CN1087206C - 激光加工装置和激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的激光加工装置包括：加工工作台，导向装置；驱动机构；加工头；切屑传送带；承屑盘；清理装置；一切屑收集箱，其中，所述切屑传送带连通于所述加工工作台的一部分，并且传送第一和第二数量的切屑，所述承屑盘连通于所述加工工作台的不存在所述切屑传送带的部分，所述第一数量的切屑从所述加工工作台的空间落到所述切屑传送带上，所述第二数量的切屑从所述加工工作台的空间落到所述承屑盘上。本发明还提供了一种激光加工方法。
Description
本发明涉及一种激光加工装置及激光加工方法，特别涉及一种带有能取走切屑的机构的激光加工装置。所述切屑是在工件接受激光加工时，自加工位置落到外面所产生的。
在“激光加工装置用的工件排出装置”及日本实用新型公开28711/1992中公开了一种以传统校术为基础的装置。对照图10所示的前横截面剖视图、图11所示的顶横截面剖视图及图12所示的侧视图，可以理解这种以传统技术为基础的激光加工装置。
上述各图中，参考标号1表示加工工件台，工件2装在该工作台上并由支撑杆3支撑。在图10和图11中，工作台1从一侧移至另一侧。加工头4沿着与上述加工工作台1和工件2移动方向成直角的方向横向移动，并使一束激光照射到工件2上。图中未示出加工工作台1与加工头4的导向装置和驱动装置，但假定加工工作台1沿X方向移动，而加工头4沿Y方向移动，并假定在安装有此处未示出之控制装置的情况下，它们可以在X-Y平面内用激光束自由地加工工件2。
在做激光切割加工时，用多个支撑杆3支撑工件2，每个支撑杆都有针状的尖，这样可使来自加工头4的激光束无衰减地达到工件2下方位置。由于这个原因，加工工作台1上形成一个空间，使得工件、加工出的碎末(此后称为切屑)或者成品可通过其落至加工工作台1的下面。
加工工作台1下方的整个安装部分(该工作台即在其上方移动)中设有切屑传送带5。于是，工件经过激光加工之后，经上述降落空间落到加工工作台下面的切屑被接收并移出加工工作台的活动范围。参考标号6为一回收箱，由切屑传送带5送出的切屑就集中在该箱内。
在上述传统类型装置的特有操作中，加工头4的移动范围限制了在X-Y平面中进行激光加工的区域。除非切屑过大(若切屑较大，切屑会因受到支撑杆的阻碍而不落下)，在通常情况下加工时，切屑要落入加工头4移动范围内一定宽度的区域中。可是，切屑有时会挂在加工工作台1的支撑杆3上，或者挂在加工工作台1的其它结构上。因此，切屑有可能落到上述之外的其它区域，换句话说，可能落在加工工作台1移动的整个范围内。这样，就必须把上面所说的切屑传送带5设在加工工作台1移动的整个区域内，以便无遗漏地收集全部切屑，而不管加工过程怎样。要指出的是，参考标号7表示操作者，激光加工装置的正常操作就在该图所示的工作区进行。
与此有关的核术文件包括：题为《零件取出装置》的日本专利公开262939/1990，题为《激光加工装置的切屑排出装置》的日本实用新型公开2594/1988，题为《长棒形材料的自动高速切削装置》的日本专利公开8065/1993，题为《激光加工装置用的产品取出装置》的日本实用新型公开16291/1990，以及题为《金属材料融化/切割装置》的日本专利公开159267/1982。
以传统校术为基础的、具有上述结构的激光加工装置存在如下问题：
1)首先需在加工装置上设置长的切屑传送带，这就需要较高的装置成本。
2)其次，由于切屑传送带的尺寸长而大，所以不容易进行拆卸或重新组装这种切屑传送带。这种切屑传送带的维修也很困难，而且实用性很差。
3)再次，操作者必须走到加工装置前方，除去切屑，这说明这种装置的操作性差。
再有，这种类型的激光加工装置整体尺寸可达4米(长)×5米(宽)，最大可达5米(长)×9米(宽)，因此，也使得如此大***的传送带变得非常大。
本发明的目的在于得到一种激光加工装置。它不需要昂贵的切屑传送带，维修方便，有优良的可操作性。
