專利名稱：高速大幅面激光切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光切割機，尤其涉及一種高速大幅面激光切割機。
背景技術(shù)：
機載式激光切割機是實現(xiàn)超大幅面加工(8mX2m以上)的主要手段之一，目前常見的傳統(tǒng)機載式激光切割機直接將激光發(fā)生器及其伺服驅(qū)動裝置連接在橫梁上，因二者的重量較大，這種剛性連接方式使驅(qū)動裝置部分慣量增加，造成系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能降低，因此不得不選用功率更大的伺服電機和驅(qū)動器來保證一定的動態(tài)響應(yīng)性能，但即便如此仍不能從根本上解決響應(yīng)滯后的問題，尤其在切割輪廓復(fù)雜的工件時常會出現(xiàn)圖形失真的情況。且激光發(fā)生器本身也十分精密，以目前占主流的二氧化碳快軸流激光發(fā)生器為例，其內(nèi)部關(guān)鍵原件羅茨泵在工作中轉(zhuǎn)速超過IOOOOrpm，其工作環(huán)境要求安裝在一個堅固穩(wěn)定的平臺上，如激光發(fā)生器直接參與高速切割中的劇烈加減速運動，對其正常運行十分不利。此外機載式激光切割機的橫梁基本采用同步雙驅(qū)結(jié)構(gòu)，將兩個驅(qū)動裝置安裝在同一個床身上，兩者呈完全剛性連接。但因為兩側(cè)齒條在加工和安裝過程中不可能實現(xiàn)完全一致，有時甚至有較大偏差，兩個驅(qū)動裝置安裝在同一個床身上造成床身只能以自身的彈性變形來適應(yīng)兩側(cè)驅(qū)動裝置的不一致。因床身剛性極高，即便非常微小的形變也會產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，而這些應(yīng)力必然要通過傳動鏈在床身與底座之間傳送，進而有可能損壞精密的傳動系統(tǒng)或造成傳動系統(tǒng)的提如磨損。目前同行業(yè)內(nèi)的大幅面激光切割機基本都采用了分區(qū)除塵系統(tǒng)來解決大范圍內(nèi)粉塵收集的問題，而對分區(qū)除塵系統(tǒng)的控制主要采用機械開關(guān)或電感式接近開關(guān)。但對于五軸或多軸三維大幅面激光切割機而言，因為切割頭的位置由多軸同時控制，僅靠一組或幾組開關(guān)，已無法實現(xiàn)對激光切割頭位置的精確定位。這樣往往會造成激光切割頭在某一區(qū)域切割，卻是另一處的除塵系統(tǒng)在工作，產(chǎn)生粉塵的區(qū)域與除塵的區(qū)域不匹配，因此造成粉塵難以有效收集，從而污染了車間的工作環(huán)境，嚴重的甚至?xí)l(fā)生因粉塵超標而引起的火災(zāi)爆炸事故。同時由于開關(guān)數(shù)量眾多，激光切割機發(fā)生故障的頻率也相應(yīng)較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種高速大幅面激光切割機，該激光切割機采用分體式驅(qū)動結(jié)構(gòu)，將激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置獨立出來，使二者質(zhì)量不參與切割的頻繁高速往復(fù)移動，同時橫梁伺服驅(qū)動裝置采用雙邊齒輪齒條同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠有效調(diào)節(jié)齒輪齒條之間的間隙，從根本上解決了雙驅(qū)同步軸不同步的問題，并采用了分區(qū)除塵裝置，該裝置能有效解決大范圍內(nèi)粉塵收集的問題。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高速大幅面激光切割機，包括兩平行的機床底座、安裝在所述兩平行機床底座上端面的直線導(dǎo)軌、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導(dǎo)軌滑動的橫梁、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅(qū)動裝置、激光發(fā)生器、激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置和懸臂梁，所述懸臂梁一端能夠在橫梁上沿橫梁長度方向滑動，懸臂梁另一端設(shè)有能夠相對懸臂梁自由運動的激光切割頭；所述橫梁伺服驅(qū)動裝置包括伺服電機、安裝在伺服電機輸出軸上的減速器、床身和齒輪，所述床身上正對減速器下端安裝軸位置處設(shè)有槽，所述齒輪固定在減速器下端并能夠與安裝在直線導(dǎo)軌一側(cè)的齒條相嚙合。