专利名称：一种激光加工设备的光纤承载支架的制作方法
技术领域：
本发明属于激光加工技术领域，更具体地，涉及一种激光加工设备的光纤承载支架。
背景技术：
激光加工技术是指采用高能激光束对材料或者零件表面进行切割、焊接、标记、雕亥IJ、表面处理及微细加工等工艺，由于它具有无接触、不需要模具、清洁高效等优点，因而广泛应用于汽车、冶金、航空航天、机械、微电子、仪器 仪表等各种精细加工领域。激光加工系统通常由五部分组成，即激光器、导光系统、激光加工设备本体、激光加工头装置和加工工作台，其加工原理为将激光器输出的高能激光经过透镜聚焦到工件上，利用高能激光的热效应由此对工件实现加工处理过程。目前用于加工的激光器主要包括CO2激光器、NdiYAG固体激光器和光纤激光器。光纤激光器作为第三代激光器，采用光纤作为增益介质，在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光能级的粒子数翻转，并在适当加入正反馈回路时便可构成激光振荡输出。光纤激光器不仅输出波长与固体激光器相同，而且工作寿命长、效率高，光束质量好，并由于光纤自身的柔性而带来小型化、集约化的优势，因而适合在各种高温高压、闻震动、闻冲击的恶劣环境下正常使用。然而，在激光加工过程中，激光加工头往往需要执行全轴直线运动或多轴运动，因此对光纤的移动及适应性方面提出了要求。虽然光纤部件自身可以以一定半径弯曲来实现对光纤的柔性控制，但在实际操作中容易妨碍激光加工设备的其他运动机构尤其是激光加工头的相对运动，从而导致加工精度的损失；此外，直接连接在激光器与加工头之间的光纤由于缺乏必要的承载部件，在随着加工头同步移动的过程中自身也容易发生断裂，从而降低加工效率。例如，CN1081107C中公开了一种具有柔性传输和多轴联动的激光加工装置，该装置加工能够在多个运动方向上实现柔性传输，适于大型和复杂曲面工件的加工，但其改进主要集中在对加工头自身的驱动方式及其配套机构上，作为增益介质且长度较大的光纤在激光加工时容易缠绕，甚至产生断裂。
发明内容
针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种激光加工设备的光纤承载支架，该光纤承载支架将光纤以特定方式缠绕在直线轴上，并通过滑轮和缆线保持与激光加工头的同步移动，从而能够保证光纤在激光加工过程中实现稳定、可靠的供给，并可有效避免光纤的断裂。按照本发明的一个方面，提供了一种激光加工设备的光纤承载支架，该光纤承载支架是由相互平行的横梁(I)和光纤承载支座(5)，以及横跨在两者的左右立柱(2，2')共同构成的框架结构，其中所述横梁(I)具有直线导轨(9 )，激光头(10 )设置在该直线轨道(9 )上，并可通过电机实现左右移动以便执行对工件的激光加工；所述光纤承载支座(5)上设置有挂钩组件(6)，该挂钩组件(6)由多个间隔分布的挂钩一体构成并可沿着光纤承载支座(5)左右滑动，光纤(7)从光纤激光器引出并依次呈环形地缠绕经过这些挂钩，其末端连接至激光头(10)；所述光纤承载支座(5)的左右两端和所述左右立柱(2，2')上分别设置有双滑槽且直径相等的滑轮，第一缆线(4)的一端固定在激光头(10)的左接头上，然后依次分别绕过左立柱、光纤承载支座左端和光纤承载支座右端上的三个滑轮，其另外一端固定在挂钩组件(6)的右侧；第二缆线(V )的一端固定在激光头(10)的右接头上，然后依次分别绕过右支柱、光纤承载支座右端和光纤承载支座左端上的三个滑轮，其另外一端固定在挂钩组件(6)的左侧。