CN102350874A - 数控喷墨绘图及激光切割一体机 - Google Patents

Abstract

一种数控喷墨绘图及激光切割一体机，包括支架、支撑在支架上的矩形的工作台、配电箱、控制电路板、与控制电路板连接的主控板，在工作台左右两边各有一根纵向导轨，两根纵向导轨之间架有能够在纵向导轨上来回移动的横梁，横梁上设有横向的小车轨道，小车轨道上装有小车，小车上装有喷墨装置及激光切割装置的聚光镜，喷墨装置和激光切割装置均与控制电路板电连接。本发明的优点在于：将喷墨方式及激光切割方式同时应用于切割机，由于喷墨方式及激光切割方式均不会与切割材料接触，所以可以对所有需要切割的材料进行切割，且切割准确，切割产生的高温及废料能够及时地排出，激光管能够及时的散热，并且本发明提供了多种数据输出方式。

Description

数控喷墨绘图及激光切割一体机

【技术领域】 

本发明涉及一种数控平板切绘机，具体的说是一种能对平铺在一个平面上的纸类、布类、纸板、塑料板、皮革类、箱包类、制鞋、薄膜类等，进行打印、绘图、切割等操 作的数控喷绘切割一体机。

【背景技术】 

现有数控平板切割机，目前已广泛应用于服装制版，鞋样制版，印刷制版，箱包制版等相关领域。其主要结构采用步进电机启动同步带传送方式，整体结构采用龙门架结构，Y轴两侧通过一根长传动杆实现横梁两侧同步移动，横梁在X轴的线轨上移动。现有数控平板切绘机的切绘原理是通过电磁铁控制刀和笔（圆珠笔，水笔）互换的方式在纸上进行绘图和切割工作，也有适用两个电磁铁分别驱动刀和笔。工作台下面与侧面密闭，上面有个小气孔，真空泵从小气孔吸附台面上的加工材料，使加工过程中材料不易移动，计算机早期使用单片机控制，响应速度慢。

上述笔试平板切绘机存在以下缺陷：一、其动力部分使用的主要是步进电机驱动，定位精度差，速度慢，易丢步，噪音大；二、笔试刻绘机落到动作由电磁铁控制，对于不平的表面刻刀会深浅不一；三、由于电磁铁的磁力有限，磁力随距离衰减非常快，加工深度受限，加工范围窄，对于较厚的材料难于加工；四、采用笔绘图，软的材料容易被移动或刮伤；五、一次只能；加工一个幅面，不能连续加工；六、移动大面积的材料时摩擦力比较大；六、对于柔软的材料如布，采用刀具进行切割易使材料移动，切割不准确，造成浪费。 

针对上述缺陷，本申请人在2009年9月21日申请了名称为“数控喷绘切割一体机”的发明专利，该专利的专利号为200920187734.X，该专利公开了一种数控平板切绘机，其整体结构采用龙门架结构，在龙门架横梁上部设有小车轨道，小车轨道上装有小车，小车侧边设有刀架,刀架底板上装有喷墨装置和气动刻刀机构，其中喷墨装置包括带打印头的墨盒和打印控制电路板，打印控制电路板通过排线与计算机连接，信号从计算机发出后送到打印控制电路板实现喷墨动作。平板喷墨绘图切割一体机采用采用气动刀压，切割厚度超过现有技术，并采用非接触喷墨方式绘图，使数控平板切绘机对加工原料的适用范围有很大的提高。 

该专利技术解决了现有喷绘切割的一些难题，但是，仍然有一些不足之处，例如，对于较厚的材料如亚克力板较难进行切割，对于柔软的材料如布料切割时仍然易使材料移动，造成切割不准确。 

【发明内容】 

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于多种材料切割的数控喷墨绘图及激光切割一体机。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种数控喷墨绘图及激光切割一体机，包括一支架、矩形的工作台、配电箱、控制电路板、与控制电路板连接的主控板，在工作台左右两边各有一根纵向导轨，两根纵向导轨之间架有能够在纵向导轨上来回移动的横梁，横梁上设有横向的小车轨道，小车轨道上装有小车，所述工作台支撑在支架上，所述小车上装有喷墨装置，所述数控喷墨绘图及激光切割一体机还包括激光切割装置，所述激光切割装置的聚光镜固定装置在小车上，所述喷墨装置和激光切割装置均与控制电路板电连接，控制信号从主控板发出后送到控制电路板，进而分别控制喷墨装置和激光切割装置实现喷墨及激光切割的动作。 

该发明进一步具体为： 

所述工作台由面板、侧板和底板构成，所述面板为金属蜂窝板，所述侧板及底板安装于工作台的侧面和底面，与所述面板一起构成一个半封闭空腔，所述底板上开有排气孔，所述数控喷墨绘图及激光切割一体机还包括一真空泵，所述真空泵的进/排气管通过所述排气孔与工作台的半封闭空腔连通。

