一种工作台、激光切割机工作台和激光切割机

摘要

本发明涉及激光切割机领域，具体而言，涉及一种工作台、激光切割机工作台和激光切割机。一种工作台，工作台包括承载板、底板、多个侧板及多个拓扑优化筋板；其中，多个侧板沿承载板的外周轮廓依次设置并与承载板连接；底板与多个侧板连接，并与承载板间隔；承载板、底板及多个侧板共同形成内腔；多个拓扑优化筋板均容置于内腔内，且多个拓扑优化筋板交错设置并与承载板及底板连接，以将内腔分隔为多个子腔体；至少一个侧板开设有与至少一个子腔体连通的导气通道。该工作台在用于固定板材时，能够产生均匀的吸力。

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割机领域，具体而言，涉及一种工作台、激光切割机工作台和激光切割机。

背景技术

激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代传统的金属切割工艺设备。

目前薄板材的加工大多数采用的是激光加工，但是由于板材的厚度薄、质量轻且承受的张力有限等特性，致使板材在加工中很难固定，固定时容易起皱，并且固定后，在加工过程中很容易断裂破损。

现有的工作台是将板材平铺在带有小孔的台面上，通过抽走台面与板材之间的空气，使板材固定在台面上，虽然能够实现将板材固定在台面上的作用，但是由于台面的小孔与出口处的距离不等，产生的吸力大小不均，固定时容易起皱，影响切割的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作台、激光切割机工作台和激光切割机，该工作台在用于固定板材时，能够产生均匀的吸力，从而能够避免板材在出现起皱或破损的情况，进而能够提高板材的切割质量。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种工作台，工作台包括承载板、底板、多个侧板及多个拓扑优化筋板；

其中，多个侧板沿承载板的外周轮廓依次设置并与承载板连接；底板与多个侧板连接，并与承载板间隔；承载板、底板及多个侧板共同形成内腔；多个拓扑优化筋板均容置于内腔内，且多个拓扑优化筋板交错设置并与承载板及底板连接，以将内腔分隔为多个子腔体；每个子腔体均与相邻的所有的子腔体连通；

承载板开设有多个贯穿承载板并与内腔连通的导气孔，每个子腔体均对应导通多个导气孔；至少一个侧板开设有与至少一个子腔体连通的导气通道。

在可选的实施方式中，工作台还包括挡台，挡台与承载板背离底板的端面连接，且沿背离底板方向凸出。

在可选的实施方式中，承载板背离底板的端面阵列式设置有多个矩形齿，多个矩形齿均沿背离底板方向凸出。

在可选的实施方式中，沿背离底板方向，多个矩形齿的高度小于挡台的高度。

在可选的实施方式中，其中一个侧板开设有两个导气通道，两个导气通道分别与两个子腔体连通。

在可选的实施方式中，与两个导气通道连通的两个子腔体相邻。

在可选的实施方式中，任意两个相邻的子腔体之间的拓扑优化筋板上均开设有拓扑优化孔，拓扑优化孔将相邻的两个子腔体连通。

第二方面，本发明提供一种激光切割机工作台，激光切割机工作台包括滑轨组件、导气组件以及上述的工作台；

滑轨组件包括滑板及滑轨，滑板与底板连接，且滑板与滑轨可滑动地连接；

导气组件包括导气管以及抽风机，导气管与抽风机及导气通道连通。

在可选的实施方式中，滑板开设有多个优化减重孔。

第三方面，本发明提供一种激光切割机，激光切割机包括底座、激光切割头以及上述的激光切割机工作台；滑轨与底座连接。

本发明实施例的有益效果包括：

该工作台包括承载板、底板、多个侧板及多个拓扑优化筋板；其中，多个侧板沿承载板的外周轮廓依次设置并与承载板连接；底板与多个侧板连接，并与承载板间隔；承载板、底板及多个侧板共同形成内腔。而多个拓扑优化筋板均容置于内腔内，且多个拓扑优化筋板交错设置并与承载板及底板连接，从而将内腔分隔为多个子腔体；并且每个子腔体均与相邻的所有的子腔体连通；承载板开设有多个贯穿承载板并与内腔连通的导气孔，每个子腔体均对应导通多个导气孔；至少一个侧板开设有与至少一个子腔体连通的导气通道。

由此，该工作台通过交错设置在内腔中的多个拓扑优化筋板能够形成多个子腔体，并且每个子腔体均对应连通有多个导气孔，故在导气通道与导气组件连通且导气组件处于工作状态时，由于导气通道与子腔体连通，且相邻的子腔体连通，而每个子腔体对应的承载板区域内均开设有导气孔，从而能够引导外部气流由承载板上的导气孔进入内腔中，并向导气通道流动，从而在承载板上形成吸附板材的吸力，进而在板材放置于承载板上时，能够固定板材。

该工作台在提供吸力的过程中，通过多个拓扑优化筋板的交错设置，以及导气孔的设置，能够使得每个子腔体对应的导气孔处所提供的吸力相同，从而能够在吸附板材的过程中，提供均衡的吸力，进而能够避免板材因吸力不均匀而出现起皱或破损的情况，从而能够提高板材的切割质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中激光切割机工作台的结构示意图；

