專利名稱：恒光程光路補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種補償系統(tǒng)，尤其涉及一種用于激光加工中的恒光程光路補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為20世紀科學技術(shù)發(fā)展的主要標志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進國家的高度重視。激光加工是激光應(yīng)用中最大的項目，也是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段。
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。激光加工技術(shù)是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術(shù)，激光加工系統(tǒng)包括激光器、導光系統(tǒng)、加工機床、控制系統(tǒng)等。激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，光束能量以及活性氣體輔助切割過程附加的化學反應(yīng)熱能統(tǒng)被材料吸收，由此引起照射點材料溫度急劇上升。到達沸點后材料開始汽化，并形成孔洞。隨著光束與工件的相對移動，最終使材料形成切縫。目前激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。在美國和歐洲CO2激光器占到了70～80％。我國激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器。CO2激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀七十年代以來隨著CO2激光器及數(shù)控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進的加工方法。
但是CO2激光雖然應(yīng)用較廣，也存在一些技術(shù)問題1)CO2激光加工對加工技術(shù)的研究少，僅適于對精度要求不高的加工，對于精度要求較高的精細加工則難以實現(xiàn)；2)CO2激光加工是利用光束與工件的相對移動而實現(xiàn)切割，但是對于光束移動而工件不動的激光切割機來說，由于目前飛行光路設(shè)計中，切割時光程長短是不同的，由于激光器發(fā)出的光束不是平行光束，具有一定的發(fā)散角，所以在切割過程中不同位置的光斑大小是不同的，切割斷面的質(zhì)量是不同的。尤其是切割一定厚度的工件時，這種切割斷面的質(zhì)量差異表現(xiàn)的更為明顯；3)為了減少切斷面的質(zhì)量差異，常需要在CO2激光器的輸出端加擴束器，即增加一平行光管進行擴束處理，雖然擴束后的光束直徑變大，發(fā)散角變小，使在切割工作范圍內(nèi)近端和遠端聚焦前光束尺寸盡量接近一致，但是雖然擴束器可以減少發(fā)散角，但卻補償不了光程的長短，因此對切割斷面的質(zhì)量差異僅能起到減少作用，卻不能從根本上保證切割斷面的切割質(zhì)量。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，在光程長短不同情況下避免切割斷面質(zhì)量差異的恒光程光路補償系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)，包括橫梁、左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件，所述左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件活動固定于橫梁上，右滑塊組件上固定有第一、第二平反鏡，切割頭滑塊組件包括第三平反鏡及驅(qū)動設(shè)備，切割頭滑塊組件在橫梁上左右移動時，左、右滑塊組件在橫梁上同步移動。
所述橫梁上固定有導軌，所述左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件分別包括在導軌上移動的左滑塊、驅(qū)動滑塊及右滑塊。
所述左滑塊組件包括固定于左滑塊的左滑板、設(shè)置于左滑板下方的左滑輪、以及經(jīng)過左滑輪的第一傳送帶，所述第一傳送帶一端固定于切割頭驅(qū)動滑塊組件，另一端與固定在橫梁上的第一固定塊固定連接。
所述右滑塊組件包括固定于右滑塊的右滑板、設(shè)置于右滑板下方的右滑輪、以及經(jīng)過右滑輪的第二傳送帶，所述第二傳送帶一端固定于切割頭驅(qū)動滑塊組件，另一端與固定在橫梁上的第二固定塊固定連接。
所述第一、第二傳送帶為皮帶。
所述左、右滑塊組件通過剛性連桿固定連接并同步移動，所述剛性連桿通過固定元件固定到左、右滑塊組件。
