PL243925B1 - Głowica tnąca lasera światłowodowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest głowica tnąca lasera światłowodowego, w której do wewnętrznej części jej korpusu (1) przymocowany jest wspornik (2). Jest na nim osadzona elektromagnetyczna, bezrdzeniowa zwojnica (3) generująca w odpowiednim momencie pole elektromagnetyczne o zaplanowanej sile. Natomiast do pionowej części wspornika (2) przymocowana jest prowadnica liniowa (4), stanowiąca tor, po którym poruszają się w pionie łożyska liniowe (5). Z kolei do łożysk liniowych (5) przymocowana jest boczna część cylindrycznego, walcowatego magnetowodu (6), wewnątrz którego przymocowany jest mniejszy, cylindryczny, walcowaty magnes (7). Łożyska liniowe (5) połączone są z bokiem, także cylindrycznego, walcowatego magnetowodu (6), względnie z obudową (8) osłaniającą magnetowód (6). W wyniku pionowego ruchu łożysk liniowych (5) w bezrdzeniową zwojnicę (3) wsuwany jest (i odpowiednio wysuwany z niej) jeden walcowaty magnes (7). W skład opracowanej głowicy i jej bezdotykowego siłownika elektromagnetycznego wchodzą dwie grupy elementów, to jest: ZESPÓŁ NIERUCHOMY oraz ZESPÓŁ RUCHOMY, przy czym w skład ZESPOŁU NIERUCHOMEGO wchodzi co najmniej: korpus (1) oraz przymocowany do niego wewnątrz wspornik (2), do którego zamontowana jest cylindryczna, walcowato ukształtowana, elektromagnetyczna, bezrdzeniowa zwojnica (3), a także - przymocowana do pionowej części wspornika (2), co najmniej jedna - pionowa prowadnica liniowa (4), stanowiąca tor dla przesuwanych łożysk liniowych (5), natomiast drugą grupę elementów stanowi: ZESPÓŁ RUCHOMY, w skład którego wchodzi co najmniej jedno łożysko liniowe (5) - przemieszczające się w pionie po prowadnicy liniowej (4) przymocowanej do pionowej części wspornika (2), a także magnetowód (6), wewnątrz którego umieszczony jest jeden magnes (7), jak również obudowa (8) soczewki (9) kolimatora (10), która przymocowana jest do magnetowodu (6) zamocowanego wówczas do łożysk liniowych (5) lub obudowa (8) bezpośrednio zamocowana do łożysk liniowych (5).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica tnąca lasera światłowodowego wycinarki laserowej do blach z umieszczonym przesuwnie oraz przemieszczanym bezdotykowo przez siłownik elektro magnetyczny układem optycznym kształtującym wiązkę światła lasera.

Wycinarki laserowe do wycinania elementów z blach działają na zasadzie topienia metalu skoncentrowaną wiązką światła laserowego i dlatego ich elementem są soczewki służące do kolimowania i skupiania wiązki światła lasera, które przetwarzają wiązkę rozbieżną wychodzącą ze światłowodu w wiązkę o określonej zbieżności.

Podczas obróbki przedmiotu obrabianego (tj. podczas laserowego cięcia tub spawania) laserowa głowica obróbkowa, która jest zazwyczaj zaopatrzona w obudowę z umieszczonym w niej ogniskującym układem optycznym, kolimacyjnym układem optycznym lub zmiennoogniskowym układem optycznym - jest zazwyczaj prowadzona przez układ mechaniczno-elektroniczny wzdłuż zadanej ścieżki cięcia.

Układ optyczny do kształtowania wiązki promieni laserowych może być przy tym regulowany zarówno w płaszczyźnie prostopadłej do promienia laserowego, jak też w kierunku wzdłużnym wiązki światła lasera.

Aby głowica ta mogła ciąć różne materiały - poziom skupienia wiązki musi być w niej ustawiany odpowiednio na różnych wysokościach.