图2为图1中Ⅱ处的放大示意图；

图3为本发明实施例中工作台第一视角的结构示意图；

图4为本发明实施例中工作台第二视角的结构示意图；

图5为图3中Ⅴ处的放大示意图；

图6为本发明实施例中工作台第三视角的结构示意图；

图7为图6中Ⅶ处的放大示意图；

图8为本发明实施例中滑板的结构示意图。

图标:100-工作台；110-承载板；120-底板；130-侧板；140-拓扑优化筋板；101-内腔；102-子腔体；111-导气孔；131-导气通道；150-挡台；112-矩形齿；141-拓扑优化孔；200-激光切割机工作台；210-滑轨组件；220-导气组件；211-滑板；212-滑轨；221-导气管；222-抽风机；223-圆管；224-方管；225-导向槽；213-优化减重孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1-图7，图1示出了本发明实施例中激光切割机工作台的结构，图2-图7示出了本发明实施例中工作台的结构；

本实施例提供一种激光切割机工作台200，其包括滑轨组件210、导气组件220以及工作台100。

其中，工作台100包括承载板110、底板120、多个侧板130及多个拓扑优化筋板140；滑轨组件210包括滑板211及滑轨212，滑板211与底板120连接，且滑板211与滑轨212可滑动地连接；导气组件220包括导气管221以及抽风机222，导气管221与抽风机222及导气通道131连通。

具体的，多个侧板130沿承载板110的外周轮廓依次设置并与承载板110连接；底板120与多个侧板130连接，并与承载板110间隔；承载板110、底板120及多个侧板130共同形成内腔101；多个拓扑优化筋板140均容置于内腔101内，且多个拓扑优化筋板140交错设置并与承载板110及底板120连接，以将内腔101分隔为多个子腔体102；每个子腔体102均与相邻的所有的子腔体102连通；

承载板110开设有多个贯穿承载板110并与内腔101连通的导气孔111，每个子腔体102均对应导通多个导气孔111；至少一个侧板130开设有与至少一个子腔体102连通的导气通道131；

该激光切割机工作台200的工作原理是：

该激光切割机工作台200用于加工薄板材，使用时将工作台100沿滑轨212运动至适当位置，将板材放置在工作台100的承载板110上，将承载板110的其余部分用塑料板覆盖，开启抽风机222，通过抽风机222把板材、塑料板与承载板110之间的空气经子腔体102、导气通道131及导气管221抽走，使板材能够平整的铺在承载板110上，使板材与承载板110充分接触不易滑动，同时由于承载板110上的矩形齿112足够窄，且矩形齿112上的间距足够小，板材放置于承载板110上易固定且平整，板材不会因负压作用而变形，长时间的工作，承载板110不会囤积热量，保证加工精度和切割质量。

具体的，在设置工作台100时，工作台100包括承载板110、底板120、多个侧板130及多个拓扑优化筋板140；其中，多个侧板130沿承载板110的外周轮廓依次设置并与承载板110连接；底板120与多个侧板130连接，并与承载板110间隔；承载板110、底板120及多个侧板130共同形成内腔101。而多个拓扑优化筋板140均容置于内腔101内，且多个拓扑优化筋板140交错设置并与承载板110及底板120连接，从而将内腔101分隔为多个子腔体102；并且每个子腔体102均与相邻的所有的子腔体102连通；承载板110开设有多个贯穿承载板110并与内腔101连通的导气孔111，每个子腔体102均对应导通多个导气孔111；至少一个侧板130开设有与至少一个子腔体102连通的导气通道131。由此，该工作台100通过交错设置在内腔101中的多个拓扑优化筋板140能够形成多个子腔体102，并且每个子腔体102均对应连通有多个导气孔111。

请参照图1-图7，在工作的过程中，滑板211与底板120连接，且滑板211与滑轨212可滑动地连接，故通过滑板211相对于滑轨212的滑动能够调整工作台100的位置。而导气管221与抽风机222及导气通道131连通，故在导气管221将抽风机222与导气通道131连通，且抽风机222处于工作状态时，由于导气通道131与子腔体102连通，且相邻的子腔体102连通，而每个子腔体102对应的承载板110区域内均开设有导气孔111，从而能够引导工作台100外部的气流由承载板110上的导气孔111进入内腔101中，并经导气通道131向导气管221流动，从而在承载板110上形成吸附板材的吸力，进而在板材放置于承载板110上时，能够固定板材。

由此，该激光切割工作台100在吸附板材的过程中，通过多个拓扑优化筋板140的交错设置以及导气孔111的设置，能够使得每个子腔体102对应的导气孔111处所提供的吸力相同，从而能够在吸附板材的过程中，提供均衡的吸力，进而能够避免板材因吸力不均匀而出现起皱或破损的情况，从而能够提高板材的切割质量。