所述金属蜂窝板上开有复数个最大直径1厘米的蜂窝孔，孔间隔0.5毫米。 

所述真空泵的吸气孔和排气孔之间装有一滑板，所述滑板上接有通向工作台的底板的进/排气管，所述滑板与一气缸的活塞杆连接，所述气缸的进气口通过一个两位三通电磁阀与空压机连接，所述电磁阀电源控制部分与配电箱连接。 

所述横梁与左侧纵向导轨之间通过滑轮连接，横梁与右侧纵向导轨之间通过线轨连接，一驱动轮通过同步带与一伺服电机连接，伺服电机电源与配电箱连接，所述横梁右侧的线轨与驱动轮咬合。 

所述激光切割装置包括激光电源、激光管、反射镜组、转光镜、聚光镜，所述激光电源连接到配电箱的变压装置，变压装置输出连接到激光管，激光管的发射端对准第一个反射镜，最后一个反射镜对准转光镜，激光管的光束经反射镜组反射后进入转光镜，转光镜下方装置有聚光镜，聚光镜对准其下面工作台上预切割的材料； 

所述激光电源经配电箱供电输出高压到激光管，由激光管产生激光束到反射镜组，再由反射镜组把光束反射到转光镜，由转光镜把光束转射到聚光镜，产生激光束进行切割材料。

所述激光切割装置还包括微型潜水泵和冷却水箱，所述激光管为真空玻璃管，充装CO2气体，内置冷却水路，冷却水路具有进水口及出水口，所述微型潜水泵放置在冷却水箱内，微型潜水泵的输出口通过水管连接冷却水路的进水口，冷却水路的出水口通过水管连接到冷却水箱。 

所述激光切割装置还包括微型气泵，所述聚光镜的下方具有一进气口，微型气泵的出气口对准聚光镜的进气口，气体通过聚光镜的进气口往聚光镜的出光口吹气。 

一左侧板及一右侧板分别固定在横梁的左右两侧，配电箱通过排线与左侧板及右侧板连接，所述激光电源、微型气泵安装在左侧板内，所述激光管横向的固定安装在横梁内，所述反射镜组、主控板安装在右侧板内，所述转光镜及聚光镜、控制电路板固定在小车上。 

所述主控板具有以下装置的一种或两种及两种以上的结合：蓝牙模块、USB接口、网络接口、传统的数据线接口。 

本发明的优点是：由于喷墨方式及激光切割方式均不会与切割材料接触，所以可以对所有需要切割的材料进行切割，调整激光的功率，既可以满足不同厚度及柔软度材料的切割，并且不会使材料进行移动，切割准确，蜂窝面板及真空泵的设计使切割产生的高温及废料能够及时地排出，冷却水路的设置，可降低激光管工作时产生的高热，使激光管能够及时的散热，并且本发明提供了多种数据输出方式，如采用无线蓝牙传输装置、优盘直接读取系统、网络打印技术以及保留传统的数据线输出功能，满足不同场合的应用。 

【附图说明】 

图1为本发明数控喷墨绘图及激光切割一体机的立体图。

图2是本发明右侧视图。 

图3是图2中的A部放大图。 

图4是本发明主视图。 

图5是本发明中小车的立体结构图。 

图6重点示出了本发明中激光管及反射装置位置结构。 

图7是图6中K部放大图。 

【具体实施方式】 

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

请参见图1至图4，本发明数控喷墨绘图及激光切割一体机，包括一铝合金支架1、矩形的工作台2、配电箱3、真空泵4，在工作台2左右两边各有一根纵向导轨5，两根纵向导轨5之间架有横梁6，一左侧板62及一右侧板64分别固定在横梁6的左右两侧，横梁6上设有小车轨道66，小车轨道66上装有小车7。 

所述矩形工作台2支撑在支架1上，由面板22、侧板24和底板26构成，所述面板22为金属蜂窝板，开有大量最大直径1厘米的蜂窝孔，孔间隔0.5毫米。所述侧板24及底板26安装于工作台2的侧面和底面，与所述面板22一起构成一个半封闭空腔。所述底板26上开有排气孔262，所述真空泵4的进/排气管42通过所述排气孔262与工作台2的半封闭空腔连通。 

