CN105598590A - 超大幅面激光内雕机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光内雕机，尤其涉及一种超大幅面激光内雕机及其操作方法。包括机架，所述的机架中设有工作台平面组件和可上下升降的输送升降组件，所述的机架上设有与机架相滑动连接的横梁组件，所述的横梁组件通过斜齿传动组件沿机架进行往复运动，所述的机架的尾部设有与机架相配接的上下料台组件，所述的输送升降组件、横梁组件、斜齿传动组件、上下料台组件通过控制系统控制。超大幅面激光内雕机及其操作方法结构紧凑，自动化程度高，可调节。

Description

超大幅面激光内雕机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种激光内雕机，尤其涉及一种超大幅面激光内雕机及其操作方法。

背景技术

市场现有的大幅面激光内雕机传动系统均为滚珠丝杆副，最大行程一般在2m到3m，超过3m时因水平跨距大，自重下垂变形大，极限转速降低，传动时会产生丝杆抖动从而影响传动精度，严重时导致丝杆弯曲、变形甚至断裂。

故而现有的大幅面激光内雕机行程均不超过3m，无法加工超大版面的玻璃（如大型玻璃幕墙、大型玻璃屏风等）。

大幅面激光内雕机是由计算机控制光路系统相对水晶或玻璃移动，并在水晶或者玻璃内部雕刻出二维或者三维的点阵图案。

在大幅面玻璃内雕加工中，光路系统需要相对于工件做xyz三轴运动，目前基本采用滚珠丝杆副作为传动方案。当加工幅面不大时，滚珠丝杆传动效率很高、能够达到很高的精度、噪音也很小；但是随着加工幅面的增大，为了提高刚度以抵抗自重下垂变形，滚珠丝杆的直径需要相应增大，成本也随之高昂。即使如此，当加工幅面超过3m时，因跨距过大产生不可消除的下垂变形，极限转速降低，丝杆产生抖动，传动精度也随之降低，严重时导致丝杆弯曲、变形甚至断裂。因此，受制于滚珠丝杆的极限传动行程，大幅面激光内雕机的加工行程无法任意扩大。

最大加工幅面被滚珠丝杆的极限传动行程限制，无法加工幅面尺寸超过3m的玻璃。当可加工幅面较大时，滚珠丝杠的直径也必须选的很大，极限转速降低，抖动增大。丝杆直径增大，成本随之直线上升；极限转速降低，加工效率随之降低；抖动增大，加工精度降低。

中国专利201210291057.2，公开一种大幅面激光内雕机，包括床身及设于床身两侧的Y轴轨道和通过支架能沿Y轴轨道滑动的X轴轨道，X轴轨道上设有激光加工头，激光加工头上设有测量头朝下的百分表，床身上铺设有多根互相平行且设有滑槽的基条，基条和X轴轨道平行，由基条铺设而成的床面上设有多块支承板，多块支承板分布成矩阵状，每块支承板靠近其四个角处各设有一个Z向调节机构，四个Z向调节机构两两对称设置，Z向调节机构的底部插在基条的滑槽内。此结构无法满足现有需求，而且操作相对不足。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构简紧凑度高，能够加工超大版面（3m*6m）的玻璃，加工速度快，精度高，设备制造成本低，操作便捷的超大幅面激光内雕机及其操作方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种超大幅面激光内雕机，包括机架，所述的机架中设有工作台平面组件和可上下升降的输送升降组件，所述的机架上设有与机架相滑动连接的横梁组件，所述的横梁组件通过斜齿传动组件沿机架进行往复运动，所述的机架的尾部设有与机架相配接的上下料台组件，所述的输送升降组件、横梁组件、斜齿传动组件、上下料台组件通过控制系统控制；