W znanych rozwiązaniach przestawienie układu optycznego w kierunku jego osi podłużnej - w celu regulacji poziomu punktu skupienia światła laserowego - odbywa się zwykle z wykorzystaniem napędu obrotowego. Układ mechaniczny zamienia w nich ruch obrotowy silnika na ruch liniowy. Do zamiany ruchu obrotowego silnika na ruch liniowy układu optycznego i jego soczewek używane są różne mechanizmy i elementy takie jak silniki serwo (czyli obrotowe mechanizmy napędowe), śruby, czy elastyczne paski zębate lub taśmy stalowe na wijane na walec.

Elementy ruchome wymagają tu wzajemnego kontaktu. W rezultacie, współpracujące ze sobą elementy trąc o siebie wzajemnie wytracają cząsteczki, które zanieczyszczają soczewki. Powoduje to ich przedwczesne zużycie i uszkodzenia spowodowane przypaleniem do nich zanieczyszczeń przez promień światła lasera.

W celu rozwiązania tego problemu podejmowano próby zastosowania różnych urządzeń przestawiających układ optyczny.

Jednak w znanych ze stanu techniki urządzeniach układ optyczny przesuwany jest nieprecyzyjnie, gdyż nie poradzono sobie w nich z problemem, polegającym na tym, że siły bezwładności występujące w wyniku zbyt dużych przyspieszeń wymagają zniwelowania. Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest wbudowywanie hamulca, względnie stosowanie napędu bezpośredniego o większych wymiarach, co z kolei kłóci się z potrzebą zachowania niewielkich gabarytów konstrukcji i możliwie jej niewielkich kosztów.

Znane konstrukcje przemieszczane bezdotykowo są duże, co wynika z wykorzystywania w nich silników synchronicznych, których sterowanie jest bardzo skomplikowane oraz z tego, że muszą znajdować się w nich co najmniej dwa magnesy. Konieczne staje się płaskie rozmieszczenie części elementów, ponieważ elementy emitujące pole elektromagnetyczne sytuowane są obok siebie.

Przy tym wówczas aktywne elementy generujące pole elektro-magnetyczne są przesuwane, są ruchome. Powstaje wobec tego potrzeba doprowadzania do nich zasilania i zapewnienia przestrzeni na kable elektryczne, ulegające typowym uszkodzeniom z uwagi na ciągłą zmianę ich pozycji.

W znanych konstrukcjach próbowano rozwiązać problem wynikający z rozpylania opiłków przedmiotu obrabianego powstających w czasie jego cięcia. I tak na przykład, z opisu niemieckiego wynalazku DE 43 17 384 „Głowica do obróbki laserowej” [„Laserbearbeitungskopf”] zgłoszonego do ochrony w 1993.05.25 znana jest laserowa głowica obróbkowa, która posiada „dyszę (8)” i „soczewkę tnącą (2)”, które są umieszczone w „uchwycie (13)”, który może być przesuwany w kierunku osi „wiązki laserowej (1)” za pomocą „napędu mechanicznego (5, 6, 13a)”. Posiada on dyszę doprowadzającą „gaz roboczy (8b) ” na końcu dyszy głowicy. Układ optyczny kształtujący wiązkę światła laserowego jest tu przesuwny w kierunku wzdłużnym promienia laserowego przez napęd ślimakowy. Jednakże ten rodzaj napędu jest powolny i stosunkowo niedokładny z powodu mimowolnego luzu napędu ślimakowego.

Znane są też tradycyjne rozwiązania, w których głowice laserowe prowadzone są przez układ mechaniczno-elektroniczny, w których jednak (ponieważ przestawianie układu optycznego następuje zgodnie z zasadą wrzeciona lub za pomocą napędu linowego) występuje opisywany wyżej problem zanieczyszczania układu optycznego (nie tylko w wyniku ścierania się elementów, ale też przez występujący w nich często smar).