本发明的目的是这样来实现的，提供一种激光加工装置，它包括：加工工作台，其上装有工件，有一个供激光加工过程中产生的切屑通过其而落下的空隙；用以导引所述加工工作台运动的导向装置；用以驱动所述加工工作台的驱动机构；加工头，它沿着与所述加工工作台移动方向垂直的方向运动，对所说工件实施激光加工；切屑传送带，它沿着特定的方向传送从加工工作台的所述空隙落下的切屑，所述切屑传送带设在所述加工工作台下面，与所述加工头移动方向平行；承屑盘，用来接受从加工工作台的所述空隙落下的切屑；清理装置，用以将所述承屑盘上的切屑移到所述切屑传送带上；一用于收集切屑的收集箱，其特点是，所述切屑传送带设置在所述加工工作台之移动区域的一部分的下方，并且传送第一和第二部分的切屑，所述承屑盘设置在所述加工工作台之移动区域的其余部分的下方，所述第一部分的切屑从所述加工工作台的空隙落到所述切屑传送带上，所述第二部分的切屑从所述加工工作台的空隙落到所述承屑盘上。
如上所述，由本发明的激光加工装置可减小切屑传送带的尺寸，价格低廉，切屑传送带维修容易，并可在更靠近操作者的位置回收切屑，从而可得到一种具有良好的可操作性的激光加工装置。
而且，本发明的激光加工装置中，切屑传送带还有一个以刮刀装置为基础的积集机构，因而使维修容易的较为廉价的激光加工装置成为可能。
另外，本发明的激光加工装置中，将切屑传送带做成有斜度的振动板，因而使维修容易的较为廉价的激光加工装置成为可能。
再有，本发明的激光加工装置中，将切屑传送带做成抽屉，因而使维修容易的更加廉价的激光加工装置成为可能。
此外，本发明的激光加工装置中，在加工工作台的中心设有驱动机构，用来驱动加工工作台；在该加工工作台的下面还设有切屑槽板，盖住该驱动机构并使切屑落入切屑收集装置，因此能得到一种具有良好可操作性的特别高速、高精度的激光加工装置。
本发明的激光加工装置中，在沿着加工工作台移动方向的边缘部分，以及沿着垂直于加工工作台移动方向的边缘部分还设有导引加工工作台运动的导向装置和驱动加工工作台的驱动装置，因此能得到一种具有较高回收切屑效率并有良好可操作性的激光加工装置。
从下面参照附图的描述，将更加理解本发明的其它目的和特点。
图1是本发明激光加工装置结构的前视截面图；
图2是本发明激光加工装置结构的顶视截面图；
图3是本发是激光加工装置结构的侧视截面图；
图4是本发明的操作流程图；
图5是表示本发明激光加工装置结构的截面图；
图6是表示本发明激光加工装置结构的透视图；
图7是表示本发明激光加工装置结构的透视图；
图8是表示本发明激光加工装置结构的侧视截面图；
图9是表示本发明激光加工装置结构的另一个侧视截面图；
图10是表示传统类型激光加工装置结构的前视截面图；
图11是表示传统类型激光加工装置结构的顶视截面图；
图12是表示传统类型激光加工装置的侧视图。
以下参照附图详细描述本发明的几种具体实施方式。
图1是本发明第一种优选方式的激光加工装置前视截面图，图2是其顶视截面图，而图3是其例视截面图；这些图中的复杂部分均未示出。这些图中，加工工作台1沿着图1和图2中的左右方向移动；工件就放在它上面并由支撑杆3支撑。加工头4沿加工工作台的移动方向以及与加工工作台移动方向成直角的方向运动，并对工件2上提供激光束。激光加工的机械结构细节与传统类型加工装置相同，只是操作者7通常是在图2所示的位置操作激光加工装置的。
在加工工作台1下方的固定位置处，在可移动的加工头4下面，与加工头4移动方向平行地设置切屑传送带5。参考标号8a和8b表示承屑盘，它们设在加工工作台1可移动区域的下方没有切屑传送带5的部分。参考标号9a和9b表示刷子，它们沿加工工作台移动的方向设在加工工作台1的两个边缘部位。
操作者7旁边设有切屑收集箱6。每个承屑盘8a和8b都具有コ形截面，它们设在切屑传送带5上方，并且在靠近该切屑传送带5的区域朝切屑传送带5倾斜。每个刷子9a和9b均有毛发部分(这部分也可以使用诸如金属丝这样的材料)，将毛发部分设置成使毛发沿着承屑盘8a和8b的横向方向与其整个コ形底部区域接触。
以下根据图4描述该激光加工装置的工作过程。恰如对于传统类型激光加工装置的描述那样，进行激光加工时(S1)，大部分切屑落在加工工作台1下面加工头4的移动区域内。因此，这些切屑由与加工头4移动方向平行地设在加工头4下面的切屑传送带5集中到切屑收集箱6中(S2)。
