CN2758001Y - 激光自动切割机的运行装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及的是一种激光自动切割机的运行装置，包括一运动于第一X轴轨道的第一X轴运动载台，一运动于第一Y轴轨道的第一Y轴运动载台，一运动于Z轴轨道的Z轴运动载台，以及搭载于第一Y轴运动载台的第二X轴运动载台与轨道，及第二Y轴运动载台与轨道，其中，激光束聚焦模块载于Z轴运动载台，Z轴轨道载于第二X轴运动载台，第二X轴轨道载于第二Y轴运动载台，第二Y轴轨道则载于第一Y轴运动载台；由于第一X轴与第二Y轴运动载台的运动惯性远小于第一X轴与第一Y轴运动载台，所以在高速度运动时所造成的结构振动较小，使激光束输出的稳定性更佳，有利于在大行程激光切割的环境下进行高速、精密加工。

Description

激光自动切割机的运行装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光自动切割机的运行装置，特别指一种在大行程环境下所运行的激光自动切割机。

背景技术

激光(LASER)是一种单一波长且相当平行的光，所以能够将其聚焦至很小的一点，在视觉上可以造成恒久和清晰的效果，物理学称它很“强”，或强度很高，可以被应用在切割与雕刻技术方面，例如工业上用来切割厚的金属等。由于激光切割较其它习知技术而言具有更高精密度、高准确及快速的特性，适合用于工业上的金属精密切割加工；只要将激光束搭载于适当的运行装置上，配合计算机程序控制，就可以快速找寻到运动坐标，就待命位置进行切割工作。

以图1的一般大行程的激光切割机为例，激光束聚焦模块10搭载于Z轴方向的运动载台11，Z轴运动载台11则载于Y轴方向的轨道12，并由载有Y轴轨道12的Y轴运动载台13在X轴方向轨道14运行，使激光束聚焦模块10可以受计算机程序控制，藉X、Y轴坐标移动位置，对对象15进行切割工作。

类似图1所揭露的激光切割运行技术，亦可参考中国台湾省公告第107306号、第M242322号等专利文献的内容叙述。这种习用的大型激光切割机，仍维持传统X、Y、Z轴的驱动结构，为达到高速度及高精度的性能，例如前揭公告第M242322号专利虽已将X、Y轴由传动导螺杆或齿排进给设计，改成线性马达的驱动模式；惟在例如1g以上高加速度的要求下，纵使花费许多制造成本在改善梁柱结构与材料上，行程中仍无法克服因高惯性所造成微小加工的不准度及高加速度下结构产生的振动源，这对激光束加工的稳定性与品质将产生直接的影响。特别是目前使用的激光切割机，机台加工范围的需求，从1.5×3.0(M)、2.0×4.0(M)，甚至大到2.5×6.0(M)的标准规格，对于上述产生的问题更是难以得到解决。

再者，虽然目前大型激光切割机使用大型线性马达来产生强有力的驱动结构，但是在实际的运作下，大的位移与大的路径切割虽仍可维持1g以上的加速度驱动，但在例如小圆孔等微小路径切割时，其加速度都被限制在0.5g左右，以免因振动所造成的不准度，因而牺牲了激光切割机应有的高速加工特性。

发明内容

本实用新型的主要目的，是为了改善上述先前技术中所存在的问题与困难，本实用新型设计人特别设计出一种更为新颖的激光自动切割机的运行装置，其不仅可以克服产品在技术上的困难，对于降低成本，提升激光加工的速度更具有显著的贡献。

本实用新型的上述目的是透过以下的技术手段实现的：一种激光自动切割机的运行装置，包括有一激光束聚焦模块、一激光束导引管、激光光束反射镜及搭载激光束聚焦模块的运行装置，透过一计算机控制软件计算处理，可以掌握运行装置在三度空间X、Y、Z轴坐标点的相对位置关系，得到准确的加工路径；其特征在于：运行装置包括有一运动于第一X轴轨道的第一X轴运动载台，一运动于第一Y轴轨道的第一Y轴运动载台，一运动于Z轴轨道的Z轴运动载台，以及搭载于第一Y轴运动载台的第二X轴运动载台与轨道，以及第二Y轴运动载台与轨道；其中，激光束聚焦模块载于Z轴运动载台，Z轴轨道载于第二X轴运动载台，第二X轴轨道载于第二Y轴运动载台，第二Y轴轨道则载于第一Y轴运动载台，且第二X轴与Y轴的运动行程远小于第一X轴与Y轴的运动行程。

