差动谐波减速机的结构示意图；
[0040] 图17为图16所示差动谐波减速机的工作原理图；
[0041] 图18为图13中的光路示意图；
[0042] 图19为图3中切割头随动调高装置的结构示意图；
[0043] 图20为图19的左视图；
[0044] 图21为图19的右视图；
[0045] 图22为图19中屯、对称面的剖视图。
【具体实施方式】
[0046] 为了更好地理解本实用新型实施例的技术原理及工作过程，W下结合附图及具体 实施例来进一步对本实用新型进行详细描述。
[0047] 同时参见图3-图22,为本实用新型实施例激光切割机的部分结构示意图，其中主 要示出具有中空轴结构的双摆头Sl和切割头随动调高装置S2;其它部分的结构从略，具体 请参见习知技术的有关文献，不再寶述。
[0048] W下结合图3-图22,详细地对双摆头Sl、切割头随动调高装置S2的结构、工作原及 工作过程进行说明。
[0049] 1、双摆头 Sl
[0050] 请参见图3-图18,该双摆头Sl为中空旋转轴结构。该双摆头Sl包括两个旋转轴，使 得双摆头Sl-方面可绕C轴旋转，另一方面可绕B轴摆动，由此来调整激光切割头18的切割 方位及倾角。两个旋转轴的具体定义可参照图1的坐标系：其一，为第一方向的C轴，通常为 平行于工件加工表面的法线方向；其二，为第二方向的B轴，通常与工件加工表面平行或成 锐角。
[0051 ]本实施例中，双摆头Sl具有C轴摆臂6和B轴摆头16，它们分别由电机驱动，其中：C 轴摆臂6装于机架（图未标示），可绕第一方向的C轴旋转;B轴摆头16装于C轴摆臂6,可绕第 二方向的B轴摆动；切割头随动调高装置S2装于B轴摆头16,可使得激光切割头1的往工件加 工表面的法线方向即A轴运动。运样，激光切割头18除了随机架相对工件的X、Y、Z轴运动外， 还可W实现两个方向的转动和一个方向的平移。
[0052] 本实施例中，双摆头Sl的运动过程为:C轴摆臂6旋转时，带动B轴摆头16及其上面 的切割头随动调高装置S2旋转，由此调整激光头18相对于工件加工表面的方位;B轴摆头16 旋转时，带动切割头随动调高装置S2摆动，由此调整激光头18相对于工件表面的加工表面 的倾角；而切割头随动调高装置S2随动时，带动激光切割头1的往工件加工表面的法线方向 运动，由此可W调整激光头18相对于工件表面的加工表面的距离。
[0053] 按照上述结构，激光切割机可W较好地实现多轴联动，其不仅可W使激光切割头 18随机架相对工件的X、Y、Z轴运动，还可W通过C轴摆臂6的旋转、B轴摆头16的摆动及切割 头随动调高装置S2的随动，来灵活地调整激光切割头18与工件加工表面的姿态，从而较好 地适用了不同表面形状工件的加工。
[0054] 本实施例中，C轴摆臂6和B轴摆头16要实现的功能有所不同，因而它们的形状有较 大的差别，两者大致成=角形，其中C轴摆臂6的规格大于B轴摆头16的规格。两者的旋转轴 也呈现不同的结构方式:C轴摆臂6的旋转轴为一级直线形，B轴摆头16的旋转轴为多级折线 形，W下进一步描述。
[0055] 上述的C轴摆臂6的旋转轴为一级，即为直线型的C轴输入轴5,该C轴输入轴5连接 至C轴驱动电机19的谐波减速机22。C轴驱动电机19启动后，经过谐波减速机22减速，动力传 输至C轴输入轴5,由此带动C轴摆臂6绕C轴旋转。C轴摆臂6旋转后，则可W相应地带动B轴摆 头16及其上面安装的切割头随动调高装置S2旋转，由此调整激光切割头18在工件加工表面 的方位。
[0056] 上述的B轴摆头16的旋转轴为多级折线形，各级旋转轴之间按照一定角度配置成 折线轴，它们之间的夹角W保证激光束沿预设光路前行为准。为方便起见，将B轴摆头16的 旋转轴中的第一级简称为B轴输入轴4，它与B轴驱动电机24的B轴减速机28连接;其它各级 称为B轴传动轴，它们安装于C轴摆臂6的中空腔体内，可W优化各部件的空间布局。特别地， B轴输入轴4与首级B轴传动轴之间、相邻的各级B轴传动轴之间通过螺旋锥齿轮副晒合，由 此使得B轴输入轴4通过各级B轴传动轴连接至B轴摆头16,传动结构十分紧凑。当B轴驱动电 机24输出的动力在经B轴减速机减速后，再经由B轴输入轴4、各级B轴传动轴传输至B轴摆头 16，最终驱使B轴摆头16绕B轴摆动。
