具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备及控制方法与流程

本发明涉及薄板激光切割设备，尤其是涉及具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备及控制方法。

背景技术：

1、薄板激光切割机是一种高效的自动化切割设备，广泛应用于金属加工、电子制造、汽车制造、模具制造、广告标识等行业。它利用高能量密度的激光束作为切割工具，可以精确、快速地切割各种薄板材料，如不锈钢、碳钢、铝板、铜板、塑料等。

2、薄板激光切割机的工作原理是：激光器产生高功率密度的激光束，通过光学系统聚焦到薄板材料表面，使薄板材料在极短时间内达到熔点或气化点，从而实现切割。薄板激光切割机具有以下优点：

3、切割精度高：薄板激光切割机的切割精度可达±0.1mm，切割边缘光滑，无毛刺，无需后处理。

4、切割速度快：薄板激光切割机的切割速度快，是传统机械切割的10倍以上，大大提高了生产效率。

5、切割质量好：薄板激光切割机的切割质量好，切割边缘平整，无机械应力，无变形。

6、适用材料广泛：薄板激光切割机可以切割多种薄板材料，包括金属、非金属和复合材料。

7、自动化程度高：薄板激光切割机可以实现自动化切割，减少人工操作，降低劳动强度。

8、节省材料：薄板激光切割机可以实现任意形状的切割，减少材料浪费，提高材料利用率。

9、灵活性高：薄板激光切割机可以根据需求快速调整切割参数，适应不同的切割要求。

10、薄板激光切割机在对薄板材料进行切割时，激光束会穿透薄板材料，因此采用镂空的支撑件来避开薄板材料的激光切割路线。

11、然而薄板激光切割机日常工作面对不同型号不同形状的薄板切割任务，如何配合薄板激光切割机的切割控制系统设计一种自动可调的支撑结构配合支撑，提升薄板激光切割机的换产效率是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备及控制方法。采用如下的技术方案：

2、具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备，包括薄板上料单元、自动可调支撑模块和激光切割单元，自动可调支撑模块可拆卸安装在薄板上料单元的末端，自动可调支撑模块包括外框支撑组件、点阵式可控悬浮支撑组件和基于芯片的支撑控制单元，点阵式可控悬浮支撑组件包括支撑底座和多根伸缩式悬浮支撑杆组件，支撑底座安装在外框支撑组件范围内，顶部设有多个点阵安装位，所述多根伸缩式悬浮支撑杆组件的底部分别可拆卸安装在支撑底座的多个点阵安装位，多根伸缩式悬浮支撑杆组件的顶部用于支撑待切割薄板，所述支撑控制单元与激光切割单元通信连接，采集待切割薄板的切割参数，并根据切割参数控制与切割线路上存在位置冲突的若干根伸缩式悬浮支撑杆组件下降，其它伸缩式悬浮支撑杆组件上升，激光切割单元对待切割薄板完成激光切割。

3、通过采用上述技术方案，为了解决自动化的在切割不同待切割薄板需要对支撑装置进行调整的问题，设置可调支撑模块，原理是采用多根伸缩式悬浮支撑杆组件，支撑控制单元与激光切割单元通信交互待切割薄板的切割参数，可以得到切割轮廓线的参数，这个切割轮廓线垂直向下投影，有干涉风险位置的伸缩式悬浮支撑杆组件进行自动化控制的缩回操作，可以避免在切割时对支撑装置产生损伤，还能避免支撑装置与激光切割位置直接接触影响激光切割效果。

4、可选的，薄板上料单元包括卷板上料机和薄板输送机，所述卷板上料机上装载薄板卷筒，薄板卷筒的出料端与薄板输送机的进料端连接，外框支撑组件连接在薄板输送机的出料端。

5、通过采用上述技术方案，卷板上料机配合薄板输送机可以形成薄板的连续上料，提升批量激光切割效率。

6、可选的，外框支撑组件包括多个支撑件、框架件和可控限位装置，框架件可拆卸安装在多个支撑件的顶部，可控限位装置包括多根横向伸缩限位杆、多块限位块和基于芯片的外框形状控制器，所述多根横向伸缩限位杆的底部安装在框架件的内壁上，活塞杆朝向待切割薄板的侧边，多块限位块分别可拆卸安装在多根横向伸缩限位杆的活塞杆端部，外框形状控制器与激光切割单元通信连接交互待切割薄板外形轮廓参数，分别控制多根横向伸缩限位杆的伸缩位置，使多根横向伸缩限位杆的端部贴合在待切割薄板的外侧壁。

7、通过采用上述技术方案，外框支撑组件的作用是在激光切割时在水平位置对待切割薄板进行限位，采用多根横向伸缩限位杆分别驱动多块限位块来进行水平限位，能适应不同规格的薄板；

