RU2127179C1 - Apparatus for laser treatment - Google Patents
Apparatus for laser treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127179C1 RU2127179C1 RU97114276A RU97114276A RU2127179C1 RU 2127179 C1 RU2127179 C1 RU 2127179C1 RU 97114276 A RU97114276 A RU 97114276A RU 97114276 A RU97114276 A RU 97114276A RU 2127179 C1 RU2127179 C1 RU 2127179C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- support
- gas chamber
- gas
- laser
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горячей обработке металлов, в частности высокоточной резке, гравировке листового металла лазерным лучом программным путем. В данном случае предложена конструкция устройства для лазерной обработки, включающая лазер, газолазерный резак, блок управления. The invention relates to hot processing of metals, in particular high-precision cutting, engraving sheet metal with a laser beam by software. In this case, a design of a device for laser processing, including a laser, a gas laser cutter, a control unit, is proposed.
Известны устройства, предназначенные для этих целей. Например, "Головка устройства для обработки лазерным лучом"[1] , которая выполнена следующим образом. Устройство содержит поворотное зеркало, фокусирующий объектив, рабочую головку, включающую конусный стакан, штуцер подачи газа, выходное сопло. Корпус устройства жестко закреплен на опорные элементы, контактирующие с обрабатываемой поверхностью непосредственно вблизи сопла и обеспечивающие зазор между торцом сопла и обрабатываемой поверхностью. Known devices designed for these purposes. For example, "The head of the device for processing a laser beam" [1], which is made as follows. The device comprises a rotary mirror, a focusing lens, a working head including a conical cup, a gas supply fitting, an output nozzle. The device body is rigidly fixed to supporting elements in contact with the surface to be treated directly near the nozzle and providing a gap between the end face of the nozzle and the surface to be treated.
Однако указанное устройство с головкой обладает рядом недостатков. However, this device with a head has several disadvantages.
Ограничение возможностей: работа устройства без опорных элементов невозможна; конструкция опорных элементов предполагает высокое качество обрабатываемой поверхности. Limitation of possibilities: operation of the device without supporting elements is impossible; The design of the supporting elements implies a high quality of the processed surface.
Ограничение производительности: замена опорных элементов в случае нарушения исполнения функций не представляется возможным в течение короткого времени. Performance limitation: replacement of support elements in case of violation of the performance of functions is not possible for a short time.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является известное устройство для лазерной обработки, которое имеет лазер, блок управления, газолазерный резак, в корпусе которого размешен фокусирующий объектив и имеется газовая камера, выполненная в виде конусного стакана со штуцером подачи технологического газа и механическая опора [2]. The closest analogue of the claimed invention is a known device for laser processing, which has a laser, a control unit, a gas laser cutter, in the housing of which a focusing lens is placed and there is a gas chamber made in the form of a cone with a technological gas supply fitting and mechanical support [2].
Однако указанное устройство так же, как и ряд других, имеет недостатки. However, this device, like a number of others, has disadvantages.
Ограничение возможностей: без контактного датчика отслеживание поверхности невозможно. Limitation of possibilities: surface tracking is not possible without a contact sensor.
Ограничение производительности: скорость движения резака по поверхности ограничена скоростью отработки сигнала от датчика приводом вертикального перемещения через блок управления, внутренний конус соплового насадка и конусного стакана не сопряжены, что приводит к заполнению образовавшегося пространства продуктами сгорания и нарушению формирования струи истекающего потока газа, вследствие чего требуется частая очистка внутренних полостей. Performance limitation: the torch’s surface movement speed is limited by the speed of processing the signal from the sensor with a vertical displacement drive through the control unit, the inner cone of the nozzle nozzle and the cone cup are not conjugated, which leads to filling of the created space with combustion products and disruption of the formation of the jet of the outgoing gas flow, which frequent cleaning of internal cavities.