所述激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置均安裝在直線導(dǎo)軌上并能夠沿直線導(dǎo)軌滑動，激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置之間為剛性連接，所述橫梁與激光發(fā)生器之間通過彈性連接件連接；所述橫梁伺服驅(qū)動裝置還包括調(diào)控塊，所述調(diào)控塊位于槽內(nèi)，調(diào)控塊上端面與減速器剛性連接，下端面與導(dǎo)軌上端面相抵，調(diào)控塊能夠在槽內(nèi)與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調(diào)控塊的下部凸起部分上設(shè)有通孔，床身上對應(yīng)通孔的位置設(shè)有長條狀通孔；所述兩平行機床底座之間設(shè)有除塵結(jié)構(gòu)，所述除塵結(jié)構(gòu)包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風(fēng)道，每個吸塵風(fēng)道一側(cè)設(shè)有吸塵口，每個吸塵口對應(yīng)設(shè)有風(fēng)門，風(fēng)門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前激光切割頭的實際位置控制。所述彈性連接件一端為空心彈性體，另一端為空心管，所述空心彈性體一端連接在橫梁上，所述空心管一端連接在激光發(fā)生器上。設(shè)有氣缸,所述氣缸安裝在激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置外側(cè),氣缸上設(shè)有磁性開關(guān)，所述磁性開關(guān)能夠檢測激光發(fā)生器的極限跟隨距離。所述氣缸為磁性氣缸。所述調(diào)控塊上端面與減速器之間為螺栓連接。所述槽在平行于橫梁軸向中心線方向上的尺寸大于調(diào)控塊在該方向上的尺寸，調(diào)控塊恰能在槽內(nèi)滑動。所述吸塵風(fēng)道通過吸塵管道與吸塵風(fēng)機連接。所述風(fēng)門的啟閉控制方式為，數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測當(dāng)前激光切割頭的實時工作行程并能夠根據(jù)所述實時工作行程計算出激光切割頭的當(dāng)前實際位置，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)激光切割頭的當(dāng)前實際位置控制對應(yīng)風(fēng)門的啟閉。本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:采用分體式驅(qū)動結(jié)構(gòu)，將激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動獨立出來，同時在橫梁與激光發(fā)生器之間通過彈性連接件連接，使激光發(fā)生器及其伺服驅(qū)動裝置的質(zhì)量小范圍內(nèi)不參與切割的頻繁高速往復(fù)移動，提高了切割機的動態(tài)響應(yīng)性能，同時激光發(fā)生器可四面開放，有利于檢測維修；橫梁伺服驅(qū)動裝置采用雙邊齒輪齒條同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過調(diào)控塊在床身槽內(nèi)的滑動，帶動安裝在減速器上的齒輪運動，從而調(diào)節(jié)齒輪與齒條之間的齒隙大小，解決了因為累計誤差造成床身扭曲，內(nèi)應(yīng)力損壞傳動系統(tǒng)的問題；采用多腔分區(qū)式除塵系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前激光切割頭的實際位置控制相應(yīng)風(fēng)門的啟閉，使吸塵口與產(chǎn)生粉塵的區(qū)域相對應(yīng)，且吸塵口風(fēng)門可獨立開合，使得同樣的風(fēng)機功率在分割后的小范圍內(nèi)吸塵時的除塵效率提高，煙塵除凈率可達96 %。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖右側(cè)；圖3為圖2中A部分的放大圖；圖4為所述橫梁伺服驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4的左視圖；圖6為所述調(diào)控塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6中A-A面的剖視圖；圖8為所述除塵結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)合圖1至圖8對本發(fā)明做進一步的詳細說明。參照圖1至圖3。一種高速大幅面激光切割機，包括兩平行的機床底座1、安裝在所述兩平行機床底座上端面的直線導(dǎo)軌2、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導(dǎo)軌滑動的橫梁3、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅(qū)動裝置4、激光發(fā)生器5、激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置6和懸臂梁9，所述懸臂梁9 一端能夠在橫梁3上沿橫梁長度方向滑動，懸臂梁9另一端設(shè)有能夠相對懸臂梁自由運動的激光切割頭10。