專利名稱：激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及激光切割機(jī)，特別涉及激光切割機(jī)的外光路系統(tǒng)。
技術(shù)背景 激光加工切割工藝的應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代初，激光切割機(jī)是 把激光器產(chǎn)生的激光做為一種刀具通過外光路導(dǎo)光系統(tǒng)，引至板材表面，對板 材進(jìn)行切割和焊接。由于其切割端面質(zhì)量好、速度快、精度高、效率髙等優(yōu)點(diǎn)， 已在多種行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)有激光切割機(jī)的外光路系統(tǒng)的形式，主要分為固定光路、混合光路及簡 單的飛行光路，固定光路的激光切割機(jī)工作形式為切割頭不動(dòng)，工件放在一垂 直的雙層滑臺(tái)上，隨著滑臺(tái)的x，ir兩軸的插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)工件的任意形狀的切割； 混合光路的激光切割機(jī)工作形式為切割頭可移動(dòng)，工件放在一X軸運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái) 上，隨著滑臺(tái)的及切割頭的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩軸的插補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)工件的任意形狀 的切割。但由于這兩種光路結(jié)構(gòu)形式的切割機(jī)采用工件隨著工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而移 動(dòng)，負(fù)載的慣量大，因此不能髙速切割，工作效率低。而簡單的飛行光路可實(shí) 現(xiàn)工件不動(dòng)，切割頭移動(dòng)，滿足工件任意形狀的切割，但是由于在切割區(qū)任意 位置的光程都是變化的，光斑直徑始終是變化的，因此光東質(zhì)量不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，這種 外光路等光程系統(tǒng)為帶光路數(shù)控補(bǔ)償功能的外光路，切割時(shí)在切割區(qū)任意位置 的光程都是恒定的，切割時(shí)切割光斑直徑始終是恒定的，因此激光光束質(zhì)量穩(wěn) 定，切割速度快，提髙激光機(jī)的切割效率。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的激光切割機(jī)的外光路等光程 系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、移動(dòng)橫梁、直線滾珠導(dǎo)軌、 滑塊、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機(jī)、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、 聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部 分，設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，移動(dòng)橫梁和Y軸滑板分別在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y 軸上進(jìn)行直線、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，光學(xué)凈h^機(jī)構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移動(dòng)橫梁和Y軸滑 板的運(yùn)動(dòng)做沿X軸方向的同步運(yùn)動(dòng)。
上述技術(shù)方案中所說的反射鏡，包括激光發(fā)生器到切割頭之間的外光路上設(shè)置的五片反射鏡，其中第一片反射鏡固定在與激光發(fā)生器平行位置的梁體上，
第二片反射鏡和第三片反射鏡固定在沿x軸方向運(yùn)動(dòng)的光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上，第四 片反射鏡安裝在沿X軸運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)橫梁上，第五片反射鏡固定在隨切割頭沿Y 軸方向運(yùn)動(dòng)的Y軸滑板上，將激光束反射到切割頭上的聚焦鏡，
上述技術(shù)方案中所說的光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，包括滑板、第二片反射鏡、第三片 反射鏡、伺服電機(jī)、滾珠絲桿、導(dǎo)軌和滑塊，第二片反射鏡和第三片反射鏡固 定在滑板上，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿帶動(dòng)滑板在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過滑塊在 導(dǎo)軌上沿X軸方向運(yùn)動(dòng)。
上述技術(shù)方案中所說的移動(dòng)橫梁，固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制， 在X軸伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿X軸方向在直線滾珠導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng).
上述技術(shù)方案中所說的Y軸滑板，固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制， 在Y軸伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿Y軸方向在直線滾珠導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，切割頭安裝在Y 軸滑板上，同時(shí)沿Y軸滑板又可上下運(yùn)動(dòng).