Ограничение качества: отсутствие в сопловой насадке и контактном датчике отверстий и/или/ полости для выброса продуктов сгорания приводит к снижению качества обработки и также к уменьшению времени работы установки между профилактическими остановками. Quality limitation: the absence in the nozzle nozzle and the contact sensor of openings and / or cavities for the emission of combustion products leads to a decrease in the quality of processing and also to a decrease in the operating time of the installation between preventive stops.
Задачей данного изобретения является расширение возможностей, повышение производительность и качества обработки. Для решения поставленной задачи устройство для лазерной обработки включает лазер, газолазерный резак, блок управления. Резак состоит из неподвижного корпуса с установленным на нем поворотным зеркалом, приводом вспомогательного использования принудительного вертикального перемещения подвижного корпуса пиноли. На пиноли установлен фокусирующий объектив, с нижнего торца которого установлена газовая камера, включающая корпус, выполненный в виде конусного стакана со штуцером подачи газа, защитным стеклом на герметичном уплотнении. С торца корпуса газовой камеры жестко установлено сменное сопло, внутренняя поверхность которого сопряжена с внутренней поверхностью стакана. Внешняя поверхность сопла свободно расположена к корпусу опоры. Механическая опора выполнена съемной по отношению к пиноли и может быть установлена с любым заданным зазором между торцом сопла и нижней поверхностью опоры. Нижняя часть опоры выполнена из износоустойчивого материала. The objective of the invention is the expansion of capabilities, increasing productivity and processing quality. To solve this problem, the device for laser processing includes a laser, gas-laser cutter, control unit. The cutter consists of a fixed housing with a rotary mirror mounted on it, an auxiliary drive for the forced vertical movement of the movable casing. A focusing lens is mounted on the quill, from the lower end of which there is a gas chamber, including a housing made in the form of a conical glass with a gas supply fitting, a protective glass on an airtight seal. At the end of the gas chamber body, a replaceable nozzle is rigidly mounted, the inner surface of which is interfaced with the inner surface of the glass. The outer surface of the nozzle is freely located to the body of the support. The mechanical support is removable with respect to the quill and can be installed with any given clearance between the end face of the nozzle and the lower surface of the support. The lower part of the support is made of wear-resistant material.
Кроме того, предложено: на боковой поверхности опоры выполнить паз для выхода газов; защитное стекло с герметичным уплотнением, штуцер подачи газа, выходное сопло, установленные в конусном стакане, выполнить в виде соосно устанавливаемого сменного узла. In addition, it was proposed that: on the side surface of the support, perform a groove for the exit of gases; a protective glass with a tight seal, a gas supply fitting, an output nozzle installed in a conical glass, are made in the form of a coaxially mounted replaceable assembly.
Предложен также свободный контакт привода вертикального перемещения с кронштейном пиноли, исключающий участие привода в отслеживании механической опорой обрабатываемой поверхности в процессе обработки и использование привода только для подъема и опускания пиноли в начале и в конце обработки, а также для предотвращения аварийной обстановки. Free contact of a vertical displacement drive with a quill bracket is also proposed, which excludes the drive from participating in tracking the mechanical support of the treated surface during processing and using the drive only to raise and lower the quill at the beginning and at the end of processing, as well as to prevent an emergency.
Также предложено сопло выполнить подвижным вдоль оптической оси относительно торца корпуса газовой камеры с жесткой фиксацией в выбранном положении. It is also proposed that the nozzle be movable along the optical axis relative to the end face of the gas chamber body with rigid fixation in the selected position.
