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      一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架的制作方法

      文檔序號:3204442閱讀:172來源:國知局
      專利名稱:一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架。
      背景技術(shù)
      激光加工技術(shù)是指采用高能激光束對材料或者零件表面進行切割、焊接、標記、雕亥IJ、表面處理及微細加工等工藝,由于它具有無接觸、不需要模具、清潔高效等優(yōu)點,因而廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、航空航天、機械、微電子、儀器 儀表等各種精細加工領(lǐng)域。激光加工系統(tǒng)通常由五部分組成,即激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、激光加工設(shè)備本體、激光加工頭裝置和加工工作臺,其加工原理為將激光器輸出的高能激光經(jīng)過透鏡聚焦到工件上,利用高能激光的熱效應(yīng)由此對工件實現(xiàn)加工處理過程。目前用于加工的激光器主要包括CO2激光器、NdiYAG固體激光器和光纖激光器。光纖激光器作為第三代激光器,采用光纖作為增益介質(zhì),在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度,造成激光能級的粒子數(shù)翻轉(zhuǎn),并在適當加入正反饋回路時便可構(gòu)成激光振蕩輸出。光纖激光器不僅輸出波長與固體激光器相同,而且工作壽命長、效率高,光束質(zhì)量好,并由于光纖自身的柔性而帶來小型化、集約化的優(yōu)勢,因而適合在各種高溫高壓、聞?wù)饎?、聞沖擊的惡劣環(huán)境下正常使用。然而,在激光加工過程中,激光加工頭往往需要執(zhí)行全軸直線運動或多軸運動,因此對光纖的移動及適應(yīng)性方面提出了要求。雖然光纖部件自身可以以一定半徑彎曲來實現(xiàn)對光纖的柔性控制,但在實際操作中容易妨礙激光加工設(shè)備的其他運動機構(gòu)尤其是激光加工頭的相對運動,從而導(dǎo)致加工精度的損失;此外,直接連接在激光器與加工頭之間的光纖由于缺乏必要的承載部件,在隨著加工頭同步移動的過程中自身也容易發(fā)生斷裂,從而降低加工效率。例如,CN1081107C中公開了一種具有柔性傳輸和多軸聯(lián)動的激光加工裝置,該裝置加工能夠在多個運動方向上實現(xiàn)柔性傳輸,適于大型和復(fù)雜曲面工件的加工,但其改進主要集中在對加工頭自身的驅(qū)動方式及其配套機構(gòu)上,作為增益介質(zhì)且長度較大的光纖在激光加工時容易纏繞,甚至產(chǎn)生斷裂。

      發(fā)明內(nèi)容
      針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和技術(shù)需求,本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架,該光纖承載支架將光纖以特定方式纏繞在直線軸上,并通過滑輪和纜線保持與激光加工頭的同步移動,從而能夠保證光纖在激光加工過程中實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的供給,并可有效避免光纖的斷裂。按照本發(fā)明的一個方面,提供了一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架,該光纖承載支架是由相互平行的橫梁(I)和光纖承載支座(5),以及橫跨在兩者的左右立柱(2,2')共同構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu),其中所述橫梁(I)具有直線導(dǎo)軌(9 ),激光頭(10 )設(shè)置在該直線軌道(9 )上,并可通過電機實現(xiàn)左右移動以便執(zhí)行對工件的激光加工;所述光纖承載支座(5)上設(shè)置有掛鉤組件(6),該掛鉤組件(6)由多個間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成并可沿著光纖承載支座(5)左右滑動,光纖(7)從光纖激光器引出并依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過這些掛鉤,其末端連接至激光頭(10);所述光纖承載支座(5)的左右兩端和所述左右立柱(2,2')上分別設(shè)置有雙滑槽且直徑相等的滑輪,第一纜線(4)的一端固定在激光頭(10)的左接頭上,然后依次分別繞過左立柱、光纖承載支座左端和光纖承載支座右端上的三個滑輪,其另外一端固定在掛鉤組件(6)的右側(cè);第二纜線(V )的一端固定在激光頭(10)的右接頭上,然后依次分別繞過右支柱、光纖承載支座右端和光纖承載支座左端上的三個滑輪,其另外一端固定在掛鉤組件(6)的左側(cè)。