CN109940291A - 双横梁式激光切割机及移动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双横梁式激光切割机及移动方法，激光切割机包括两条竖直设置的悬臂，所述悬臂之间固定安装有主梁，所述主梁的两端分别与两条悬臂的顶端固定连接，所述悬臂的侧面滑动连接有副梁，所述副梁的侧面滑动连接有激光刀座，所述激光刀座与主梁位于副梁的相对两侧；移动方法包括、信息获取、信息处理、数据运算、初步数据判断、进阶一数据判断、进阶二数据判断、第一伺服电机驱动激光刀座运动和第一伺服电机与第二伺服电机同时驱动激光刀座运动。本发明的双横梁式激光切割机通过副梁替主梁分摊行程，这样能降低总体行程的耗时，提高加工效率；另外，降低了齿条的总长，从而降低扰度对齿条的影响，同时降低齿条的加工难度。

Description

双横梁式激光切割机及移动方法

技术领域

本发明属于激光切割机技术领域，特别涉及双横梁式激光切割机及移动方法。

背景技术

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

现有的激光切割机通常设有移动横梁和与移动横梁滑动连接的切割头，在切割过程中当需要从横梁一段移动至横梁另一端的时候，激光切割头要横跨整个横梁，这样会浪费时间，降低工作效率，特别是对于大行程的激光切割机，费时问题更加明显。

发明内容

本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供双横梁式激光切割机及移动方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

双横梁式激光切割机，包括两条竖直设置的悬臂，所述悬臂之间固定安装有主梁，所述主梁的两端分别与两条悬臂的顶端固定连接，所述悬臂的侧面滑动连接有副梁，所述副梁的侧面滑动连接有激光刀座，所述激光刀座与主梁位于副梁的相对两侧。

进一步的，所述主梁的顶面上固定安装有平行的主齿条和第一导轨，所述副梁的顶面上安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的转子上固定安装有与主齿条适配的主齿轮，所述副梁上还设有与第一导轨适配的第一滑孔。

进一步的，所述第一伺服电机居中设置在副梁的长度方向上。

进一步的，所述副梁的侧面设有滑行槽，滑行槽的侧壁上固定安装有副齿条，所述滑行槽外的两侧设有平行的第二导轨，所述激光刀座与副梁的连接面上设有与滑行槽适配的凸出的连接座，所述连接座内固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的转子上固定安装有副齿轮，所述激光刀座上设有与第二导轨适配的第二滑孔。

进一步的，所述副梁的长度不超过主梁长度的一半，不小于主梁长度的三分之一。

双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，包括以下步骤：

(1)信息获取：通过光栅尺分别获取副梁在主梁上的位置信息，以及激光刀座在副梁上的位置信息；

(2)信息处理：将光栅尺获取位置信息作数据处理，得到激光刀座的相对向量和绝对向量，以及副梁的绝对向量；

(3)数据运算：获取激光刀座移动目标点的位置信息并转化成对应的向量值，与激光刀座的向量值作加和运算，计算出激光刀座的移动数据向量；

(4)初步数据判断：判断移动数据向量与激光刀座的相对向量是否同向，若是，执行步骤(5)，若否，执行步骤(6)；

(5)进阶一数据判断：判断激光刀座的相对向量的模是否为最大值，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(6)进阶二数据判断：判断激光刀座的相对向量的模是否为零，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(7)第一伺服电机启动，驱动激光刀座运动；

(8)第一伺服电机与第二伺服电机同时启动，驱动激光刀座运动。

进一步的，所述步骤(1)信息获取中，副梁在主梁上的位置信息为距离值m，激光刀座在副梁上的位置信息为距离值n，且距离信息的测算点在同侧。

进一步的，所述步骤(2)信息处理中，所述绝对向量是以主梁的测算点为起始点，所述相对向量是以副梁的测算点为起始点；其中，副梁的绝对向量为其中激光刀座的相对向量为其中激光刀座的绝对向量为其中