Новыми признаками являются следующие. Жестко закрепленное в заданном положении на торце конусного стакана сменное сопло свободно расположено к корпусу съемной механической опоры, устанавливаемой с любым заданным зазором между торцом сопла и нижней поверхностью опоры, причем внутренняя поверхность сопла сопряжена с внутренней поверхностью конусного стакана. Нижняя часть опоры выполнена из износоустойчивого материала, а по боковой поверхности выполнен паз для выхода газов. Свободный контакт привода с пинолью позволяет использовать привод только в процессе запуска и окончания обработки, а также для предотвращения аварийной обстановки. Защитное стекло, конусный стакан со штуцером и сопло выполнены в виде соосно устанавливаемого сменного узла. Положение торца выходного сопла относительно торца конусного стакана может быть изменено и жестко зафиксировано при установке путем введения демпфирующей прокладки и стопора. New features are as follows. A replaceable nozzle rigidly fixed in a predetermined position on the end of the conical cup is freely located to the body of the removable mechanical support installed with any predetermined clearance between the nozzle end and the lower surface of the support, the inner surface of the nozzle being associated with the inner surface of the conical cup. The lower part of the support is made of wear-resistant material, and a groove for the exit of gases is made on the side surface. The free contact of the drive with the pinole allows the drive to be used only during the start and end of processing, as well as to prevent an emergency. The protective glass, the conical glass with the fitting and the nozzle are made in the form of a coaxially mounted replaceable assembly. The position of the end face of the outlet nozzle relative to the end of the conical cup can be changed and rigidly fixed during installation by introducing a damping pad and a stopper.
Предложенное изобретение позволяет получить принципиально новые возможности по качеству резки (гравировки) обрабатываемого материала, точности изготовленных деталей, производительности и расширению номенклатуры обрабатываемых листовых материалов. The proposed invention allows to obtain fundamentally new opportunities for the quality of cutting (engraving) of the processed material, the accuracy of manufactured parts, productivity and expanding the range of processed sheet materials.
Предложенное устройство приведено на иллюстрирующем его графическом материале. Чертеж - общая схема устройства. На неподвижном корпусе 1 газолазерного резака установлено поворотное зеркало 2, центр которого расположен на оптической оси О-О' лазера 3. Привод 4 вертикального перемещения свободно контактирует с пинолью 5 через упор 6 и кронштейн 7. На пиноли 5, свободно перемещающейся в опорах 8, жестко установлен фокусирующий объектив 9. Кроме того, на пиноль 5 жестко установлен съемный конусный стакан 10 , несущий защитное стекло 11 с герметичным уплотнением 12, штуцер 13 подачи технологического газа, выходное сопло 14. Выходное сопло, объектив, пиноль расположены на одной оптической оси O-O'', проходящей через центр поворотного зеркала. Также на пиноли 5 жестко установлена съемная механическая опора 15, нижняя часть 16 которой выполнена из износоустойчивого материала. Между неподвижным корпусом 1 и опорой 15 установлена пружина 17 поджатия опоры к обрабатываемой поверхности 18. По боковой поверхности 19 опоры 15 выполнен паз 20. Регулирует работу устройства блок управления 21. Выходное сопло 14 снабжено демпфирующей прокладкой 22 и зафиксировано в заданном положении стопорным винтом 23. Устройство работает следующим образом. На пиноль 5 соосно с объективом 9 устанавливается газовая камера, включающая конусный стакан 10 со штуцером 13 подачи газа, защитное стекло 11 с герметичным уплотнением 12, выходное сопло 14, положение которого относительно торца газовой камеры определяется в соответствии с толщиной обрабатываемого материала путем смещения вдоль оптической оси объектива посредством демпфирующей прокладки 22 и стопора 23. Механическая опора 15 устанавливается на пиноль 5 с заданным зазором между торцом сопла 14 и нижней поверхностью опоры 15 и жестко закрепляется. Пиноль 5 находится в крайнем верхнем положении, удерживаемая через кронштейн 7 упором 6 привода 4. По команде блока управления 21 привод 4 плавно опускает пиноль 5 с компонентами на обрабатываемую поверхность 18. Упор 6 привода 4 выходит из зоны контакта с кронштейном 7 пиноли в заданное положение. Привод 4 остановлен. Устройство