真空泵4的吸气孔和排气孔之间装有一滑板（图未示），所述滑板上接有通向工作台2的底板26的进/排气管42，所述滑板与一气缸的活塞杆连接，所述气缸的进气口通过一个两位三通电磁阀与空压机连接，所述电磁阀电源控制部分与配电箱3连接，当主控板发出切换信号，所述电磁阀得电并切换气路，活塞杆推动滑板上的进/排气管42移动到真空泵吸气孔或排气孔的位置上并与之对接，实现金属蜂窝板的进气与出气切换。当要真空吸附时，所述滑板在主控板的控制下滑向吸气口，空气从金属蜂窝板的气孔中吸入，工作台上的待加工材料将被吸附。当材料需要移动时，滑板在主控板的控制下滑向出气孔，空气从蜂窝板的气孔中吹出，在蜂窝板与材料之间形成气垫，使材料移动的摩擦力变的非常小。 

所述配电箱3装有电源插头、开关、变压装置，及纵向运动驱动器，配电箱3通过排线与左侧板62及右侧板64连接。 

工作台2左右两边的纵向导轨5固定在工作台2的两边，并且相互平行，所述横梁6的结构采用龙门架结构，横梁6可在纵向导轨5上做纵向的运动，横梁6与左侧纵向导轨5之间通过滑轮连接，横梁6与右侧纵向导轨5之间通过线轨连接。 

所述右侧板64内设有驱动轮（图未示），驱动轮通过同步带与伺服电机连接，伺服电机电源与配电箱3连接，所述横梁6右侧的线轨与驱动轮咬合，驱动轮在伺服电机带动下转动，带动线轨运动，进而带动与线轨固定在一起的横梁6在纵向导轨5上做来回的移动。 

所述小车轨道66为横向，请同时参阅图5，所述小车7包括一倒“L”形架72，所述倒“L”形架72的顶板与横向线轨固定，并且顶板底面上装有滑轮（图未示），所述滑轮容置在小车轨道66上，所述“L”形架72的背板上装有喷墨装置和激光切割装置。本实施例中，所述喷墨装置包括两个墨盒74，所述墨盒74和激光切割装置的聚光镜分别通过并行数据线与一控制电路板（图未示）连接，所述控制电路板通过排线与一主控板（图未示）连接，本实施例中，所述控制电路板安装在小车7上，主控板安装在右侧板64内，所述主控板还通过排线连接一控制面板（图未标示），便于操作，本实施例中，控制面板安装在右侧板64外部。所述信号从主控板发出后通过排线送到控制电路板，进而分别控制墨盒74和聚光镜实现喷墨及激光切割的动作。 

所述主控板上具有USB接口，能够外接U盘，从U盘读取文件，并解析文件成镜像文件，通过排线送到小车上的控制电路板，再用并行数据线将文件数据传送到墨盒74及聚光镜，驱动墨盒74喷墨及激光头切割，通过文件数据内的不同设定，可以使喷墨指令及切割指令与伺服电机驱动信号同步，这样可以使切割轨迹与喷墨的线条重合，也可以使切割轨迹与喷墨的线条分离。 

请同时参阅图6和图7，所述激光切割装置包括激光电源（图未示）、激光管82、反射镜84、转光镜86、聚光镜87、微型潜水泵（图未示）、冷却水箱（图未示）、微型气泵（图未示）。 

所述激光电源连接到配电箱的变压装置，变压装置输出连接到激光管82，所述反射镜84有两个，激光管82的发射端对准其中一个反射镜84，另一个反射镜84对准转光镜86，激光管82的光束经该2个反射镜84反射后进入转光镜86，转光镜86下方装置有聚光镜87，聚光镜87对准其下面工作台2上预切割的材料。所述激光电源装置安装于左侧板62内，所述激光管82横向的固定安装在横梁6内，所述两个反射镜84均安装在右侧板64内，所述转光镜86及聚光镜87固定在小车7的倒“L”形架72上。所述反射镜84及转光镜86的角度均可调。所述聚光镜87可通过高低调整光束的焦点。 

所述激光电源经配电箱3供电输出高压到激光管82，由激光管82产生激光束到右侧板64里的反射镜84，再由反射镜84把光束反射到转光镜86，由转光镜86把光束转射到聚光镜87，产生激光束进行切割材料。 

所述激光管82为真空玻璃管，充装CO2气体，内置冷却水路，冷却水路具有进水口及出水口，所述微型潜水泵放置在冷却水箱内，微型潜水泵的输出口通过水管连接冷却水路的进水口，冷却水路的出水口通过水管连接到冷却水箱。 

所述冷却水箱是由水箱里的微型潜水泵产生水流传输到激光管82里的冷却水路的进水口里再由出水口流回冷却水箱，从而达到对激光管82发光时产生的高热进行冷却。 

所述微型气泵是安装在左侧板62内，所述聚光镜87的下方具有一进气口（图未示），微型气泵的出气口对准聚光镜87的进气口，气体通过聚光镜87的进气口往聚光镜87的出光口吹气，防止切割时烟气倒喷从而影响聚光镜87出光。由于利用激光束对不同材料进行切割，所以即使非常不平整的台面依然能够切出预定形状。 

