專(zhuān)利名稱(chēng)：激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，特別指一種在大行程環(huán)境下所運(yùn)行的激光自動(dòng)切割機(jī)。
背景技術(shù)：
激光(LASER)是一種單一波長(zhǎng)且相當(dāng)平行的光，所以能夠?qū)⑵渚劢怪梁苄〉囊稽c(diǎn)，在視覺(jué)上可以造成恒久和清晰的效果，物理學(xué)稱(chēng)它很“強(qiáng)”，或強(qiáng)度很高，可以被應(yīng)用在切割與雕刻技術(shù)方面，例如工業(yè)上用來(lái)切割厚的金屬等。由于激光切割較其它習(xí)知技術(shù)而言具有更高精密度、高準(zhǔn)確及快速的特性，適合用于工業(yè)上的金屬精密切割加工；只要將激光束搭載于適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行裝置上，配合計(jì)算機(jī)程序控制，就可以快速找尋到運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，就待命位置進(jìn)行切割工作。
以圖1的一般大行程的激光切割機(jī)為例，激光束聚焦模塊10搭載于Z軸方向的運(yùn)動(dòng)載臺(tái)11，Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)11則載于Y軸方向的軌道12，并由載有Y軸軌道12的Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)13在X軸方向軌道14運(yùn)行，使激光束聚焦模塊10可以受計(jì)算機(jī)程序控制，藉X(qián)、Y軸坐標(biāo)移動(dòng)位置，對(duì)對(duì)象15進(jìn)行切割工作。
類(lèi)似圖1所揭露的激光切割運(yùn)行技術(shù)，亦可參考中國(guó)臺(tái)灣省公告第107306號(hào)、第M242322號(hào)等專(zhuān)利文獻(xiàn)的內(nèi)容敘述。這種習(xí)用的大型激光切割機(jī)，仍維持傳統(tǒng)X、Y、Z軸的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，為達(dá)到高速度及高精度的性能，例如前揭公告第M242322號(hào)專(zhuān)利雖已將X、Y軸由傳動(dòng)導(dǎo)螺桿或齒排進(jìn)給設(shè)計(jì)，改成線(xiàn)性馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)模式；惟在例如1g以上高加速度的要求下，縱使花費(fèi)許多制造成本在改善梁柱結(jié)構(gòu)與材料上，行程中仍無(wú)法克服因高慣性所造成微小加工的不準(zhǔn)度及高加速度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)源，這對(duì)激光束加工的穩(wěn)定性與品質(zhì)將產(chǎn)生直接的影響。特別是目前使用的激光切割機(jī)，機(jī)臺(tái)加工范圍的需求，從1.5×3.0(M)、2.0×4.0(M)，甚至大到2.5×6.0(M)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，對(duì)于上述產(chǎn)生的問(wèn)題更是難以得到解決。
再者，雖然目前大型激光切割機(jī)使用大型線(xiàn)性馬達(dá)來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際的運(yùn)作下，大的位移與大的路徑切割雖仍可維持1g以上的加速度驅(qū)動(dòng)，但在例如小圓孔等微小路徑切割時(shí)，其加速度都被限制在0.5g左右，以免因振動(dòng)所造成的不準(zhǔn)度，因而犧牲了激光切割機(jī)應(yīng)有的高速加工特性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的，是為了改善上述先前技術(shù)中所存在的問(wèn)題與困難，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人特別設(shè)計(jì)出一種更為新穎的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，其不僅可以克服產(chǎn)品在技術(shù)上的困難，對(duì)于降低成本，提升激光加工的速度更具有顯著的貢獻(xiàn)。
本實(shí)用新型的上述目的是透過(guò)以下的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，包括有一激光束聚焦模塊、一激光束導(dǎo)引管、激光光束反射鏡及搭載激光束聚焦模塊的運(yùn)行裝置，透過(guò)一計(jì)算機(jī)控制軟件計(jì)算處理，可以掌握運(yùn)行裝置在三度空間X、Y、Z軸坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，得到準(zhǔn)確的加工路徑；其特征在于運(yùn)行裝置包括有一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，以及搭載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，以及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道；其中，激光束聚焦模塊載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，Z軸軌道載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二X軸軌道載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二Y軸軌道則載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，且第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程遠(yuǎn)小于第一X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程。
所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)受到第二X軸線(xiàn)性馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，而第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)則受第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，激光束反射鏡設(shè)于激光束導(dǎo)引管內(nèi)，可依照運(yùn)行裝置的坐標(biāo)移位將激光光源投射出來(lái)的激光束正確地導(dǎo)引至待切割的工件。
一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，包括有一激光束聚焦模塊、一激光束導(dǎo)引管、激光束反射鏡及搭載激光束聚焦模塊的運(yùn)行裝置，透過(guò)一計(jì)算機(jī)控制軟件計(jì)算處理，可以掌握運(yùn)行裝置在三度空間X、Y、Z軸坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，得到準(zhǔn)確的加工路徑；其特征在于運(yùn)行裝置包括有一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，以及搭載于第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，以及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道；其中，激光束聚焦模塊載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，Z軸軌道載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二Y軸軌道載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二X軸軌道則載于第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，且第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程遠(yuǎn)小于第一X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程。
所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)受到第二X軸線(xiàn)性馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，而第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)則受第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，激光束反射鏡設(shè)于激光束導(dǎo)引管內(nèi)，可依照運(yùn)行裝置的坐標(biāo)移位將激光光源投射出來(lái)的激光束正確地導(dǎo)引至待切割的工件。