[0057] 本实施例中的双摆头为中空轴结构，具体而言:C轴输入轴5、B轴输入轴4及各级B 轴传动轴均设有轴向空腔，且B轴输入轴4套装于C轴输入轴5内。运种中空结构的好处在于： 电缆、气流、光等均可W从中空结构通过，由此达到优化布局、简化结构的目的。
[0058] 但是，应用上述中空轴的结构形式会受到某些条件的限制。就本实施例而言，C轴 与B轴两者之间的运动禪合因素是一个需要重点考虑的问题，W下进行分析。
[0059] 若C轴驱动电机19、谐波减速机22、B轴驱动电机24、B轴减速机28及编码器等均配 置为中空器件，则可W将运些器件安装在同一轴线上，C轴输入轴5与谐波减速机22之间、B 轴输入轴4与B轴减速机28之间均可W直接连接，之间没有更多的传动元件。当C轴转动时，B 轴因惯量等原因而产生跟随运动，即C轴与B轴之间存在运动禪合，但运种禪合运动几乎不 会对B轴驱动电机24造成影响。运样，两个中空电机可W独立地进行控制，不需要考虑运动 禪合因素。如前所述，定制运些中空器件的成本太高，对于本实施例来说不太适宜。
[0060] 若C轴驱动电机19和B轴驱动电机24均为普通电机时，它们不能与C轴和B轴安装在 同一轴线上，即：两个驱动电机需要偏屯、安装，且两个驱动电机与两个旋转轴之间还需要设 置一定的传动器件，惯量禪合因素与传导禪合因素等的影响都比较大，因此不能忽略C轴与 B轴之间的运动禪合问题。当C轴不动时，C轴和B轴之间没有禪合运动。当C轴旋转时，B轴产 生跟随运动，两者之间的运动存在比较明显的禪合关系；此时，B轴输入轴4上的B轴输入齿 轮1将转速传导到B轴减速机28的B轴驱动齿轮27,进而使得B轴驱动电机24的B轴电机驱动 轴26旋转，造成B轴驱动电机24产生转动，运对于B轴驱动电机24而言十分不利，因而需要进 行有效的解禪。
[0061] 总之，在采用普通电机驱动C轴摆臂6和B轴摆头16时，必须有效、可靠地对C轴和B 轴之间的禪合运动进行解禪，否则将会对双摆头Sl的控制造成不利影响。也就是说，在使用 普通电机的前提下，只有克服C轴和B轴之间的运动禪合，才能够采用上述结构的双摆头SI; 否则，难W实现中空轴结构。
[0062] 针对C轴和B轴之间的运动禪合，可W考虑用电气控制的方式来进行解禪，但其算 法较为复杂，也不够经济。为此，本实施例特别地构思了一种纯机械的解禪方式，W下详细 进行描述。
[0063] 如图8-图15所示，C轴输入轴5固定安装有C轴输入齿轮2,谐波减速机22上固定安 装C轴驱动齿轮23，该C轴驱动齿轮23与C轴输入齿轮1晒合，即C轴的旋转通过驱动C轴输入 齿轮2来实现。B轴输入轴4上固定安装有B轴输入齿轮1，B轴减速机28上固定安装有B轴驱动 齿轮27,该B轴驱动齿轮27与B轴输入齿轮1晒合，即B轴的旋转通过驱动B轴输入齿轮1来实 现。
[0064] 由于巧由输入轴5与巧由输入齿轮徊接，B轴输入轴4与B轴输入齿轮1固接，故巧由与 B轴的运动也可W通过C轴输入齿轮2和B轴输入齿轮I的运动来进行表征。在C轴和B轴之间 存在禪合运动时，如能有效地将B轴输入齿轮1的转速和C轴输入齿轮2的转速同时传递到B 轴减速机28上并进行抵消，则有可能对B轴与C轴之间的禪合运动进行解禪。
[0065] 基于传递B轴输入齿轮转速、C轴输入齿轮2转速并抵消的设想，本实施例通过在B 轴减速机28上设置B轴解禪齿轮29来对B轴与C轴之间的禪合运动进行解禪。具体结构为:B 轴减速机28安装有B轴驱动齿轮27和B轴解禪齿轮29,其中:B轴驱动齿轮27与B轴输入齿轮1 晒合，B轴解禪齿轮29与C轴输入齿轮2晒合。其中的B轴解禪齿轮29和B轴驱动齿轮27应成差 动式安装，W便将B轴解禪齿轮29传递的C轴输入齿轮2的转速与B轴驱动齿轮27传递的B轴 输入齿轮11的转速进行抵消，运样可W对B轴与C轴之间的禪合运动进行解禪。
[0066] 当C轴输入齿轮2不动时，B轴解禪齿轮29保持不动，B轴减速机24由B轴驱动齿轮27 输出转速，进而带动B轴输入齿轮1转动。当C轴旋转时，B轴产生跟随运动;B轴输入齿轮1的 转速输入至B轴驱动齿轮27，而B轴解禪齿轮29同时输入了 C轴输入齿轮2的反向转速。运时， B轴减速机24同时存在两个输入转速，