CN215747209U - Z轴配重结构和激光加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种Z轴配重结构和激光加工机床，所述Z轴配重结构中，滑板组件包括滑板组件、滑枕组件、气缸组件和加工头；滑板组件包括安装座，以及均安装在安装座上的驱动电机和第一传动件；滑枕组件包括与安装座滑动连接的滑枕，滑枕上设有与第一传动件适配连接的第二传动件；加工头安装在滑枕底部；气缸组件包括气缸、用于将气缸固定安装在安装座上的支架，以及连接在气缸的伸缩杆以及滑枕之间的连接轴，气缸的伸缩杆与滑枕的滑动方向平行设置。本实用新型通过气缸实现Z轴的重量平衡以及助力功能，其配重效果更佳；同时，本实用新型还可以使得驱动电机输出的力转移到气缸上，进而减小驱动电机的选型，降低成本。

Description

Z轴配重结构和激光加工机床

技术领域

本实用新型属于激光加工机床技术领域，更具体地说，是涉及一种Z轴配重结构和激光加工机床。

背景技术

目前，三维激光加工技术已经在汽车覆盖件、航空航天等领域的三维件加工上得到了广泛应用，且对于激光加工机床，比如三维五轴激光加工机床等的性价比要求也在逐渐提高，而对于激光加工机床来说，影响其加工性能的最大因素之一是机床Z轴的设计。现有技术中，通常通过电机和减速机直接驱动Z轴滑枕上下移动，以保证工件在Z轴方向的加工行程。但由于三维激光加工要求的是效率高且精度高，因此，需要保证激光加工机床在Z轴方向上下快速移动，进而保证其加工效率。如此，在通过电机和减速机直接驱动Z轴滑枕上下移动时，就必须选用较大的电机和减速机，才能满足高效率对应的选型要求，但较大的电机和减速机必然重量较大，如此，在上下运动的时候，会产生一定的抖动，如此，将会影响Z轴的加工精度，同时，较大的电机和减速机的成本也会对应增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种Z轴配重结构和激光加工机床，用于解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：一方面，提供一种Z轴配重结构，包括滑板组件、滑枕组件、气缸组件和加工头；所述滑板组件包括安装座，以及均安装在所述安装座上的驱动电机和第一传动件；

所述滑枕组件包括与所述安装座滑动连接的滑枕，所述滑枕上设有与所述第一传动件适配连接的第二传动件；所述加工头安装在所述滑枕底部；

所述气缸组件包括气缸、用于将气缸固定安装在所述安装座上的支架，以及连接在所述气缸的伸缩杆以及所述滑枕之间的连接轴，所述气缸的伸缩杆与所述滑枕的滑动方向平行设置。

进一步地，所述第一传动件包括连接所述驱动电机的减速机以及用于将所述减速机安装在所述安装座上的连接板，所述减速机包括输出齿轮；所述第二传动件为与所述输出齿轮啮合的齿条，所述齿条与所述滑枕的滑动方向平行设置。

进一步地，所述安装座上设有第一防撞块，所述滑枕上设有第二防撞块，所述第一防撞块位于所述第二防撞块的正下方。

进一步地，所述支架包括连接在所述气缸上端以及所述安装座之间的上固定板，以及连接在所述气缸下端以及所述安装座之间的下固定板，所述上固定板与所述下固定板平行设置，所述上固定板与所述气缸的伸缩轴垂直设置。

进一步地，所述第一防撞块位于所述上固定板和所述下固定板之间，所述上固定板上设有用于供所述第二防撞块通过的避让槽。

进一步地，所述安装座包括座板以及均与所述座板垂直的两块滑动板，两块所述滑动板平行设置；两块所述滑动板的相对端面上均设有导向滑块；所述滑枕上与各所述导向滑块相对的位置上均设有与所述导向滑块滑动连接且平行于铅垂线的导轨。

进一步地，所述第一防撞块安装在所述滑动板上远离所述座板的一端；所述上固定板安装在所述滑动板上端，所述下固定板安装在所述滑动板下端；所述安装座还包括连接在所述滑动板与所述座板之间的加强板。

