CN102554464A - 激光切割机的全行程光路补偿装置 - Google Patents

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罗敬文
宋维建
张鹏程
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Abstract

本发明提供了一种激光切割机的全行程光路补偿装置，它设置在激光切割机的激光发生器与激光切割头之间，包括第一光束反射镜座、第二光束反射镜座、电机、第三光束反射镜座、第四光束反射镜座和第五光束反射镜座。其中第一光束反射镜座与激光发生器之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座与第三光束反射镜座之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座、电机和第三光束反射镜座固定安装在同一个底座上并可一起沿X轴方向移动。本发明能够补偿光路在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的变化总量，使光束在空间传播过程中，保证光程长度不变；并且光路补偿量的计算由配套的控制软件实现，无需复杂的机构，整体结构简单，使用方便快捷。

Description

激光切割机的全行程光路补偿装置
技术领域
本发明涉及激光技术，特别涉及一种激光切割机的全行程光路补偿装置。
背景技术
激光切割作为一种新型热切割技术，具有切割速度快、生产效率高、切割端面质量好、热影响区小和环保等优点。已经成为主要的金属板材切割方式之一，得到了越来越广泛的应用。随着大功率激光切割技术的不断发展，激光切割的加工能力、效率和质量都在不断提高。
激光切割机具有二个或二个以上的直线运动轴。在切割过程中，激光在光路中实际传输的距离是变化的。但是，由于激光在空间传播过程中有一定的发散性，激光束的可利用区域(如图2所示的束腰处A，此处高斯光绝对平行传输，且能量密度最大)范围较小，因此在激光切割的全行程中，由于光路长度变化很难将工件一直限制在激光束可利用区域中，会产生由于激光光束发散所引起的工件加工质量不均衡的缺陷。目前已研制的激光切割机光路补偿装置大多为单坐标轴补偿，不能满足具有X、Y、Z三个直线运动轴的三维激光切割机的加工要求。
发明内容
本发明的目的，在于克服现有技术的不足，提供一种激光切割机的全行程光路补偿装置，使光束在空间传播过程中的光程长度不变，稳定光束的质量，提高激光加工质量。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种激光切割机的全行程光路补偿装置，设置在激光切割机的激光发生器与激光切割头之间，包括第一光束反射镜座、第二光束反射镜座、电机、第三光束反射镜座、第四光束反射镜座和第五光束反射镜座；激光发生器沿Y轴方向射出激光，第一光束反射镜座设置在激光发生器的光路上并将激光反射成沿X轴方向前进；第二光束反射镜座设置在第一光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第三光束反射镜座设置在第二光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿X轴反向前进；第四光束反射镜座设置在第三光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第五光束反射镜座设置在第四光束反射镜座的光路上并将激光沿Z轴方向反射至激光切割头；第一光束反射镜座与激光发生器之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座与第三光束反射镜座之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座、电机和第三光束反射镜座固定安装在同一个底座上并可一起沿X轴方向移动；第四光束反射镜座、第五光束反射镜座和激光切割头组成激光切割机的工作头并可一起沿X轴方向移动；第五光束反射镜座和激光切割头可一起沿Y轴方向移动；激光切割头可沿Z轴方向移动。
所述的激光切割机设有用于检测激光切割头、第五光束反射镜座和第四光束反射镜座在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的位移总量的传感器或数控系统，并设有配套的控制软件计算所需的补偿值，发出指令驱动电机，带动第二光束反射镜座和第三光束反射镜座沿X轴方向移动相应的距离，以补偿光程的改变，使总光程长度保持为恒定值。
本发明的激光切割机的全行程光路补偿装置与现有技术相比，更适应三维激光切割的要求，能够补偿光路在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的变化总量，使光束在空间传播过程中，保证光程长度不变；并且光路补偿量的计算由配套的控制软件实现，无需复杂的机构，整体结构简单，使用方便快捷。
附图说明
图1为本发明激光切割机的全行程光路补偿装置的结构示意图；
图2为激光束的发散性示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明的激光切割机的全行程光路补偿装置，设置在激光切割机的激光发生器1与激光切割头8之间，包括第一光束反射镜座2、第二光束反射镜座3、电机4、第三光束反射镜座5、第四光束反射镜座6和第五光束反射镜座7。激光发生器1沿Y轴方向射出激光，第一光束反射镜座2设置在激光发生器1的光路上并将激光反射成沿X轴方向前进；第二光束反射镜座3设置在第一光束反射镜座1的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第三光束反射镜5座设置在第二光束反射镜座3的光路上并将激光反射成沿X轴反向前进；第四光束反射镜座6设置在第三光束反射镜座5的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第五光束反射镜座7设置在第四光束反射镜座6的光路上并将激光沿Z轴方向反射至激光切割头8。第一光束反射镜座2与激光发生器1之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座3与第三光束反射镜座5之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座3、电机4和第三光束反射镜座5固定安装在同一个底座9上并可一起沿X轴方向移动；第四光束反射镜座6、第五光束反射镜座7和激光切割头8组成激光切割机的工作头并可一起沿X轴方向移动；第五光束反射镜座7和激光切割头8可一起沿Y轴方向移动；激光切割头8可沿Z轴方向移动。
本发明中的激光切割机设有用于检测激光切割头8、第五光束反射镜7座和第四光束反射镜座6在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的位移总量的传感器或数控系统，并设有配套的控制软件计算所需的补偿值，发出指令驱动电机4，带动第二光束反射镜座3和第三光束反射镜座5沿X轴方向移动相应的距离，以补偿光程的改变，使总光程长度保持为恒定值。
下面参照图1详细描述本发明的工作过程：激光束从激光器1中发出，经过第一光束反射镜座2反射后沿X轴方向前进，经过第二光束反射镜座3、第三光束反射镜座5的连续反射，沿X轴反方向前进，经过第四光束反射镜座6的反射，激光束沿Y轴方向前进，再经过第五光束反射镜座7的垂直反射，激光束沿Z轴方向前进，进入切割头8，聚焦后射出激光头，实现切割加工。
本发明的光路补偿原理为：当工作头(包括激光切割头8、第五光束反射镜座7和第四光束反射镜座6)的位置发生变化时，激光束光程的变化(即工作头在X、Y、Z三个轴向的位移)可由激光切割机的传感器或数控系统检测出来，通过配套控制软件，自动计算变化量及相应补偿值，而后控制软件发出指令，驱动电机，带动第二光束反射镜座3、第三光束反射镜座5沿X轴方向移动相应距离，保持总光程长度为恒定值。

