專利名稱：一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)切割頭和振鏡掃描加工頭的激光切換光路，特別涉及一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，屬于激光加工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于激光加工具有精度高、速度快、效率高等優(yōu)勢(shì)，在某些領(lǐng)域逐漸取代了一些傳統(tǒng)的加工方法。近年來(lái),隨著激光加工技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,行業(yè)對(duì)激光加工的要求也越來(lái) 越高，主要對(duì)加工精度、速度和質(zhì)量、幅面等方面提出了更高的要求。為此，必須對(duì)現(xiàn)有的切割系統(tǒng)不斷地進(jìn)行改進(jìn)，以滿足市場(chǎng)的需求。目前現(xiàn)有的激光切割機(jī)主要有如下幾種常規(guī)的激光切割機(jī)一般采用飛行光路切割。包括一支撐架，支撐架上設(shè)置有XY工作臺(tái)，激光管、激光電源和光學(xué)元件都安裝在工作臺(tái)的側(cè)邊，只有切割頭安裝在工作臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)全幅面的XY 二維加工。這種加工模式不適合幅面大的切割。由于激光器的發(fā)散角較大，當(dāng)加工幅面過(guò)大時(shí)，飛行光路過(guò)長(zhǎng)，使得近端和遠(yuǎn)端的光斑差異較大，影響切割效果。為了解決光路過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，通常將激光管安裝在XY工作臺(tái)上，隨加工頭一起運(yùn)動(dòng)。但這種裝置由于工作臺(tái)負(fù)載增大，降低了運(yùn)動(dòng)速度，尤其是加工小幅面圖形，從而使加工速度下降。另一解決光路過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題的裝置是采用振鏡加工系統(tǒng)代替切割頭，激光管和振鏡加工頭均安裝在工作臺(tái)上。由于振鏡加工速度快，避免了上述激光切割機(jī)加工速度慢的缺點(diǎn)，但振鏡的加工幅面受器件本身性能所限，只能加工400X400mm2左右的幅面，一般需要采取拼接的方法實(shí)現(xiàn)大幅面的加工，這就又引進(jìn)了拼接加工偏差問(wèn)題，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。還有一種激光切割機(jī)是采用疊式工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)，激光管和小行程xy工作臺(tái)安裝在大行程的XY工作臺(tái)上，激光切割頭安裝在小行程xy工作臺(tái)上，這樣雖然也提高了加工速度，但不如振鏡加工快，而且同樣存在拼接引起的偏差問(wèn)題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)激光切割裝置中存在的缺點(diǎn)，提供一種不同幅面加工的雙光頭激光快速切割裝置，以提高產(chǎn)品的加工效率和質(zhì)量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，其特征在于，該激光切割裝置包括橫梁式XY工作臺(tái)，支撐架，上抽風(fēng)系統(tǒng)、下抽風(fēng)系統(tǒng)、激光器、擴(kuò)束鏡、光路切換組件、切割頭、振鏡掃描頭、C⑶視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；所述的橫梁式XY工作臺(tái)固定在支撐架上，激光器安裝在橫梁式X Y工作臺(tái)上；激光器輸出的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后通過(guò)光路切換組件直接傳輸至切割頭，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制橫梁式XY工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)400X400mm2以上大幅面圖案的切割，或傳輸至振鏡掃描頭，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制二維振鏡，實(shí)現(xiàn)400X400mm2及以下小幅面圖形的切割，振鏡掃描頭的定位由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、橫梁式XY工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包含切割軟件，并與激光器、橫梁式XY工作臺(tái)、振鏡掃描頭的XY 二維振鏡、光路切換組件的電機(jī)、CXD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件、上抽風(fēng)系統(tǒng)和下抽風(fēng)系統(tǒng)相連接。所述的光路切換組件包括電機(jī)、轉(zhuǎn)向模塊、轉(zhuǎn)向座、轉(zhuǎn)向鏡片、反射鏡座、反射鏡片；所述的轉(zhuǎn)向模塊為方體結(jié)構(gòu)，Xyz三軸互相垂直并相交于一點(diǎn)，垂直于左右兩面的為X軸，垂直于前后兩面的為I軸，垂直于上下兩面的為z軸，xy 二軸與分別與橫梁式XY工作臺(tái)的X方向和Y方向一致，上下兩面為通孔，前后兩面和左右側(cè)面為盲孔；進(jìn)入轉(zhuǎn)向模塊的 光束方向與Y方向一致，從轉(zhuǎn)向模塊的后面入射；所述的電機(jī)包含轉(zhuǎn)軸，并安裝在轉(zhuǎn)向模塊的左側(cè)面，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)向模塊的X軸重合；所述轉(zhuǎn)向座安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)向鏡片固定在轉(zhuǎn)向座上，轉(zhuǎn)向鏡片的前表面與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的軸心在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)向鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為90度，光束沿著y軸從后面射入至轉(zhuǎn)向鏡片，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡面迎著光束45度向下時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片的輸出光束垂直向下傳輸，進(jìn)入切割頭，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)向鏡面迎著光束45度向上時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片的輸出光束垂直向上傳輸；所述的反射鏡座固定在轉(zhuǎn)向模塊的上面，反射鏡座上安裝有鏡面45度朝下的反射鏡片，使經(jīng)過(guò)反射鏡片反射的光束平行X軸輸出至振鏡掃描頭。所述的振鏡掃描頭包括XY 二維振鏡、f - 9透鏡。本實(shí)用新型的有益效果是提供了一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置及其應(yīng)用方法，應(yīng)用這種切割裝置能高精度快速切割在加工過(guò)程中出現(xiàn)的不同加工幅面，提聞了廣品的加工效率和質(zhì)量。