готово к работе. Лазерный луч через поворотное зеркало 2, объектив 9, защитное стекло 11, сопло 14 направляется к месту обработки на поверхности 18. Через штуцер 13 подается технологический газ. Далее, по программе газолазерный резак направляется по контуру детали. Механическая опора 15 при этом плавно скользит по обрабатываемой поверхности 18, отслеживая все неровности листа, сохраняя неизменным положение фокуса относительно поверхности листа 18. Контакт опоры 15 с поверхностью 18 обеспечивается собственным весом пиноли 5 с компонентами и дополнительным усилием пружины 17. По окончании программы обработки прекращается движение резака, отключается лазерное излучение, технологический газ. Привод 4 плавно поднимает пиноль 5 в верхнее нерабочее положение. При наезде опоры 15 на непреодолимое препятствие (величина перемещения пиноли в процессе обработки превышает заданный рабочий диапазон) происходит остановка работы устройства. Упор 6 привода 4, удерживаемый в заданном положении, предохраняет пиноль 5 от падения до аварийного уровня относительно обрабатываемой поверхности. The proposed device is shown in the graphic material illustrating it. Drawing is a general diagram of a device. A rotary mirror 2 is mounted on the stationary housing 1 of the gas-laser cutter, the center of which is located on the optical axis O-O 'of the laser 3. The vertical displacement actuator 4 freely contacts the pinole 5 through the stop 6 and the bracket 7. On the pinole 5 freely moving in the supports 8, the focusing lens 9 is rigidly mounted. In addition, a removable conical cup 10 is mounted on the pin 5, which carries a protective glass 11 with a hermetic seal 12, a process gas supply fitting 13, an output nozzle 14. An output nozzle, a lens, and a pinole are arranged s on the same optical axis O-O '', passing through the center of the rotary mirror. Also, a removable mechanical support 15 is rigidly mounted on the pintles 5, the lower part 16 of which is made of wear-resistant material. Between the stationary body 1 and the support 15, a spring 17 is installed for pressing the support to the work surface 18. A groove 20 is made along the lateral surface 19 of the support 15. The control unit 21 controls the operation of the device. The output nozzle 14 is equipped with a damping pad 22 and is fixed in position by the locking screw 23. The device operates as follows. A gas chamber is mounted on the pin 5 coaxially with the lens 9, including a conical cup 10 with a gas supply fitting 13, a protective glass 11 with a hermetic seal 12, an output nozzle 14, the position of which relative to the end of the gas chamber is determined in accordance with the thickness of the processed material by displacement along the optical the axis of the lens by means of a damping pad 22 and a stopper 23. The mechanical support 15 is mounted on the pin 5 with a predetermined gap between the end face of the nozzle 14 and the lower surface of the support 15 and is rigidly fixed. The pin 5 is in its highest position, held through the bracket 7 by the stop 6 of the actuator 4. At the command of the control unit 21, the drive 4 smoothly lowers the pin 5 with the components onto the work surface 18. The stop 6 of the actuator 4 leaves the contact area with the pin 7 of the pin in a predetermined position . Drive 4 is stopped. The device is ready to go. The laser beam through the rotary mirror 2, the lens 9, the protective glass 11, the nozzle 14 is directed to the processing site on the surface 18. Process gas is supplied through the nozzle 13. Further, according to the program, the gas laser cutter is guided along the contour of the part. The mechanical support 15 thus smoothly glides along the machined surface 18, tracking all the irregularities of the sheet, keeping the focus position relative to the surface of the sheet 18. The contact of the support 15 with the surface 18 is ensured by the dead weight of the pin 5 with components and an additional spring force 17. At the end of the processing program, it stops the movement of the torch, the laser radiation is turned off, the process gas. The drive 4 smoothly raises the pin 5 to the upper idle position. When the support 15 is hit by an insurmountable obstacle (the amount of movement of the pintles during processing exceeds the specified operating range), the device stops working. The stop 6 of the actuator 4, held in a predetermined position, protects the pin 5 from falling to an emergency level relative to the work surface.