通過以上構(gòu)思,能夠以環(huán)形纏繞方式實現(xiàn)光纖長度的儲備,并隨著激光頭的移動帶動光纖在直線運動軸上同步運動,從而保證光纖在加工過程中穩(wěn)定、可靠的供給;尤其·是,光纖纏繞在掛鉤上整體移動,可以避免對激光頭以及其他運動機構(gòu)的阻礙并導(dǎo)致加工精度的損失,同時能有效防止移動過程中發(fā)生斷裂。作為進一步優(yōu)選地,光纖依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過所述掛鉤組件(6)的多個掛鉤上,并且環(huán)形的半徑為250mm以上。出于光纖自身特性的考慮,光纖的纏繞方式直接影響到其在加工過程中是否容易發(fā)生斷裂,經(jīng)過較多的試驗和實踐表明,將光纖纏繞所形成的各個環(huán)形的半徑限定為250_以上,一方面能夠有效防止光纖在移動過程中發(fā)生斷裂,另一方面也能提供足夠的光纖儲備長度,而不會對激光頭的運動行程造成不利影響。作為進一步優(yōu)選地,可以將多個光纖承載支架在X軸和Y軸方向上以串聯(lián)方式相連。通過將按照本發(fā)明的光纖承載支架以串聯(lián)方式在X軸和Y軸方向上連接,能夠在實現(xiàn)激光頭多軸運動的同時,保證光纖長度的儲備以及穩(wěn)定、可靠的供給,從而提供更為方便、加工精度和效率更高的激光加工。按照本發(fā)明的另一方面,還提供了配備有上述光纖承載支架的相應(yīng)激光加工設(shè)備??傮w而言,按照本發(fā)明的用于激光加工設(shè)備的光纖承載支架與現(xiàn)有技術(shù)相比,主要具備以下的優(yōu)點I、通過對光纖構(gòu)建相關(guān)承載平臺,能夠在激光加工過程中實現(xiàn)光纖長度的儲備,同時提供光纖本身和激光頭等元件的柔性傳輸,滿足光纖激光加工設(shè)備在更多不同場合下的運用要求;2、通過以特定半徑范圍將光纖環(huán)形纏繞在直線運動軸上,能夠有效防止光纖在運動過程中發(fā)生斷裂,并有助于保持激光加工設(shè)備整體的整齊程度,同時便于操作和提高加工效率。


      圖I是按照本發(fā)明的光纖承載支架的整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是圖I中所示光纖承載支架的端視圖。
      在所有附圖中,相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu),其中I.橫梁2.左立柱2'.右立柱3.滑輪4.纜線V .第二纜線5.光纖承載支座6.掛鉤組件7.光纖8.左接頭8,.右接頭9.直線導(dǎo)軌10.激光頭
      具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。圖I是按照本發(fā)明的光纖承載支架的整體結(jié)構(gòu)示意圖,2是圖I中所示光纖承載支架的端視圖。如圖I和圖2中所示,按照本發(fā)明的用于激光加工設(shè)備的光纖承載支架呈框架結(jié)構(gòu),并由相互平行的橫梁I和光纖承載支座5,以及橫跨在兩者的左立柱2、右立柱2'共同構(gòu)成。橫梁I具有直線導(dǎo)軌9,激光頭10設(shè)置在該直線軌道上,并可譬如通過電機實現(xiàn)·左右移動,由此執(zhí)行對工件的激光加工。光纖承載支座5上設(shè)置有掛鉤組件6,該掛鉤組件6由多個間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成,并可沿著光纖承載支座5左右滑動,光纖7從光纖激光器引出并且中間段依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過這些掛鉤,其末端連接至激光頭10。此外,光纖承載支座5的左右兩端處分別設(shè)置有滑輪,左立柱2和右立柱2'上也分別設(shè)置有滑輪,這四個滑輪相同并且都是雙滑槽且直徑相等的結(jié)構(gòu)。為了提供激光頭與儲備有預(yù)定長度的光纖之間的同步移動,第一纜線4的一端固定在激光頭10的左接頭8上,然后依次分別繞過左立柱2上的滑輪、光纖承載支座5左端上的滑輪以及光纖承載支座5右端上的滑輪,并且其另外一端固定在掛鉤組件6的右側(cè)(圖中顯示為固定在掛鉤組件最左邊元件的右側(cè));此外,第二纜線4,的一端固定在激光頭10的右接頭8,上,然后依次分別繞過右立柱2'上的滑輪、光纖承載支座5右端上的滑輪以及光纖承載支座5左端上的滑輪,并且其另外一端固定在掛鉤組件6的左側(cè)(圖中顯示為固定在掛鉤組件最左邊元件的左側(cè))。這樣,當激光頭10在直線導(dǎo)軌9上左右移動時,能夠通過纜線和掛鉤帶動呈環(huán)形纏繞的光纖在作為直線運動軸的承載支座5上同步運動,從而保證光纖在加工過程中穩(wěn)定、可靠的供給。特別是,由于光纖纏繞在掛鉤組件6上整體移動,可以避免對激光頭以及其他運動機構(gòu)的阻礙并導(dǎo)致加工精度的損失,同時能有效防止移動過程中光纖發(fā)生斷裂。在一個優(yōu)選實施例中,光纖依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過掛鉤組件6的多個掛鉤上,并且環(huán)形的半徑為250mm以上。