CN102935555A - 龙门搭载式激光切割机 - Google Patents

Abstract

龙门搭载式激光切割机，包括激光发生器、对准激光发生器的偏振镜、位于偏振镜后方的前置反射镜组，前置反射镜组的末端反射镜将激光横向反射出来；还包括切割头装置；切割头装置安装在主横向移动体上；还包括补偿反射镜组，补偿反射镜组安装在补偿横向移动体上；切割头装置横向移动时的移动距离是补偿反射镜组横向移动时的移动距离的两倍。本发明通过在切割头装置的光程远端增加一组补偿反射镜，用于补偿导光系统的光束长度，使得机器切割远点和近点的光束长度相等，成为等光程切割系统。

Description

龙门搭载式激光切割机

技术领域

本发明涉及一种龙门搭载式激光切割机。 

背景技术

龙门搭载式激光切割机，包括左纵向滑轨、与左纵向滑轨平行的右纵向滑轨；

还包括龙门架，龙门架包括左端架、右端架、主横梁、支撑横梁；左端架滑设于左纵向滑轨上，右端架滑设于右纵向滑轨上，主横梁的两端分别连接在左端架和右端架上，支撑横梁的两端亦分别连接在左端架和右端架上，左端架和/或右端架与用于驱动龙门架纵向滑动的纵向驱动机构连接；

支撑横梁上设有激光发生器，主横梁上设有对准激光发生器的激光发射端的偏振镜、位于偏振镜后方的前置反射镜组，前置反射镜组的末端反射镜将激光横向反射出来；

还包括切割头装置，切割头装置包括切割头、位于切割头前方的聚焦镜、位于聚焦镜前方的进光反射镜，切割头装置通过升降机构安装在主横向移动体上。主横向移动体可移动。

采用龙门架搭载激光发生器的工作方式，机器纵向运动可不受切割光束长度范围的限制。但在机器横向运动方向上切割远、近点的最大距离差达4m，而CO₂激光发生器的有效切割光束长度一般为7~8m，光束长度变化范围只有1m左右。现有的激光切割光路装置不具有补偿机构，因此无法达到激光在切割近点、远点时光程传输的等距离，在切割近点、远点时激光有效切割光束长度变化过大，易造成切割远、近点表面切割质量的差异。

发明内容

为了克服现有龙门搭载式激光切割机的上述不足，本发明提供一种具有光路补偿机构的龙门搭载式激光切割机，可用于调整切割远、近点光束长度的变化。

本发明解决其技术问题的技术方案是：龙门搭载式激光切割机，包括左纵向滑轨、与所述的左纵向滑轨平行的右纵向滑轨；

还包括龙门架，所述的龙门架包括左端架、右端架、主横梁、支撑横梁；所述的左端架滑设于所述的左纵向滑轨上，所述的右端架滑设于所述的右纵向滑轨上，所述主横梁的两端分别连接在所述的左端架和右端架上，所述支撑横梁的两端亦分别连接在所述的左端架和右端架上，所述的左端架和/或右端架与用于驱动龙门架纵向滑动的纵向驱动机构连接；

所述的支撑横梁上设有激光发生器，所述的支撑横梁上设有对准所述激光发生器的激光发射端的偏振镜、所述的主横梁上设有位于所述偏振镜后方的前置反射镜组，所述前置反射镜组的末端反射镜将激光横向反射出来；

还包括切割头装置，所述的切割头装置包括切割头、位于所述切割头前方的聚焦镜、位于所述聚焦镜前方的进光反射镜，所述的切割头装置通过升降机构安装在主横向移动体上，所述的主横向移动体横向滑设于所述的主横梁上；

所述的主横向移动体上设有竖向的主驱动电机和主减速箱，所述的主驱动电机与所述主减速箱连接，所述主减速箱的输出端设有位于所述主横向移动体下方的主驱动齿轮；还包括设于所述主横梁上的横向的主齿条，所述的主驱动齿轮与所述的主齿条啮合；

