專利名稱：一種恒定式飛行光路激光切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)，更具體說，它涉及一種恒定式飛行光路激光切割機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的飛行式光路激光切割機(jī)從激光器出來激光經(jīng)過反射鏡之后到達(dá)加工 工件。其中激光切割頭需要在X、Y方向往復(fù)移動(dòng)來形成切割圖案，在激光切割的過程當(dāng)中 光程在X、Y方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)都是在不斷變化的。這個(gè)特點(diǎn)決定了光路總的飛行距離隨著 激光切割的運(yùn)動(dòng)過程不斷改變。光程的改變就引發(fā)了光在空氣中傳播的損耗值變化。這就 意味著我們?cè)谡麄€(gè)切割過程中不能保證每個(gè)位置激光輸出強(qiáng)度是一致的，從而影響切割效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種總光程趨于固定值，全幅面激 光能量穩(wěn)定輸出，穩(wěn)定性，精確性，簡(jiǎn)便性好的恒定式飛行光路激光切割機(jī)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。這種恒定式飛行光路激光切割機(jī)，包 括激光發(fā)生器、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭，還包括光程控制器，所述光程控 制器包括光程左同步輪、光程導(dǎo)軌、光程右同步輪、光程步進(jìn)電機(jī)、光程導(dǎo)軌，光程步進(jìn)電 機(jī)通過光程減速帶輪連接至光程右同步輪，光程左同步輪與光程右同步輪通過套有光程皮 帶同步運(yùn)動(dòng)，光程皮帶連接有光程滑車，光程滑車架設(shè)在光程導(dǎo)軌上，光程導(dǎo)軌和光程皮帶 平行，光程滑車上設(shè)有呈90°夾角的第一反射鏡、第二反射鏡，與第二反射鏡平行相對(duì)還設(shè) 有第三反射鏡。作為優(yōu)選所述Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸左下同步輪、Y軸左上同步 輪、Y軸右下同步輪、Y軸左導(dǎo)軌、Y軸右導(dǎo)軌、聯(lián)軸器，Y軸步進(jìn)電機(jī)通過Y軸減速帶輪連接 至聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與Y軸右下同步輪通過套有Y軸右皮帶同步運(yùn)動(dòng)，聯(lián)軸器還與Y軸左上同 步輪通過同步軸連接，Y軸左上同步輪與Y軸左下同步輪通過套有Y軸左皮帶同步運(yùn)動(dòng)，Y 軸左皮帶連接有Y軸左滑車，Y軸左滑車架設(shè)在Y軸左導(dǎo)軌上，Y軸右皮帶連接有Y軸右滑 車，Y軸右滑車架設(shè)在Y軸右導(dǎo)軌上；所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Χ軸左同步輪、X軸右同步輪、X軸步進(jìn)電機(jī)、X軸導(dǎo)軌，其 中X軸步進(jìn)電機(jī)通過X軸減速帶輪連接至X軸右同步輪，X軸左同步輪與X軸右同步輪通 過套有X軸皮帶同步運(yùn)動(dòng)，X軸皮帶連接有X軸滑車，X軸滑車架設(shè)在X軸導(dǎo)軌上，X軸導(dǎo)軌 兩端連接至Y軸左滑車和Y軸右滑車，X軸滑車上設(shè)有第五反射與聚焦鏡作為激光切割頭， 與第五反射鏡平行相對(duì)還設(shè)有第四反射鏡，所述第四反射鏡與第三反射鏡相互垂直。作為優(yōu)選光程步進(jìn)電機(jī)、X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)均還連接有用于控制的步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的有益效果是通過設(shè)置光程控制器，當(dāng)激光切割頭運(yùn)行移動(dòng)導(dǎo)致光程發(fā) 生變化時(shí)，光程控制器通過光程滑車在光程導(dǎo)軌上移動(dòng)補(bǔ)償光程變化，使得總光程趨于恒定，激光功率變化始終保持在以內(nèi)。能夠大大提高激光能量輸出穩(wěn)定性。此系統(tǒng)中使用 計(jì)算機(jī)控制，以步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光程自動(dòng)調(diào)節(jié)恒定飛行光路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí) 驗(yàn)表明恒定式飛行光路激光切割機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全幅面激光能量穩(wěn)定輸出。