RU2266802C2 - Contact laser working apparatus - Google Patents
Contact laser working apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266802C2 RU2266802C2 RU2003127146/02A RU2003127146A RU2266802C2 RU 2266802 C2 RU2266802 C2 RU 2266802C2 RU 2003127146/02 A RU2003127146/02 A RU 2003127146/02A RU 2003127146 A RU2003127146 A RU 2003127146A RU 2266802 C2 RU2266802 C2 RU 2266802C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- loaded
- probe
- plate
- head
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для лазерной резки различных материалов.The invention relates to mechanical engineering and can be used for laser cutting of various materials.
В настоящее время известны устройства, в которых контактные измерения расстояния между оптической головкой лазера и обрабатываемой поверхностью заготовки поддерживаются с помощью датчиков и осуществляются либо путем изменения фокусного расстояния, либо путем перемещения оптической головки при постоянном фокусном расстоянии.Devices are currently known in which contact measurements of the distance between the laser optical head and the workpiece surface to be processed are supported by sensors and are carried out either by changing the focal length or by moving the optical head at a constant focal length.
Известно устройство контактной лазерной обработки, содержащее оптическую головку лазера, щуп, контактирующий с обрабатываемой поверхностью заготовки, аналоговый датчик перемещения оптической головки лазера (авт. св. 60-44-191 Япония (УР)Ф, МКИ 4 В 23 К 26/02, УДК 621.98(43), опубл. 09.03.85).A device for contact laser processing, comprising an optical laser head, a probe in contact with the workpiece surface, an analog sensor for displacing the laser optical head (ed. St. 60-44-191 Japan (UR) F, MKI 4 V 23 K 26/02, UDC 621.98 (43), publ. 09.03.85).
Измерения расстояния между оптической головкой лазера и обрабатываемой поверхностью производятся на основе аналоговых электрических сигналов, возникающих в результате упругих деформаций в датчике при смещении одного узла щупа относительно другого.Measurements of the distance between the laser optical head and the surface being processed are made on the basis of analog electrical signals that arise as a result of elastic deformations in the sensor when one probe assembly is offset from another.
Недостатком известного устройства является, во-первых, малый диапазон измерений расстояния между оптической головкой и обрабатываемой поверхностью, во-вторых, необходимость преобразования формы сигнала датчика перемещений из аналоговой в цифровую для технического и информационного согласования устройства с системами ЧПУ, недостаточная точность и производительность обработки заготовки.A disadvantage of the known device is, firstly, the small range of measurements of the distance between the optical head and the workpiece, secondly, the need to convert the signal shape of the displacement sensor from analog to digital for technical and information matching of the device with CNC systems, insufficient accuracy and productivity of processing the workpiece .
Задачей заявляемого технического решения является повышение точности и производительности обработки заготовки за счет преобразования формы сигнала из аналоговой в цифровую.The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy and productivity of processing the workpiece by converting the waveform from analog to digital.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для контактной лазерной обработки, содержащем оптическую лазерную головку, щуп, датчик перемещения, датчик выполнен в виде источника цифровых сигналов, имеющего две подпружиненные относительно друг друга дискретные пластины, а щуп снабжен регулируемым по высоте штоком, посредством которого он связан с одной из пластин, причем одна пластина подпружинена установленными на штоке пружинами обратного действия, а другая пластина подпружинена установленным на головке ходовым винтом.The problem is achieved in that in the device for contact laser processing, containing an optical laser head, probe, displacement sensor, the sensor is made in the form of a digital signal source having two discrete plates spring-loaded relative to each other, and the probe is equipped with a height-adjustable rod, through which it is connected to one of the plates, with one plate being spring-loaded with reverse-acting springs mounted on the rod, and the other plate being spring-loaded with a lead screw mounted on the head.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема общего вида устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a General view of the device.
