RU2111100C1 - Optical focusing system with non-coaxial focusing optics - Google Patents
Optical focusing system with non-coaxial focusing optics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111100C1 RU2111100C1 RU97104199A RU97104199A RU2111100C1 RU 2111100 C1 RU2111100 C1 RU 2111100C1 RU 97104199 A RU97104199 A RU 97104199A RU 97104199 A RU97104199 A RU 97104199A RU 2111100 C1 RU2111100 C1 RU 2111100C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- tubular body
- optical head
- housing
- vertical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки материалов, а конкретнее к оптико-фокусирующим системам с несоосной фокусирующей оптикой для лазерных технологических установок и комплексов. The invention relates to equipment for laser processing of materials, and more particularly to optical focusing systems with non-coaxial focusing optics for laser processing systems and complexes.
Известные опто-фокусирующие системы с несоосной фокусирующей оптикой включают в свой состав вертикальный трубчатый корпус для прохождения внутри его лазерного луча, механизм вращения корпуса вокруг его оси, первое поворотное зеркало в нижней части корпуса для отклонения лазерного луча под углом 90o, оптическую головку, закрепленную на некотором расстоянии от оси трубчатого корпуса и состоящую из второго поворотного зеркала для направления лазерного луча от первого поворотного зеркала вертикально вниз и фокусирующей линзы, расположенной под вторым поворотным зеркалом [1].Known opto-focusing systems with misaligned focusing optics include a vertical tube body for passing inside its laser beam, a mechanism for rotating the body around its axis, a first swivel mirror in the lower part of the body to deflect the laser beam at an angle of 90 o , an optical head mounted located at some distance from the axis of the tubular body and consisting of a second rotary mirror for directing the laser beam from the first rotary mirror vertically downward and a focusing lens, under the second rotary mirror [1].
Недостаток этих известных устройств заключается в том, что при лазерной обработке по круговой траектории диаметр окружности изменять невозможно. В результате технологические возможности устройств ограничены. The disadvantage of these known devices is that when laser processing along a circular path, the diameter of the circle cannot be changed. As a result, the technological capabilities of the devices are limited.
Известна также оптико-фокусирующая система с несоосной фокусирующей оптикой, включающая в свой состав вертикальный трубчатый корпус для прохождения внутри его лазерного луча, механизм вращения корпуса вокруг его оси, первое поворотное зеркало в нижней части корпуса для отклонения лазерного луча под углом 90o, фланец на нижнем конце трубчатого корпуса, каретку с механизмом ее перемещения по нижней поверхности фланца перпендикулярно оси трубчатого корпуса, оптическую головку, закрепленную на каретке на некотором расстоянии от оси трубчатого корпуса и состоящую из поворотного зеркала для направления лазерного луча от первого поворотного зеркала вертикально вниз и фокусирующей линзы, расположенной под вторым поворотным зеркалом [2].An optical focusing system with non-coaxial focusing optics is also known, including a vertical tubular housing for passing inside its laser beam, a rotation mechanism of the housing around its axis, a first swivel mirror in the lower part of the housing to deflect the laser beam at an angle of 90 o , a flange on the lower end of the tubular body, a carriage with a mechanism for moving it along the bottom surface of the flange perpendicular to the axis of the tubular body, an optical head mounted on the carriage at some distance from the axis of the tube of the housing and consisting of a rotating mirror for directing the laser beam from the first rotating mirror vertically downward and a focusing lens disposed at a second turning mirror [2].
С помощью этого устройства можно обрабатывать окружности различных диаметров. Это устройство является наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту, т.е. является прототипом. With this device you can process circles of various diameters. This device is the closest technical solution to the claimed object, i.e. is a prototype.
Недостатком прототипа является невысокое качество обработки из-за изменения расстояния до обрабатываемого материала при его короблении, а также трудность обработки материалов различной толщины или находящихся на разном расстоянии от фокусирующей линзы. The disadvantage of the prototype is the low quality of processing due to changes in the distance to the processed material when it is warped, as well as the difficulty of processing materials of different thicknesses or at different distances from the focusing lens.
Задачами предлагаемого изобретения являются повышение качества обработки и расширение технологических возможностей. The objectives of the invention are to improve the quality of processing and expanding technological capabilities.