該系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 精確性，簡(jiǎn)便性具有較高的使用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明主示結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明控制部分流程圖；附圖標(biāo)記說明光程步進(jìn)電機(jī)1 ；光程滑車2 ；光程導(dǎo)軌3 ；光程皮帶4 ；光程左同 步輪5 ；聯(lián)軸器6 ；光程減速帶輪7 ；激光發(fā)生器8 ；同步軸9 ；Y軸步進(jìn)電機(jī)10 ；X軸步進(jìn)電 機(jī)11 ;Y軸右滑車12 ；X軸滑車13 ；Y軸左滑車14 ；Y軸左導(dǎo)軌15 ；Y軸右導(dǎo)軌16 ；X軸導(dǎo)軌 17 ；X軸皮帶18 ；Y軸左皮帶19 ；光程右同步輪20 ；X軸右同步輪21 ；Y軸左下同步輪22 ；Y 軸左上同步輪23 ；Y軸右下同步輪24 ；X軸左同步輪25 ；X軸減速帶輪26 ；Y軸右皮帶27 ；Y 軸減速帶輪28 ；激光切割頭29 ；第一反射鏡30 ；第二反射鏡31 ；第三反射鏡32 ；第四反射 鏡33 ；第五反射鏡34 ；聚焦鏡35。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。雖然本發(fā)明將結(jié)合較佳實(shí)施例進(jìn) 行描述，但應(yīng)知道，并不表示本發(fā)明限制在所述實(shí)施例中。相反，本發(fā)明將涵蓋可包含在有 附后權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的替換物、改進(jìn)型和等同物。參見圖1至圖2所示，這里介紹的恒定式飛行光路激光切割機(jī)一般用于繡花機(jī)激 光切割，然而應(yīng)知道，本發(fā)明也可用于其它類似需要輸出激光的設(shè)備。這種恒定式飛行光路 激光切割機(jī)，包括激光發(fā)生器8、Χ軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭29，還包括光程控 制器，所述光程控制器包括光程左同步輪5、光程導(dǎo)軌3、光程右同步輪20、光程步進(jìn)電機(jī) 1、光程導(dǎo)軌3，光程步進(jìn)電機(jī)1通過光程減速帶輪7連接至光程右同步輪20，光程左同步輪 5與光程右同步輪20通過套有光程皮帶4同步運(yùn)動(dòng)，光程皮帶4連接有光程滑車2，光程滑 車2架設(shè)在光程導(dǎo)軌3上，光程導(dǎo)軌3和光程皮帶4平行，光程滑車2上設(shè)有呈90°夾角的 第一反射鏡30、第二反射鏡31，與第二反射鏡31平行相對(duì)還設(shè)有第三反射鏡32。所述Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Υ軸步進(jìn)電機(jī)10、Υ軸左下同步輪22、Υ軸左上同步輪23、 Y軸右下同步輪24、Y軸左導(dǎo)軌15、Y軸右導(dǎo)軌16、聯(lián)軸器6，Y軸步進(jìn)電機(jī)10通過Y軸減 速帶輪28連接至聯(lián)軸器6，聯(lián)軸器6與Y軸右下同步輪24通過套有Y軸右皮帶27同步運(yùn) 動(dòng)，聯(lián)軸器6還與Y軸左上同步輪23通過同步軸9連接，Y軸左上同步輪23與Y軸左下同 步輪22通過套有Y軸左皮帶19同步運(yùn)動(dòng)，Y軸左皮帶19連接有Y軸左滑車14，Y軸左滑 車14架設(shè)在Y軸左導(dǎo)軌15上，Y軸右皮帶27連接有Y軸右滑車12，Y軸右滑車12架設(shè)在 Y軸右導(dǎo)軌16上。所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Χ軸左同步輪25、Χ軸右同步輪21、Χ軸步進(jìn)電機(jī)11、Χ軸 導(dǎo)軌17，其中X軸步進(jìn)電機(jī)11通過X軸減速帶輪26連接至X軸右同步輪21，Χ軸左同步輪 25與X軸右同步輪21通過套有X軸皮帶18同步運(yùn)動(dòng)，X軸皮帶18連接有X軸滑車13，X 軸滑車13架設(shè)在X軸導(dǎo)軌17上，X軸導(dǎo)軌17兩端連接至Y軸左滑車14和Y軸右滑車12，X軸滑車13上設(shè)有第五反射鏡34與聚焦鏡35作為激光切割頭29，與第五反射鏡34平行 相對(duì)還設(shè)有第四反射鏡33，所述第四反射鏡33與第三反射鏡32相互垂直并左端對(duì)齊安裝 于X導(dǎo)軌墊上。激光發(fā)生器8將激光發(fā)出以后，首先射到第一反射鏡30上形成光路Li，再反射到 第二反射鏡31形成光路L2，再反射到第三反射鏡32形成光路L3，再反射到第四反射鏡33 形成光路L4，再反射到第五反射鏡34形成光路L5。本發(fā)明中光程步進(jìn)電機(jī)1、Y軸步進(jìn)電機(jī)10、X軸步進(jìn)電機(jī)11為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；光程皮 帶4、X軸皮帶18、Y軸左皮帶19、Y軸右皮帶27為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，Y軸右滑車12、X軸滑車13、 Y軸左滑車14、光程滑車2為運(yùn)行機(jī)構(gòu)。