还包括补偿反射镜组，所述的补偿反射镜组包括上补偿反射镜和位于所述上补偿反射镜正下方的下补偿反射镜，所述的上补偿反射镜位于所述前置反射镜组的末端反射镜的正后方，所述的下补偿反射镜位于所述进光反射镜的正后方；

所述的补偿反射镜组安装在补偿横向移动体上，所述的补偿横向移动体横向滑设于所述的主横梁上；

所述的补偿横向移动体上设有竖向的补偿驱动电机和补偿减速箱，所述的补偿驱动电机与所述补偿减速箱连接，所述补偿减速箱的输出端设有位于所述补偿横向移动体下方的补偿齿轮；还包括设于所述主横梁上的横向的补偿齿条，所述的补偿齿轮与所述的补偿齿条啮合；

所述补偿减速箱的速比与主减速箱的速比之间的比例为2:1，所述的主驱动电机与所述的补偿驱动电机为相同的伺服电机，所述的主驱动齿轮与所述的补偿齿轮为相同的齿轮，所述的主齿条与所述的补偿齿条为相同的齿条。

进一步，所述的主齿条与所述的补偿齿条成一体。

进一步，所述的升降机构包括固设于所述主横梁上的镜座保护箱，所述镜座保护箱的下方设有第一柔性防尘罩，所述第一柔性防尘罩下方连接所述的切割头装置；

所述第一柔性防尘罩的下方设有安装底板，所述的切割头装置连接在所述的安装底板上，所述的安装底板在所述的第一柔性防尘罩的内侧向上延伸形成连接板；

所述第一柔性防尘罩的内侧设有竖向设置的升降伺服电机，所述升降伺服电机的输出轴朝下；所述升降伺服电机的下方设有竖向的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的螺杆与所述升降伺服电机的输出轴连接，所述滚珠丝杆的螺母与所述的连接板连接。

进一步，所述滚珠丝杆的螺母上套设有升降体，所述的升降体与所述的连接板连接。

本发明还具有如下附加技术特征：

所述升降体上方的滚珠丝杆外罩设有第二柔性防尘罩，所述升降体下方的滚珠丝杆外罩设有第三柔性防尘罩；

所述第二柔性防尘罩的下端与所述的升降体连接，所述第二柔性防尘罩的上端与所述的升降伺服电机连接；

所述第三柔性防尘罩的上端与所述的升降体连接，所述第三柔性防尘罩的下端固定。

所述升降体的侧面设有第一固定块，所述第一固定块的后方有第二固定块；还包括一开口向下的U形拖链，所述U形拖链的一端与所述的第一固定块连接，所述U形拖链的另一端与所述的第二固定块连接；

所述的升降体上还设有照明灯；

还包括竖向的直线导轨，所述的升降体设于所述的直线导轨上。

所述的切割头装置上设有位移传感器，所述的位移传感器与所述的升降伺服电机信号连接。

所述的左端架上设有竖向的纵向驱动电机，所述的左纵向滑轨上设有左纵齿条，所述纵向驱动电机的输出端设有位于所述左端架下方的纵向驱动齿轮，所述的纵向驱动齿轮与所述的左纵齿条啮合；

所述左端架的背面设有一对左定位轮，所述的左纵向滑轨夹于所述的左定位轮之间，所述的左定位轮位于所述的纵向驱动齿轮的上方；

所述右端架的背面设有一对右定位轮，所述的右纵向滑轨夹于所述的右定位轮之间。

所述支撑横梁的前侧边和后侧边具有向下垂的撑板，所述撑板的两端分别与所述左端架的内侧和右端架的内侧相抵。

所述撑板的中段的宽度小于撑板的两头的宽度，所述撑板的中段与撑板的两头之间通过斜板连接；所述撑板的两头关于所述撑板的中心线对称，所述的两斜板关于所述撑板的中心线对称。

本发明在使用时，与现有的龙门搭载式激光切割机一样，激光发生器发射出激光，经偏振镜及前置反射镜组的导光后，前置反射镜组的末端反射镜将激光横向反射出来。激光然后再经过补偿反射镜组、进光反射镜进入聚焦镜，经过聚焦后形成聚焦光束，从切割头射出。