激光發(fā)生器5與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置6之間為剛性連接，且兩者均安裝在直線導(dǎo)軌2上并能夠沿直線導(dǎo)軌2滑動，橫梁3與激光發(fā)生器5之間通過彈性連接件7連接。彈性連接件7 —端為空心彈性體701，另一端為空心管702，空心彈性體701 —端連接在橫梁3上，空心管702 —端連接在激光發(fā)生器5上。彈性體701和空心管702中間均為中空，激光光束可從其中通過，同時空心彈性體701使激光發(fā)生器5和激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置6可以在橫梁3小范圍運動時暫時保持靜止?fàn)顟B(tài)，從而使激光發(fā)生器5和激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置6的質(zhì)量暫時不參與切割的頻繁高速往復(fù)運動。設(shè)有氣缸8,氣缸8安裝在激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置6外側(cè),氣缸8上設(shè)有磁性開關(guān)，所述磁性開關(guān)能夠檢測激光發(fā)生器5的極限跟隨距離。使用時，氣缸8不充氣，僅利用其上的磁性開關(guān)來檢測激光發(fā)生器5的極限跟隨距離，防止橫梁3與激光發(fā)生器5之間距離過近引起碰撞，或者橫梁3與激光發(fā)生器5之間分離過遠而扯斷電纜，其中極限跟隨距離是指氣缸8的最大行程距離和最小行程距離。氣缸8可為磁性氣缸。參照圖4至圖7。橫梁伺服驅(qū)動裝置4包括伺服電機401、安裝在伺服電機輸出軸上的減速器402、調(diào)控塊12、床身404和齒輪405，床身404能夠沿直線導(dǎo)軌2滑動，伺服電機中心軸與減速器中心軸重合并縱向垂直于直線導(dǎo)軌，床身404上正對減速器下端安裝軸位置處設(shè)有槽403，齒輪405固定在減速器下端并位于槽403下端，且能夠與安裝在直線導(dǎo)軌一側(cè)的齒條406相哨合。調(diào)控塊12位于槽403內(nèi)，槽403在平行于橫梁軸向中心線方向上的尺寸大于調(diào)控塊12該方向上的尺寸，調(diào)控塊12上端面與減速器402通過螺栓連接，下端面與導(dǎo)軌2上端面相抵，調(diào)控塊12能夠在槽403內(nèi)與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動。調(diào)控塊12的滑動會帶動減速器402運動，從而帶動安裝在減速機下端安裝軸上的齒輪405運動，從而控制齒輪405與齒條406之間的齒隙大小。調(diào)整好齒隙后，用螺栓通過調(diào)控塊12下部凸起部分121上設(shè)的通孔122與床身404上設(shè)的長條狀通孔將調(diào)控塊與床身緊固在一起。參照圖8。兩平行機床底座I之間設(shè)有除塵結(jié)構(gòu)11，除塵結(jié)構(gòu)11包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風(fēng)道，每個吸塵風(fēng)道一側(cè)設(shè)有吸塵口，每個吸塵口對應(yīng)設(shè)有風(fēng)門，每個風(fēng)門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)單獨控制。數(shù)控系統(tǒng)可檢測當(dāng)前激光切割頭的實時工作行程并根據(jù)該實時工作行程計算出激光切割頭的當(dāng)前實際位置，根據(jù)激光切割頭的當(dāng)前實際位置控制其對 應(yīng)風(fēng)門的啟閉。吸塵風(fēng)道通過吸塵管道與吸塵風(fēng)機連接。
權(quán)利要求
1.一種高速大幅面激光切割機，包括兩平行的機床底座(I)、安裝在所述兩平行機床底座上端面的直線導(dǎo)軌(2)、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導(dǎo)軌滑動的橫梁(3)、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅(qū)動裝置(4)、激光發(fā)生器(5)、激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置(6)和懸臂梁(9)，所述懸臂梁(9) 一端能夠在橫梁(3)上沿橫梁長度方向滑動，懸臂梁(9)另一端設(shè)有能夠相對懸臂梁自由運動的激光切割頭(10);所述橫梁伺服驅(qū)動裝置(4)包括伺服電機(401)、安裝在伺服電機輸出軸上的減速器(402)、床身(404)和齒輪(405)，所述床身(404)上正對減速器下端安裝軸位置處設(shè)有槽(403)，所述齒輪(405)固定在減速器下端并能夠與安裝在直線導(dǎo)軌一側(cè)的齒條(406)相哨合,其特征在于: 