进一步的，所述步骤(3)数据运算中，激光刀座移动目标点的位置信息为预设值，移动目标点与主梁的测算点距离值为l，所述激光刀座移动目标点的绝对向量以主梁的测算点为起始点，其对应的向量为绝对向量其中，再将与作加和运算得到激光刀座的移动数据向量

进一步的，所述步骤(5)进阶一数据判断中，激光刀座的相对向量模的最大值为预设值，为副梁的最大行程；所述步骤(6)进阶二数据判断中激光刀座的相对向量模为零时，即激光刀座位于副梁的测算起始点。

本发明的有益效果为：本发明的双横梁式激光切割机在主梁与激光刀座之间增设了一条副梁，副梁和激光刀座均设有独立的驱动机构，副梁可以替主梁分摊行程，这样能降低总体行程的耗时，提高加工效率；另外，本发明的双梁式结构能将一根齿条分成两段，一端固定在主梁上，另一条固定在副梁上，两条齿条的总长为机床的总行程，这样每段齿条便设计成短型，从而降低扰度对齿条的影响，同时降低齿条的加工难度。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明副梁的结构示意图；

图3是本发明激光刀座的结构示意图；

图4是本发明激光刀座的移动示意图；

图5是本发明实施例激光刀座移动目标点位于激光刀座与绝对向量测算起始点延长线上的示意图；

图6是本发明激光刀座移动目标点位于激光刀座与绝对向量测算起始点的连线之间的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，双横梁式激光切割机，包括两条竖直设置的悬臂10，所述悬臂10之间固定安装有主梁20，所述主梁20的两端分别与两条悬臂10的顶端固定连接，所述悬臂10的侧面滑动连接有副梁30，所述副梁30的侧面滑动连接有激光刀座40，所述激光刀座40与主梁20位于副梁30的相对两侧。

本发明的双横梁式激光切割机在主梁20与激光刀座40之间增设了一条副梁30，副梁30和激光刀座40均设有独立的驱动机构，副梁30可以替主梁20分摊行程。如图4所示，当激光刀座40需要进行大行程从A移动到B时，总的移动行程为L1，在移动时可以分解为副梁30相对主梁20的移动行程L2与激光刀座40相对副梁30的移动行程L3之和，激光刀座40与副梁30同时驱动，这样便能降低总体行程的耗时，提高加工效率。另外，针对大行程的激光切割机，其使用的齿条也是很长的，然而金属制的齿条越长其扰度就越大，导致长期工作弯曲变形严重，这样影响加工精度；本发明的双梁式结构能将一根齿条分成两段，一端固定在主梁20上，另一条固定在副梁30上，两条齿条的总长为机床的总行程，这样每段齿条便设计成短型，从而降低扰度对齿条的影响，同时降低齿条的加工难度。

如图1和2所示，本实施例中，所述主梁20的顶面上固定安装有平行的主齿条21和第一导轨22，所述副梁30的顶面上安装有第一伺服电机31，所述第一伺服电机31的转子上固定安装有与主齿条21适配的主齿轮32，所述副梁30上还设有与第一导轨22适配的第一滑孔33。

主梁20与副梁30为滑动连接，便于驱动激光刀座40运动，采用齿轮齿条传动结构驱动副梁30运动，同时设置第一导轨22用于与副梁30配合保证副梁30运动的稳定程度。

其中，如图1和2所示，所述第一伺服电机31居中设置在副梁30的长度方向上。第一伺服电机31主要是驱动主齿轮32转动从而驱动副梁30运动，主梁20上固定安装有与主齿轮32适配的主齿条21，将第一伺服电机31设置在副梁30的中间后，与主齿轮32适配的主齿条21也需要居中安装在主梁20上，这样主齿条21两端还有富余的空间用于齿条延长，从而便于在主齿条21的两端设置盈余段保证副梁30与主梁20的完全配合。

其中，如图2和3所示，所述副梁30的侧面设有滑行槽34，滑行槽34的侧壁上固定安装有副齿条35，所述滑行槽34外的两侧设有平行的第二导轨36，所述激光刀座40与副梁30的连接面上设有与滑行槽34适配的凸出的连接座41，所述连接座41内固定安装有第二伺服电机42，所述第二伺服电机42的转子上固定安装有副齿轮43，所述激光刀座40上设有与第二导轨36适配的第二滑孔44。

