ЛАЗЕРНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ В СЕБЯ СИСТЕМУ КАБЕЛЕПРОВОДА, ИМЕЮЩУЮ СМОНТИРОВАННЫЙ ОТКЛОНЯЮЩИЙ УЗЕЛ Российский патент 2019 года по МПК B23K26/70 B23K26/08 B23K26/38 B23K37/02 G02B6/44 G02B6/42 

Настоящее изобретение касается лазерного станка, включающего в себя

- лазерную головку для эмиссии лазерного луча на обрабатываемую деталь,

- блок перемещения для пространственного перемещения лазерной головки, имеющий линейно перемещающийся портал станка, на котором удерживается с возможностью поперечного перемещения поперечная тележка и на котором смонтирована лазерная головка,

- гибкий волоконный кабель, имеющий минимально допустимый радиус изгиба, который передает лазерный луч к лазерной головке и при этом входит в месте входа на верхнем конце лазерной головки, и

- систему кабелепровода для проводки волоконного кабеля по меньшей мере на части его длины.

Термическая обработка с применением лазерного станка служит для автоматизированного разделения, сварки, снятия материала, профилирования, закалки или маркировки деталей. При этом лазерный луч движется относительно поверхности обрабатываемой детали.

Уровень техники

Лазерные станки снабжены источником лазера для генерирования лазерного луча и лазерной головкой. К ней подводится лазерный луч от источника лазера и направляется на обрабатываемую деталь. В корпусе лазерной головки защищенным образом размещены компоненты, необходимые для фокусировки лазерного луча.

Относительное движение между лазерной головкой и деталью, как правило, реализуется таким образом, что лазерная головка обладает возможностью перемещения посредством блока перемещения во всех пространственных направлениях, так что при обработке детали осуществляется регулируемое перемещение по образцу, заложенному в управлении станка.

В качестве источников лазера применяются высокомощные лазеры в виде газовых, волоконных, дисковых и диодных лазеров, при этом применяется преимущественно поляризованное по кругу или неполяризованное лазерное излучение, во избежание зависимости от направления в абсорбционных свойствах при контурных резах. В промышленной технологии приняты, в частности, лазеры на основе двуокиси углерода (CO₂-лазеры), лазеры на основе иттрия-алюминия-граната с примесью неодима (Nd:YAG-лазеры) и с недавнего времени осцилляторы из кварцевого стекла с примесью иттербия в виде дисковых лазеров или в виде волокна (лазер на основе иттербия).

Для передачи лазерного луча к лазерной головке возможны системы зеркал или лучевые волноводы в виде гибких оптических волокон; волоконные оптики, как правило, проще в обращении по сравнению с системами зеркал. При этом лазерный луч направляется к лазерной головке внутри одного единственного оптического волокна или в нескольких, объединенных в пучок оптических волокнах. Ниже термины «оптические волокна» или «волоконный кабель» относятся как к отдельным волокнам, так и к пучку оптических волокон.

Волоконный кабель фиксируется на верхнем конце лазерной головки и следует ее поперечным и вертикальным перемещениям. Поэтому волоконный кабель должен прокладываться так, чтобы он мог одновременно проделывать весь потенциальный путь перемещения лазерной головки, без уменьшения ниже минимального значения заданного минимального радиуса изгиба, который приводил бы к обрыву волоконного кабеля.

При небольших обрабатываемых площадях или низких мощностях лазера для удерживания волоконного кабеля достаточны обычные подвески кабеля. При этом могут быть предусмотрены дополнительные оболочки для механической защиты волоконного кабеля и для соблюдения допустимого радиуса изгиба. Такие оболочки известны, например, из DE 39 06 571 A1.

Однако, при процессах высокоскоростного резания могут возникать механические колебания и сильные центробежные силы. Они могут неблагоприятно воздействовать на качество луча и даже приводить к разрыву волоконного кабеля, вследствие чего свет лазера выходит в окружающую среду.

