一种定龙门双工位激光切割设备的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，特别涉及一种定龙门双工位激光切割设备。

背景技术：

随着激光切割技术的发展，激光切割以其独特的优势已经越来越广泛的应用于工业加工中。目前我国现有的激光切割设备主要以单平台设计为主，对于切割过程来说，主要包含上料、加工和下料三个过程，单平台激光切割设备无法实现在加工时进行工件上下料，从而影响到了加工效率。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种定龙门双工位激光切割设备，旨在提高激光切割的生产效率。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种定龙门双工位激光切割设备，包括基座，其特征在于，所述基座上设置有：与所述基座固定连接的龙门架，激光切割头，用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向运动的Z轴组件，用于驱动所述Z轴组件沿X轴方向运动的X轴组件，用于驱动第一工作台沿Y轴方向运动的第一Y轴组件，用于驱动第二工作台沿Y轴方向运动的第二Y轴组件以及用于通过控制Z轴组件、X轴组件、第一Y轴组件和第二Y轴组件实现四轴联动的控制器；所述X轴组件设置于所述龙门架的横梁上；所述第一工作台和第二工作台并列的设置于所述龙门架的横梁下方；所述Z轴组件可滑动地设置在所述龙门架的横梁上；所述Z轴组件、X轴组件、第一Y轴组件和第二Y轴组件均与所述控制器连接。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述第一Y轴组件包括用于驱动所述第一工作台直线运动的第一直线电机；所述第二Y轴组件包括用于驱动述第二工作台直线运动的第二直线电机；所述X轴组件包括第三直线电机；所述控制器包括用于驱动第一直线电机的第一Y轴驱动器、用于驱动第二直线电机的第二Y轴驱动器、用于驱动第三直线电机的X轴驱动器以及用于通过第一Y轴驱动器、第二Y轴驱动器、X轴驱动器实现四轴联动的控制模块，所述控制模块通过第一Y轴驱动器连接第一直线电机、通过第二Y轴驱动器连接第二直线电机、通过X轴驱动器连接第三直线电机。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述第一Y轴组件还包括平行地固定于所述基座上的一对第一直线导轨；所述第一直线电机的动子可滑动地设置于所述第一直线导轨上；所述第一直线电机的定子设置在两个第一直线导轨之间；所述第一工作台固定于所述第一直线电机动子上；所述第二Y轴组件还包括平行地固定于所述基座上的一对第二直线导轨；所述第二直线电机动子可滑动地设置于所述第二直线导轨上；所述第二直线电机的定子设置在两个第二直线导轨之间；所述第二直线导轨与所述第一直线导轨平行；所述第二工作台固定于所述第二直线电机的动子上。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述第一工作台与第二工作台为相同尺寸的两个工作台。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述X轴组件还包括第三直线电机和水平地固定于所述龙门架的横梁上的一对第三直线导轨；所述第三直线电机的定子设置在两个第三直线导轨之间，所述第三直线电机的动子可滑动地设置于所述第三直线导轨上，所述第三直线电机的动子上固定有X轴车载板。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述的Z轴组件包括固定在所述X轴车载板上的Z轴安装板、设置在所述Z轴安装板上的Z轴传动模组、以及可滑动地设置于所述Z轴传动模组上的Z轴车载板；所述激光切割头固定在所述Z轴车载板上。

进一步的，所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述Z轴传动模组包括伺服电机和滚珠丝杠；所述伺服电机驱动滚珠丝杠使所述激光切割头沿Z轴方向直线运动。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述控制器还包括用于驱动伺服电机的Z轴驱动器，所述控制模块通过所述Z轴驱动器连接伺服电机。

所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述控制模块包括可编程控制器。

有益效果：

本实用新型提供了一种定龙门双工位激光切割设备，其基座上设置有：与所述基座固定连接的龙门架，激光切割头，用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向运动的Z轴组件，用于驱动所述Z轴组件沿X轴方向运动的X轴组件，用于驱动第一工作台沿Y轴方向运动的第一Y轴组件，用于驱动第二工作台沿Y轴方向运动的第二Y轴组件以及用于通过控制Z轴组件、X轴组件、第一Y轴组件和第二Y轴组件实现四轴联动的控制器；所述第一工作台和第二工作台并列的设置于所述龙门架的横梁下方；本实用新型通过采用双工作台的方式，由控制器通过各个组件进行四轴联动，实现了一个工位进行加工的同时另一个工位进行下料、上料操作，实现了连续生产，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备的立体图。

