专利名称：激光切割机等光程光路控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光切割机等光程光路控制装置，该装置为激光切割机的配
套装置，用以激光切割过程中保持传输的光程长度恒定，保证在有效加工范围内均有同样 的切割质量。
背景技术：
在激光切割过程中，由于激光本身光束发散角的影响，光程长度变化会导致聚焦 前的光束直径尺寸的变化，入射光束的直径越大，焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前 光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化，采取增加等光程装置的方式，通过对光程的补 偿，即当远端加工致使光程增加时使补偿光路縮短；反之当近端加工致使光程减小时，使补 偿光路增加，从而保证切割过程中光路长度恒定，确保在切割的任意点，其加工质量一致。 目前，在大幅面激光加工领域中，为保证在加工范围内的光斑直径大小不变，多采 用在传输光路中增加补偿反射镜座的方式，中国专利200620144696. 6给出了一种补偿装 置，该装置增加独立的驱动机构及运动导轨副，不但结构复杂、造价高且精度不高。特别是 该装置如何控制补偿不是十分清楚。
发明内容本实用新型的目的是涉及一种结构简单、精度高、光束传输质量高、保证切割过程 中光路长度恒定的激光切割机等光程光路控制装置。 本实用新型的技术方案本实用新型的激光切割机等光程光路控制装置包括激光 源、光路上的补偿反射镜机构及其补偿机构驱动、激光切割头上的反射镜、激光切割头及其 驱动，其补偿反射镜机构和激光切割头共用横梁上的一个直线导轨副，补偿机构驱动和激 光切割头驱动共用横梁上的一个传动副；补偿反射镜机构的运动方向与激光切割头的运动 方向一致并同时开始和停止，补偿反射镜机构在横梁直线导轨副上的运动速度V1与激光
切割头在横梁直线导轨副上的运动速度V2之间的比例是vi : V2 = i : 2。 所述的激光切割机等光程光路控制装置，激光切割头驱动和补偿机构驱动均采用 电机带动齿轮，激光切割头驱动的输出齿轮和补偿机构驱动的输出齿轮都与安装在横梁上 的传动齿条匹配啮合。 所述的激光切割机等光程光路控制装置，补偿反射镜机构包括L型滑台，L型滑 台上有托架，第一补偿反射镜与第二补偿反射镜相互垂直安装在托架的两臂上，与激光切 割头上的激光切割头反射镜在同一水平面上，并且第二补偿反射镜与激光切割头反射镜垂 直，L型滑台与激光切割头的滑座一起安装在横梁的直线导轨副上，L型滑台上安装补偿机 构驱动电机，补偿机构驱动电机的输出端安装输出齿轮。 所述的激光切割机等光程光路控制装置，补偿机构驱动的输出齿轮与激光切割头 驱动的输出齿轮的齿数比是l : 2。 所述的激光切割机等光程光路控制装置，补偿机构驱动的输出齿轮与激光切割头
3驱动的输出齿轮的齿数相同，补偿机构驱动电机的转速与激光切割头驱动电机的转速比是1 ! 2。 本实用新型的优点本实用新型的激光切割机等光程控制装置与激光切割头组件安装在公共的高精度直线导轨上，安装空间紧凑；共用同一高精度传动副，补偿反射镜座运动平稳，不会因镜座运动过程中的位置偏差而影响光束传输质量；L型滑台在横梁直线导轨副上的运动速度VI与激光切割头在横梁直线导轨副上的运动速度V2之间的比例是VI : V2 = l : 2。由于两光程补偿镜座与加工头运动方向呈垂直方向设置，故而光程补偿
镜座行程与加工头行程的比例是i : 2，以保持从激光发生器到激光切割头的光路长度始
终保持一致，使得激光的散射光斑直径固定，角度恒定，切割头形成的焦斑直径和焦涉均一致，可提高切割质量，尤其对于厚的板材切割质量更是大大提高。
图1是本实用新型在应用状态时的整体结构示意图。[0012] 图2是光路传输示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的具体结构[0014] 图1是本实用新型在应用状态时的整体结构示意图 本实用新型主要包括激光源ll，光路12上的补偿反射镜机构及其补偿机构驱动、激光切割头10上的激光切割头反射镜9、激光切割头的驱动4，补偿反射镜机构和激光切割头共用横梁13上的一个直线导轨副l，补偿驱动和激光切割头驱动共用横梁上的同一个传动副2。 横梁13上固定直线导轨副1、齿条2，滑座3安装在直线导轨副1上，与直线导轨副1匹配，可在直线导轨副1上滑动。滑座3侧固定激光切割头10，滑座3上安装激光切割头驱动电机4，激光切割头驱动电机4的输出安装传动齿轮4a，传动齿轮4a与安装在横梁上的齿条2啮合。 补偿反射镜机构包括L型滑台5， L型滑台5上安装的托架7，第一补偿反射镜8a与激光源ll的光路12成45。角。第一补偿反射镜8a与第二补偿反射镜8b相互垂直安装在托架7的两臂上，与激光切割头反射镜9在同一水平面上，并且第二补偿反射镜8b与激光切割头反射镜9垂直。L型滑台5与激光切割头10 —起安装在横梁的直线导轨副1上，L型滑台5上安装补偿机构驱动电机6，补偿机构驱动电机6的输出齿轮6a，输出齿轮6a与安装在横梁13上的激光切割头传动齿条2匹配啮合，L型滑台5的运动方向与激光切割头的运动方向一致并同时开始和停止，L型滑台5在横梁直线导轨副上的运动速度V1与激光切割头在横梁直线导轨副上的运动速度V2之间的比例是V1 : V2 = l : 2，实现光程补偿。其速比关系的实现方式有两种一种是L型滑台的输出齿轮6a与激光切割头传动齿轮4a，采用相同齿数，补偿机构驱动电机的转速与激光切割头驱动电机的转速比是l : 2。