專利名稱：一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種交換式宏微激光高速切割機(jī)床屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
憑借出色的靈活性和加工質(zhì)量，激光切割在金屬板材切割領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。但隨著激光技術(shù)的發(fā)展，用戶對激光切割設(shè)備的要求已不僅僅是追求靈活性和加工質(zhì)量，同時(shí)還要提供高速高精度的切割解決方案以滿足越來越高的大批量生產(chǎn)的要求。為了滿足這一需求，目前市場上推出的高速高精度激光切割機(jī)需要具有越來越高的激光功 率和動(dòng)態(tài)性能。為了達(dá)到20 - 30m/s2的加速度，往往需要裝備高功率的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)高強(qiáng)度(這也意味著非常重)的運(yùn)動(dòng)量，同時(shí)機(jī)床也必須具備非常高的穩(wěn)定性和振動(dòng)條件，而這在實(shí)際工況下是難以實(shí)現(xiàn)的。這也導(dǎo)致激光切割機(jī)結(jié)構(gòu)正變得越來越復(fù)雜、笨重、昂貴、難于安裝和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種宏微結(jié)合式激光高效切割設(shè)計(jì)理念。在激光切割設(shè)計(jì)中引入宏微機(jī)構(gòu)，即一臺具有極高動(dòng)態(tài)性能和極輕重量的微動(dòng)光纖激光切割頭和一臺負(fù)責(zé)在大加工范圍內(nèi)移動(dòng)的大型傳統(tǒng)龍門架，兩者之間通過數(shù)控實(shí)現(xiàn)完美的同步運(yùn)動(dòng)和最佳的加工效率優(yōu)化。由于切割頭部分的重量極輕，故能實(shí)現(xiàn)非常高的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)龍門架采用特殊的動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)和專門優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)控制算法，使其在高速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)軌跡光滑且完全避免振動(dòng)。在該切割機(jī)中結(jié)合交換式工作臺的設(shè)計(jì)和根據(jù)需要配置多個(gè)激光切割頭，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、切割效率高等優(yōu)點(diǎn)。采用的技術(shù)方案
一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床，包括宏動(dòng)臺和微動(dòng)臺，其特征在于所述的微動(dòng)臺安裝于宏動(dòng)臺上，微動(dòng)臺上安裝有微動(dòng)臺支架，微動(dòng)臺支架上安裝有支架末端連桿，支架末端連桿上安裝有結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)和激光切割頭。微動(dòng)臺支架通過微動(dòng)y導(dǎo)軌和微動(dòng)X導(dǎo)軌與安裝于宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上的滑塊相固聯(lián)，微動(dòng)臺可相對于滑塊實(shí)現(xiàn)X和I向的精密微調(diào)運(yùn)動(dòng)，即微動(dòng)。結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)主要由結(jié)構(gòu)光激光器、攝像機(jī)和濾光片組成，其中結(jié)構(gòu)光激光器安裝在攝像機(jī)前方，打出的激光條紋投射到割縫表面，反射的光線經(jīng)濾光片進(jìn)入攝像機(jī)成像。在X向布置的宏動(dòng)X導(dǎo)軌上安裝有龍門。微動(dòng)臺安裝在Y向布置的宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上。上述X導(dǎo)軌上可布置多個(gè)龍門，龍門上還可以同時(shí)布置多個(gè)激光切割頭。本發(fā)明采用的宏微切割運(yùn)動(dòng)平臺具有冗余自由度，能夠降低系統(tǒng)的有效慣量，實(shí)現(xiàn)高速高精度的板材切割。由于切割工位上下布置，不僅顯著節(jié)省加工空間，同時(shí)可顯著減少上下料片需要的時(shí)間。宏微運(yùn)動(dòng)臺的所有運(yùn)動(dòng)軸均采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由視覺反饋形成偏差，通過分別對宏動(dòng)臺和微動(dòng)臺輸入不同的目標(biāo)控制量，形成位置伺服，從而實(shí)現(xiàn)激光切割所要求的高精度位置控制。


圖I是本發(fā)明宏微切割運(yùn)動(dòng)平臺的工作原理圖。圖2是本發(fā)明宏微切割運(yùn)動(dòng)平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明升降式交換工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床，包括宏動(dòng)臺I和微動(dòng)臺2，微動(dòng)臺2上安裝有微動(dòng)臺支架12，微動(dòng)臺支架12上安裝有支架末端連桿6，支架末端連桿6上安裝有結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)和激光切割頭3。微動(dòng)臺支架12通過微動(dòng)y異軌19和微動(dòng)X導(dǎo)軌20與安裝于宏動(dòng)Y導(dǎo)軌5上的滑塊21相固聯(lián)，即微動(dòng)臺2與滑塊21構(gòu)成二維滑臺。這樣，微動(dòng)臺2可實(shí)現(xiàn)相對于滑塊21實(shí)現(xiàn)X和y向的精密微調(diào)運(yùn)動(dòng)，即微動(dòng)。