[发明专利]高速激光机床

说明书

本发明涉及一种用以切割或焊接金属板等的激光机床。

更确切地说，本发明涉及这样一种笛卡儿结构式的机床，该机床的基础结构上装有第一水平导轨，导轨上有一个可滑动的滑座，滑座上装有一个横梁有一个第二水平导轨垂直于率一水平导轨，横梁中有一个激光聚集头垂直向下取向，可沿第二导轨移动，且可由至少一个驱动构件其沿一垂直轴线移动。

激光机床的切割速度至受两个因素的限制：

切口长而大致上呈直线时，切割速度在技术上受到激光束切割金属速度的限制，这个限制与技术上的一些细节有关，例如激光发生器的功率、所切割材料的物理性能和厚度、辅助切割气体的种类和压力等等。

切割小孔或切割路径的曲率半径小因而需要在切割头与金属板之间完成环行的相对运动时，切割速度受到了切割头与金属板之间的相对加速度的限制，因为这个加速度极限往往低于上述技术上的限制。

借助于激光头相对于工件的运动而形成孔时，最大切割速度受到可作用到激光机床各运动部件上的最大离心加速度的限制。动力一定时，最大加速度，因而沿曲线路径的切割速度，与各运动部件的质量，特别是固定到聚焦头上各部件的质量，成反比。

聚焦头和固定在其上的各部件，其质量与该质量对一定驱动系统下聚焦头沿横梁所能达到的最大加速度以及该质量对横梁在其一定变形情况下所能达到的最大加速度都具有反比例的的影响。

本发明的目的是提供一种聚焦头较轻因而其加速度比一般周知的机床大的激光机床。

按照本发明，上述目的是这样达到的：令至少其中一个使聚焦垂直运动的驱动构件不受聚焦头沿横梁运动的影响。

在本发明的一个最佳实施例中，将聚焦头的垂直运动分解成两种运动：一种运动是一个因整个横梁垂直运动因而不受聚焦头影响的构件所引发的聚焦头的一般位运动;另一种运动是与聚焦头结合的第二驱动构件所引发的聚焦头相对于横梁的快速细调运动。细调运动的最大范围远小于一般定位运动的最大范围。这种能引起细调运动的驱动构件所能产生行程，其最大范围一般大约在几毫米的范围，因而结构非常简单，而且重量轻。通过下面参照附图以纯粹举例而不起限制作用提供的详细说明可以清楚了解本发明的其它一些特点和优点。

图1是本发明机床的示意正视图。

图2和3是分别从图1的箭头Ⅱ和Ⅲ看去的示意视图。

参看图1至3，激光机床有一个基础结构2，基础结构2上配置有激光发生器4。

基础结构2有一个水平导轨6沿X轴线延伸，导轨6上有一个可滑动的滑座8，滑座8则借助于一般的装置沿导轨6滑动。滑座8上装有悬臂梁10连同其导轨12，装有激光聚焦头16的滑座14即沿导轨12滑动。

滑座8与悬臂梁10之间有一个垂直导轨18（图2），悬臂梁10即可沿导轨18作一般定位运动，使聚焦头16可以在不同的平面工作。悬臂梁10沿Z轴线的行程通常在100毫米和300毫米之间，这是由不受滑座14影响的第一驱动构件（图中未示出）实现的。因此，聚焦头16的滑座14的质量比一般机床中聚焦头16沿Z轴线的一般定位运动由装在滑座14上的驱动构件引发的情况小。若其它条件保持不变，则这一下提高了滑座/聚光头机构14-16在平面X-Y上所能达到的最大加速度。

聚焦头16还能沿Z轴线相对于滑座14作细调动作。这个细调动作的最大范围约为几毫米，其作用是将激光束精确地聚集到工件上。由于该细调动作范围约为一般定位动作最大范围的百分之几，因而为了实现聚焦头16细调行程所需用的驱动构件和导轨就非常轻巧。

为承受X-Y平面内快速的加速度，将悬臂梁相对于其中心轴线惯性矩最大的横截面配置在水平面上（特别参看图3）。

由于梁10是悬臂梁，因而其宽度最好朝其自由端方向减小（也参看图3），从而使梁的刚度/重量比达到最理想的状态。

为使聚焦头16发挥最大的透射能力，必须始终使其凸出梁10下平面下方一段距离H（图1和2），H的大小不小于总的一般定位行程。