一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及三维激光切割机【技术领域】，公开了一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，包括床身，该三维激光切割机还包括斜拉式的安装于床身上的移动横梁，并且该移动横梁的重心靠近所述床身的一侧。本实用新型采用的是移动横梁斜拉式的安装于床身上面，与同等截面的移动横梁相比增大了固定的跨距，能提高移动横梁在运动状态的稳定性；同时移动横梁的重心靠近床身的一侧，极大的提高移动横梁的动态响应。
【专利说明】一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三维激光切割机【技术领域】，更具体的说，特别涉及一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机。
【背景技术】
[0002]目前，市场上的三维激光切割机大多采用工作台移动式或者高架龙门式机械结构设计，其中，工作台移动式的三维激光切割机因为工作台本身重量较大，惯量大，需要较高的驱动负载，控制的动态响应差，既不能满足现代生产的高效要求，又增加了制造成本；而高架龙门式机械结构的三维激光切割机虽然在激光加工过程中工件不动、横梁快速移动，但是这种结构通常用于零件种类很少的大幅面零件，而且机床重心偏高，不利于机床在快速响应下的稳定性需求。
[0003]也有厂家使用悬臂式的三维激光切割机，但是其简单的侧挂式或者正压式的悬臂结构都使得移动横梁的重心和驱动轴向力的轴心偏离较远，造成横梁在高响应状态下，横梁末端的稳定性很差，影响了加工的精度。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机。
[0005]为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，包括床身，该三维激光切割机还包括斜拉式的安装于床身上的移动横梁，并且该移动横梁的重心靠近所述床身的一侧。
[0007]根据本实用新型的一优选实施例:该三维激光切割机还包括Y轴驱动机构、Y轴滑座、Z轴滑枕和三维切割头，所述Y轴滑座通过Y轴驱动机构与移动横梁连接，所述Y轴驱动机构驱动该Y轴滑座沿Y轴移动，所述Z轴滑枕与所述Y轴滑座连接，所述三维切割头安装于Z轴滑枕的下端，所述移动横梁与床身之间还设有驱动移动横梁沿X轴移动的X轴驱动机构，所述Z轴滑枕与Y轴滑座之间还设有驱动Z轴滑枕沿Z轴移动的Z轴驱动机构。
[0008]根据本实用新型的一优选实施例:所述X轴驱动机构包括设于床身上的X轴导轨和X轴齿条，设于移动横梁上并与X轴齿条啮合的齿轮式的X轴驱动装置，以及设于移动横梁上并与X轴导轨配合的X轴导轨滑块。
[0009]根据本实用新型的一优选实施例:所述移动横梁包括横梁主体，所述Y轴驱动机构和X轴导轨滑块均安装于该横梁主体上，并且所述Y轴驱动机构的动力端位于床身的一侦牝Y轴驱动机构还与Y轴滑座相配合。
[0010]根据本实用新型的一优选实施例:所述Y轴驱动机构包括驱动电机、联轴器、电机安装座、驱动丝杠、丝杠螺母、螺母座和支撑座，所述驱动丝杠的两端分别安装在电机安装座和支撑座上，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与驱动丝杠连接，所述丝杠螺母旋转配合于驱动丝杠上，所述丝杠螺母通过螺母座与Y轴滑座连接，所述驱动电机位于床身的一侧；
[0011]并且，位于所述Y轴驱动机构一侧的移动横梁上还设有Y轴导轨，并且在Y轴滑座上还设有与Y轴导轨配合的Y轴导轨滑块。
[0012]根据本实用新型的一优选实施例:所述Y轴滑座包括滑板，所述Y轴导轨滑块设于滑板的内侧面，所述滑板与螺母座连接，并且所述滑板与螺母座之间还设有间隙调整垫，并且Z轴驱动机构设于Z轴滑枕与Y轴滑座之间。
[0013]根据本实用新型的一优选实施例:所述Z轴驱动机构包括安装于滑板外侧面上的Z轴导轨滑块，安装于滑板上的齿轮式的Z轴驱动装置，设于Z轴滑枕上并与Z轴导轨滑块配合的Z轴导轨，以及设于Z轴滑枕上并与齿轮式的Z轴驱动装置啮合的Z轴齿条。
[0014]根据本实用新型的一优选实施例:所述Z轴滑枕包括滑枕和安装于滑枕下端并用于安装三维切割头的切割头安装板，所述Z轴导轨和Z轴齿条均设于滑枕的内侧面。
[0015]根据本实用新型的一优选实施例:所述床身包括底座，以及设于底座底面的调整垫铁；并且所述X轴导轨和X轴齿条均设于底座的侧面上。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用移动横梁斜拉式的安装于床身上面，与同等截面的移动横梁相比增大了固定的跨距，能提高移动横梁在运动状态的稳定性；同时移动横梁的重心靠近床身的一侧，极大的提高移动横梁的动态响应。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机的结构示意图。