所述驅(qū)動設(shè)備為絲杠驅(qū)動或者皮帶驅(qū)動。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)僅設(shè)置了橫梁及在橫梁上左右移動的左、右滑塊組件及驅(qū)動滑塊組件，因此結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低；左、右滑塊組件同步移動，并且移動的距離均為驅(qū)動滑塊移動距離的一半，因此經(jīng)過恒光程光路補償系統(tǒng)的激光束光路的光程保持不變，從而擺脫了切割不同位置的物品時，由于激光發(fā)散角而引起的遠近光點光束直徑不同的問題，保證了切割質(zhì)量的一致。


圖1為本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)的平面示意圖。
圖2為沿圖1中A-A線的剖視圖。
圖3為沿圖1中B-B線的剖視圖。
圖4為本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)中的光路傳遞示意圖。
具體實施方式
請參照圖1-圖4所示，本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)包括橫梁1、固定在橫梁1上的導軌11、分別滑動固定于導軌11上并可以左右移動的左滑動組件(未標號)、右滑動組件(未標號)及位于左、右滑動組件之間的切割頭驅(qū)動組件(未標號)。
所述左滑塊組件包括左滑塊12、固定于左滑塊12上的左滑板2、固定于左滑板2下方的左滑輪3，經(jīng)過左滑輪3的第一傳送帶7一端固定于切割頭驅(qū)動滑板6，另一端固定于第一固定塊9上，所述第一固定塊9固定于橫梁1上。本實施方式中，所述左滑板2可以是平板狀，也可以呈L形的彎板狀。
所述切割頭驅(qū)動組件包括驅(qū)動滑塊13、固定于驅(qū)動滑塊13上的切割頭驅(qū)動滑板6、定于切割頭驅(qū)動滑板6上的驅(qū)動設(shè)備(未圖示)、固定于切割頭驅(qū)動滑板6上的第一定位板21(圖4)、以及固定于驅(qū)動滑塊13上的聚焦鏡23及激光噴嘴24。所述驅(qū)動設(shè)備采用現(xiàn)在的驅(qū)動方式，如絲杠傳動、皮帶驅(qū)動等，并用現(xiàn)有的方式固定到切割頭驅(qū)動滑板6上，從而保證切割頭驅(qū)動滑板6在導軌11上左右移動。本實施方式中，所述切割頭驅(qū)動滑板6為L形，第一固定塊9的高度低于切割頭驅(qū)動滑板6的L形短端下表面的高度，因此第一固定塊9不會影響切割頭驅(qū)動滑板6向左的移動。所述第一定位板21垂直固定于切割頭驅(qū)動滑板6的上表面，且第一定位板21接近切割頭驅(qū)動板L形的短端。第一定位板21上固定有第三平反鏡22。
所述右滑塊組件包括右滑塊14、固定于右滑塊14上的右滑板4、固定于右滑板4下方的右滑輪5、固定于右滑板4上的第二定位板18，經(jīng)過右滑輪5的第二傳送帶8一端固定于切割頭驅(qū)動滑板6，另一端固定于第二固定塊10上，所述第二固定塊10固定于橫梁1上，并且第二固定塊10在垂直方向上位于切割頭驅(qū)動滑板6的下方，因而不會影響切割頭驅(qū)動滑板6向右移動。所述第二定位板18垂直固定于右滑板4上，并且第二定位板18固定于設(shè)置右滑輪5的一端，第二定位板18上設(shè)置有第一平板鏡19及第二平反鏡20。上述左滑塊組件與右滑塊組件通過剛性連接桿15剛性連接到一起，從而保證左滑塊組件與右滑塊組件同步運動。所述剛性連接桿15的一端固定于左滑板2，另一端固定于右滑板4上，并且在安裝過程，剛性連接桿15是在第一、第二傳送帶7、8固定完畢并且拉緊后才分別固定到左滑板2與右滑板4上的，因此避免了由于皮帶松緊性而導致的左、右滑塊組件不同步移動的問題。上述剛性連接桿15通過緊固元件分別固定到左、右滑板2、4上，優(yōu)選的，所述緊固元件為螺釘151。
激光發(fā)生器17可以直接固定到本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)中，也可以固定于其他定位，激光發(fā)生器17發(fā)出的激光束即可以直接照射到第一平反鏡19上，也可以通過一系列的光學元件后照射到第一平反鏡19上。以下參照圖4說明本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)應(yīng)用過程中的光路傳遞。所述激光器17發(fā)射的激光束沿X軸前進，照射到第一平反鏡19之后進行一次水平反射，使激光束沿Y軸前進照射到第二平反鏡20上，經(jīng)過第二平反鏡20的反射后再次沿X軸方向照射到第三平反鏡22上，經(jīng)過第三平反鏡22垂直反射后的激光通過聚焦鏡23聚焦，使激光能量集中于焦點上，再通過噴嘴24使激光光束在工件上運動，實現(xiàn)切割加工，此時光路的光程長度為AB+BC+CD之和。
