CN110899982A - 一种四轴并联五头激光抛光机 - Google Patents

Abstract

目前随着科技的进步和人民生活水平的提高，对产品的需求量不断增加，这就需要提高产品的生产速度，细化到产品抛光工艺上，就得提高抛光效率，单个或双个激光发射源已经不能满足需求，为此本专利提出一种四轴并联五头激光抛光机，本发明涉及一种激光抛光装置，尤其涉及一种四轴并联五头激光抛光装置。主要包含基于嵌入式激光功率控制系统、多头激光抛光系统、一键启动控制电路系统、四轴并联数控伸缩杆结构等，通过计算机软件连接激光脉宽功率调制卡，实现对高功率光纤激光器系统的精确控制，完成复杂工件的表面处理，并通过表面粗糙度检测仪传感器实时反馈工件表面的粗糙度值。

Description

一种四轴并联五头激光抛光机

一、技术领域：

本发明涉及一种激光抛光装置，尤其涉及一种四轴并联五头激光抛光机装置。

二、背景技术：

传统抛光是指利用机械、化工或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，利用抛光工具和磨料颗粒或其它的抛光介质对工件表面进行的修饰加工。随着科技的进步，现在大多采用激光抛光，激光抛光是利用激光与材料表面相互作用进行加工的，激光与材料之间的作用方式有热作用和光化学作用，可把激光抛光分为热抛光和冷抛光。激光抛光是一种非接触式抛光，不仅能对平面进行抛光，还能对各种曲面抛光，同时对环境污染小，可以实现局部抛光，特别适用于超硬材料和超脆材料的精密加工。

但目前随着科技的进步和人民生活水平的提高，对产品的需求量不断增加，这就需要提高产品的生产速度，细化到产品抛光工艺上，就得提高抛光效率，单个或双个激光发射源已经不能满足需求，为此本专利提出一种四轴并联五头激光抛光机。

三、发明内容：

本发明涉及一种激光抛光装置，尤其涉及一种四轴并联五头激光抛光机。主要包含基于嵌入式激光功率控制系统、多头激光抛光系统、一键启动控制电路系统、四轴并联数控伸缩杆结构等。

结构一：设置基于嵌入式激光功率控制系统

针对传统激光功率稳定系统存在硬件设计体积较大、成本较高等缺陷，本专利采用基于嵌入式技术的激光功率自动控制系统，该系统硬件包括A/D转换器、嵌入式FPGA为控制器、PD背向光探测器以及低通滤波器等，它们完成激光功率信号的采集、转换以及激光功率的自动控制后，软件采用PWM算法完成系统软件运算控制，采用单片机功率控制方法增强激光器功率控制的稳定性，实现激光器功率功率的自动控制。

结构二：设置了四轴并联数控伸缩杆结构

四个数控伸缩杆组成四轴并联结构，伸缩杆上端通过万向铰链支座与并联动板固定，伸缩杆底端通过万向铰链支座连接到并联基板，激光器机体通过三角支板固定在四轴并连动板上面，这样并联动板与四个数按伸缩杆与基板组成四轴并联结构，嵌入式单片机就可通过PWM脉宽调制算法控制实时脉冲的占空比来每根伸缩杆中电机的工作速度与工作行程，进而控制调节激光头的扫描范围，从而增大每一个激光器的工作扫描效率，大大提高了整个设备的工作效率。

结构三：设置多头激光抛光系统

本专利的多头激光抛光系统由五个独立的激光单元，每一个激光单元都是有激光扫描器、场镜、红光，高功率连续光纤激光器、激光电源、激光扫描器电源、红光电源、激光头连接件等硬件组成东南西北四个水平四轴并联激光扫描头和一个垂直四轴并联激光扫描头。激光抛光主要分为热抛光与冷抛光，根据热抛光对金属的主要作用不同，又分为热融化抛光和热蒸发抛光。本专利是采用热蒸发抛光机理，这就要求激光器连续不断的发射出的峰值功率极大的激光，从而使被加工材料表面温度大于材料沸点，因此本专利中采用高功率连续激光器。

结构四：设置一键启动控制电路系统及相关构件

设置一键启动控制电路系统主要由交流接触器、带指示灯的触点开关两个(一个为红灯，一个为绿灯)、接线端子、振镜电源(带5路输出)、激光电源等硬件组成，电源线的末端必须通过接线端子连接交流接触器与触电开关，采用一键启动控制电路不仅能方便操作人员操作，而且还能避免安全事故的发生，当操作人员停止工作后，只需按下红色按钮即可断开设备所有电源，大大提高了设备的安全性能。

以上结构结合综合形成了一种四轴并联五头激光抛光机。

本发明的核心内容：设置东、南、西、北四个水平四轴并联激光扫描头，在抛光件上方设置垂直四轴并联激光扫描头，四轴并联激光扫描头构成如下，激光扫描器通过连接件连接到激光器机体上，激光器机体通过三角支板固定在四轴并连动板上面，四轴并联动板下面设置四个数控伸缩杆，四个数控伸缩杆下面设置基板，并联动板与四个数按伸缩杆与基板组成四轴并联结构，数控伸缩杆的上端通过万向铰链支座连接固定在并联动板的四个角上，数控伸缩杆的下端通过万向铰链支座连接固定在基板上，垂直四轴并联激光扫描头的激光器机体尾端通过焊接的方式固定到支撑钢梁上，钢梁的另一端通过可调角度的固定饺链铰接到支撑钢立柱上，支撑钢立柱通过支撑钢立柱法兰盘与并联动板固定在一起，采用六个M8沉头螺钉进行固定，组成垂直四轴并联激光扫描头。

