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(duì)材料或者零件表面進(jìn)行切割、焊接、標(biāo)記、雕亥IJ、表面處理及微細(xì)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(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、航空航天、機(jī)械、微電子、儀器 儀表等各種精細(xì)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(tái)，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(duì)工件實(shí)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(jí)的粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)，并在適當(dāng)加入正反饋回路時(shí)便可構(gòu)成激光振蕩輸出。光纖激光器不僅輸出波長(zhǎng)與固體激光器相同，而且工作壽命長(zhǎng)、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(shì)，因而適合在各種高溫高壓、聞?wù)饎?dòng)、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(yùn)動(dòng)或多軸運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)光纖的移動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的柔性控制，但在實(shí)際操作中容易妨礙激光加工設(shè)備的其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)尤其是激光加工頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)的激光加工裝置，該裝置加工能夠在多個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)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(jìn)主要集中在對(duì)加工頭自身的驅(qū)動(dòng)方式及其配套機(jī)構(gòu)上，作為增益介質(zhì)且長(zhǎng)度較大的光纖在激光加工時(shí)容易纏繞，甚至產(chǎn)生斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)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(dòng)，從而能夠保證光纖在激光加工過程中實(shí)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(gè)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(jī)實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)以便執(zhí)行對(duì)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(gè)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(dòng)，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(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)光纖長(zhǎng)度的儲(chǔ)備，并隨著激光頭的移動(dòng)帶動(dòng)光纖在直線運(yùn)動(dòng)軸上同步運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，可以避免對(duì)激光頭以及其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的阻礙并導(dǎo)致加工精度的損失，同時(shí)能有效防止移動(dòng)過程中發(fā)生斷裂。作為進(jìn)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(gè)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(yàn)和實(shí)踐表明，將光纖纏繞所形成的各個(gè)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(dòng)過程中發(fā)生斷裂，另一方面也能提供足夠的光纖儲(chǔ)備長(zhǎng)度，而不會(huì)對(duì)激光頭的運(yùn)動(dòng)行程造成不利影響。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，可以將多個(gè)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(shí)現(xiàn)激光頭多軸運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，保證光纖長(zhǎng)度的儲(chǔ)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(diǎn)I、通過對(duì)光纖構(gòu)建相關(guān)承載平臺(tái)，能夠在激光加工過程中實(shí)現(xiàn)光纖長(zhǎng)度的儲(chǔ)備，同時(shí)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(chǎng)合下的運(yùn)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(yùn)動(dòng)軸上，能夠有效防止光纖在運(yùn)動(dòng)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(shí)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(biāo)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(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)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(jī)實(shí)現(xiàn)·左右移動(dòng)，由此執(zhí)行對(duì)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(gè)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(dòng)，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(gè)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(chǔ)備有預(yù)定長(zhǎng)度的光纖之間的同步移動(dòng)，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(dāng)激光頭10在直線導(dǎo)軌9上左右移動(dòng)時(shí)，能夠通過纜線和掛鉤帶動(dòng)呈環(huán)形纏繞的光纖在作為直線運(yùn)動(dòng)軸的承載支座5上同步運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，可以避免對(duì)激光頭以及其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的阻礙并導(dǎo)致加工精度的損失，同時(shí)能有效防止移動(dòng)過程中光纖發(fā)生斷裂。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(gè)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(huì)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(yàn)和實(shí)踐表明，將光纖纏繞所形成的各個(gè)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(dòng)過程中發(fā)生斷裂，另一方面也能提供足夠的光纖儲(chǔ)備長(zhǎng)度，而不會(huì)對(duì)激光頭的運(yùn)動(dòng)行程造成不利影響。在另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以將多個(gè)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(shí)現(xiàn)激光頭多軸運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，保證光纖長(zhǎng)度的儲(chǔ)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(diǎn)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(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)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(jī)實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)以便執(zhí)行對(duì)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(gè)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(dòng)，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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(xiàng)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(dòng)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(gè)間隔分布的掛鉤一體構(gòu)成并可沿著承載支座左右滑動(dòng)，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(shí)針和逆時(shí)針方向繞過三個(gè)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(dòng)。通過本發(fā)明，能夠保證光纖在激光加工過程中實(shí)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(hào)B23K26/00GK102785026SQ20121027221
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華中科技大學(xué)