[0018]图2为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机的爆炸图。
[0019]图3为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中床身的爆炸图。
[0020]图4为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中移动横梁的爆炸图。
[0021]图5为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中Y轴驱动的爆炸图。
[0022]图6为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中Y轴滑座的爆炸图。
[0023]图7为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中Z轴滑枕的爆炸图。
[0024]图8为本实用新型的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机中三维切割头的结构示意图。
[0025]附图标记说明:100、三维激光切割机，110、床身，111、调整垫铁，112、底座，113、X轴导轨，114、X轴齿条，120、移动横梁，121、X轴导轨滑块，122、横梁主体，123、Y轴导轨，124、X轴驱动装置，130、Y轴驱动机构，131、驱动电机，132、联轴器，133、电机安装座，134、驱动丝杠，135、丝杠螺母，136、螺母座，137、间隙调整垫，138、支撑座，140、Y轴滑座，141、滑板，142、Υ轴导轨滑块，143、Ζ轴驱动装置，144、Ζ轴导轨滑块，150、Ζ轴滑枕，151、滑枕，152、Z轴导轨，153、Z轴齿条，154、切割头安装板，160、三维切割头。
【具体实施方式】
[0026]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。[0027]本领域的技术人员应该了解，在本实施例中涉及到的X轴、Y轴和Z轴是相对于三维空间来进行的定义，即为了方便表示三维激光切割机的运动方向；本领域的技术人员不能仅对上述的词语进行字面限定的理解，当然，也可以采用其他方式如:第一方向、第二方向和第三方向等词语来进行限定，其也在本实用新型所保护的范围内。
[0028]参阅图1和图2所示，本实用新型提供一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，包括床身110，该三维激光切割机100还包括斜拉式的安装于床身110上的移动横梁120，并且该移动横梁120的重心靠近所述床身110的一侧。这样来说，由于移动横梁120采用的是斜拉式的安装结构，与同等截面的移动横梁相比增大了固定的跨距，能提高移动横梁120在运动状态的稳定性；同时移动横梁120的重心靠近床身110的一侧，极大的提高移动横梁120的动态响应。
[0029]本实用新型的该三维激光切割机100还包括Y轴驱动机构130、Y轴滑座140、Ζ轴滑枕150和三维切割头160，所述Y轴滑座140通过Y轴驱动机构130与移动横梁120连接，所述Y轴驱动机构130驱动该Y轴滑座140沿Y轴移动，所述Z轴滑枕150与所述Y轴滑座140连接，所述三维切割头160安装于Z轴滑枕150的下端，所述移动横梁120与床身110之间还设有驱动移动横梁120沿X轴移动的X轴驱动机构，所述Z轴滑枕150与Y轴滑座140之间还设有驱动Z轴滑枕150沿Z轴移动的Z轴驱动机构。
[0030]具体的,参阅图3和图4所示,上述的X轴驱动机构包括设有床身110上的X轴导轨113和X轴齿条114，设于移动横梁120上并与X轴齿条114啮合的齿轮式的X轴驱动装置124，以及设于移动横梁120上并与X轴导轨113配合的X轴导轨滑块121，通过齿轮式的X轴驱动装置124与X轴齿条114的啮合带动移动横梁120上的X轴导轨滑块121沿着X轴导轨113作往复式直线移动。
[0031]本实用新型中的床身110包括底座112，以及设于底座112底面的调整垫铁111 ；并且所述X轴导轨113和X轴齿条114均设于底座112的侧面上。
[0032]其中，床身110的底座112是整个三维激光切割机100的基础，其通过调整垫铁111与机床地基稳固连接；本实施例中采用两根X轴导轨113，而两根X轴导轨113均采用侧面安装的方式，X轴齿条114正面安装于两根X轴导轨113之间并且靠近下面的X轴导轨 113。
