CN110625247B - 一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，Z轴安装在横梁滚动直线导轨上，横梁两端分别安装在左横梁移动滑座和右横梁移动滑座上，左横梁移动滑座和右横梁移动滑座分别安装在底座滚动直线导轨上，电机与减速器连接，齿轮与减速器连接，齿条与齿轮啮合，齿条在床身上，床身固定在底座上，通过电机驱动左横梁移动滑座和右横梁移动滑座在齿条上运动，并以底座滚动直线导轨作为X轴线方向移动，所述左横梁移动滑座和右横梁移动滑座均在其内部安装了自动浮动调整系统，本发明使光纤激光切割机具有可运行行程长、运行平稳、定位精度高、重复定位精度高、可运行速度加速度等参数高，调整方便，全程无需人工干预高精度切割。

Description

一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构

技术领域

本发明涉及一种光纤激光切割，具体涉及一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构。

背景技术

激光切割机在工业中应用越来越广。由于激光切割机具有加工速度快、加工质量好、操作简单、加工板材及图形适用性强、更换加工件方便等诸多特点,已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。但是，为了适应市场对于各方面的需求，针对激光切割机就提出了各方面的要求，以期更好得满足市场需求。可以有以下几个方面推进激光切割的应用：

(1)伴随着光纤激光器向高功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统,使用高功率的激光切割可获得高的加工速度,同时减小热影响区和热畸变，所能够切割的材料板厚也进一步地提高等，那么，相应的光纤激光切割机各项性能指标也需要满足高功率切割的要求。

(2)根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺，如：增加辅助气体对切割熔渣的吹力；加入造渣剂提高熔体的流动性；增加辅助能源，并改善能量之间的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。

(3)激光切割向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割，研制出高度自动化的多功能激光加工系统。

(4)根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心，面向通用化CAPP开发工具，对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析，建立相适应的数据库结构。

(5)向多功能的激光加工中心发展，将激光切割、激光焊接以及热处理等各道工序后的质量反馈集成在一起，充分发挥激光加工的整体优势。

(6)随若Internet和WEB技术的发展，建立基于WEB的网络数据库，采用模糊推理机制和人工神经网络来自动确定激光切割工艺参数，并且能够远程异地访问和控别激光切割过程成了不可避免的趋势。

(7)对于市场上，在切割板材厚度方面越来越厚，在加工板材幅面方面越来越长越宽，很多不希望切割后再加工导致要求精度高。需要综合考虑这些情况，我们新设计了一种大幅面光纤激光切割机，该机型切割幅面比传统的宽(宽度方向标记为Y轴线方向)，比传统的长(长度方向标记为X轴线方向)，特别是X轴线方向甚至可以达到30m甚至更长。而国内机床不能整体加工底座，必须分段加工，那么X轴线方向就存在一定的直线度和平行度方面的微量变化，这点微量的变化会导致切割精度的降低。为解决该微量变化对该类型机型的影响，我们专门为这种机床设计了专用横梁。该横梁设计有左右梁自动浮动调整系统以及移动横梁自动校正系统以满足这些实际要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，使用左支撑自动浮动调整系统、右支撑自动浮动调整系统，使用左横梁移动滑座和右横梁移动滑座自动校正，使光纤激光切割机具有可运行行程长、运行平稳、定位精度高、重复定位精度高、可运行速度加速度等参数高，调整方便，全程无需人工干预高精度切割，结构简单，安全可靠，运行速度快，自动化程度高。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，包括横梁、Z轴，Z轴安装在横梁滚动直线导轨上，所述横梁两端分别安装在左横梁移动滑座和右横梁移动滑座上，左横梁移动滑座和右横梁移动滑座分别安装在底座滚动直线导轨上，电机与减速器连接，齿轮与减速器连接，齿条与齿轮啮合，齿条在床身上，床身固定在底座上，通过电机驱动左横梁移动滑座和右横梁移动滑座在齿条上运动，并以底座滚动直线导轨作为X轴线方向移动，所述左横梁移动滑座和右横梁移动滑座均在其内部安装了自动浮动调整系统，从而保证横梁长行程运行时的齿轮齿条啮合度以及运行精度，校正横梁的机械运行精度。

