雷射切割裝置

《雷射切割裝置》是廣東大族粵銘雷射科技股份有限公司於2013年12月13日申請的發明專利，該專利申請號為201310693882X，公布號為CN103658999A，公布日為2014年3月26日，發明人是張華成、王軍、鄭其鋒。

《雷射切割裝置》包括機架、第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組、驅動裝置及三雷射切割頭，第一雷射模組和第二雷射模組固設於機架兩側，第三雷射模組設於機架後側，雷射切割頭裝設於驅動裝置上，驅動裝置帶動雷射切割頭水平面前後、左右移動，第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組均包括一雷射管、一初級反射鏡組件、一次級反射鏡組件，雷射切割頭組包括第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭，第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組的雷射管分別與第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭配合使用；工作時，選擇光路長度最短的雷射切割頭工作。

2021年6月24日，《雷射切割裝置》獲得第二十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《雷射切割裝置》摘要附圖 ）

基本介紹

• 中文名：雷射切割裝置
• 申請人：廣東大族粵銘雷射科技股份有限公司
• 發明人：張華成、王軍、鄭其鋒
• 申請號：201310693882X
• 申請日：2013年12月13日
• 公布號：CN103658999A
• 公布日：2014年3月26日
• 地址：廣東省東莞市松山湖高新技術產業開發區工業東路28號
• 代理機構：北京風雅頌專利代理有限公司
• 代理人：李翔、李弘
• Int. Cl.：B23K26/38、B23K26/70
• 類別：發明專利

專利背景

雷射切割作為一種新型熱切割技術，具有切割速度快，生產效率高，切割端面質量好，熱影響區小和環保等優點，已經成為主要的金屬板材切割方式之一，得到了越來越廣泛的套用。隨著大功率雷射技術的不斷發展，雷射切割的加工能力、效率和質量都在不斷提高。

截至2013年12月，已有的三光頭雷射設備的雷射管都是統一安裝在機器後端，此方式存在以下缺點：1.雷射管裝於雷射設備後端，增大了雷射管到雷射設備的切割頭的距離，導致光路延長，造成雷射能量損失比較嚴重。2.已有雷射設備常不能根據實際的切割區域進行切換，當雷射切割頭的作業區域離雷射管的距離較大時，進一步延長光路，造成雷射能量損耗。3.三光頭雷射設備所需要安裝雷射管的空間面積大且不好操作；4.如三光頭雷射設備變更為雙光頭雷射設備，需要更改設備結構，對整個進行拆裝，後續變更不夠靈活。

發明內容

發明目的

《雷射切割裝置》的目的在於針對2013年12月之前技術的不足，提供一種使雷射設備在三光頭和雙光頭之間靈活轉換、減小雷射切割裝置的占用空間面積、縮短光路的雷射切割裝置。

實驗裝置

《雷射切割裝置》包括機架、第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組、驅動裝置及一雷射切割頭組，所述第一雷射模組和第二雷射模組橫向固設於機架的相對兩側，所述雷射切割頭組裝設於驅動裝置上，所述驅動裝置帶動雷射切割頭組水平前後、左右移動，所述第三雷射模組縱向固設於機架後側，該第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組之間呈“U”型排列；所述雷射切割頭組包括第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭，所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組中的每一個均包括一雷射管、一初級反射鏡組件、一次級反射鏡組件，所述第一雷射切割頭設定於靠近第一雷射模組的一側，以接收第一雷射模組的雷射管發出的、通過第一雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第二雷射切割頭設定於靠近第二雷射模組的一側，以接收第二雷射模組的雷射管發出的、通過第二雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第三雷射切割頭設定於該第一雷射切割頭與第二雷射切割頭之間並高於該第一雷射切割頭及第二雷射切割頭，以接收第三雷射模組的雷射管發出的、通過第三雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第三雷射模組還包括一殼體及連線件，所述第三雷射模組的雷射管和初級反射鏡組件設裝設於殼體內，所述連線件一端連線於殼體上，該連線件另一端可拆裝地連線於機架的後側，工作時，可根據雷射切割頭的實際工作區域選擇第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組單獨工作或共同工作，選擇光路長度最短的雷射模組工作。

進一步地，所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組中的每一個的初級反射鏡組件、次級反射鏡組件及雷射切割頭均包括一入射口和一發射口，所述雷射管包括一發射口，所述雷射管的發射口與初級反射鏡組件入射口相對，初級反射鏡組件的發射口與次級反射鏡組件的入射口相對，次級反射鏡組件的發射口與雷射切割頭的入射口相對。

