一種激光方管切割機主機裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種激光切割機主機裝置，用于加工管材工件，包括：垂直于被加工管材的水平Y向絲杠導軌滑動機構，連接在該滑動機構上的平行于被加工管材的X向齒輪齒條移動機構，連接在移動機構上的豎直方向上的Z向絲杠導軌滑動機構，連接在Z向滑動機構上的Z’向滑動機構，固定在Z’向機構上的激光頭。多軸機構使得末端的激光頭可以在一定空間內自由運動，達到加工各種管材形狀的目的，其中雙Z軸結構分別用于插補運動和浮動，能有效提高加工精度，主機X軸與管材的X方向運動相配合，能有效增強激光頭對復雜形狀加工的適應性。
【專利說明】 一種激光方管切割機主機裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于激光加工【技術領域】，更具體地，涉及一種激光方管切割機主機裝置。
技術背景
[0002]激光切割機是利用激光光束來切割工件，其主要原理是利用激光的能量以光的形式集中成一條高密度的光束，光束傳遞到工作表面，產生足夠的能量，使材料熔化，已達到切割和雕刻的目的，激光切割機具有精度高、切割速度快、不局限于切割圖案限制、能自動排版節省材料、切口平滑和加工成本低等特點。
[0003]近年來，激光切割機的應用越來越廣泛，在管材切割方面的應用也越來越多。由于管材切割經常需要加工一些復雜的圖案和形狀，并對加工精度的要求也較高，激光管材切割機已成為一種重要的加工裝備。在加工復雜形狀的過程中，由于激光頭在豎直方向上(Z方向上)和X方向上需要頻繁且迅速的調整位置，在X方向上由于，管材的加緊機構(主軸箱)重量和行程較大，在小范圍高速度的運動情況下很難達到加工要求的精度。同樣在Z軸方向上頻繁地進行插補運動也很難保證精度。
【發明內容】
[0004]針對現有的技術要求，本發明的目的在于提供一種可實現高速高精度加工的激光管材切割機主機裝置。通過多軸結構實現主機在一定空間范圍內的自由運動，實現加工過程中主機的微小距離快速移動，保證加工精度和效率。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0006]一種激光方管切割機主機裝置，其特征在于:所述裝置包括X、Y、Z、V四個運動軸，其中，所述Y軸固定在整個主機裝置的支撐架上，由伺服電機、滾珠絲杠、兩個直線導軌和Y軸平臺構成，所述Y軸運動方向與被加工管材垂直；
[0007]所述X軸固連在所述Y軸平臺上，X軸傳動采用齒輪齒條機構，其中X軸的電機與所述齒輪齒條機構的齒輪相連，齒條與所述X軸平臺相連，所述X軸電機轉動時，齒輪帶動齒條運動，從而使得所述X軸平臺可以沿X方向運動，所述X軸電機軸線方向與所述Y軸方向平行；
[0008]所述Z軸固連在所述X軸平臺上，通過Z軸電機和絲杠帶動Z軸平臺在豎直方向上運動，并且在所述Z軸平臺的末端安裝有由V軸電機驅動的V軸，其運動方向與Z軸相同；
[0009]所述Z’軸整體固定在Z軸平臺上，激光頭固定在Z’軸平臺上。
[0010]其中，所述激光頭能夠在一定空間中自由運動。
[0011]其中，X軸由齒輪齒條機構驅動，能實現小行程運動。
[0012]其中，Z’軸固定在Z軸上，實現加工過程中激光頭的豎直方向上的浮動。
[0013]與現有技術相比，按照本發明的激光管材切割機主機裝置可實現的優點有:
[0014]1、運動自由度多，能夠適應復雜形狀的加工要求。主機本身具有X、Y、Z三個方向的運動自由度，理論上可以一定范圍內任意曲線軌跡的運動，配合管材的轉動則可以加工出復雜的圖形；
[0015]2、采用雙Z軸結構，其中一軸作插補運動，另一軸做Z軸方向的浮動，能有效提高運動精度和效率。
[0016]3、整個裝置的結構緊湊，可靠性高。在X軸的設計上，采用了齒輪齒條的傳動方式，X軸電機與Y軸平行，使得整個裝置在X軸方向上的尺寸減小。Z’軸采用特制的小型電機平臺結構，有效減小了整個裝置的體積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的總體結構示意圖
[0018]圖2是本發明沿X方向的結構示意圖；
[0019]圖3是沿著圖2中齒輪齒條局部的結構示意圖；
[0020]圖4是本發明沿著Y方向的結構示意圖。
[0021]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0022]1-Y軸電機2-Y軸絲杠3-Y軸導軌4_Y軸平臺5_Χ軸電機6_Χ軸齒輪齒條機構7-Χ軸導軌8-Χ軸平臺9-Ζ軸電機IO-Z軸絲杠Il-Z軸平臺12-Ζ’軸電機13-Ζ’軸運動平臺14-激光頭15-主機支撐架