Для снижения этой опасности в DE 196 07 327 B4 предлагается лазерный станок вышеназванного рода. Она имеет источник лазера для генерирования лазерного луча, лазерную головку для термической обработки детали и волоконный кабель для передачи лазерного луча к лазерной головке. Блок перемещения служит для того, чтобы передвигать лазерную головку в горизонтальной плоскости по поверхности детали и устанавливать вертикальное расстояние от нее до детали. Для выполнения горизонтального перемещения блок перемещения располагает линейной направляющей системой с кинематикой последовательного перемещения по двум осям, которая обеспечивает возможность поступательного перемещения лазерной головки по двум расположенным ортогонально друг другу осям перемещения, выполненным конструктивно обычным образом в виде передвижного портала станка, имеющего поперечную тележку.

Волоконный кабель проходит по всей линейной направляющей системе до места входа на верхнем конце лазерной головки, к которому он подводится достаточно большой свободной дугой. В участках длины с особенно интенсивной деформацией он окружен ограничивающей деформацию, U-образно проложенной гибкой защитной оболочкой. К участкам длины с особенно интенсивной деформацией относятся переходы от неподвижного места к подвижному порталу станка и оттуда к подвижной поперечной тележке. При поступательном движении лазерной головки изменяются длины боковых сторон U-образной защитной оболочки, но не радиус U-образной формы, так что минимальный радиус изгиба проведенного в ней волоконного кабеля не может уменьшаться ниже минимального значения даже при движении лазерной головки. Внутри защитной оболочки, которая также называется цепной тягой или энергоцепью кабеля, могут быть размещены другие провода управления, данных и питания.

DE 10 2010 004 193 A1 описывает устройство для термического соединения электронных или механических компонентов на печатной плате с применением лазерного луча. Печатная плата размещается на подвижном планарном столе, рядом с которым расположен лазерный генератор, а на нем отклоняющая оптика для лазерного луча. Лазерный луч посредством гибкого лучевого волновода направляется от лазерного генератора к коллиматору, который расположен непосредственно перед отклоняющей оптикой. С помощью коллиматора лазерные лучи выравниваются параллельно и направляются на субстрат. Лучевой волновод следует движению отклоняющей оптики на планарном столе и прокладывается в виде петли в тяге кабеля.

Из US 2010/0147810 A1 известен лазерный станок с ЧПУ, имеющая лазерную головку для эмиссии лазерного луча и блок перемещения для пространственного перемещения лазерной головки, имеющий линейно перемещающийся портал станка и поперечную тележку. Лазерный луч генерируется посредством генератора волоконного лазера (англ. fiber laser). Волоконный лазер окружен пластмассовой защитной оболочкой, и он направляется внутри энергоцепи с заданным минимальным радиусом кривизны. При этом пластмассовая оболочка фиксируется на начале и на конце энергоцепи, чтобы предотвратить отхождение волоконного лазера от энергоцепи.

Техническая задача

Для гибко применяемых и предназначенных, например, для нарезания фасок лазерных станков требуется, однако, не только лазерный луч, ортогонально направленный на поверхность детали, но и обработка наклонно падающим лазерным лучом. При этом может быть необходимым, иметь возможность наклонять лазерную головку относительно вертикали, что связано с изгибающей или торсионной нагрузкой на волоконный кабель.

В основе изобретения лежит задача, предоставить лазерный станок, в котором возможны также наклонные положения лазерной головки, без чрезмерной нагрузки на волоконный кабель.

Общее описание изобретения

В соответствии с изобретением эта задача решается, исходя из лазерного станка вышеназванного рода, таким образом, что система кабелепровода имеет смонтированный на лазерной головке отклоняющий узел, который задает распространяющуюся над местом входа и прилегающую к месту входа, механическую отклоняющую дугу, по которой волоконный кабель ведется к месту входа, и радиус которой больше, чем минимально допустимый радиус изгиба волоконного кабеля.

