專利名稱：在低慣性下用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器的制作方法
在低慣性下用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器本發(fā)明涉及一種在低慣性下用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器。用于平金屬薄板的最普通型式的激光切削機器，是具有運動光學(xué)裝置和固定件的 激光切削機器。在這樣一種機器型式中，被加工的薄板布置在平面上，同時切削工具(聚焦 頭)借助于適當(dāng)CNC執(zhí)行器沿彼此垂直且與薄板的平面相平行的運動軸線X-Y運動。一般 地，第一軸線(X)是具有最長行程的軸線，并且用安置在兩個平行導(dǎo)軌上或在具有懸臂梁 的單個導(dǎo)軌上的門架制成。第二正交軸線(Y) —般安裝到第一軸線上。沿如此設(shè)想的兩個 軸線的運動設(shè)備的總質(zhì)量一般是相當(dāng)大的，盡管與任務(wù)相一致。平激光切削輪廓一般包括多個小曲折運動，這些曲折運動為了按足夠的精度行 進，要求限制動力學(xué)特性的采用，這些限制動力學(xué)特性反映成較低的機器生產(chǎn)率。動力學(xué)特 性(最大加速度)由于涉及的質(zhì)量被限制。具有中央梁的結(jié)構(gòu)，用作在門架和懸臂梁解決 方案之間的折中方案，也受這個問題的影響。換句話說，直角坐標(biāo)軸X-Y系統(tǒng)的質(zhì)量、和在 加工速度下切削具有小曲率半徑的外形要求的加速度，違背當(dāng)前趨勢。我們指出，在轉(zhuǎn)彎時 的加速度是V2/r，其中“V”是具體的激光切削加工速度，并且“r”是在前進中的切削輪廓的 曲率半徑。如果“r”很小，那么加速度變得較高，并且加工速度“V”應(yīng)該減小，以得到優(yōu)質(zhì) 加工。適于克服上述限制的第一解決方案通過添加輔助直角坐標(biāo)軸X-Y的第二系 統(tǒng)實現(xiàn)，該第二系統(tǒng)具有減小的質(zhì)量和行程，安裝在主軸線XY的第一系統(tǒng)上(專利US 2004/0025761)。在工作循環(huán)中，用主軸線XY進行很少的長_節(jié)距運動，并且用輔助直角坐 標(biāo)軸xy對進行具有短節(jié)距和高動力學(xué)特性的多種本地運動(解決方案XY+xy)?？蛇x擇解決方案然后在EP1366846中設(shè)想和描述，該可選擇解決方案使用在橫軸 Y上安裝的單個另外的、直線輔助軸線χ，該橫軸Y又由主門架X支持。支配質(zhì)量是主門架 X的質(zhì)量，而很小質(zhì)量由橫軸Y和輔助軸線χ給出。用主門架X的軸線進行遠的、稀少的運 動，而用軸線對Yx進行具有高動力學(xué)特性的本地的、頻繁的運動(Χ+Υχ解決方案)。進一步的可選擇解決方案由US 2008/0197118發(fā)表，該可選擇解決方案用極坐標(biāo) 定位機構(gòu)“Pd”替換在低慣性下的輔助直角坐標(biāo)系xy，該極坐標(biāo)定位機構(gòu)“ ρ θ”由可調(diào) 節(jié)長度的兩個機動滑板操作，這兩個機動滑板從共用機動托架向切削頭延伸，該共用機動 托架沿軸線Y是可滑動的。用門架軸線X進行遠的、稀少的運動，而用三個軸線Yp θ的組 合進行具有高動力學(xué)特性的本地的、頻繁的運動(Χ+Υρ θ解決方案)。本發(fā)明的目的是提供一種另外的可選擇解決方案，該可選擇解決方案混合兩種以 上提到的解決方案，并且允許提高機器的工作性能，同時保證工件的切削質(zhì)量。