所述的工作台平面组件包括设在机架中的工作台平面，所述的工作台平面由均匀分布的蜂窝铝板组成，所述的蜂窝铝板通过调节组件调节定位；

所述的输送升降组件包括升降组件和输送组件，所述的输送组件通过升降组件进行上下位移；所述的升降组件包括升降纵向传动轴、升降减速器、升降横向传动轴和升降台，所述的升降纵向传动轴随升降减速器进行传动，所述的升降减速器通过升降电机相传动，所述的升降纵向传动轴的两侧端通过换向器与升降横向传动轴相固定连接，所述的换向器中设有升降横向传动轴，所述的升降横向传动轴上设有均匀分布的涡轮减速机，所述的涡轮减速机带动升降丝杠转动，所述的升降台通过升降丝杠进行上下位移；所述的输送组件包括设在工作台平面上的输送平台，所述的输送平台通过升降台进行上下位移，所述的输送平台中设有输送轴，所述的输送轴通过输送电机相转动，所述的输送轴上设有均匀分布的圆带轮，所述的输送平台的上部设有均匀分布的输送辊，所述的输送辊与圆带轮通过圆带相传动；

所述的横梁组件包括直线导轨和横梁，所述的直线导轨设在机架的上部，所述的机架上设有沿直线导轨进行滑动的横梁，所述的横梁上设有与横梁相滑动的Z轴，所述的Z轴中设有光路部分；

所述的斜齿传动组件包括设在横梁外壁的横梁伺服电机，所述的横梁伺服电机带动主同步带轮旋转，所述的主同步带轮与从动同步带轮相啮合传动，所述的直线导轨的下方设有斜齿条，所述的斜齿条与从动同步带轮间通过斜齿轮相啮合传动；

所述的上下料台组件包括与输送平台对应分布的上下料平台，所述的上下料平台中设有上下料传动电机，所述的上下料传动电机带动主动轴进行旋转，所述的主动轴上设有均匀分布的上下料圆带轮，所述的上下料平台的上部设有均匀分布的上下料输送辊，所述的上下料输送辊通过上下料圆带与上下料圆带轮相传动。

作为优选，所述的调节组件包括调节螺栓与安装螺栓，所述的蜂窝铝板通过安装螺栓与机架相固定，所述的蜂窝铝板通过调节螺栓与机架相调节定位；

所述的升降纵向传动轴与升降横向传动轴呈“工”字状；

所述的横梁的外侧壁设有横梁斜齿条，所述的横梁的上部设有横梁直线导轨，所述的Z轴通过横梁斜齿条与横梁直线导轨相滑动。

所述的涡轮减速机通过涡轮减速机安装板与机架相固定。

超大幅面激光内雕机的操作方法，按以下步骤进行：

（一）、安装注意事项：

机架由方钢管焊接而成，涡轮减速机安装板固定在机架底部，蜂窝铝板固定在机架上部，输送组件可相对于蜂窝铝板做上下运动；输送组件中的输送辊安装时与X向的横梁成3-5°斜角，在传输玻璃工件时因为该角度而使工件往一侧靠齐，在靠齐侧和前侧设置橡胶挡圈，工件撞挡圈后被限制位置，从而保证每次工件的加工原点保持一致；

（二）、工作流程：

大幅面玻璃工件通过上下料机械手、玻璃上片台的外部拓展设备，放置到上下料平台上，上下料平台所置的传感器感应到工件到位后，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器将扭矩输入到涡轮减速机，涡轮减速机带动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，升降台由升降螺母和升降螺母外套组成，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，由于T型丝杆的自锁功能，输送组件保持在该高度位置；上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时工作，将工件输送到预定加工位置，安装于输送组件上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆反向转动，升降螺母下降，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件下降，待输送组件下降至工作平台面之下时，输送组件下限位开关闭合，升降电机停止转动，工件从输送组件转移到工作平台面上，光路部分在控制系统的控制下雕刻加工；

待雕刻加工完毕后，软件输出加工完毕指令，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时反向转动，将工件输送到上下料平台，安装于上下料平台上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，再用机械手或上片机将加工完毕的工件取下；

