專利名稱：輥類表面激光毛化加工對(duì)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輥類表面激光毛化加工裝置，具體的是說(shuō)一種用于輥類表面激光毛化加工中的對(duì)焦裝置，屬于激光特種加工應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前激光毛化設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)是軋輥裝夾在毛化機(jī)床上，由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，激光毛化頭安裝在毛化機(jī)床的拖板上，拖板可以帶動(dòng)激光毛化頭實(shí)現(xiàn)二維平移。脈沖激光器(或連續(xù)激光器經(jīng)過(guò)外光路調(diào)制)產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)激光毛化頭對(duì)光束進(jìn)行調(diào)節(jié)后最后經(jīng)聚焦鏡聚焦后輸出，射到旋轉(zhuǎn)的軋輥表面，軋輥的轉(zhuǎn)速、脈沖激光束的輸出功率和輸出脈沖頻率，以及載有激光毛化頭的工作平臺(tái)的拖板沿軋輥軸向的平移距離及速度均由毛化機(jī)床的控制系統(tǒng)控制或由操作人員手動(dòng)控制。在軋輥旋轉(zhuǎn)和激光毛化頭沿軋輥軸向平移配合下，激光脈沖以螺旋線形式在整個(gè)軋輥表面加工出密集的毛化點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，毛化的軋輥經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的軋制鋼板生產(chǎn)后，表面會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，此時(shí)軋輥必須經(jīng)過(guò)毛化后繼續(xù)使用。毛化加工前，軋輥必須先經(jīng)過(guò)磨床磨制后再按照要求進(jìn)行毛化。由于每次磨制加工后軋輥的直徑都會(huì)減小，因此每次毛化加工時(shí)，軋輥的直徑都不同，為了保證加工的穩(wěn)定性，每一次毛化軋輥時(shí)，毛化頭必須保持與軋輥的距離恒定，這樣才能保證聚焦點(diǎn)的恒定。因此每一次毛化加工時(shí)，裝載有激光毛化頭的拖板必須根據(jù)軋輥直徑移動(dòng)，保證每次加工時(shí)激光毛化頭與軋輥距離恒定。傳統(tǒng)激光毛化設(shè)備中，激光毛化的對(duì)焦方式有兩種方式自動(dòng)對(duì)焦和手動(dòng)對(duì)焦。在自動(dòng)對(duì)焦中，每次對(duì)焦需先測(cè)量軋輥直徑并輸入毛化機(jī)床的控制系統(tǒng)，然后機(jī)床的控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的軋輥直徑數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算后輸出控制信號(hào)給拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，控制拖板帶動(dòng)激光毛化頭移動(dòng)到距離軋輥表面合適的位置，保持距離軋輥面恒定的位置，完成加工。上述自動(dòng)對(duì)焦方法每次都需要測(cè)量軋輥直徑，存在操作復(fù)雜，可靠性差的問(wèn)題。在手動(dòng)對(duì)焦中，每次對(duì)焦需手動(dòng)控制拖板移動(dòng)，然后觀察毛化產(chǎn)生的火花大小，火花最大時(shí)認(rèn)為對(duì)焦完成。上述手動(dòng)對(duì)焦方法，每次都需要操作人員反復(fù)移動(dòng)拖板尋找火花最大的位置，操作復(fù)雜，所需時(shí)間長(zhǎng)；而且對(duì)焦精度低，每次對(duì)焦后加工出的軋輥粗糙度及形貌不一致，不適用于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種控制簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單、可靠性高的激光毛化加工對(duì)焦裝置。技術(shù)方案包括毛化機(jī)床以及安裝在毛化機(jī)床拖板上的激光毛化頭，所述激光毛化頭上設(shè)有位移傳感器，所述位移傳感器的輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端和/或提示器件和/或拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接，所述控制系統(tǒng)的輸出端與提示器件和/或拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接。所述位移傳感器為光電位移傳感器或電容位移傳感器或電感式接近開(kāi)關(guān)或電容式接近開(kāi)關(guān)或磁性開(kāi)關(guān)。[0008]所述提示器件為指示燈或蜂鳴器或喇叭。所述控制系統(tǒng)可以為毛化機(jī)床的控制系統(tǒng)，也可為單獨(dú)設(shè)置的控制系統(tǒng)，這里并不特別限定。現(xiàn)有毛化機(jī)床上的拖板通常包括用于放置激光毛化頭的拖板頭、裝有拖板頭的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、可帶動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的動(dòng)力源(如電機(jī))以及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型在激光毛化設(shè)備中增設(shè)位移傳感器，位移傳感器的作用是測(cè)試位移傳感器與軋輥表面的距離或位移傳感器與軋輥表面的距離為一特定值時(shí)輸出信號(hào)跳變。激光毛加工的對(duì)焦過(guò)程在使用位移傳感器的情況下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)焦。