上述技術(shù)方案的基本思路是數(shù)控系統(tǒng)控制X軸伺服電機(jī)和Y軸伺服電機(jī) 驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁和Y軸滑板在直線滾珠導(dǎo)軌上作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)又根 據(jù)X軸和Y軸的位置控制光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)隨移動(dòng)橫梁和Y軸滑板的運(yùn)動(dòng)不斷的前 進(jìn)后退，使切割區(qū)域內(nèi)任一位置從激光發(fā)生器發(fā)出的激光東反射到聚焦鏡到達(dá) 切割頭的總光程不變，任一點(diǎn)的光束直徑都是一致的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 一、補(bǔ)償精度髙，響應(yīng)快；二、切割參數(shù)穩(wěn)定，切割質(zhì)
量穩(wěn)定；三、提髙其切割能力，充分發(fā)揮激光器的性能；四、搡作者調(diào)整切割
工藝簡單.

圖l是本發(fā)明激光切割機(jī)的光路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明激光切割機(jī)的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖(近點(diǎn)的任一點(diǎn)的光程)。 圖3是本發(fā)明激光切割機(jī)的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖(遠(yuǎn)點(diǎn)的任一點(diǎn)的光程)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
這種激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)如圖1所示，包括激光發(fā)生器(1)、 第一片反射鏡(2)、光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(3)、移動(dòng)橫梁(4)、第四片反射鏡(5)、 第五片反射鏡(6)、聚焦鏡(7)、切割頭(8)、直線滾珠導(dǎo)軌(9)、滑塊(IO)、 X軸伺服電機(jī)(11 )、 X軸滾珠絲桿(12 )、 Y軸伺服電機(jī)(13 )、 Y軸滾珠絲桿(14 )、 Y軸滑板(15 )和數(shù)控系統(tǒng)(16 )。該系統(tǒng)的光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(3 )包括滑板(17 )、第二片反射鏡U8)、第三片反射鏡(19)、伺服電機(jī)(20)、滾珠絲桿(21)、 導(dǎo)軌(22)和滑塊(23)
這種激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)具體實(shí)施方式
是，激光發(fā)生器(1)安 裝在激光切割機(jī)機(jī)床上或固定在地面上，第一片反射鏡(2)固定在與激光發(fā)生 器U)平行的位置，在切割時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)(16)控制X軸伺服電機(jī)(11)帶動(dòng) X軸滾珠絲桿(12 )運(yùn)動(dòng)使移動(dòng)橫梁(4 )在直線滾珠導(dǎo)軌(9 )上在X軸方向定 位，Y軸伺服電機(jī)(13)帶動(dòng)Y軸滾珠絲桿(14)運(yùn)動(dòng)使Y軸滑板(15)在Y軸 方向定位，數(shù)控系統(tǒng)(16)根據(jù)移動(dòng)橫梁(4)和Y軸滑板(15)在X， Y兩軸 的位置,將操作命令發(fā)送給光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(3),光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(3)的第二片反 射鏡(18)和第三片反射鏡(19)所固定的滑板(17)在伺服電機(jī)(20)帶動(dòng) 滾珠絲桿(21)驅(qū)動(dòng)下在導(dǎo)軌(22)上在X軸方向定位，激光發(fā)生器(1)發(fā)出 激光束照射到第一片反射鏡(2)上，激光東從第一片反射鏡(2)沿X軸方向 反射到第二片反射鏡(18)再反射到第三片反射鏡(19)，第三片反射鏡(19) 將激光東沿X軸方向反射到第四片反射鏡(5)，第四片反射鏡(5)固定在移動(dòng) 橫梁U)的端頭，第四片反射鏡(5)將激光束沿Y軸方向反射到沿移動(dòng)橫梁
(4 )移動(dòng)的Y軸滑板(15 )上的第五片反射鏡(6 ),激光東通過第五片反射鏡
(6)反射到切割頭(8)上的聚焦鏡(7)上，通過聚焦實(shí)現(xiàn)切割加工。整個(gè)光 路的總光程長度是A+B+C，這個(gè)值為恒定值。
圖2是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖，在切割頭(8)近點(diǎn)的任一點(diǎn)工作 時(shí)，這時(shí)激光發(fā)生器(1)發(fā)出的激光束通過第一片反射鏡(2)照射到第二片反 射鏡(18)上，距離為X"第二片反射鏡(18)將激光東反射到第三片反射鏡
(19)，距離為H，第三片反射鏡(19)將激光束反射到第四片反射鏡(5)，距 離為X2，第四片反射鏡(5)將激光東反射到第五片反射鏡(6)，距離為Y,， 因?yàn)镠為一個(gè)面定值，此時(shí)的光程長度為XffX2+Yt之和，
圖3是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖，在切割頭U)遠(yuǎn)點(diǎn)的任一點(diǎn)工作 時(shí)，激光發(fā)生器(1)發(fā)出的激光東通過第一片反射鏡(2)照射到第二片反射鏡