Устройство содержит оптическую головку 1 лазера с фокусирующей линзой 2. В оптической головке выполнено отверстие 3 для подачи рабочего газа, например кислорода, а сопло 4 головки имеет отверстие 5 для выхода лазерного излучения (источник лазерного излучения не показан). Оптическая головка введена во втулку 6, на одной из боковых сторон которой жестко закреплен кронштейн 7, несущий дискретный датчик перемещения. Конструкция дискретного датчика представляет собой две параллельно расположенные пластины. Одна 8 пластина жестко закреплена на кронштейне и является неподвижной, другая пластина 9 с помощью неподвижно установленной втулки 10 закреплена на подпружиненном пружиной 11 установленным в кронштейне штоке 12 и отслеживает ее перемещение. Обе пластины включены в схему преобразования и представления в цифровом виде информации о перемещении оптической головки. В кронштейне установлены винт 13 для ограничения хода штока вниз ниже предельно допустимого уровня и регулировочный винт 14, связанный с втулкой пружиной 15, идентичной по усилию пружине 11, но обратного действия. На свободном конце штока установлен гибкий щуп 16, в котором выполнено для контакта с поверхностью обрабатываемой заготовки 17 отверстие 18, совпадающее с оптической осью 19 лазера (или с центром отверстия в сопле оптической головки лазера для выхода лазерного излучения).The device comprises a laser optical head 1 with a focusing lens 2. A hole 3 for supplying a working gas, for example oxygen, is made in the optical head, and the nozzle 4 of the head has a hole 5 for outputting laser radiation (a laser source is not shown). The optical head is inserted into the sleeve 6, on one of the sides of which the bracket 7 is rigidly fixed, carrying a discrete displacement sensor. The design of the discrete sensor is two parallel plates. One 8 plate is rigidly fixed to the bracket and is stationary, the other plate 9 with the help of a fixed sleeve 10 is mounted on a spring 12 mounted in the bracket rod 12 and monitors its movement. Both plates are included in the conversion and digitalization of information on the movement of the optical head. A screw 13 is installed in the bracket to limit the stroke of the rod down below the maximum permissible level and an adjustment screw 14 connected to the sleeve by a spring 15, which is identical in force to the spring 11, but with a reverse action. A flexible probe 16 is installed on the free end of the rod, in which a hole 18 is made to contact the surface of the workpiece 17 to be aligned with the laser optical axis 19 (or with the center of the hole in the nozzle of the laser optical head for laser radiation output).
Конструктивно оптическая головка с датчиком смонтирована в неподвижном цилиндрическом корпусе 20 и связана через ходовой винт 21 с электродвигателем 22.Structurally, the optical head with the sensor is mounted in a stationary cylindrical body 20 and is connected through a lead screw 21 with an electric motor 22.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перед началом работы с помощью регулировочного винта 14, преодолевая усилия обеих пружин 11 и 15, опускают шток 12 вниз до соприкосновения втулки 10 с винтом 13, что будет соответствовать наперед заданному предельно допустимому нижнему значению подвижной пластины 9 дискретного датчика по отношению к неподвижной пластине 8. При этом не важно нижнее положение щупа.Before starting work, using the adjusting screw 14, overcoming the forces of both springs 11 and 15, lower the rod 12 down until the sleeve 10 contacts the screw 13, which will correspond to the predetermined maximum permissible lower value of the movable plate 9 of the discrete sensor with respect to the fixed plate 8. In this case, the lower position of the probe is not important.
Обрабатываемую деталь 17 устанавливают под оптическую головку 1 лазера. Включают электродвигатель 22, что вызывает поворот ходового винта 21 и соответственно перемещение оптической головки 1 вниз до соприкосновения отверстия 18 щупа 16 с поверхностью обрабатываемой заготовки 17. При касании поверхности заготовки, воздействуя благодаря своей упругости другим своим концом на шток, щуп будет, преодолевая усилие сжатия пружины 11, перемещать шток вверх. Соответственно происходит относительное перемещение двух пластин дискретного датчика, поддерживая постоянно наперед заданное с помощью ЧПУ (не показано) первоначальное фокусное f положение на поверхности детали. Благодаря равным усилиям противоположно направленных пружин положение обеих пластин датчика будет уравновешено.The workpiece 17 is installed under the optical head 1 of the laser. The electric motor 22 is turned on, which causes the rotation of the spindle 21 and, accordingly, the optical head 1 moves downward until the opening 18 of the probe 16 comes into contact with the surface of the workpiece 17. When touching the surface of the workpiece, acting on the rod due to its elasticity, the probe will overcome the compression force springs 11, move the rod up. Accordingly, there is a relative displacement of the two plates of the discrete sensor, maintaining the initial focal position f on the surface of the part that is constantly set in advance (not shown) by CNC. Due to the equal forces of the oppositely directed springs, the position of both sensor plates will be balanced.
Далее производят обработку поверхности. В зону обработки через сопло 4 подают сфокусированное лазерное излучение с заданным фокусным расстоянием f, а через отверстие 3 поток газа. Затем осуществляют относительное перемещение оптической головки лазера по поверхности обрабатываемой заготовки вдоль плоскости обработки, находясь в фокусе оптической системы. При неизменном расстоянии между обрабатываемой поверхностью и фокусом относительное положение обеих пластин дискретного датчика постоянно, соответственно сигналы о перемещении оптической головки 1 отсутствуют.Next, surface treatment is performed. In the treatment zone through the nozzle 4 serves focused laser radiation with a given focal length f, and through the hole 3 a gas stream. Then carry out the relative movement of the laser optical head over the surface of the workpiece along the processing plane, being in the focus of the optical system. With a constant distance between the processed surface and the focus, the relative position of both plates of the discrete sensor is constant, respectively, there are no signals about the movement of the optical head 1.