图2为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备的控制器的结构框图。

图3为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，第一Y轴组件及第二Y轴组件的结构图。

图4为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，第二Y轴组件的局部放大图。

图5为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，龙门架及X轴组件的正视图。

图6为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，激光切割头及Z轴组件的正视图。

图7为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，激光头及Z轴组件的右视图。

图8为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，壳体的立体图。

图9为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，外壳的正视图。

图10为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，外壳后视图。

图11为本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备中，壳体的左剖视图。

具体实施方式

本实用新型提供一种定龙门双工位激光切割设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为便于阐述，定义所述Z轴组件沿所述龙门架的横梁水平直线运动的方向为X轴方向，所述工作台水平直线运动的方向为Y轴方向（即：第一工作台运动方向为第一Y轴方向，第二工作台运动方向为第二Y轴方向），所述Z轴组件竖直移动的方向为Z轴方向。

请参阅图1，本实用新型提供一种定龙门双工位激光切割设备，包括基座91，激光切割头50，与所述基座91固定连接的龙门架80，可滑动地设置于所述基座91上的第一工作台60和第二工作台70，用于分别驱动第一工作台60及第二工作台70运动的第一Y轴组件10及第二Y轴组件20，用于驱动激光切割头50沿Z轴方向运动的Z轴组件40，用于驱动Z轴组件40水平运动的X轴组件30，以及用于通过控制Z轴组件40、X轴组件30、第一Y轴组件10和第二Y轴组件20实现四轴联动的控制器（控制系统）；所述第一工作台60及第二工作台70并列地设置于所述龙门架80的横梁下方，所述X轴组件30设置于所述龙门架80的横梁上，所述Z轴组件40可滑动地设置于所述龙门架80的横梁上；所述Z轴组件40、X轴组件30、第一Y轴组件10和第二Y轴组件20均与所述控制器连接。所述第一工作台60位第一工位，所述第二工作台70为第二工位，一个工位进行激光切割，同时另一个工位进行下料、上料操作，所述第一工位和第二工位分别加工相同产品或者不同产品，实现了连续加工，提高了生产效率，此外，由于采用工作台移动方式，加工过程中，所述第一工作台60与第二工作台70的台面可利用率几乎为100%，进一步提高了生产效率。由于所述龙门架80与所述基座91固定连接，因此，所述龙门架80一直处于稳定的状态，不会受到第一工作台60和第二工作台70运动时造成影响，即：提高了激光切割头50在X轴方向上的定位精度；由于所述第一工作台60和第二工作台70设置于所述基座上，具有重心低，稳定性好的特点，因此，通过工作台直线运动的方式可以使所述激光切割头50在Y轴方向上获得更精确的定位。可见，激光切割头50在X轴方向和Y轴方向的定位精度均得到了提高，从而提高了激光切割的精准度。

进一步的，所述的定龙门双工位激光切割设备中，第一Y轴组件10包括用于驱动所述第一工作台直线运动的第一直线电机102，所述第二Y轴组件20包括用于驱动述第二工作台直线运动的第二直线电机202；所述X轴组件30包括第三直线电机302；所述Z轴组件40包括伺服电机4022；所述控制器包括用于驱动第一直线电机102的第一Y轴驱动器216、用于驱动第二直线电机202的第二Y轴驱动器217、用于驱动第三直线电机302的X轴驱动器215、用于驱动伺服电机4022的Z轴驱动器218以及用于通过第一Y轴驱动器216、第二Y轴驱动器217、X轴驱动器215、Z轴驱动器218实现四轴联动的控制模块51，所述控制模块51通过第一Y轴驱动器216连接第一直线电机102、通过第二Y轴驱动器217连接第二直线电机202、通过X轴驱动器215连接第三直线电机302、通过Z轴驱动器218连接伺服电机4022。由于第一工作台60和第二工作台70是独立驱动的，因此实现了加工过程中第一工作台60和第二工作台70的运动状态彼此互不干涉，提高了工作台的操作灵活性，提高了生产效率。X轴、Y轴方向均采用直线电机，结构紧凑，简化了传动结构。