Głowice tnące lasera światłowodowego wyposażane bywają niekiedy w elementy generujące pole elektro-magnetyczne. We wzorze użytkowym nr CN210099261U pt. „Regulowana głowica do cięcia laserowego” („Aajustable laser cutting head”) występujące w nim elementy magnetyczne są jednak wykorzystywane do zrealizowania innego celu niż problem rozwiązany przez przedmiotowy wynalazek.

I tak, z chińskiego wzoru użytkowego nr zgłoszenia CN210099261U znane jest rozwiązanie, w którym laserowa głowica tnąca ma korpus i dyszę, a metalowa powłoka jest przyspawana do dolnego końca „korpusu głównego (1)” i „dyszy (5)”. Urządzenie to jest dodatkowo wyposażone w „magnetyczny obrotowy pierścień (303)”, który tworzy obrotową strukturę z obracającym się „wałem (302)” i „łączącym łożyskiem (301)”. „Łączące łożysko (301)” jest przyspawane w celu utworzenia zintegrowanej konstrukcji z „metalową obudową (2)”. „Magnetyczny obrotowy pierścień (303)” jest obracany. Obrót „wału (302)” wewnątrz łączącego „łożyska (301)” może prowadzić do obrotu „magnetycznego obrotowego pierścienia (303)” w celu zetknięcia go z „metalową obudową (2)”. Ponieważ „magnetyczny obrotowy pierścień (303)” jest wykonany z magnesu i ma magnetycznie absorbować metal, „magnetyczny obrotowy pierścień (303)” może być umieszczony naprzeciw „metalowej obudowy (2)”.

Jedyny występujący w tym urządzeniu element magnetyczny (wykonany z magnetycznego materiału) jest to „obrotowy pierścień (303)”, który dzięki właściwościom magnetycznym ma przyciągać pyłki przecinanego metalu. Realizuje on zatem inne zadanie i ma inny charakter niż elementy magnetyczne w opisywanym rozwiązaniu.

Celem opracowanego wynalazku jest uzyskanie możliwości bezdotykowej, lecz precyzyjnej zmiany pozycji soczewki w głowicy lasera tnącego, a dzięki temu uniknięcie odrywania się drobin materiału wycieranego w wyniku wzajemnego tarcia elementów siłownika obrotowego o inne elementy głowicy tnącej lasera.

Istota głowicy tnącej lasera światłowodowego stanowiącego przedmiot niniejszego wynalazku polega na tym, że w skład jej bezdotykowego siłownika elektromagnetycznego wchodzą dwie grupy elementów, to jest ZESPÓŁ NIERUCHOMY oraz ZESPÓŁ RUCHOMY.

Przy czym w skład ZESPOŁU NIERUCHOMEGO wchodzi co najmniej:

- korpus oraz przymocowany do niego wewnątrz wspornik, do którego (np. na wysuniętej w dole, poziomej części) przymocowana jest nieruchomo

- cylindryczna, walcowato ukształtowana, elektromagnetyczna, bezrdzeniowa zwojnica, a także

- przymocowana do pionowej części wspornika (co najmniej jedna) pionowa prowadnica liniowa, stanowiąca tor dla przesuwanych łożysk liniowych.

Natomiast drugą grupę elementów stanowi ZESPÓŁ RUCHOMY, w skład którego wchodzi:

- co najmniej jedno łożysko liniowe - przemieszczające się w pionie po prowadnicy liniowej przymocowanej do pionowej części wspornika, a także

- magnetowód, wewnątrz którego umieszczony jest jeden magnes, jak również

- obudowa soczewki kolimatora, która przymocowana jest do magnetowodu zamocowanego wówczas do łożysk liniowych lub obudowa bezpośrednio zamocowana do łożysk liniowych.

