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)動高強(qiáng)度(這也意味著非常重)的運(yùn)動量，同時機(jī)床也必須具備非常高的穩(wěn)定性和振動條件，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)計理念。在激光切割設(shè)計中引入宏微機(jī)構(gòu)，即一臺具有極高動態(tài)性能和極輕重量的微動光纖激光切割頭和一臺負(fù)責(zé)在大加工范圍內(nèi)移動的大型傳統(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)非常高的動態(tài)性能，同時龍門架采用特殊的動態(tài)平衡設(shè)計和專門優(yōu)化的驅(qū)動控制算法，使其在高速運(yùn)動的同時軌跡光滑且完全避免振動。在該切割機(jī)中結(jié)合交換式工作臺的設(shè)計和根據(jù)需要配置多個激光切割頭，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，包括宏動臺和微動臺，其特征在于所述的微動臺安裝于宏動臺上，微動臺上安裝有微動臺支架，微動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。微動臺支架通過微動y導(dǎo)軌和微動X導(dǎo)軌與安裝于宏動Y導(dǎo)軌上的滑塊相固聯(lián)，微動臺可相對于滑塊實(shí)現(xiàn)X和I向的精密微調(diào)運(yùn)動，即微動。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X導(dǎo)軌上安裝有龍門。微動臺安裝在Y向布置的宏動Y導(dǎo)軌上。上述X導(dǎo)軌上可布置多個龍門，龍門上還可以同時布置多個激光切割頭。本發(fā)明采用的宏微切割運(yùn)動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，同時可顯著減少上下料片需要的時間。宏微運(yùn)動臺的所有運(yùn)動軸均采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動，由視覺反饋形成偏差，通過分別對宏動臺和微動臺輸入不同的目標(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)動平臺的工作原理圖。圖2是本發(fā)明宏微切割運(yùn)動平臺的結(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，包括宏動臺I和微動臺2，微動臺2上安裝有微動臺支架12，微動臺支架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。微動臺支架12通過微動y異軌19和微動X導(dǎo)軌20與安裝于宏動Y導(dǎo)軌5上的滑塊21相固聯(lián)，即微動臺2與滑塊21構(gòu)成二維滑臺。這樣，微動臺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，即微動。由于微動臺2固聯(lián)安裝于宏動Y導(dǎo)軌5上的滑塊21上，故微動臺2可在滑塊21的帶動下相對于龍門4沿宏動Y導(dǎo)軌5作Y向的相對運(yùn)動。由于龍門4安裝在X向布置的宏動X導(dǎo)軌13上，故龍門4可帶動微動臺2沿宏動X導(dǎo)軌13實(shí)現(xiàn)X方向的運(yùn)動。這樣，微動臺2可實(shí)現(xiàn)X和Y向的大范圍運(yùn)動，即宏動。激光切割頭3和結(jié)構(gòu)光視覺傳感系統(tǒng)安裝在微動臺支架12上，在微動臺2的帶動下實(shí)現(xiàn)宏微運(yùn)動。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)成微動單元的位置閉環(huán)控制。由宏動臺I完成。激光切割的大范圍移動，由微動臺2實(shí)現(xiàn)激光切割的高精度位置調(diào)節(jié)。宏微運(yùn)動臺的所有運(yùn)動軸均采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動，由視覺反饋形成偏差，通過分別對宏動臺和微動臺輸入不同的目標(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，同時可顯著減少上下料片需要的時間。X導(dǎo)軌13上可布置多個龍門4，龍門4上還可以同時布置多個激光切割頭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,包括宏動臺和微動臺，其特征在于所述的微動臺安裝于宏動臺上，微動臺上安裝有微動臺支架，微動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，微動臺支架通過微動y導(dǎo)軌和微動X導(dǎo)軌與安裝于宏動Y導(dǎo)軌上的滑塊相固聯(lián)，微動臺可相對于滑塊實(shí)現(xiàn)X和I向的精密微調(diào)運(yùn)動，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X導(dǎo)軌上安裝有龍門，微動臺安裝在Y向布置的宏動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)軌上布置多個龍門，龍門上同時布置多個激光切割頭。
全文摘要
一種交換式宏微激光高速切割機(jī)床，包括宏動臺和微動臺，其特征在于所述的微動臺安裝于宏動臺上，微動臺上安裝有微動臺支架，微動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，微動臺支架通過微動y導(dǎo)軌和微動x導(dǎo)軌與安裝于宏動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X導(dǎo)軌上安裝有龍門，微動臺安裝在Y向布置的宏動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)