按照本發(fā)明，所述目的已經(jīng)由用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器實現(xiàn)，該 操縱器包括縱向運動軸線X和橫向運動軸線Y，該橫向運動軸線Y垂直于所述縱向軸線， 并且平行于金屬薄板的平面；和用于激光切削頭的支撐設(shè)備，該支撐設(shè)備沿所述軸線是可 移動的，該操縱器的特征在于，所述支撐設(shè)備包括兩個滑動塊，由相應(yīng)獨立執(zhí)行器驅(qū)動，以 沿軸線Y按可變相互距離運動；和桿，用于所述滑動塊對于所述激光切削頭的鉸接連接。第一執(zhí)行器提供沿軸線Y的橫向可動性，并且第二執(zhí)行器與第一執(zhí)行器和與鉸接
3連接桿合作，以將具有恒定半徑的角可動性θ添加到激光切削頭；兩種運動的組合提供要 求的本地直角坐標(biāo)覆蓋。遠的、稀少的運動用軸線X進行，而具有高動力學(xué)特性的本地的、 頻繁的運動用軸線對Y θ進行(Χ+Υ &解決方案)。由本發(fā)明供給的優(yōu)點是，提高機器的工作性能，同時用在低慣性下的本地 運動系統(tǒng)保證工件的切削質(zhì)量，該本地運動系統(tǒng)只使用兩個本地執(zhí)行器，而不是由 US2004/0025761和US2008/0197118的解決方案所使用的三個。解決方案EP 1366846具有 兩個本地執(zhí)行器，由于在低慣性下作為直線和極坐標(biāo)運動的組合操作的定位模式，又與本 發(fā)明不同。低慣性運動執(zhí)行器一般可以用已知機械化的任一種制成，例如，借助于具有循環(huán) 滾珠的絲杠、小齒輪-齒條驅(qū)動、或具有直線馬達的滑板。由具有在低慣性下的操縱器的激光切削機器的如下詳細描述，本發(fā)明的特征將變 得更加顯然，該操縱器作為在附圖中的非限制例子被表示，在附圖中

圖1表示具有兩維的激光切削機器的例子，該激光切削機器使用根據(jù)本發(fā)明具有 軸線Χ+Υθ的操縱器；圖2表示具有激光切削頭的兩個滑動支撐塊的操縱器的放大細節(jié)，該操縱器在軸 線Y的一個端部處的最大相互距離的位置中；圖3表示操縱器的放大細節(jié)，該操縱器在軸線Y的同一端部處的最小相互距離的 位置中；圖4表示操縱器的放大細節(jié)，該操縱器在軸線Y的另一端部處的最大相互距離的 位置中；圖5和6，在圖2中的位置中，表示具有不同類型執(zhí)行器的操縱器的相應(yīng)變化；圖7和8表示使用根據(jù)本發(fā)明的操縱器的機器的另外例子。可選擇地，可以提供門架(圖7)或懸臂梁(圖8)。在圖1中的例子中，中央梁2(軸線X)支撐橫梁3，該橫梁3由于主執(zhí)行器(未 表示)可以沿梁2縱向滑動。執(zhí)行器可以是任何類型的，具有帶有直線馬達的滑板、小齒 輪_齒條驅(qū)動或帶有循環(huán)滾珠的絲杠。沿限定與薄板(未表示)的平面相平行的軸線Y的橫梁3，兩個滑動塊5和6可以 沿導(dǎo)軌4按可變相互距離地滑動，滑動塊由相應(yīng)獨立執(zhí)行器7和8運動，該執(zhí)行器7和8可 以是小齒輪-齒條驅(qū)動類型的(圖2-4)，或者可以具有帶有直線馬達的滑板(圖5，其中馬 達實際上已經(jīng)省略，以簡化附圖)，還可以是帶有循環(huán)滾珠的絲杠(圖6)。鉸接系統(tǒng)支撐激光切削頭(聚焦頭)14，該鉸接系統(tǒng)具有布置成V形的兩個桿9和 10，這兩個桿9和10具有通過樞軸11和12鉸接在相應(yīng)滑動塊5和6上的相應(yīng)端部，并且 通過另外的樞軸13彼此鉸接，這些樞軸11和12具有與金屬薄板的平面相垂直的軸線，該 樞軸13也具有與金屬薄板的平面相垂直的軸線，該樞軸13布置在桿9的另一個端部附近， 該激光切削頭14整體地固定到桿9的所述另一端部上。