專利名稱：激光切割機等光程光路控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光切割機等光程光路控制裝置，該裝置為激光切割 機的配套裝置，用以激光切割過程中保持傳輸?shù)墓獬涕L度恒定，保證在有 效加工范圍內(nèi)均有同樣的切割質(zhì)量。
背景技術：
在激光切割過程中，由于激光本身光束發(fā)散角的影響，光程長度變化 會導致聚焦前的光束直徑尺寸的變化，入射光束的直徑越大，焦點光斑的 直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點光斑尺寸的變化， 采取增加等光程裝置的方式，通過對光程的補償，即當遠端加工致使光程 增加時使補償光路縮短；反之當近端加工致使光程減小時，使補償光路增 加，從而保證切割過程中光路長度恒定，確保在切割的任意點，其加工質(zhì)
目前，在大幅面激光加工領域中，為保證在加工范圍內(nèi)的光斑直徑大 小不變，多采用在傳輸光路中增加補償反射鏡座的方式，中國專利 200620144696.6給出了一種補償裝置，該裝置增加獨立的驅(qū)動機構(gòu)及運 動導軌副，不但結(jié)構(gòu)復雜、造價高且精度不高。特別是該裝置如何控制補 償不是十分清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、精度高、光束傳輸質(zhì)量高、保證 切割過程中光路長度恒定的激光切割機等光程光路控制裝置。
本發(fā)明的技術方案本發(fā)明的激光切割機等光程光路控制裝置包括 激光源、光路上的補償反射鏡機構(gòu)及其補償機構(gòu)驅(qū)動、激光切割頭上的反 射鏡、激光切割頭及其驅(qū)動，其補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭共用橫梁上 的一個直線導軌副，補償機構(gòu)驅(qū)動和激光切割頭驅(qū)動共用橫梁上的一個傳 動副；補償反射鏡機構(gòu)的運動方向與激光切割頭的運動方向一致并同時開 始和停止，補償反射鏡機構(gòu)在橫梁直線導軌副上的運動速度VI與激光切
割頭在橫梁直線導軌副上的運動速度V2之間的比例是vi : V2二i : 2。
所述的激光切割機等光程光路控制裝置，激光切割頭驅(qū)動和補償機 構(gòu)驅(qū)動均采用電機帶動齒輪，激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪和補償機構(gòu)驅(qū)動 的輸出齒輪都與安裝在橫梁上的傳動齒條匹配嚙合。
所述的激光切割機等光程光路控制裝置，補償反射鏡機構(gòu)包括L型 滑臺，L型滑臺上有托架，第一補償反射鏡與第二補償反射鏡相互垂直安
3裝在托架的兩臂上，與激光切割頭上的激光切割頭反射鏡在同一水平面 上，并且第二補償反射鏡與激光切割頭反射鏡垂直，L型滑臺與激光切割 頭的滑座一起安裝在橫梁的直線導軌副上，L型滑臺上安裝補償機構(gòu)驅(qū)動 電機，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的輸出端安裝輸出齒輪。
所述的激光切割機等光程光路控制裝置，補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪與 激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪的齒數(shù)比是1 : 2。
所述的激光切割機等光程光路控制裝置，補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪與 激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪的齒數(shù)相同，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光
切割頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速比是l : 2。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的激光切割機等光程控制裝置與激光切割頭組 件安裝在公共的高精度直線導軌上，安裝空間緊湊；共用同一高精度傳動 畐寸，補償反射鏡座運動平穩(wěn)，不會因鏡座運動過程中的位置偏差而影響光 束傳輸質(zhì)量；L型滑臺在橫梁直線導軌副上的運動速度VI與激光切割頭
在橫梁直線導軌副上的運動速度V2之間的比例是vi : V2 = i : 2。由于
兩光程補償鏡座與加工頭運動方向呈垂直方向設置，故而光程補償鏡座行
程與加工頭行程的比例是1: 2，以保持從激光發(fā)生器到激光切割頭的光
路長度始終保持一致，使得激光的散射光斑直徑固定，角度恒定，切割頭 形成的焦斑直徑和焦涉均一致，可提高切割質(zhì)量，尤其對于厚的板材切割 質(zhì)量更是大大提高。