光程控制器的運(yùn)動(dòng)光程步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)光程皮帶4拖動(dòng)光程滑車2在光程導(dǎo)軌 3上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得設(shè)于光程滑車2上的呈90°夾角的第一反射鏡30、第二反射鏡31形成 的光程Ll和L3的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)產(chǎn)生變化。激光切割頭29的運(yùn)動(dòng)設(shè)有第五反射鏡34作為激光切割頭29的X軸滑車13放 置在X軸導(dǎo)軌17上。X軸導(dǎo)軌17安裝在導(dǎo)軌墊上，導(dǎo)軌墊兩邊分別安裝上小車安裝在兩 側(cè)導(dǎo)軌上。Y軸步進(jìn)電機(jī)10帶動(dòng)導(dǎo)軌墊進(jìn)行Y向運(yùn)動(dòng)。X軸步進(jìn)電機(jī)11與激光切割頭29 安裝在同一導(dǎo)軌墊上，由X軸步進(jìn)電機(jī)11帶動(dòng)X軸皮帶18拖動(dòng)X軸滑車13在X軸導(dǎo)軌17 上進(jìn)行X向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)恒定式飛行光路激光切割機(jī)運(yùn)行時(shí)，隨著激光切割頭29的移動(dòng)，L4和L5的長(zhǎng)度 會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)通過光程滑車在光程導(dǎo)軌上移動(dòng)使得Ll和L3的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)產(chǎn)生變化。保 證總光程(固定值)=L1+L2+L3+L4+L5。實(shí)驗(yàn)一在實(shí)驗(yàn)中我們采用900X600幅面現(xiàn)有技術(shù)的飛行光路激光切割機(jī)對(duì)A4紙 張進(jìn)行完全切穿實(shí)驗(yàn)。過程中我們始終保持切割速度和激光頻率為固定值。步驟1 在光程最短處(即激光切割幅面左上角)對(duì)A4紙做剛好切斷實(shí)驗(yàn)，然后 使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為6. OSff0步驟2 在光程居中處(即激光切割幅面的中點(diǎn)處)對(duì)A4紙做切割實(shí)驗(yàn)，我們發(fā) 現(xiàn)A4紙切割起始點(diǎn)位置并沒有斷開。使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為5. 8W。步驟3 在光程最遠(yuǎn)處(即激光切割幅面右下角)對(duì)A4紙做切割實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)切割 處完全沒有斷開。使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為5.6W。實(shí)驗(yàn)二 在實(shí)驗(yàn)中我們采用900X600幅面本發(fā)明的恒定式飛行光路激光切割機(jī)對(duì) A4紙張進(jìn)行完全切穿實(shí)驗(yàn)。過程中我們始終保持切割速度和激光頻率為固定值。步驟1 在光程最短處(激光切割幅面左上角)對(duì)A4紙做切割實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)A4 紙切割起始點(diǎn)位置并沒有斷開。使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為6. 071步驟2 在光程居中處(即激光切割幅面的中點(diǎn)處)對(duì)A4紙做切割實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)切 割處完全沒有斷開。使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為6. 06ffo步驟3 在光程最遠(yuǎn)處(激光切割幅面右下角)對(duì)A4紙做切割實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)切割處 完全沒有斷開。使用激光功率計(jì)測(cè)量激光輸出功率為6. 04W。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我們得出普通飛行光路激光切割機(jī)在900X600的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)激光 功率不穩(wěn)定大于7%，而本發(fā)明的恒定飛行光路激光切割機(jī)激光功率變化始終保持在 以內(nèi)。
