一种双头在线飞行激光切割装置

技术领域

本发明涉及烟草、造纸设备技术领域，具体涉及一种双头在线飞行激光切割装置。

背景技术

目前，在烟草行业中成品薄片的在线切割主要采用传统的机械切割方式，分为剪切式和滚刀式切割两种方式。切割过程中噪音大，容易产生大量的粉尘，且随着设备作业时间的增加，刀片金属疲劳，出现破损或者断裂的现象，影响切割效果及生产连续性。

激光在线切割成品薄片是一种新型的加工方法，也是激光在烟草和薄片行业中的运用突破；相对于机械切割方法具有清洁、低噪音和质量稳定等优点。激光是一种清洁的绿色能源，激光加工生产效率高、加工质量稳定可靠，此种在线切片技术的开发成功和工艺的完善将有望取代传统的机械切割方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种双头在线飞行激光切割装置，可将薄片切割成所需的形状，且大幅提高整张薄片的使用率和薄片成丝率，不易产生废品；且切割过程中无噪音、无粉尘，有效提升了现场的生产环境。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种双头在线飞行激光切割装置，包括支撑架、位移装置、激光切割机、切割台、辊筒装置，所述支撑架的水平架上设置有所述位移装置，所述位移装置的位移输出端与所述激光切割机的机体固接，所述激光切割机的切割头正对所述切割台上的切割区域设置，使得所述位移装置能够带动所述激光切割机在所述切割区域的上方移动；所述辊筒装置挂装至所述支撑架的前挂梁上且所述辊筒装置正对所述切割台的切割区域，使得所述辊筒装置能够将薄片输送至所述切割区域，所述激光切割机对所述切割区域的所述薄片进行切割。

进一步的，所述位移装置包括移动层、固定层，所述移动层包括第一位移层、第二位移层、第三位移层，所述第三位移层设置于所述水平架上，所述第三位移层能够沿所述水平架的左右走向驱动所述第二位移层；所述第二位移层能够沿所述水平架的前后走向驱动所述第一位移层；所述第一位移层能够沿所述水平架所处平面的竖直方向驱动所述固定层；所述固定层用以固定安装所述激光切割机。

进一步的，所述第三位移层包括定位基板、第三电机、第一导轨，所述定位基板设置于所述水平架上，所述定位基板的上表面设置有多根所述第一导轨，所述第一导轨沿所述水平架的左右走向设置，所述定位基板的上表面位于多根所述第一导轨的中间位置设置有所述第三电机；所述第二位移层包括第二基板、第二滑块、第二定块，所述第二滑块配合所述第一导轨开设有滑槽，多个所述第二滑块对应一根所述第一导轨设置，使得所述第二滑块能够滑动连接至所述第一导轨上；所述第三电机固接于所述定位基板的上表面，所述第三电机的输出轴上设置外螺纹，所述第三电机的输出轴与多根所述第一导轨均平行设置，所述第二定块固接于所述第二基板的下表面，所述第二定块上开设有用以配合所述第三电机的输出轴的内螺纹孔，使得所述第三电机的输出轴转动时，所述第二定块能够带动所述第二基板沿所述第一导轨的走向往复移动。

进一步的，所述第二位移层还包括第二电机、第二导轨，所述第二基板的上表面设置有多根第二导轨，所述第二导轨沿所述水平架的前后走向设置；所述第一位移层包括第一基板、第一滑块、第一定块，所述第一滑块上配合所述第二导轨开设有滑槽，多个所述第一滑块对应一根所述第二导轨设置，使得所述第一滑块能够滑动连接至所述第二导轨上；所述第二电机固接于所述第二基板的上表面，所述第二电机的输出轴上设置外螺纹，所述第二电机的输出轴与多根所述第二导轨均平行设置，所述第一定块固接于所述第一基板的下表面，所述第一定块上开设有用以配合所述第二电机的输出轴的内螺纹孔，使得所述第二电机的输出轴转动时，所述第一定块能够带动所述第一基板沿所述第二导轨的走向往复移动。

进一步的，所述第一位移层还包括升降基板、升降装置、第一电机，导向杆，所述第一基板的上表面设置有多根所述导向杆，所述导向杆垂直于所述水平架所处平面设置，所述导向杆贯穿所述升降基板且所述导向杆与所述升降基板之间为滑动连接；所述升降装置包括升降杆、啮合部，所述升降杆的一端固接于所述第一基板的上表面，所述啮合部固接于所述升降基板的上表面，所述升降杆的另一端贯穿所述升降基板，所述升降杆与所述啮合部之间滑动连接；所述升降杆上设置有细牙啮合齿，所述第一电机的输出轴上配合所述升降杆设置有细牙啮合齿，所述第一电机的输出轴与所述啮合部转动连接，所述第一电机的输出轴与所述升降杆啮合，使得所述第一电机的输出轴转动时，所述升降基板能够沿所述导向杆的走向上下往复移动。

