專利名稱：高速大幅面激光切割機的制作方法
技術領域：
本實用新型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：
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動裝置部分慣量增加，造成系統(tǒng)動態(tài)響應性能降低，因此不得不選用功率更大的伺服電機和驅動器來保證一定的動態(tài)響應性能，但即便如此仍不能從根本上解決響應滯后的問題，尤其在切割輪廓復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，其內部關鍵原件羅茨泵在工作中轉速超過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結構，將兩個驅動裝置安裝在同·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兩側驅動裝置的不一致。因床身剛性極高，即便非常微小的形變也會產生巨大的應力，而這些應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或電感式接近開關。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，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，嚴重的甚至會發(fā)生因粉塵超標而引起的火災爆炸事故。同時由于開關數(shù)量眾多，激光切割機發(fā)生故障的頻率也相應較高。

實用新型內容為了克服上述技術缺陷，本實用新型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動結構，將激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅動裝置獨立出來，使二者質量不參與切割的頻繁高速往復移動，同時橫梁伺服驅動裝置采用雙邊齒輪齒條同步驅動結構，該結構能夠有效調節(jié)齒輪齒條之間的間隙，從根本上解決了雙驅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粉塵收集的問題。本實用新型為了解決上述技術問題所采用的技術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軌、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導軌滑動的橫梁、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅動裝置、激光發(fā)生器、激光發(fā)生器伺服驅動裝置和懸臂梁，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有槽，所述齒輪固定在減速器下端并能夠與安裝在直線導軌一側的齒條相嚙合。[0008]所述激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅動裝置均安裝在直線導軌上并能夠沿直線導軌滑動，激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅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；所述橫梁伺服驅動裝置還包括調控塊，所述調控塊位于槽內，調控塊上端面與減速器剛性連接，下端面與導軌上端面相抵，調控塊能夠在槽內與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調控塊的下部凸起部分上設有通孔，床身上對應通孔的位置設有長條狀通孔；所述兩平行機床底座之間設有除塵結構，所述除塵結構包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風道，每個吸塵風道一側設有吸塵口，每個吸塵口對應設有風門，風門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據當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。設有氣缸,所述氣缸安裝在激光發(fā)生器伺服驅動裝置外側,氣缸上設有磁性開關，所述磁性開關能夠檢測激光發(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控塊在該方向上的尺寸，調控塊恰能在槽內滑動。所述吸塵風道通過吸塵管道與吸塵風機連接。所述風門的啟閉控制方式為，數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測當前激光切割頭的實時工作行程并能夠根據所述實時工作行程計算出激光切割頭的當前實際位置，由數(shù)控系統(tǒng)根據激光切割頭的當前實際位置控制對應風門的啟閉。本實用新型的有益技術效果為采用分體式驅動結構，將激光發(fā)生器與激光發(fā)生器伺服驅動獨立出來，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)生器及其伺服驅動裝置的質量小范圍內不參與切割的頻繁高速往復移動，提高了切割機的動態(tài)響應性能，同時激光發(fā)生器可四面開放，有利于檢測維修；橫梁伺服驅動裝置采用雙邊齒輪齒條同步驅動結構，該結構通過調控塊在床身槽內的滑動，帶動安裝在減速器上的齒輪運動，從而調節(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，內應力損壞傳動系統(tǒng)的問題；采用多腔分區(qū)式除塵系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)根據當前激光切割頭的實際位置控制相應風門的啟閉，使吸塵口與產生粉塵的區(qū)域相對應，且吸塵口風門可獨立開合，使得同樣的風機功率在分割后的小范圍內吸塵時的除塵效率提高，煙塵除凈率可達96 %。

圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖I的俯視圖右側；圖3為圖2中A部分的放大圖；圖4為所述橫梁伺服驅動裝置的結構示意圖；[0021]圖5為圖4的左視圖；圖6為所述調控塊的結構示意圖；圖7為圖6中A-A面的剖視圖；圖8為所述除塵結構的平面結構示意圖。
具體實施方式
