CN101927403A - 一种恒定式飞行光路激光切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒定式飞行光路激光切割机，包括激光发生器、X轴移动机构、Y轴移动机构、激光切割头，还包括光程控制器，所述光程控制器包括：光程左同步轮、光程导轨、光程右同步轮、光程步进电机、光程导轨，光程步进电机通过光程减速带轮连接至光程右同步轮，光程左同步轮与光程右同步轮通过套有光程皮带同步运动，光程皮带连接有光程滑车，光程滑车架设在光程导轨上，光程导轨和光程皮带平行，光程滑车上设有呈90°夹角的第一反射镜、第二反射镜，与第二反射镜平行相对还设有第三反射镜。本发明的有益效果是：光程控制器通过光程滑车在光程导轨上移动补偿光程变化，使得总光程趋于恒定。能够大大提高激光能量输出稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光切割机，更具体说，它涉及一种恒定式飞行光路激光切割机。
背景技术
现有技术的飞行式光路激光切割机从激光器出来激光经过反射镜之后到达加工工件。其中激光切割头需要在X、Y方向往复移动来形成切割图案，在激光切割的过程当中光程在X、Y方向运动的同时都是在不断变化的。这个特点决定了光路总的飞行距离随着激光切割的运动过程不断改变。光程的改变就引发了光在空气中传播的损耗值变化。这就意味着我们在整个切割过程中不能保证每个位置激光输出强度是一致的，从而影响切割效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种总光程趋于固定值，全幅面激光能量稳定输出，稳定性，精确性，简便性好的恒定式飞行光路激光切割机。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种恒定式飞行光路激光切割机，包括激光发生器、X轴移动机构、Y轴移动机构、激光切割头，还包括光程控制器，所述光程控制器包括：光程左同步轮、光程导轨、光程右同步轮、光程步进电机、光程导轨，光程步进电机通过光程减速带轮连接至光程右同步轮，光程左同步轮与光程右同步轮通过套有光程皮带同步运动，光程皮带连接有光程滑车，光程滑车架设在光程导轨上，光程导轨和光程皮带平行，光程滑车上设有呈90°夹角的第一反射镜、第二反射镜，与第二反射镜平行相对还设有第三反射镜。
作为优选：所述Y轴移动机构包括：Y轴步进电机、Y轴左下同步轮、Y轴左上同步轮、Y轴右下同步轮、Y轴左导轨、Y轴右导轨、联轴器，Y轴步进电机通过Y轴减速带轮连接至联轴器，联轴器与Y轴右下同步轮通过套有Y轴右皮带同步运动，联轴器还与Y轴左上同步轮通过同步轴连接，Y轴左上同步轮与Y轴左下同步轮通过套有Y轴左皮带同步运动，Y轴左皮带连接有Y轴左滑车，Y轴左滑车架设在Y轴左导轨上，Y轴右皮带连接有Y轴右滑车，Y轴右滑车架设在Y轴右导轨上；
所述X轴移动机构包括：X轴左同步轮、X轴右同步轮、X轴步进电机、X轴导轨，其中X轴步进电机通过X轴减速带轮连接至X轴右同步轮，X轴左同步轮与X轴右同步轮通过套有X轴皮带同步运动，X轴皮带连接有X轴滑车，X轴滑车架设在X轴导轨上，X轴导轨两端连接至Y轴左滑车和Y轴右滑车，X轴滑车上设有第五反射与聚焦镜作为激光切割头，与第五反射镜平行相对还设有第四反射镜，所述第四反射镜与第三反射镜相互垂直。
作为优选：光程步进电机、X轴步进电机、Y轴步进电机均还连接有用于控制的步进电机驱动器。
本发明的有益效果是：通过设置光程控制器，当激光切割头运行移动导致光程发生变化时，光程控制器通过光程滑车在光程导轨上移动补偿光程变化，使得总光程趋于恒定，激光功率变化始终保持在1％以内。能够大大提高激光能量输出稳定性。此***中使用计算机控制，以步进电机作为执行机构，实现了光程自动调节恒定飞行光路***的设计。实验表明恒定式飞行光路激光切割机能够实现全幅面激光能量稳定输出。该***的稳定性，精确性，简便性具有较高的使用价值。
附图说明
图1为本发明主示结构示意图；
图2为本发明控制部分流程图；