从而完成一个工作循环。

横跨于机架上方的横梁能够在安装于横梁立柱上的斜齿轮驱动下沿着直线导轨运动。Z轴能在安装于Z轴上的斜齿轮驱动下沿着横梁导轨运动。光路系统固定在Z轴溜板上，并能随着Z轴溜板在Z轴滚珠丝杆副的驱动下沿着Z轴导轨运动。

工作平台面有若干块蜂窝铝板组成，每件蜂窝铝板上均有螺纹孔和光孔，螺纹孔内装入调节螺柱调整其与机架焊接台面的相对距离以弥补加工误差，光孔内装入安装螺栓将蜂窝铝板固定在机架上。从而可保证工作平台面的平面度以及和原点激光束的垂直度，进而确保加工质量。

控制系统包括控制箱和控制电脑。

因此，本发明的超大幅面激光内雕机及其操作方法，结构紧凑，自动化程度高，可调节。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明中工作台平面组件的结构示意图；

图3是图2的剖视结构示意图；

图4是本发明中输送升降组件的结构示意图；

图5是发明中升降组件的立体结构示意图；

图6是图5中升降台剖视结构示意图；

图7是本发明中斜齿传动组件的立体结构示意图；

图8是本发明中上下料台组件的立体结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种超大幅面激光内雕机，包括机架1，所述的机架1中设有工作台平面组件2和可上下升降的输送升降组件3，所述的机架1上设有与机架1相滑动连接的横梁组件4，所述的横梁组件4通过斜齿传动组件5沿机架1进行往复运动，所述的机架1的尾部设有与机架1相配接的上下料台组件6，所述的输送升降组件3、横梁组件4、斜齿传动组件5、上下料台组件6通过控制系统7控制；

所述的工作台平面组件2包括设在机架1中的工作台平面8，所述的工作台平面8由均匀分布的蜂窝铝板9组成，所述的蜂窝铝板9通过调节组件调节定位；

所述的输送升降组件3包括升降组件和输送组件，所述的输送组件通过升降组件进行上下位移；所述的升降组件包括升降纵向传动轴10、升降减速器11、升降横向传动轴12和升降台13，所述的升降纵向传动轴10随升降减速器11进行传动，所述的升降减速器11通过升降电机15相传动，所述的升降纵向传动轴10的两侧端通过换向器16与升降横向传动轴12相固定连接，所述的换向器16中设有升降横向传动轴12，所述的升降横向传动轴12上设有均匀分布的涡轮减速机17，所述的涡轮减速机17带动升降丝杠18转动，所述的升降台13通过升降丝杠18进行上下位移；所述的输送组件包括设在工作台平面8上的输送平台19，所述的输送平台19通过升降台20进行上下位移，所述的输送平台19中设有输送轴21，所述的输送轴21通过输送电机22相转动，所述的输送轴21上设有均匀分布的圆带轮23，所述的输送平台19的上部设有均匀分布的输送辊24，所述的输送辊24与圆带轮23通过圆带相传动；

所述的横梁组件包括直线导轨25和横梁26，所述的直线导轨25设在机架1的上部，所述的机架1上设有沿直线导轨25进行滑动的横梁26，所述的横梁26上设有与横梁26相滑动的Z轴27，所述的Z轴27中设有光路部分28；

所述的斜齿传动组件包括设在横梁26外壁的横梁伺服电机29，所述的横梁伺服电机29带动主同步带轮30旋转，所述的主同步带轮30与从动同步带轮31相啮合传动，所述的直线导轨25的下方设有斜齿条32，所述的斜齿条32与从动同步带轮31间通过斜齿轮33相啮合传动；

所述的上下料台组件包括与输送平台19对应分布的上下料平台34，所述的上下料平台34中设有上下料传动电机35，所述的上下料传动电机35带动主动轴36进行旋转，所述的主动轴36上设有均匀分布的上下料圆带轮37，所述的上下料平台34的上部设有均匀分布的上下料输送辊38，所述的上下料输送辊38通过上下料圆带与上下料圆带轮37相传动。