由于第二X軸與第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的運(yùn)動(dòng)慣性遠(yuǎn)小于第一X軸與第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，所以激光切割機(jī)在高加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的結(jié)構(gòu)振動(dòng)較小，使激光束輸出的穩(wěn)定性更佳，可以輕松地在高速度與高精度的環(huán)境下切割，特別是小圓孔、小方孔或微小路徑的切割模式，在加速度達(dá)1g以上的驅(qū)動(dòng)情況下，依然能夠維持切割路徑的準(zhǔn)確度。
至于本實(shí)用新型的詳細(xì)構(gòu)造及其有關(guān)的較佳實(shí)施例技術(shù)，請(qǐng)透過(guò)以下的各圖式及說(shuō)明即可完全明了。


圖1為習(xí)用大型激光切割機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)用新型的激光切割機(jī)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)行程示意圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明20激光束聚焦模塊21激光束導(dǎo)引管211激光光束 22激光光束反射鏡30第一X軸軌道 31第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)40第一Y軸軌道 41第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)50Z軸軌道 Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)60第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái) 61第二X軸軌道62第二X軸線(xiàn)性馬達(dá) 70第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)71第二Y軸軌道 72第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)80待切割工件具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，主要包括有一激光光束聚焦模塊20、一激光束導(dǎo)引管21、激光束反射鏡22及搭載激光束聚焦模塊20的運(yùn)行裝置，透過(guò)一計(jì)算機(jī)(圖未表示)CNC控制軟件計(jì)算處理，可以掌握運(yùn)行裝置在三度空間X、Y、Z軸坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，得到準(zhǔn)確的加工路徑；其中，激光束反射鏡22設(shè)于激光束導(dǎo)引管21內(nèi)，可依照運(yùn)行裝置的坐標(biāo)移位將激光光源投射出來(lái)的激光光束211正確地導(dǎo)引至待切割的工件80上。
前述的運(yùn)行裝置，包括有一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道30的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)31，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道40的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)41，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道50的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)51，以及搭載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)41的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)60與軌道61，以及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)70與軌道71；其中，激光束聚焦模塊20載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)51，Z軸軌道50載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)60，第二X軸軌道61載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)70，第二Y軸軌道71則載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)41；在行程中，第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)60受到第二X軸線(xiàn)性馬達(dá)62所驅(qū)動(dòng)，而第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)70則受第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)72驅(qū)動(dòng)的。
上述的第二X軸、第二Y軸與第一X軸、第一Y軸是在同一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平面上，且第二X軸與第二Y軸的行程遠(yuǎn)比第一X軸、第一Y軸小，如此可依待切割工件80的圖案大小來(lái)決定切割的模式；如圖3所示，小圓孔81或微小路徑(大約在100-300mm)的精密高速切割即以第二X軸及第二Y軸的行程來(lái)完成，并采用LM線(xiàn)性馬達(dá)62、72配合光學(xué)尺作回授系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，至于較大路徑的高速切割可設(shè)定當(dāng)加工范圍大于第二Y軸及第一Y軸行程時(shí)，則可利用傳統(tǒng)第一X軸及第一Y軸的運(yùn)動(dòng)模式與行程來(lái)完成，其可采用傳統(tǒng)導(dǎo)螺桿(Lead Screw)或齒條(可降低制造的成本)，甚至亦可以采用LM線(xiàn)性馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)。由于第二X軸與第二Y軸的行程均包含于第一X軸與第一Y軸之內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)CNC控制軟件計(jì)算處理，就可以準(zhǔn)確掌握第二X軸、Y軸與第一X軸、Y軸的坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，使得到準(zhǔn)確的加工路徑，就如同一個(gè)人在高速行駛的火車(chē)車(chē)廂中運(yùn)動(dòng)，此人可以精準(zhǔn)地算出在車(chē)廂內(nèi)的位置點(diǎn)，與對(duì)外所屬的相對(duì)位置一般。此外，計(jì)算機(jī)CNC執(zhí)行的程序可以明確地被定義，即通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)程序代碼使機(jī)器完成執(zhí)行的程序；程序代碼的產(chǎn)生由CAD/CAM統(tǒng)自動(dòng)判別切割路徑的范圍是由第二X軸、Y軸行程，或第一X軸、Y軸行程來(lái)完成，然后自動(dòng)產(chǎn)生切割路徑與程序碼，如圖3所示的加工路徑與坐標(biāo)關(guān)系，并將完成的程序送入CNC控制器中，由機(jī)臺(tái)來(lái)完成高速、高精密的激光切割。
以這種可以匹配高精度、高速度的線(xiàn)性馬達(dá)與光學(xué)尺回授系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的第二X軸與第二Y軸，搭載于傳統(tǒng)第一X軸與第一Y軸的載臺(tái)上，由于第二X軸與第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的運(yùn)動(dòng)慣性遠(yuǎn)小于第一X軸與第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)(因運(yùn)動(dòng)的行程較小)，所以激光切割機(jī)在高加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的結(jié)構(gòu)振動(dòng)較小，使激光光束輸出的穩(wěn)定性更佳，可以輕松地在高速度與高精度的環(huán)境下切割，特別是小圓孔、小方孔或微小路徑的切割模式，在加速度達(dá)1g以上的驅(qū)動(dòng)情況下，依然能夠維持切割路徑的準(zhǔn)確度。