进一步的，所述固定层包括固定板、支撑板，所述固定板垂直固接于所述升降基板的前端，两个所述支撑板分别设于所述固定板的两侧且所述支撑板与所述升降基板固接；所述固定板用以固接所述激光切割机的机体。

进一步的，所述水平架上并列设置有多个所述第三位移层，并在所述第三位移层上依次设置所述第二位移层、第一位移层、固定层。

进一步的，所述切割台包括滑道、收集箱、第一杆、第二杆，所述第一杆与所述第二杆之间设置为空腔，所述空腔用以容纳所述滑道，所述滑道倾斜向下设置，所述收集箱置于所述滑道的下端；所述第一杆与所述第二杆之间的区域为切割区域，所述滑道的上端入口与所述切割区域对接，使得所述激光切割机在切割区域完成切割之后，切割成品能够直接落入到所述滑道的上端入口，从而滑落至所述收集箱内。

进一步的，所述辊筒装置包括下辊筒、上辊筒、挂接件，所述辊筒装置的整体结构通过所述挂接件固接于所述前挂梁上，所述下辊筒与所述上辊筒的辊压间隙正对所述第二杆且所述辊压间隙的高度不低于所述第二杆的高度，使得所述辊筒装置能够将薄片输送至所述切割区域。

进一步的，所述第一杆的前方设置有废料辊。

进一步的，导向杆设置有多根，位于所述第一基板的四角，在升降基板上设置对应的滑动接头，使得导向杆配合所述滑动接头能够限制升降基板的上升和下降时的稳定性。

进一步的，啮合部包括竖直部和水平部，所述竖直部与升降杆配合使用，所述水平部与第一电机的输出轴配合使用；竖直部与水平部局部结构重合，使得升降杆与第一电机的输出轴能够啮合。

进一步的，导轨包括圆柱型的滑肋、固接于滑肋下方的固接肋，所述固接肋用以固接滑肋至基板上，所述滑肋与滑槽结合，使得滑块能够在滑肋上滑动。

进一步的，支撑板为直角三角板结构，支撑板的直角长边与固定板固接，支撑板的直角短边与升降基板固接，用以加强固定板与升降基板的连接强度。

进一步的，固定板上设置有多个固定孔，所述机体上对应设置多个固定孔，通过螺钉固接。

进一步的，所述挂接件与辊筒装置之间为固定连接，下辊筒的直径小于上辊筒；挂接件包括挂接部和直连部，所述直连部与辊筒装置连接固定，挂接部挂接至前挂梁之上。

本发明的有益效果为：

1.本发明提出的一种双头在线飞行激光切割装置，可将薄片切割成所需的形状，且大幅提高整张薄片的使用率和薄片成丝率，不易产生废品；且切割过程中无噪音、无粉尘，有效提升了现场的生产环境。

2.位移装置包括三层独立位移结构，基于水平架的位置，可以实现立体位移，能够大范围的调节激光系统的工作区域；每一层的移动由电机控制，电机采用伺服电机精确控制移动距离，多层配合，实现精确控制，降低废品产生率。

3.水平架上可并列设置多个位移装置，控制多个激光切割机，每个激光切割机与其对应的位移装置均独立控制，对薄片进行同步切割，提高切割效率。

4.切割台上设置切割区域，用于输送薄片的辊筒装置正对切割区域设置，辊压间隙的高度可以与切割区域的平台平齐设置，辊压间隙的高度也可以略高于切割区域的平台，使得辊筒装置输送出薄片时，能够稳定的置于切割区域的平台之上。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的立体结构图；