所述激光發(fā)生器(5)與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置(6)均安裝在直線導(dǎo)軌(2)上并能夠沿直線導(dǎo)軌(2)滑動，激光發(fā)生器(5)與激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置(6)之間為剛性連接，所述橫梁(3)與激光發(fā)生器(5)之間通過彈性連接件(7)連接；所述橫梁伺服驅(qū)動裝置(4)還包括調(diào)控塊(12)，所述調(diào)控塊(12)位于槽(403)內(nèi)，調(diào)控塊(12)上端面與減速器(402)剛性連接，下端面與導(dǎo)軌(2)上端面相抵，調(diào)控塊(12)能夠在槽(403)內(nèi)與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調(diào)控塊(12)的下部凸起部分(121)上設(shè)有通孔(122)，床身(404)上對應(yīng)通孔(122)的位置設(shè)有長條狀通孔；所述兩平行機床底座(I)之間設(shè)有除塵結(jié)構(gòu)(11)，所述除塵結(jié)構(gòu)(11)包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風(fēng)道，每個吸塵風(fēng)道一側(cè)設(shè)有吸塵口，每個吸塵口對應(yīng)設(shè)有風(fēng)門，風(fēng)門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前激光切割頭的實際位置控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述彈性連接件(7)一端為空心彈性體(701)，另一端為空心管(702)，所述空心彈性體(701) —端連接在橫梁(3)上，所述空心管(702) —端連接在激光發(fā)生器(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:設(shè)有氣缸(8)，所述氣缸(8)安裝在激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置(6)外側(cè)，氣缸(8)上設(shè)有磁性開關(guān)，所述磁性開關(guān)能夠檢測激光發(fā)生器(5)的極限跟隨距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述氣缸(8)為磁性氣缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述調(diào)控塊(12)上端面與減速器(402)之間為螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述槽(403)在平行于橫梁(3)軸向中心線方向上的尺寸大于調(diào)控塊(12)在該方向上的尺寸，調(diào)控塊(12)恰能在槽(403)內(nèi)滑動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述吸塵風(fēng)道通過吸塵管道與吸塵風(fēng)機連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于:所述風(fēng)門的啟閉控制方式為，數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測當(dāng)前激光切割頭的實時工作行程并能夠根據(jù)所述實時工作行程計算出激光切割頭的當(dāng)前實際位置，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)激光切割頭的當(dāng)前實際位置控制對應(yīng)風(fēng)門的啟閉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速大幅面激光切割機，該激光切割機采用分體式驅(qū)動結(jié)構(gòu)，將激光發(fā)生器及其伺服驅(qū)動裝置獨立出來，使二者的質(zhì)量在小范圍內(nèi)不參與切割的頻繁高速往復(fù)移動，提高了切割機的動態(tài)響應(yīng)性能；橫梁伺服驅(qū)動裝置采用雙邊齒輪齒條同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過調(diào)控塊在床身槽內(nèi)的滑動，帶動安裝在減速器上的齒輪運動，從而調(diào)節(jié)齒輪與齒條之間的齒隙大小，解決了因為累計誤差造成床身扭曲，內(nèi)應(yīng)力損壞傳動系統(tǒng)的問題；采用多腔分區(qū)式除塵系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前激光切割頭的實際位置控制相應(yīng)風(fēng)門的啟閉，使吸塵口與產(chǎn)生粉塵的區(qū)域相對應(yīng)，且吸塵口風(fēng)門可獨立開合，使得同樣的風(fēng)機功率在分割后的小范圍內(nèi)吸塵時的除塵效率提高。
文檔編號B23K26/42GK103170748SQ201110439398
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者沈暉, 張鵬程, 文國民, 宋維建 申請人:蘇州領(lǐng)創(chuàng)激光科技有限公司