8、具体应用时，实际上外框形状控制器是三面限位，待切割薄板进入到框架件范围内时，位置传感器等感应器件会向激光切割单元反馈信号，激光切割单元进行横切，横切完成后，可控限位装置动作将待切割薄板限位固定。

9、可选的，伸缩式悬浮支撑杆组件包括悬浮支撑伸缩杆和万向滚珠，所述悬浮支撑伸缩杆的底部可拆卸安装在支撑底座的点阵安装位处，悬浮支撑伸缩杆的杆体竖向布置，万向滚珠安装在悬浮支撑伸缩杆的活塞杆端部。

10、可选的，万向滚珠的底座垂向外轮廓是矩形轮廓，万向滚珠的底座垂直投影完全覆盖悬浮支撑伸缩杆的垂向外轮廓。

11、通过采用上述技术方案，万向滚珠是金属材质，能抵抗一定的温度，在应用时，在切割轮廓线投影下方有风险被激光束扫到的伸缩式悬浮支撑杆组件缩回，在其他伸缩式悬浮支撑杆组件不影响对待切割薄板正常支撑的情况下，避免激光束对伸缩式悬浮支撑杆组件造成损伤，能自动化地适应不同待切割薄板的激光切割支撑。

12、可选的，横向伸缩限位杆和悬浮支撑伸缩杆均是气缸或液压伸缩杆；悬浮支撑伸缩杆的行程大于200mm。

13、通过采用上述技术方案，气缸或液压伸缩杆原理上都能实现自动控制的效果，主要看应用场景的供气和液压站的环境，考虑成本等因素进行综合选择。悬浮支撑伸缩杆的行程大于200mm可以有效避开激光束的影响。

14、可选的，激光切割单元包括五轴机器人、激光切割头和基于计算机的激光切割控制器，所述五轴机器人的底座安装在自动可调支撑模块的外侧，活动端的活动范围覆盖自动可调支撑模块范围，激光切割头安装在五轴机器人的活动端处，激光切割控制器分别与五轴机器人和激光切割头控制连接，五轴机器人的活动端驱动激光切割头移动，在待切割薄板按照设定轨迹进行激光切割；

15、支撑控制单元和外框形状控制器分别与激光切割控制器通信连接；激光切割控制器分别控制卷板上料机和薄板输送机的执行动作。

16、可选的，支撑控制单元包括控制芯片、多个电磁阀、多个位置传感器和存储器，所述多个位置传感器分别监测多根悬浮支撑伸缩杆的伸缩杆端部位置，并存储在存储器，控制芯片与存储器通信连接，根据多个位置传感器的测量值分别通过多个电磁阀控制多根悬浮支撑伸缩杆的执行动作；

17、外框形状控制器采用与支撑控制单元一致的硬件配置。

18、具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备的控制方法，采用具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备对待切割薄板进行自动激光切割，包括以下步骤：

19、步骤1，在激光切割控制器的计算机上录入待切割薄板的参数，参数包括待切割薄板厚度和切割排样图，激光切割控制器生成切割路径规划参数、五轴机器人和激光切割头的控制指令；

20、步骤2，支撑控制单元和外框形状控制器分别与激光切割控制器交互待切割薄板的参数和切割路径规划参数；

21、步骤3，以切割路径规划轮廓线为中心线，左右均设定宽度，形成设定宽度的轮廓带，轮廓带向下投影与伸缩式悬浮支撑杆组件产生干涉的多根伸缩式悬浮支撑杆组件被定义为多根待下降支撑件，支撑控制单元分别控制多根待下降支撑件的悬浮支撑伸缩杆活塞杆下降至少200mm；

22、外框形状控制器分别控制多根横向伸缩限位杆的活塞杆伸出，限位块抵住待切割薄板的侧边；

23、步骤4，激光切割控制器控制五轴机器人和激光切割头联动，在待切割薄板上完成激光切割。

24、可选的，步骤3中，左右均偏移50mm，形成50mm宽的轮廓带。

25、通过采用上述技术方案，采用冗余设计，这样能进一步避免激光切割头52焊接时激光束对伸缩式悬浮支撑杆组件22产生损伤。

26、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

27、本发明能提供具有自动可调支撑模块的薄板激光切割设备及控制方法，为了解决自动化的在切割不同待切割薄板需要对支撑装置进行调整的问题，设置可调支撑模块，采用多根伸缩式悬浮支撑杆组件，支撑控制单元与激光切割单元通信交互得到切割轮廓线的参数，这个切割轮廓线垂直向下投影，有干涉风险位置的伸缩式悬浮支撑杆组件进行自动化控制的缩回操作，避免在切割时对支撑装置产生损伤，还能避免支撑装置与激光切割位置直接接触影响激光切割效果，大幅提升薄板激光切割设备的换产效率，能适应不同规格的薄板切割需求。