Это позволяет получить следующий эффект. This allows you to get the following effect.
Расширение возможностей: путем перенастройки опоры на любой заданный зазор между торцом сопла и нижней поверхностью опоры в соответствии с положением сопла обеспечивается возможность обработки (резки, гравировки) листовых заготовок разной толщины. Expansion of possibilities: by reconfiguring the support to any given gap between the end of the nozzle and the lower surface of the support in accordance with the position of the nozzle, it is possible to process (cut, engrave) sheet blanks of different thicknesses.
Повышение производительности: в случае нарушения исполнения функций (засорения продуктами сгорания, поломка и т.д.) газовая камера с компонентами может быть легко и быстро снята и заменена. Кроме того, выходное сопло, сопряженное своей внутренней поверхностью с внутренней поверхностью конусного стакана, исключает наличие дополнительных объемов, вызывающих нежелательные эффекты (нарушающих формирование струи истекающего из сопла потока технологического газа), также может быть легко заменено; съемная механическая опора может быть легко переустановлена с другим зазором, снята и (или) заменена; наличие по боковой поверхности опоры паза для выхода газов позволяет так же осуществлять как визуальный контроль за процессом обработки, так и упрощает процесс очистки ее внутренних поверхностей (в том числе без снятия); исполнение нижней поверхности из износоустойчивого материала увеличивает срок службы опоры; жесткая связь опоры с пинолью, несущей объектив, исключает необходимость участия привода в поддержании постоянного зазора между соплом и обрабатываемой поверхностью. Increase in productivity: in case of violation of the function (clogging with combustion products, breakdown, etc.), the gas chamber with components can be easily and quickly removed and replaced. In addition, the outlet nozzle, conjugated by its inner surface with the inner surface of the conical cup, eliminates the presence of additional volumes that cause undesirable effects (disrupting the formation of a jet of the process gas flowing out of the nozzle), can also be easily replaced; removable mechanical support can be easily reinstalled with a different gap, removed and (or) replaced; the presence on the lateral surface of the support of the groove for the exit of gases allows the same visual control over the processing process, as well as simplifies the process of cleaning its internal surfaces (including without removal); the execution of the bottom surface of wear-resistant material increases the service life of the support; the rigid connection of the support with the quill supporting the lens eliminates the need for the drive to participate in maintaining a constant gap between the nozzle and the workpiece.
Повышение качества обработки: через свободное пространство, образованное внешней поверхностью сопла и внутренней поверхностью опоры, имеется свободный выход газов и продуктов сгорания из зоны реза (гравировки); выходное сопло при установке может быть смещено вдоль оптической оси относительно торца корпуса газовой камеры и жестко закреплено в положении, соответствующем толщине обрабатываемого материала. Improving the quality of processing: through the free space formed by the outer surface of the nozzle and the inner surface of the support, there is a free exit of gases and combustion products from the cut zone (engraving); the outlet nozzle during installation can be offset along the optical axis relative to the end face of the gas chamber body and rigidly fixed in a position corresponding to the thickness of the processed material.
Изобретение выполнено в рамках НИР. Изготовлен опытный образец. Проведены испытания. Изготовлена партия деталей, разнообразных по конфигурации и толщине. Объявленные качества подтверждены. Опытные испытания подтвердили работоспособность, надежность и основные технические характеристики предложенного устройства. The invention has been carried out as part of research. Made a prototype. Tested. A batch of parts of various configurations and thicknesses was manufactured. Declared qualities confirmed. Experimental tests have confirmed the performance, reliability and basic technical characteristics of the proposed device.