該頭14對于在縱梁2和橫梁3下 面的水平平面上放置的金屬薄板進行切削。包括橫梁3、滑動塊5和6、執(zhí)行器7和8及鉸接桿9和10的組件是運動設(shè)備15， 該運動設(shè)備15確定激光切削頭14沿要求的切削輪廓的希望運動。稀少遠程運動沿由縱梁2限定的軸線X進行，并且本地、頻繁的運動沿軸線Y &進行，這些軸線YO由滑動塊5和6沿橫梁Y的運動和由彼此靠近和遠離的相互運動的事實限 定，該相互運動歸因于由獨立執(zhí)行器7和8賦予滑動塊本身的不同運動。這些運動的第一 種運動提供橫向可動性，而第二種運動添加具有恒定半徑的角可動性。兩種運動的組合提 供要求的本地直角坐標(biāo)覆蓋。 包括滑動塊5和6、執(zhí)行器7和8、及鉸接桿9和10的輔助系統(tǒng)是在低慣性下的運 動組件，該運動組件允許進行具有高動力學(xué)特性的高精度切削，因而提高機器的工作性能， 并且保證高金屬薄板切削質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種在低慣性下用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器，包括縱向運動軸線X和橫向運動軸線Y，該橫向運動軸線Y垂直于所述縱向軸線，并且平行于金屬薄板的平面；和用于激光切削頭(14)的支撐設(shè)備(15)，該支撐設(shè)備(15)沿所述軸線是可移動的，其特征在于，所述支撐設(shè)備(15)包括兩個滑動塊(5，6)，由各自的獨立執(zhí)行器(7，8)驅(qū)動，以沿軸線Y可變相互距離地運動；和布置成V形的兩個桿(9，10)，使所述滑動塊(5，6)鉸接至所述激光切削頭(14)，第一桿(9)具有第一端部和第二端部，該第一端部鉸接在第一滑動塊(5)上，從而繞與金屬薄板的平面相垂直的第一軸線(11)是可轉(zhuǎn)動的，該第二端部整體地固定到所述頭(14)上，并且第二桿(10)具有第一端部和第二端部，該第一端部鉸接在第二滑動塊(6)上，從而繞與金屬薄板的平面相垂直的第二軸線(12)是可轉(zhuǎn)動的，該第二端部鉸接在第一桿(9)的所述第二端部上，從而繞與金屬薄板的平面相垂直的第三軸線(13)是可轉(zhuǎn)動的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱器，其特征在于，所述執(zhí)行器(7，8)是具有直線馬達類型的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱器，其特征在于，所述執(zhí)行器(7，8)是具有小齒輪和齒條 類型的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱器，其特征在于，所述執(zhí)行器(7，8)是螺桿類型的。
全文摘要
一種在低慣性下用于平金屬薄板的激光切削機器的操縱器，該操縱器包括縱向運動軸線X和橫向運動軸線Y，該橫向運動軸線Y垂直于所述縱向軸線，并且平行于金屬薄板的平面；和用于激光切削頭(14)的支撐設(shè)備(15)，該支撐設(shè)備(15)沿所述軸線是可移動的。支撐設(shè)備(15)包括兩個滑動塊(5，6)，由各自的獨立執(zhí)行器(7，8)驅(qū)動，以沿軸線Y按可變相互距離地運動；和桿(9，10)，使所述滑動塊(5，6)鉸接至所述激光切削頭(14)。
文檔編號B23K26/08GK101890577SQ20101023525
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者C·巴特 申請人:薩爾瓦尼尼意大利股份公司