CN102528287A - 一种二维激光切割机 - Google Patents

Abstract

一种二维激光切割机。涉及具有局部高速切割功能的激光切割机的切割头在中小范围内驱动机构的的改进。提供了一种结构简化，后续控制编程方便的二维激光切割机。激光切割机包括机体、横梁、激光切割头和激光发生器，所述机体和横梁通过设在机体上的X向导轨相连，所述横梁的侧面设有Y向导轨，所述激光切割头通过局部运动机构活动连接在所述横梁侧面的Y向导轨上；所述局部运动机构包括Y向运动支座、双向空心螺旋轴、导光筒、丝母一、驱动电机一、丝母二、驱动电机二和至少两只反射镜组；在Y向运动支座上设置“直立”的双向空心螺旋轴，在该轴与激光头之间设置一导光筒，导光筒起“横杆”的作用。使得整机防护简单、速度、精度、刚性显著提升。

Description

一种二维激光切割机

技术领域

本发明涉及数控板料激光切割机，尤其涉及具有局部高速切割功能的激光切割机的切割头在中小范围内驱动机构的的改进。

背景技术

为了不断完善、优化激光切割机的精细化运动，本申请人自2009年起对激光切割机的激光头运动系统不断进行了自主研发。于2010.6.10.向国家知识产权局同时提出了名称为“一种激光切割机及其工作方法，201010196705.7”以及“激光切割机，201020221418.2”两项专利申请，前者与2011.1.26.公开，公开号：CN101862909A。该项创新技术为克服前述问题，它采用在横梁上的激光头座上增设X向短导轨，与激光头座相对于横梁的Y向运动复合，完成小范围区域内激光头的运动，进而在小范围运动时无需横梁进行X向进给运动，大大降低设备的使用能耗。它能够像小幅面激光切割机一样，具有高的切割质量、高效率，高精度，且切割过程中驱动系统消耗的功率较小的效果。但该方案中采用的激光头座结构仍然显得较为庞大、笨重，造成运动惯性大，进而导致运行精度低；且在需要改变激光头Z向高度时，需单独的Z向驱动机构。

为此，本申请人于2011.5.16.向国家知识产权局又递交了名称为：“一种复合驱动技术的数控激光切割机”、申请号“201110125783.2”的专利申请。采用了更为轻巧的线性驱动机构，通过连杆驱动激光切割头运动。该技术方案的优势突出，但申请人研发团队中有技术人员认为还具有进一步简化结构、简化控制编程的研发空间。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种结构更加简化，后续控制编程更加方便，使得操控性更优越的二维激光切割机。

本发明的技术方案是：所述激光切割机包括机体、横梁、激光切割头和激光发生器，所述机体和横梁通过设在机体上的X向导轨相连，所述横梁的侧面设有Y向导轨，所述激光切割头通过局部运动机构活动连接在所述横梁侧面的Y向导轨上；

所述局部运动机构包括Y向运动支座、双向空心螺旋轴、导光筒、丝母一、驱动电机一、丝母二、驱动电机二和至少两只反射镜组；

所述Y向运动支座的背面设有用于连接所述Y向导轨的滑槽；所述Y向运动支座的正面设有上、下相互平行的支撑耳一和支撑耳二，所述支撑耳一上开设有孔一、支撑耳二开设有孔二，所述孔一和孔二同轴心；所述丝母一设置在孔一内，所述丝母二设置在孔二内，所述丝母一和丝母二的旋向相反；

所述双向空心螺旋轴的外表面的上半部分和下半部分分别设有旋向相反、螺距相等的外螺纹，上半部分螺纹与所述丝母一相连、下半部分螺纹与所述丝母二相连； 

所述至少两只反射镜组包括反射镜组一和反射镜组二，所述反射镜组一固定连接在所述双向空心螺旋轴的下端，反射镜组二通过所述导光筒与所述反射镜组一相连；所述激光切割头固定连接反射镜组二。

所述导光筒与所述双向空心螺旋轴之间的夹角为70-110°。

激光切割头与所述双向空心螺旋轴平行。

本发明在Y向运动支座上设置“直立”的双向空心螺旋轴，利用该轴的空心部分实现导光作用，该轴外部上、下部分设置旋向相反的螺旋（纹），该轴与Y向运动支座之间通过一对旋向相反的丝母连接；当一对丝母同向同速旋转运动时，驱动该轴围绕Z轴旋转；当一对丝母反向同速旋转运动时，驱动该轴在Z轴向垂直运动。在该轴与激光头之间设置一导光筒，导光筒起“横杆”的作用，在该轴旋转时，通过导光筒带动远端的激光切割头做圆周运动（以该轴轴心为圆心）；与Y向运动支座-横梁之间的Y向运动复合，即能完成中小范围内二维平面上的加工。此外本发明中起“横杆”作用的导光筒负荷很小（仅仅负荷激光切割头和反射镜组二），挠度变形小，使得加工精度能够提高。相对于现有技术，首先，在控制方面，在小范围内进行精度加工只需复合Y向直线运动和绕Z轴圆周即能实现；其次，Y轴运动部件的体积和重量明显大幅度减小，不需要直线导轨等导向机构，使得结构简单，动作灵敏；然后，还能通过Z向升降运动，能使激光焦点与被切割板面的距离保持恒定；最终使得本发明的整机防护简单、速度、精度、刚性显著提升。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明中局部运动机构的结构示意图；