进一步地，所述气缸组件还包括鱼眼轴承，所述连接轴远离所述滑枕的一端通过鱼眼轴承转动安装在所述气缸的伸缩杆上。

进一步地，所述Z轴配重结构还包括连接在气源与气缸进气口之间的溢流减压阀。

本实用新型另一方面还提供一种激光加工机床，包括上述Z轴配重结构。

本实用新型实施例提供的Z轴配重结构和激光加工机床的有益效果在于：本实用新型Z轴配重结构包括滑板组件、滑枕组件、气缸组件和加工头；所述滑板组件包括安装座，以及均安装在所述安装座上的驱动电机和第一传动件；所述滑枕组件包括与所述安装座滑动连接的滑枕，所述滑枕上设有与所述第一传动件适配连接的第二传动件；所述加工头安装在所述滑枕底部；所述气缸组件包括气缸、用于将气缸固定安装在所述安装座上的支架，以及连接在所述气缸的伸缩杆以及所述滑枕之间的连接轴，所述气缸的伸缩杆与所述滑枕的滑动方向平行设置。本实用新型实施例提供的Z轴配重结构通过驱动电机驱动第一传动件带动第二传动件实现滑枕组件的上下运动，通过滑枕与安装座之间的滑动连接来实现导向，且所述滑枕组件通过气缸组件中的气缸来进行配重平衡；且滑枕组件底部的加工头，可以随着滑枕的移动实现移动加工，本实用新型实施例通过气缸实现Z轴的重量平衡以及助力功能，其配重效果更佳；同时，本实用新型还可以使得驱动电机输出的力转移到气缸上，进而减小驱动电机的选型，降低成本，提升用于进行三维激光加工的激光加工机床的性价比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的Z轴配重结构的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例提供的Z轴配重结构的滑板组件的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例提供的Z轴配重结构的滑板组件另一视角的结构示意图。

图4为本实用新型一实施例提供的Z轴配重结构的滑枕组件的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例提供的Z轴配重结构的气缸组件的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、滑板组件；11、安装座；111、导向滑块；112、第一防撞块；113、座板；114、滑动板；115、加强板；12、驱动电机；13、第一传动件；131、减速机；1311、输出齿轮；132、连接板；2、滑枕组件；21、滑枕；211、第二防撞块；22、第二传动件；23、导轨；3、气缸组件；31、气缸；311、伸缩杆；32、支架；321、上固定板；322、下固定板；323、避让槽；33、连接轴；34、鱼眼轴承；4、加工头。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的Z轴配重结构和激光加工机床进行说明。请参阅图1至图5，所述Z轴配重结构包括滑板组件1、滑枕组件2、气缸组件3和加工头4；所述滑板组件1包括安装座11，以及均安装在所述安装座11上的驱动电机12和第一传动件13；作为优选，所述安装座11上设有导向滑块111；同时安装座11上还设有导向滑块111，导向滑块111的导向方向垂直于铅垂线。其中，滑板组件1以安装座11为承载体，驱动电机12和第一传动件13均安装在所述安装座11的正上方，以作为Z轴配重结构的动力源。

可选地，所述滑板组件1的材料为铸铝，因此滑板组件1的质量轻、强度高、惯量小，能更好地满足高动态性能状态下的稳定性和刚性需求；但在本实用新型中，滑板组件1的材料亦可以为钢材或者其他材料；同时，滑板组件1的安装座11大小及截面尺寸亦可以根据需求进行设定。可理解地，滑板组件1上的导向滑块111的数量可以根据需求设定；在图2所示的实施例中，存在两排导向滑块111组，每一排导向滑块111组中包含多个间隔设置(优选为均匀间隔设置)的导向滑块111。在本实用新型中，导向滑块111组的数量，以及导向滑块111组中的导向滑块111的数量、尺寸、间隔距离等，均可以根据需求进行设置，只要达到稳定导向的需求即可。