在激光毛化加工的自動(dòng)對(duì)焦時(shí)，位移傳感器可以使用光電位移傳感器或電容位移傳感器，其作用是測(cè)試位移傳感器與軋輥表面的距離時(shí)，通過(guò)將位移傳感器連接到控制系統(tǒng)，將距離信號(hào)傳給控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，并計(jì)算得到激光毛化頭至軋輥表面的垂直距離，將該垂直距離與設(shè)定的焦距進(jìn)行比較、判斷，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給機(jī)床拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，控制拖板移動(dòng)，以保證激光精確對(duì)焦。另一方案中，在激光毛化加工的自動(dòng)對(duì)焦時(shí)，位移傳感器可以使用電感式接近開(kāi)關(guān)或電容式接近開(kāi)關(guān)或磁性開(kāi)關(guān)，其作用是位移傳感器與軋輥表面的距離為一特定值時(shí)輸出信號(hào)跳變。在自動(dòng)對(duì)焦之前，要先調(diào)節(jié)位移傳感器在激光毛化頭上的位置，使得當(dāng)位移傳感器與軋輥的間距為位移傳感器輸出信號(hào)發(fā)生變化的距離時(shí)，激光也剛好完成對(duì)焦。在自動(dòng)對(duì)焦中，位移傳感器接入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器控制拖板移動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)位移傳感器輸入控制系統(tǒng)的信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到輸入信號(hào)發(fā)生跳變時(shí)，對(duì)焦完成。在激光毛化加工的手動(dòng)對(duì)焦時(shí)，位移傳感器可以使用電感式接近開(kāi)關(guān)或電容式接近開(kāi)關(guān)或磁性開(kāi)關(guān)，其作用是測(cè)試位移傳感器與軋輥表面的距離時(shí)，位移傳感器連接到控制系統(tǒng)輸入端，控制系統(tǒng)輸出端連接到提示器件或/和拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器?？刂葡到y(tǒng)可以對(duì)位移傳感器輸入的距離信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)距離達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)輸出信號(hào)跳變給提示器件或運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。對(duì)焦時(shí)，可手動(dòng)直接控制拖板的移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，或經(jīng)控制運(yùn)動(dòng)驅(qū)器上的手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制拖板移動(dòng)，當(dāng)提示器件提示信號(hào)跳變或拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器被控制系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)關(guān)停時(shí)，對(duì)焦完成。在激光毛化加工的手動(dòng)對(duì)焦時(shí)的另一方案中，位移傳感器可以使用電感式接近開(kāi)關(guān)或電容式接近開(kāi)關(guān)或磁性開(kāi)關(guān)，其作用是位移傳感器與軋輥表面的距離為一特定值時(shí)輸出信號(hào)跳變時(shí)，位移傳感器連接到提示器件或/和拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。手動(dòng)控制拖板移動(dòng)，當(dāng)提示器件提示信號(hào)跳變或拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器被關(guān)停時(shí)，對(duì)焦完成。在這種情況下要求拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器在檢測(cè)到信號(hào)跳變時(shí)自動(dòng)關(guān)停。本實(shí)用新型省去了激光毛化自動(dòng)加工中測(cè)量軋輥直徑及輸入的復(fù)雜操作過(guò)程；解決了激光毛化手動(dòng)加工中對(duì)焦不準(zhǔn)，粗糙度不可控的問(wèn)題；操作簡(jiǎn)便、可靠性高、省時(shí)省力、成本低。

圖1為激光毛化頭在數(shù)控機(jī)床上的安裝示意圖。圖2為圖1中激光毛化頭的結(jié)構(gòu)示意圖(未安裝位移位移傳感器狀態(tài))。圖3為圖1中拖板的布置示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1工作原理圖。[0021]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2工作原理圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例3工作原理圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例4工作原理圖。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例5的工作原理圖。其中，I 一激光毛化頭、101 —聚焦鏡、102 —位移傳感器、2 —軋棍、3 —拖板、
