CN108838523A - 一种z轴升降系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Z轴升降系统，包括底板、立板、连接底板、连接筋板、水平板，并连接成一体；立板的内侧面相互平行并对称排列,上端之间固定连接有水平板；立板的内侧面设置有两条相互平行并对称排列的滑轨，与滑块构成上下直线滑轨运动副；还包括动立板、动水平板，连接成一体，动立板外侧面相互平行并对称排列，动水平板与上方的水平板的水平面相平行；在动水平板与水平板的中心位置，设置有同轴心的安装孔；通过步进电机驱动丝杆螺母运动副完成上下升降。优化的立板的内侧为双凹槽结构。本发明采用对称布局排列，内外部分形成“回”字型稳固的结构模式，设有双凹槽滑轨滑块安装结构；提高了结构的稳固性及升降的精度；具有较好的实用效果。

Description

一种Z轴升降系统

技术领域

本发明涉及一种激光设备用组成构件，特别是涉及一种Z轴升降系统。

背景技术

目前激光在非接触加工领域应用广泛，其原理是利用激光束的聚焦点聚焦于被加工件的表面进行加工作业。一旦出现离焦现象，即激光束的聚焦点相对被加工件表面发生偏移，会损失激光加工功率密度，且其衰减曲线呈几何级数变化。因此，要保证激光束的聚焦点位于被加工件表面，即激光头相对被加工件表面的距离保持恒定是激光加工的关键。在现有激光设备中，激光头往往通过相应的定位平面安装于Z轴升降系统中，并悬置在被加工工件表面随动的X-Y 平面上，Z轴升降系统的上下调整可以满足不同厚度尺寸的加工件的需求；因此，Z轴升降系统中的结构稳定性与其上下移动的平衡性是决定激光束的聚焦点固定的关键因素。现有的Z轴升降系统多采用向前置的悬臂安置方式，仅能满足单振镜头的安装质量要求，缺点在于在上下升降的过程中会发生扰动，影响激光束的聚焦；随着双振镜头设备的加工需要，安装双振镜头的固定结构相对复杂，重量也成倍增加，现有的Z轴升降系统在结构上已经无法保障安装的精度要求，无法保障在上下升降过程中的稳定性与平衡性。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种结构稳固、升降平稳的Z轴升降系统。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种Z轴升降系统，包括底板、立板、连接底板、连接筋板、水平板，所述左右两个立板的下端各与连接底板垂直固定连接，并通过两个连接筋板固定连接为一体；所述连接底板分别固定在底板的左右两端上，并使得立板的内侧面相互平行并对称排列,立板上端之间固定连接有水平板；构成静止支撑的部分；

在所述立板的内侧面上，前后位置各设置有两条相互平行并对称排列的滑轨，滑轨上各活动连接有两个滑块，构成上下直线滑轨运动副；

还包括动立板、动水平板，所述两个动立板上端内侧之间固定连接有动水平板，外侧面相互平行并对称排列，所述动水平板与上方的水平板的水平面相平行；所述滑块分别固定安装在在动立板的外侧面的对应位置上；所述左右动立板内侧下端设有安装双振镜扫描系统水平连接板的安装螺纹孔；构成上下升降的部分；

在所述动水平板与水平板的中心位置，设置有同轴心的安装孔；所述水平板上的安装孔内安装有轴承座、内设有轴承和轴承垫圈；所述步进电机依次通过电机连接板、减速机、减速机连接板与轴承座相连接并驱动连接轴；所述动水平板的安装孔下固定连接有同轴心的固定螺母；所述丝杆与减速机的连接轴相连接，向下延伸与固定螺母配合活动连接，构成丝杆螺母运动副。

以上结构的特点在于：整个结构为对称布局排列，静止支撑的部分与上下升降的部分形成内外镶嵌的“回”字型稳固的结构模式，静动两部分之间通过位于四周的四组滑轨与滑块运动副及位于结构中心的丝杆螺母运动副实现上下自动升降。

优化的，为增加结构的进一稳固性，所述左右立板与水平板连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板二，前后各一条；所述左右动立板与动水平板连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板一，前后各一条。