所述的激光自动切割机的运行装置，第二X轴运动载台受到第二X轴线性马达所驱动，而第二Y轴运动载台则受第二Y轴线性马达驱动。

所述的激光自动切割机的运行装置，激光束反射镜设于激光束导引管内，可依照运行装置的坐标移位将激光光源投射出来的激光束正确地导引至待切割的工件。

一种激光自动切割机的运行装置，包括有一激光束聚焦模块、一激光束导引管、激光束反射镜及搭载激光束聚焦模块的运行装置，透过一计算机控制软件计算处理，可以掌握运行装置在三度空间X、Y、Z轴坐标点的相对位置关系，得到准确的加工路径；其特征在于：运行装置包括有一运动于第一X轴轨道的第一X轴运动载台，一运动于第一Y轴轨道的第一Y轴运动载台，一运动于Z轴轨道的Z轴运动载台，以及搭载于第一X轴运动载台的第二X轴运动载台与轨道，以及第二Y轴运动载台与轨道；其中，激光束聚焦模块载于Z轴运动载台，Z轴轨道载于第二Y轴运动载台，第二Y轴轨道载于第二X轴运动载台，第二X轴轨道则载于第一X轴运动载台，且第二X轴与Y轴的运动行程远小于第一X轴与Y轴的运动行程。

所述的激光自动切割机的运行装置，第二X轴运动载台受到第二X轴线性马达所驱动，而第二Y轴运动载台则受第二Y轴线性马达驱动。

所述的激光自动切割机的运行装置，激光束反射镜设于激光束导引管内，可依照运行装置的坐标移位将激光光源投射出来的激光束正确地导引至待切割的工件。

由于第二X轴与第二Y轴运动载台的运动惯性远小于第一X轴与第一Y轴运动载台，所以激光切割机在高加速度运动时所造成的结构振动较小，使激光束输出的稳定性更佳，可以轻松地在高速度与高精度的环境下切割，特别是小圆孔、小方孔或微小路径的切割模式，在加速度达1g以上的驱动情况下，依然能够维持切割路径的准确度。

至于本实用新型的详细构造及其有关的较佳实施例技术，请透过以下的各图式及说明即可完全明了。

附图说明

图1为习用大型激光切割机的结构图。

图2为本实用新型的结构图。

图3为本实用新型的激光切割机运动坐标行程示意图。

主要组件符号说明：

20激光束聚焦模块        21激光束导引管

211激光光束             22激光光束反射镜

30第一X轴轨道           31第一X轴运动载台

40第一Y轴轨道           41第一Y轴运动载台

50Z轴轨道               Z轴运动载台

60第二X轴运动载台       61第二X轴轨道

62第二X轴线性马达       70第二Y轴运动载台

71第二Y轴轨道           72第二Y轴线性马达

80待切割工件

具体实施方式

如图2所示，本实用新型的激光自动切割机的运行装置，主要包括有一激光光束聚焦模块20、一激光束导引管21、激光束反射镜22及搭载激光束聚焦模块20的运行装置，透过一计算机(图未表示)CNC控制软件计算处理，可以掌握运行装置在三度空间X、Y、Z轴坐标点的相对位置关系，得到准确的加工路径；其中，激光束反射镜22设于激光束导引管21内，可依照运行装置的坐标移位将激光光源投射出来的激光光束211正确地导引至待切割的工件80上。

前述的运行装置，包括有一运动于第一X轴轨道30的第一X轴运动载台31，一运动于第一Y轴轨道40的第一Y轴运动载台41，一运动于Z轴轨道50的Z轴运动载台51，以及搭载于第一Y轴运动载台41的第二X轴运动载台60与轨道61，以及第二Y轴运动载台70与轨道71；其中，激光束聚焦模块20载于Z轴运动载台51，Z轴轨道50载于第二X轴运动载台60，第二X轴轨道61载于第二Y轴运动载台70，第二Y轴轨道71则载于第一Y轴运动载台41；在行程中，第二X轴运动载台60受到第二X轴线性马达62所驱动，而第二Y轴运动载台70则受第二Y轴线性马达72驱动的。

上述的第二X轴、第二Y轴与第一X轴、第一Y轴是在同一个相对运动的平面上，且第二X轴与第二Y轴的行程远比第一X轴、第一Y轴小，如此可依待切割工件80的图案大小来决定切割的模式；如图3所示，小圆孔81或微小路径(大约在100-300mm)的精密高速切割即以第二X轴及第二Y轴的行程来完成，并采用LM线性马达62、72配合光学尺作回授系统来驱动，至于较大路径的高速切割可设定当加工范围大于第二Y轴及第一Y轴行程时，则可利用传统第一X轴及第一Y轴的运动模式与行程来完成，其可采用传统导螺杆(Lead Screw)或齿条(可降低制造的成本)，甚至亦可以采用LM线性马达作为驱动。由于第二X轴与第二Y轴的行程均包含于第一X轴与第一Y轴之内，利用计算机CNC控制软件计算处理，就可以准确掌握第二X轴、Y轴与第一X轴、Y轴的坐标点的相对位置关系，使得到准确的加工路径，就如同一个人在高速行驶的火车车厢中运动，此人可以精准地算出在车厢内的位置点，与对外所属的相对位置一般。此外，计算机CNC执行的程序可以明确地被定义，即通过标准程序代码使机器完成执行的程序；程序代码的产生由CAD/CAM统自动判别切割路径的范围是由第二X轴、Y轴行程，或第一X轴、Y轴行程来完成，然后自动产生切割路径与程序码，如图3所示的加工路径与坐标关系，并将完成的程序送入CNC控制器中，由机台来完成高速、高精密的激光切割。