На лазерной головке предлагаемого изобретением лазерного станка зафиксирован отклоняющий узел, посредством которого волоконный кабель направляется к лазерной головке. Вследствие этой фиксации отклоняющий узел совместно совершает все перемещения лазерной головки в пространстве, в частности, также наклоны относительно вертикали. При этом проходящая к месту входа на верхнем конце лазерной головки дуга волоконного кабеля жестко задается механической, жесткой на изгиб отклоняющей дугой. Поэтому дуга волоконного кабеля возникает не путем свободного образования дуги кабеля в пространстве, как в известном лазерном станке, а эта дуга задана механически и неизменна во времени. Эта дуга волоконного кабеля ниже называется также «статической дугой» или «опертой дугой», в противоположность свободной «динамической дуге» из уровня техники. Статическая дуга имеет следующие преимущества:

- положение волоконного кабеля механически стабилизируется до места входа в лазерную головку. Центробежные силы, которые, в частности, могут возникать при процессах резания с быстрыми сменами направлений, сдерживаются волоконным кабелем и поглощаются одним только отклоняющим узлом;

- заданный механической, жесткой на изгиб отклоняющей дугой радиус изгиба может оказываться значительно меньше, чем радиус изгиба, который должен соблюдаться для волоконного кабеля при свободном, динамическом образовании дуги. Меньший радиус изгиба имеет меньший вылет, требует меньше пространства и поэтому позволяет получить более компактную конструкцию. В частности, он подвергается меньшему центробежному ускорению при изменениях направления или вращении лазерной головки, чем свободная дуга, имеющая больший вылет.

Блок перемещения включает в себя обладающий возможностью перемещения в продольном направлении рабочего стола портал станка. Портальная конструкция отличается высокой механической стабильностью и позволяет поперечной тележке, имеющей смонтированную на ней лазерную головку, двигаться в поперечном направлении (перпендикулярно продольному направлению). Благодаря этому лазерная головка может двигаться посредством блока перемещения по всей поверхности рабочего стола.

Отклоняющий узел закреплен на лазерной головке непосредственно или опосредствованно с помощью одного или нескольких промежуточных элементов. Он включает в себя отклоняющую дугу, которая по меньшей мере частично распространяется над местом входа волоконного кабеля в лазерную головку и при этом прилегает к вертикали к месту входа, так что волоконный кабель при выходе из отклоняющей дуги, распространяясь прямо или, в крайнем случае, с небольшим изгибом, попадает на место входа лазерной головки.

Для этой цели отклоняющая дуга предпочтительно выполнена так и расположена относительно лазерной головки так, что волоконный кабель попадает на отклоняющую дугу в точке контакта, удаленной от лазерной головки, и отходит от отклоняющей дуги вниз к месту входа в точке контакта, близкой к лазерной головке.

Волоконный кабель подводится к отклоняющей дуге снизу, направляется через отклоняющую дугу и на близкой к лазерной головке стороне отклоняющей дуги более или менее прямо, или, в крайнем случае, с небольшим изгибом отводится вниз к месту входа. При этом отклоняющая дуга расположена вплотную так, насколько это возможно, к продольной оси лазерной головки и таким образом обеспечивает при заданном радиусе изгиба наименьшую возможную короткую боковую протяженность (=малый боковой вылет) отклоняющего узла. Поэтому волоконный кабель должен проходить меньший отрезок перемещения при движении поворота лазерной головки вокруг своего мундштука, так называемого «Tool Center Point» (TCP) (англ. центральной точки инструмента), или при вращении лазерной головки вокруг своей оси вращения.

Этому способствует также, что отклоняющая дуга, как уже пояснялось выше, задает статический радиус изгиба волоконного кабеля, который может оказываться сравнительно небольшим и который предпочтительно лежит в пределах от 100 до 150 мм.

Преимущество небольшого бокового вылета волоконного кабеля и отклоняющего узла дополнительно усиливается при одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления лазерного станка, при котором расстояние (A) от точки контакта, удаленной от лазерной головки, до оси подвода луча, проходящей через место входа, меньше, чем диаметр отклоняющей дуги.

Ось подвода луча лежит на оси инструмента лазерной режущей головки. При этом волоконный кабель описывает вокруг отклоняющей дуги больше, чем только половину круга, он описывает, например, три четверти круга. Он попадает на отклоняющую дугу не в том месте, которое максимально далеко удалено от оси инструмента - это соответствовало бы диаметру отклоняющей дуги, а он попадает на отклоняющей дуге в место, которое находится ближе к оси инструмента, и затем ведется вокруг отклоняющей дуги до точки контакта, близкой к лазерной головке, в которой он снова выходит из отклоняющей дуги.