圖I為切割裝置原理圖；圖2為切割裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為雙光頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為光路切換組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為光束傳輸至切割頭的光路不意圖；圖6為光束傳輸至振鏡掃描頭的光路不意圖；圖7為轉(zhuǎn)向座結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，由圖I、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7所示，其點(diǎn)是，該激光切割裝置包括橫梁式XY工作臺(tái)1，支撐架2，上抽風(fēng)系統(tǒng)3、下抽風(fēng)系統(tǒng)4、激光器5、擴(kuò)束鏡6、光路切換組件7、切割頭8、振鏡掃描頭9、(XD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件10和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11 ;所述的橫梁式XY工作臺(tái)I固定在支撐架2上，激光器5安裝在橫梁式XY工作臺(tái)上；激光器輸出的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡6擴(kuò)束后通過(guò)光路切換組件7直接傳輸至切割頭8，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11控制橫梁式XY工作臺(tái)I運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)400X400mm2以上大幅面圖案的切割，或傳輸至振鏡掃描頭9，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11控制二維振鏡91，實(shí)現(xiàn)400X400mm2及以下小幅面圖形的切割，所述小幅面圖形其尺寸限定由振鏡加工頭本身性能決定，這里400X400mm2只是一個(gè)參考值，振鏡掃描頭可實(shí)現(xiàn)的切割范圍都稱為小幅面，反之，為大幅面；振鏡掃描頭9的定位由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11、橫梁式XY工作臺(tái)I實(shí)現(xiàn)；所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11包含切割軟件，并與射頻CO2激光器5、橫梁式XY工作臺(tái)I、振鏡掃描頭9的XY 二維振鏡91、光路切換組件7的電機(jī)71、(XD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件10、上抽風(fēng)系統(tǒng)3和下抽風(fēng)系統(tǒng)4相連接，所述激光器5為射頻CO2激光器。由圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述的光路切換組件7包括電機(jī)71、轉(zhuǎn)向模塊70、轉(zhuǎn)向座72、轉(zhuǎn)向鏡片73、反射鏡座74、反射鏡片75 ;所述的轉(zhuǎn)向模塊70為方體結(jié)構(gòu)，xyz三軸互相垂直并相交于一點(diǎn)，垂直于左右兩面的為X軸，垂直于前后兩面的為7軸，垂直于上下兩面的為z軸，xy 二軸與分別與橫梁式XY工作臺(tái)I的X方向和Y方向一致，上下兩面為通孔，前后兩面和左右側(cè)面為盲孔；所述的進(jìn)入轉(zhuǎn)向模塊70的光束方向與Y方向一致，從轉(zhuǎn)向模塊70的后面入射；所述的電機(jī)71包含轉(zhuǎn)軸，并安裝在轉(zhuǎn)向模塊70的左側(cè)面，電機(jī)71的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)向模塊70的X軸重合；所述轉(zhuǎn)向座72安裝在電機(jī)71的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)向鏡片73固定在轉(zhuǎn)向座72上，轉(zhuǎn)向鏡片73的前表面與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的軸心在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)向鏡片73的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為90度，光束沿著y軸從后面射入至轉(zhuǎn)向鏡片73，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡面73迎著光束45度 向下時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片73的輸出光束垂直向下傳輸，進(jìn)入切割頭8，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡片73在電機(jī)71的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)向鏡面迎著光束45度向上時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片73的輸出光束垂直向上傳輸；所述的反射鏡座74固定在轉(zhuǎn)向模塊70的上面，反射鏡座74上安裝有鏡面45度朝下的反射鏡片75，使經(jīng)過(guò)反射鏡片75反射的光束平行X軸輸出至振鏡掃描頭9。由圖3所示，所述的振鏡掃描頭9包括XY 二維振鏡91、f - 0透鏡92。對(duì)上述的不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，對(duì)不同幅面圖形進(jìn)行切割的應(yīng)用方法步驟如下I、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11的切割軟件中對(duì)需要切割的圖形按幅面大小進(jìn)行編輯、分層。將小于等于400x400mm2的圖形編輯在掃描圖層內(nèi)，并對(duì)每個(gè)圖形進(jìn)行排序；將大于400x400mm2的圖形編輯在切割圖層內(nèi)，并對(duì)切割線進(jìn)行排序；2、不同幅面的圖形按序被置于不同的圖層內(nèi)，第一圖層為掃描層，第二圖層為切割層，不同圖層的切割順序由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11的切割軟件設(shè)定，先加工掃描層的圖形，然后再加工切割層的圖形；3、當(dāng)切割的圖形小于等于400x400mm2時(shí)，圖形被置于第一掃描圖層，這時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)11光路切換組件7的電機(jī)71，使轉(zhuǎn)向鏡片73的鏡面45度向上，光束經(jīng)過(guò)傳輸進(jìn)入振鏡掃描頭9。