RU2032514C1

RU2032514C1 - Laser cutter for flat blanks

Info

Publication number: RU2032514C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Ашметков; Дмитрий Борисович Зайцев; Сергей Александрович Коныгин; Антон Александрович Никитин; Евгений Иванович Рябцев; Владимир Анатольевич Самоделов; Виктор Викторович Силин
Original assignee: Владимир Михайлович Ашметков; Дмитрий Борисович Зайцев; Сергей Александрович Коныгин; Антон Александрович Никитин; Евгений Иванович Рябцев; Владимир Анатольевич Самоделов; Виктор Викторович Силин
Priority date: 1992-04-23
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: machine building; laser welding, in particular, laser-based machines for cutting flat blanks. SUBSTANCE: machine is provided with two lasers, a table for placing blanks to be treated, positioner for moving the cutter in mutually perpendicular directions, an optical system. The optical system has a mechanism which controls the cross-section of each laser beam and ensures the coaxial summation of energy generated by the two beams. It also concentrates the intensity of beams in the various points according to the depth of cutting. The machine under review can also be used for cutting thick wooden bars. EFFECT: higher efficiency and accuracy. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике и может быть применено в машинах, предназначенных для лазерной резки плоских заготовок из разных материалов. Предпочтительное использование изобретения для резки толстых заготовок из дерева или древесно-стружечных плит. The invention relates to laser technology and can be applied in machines designed for laser cutting of flat blanks from different materials. The preferred use of the invention for cutting thick billets of wood or particle boards.

Известна машина для лазерной резки с перемещающейся обрабатывающей головкой, предназначенной для лазерной резки размещенной на столе заготовки путем ее облучения сфокусированным посредством установленного в головке устройства лучом, исходящим из генератора лазерного излучения. Головка может смещаться в соответствии с диаметром области распространения луча лазера на поверхности изделия, прошедшего фокусирующее устройство [1]
Известна также машина для лазерной резки изделий из кож [2] Машина содержит лазер, стол для размещения заготовки, манипулятор перемещения резака, оптическую систему для направления луча лазера в резак и его фокусировке на поверхности заготовки, устройства отвода газа от места резки и систему управления перемещением резака в двух взаимно перпендикулярных направлениях.A known laser cutting machine with a moving processing head, designed for laser cutting placed on the workpiece table by irradiating it with a focused beam installed in the device head coming from a laser radiation generator. The head can be shifted in accordance with the diameter of the laser beam propagation region on the surface of the product that has passed the focusing device [1]
Also known is a machine for laser cutting of leather products [2]. The machine includes a laser, a table for placing a workpiece, a cutter moving manipulator, an optical system for directing the laser beam into the cutter and focusing it on the surface of the workpiece, a device for removing gas from the cutting point and a movement control system torch in two mutually perpendicular directions.

Эти машины не позволяют наращивать мощность луча путем суммирования излучений двух лазеров и резать толстые заготовки. These machines do not allow increasing the beam power by summing the radiation of two lasers and cutting thick workpieces.

За прототип принята машина для резки плоских заготовок с двойной поляризацией и двойной частотой [3] Машина предназначена для резки листовых заготовок лазерным лучом. Она содержит манипулятор для перемещения заготовки, два лазера и оптическую систему соосного суммирования мощности двух лучей. Система содержит три плоских, отражающих, непрозрачных зеркала и одно полупрозрачное. Такая оптическая система принципиально не может обеспечить суммирование энергии двух лучей без существенных потерь, так как в лучшем случае, без учета потерь на переотражения, суммирующее полупрозрачное зеркало пропускает только 3/4 энергии каждого луча, остальная энергия рассеивается. Лучи фокусируются в этой машине в одной точке, поэтому она не может резать толстые заготовки. The prototype is a machine for cutting flat billets with double polarization and double frequency [3] The machine is designed for cutting sheet billets with a laser beam. It contains a manipulator for moving the workpiece, two lasers and an optical system for the coaxial summation of the power of two beams. The system contains three flat, reflective, opaque mirrors and one translucent. Such an optical system cannot fundamentally ensure the summation of the energy of two rays without significant losses, since in the best case, without taking into account the reflection losses, the summing translucent mirror transmits only 3/4 of the energy of each ray, the rest of the energy is dissipated. The rays are focused in this machine at one point, so it cannot cut thick workpieces.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности резки толстых (до 50 мм) плоских заготовок путем суммирования энергии двух лазеров с высоким КПД (90%) и фокусировании лучей в разных точках по глубине реза. The technical result of the invention is to increase the cutting efficiency of thick (up to 50 mm) flat blanks by summing the energy of two lasers with high efficiency (90%) and focusing the rays at different points along the depth of cut.