Вследствие проводки вплотную к лазерной головке волоконный кабель проходит близко к точке вращения оси инструмента (или также называемой осью C) и при быстрых сменах направления перемещения подвергается действию наименьшей возможной центробежной силы и скручиванию.

Оказалось целесообразным, когда отклоняющий узел имеет хомут и адаптер, при этом адаптер посредством хомута зафиксирован на лазерной головке и соединяет отклоняющую дугу с защитной трубой волоконного кабеля.

При необходимости волоконный кабель может быть окружен гибкой защитной трубой, такой как, например, волнистая труба из металла или из пластмассы. В ней он защищенным образом подводится к адаптеру, который с одной стороны располагает посадочным местом для гибкой защитной трубы, а с другой стороны - посадочным местом для жесткой на изгиб отклоняющей дуги. Через адаптер волоконный кабель попадает, таким образом, на отклоняющую дугу. Упомянутая выше точка контакта, удаленная от лазерной головки, в которой волоконный кабель входит в отклоняющую дугу, лежит в адаптере или непосредственно вблизи него.

Сам адаптер удерживается на хомуте, который непосредственно или опосредствованно, через один или несколько промежуточных элементов соединен с лазерной головкой так, что он совместно выполняет все перемещения лазерной головки, в частности также наклоны относительно вертикали. При этом хомут, адаптер и отклоняющая дуга являются частями отклоняющего узла.

В частности, в отношении небольшого бокового вылета и проводки отклоняющего узла вплотную к лазерной головке предпочтительно, если хомут имеет среднюю ось хомута, которая составляет с продольной осью лазерной головки угол меньше 30°.

Благодаря этому средняя ось хомута и продольная ось лазерной головки (ось инструмента) проходят, хотя и не параллельно, но все же под острым углом друг к другу, что меньше влияет на динамику станка, чем хомут, выдающийся сбоку из лазерной головки под тупым углом (например, 90°). При этом под «средней осью хомута» следует понимать воображаемую прямую соединительную линию между креплением хомута на лазерной головке и адаптером.

Защитная труба проходит отдельными участками в пространстве для перемещения, которое распространяется в области между порталом станка и лазерной головкой, при этом она одним концом соединена с адаптером, а другим концом с порталом станка.

Защитная труба для волоконного кабеля закреплена на поперечной тележке портала станка и оттуда путем незакрепленного прокладывания прокладывается через это пространство для перемещения одной или несколькими дугами. Пространство для перемещения находится на той же стороне портала станка, что и обрабатываемая деталь, и лазерная головка. Оттуда волоконный кабель ведется вверх к адаптеру. Проложенный в пространстве для перемещения волоконный кабель следует перемещениям лазерной головки. Амплитуды перемещения тем меньше, чем ближе волоконный кабель проводится мимо оси инструмента. Поэтому получается кратчайшая возможная длина прокладывания волоконного кабеля в пространстве для перемещения, несмотря на свободное прокладывание.

Оказалось удобным, если защитная труба состоит из гибкой металлической ребристой трубы, а отклоняющая дуга из алюминия или из материала, армированного углеродным волокном.

Отклоняющая дуга имеет предпочтительно стенки, которые выполнены на отдельных участках замкнуто, в виде трубы, и/или на отдельных участках в поперечном сечении в виде полусфер.

Частично замкнутые боковые стенки трубы способствуют фиксации волоконного кабеля на отклоняющей дуге и защите от механического повреждения. В простейшем случае отклоняющая дуга состоит из двух изогнутых боковых стенок, которые соединены друг с другом поперечинами или укосинами.

Пример осуществления

Ниже изобретение поясняется подробнее на одном из примеров осуществления и чертежах. При этом в схематичном изображении показано:

фиг.1: один из вариантов осуществления предлагаемого изобретением лазерного станка, содержащего узел позиционирования и отклоняющий узел, на трехмерном виде;

фиг.2: фрагмент лазерного станка, содержащего отклоняющий узел, в увеличенном трехмерном изображении, и

фиг.3: отклоняющий узел на виде лазерной головки спереди.

Предлагаемый изобретением лазерный станок в этом примере осуществления представляет собой станок для лазерной резки, а лазерная головка выполнена в виде лазерного резака 3. Лазерный резак 3 состоит из узла 27 подвода луча и примыкающей к нему собственно лазерной режущей головки 24.