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]圖1-2是按照本發明的激光管材切割機的主機裝置結構示意圖。如圖所示，本發明的主機結構主要包括Χ、Υ、Ζ、Ζ’四個運動軸，其中，Y軸固定在整個主機裝置的支撐架15上，由伺服電機1，滾珠絲杠2和兩個直線導軌3，Y軸平臺4構成，運動方向與被加工管材垂直。
[0025]X軸固連在Y軸的平臺4上，X軸傳動采用齒輪齒條機構6，其具體結構如圖1，3所示，X軸電機5與齒輪6-1相連，齒條6-2與X軸平臺8相連，由于X軸電機5與Y軸平臺4相對固定，X軸電機5轉動時，齒輪6-1帶動齒條6-2運動，從而使得X軸平臺可以沿X方向運動。同時X軸電機5與Y軸方向平行，在很大程度上減小了整個裝置所占的空間。
[0026]Z軸固連在X軸平臺8上，通過Z軸電機9和絲杠10帶動Z軸平臺11在豎直方向上運動。在Z軸平臺的末端安裝有由電機12驅動的Z ’軸，其運動方向與Z軸相同，Z ’軸采用緊湊的電機驅動結構，其整體固定在Z軸平臺11上。激光頭14固定在Ζ’軸平臺13上。
[0027]本發明在Z方向上分解為Z軸和Ζ’軸，分別實現插補運動工過程中的浮動。在一個優選實施例中，當控制器向Χ、、ζ軸的電機1、5、9發送運動指令后，電機進行插補運動到達指定位置。在加工過程中，隨著管材(方管或圓管等)的轉動，激光頭需要有一定小幅度的升降。在快速加工過程中，激光頭升降頻率也很快，因此設置一個單獨的浮動軸能有效提高加工精度和效率。另外，本發明在X方向上也設置了單獨的運動軸。管材本身可以由夾緊裝置提供X方向運動，但由于行程較大，在加工精細圖形時精度和移動速度難以達到要求，因此在主機上再設置一個X軸，加工過程中，加緊機構將管材運送到位后，靠主機上的小X軸移動來加工復雜圖案，X方向小范圍快速移動，達到加工精度和效率的要求。
[0028]本發明的主機結構具有在空間一定范圍內自由運動的功能，配合伺服控制系統，能按照程序設定的運動軌跡自動連續地切割管材。整個主機結構緊湊，具備完成系統要求的功能條件。
[0029]所述的激光管材切割機主機裝置均采用伺服電機進行驅動，適合編程進行自動控制，具有高速高精度的特性。
[0030]機配置有小行程的X軸。管材加工過程中管材的X軸向運動可以由管材的夾緊裝置完成，但由于夾緊裝置行程較大，而實際加工一個形狀過程中X軸變化范圍很小，并且X方向移動的速度較快，因而靠夾緊裝置實現X軸的運動，精度和效率難以保證。在主機上設置一個小行程的X軸，采用伺服控制，能有效提高加工精度和效率。
[0031]所述的管材切割機主機采用了雙Z軸結構(Z軸和Z’軸)。在激光切割的過程中，激光頭14需要頻繁的在小范圍內的上下移動。為保證運動精度，將Z向運動分解為兩部分，Z軸作豎直方向插補，V軸(12、13)作豎直方向小范圍浮動。這樣能夠滿足激光頭加工過程中快速浮動的要求。
[0032]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種激光方管切割機主機裝置，其特征在于:所述裝置包括X、Y、Z、z’四個運動軸，其中，所述Y軸固定在整個主機裝置的支撐架(15 )上，由伺服電機(I )、滾珠絲杠(2 )、兩個直線導軌(3)和Y軸平臺(4)構成，所述Y軸運動方向與被加工管材垂直； 所述X軸固連在所述Y軸平臺(4)上，X軸傳動采用齒輪齒條機構(6)，其中X軸的電機(5)與所述齒輪齒條機構(6)的齒輪(6-1)相連，齒條(6-2)與所述X軸平臺(8)相連，所述X軸電機(5)轉動時，齒輪(6-1)帶動齒條(6-2)運動，從而使得所述X軸平臺可以沿X方向運動，所述X軸電機(5)軸線方向與所述Y軸方向平行； 所述Z軸固連在所述X軸平臺(8 )上，通過Z軸電機(9 )和絲杠(10 )帶動Z軸平臺(11)在豎直方向上運動，并且在所述Z軸平臺(11)的末端安裝有由V軸電機(12)驅動的Z’軸，其運動方向與Z軸相同； 所述Z’軸整體固定在Z軸平臺(11)上，激光頭(14)固定在Z’軸平臺(13)上。
2.如權利要求1所述的激光方管切割機主機裝置，其中，所述激光頭能夠在一定空間中自由運動。
3.如權利要求1或2所述的激光方管切割機主機裝置，其中，X軸由齒輪齒條(6)機構驅動，能實現小行程運動。
4.如權利要求1一 3任一所述的激光方管切割機主機裝置，其特征在于，V軸固定在Z軸上，實現加工過程中激光頭的豎直方向上的浮動。
5.一種激光方管切割機，其配備有如權利要求1-4任意一項所述的主機裝置。
【文檔編號】B23K26/08GK103658980SQ201310616373
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】邵新宇, 李斌, 郭平華, 段正澄, 黃禹, 王征, 范大鵬, 陳浩, 郭漣, 李建, 喻陽春 申請人:武漢法利萊切割系統工程有限責任公司, 華中科技大學