圖1是本發(fā)明在應用狀態(tài)時的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是光路傳輸示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu) 圖1是本發(fā)明在應用狀態(tài)時的整體結(jié)構(gòu)示意圖
本發(fā)明主要包括激光源11，光路12上的補償反射鏡機構(gòu)及其補償機 構(gòu)驅(qū)動、激光切割頭10上的激光切割頭反射鏡9、激光切割頭的驅(qū)動4， 補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭共用橫梁13上的一個直線導軌副1，補償 驅(qū)動和激光切割頭驅(qū)動共用橫梁上的同一個傳動副2。
橫梁13上固定直線導軌副1、齒條2，滑座3安裝在直線導軌副1 上，與直線導軌副1匹配，可在直線導軌副1上滑動?；?側(cè)固定激光 切割頭IO，滑座3上安裝激光切割頭驅(qū)動電機4，激光切割頭驅(qū)動電機4 的輸出安裝傳動齒輪4a，傳動齒輪4a與安裝在橫梁上的齒條2嚙合。
補償反射鏡機構(gòu)包括L型滑臺5， L型滑臺5上安裝的托架7，第一補 償反射鏡8a與激光源11的光路12成45°角。第一補償反射鏡8a與第二 補償反射鏡8b相互垂直安裝在托架7的兩臂上，與激光切割頭反射鏡在同一水平面上，并且第二補償反射鏡8b與激光切割頭反射鏡9垂直。L
型滑臺5與激光切割頭10 —起安裝在橫梁的直線導軌副1上，L型滑臺5 上安裝補償機構(gòu)驅(qū)動電機6，補償機構(gòu)驅(qū)動電機6的輸出齒輪6a，輸出齒 輪6a與安裝在橫梁13上的激光切割頭傳動齒條2匹配嚙合，L型滑臺5 的運動方向與激光切割頭的運動方向一致并同時開始和停止，L型滑臺5 在橫梁直線導軌副上的運動速度VI與激光切割頭在橫梁直線導軌副上的 運動速度V2之間的比例是VI : V2 = l : 2，實現(xiàn)光程補償。其速比關系 的實現(xiàn)方式有兩種 一種是L型滑臺的輸出齒輪6a與激光切割頭傳動齒 輪4a，采用相同齒數(shù)，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割頭驅(qū)動電機 的轉(zhuǎn)速比是l : 2。另一種是補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪6a與激光切割頭驅(qū) 動的輸出齒輪4a的齒數(shù)比是1 : 2，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割 頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速相同。
本發(fā)明的光路傳輸過程為激光源11發(fā)射出的激光發(fā)射至位于L型 滑臺5上方安裝的第一補償反射鏡8a上，再由與之垂直的第二補償反射 鏡8b反射到激光切割頭反射鏡9，最后進入激光切割頭內(nèi)部，由激光切 割頭內(nèi)部的聚焦鏡聚焦在待加工工件上。
圖2是光路傳輸示意圖
在加工過程中，當激光切割頭進行遠端加工致使光程增加時，L型滑 臺5與激光切割頭同時作同向運動，由于兩個補償鏡布置方向與加工頭運 動方向垂直，故如圖2所示，當激光切割頭沿Y軸方向運動距離2Y時， 補償反射鏡8a、 8b運動距離為Y，從而保證光程長度恒定。
即激光切割頭在位置①時，光程L1二A+Y+B+Y+C二 A+B+C+2Y;
當激光切割頭從位置①運動到位置②時，激光切割頭移動的距離為 2Y，兩補償反射鏡移動的距離為Y，光程L2二A+B+C+2Y，光程長度不變。 確保在切割的任意點，其加工質(zhì)量一致。
激光切割頭工作時，齒輪齒條傳動機構(gòu)帶動兩補償反射鏡所在的滑臺 作同向運動，運動速度之比是VI : V2二l : 2，以保持從激光源到激光切 割頭的光路長度始終保持一致，使得激光的散射光斑直徑固定，角度恒定， 激光切割頭形成的焦斑直徑和焦涉均一致，可提高切割質(zhì)量，尤其對于厚 的板材切割質(zhì)量更是大大提高。
本發(fā)明的核心是等光程補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭組件均安裝在 機床橫梁上，共用橫梁上的直線導軌支撐、由各自的傳動輸出與安裝在橫 梁上的同一高精度傳動副配合，作軸向運動，實現(xiàn)等光程控制。因此，凡 是等光程補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭組件共用直線導軌支撐和同一傳 動副的，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種激光切割機等光程光路控制裝置，包括激光源、光路上的補償反射鏡機構(gòu)及其補償機構(gòu)驅(qū)動、激光切割頭上的反射鏡、激光切割頭及其驅(qū)動，其特征在于補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭共用橫梁上的一個直線導軌副，補償機構(gòu)驅(qū)動和激光切割頭驅(qū)動共用橫梁上的一個傳動副；補償反射鏡機構(gòu)的運動方向與激光切割頭的運動方向一致并同時開始和停止，補償反射鏡機構(gòu)在橫梁直線導軌副上的運動速度V1與激光切割頭在橫梁直線導軌副上的運動速度V2之間的比例是V1∶V2＝1∶2。
