CN103170748A - 高速大幅面激光切割机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速大幅面激光切割机，该激光切割机采用分体式驱动结构，将激光发生器及其伺服驱动装置独立出来，使二者的质量在小范围内不参与切割的频繁高速往复移动，提高了切割机的动态响应性能；横梁伺服驱动装置采用双边齿轮齿条同步驱动结构，该结构通过调控块在床身槽内的滑动，带动安装在减速器上的齿轮运动，从而调节齿轮与齿条之间的齿隙大小，解决了因为累计误差造成床身扭曲，内应力损坏传动***的问题；采用多腔分区式除尘***，由数控***根据当前激光切割头的实际位置控制相应风门的启闭，使吸尘口与产生粉尘的区域相对应，且吸尘口风门可独立开合，使得同样的风机功率在分割后的小范围内吸尘时的除尘效率提高。

Description

高速大幅面激光切割机
技术领域
本发明涉及一种激光切割机，尤其涉及一种高速大幅面激光切割机。
背景技术
机载式激光切割机是实现超大幅面加工(8m×2m以上)的主要手段之一，目前常见的传统机载式激光切割机直接将激光发生器及其伺服驱动装置连接在横梁上，因二者的重量较大，这种刚性连接方式使驱动装置部分惯量增加，造成***动态响应性能降低，因此不得不选用功率更大的伺服电机和驱动器来保证一定的动态响应性能，但即便如此仍不能从根本上解决响应滞后的问题，尤其在切割轮廓复杂的工件时常会出现图形失真的情况。且激光发生器本身也十分精密，以目前占主流的二氧化碳快轴流激光发生器为例，其内部关键原件罗茨泵在工作中转速超过10000rpm，其工作环境要求安装在一个坚固稳定的平台上，如激光发生器直接参与高速切割中的剧烈加减速运动，对其正常运行十分不利。
此外机载式激光切割机的横梁基本采用同步双驱结构，将两个驱动装置安装在同一个床身上，两者呈完全刚性连接。但因为两侧齿条在加工和安装过程中不可能实现完全一致，有时甚至有较大偏差，两个驱动装置安装在同一个床身上造成床身只能以自身的弹性变形来适应两侧驱动装置的不一致。因床身刚性极高，即便非常微小的形变也会产生巨大的应力，而这些应力必然要通过传动链在床身与底座之间传送，进而有可能损坏精密的传动***或造成传动***的提前磨损。
目前同行业内的大幅面激光切割机基本都采用了分区除尘***来解决大范围内粉尘收集的问题，而对分区除尘***的控制主要采用机械开关或电感式接近开关。但对于五轴或多轴三维大幅面激光切割机而言，因为切割头的位置由多轴同时控制，仅靠一组或几组开关，已无法实现对激光切割头位置的精确定位。这样往往会造成激光切割头在某一区域切割，却是另一处的除尘***在工作，产生粉尘的区域与除尘的区域不匹配，因此造成粉尘难以有效收集，从而污染了车间的工作环境，严重的甚至会发生因粉尘超标而引起的火灾***事故。同时由于开关数量众多，激光切割机发生故障的频率也相应较高。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种高速大幅面激光切割机，该激光切割机采用分体式驱动结构，将激光发生器与激光发生器伺服驱动装置独立出来，使二者质量不参与切割的频繁高速往复移动，同时横梁伺服驱动装置采用双边齿轮齿条同步驱动结构，该结构能够有效调节齿轮齿条之间的间隙，从根本上解决了双驱同步轴不同步的问题，并采用了分区除尘装置，该装置能有效解决大范围内粉尘收集的问题。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高速大幅面激光切割机，包括两平行的机床底座、安装在所述两平行机床底座上端面的直线导轨、横跨于两平行机床底座上方并能够沿直线导轨滑动的横梁、与横梁刚性连接的横梁伺服驱动装置、激光发生器、激光发生器伺服驱动装置和悬臂梁，所述悬臂梁一端能够在横梁上沿横梁长度方向滑动，悬臂梁另一端设有能够相对悬臂梁***的激光切割头；所述横梁伺服驱动装置包括伺服电机、安装在伺服电机输出轴上的减速器、床身和齿轮，所述床身上正对减速器下端安装轴位置处设有槽，所述齿轮固定在减速器下端并能够与安装在直线导轨一侧的齿条相啮合。
所述激光发生器与激光发生器伺服驱动装置均安装在直线导轨上并能够沿直线导轨滑动，激光发生器与激光发生器伺服驱动装置之间为刚性连接，所述横梁与激光发生器之间通过弹性连接件连接；所述横梁伺服驱动装置还包括调控块，所述调控块位于槽内，调控块上端面与减速器刚性连接，下端面与导轨上端面相抵，调控块能够在槽内与横梁轴向中心线相平行的水平面上进行滑动；调控块的下部凸起部分上设有通孔，床身上对应通孔的位置设有长条状通孔；所述两平行机床底座之间设有除尘结构，所述除尘结构包括用隔板垂直分隔的一组吸尘风道，每个吸尘风道一侧设有吸尘口，每个吸尘口对应设有风门，风门的启闭由数控***根据当前激光切割头的实际位置控制。