如图6所示，从激光发生器到前置反射镜组的末端反射镜之间的光路长度是固定不变的，设切割头装置横向移动一段距离为X5，为满足切割等光程的要求，补偿反射镜组需要移动一段距离为X6。通过对切割头装置移动前后的光路长度变化的分析，确定切割头装置与补偿反射镜组8之间的位移关系。X5＝切割头装置移动距离，X6＝补偿反射镜组移动距离。

切割头装置移动前光路长度为：X1＋X2＋X3；切割头装置移动后光路长度为：X1－X6＋X2＋X3－X6＋X5＝X1+X2＋X3＋X5－2X6；

满足切割头装置移动前后等光程要求的条件：X1＋X2＋X3＝X1+X2＋X3＋X5－2X6，则X5＝2X6，由此可知切割头装置与光路补偿反射镜间的位移是2:1的关系。

本发明的有益效果在于：通过在切割头装置的光程远端增加一组补偿反射镜，用于补偿导光系统的光束长度，使得机器切割远点和近点的光束长度相等，成为等光程切割系统。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是龙门架的俯视图。

图3是支撑横梁的主视图。

图4是升降机构的外形示意图。

图5是升降机构的剖视图。

图6是光路的原理图。

图7是图1中A部分的局部放大图。

图8是本发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8，龙门搭载式激光切割机，包括左纵向滑轨1、与所述的左纵向滑轨1平行的右纵向滑轨2。

还包括龙门架，所述的龙门架包括左端架3、右端架4、主横梁5、支撑横梁6；所述的左端架3滑设于所述的左纵向滑轨1上，所述的右端架4滑设于所述的右纵向滑轨2上，所述主横梁5的两端分别连接在所述的左端架3和右端架4上，所述支撑横梁6的两端亦分别连接在所述的左端架3和右端架4上，所述的左端架3和/或右端架4与用于驱动龙门架纵向滑动的纵向驱动机构连接。

本实施例中，纵向驱动机构的具体结构形式为：所述的左端架3上设有竖向的纵向驱动电机42，所述的左纵向滑轨1上设有左纵齿条7，所述纵向驱动电机42的输出端设有位于所述左端架3下方的纵向驱动齿轮8，所述的纵向驱动齿轮8与所述的左纵齿条7啮合；所述左端架3的背面设有一对左定位轮9，所述的左纵向滑轨1夹于所述的左定位轮9之间，所述的左定位轮9位于所述的纵向驱动齿轮8的上方；所述右端架4的背面设有一对右定位轮，所述的右纵向滑轨2夹于所述的右定位轮之间。

本实施例中，所述支撑横梁6的前侧边和后侧边具有向下垂的撑板10，所述撑板10的两端分别与所述左端架3的内侧和右端架4的内侧相抵。本实施例中，所述撑板的中段的宽度小于撑板的两头的宽度，所述撑板的中段与撑板的两头之间通过斜板11连接；所述撑板的两头关于所述撑板的中心线对称，所述的两斜板关于所述撑板的中心线对称。

所述的支撑横梁6上设有激光发生器12，所述的支撑横梁6上设有对准所述激光发生器12的激光发射端的偏振镜13、所述的主横梁5位于所述偏振镜13后方的前置反射镜组14，所述前置反射镜组的末端反射镜15将激光横向反射出来。当大功率激光发生器向下压支撑横梁6时，由撑板10产生支撑作用，撑板10的两端顶紧左端架3的内侧和右端架4的内侧，阻止支撑横梁6下陷弯曲变形，因此可将支撑横梁6的变形控制在极小的范围内。而采用这种对称的结构及斜板结构使得撑板10的支撑作用更强。

还包括切割头装置16，所述的切割头装置16包括切割头17、位于所述切割头17前方的聚焦镜18、位于所述聚焦镜18前方的进光反射镜19，所述的切割头装置16通过升降机构安装在主横向移动体20上，通过升降机构驱动切割头装置16升降，所述的主横向移动体20横向滑设于所述的主横梁5上，从而主横向移动体20可在主横梁5上横向滑动。