Przy czym pomiędzy elementami ZESPOŁU NIERUCHOMEGO oraz elementami, które wchodzą w skład ZESPOŁU RUCHOMEGO, to znaczy pomiędzy cylindrycznie, walcowato ukształtowanym magnetowodem oraz przymocowanym w nim w górze także cylindrycznie, walcowato ukształtowanym magnesem znajduje się obwodowa szczelina, umożliwiająca nasuwanie tych elementów na cylindryczną, walcowato ukształtowaną bezrdzeniową zwojnicę. Jest tak dzięki temu, że osie magnesu magnetowodu oraz elektromagnetycznej, bezrdzeniowej zwojnicy pokrywają się. Przy czym w skład ZESPOŁU NIERUCHOMEGO lub ZESPOŁU RUCHOMEGO dodatkowo wchodzi urządzenie odczytujące dane o położeniu elementów.

Zwykle w głowicy tnącej lasera światłowodowego stanowiącej przedmiot niniejszego wynalazku urządzenie odczytujące dane o położeniu elementów stanowią skala pomiarowa oraz enkoder.

Korzystnie w opracowanej głowicy tnącej lasera światłowodowego pomiędzy ZESPOŁEM NIERUCHOMYM i ZESPOŁEM RUCHOMYM zamocowana jest sprężyna kompensująca ciężar ZESPOŁU RUCHOMEGO.

W opracowanym urządzeniu najkorzystniej elektromagnetyczna, bezrdzeniowa zwojnica sterowana jest przez mikroprocesor oraz program komputerowy wykonujący w sposób powtarzający się zadania polegające na:

- odczycie (zwykle z enkodera) pozycji poszczególnych elementów ZESPOŁU RUCHOMEGO, a co najmniej pozycji kolimatora,

- wyliczeniu nowej wartości sygnału zadanego dla bezrdzeniowej zwojnicy i zależnie od jej pozycji - po porównaniu wartości odczytanej z wartością zadaną,

- dostarczeniu do bezrdzeniowej zwojnicy większej lub mniejszej ilości prądu, doprowadzające obudowę z soczewką kolimatora do wymaganej pozycji, a następnie

- utrzymywaniu obudowy w tej pozycji.

Najczęściej w opisanej głowicy tnącej lasera światłowodowego, poniżej obudowy soczewki kolimatora zamocowany jest kolejny, skupiający element optyczny, na drodze światła wychodzącego z soczewki kolimatora do dyszy i obrabianego przedmiotu.

Zaletą opracowanej głowicy tnącej lasera światłowodowego jest to, że nie są używane w niej elementy przekładni układu mechanicznego, który zamienia ruch obrotowy silnika na ruch liniowy, a dzięki temu nie dochodzi do zanieczyszczania komory optyki i umieszczonych w niej soczewek.

Koncepcja zagłębiających się w sobie elementów umożliwiła zminimalizowanie rozmiarów opracowanego urządzenia. Dzięki temu, że w walcowato ukształtowaną, bezrdzeniową zwojnicę wsuwany jest także walcowaty magnes, co jest możliwe dzięki otaczającej go obwodowej szczelinie - elementy urządzenia zagłębiają się w sobie (magnetowód ze znajdującym się w nim magnesem nasuwany jest na bezrdzeniową zwojnicę). Powstająca swego rodzaju tuba nie wymaga dużej przestrzeni.

Koncepcja nieznanego dotąd usytuowania elementów głowicy tnącej lasera światłowodowego umożliwiła zorganizowanie znakomitej konfiguracji elektromagnetycznej urządzenia, dzięki któremu urządzenie według wynalazku jest bardzo precyzyjne. Możliwe jest w nim dokładne ustawienie zespołu soczewek kolimatora głowicy lasera tnącego, ponieważ opracowany mechanizm pozwala na łatwą zmianę wysokości soczewek kolimatora przy pomocy precyzyjnego, siłownika elektromagnetycznego wykorzystującego zjawisko tzw. „siły Lorentza”.