所述弹性连接件一端为空心弹性体，另一端为空心管，所述空心弹性体一端连接在横梁上，所述空心管一端连接在激光发生器上。
设有气缸，所述气缸安装在激光发生器伺服驱动装置外侧，气缸上设有磁性开关，所述磁性开关能够检测激光发生器的极限跟随距离。
所述气缸为磁性气缸。
所述调控块上端面与减速器之间为螺栓连接。
所述槽在平行于横梁轴向中心线方向上的尺寸大于调控块在该方向上的尺寸，调控块恰能在槽内滑动。
所述吸尘风道通过吸尘管道与吸尘风机连接。
所述风门的启闭控制方式为，数控***能够检测当前激光切割头的实时工作行程并能够根据所述实时工作行程计算出激光切割头的当前实际位置，由数控***根据激光切割头的当前实际位置控制对应风门的启闭。
本发明的有益技术效果为：采用分体式驱动结构，将激光发生器与激光发生器伺服驱动独立出来，同时在横梁与激光发生器之间通过弹性连接件连接，使激光发生器及其伺服驱动装置的质量小范围内不参与切割的频繁高速往复移动，提高了切割机的动态响应性能，同时激光发生器可四面开放，有利于检测维修；横梁伺服驱动装置采用双边齿轮齿条同步驱动结构，该结构通过调控块在床身槽内的滑动，带动安装在减速器上的齿轮运动，从而调节齿轮与齿条之间的齿隙大小，解决了因为累计误差造成床身扭曲，内应力损坏传动***的问题；采用多腔分区式除尘***，由数控***根据当前激光切割头的实际位置控制相应风门的启闭，使吸尘口与产生粉尘的区域相对应，且吸尘口风门可独立开合，使得同样的风机功率在分割后的小范围内吸尘时的除尘效率提高，烟尘除净率可达96％。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图右侧；
图3为图2中A部分的放大图；
图4为所述横梁伺服驱动装置的结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为所述调控块的结构示意图；
图7为图6中A-A面的剖视图；
图8为所述除尘结构的平面结构示意图。
具体实施方式
结合图1至图8对本发明做进一步的详细说明。
参照图1至图3。一种高速大幅面激光切割机，包括两平行的机床底座1、安装在所述两平行机床底座上端面的直线导轨2、横跨于两平行机床底座上方并能够沿直线导轨滑动的横梁3、与横梁刚性连接的横梁伺服驱动装置4、激光发生器5、激光发生器伺服驱动装置6和悬臂梁9，所述悬臂梁9一端能够在横梁3上沿横梁长度方向滑动，悬臂梁9另一端设有能够相对悬臂梁***的激光切割头10。
激光发生器5与激光发生器伺服驱动装置6之间为刚性连接，且两者均安装在直线导轨2上并能够沿直线导轨2滑动，横梁3与激光发生器5之间通过弹性连接件7连接。弹性连接件7一端为空心弹性体701，另一端为空心管702，空心弹性体701一端连接在横梁3上，空心管702一端连接在激光发生器5上。弹性体701和空心管702中间均为中空，激光光束可从其中通过，同时空心弹性体701使激光发生器5和激光发生器伺服驱动装置6可以在横梁3小范围运动时暂时保持静止状态，从而使激光发生器5和激光发生器伺服驱动装置6的质量暂时不参与切割的频繁高速往复运动。
设有气缸8，气缸8安装在激光发生器伺服驱动装置6外侧，气缸8上设有磁性开关，所述磁性开关能够检测激光发生器5的极限跟随距离。使用时，气缸8不充气，仅利用其上的磁性开关来检测激光发生器5的极限跟随距离，防止横梁3与激光发生器5之间距离过近引起碰撞，或者横梁3与激光发生器5之间分离过远而扯断电缆，其中极限跟随距离是指气缸8的最大行程距离和最小行程距离。气缸8可为磁性气缸。
参照图4至图7。横梁伺服驱动装置4包括伺服电机401、安装在伺服电机输出轴上的减速器402、调控块12、床身404和齿轮405，床身404能够沿直线导轨2滑动，伺服电机中心轴与减速器中心轴重合并纵向垂直于直线导轨，床身404上正对减速器下端安装轴位置处设有槽403，齿轮405固定在减速器下端并位于槽403下端，且能够与安装在直线导轨一侧的齿条406相啮合。调控块12位于槽403内，槽403在平行于横梁轴向中心线方向上的尺寸大于调控块12该方向上的尺寸，调控块12上端面与减速器402通过螺栓连接，下端面与导轨2上端面相抵，调控块12能够在槽403内与横梁轴向中心线相平行的水平面上进行滑动。调控块12的滑动会带动减速器402运动，从而带动安装在减速机下端安装轴上的齿轮405运动，从而控制齿轮405与齿条406之间的齿隙大小。调整好齿隙后，用螺栓通过调控块12下部凸起部分121上设的通孔122与床身404上设的长条状通孔将调控块与床身紧固在一起。