副梁30用于分解行程，通过设置滑行槽34与连接座41便于激光刀座40与副梁30滑动连接，激光刀座40与副梁30也采用齿轮齿条传动结构驱动激光刀座40运动，同时设置第二导轨36用于与激光刀座40配合保证激光刀座40运动的稳定性。第二伺服电机42的导线可以直接从连接座41侧面开孔引出，也可以从激光刀座40的顶面开孔引出。

本实施例中，所述副梁30的长度不超过主梁20长度的一半，不小于主梁20长度的三分之一。副梁30的作用是分解行程，若副梁30的长度过长，就会过量，导致激光刀座40在副梁30上的行程过长，而失去了主梁20的作用；若副梁30的长度过短，导致副梁30分解的行程过短，而失去分解作用。所以，控制副梁30的长度不超过主梁20长度的一半，不小于主梁20长度的三分之一，能最大程度地保证副梁30分解行程的效果，同时不影响主梁20的工作。

本实施例还提供了双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，包括以下步骤：

(1)信息获取：通过光栅尺分别获取副梁30在主梁20上的位置信息，以及激光刀座40在副梁上的位置信息；

(2)信息处理：将光栅尺获取位置信息作数据处理，得到激光刀座40的相对向量和绝对向量，以及副梁30的绝对向量；

(3)数据运算：获取激光刀座40移动目标点的位置信息并转化成对应的向量值，与激光刀座40的向量值作加和运算，计算出激光刀座40的移动数据向量；

(4)初步数据判断：判断移动数据向量与激光刀座40的相对向量是否同向，若是，执行步骤(5)，若否，执行步骤(6)；

(5)进阶一数据判断：判断激光刀座40的相对向量的模是否为最大值，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(6)进阶二数据判断：判断激光刀座40的相对向量的模是否为零，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(7)第一伺服电机31启动，驱动激光刀座40运动；

(8)第一伺服电机31与第二伺服电机42同时启动，驱动激光刀座40运动。

其中，步骤(1)信息获取中，副梁30在主梁20上的位置信息为距离信息，激光刀座40在副梁30上的位置信息为距离信息，且距离信息的测算点在同侧。即，副梁30在主梁20上的距离值从主梁20的左端开始测算，那么激光刀座40在副梁30上距离值也从副梁30的左端开始测算，最后，得到副梁30在主梁20上的距离值m，以及激光刀座40在副梁30上距离值n。

步骤(2)信息处理中，所述绝对向量是以主梁20的测算点为起始点，所述相对向量是以副梁30的测算点为起始点。由步骤(1)中测算的距离值，可以得出，副梁30的绝对向量为其中激光刀座40的相对向量为其中激光刀座40的绝对向量为其中本实施例中，副梁30、主梁20及激光刀座40视为在同一水平线上。

步骤(3)数据运算中，激光刀座40移动目标点的位置信息为预设值，移动目标点与主梁20的测算点距离值为l，所述激光刀座40移动目标点的绝对向量以主梁20的测算点为起始点，其对应的向量为绝对向量其中，再将与作加和运算得到激光刀座40的移动数据向量如图5中所示，当激光刀座40移动目标点位于激光刀座40与绝对向量测算起始点的延长线上时，l＞m+n，此时与同向；如图6中所示，当激光刀座40移动目标点位于激光刀座40与绝对向量测算起始点的连线之间时，l＜m+n，此时，与反向。