通过以上构思，能够以环形缠绕方式实现光纤长度的储备，并随着激光头的移动带动光纤在直线运动轴上同步运动，从而保证光纤在加工过程中稳定、可靠的供给；尤其·是，光纤缠绕在挂钩上整体移动，可以避免对激光头以及其他运动机构的阻碍并导致加工精度的损失，同时能有效防止移动过程中发生断裂。作为进一步优选地，光纤依次呈环形地缠绕经过所述挂钩组件(6)的多个挂钩上，并且环形的半径为250mm以上。出于光纤自身特性的考虑，光纤的缠绕方式直接影响到其在加工过程中是否容易发生断裂，经过较多的试验和实践表明，将光纤缠绕所形成的各个环形的半径限定为250_以上，一方面能够有效防止光纤在移动过程中发生断裂，另一方面也能提供足够的光纤储备长度，而不会对激光头的运动行程造成不利影响。作为进一步优选地，可以将多个光纤承载支架在X轴和Y轴方向上以串联方式相连。通过将按照本发明的光纤承载支架以串联方式在X轴和Y轴方向上连接，能够在实现激光头多轴运动的同时，保证光纤长度的储备以及稳定、可靠的供给，从而提供更为方便、加工精度和效率更高的激光加工。按照本发明的另一方面，还提供了配备有上述光纤承载支架的相应激光加工设备。总体而言，按照本发明的用于激光加工设备的光纤承载支架与现有技术相比，主要具备以下的优点I、通过对光纤构建相关承载平台，能够在激光加工过程中实现光纤长度的储备，同时提供光纤本身和激光头等元件的柔性传输，满足光纤激光加工设备在更多不同场合下的运用要求；2、通过以特定半径范围将光纤环形缠绕在直线运动轴上，能够有效防止光纤在运动过程中发生断裂，并有助于保持激光加工设备整体的整齐程度，同时便于操作和提高加工效率。
图I是按照本发明的光纤承载支架的整体结构示意图；图2是图I中所示光纤承载支架的端视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中I.横梁2.左立柱2'.右立柱3.滑轮4.缆线V .第二缆线5.光纤承载支座6.挂钩组件7.光纤8.左接头8,.右接头9.直线导轨10.激光头
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图I是按照本发明的光纤承载支架的整体结构示意图，2是图I中所示光纤承载支架的端视图。如图I和图2中所示，按照本发明的用于激光加工设备的光纤承载支架呈框架结构，并由相互平行的横梁I和光纤承载支座5，以及横跨在两者的左立柱2、右立柱2'共同构成。横梁I具有直线导轨9，激光头10设置在该直线轨道上，并可譬如通过电机实现·左右移动，由此执行对工件的激光加工。光纤承载支座5上设置有挂钩组件6，该挂钩组件6由多个间隔分布的挂钩一体构成，并可沿着光纤承载支座5左右滑动，光纤7从光纤激光器引出并且中间段依次呈环形地缠绕经过这些挂钩，其末端连接至激光头10。此外，光纤承载支座5的左右两端处分别设置有滑轮，左立柱2和右立柱2'上也分别设置有滑轮，这四个滑轮相同并且都是双滑槽且直径相等的结构。为了提供激光头与储备有预定长度的光纤之间的同步移动，第一缆线4的一端固定在激光头10的左接头8上，然后依次分别绕过左立柱2上的滑轮、光纤承载支座5左端上的滑轮以及光纤承载支座5右端上的滑轮，并且其另外一端固定在挂钩组件6的右侧(图中显示为固定在挂钩组件最左边元件的右侧)；此外，第二缆线4,的一端固定在激光头10的右接头8,上，然后依次分别绕过右立柱2'上的滑轮、光纤承载支座5右端上的滑轮以及光纤承载支座5左端上的滑轮，并且其另外一端固定在挂钩组件6的左侧(图中显示为固定在挂钩组件最左边元件的左侧)。这样，当激光头10在直线导轨9上左右移动时，能够通过缆线和挂钩带动呈环形缠绕的光纤在作为直线运动轴的承载支座5上同步运动，从而保证光纤在加工过程中稳定、可靠的供给。