綜合以上所述，可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的激光切割機(jī)運(yùn)行裝置較習(xí)用技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)一、在高速行程中，微小切割路徑的精度可以提升；二、第二X軸與Y軸可以較高g值加速度作切割，使切割的速度加快；三、由于第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)慣性遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)第一X軸與Y軸，在高速度運(yùn)動(dòng)下所造成的結(jié)構(gòu)振動(dòng)較小，使激光束投射的穩(wěn)定性較佳；四、整體運(yùn)行裝置的剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造容易，有助于控制成本；五、第二X軸與Y軸的線(xiàn)性馬達(dá)磁場(chǎng)小，鐵粉污染程度較低，且防護(hù)措施較容易制作。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，即，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的內(nèi)容所為的等效變化與修飾，例如第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道亦可選擇載于第一X軸，皆應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇，且均為本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所限制。
權(quán)利要求1.一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，包括有一激光束聚焦模塊、一激光束導(dǎo)引管、激光光束反射鏡及搭載激光束聚焦模塊的運(yùn)行裝置，透過(guò)一計(jì)算機(jī)控制軟件計(jì)算處理，可以掌握運(yùn)行裝置在三度空間X、Y、Z軸坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，得到準(zhǔn)確的加工路徑；其特征在于運(yùn)行裝置包括有一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，以及搭載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，以及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道；其中，激光束聚焦模塊載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，Z軸軌道載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二X軸軌道載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二Y軸軌道則載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，且第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程遠(yuǎn)小于第一X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程。
2.如權(quán)利要求1所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，其特征在于，第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)受到第二X軸線(xiàn)性馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，而第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)則受第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，其特征在于，激光束反射鏡設(shè)于激光束導(dǎo)引管內(nèi)，可依照運(yùn)行裝置的坐標(biāo)移位將激光光源投射出來(lái)的激光束正確地導(dǎo)引至待切割的工件。
4.一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，包括有一激光束聚焦模塊、一激光束導(dǎo)引管、激光束反射鏡及搭載激光束聚焦模塊的運(yùn)行裝置，透過(guò)一計(jì)算機(jī)控制軟件計(jì)算處理，可以掌握運(yùn)行裝置在三度空間X、Y、Z軸坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，得到準(zhǔn)確的加工路徑；其特征在于運(yùn)行裝置包括有一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，以及搭載于第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，以及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道；其中，激光束聚焦模塊載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，Z軸軌道載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二Y軸軌道載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二X軸軌道則載于第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，且第二X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程遠(yuǎn)小于第一X軸與Y軸的運(yùn)動(dòng)行程。
5.如權(quán)利要求4所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，其特征在于，第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)受到第二X軸線(xiàn)性馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，而第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)則受第二Y軸線(xiàn)性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求4所述的激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，其特征在于，激光束反射鏡設(shè)于激光束導(dǎo)引管內(nèi)，可依照運(yùn)行裝置的坐標(biāo)移位將激光光源投射出來(lái)的激光束正確地導(dǎo)引至待切割的工件。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型所涉及的是一種激光自動(dòng)切割機(jī)的運(yùn)行裝置，包括一運(yùn)動(dòng)于第一X軸軌道的第一X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于第一Y軸軌道的第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，一運(yùn)動(dòng)于Z軸軌道的Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，以及搭載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，及第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)與軌道，其中，激光束聚焦模塊載于Z軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，Z軸軌道載于第二X軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二X軸軌道載于第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，第二Y軸軌道則載于第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)；由于第一X軸與第二Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)的運(yùn)動(dòng)慣性遠(yuǎn)小于第一X軸與第一Y軸運(yùn)動(dòng)載臺(tái)，所以在高速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的結(jié)構(gòu)振動(dòng)較小，使激光束輸出的穩(wěn)定性更佳，有利于在大行程激光切割的環(huán)境下進(jìn)行高速、精密加工。
文檔編號(hào)B23K26/00GK2758001SQ200420121870
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者陳文漳, 賴(lài)昱翔 申請(qǐng)人:惠霸企業(yè)股份有限公司