[发明专利]一种混联五轴激光切割机

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割机的驱动机构，尤其涉及一种并联、混联型五轴驱动机构的激光切割机。

背景技术

  激光切割工艺由于其速度快、切缝窄、热影响区小、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割材料范围广等诸多优点，在很多领域应用越来越广。随着激光应用技术的发展，三维空间曲线的激光切割以其先进、灵活、适应性强等特点，在国外的汽车工业、航空航天工业等诸多领域都取得了广泛的应用。使用三维激光切割，不仅可以节省样板及工装设备，还大大缩短了生产准备周期。

   目前大多数三维激光切割机，主机传动机构均为串联方式。串联机构的切割头运动轨迹控制都是建立在笛卡尔坐标系中，动作控制过程的数学运算简单，但是机械结构复杂、笨重，设备动态响应速度差，零部件寿命低，无论光束以何种方式传输，都需要价格昂贵的三维激光切割头。

   发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种结构更加灵巧、刚性更大、惯性更小、精度更高的混联五轴激光切割机。

本发明的技术方案是：所述激光切割机包括机体1、设在机体1上的X向导轨1a、与X向导轨1a活动连接的横梁2、激光切割头9和控制器，在所述横梁2的侧面设有Y向导轨2a，所述激光切割头9通过混联装置与所述横梁2侧面的Y向导轨2a活动连接；

所述混联装置包括Y托板3机构、Z托板4机构、驱动架7、环形支撑架8、一对驱动块5机构和一对连杆6；

所述Y托板3机构包括Y托板3和Y托板驱动电机；所述Y托板3的背面设一副Y向导轨槽3b、正面设一副Z向导轨3a；所述Y托板3通过所述一副Y向导轨槽3b与所述Y向导轨2a活动连接；所述Y托板驱动电机设在所述Y托板3上、驱动所述Y托板3相对于所述横梁2作Y向直线往复运动；

所述Z托板4机构包括Z托板4和Z托板驱动电机；所述Z托板4的背面设一副Z向导轨槽4b、正面设Y向副导轨4a和支架4c；所述Z托板4通过所述一副Z向导轨槽4b与所述一副Z向导轨3a活动连接；所述Z托板驱动电机设在所述Z托板4上、驱动所述Z托板4相对于所述Y托板3作Z向直线往复运动；

所述一对驱动块5机构包括一对驱动块5和驱动块驱动电机；所述驱动块5设有Y向副导轨槽；所述驱动块5通过所述Y向副导轨槽与所述Y向副导轨4a活动连接；所述驱动块驱动电机设在所述驱动块5上、驱动所述驱动块5相对于所述Z托板4做Y向往复直线运动；

所述环形支撑架8的Y方向的两侧端分别设有铰销一8a、X方向的两侧端分别设有销孔8b，所述环形支撑架8通过所述铰销一8a与所述支架4c活动连接；

所述驱动架7整体呈L状，底部设用于安装激光切割头的环形连接座，所述环形连接座X方向的两侧端分别设有铰销二7b；所述铰销二7b与所述销孔8b活动连接；

所述一对连杆6的一端通过万向铰结构与所述驱动块5活动连接，另一端通过万向铰机构连接在所述驱动架7顶部Y方向的侧面；

所述Y托板驱动电机、Z托板驱动电机和一对驱动块驱动电机分别连接控制器。

所述万向铰机构为球头铰接头或虎克铰接头。

所述横梁2沿X向导轨1a的X向运动为所述激光切割头的X轴向基本运动；

所述Y轴托板3沿Y向导轨2a的Y向运动为所述激光切割头的Y轴向基本运动；

所述Z轴托板4沿Z向导轨3a的Z向运动为所述激光切割头的Z轴向基本运动；

所述X、Y、Z三个轴向基本运动构成所述激光切割头的串联运动形式；

所述环形支撑架8围绕所述支架4c上铰销一8a轴心的旋转运动为所述激光切割头的C轴向运动；

所述驱动架7围绕所述环形支撑架8上铰销二7b轴心的旋转运动为所述激光切割头的A轴向运动；

所述激光切割头9的A、C轴向运动是由所述一对驱动块5通过各自连杆驱动驱动架7实现的；所述A、C轴向运动构成所述激光切割头的并联运动形式；

使得所述激光切割头9在所述X、Y、Z轴向的串联运动形式与A、C轴向的并联运动形式共同构成的运动环境中实现混联五轴运动。