参照图8。两平行机床底座1之间设有除尘结构11，除尘结构11包括用隔板垂直分隔的一组吸尘风道，每个吸尘风道一侧设有吸尘口，每个吸尘口对应设有风门，每个风门的启闭由数控***单独控制。数控***可检测当前激光切割头的实时工作行程并根据该实时工作行程计算出激光切割头的当前实际位置，根据激光切割头的当前实际位置控制其对应风门的启闭。吸尘风道通过吸尘管道与吸尘风机连接。

Claims (8)

1.一种高速大幅面激光切割机，包括两平行的机床底座(1)、安装在所述两平行机床底座上端面的直线导轨(2)、横跨于两平行机床底座上方并能够沿直线导轨滑动的横梁(3)、与横梁刚性连接的横梁伺服驱动装置(4)、激光发生器(5)、激光发生器伺服驱动装置(6)和悬臂梁(9)，所述悬臂梁(9)一端能够在横梁(3)上沿横梁长度方向滑动，悬臂梁(9)另一端设有能够相对悬臂梁***的激光切割头(10)；所述横梁伺服驱动装置(4)包括伺服电机(401)、安装在伺服电机输出轴上的减速器(402)、床身(404)和齿轮(405)，所述床身(404)上正对减速器下端安装轴位置处设有槽(403)，所述齿轮(405)固定在减速器下端并能够与安装在直线导轨一侧的齿条(406)相啮合，其特征在于：
所述激光发生器(5)与激光发生器伺服驱动装置(6)均安装在直线导轨(2)上并能够沿直线导轨(2)滑动，激光发生器(5)与激光发生器伺服驱动装置(6)之间为刚性连接，所述横梁(3)与激光发生器(5)之间通过弹性连接件(7)连接；所述横梁伺服驱动装置(4)还包括调控块(12)，所述调控块(12)位于槽(403)内，调控块(12)上端面与减速器(402)刚性连接，下端面与导轨(2)上端面相抵，调控块(12)能够在槽(403)内与横梁轴向中心线相平行的水平面上进行滑动；调控块(12)的下部凸起部分(121)上设有通孔(122)，床身(404)上对应通孔(122)的位置设有长条状通孔；所述两平行机床底座(1)之间设有除尘结构(11)，所述除尘结构(11)包括用隔板垂直分隔的一组吸尘风道，每个吸尘风道一侧设有吸尘口，每个吸尘口对应设有风门，风门的启闭由数控***根据当前激光切割头的实际位置控制。
2.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述弹性连接件(7)一端为空心弹性体(701)，另一端为空心管(702)，所述空心弹性体(701)一端连接在横梁(3)上，所述空心管(702)一端连接在激光发生器(5)上。
3.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：设有气缸(8)，所述气缸(8)安装在激光发生器伺服驱动装置(6)外侧，气缸(8)上设有磁性开关，所述磁性开关能够检测激光发生器(5)的极限跟随距离。
4.根据权利要求3所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述气缸(8)为磁性气缸。
5.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述调控块(12)上端面与减速器(402)之间为螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述槽(403)在平行于横梁(3)轴向中心线方向上的尺寸大于调控块(12)在该方向上的尺寸，调控块(12)恰能在槽(403)内滑动。
7.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述吸尘风道通过吸尘管道与吸尘风机连接。
8.根据权利要求1所述的高速大幅面激光切割机，其特征在于：所述风门的启闭控制方式为，数控***能够检测当前激光切割头的实时工作行程并能够根据所述实时工作行程计算出激光切割头的当前实际位置，由数控***根据激光切割头的当前实际位置控制对应风门的启闭。
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