其中，所述自动浮动调整系统包括左支撑自动浮动调整系统、右支撑自动浮动调整系统，左支撑自动浮动调整系统安装在左横梁移动滑座上，右支撑自动浮动调整系统安装在右横梁移动滑座上；所述左支撑自动浮动调整系统包括左底座齿条、左底座滚动直线导轨、蝶形弹簧自动调整装置、左支撑架、齿轮传动装置、左支撑防护、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座，所述左支撑架连接在左支撑防护上，固定顶紧块与左支撑架用螺钉连接在一起，方便齿轮传动装置、蝶形弹簧自动调整装置及碟簧固定座的安装，齿轮传动装置浮动直线导轨与左支撑架连接，齿轮传动装置装在齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨的方向通过蝶形弹簧自动调整装置进行浮动，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，左底座齿条、左底座滚动直线导轨位于左支撑防护的下方；所述右支撑自动浮动调整系统包括蝶形弹簧自动调整装置、齿轮传动装置、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座、右底座齿条、右底座滚动直线导轨、右支撑架、右支撑防护、托盘、托盘直线导轨，所述右支撑架连接在右支撑防护上，固定顶紧块与右支撑架连接在一起，右支撑架装在托盘上面的齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨方向通过蝶形弹簧自动调整装置做微量地浮动，齿轮传动装置在齿轮传动装置浮动直线导轨上，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，右底座齿条、右底座滚动直线导轨位于右支撑防护的下方，托盘在右底座直线导轨上方，托盘直线导轨在托盘上方。

其中，所述蝶形弹簧自动调整装置包括蝶形弹簧、碟簧压板、碟簧固定座、顶紧螺钉，其中，蝶形弹簧安装在碟簧固定座内，顶紧螺钉穿过碟簧固定座，顶在蝶形弹簧上，碟簧压板在碟簧固定座的顶部，碟簧压板限定顶紧螺钉，使顶紧螺钉顶在蝶形弹簧上的压缩量得以定位。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

本发明保证了大幅面光纤激光切割机具有可运行行程长，运行平稳，定位精度高，重复定位精度高，可运行速度加速度等参数高，调整方便，全程无需人工干预高精度切割，结构简单，安全可靠，运行速度快，自动化程度高等特性；适用于多种幅面、多种厚度及多种材料的板材切割，特别针对于要求精度高的大幅面及厚板切割有独特的优势，全程实现高精度切割，极大地提高了客户切割板材的幅面及厚度的选择性。

附图说明

图1为本发明横梁结构安装在大幅面光纤激光切割机上的示意图。

图2为本发明立体结构的示意图；

图3为本发明图1的A-A向的剖视图的放大示意图；

图4为本发明左支撑自动浮动调整系统的示意图；

图5为图4另一侧面的示意图；

图6为图5的B-B向的放大示意图；

图7为右支撑自动浮动调整系统的示意图；

图8为图7的另一侧面的示意图；

图中：

1—横梁；2—Z轴；3—左横梁移动滑座；4—右横梁移动滑座；5—电机；6—减速器；7—齿轮；8—左底座齿条；9—底座；10—床身；11—右底座齿条；12—左底座滚动直线导轨；13—左底座滚动直线导轨；14—碟簧固定座；15、顶紧螺钉，16—碟簧压板；17—蝶形弹簧；18—固定顶紧块；19—碟簧自动调整装置；20—齿轮转动装置；21—左支撑架；22—左支撑防护；23—齿轮转动装置浮动直线导轨；24—右支撑架；25—右支撑防护；26—右底座滚动直线导轨；28—托盘；29—托盘直线导轨；30—工作台；31—外围；32—控制台。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1-8，本发明的一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，包括横梁、Z轴，Z轴安装在横梁滚动直线导轨上，所述横梁两端分别安装在左横梁移动滑座和右横梁移动滑座上，左横梁移动滑座和右横梁移动滑座分别安装在底座滚动直线导轨上，电机与减速器连接，齿轮与减速器连接，齿条与齿轮啮合，齿条在床身上，床身固定在底座上，通过电机驱动左横梁移动滑座和右横梁移动滑座在齿条上运动，并以底座滚动直线导轨作为X轴线方向移动，所述左横梁移动滑座和右横梁移动滑座均在其内部安装了自动浮动调整系统，从而保证横梁长行程运行时的齿轮齿条啮合度以及运行精度，校正横梁的机械运行精度。