附图标记说明：光程步进电机1；光程滑车2；光程导轨3；光程皮带4；光程左同步轮5；联轴器6；光程减速带轮7；激光发生器8；同步轴9；Y轴步进电机10；X轴步进电机11；Y轴右滑车12；X轴滑车13；Y轴左滑车14；Y轴左导轨15；Y轴右导轨16；X轴导轨17；X轴皮带18；Y轴左皮带19；光程右同步轮20；X轴右同步轮21；Y轴左下同步轮22；Y轴左上同步轮23；Y轴右下同步轮24；X轴左同步轮25；X轴减速带轮26；Y轴右皮带27；Y轴减速带轮28；激光切割头29；第一反射镜30；第二反射镜31；第三反射镜32；第四反射镜33；第五反射镜34；聚焦镜35。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
参见图1至图2所示，这里介绍的恒定式飞行光路激光切割机一般用于绣花机激光切割，然而应知道，本发明也可用于其它类似需要输出激光的设备。这种恒定式飞行光路激光切割机，包括激光发生器8、X轴移动机构、Y轴移动机构、激光切割头29，还包括光程控制器，所述光程控制器包括：光程左同步轮5、光程导轨3、光程右同步轮20、光程步进电机1、光程导轨3，光程步进电机1通过光程减速带轮7连接至光程右同步轮20，光程左同步轮5与光程右同步轮20通过套有光程皮带4同步运动，光程皮带4连接有光程滑车2，光程滑车2架设在光程导轨3上，光程导轨3和光程皮带4平行，光程滑车2上设有呈90°夹角的第一反射镜30、第二反射镜31，与第二反射镜31平行相对还设有第三反射镜32。
所述Y轴移动机构包括：Y轴步进电机10、Y轴左下同步轮22、Y轴左上同步轮23、Y轴右下同步轮24、Y轴左导轨15、Y轴右导轨16、联轴器6，Y轴步进电机10通过Y轴减速带轮28连接至联轴器6，联轴器6与Y轴右下同步轮24通过套有Y轴右皮带27同步运动，联轴器6还与Y轴左上同步轮23通过同步轴9连接，Y轴左上同步轮23与Y轴左下同步轮22通过套有Y轴左皮带19同步运动，Y轴左皮带19连接有Y轴左滑车14，Y轴左滑车14架设在Y轴左导轨15上，Y轴右皮带27连接有Y轴右滑车12，Y轴右滑车12架设在Y轴右导轨16上。
所述X轴移动机构包括：X轴左同步轮25、X轴右同步轮21、X轴步进电机11、X轴导轨17，其中X轴步进电机11通过X轴减速带轮26连接至X轴右同步轮21，X轴左同步轮25与X轴右同步轮21通过套有X轴皮带18同步运动，X轴皮带18连接有X轴滑车13，X轴滑车13架设在X轴导轨17上，X轴导轨17两端连接至Y轴左滑车14和Y轴右滑车12，X轴滑车13上设有第五反射镜34与聚焦镜35作为激光切割头29，与第五反射镜34平行相对还设有第四反射镜33，所述第四反射镜33与第三反射镜32相互垂直并左端对齐安装于X导轨垫上。
激光发生器8将激光发出以后，首先射到第一反射镜30上形成光路L1，再反射到第二反射镜31形成光路L2，再反射到第三反射镜32形成光路L3，再反射到第四反射镜33形成光路L4，再反射到第五反射镜34形成光路L5。
本发明中：光程步进电机1、Y轴步进电机10、X轴步进电机11为执行机构；光程皮带4、X轴皮带18、Y轴左皮带19、Y轴右皮带27为传动机构，Y轴右滑车12、X轴滑车13、Y轴左滑车14、光程滑车2为运行机构。
光程控制器的运动：光程步进电机1带动光程皮带4拖动光程滑车2在光程导轨3上往复运动，使得设于光程滑车2上的呈90°夹角的第一反射镜30、第二反射镜31形成的光程L1和L3的长度对应产生变化。
激光切割头29的运动：设有第五反射镜34作为激光切割头29的X轴滑车13放置在X轴导轨17上。X轴导轨17安装在导轨垫上，导轨垫两边分别安装上小车安装在两侧导轨上。Y轴步进电机10带动导轨垫进行Y向运动。X轴步进电机11与激光切割头29安装在同一导轨垫上，由X轴步进电机11带动X轴皮带18拖动X轴滑车13在X轴导轨17上进行X向运动。
当恒定式飞行光路激光切割机运行时，随着激光切割头29的移动，L4和L5的长度会发生变化，这时通过光程滑车在光程导轨上移动使得L1和L3的长度对应产生变化。保证总光程(固定值)＝L1+L2+L3+L4+L5。
实验一：在实验中我们采用900X600幅面现有技术的飞行光路激光切割机对A4纸张进行完全切穿实验。过程中我们始终保持切割速度和激光频率为固定值。
步骤1：在光程最短处(即激光切割幅面左上角)对A4纸做刚好切断实验，然后使用激光功率计测量激光输出功率为6.08W。