301 一運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、4 一毛化機(jī)床、5 —數(shù)控系統(tǒng)、6-提示器件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋說(shuō)明實(shí)施例1 :參照?qǐng)D1 一圖4，毛化機(jī)床4上裝有軋輥2，拖板3包括運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301，拖板3安裝在毛化機(jī)床4上，所述托板3上設(shè)有激光毛化頭1，激光毛化頭I上設(shè)有位移傳感器102，位移位移傳感器102的輸出端可與毛化機(jī)床4的控制系統(tǒng)5 (也可不并入數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，而使用單獨(dú)的控制系統(tǒng))的輸入端連接，控制系統(tǒng)5的輸出端與拖板3的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301連接。由于激光毛化頭I不管采用何種結(jié)構(gòu)形式，最后激光束一定會(huì)通過(guò)激光毛化頭I前端的聚焦鏡101輸出，聚焦在軋輥2表面，由于聚焦鏡101 —般焦距不長(zhǎng)，因此焦深一般也不大，這樣聚焦鏡101距離軋輥2的表面的距離必須精確控制，以保證激光的焦點(diǎn)恒定。本實(shí)施例的一個(gè)方案中，當(dāng)位移傳感器102是測(cè)試位移傳感器102與軋輥2表面的距離的光電位移傳感器時(shí)。位移傳感器102將距離信號(hào)傳給控制系統(tǒng)5，經(jīng)過(guò)處理得到位移傳感器102與軋輥2之間的距離SI。位移傳感器102與聚焦鏡101的距離S2可以測(cè)出。這樣就可以得到聚焦鏡101與軋輥的距離S。如果S大于聚焦鏡101的焦距，控制系統(tǒng)5通過(guò)拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301控制拖板3向靠近軋棍2的方向移動(dòng)；反之，控制系統(tǒng)5通過(guò)拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301控制拖板3向遠(yuǎn)離軋輥2的方向移動(dòng)，直至S等于聚焦鏡101的焦距。至此對(duì)焦完成，其它為激光毛化的其他流程，與本申請(qǐng)無(wú)關(guān)，不再贅述。改換軋輥，重復(fù)以上過(guò)程。另一方案中當(dāng)位移傳感器102是位移傳感器102與軋輥2表面的距離為一特定值時(shí)輸出信號(hào)跳變的電容式接近開(kāi)關(guān)時(shí)，其工作原理如下當(dāng)位移傳感器102與軋輥2之間的距離SI小于L時(shí)，位移傳感器102輸出+24V直流信號(hào)給控制系統(tǒng)5 ;當(dāng)位移傳感器102與軋輥2之間的距離SI大于L時(shí)，位移傳感器102輸出OV直流信號(hào)給控制系統(tǒng)5 ;調(diào)節(jié)位移傳感器102在激光毛化頭I上的位置，使得位移傳感器102與聚焦鏡101之間的距離S2+L等于聚焦鏡101的焦距。在使用中，控制系統(tǒng)5如果檢測(cè)到位移傳感器102的輸入信號(hào)為+24V直流信號(hào)，則控制拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301帶動(dòng)拖板3上激光毛化頭I向接近軋輥2的方向移動(dòng)，直至檢測(cè)到位移傳感器102輸入的信號(hào)變?yōu)镺V直流信號(hào)，控制拖板3停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)位移傳感器102與軋輥2之間的距離S1=L。聚焦鏡101到軋輥2的距離S=S1+S2=S2+L=聚焦鏡101的焦距，即對(duì)焦完成。實(shí)施例2 參照?qǐng)D5，位移傳感器102 (如電感式接近開(kāi)關(guān))的輸出端直接與拖板3的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301連接。其余同實(shí)施例1。當(dāng)位移傳感器102與軋輥2表面的距離SI小于L時(shí)，輸出的OV直流信號(hào)(經(jīng)或不經(jīng)信息轉(zhuǎn)換)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301 ;反之，當(dāng)位移傳感器102與軋輥2表面的距離SI大于L時(shí)，輸出的+24V直流信號(hào)(經(jīng)或不經(jīng)信息轉(zhuǎn)換)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301。在對(duì)焦之前預(yù)先調(diào)整位移傳感器102在激光毛化頭I上的位置，使得位移傳感器102與聚焦鏡101之間的距離S2+L等于聚焦鏡101的焦距。對(duì)焦時(shí)，先讓聚焦鏡101與軋輥2的距離大于焦距，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301如果檢測(cè)到位移傳感器102的輸入信號(hào)為+24V直流信號(hào)，則帶動(dòng)拖板3使其上激光毛化頭I向接近軋輥2的方向移動(dòng)，直至檢測(cè)到位移傳感器102輸入的信號(hào)變?yōu)镺V直流信號(hào)，控制拖板3停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，位移傳感器102與軋輥2之間的距離S1=L。聚焦鏡101到軋輥2的距離S=S1+S2= S2+L=聚焦鏡101的焦距，即對(duì)焦完成。實(shí)施例3參照?qǐng)D6，位移傳感器102 (如磁性開(kāi)關(guān))經(jīng)控制系統(tǒng)5連接到提示器件6。位移傳感器102的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)5處理，能夠在位移傳感器102與軋輥2的距離為一特定值時(shí)，輸出跳變的信號(hào)，而且輸出信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)提示器件6發(fā)出提示信號(hào)。在對(duì)焦前，預(yù)先調(diào)整位移傳感器102在激光毛化頭I上的位置，使得位移傳感器102與聚焦鏡101之間的距離S2+L等于聚焦鏡101的焦距。對(duì)焦時(shí)，先讓聚焦鏡101與軋輥2的距離大于焦距，然后手動(dòng)控制拖板3使激光毛化頭I向軋輥2移動(dòng)，直至提示器件6給出提示信號(hào)。此時(shí)，位移傳感器102與軋輥2之間的距離Sl=L,聚焦鏡101到軋輥2的距離S=S1+S2=S2+L=聚焦鏡101的焦距，即對(duì)焦完成。實(shí)施例4參照?qǐng)D7，本實(shí)施例中，位移傳感器102 (如電感式接近開(kāi)關(guān))輸出端連接提示器件