请参阅图3和图4，以下阐述直线电机的设置：

此处以第二Y轴组件20为例进行阐述，所述第二Y轴组件20还包括平行地固定于所述基座91上的一对第二直线导轨201；所述第二直线电机202包括与设置于所述两个第二直线导轨201之间的第二直线电机定子2021，及可滑动地设置于所述第二直线导轨201上的第二直线电机动子2022；所述第二工作台70固定于所述第二直线电机动子2022上。因此，第二直线电机202运动时可以通过第二直线电机动子2022驱动第二工作台70沿所述第二直线导轨201做直线运动。同理，第一Y轴组件10包含第一直线导轨101和第一直线电机102，所述第一直线电机包括第一直线电机定子1021和第一直线电机动子1022，其设置方式与第二Y轴组件20一致，此处不再重复阐述。由于直线电机运行过程中具有高加速度、高速、高精度等优点，因此，通过直线电机驱动的第一工作台60和第二工作台70也具有高加速度、高速、高精度等优点，进一步提高了激光切割的生产效率和切割精度。

进一步的，所述第一Y轴组件10和第二Y轴组件20还分别包括有限位传感器和挡光片，用于限制工作台移动范围。此处以第二Y轴组件20为例，所述第二Y轴组件20还包括分别对应于工作台移动范围前端及后端并固定于所述基座91上的第二限位传感器204，固定于所述第二工作台70侧面的第二挡光片205。当第二工作台70向前移动至预定的限位位置时，所述第二挡光片205正好挡住前端的第二限位传感器204；当第二工作台70向后移动至预定的限位位置时，所述第二挡光片205正好挡住后端的第二限位传感器204。同理，第一工作台60移动范围的前端与后端也通过相同方式设置有第一限位传感器104和第一挡光片105，此处不再重复阐述。通过上述方式设置限位传感器和挡光片，所述第一工作台60和第二工作台70分别在各自限位传感器限定的范围内运行，避免了工作台因超行程等原因与其他部件发生碰撞，提高了工作台运行的安全性。

进一步的，所述第一工作台60和第二工作台70的前后两端分别设置有防撞块。此处以第二工作台70为例进行阐述，请参阅图3，所述第二工作台70移动范围的前端和后端分别设置有固定于所述基座91上的第二防撞块206，当所述第二工作台70移动过程中因某种原因超出移动范围时，则所述工作台与防撞块相撞，通过防撞块的缓冲作用，避免了工作台发生撞击事故。

进一步的，第一Y轴组件10和第二Y轴组件20还分别包括有1套光栅尺和读数头，用于精确测量工作过程中工作台的位置。请参阅图3，所述第二Y轴组件20还包括与所述第二直线导轨201平行地固定于所述基座91上的第二光栅尺207，及固定于第二工作台70侧面的第二光栅尺读数头208。当第二工作台70运动时，第二光栅尺读数头208在第二光栅尺上207直线运动从而实现实时读取第二工作台70在第二Y轴方向上的位置信息，进一步实现对第二工作台70上的工件进行精准的激光切割。同理，所述第一Y轴组件10通过相同方式设置有第一光栅尺和第一读数头，用于实时读取第一工作台60在第一Y轴方向上的位置信息并实现对第一工作台60上的工件进行精准的激光切割。

优选地，所述的定龙门双工位激光切割设备中，第一工作台60和第二工作台70的台面尺寸相同。由于台面尺寸相同，第一工作台60和第二工作台70便于交替地连续加工具有相同尺寸及相同切割路径的工件，提高了生产效率。当然，在其他实施例中，第一工作台60和第二工作台70的台面尺寸也可不同。

进一步的，所述X轴组件30包括用于驱动Z轴组件沿X轴运动第三直线电机302。以下进一步阐述：

请参阅图5及图6，图5中B区域所示为对应的龙门架80的横梁部分拆除防尘罩305之后的正视图，所述X轴组件30还包括水平地固定于所述龙门架80的横梁上的一对第三直线导轨301；所述第三直线电机302包括设置于所述两个第三直线导轨301之间的第三直线电机定子3021，及可滑动地设置于所述第三直线导轨301上的第三直线电机动子3022，所述X轴组件30还包括固定于第三直线电机动子3022的X轴车载板304。所述Z轴组件40包括Z轴安装板，所述Z轴安装板401设置于所述X轴车载板304连接。因此，第三直线电机302运动时可以通过第三直线电机动子3022驱动X轴车载板304从而带动Z轴组件40沿X轴方向运动。由于直线电机运行过程中具有高加速度、高速、高精度等优点，因此，通过直线电机驱动Z轴组件40在X轴方向上也具有高加速度、高速、高精度等优点，进一步提高了激光切割的生产效率和切割精度。