所述的调节组件包括调节螺栓39与安装螺栓40，所述的蜂窝铝板9通过安装螺栓40与机架1相固定，所述的蜂窝铝板9通过调节螺栓39与机架1相调节定位；

所述的升降纵向传动轴10与升降横向传动轴12呈“工”字状；

所述的横梁26的外侧壁设有横梁斜齿条41，所述的横梁26的上部设有横梁直线导轨42，所述的Z轴27通过横梁斜齿条41与横梁直线导轨42相滑动。

所述的涡轮减速机17通过涡轮减速机安装板43与机架1相固定。

超大幅面激光内雕机的操作方法，按以下步骤进行：

（一）、安装注意事项：

机架由方钢管焊接而成，涡轮减速机安装板固定在机架底部，蜂窝铝板固定在机架上部，输送组件可相对于蜂窝铝板做上下运动；输送组件中的输送辊安装时与X向的横梁成3-5°斜角，在传输玻璃工件时因为该角度而使工件往一侧靠齐，在靠齐侧和前侧设置橡胶挡圈，工件撞挡圈后被限制位置，从而保证每次工件的加工原点保持一致；

（二）、工作流程：

大幅面玻璃工件通过上下料机械手、玻璃上片台的外部拓展设备，放置到上下料平台上，上下料平台所置的传感器感应到工件到位后，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器将扭矩输入到涡轮减速机，涡轮减速机带动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，升降台由升降螺母和升降螺母外套组成，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，由于T型丝杆的自锁功能，输送组件保持在该高度位置；上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时工作，将工件输送到预定加工位置，安装于输送组件上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆反向转动，升降螺母下降，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件下降，待输送组件下降至工作平台面之下时，输送组件下限位开关闭合，升降电机停止转动，工件从输送组件转移到工作平台面上，光路部分在控制系统的控制下雕刻加工；

待雕刻加工完毕后，软件输出加工完毕指令，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时反向转动，将工件输送到上下料平台，安装于上下料平台上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，再用机械手或上片机将加工完毕的工件取下；

从而完成一个工作循环。

Claims (3)

1.一种超大幅面激光内雕机，其特征在于：包括机架（1），所述的机架（1）中设有工作台平面组件（2）和可上下升降的输送升降组件（3），所述的机架（1）上设有与机架（1）相滑动连接的横梁组件（4），所述的横梁组件（4）通过斜齿传动组件（5）沿机架（1）进行往复运动，所述的机架（1）的尾部设有与机架（1）相配接的上下料台组件（6），所述的输送升降组件（3）、横梁组件（4）、斜齿传动组件（5）、上下料台组件（6）通过控制系统（7）控制；

所述的工作台平面组件（2）包括设在机架（1）中的工作台平面（8），所述的工作台平面（8）由均匀分布的蜂窝铝板（9）组成，所述的蜂窝铝板（9）通过调节组件调节定位；

所述的输送升降组件（3）包括升降组件和输送组件，所述的输送组件通过升降组件进行上下位移；所述的升降组件包括升降纵向传动轴（10）、升降减速器（11）、升降横向传动轴（12）和升降台（13），所述的升降纵向传动轴（10）随升降减速器（11）进行传动，所述的升降减速器（11）通过升降电机（15）相传动，所述的升降纵向传动轴(10)的两侧端通过换向器(16)与升降横向传动轴(12)相固定连接，所述的换向器(16)中设有升降横向传动轴(12)，所述的升降横向传动轴(12)上设有均匀分布的涡轮减速机(17)，所述的涡轮减速机(17)带动升降丝杠(18)转动，所述的升降台(13)通过升降丝杠(18)进行上下位移；所述的输送组件包括设在工作台平面(8)上的输送平台(19)，所述的输送平台(19)通过升降台(20)进行上下位移，所述的输送平台(19)中设有输送轴(21)，所述的输送轴(21)通过输送电机(22)相转动，所述的输送轴(21)上设有均匀分布的圆带轮(23)，所述的输送平台(19)的上部设有均匀分布的输送辊(24)，所述的输送辊(24)与圆带轮(23)通过圆带相传动；