W efekcie działania sił elektromagnetycznych skonfigurowanych i opisanych w wynalazku, nie tylko łatwo może zostać zmieniony poziom skupienia wiązki światła lasera. Jego wykorzystanie ma także pozytywny wpływ na przedłużenie trwałości i żywotności całego układu optycznego głowicy lasera tnącego. Jest tak dzięki wyeliminowaniu zanieczyszczeń generowanych podczas współpracy elementów mechanicznych zamieniających ruch obrotowy silnika na ruch liniowy soczewki.

Głowica tnąca lasera światłowodowego stanowiąca przedmiot niniejszego wynalazku została bliżej przedstawiona w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia:

- przekrój wzdłużny głowicy tnącej lasera światłowodowego (przechodzący przez oś optyczną głowicy) z siłownikiem elektromagnetycznym, przy czym głowica ta pokazana została nad aksonometrycznym rysunkiem materiału ciętego.

Wewnątrz korpusu 1 głowicy tnącej lasera światłowodowego stanowiącej przedmiot niniejszego wynalazku przymocowany jest wspornik 2. Została do niego przymocowana (na przykład na jego dolnej, poziomej części) i osadzona tu elektromagnetyczna, bezrdzeniową zwojnica 3 sterowana przez program komputerowy oraz generująca w odpowiednim momencie pole elektromagnetyczne o zmienianej sile.

Tak więc cylindrycznie, walcowato ukształtowana, bezrdzeniowa zwojnica 3 przymocowana jest nieruchomo do wspornika 2 w korpusie 1.

Natomiast do pionowej części wspornika 2 (zamocowanego w korpusie 1) przymocowana jest co najmniej jedna prowadnica liniowa 4, stanowiąca tor, po którym poruszają się w pionie łożyska liniowe 5.

Łożyska liniowe 5 osadzone przesuwnie na prowadnicy liniowej 4 łożyskują ruch pionowy ZESPOŁU RUCHOMEGO, w efekcie umożliwiają one wyłącznie ruch w pionie tych elementów.

Aby ruch ten był możliwy - prowadnica liniowa 4 została przymocowana do wspornika 2 w korpusie 1 w odpowiedni sposób, nieblokujący ruchu łożysk liniowych 5.

Przesuwane łożyska liniowe 5 (zwykle toczne) połączone są z przemieszczanymi przez nie elementami. I tak, przymocowane mogą one zostać bezpośrednio do bocznej części przesuwanego wraz z nimi cylindrycznego magnetowodu 6, który ma kształt walca z jedną, górną podstawą, do której przymocowany jest jeden magnes 7.

Jeśli bok magnetowodu 6 nie został zamocowany bezpośrednio do łożysk liniowych 5, przymocowana jest do nich oraz połączona z nimi otaczająca go obudowa 8, w której w przeciwległej części zamocowano soczewki lub soczewkę 9 kolimatora 10.

Jedyny magnes 7 umieszczony we wnętrzu cylindrycznego, walcowatego magnetowodu 6 ma także kształt walca, którego średnica jest mniejsza od wewnętrznej średnicy także cylindrycznego, walcowatego magnetowodu 6 (walca z jedną podstawą). Pomiędzy opisywanymi e lementami, tj. pomiędzy magnesem 7 a wewnętrzną ścianką magneto wodu 6 pozostaje pusta obwodowa szczelina, umożliwiająca nasuwanie tych elementów na (także cylindryczną, walcowato ukształtowaną) bezrdzeniową zwojnicę 3. Jest to możliwe, ponieważ elementy te rozmieszczone są w jednej osi, to znaczy osie magnesu 7 magnetowodu 6 i elektromagnetycznej, bezrdzeniowej zwojnicy 3 pokrywają się.

W wyniku ruchu łożysk liniowych 5 do bezrdzeniowej zwojnicy 3 wsuwany jest od góry (i odpowiednio wysuwany z niej) zawsze jeden magnes 7. Na bezrdzeniową zwojnicę 3 niejako nasuwana jest wówczas obwodowa szczelina znajdująca się pomiędzy opisanym wyżej magnesem 7 a wewnętrzną ścianą cylindrycznego, walcowatego magnetowodu 6.