Указанные задачи в предложенной оптико-фокусирующей системе с несоосной фокусирующей оптикой выполняются за счет того, что трубчатый корпус имеет механизм перемещения его по вертикали, на нижней поверхности фланца, имеется вторая каретка с механизмом перемещения ее поперек трубчатого корпуса, на обеих каретках в одной плоскости с осью оптической головки имеются вертикальные пальцы с шаровыми опорами на конце для прижатия к поверхности обрабатываемого материала, устанавливаемые симметрично по обе стороны от оси трубчатого корпуса, а оптическая головка имеет механизм для вертикального перемещения фокусирующей линзы. These tasks in the proposed optical focusing system with non-coaxial focusing optics are performed due to the fact that the tubular body has a mechanism for moving it vertically, on the bottom surface of the flange, there is a second carriage with a mechanism for moving it across the tubular body, on both carriages in the same plane with the axis of the optical head has vertical fingers with spherical bearings at the end for pressing against the surface of the processed material, mounted symmetrically on both sides of the axis of the tubular body, and about The optical head has a mechanism for vertically moving the focusing lens.
В оптико-фокусирующей системе с несоосной фокусирующей оптикой по п. 2 на обоих каретках имеются по два вертикальных пальца с шаровыми опорами, установленные симметрично по обе стороны от оси трубчатого корпуса; два на расстоянии меньшем, чем оптическая головка, а два на расстоянии большем, чем оптическая головка. In an optical focusing system with misaligned focusing optics according to
В оптико-фокусирующей системе с несоомной фокусирующей оптикой по п. 3 пальцы и оптическая головка закреплены на подсоединенных к нижней поверхности кареток поворотных планшайбах, причем ось вращения одной планшайбы совмещена с осью оптической головки, а ось вращения второй планшайбы расположена симметрично относительно оси трубчатого корпуса. In an optical focusing system with non-coaxial focusing optics according to
Наличие в предложенной оптико-фокусирующей системе с несоосной фокусирующей оптикой механизма перемещения трубчатого корпуса по вертикали, вертикальных пальцев с шаровыми опорами на конце, закрепленных на двух каретках, имеющих механизмы перемещения кареток перпендикулярно оси трубчатого корпуса позволяет уменьшить деформацию обрабатываемого материала за счет прижатия этого материала в симметричных точках относительно оси трубчатого корпуса. The presence in the proposed optical focusing system with misaligned focusing optics of a vertical movement of the tubular body, vertical fingers with spherical bearings at the end, mounted on two carriages having mechanisms for moving the carriages perpendicular to the axis of the tubular body allows to reduce the deformation of the processed material by compressing this material in symmetric points relative to the axis of the tubular body.
Наличие на каждой каретке по два вертикальных пальца с шаровыми опорами приводит к уменьшению деформации обрабатываемого материала по обе стороны от зоны обработки, что очень важно, например, при сварке. The presence on each carriage of two vertical fingers with spherical bearings leads to a decrease in the deformation of the processed material on both sides of the processing zone, which is very important, for example, during welding.
Эти конструктивные меры также приводят к сохранению постоянного расстояния от фокусирующей оптики до обрабатываемой поверхности и, вследствие этого, к повышению качества обработки. Качество обработки повышается и за счет наличия механизма вертикального перемещения линзы в оптической головке, так как этот механизм позволяет оптимизировать заглубление фокуса относительно поверхности обрабатываемого материала при изменении его толщины, что очень важно при выполнении операции резки, перфорации отверстий, сварке. These design measures also lead to maintaining a constant distance from the focusing optics to the surface being treated and, as a result, to improving the quality of processing. The processing quality is also improved due to the presence of a mechanism for vertical movement of the lens in the optical head, since this mechanism allows optimizing the depth of focus relative to the surface of the processed material when its thickness changes, which is very important when performing cutting, hole punching, and welding operations.
Наличие механизма перемещения трубчатого корпуса по вертикали позволяет вести обработку материалов различной толщины или обработку волнистых поверхностей. Закрепление пальцев с шаровыми опорами и оптического головки на поворотных планшайбах, ось вращения одной из которых совмещена с осью оптической головки, а ось вращения второй расположена симметрично относительно очи трубчатого корпуса, дает возможность располагать точки прижатия обрабатываемого материала как внутри обрабатываемой окружности, так и снаружи. Это расширяет технологические возможности устройства. The vertical movement of the tubular body allows the processing of materials of various thicknesses or the processing of wavy surfaces. The fastening of the fingers with ball bearings and the optical head on the rotary plates, the axis of rotation of one of which is aligned with the axis of the optical head, and the axis of rotation of the second is located symmetrically with the eyes of the tubular body, makes it possible to locate the pressure points of the processed material both inside the machined circle and outside. This extends the technological capabilities of the device.