本实施例中，升降机构的具体结构形式为：该升降机构包括固设于所述主横梁上的镜座保护箱21，所述镜座保护箱21的下方设有第一柔性防尘罩22，所述第一柔性防尘罩22下方连接所述的切割头装置16，具体安装方法为：第一柔性防尘罩22的下方设有安装底板23，所述的切割头装置16连接在所述的安装底板23上，所述的安装底板23在所述的第一柔性防尘罩22的内侧向上延伸形成连接板24；所述第一柔性防尘罩22的内侧设有竖向设置的升降伺服电机25，所述升降伺服电机25的输出轴朝下；所述升降伺服电机25的下方设有竖向的滚珠丝杆26，所述滚珠丝杆26的螺杆与所述升降伺服电机25的输出轴连接，所述滚珠丝杆的螺母与所述的连接板24连接。本实施例中，所述滚珠丝杆的螺母上套设有升降体27，所述的升降体27与所述的连接板24连接。

本实施例中，所述升降体27上方的滚珠丝杆外罩设有第二柔性防尘罩28，所述升降体27下方的滚珠丝杆外罩设有第三柔性防尘罩29；所述第二柔性防尘罩28的下端与所述的升降体27连接，所述第二柔性防尘罩28的上端与所述的升降伺服电机25连接；所述第三柔性防尘罩29的上端与所述的升降体27连接，所述第三柔性防尘罩29的下端固定。通过第二柔性防尘罩28和第三柔性防尘罩29可对滚珠丝杆进行保护，防止作为传动件的滚珠丝杆被切割粉尘所影响。

本实施例中，所述升降体27的侧面设有第一固定块，所述第一固定块的后方有第二固定块；还包括一开口向下的U形拖链30，所述U形拖链30的一端与所述的第一固定块连接，所述U形拖链30的另一端与所述的第二固定块连接；还包括竖向的直线导轨31，所述的升降体27设于所述的直线导轨31上。U形拖链30及直线导轨31进一步确保升降体27的直线导向及运行稳定性。

本实施例中，所述的升降体27上还设有照明灯32，可用于照明。

本实施例中，所述的切割头装置16上设有位移传感器33，所述的位移传感器33与所述的升降伺服电机25信号连接。设位移传感器33与升降伺服电机25配合，位移传感器33在切割过程中随时检测切割距离（即切割头装置与切割工件之间距离）的变化，并将检测信号实时反馈给升降伺服电机25，由升降伺服电机25带动精密滚珠丝杆调整切割头与工件间的距离，升降距离更加精确。

所述的主横向移动体20上设有竖向的主驱动电机34和主减速箱，所述的主驱动电机34与所述主减速箱连接，所述主减速箱的输出端设有位于所述主横向移动体20下方的主驱动齿轮；还包括设于所述主横梁5上的横向的主齿条，所述的主驱动齿轮与所述的主齿条35啮合；

还包括补偿反射镜组36，所述的补偿反射镜组36包括上补偿反射镜37和位于所述上补偿反射镜37正下方的下补偿反射镜38，所述的上补偿反射镜37位于所述前置反射镜组的末端反射镜15的正后方，所述的下补偿反射镜38位于所述进光反射镜19的正后方；

所述的补偿反射镜组36安装在补偿横向移动体39上，所述的补偿横向移动体39横向滑设于所述的主横梁5上，从而补偿横向移动体39可在主横梁上横向滑动；

所述的补偿横向移动体39上设有竖向的补偿驱动电机40和补偿减速箱，所述的补偿驱动电机40与所述补偿减速箱连接，所述补偿减速箱的输出端设有位于所述补偿横向移动体39下方的补偿齿轮；还包括设于所述主横梁5上的横向的补偿齿条41，所述的补偿齿轮与所述的补偿齿条41啮合；

所述补偿减速箱的速比与主减速箱的速比之间的比例为2:1，所述的主驱动电机34与所述的补偿驱动电机40为相同的伺服电机，所述的主驱动齿轮与所述的补偿齿轮为相同的齿轮，所述的主齿条35与所述的补偿齿条41为相同的齿条，本实施例中所述的主齿条35与所述的补偿齿条41成一体，为同一齿条。