另一种是补偿机构驱动的输出齿轮6a与激光切割头驱动的输出齿轮4a的齿数比是l : 2，补偿机构驱动电机的转速与激光切割头驱动电机的转速相同。 本实用新型的光路传输过程为激光源11发射出的激光发射至位于L型滑台5上方安装的第一补偿反射镜8a上，再由与之垂直的第二补偿反射镜8b反射到激光切割头反射镜9，最后进入激光切割头内部，由激光切割头内部的聚焦镜聚焦在待加工工件上。[0019] 图2是光路传输示意图 在加工过程中，当激光切割头进行远端加工致使光程增加时，L型滑台5与激光切割头同时作同向运动，由于两个补偿镜布置方向与加工头运动方向垂直，故如图2所示，当激光切割头沿Y轴方向运动距离2Y时，补偿反射镜8a、8b运动距离为Y，从而保证光程长度恒定。 即激光切割头在位置①时，光程Ll = A+Y+B+Y+C = A+B+C+2Y ; 当激光切割头从位置①运动到位置②时，激光切割头移动的距离为2Y，两补偿反
射镜移动的距离为Y，光程L2 = A+B+C+2Y，光程长度不变。确保在切割的任意点，其加工质
量一致。 激光切割头工作时，齿轮齿条传动机构带动两补偿反射镜所在的滑台作同向运
动，运动速度之比是vi : V2 = i : 2，以保持从激光源到激光切割头的光路长度始终保
持一致，使得激光的散射光斑直径固定，角度恒定，激光切割头形成的焦斑直径和焦涉均一致，可提高切割质量，尤其对于厚的板材切割质量更是大大提高。 本实用新型的核心是等光程补偿反射镜机构和激光切割头组件均安装在机床横梁上，共用横梁上的直线导轨支撑、由各自的传动输出与安装在横梁上的同一高精度传动副配合，作轴向运动，实现等光程控制。因此，凡是等光程补偿反射镜机构和激光切割头组件共用直线导轨支撑和同一传动副的，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种激光切割机等光程光路控制装置，包括激光源、光路上的补偿反射镜机构及其补偿机构驱动、激光切割头上的反射镜、激光切割头及其驱动，其特征在于补偿反射镜机构和激光切割头共用横梁上的一个直线导轨副，补偿机构驱动和激光切割头驱动共用横梁上的一个传动副；补偿反射镜机构的运动方向与激光切割头的运动方向一致并同时开始和停止，补偿反射镜机构在横梁直线导轨副上的运动速度V1与激光切割头在横梁直线导轨副上的运动速度V2之间的比例是V1∶V2＝1∶2。
2. 根据权利要求1所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于激光切割头 驱动和补偿机构驱动均采用电机带动齿轮，激光切割头驱动的输出齿轮(4a)和补偿机构 驱动的输出齿轮(6a)都与安装在横梁(13)上的传动齿条(2)匹配啮合。
3. 根据权利要求1或2所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于补偿反 射镜机构包括L型滑台(5)，L型滑台(5)上有托架(7)，第一补偿反射镜(8a)与第二补偿 反射镜(8b)相互垂直安装在托架(7)的两臂上，与激光切割头反射镜(9)在同一水平面 上，并且第二补偿反射镜(8b)与激光切割头反射镜(9)垂直，L型滑台(5)与激光切割头 的滑座(3) —起安装在横梁的直线导轨副(1)上，L型滑台(5)上安装补偿机构驱动电机 (6)，补偿机构驱动电机(6)的输出端安装输出齿轮(6a)。
4. 根据权利要求2所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于补偿机构驱 动的输出齿轮(6a)与激光切割头驱动的输出齿轮(4a)的齿数比是l : 2，补偿机构驱动电 机的转速与激光切割头驱动电机的转速相同。
5. 根据权利要求3所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于补偿机构驱 动的输出齿轮(6a)与激光切割头驱动的输出齿轮(4a)的齿数比是l : 2，补偿机构驱动电 机的转速与激光切割头驱动电机的转速相同。
6. 根据权利要求2所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于补偿机构驱 动的输出齿轮(6a)与激光切割头驱动的输出齿轮(4a)的齿数相同，补偿机构驱动电机的 转速与激光切割头驱动电机的转速比是l : 2。
7. 根据权利要求3所述的激光切割机等光程光路控制装置，其特征在于补偿机构驱 动的输出齿轮(6a)与激光切割头驱动的输出齿轮(4a)的齿数相同，补偿机构驱动电机的 转速与激光切割头驱动电机的转速比是l : 2。
专利摘要本实用新型提供一种激光切割机等光程光路控制装置，包括激光源、光路上的补偿反射镜机构及其补偿机构驱动、激光切割头上的反射镜、激光切割头及其驱动，补偿反射镜机构和激光切割头共用横梁上的一个直线导轨副，补偿机构驱动和激光切割头驱动共用横梁上的一个传动副；补偿反射镜机构的运动方向与激光切割头的运动方向一致并同时开始和停止，补偿反射镜机构在横梁直线导轨副上的运动速度V1与激光切割头在横梁直线导轨副上的运动速度V2之间的比例是V1∶V2＝1∶2。当激光切割头沿Y轴方向运动距离2Y时，补偿反射镜8a、8b运动距离为Y，从而保证光程长度恒定。
文档编号B23K26/42GK201500852SQ200920085139
公开日2010年6月9日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者李家军, 李斌, 王晟, 邓家科 申请人:武汉法利莱切割系统工程有限责任公司