На фиг.1 показан общий вид блока перемещения станка для лазерной резки и устройства подвода для волоконного кабеля к лазерному резаку 3.

Основные компоненты и функции блока перемещения известны из DE 10 2012 008 122 A1. Он включает в себя портал 1 станка и поперечную тележку 2, на которой смонтирован лазерный резак 3. Портал 1 станка и поперечная тележка 2 обладают возможностью перемещения по двум расположенным ортогонально друг к другу линейным осям 5, 6. Лазерный резак 3, независимо от этого, обладает возможностью перемещения посредством линейной направляющей системы 9, имеющей кинематику перемещения по осям 7 и 8 перемещения (направление стрелок 7; 8) в двух пространственных направлениях. По оси 7 подъема лазерный резак 3 может подниматься или опускаться с целью перестановки высоты. Ось 8 перемещения проходит параллельно линейной оси 5 (стрелки направления 4) блока перемещения и, таким образом, является для нее редундантной. Обе оси 7; 8 перемещения проходят перпендикулярно линейной оси 6, так что могут осуществляться небольшие перемещения лазерного резака 3 в направлении редундантных осей 5 с помощью линейной направляющей системы путем перемещения по оси 8 перемещения. Большие перемещения лазерного резака 3 по этой оси выполняются порталом 1 станка.

Лазерный станок снабжен (не изображенным на фигуре) волоконным лазером на основе иттербия. Волоконный лазер на основе иттербия эмитирует излучение с рабочей длиной волны около 1070 нм с высокой мощностью лазера (несколько кВт.) Лазерный луч направляется к лазерному резаку 3 по волоконному кабелю 10. Волоконный кабель 10 выполнен в виде гибкого оптического отдельного волокна, которое для защиты от механической нагрузки снабжено пластмассовой оболочкой. Свободный, минимальный радиус изгиба волоконного кабеля при динамической нагрузке определен как 200 мм.

Волоконный кабель 10 через смонтированную на поперечной тележке 2 энергоцепь 11 попадает вниз в пространство 14 для перемещения, в котором также находятся лазерный резак 3 и обрабатываемая деталь (не изображена). На этом отрезке кабеля волоконный кабель 10 для дополнительной механической защиты обернут защитной трубой 12 из металла, имеющей волнистый профиль, и дугой подводится к отклоняющему узлу 13, который ниже поясняется подробнее с помощью фиг.2. Чтобы волоконный кабель 10 в пространстве для перемещения двигался как можно меньше, его проводка осуществляется по возможности вплотную к оси инструмента. Поэтому энергоцепь 11 расположена так, что одна боковая сторона зафиксирована на поперечной тележке 2, а другая - на линейной направляющей системе 9 блока перемещения лазерной головки. Благодаря этому энергосеть 11 совершает перемещения лазерной головки не только по вертикали (направление z) и в направлении перемещения поперечной тележки 2 (направление y), но и одновременно в направлении x. Благодаря этому может сокращаться длина прокладывания волоконного кабеля в пространстве 14 для перемещения, и волоконный кабель вестись по возможности вплотную к оси инструмента.

На фиг.2 линейная направляющая система 9 изображена в увеличенном виде. Она имеет кинематику последовательного перемещения по двум осям, которая позволяет перемещать лазерный резак 3 по осям 7 и 8 перемещения. Для перемещения по оси 8 перемещения предусмотрен телескопический узел 22, который выполнен подобно выдвижному блоку, обладающему возможностью перемещения посредством привода 23. На своем дистальном конце выдвижной блок выполнен в виде вилки и образует шарнирное соединение для лазерной режущей головки 24. Дополнительно с лазерной режущей головкой 24 посредством шаровых шарниров соединены две не изменяющиеся по длине укосины 31a, 31b. Укосины 31a, 31b оперты с возможностью перемещения по осям перемещения посредством ползунов 32; 32b, каждый из которых имеют привод. Оси перемещения составляют друг с другом угол 53° и задают плоскость, которая проходит, будучи наклонена под углом 36° относительно направления 8 перемещения.

