УСТАНОВКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 1999 года по МПК B23K26/08 B23K26/16 

Предлагаемое изобретение относится к области лазерной обработки материалов, а именно к фигурному раскрою плоских листов с помощью лазерного излучения и может быть использовано для изготовления деталей различной конфигурации широкой номенклатуры, в машиностроении, электротехнике, авиа- и автомобилестроении. Изобретение может быть использовано как автономно, так и в составе гибких производственных систем.

Известные установки для лазерной обработки листовых материалов [1], [2], имеют в своем составе технологический лазер, две балки продольного перемещения с двумя параллельными направляющими. По направляющим перемещается поперечина, на которой закреплен вертикальный манипулятор. На вертикальном манипуляторе размещается фокусирующий объектив. В состав установок входят также система управления и выдвижной стол с либо иголками, либо ножами (параллельно расположенные пластины), либо конструкцией мозаичного типа, на которые укладывается в горизонтальном положении предназначенный для обработки лист. Оптический тракт таких установок выглядит следующим образом. Излучение от технологического лазера попадает на размещенное на одной из балок продольного перемещения отклоняющее зеркало. От него излучение направляется вдоль балки продольного перемещения на второе отклоняющее зеркало, размещенное на поперечине. От второго зеркала излучение направляется вдоль поперечины на третье отклоняющее зеркало, расположенное над фокусирующим объективом. Отражаясь от третьего зеркала, излучение направляется вертикально вниз в фокусирующий объектив, где фокусируясь направляется непосредственно на обрабатываемый материал.

Установки разрабатывают следующим образом. Поперечная балка, на которой закреплен вертикальный манипулятор, перемещается вдоль оси X. Сам вертикальный манипулятор движется вдоль поперечины по оси Y. Взаимными перемещениями по осям X и Y осуществляется фигурный раскрой материала. Иголки, ножи или мозаичная конструкция обеспечивают беспрепятственный выход продуктов газолазерной резки вниз под обрабатываемый лист (см., например, [3]). После обработки всего листа, выдвижной стол выдвигается и готовые детали и отходы удаляются. Далее загружается новый лист и технологический цикл обработки повторяется.

К недостаткам вышеуказанных конструкций относятся:
1. Большая занимаемая производственная площадь, занимаемая установкой и обусловленная горизонтальным расположением обрабатываемого листа.

2. Трудность установки (практическая невозможность) устройства отсоса продуктов газолазерной резки с обратной стороны листа из-за наличия его опор (иголки и т. д.), обеспечивающего более высокую производительность работы установки при одновременном повышении качества реза, а также более высокую экологичность.

3. Высокая трудоемкость операций сбора деталей и отходов после резки, требующая также больших временных затрат и осуществляемая частично, а в большинстве своем вручную.

Известна установка для раскроя листового материала [4], включающая в свой состав технологический лазер, систему транспортировки излучения с поворотными зеркалами, технологический объектив.

Обрабатываемый лист располагается в вертикальном положении.

Установка имеет также устройство отсоса продуктов обработки и их сборник. Они расположены на обратной стороне обрабатываемого листа.

Установка работает следующим образом. Генерируемое лазером излучение направляется по системе транспортировки в технологический объектив, от которого фокусируясь в нем, на обрабатываемый лист. Перемещения поперечины по листу и объектива по поперечине обеспечивают фигурный раскрой материала. Одновременно перемещению по листу с его обратной стороны синхронно перемещается устройство отсоса продуктов обработки и их сборник.

Вертикальное расположение обрабатываемого листа обеспечивает минимальность занимаемой установкой производственной площади.

Кроме того, вертикальное расположение обрабатываемого листа дает доступ к двум его сторонам, а не к одной, как в аналоге, и позволяет использовать устройство отсоса продуктов обработки со сборником.

Данная установка является близкой по конструкции к заявляемой и принята за прототип.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением является снижение трудоемкости операции удаления готовых изделий и отходов, исключение ручного труда при этом и тем самым повышение производительности работы.

Вышеуказанные задачи решаются тем, что в установке, включающей технологический лазер, систему транспортировки излучения с поворотными зеркалами, технологический объектив с двухкоординатным приводом и механизмом его перемещения по обрабатываемому листу, систему локального отсоса продуктов обработки и их сборник, система локального отсоса продуктов обработки имеет на конечном звене уплотнение по всему периметру, конечное звено имеет привод перемещения вдоль оси, перпендикулярной плоскости обрабатываемого листа, а под системой локального отсоса продуктов обработки находится сборник готовых деталей.