結合圖I至圖8對本實用新型做進一步的詳細說明。參照圖I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I、安裝在 所述兩平行機床底座上端面的直線導軌2、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導軌滑動的橫梁3、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅動裝置4、激光發(fā)生器5、激光發(fā)生器伺服驅動裝置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)生器伺服驅動裝置6之間為剛性連接，且兩者均安裝在直線導軌2上并能夠沿直線導軌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)生器伺服驅動裝置6可以在橫梁3小范圍運動時暫時保持靜止狀態(tài)，從而使激光發(fā)生器5和激光發(fā)生器伺服驅動裝置6的質量暫時不參與切割的頻繁高速往復運動。設有氣缸8,氣缸8安裝在激光發(fā)生器伺服驅動裝置6外側,氣缸8上設有磁性開關，所述磁性開關能夠檢測激光發(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、調控塊12、床身404和齒輪405，床身404能夠沿直線導軌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軌，床身404上正對減速器下端安裝軸位置處設有槽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軌一側的齒條406相哨合。調控塊12位于槽403內，槽403在平行于橫梁軸向中心線方向上的尺寸大于調控塊12該方向上的尺寸，調控塊12上端面與減速器402通過螺栓連接，下端面與導軌2上端面相抵，調控塊12能夠在槽403內與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動。調控塊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。調整好齒隙后，用螺栓通過調控塊12下部凸起部分121上設的通孔122與床身404上設的長條狀通孔將調控塊與床身緊固在一起。參照圖8。兩平行機床底座I之間設有除塵結構11，除塵結構11包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風道，每個吸塵風道一側設有吸塵口，每個吸塵口對應設有風門，每個風門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)單獨控制。數(shù)控系統(tǒng)可檢測當前激光切割頭的實時工作行程并根據該實時工作行程計算出激光切割頭的當前實際位置，根據激光切割頭的當前實際位置控制其對應風門的啟閉。吸塵風道通過吸塵管道與吸塵風機連接 。
權利要求1.ー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軌(2)、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導軌滑動的橫梁(3)、與橫梁剛性連接的橫梁伺服驅動裝置(4)、激光發(fā)生器(5)、激光發(fā)生器伺服驅動裝置(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軌ー側的齒條(406)相哨合,其特征在于 所述激光發(fā)生器(5)與激光發(fā)生器伺服驅動裝置(6)均安裝在直線導軌(2)上并能夠沿直線導軌(2)滑動，激光發(fā)生器(5)與激光發(fā)生器伺服驅動裝置(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；所述橫梁伺服驅動裝置(4)還包括調控塊(12)，所述調控塊(12)位于槽(403)內，調控塊(12)上端面與減速器(402)剛性連接，下端面與導軌(2)上端面相抵，調控塊(12)能夠在槽(403)內與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調控塊(12)的下部凸起部分(121)上設有通孔(122)，床身(404)上對應通孔(122)的位置設有長條狀通孔；所述兩平行機床底座(I)之間設有除塵結構(11)，所述除塵結構(11)包括用隔板垂直分隔的ー組吸塵風道，每個吸塵風道ー側設有吸塵ロ，每個吸塵ロ對應設有風門，風門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據當前激光切割頭的實際位置控制。
2.根據權利要求I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)—端為空心弾性體(701)，另一端為空心管(702)，所述空心弾性體(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.根據權利要求I所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于設有氣缸(8)，所述氣缸(8)安裝在激光發(fā)生器伺服驅動裝置(6)外側，氣缸(8)上設有磁性開關，所述磁性開關能夠檢測激光發(fā)生器(5)的極限跟隨距離。
4.根據權利要求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.根據權利要求I所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于所述調控塊(12)上端面與減速器(402 )之間為螺栓連接。
6.根據權利要求I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控塊(12 )在該方向上的尺寸，調控塊(12 )恰能在槽(403)內滑動。
7.根據權利要求I所述的高速大幅面激光切割機，其特征在于所述吸塵風道通過吸塵管道與吸塵風機連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高速大幅面激光切割機，該切割機的激光發(fā)生器與其伺服驅動裝置均安裝在直線導軌上并能夠沿直線導軌滑動，激光發(fā)生器與其伺服驅動裝置之間為剛性連接，橫梁與激光發(fā)生器之間通過彈性連接件連接；橫梁伺服驅動裝置包括位于槽內的調控塊，調控塊上端面與減速器剛性連接，下端面與導軌上端面相抵，調控塊能夠在槽內與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調控塊的下部凸起部分上設有通孔，床身上對應通孔位置設有長條狀通孔；兩平行機床底座之間設有除塵結構，所述除塵結構包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風道，每個吸塵風道一側設有吸塵口，每個吸塵口對應設有風門，風門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據當前激光切割頭的實際位置控制。
文檔編號B23K26/38GK202411663SQ20112054876
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者宋維建, 張鵬程, 文國民, 沈暉 申請人:蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司