激光切割机横梁的制作方法

1.本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光切割机横梁。


背景技术：

2.激光切割机横梁在使用时，由于其跨度较大，使得其变形的几率也会相应增加，这就对激光切割机横梁的强度提出了更高的要求。为了增加现有的横梁强度，需要在横梁内腔设置加强板。横梁内腔加强板设置方式一般为如下方式之一：方式一：在整个横梁内腔内设置一个斜向加强板，将横梁内腔整体分隔成两个三角形空腔；方式二：在整个横梁内腔内设置一组“x”形加强板，将横梁内腔整体分隔成四个三角形空腔。
3.现有横梁的缺陷包括，结构设置简单且单一，针对性不强，横梁上下部强度易出现较大偏差，使得强度分配不合理，进而导致梯形横梁整体强度无法达到预期。进一步的，在运动时横梁容易出现大变形或折弯及焊接应力释放产生变形的问题，影响加工精度甚至出现机器故障。另外，现有的横梁结构较重，为获得较大的加速度和速度，需要采用功率更大的电机，导致设备成本较高。
4.基于此，亟需提供一种可解决上述问题的横梁。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种激光切割机横梁，其解决了现有技术中横梁强度分配不均，整体强度无法达到预期，以及运动时横梁易出现变形或折弯等问题。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
9.本实用新型实施例提供一种激光切割机横梁，包括横截面呈梯形的横梁主体，所述横梁主体为中空结构，所述横梁主体的内腔通过第一加强板和第二加强板分隔成由上至下依次排列的上腔体、中腔体和下腔体。先针对横梁主体不同的受力部位，划分出不同的受力单元，使得强度分配更合理。
10.可选的，上腔体、中腔体和下腔体中至少一个内设有腔体内加强板。针对受力单元设置墙体内加强板，以使得加强板设置的针对性更强、设置方式更趋于合理。
11.可选的，所述横梁主体的转角均为圆角。当瞬间受力过大或不均匀时，圆角结构作为过渡和缓冲，可以防止转角处崩断的现象，也大大减小了横梁主体大变形或大折弯的几率。
12.可选的，所述横梁主体包括底壁、斜壁、顶壁、上导轨壁、齿条壁和下导轨壁；所述底壁、所述斜壁、所述顶壁、所述上导轨壁、所述齿条壁和所述下导轨壁依次首尾连接构成所述横截面呈梯形的横梁主体；所述顶壁与所述底壁平行；所述第一加强板的后端连接所述斜壁的内表面，前端连接所述齿条壁的下端；所述第二加强板的后端连接所述斜壁的内
表面，前端连接所述齿条壁的上端。
13.可选的，所述第一加强板的后端连接所述斜壁的从下至上的1/3高处，所述第二加强板的后端连接所述斜壁的从下至上的2/3高处。
14.可选的，在所述下腔体内设置腔体内加强板，所述下腔体内的腔体内加强板包括第六加强板和第七加强板,所述第六加强板和所述第七加强板竖向布置，将所述下腔体分隔成由前至后的三个四边形腔体。
15.可选的，在所述中腔体内设置腔体内加强板，所述中腔体内的腔体内加强板包括第四加强板和第五加强板，所述第四加强板和第五加强板呈交叉的“十字形”布置，将所述中腔体分隔成四个四边形腔体。
16.可选的，在所述上腔体内设置腔体内加强板，所述上腔体内的的腔体内加强板包括第三加强板，所述第三加强板斜向布置在所述上腔体内，将所述上腔体分隔成由上至下的两个多边形空腔，且至少位于上方的多边形空腔为三角形空腔；针对不同腔体设置不同腔体内加强板，使得腔体内加强板布置的针对性更强，且布置方式更趋于合理。
17.可选的，所述第五加强板的上端连接所述第二加强板的中部，下端连接所述第一加强板的中部；所述第四加强板的前端连接所述齿条壁的中部，后端连接所述斜壁的中部；所述第六加强板的上端连接所述第一加强板的从后至前的1/3处，下端连接所述底壁的从后至前的1/3处；所述第七加强板的上端连接所述第一加强板的从后至前的2/3处，下端连接所述底壁的从后至前的2/3处。
18.可选的，所述齿条壁向所述横梁主体内腔凹陷，使得所述上导轨壁和所述下导轨壁之间形成用于安装齿条座的凹口。
19.可选的，所述梯形为直角梯形。
20.(三)有益效果