[0033]参阅图4所示，上述的移动横梁120包括横梁主体122，而Y轴驱动机构130和X轴导轨滑块121均安装于该横梁主体122上，并且Y轴驱动机构130的动力端位于床身110的一侧。
[0034]参阅图4和图5所示，上述的Y轴驱动机构130包括驱动电机131、联轴器132、电机安装座133、驱动丝杠134、丝杠螺母135、螺母座136和支撑座138，其中，驱动丝杠134的两端分别安装在电机安装座133和支撑座138上，驱动电机131的输出轴通过联轴器132与驱动丝杠134连接，丝杠螺母135旋转配合于驱动丝杠134上，丝杠螺母135通过螺母座136与Y轴滑座140连接，即螺母座136和丝杠螺母135同心固定；驱动电机131位于床身110的一侧，并安装在电机安装座133的侧面，Y轴驱动机构130的驱动电机131为Y轴滑座140的Y方向往复运动提供动力；并且，位于Y轴驱动机构130 —侧的移动横梁120上还设有Y轴导轨123，Y轴滑座140上还设有与Y轴导轨123配合的Y轴导轨滑块142 (如图6)。[0035]本实施例中选用Y轴导轨123的数量为两根，两根Y轴导轨123安装在横梁主体122同一侧面，而Y轴驱动机构130安装于两根Y轴导轨123之间。
[0036]参阅图6所示，上述的Y轴滑座140包括滑板141，Y轴导轨滑块142设于滑板141的内侧面，滑板141与Y轴驱动机构130的螺母座136通过螺钉连接固定，并且滑板141与螺母座136之间还设有间隙调整垫137，当安装时测试的滑板141与螺母座136之间的间隙与理论的间隙出现偏差时，就可以通过修磨间隙调整垫137的厚度来填充实际的间隙，这样可以更好的处理因制造误差而产生的安装问题，也进一步使连接更加稳固可靠。
[0037]当驱动电机131启动往复旋转时，通过联轴器132带动驱动丝杠134旋转，而丝杠螺母135和螺母座136固定后，不与驱动丝杠134旋转，把驱动丝杠134的往复旋转运动变为螺母座136的直线往复运动；由于滑板141与螺母座136是连接固定的，即Y轴滑座140就和螺母座136 —起实现机床Y方向的往复式移动。
[0038]参阅图6和图7所示，上述的Z轴驱动机构包括安装于滑板141外侧面上的Z轴导轨滑块144，安装于滑板141上的齿轮式的Z轴驱动装置143，设于Z轴滑枕150上并与Z轴导轨滑块144配合的Z轴导轨152，以及设于Z轴滑枕150上并与齿轮式的Z轴驱动装置143啮合的Z轴齿条153。
[0039]而Z轴滑枕150包括滑枕151和安装于滑枕151下端的切割头安装板154，Z轴导轨152和Z轴齿条153均设于滑枕151的内侧面，三维切割头160安装于切割头安装板154上。
[0040]在本实施例中，Z轴导轨152选用两根，并且两根Z轴导轨152安装在滑枕151同一侧面，Z轴齿条153安装于两根Z轴导轨152之间；依靠齿轮式的Z轴驱动装置143和Z轴齿条153的齿轮齿条传动，实现Z轴滑枕150在机床垂直方向上的往复式运动移动。
[0041]在本实施例中的切割头安装板154具体是通过螺钉固定于滑枕151的底部。
[0042]参阅图8所示，所述的三维切割头160与切割头安装板154具体是通过螺钉联接的，三维切割头160作为一个系统部件，可直接从供应商处购买，也可以单独设计，而本实施例中所采用的三维切割头160的结构包括绕机床Z轴旋转的C轴和绕机床X轴摆动的摆动轴A和割嘴F。
[0043]通过上面的结构和原理描述，本实用新型由移动横梁120的X轴方向运动、Y轴滑座140的Y轴方向运动、Z轴滑枕151的垂直方向运动再加上三维切割头160的C轴旋转运动和A轴摆动，使三维切割头160可实现X、Y、Z、C、A轴的五轴联动，当激光从割嘴F射出聚焦在三维异型工件表面上时，便可对其进行空间异型切割落料。
[0044]同时，本实用新型的优点在于:一方面移动横梁120斜拉式的安装于床身110上面，与同等截面的横梁相比增大了固定的跨距，能提高移动横梁120在运动状态的稳定性；并且移动横梁120的重心由于是靠近床身110的一侧，即接近了 X轴驱动机构的轴心，提高移动横梁的动态响应；另一方面Y轴驱动机构130采用滚珠丝杠的驱动方式，并将驱动端，也就是驱动电机131放在靠近床身110的一侧，也使移动横梁120的重心向X轴驱动机构轴心靠近，有利于提高动态响应；再一方面X轴驱动机构和Z轴驱动机构均采用齿轮齿条传动方式，相对丝杠驱动方式，在全行程范围内驱动更加平稳。
[0045]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，包括床身(110)，其特征在于:该三维激光切割机(100)还包括斜拉式的安装于床身(110)上的移动横梁(120)，并且该移动横梁(120)的重心靠近所述床身(110)的一侧。
