УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
DEVICE FOR LASER PROCESSING

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.