特别是，由于光纤缠绕在挂钩组件6上整体移动，可以避免对激光头以及其他运动机构的阻碍并导致加工精度的损失，同时能有效防止移动过程中光纤发生断裂。在一个优选实施例中，光纤依次呈环形地缠绕经过挂钩组件6的多个挂钩上，并且环形的半径为250mm以上。这主要是考虑到光纤的缠绕方式会直接影响到其在加工过程中是否容易发生断裂，而经过较多的试验和实践表明，将光纤缠绕所形成的各个环形的半径限定为250mm以上，一方面能够有效防止光纤在移动过程中发生断裂，另一方面也能提供足够的光纤储备长度，而不会对激光头的运动行程造成不利影响。在另外一个优选实施例中，可以将多个光纤承载支架在X轴和Y轴方向上以串联方式相连。由此能够在实现激光头多轴运动的同时，保证光纤长度的储备以及稳定、可靠的供给，从而提供更为方便、加工精度和效率更高的激光加工。通过将按照本发明的光纤承载支架配备到各种常规激光加工设备上，相应可形成具备上述各种优点的激光加工设备。激光加工设备的其他结构组件为本领域的技术人员所熟知，因此在此不再详述。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。·
权利要求
1.一种激光加工设备的光纤承载支架，该光纤承载支架是由相互平行的横梁(I)和光纤承载支座(5)，以及横跨在两者的左右立柱(2，2')共同构成的框架结构，其中 所述横梁(I)具有直线导轨(9 )，激光头(10 )设置在该直线轨道(9 )上，并可通过电机实现左右移动以便执行对工件的激光加工； 所述光纤承载支座(5)上设置有挂钩组件(6)，该挂钩组件(6)由多个间隔分布的挂钩一体构成并可沿着光纤承载支座(5)左右滑动，光纤(7)从光纤激光器引出并依次呈环形地缠绕经过这些挂钩，其末端连接至激光头(10)； 所述光纤承载支座(5)的左右两端和所述左右立柱(2，2')上分别设置有双滑槽且直径相等的滑轮，第一缆线(4)的一端固定在激光头(10)的左接头上，然后依次分别绕过左立柱、光纤承载支座左端和光纤承载支座右端上的三个滑轮，其另外一端固定在挂钩组件(6)的右侧；第二缆线(4')的一端固定在激光头(10)的右接头上，然后依次分别绕过右支柱、光纤承载支座右端和光纤承载支座左端上的三个滑轮，其另外一端固定在挂钩组件(6)的左侧。
2.如权利要求I所述的光纤承载支架，其特征在于，光纤依次呈环形地缠绕经过所述挂钩组件(6)的多个挂钩上，并且环形的半径为250mm以上。
3.如权利要求I或2所述的光纤承载支架，其特征在于，将多个光纤承载支架在X轴和Y轴方向上以串联方式相连。
4.一种激光加工设备，其配备有如权利要求1-3任意一项所述的光纤承载支架。
全文摘要
本发明公开了一种激光加工设备的光纤承载支架，其是由相互平行的横梁和光纤承载支座、以及横跨在两者的左右立柱共同构成的框架结构，其中横梁用于提供激光头执行左右移动的轨道；光纤承载支座上设置有挂钩组件，该挂钩组件由多个间隔分布的挂钩一体构成并可沿着承载支座左右滑动，光纤从光纤激光器引出并依次呈环形地缠绕经过这些挂钩，其末端连接至激光头；此外光纤承载支座和左右立柱上分别设置有滑轮，两根缆线分别绕过沿着顺时针和逆时针方向绕过三个滑轮并各自连接在激光头和挂钩组件的左右两侧，由此提供激光头与光纤之间的同步移动。通过本发明，能够保证光纤在激光加工过程中实现稳定、可靠的供给，并可有效避免光纤的断裂。
文档编号B23K26/00GK102785026SQ20121027221
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者张尚, 李斌, 柳懿麟, 段正澄, 王启行, 蒋志伟, 黄禹 申请人:华中科技大学