Установка выглядит следующим образом (фиг. 1, фиг. 2).

Технологический объектив 1 размещается на двухкоординатном механизме и приводе его перемещения 2 по обрабатываемому листу 3. Синхронно с ним с другой стороны обрабатываемого листа перемещается устройство локального отсоса продуктов обработки, имеющее двухкоординатный механизм и привод перемещения 4. Под ними находится сборник готовых изделий 5. Устройство локального отсоса продуктов обработки имеет сборник отходов 6 (фиг. 3), привод и механизм перемещения 7 конечного звена 8, имеющего уплотнение по всему периметру 9. Готовая деталь 10 прижимается к конечному звену 8 (фиг. 3).

Установка работает следующим образом. Лазерное излучение (штрихпунктирная линия), выходящее из технологического лазера направляется по системе транспортировки излучения (на фиг. не показаны) в фокусирующий объектив 1. Механизм и привод его перемещения 2 фокусирующего объектива обеспечивают перемещения его по всей площади обрабатываемого листа 3. Тем самым обеспечивается фигурный раскрой.

Синхронно с ним (синхронизация осуществляется системой управления) с обратной стороны обрабатываемого листа с помощью собственного механизма и привода перемещается устройство локального отсоса продуктов обработки 4 (оси X и Z), жестко сцепленное со сборником 6. Возникающие в процессе резки газообразные отходы (смесь рабочего газа, капель жидкого металла, окалина) отсасываются данным устройством и попадают в сборник 6. Сразу после вырезки детали 10 устройство перемещает конечное звено 8 к ее центру и присасывает ее с помощью разницы наружного и внутреннего давления. Уплотнение обеспечивается уплотнением конечного звена 9 по всему его периметру. Далее с помощью механизма и его привода 7, конечное звено вместе с деталью перемещается на расстояние а (фиг. 3) и отпускает ее. Деталь под собственным весом падает в сборник готовых изделий 5. После этого начинается обработка следующей детали и технологический цикл работы установки повторяется. После обработки всего листа готовые детали остаются в расположенном внизу установки сборнике. Отходы в виде перфорированного листа с помощью крана удаляются и с помощью этого же крана загружается новый лист.

Использование устройства отсоса продуктов обработки одновременно для основной цели, а также для удаления готовых деталей в специальный сборник, позволит полностью исключить ручной труд и повысить производительность работы установки в целом.

Список литературы
1. Установка Trumatik L3030. Проспект фирмы TRUMPF, Германия.

2. Urs. W. Hunziker. Erfahrungen mit "Fliegender Optik" beim Laserschneiden//Schweisstechnik, 1987, N 4, s. 62-65.

3. Сафонов А.Н., Скоромник В.И., Микульшин Г.Ю. Лазерное технологическое оборудование для обработки древесины и древесных материалов. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1989, стр. 13.

4. Патент России N 2095431, Забелин А. М., Сафонов А.Н., 15.03.96, "Установка для лазерной обработки листовых материалов" Россия, C 21 D 1/09, B 23 K 26/00, прототип.

Изобретение относится к лазерной обработке материалов, а именно к фигурному раскрою плоских листов с помощью лазерного излучения и может быть использовано для изготовления деталей различной конфигурации широкой номенклатуры, в машиностроении, электротехнике, авиа- и автомобилестроении. Технологический объектив и система отсоса продуктов перемещения вдоль обрабатываемого листа. Система отсоса продуктов обработки помимо основной роли выполняет роль удаления готовых деталей в специально предназначенный для этого сборник. Для этого система имеет на конечном звене расположенное по всему его периметру уплотнение, а также механизм и привод перемещения конечного звена относительно оси, перпендикулярной плоскости обрабатываемого листа. Использование конфигурации предлагаемой установки позволит полностью исключить ручной труд при разгрузке готовых деталей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для лазерной обработки, включающая технологический лазер, систему транспортировки излучения с поворотными зеркалами, технологический объектив, установленный с возможностью перемещения относительно вертикально расположенного обрабатываемого листа, и устройство локального отсоса продуктов обработки и их сборник, отличающаяся тем, что устройство локального отсоса продуктов обработки снабжено конечным звеном для захвата и сброса обработанной детали с прикрепленным по всему его периметру уплотнением и механизмом и приводом перемещения конечного звена вдоль оси, перпендикулярной плоскости обработки. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена сборником готовых изделий.