本发明在使用时，通过纵向驱动机构驱动龙门架纵向运动：纵向驱动电机42动作，则纵向驱动齿轮8在左纵齿条7上运动，从而带动龙门架纵向运动。一对左定位轮9和一对右定位轮对龙门架的纵向运动起到导向作用，使龙门架的纵向运动更稳定。也可在右端架上设电机，电机输出端设齿轮，在右纵向滑轨上设与齿轮啮合的齿条，右端架上的电机也起驱动作用，两边驱动使驱动更省力。

升降伺服电机25动作，带动滚珠丝杆26的螺杆转动，从而滚珠丝杆的螺母上下升降运动，带动连接板24升降，进而带动安装底板23及安装在安装底板23上的切割头装置16升降。本实施例中切割头装置16上设有位移传感器33，所述的位移传感器33与所述的升降伺服电机25信号连接。设位移传感器33与升降伺服电机25配合，位移传感器33在切割过程中随时检测切割距离（即切割头装置与切割工件之间距离）的变化，并将检测信号实时反馈给升降伺服电机25，由升降伺服电机25带动精密滚珠丝杆调整切割头与工件间的距离，升降距离更加精确。

激光发生器12发射出激光，经偏振镜13及前置反射镜组14的导光后，前置反射镜组的末端反射镜15将激光横向反射出来。激光然后再经过补偿反射镜组36、进光反射镜19进入聚焦镜18，经过聚焦后形成聚焦光束，从切割头装置16射出。

从激光发生器12到前置反射镜组的末端反射镜15之间的光路长度是固定不变的，设切割头装置16横向移动一段距离为X5，为满足切割等光程的要求，补偿反射镜组36需要移动一段距离为X6。通过对切割头装置移动前后的光路长度变化的分析，确定切割头装置与补偿反射镜组之间的位移关系。X5＝切割头装置移动距离，X6＝补偿反射镜组移动距离。

切割头装置16移动前光路长度为：X1＋X2＋X3；切割头装置16移动后光路长度为：X1－X6＋X2＋X3－X6＋X5＝X1+X2＋X3＋X5－2X6；

满足切割头装置移动前后等光程要求的条件：X1＋X2＋X3＝X1+X2＋X3＋X5－2X6，则X5＝2X6，由此可知切割头装置16与补偿反射镜组36间的位移是2:1的关系。本发明补偿减速箱的速比与主减速箱的速比之间的比例为2:1，而主驱动电机与补偿驱动电机为相同的伺服电机、主驱动齿轮与补偿齿轮为相同的齿轮，主齿条与补偿齿条为相同的齿条，则主驱动电机和补偿驱动电机动作，切割头装置16的移动距离与补偿反射镜组36间的移动距离是2:1的关系。

Claims (10)

1.龙门搭载式激光切割机，包括左纵向滑轨、与所述的左纵向滑轨平行的右纵向滑轨；

还包括龙门架，所述的龙门架包括左端架、右端架、主横梁、支撑横梁；所述的左端架滑设于所述的左纵向滑轨上，所述的右端架滑设于所述的右纵向滑轨上，所述主横梁的两端分别连接在所述的左端架和右端架上，所述支撑横梁的两端亦分别连接在所述的左端架和右端架上，所述的左端架和/或右端架与用于驱动龙门架纵向滑动的纵向驱动机构连接；

所述的支撑横梁上设有激光发生器，所述的支撑横梁上设有对准所述激光发生器的激光发射端的偏振镜、所述的主横梁上设有位于所述偏振镜后方的前置反射镜组，所述前置反射镜组的末端反射镜将激光横向反射出来；

还包括切割头装置，所述的切割头装置包括切割头、位于所述切割头前方的聚焦镜、位于所述聚焦镜前方的进光反射镜，所述的切割头装置通过升降机构安装在主横向移动体上，所述的主横向移动体横向滑设于所述的主横梁上；

其特征在于：所述的主横向移动体上设有竖向的主驱动电机和主减速箱，所述的主驱动电机与所述主减速箱连接，所述主减速箱的输出端设有位于所述主横向移动体下方的主驱动齿轮；还包括设于所述主横梁上的横向的主齿条，所述的主驱动齿轮与所述的主齿条啮合；