由于微動(dòng)臺2固聯(lián)安裝于宏動(dòng)Y導(dǎo)軌5上的滑塊21上，故微動(dòng)臺2可在滑塊21的帶動(dòng)下相對于龍門4沿宏動(dòng)Y導(dǎo)軌5作Y向的相對運(yùn)動(dòng)。由于龍門4安裝在X向布置的宏動(dòng)X導(dǎo)軌13上，故龍門4可帶動(dòng)微動(dòng)臺2沿宏動(dòng)X導(dǎo)軌13實(shí)現(xiàn)X方向的運(yùn)動(dòng)。這樣，微動(dòng)臺2可實(shí)現(xiàn)X和Y向的大范圍運(yùn)動(dòng)，即宏動(dòng)。激光切割頭3和結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)安裝在微動(dòng)臺支架12上，在微動(dòng)臺2的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)宏微運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)王要由結(jié)構(gòu)光激光器9、攝像機(jī)10和濾光片7組成。其中結(jié)構(gòu)光激光器9安裝在攝像機(jī)10前方，打出的激光條紋11投射到割縫14表面，反射的光線經(jīng)濾光片7進(jìn)入攝像機(jī)10成像.通過攝像機(jī)的標(biāo)定技術(shù)，可以利用割縫圖像得出割縫的位置信息。利用結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)構(gòu)成微動(dòng)單元的位置閉環(huán)控制。由宏動(dòng)臺I完成。激光切割的大范圍移動(dòng)，由微動(dòng)臺2實(shí)現(xiàn)激光切割的高精度位置調(diào)節(jié)。宏微運(yùn)動(dòng)臺的所有運(yùn)動(dòng)軸均采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由視覺反饋形成偏差，通過分別對宏動(dòng)臺和微動(dòng)臺輸入不同的目標(biāo)控制量，形成位置伺服，從而實(shí)現(xiàn)激光切割所要求的高精度位置控制。采用光纖激光束8，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)十步簡化，將宏微運(yùn)動(dòng)臺結(jié)構(gòu)和交換式工作臺布局(圖3)集成起來，構(gòu)成交換式宏微切割機(jī)床，可大大提高激光切割速度。圖3所示為升降式交換工作臺。料片18在升降裝置17的作用下，才艮據(jù)切割工藝的需要，選擇在上工位托架16或下工位托架15完成加工。由于切割工位上下布置，不僅顯著節(jié)省力口工空間，同時(shí)可顯著減少上下料片需要的時(shí)間。X導(dǎo)軌13上可布置多個(gè)龍門4，龍門4上還可以同時(shí)布置多個(gè)激光切割頭3，從而大大提高切割速度。
權(quán)利要求
1.一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床,包括宏動(dòng)臺和微動(dòng)臺，其特征在于所述的微動(dòng)臺安裝于宏動(dòng)臺上，微動(dòng)臺上安裝有微動(dòng)臺支架，微動(dòng)臺支架上安裝有支架末端連桿，支架末端連桿上安裝有結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)和激光切割頭，微動(dòng)臺支架通過微動(dòng)y導(dǎo)軌和微動(dòng)X導(dǎo)軌與安裝于宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上的滑塊相固聯(lián)，微動(dòng)臺可相對于滑塊實(shí)現(xiàn)X和I向的精密微調(diào)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)主要由結(jié)構(gòu)光激光器、攝像機(jī)和濾光片組成，其中結(jié)構(gòu)光激光器安裝在攝像機(jī)前方，打出的激光條紋投射到割縫表面，反射的光線經(jīng)濾光片進(jìn)入攝像機(jī)成像.在X向布置的宏動(dòng)X導(dǎo)軌上安裝有龍門，微動(dòng)臺安裝在Y向布置的宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床，其特征在于所述的X導(dǎo)軌上布置多個(gè)龍門，龍門上同時(shí)布置多個(gè)激光切割頭。
全文摘要
一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床，包括宏動(dòng)臺和微動(dòng)臺，其特征在于所述的微動(dòng)臺安裝于宏動(dòng)臺上，微動(dòng)臺上安裝有微動(dòng)臺支架，微動(dòng)臺支架上安裝有支架末端連桿，支架末端連桿上安裝有結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)和激光切割頭，微動(dòng)臺支架通過微動(dòng)y導(dǎo)軌和微動(dòng)x導(dǎo)軌與安裝于宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上的滑塊相固聯(lián)，結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)主要由結(jié)構(gòu)光激光器、攝像機(jī)和濾光片組成，其中結(jié)構(gòu)光激光器安裝在攝像機(jī)前方，打出的激光條紋投射到割縫表面，反射的光線經(jīng)濾光片進(jìn)入攝像機(jī)成像，在X向布置的宏動(dòng)X導(dǎo)軌上安裝有龍門，微動(dòng)臺安裝在Y向布置的宏動(dòng)Y導(dǎo)軌上。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、切割效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K26/42GK102632336SQ20111027460
公開日2012年8月15日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者魏英姿 申請人:沈陽理工大學(xué)