把工件放置于可旋转工作台上，并联控制五个激光头的空间位置，然后按下一键启动的绿色按钮，启动设备，电脑运行软件，调节并联控制五个激光头的空间位置参数，四个水平四轴并联激光扫描头与垂直四轴并联激光扫描头，开始工作，在工作过程中，表面粗糙度检测仪会实时监测工件表面的粗糙度，并将其实时数据传输回电脑，反馈加工到合格。

设置了四轴并联数控伸缩杆系统，每四个数控伸缩杆为一个单元，共同承载并调节一个激光器的方向，通过PWM算法和电机驱动器实现控制每个伸缩杆里的电机的工作行程与速度，既能延长电机的使用寿命，又能使伸缩杆稳定的带动并联动板进行方向的调制，进而达到调节激光头的扫描范围的目的。

附图说明：

附图为发明的结构图和控制示意图，分别为：图1是本专利整体结构图，图2是四轴并联激光头结构，图3是部分结构的右侧视图，图4是一键启动控制电路图，其中分别为：1.激光器机体，2.控制计算机，3.控制机柜，4.计算机与激光器联接电缆，5.并联基板，6.工作台支撑块，7.可旋转工作台，8.工件，9.表面粗超度测量仪，10.激光扫描器，11.激光场镜，12.连接筒，13.并联动板，14.激光器数据电缆，15.万向铰链支座，16.数控伸缩杆，17.伸缩杆电源线，18.支撑钢梁，19.支撑钢立柱，20.支撑钢立柱法兰盘，21.南水平四轴并联激光扫描头，22.西水平四轴并联激光扫描头，23.垂直四轴并联激光扫描头，24.东水平四轴并联激光扫描头，25.北水平四轴并联激光扫描头，26.可调角度的固定饺链。

四、具体实施方式：

本发明的具体实施方式为：设置东、南、西、北四个水平四轴并联激光扫描头，在抛光件上方设置垂直四轴并联激光扫描头24，四轴并联激光扫描头构成如下，激光扫描器10通过连接件12连接到激光器机体1上，激光器机体通过三角支板固定在四轴并连动板13上面，四轴并联动板13下面设置四个数控伸缩杆16，四个数控伸缩杆16下面设置基板5，并联动板13与四个数按伸缩杆16与基板5组成四轴并联结构，数控伸缩杆16的上端通过万向铰链支座15连接固定在并联动板13的四个角上，数控伸缩杆16的下端通过万向铰链支座15连接固定在基板上5，垂直四轴并联激光扫描头23的激光器机体1尾端通过焊接的方式固定到支撑钢梁18上，钢梁的另一端通过可调角度的固定饺链26铰接到支撑钢立柱19上，支撑钢立柱19通过支撑钢立柱法兰盘20与并联动板13固定在一起，采用六个M8沉头螺钉进行固定，组成垂直四轴并联激光扫描头24。激光数据电缆14从激光器机身尾端伸出并延长连接到控制机柜3里的激光功率脉冲调制卡上。

工作过程：把工件放置于可旋转工作台上，调节五个激光头的位置，然后按下一键启动的绿色按钮，整个设备即可通电，进入工作状态，然后电脑开机运行软件，调节好参数，设备便开始工作，在工作过程中，表面粗糙度检测仪会实时监测工件表面的粗糙度，并将其实时数据传输回电脑，加工完工件后，先关闭电脑，再按下一键启动的红色按钮即可，此时设备全部断电。

设置一键启动电路满足只要总电源线接上220V电压，指示红灯就亮起，在准备开启设备工作时，按下绿色按钮后，绿灯亮起，红灯熄灭，交流接触器主触头吸合，整个设备通电，当设备停止工作后，再次按下红色按钮，红灯亮，绿灯灭，交流接触器主触头分离，整个设备断电，具体的连接电路图在说明书最后的附图4。

Claims (2)

1.一种四轴并联五头激光抛光机，其特征为：设置东、南、西、北四个水平四轴并联激光扫描头，在抛光件上方设置垂直四轴并联激光扫描头，四轴并联激光扫描头构成如下，激光扫描器通过连接件连接到激光器机体上，激光器机体通过三角支板固定在四轴并连动板上面，四轴并联动板下面设置四个数控伸缩杆，四个数控伸缩杆下面设置基板，并联动板与四个数按伸缩杆与基板组成四轴并联结构，数控伸缩杆的上端通过万向铰链支座连接固定在并联动板的四个角上，数控伸缩杆的下端通过万向铰链支座连接固定在基板上，垂直四轴并联激光扫描头的激光器机体尾端通过焊接的方式固定到支撑钢梁上，钢梁的另一端通过可调角度的固定饺链铰接到支撑钢立柱上，支撑钢立柱通过支撑钢立柱法兰盘与并联动板固定在一起，采用六个M8沉头螺钉进行固定，组成垂直四轴并联激光扫描头。

2.根据权利要求1所述的一种四轴并联五头激光抛光机，其特征为：把工件放置于可旋转工作台上，调节五个激光头的位置，然后按下一键启动的绿色按钮，整个设备即可通电，进入工作状态，然后电脑开机运行软件，调节好参数，设备便开始工作，在工作过程中，表面粗糙度检测仪会实时监测工件表面的粗糙度，并将其实时数据传输回电脑，加工完工件后，工人师傅先关闭电脑，再按下一键启动的红色按钮即可，此时设备全部断电。

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