請同時參照圖1、圖4所示，當切割頭驅(qū)動滑板6向左移動距離S時，第三平反鏡22隨著切割頭驅(qū)動滑板6向左移動距離S，在左、右滑輪3、5的第一、第二傳送帶7、8的帶動下，左、右滑板2、4分別向左移動0.5S，固定于右滑板4上的第一、第二平反鏡19、20則同時向左移動0.5S，此時光路的光程長度為(AB-0.5S)+BC+(CD+S-0.5S)，因此，光程長度依舊是AB+BC+CD之和，光程長度未變。反之，當切割頭驅(qū)動滑板6向右移動距離S時，第三平反鏡22隨著切割頭驅(qū)動滑板6向右移動距離S，在左、右滑輪3、5的第一、第二傳送帶7、8的帶動下，左、右滑板2、4分別向右移動0.5S，固定于右滑板4上的第一、第二平反鏡19、20則同時向右移動0.5S，此時光路的光程長度為(AB+0.5S)+BC+(CD-S+0.5S)，因此，光程長度依舊是AB+BC+CD之和，光程長度未變。
因此，無論切割頭驅(qū)動滑板6如何移動，右滑板4總會向相同方向移動一半的距離，而第一、第二平反鏡19、20是固定于右滑板4上的，因此就實現(xiàn)了光路補償?shù)墓δ?，得到了恒定的光程，即切割近端光程減少時補償光路增加，當切割遠端光程增加時，補償光路減少，從而保證在任何切割位置均可以保持光程長度不變，因此沒有激光發(fā)散角的問題，保證了整個切割面積上的切割質(zhì)量一致。
但以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種恒光程光路補償系統(tǒng)，包括橫梁、左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件，所述左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件活動固定于橫梁上，其特征在于右滑塊組件上固定有第一、第二平反鏡，切割頭滑塊組件包括第三平反鏡及驅(qū)動設(shè)備，切割頭滑塊組件在橫梁上左右移動時，左、右滑塊組件在橫梁上同步移動。
2.如權(quán)利要求1所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述橫梁上固定有導軌，所述左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件分別包括在導軌上移動的左滑塊、驅(qū)動滑塊及右滑塊。
3.如權(quán)利要求2所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述左滑塊組件包括固定于左滑塊的左滑板、設(shè)置于左滑板下方的左滑輪、以及經(jīng)過左滑輪的第一傳送帶，所述第一傳送帶一端固定于切割頭驅(qū)動滑塊組件，另一端與固定在橫梁上的第一固定塊固定連接。
4.如權(quán)利要求2所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述右滑塊組件包括固定于右滑塊的右滑板、設(shè)置于右滑板下方的右滑輪、以及經(jīng)過右滑輪的第二傳送帶，所述第二傳送帶一端固定于切割頭驅(qū)動滑塊組件，另一端與固定在橫梁上的第二固定塊固定連接。
5.如權(quán)利要求4所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述第一、第二傳送帶為皮帶。
6.如權(quán)利要求1所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述左、右滑塊組件通過剛性連桿固定連接并同步移動，所述剛性連桿通過固定元件固定到左、右滑塊組件。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的恒光程光路補償系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動設(shè)備為絲杠驅(qū)動或者皮帶驅(qū)動。
專利摘要本實用新型公開一種恒光程光路補償系統(tǒng)，包括橫梁、左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件，所述左滑塊組件、切割頭滑塊組件及右滑塊組件活動固定于橫梁上，右滑塊組件上固定有第一、第二平反鏡，切割頭滑塊組件包括第三平反鏡及驅(qū)動設(shè)備，切割頭滑塊組件在橫梁上左右移動時，左、右滑塊組件在橫梁上同步移動。利用本實用新型恒光程光路補償系統(tǒng)在激光束切割物品時，激光束光路的光程保持不變，從而擺脫了切割不同位置的物品時，由于激光發(fā)散角而引起的遠近光點光束直徑不同的問題，保證了切割質(zhì)量的一致。
文檔編號G02B5/08GK2917913SQ20062012241
公開日2007年7月4日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者劉慶林 申請人:北京大恒激光設(shè)備有限公司