進一步地，所述第三雷射模組的次級反射鏡組件的入射口的高度大於第一雷射模組的次級反射鏡組件的入射口的高度。

進一步地，所述殼體靠近第一雷射模組的一側開設有開孔，所述第三雷射模組的次級反射鏡組件與第一雷射模組同側，所述開孔與第三雷射模組的初級反射鏡組件的發射口相對。

進一步地，所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組的次級反射鏡組件裝設於驅動裝置上，驅動裝置帶動次級反射鏡組件前後移動。

進一步地，所述驅動裝置包括分別裝設於切割工作檯兩側的兩安裝架、裝設於每一安裝架前後的轉輪、連線兩安裝架上的轉輪的同步軸、連線同一安裝架上的兩轉輪上的皮帶、滑設於安裝架並與兩安裝架上的皮帶連線的活動軸、兩電機，其中一電機與同步軸連線，另一電機裝設於活動軸上，並通過一皮帶分別與第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭連線，所述雷射切割頭組滑設於活動軸上。

進一步地，所述活動軸與第三雷射模組呈平行設定，第一雷射模組、第二雷射模組及活動軸之間呈“工”字型排列。

進一步地，所述機架設有切割工作檯，所述切割工作檯由若干刀條圍成一循環圈，切割工作檯由裝設於機架內部的電機帶動轉動，以對物料進行進料和送料。

改善效果

《雷射切割裝置》通過設有第三雷射模組，第三雷射模組可根據雷射設備的實際需求進行自由拆卸和安裝，使雷射設備在三光頭和雙光頭之間轉換靈活，而且，第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組直接裝設於機架上，節約雷射切割裝置的空間面積。工作時，可根據雷射切割頭組的實際工作區域，選擇光路長度最短的雷射切割頭工作，實現光路長度的最最佳化處理，縮短雷射管與雷射切割頭組之間的光路，減少能量損耗。

附圖說明

圖1為《雷射切割裝置》的結構示意圖。

圖2為圖1所示雷射切割裝置的A部分的放大圖。

圖3為圖1所示雷射切割裝置的B部分的放大圖。

圖4為圖1所示雷射切割裝置的第三雷射模組的部分組件的分解圖。

權利要求

1.一種雷射切割裝置，其特徵在於：包括機架、第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組、驅動裝置及一雷射切割頭組，所述第一雷射模組和第二雷射模組橫向固設於機架的相對兩側，所述雷射切割頭組裝設於驅動裝置上，所述驅動裝置帶動雷射切割頭組水平前後、左右移動，所述第三雷射模組縱向固設於機架後側，該第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組之間呈“U”型排列；所述雷射切割頭組包括第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭，所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組中的每一個均包括一雷射管、一初級反射鏡組件、一次級反射鏡組件，所述第一雷射切割頭設定於靠近第一雷射模組的一側，以接收第一雷射模組的雷射管發出的、通過第一雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第二雷射切割頭設定於靠近第二雷射模組的一側，以接收第二雷射模組的雷射管發出的、通過第二雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第三雷射切割頭設定於該第一雷射切割頭與第二雷射切割頭之間並高於該第一雷射切割頭及第二雷射切割頭，以接收第三雷射模組的雷射管發出的、通過第三雷射模組的初級反射鏡組件及次級反射鏡組件傳遞過來的雷射；所述第三雷射模組還包括一殼體及連線件，所述第三雷射模組的雷射管和初級反射鏡組件設裝設於殼體內，所述連線件一端連線於殼體上，該連線件另一端可拆裝地連線於機架的後側，工作時，可根據雷射切割頭的實際工作區域選擇第一雷射模組、第二雷射模組及第三雷射模組單獨工作或共同工作，選擇光路長度最短的雷射模組工作。

2.根據權利要求1所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組中的每一個的初級反射鏡組件、次級反射鏡組件及雷射切割頭均包括一入射口和一發射口，所述雷射管包括一發射口，所述雷射管的發射口與初級反射鏡組件入射口相對，初級反射鏡組件的發射口與次級反射鏡組件的入射口相對，次級反射鏡組件的發射口與雷射切割頭的入射口相對。

3.根據權利要求2所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述第三雷射模組的次級反射鏡組件的入射口的高度大於第一雷射模組的次級反射鏡組件的入射口的高度。

4.根據權利要求3所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述殼體靠近第一雷射模組的一側開設有開孔，所述第三雷射模組的次級反射鏡組件與第一雷射模組同側，所述開孔與第三雷射模組的初級反射鏡組件的發射口相對。