21.本实用新型的有益效果是：本实用新型的激光切割机横梁，由于采用横截面为梯形的空腔结构设计，使其可以减少材料的使用量，降低激光切割机横梁的整体质量。横梁主体的内腔通过第一加强板和第二加强板分隔成由上至下依次排列的上腔体、中腔体和下腔体三个单元，其目的是针对横梁主体不同的受力部位，划分出不同的受力单元，使得强度分配更合理。
22.进一步的，针对上腔体、中腔体和下腔体进行有针对性的设置腔体内加强板，使得其可以针对横梁主体不同的单元设置不同的加强板形式，相较于现有技术中加强板统一针对整个横梁内腔进行设置的方式来讲，本实用新型的加强板设置针对性更强，使得强度分配更加合理，进而提高整体强度。
23.进一步的，横梁主体及其内部的第一加强板、第二加强板和腔体内加强板可以为整体热压成型结构，即所有部分均为一体化的无缝连接，避免现有技术焊接安装带来的如下问题:1、焊接应力释放时横梁变形量大，温度变化影响精度；2、横梁模量低，偏软，容易变形；3、焊接工艺要求高，焊接完成后需要进行人工热时效处理，工艺工序繁杂，生产效率低；4、横梁质量大，对设备提高速度及加速度受限很大；5、焊缝位置受力具有开裂的风险，且当受力过大或不均时，开裂风险加大，进而影响激光切割作业。
24.进一步的，横梁主体的转角还可以采用圆角设计，当瞬间受力过大或不均匀时，圆角结构作为过渡和缓冲，可以将力卸掉，防止转角处崩断的现象，也大大减小了横梁主体大
变形或大折弯的几率。
25.综上，本实用新型同现有技术相比，其在减重的同时，强度更好，很好的解决了现有技术所存在的问题。
附图说明
26.图1为本实用新型的激光切割机横梁的实施例1的横梁主体使用状态的立体示意图；
27.图2为图1中的本实用新型的激光切割机横梁的实施例1的横梁主体的结构立体图；
28.图3为图2中的横梁主体的横截面图。
29.【附图标记说明】
30.1、横梁主体；2、底座；3、导轨座；4、齿条座；5、底壁；6、斜壁；7、顶壁；8、上导轨壁；9、齿条壁；10、下导轨壁；11、第六加强板；12、第七加强板；13、第一加强板；14、第四加强板；15、第五加强筋；16、第二加强板；17、第三加强板；ⅰ、第一四边形空腔；ⅱ、第二四边形空腔；ⅲ、第三四边形空腔；ⅳ、第四四边形空腔；
ⅴ
、第五四边形空腔；ⅵ、第六四边形空腔；ⅶ、第七四边形空腔；
ⅷ
、多边形空腔；
ⅸ
、三角形空腔。
具体实施方式
31.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“前”、“后”等方位名词以图3的定向为参照。
32.本实用新型实施例提出的激光切割机横梁，其解决了现有技术中的激光切割机横梁存在的因加强板设置不合理，导致的横梁强度不高的技术问题。其包括横截面呈梯形的横梁主体。横梁主体为中空结构。横梁主体的内腔通过第一加强板和第二加强板分隔成由上至下依次排列的上腔体、中腔体和下腔体。其横梁主体采用横截面为梯形的空腔结构设计，降低激光切割机横梁的整体质量。横梁主体分成上腔体、中腔体和下腔体，其目的是针对横梁主体不同的受力部位，划分出不同的受力单元，使得强度分配更合理。后续可以针对上腔体、中腔体和下腔体分别设置不同的加强板，相较于现有技术中加强板统一针对整个横梁内腔进行设置的方式来讲，本实用新型的加强板设置针对性更强，在尽量减轻横梁主体质量的同时，加强版设置方式更趋于合理，进而保证横梁主体的强度。
33.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.参照图1—图3，本实用新型提供一种激光切割机横梁，包括横截面呈梯形的横梁主体1，横梁主体1为中空结构，相较于横截面呈矩形的横梁主体，其在质量上有所减轻，符合轻量化要求。横梁主体1的内腔通过第一加强板13和第二加强板16分隔成由上至下依次排列的上腔体、中腔体和下腔体三个单元，即针对横梁主体1不同的受力部位，划分出不同
的受力单元，使得强度分配更合理。进一步的后续可以针对不同的受力单元设置腔体内加强板，以使得加强板设置的针对性更强、设置方式更趋于合理。
35.进一步的，上腔体、中腔体和下腔体三个腔体中的至少一个腔体内设置腔体内加强板，即根据具体受力情况选择在哪个腔体内设置腔体内加强板，并可以选择腔体内加强板设置的数量和方式。本实用新型中，针对横梁主体1由上至下受力情况的不同，选择设置腔体内加强板，使得加强板设置方式针对性更强。