2.根据权利要求1所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:该三维激光切割机还包括Y轴驱动机构(130),Y轴滑座(140),Z轴滑枕(150)和三维切割头(160)，所述Y轴滑座(140)通过Y轴驱动机构(130)与移动横梁(120)连接，所述Y轴驱动机构(130)驱动该Y轴滑座(140)沿Y轴移动，所述Z轴滑枕(150)与所述Y轴滑座(140)连接，所述三维切割头(160)安装于Z轴滑枕(150)的下端，所述移动横梁(120)与床身(110)之间还设有驱动移动横梁(120)沿X轴移动的X轴驱动机构，所述Z轴滑枕(150)与Y轴滑座(140)之间还设有驱动Z轴滑枕(150)沿Z轴移动的Z轴驱动机构。
3.根据权利要求2所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述X轴驱动机构包括设于床身(I1)上的X轴导轨(113)和X轴齿条(114)，设于移动横梁(120)上并与X轴齿条(114)啮合的齿轮式的X轴驱动装置(124)，以及设于移动横梁(120)上并与X轴导轨(113 )配合的X轴导轨滑块(121)。
4.根据权利要求3所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述移动横梁(120)包括横梁主体(122)，所述Y轴驱动机构(130)和X轴导轨滑块(121)均安装于该横梁主体(122)上，并且所述Y轴驱动机构(130)的动力端位于床身(110)的一侧，Y轴驱动机构(130)还与Y轴滑座(140)相配合。
5.根据权利要求4所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述Y轴驱动机构(130)包括驱动电机(131)、联轴器(132)、电机安装座(133)、驱动丝杠(134)、丝杠螺母(135)、螺母座(1 6)和支撑座(138)，所述驱动丝杠(134)的两端分别安装在电机安装座(133)和支撑座(138)上，所述驱动电机(131)的输出轴通过联轴器(132)与驱动丝杠(134)连接，所述丝杠螺母(135)旋转配合于驱动丝杠(134)上，所述丝杠螺母(135)通过螺母座(136)与Y轴滑座(140)连接，所述驱动电机(131)位于床身(110)的一侧； 位于所述Y轴驱动机构(130) —侧的移动横梁(120)上还设有Y轴导轨(123)，并且在Y轴滑座(140)上还设有与Y轴导轨(123)配合的Y轴导轨滑块(142)。
6.根据权利要求5所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述Y轴滑座(140)包括滑板(141)，所述Y轴导轨滑块(142)设于滑板(141)的内侧面，所述滑板(141)与螺母座(136)连接，所述滑板(141)与螺母座(136)之间还设有间隙调整垫(137)，并且Z轴驱动机构设于Z轴滑枕(150)与Y轴滑座(140)之间。
7.根据权利要求6所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述Z轴驱动机构包括安装于滑板(141)外侧面上的Z轴导轨滑块(144)，安装于滑板(141)上的齿轮式的Z轴驱动装置(143)，设于Z轴滑枕(150)上并与Z轴导轨滑块(144)配合的Z轴导轨(152)，以及设于Z轴滑枕(150)上并与齿轮式的Z轴驱动装置(143)啮合的Z轴齿条(153)。
8.根据权利要求7所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述Z轴滑枕(150)包括滑枕(151)和安装于滑枕(151)下端并用于安装三维切割头(160)的切割头安装板(154)，所述Z轴导轨(152)和Z轴齿条(153)均设于滑枕(151)的内侧面。
9.根据权利要求3所述的斜拉式悬臂结构的三维激光切割机，其特征在于:所述床身(110)包括底座(112)，以及设于底座(112)底面的调整垫铁(111);并且所述X轴导轨(113)和X轴齿条(114)均设于 底座(112)的侧面上。
【文档编号】B23K26/38GK203817632SQ201420068451
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】夏小川, 朱克森, 刘旭飞, 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