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11的控制下，按序完成各個(gè)小幅面圖形的快速切害I]。每個(gè)小幅面圖形的中心坐標(biāo)位置由橫梁式XY工作臺(tái)I實(shí)現(xiàn)；4、當(dāng)切割圖形大于400x400mm2時(shí)，圖形被置于第二切割圖層，這時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11驅(qū)動(dòng)光路切換組件7的電機(jī)71，使轉(zhuǎn)向鏡片的鏡面45度向下，光束經(jīng)過(guò)傳輸進(jìn)入切割頭8。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11的控制下，按序完成各個(gè)大幅面圖形的快速切割。
權(quán)利要求1.一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，其特征在于，該激光切割裝置包括橫梁式XY工作臺(tái)、支撐架、上抽風(fēng)系統(tǒng)、下抽風(fēng)系統(tǒng)、激光器、擴(kuò)束鏡、光路切換組件、切割頭、振鏡掃描頭、CCD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；所述的橫梁式XY工作臺(tái)固定在支撐架上，激光器安裝在橫梁式XY工作臺(tái)上；激光器輸出的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后通過(guò)光路切換組件直接傳輸至切割頭，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制橫梁式XY工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)400X400mm2以上大幅面圖案的切割，或傳輸至振鏡掃描頭，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制ニ維振鏡，實(shí)現(xiàn)400X400mm2及以下小幅面圖形的切割，振鏡掃描頭的定位由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、橫梁式XYエ作臺(tái)實(shí)現(xiàn)；所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包含切割軟件，并與激光器、橫梁式XY工作臺(tái)、振鏡掃描頭的XY ニ維振鏡、光路切換組件的電機(jī)、CXD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件、上抽風(fēng)系統(tǒng)和下抽風(fēng)系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，其特征在干，所述的光路切換組件包括電機(jī)、轉(zhuǎn)向模塊、轉(zhuǎn)向座、轉(zhuǎn)向鏡片、反射鏡座、反射鏡片；所述的轉(zhuǎn)向模塊為方體結(jié)構(gòu)，xyz三軸互相垂直并相交于一點(diǎn)垂直于左右兩面的為X軸，垂直于前后兩面的為I軸，垂直于上下兩面的為z軸，xy ニ軸與分別與橫梁式XY工作臺(tái)的X方向和Y方向一致，上下兩面為通孔，前后兩面和左右側(cè)面為盲孔；進(jìn)入轉(zhuǎn)向模塊的光束方向與Y方向一致，從轉(zhuǎn)向模塊的后面入射；所述的電機(jī)包含轉(zhuǎn)軸，并安裝在轉(zhuǎn)向模塊的左側(cè)面，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)向模塊的X軸重合；所述轉(zhuǎn)向座安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)向鏡片固定在轉(zhuǎn)向座上，轉(zhuǎn)向鏡片的前表面與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的軸心在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)向鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為90度，光束沿著I軸從后面射入至轉(zhuǎn)向鏡片，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡面迎著光束45度向下時(shí),經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片的輸出光束垂直向下傳輸，進(jìn)入切割頭，當(dāng)轉(zhuǎn)向鏡在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)90度，使轉(zhuǎn)向鏡面迎著光束45度向上時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡片的輸出光束垂直向上傳輸；所述的反射鏡座固定在轉(zhuǎn)向模塊的上面，反射鏡座上安裝有鏡面45度朝下的反射鏡片，使經(jīng)過(guò)反射鏡片反射的光束平行X軸輸出至振鏡掃描頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，其特征在干，所述的振鏡掃描頭包括XY ニ維振鏡、f - 0透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于不同幅面的雙光頭激光快速切割裝置，特點(diǎn)是，裝置包括橫梁式XY工作臺(tái)，支撐架，上抽風(fēng)系統(tǒng)、下抽風(fēng)系統(tǒng)、激光器、擴(kuò)束鏡、光路切換組件、切割頭、振鏡掃描頭、CCD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；激光器光束經(jīng)擴(kuò)束鏡、光路切換組件傳輸至切割頭，實(shí)現(xiàn)大幅面圖案的切割，或傳輸至振鏡掃描頭，實(shí)現(xiàn)400X400mm2以下小幅面圖形的切割，振鏡掃描頭的定位由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、橫梁式XY工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與激光器、橫梁式XY工作臺(tái)、振鏡掃描頭的XY二維振鏡、光路切換組件的電機(jī)、CCD視覺(jué)監(jiān)測(cè)組件、上抽風(fēng)系統(tǒng)和下抽風(fēng)系統(tǒng)相連接。本切割裝置用于不同加工幅面的高精度快速切割，且加工效率和質(zhì)量高。
文檔編號(hào)B23K26/04GK202555974SQ20122019939
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者姜兆華, 潘涌, 張偉, 陳俊, 駱公序, 安博言 申請(qǐng)人:上海市激光技術(shù)研究所