U8)上，距離為X"第二片反射鏡(18)將激光東反射到第三片反射鏡(19)， 距離為H,第三片反射鏡(19)將激光東反射到第四片反射鏡(5)，距離為1, 第四片反射鏡(5)將激光束反射到第五片反射鏡(6)，距離為Y2，此時(shí)的光 程長度為X3+X一Yi之和。整個(gè)光路的光程長度是A+B+C，這個(gè)值為恒定值，因此Xr^2+Y產(chǎn)X3+X4+L所 以不管移動(dòng)橫梁(4)和Y軸滑板U5)怎樣移動(dòng)，光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(3)會(huì)在數(shù) 控系統(tǒng)(16)控制下在X軸方向定位，從激光發(fā)生器(1)發(fā)出的激光東，在切 割區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的光束直徑都是一致的。
權(quán)利要求1、激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、移動(dòng)橫梁、直線滾珠導(dǎo)軌、滑塊、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機(jī)、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部分，設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，移動(dòng)橫梁和Y軸滑板分別在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y軸上進(jìn)行直線、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移動(dòng)橫梁和Y軸滑板的運(yùn)動(dòng)做沿X軸方向的同步運(yùn)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是反射 鏡包括激光發(fā)生器到切割頭之間的外光路上設(shè)置的五片反射鏡，其中第一片反 射鏡固定在與激光發(fā)生器平行位置的梁體上，第二片反射鏡和第三片反射鏡固 定在沿X軸方向運(yùn)動(dòng)的光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上，第四片反射鏡安裝在沿X軸運(yùn)動(dòng)的移 動(dòng)橫梁上，第五片反射鏡固定在隨切割頭沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)的Y軸滑板上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是光學(xué) 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括滑板、第二片反射鏡、第三片反射鏡、伺服電機(jī)、滾珠絲桿、導(dǎo) 軌和滑塊，第二片反射鏡和第三片反射鏡面定在滑板上，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲 桿帶動(dòng)滑板在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過滑塊在導(dǎo)軌上沿X軸方向運(yùn)動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是移動(dòng) 橫梁固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在X軸伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿X軸方 向在直線滾珠導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是Y軸 滑板，固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在Y軸伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿Y軸 方向在直線滾珠導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，切割頭安裝在Y軸滑板上，同時(shí)沿Y軸滑板又可 上下運(yùn)動(dòng).
專利摘要激光切割機(jī)的外光路等光程系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、移動(dòng)橫梁、直線滾珠導(dǎo)軌、滑塊、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機(jī)、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部分，設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，移動(dòng)橫梁和Y軸滑板分別在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y軸上進(jìn)行直線、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，光學(xué)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移動(dòng)橫梁和Y軸滑板的運(yùn)動(dòng)做沿X軸方向的同步運(yùn)動(dòng)。這種外光路等光程系統(tǒng)為帶光路數(shù)控補(bǔ)償功能的外光路，切割時(shí)在切割區(qū)任意位置的光程都是恒定的，切割時(shí)切割光斑直徑始終是恒定的，因此激光光束質(zhì)量穩(wěn)定，切割速度快，提高激光機(jī)的切割效率。
文檔編號G02B26/08GK201385185SQ200920023770
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月15日
發(fā)明者夏小川, 劍 趙, 黃興義 申請人:青島科瑞特激光設(shè)備有限公司