图中1是机体，2是横梁，3是局部运动机构，30是Y向运动支座，301是滑槽，302是支撑耳一，303是支撑耳二，31是反射镜组三，32是反射镜组一，33是反射镜组二，4是激光切割头，5是光束，6是双向空心螺旋轴，61上半部分，62是下半部分，71是丝母一，72是丝母二，8是导光筒。

具体实施方式

本发明如图1、2所示，所述激光切割机包括机体1、横梁2、激光切割头4和激光发生器，所述机体1和横梁2通过设在机体上的X向导轨相连，所述横梁的侧面设有Y向导轨，所述激光切割头4通过局部运动机构3活动连接在所述横梁2侧面的Y向导轨上（在图1中标示了X、Y、Z坐标系）；

所述局部运动机构包括Y向运动支座30、双向空心螺旋轴6、导光筒8、丝母一71、驱动电机一、丝母二72、驱动电机二和至少两只反射镜组（反射镜组一32、反射镜组二33）；

所述Y向运动支座30的背面设有用于连接所述Y向导轨的滑槽301；所述Y向运动支座30的正面设有上、下相互平行的支撑耳一302和支撑耳二303，所述支撑耳一302上开设有孔一、支撑耳二303开设有孔二，所述孔一和孔二同轴心；所述丝母一71设置在孔一内，所述丝母二72设置在孔二内，所述丝母一71和丝母二72的旋向相反；驱动电机一和驱动电机二设置在Y向运动支座30，分别驱动丝母一71和丝母二72运动。

所述双向空心螺旋轴6的外表面的上半部分和下半部分分别设有旋向相反、螺距相等的外螺纹，所述双向空心螺旋轴6的上半部分61螺纹与所述丝母一71适配、下半部分62与所述丝母二72适配，所述双向空心螺旋轴6的上半部分61和下半部分62分别与丝母一61和丝母二62相连； 

所述至少两只反射镜组包括反射镜组一32和反射镜组二33，所述反射镜组一32固定连接在所述双向空心螺旋轴6的下端，反射镜组二33通过所述导光筒8与所述反射镜组一32相连；所述激光切割头4固定连接反射镜组二33。鉴于激光切割机的光路一般平行于横梁2进入激光切割头运动部件，因此可以在本发明的双向空心螺旋轴6的上端口增设反射镜组三31，用于将水平的光束5（在图中以点线表示）反射入双向空心螺旋轴6的轴孔内。

所述导光筒8与所述双向空心螺旋轴6之间的夹角为70-110°。尤其是当夹角小于90°时，激光切割头4的最低端能提高，或者说激光切割头4的最低端更接近反射镜组一32的最低端，使得结构更加紧凑；不排除在一些特殊机型横梁2与工作台之间高度差较大，此时夹角大于90°时，能时激光切割头4更接近工作台。

激光切割头4与所述双向空心螺旋轴6平行。

Claims (3)

1.一种二维激光切割机，所述激光切割机包括机体、横梁、激光切割头和激光发生器，所述机体和横梁通过设在机体上的X向导轨相连，所述横梁的侧面设有Y向导轨，其特征在于，所述激光切割头通过局部运动机构活动连接在所述横梁侧面的Y向导轨上；

所述局部运动机构包括Y向运动支座、双向空心螺旋轴、导光筒、丝母一、驱动电机一、丝母二、驱动电机二和至少两只反射镜组；

所述Y向运动支座的背面设有用于连接所述Y向导轨的滑槽；所述Y向运动支座的正面设有上、下相互平行的支撑耳一和支撑耳二，所述支撑耳一上开设有孔一、支撑耳二开设有孔二，所述孔一和孔二同轴心；所述丝母一设置在孔一内，所述丝母二设置在孔二内，所述丝母一和丝母二的旋向相反；

所述双向空心螺旋轴的外表面的上半部分和下半部分分别设有旋向相反、螺距相等的外螺纹，上半部分螺纹与所述丝母一相连、下半部分螺纹与所述丝母二相连； 

所述至少两只反射镜组包括反射镜组一和反射镜组二，所述反射镜组一固定连接在所述双向空心螺旋轴的下端，反射镜组二通过所述导光筒与所述反射镜组一相连；所述激光切割头固定连接反射镜组二。

2.根据权利要求1所述的一种二维激光切割机，其特征在于，所述导光筒与所述双向空心螺旋轴之间的夹角为70-110°。

3.根据权利要求1或2所述的一种二维激光切割机，其特征在于，激光切割头与所述双向空心螺旋轴平行。

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