所述滑枕组件2包括与所述安装座11滑动连接的滑枕21，所述滑枕21上设有与所述第一传动件13适配连接的第二传动件22；作为优选，所述滑枕还包括与所述导向滑块111滑动连接且平行于铅垂线方向(也即如图1中所示的Z轴方向)的导轨23；所述加工头4安装在所述滑枕21底部；其中，如图4所示，所述滑枕组件2以滑枕21为主体，滑枕21上安装有导轨23，导轨23与安装座11上安装的导向滑块111滑动连接，使整个滑枕组件2可以沿与铅垂线平行的方向(也即Z轴方向)滑动，滑枕组件2上安装的第二传动件22与第一传动件13适配连接，如此，驱动电机12通过第一传动件13驱动第二传动件22，使得整个滑枕组件2可以在Z轴方向上运动；滑枕21的底部安装有激光加工的加工头4，可以对工件进行三维激光加工。其中，滑枕组件2的材料为铸铝，其质量轻、强度高、惯量小，能更好的满足高动态性能状态下的稳定性和刚性需求；但在本实用新型中，滑枕21的材料亦可以为钢材或者其他材料。其中，滑枕21大小、长度、截面等尺寸可以根据需求设定，如图4中所示，滑枕21为中空筒状。

所述气缸组件3包括气缸31、用于将气缸31固定安装在所述安装座11上的支架32，以及连接在所述气缸31的伸缩杆311以及所述滑枕21之间的连接轴33，所述气缸31的伸缩杆311与所述滑枕21的滑动方向平行设置(也即与所述导轨23平行设置)。其中，所述支架32可以将气缸31稳定地安装在安装座11上，气缸31的伸缩杆311通过连接轴33与滑枕21连接成一个传动体，保证滑枕组件2运动的时候，气缸组件3的伸缩杆311跟随一起运动。其中，气缸31大小、长度、气缸31类型、安装方向、连接件厚度等均可以根据需求设定；在该实施例中，通过驱动电机12驱动第一传动件13带动第二传动件22实现滑枕组件2的上下运动，通过滑枕21与安装座11之间的滑动连接来实现导向和减少摩擦，且所述滑枕组件2通过气缸组件3中的气缸31来进行配重平衡。

可理解地，在上述图1至图5的实施例中，通过导轨23和导向滑块111之间的滑动连接来实现导向和减少摩擦；但在本实用新型的一实施例中，上述导轨23和导向滑块111之间的滑动连接方式，还可以替换为导向槽和滚轮之间的滑动连接方式，具体地，安装座上可以设有导向槽，而滑枕上可以设有滚轮，或者安装座上设有滚轮且滑枕上设有导向槽均可，只要能够实现导向和减少摩擦的作用即可。

在装配所述Z轴配重结构时，首先将滑板组件1整体装配及固定，以保证导向滑块111固定牢固，并保证导向滑块111的导向方向与Z轴平行；之后，将滑枕组件2吊至滑板组件1上，将滑枕组件2上的导轨23与导向滑块111滑动连接；再将气缸组件3吊装至滑板组件1上，通过螺丝安装好之后，将气缸31的伸缩杆311与滑枕21通过连接轴33连接好；最后，将气路中的所有气路元件与气源连接好，通气并调好压力，完成整个Z轴配重结构的装配。其中，所述Z轴配重结构的所有件通过螺丝以及导轨23、导向滑块111连成一体，可以满足滑枕21在Z轴的上下运动。

本实用新型实施例提供的Z轴配重结构通过驱动电机12驱动第一传动件13带动第二传动件22实现滑枕组件2的上下运动，通过导轨23和导向滑块111的滑动连接来实现导向，且所述滑枕组件2通过气缸组件3中的气缸31来进行配重平衡；且滑枕组件2底部的加工头4，可以随着滑枕21的移动实现移动加工，本实用新型通过气缸31实现Z轴的重量平衡以及助力功能，其配重效果更佳；同时，本实用新型还可以使得驱动电机12输出的力转移到气缸31上，进而减小驱动电机12的选型，降低成本，提升用于进行三维激光加工的激光加工机床的性价比。

进一步地，请参见图3，所述第一传动件13包括连接所述驱动电机12的减速机131以及用于将所述减速机131安装在所述安装座11上的连接板132，所述减速机131包括输出齿轮1311；所述第二传动件22为与所述输出齿轮1311啮合的齿条，所述齿条与所述滑枕21的滑动方向平行设置(也即与所述导轨23平行设置)。在该实施例中，减速机131作为Z轴驱动的动力源的传动部件。滑枕21上安装的齿条与减速机131的输出齿轮1311连接，通过输出齿轮1311驱动齿条，整个滑枕组件2即可以在Z轴方向上运动。在本实用新型中，所述齿轮齿条传动亦可以为滚珠丝杠等其他传动形式，此时驱动电机12可以为直线电机等。