不过，有时有些切屑并不落在上述激光加工的位置上，而可能挂在加工工作台1的结构上。而且，若切屑落在加工工作台下面的上述加工工作台1可移动区域之外的范围，则这样的切屑首先由承屑盘8a、8b接受。随后，这些切屑随着加工工作台1的运动而被刷子9a、9b刮向切屑传送带5(S3)。当刷子9a或9b分别到达切屑传送带5边缘部分时，这些切屑落到切屑传送带5上，最后使切屑集中到收集箱6中(S4)。
如上所述，刷子9a和9b清理承屑盘8a、8b的整个范围，同时切屑集中到收集箱6中。若加工工作台并不沿其整个行程范围移动，则并不总是回收全部切屑，不过切屑很少落入承屑盘8a和8b中，而且可以通过比如按手动按钮，或者在加工终结时，自动执行一个预先确定的加工工作台移动程度来移动加工工作台1。还可以根据需要，自由地设定承屑盘8a、8b在加工工作台运动方向上的长度，切屑传送带5的宽度，刷子9a、9b在加工工作台1上的安装位置，以及与加工工作台行程的关系。
下面给出对本发明实施例2的描述。图5表示实施例2，它是一个截面视图，表示实施例1中的切屑传送带5做成以刮刀装置为基础的积集机构。该图中，已落到底板10上的切屑被积集板12刮起，并从边缘部分落到装置外边。所说积集板12由比如链条机构11沿单一方向驱动。
下面给出对实施例3的描述。图6表示实施例3，它是一个透视图，表示实施例1中的切屑传送带5是以有斜度的振动板结构为基础的。该图中，有斜度的振动板13具有盘式结构，它的一个侧面带有开口，并被置于装置内，使其开口的一边在成倾斜姿态组装于装置中时处于较低的位置。该有斜度的振动板没有开口的一侧由活动关节14可转动地支撑着，以此为转动中心，而开口一侧的下面设有偏心凸轮15。该偏心凸轮15由这里未示出的驱动装置所转动，同时就使有斜度的振动板13在靠近开口部分的位置处沿竖直方向振动较大。由于这种结构，使得已落到该有斜度的振动权13上的切屑会因振动板的倾斜和振动而逐步移向开口一侧，并从开口一侧的边缘部分落到装置外边。
继而给出对本发明实施例4的描述。图7表示本发明的实施例4，这是一个透视图，表示实施例1中的切屑传送带5为抽屉式结构的情形。该图中，于适当位置处设置抽屉16，代替图1中的切屑传送带5，切屑就被集中在该抽屉16中。若为小抽屉时，则整个抽屉可以被拖出，用做收集籍6。若抽屉又大又重，可在该抽屉的底面上设一排屑口，一旦需要，可令切屑自该排屉口落至收集箱6中。
再次，则给出对本发明实施例5的描述。图8是有关本发明实施例5的具体说明。图8中充分地看出最好使加工工作台1的驱动机构位于比较靠近加工工作台1的位置，同时最好靠近加工工作台1的中心，不过这样就无法进机激光加工了，因此将该驱动机构设在加工工作台下方的中心位置。在本实施例中，参考标号18表示设在加工工作台1下面中心位置处的球状螺母，而参考标号19表示滚珠丝杠，当该滚珠丝杠19由固定而被转动时，就使加工工作台1移动。
参考标号20a和20b分别表示切屑槽板，它们保持比如球状螺母18和滚珠丝社19之类的驱动机构，使切屑不致落在其上，并使切屑无遗漏地落入加工工作台1下面的承屑盘8a中。在本实施例中，为降低设备的成本，承屑盘8a或者刷子9b的宽度均较窄，并在加工工作台下面设有驱动机构的部分设置切屑槽板20c和20d。不过，如前所述的结构也是允许的。本实施例中，与实施例1结构方面的不同在于，将承屑盘分为四部分，并将刷子装在这四部分上，但可达到同样的效果。
以下给出对实施例6的描述。图9是一个侧视截面图，具体说明本发明的实施例6。上面所说的各实施例中，主要目的是要实现加工工作台1的低成本、高速度且高精度的驱动机构。但是，随着切屑通过加工工作台1下面的空间而落下，会使该空间变窄，这就使切屑回收效率变低。
在本实施例中，通过略微牺牲在高速度、高精度下驱动加工工作台1的性能，提高切屑的回收率。该图中的参考标号21a、21b做为导向机构直接导引每次加工。该图中，还有齿条22，它位于加工工作台1的侧面上，并平行于加工工作台1的运动方向而设置。固定测设有齿轮23及用以驱动齿轮23的电机24。与齿条22、齿轮23和电机24一起形成加工工作台1的驱动机构。