需要说明的是，请参照图1-图8，图8示出了本发明实施例中滑板的结构，在设置工作台100时，由于工作台100需要通过在滑轨212上的滑动，以改变空间位置，故在设置工作台100时，需要对工作台100进行轻量化设计，因此，在设置工作台100时，采用的是通过承载板110、底板120及侧板130组合的方式，以及在工作台100内设置拓扑优化筋板140的方式；在设置拓扑优化筋板140时，拓扑优化筋板140的结构、形状和尺寸由拓扑优化确定，通过理清工作台100与周边零件的装配关系和承载点，划分优化区和非优化区，建立拓扑优化分析模型，并进行初步计算，确保优化模型正确。以拓扑优化模型中各单元的属性为设计变量，结构的刚度最大为目标函数，优化后的质量为约束条件，对工作台100内部空间进行拓扑优化，获取优化的工作台100内部的拓扑优化筋板140结构。

为使得每个子腔体102均与相邻的所有的子腔体102连通，故任意两个相邻的子腔体102之间的拓扑优化筋板140上均开设有拓扑优化孔141，拓扑优化孔141将相邻的两个子腔体102连通。而在对拓扑优化筋板140开设拓扑优化孔141时，基于工作台100内部的拓扑优化筋板140的交错设置，在将内腔101分隔为多个子腔体102后，建立工作台100内部气流空间参数化模型，采用数值分析方法，对其内部流场进行流体分析，优化开孔位置和大小对各空间内部气体压力影响，获取最佳拓扑优化筋板140的开孔位置和大小，由此，使得多个子腔体102相互连通，且使得内腔101中的各个子腔体102的气体压力均衡。

工作台100在滑动的过程中，滑板211起到支撑和连接的作用，而为降低滑板211的重量并保证滑板211的刚度，故滑板211开设有多个优化减重孔213。优化减重孔213的开孔位置和大小由尺寸优化确定。具体的，理清滑板211与周边零件的装配关系和承载点，设计合理的开孔分布，以开孔的关键尺寸为设计变量，建立尺寸优化模型，并进行初步计算，确保优化模型正确。约束优化后的体积，以结构的刚度最大为目标函数，进行尺寸优化，获取最佳的开孔形状和尺寸。

综上，在设置激光切割机工作台200时，基于拓扑优化、尺寸优化分析方法，可预先对工作台100和滑板211进行拓扑和尺寸优化设计，在保证刚度足够的条件下，使工作台100和滑板211的重量减轻；并且基于工作台100内部气流空间参数化模型，采用数值分析方法，对其工作台100内部流场进行流体分析，优化开孔位置和大小对各空间内部气体压力影响，获取最佳内部筋板开孔位置和大小，从而能够提高工作台100的吸力均匀性。由此，使得板材放置于台面上易固定且平整，板材不会因负压作用而变形，即便是在长时间工作时，承载板110也不会囤积热量，保证加工精度和切割质量。

进一步的，请参照图1，在设置导气管221时，导气管221包括圆管223、方管224以及导向槽225；其中，方管224与侧板130连接，圆管223的一端与方管224连接，圆管223的另一端与抽风机222连接，导向槽225用于承载圆管223。具体的，方管224通过4个螺钉连接紧贴侧板130，且方管224的侧面设有方孔和圆孔，方孔位于方管224与侧板130贴合的部分，并且方孔对应连通侧板130的导气通道131，以减小配合间隙，从而减少气体泄漏。而圆管223焊接连接于方管224，且圆管223与圆孔连通。

进一步地，请参照图2-图4，为保证工作台100在使用过程中的吸力，故，工作台100还包括挡台150，挡台150与承载板110背离底板120的端面连接，且沿背离底板120方向凸出。通过挡台150的设置，能够在承载台放置板材时，形成密封结构，防止气体从工作台100的四周侧面吸入导致对板材的吸附力降低。

请参照图2-图5，为便于板材的放置，且为使得吸力能够均衡的作用于板材，故承载板110背离底板120的端面阵列式设置有多个矩形齿112，多个矩形齿112均沿背离底板120方向凸出，且多个矩形齿112的高度小于挡台150的高度，以用于承载板110材，并使得板材与导气孔111的端部间隔，从而确保吸力能够均衡的作用于板材，从而在板材放置于台面上时，避免矩形齿112上的板材因负压作用而变形；另外，矩形齿112的设置还能够提高热量的散失效率，以避免热量囤积于工作台100。需要说明的是，在本实施例中，工作台100为长方形台，多个矩形齿112平行等间距排列在板体的长边上，每间隔两排矩形齿112横向设有一列导气孔111，且矩形齿112长度为15mm，宽度为2.5mm，间隔宽度为5mm。

进一步地，请参照图1-图7，为与导气管221连通，故其中一个侧板130开设有两个导气通道131，两个导气通道131分别与两个子腔体102连通，并且与两个导气通道131连通的两个子腔体102相邻。

基于上述的激光切割机工作台200，本发明还提供一种激光切割机，激光切割机包括底座、激光切割头以及上述的激光切割机工作台200；滑轨212与底座连接。激光切割头用于相对于激光切割机工作台200运动，以切割放置于激光切割机工作台200上的板材。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。