进一步的，所述X轴组件30还包括第三限位传感器和第三挡光片，用于保护Z轴组件40沿X轴方向在限定的范围内移动，其设置方法与上述实施例相同，此处不再赘述。

请参阅图6和图7，本实施例中所述Z轴组件40还包括设置于于Z轴安装板401上的Z轴传动模组402，可滑动地设置于所述Z轴传动模组402上的Z轴车载板403，及固定于所述Z轴车载板上403的激光切割头连接板404；所述激光切割头50固定于所述激光切割头连接板404上。因此，所述Z轴传动模组402可以驱动Z轴车载板403并带动激光切割头50沿Z轴方向直线运动，从而控制所述激光切割头50对不同厚度的工件进行精确切割。

进一步的，所述Z轴传动模组402包括伺服电机4021及滚珠丝杠4022所述伺服电机4021驱动滚珠丝杠4022使所述激光切割头50沿Z轴方向直线运动。由于伺服电机具有响应快，转速平滑，低惯量等特点，可以实现对所述激光切割头50沿Z轴方向运动的精确控制，同时，由于滚珠丝杠具有高精度，零间隙等特点，进一步提高了所述激光切割头50在竖直方向上的定位精度，从而进一步提高了切割质量。

进一步的，Z轴组件40还包括设置于所述Z轴传动模组侧面的第三传限位感器405，及固定于Z轴车载板403侧面的第四挡光片406；当所述激光切割头50移动至下限位时，所述第四挡光片406正好挡住位于最下端的所述的第三传限位感器405，当所述激光切割头50移动至上限位时，所述第四挡光片406正好挡住自上而下第二个所述的第四限位传感器405。通常情况下，所述激光切割头50在自上而下第二个和第三个所述的第四限位传感器所限制的位置之间运动，避免了激光切割头50运动时超过上、下限位进而与其他部件发生机械碰撞，提高了运行安全性。设置于最上端的所述的第四限位传感器405起到进一步的保护作用，避免所述激光切割头移动过程中超出上限位。

本实施例中，Z轴组件40还包括固定于Z轴车载板上的相机安装板407，光源安装板408。

本实施例中，Z轴组件40还包括与所述Z轴安装板401固定连接的X轴拖链固定板408，及同时与X轴拖链板及Z轴安装板固定连接的X轴拖链加强板409；所述X轴拖链加强板409用于加强X轴拖链板408的稳定性。

进一步的，请参阅图8，所述的一种定龙门双工位激光切割设备还包括底座92，所述基座91设置于底座92，所述的基座91为大理石基座。由于大理石基座具有刚性好，硬度高，无变形等优点，进一步提高了与所述基座91固定连接的龙门架80的稳定性，同时提高了可滑动地设置于所述的基座91上的第一工作台60及第二工作台70运动过程中的稳定性。

进一步的，所述的定龙门双工位激光切割设备还包括设置于底座之上的壳体11，所述的壳体11可以连接至独立的吸尘系统。由于激光切割是在所述壳体11内进行的，因此具有如下优点：1，防止激光辐射对操作人员的伤害及机械运动部件对操作人员的伤害；2，便于收集激光切割产生的烟尘并排至吸尘系统，防止激光切割产生的烟尘向生产车间内散发；3，降低了激光切割产生的噪音。

进一步的，所述的定龙门双工位激光切割设备中，所述壳体11还设置有可以左右移动的第一前门111。通过设置所述可移动的第一前门111，保障了操作人员进行下料、上料时的人身安全，提高了双工位激光切割的可靠性。

进一步的，请参阅图9，所述的定龙门双工位激光切割设备还包括设置于所述底座92下方的激光器213，优选地，所述激光器213为光纤激光器。由于光线激光器产生的激光光束具有良好的方向性和稳定性，进一步提高了激光加工质量。

设置于底座外围的外壳12，所述外壳12的前面设置有第二前门121，通过打开第二前门121可以很方便地对设置于所述底座92下方的激光器213进行调试和维护。

请参阅图10，进一步的，所述外壳12后方设有：1个用于连接进气管的进气口123，1个用于连接冷却水进水管的冷却液进水口124，及1个用于连接冷却水出水管的冷却液出水口125。所述外壳12后面还设置有总电源接线板122，用于将所述的一种定龙门双工位激光切割设备与电源线连接。

进一步的，请参阅图11，所述的一种定龙门双工位激光切割设备还包括设置于壳体11内后方的电气柜31和空调32。由于所述壳体11内设置有空调32，将切割过程中的环境温度控制在正常范围内，同时提高了所述电气柜31中的电器元件的使用寿命。