步骤2：在光程居中处(即激光切割幅面的中点处)对A4纸做切割实验，我们发现A4纸切割起始点位置并没有断开。使用激光功率计测量激光输出功率为5.8W。
步骤3：在光程最远处(即激光切割幅面右下角)对A4纸做切割实验，发现切割处完全没有断开。使用激光功率计测量激光输出功率为5.6W。
实验二：在实验中我们采用900X600幅面本发明的恒定式飞行光路激光切割机对A4纸张进行完全切穿实验。过程中我们始终保持切割速度和激光频率为固定值。
步骤1：在光程最短处(激光切割幅面左上角)对A4纸做切割实验，我们发现A4纸切割起始点位置并没有断开。使用激光功率计测量激光输出功率为6.07W。
步骤2：在光程居中处(即激光切割幅面的中点处)对A4纸做切割实验，发现切割处完全没有断开。使用激光功率计测量激光输出功率为6.06W。
步骤3：在光程最远处(激光切割幅面右下角)对A4纸做切割实验，发现切割处完全没有断开。使用激光功率计测量激光输出功率为6.04W。
通过实验对比，我们得出普通飞行光路激光切割机在900X600的运动范围内激光功率不稳定大于7％，而本发明的恒定飞行光路激光切割机激光功率变化始终保持在1％以内。
具体使用时，如图2，首先从外部输入切割图形文件到PC，PC通过切割软件将图形转换成激光切割程序，再通过PC的镶入式板卡将数据变成电信号传达给步进电机驱动器。驱动器驱动电机运行。切割软件即板卡应具备3轴联动功能，其中X，Y轴来控制切割头运动路程。Z轴控制光程控制器运动路程。Z轴的步进量Cz始终等于Cz＝(Cx+Cy)/2。将此函数式镶入软件实现对Z轴运动的自动编程，实现光程的自动调节。
Claims (3)
1.一种恒定式飞行光路激光切割机，包括激光发生器(8)、X轴移动机构、Y轴移动机构、激光切割头(29)，其特征在于：还包括光程控制器，所述光程控制器包括：光程左同步轮(5)、光程导轨(3)、光程右同步轮(20)、光程步进电机(1)、光程导轨(3)，光程步进电机(1)通过光程减速带轮(7)连接至光程右同步轮(20)，光程左同步轮(5)与光程右同步轮(20)通过套有光程皮带(4)同步运动，光程皮带(4)连接有光程滑车(2)，光程滑车(2)架设在光程导轨(3)上，光程导轨(3)和光程皮带(4)平行，光程滑车(2)上设有呈90°夹角的第一反射镜(30)、第二反射镜(31)，与第二反射镜(31)平行相对还设有第三反射镜(32)。
2.根据权利要求1所述的恒定式飞行光路激光切割机，其特征在于：所述Y轴移动机构包括：Y轴步进电机(10)、Y轴左下同步轮(22)、Y轴左上同步轮(23)、Y轴右下同步轮(24)、Y轴左导轨(15)、Y轴右导轨(16)、联轴器(6)，Y轴步进电机(10)通过Y轴减速带轮(28)连接至联轴器(6)，联轴器(6)与Y轴右下同步轮(24)通过套有Y轴右皮带(27)同步运动，联轴器(6)还与Y轴左上同步轮(23)通过同步轴(9)连接，Y轴左上同步轮(23)与Y轴左下同步轮(22)通过套有Y轴左皮带(19)同步运动，Y轴左皮带(19)连接有Y轴左滑车(14)，Y轴左滑车(14)架设在Y轴左导轨(15)上，Y轴右皮带(27)连接有Y轴右滑车(12)，Y轴右滑车(12)架设在Y轴右导轨(16)上；
所述X轴移动机构包括：X轴左同步轮(25)、X轴右同步轮(21)、X轴步进电机(11)、X轴导轨(17)，其中X轴步进电机(11)通过X轴减速带轮(26)连接至X轴右同步轮(21)，X轴左同步轮(25)与X轴右同步轮(21)通过套有X轴皮带(18)同步运动，X轴皮带(18)连接有X轴滑车(13)，X轴滑车(13)架设在X轴导轨(17)上，X轴导轨(17)两端连接至Y轴左滑车(14)和Y轴右滑车(12)，X轴滑车(13)上设有第五反射镜(34)与聚焦镜(35)作为激光切割头(29)，与第五反射镜(34)平行相对还设有第四反射镜(33)，所述第四反射镜(33)与第三反射镜(32)相互垂直。
3.根据权利要求2所述的恒定式飞行光路激光切割机，其特征在于：光程步进电机(1)、X轴步进电机(11)、Y轴步进电机(10)均还连接有用于控制的步进电机驱动器。
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