所述的横梁组件包括直线导轨(25)和横梁(26)，所述的直线导轨(25)设在机架(1)的上部，所述的机架(1)上设有沿直线导轨(25)进行滑动的横梁(26)，所述的横梁(26)上设有与横梁(26)相滑动的Z轴(27)，所述的Z轴(27)中设有光路部分(28)；

所述的斜齿传动组件包括设在横梁(26)外壁的横梁伺服电机(29)，所述的横梁伺服电机(29)带动主同步带轮(30)旋转，所述的主同步带轮(30)与从动同步带轮(31)相啮合传动，所述的直线导轨(25)的下方设有斜齿条(32)，所述的斜齿条(32)与从动同步带轮(31)间通过斜齿轮(33)相啮合传动；

所述的上下料台组件包括与输送平台(19)对应分布的上下料平台(34)，所述的上下料平台(34)中设有上下料传动电机(35)，所述的上下料传动电机(35)带动主动轴(36)进行旋转，所述的主动轴(36)上设有均匀分布的上下料圆带轮(37)，所述的上下料平台(34)的上部设有均匀分布的上下料输送辊(38)，所述的上下料输送辊(38)通过上下料圆带与上下料圆带轮(37)相传动。

2.根据权利要求1所述的超大幅面激光内雕机，其特征在于：所述的调节组件包括调节螺栓(39)与安装螺栓(40)，所述的蜂窝铝板(9)通过安装螺栓(40)与机架(1)相固定，所述的蜂窝铝板(9)通过调节螺栓(39)与机架(1)相调节定位；

所述的升降纵向传动轴(10)与升降横向传动轴(12)呈“工”字状；

所述的横梁(26)的外侧壁设有横梁斜齿条(41)，所述的横梁(26)的上部设有横梁直线导轨(42)，所述的Z轴(27)通过横梁斜齿条(41)与横梁直线导轨(42)相滑动；

所述的涡轮减速机(17)通过涡轮减速机安装板(43)与机架(1)相固定。

3.根据权利要求1或2所述的超大幅面激光内雕机的操作方法，其特征在于按以下步骤进行：

（一）、安装注意事项：

机架由方钢管焊接而成，涡轮减速机安装板固定在机架底部，蜂窝铝板固定在机架上部，输送组件可相对于蜂窝铝板做上下运动；输送组件中的输送辊安装时与X向的横梁成3-5°斜角，在传输玻璃工件时因为该角度而使工件往一侧靠齐，在靠齐侧和前侧设置橡胶挡圈，工件撞挡圈后被限制位置，从而保证每次工件的加工原点保持一致；

（二）、工作流程：

大幅面玻璃工件通过上下料机械手、玻璃上片台的外部拓展设备，放置到上下料平台上，上下料平台所置的传感器感应到工件到位后，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器将扭矩输入到涡轮减速机，涡轮减速机带动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，升降台由升降螺母和升降螺母外套组成，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，由于T型丝杆的自锁功能，输送组件保持在该高度位置；上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时工作，将工件输送到预定加工位置，安装于输送组件上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆反向转动，升降螺母下降，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件下降，待输送组件下降至工作平台面之下时，输送组件下限位开关闭合，升降电机停止转动，工件从输送组件转移到工作平台面上，光路部分在控制系统的控制下雕刻加工；

待雕刻加工完毕后，软件输出加工完毕指令，升降电机通过升降减速器、升降纵向传动轴、升降横向传动轴、换向器、涡轮减速机驱动升降丝杆自转，升降螺母上升，从而带动安装在升降螺母外套之上的输送组件上升，待输送组件上升至与上下料平台齐平时，输送组件上限位开关闭合，升降电机停止转动，上下料传动电机和输送组件中的输送电机在读取到输送组件上限位开关闭合指令后同时反向转动，将工件输送到上下料平台，安装于上下料平台上的传感器感应到工件到位后，上下料传动电机和输送组件中的输送电机停止工作，再用机械手或上片机将加工完毕的工件取下；

从而完成一个工作循环。