数控激光切割机床及其第三轴结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种数控激光切割机床及其第三轴结构，该第三轴结构包括：设有滑块的滑座；设于滑座上的滑板，滑板上设有与滑块相配合的导轨，使滑板相对于滑座沿导轨的方向滑动；滑板可承载数控激光切割机床的切割头；连接滑板与滑座的丝杠副，丝杠副包括固定在滑板的丝母、以及设于滑座上并且穿过丝母的丝杆，丝杆与丝母螺纹配合，使丝杆转动而带动丝母沿丝杆移动；安装在滑座上的第三轴电机，第三轴电机的驱动轴与丝杆的一端共轴连接，以驱动丝杆转动。上述第三轴结构通过增加导轨的长度和相应丝杆的行程即可加大第三轴的行程范围，能够满足上下两层交换工作台对行程的要求，给床身结构的改进留下了很大的空间。
【专利说明】数控激光切割机床及其第三轴结构
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及一种激光加工设备，特别是涉及一种数控激光切割机床及其第三轴结构。
【【背景技术】】
[0002]现有的数控激光切割机床的第三轴滑座导轨安装空间有限，切割头在第三轴方向(例如，竖直方向)行程偏小，同时激光切割要求切割嘴与板材之间的距离保持不变，这就造成了每次交换工作台的位置必须在同一高度，这大大减少了机床工作台结构的优化空间，给控激光切割机床的其他结构的改进带来了很大的不便。
【实用新型内容】
[0003]鉴于上述状况，有必要提供一种第三轴方向的行程较大的数控激光切割机床的第
三轴结构。
[0004]一种数控激光切割机床的第三轴结构，其包括:
[0005]设有滑块的滑座；
[0006]设于所述滑座上的滑板，所述滑板上设有与所述滑块相配合的导轨，使所述滑板相对于所述滑座沿所述导轨的方向滑动；所述滑板可承载数控激光切割机床的切割头；
[0007]连接所述滑板与所述滑座的丝杠副，所述丝杠副包括固定在所述滑板的丝母、以及设于所述滑座上并且穿过所述丝母的丝杆，所述丝杆与所述丝母螺纹配合，使所述丝杆转动而带动所述丝母沿所述丝杆移动；以及
[0008]安装在所述滑座上的第三轴电机，所述第三轴电机的驱动轴与所述丝杆的一端共轴连接，以驱动所述丝杆转动；
[0009]其中，所述第三轴电机驱动所述丝杆转动，所述丝杆带动所述丝母沿所述丝杆移动，并且所述导轨与所述滑块配合，使所述滑板沿所述导轨的方向滑动。
[0010]上述第三轴结构改变传统的导轨固定、滑块运动的方式，采用滑块固定、导轨运动的安装方式，这样解决 了第三轴结构的滑座对安装导轨长度的限制，通过增加导轨的长度和相应丝杆的行程即可加大第三轴的行程范围，能够满足上下两层交换工作台对行程的要求，给床身结构的改进留下了很大的空间。并且，第三轴结构既可以作为一个数控轴进行其单独的插补运动，同时能和X、第二轴联动，又可以切换成随动控制，满足不同情况的需要。由于第三轴随动也是由数控系统控制的，因此随动的精度比较高，稳定性比较好，从而保证了切割的质量。
[0011]在其中一个实施例中，所述丝杠副为滚珠丝杠，所述第三轴结构还包括连接所述滑座与滑板的至少一个弹簧，所述滑板相对于所述滑座滑动时而使所述弹簧发生弹性形变。
[0012]在其中一个实施例中，所述滑座上设有供所述至少一个弹簧穿过的至少一个导向套。[0013]在其中一个实施例中，所述滑板的两端分别设有一个接近感应开关，通过所述接近感应开关控制所述滑板的行程。
[0014]在其中一个实施例中，所述丝杆的两端设有弹性缓冲垫。
[0015]在其中一个实施例中，所述丝杠副还包括固定在所述滑座上的丝杆座，所述丝杆穿过所述丝杆座，并且相对于所述丝杆座可转动，所述丝杆座设有用于加注润滑油脂的第一油嘴；
[0016]或/及，所述导轨具有导轨座，所述导轨座设有用于加注润滑油脂的第二油嘴。
[0017]在其中一个实施例中，所述滑座及所述滑板均为铝铸件。
[0018]同时，本发明还提供一种采用第三轴结构的数控激光切割机床。
[0019]一种数控激光切割机床，其包括:
[0020]上述的第三轴结构；
[0021]安装在所述滑板上的所述切割头；
[0022]设有齿条的横梁；以及
[0023]安装在所述滑座上的第二轴电机，所述第二轴电机的驱动轴上固定有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿条相啮合；
[0024]其中，所述第二轴电机驱动所述驱动齿轮转动，使所述滑座沿所述横梁滑动。
[0025]在其中一个实施例中，所述切割头上设有电容式的距离传感器，通过所述距离传感器感测所述切割头与待切割板材之间的间距。
[0026]在其中一个实施例中，所述切割头上设有调焦螺母，通过所述调焦螺纹调节所述切割头的激光焦点位置；
[0027]或/及，所述切割头上设有用于走线的拖链。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0028]图1为本实用新型实施方式的数控激光切割机床的结构示意图；
[0029]图2为图1所示的数控激光切割机床除去部分外壳后的结构示意图；
[0030]图3为图1所示的数控激光切割机床除去部分外壳及拖链后的结构示意图；
[0031]图4为图3所不的数控激光切割机床另一视角的结构不意图；