进一步的，所述的一种定龙门双工位激光切割设备中，所述的壳体11及外壳12的结构采用模块化设计，提高了壳体11及外壳12的生产效率，降低了制造成本。

请参阅图8，本实施例中，所述的定龙门双工位激光切割设备还包括置于所述壳体11顶部的三色报警灯220，设置于壳体11正面的右侧的操作按钮板112；所述显示器212位于所述操作按钮板112的上方。

请参阅图2，所述控制器还包括与控制模块51连接的输入设备211、显示器212、电气控制阀214和原点开关52。

此处进一步阐述控制流程：

在第一工位运行前，通过输入设备211设置第一工位切割范围，导入切割图形，设置工艺参数，设置上下料位置；由控制模块51生成第一工位切割文档。在第二工位运行前，通过输入设备211设置第二工位切割范围，导入切割图形，设置工艺参数，设置上下料位置；由控制模块51生成第二工位切割文档。若选择第一工位则第一工位单独运行；若选择第二工位则第二工位单独运行；若选择加载则生成第一工位与第二工位交互加工文档，进一步选择第一工位、第二工位交互+循环则第一工位和第二工位交互运行。换而言之，所述控制模块51还用于控制第一工位及第二工位单独工作或连续交替工作。

具体地，所述输入设备211包括鼠标、键盘等。用户通过所述外部输入设备211将加工指令输入到控制模块51中，所述控制模块51处理接收到的加工指令，并输出信号至X轴驱动器215、第一Y轴驱动器216、第二Y轴驱动器217和Z轴驱动器218，分别控制第三直线电机302、第一直线电机102、第二直线电机202和伺服电机4022的运动，从而实现激光切割头50按照切割图形的轨迹进行运动。同时，所述控制模块51输出信号至所述激光器213及所述气体电气控制阀214，控制所述激光器213的开启、关闭、功率、频率等参数，并控制所述气体电气阀214的开启和关闭，从而实现对不同材料、厚度的工件进行激光加工。所述的定龙门双工位激光切割设备在加工部分材料时需要使用辅助气体，例如氮气、氧气等。在加工过程中气体从激光切割头50的进气口123进入，从激光切割头50的切割喷嘴的正中心射出，从而将激光束熔化的材料及时吹除，从而实现激光切割。

进一步的，所述控制模块51连接第一限位传感器104、第二限位传感器204、第三限位传感器307及第四限位传感器406。各个限位传感器输出信号至控制模块51，进而控制模块51控制第一Y轴、第二Y轴、X轴及Z轴各轴的驱动装置回原点。

进一步的，所述的原点开关52，用于精确控制所述定龙门双工位激光切割设备各轴驱动部件回原点。

具体的，在原点开关52被按下后，所述控制模块51发出回原点命令；控制模块51根据预先设置的回原点顺序，通过对应的驱动器控制对应的电机运转。当原点开关52响应的同时，根据回原点设置参数设置的回原点类型决定是寻找马达Z脉冲还是寻找原点开关信号，本实施例中为寻找马达Z脉冲；当原点开关52响应后，控制模块51进入捕捉马达Z脉冲的过程，驱动装置会持续移动，移动速度由回原点设置参数中的数值决定，移动的方向由此参数的符号决定。当控制模块51捕捉到Z脉冲后，回原点过程完成。同时检测回原点偏移参数，如果此参数未设置值，则驱动装置停在当前位置，如果此参数有设置值（允许有负值），那么驱动装置会移动到设置值对应的位置，回原点过程完毕。优选的，所述控制模块51包括可编程控制器，当然在其他实施例中，还可以采用单片机。

进一步的，第一工作台和第二工作台的加工范围可以在台面尺寸范围内任意设定，从而提高工作台面的利用率。此外，第一工位和第二工位上下料位置可以任意设定，提高操作的便捷性。

综上所述，本实用新型提供的定龙门双工位激光切割设备，具有如下优点：

通过双工位交替加工，实现了激光切割与下料、上料操作同时进行，保证了连续生产，提高了生产效率；由于采用工作台移动方式，加工过程中，所述第一工作台与第二工作台的台面可利用率几乎为100%，进一步提高了生产效率；通过采用龙门架与基座固定连接的方式，提高了龙门架的稳定性，进一步提高了Z轴组件沿龙门架横向水平运动的稳定性；通过采用工作台直线运动的方式，提高了激光切割头相对于工作台的定位精度，从而实现了激光切割过程中同时满足高生产效率和高切割精度的要求。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。