устройство для лазерной обработки

Формула изобретения

Устройство для лазерной обработки, содержащее лазер, узел транспортировки лазерного луча с передающими и отклоняющими зеркалами и манипулятор, состоящий из последовательно шарнирно соединенных между собой звеньев, каждое из которых выполнено в виде полого корпуса с приводом его перемещения и с размещенными в них зеркалами узла транспортировки лазерного луча, отличающееся тем, что оно снабжено узлом юстировки положения лазерного луча, содержащим датчики измерения нагрузок на звенья манипулятора, блок определения величины деформации звеньев, блок формирования корректирующего сигнала и приводы для перемещения передающих и отклоняющих зеркал, при этом датчики измерения нагрузок на звенья манипулятора размещены на наружной поверхности каждого звена и соединены с блоком определения величины деформации, выход которого соединен с входом блока формирования корректирующего сигнала, выходы которого соединены с соответствующими приводами для перемещения передающих и отклоняющих зеркал.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к робототехнике, и может быть использовано для обработки, сварки и резки изделий при помощи лазерного луча.

Известно устройство для обработки изделий лазерным лучом, содержащее станину, координатный стол, лазер с механизмом коррекции блока сведения, выполненным в виде юстируемых шариковых или призменных пар (патент РФ № 2064389 по кл. B23K 26/00 от 27.07.1996 г.).

Недостатком данного устройства является неэффективность его работы при использовании робота, т.к. подвижные звенья руки робота, испытывающие нагрузки, обуславливают наличие линейных смещений и угловых рассогласований в элементах лучепровода, что приводит к смещению оси луча лазера и, как следствие этого, к снижению качества обработки изделия.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для лазерной обработки, выполненное в виде робота, содержащее лазер с зеркальной системой транспортировки лазерного луча к конечному звену манипулятора, состоящего из последовательно шарнирно соединенных подвижных звеньев, при этом звенья манипулятора выполнены в виде полых корпусов с размещенными в них зеркалами системы транспортировки лазерного луча (патент РФ № 2030979 по кл. B23K 26/00 от 20.03.1995 г.).

Недостатком данного устройства является относительно низкая производительность и качество обработки изделия, обусловленные тем, что в процессе работы устройства, на подвижные звенья робота действуют статические и динамические нагрузки, вызывающие упругие деформации звеньев, что ведет к линейным смещениям и угловому рассогласованию между передающими и отклоняющими зеркалами и к смещению луча лазера.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении производительности и качества обработки изделия.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для лазерной обработки, выполненное в виде робота, содержащего лазер, узел транспортировки лазерного луча, снабженный передающими и отклоняющими зеркалами, и манипулятор, состоящий из последовательно шарнирно соединенных между собой звеньев, каждое из которых выполнено в виде полого корпуса с приводом его перемещения и с размещенными в них зеркалами узла транспортировки лазерного луча, снабжено узлом юстировки положения лазерного луча, содержащим датчики измерения нагрузок на звенья манипулятора, блок определения величины деформации звеньев, блок формирования корректирующего сигнала и приводы для перемещения передающих и отклоняющих зеркал, при этом датчики измерения нагрузок на звенья манипулятора размещены на наружной поверхности каждого звена и соединены с блоком определения величины деформации, выход которого соединен со входом блока формирования корректирующего сигнала, выходы которого соединены с соответствующими приводами для перемещения передающих и отклоняющих зеркал.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для лазерной обработки.

На фиг.2 - сечение A-A на фиг.1.

Устройство содержит лазер 1, подвижно соединенные между собой звенья 2, 3, 4, 5 в виде полых корпусов, в которых размещены передающие зеркала 6, 7, 8, отклоняющие зеркала 9, 10 и фокусирующую линзу 11. Звенья снабжены приводами 12, 13, 14, 15 для перемещения звеньев, а для перемещения отклоняющих и передающих зеркал служат приводы 16 и 17. Приводы 12, 13, 14 и 15 соединены с блоком их управления 18.

На наружной поверхности звеньев 2, 3, 4, 5 размещены датчики 19 измерения нагрузок на звенья манипулятора, каждый из которых соединен с блоком определения величины деформации 20, выход которого соединен со входом блока формирования корректирующего сигнала 21, выходы которых соединены с соответствующими приводами 16, 17 для перемещения передающих и отклоняющих зеркал 6, 7, 8, 9, 10.

Устройство работает следующим образом.

Поток излучения от лазера 1 проходит через передающие зеркала 6, 7, 8, отклоняющие зеркала 9, 10 и фокусирующую линзу 11 и попадает на поверхность обрабатываемого изделия. При действии статических и динамических нагрузок, обусловленных весом и инерционностью звеньев 2, 3, 4 и 5 манипулятора, происходит их деформация и, как следствие этого, отклонение лазерного луча 22 от оптической оси, что в конечном итоге снижает качество обработки изделия и производительность работы устройства.

Для корректировки направления лазерного луча датчиками 19 при помощи блока определения величины деформации 20 измеряются нагрузки, действующие на звенья манипулятора и величины линейного смещения и углового рассогласования между передающими 6, 7, 8, отклоняющими 9, 10, 11 зеркалами и фокусирующей линзой 11.

В блоке формирования корректирующего сигнала 21 происходит анализ эталонного и измененного (под действием нагрузок) сигналов с подачей корректирующего сигнала, на приводы 16, 17, перемещая отклоняющие и передающие зеркала, обеспечивая корректировку его положения.

Таким образом, данное устройство, снабженное узлом юстировки лазерного луча, позволяет повысить качество обработки изделия и производительность его работы.