Литература
1. Головка устройства для лазерной обработки. Патент Швейцарии N 681071, МКИ B 23 K 26/10.Literature
1. The head of the device for laser processing. Swiss patent N 681071, MKI B 23 K 26/10.
2. FR 2600568 А1, в 23 К 26/14, 31.12.87. 2. FR 2600568 A1, 23 K 26/14, 12.31.87.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114276A RU2127179C1 (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Apparatus for laser treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114276A RU2127179C1 (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Apparatus for laser treatment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127179C1 true RU2127179C1 (en) | 1999-03-10 |
| RU97114276A RU97114276A (en) | 1999-05-27 |
Family
ID=20196541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97114276A RU2127179C1 (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Apparatus for laser treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2127179C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600458C2 (en) * | 2010-10-20 | 2016-10-20 | Бистроник Лейзер Аг | Laser machining head |
| RU2624568C2 (en) * | 2015-10-02 | 2017-07-04 | Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод" | Method of laser material processing (versions) |
| RU2635984C2 (en) * | 2011-12-21 | 2017-11-17 | ТЕНОВА С.п.А. | Installation for cylinder surface treatment and method of cylinder surface treatment |
| WO2018231088A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method and device for breaking electrolyte crust by plasma cutting |
| RU2751501C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-07-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" | Method for underwater laser cutting of metal structures |
-
1997
- 1997-08-21 RU RU97114276A patent/RU2127179C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600458C2 (en) * | 2010-10-20 | 2016-10-20 | Бистроник Лейзер Аг | Laser machining head |
| RU2635984C2 (en) * | 2011-12-21 | 2017-11-17 | ТЕНОВА С.п.А. | Installation for cylinder surface treatment and method of cylinder surface treatment |
| RU2624568C2 (en) * | 2015-10-02 | 2017-07-04 | Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод" | Method of laser material processing (versions) |
| WO2018231088A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method and device for breaking electrolyte crust by plasma cutting |
| RU2692710C1 (en) * | 2017-06-15 | 2019-06-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method and device for destruction of electrolyte crust by plasma separation cutting |
| CN110168143A (en) * | 2017-06-15 | 2019-08-23 | 俄铝工程技术中心有限责任公司 | The method and apparatus for carrying out electrolyte crust rupture by separation plasma-torch cutting |
| RU2751501C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-07-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" | Method for underwater laser cutting of metal structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2787990B2 (en) | Method and apparatus for forming a recess in a workpiece using a laser beam | |
| US5043553A (en) | Method and apparatus for drilling a shaped hole in a workpiece | |
| US10843292B2 (en) | Initial distance approach for laser processing | |
| US5225650A (en) | Process and device for the manufacture of cavities in workpieces through laser beams | |
| US4871897A (en) | Nozzle for laser processing | |
| US6531682B1 (en) | Processing head for a laser engraving or cutting device | |
| JPH0839281A (en) | Laser cutter with focal position adjusting device | |
| JP2004514053A (en) | Apparatus for sintering, material removal and / or labeling with electromagnetic radiation flux and method of operating the apparatus | |
| US20060114772A1 (en) | Laser processing device | |
| KR960040544A (en) | Laser processing equipment | |
| RU2127179C1 (en) | Apparatus for laser treatment | |
| CN113695766B (en) | Laser cutting head with variable light spot track shape and cutting process thereof | |
| US8847114B1 (en) | Laser-assisted micromachining system and method | |
| JPH05506517A (en) | Deflection mirror housing and beam separation filter for laser material processing equipment | |
| US4633058A (en) | Laser machining apparatus | |
| CN209919095U (en) | Focusing system of three-dimensional laser cutting machine | |
| CN112974932A (en) | Adjusting device for laser-induced oxidation and milling synchronous combined machining | |
| US20070023405A1 (en) | Laser head of a laser beam processing machine comprising alternating nozzles | |
| RU97114276A (en) | DEVICE FOR LASER PROCESSING | |
| JPH05305475A (en) | Laser beam machine | |
| RU2112636C1 (en) | Method and apparatus for laser cutting | |
| JPS60187492A (en) | Working device by laser beam | |
| JP7202838B2 (en) | Laser processing nozzle and laser processing equipment | |
| RU1787321C (en) | Method of and device for laser cutting | |
| JPH036872B2 (en) |