6。當(dāng)位移傳感器102與軋輥2表面的距離SI小于L時(shí)，輸出的OV直流信號(hào)(經(jīng)或不經(jīng)信息轉(zhuǎn)換)給提示器件6 ;反之，當(dāng)位移傳感器102與軋輥2表面的距離SI大于L時(shí)，反之，當(dāng)位移傳感器102與軋輥2表面的距離大于L時(shí)，輸出的+24V直流信號(hào)(經(jīng)或不經(jīng)信息轉(zhuǎn)換)提示器件6。具體對(duì)焦操作同實(shí)施例3。實(shí)施例5參照?qǐng)D8，本實(shí)施例中，位移傳感器102 (如磁性開(kāi)關(guān))連接控制系統(tǒng)5輸入端，控制系統(tǒng)5的輸出端與提示器件6及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301連接。位移傳感器102的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)5處理，能夠在位移傳感器102與軋輥2的距離為一特定值L時(shí)，輸出跳變的信號(hào)，而且輸出信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)提示器件6發(fā)出提示信號(hào)的同時(shí)還給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301發(fā)出關(guān)停的控制信號(hào)。對(duì)焦前，預(yù)先調(diào)整位移傳感器102在激光毛化頭I上的位置，使得位移傳感器102與聚焦鏡101之間的距離S2+L等于聚焦鏡101的焦距。對(duì)焦時(shí)，先讓聚焦鏡101與軋輥2的距離大于焦距，然后手動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301上自帶的手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)使拖板3上激光毛化頭I向軋輥2移動(dòng)，直至提示器件6給出提示信號(hào)，且同時(shí)控制系統(tǒng)5還發(fā)出關(guān)停運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301的關(guān)停信號(hào)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301，手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)無(wú)法再控制運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器301移動(dòng)。此時(shí)，位移傳感器102與軋輥2之間的距離Sl=L,聚焦鏡101到軋輥2的距離S=S1+S2= S2+L=聚焦鏡101的焦距，即對(duì)焦完成。
權(quán)利要求1.一種輥類表面激光毛化加工對(duì)焦裝置，包括毛化機(jī)床以及安裝在毛化機(jī)床拖板上的激光毛化頭，其特征在于，所述激光毛化頭上設(shè)有位移傳感器，所述位移傳感器的輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端和/或提示器件、和/或拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接，所述控制系統(tǒng)的輸出端與提示器件或/和拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的輥類表面激光毛化加工對(duì)焦裝置，其特征在于，所述位移傳感器為光電位移傳感器或電容位移傳感器或電感式接近開(kāi)關(guān)或電容式接近開(kāi)關(guān)或磁性開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的輥類表面激光毛化加工對(duì)焦裝置，其特征在于，所述提示器件為指示燈或蜂鳴器或喇叭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種輥類表面激光毛化加工對(duì)焦裝置，解決了現(xiàn)有輥類表面激光毛化加工中自動(dòng)對(duì)焦操作復(fù)雜、可靠性差，手動(dòng)對(duì)焦不精確，重復(fù)性差，粗糙度不可控的問(wèn)題。技術(shù)方案包括毛化機(jī)床以及安裝在毛化機(jī)床拖板上的激光毛化頭，所述激光毛化頭上設(shè)有位移傳感器，所述位移傳感器的輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端或/和提示器件或/和拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接，所述控制系統(tǒng)的輸出端與提示器件或/和拖板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置連接。本實(shí)用新型控制簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單、可靠性高。
文檔編號(hào)B23K26/08GK202877732SQ20122046698
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者陳培鋒, 劉著新, 王焄 申請(qǐng)人:武漢市凱瑞迪激光技術(shù)有限公司