还包括补偿反射镜组，所述的补偿反射镜组包括上补偿反射镜和位于所述上补偿反射镜正下方的下补偿反射镜，所述的上补偿反射镜位于所述前置反射镜组的末端反射镜的正后方，所述的下补偿反射镜位于所述进光反射镜的正后方；

所述的补偿反射镜组安装在补偿横向移动体上，所述的补偿横向移动体横向滑设于所述的主横梁上；

所述的补偿横向移动体上设有竖向的补偿驱动电机和补偿减速箱，所述的补偿驱动电机与所述补偿减速箱连接，所述补偿减速箱的输出端设有位于所述补偿横向移动体下方的补偿齿轮；还包括设于所述主横梁上的横向的补偿齿条，所述的补偿齿轮与所述的补偿齿条啮合；

所述补偿减速箱的速比与主减速箱的速比之间的比例为2:1，所述的主驱动电机与所述的补偿驱动电机为相同的伺服电机，所述的主驱动齿轮与所述的补偿齿轮为相同的齿轮，所述的主齿条与所述的补偿齿条为相同的齿条。

2.如权利要求1所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述的主齿条与所述的补偿齿条成一体。

3.如权利要求1或2所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述的升降机构包括固设于所述主横梁上的镜座保护箱，所述镜座保护箱的下方设有第一柔性防尘罩，所述第一柔性防尘罩下方连接所述的切割头装置；

所述第一柔性防尘罩的下方设有安装底板，所述的切割头装置连接在所述的安装底板上，所述的安装底板在所述的第一柔性防尘罩的内侧向上延伸形成连接板；

所述第一柔性防尘罩的内侧设有竖向设置的升降伺服电机，所述升降伺服电机的输出轴朝下；所述升降伺服电机的下方设有竖向的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的螺杆与所述升降伺服电机的输出轴连接，所述滚珠丝杆的螺母与所述的连接板连接。

4.如权利要求3所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述滚珠丝杆的螺母上套设有升降体，所述的升降体与所述的连接板连接。

5.如权利要求4所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述升降体上方的滚珠丝杆外罩设有第二柔性防尘罩，所述升降体下方的滚珠丝杆外罩设有第三柔性防尘罩；

所述第二柔性防尘罩的下端与所述的升降体连接，所述第二柔性防尘罩的上端与所述的升降伺服电机连接；

所述第三柔性防尘罩的上端与所述的升降体连接，所述第三柔性防尘罩的下端固定。

6.如权利要求4所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述升降体的侧面设有第一固定块，所述第一固定块的后方有第二固定块；还包括一开口向下的U形拖链，所述U形拖链的一端与所述的第一固定块连接，所述U形拖链的另一端与所述的第二固定块连接；

所述的升降体上还设有照明灯；

还包括竖向的直线导轨，所述的升降体设于所述的直线导轨上。

7.如权利要求4所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述的切割头装置上设有位移传感器，所述的位移传感器与所述的升降伺服电机信号连接。

8.如权利要求4所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述的左端架上设有竖向的纵向驱动电机，所述的左纵向滑轨上设有左纵齿条，所述纵向驱动电机的输出端设有位于所述左端架下方的纵向驱动齿轮，所述的纵向驱动齿轮与所述的左纵齿条啮合；

所述左端架的背面设有一对左定位轮，所述的左纵向滑轨夹于所述的左定位轮之间，所述的左定位轮位于所述的纵向驱动齿轮的上方；

所述右端架的背面设有一对右定位轮，所述的右纵向滑轨夹于所述的右定位轮之间。

9.如权利要求4所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述支撑横梁的前侧边和后侧边具有向下垂的撑板，所述撑板的两端分别与所述左端架的内侧和右端架的内侧相抵。

10.如权利要求9所述的龙门搭载式激光切割机，其特征在于：所述撑板的中段的宽度小于撑板的两头的宽度，所述撑板的中段与撑板的两头之间通过斜板连接；所述撑板的两头关于所述撑板的中心线对称，所述的两斜板关于所述撑板的中心线对称。

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