При наличии на обрабатываемой поверхности неровностей (впадины, выступы и т.д.) щуп, постоянно прижатый к заготовке усилием пружины 11, перемещается соответственно вверх-вниз. Вместе со штоком получает перемещение и пластина 9 датчика, что сопровождается формированием импульсов на выходе неподвижной пластины 8, количество которых пропорционально величине перемещения. Импульсы датчика поступают в систему ЧПУ, где по типовым алгоритмам управления производится перемещение фокусной точки лазера, что приводит к вращению ходового винта, который будет компенсировать изменение относительного положения обеих пластин, чтобы восстановить первоначальное фокусное положение.If there are irregularities on the treated surface (troughs, protrusions, etc.), the probe, constantly pressed to the workpiece by the force of the spring 11, moves accordingly up and down. Together with the rod, the sensor plate 9 also receives movement, which is accompanied by the formation of pulses at the output of the fixed plate 8, the number of which is proportional to the amount of movement. The pulses of the sensor enter the CNC system, where, according to standard control algorithms, the laser focal point is moved, which leads to the rotation of the spindle, which will compensate for the change in the relative position of both plates in order to restore the original focal position.
Если в программе обработки необходимо программно изменить первоначальное фокусное положение оптической головки лазера относительно обрабатываемой поверхности, то через систему ЧПУ осуществляется это изменение также по типовым алгоритмам управления, используя сигналы с датчика по вертикальной координате станка за счет вращения ходового винта электродвигателем.If in the processing program it is necessary to programmatically change the initial focal position of the laser optical head relative to the surface being machined, then through the CNC system this change is also carried out according to standard control algorithms, using signals from the sensor along the vertical coordinate of the machine due to the rotation of the spindle by an electric motor.
Устройство, предназначенное для использования в составе системы ЧПУ лазерной установки, позволяет осуществлять программно-адаптивное управление фокусным положением фокусной оптической головки лазера относительно обрабатываемой поверхности заготовки, а также вести обработку заготовок с высокой точностью и производительностью.The device, intended for use as part of the CNC laser system, allows for program-adaptive control of the focal position of the focal optical head of the laser relative to the workpiece surface, as well as the processing of workpieces with high accuracy and productivity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003127146/02A RU2266802C2 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Contact laser working apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003127146/02A RU2266802C2 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Contact laser working apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003127146A RU2003127146A (en) | 2005-03-27 |
RU2266802C2 true RU2266802C2 (en) | 2005-12-27 |
Family
ID=35559872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003127146/02A RU2266802C2 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Contact laser working apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2266802C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443534C2 (en) * | 2010-02-24 | 2012-02-27 | Владимир Николаевич Жаринов | Multipurpose nc machine tool with laser optical head and automatic tool change |
WO2012154086A2 (en) | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Korukov Alexey Nikolaevich | Laser cutting machine and machine-readable medium |
-
2003
- 2003-09-08 RU RU2003127146/02A patent/RU2266802C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443534C2 (en) * | 2010-02-24 | 2012-02-27 | Владимир Николаевич Жаринов | Multipurpose nc machine tool with laser optical head and automatic tool change |
WO2012154086A2 (en) | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Korukov Alexey Nikolaevich | Laser cutting machine and machine-readable medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003127146A (en) | 2005-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2802317B2 (en) | Micro manipulator | |
CN102649198B (en) | Laser machining equipment | |
KR20090064340A (en) | Processing apparatus | |
WO2003103886A3 (en) | Laser machining apparatus with automatic focusing | |
US8847114B1 (en) | Laser-assisted micromachining system and method | |
SE8203660L (en) | INDUSTRIAL ROBOT | |
CN203587877U (en) | Microscope fast focusing objective table device | |
RU2266802C2 (en) | Contact laser working apparatus | |
JPS6057948B2 (en) | Spot welding mechanism for resistance welding | |
CN106767521B (en) | Vertical scanning measurement white light interference measuring head | |
CN201848648U (en) | Automatic focusing laser machining system | |
CN202667926U (en) | Laser machining equipment | |
CN203853681U (en) | Ultraviolet laser-beam drilling machine | |
CN111380466A (en) | Imaging device, image measuring device, non-contact displacement detecting device, and non-contact shape measuring device | |
CN213318327U (en) | Laser processing device with controllable light beam incident angle | |
EP1271095A3 (en) | Focusing servo device and focusing servo method | |
JP3248275B2 (en) | Laser processing equipment | |
CN105855699A (en) | Parameter changeable type laser machining device | |
JPS62152632A (en) | Table device | |
RU2064389C1 (en) | Machine for laser beam treatment | |
CN109175737B (en) | A kind of adjustment method of laser beam and the machine spindle direction of motion depth of parallelism | |
JP2021162715A5 (en) | ||
CN112207425A (en) | Laser processing device with surface topography in-situ detection | |
RU179487U1 (en) | DEVICE FOR LASER PROCESSING OF LONG DIMENSIONAL CYLINDER PARTS | |
CN110091053B (en) | Dynamic monitoring device and method for laser shot-peening forming of metal plate |