优化的，为便于观察，并减轻Z轴升降系统的质量，所述立板、动立板的中心均开设有矩形观察口。

优化的，为确保Z轴升降系统在形成范围内，在立板的内侧设有起到限位挡块作用的Z轴挡光片。

进一步优化的，为增加结构的稳固性，所述立板的内侧为双凹槽结构，所述滑轨安装在凹槽结构的内侧面上，活动连接的滑块半嵌入凹槽结构里；上侧面设置有阶梯型结构，使得水平板半嵌入阶梯型结构中。这样的结构设置，一方面立板的厚度尺寸适度增加，使得立板的刚性增强，与连接底板的连接更稳固扎实，另一方面双凹槽结构，便于以其中一个凹槽为基准，从工艺上可以确保与相应滑轨及滑块的运动副安装的平行度，进而保障整个上下升降的部分运行更顺畅和平稳，提升激光束的聚焦精度，同时阶梯型结构，进一步增强了水平板安装的稳固性。

有益效果：与现有技术相比，本发明的Z轴升降系统，采用对称布局排列，静止支撑的部分与上下升降的部分形成内外镶嵌的“回”字型稳固的结构模式，并设有符合结构稳定形状的一体式固定筋板，极大的提高了结构的稳固性；同时布置合理的双凹槽滑轨滑块安装结构，增强了Z轴升降系统整体结构的刚性与稳固性，又提升了上下升降的精度；具有较好的实用效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意立体图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的右视A-A剖面图；

图4是本发明的右视图；

图5是本发明的俯视图；

图6是本发明上安装扫描系统水平连接板后的主视图；

图7是本发明上安装扫描系统水平连接板后的右视A-A剖面图；

图8是本发明实施例二中的立板结构示意图。

其中，1底板、2动立板、3动水平板、4立板、5水平板、6步进电机、7电机连接板、8减速机、9减速机连接板、10轴承座、11滑轨、12滑块、13轴承、14轴承垫圈、15丝杆、16加固筋板一、17加固筋板二、10固定螺母、19连接轴、20 Z轴挡光片、21 联接底板、22联接筋板；4'立板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例一：

如图1、图2 、图3、图4、图5所示：

一种Z轴升降系统，包括底板1、立板4、连接底板21、连接筋板22、水平板5，左右立板4的下端各与连接底板21垂直固定连接，并通过两个连接筋板22固定连接为一体；连接底板21分别固定在底板1的左右两端上，并使得立板4的内侧面相互平行并对称排列，立板4上端之间固定连接有水平板5；构成静止支撑的部分；

在立板4的内侧面上，前后位置各设置有两条相互平行并对称排列的滑轨11，滑轨上各活动连接有两个滑块12，构成上下直线滑轨运动副；还包括动立板2、动水平板3，两个动立板2上端内侧之间固定连接有动水平板3，外侧面相互平行并对称排列，动水平板3与上方的水平板5的水平面相平行；滑块12分别固定安装在在动立板2的外侧面的对应位置上；左右动立板2内侧下端设有安装双振镜扫描系统水平连接板的安装螺纹孔，构成上下升降的部分；如图6、图7所示，为安装上扫描系统水平连接板时的结构示意；

在动水平板3与水平板5的中心位置，设置有同轴心的安装孔；水平板上5的安装孔内安装有轴承座10、内设有轴承13和轴承垫圈14；步进电机6依次通过电机连接板7、减速机8、减速机连接板9与轴承座10相连接驱动连接轴19；动水平板3的安装孔下固定连接有同轴心的固定螺母18；丝杆15与减速机的连接轴19相连接，向下延伸与固定螺母18配合活动连接，构成丝杆螺母运动副。

以上结构的特点在于：整个结构为对称布局排列，静止支撑的部分与上下升降的部分形成内外镶嵌的“回”字型稳固的结构模式，静动两部分之间通过位于四周的四条滑轨与滑块运动副及位于结构中心的丝杆螺母运动副实现上下自动升降。

如图2所示，为增加结构的进一稳固性，左右立板4与水平板5连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板二，前后各一条；左右动立板2与动水平板3连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板一16，前后各一条。