因此，通过在加工工作台沿加工工作台1移动方向的边缘部分，以及与该移动方向成直角方向的边缘部分设置用于导引加工工作台1运动的导向机构和用于驱动加工工作台1的驱动机构，就能提高其回收切屑的效率，而不会造成切屑通过其落下的加工工作台1下方的空间变窄。本实施例中的驱动机构是以齿轮齿条副***为基础的，而且是在一侧实施驱动，但驱动机构也可以滚珠丝杠***为基础，或者可在两侧实施二轴同步驱动，尽管成本要变得稍高一些。
上面描述了本发明的各个实施例，但也可以下面的方法或结构达到有如上面描述的本发明实施例中同样的效果。这就是说，上面各实施例的叙述均假定工作头4沿着与加工工作台1运动方向垂直的方向运动，然而一种加工头4上下移动的结构也是允许的，它用来加工箱形工件。再有，即使令加工头4倾斜或者转动，可以根据需要改变诸如切屑传送带5的宽度等因素，即可适应上述的加工头4的结构。另外，上面所述的本发明实施例中，由支撑杆3将工件2支撑在加工工作台1上，但也可采用刃形支撑结构、蜂窝状结构或者网状结构。而且上面的描述都假定刷子9a、9b是以固定装置为基础的，但也可以驱使刷子转动。进而，为了更有效地清理，可将刷子设在加工工作台两个边缘部分以外的位置。
虽然已经由特定的实施例全面而清楚地描述了本发明，所附各项权利要求也并不因此而受到局限，而应理解为包含本领域的技术人员所能想到的所有改进和变型结构，它们完全落在前面所设定的基本教导中。
Claims (8)
1.一种激光加工装置，它包括：
加工工作台，其上装有工件，有一个供激光加工过程中产生的切屑通过其而落下的空隙；
用以导引所述加工工作台运动的导向装置；
用以驱动所述加工工作台的驱动机构；
加工头，它沿着与所述加工工作台移动方向垂直的方向运动，对所说工件实施激光加工；
切屑传送带，它沿着特定的方向传送从加工工作台的所述空隙落下的切屑，所述切屑传送带设在所述加工工作台下面，与所述加工头移动方向平行；
承屑盘，用来接受从加工工作台的所述空隙落下的切屑；
清理装置，用以将所述承屑盘上的切屑移到所述切屑传送带上；
一用于收集切屑的收集箱，其特征在于，
所述切屑传送带设置在所述加工工作台之移动区域的一部分的下方，并且传送第一和第二部分的切屑，所述承屑盘设置在所述加工工作台之移动区域的其余部分的下方，所述第一部分的切屑从所述加工工作台的空隙落到所述切屑传送带上，所述第二部分的切屑从所述加工工作台的空隙落到所述承屑盘上。
2.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述切屑传送带为一以刮刀装置为基础的积集机构。
3.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述切屑传送带被做成振动板。
4.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述切屑传送带被做成抽屉。
5.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述清理装置被做成刷子。
6.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，它还包括：
导向板，用以将切屑导入设在所述加工工作台下面的承屑盘中，并盖住所述驱动机构。
7.一种如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述导向装置和驱动装置沿着所述加工工作台的移动方向以及与该移动方向垂直的方向设在边缘部分。
8.一种激光加工方法，包括如下步骤：
将要切割的工件安装在加工工作台上，进行激光加工，其特征在于，它还包括以下步骤：
借助一设置在所述加工工作台之移动区域的一部分的下方的切屑传送带、沿着与加工头移动方向平行的方向传送在所述切割步骤产生并从所述加工工作台落下的第一部分的切屑，
借助清理装置、沿着工作台的移动方向刷去在所述切割步骤产生并落入一设置在所述加工工作台之移动区域的其余部分的下方的承屑盘中的第二部分的切屑，
借助切屑传送带、沿着与加工头移动方向平行的方向传送在所述刷除步骤被刷去的第二部分的切屑，使之落入切屑收集箱。
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