以这种可以匹配高精度、高速度的线性马达与光学尺回授系统所驱动的第二X轴与第二Y轴，搭载于传统第一X轴与第一Y轴的载台上，由于第二X轴与第二Y轴运动载台的运动惯性远小于第一X轴与第一Y轴运动载台(因运动的行程较小)，所以激光切割机在高加速度运动时所造成的结构振动较小，使激光光束输出的稳定性更佳，可以轻松地在高速度与高精度的环境下切割，特别是小圆孔、小方孔或微小路径的切割模式，在加速度达1g以上的驱动情况下，依然能够维持切割路径的准确度。

综合以上所述，可以发现本实用新型所设计的激光切割机运行装置较习用技术具有以下优势：

一、在高速行程中，微小切割路径的精度可以提升；

二、第二X轴与Y轴可以较高g值加速度作切割，使切割的速度加快；

三、由于第二X轴与Y轴的运动惯性远小于传统第一X轴与Y轴，在高速度运动下所造成的结构振动较小，使激光束投射的稳定性较佳；

四、整体运行装置的刚性结构设计与制造容易，有助于控制成本；

五、第二X轴与Y轴的线性马达磁场小，铁粉污染程度较低，且防护措施较容易制作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围，即，凡依本实用新型申请专利范围的内容所为的等效变化与修饰，例如第二X轴与Y轴的运动载台与轨道亦可选择载于第一X轴，皆应为本实用新型的技术范畴，且均为本实用新型申请专利范围所限制。

Claims (6)

1、一种激光自动切割机的运行装置，包括有一激光束聚焦模块、一激光束导引管、激光光束反射镜及搭载激光束聚焦模块的运行装置，透过一计算机控制软件计算处理，可以掌握运行装置在三度空间X、Y、Z轴坐标点的相对位置关系，得到准确的加工路径；其特征在于：运行装置包括有一运动于第一X轴轨道的第一X轴运动载台，一运动于第一Y轴轨道的第一Y轴运动载台，一运动于Z轴轨道的Z轴运动载台，以及搭载于第一Y轴运动载台的第二X轴运动载台与轨道，以及第二Y轴运动载台与轨道；其中，激光束聚焦模块载于Z轴运动载台，Z轴轨道载于第二X轴运动载台，第二X轴轨道载于第二Y轴运动载台，第二Y轴轨道则载于第一Y轴运动载台，且第二X轴与Y轴的运动行程远小于第一X轴与Y轴的运动行程。

2、如权利要求1所述的激光自动切割机的运行装置，其特征在于，第二X轴运动载台受到第二X轴线性马达所驱动，而第二Y轴运动载台则受第二Y轴线性马达驱动。

3、如权利要求1所述的激光自动切割机的运行装置，其特征在于，激光束反射镜设于激光束导引管内，可依照运行装置的坐标移位将激光光源投射出来的激光束正确地导引至待切割的工件。

4、一种激光自动切割机的运行装置，包括有一激光束聚焦模块、一激光束导引管、激光束反射镜及搭载激光束聚焦模块的运行装置，透过一计算机控制软件计算处理，可以掌握运行装置在三度空间X、Y、Z轴坐标点的相对位置关系，得到准确的加工路径；其特征在于：运行装置包括有一运动于第一X轴轨道的第一X轴运动载台，一运动于第一Y轴轨道的第一Y轴运动载台，一运动于Z轴轨道的Z轴运动载台，以及搭载于第一X轴运动载台的第二X轴运动载台与轨道，以及第二Y轴运动载台与轨道；其中，激光束聚焦模块载于Z轴运动载台，Z轴轨道载于第二Y轴运动载台，第二Y轴轨道载于第二X轴运动载台，第二X轴轨道则载于第一X轴运动载台，且第二X轴与Y轴的运动行程远小于第一X轴与Y轴的运动行程。

5、如权利要求4所述的激光自动切割机的运行装置，其特征在于，第二X轴运动载台受到第二X轴线性马达所驱动，而第二Y轴运动载台则受第二Y轴线性马达驱动。

6、如权利要求4所述的激光自动切割机的运行装置，其特征在于，激光束反射镜设于激光束导引管内，可依照运行装置的坐标移位将激光光源投射出来的激光束正确地导引至待切割的工件。

Images