這主要是考慮到光纖的纏繞方式會直接影響到其在加工過程中是否容易發(fā)生斷裂,而經(jīng)過較多的試驗和實踐表明,將光纖纏繞所形成的各個環(huán)形的半徑限定為250mm以上,一方面能夠有效防止光纖在移動過程中發(fā)生斷裂,另一方面也能提供足夠的光纖儲備長度,而不會對激光頭的運動行程造成不利影響。在另外一個優(yōu)選實施例中,可以將多個光纖承載支架在X軸和Y軸方向上以串聯(lián)方式相連。由此能夠在實現(xiàn)激光頭多軸運動的同時,保證光纖長度的儲備以及穩(wěn)定、可靠的供給,從而提供更為方便、加工精度和效率更高的激光加工。通過將按照本發(fā)明的光纖承載支架配備到各種常規(guī)激光加工設(shè)備上,相應(yīng)可形成具備上述各種優(yōu)點的激光加工設(shè)備。激光加工設(shè)備的其他結(jié)構(gòu)組件為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知,因此在此不再詳述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)?!?br> 權(quán)利要求
      1.一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架,該光纖承載支架是由相互平行的橫梁(I)和光纖承載支座(5),以及橫跨在兩者的左右立柱(2,2')共同構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu),其中 所述橫梁(I)具有直線導(dǎo)軌(9 ),激光頭(10 )設(shè)置在該直線軌道(9 )上,并可通過電機實現(xiàn)左右移動以便執(zhí)行對工件的激光加工; 所述光纖承載支座(5)上設(shè)置有掛鉤組件(6),該掛鉤組件(6)由多個間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成并可沿著光纖承載支座(5)左右滑動,光纖(7)從光纖激光器引出并依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過這些掛鉤,其末端連接至激光頭(10); 所述光纖承載支座(5)的左右兩端和所述左右立柱(2,2')上分別設(shè)置有雙滑槽且直徑相等的滑輪,第一纜線(4)的一端固定在激光頭(10)的左接頭上,然后依次分別繞過左立柱、光纖承載支座左端和光纖承載支座右端上的三個滑輪,其另外一端固定在掛鉤組件(6)的右側(cè);第二纜線(4')的一端固定在激光頭(10)的右接頭上,然后依次分別繞過右支柱、光纖承載支座右端和光纖承載支座左端上的三個滑輪,其另外一端固定在掛鉤組件(6)的左側(cè)。
      2.如權(quán)利要求I所述的光纖承載支架,其特征在于,光纖依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過所述掛鉤組件(6)的多個掛鉤上,并且環(huán)形的半徑為250mm以上。
      3.如權(quán)利要求I或2所述的光纖承載支架,其特征在于,將多個光纖承載支架在X軸和Y軸方向上以串聯(lián)方式相連。
      4.一種激光加工設(shè)備,其配備有如權(quán)利要求1-3任意一項所述的光纖承載支架。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種激光加工設(shè)備的光纖承載支架,其是由相互平行的橫梁和光纖承載支座、以及橫跨在兩者的左右立柱共同構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu),其中橫梁用于提供激光頭執(zhí)行左右移動的軌道;光纖承載支座上設(shè)置有掛鉤組件,該掛鉤組件由多個間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成并可沿著承載支座左右滑動,光纖從光纖激光器引出并依次呈環(huán)形地纏繞經(jīng)過這些掛鉤,其末端連接至激光頭;此外光纖承載支座和左右立柱上分別設(shè)置有滑輪,兩根纜線分別繞過沿著順時針和逆時針方向繞過三個滑輪并各自連接在激光頭和掛鉤組件的左右兩側(cè),由此提供激光頭與光纖之間的同步移動。通過本發(fā)明,能夠保證光纖在激光加工過程中實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的供給,并可有效避免光纖的斷裂。
      文檔編號B23K26/00GK102785026SQ20121027221
      公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
      發(fā)明者張尚, 李斌, 柳懿麟, 段正澄, 王啟行, 蔣志偉, 黃禹 申請人:華中科技大學(xué)
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