5.根據權利要求1所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述第一雷射模組、第二雷射模組、第三雷射模組的次級反射鏡組件裝設於驅動裝置上，驅動裝置帶動次級反射鏡組件前後移動。

6.根據權利要求1所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述驅動裝置包括分別裝設於切割工作檯兩側的兩安裝架、裝設於每一安裝架前後的轉輪、連線兩安裝架上的轉輪的同步軸、連線同一安裝架上的兩轉輪上的皮帶、滑設於安裝架並與兩安裝架上的皮帶連線的活動軸、兩電機，其中一電機與同步軸連線，另一電機裝設於活動軸上，並通過一皮帶分別與第一雷射切割頭、第二雷射切割頭及第三雷射切割頭連線，所述雷射切割頭組滑設於活動軸上。

7.根據權利要求6所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述活動軸與第三雷射模組呈平行設定，第一雷射模組、第二雷射模組及活動軸之間呈“工”字型排列。

8.根據權利要求1所述的雷射切割裝置，其特徵在於：所述機架設有切割工作檯，所述切割工作檯由若干刀條圍成一循環圈，切割工作檯由裝設於機架內部的電機帶動轉動，以對物料進行進料和送料。

實施方式

參照圖1及圖2，該發明提供一種雷射切割裝置，該雷射切割裝置包括機架10、第一雷射模組20、第二雷射模組30、第三雷射模組40、驅動裝置50及一雷射切割頭組60。所述第三雷射模組40可拆裝地設於機架10上，所述第一雷射模組20和第二雷射模組30固設於機架10的相對兩側，所述雷射切割頭組60裝設於驅動裝置50上，所述驅動裝置50帶動雷射切割頭組60水平前後、左右移動，使雷射切割頭組60對物料進行加工。

一併參閱圖3，所述第三雷射模組40設於機架10後側呈縱向設定，所述第一雷射模組20和第二雷射模組30呈橫向設定，第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40之間呈“U”型排列。所述第一雷射模組20、第二雷射模組30、第三雷射模組40中的每一個均包括一雷射管（21、31、41）、一初級反射鏡組件（22、32、42）、一次級反射鏡組件（23、33、43）。所述雷射切割頭組60包括第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63，所述第三雷射切割頭63位於第一雷射切割頭61和第二雷射切割頭62之間，第一雷射切割頭61設於靠近第一雷射模組20一側，以接收第一雷射模組20的雷射管21發出的、通過第一雷射模組20的初級反射鏡組件22及次級反射鏡組件23傳遞過來的雷射；第二雷射切割頭62設於靠第二雷射模組30一側，以接收第二雷射模組30的雷射管31發出的、通過第二雷射模組30的初級反射鏡組件32及次級反射鏡組件33傳遞過來的雷射，且第三雷射切割頭63的高度高於第一雷射切割頭61和第二雷射切割頭62，以接收第三雷射模組40的雷射管41發出的、通過第三雷射模組30的初級反射鏡組件42及次級反射鏡組件43傳遞過來的雷射。所述第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40的雷射管（21、31、41）分別與第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63配合使用，第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40的所述雷射管（21、31、41）發出雷射光束，並經過初級反射鏡組件（22、32、42）和次級反射鏡組件（23、33、43）的反射改變光束路線後，雷射光束對應射入到第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63並從第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63射出，對物料進行加工。

一併參閱圖4，所述機架10設有切割工作檯11，所述切割工作檯11由若干刀條圍成一循環圈，切割工作檯11由裝設於機架10內部的電機（圖未示）帶動轉動，以對物料進行進料和送料。第一雷射模組20、第二雷射模組30分別對應裝設於切割工作檯11左右兩側。所述第三雷射模組40還包括一殼體44及連線件46，所述第三雷射模組40的雷射管41和初級反射鏡組件42設裝設於殼體44內，所述連線件46一端連線於殼體44上，該連線件46另一端可拆裝地連線於機架10的後側，所述殼體44靠近第一雷射模組20的一側開設有開孔45，而所述第一雷射模組20、第二雷射模組30、第三雷射模組40的次級反射鏡組件（23、33、43）裝設於驅動裝置50上，驅動裝置50帶動次級反射鏡組件（23、33、43）前後移動，第三雷射模組40的次級反射鏡組件43與第一雷射模組20同側。