具體使用時(shí)，如圖2，首先從外部輸入切割圖形文件到PC，PC通過切割軟件將圖形 轉(zhuǎn)換成激光切割程序，再通過PC的鑲?cè)胧桨蹇▽?shù)據(jù)變成電信號(hào)傳達(dá)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。切割軟件即板卡應(yīng)具備3軸聯(lián)動(dòng)功能，其中X，Y軸來控制切割頭運(yùn) 動(dòng)路程。Z軸控制光程控制器運(yùn)動(dòng)路程。Z軸的步進(jìn)量Cz始終等于Cz= (Cx+Cy)/2。將此 函數(shù)式鑲?cè)胲浖?shí)現(xiàn)對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)編程，實(shí)現(xiàn)光程的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
一種恒定式飛行光路激光切割機(jī)，包括激光發(fā)生器(8)、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭(29)，其特征在于還包括光程控制器，所述光程控制器包括光程左同步輪(5)、光程導(dǎo)軌(3)、光程右同步輪(20)、光程步進(jìn)電機(jī)(1)、光程導(dǎo)軌(3)，光程步進(jìn)電機(jī)(1)通過光程減速帶輪(7)連接至光程右同步輪(20)，光程左同步輪(5)與光程右同步輪(20)通過套有光程皮帶(4)同步運(yùn)動(dòng)，光程皮帶(4)連接有光程滑車(2)，光程滑車(2)架設(shè)在光程導(dǎo)軌(3)上，光程導(dǎo)軌(3)和光程皮帶(4)平行，光程滑車(2)上設(shè)有呈90°夾角的第一反射鏡(30)、第二反射鏡(31)，與第二反射鏡(31)平行相對(duì)還設(shè)有第三反射鏡(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒定式飛行光路激光切割機(jī)，其特征在于所述Y軸移動(dòng)機(jī) 構(gòu)包括Y軸步進(jìn)電機(jī)(10)、Y軸左下同步輪(22)、Y軸左上同步輪(23)、Y軸右下同步輪 (24)、Υ軸左導(dǎo)軌(15)、Υ軸右導(dǎo)軌(16)、聯(lián)軸器(6)，Υ軸步進(jìn)電機(jī)(10)通過Y軸減速帶輪 (28)連接至聯(lián)軸器(6)，聯(lián)軸器(6)與Y軸右下同步輪(24)通過套有Y軸右皮帶(27)同 步運(yùn)動(dòng)，聯(lián)軸器(6)還與Y軸左上同步輪(23)通過同步軸(9)連接，Y軸左上同步輪(23) 與Y軸左下同步輪(22)通過套有Y軸左皮帶(19)同步運(yùn)動(dòng)，Y軸左皮帶(19)連接有Y軸 左滑車(14)，Y軸左滑車(14)架設(shè)在Y軸左導(dǎo)軌(15)上，Y軸右皮帶(27)連接有Y軸右 滑車(12)，Y軸右滑車(12)架設(shè)在Y軸右導(dǎo)軌(16)上；所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Χ軸左同步輪(25)、Χ軸右同步輪(21)、Χ軸步進(jìn)電機(jī)(11)、Χ 軸導(dǎo)軌(17)，其中X軸步進(jìn)電機(jī)(11)通過X軸減速帶輪(26)連接至X軸右同步輪(21)， X軸左同步輪(25)與X軸右同步輪(21)通過套有X軸皮帶(18)同步運(yùn)動(dòng)，X軸皮帶(18) 連接有X軸滑車(13)，X軸滑車(13)架設(shè)在X軸導(dǎo)軌(17)上，X軸導(dǎo)軌(17)兩端連接至 Y軸左滑車(14)和Y軸右滑車(12)，X軸滑車(13)上設(shè)有第五反射鏡(34)與聚焦鏡(35) 作為激光切割頭(29)，與第五反射鏡(34)平行相對(duì)還設(shè)有第四反射鏡(33)，所述第四反射 鏡(33)與第三反射鏡(32)相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒定式飛行光路激光切割機(jī)，其特征在于光程步進(jìn)電機(jī) (1)、X軸步進(jìn)電機(jī)(11)、Y軸步進(jìn)電機(jī)(10)均還連接有用于控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒定式飛行光路激光切割機(jī)，包括激光發(fā)生器、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭，還包括光程控制器，所述光程控制器包括光程左同步輪、光程導(dǎo)軌、光程右同步輪、光程步進(jìn)電機(jī)、光程導(dǎo)軌，光程步進(jìn)電機(jī)通過光程減速帶輪連接至光程右同步輪，光程左同步輪與光程右同步輪通過套有光程皮帶同步運(yùn)動(dòng)，光程皮帶連接有光程滑車，光程滑車架設(shè)在光程導(dǎo)軌上，光程導(dǎo)軌和光程皮帶平行，光程滑車上設(shè)有呈90°夾角的第一反射鏡、第二反射鏡，與第二反射鏡平行相對(duì)還設(shè)有第三反射鏡。本發(fā)明的有益效果是光程控制器通過光程滑車在光程導(dǎo)軌上移動(dòng)補(bǔ)償光程變化，使得總光程趨于恒定。能夠大大提高激光能量輸出穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23K26/08GK101927403SQ20101024579
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者盧新泉, 向勇 申請(qǐng)人:東陽市雙燕設(shè)備有限公司