进一步地，所述安装座11上设有第一防撞块112，所述滑枕21上设有第二防撞块211，所述第一防撞块112位于所述第二防撞块211的正下方。其中，滑枕组件2侧面安装的第二防撞块211，往下落的时候可以与第一防撞块112抵接贴合，从而可以防止滑枕组件2掉落，进而实现Z轴方向的硬限位。可理解地，在本实用新型中，第一防撞块112和第二防撞块211的防撞角度的变化、形状和安装位置均可以根据需求设定。如图2和图4所示，第一防撞块112呈方块状；而第二防撞块211为L型。

进一步地，所述支架32包括连接在所述气缸31上端以及所述安装座11之间的上固定板321，以及连接在所述气缸31下端以及所述安装座11之间的下固定板322，所述上固定板321与所述下固定板322平行设置，所述上固定板321与所述气缸31的伸缩轴垂直设置。也即，气缸组件3以气缸31为主体，气缸31两端分别安装有上固定板321以及下固定板322，保证气缸31能稳定固定在安装座11上。

进一步地，所述第一防撞块112位于所述上固定板321和所述下固定板322之间，所述上固定板321上设有用于供所述第二防撞块211通过的避让槽323。也即，在第一防撞块112位于所述上固定板321和所述下固定板322之间时，设定用于供所述第二防撞块211通过的避让槽323，以避免第二防撞块211下落时与第一防撞块112发生碰撞。

进一步地，所述安装座11包括座板113以及均与所述座板113垂直的两块滑动板114，两块所述滑动板114平行设置；两块所述滑动板114的相对端面上均设有导向滑块111；所述滑枕21上与所述导向滑块111相对的位置上均设有与所述导向滑块111滑动连接且平行于铅垂线的导轨23(此时，滑枕21的滑动方向与铅垂线平行)。作为优选，如图2和图4所示，两块所述滑动板114上的导向滑块111对称设置，设定两块滑动板114并在其相对端面上均设定导向滑块111，且滑枕21上也对应设置导轨23，可以使得滑枕21滑动过程更为稳定，不易发生抖动。但在本实用新型中，上述导向滑块111和导轨23等数量和设定位置等均可以根据需求设定，而并不限定于为图2和图4中所示。

进一步地，所述第一防撞块112安装在所述滑动板114上远离所述座板113的一端；所述上固定板321安装在所述滑动板114上端，所述下固定板322安装在所述滑动板114下端；所述安装座11还包括连接在所述滑动板114与所述座板113之间的加强板115。本实施例中，第一防撞块112安装在所述滑动板114上远离所述座板113的一端，所述上固定板321和下固定板322分别安装在滑动板114的上下端，可以使得两滑动板114之间在具有足够空间安装滑枕21的同时，还可以节约安装空间。加强板115的设置可以增加滑动板114与座板113之间的连接强度。

进一步地，所述气缸组件3还包括鱼眼轴承34，所述连接轴33远离所述滑枕21的一端通过鱼眼轴承34转动安装在所述气缸31的伸缩杆311上。所述鱼眼轴承34可以实现任意角度的摆动，如此，所述气缸31的直线方向偏移通过鱼眼轴承34进行角度的调整，以保证滑枕组件2运动的时候顺畅，不会因为各连接的不同轴而憋劲，本实施例中，鱼眼轴承34通过连接轴33与滑枕21连接成一个传动体，保证滑枕组件2运动的时候，气缸组件3随之一起运动。

进一步地，所述Z轴配重结构还包括连接在气源(图未示，作为优选，气源大于7bar，而气缸具有低摩擦和高温密封性能)与气缸31进气口之间的溢流减压阀(溢流减压阀需要具有高泄放能力)。也即，本实施例通过气源的作用以及溢流减压阀的调节达到助力平衡，气缸31运动的时候，可以通过气路上的溢流减压阀，来进行气体的助力控制，保证滑枕组件2上升的时候有推力，下降的时候能泄气，保证整个机构的配重平衡。

