周配置的正面槽孔26，底部槽孔25的侧壁与正面槽孔26的侧壁在安装座14内相通的干涉通道27，输出端17插设于底部槽孔25内，转盘15装配于正面槽孔26内，输出端17通过干涉通道27与转盘15传动连接。底部槽孔25和正面槽孔26的中心轴3线相互平行。
41.在本实施例中，转盘15包括中心转轴28和外围转环29，中心转轴28装配固定在安装座14上，外围转环29套装在中心转轴28外周，外围转环29与伺服电机16传动连接，定位治具6装配固定于外围转环29上。中心转轴28和外围转环29的装配结构简单易用、可靠性强。而更加具体的，上述的外围转环29包括上转环30和下转环31，上转环30套装于中心转轴28的上端，下转环31套装于中心转轴28的下端，上转环30与下转环31固定装配以将中心转轴28可相对转动地限位于上转环30与下转环31之间。外围转环29的结构简单而可靠性强。在上转环30和下转环31将中心转轴28套装而夹持装配到位呈转盘15后，再嵌装在上述的正面槽孔26中，并在安装座14的底面用螺丝穿过安装座14与中心转轴28锁固。如图5-8所示，为了加强转盘15中中心转轴28与外围转环29之间、以及外围转环29与安装座14之间的转动性能，在中心转轴28与外围转环29之间配置有第一油封环32，在外围转环29与安装座14之间配置有第二油封环33，使得转盘15的旋转更加平顺稳定而可靠。第一油封环32的具体位置，在于外围转环29与中心转轴28套接的内环34上顶面向四周扩展的环形l位35与中心转轴28外侧壁36之间。而定位治具6是通过螺丝固定在外围转环29，具体即上转环30的上端面。
42.在本实施例中，为了能够提高图像数据的清晰度，为摄像装置8配置稳定的光源是ccd系统的必须准备，因此，本实施例在旋转工作台7上装配有照明装置37，照明装置37用于依次透过第二通道10、第一通道9对待切割工件1的下表面进行摄像照光。通过配置照明装置37透过由第二通道10和第一通道9组成的摄像通道对待切割工件1进行摄像的照光，摄像通道的组成可以将照明装置37的照光聚集提高照明亮度，且可以防止外界对光路的干扰，整体来说可以提高照明效果，为摄像装置8提供获取更清晰的图像数据的环境基础。而更加具体的，本实施例的照明装置37具有一装配环38，装配环38上具有内径小于第二通道10、第一通道9的装配平台39，装配平台39上装配有发光体，在本实施例中的发光体采用环状的发光体，使得图像获取过程中尽量减少阴影。照明装置37的结构简单而可靠性强，将发光体装配在内径小于第二通道10和第一通道9的装配平台39上，使得发光体的光源能够充分直达摄像表面。
43.在本实施例中，配置有一检测装置40，用于对转盘15的转动信息进行采集，检测装置40与控制装置通信连接。通过检测装置40对转盘15的转动信息进行采集并反馈至控制装置，用于控制装置对转盘15的精准控制，提高旋转工作台7的旋转控制功能。具体的，该检测装置40采用光电传感器，而在转盘15的外围转环29上装配有挡片（如图5所示为挡片的装配位41），当挡片进入光电传感器中即可为检测，在初始状态中，挡片装配的位置与光电传感器设置的配置是预先设定，与待切割位2有关，如本实施例中，壳体上一共有四个按键孔，则该四个按键孔以中心轴3等角度间隔分布，而间隔角度为360度的四分之一，也就是90度，因此光电传感器与挡片关于转盘15的旋转中心的夹角同样为90度，使得转盘15带动挡片旋转90度后到达光电传感器中而被检测到，并且将该检测信号反馈给控制装置，控制装置根据
该检测信号确定切换待切割位2已到位，可进行继续切割作业，从而实现自动化的作业联动。
44.本实用新型实施例的工作原理：首先，人工将待切割工件1固定在定位治具6上，启动机台，照明装置37启动对待切割工件1的下表面进行照光，摄像装置8启动获取待切割工件1的下表面的图像数据并反馈到控制装置，控制装置根据图像数据确认待切割工件1的待切割区域是否位于预设的空间位置，确认无误后，控制装置控制激光切割机头5启动射出激光，激光对待切割工件1进行切割，待单个待切割位2切割完成后，控制装置控制激光切割机头5关闭，控制装置输出旋转控制信号，伺服电机16根据该旋转控制信号驱动转子24旋转，转子24旋转时同步带动转盘15旋转，转盘15旋转同步带动定位治具6旋转，从而实现将已完成切割的孔位送出切割工位（激光在待切割工件1表面的落点即为切割工位），而待切割位2进入切割工位进行待切割，到位后，控制装置控制激光切割机头5启动，如此重复，实现自动化的激光轮番切割作业。
45.本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。