步骤(5)进阶一数据判断中，激光刀座40的相对向量模的最大值为预设值，为副梁30的最大行程，即激光刀座40位于副梁30的最右端；步骤(6)进阶二数据判断中激光刀座40的相对向量模为零时，即激光刀座40位于副梁30的最左端测算起始点。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.双横梁式激光切割机，包括两条竖直设置的悬臂(10)，其特征在于，所述悬臂(10)之间固定安装有主梁(20)，所述主梁(20)的两端分别与两条悬臂(10)的顶端固定连接，所述悬臂(10)的侧面滑动连接有副梁(30)，所述副梁(30)的侧面滑动连接有激光刀座(40)，所述激光刀座(40)与主梁(20)位于副梁(30)的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的双横梁式激光切割机，其特征在于，所述主梁(20)的顶面上固定安装有平行的主齿条(21)和第一导轨(22)，所述副梁(30)的顶面上安装有第一伺服电机(31)，所述第一伺服电机(31)的转子上固定安装有与主齿条(21)适配的主齿轮(32)，所述副梁(30)上还设有与第一导轨(22)适配的第一滑孔(33)。

3.根据权利要求2所述的双横梁式激光切割机，其特征在于，所述第一伺服电机(31)居中设置在副梁(30)的长度方向上。

4.根据权利要求1所述的双横梁式激光切割机，其特征在于，所述副梁(30)的侧面设有滑行槽(34)，滑行槽(34)的侧壁上固定安装有副齿条(35)，所述滑行槽(34)外的两侧设有平行的第二导轨(36)，所述激光刀座(40)与副梁(30)的连接面上设有与滑行槽(34)适配的凸出的连接座(41)，所述连接座(41)内固定安装有第二伺服电机(42)，所述第二伺服电机(42)的转子上固定安装有副齿轮(43)，所述激光刀座(40)上设有与第二导轨(36)适配的第二滑孔(44)。

5.根据权利要求1所述的双横梁式激光切割机，其特征在于，所述副梁(30)的长度不超过主梁(20)长度的一半，不小于主梁(20)长度的三分之一。

6.根据权利要求1～5中任一所述的双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)信息获取：通过光栅尺分别获取副梁(30)在主梁(20)上的位置信息，以及激光刀座(40)在副梁上的位置信息；

(2)信息处理：将光栅尺获取位置信息作数据处理，得到激光刀座(40)的相对向量和绝对向量，以及副梁(30)的绝对向量；

(3)数据运算：获取激光刀座(40)移动目标点的位置信息并转化成对应的向量值，与激光刀座(40)的向量值作加和运算，计算出激光刀座(40)的移动数据向量；

(4)初步数据判断：判断移动数据向量与激光刀座(40)的相对向量是否同向，若是，执行步骤(5)，若否，执行步骤(6)；

(5)进阶一数据判断：判断激光刀座(40)的相对向量的模是否为最大值，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(6)进阶二数据判断：判断激光刀座(40)的相对向量的模是否为零，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(8)；

(7)第一伺服电机(31)启动，驱动激光刀座(40)运动；

(8)第一伺服电机(31)与第二伺服电机(42)同时启动，驱动激光刀座(40)运动。

7.根据权利要求6所述的双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，其特征在于，所述步骤(1)信息获取中，副梁(30)在主梁(20)上的位置信息为距离值m，激光刀座(40)在副梁(30)上的位置信息为距离值n，且距离信息的测算点在同侧。

8.根据权利要求6所述的双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，其特征在于，所述步骤(2)信息处理中，所述绝对向量是以主梁(20)的测算点为起始点，所述相对向量是以副梁(30)的测算点为起始点；其中，副梁(30)的绝对向量为其中激光刀座(40)的相对向量为其中激光刀座(40)的绝对向量为其中

9.根据权利要求6所述的双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，其特征在于，所述步骤(3)数据运算中，激光刀座(40)移动目标点的位置信息为预设值，移动目标点与主梁(20)的测算点距离值为l，所述激光刀座(40)移动目标点的绝对向量以主梁(20)的测算点为起始点，其对应的向量为绝对向量其中，再将与作加和运算得到激光刀座(40)的移动数据向量

10.根据权利要求6所述的双横梁式激光切割机的激光刀座的移动方法，其特征在于，所述步骤(5)进阶一数据判断中，激光刀座(40)的相对向量模的最大值为预设值，为副梁(30)的最大行程；所述步骤(6)进阶二数据判断中激光刀座(40)的相对向量模为零时，即激光刀座(40)位于副梁(30)的测算起始点。