本发明还提供了多种输出方式，所述主控板上具有以下装置的一种或两种及两种以上的结合：蓝牙模块、USB接口、网络接口、传统的数据线接口。因此，本发明可以通过蓝牙传输，插入优盘直接读取，从网络上获取喷墨切割信息等方式获取喷墨及切割的指令。 

所述蓝牙传输的方式解决因横梁6在两根纵向导轨5上平移时拖动数据线移动，易造成数据线损坏、脱落，从而影响数据正确传输造成打印失败，所述蓝牙传输可配合专用输出管理软件对喷墨绘图及激光切割一体机提供修改、无限量实时传输。所述采用优盘直接读取的方式可将打印文件直接放到优盘里插在喷墨绘图及激光切割一体机的主控板的USB接口上，就可直接打印，也解决因横梁6在两根纵向导轨5上平移时造成数据线来回拖曳损坏。所述网络技术是能将多台电脑通过路由器经网线发送指令到喷墨绘图及激光切割一体机经行打印、切割任务。 

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。 

Claims (10)

1.一种数控喷墨绘图及激光切割一体机，包括一支架、矩形的工作台、配电箱、控制电路板、与控制电路板连接的主控板，在工作台左右两边各有一根纵向导轨，两根纵向导轨之间架有能够在纵向导轨上来回移动的横梁，横梁上设有横向的小车轨道，小车轨道上装有小车，所述工作台支撑在支架上，所述小车上装有喷墨装置，特征在于：所述数控喷墨绘图及激光切割一体机还包括激光切割装置，所述激光切割装置的聚光镜固定装置在小车上，所述喷墨装置和激光切割装置均与控制电路板电连接，控制信号从主控板发出后送到控制电路板，进而分别控制喷墨装置和激光切割装置实现喷墨及激光切割的动作。

2.如权利要求1所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述工作台由面板、侧板和底板构成，所述面板为金属蜂窝板，所述侧板及底板安装于工作台的侧面和底面，与所述面板一起构成一个半封闭空腔，所述底板上开有排气孔，所述数控喷墨绘图及激光切割一体机还包括一真空泵，所述真空泵的进/排气管通过所述排气孔与工作台的半封闭空腔连通。

3.如权利要求2所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述金属蜂窝板上开有复数个最大直径1厘米的蜂窝孔，孔间隔0.5毫米。

4.如权利要求2所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述真空泵的吸气孔和排气孔之间装有一滑板，所述滑板上接有通向工作台的底板的进/排气管，所述滑板与一气缸的活塞杆连接，所述气缸的进气口通过一个两位三通电磁阀与空压机连接，所述电磁阀电源控制部分与配电箱连接。

5.如权利要求1所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述横梁与左侧纵向导轨之间通过滑轮连接，横梁与右侧纵向导轨之间通过线轨连接，一驱动轮通过同步带与一伺服电机连接，伺服电机电源与配电箱连接，所述横梁右侧的线轨与驱动轮咬合。

6.如权利要求1所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述激光切割装置包括激光电源、激光管、反射镜组、转光镜、聚光镜，所述激光电源连接到配电箱的变压装置，变压装置输出连接到激光管，激光管的发射端对准第一个反射镜，最后一个反射镜对准转光镜，激光管的光束经反射镜组反射后进入转光镜，转光镜下方装置有聚光镜，聚光镜对准其下面工作台上预切割的材料；

所述激光电源经配电箱供电输出高压到激光管，由激光管产生激光束到反射镜组，再由反射镜组把光束反射到转光镜，由转光镜把光束转射到聚光镜，产生激光束进行切割材料。

7.如权利要求6所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述激光切割装置还包括微型潜水泵和冷却水箱，所述激光管为真空玻璃管，充装CO2气体，内置冷却水路，冷却水路具有进水口及出水口，所述微型潜水泵放置在冷却水箱内，微型潜水泵的输出口通过水管连接冷却水路的进水口，冷却水路的出水口通过水管连接到冷却水箱。

8.如权利要求6或7所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述激光切割装置还包括微型气泵，所述聚光镜的下方具有一进气口，微型气泵的出气口对准聚光镜的进气口，气体通过聚光镜的进气口往聚光镜的出光口吹气。

9.如权利要求8所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：一左侧板及一右侧板分别固定在横梁的左右两侧，配电箱通过排线与左侧板及右侧板连接，所述激光电源、微型气泵安装在左侧板内，所述激光管横向的固定安装在横梁内，所述反射镜组、主控板安装在右侧板内，所述转光镜及聚光镜、控制电路板固定在小车上。

10.如权利要求1所述的数控喷墨绘图及激光切割一体机，其特征在于：所述主控板具有以下装置的一种或两种及两种以上的结合：蓝牙模块、USB接口、网络接口、传统的数据线接口。

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