Центральная точка инструмента представляет собой фокус лазерного луча, который обычно лежит на поверхности обрабатываемой детали или несколько ниже нее. При изменении ориентации лазерной режущей головки 24 при помощи линейной направляющей системы центральная точка инструмента может почти неподвижно удерживаться в пространстве.

Чтобы при наклоне лазерной режущей головки 24 в направлении расположения опоры избежать столкновения с линейной направляющей системой, лазерный резак 3 имеет узел 26 отклонения луча, который ведет лазерный луч к лазерной режущей головке 24. Через узел 26 отклонения луча проходит ось 28 подвода луча и со сдвигом относительно нее - ось 25 симметрии инструмента через лазерную режущую головку 24 (ось симметрии лазерной режущей головки). Это сдвинутое расположение приводит к меньшей протяженности лазерной режущей головки 24 в направлении оси симметрии лазерной режущей головки и к меньшему занимаемому лазерной режущей головкой 24 пространству. Благодаря этому лазерная режущая головка 24 при наклоне может попадать в углубление 33, что в целом обеспечивает возможность большого угла наклона и большой рабочей области лазерной режущей головки 24.

Большой свободе перемещения лазерной режущей головки 24 в соответствии с изобретением способствует особый способ подвода волоконного кабеля 10 с применением отклоняющего узла 13, который поясняется подробнее ниже.

Отклоняющий узел 13 включает в себя металлический удерживающий хомут 131, который закреплен на лазерном резаке 3, металлический адаптер 132, который удерживается удерживающим хомутом и отклоняющую дугу 133 из материала, армированного углеродным волокном. Он состоит по существу из двух изогнутых боковых щек, которые соединены друг с другом укосинами на нижней стороне. Боковые щеки имеют толщину стенки 2 мм. Отклоняющая дуга 133 является настолько жесткой на изгиб, что с учетом обычно возникающих механических нагрузок она обеспечивает конструктивно заданный радиус изгиба 150 мм. Адаптер 132 имеет на своем нижнем конце посадочное место для защитной трубы 12, а на своем верхнем конце - посадочное место для отклоняющей дуги 133.

Удерживающий хомут 131 проходит под острым углом от лазерной режущей головки 24 наискосок вверх, как еще подробнее поясняется с помощью фиг.3. Волоконный кабель 10 ведется из защитной трубы 12 через адаптер 132 через статическую отклоняющую дугу 133 и оттуда почти по прямой линии к месту 35 входа узла 27 подвода луча. Вследствие соединения с лазерной режущей головкой 24 отклоняющий узел 13 совместно совершает все перемещения лазерной режущей головки 24 в пространстве, без изменения при этом формы отклоняющей дуги 133.

Боковые щеки отклоняющей дуги 133 направляют волоконный кабель 10 и защищают его от механического повреждения. Верхний выходной конец отклоняющей дуги 133 прилегает к месту 35 входа волоконного кабеля 10 в узел 27 подвода луча в том смысле, что он после отхода от отклоняющей дуги 133 проходит почти прямо к месту 35 входа.

С помощью совместно перемещающейся и конструктивно статически заданной отклоняющей дуги 133 положение волоконного кабеля 10 до места 35 входа механически стабилизируется, причем также при наклонах лазерной режущей головки 24 относительно вертикали. Центробежные силы вследствие быстрых изменений направления лазерной режущей головки 3 сдерживаются волоконным кабелем 10 и поглощаются отклоняющим узлом 13.

Кроме того, радиус изгиба, заданный механической жесткой на изгиб отклоняющей дугой 133, в этом примере осуществления 150 мм, может оказываться значительно меньше, чем радиус изгиба, который должен соблюдаться для волоконного кабеля при свободном образовании дуги (обычно это по меньшей мере 200 мм). Так как меньший радиус изгиба сбоку имеет меньший вылет, он требует меньшего пространства и позволяет получить более компактную конструкцию. В частности, он испытывает меньшее центробежное ускорение при изменениях направления или вращении лазерной режущей головки 24, чем это происходило бы при свободной дуге волоконного кабеля, имеющей больший боковой вылет. По этой причине также снижаются силы, воздействующие на волоконный кабель 10.