所述自动浮动调整系统包括左支撑自动浮动调整系统、右支撑自动浮动调整系统，左支撑自动浮动调整系统安装在左横梁移动滑座上，右支撑自动浮动调整系统安装在右横梁移动滑座上；所述左支撑自动浮动调整系统包括左底座齿条、左底座滚动直线导轨、蝶形弹簧自动调整装置、左支撑架、齿轮传动装置、左支撑防护、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座，所述左支撑架连接在左支撑防护上，固定顶紧块与左支撑架用螺钉连接在一起，方便齿轮传动装置、蝶形弹簧自动调整装置及碟簧固定座的安装，齿轮传动装置浮动直线导轨与左支撑架连接，齿轮传动装置装在齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨的方向通过蝶形弹簧自动调整装置进行浮动，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，左底座齿条、左底座滚动直线导轨位于左支撑防护的下方；所述右支撑自动浮动调整系统包括蝶形弹簧自动调整装置、齿轮传动装置、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座、右底座齿条、右底座滚动直线导轨、右支撑架、右支撑防护、托盘、托盘直线导轨，所述右支撑架连接在右支撑防护上，固定顶紧块与右支撑架连接在一起，右支撑架装在托盘上面的齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨方向通过蝶形弹簧自动调整装置做微量地浮动，齿轮传动装置在齿轮传动装置浮动直线导轨上，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，右底座齿条、右底座滚动直线导轨位于右支撑防护的下方，托盘在右底座直线导轨上方，托盘直线导轨在托盘上方；固定顶紧块与左支撑架连接在一起，方便齿轮传动装置、蝶形弹簧及碟簧固定座的安装，充当齿轮齿条间隙调整块及蝶形弹簧压缩量调整块的同时，还增加了左支撑架的刚性。

所述蝶形弹簧自动调整装置包括蝶形弹簧、碟簧压板、碟簧固定座、顶紧螺钉，其中，蝶形弹簧安装在碟簧固定座内，顶紧螺钉穿过碟簧固定座，顶在蝶形弹簧上，碟簧压板在碟簧固定座的顶部，碟簧压板限定顶紧螺钉，使顶紧螺钉顶在蝶形弹簧上的压缩量得以定位。

所述X轴线方向与Y轴线方向垂直，X轴线方向和Y轴线方向垂直均垂直于地面，Z轴垂直于地面。

本发明用自动浮动调整系统替换固定连接结构，根据自动浮动调整系统内蝶形弹簧的实际压缩量手动调整运行间隙至使用设定值，一旦调整好后，这个运行间隙是不变的，整个X轴线运动方向上会根据蝶形弹簧的回弹力自动调整运行间隙，实行光纤激光切割机全程高精度快速切割。

左横梁移动滑座内部和右横梁移动滑座内部均采用了自动浮动调整系统，主要原理是利用碟簧自动回复原理对装配精度进行柔性调整，同时使装配更便捷。

自动浮动调整系统利用顶紧螺钉调节蝶形弹簧的压缩量，从而调整到合适的蝶形弹簧回复力，从而保证长行程运行时的齿轮齿条啮合度以及运行精度，从而校正横梁的机械运行精度。

本发明上的齿轮传动装置与左支撑架之间蝶形弹簧的压缩量手动调整好后，减速器下端的齿轮与左底座齿条之间的间隙就会根据运行过程中的曲线自动调整至该齿轮齿条间隙值；从而保证X轴线方向长行程整段运行中，齿轮传动装置及左支撑架等承受的力、力矩等参数不会出现大的波动，整体运行更平稳，从而更好地保证切割速度加速度以及切割精度等机床性能。