图2为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的立体剖面结构图；

图3为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的切割台的剖面结构图；

图4为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的局部结构后视视图；

图5为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的位移装置的后视结构图；

图6为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的位移装置的正视结构图；

图7为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的位移装置的后视立体剖面图；

图8为本发明实施例的一种双头在线飞行激光切割装置的位移装置的侧视立体剖面图。

图中：1、支撑架；2、位移装置；3、激光切割机；4、切割台；5、第一位移层；6、第二位移层；7、第三位移层；8、辊筒装置；9、薄片；11、水平架；12、前挂梁；21、固定板；22、支撑板；25、导向杆；31、机体；32、切割头；41、滑道；42、收集箱；43、第一杆；44、第二杆；45、废料辊；51、第一基板；52、第一电机；53、升降装置；54、第一滑块；55、升降基板；56、第一定块；61、第二基板；62、第二电机；63、第二导轨；64、第二滑块；67、第二定块；71、定位基板；72、第三电机；73、第一导轨；81、下辊筒；82、上辊筒；83、挂接件。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创在性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，设计方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。

本发明实施例提供了一种双头在线飞行激光切割装置，请参阅图1-图8，主要包括支撑架1、位移装置2、激光切割机3、切割台4、辊筒装置8，所述支撑架1的水平架11上设置有所述位移装置2，所述位移装置2的位移输出端与所述激光切割机3的机体31固接，所述激光切割机3的切割头32正对所述切割台4上的切割区域设置，使得所述位移装置2能够带动所述激光切割机3在所述切割区域的上方移动；所述辊筒装置8挂装至所述支撑架1的前挂梁12上且所述辊筒装置8正对所述切割台4的切割区域，使得所述辊筒装置8能够将薄片9输送至所述切割区域，所述激光切割机3对所述切割区域的所述薄片9进行切割。

支撑架1为基础支架结构，包括前挂梁12、水平架11、支撑脚、平衡杆、连接杆等，如图1、图2中所示。其中，支撑脚、平衡杆、连接杆均为本领域普通技术人员可以很容易想得到的现有技术，故在此不再详述。

水平架11上设置位移装置2，位移装置2包括三轴立体移动结构，能够实现立体空间内的位置调控。激光切割机3与位移装置2的位移输出端连接，使得位移装置2能够调控激光切割机3的位置，对切割台4上的切割区域内的薄片9进行精确切割，控制切割成品的形状。

前挂梁12上挂接辊筒装置8，辊筒装置8用以输送薄片9。辊筒装置8的辊压间隙应正对切割区域设置，且，辊压间隙的高度应不低于切割区域所处平台的高度，使得辊压间隙内的薄片9能够顺利的输送置于切割区域所处的平台之上。

当辊压间隙的高度与切割区域所处平台的高度相同，即，平齐时，薄片9刚好能够直接置于切割区域所处的平台之上。薄片9与切割区域所处的平台之间几乎无夹角，激光切割机3的切割形状则完全由激光切割机3的激光轨迹决定。

当辊压间隙的高度略高于切割区域所处平台的高度时，薄片9输送出辊压间隙之后，向下落在切割区域的所处平台之上，能够将薄片9置于切割区域所处的平台之上，薄片9与切割区域所处平台之间的夹角非常小，不影响激光切割机3的切割形状。

可以理解的是，辊压间隙的高度不应过高，使得薄片9与切割区域所处的平台之间产生较大的夹角，对激光切割机3的轨迹形状产生影响。

本发明的实施例中，切割台4与辊筒装置8对应设置。切割台4的切割区域与辊筒装置8的薄片9的输送位置对应设置，使得薄片9能够稳定的输送至切割区域，从而被切割。

具体的，切割台4包括滑道41、收集箱42、第一杆43、第二杆44，第一杆43与第二杆44均位于切割台4的上表面，第一杆43与第二杆44之间可以设置为空腔，空腔用以容纳滑道41。滑道41可以倾斜向下设置，收集箱42位于滑道41的下端出口位置，用以收集切割成品。

第一杆43与第二杆44之间的区域即为切割区域，滑道41的上端入口与切割区域对接，但上端入口不超过所述切割区域的平面，使得薄片9的结构平整。激光切割机3在切割区域对薄片9进行切割，切割成品能够直接落入到滑道41内，从而滑落至收集箱42内。

可以理解的是，滑道41的上端入口的大小应大于切割成品，使得切割成品能够稳定的落入到滑道41内。滑道41的上端入口可以仅占据部分空腔的面积，另一部分空腔结构的下方可以设置负压装置，对薄片9进行负压操作，使得薄片9能够稳定的贴合在切割区域之上，与切割区域所处平台之间的夹角始终趋近于零或等于零。

本发明的实施例中，第一杆43远离支撑架1设置，第二杆44靠近支撑架1设置。支撑架1的前挂梁12与第二杆44的距离更小。辊筒装置8在进行挂装时，可以根据第二杆44的位置确定其安装位置。辊筒装置8包括下辊筒81、上辊筒82、挂接件83，辊筒装置8的整体结构通过挂接件83固接于前挂梁12上。下辊筒81与上辊筒82相互配合，用以输送薄片9。