所述初級反射鏡組件（22、32、42）、次級反射鏡組件（23、33、43）及雷射切割頭60均包括一入射口和一發射口，所述雷射管（21、31、41）包括一發射口，所述雷射管（21、31、41）的發射口與初級反射鏡組件（22、32、42）入射口相對，初級反射鏡組件（22、32、42）的發射口與次級反射鏡組件（23、33、43）的入射口相對，次級反射鏡組件（23、33、43）的發射口與雷射切割頭組60的入射口相對。

所述殼體的開孔45與第三雷射模組40的初級反射鏡組件42的發射口相對，且第三雷射模組40上的初級反射鏡組件42的發射口的高度大於第一雷射模組20上的初級反射鏡組件22的發射口的高度，相應地，所述第三雷射模組40的次級反射鏡組件43的入射口的高度大於第一雷射模組20的次級反射鏡組件23的入射口的高度，通過設定高度差，使第一雷射模組20和第三雷射模組40一同工作時互不干擾。

所述驅動裝置50包括分別裝設於切割工作檯11兩側的兩安裝架51、裝設於每一安裝架51前後的轉輪52、連線兩安裝架51上的轉輪52的同步軸53、連線同一安裝架51上的兩轉輪52上的皮帶54、滑設於安裝架51並與兩安裝架51上的皮帶54連線的活動軸55、兩電機56，其中一電機56與同步軸53連線，另一電機56裝設於活動軸55上，並通過一皮帶54與第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63依次連線，所述雷射切割頭組60滑設於活動軸55上，所述次級反射鏡組件（23、33、43）裝設於活動軸55上，所述活動軸55與第三雷射模組63呈平行設定，第一雷射模組20、第二雷射模組30及活動軸55之間呈“工”字型排列。

工作時，所述電機56帶動同步軸53轉動，同步軸53在轉動的同時通過轉輪52帶動皮帶54轉動，所述活動軸55隨皮帶54前後移動的同時帶動雷射切割頭60和次組反射鏡組件前後移動。與雷射切割頭組60連線的電機56帶動激帶動第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63同步左右移動，使第一雷射切割頭61、第二雷射切割頭62及第三雷射切割頭63到達指定位置，從而實現雷射切割頭組60對整個物料平面進行加工。

所述雷射管（21、31、41）發出雷射光束，其中第一雷射模組20和第二雷射模組30的雷射光束經過初級反射鏡組件（22、32）向上朝豎向方向（與雷射管21平行）發射後往回折返並射入次級反射鏡組件（23、33）的入射口，光束經次級反射鏡組件（23、33）橫向方向（垂直雷射管21）射向第一雷射切割頭61和第二雷射切割頭62，並從第一雷射切割頭61和第二雷射切割頭62的發射口發出，對物料進行切割；所述第三雷射模組40的雷射光束經過初級反射鏡組件42反射後垂直於雷射管41射入次級反射鏡組件43的入射口，光束經次級反射鏡件後橫向方向（平行於雷射管41）射向第三雷射切割頭組63，並從第三雷射切割頭63的發射口發出。

較佳地，由於該發明設有第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40共三組雷射模組，第三雷射模組40殼體可拆裝地裝設於機架10上，第三雷射模組40可根據雷射設備的實際需求進行自由拆卸和安裝，且與第一雷射模組20、第二雷射模組30互不干涉，使雷射設備在三光頭和雙光頭之間轉換靈活；而且，第一雷射模組20、第二雷射模組30直接裝設於機架10兩側，節約雷射切割裝置的空間面積。工作時，可根據雷射切割頭組60的實際工作區域選擇第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40單獨工作或共同工作，實現光路長度的最最佳化處理，選擇光路長度最短的雷射模組工作，縮短雷射管（21、31、41）與雷射切割頭組60之間的光路，減少能量損耗。

綜上所述，該發明雷射切割裝置通過設有第三雷射模組40，第三雷射模組40可根據雷射設備的實際需求進行自由拆卸和安裝，使雷射設備在三光頭和雙光頭之間轉換靈活，而且，第一雷射模組20、第二雷射模組30及第三雷射模組40直接裝設於機架10上，節約雷射切割裝置的空間面積。工作時，可根據雷射切割頭組60的實際工作區域，選擇光路長度最短的雷射切割頭工作，實現光路長度的最最佳化處理，縮短雷射管（21、31、41）與雷射切割頭組60之間的光路，減少能量損耗。

專利榮譽

2021年6月24日，《雷射切割裝置》獲得第二十二屆中國專利獎優秀獎。