本发明上的右支撑架和托盘之间蝶形弹簧的压缩量手动调整好后，右底座齿条、右底座滚动直线导轨的相互平行度存在的微量偏差就会根据运行过程中的曲线自动调整至设定好的蝶形弹簧压缩量手动调整值，从而保证X轴线方向长行程整段运行中，减速器及整体承受的力、力矩等参数不会出现大的波动，整体运行更平稳，从而更好地保证切割速度加速度以及切割精度等机床性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，包括横梁、Z轴，Z轴安装在横梁滚动直线导轨上，其特征在于：所述横梁两端分别安装在左横梁移动滑座和右横梁移动滑座上，左横梁移动滑座和右横梁移动滑座分别安装在底座滚动直线导轨上，电机与减速器连接，齿轮与减速器连接，齿条与齿轮啮合，齿条在床身上，床身固定在底座上，通过电机驱动左横梁移动滑座和右横梁移动滑座在齿条上运动，并以底座滚动直线导轨作为X轴线方向移动，所述左横梁移动滑座和右横梁移动滑座均在其内部安装了自动浮动调整系统，从而保证横梁长行程运行时的齿轮齿条啮合度以及运行精度，校正横梁的机械运行精度；

所述自动浮动调整系统包括左支撑自动浮动调整系统、右支撑自动浮动调整系统，左支撑自动浮动调整系统安装在左横梁移动滑座上，右支撑自动浮动调整系统安装在右横梁移动滑座上；所述左支撑自动浮动调整系统包括左底座齿条、左底座滚动直线导轨、蝶形弹簧自动调整装置、左支撑架、齿轮传动装置、左支撑防护、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座，所述左支撑架连接在左支撑防护上，固定顶紧块与左支撑架用螺钉连接在一起，方便齿轮传动装置、蝶形弹簧自动调整装置及碟簧固定座的安装，齿轮传动装置浮动直线导轨与左支撑架连接，齿轮传动装置装在齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨的方向通过蝶形弹簧自动调整装置进行浮动，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，左底座齿条、左底座滚动直线导轨位于左支撑防护的下方；所述右支撑自动浮动调整系统包括蝶形弹簧自动调整装置、齿轮传动装置、齿轮传动装置浮动直线导轨、固定顶紧块、碟簧固定座、右底座齿条、右底座滚动直线导轨、右支撑架、右支撑防护、托盘、托盘直线导轨，所述右支撑架连接在右支撑防护上，固定顶紧块与右支撑架连接在一起，右支撑架装在托盘上面的齿轮传动装置浮动直线导轨上，能沿着齿轮传动装置浮动直线导轨方向通过蝶形弹簧自动调整装置做微量地浮动，齿轮传动装置在齿轮传动装置浮动直线导轨上，蝶形弹簧自动调整装置与齿轮传动装置连接，右底座齿条、右底座滚动直线导轨位于右支撑防护的下方，托盘在右底座直线导轨上方，托盘直线导轨在托盘上方。

2.按照权利要求1所述的一种大幅面光纤激光切割机用横梁结构，其特征在于：所述蝶形弹簧自动调整装置包括蝶形弹簧、碟簧压板、碟簧固定座、顶紧螺钉，其中，蝶形弹簧安装在碟簧固定座内，顶紧螺钉穿过碟簧固定座，顶在蝶形弹簧上，碟簧压板在碟簧固定座的顶部，碟簧压板限定顶紧螺钉，使顶紧螺钉顶在蝶形弹簧上的压缩量得以定位。

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