本实用新型中Z轴配重结构的一实施例具体的工作步骤如下:

启动驱动电机12，通过驱动电机12带动减速机131转动，减速机131上的输出齿轮1311与齿条啮合，进而通过输出齿轮1311和齿条的啮合带动整个滑枕组件2运动；滑枕组件2运动时，气缸组件3的气缸31的伸缩杆311在连接轴33的带动下跟随滑枕组件2一起上下运动；在气缸31的伸缩杆311上下运动时，通过气路上的溢流减压阀，进行气体的助力控制，以保证滑枕组件2上升的时候有推力，下降的时候能泄气，进而保证整个Z轴配重结构的配重平衡；滑枕组件2底部的加工头4，随着滑枕21的移动实现移动加工。

本实用新型还提供一种激光加工机床，包括上述Z轴配重结构。也即，在该实施例中，加工头4为激光加工头4。

本实用新型激光加工机床中，Z轴配重结构通过驱动电机12驱动第一传动件13带动第二传动件22实现滑枕组件2的上下运动，通过导轨23和导向滑块111的滑动连接来实现导向，且所述滑枕组件2通过气缸组件3中的气缸31来进行配重平衡；且滑枕组件2底部的加工头4，可以随着滑枕21的移动实现移动加工，本实用新型通过气缸31实现激光加工机床Z轴的重量平衡以及助力功能，其配重效果更佳；同时，本实用新型还可以使得驱动电机12输出的力转移到气缸31上，进而减小驱动电机12的选型，降低成本，提升用于进行三维激光加工的激光加工机床的性价比。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Z轴配重结构，其特征在于，包括滑板组件、滑枕组件、气缸组件和加工头；所述滑板组件包括安装座，以及均安装在所述安装座上的驱动电机和第一传动件；

所述滑枕组件包括与所述安装座滑动连接的滑枕，所述滑枕上设有与所述第一传动件适配连接的第二传动件；所述加工头安装在所述滑枕底部；

所述气缸组件包括气缸、用于将气缸固定安装在所述安装座上的支架，以及连接在所述气缸的伸缩杆以及所述滑枕之间的连接轴，所述气缸的伸缩杆与所述滑枕的滑动方向平行设置。

2.如权利要求1所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述第一传动件包括连接所述驱动电机的减速机以及用于将所述减速机安装在所述安装座上的连接板，所述减速机包括输出齿轮；所述第二传动件为与所述输出齿轮啮合的齿条，所述齿条与所述滑枕的滑动方向平行设置。

3.如权利要求1所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述安装座上设有第一防撞块，所述滑枕上设有第二防撞块，所述第一防撞块位于所述第二防撞块的正下方。

4.如权利要求3所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述支架包括连接在所述气缸上端以及所述安装座之间的上固定板，以及连接在所述气缸下端以及所述安装座之间的下固定板，所述上固定板与所述下固定板平行设置，所述上固定板与所述气缸的伸缩轴垂直设置。

5.如权利要求4所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述第一防撞块位于所述上固定板和所述下固定板之间，所述上固定板上设有用于供所述第二防撞块通过的避让槽。

6.如权利要求5所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述安装座包括座板以及均与所述座板垂直的两块滑动板，两块所述滑动板平行设置；两块所述滑动板的相对端面上均设有导向滑块；所述滑枕上与各所述导向滑块相对的位置上均设有与所述导向滑块滑动连接且平行于铅垂线的导轨。

7.如权利要求6所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述第一防撞块安装在所述滑动板上远离所述座板的一端；所述上固定板安装在所述滑动板上端，所述下固定板安装在所述滑动板下端；所述安装座还包括连接在所述滑动板与所述座板之间的加强板。

8.如权利要求1所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述气缸组件还包括鱼眼轴承，所述连接轴远离所述滑枕的一端通过鱼眼轴承转动安装在所述气缸的伸缩杆上。

9.如权利要求1所述的Z轴配重结构，其特征在于，所述Z轴配重结构还包括连接在气源与气缸进气口之间的溢流减压阀。

10.一种激光加工机床，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的Z轴配重结构。

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