Claims (2)

1.一种激光切割机的全行程光路补偿装置，设置在激光切割机的激光发生器与激光切割头之间，其特征在于：包括第一光束反射镜座、第二光束反射镜座、电机、第三光束反射镜座、第四光束反射镜座和第五光束反射镜座；激光发生器沿Y轴方向射出激光，第一光束反射镜座设置在激光发生器的光路上并将激光反射成沿X轴方向前进；第二光束反射镜座设置在第一光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第三光束反射镜座设置在第二光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿X轴反向前进；第四光束反射镜座设置在第三光束反射镜座的光路上并将激光反射成沿Y轴方向前进；第五光束反射镜座设置在第四光束反射镜座的光路上并将激光沿Z轴方向反射至激光切割头；第一光束反射镜座与激光发生器之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座与第三光束反射镜座之间具有恒定的距离；第二光束反射镜座、电机和第三光束反射镜座固定安装在同一个底座上并可一起沿X轴方向移动；第四光束反射镜座、第五光束反射镜座和激光切割头组成激光切割机的工作头并可一起沿X轴方向移动；第五光束反射镜座和激光切割头可一起沿Y轴方向移动；激光切割头可沿Z轴方向移动。
2.如权利要求1所述的激光切割机的全行程光路补偿装置，其特征在于：所述的激光切割机设有用于检测激光切割头、第五光束反射镜座和第四光束反射镜座在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的位移总量的传感器或数控系统，并设有配套的控制软件计算所需的补偿值，发出指令驱动电机，带动第二光束反射镜座和第三光束反射镜座沿X轴方向移动相应的距离，以补偿光程的改变，使总光程长度保持为恒定值。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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