Схема предложенной оптико-фокусирующей системы с несоосной фокусирующей оптикой показана на фиг. 1. Она состоит из вертикального трубчатого корпуса 1, внутри которого проходит лазерный луч. Корпус 1 имеет механизм его вращения 2 вокруг оси B и механизм перемещения его по вертикали 3 вдоль оси A. На нижнем конце трубчатого корпуса 1 под углом 45o к его оси закреплено новое поворотное зеркало 4, а также имеется фланец 5. На нижней поверхности фланца 5 закреплены две каретки 6 и 7 с механизмами их перемещения 8 и 9 перпендикулярно оси трубчатого корпуса 1. На каретках 6 закреплена оптическая головка 10, включающая в свой состав второе поворотное зеркало 11, расположенное под углом 45o к ходу лазерного луча, и фокусирующую линзу 12 с механизмом ее вертикального перемещения 13. Вместо поворотного зеркала 11 и фокусирующей линзы 12 возможно использование другой фокусирующей оптики, например, фокусирующих параболических зеркал. На каретках 6 и 7 в одной плоскости с осью оптической головки 10 расположены вертикальные пальцы с шаровыми опорами 14 и 15, установленные симметрично по обе стороны от оси трубчатого корпуса 1 и прижимающие обрабатываемый материал 16 к технологическому столу 17. Вертикальные пальцы с шаровыми опорами 14 и 15 могут быть установлены ближе к оси трубчатого корпуса 1, чем оптическая головка 10 (как показано на фиг. 1), так и дальше ( на фиг. 1 не показано).A diagram of the proposed optical focusing system with misaligned focusing optics is shown in FIG. 1. It consists of a vertical
На фиг. 2 представлена оптико-фокусирующая система с несоосной фокусирующей оптикой по п. 2. в ней на каретках 6 и 7 кроме двух вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14 и 15 имеются еще две 18 и 19. Если вертикальные пальцы с шаровыми опорами 14 и 15 расположены по оси трубчатого корпуса 1 на расстоянии меньшем, чем оптическая головка 10, то вертикальные пальцы с шаровыми опорами 18 и 19 расположены на расстоянии большем, чем оптическая головка 10, и наоборот. In FIG. Figure 2 shows the optical focusing system with the misaligned focusing optics according to
На фиг. 3 представлена оптико-фокусирующая система с несоосной фокусирующей оптикой по п. 3. Здесь пальцы с шаровыми опорами 14 и 15, а также оптическая головка 10 закреплены на подсоединенных к нижней поверхности кареток 6 и 7 поворотных планшайбах 20 и 21, причем ось вращения C планшайбы 20 совмещена с осью оптической головки 10, а ось вращения C планшайбы 21 расположена симметрично относительно оси трубчатого корпуса 1. In FIG. 3 shows an optical focusing system with non-coaxial focusing optics according to
Предложенная оптико-фокусирующая с несоосной фокусирующей оптикой работает следующим образом (фиг. 1). На технологический стол 17 укладывают обрабатываемый материал 16. С помощью механизма вертикального перемещения 3 вертикальный трубчатый корпус 1 опускают вниз до соприкосновения вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14 и 15 с поверхностью обрабатываемого материала 16. Установку оптической головки 10 и вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14 и 15 в заданное положение осуществляют при перемещении кареток 6 и 7 с помощью механизмов перемещения 8 и 9. С помощью механизма вертикального перемещения 13 устанавливают в нижнее заданное положение линзу 12. При подаче в вертикальный трубчатый корпус 1 лазерного луча он отражается от первого поворотного зеркала 4 и даже от второго поворотного зеркала 11 и фокусируется линзой 12 на обрабатываемом материале 16. При этом включается механизм вращения 2 трубчатого корпуса 1 и лазерный луч движется по круговой траектории обработки при скольжении вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14 и 15 по поверхности обрабатываемого материала 16. The proposed optical focusing with misaligned focusing optics works as follows (Fig. 1). The processed
В случае расположения вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14 и 15 снаружи от траектории обработки удобно выполнять операции с прижимом обрабатываемого материала 16 по наружной части, например вырезку окон. Возможно как непрерывное движение лазерного луча (при резке, сварке) так и дискретное (при перфорации отверстий). По схеме, показанной на фиг. 1, чаще всего осуществляют качественное изготовление круглых изделий лазерной резкой, в том числе при обрезке облоя с поковок. In the case of the arrangement of vertical fingers with
По схеме, показанной на фиг.2, вертикальный трубчатый корпус 1 опускают вниз до соприкосновения вертикальных пальцев с шаровыми опорами 14, 15, 18 и 19 и поверхностью обрабатываемого материала 16. При этом происходит прижим обрабатываемого материала 16 к технологическому слою 17 по обе стороны от траектории обработки. Это удобно при выполнении операции сварки, термообработки, перфорации легко деформирующихся материалов. According to the scheme shown in figure 2, the vertical