[0032]图5为图3所示的数控激光切割机床的轴向剖视图；
[0033]图6为图1所示的数控激光切割机床的第三轴结构的滑板的结构示意图；
[0034]图7为图1所示的数控激光切割机床的第三轴结构的滑座的结构示意图。
【【具体实施方式】】 [0035]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0036]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0037]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0038]请参阅图1及图2，本实用新型的实施方式的数控激光切割机床10包括第三轴结构100、切割头200、横梁300以及第二轴电机400。第三轴结构100包括滑座110、滑板120、丝杠副130以及第三轴电机140。
[0039]请一并参阅图3至图7，滑座110上设有滑块111。滑板120设于滑座110上，滑板120上设有与滑块111相配合的导轨121，使滑板120相对于滑座110沿导轨121的方向滑动。滑板120用于承载数控激光切割机床10的切割头200。
[0040]具体在图示的实施例中，滑座110及滑板120均为铝铸件。滑座110和滑板120的材料都是铸铝，铸造后消除内应力再进行机加工，保证整体的精度。导轨121、滑块111的安装面的平面度、直线度、平行度可以达到欧标6级精度要求。
[0041]进一步地，滑板120的两端分别设有一个接近感应开关123，通过接近感应开关123控制滑板120的行程。通过接近感应开关123实现对位置的限制，保证了滑板120的使
用安全。
[0042]丝杠副130连接滑板120与滑座110。丝杠副130包括固定在滑板120的丝母131、以及设于滑座110上并且穿过丝母131的丝杆133，丝杆133与丝母131螺纹配合，使丝杆133转动而带动丝母131沿丝杆133移动。
[0043]具体在图示的实施例中，丝杠副130为滚珠丝杠，第三轴结构100还包括连接滑座110与滑板120的至少一个弹簧150，滑板120相对于滑座110滑动时而使弹簧150发生弹性形变。第三轴结构100通过第三轴电机140驱动丝杠副130传动来实现切割头200的上下运动，弹簧150起到配重的作用。
[0044]进一步地，滑座110上设有供至少一个弹簧150穿过的至少一个导向套115。
[0045]进一步地，丝杠副130的丝杆133的两端设有弹性缓冲垫。
[0046]进一步地，丝杠副130还包括固定在滑座110上的丝杆座，丝杆133穿过丝杆座，并且相对于丝杆座可转动，丝杆座设有用于加注润滑油脂的第一油嘴。
[0047]进一步地，导轨121具有导轨座，导轨座设有用于加注润滑油脂的第二油嘴。
[0048]第三轴电机140安装在滑座110上，第三轴电机140的驱动轴与丝杆133的一端共轴连接，以驱动丝杆133转动。第三轴电机140驱动丝杆133转动，丝杆133带动丝母131沿丝杆133移动，并且导轨121与滑块111配合，使滑板120沿导轨121的方向滑动。具体在图示的实施例中，第三轴电机140通过联轴器直接驱动丝杆133转动。
[0049]切割头200安装在滑板120上。横梁300设有齿条，第二轴电机400安装在滑座110上，第二轴电机400的驱动轴上固定有驱动齿轮，驱动齿轮与齿条相啮合。二轴电机400驱动驱动齿轮转动，使滑座110沿横梁300滑动。
[0050]进一步地，切割头200上设有电容式的距离传感器，通过距离传感器感测切割头200与待切割板材之间的间距。切割头200上安装有电容式的距离传感器，能实时控制切割头200与板材之间距离保持恒定。
[0051]进一步地，切割头200上设有调焦螺母，通过调焦螺纹调节切割头200的激光焦点位置。
[0052]进一步地，切割头200上设有用于走线的拖链500。
[0053]上述数控激光切割机床10的第二轴结构及第三轴结构100的工作原理如下:
[0054]第二轴电机400驱动齿轮与横梁300的齿条啮合，带动第三轴结构100沿横梁300运动，例如，行程可达2020mm。滑块111固定安装于滑座110上，导轨121固定安装在滑板120上，第三轴电机140驱动滚珠丝杠，通过丝母131带动滑板120上下运动，从而带动切割头200的运动。接近感应开关123可以限制第三轴的行程范围，例如，第三轴行程为300mm。滚珠丝杠上安装有缓冲垫，确保了运行的安全。弹簧150在滑板120下行时可起到配重的作用，弥补了滚珠丝杠不能自锁的缺点。走线装置安装在滑板120上，跟随滑板120的上下运动，通过油嘴的注油可实现导轨121和滚珠丝杠的润滑。第三轴结构100通过安装在切割头200上的电容式的距离传感器来控制第三轴电机140带动切割头200上下运动，使切割时喷嘴与切割板材保持一定的距离，保证切割质量。以上保证了第三轴能在数控系统的控制下，精确高效的运行。
[0055]上述数控激光切割机床10至少具有如下优点:
[0056](I)上述第三轴结构100改变传统的导轨121固定、滑块111运动的方式，采用滑块111固定、导轨121运动的安装方式，这样解决了第三轴结构100的滑座110对安装导轨121长度的限制，通过增加导轨121的长度和相应丝杆133的行程即可加大第三轴的行程范围，能够满足上下两层交换工作台对行程的要求，给床身结构的改进留下了很大的空间。并且，第三轴结构100既可以作为一个数控轴进行其单独的插补运动，同时能和X、第二轴联动，又可以切换成随动控制，满足不同情况的需要。由于第三轴随动也是由数控系统控制的，因此随动的精度比较高，稳定性比较好，从而保证了切割的质量。
[0057](2)滑座110是整个第三轴结构100的基础，它的材料是铸铝，铸造后消除内应力再进行机加工，保证了整体的精度。在满足强度要求的前提下，尽可能的降低了第三轴的重量。
[0058](3)滑板120的上下两端均采用接近感应开关123控制行程，同时在滚珠丝杠两端有弹性缓冲垫，保证了运动的安全性。由于滚珠丝杠自锁功能比较差，通过一个弹簧150将滑板120与滑座110连接，在滑板120向下运动时起到配重的作用。弹簧150同时增加了导向套115，防止在高速运动过程中弹簧150与滑板120之间发生摩擦。
[0059](4)由于原有的走线装置不够牢固，采用拖链500进行了加强，保证了走线装置在高加速度、高频率的运动中有足够的强度。
[0060](5)第三轴结构100分别设有导轨121座及丝杆133座加注润滑油脂的油嘴，可定期加注润滑脂。
[0061](6)第三轴结构100的电容传感器检测出喷嘴到板材表面的距离后，将信号反馈到控制系统，然后由控制系统控制第三轴电机140驱动切割头200上下运动，从而控制了喷嘴与板材的距离不变，有效地保证切割质量。切割头200有调节焦距的螺母，可根据切割材料的材质和厚度来调整焦点的位置，由此获得良好的切割断面。
[0062]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，包括: 设有滑块的滑座； 设于所述滑座上的滑板，所述滑板上设有与所述滑块相配合的导轨，使所述滑板相对于所述滑座沿所述导轨的方向滑动；所述滑板可承载数控激光切割机床的切割头； 连接所述滑板与所述滑座的丝杠副，所述丝杠副包括固定在所述滑板的丝母、以及设于所述滑座上并且穿过所述丝母的丝杆，所述丝杆与所述丝母螺纹配合，使所述丝杆转动而带动所述丝母沿所述丝杆移动；以及 安装在所述滑座上的第三轴电机，所述第三轴电机的驱动轴与所述丝杆的一端共轴连接，以驱动所述丝杆转动； 其中，所述第三轴电机驱动所述丝杆转动，所述丝杆带动所述丝母沿所述丝杆移动，并且所述导轨与所述滑块配合，使所述滑板沿所述导轨的方向滑动。
2.如权利要求1所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述丝杠副为滚珠丝杠，所述第三轴结构还包括连接所述滑座与滑板的至少一个弹簧，所述滑板相对于所述滑座滑动时而使所述弹簧发生弹性形变。
3.如权利要求2所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述滑座上设有供所述至少一个弹簧穿过的至少一个导向套。
4.如权利要求1所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述滑板的两端分别设有一个接近感应开关，通过所述接近感应开关控制所述滑板的行程。
5.如权利要求1所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述丝杆的两端设有弹性缓冲垫。
6.如权利要求1所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述丝杠副还包括固定在所述滑座上的丝杆座，所述丝杆穿过所述丝杆座，并且相对于所述丝杆座可转动，所述丝杆座设有用于加注润滑油脂的第一油嘴； 或/及，所述导轨具有导轨座，所述导轨座设有用于加注润滑油脂的第二油嘴。
7.如权利要求1所述的数控激光切割机床的第三轴结构，其特征在于，所述滑座及所述滑板均为铝铸件。
8.—种数控激光切割机床，其特征在于，包括: 如权利要求1?7任一项所述的第三轴结构； 安装在所述滑板上的所述切割头； 设有齿条的横梁；以及 安装在所述滑座上的第二轴电机，所述第二轴电机的驱动轴上固定有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿条相啮合； 其中，所述第二轴电机驱动所述驱动齿轮转动，使所述滑座沿所述横梁滑动。
9.如权利要求8所述的数控激光切割机床，其特征在于，所述切割头上设有电容式的距离传感器，通过所述距离传感器感测所述切割头与待切割板材之间的间距。
10.如权利要求8所述的数控激光切割机床，其特征在于，所述切割头上设有调焦螺母，通过所述调焦螺纹调节所述切割头的激光焦点位置； 或/及，所述切割头上设有用于走线的拖链。
【文档编号】B23K26/38GK203751533SQ201420061078
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】胡柱, 邹大润, 樊景风, 赵剑, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司