36.优选的，横梁主体1及其内部的第一加强板13、第二加强板16和腔体内加强板为整体热压成型结构，即横梁主体1及其内部的所有加强板为一次性成型结构，也可以认为是所有部分均为一体化的无缝连接。同以往的各个部件均采用焊接安装相比：1、不会产生焊接应力释放时使横梁变形量大的问题，不会影响横梁强度。2、横梁主体强度高，不容易变形。3、避免了焊接安装过程繁琐的问题，生产效率高。4、无额外的焊料添加，使得横梁主体质量进一步减轻。5、没有焊缝，不会出现焊缝位置开裂的问题。
37.进一步的，横梁主体1及其内部的加强板可以选择碳纤维材质制备，使得其质量可以更进一步的减轻。
38.进一步的，横梁主体1的转角均为圆角。即横梁主体1的横截面呈一梯形框，该梯形框的转角均为圆角。其主要是针对现有技术中横梁主体的转角为棱角而设计。棱角在受力时无过渡和缓冲，产生崩断的几率较大，使得激光切割机横梁在运动时容易出现因大变形或大折弯影响加工精度甚至出现机器故障。而圆角的设计，可有效避免上述问题。
39.参照图3，进一步描述，图3中的左端后续称之为后端，图3中的右端后续称之为前端。从图3中可以看出，横梁主体1包括底壁5、斜壁6、顶壁7、上导轨壁8、齿条壁9和下导轨壁10。底壁5、斜壁6、顶壁7、上导轨壁8、齿条壁9和下导轨壁10依次首尾连接构成横截面呈梯形的横梁主体1。横梁主体1的截面是由底壁5、斜壁6、顶壁7、上导轨壁8、齿条壁9和下导轨壁10围拢成的梯形框，即顶壁7与底壁5平行且分别构成梯形的上底和下底，而上导轨壁8、齿条壁9和下导轨壁10共同构成该梯形的一个边，斜壁6构成梯形的另一个边。该梯形的每个转角均为圆角，避免转角衔接处崩断造成横梁主体1发生较大的形变，进而影响作业。
40.参照图3，进一步的，第二加强板16的后端连接斜壁6的内表面，前端连接齿条壁9的上端。第一加强板13的后端连接斜壁6的内表面，前端连接齿条壁9的下端。横梁主体1内腔通过第二加强板16和第一加强板13分隔成由上至下的三个腔体；之所以分成三个腔体，主要是针对横梁主体1由上至下三个不同受力单元而分。三个不同受力单元分别为：上导轨壁8所对应的上腔体单元、齿条壁9所对应的中腔体单元以及下导轨壁10所对应的下腔体单元。因为每个单元受力情况有所不同，针对每个单元对应的腔体设置腔体内加强板的情况也就有所区分。优选的，如果将斜壁6等分成三段，则在斜壁6由下至上会有两个等分点。第一加强板13的后端连接在斜壁6的1/3高处，即由下至上的第一个等分点处；第二加强板16的后端连接斜壁6的2/3高处，即由下至上的第二个等分点处。等分之后也使得斜壁6受力相对更加均匀，尽量防止因受力不均影响整体强度的问题。
41.在第二加强板16的上方形成的上腔体由第二加强板16、上导轨壁8和斜壁6的上部围拢而成。
42.进一步针对上腔体，上腔体内如果设置有腔体内加强板，则该腔体内加强板可以为斜向布置的第三加强板17。第三加强板17将上腔体分隔成由上至下的一个三角形空腔
ⅸ
和一个多边形空腔
ⅷ
。优选的，该三角形空腔
ⅸ
和多边形空腔
ⅷ
的每个内角均可以设置成圆角，该圆角不仅可以增强相邻两边之间的支撑力度，还可以实现力的过渡和缓冲，防止边与边之间出现崩断现象。优选的，第三加强板17的后端连接至斜壁6与顶壁7的衔接处，第三加强板17的前端既可以连接在上导轨壁8的下部，即导轨面8的中部以下的位置，也可以连接在上导轨壁8与齿条壁9的衔接处。当第三加强板17的前端连接在上导轨壁8的下部时，第三加强板17上方仍然是一个三角形空腔
ⅸ
，而第三加强板17下方的多边形空腔
ⅷ
则是一个四边形空腔，此时的三角形空腔
ⅸ
由顶壁7、第三加强板17和导轨面8的上部围拢而成，而多边形空腔
ⅷ
则由第三加强板17、斜壁6的上部、第二加强板16和导轨面8的下部围拢而成。需要说明的是，第三加强板17的前端也可以直接连接在上导轨壁8与齿条壁9的衔接处，这样在上腔体内就形成了两个三角形腔体，其效果可以进一步增强。
43.在第二加强板16和第一加强板13之间的中腔体由第一加强板13、齿条壁9、第二加强板16和斜壁6的中部围拢而成。
44.进一步针对中腔体，中腔体内如果设置腔体内加强板，则该腔体内加强板包括第四加强板14和第五加强板15。第四加强板14和第五加强板15呈交叉的“十字形”布置，将所述中腔体分隔成四个四边形腔体，分别为：第四四边形空腔ⅳ、第五四边形空腔