Волоконный кабель 10 попадает на отклоняющую дугу 133 в точке 134 контакта, удаленной от лазерной режущей головки (это место входа в отклоняющую дугу 133; на фиг.2 оно скрыто стенками отклоняющей дуги 133) и в точке 136 контакта, близкой к лазерной режущей головке (это место выхода из отклоняющей дуги 133) отходит почти прямо вниз от отклоняющей дуги 133 к месту 35 входа волоконного кабеля.

На фиг.3 показан вид спереди лазерного резака 3, отогнутой лазерной режущей головки 24 и отклоняющего узла 13. На этом виде ось 28 подвода луча и ось 25 симметрии инструмента проходят друг за другом.

Волоконный кабель 10 ведется вокруг отклоняющей дуги 133 до точки 136 контакта, близкой к лазерной режущей головке, в которой он снова выходит из отклоняющей дуги. От места 134 входа в отклоняющую дугу до места 136 выхода волоконный кабель 10 описывает вокруг отклоняющей дуги 133 три четверти круга.

Средняя ось 135 удерживающего хомута 131 составляет с этими осями 25; 28 острый угол α меньше 30°. Отклоняющая дуга 133 имеет диаметр 230 мм (радиус 115 мм) и расположена как можно ближе к осям 25 и 28. Это отражается в том, что расстояние A между осями 25, 28 и точкой 134 контакта, удаленной от лазерной режущей головки, меньше, чем диаметр отклоняющей дуги 133. Расстояние A составляет в этом примере осуществления 200 мм.

Таким образом, волоконный кабель 10 попадает в отклоняющую дугу 13 в месте 134 входа в отклоняющую дугу, которое удалено от лазерной режущей головки 24 не на максимальное расстояние. Благодаря тому, что волоконный кабель 10 попадает на отклоняющую дугу 133 в месте, более близком к лазерной режущей головке 24, волоконный кабель 10 и защитная труба 12 ведутся по возможности вплотную к осям 25; 28 лазерной режущей головки 24 и к точке вращения оси инструмента (ось C). Благодаря этому волоконный кабель 10 подвергается меньшим механическим нагрузкам от центробежных сил при быстрых изменениях перемещения и меньшему скручиванию при вращении лазерной режущей головки 24.

Изобретение относится к лазерному станку, который имеет лазерную головку (3) для эмиссии лазерного луча на обрабатываемую деталь и блок перемещения (1, 2, 9) для пространственного перемещения лазерной головки (3) с линейно перемещающимся порталом (1) станка и удерживаемой на нем с возможностью поперечного перемещения поперечной тележкой (2). Гибкий волоконный кабель (10), имеющий минимально допустимый радиус изгиба, для передачи лазерного луча входит в месте входа на верхнем конце лазерной головки. Для проводки волоконного кабеля (10) по меньшей мере на части его длины предусмотрена по меньшей мере одна система (12, 13) кабелепровода. Система (12, 13) кабелепровода содержит смонтированный на лазерной головке отклоняющий узел (13), который задает проходящую над местом входа и прилегающую к месту входа жесткую на изгиб отклоняющую дугу, по которой волоконный кабель (10) ведется к месту входа и радиус которой больше, чем минимально допустимый радиус изгиба волоконного кабеля (10). Таким образом, обеспечивается возможность получения наклонных положений лазерной головки (3) без чрезмерной нагрузки на волоконный кабель (10). 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Лазерный станок, включающий в себя

- лазерную головку (3) для эмиссии лазерного луча на обрабатываемую деталь,

- блок (1, 2, 9) перемещения для пространственного перемещения лазерной головки (3), имеющий линейно перемещающийся портал (1) станка, на котором установлена с возможностью поперечного перемещения поперечная тележка (2) и на котором смонтирована лазерная головка (3),

- гибкий волоконный кабель (10), имеющий минимально допустимый радиус изгиба, который передает лазерный луч к лазерной головке (3) и при этом входит в месте (35) входа на верхнем конце лазерной головки,

- систему (12, 13) кабелепровода для проводки волоконного кабеля (10) по меньшей мере на части его длины,

отличающийся тем, что система (12, 13) кабелепровода имеет смонтированный на лазерной головке (3) отклоняющий узел (13), который задает проходящую над местом (35) входа и прилегающую к месту (35) входа жесткую на изгиб отклоняющую дугу (133), по которой волоконный кабель (10) направляется к месту (35) входа и радиус которой больше, чем минимально допустимый радиус изгиба волоконного кабеля (10), причем волоконный кабель подведен к отклоняющей дуге (133) снизу, направлен через отклоняющую дугу и на стороне отклоняющей дуги (133), ближней к лазерной головке, отведен вниз к месту (35) входа.