W wyniku przesunięcia opisanych elementów następuje też przemieszczenie obudowy 8 kolimatora 10 oraz dostosowanie urządzenia do zaplanowanego programu jego pracy.

Niekiedy, poniżej obudowy 8 soczewki 9 kolimatora 10 znajduje się też dodatkowy element optyczny. W opisanym przykładzie wykonania jest nim jeszcze jeden element skupiający, do którego trafia światło wychodzące z soczewki 9 kolimatora 10, nim trafi ono do dyszy 11, a z niej do obrabianego przedmiotu 12.

Do ustalenia pozycji poszczególnych elementów głowicy tnącej lasera światłowodowego służy co najmniej jeden przetwornik, tj. urządzenie dokonujące przekształcenia informacji o odległościach na inną wielkość według określonej zależności oraz z zaplanowaną dokładnością i jako takie wykorzystane mogą zostać skala pomiarowa 13 współpracująca z enkoderem 14, tj. czujnikiem kontroli ruchu, który dostarcza dane zwrotne (Feedback) do układu sterowania.

Elementy te mogą zostać przymocowane do obudowy 8 soczewki 9, względnie na przykład do korpusu 1. W przedstawionym przykładzie wykonania zawsze jednak jeden z nich jest ruchomy, drugi zaś nie.

Mikroprocesor sterujący pracą urządzenia w rytmie opisanej niżej pętli zwrotnej przekształca pozycję ZESPOŁU RUCHOMEGO w sygnał elektryczny, który następnie zostaje odczytany w układzie sterowania głowicy.

W rezultacie, gdy zmieniona zostaje zadana pozycja - elektroniczny układ sterowania prądem bezrdzeniowej zwojnicy 3 doprowadza do ustawienia zespołu ruchomego w nowej zaprogramowanej pozycji.

Dla zrealizowania zadania procesor w sposób powtarzający się wylicza nową wartość sygnału zadanego dla bezrdzeniowej zwojnicy 3. Zależnie od jej pozycji dostarczona jest do urządzenia większa lub mniejsza ilość prądu, doprowadzając obudowę 8 z soczewką 9 kolimatora 10 do wymaganej pozycji i utrzymując w niej. Rytm pracy urządzenia opisany został także niżej i polega on na tym, że elektromagnetyczna, bezrdzeniową zwojnica 3 sterowana jest przez mikroprocesor oraz program komputerowy wykonujący w sposób powtarzający się zadania polegające na:

- odczycie z (zwykle z enkodera 14) pozycji poszczególnych elementów, przede wszystkim kolimatora 10,

- wyliczeniu nowej wartości sygnału zadanego dla bezrdzeniowej zwojnicy 3 i zależnie od jej pozycji - po porównaniu wartości odczytanej z wartością zadaną,

- dostarczeniu do urządzenia większej lub mniejszej ilości prądu, doprowadzającej obudowę 8 z soczewką 9 kolimatora 10 do wymaganej pozycji, a następnie

- utrzymywaniu obudowy 8 w tej pozycji.

Niektóre elementy głowicy tnącej lasera światłowodowego poruszają się wspólnie w górę i w dół po prowadnicy liniowej 4. Są to:

łożyska liniowe 5;

magnetowód 6;

magnes 7 (zawsze jeden);

obudowa 8 soczewki 9 kolimatora 10, a także ewentualnie:

skala pomiarowa 13 albo enkoder 14.

Dla ułatwienia wymienione wyżej elementy (tj. łożyska liniowe 5, magnetowód 6, jeden magnes 7, obudowa 8 soczewki 9 kolimatora 10 poruszające się wspólnie w górę i w dół po płycie bazowej, stanowiącej prowadnicę liniową 4, a także ewentualnie: skala pomiarowa 13 albo enkoder 14) - nazywane są łącznie „ZESPOŁEM RUCHOMYM’.