ⅴ
、第六四边形空腔ⅵ和第七四边形空腔ⅶ。第四四边形空腔ⅳ、第五四边形空腔
ⅴ
、第六四边形空腔ⅵ和第七四边形空腔ⅶ的每个内角均可以设置成圆角，该圆角不仅可以增强相邻两边之间的支撑力度，还可以实现力的过渡和缓冲，防止边与边之间出现崩断现象。优选的，第五加强板15的上端连接第二加强板16的中部，第五加强板15的下端连接第一加强板13的中部；第四加强板14的前端连接齿条壁9的中部，后端连接斜壁6的中部；这样的设置，使得斜壁6、齿条壁9、第一加强板13、第四加强板14、第五加强板15和第二加强板16的受力趋于均匀。
45.中腔体经过上述分隔之后，形成了第四四边形空腔ⅳ与第五四边形空腔
ⅴ
基本对称且第六四边形空腔ⅵ和第七四边形空腔ⅶ基本对称的结构。这样就使得整个中腔体各个部分受力都趋于均匀。斜壁6的中部在受力时是最容易产生形变的位置，采用第一加强板13、第四加强板14和第二加强板16三点共同支撑，增强斜壁6的中部受力强度，进而增强整个横梁主体1的受力强度。
46.第一加强板13下方的下腔体由底壁5、下导轨壁10、第一加强板13以及斜壁6的下部围拢而成。
47.进一步针对下腔体，下腔体内如果设置有腔体内加强板，则该腔体内加强板包括第六加强板11和第七加强板12；第六加强板11和第七加强板12竖向布置，将下腔体分隔成由后至前的三个四边形腔体，分别为：第一四边形空腔ⅰ、第二四边形空腔ⅱ和第三四边形空腔ⅲ。第一四边形空腔ⅰ、第二四边形空腔ⅱ和第三四边形空腔ⅲ的每个内角均可以设置成圆角，该圆角不仅可以增强相邻两边之间的支撑力度，还可以实现力的过渡和缓冲，防止边与边之间出现崩断现象。优选的，如果将底壁5等分成三段，则在底壁5上由后向前有两个等分点，第一个等分点为底壁5的1/3处，第二个等分点为底壁5的2/3处。同理，第一加强板13等分成三段，则在第一加强板13由后向前有两个等分点，第一个等分点为第一加强板13的1/3处，第二个等分点为第一加强板13的2/3处。
48.第六加强板11的上端连接第一加强板13的1/3处，第六加强板11的下端连接底壁5的1/3处。第七加强板12的上端连接第一加强板13的2/3处，下端连接所述底壁5的2/3处。这
样会使得底壁5、第一加强板13等受力更均匀。
49.需要说明的是，上腔体、中腔体和下腔体可根据情况选择设置腔体内加强板，例如：每个腔体内均设置腔体内加强板等。综上小结，本实用新型针对上腔体、中腔体和下腔体所处位置和所受力不同，采用不同的腔体内分隔板设置，可以在满足横梁主体1轻量化设计的同时，使得加强板布置更合理、强度设计针对性更强，进而使得横梁主体1在轻量化与强度之间的平衡更加优化。
50.进一步的，横梁主体1的横截面的梯形为直角梯形。所谓直角梯形即顶壁7与底壁5平行分别构成梯形的上底和下底，而上导轨壁8、齿条壁9和下导轨壁10共同构成的边整体垂直于底壁5，而另一个边即斜壁6则处于倾斜状态。
51.进一步的，齿条壁9向所述横梁主体1内腔凹陷，使得上导轨壁8和下导轨壁10之间形成用于安装齿条座4的凹口a。齿条座4安装在该凹口a，一方面便于齿条座4对准安装位，另一方面该凹口a可以对齿条座4进行上下方向的限位，防止其移动甚至脱落。另外，形成凹口a以后，齿条壁9的上端与上导轨壁8的下端之间也会形成一个转角，该转角也是圆角，圆角特点如前所述。齿条壁9的下端与下导轨壁10之间也会形成转角，该转角也是圆角，圆角特点如前所述。此外，虽然形成了凹口a，但横梁主体1的横截面整体形状仍是梯形，因此本文所涉及的“梯形”并非严格意义上的“只有一组对边平行的四边形”，可以有局部的凹凸。
52.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上方”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“下方”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
55.在本说明书的描述中，术语“实施例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。