挂接件83可以包括挂接部和直连部，其中，直连部与辊筒装置8的整体结构连接固定，使得两个辊筒可以自由转动，在经过驱动之后，能够向特定的方向输送薄片9。挂接部的一端与直连部固接，另一端能够挂接至前挂梁12上，并与之固接。两个挂接件83可以分设于辊筒装置8的两端，使得辊筒装置8能够稳定的挂接于前挂梁12上。

下辊筒81的直径可以小于上辊筒82，以其中一个辊筒作为主动辊筒，调整转动方向，即可向特定的方向输送薄片9。

对于第二杆44来说，下辊筒81与上辊筒82之间的辊压间隙在进行水平方向的薄片9的输送时，辊压间隙的高度应不低于第二杆44的高度且高度差较小，避免薄片9不能输送至切割区域内，一方面可以避免与第二杆44的侧壁产生抵接、折断、损毁等现象；另一方面，可以降低薄片9与切割区域所处平台的夹角，实现精确的形状控制切割。

激光切割机3对薄片9进行切割之后，残余废料依然具备一定的通长式的结构，需要进行收集，可以进行再利用，因此，可以在第一杆43的前方设置废料辊45对残余废料结构进行收集，可以将残余废料缠绕至废料辊45上，或者通过废料辊45转运至回收装置内。

本发明的实施例中，激光切割机3包括机体31、切割头32，机体31的下端连接所述切割头32，如图1、图2中所示。实际连接结构根据激光切割机3的个体差异存在一定的偏差，可以通过切割台4与支撑架1之间的相对位置关系进行调整。

可以理解的是，激光切割机3的切割头32发出的激光束可以正对切割区域所处的平面，使得薄片9被切割后的形状可控。

可以理解的是，切割头32正对切割区域的所处的平面，是垂直方向的正对，从平面的正上方向平面发射激光；辊压间隙正对切割区域的所处的平面，是从水平方向而言，从平面的侧方向平面输送薄片。

本发明的实施例中，位移装置2包括移动层、固定层。其中，位移层包括第一位移层5、第二位移层6、第三位移层7，第三位移层7设置于水平架11上，第三位移层7能够沿水平架11的左右走向驱动第二位移层6；第二位移层6能够沿水平架11的前后走向驱动第一位移层5；第一位移层5能够沿水平架11所处平面的竖直方向驱动固定层；固定层用以固定安装激光切割机3。

请参阅图1，以正对激光切割机3的方向为标准，水平架11的左右走向，即为通长式的结构走向，第三位移层7的驱动走向。

以正对激光切割机3的方向为标准，水平架11的前后走向，即为短边结构的走向，第二位移层6的驱动走向。

以正对水平架11所处的平面为标准，竖直方向即为第一位移层5的驱动走向。

可以理解的是，以上三层的走向均为往复式的驱动。三层位移结构相互配合，则可以在立体空间范围内对激光切割机3进行控制。

具体的，第三位移层7包括定位基板71、第三电机72、第一导轨73。其中，定位基板71设置于水平架11上，在激光切割机3进行工作之前，应确保定位基板71与水平架11之间的固定连接，使得位移装置2在进行位移调控时，定位基板71相对与水平架11的位置不产生变化。

第三电机72的驱动机可以设置于定位基板71的侧边的端部，第三电机72的输出轴可以置于定位基板71的上表面，并延伸至另一端进行转动连接，使得输出轴可以受驱动机的驱动而转动。第一导轨73可以设置两根，分设于第三电机72的输出轴的两侧。

可以理解的是，第一导轨73可以沿水平架11的左右走向进行设置。

具体的，第二位移层6包括第二基板61、第二电机62、第二导轨63、第二滑块64、第二定块67。其中，第二滑块64、第二定块67设置于第二基板61的下表面，第二导轨63、第二电机62设置于第二基板61的上表面。

第二滑块64与第一导轨73的位置对应设置，第二滑块64上可以开设滑槽，第一导轨73可以分为圆柱型的滑肋、固接于滑肋下方的固接肋。滑槽能够配合圆柱型的滑肋进行滑动连接，使得固接于第二基板61下表面的第二滑块64能够在第一导轨73上滑动。固接肋则用以将滑肋固接于定位基板71上。可以理解的是，多个第二滑块64可以同时与一根第一导轨73进行配合使用，确保滑动稳定性。