2. 根據(jù)權利要求1所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其特征在于激光切割頭驅(qū)動和補償機構(gòu)驅(qū)動均采用電機帶動齒輪，激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪(4a)和補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪(6a)都與安裝在橫梁(13) 上的傳動齒條(2)匹配嚙合。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其 特征在于補償反射鏡機構(gòu)包括L型滑臺(5)， L型滑臺(5)上有托架(7)， 第一補償反射鏡(8a)與第二補償反射鏡(8b)相互垂直安裝在托架(7)的 兩臂上，與激光切割頭反射鏡(9)在同一水平面上，并且第二補償反射 鏡(8b)與激光切割頭反射鏡(9)垂直，L型滑臺(5)與激光切割頭的滑 座(3) —起安裝在橫梁的直線導軌副(l)上，L型滑臺(5)上安裝補償機 構(gòu)驅(qū)動電機(6)，補償機構(gòu)驅(qū)動電機(6)的輸出端安裝輸出齒輪(6a)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其特征 在于補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪(6a)與激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪(4a) 的齒數(shù)比是1:2，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn) 速相同。
5. 根據(jù)權利要求3所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其特征 在于補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪(6a)與激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪(4a) 的齒數(shù)比是1:2，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn) 速相同。
6. 根據(jù)權利要求2所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其特征 在于補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪(6a)與激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪(4a)的齒數(shù)相同，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速比是 1 : 2。
7. 根據(jù)權利要求3所述的激光切割機等光程光路控制裝置，其特征 在于補償機構(gòu)驅(qū)動的輸出齒輪(6a)與激光切割頭驅(qū)動的輸出齒輪(4a) 的齒數(shù)相同，補償機構(gòu)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與激光切割頭驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速比是 1 : 2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光切割機等光程光路控制裝置，包括激光源、光路上的補償反射鏡機構(gòu)及其補償機構(gòu)驅(qū)動、激光切割頭上的反射鏡、激光切割頭及其驅(qū)動，補償反射鏡機構(gòu)和激光切割頭共用橫梁上的一個直線導軌副，補償機構(gòu)驅(qū)動和激光切割頭驅(qū)動共用橫梁上的一個傳動副；補償反射鏡機構(gòu)的運動方向與激光切割頭的運動方向一致并同時開始和停止，補償反射鏡機構(gòu)在橫梁直線導軌副上的運動速度V1與激光切割頭在橫梁直線導軌副上的運動速度V2之間的比例是V1∶V2＝1∶2。當激光切割頭沿Y軸方向運動距離2Y時，補償反射鏡的運動距離為Y，從而保證光程長度恒定。
文檔編號B23K26/00GK101537535SQ20091006169
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者斌 李, 李家軍, 晟 王, 鄧家科 申請人:武漢法利萊切割系統(tǒng)工程有限責任公司