Ruch opisanych elementów ZESPOŁU RUCHOMEGO jest możliwy dzięki stabilnej bazie, którą stanowią nieruchome elementy: korpus 1 z umieszczonym w nim wspornikiem 2, do którego przymocowana została elektromagnetyczna, bezrdzeniową zwojnica 3, a także przymocowana do pionowej części wspornika 2 prowadnica liniowa 4, stanowiąca tor, po którym przemieszczają się przesuwane elementy.

Dla ułatwienia wymienione wyżej nieprzesuwane elementy nazywane są łącznie „ ZESPOŁEM NIERUCHOMYM”.

Niekiedy do elementów NIERUCHOMEGO ZESPOŁU dołączana jest skala pomiarowa 13 albo dołączany jest enkoder 14.

Rozbieżne promienie światła laserowego 15 wychodzące ze światłowodu 16 kolimowane są przez soczewkę 9 kolimatora 10. Następnie skolimowany promień przechodzi ewentualnie przez dodatkowy element optyczny i zostaje skupiony na powierzchni przedmiotu obrabianego 12 (np. ciętego materiału), przechodząc przez dyszę 11, przez którą przechodzą promienie światła laserowego 15, jak i gaz, wydmuchujący stopiony materiał ze szczeliny w przedmiocie 12.

Pomiędzy ZESPOŁEM NIERUCHOMYM i ZESPOŁEM RUCHOMYM zamocowana jest sprężyna kompensująca ciężar ZESPOŁU RUCHOMEGO.

Siła tej sprężyny dostosowana jest do kompensowania masy ZESPOŁU RUCHOMEGO, tak aby siła potrzebna do utrzymywania właściwej pozycji nie musiała być generowana wyłącznie przez bezrdzeniową zwojnicę 3, która nieustannie pracując przegrzewałaby się i zużywała energię elektryczną. Dzięki temu rozwiązaniu ilość energii pobieranej przez opisywane urządzenie zostaje zminimalizowana.

Zespół elementów optycznych w opisywanej głowicy może być dowolnie, odpowiednio skonfigurowany, możliwe jest wykorzystanie ich różnej liczby, rozmaitego kształtu i typu.

Podsumowując, uzyskanie nowej pozycji ZESPOŁU RUCHOMEGO jest możliwe dzięki temu, że zmieniane pole magnetyczne bezrdzeniowej zwojnicy 3 (pod wpływem przepływu przez nią prądu) działa z odpowiednią, zmienianą siłą na opisywany wyżej walcowaty magnes 7. Przemieszczanie ZESPOŁU RUCHOMEGO umożliwione jest przez wzajemne oddziaływanie pól magnetycznych: emitowanego przez magnes 7 w ZESPOLE RUCHOMYM oraz zmienionego i generowanego z odpowiednią siłą pod wpływem przepływu prądu pola magnetycznego emitowanego przez bezrdzeniową zwojnicę 3 w ZESPOLE NIERUCHOMYM.

Głowica tnąca lasera światłowodowego umożliwia uzyskanie poziomu skupienia wiązki lasera na różnych wysokościach z dokładnością do ułamków milimetra.

Tak więc w efekcie dokładnego zaprogramowania i obliczenia efektów zjawisk wynikających z sił Lorenzta w wyniku przesunięcia ZESPOŁU RUCHOMEGO uzyskuje się dokładne usytuowanie soczewki 9 kolimatora 10 oraz niespotykaną dotychczas dokładność pozycjonowania wysokości punktu skupienia wiązki promieni światła laserowego 15.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Głowica tnąca lasera światłowodowego, która ma układ optyczny oraz bezdotykowy, elektromagnetyczny mechanizm do regulacji i przemieszczania układu optycznego, a także przetwornik przetwarzający dane o pozycji ruchomych elementów optycznych, znamienna tym, że w skład jej bezdotykowego siłownika elektromagnetycznego wchodzą dwie grupy elementów, to jest ZESPÓŁ NIERUCHOMY oraz ZESPÓŁ RUCHOMY, przy czym w skład ZESPOŁU NIERUCHOMEGO wchodzi co najmniej:

   korpus (1) oraz przymocowany do niego wewnątrz wspornik (2), do którego zamontowana jest cylindryczna, walcowato ukształtowana, elektromagnetyczna, bezrdzeniową zwojnica (3), a także - przymocowana do pionowej części wspornika (2), co najmniej jedna - pionowa prowadnica liniowa (4), stanowiąca tor dla przesuwanych łożysk liniowych (5), natomiast drugą grupę elementów stanowi:

   ZESPÓŁ RUCHOMY, w skład którego wchodzi co najmniej jedno łożysko liniowe (5) - przemieszczające się w pionie po prowadnicy liniowej (4) przymocowanej do pionowej części wspornika (2), a także magnetowód (6), wewnątrz którego umieszczony jest jeden magnes (7), jak również obudowa (8) soczewki (9) kolimatora (10), która przymocowana jest do magnetowodu (6) zamocowanego wówczas do łożysk liniowych (5) lub obudowa (8) bezpośrednio zamocowana do łożysk liniowych (5), przy czym pomiędzy elementami ZESPOŁU NIERUCHOMEGO oraz elementami, które wchodzą w skład ZESPOŁU RUCHOMEGO, to znaczy pomiędzy cylindrycznie, walcowato ukształtowanym magnetowodem (6) oraz przymocowanym w nim w górze także cylindrycznie, walcowato ukształtowanym magnesem (7) znajduje się obwodowa szczelina, umożliwiająca nasuwanie tych elementów na cylindryczną, walcowato ukształtowaną bezrdzeniową zwojnicę (3), ponieważ osie magnesu (7) magnetowodu (6) oraz elektromagnetycznej, bezrdzeniowej zwojnicy (3) pokrywają się, przy czym w skład ZESPOŁU NIERUCHOMEGO albo ZESPOŁU RUCHOMEGO dodatkowo wchodzi urządzenie odczytujące dane o położeniu elementów.
2. 2. Głowica tnąca lasera światłowodowego według zastrz. 1, znamienna tym, że urządzenie odczytujące dane o położeniu elementów stanowią skala pomiarowa (13) oraz enkoder (14).
3. 3. Głowica tnąca lasera światłowodowego według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pomiędzy ZESPOŁEM NIERUCHOMYM i ZESPOŁEM RUCHOMYM zamocowana jest sprężyna kompensująca ciężar ZESPOŁU RUCHOMEGO.
4. 4. Głowica tnąca lasera światłowodowego według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że jej elektromagnetyczna, bezrdzeniowa zwojnica (3) sterowana jest przez mikroprocesor oraz program komputerowy wykonujący w sposób powtarzający się zadania polegające na: - odczycie z enkodera (14) pozycji poszczególnych elementów ZESPOŁU RUCHOMEGO, a co najmniej pozycji kolimatora (10),

   - wyliczeniu nowej wartości sygnału zadanego dla bezrdzeniowej zwojnicy (3) i zależnie od jej pozycji - po porównaniu wartości odczytanej z wartością zadaną,

   - dostarczeniu do bezrdzeniowej zwojnicy (3) większej lub mniejszej ilości prądu, doprowadzające obudowę (8) z soczewką (9) kolimatora (10) do wymaganej pozycji, a następnie

   - utrzymywaniu obudowy (8) w tej pozycji.
5. 5. Głowica tnąca lasera światłowodowego według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienna tym, że poniżej obudowy (8) soczewki (9) kolimatora (10) zamocow any jest kolejny, skupiający element optyczny, na drodze światła wychodzącego z soczewki (9) kolimatora (10) do dyszy (11) i obrabianego przedmiotu (12).