第二定块67与第三电机72的输出轴对应设置，第三电机72的输出轴上可以设置外螺纹，第二定块67上则可以对应开设内螺纹孔，使得第三电机72的输出轴能够与第二定块67进行螺纹结合。当第三电机72驱动其输出轴转动时，第二定块67不能产生转动，则会沿第三电机72的输出轴进行移动，将转动运动转化为直线移动，同时第二滑块64在第一导轨73上滑动。

第二导轨63分设于第二电机62的两侧，第二电机62的驱动机与第二基板61的后端固接，第二电机62的输出轴的远端与第二基板61的前端转动连接，使得第二电机的驱动机能够驱动输出轴进行转动。

具体的，第一位移层5包括第一基板51、第一电机52、升降装置53、第一滑块54、升降基板55、第一定块56、导向杆25。

其中，第一滑块54、第一定块56位于第一基板51的下表面。第一滑块54的位置可以对应第二导轨63进行设置，第一定块56对应第二电机62的输出轴设置，可以理解的是，第一滑块54与第二导轨63的配合关系、第一定块56与第二电机62的输出轴的配合关系及相关结构可以同理第一导轨73与第二滑块64、第二定块67与第三电机72的输出轴的配合关系及相关结构设置，仅位移方向、范围不同。第二导轨63的可以沿水平架11的前后走向设置，使得第二电机62转动时，能够驱动第一基板51沿第二导轨63前后往复移动。

可以设置四根导向杆25分别固接于第一基板51的四个角的位置上，导向杆25贯穿升降基板55，升降基板55上可以对应设置滑动接头，便于导向杆与升降基板55之间的相对滑动，同时稳定升降基板的上升和下降的同步性。导向杆25可以垂直于水平架11的所处平面设置。

升降装置53包括升降杆、啮合部，升降杆的一端固接于第一基板51的上表面，可以位于中心位置；啮合部固接于升降基板55的上表面，升降杆的另一端贯穿升降基板55，升降杆与啮合部之间可以设置为滑动连接。

第一电机52可以固接于升降基板55的后端，第一电机52的输出轴则相对于升降基板55平行设置。升降杆相对于升降基板55垂直设置。

可以在升降杆上设置细牙啮合齿，在第一电机52的输出轴上配合升降杆设置细牙啮合齿，使得第一电机52的输出轴能够与升降杆啮合；第一电机52的输出轴与啮合部可以转动连接，使得第一电机52的输出轴转动时，升降基板55能够沿导向杆的走向上下往复移动。

进一步的，啮合部可以包括竖直部和水平部，所述竖直部与升降杆配合使用，所述水平部与第一电机52的输出轴配合使用；竖直部与水平部局部结构重合，使得升降杆与第一电机52的输出轴能够啮合。即，第一电机52的输出轴与升降杆是相互垂直的。

本发明的实施例中，固定层包括固定板21、支撑板22。固定板21的下端与升降基板55固接，固定板21可以为长方形板，其板面用于固接机体31；支撑板22作为加强板可以为直角三角型板，两个支撑板22分设于固定板21的两侧，用以加强升降基板55与固定板21的固接稳定性。

具体的，固定板21可以垂直固接于升降基板55的前端，两个支撑板22分别设于固定板21的两侧，支撑板22的直角长边与固定板21固接，支撑板22的直角短边与升降基板55固接，使得两个支撑板22能够支撑固定板21的垂直固接结构的稳定性，确保激光切割机3的激光发射基础方向。

固定板21、机体31上可以设置固定孔，通过螺钉进行固接即可。

本发明的实施例中，定位基板71的面积应远大于第二基板61的面积，使得第二基板61能够在定位基板71上进行较大范围的移动，其表现为，第二基板61的长度可以为定位基板71的一半、宽可以为定位基板71的一半。第一基板51的大小则可以与第二基板61的大小一致。

进一步的，可以延长定位基板71的长度，使得定位基板71能够覆盖两个位移装置2的底座需求结构，在同一个定位基板71上并列设置两个位移装置2。其上，依次设置第三位移层7、第二位移层6、第一位移层5及固定层。

或者，直接在水平架11上并列设置多个第三位移层7，多个第三位移层7之间不产生相互影响即可。然后，在第三位移层7上依次设置第二位移层6、第一位移层5、固定层。

基于精度需求，第一电机52、第二电机62、第三电机72均可以采用伺服电机，由控制系统进行联合控制，从而实现薄片9的精准切割，获取想要的形状。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。