2. Лазерный станок по п.1, отличающийся тем, что волоконный кабель (10) попадает на отклоняющую дугу (133) в точке (134) контакта, удаленной от лазерной головки, и в точке (136) контакта, близкой к лазерной головке, отклоняется вниз от отклоняющей дуги (133) к месту (35) входа.

3. Лазерный станок по п.2, отличающийся тем, что отклоняющая дуга (133) имеет радиус в пределах от 100 до 150 мм.

4. Лазерный станок по п.2, отличающийся тем, что расстояние (A) от точки (134) контакта, удаленной от лазерной головки, до проходящей через место (35) входа продольной оси (28) лазерной головки меньше, чем диаметр отклоняющей дуги (133).

5. Лазерный станок по п.3, отличающийся тем, что расстояние (A) от точки (134) контакта, удаленной от лазерной головки, до проходящей через место (35) входа продольной оси (28) лазерной головки меньше, чем диаметр отклоняющей дуги (133).

6. Лазерный станок по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что отклоняющий узел (13) имеет хомут (131) и адаптер (132), который зафиксирован на лазерной головке (3) с помощью хомута (131) и соединяет отклоняющую дугу (133) с защитной трубой (12) для волоконного кабеля (10).

7. Лазерный станок по п.6, отличающийся тем, что хомут (131) имеет среднюю ось (135) хомута, которая составляет с продольной осью (28) лазерной головки угол (α) меньше 30°.

8. Лазерный станок по п. 6, отличающийся тем, что защитная труба (12) отдельными участками проходит в пространстве (14) для перемещения, которое распространяется в области между порталом (1) станка и лазерной головкой (3), при этом она одним концом соединена с адаптером (132), а другим концом - с поперечной тележкой (2).

9. Лазерный станок по п. 7, отличающийся тем, что защитная труба (12) отдельными участками проходит в пространстве (14) для перемещения, которое распространяется в области между порталом (1) станка и лазерной головкой (3), при этом она одним концом соединена с адаптером (132), а другим концом - с поперечной тележкой (2).

10. Лазерный станок по п.6, отличающийся тем, что защитная труба (12) выполнена в виде гибкой металлической ребристой трубы, а отклоняющая дуга (133) - из алюминия или из материала, армированного углеродным волокном.

11. Лазерный станок по п.7, отличающийся тем, что защитная труба (12) выполнена в виде гибкой металлической ребристой трубы, а отклоняющая дуга (133) - из алюминия или из материала, армированного углеродным волокном.

12. Лазерный станок по п.8, отличающийся тем, что защитная труба (12) выполнена в виде гибкой металлической ребристой трубы, а отклоняющая дуга (133) - из алюминия или из материала, армированного углеродным волокном.

13. Лазерный станок по п.9, отличающийся тем, что защитная труба (12) выполнена в виде гибкой металлической ребристой трубы, а отклоняющая дуга (133) - из алюминия или из материала, армированного углеродным волокном.

14. Лазерный станок по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что отклоняющая дуга (133) имеет стенки, которые на отдельных участках выполнены замкнуто в виде трубы и/или на отдельных участках выполнены в поперечном сечении в виде полусфер.

15. Лазерный станок по п. 6, отличающийся тем, что отклоняющая дуга (133) имеет стенки, которые на отдельных участках выполнены замкнуто в виде трубы и/или на отдельных участках выполнены в поперечном сечении в виде полусфер.

16. Лазерный станок по любому из пп. 7-13, отличающийся тем, что отклоняющая дуга (133) имеет стенки, которые на отдельных участках выполнены замкнуто в виде трубы и/или на отдельных участках выполнены в поперечном сечении в виде полусфер.