如图1、图4所示，为便于观察，并减轻Z轴升降系统的质量，立板4、动立板2的中心均开设有矩形观察口。

如图2所示，为确保Z轴升降系统在行程范围内，在立板4的内侧设有起到限位挡块作用的Z轴挡光片20。

实施例二：

如图8所示：为进一步增加结构的稳固性，与实施例一不同之处在于：立板4'的内侧为双凹槽结构，滑轨11安装在凹槽结构的内侧面上，活动连接的滑块12半嵌入凹槽结构里；上侧面设置有阶梯型结构，使得水平板5半嵌入阶梯型结构中。这样的结构设置，一方面立板的厚度尺寸适度增加，使得立板的刚性增强，与连接底板的连接更稳固扎实；另一方面双凹槽结构，便于以其中一个凹槽为基准，从工艺上可以确保相应滑轨及滑块的运动副安装的平行度，进而保障整个上下升降的部分运行更顺畅和平稳，提升激光束的聚焦精度；同时阶梯型结构，进一步增强了水平板安装的稳固性。

该Z轴升降系统，采用对称布局排列，静止支撑的部分与上下升降的部分形成内外镶嵌的“回”字型稳固的结构模式，并设有符合结构稳定形状的一体式固定筋板，极大的提高了结构的稳固性；优化的布置合理的双凹槽滑轨滑块安装结构，增强了Z轴升降系统整体结构的刚性与稳固性，又提升了上下升降的精度；具有较好的实用效果。

Claims (5)

1.一种Z轴升降系统，包括底板（1）、立板（4）、连接底板（21）、连接筋板(22)、水平板（5），所述左右立板（4）的下端各与连接底板（21）垂直固定连接，并通过两个连接筋板（22）固定连接为一体；所述连接底板（21）分别固定在底板（1）的左右两端上，并使得立板（4）的内侧面相互平行并对称排列,立板（4）上端之间固定连接有水平板（5）；构成静止支撑的部分；

在所述立板（4）的内侧面上，前后位置各设置有两条相互平行并对称排列的滑轨（11），滑轨（11）上各活动连接有两个滑块（12），构成上下直线滑轨运动副；

还包括动立板（2）、动水平板（3），所述两个动立板（2）上端内侧之间固定连接有动水平板（3），外侧面相互平行并对称排列，所述动水平板（3）与上方的水平板（5）的水平面相平行；所述滑块（12）分别固定安装在在动立板（2）的外侧面的对应位置上；所述左右动立板（2）内侧下端设有安装双振镜扫描系统水平连接板的安装螺纹孔；构成上下升降的部分；

在所述动水平板（3）与水平板（5）的中心位置，设置有同轴心的安装孔；所述水平板上（5）的安装孔内安装有轴承座（10）、内设有轴承（13）和轴承垫圈（14）；所述步进电机（6）依次通过电机连接板（7）、减速机（8）、减速机连接板（9）与轴承座（10）相连接并驱动连接轴（19）；所述动水平板（3）的安装孔下固定连接有同轴心的固定螺母（18）；所述丝杆（15）与减速机的连接轴（19）相连接，向下延伸与固定螺母（18）配合活动连接，构成丝杆螺母运动副。

2.根据权利要求1所述的Z轴升降系统，其特征在于：所述左右立板（4）与水平板（5）连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板二（17），前后各一条；所述左右动立板（2）与动水平板（3）连接处内侧安装有形状为“[”一体式固定筋板一（16），前后各一条。

3.根据权利要求1所述的Z轴升降系统，其特征在于：所述立板（4）、动立板（2）的中心均开设有矩形观察口。

4.根据权利要求1所述的Z轴升降系统，其特征在于：在所述立板（4）的内侧设有起到限位挡块作用的Z轴挡光片（20）。

5.根据权利要求1所述的Z轴升降系统，其特征在于：所述立板（4'）的内侧为双凹槽结构，所述滑轨（11）安装在凹槽结构的内侧面上，活动连接的滑块半嵌入凹槽结构里；上侧面设置有阶梯型结构，使得水平板（5）半嵌入阶梯型结构中。