Схема обработки на фиг. 3, удобна в тех случаях, когда необходимо часто изменять места прижима относительно траектории обработки. Для смены места прижима поворотные планшайбы 20 и 21 перед обработкой поворачивают на 180o выше оси C. Схему, показанную на фиг. 3, применяют при необходимости прижатия центральной части обрабатываемого материала 16 к технологическому столу 17 (например, при обрезке облоя), при повороте планшайб 20 и 21 вокруг оси C на 180o ведут обработку с прижимом наружной части обрабатываемого материала 16 к технологическому столу 17 (например, при вырезке окон).The processing circuit of FIG. 3, convenient in cases where it is often necessary to change the location of the clip relative to the processing path. To change the pressure location, the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97104199A RU2111100C1 (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Optical focusing system with non-coaxial focusing optics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97104199A RU2111100C1 (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Optical focusing system with non-coaxial focusing optics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2111100C1 true RU2111100C1 (en) | 1998-05-20 |
RU97104199A RU97104199A (en) | 1998-08-27 |
Family
ID=20190915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97104199A RU2111100C1 (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Optical focusing system with non-coaxial focusing optics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111100C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107020451A (en) * | 2017-06-19 | 2017-08-08 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | The laser output device of rotatable scanning |
RU2641213C2 (en) * | 2016-06-09 | 2018-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Laser optic head |
RU2655402C2 (en) * | 2016-08-15 | 2018-05-28 | Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод" | Installation for laser treatment of product inner surface |
RU2727392C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Optical head for laser cutting, welding |
-
1997
- 1997-03-18 RU RU97104199A patent/RU2111100C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1.Григорьянц А.Н. и др. Лазерная резка металлов. - М.: Высшая школа, 1988, с. 127. 2. Власенко Е.П. и др. Лазерная технология. Ч. III Пробивка отверстий. Термообработка поверхности. - 1982, С. 63 - 67. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641213C2 (en) * | 2016-06-09 | 2018-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Laser optic head |
RU2655402C2 (en) * | 2016-08-15 | 2018-05-28 | Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод" | Installation for laser treatment of product inner surface |
CN107020451A (en) * | 2017-06-19 | 2017-08-08 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | The laser output device of rotatable scanning |
RU2727392C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Optical head for laser cutting, welding |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1245893A (en) | Robotic laser beam delivery apparatus | |
US4687901A (en) | Machine tool for cutting or the like | |
US4367017A (en) | Laser beam reflection system | |
US4839496A (en) | Laser welding device for welding hollow sections and flat sections | |
EP1228835B1 (en) | System and method for remote laser welding | |
US4577087A (en) | Apparatus for laser welding pipes and the like | |
DE10128536A1 (en) | Milling machine and milling process | |
US4542278A (en) | Laser material processor | |
RU2111100C1 (en) | Optical focusing system with non-coaxial focusing optics | |
JP2837541B2 (en) | Deflection mirror housing and beam separation filter for laser material processing equipment | |
CN113245694A (en) | Laser joint cutting device with adjustable machining size and controllable taper | |
CN210789722U (en) | Laser rotary-cut system of processing | |
JP2680256B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP2000197982A (en) | Laser beam welding method and welding equipment | |
JP3109261B2 (en) | Laser welding unit | |
JPS5916556B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP2581574B2 (en) | Laser processing method and apparatus | |
CN208543073U (en) | A kind of Machining of Curved Surface structure plan processing Laser machine stand | |
JP2901093B2 (en) | Laser punch press, laser processing head unit used for the punch press, connection device for connecting laser processing head unit and laser oscillator, and beam detection device used for laser beam path adjustment | |
JP2843083B2 (en) | Laser welding method | |
JPH03184687A (en) | Laser beam machining apparatus | |
RU2064389C1 (en) | Machine for laser beam treatment | |
JPH0639575A (en) | Laser beam machine | |
JPH0790358A (en) | Laser beam quenching apparatus | |
JP3179188B2 (en) | Laser processing machine |