Этот результат достигается благодаря тому, что лазерная машина содержит два лазера, станину, стол, манипулятор, блок управления манипулятором, фокусирующую систему и механизм расширения сечения луча лазера. This result is achieved due to the fact that the laser machine contains two lasers, a bed, a table, a manipulator, a manipulator control unit, a focusing system and a mechanism for expanding the cross section of the laser beam.

В состав манипулятора входят портал с приводом, установленный на направляющих, закрепленных на станине в плоскости, параллельной поверхности стола с возможностью перемещения, каретка с приводом, установленная на направляющих, закрепленных на портале в плоскости, параллельной поверхности стола, ортогонально направляющим портала с возможностью перемещения, блок управления манипулятором. The manipulator includes a portal with a drive mounted on guides mounted on the bed in a plane parallel to the table surface with the possibility of movement, a carriage with a drive mounted on guides mounted on the portal in a plane parallel to the table surface, orthogonal to the portal guides with the possibility of movement, manipulator control unit.

Фокусирующая система содержит фокусирующую линзу, три плоских непрозрачных зеркала, одно (первое от заготовки) расположено в плоскости, находящейся под углом 45^о к поверхности стола, так что линия пересечения этой плоскости с поверхностью стола параллельна направляющим портала, центр этого зеркала лежит на оптической оси фокусирующей линзы, которая перпендикулярна поверхности стола и перед ней, они закреплены на каретке, механизм расширения луча лазера, который установлен перед лазером соосно его оптической оси.The focusing system includes a focusing lens, three flat reflective mirrors, one (the first from the workpiece) disposed in a plane under the angle ^of 45 ° to the table surface, so that the line of intersection of this plane with the surface of the section parallel to the guide of the portal, the center of this mirror lies on the optical axis focusing lens, which is perpendicular to the table surface and in front of it, they are mounted on the carriage, the mechanism of expansion of the laser beam, which is installed in front of the laser coaxially with its optical axis.

Механизм содержит суппорт и два зеркала с криволинейными рабочими поверхностями, одно из которых выпуклое имеет диаметр, равный диаметру луча лазера, а другое вогнутое имеет центральное отверстие диаметром, равным диаметру луча лазера, диаметр самого зеркала равен диаметру расширенного луча лазера, расположены зеркала рабочими поверхностями навстречу друг другу и соосно оптической оси лазера вогнутым зеркалом в сторону лазера. Зеркала установлены на суппорте с возможностью относительного перемещения вдоль оптической оси механизма расширения луча. The mechanism contains a support and two mirrors with curved working surfaces, one of which is convex has a diameter equal to the diameter of the laser beam, and the other is concave with a central hole with a diameter equal to the diameter of the laser beam, the diameter of the mirror itself is equal to the diameter of the expanded laser beam, the mirrors are facing the working surfaces towards each other and coaxially with the optical axis of the laser with a concave mirror toward the laser. Mirrors are mounted on a support with the possibility of relative movement along the optical axis of the beam expansion mechanism.

Оптические оси лазеров лежат в одной плоскости, параллельной поверхности стола, и параллельны направляющим портала, стол установлен на домкратах с возможностью перемещения вдоль перпендикуляра к его поверхности. The optical axes of the lasers lie in one plane parallel to the table surface and parallel to the guides of the portal, the table is mounted on jacks with the ability to move along the perpendicular to its surface.

Второе плоское зеркало имеет центральное отверстие диаметром не менее диаметра луча лазера и не менее диаметра выпуклого зеркала и закреплено на портале в плоскости, перпендикулярной плоскости стола, перед механизмом расширения луча под углом 45^о к оптической оси лазера в точке пересечения этой оси и перпендикуляра, опущенного из центра первого плоского зеркала, установленного на каретке, отверстием соосно этому перпендикуляру.The second flat mirror having a central hole diameter not less than the diameter of the laser beam and at least the diameter of the convex mirror and is fixed to the portal in a plane perpendicular to the section plane in front of the mechanism of expansion of the beam at an angle ^of 45 ° to the optical axis of the laser at the point of intersection of this axis and perpendicular from the center of the first flat mirror mounted on the carriage, the hole is aligned with this perpendicular.

Третье плоское зеркало закреплено также на портале перед другим лазером параллельно второму плоскому зеркалу в точке пересечения оптической оси второго лазера и перпендикуляра, опущенного из центра первого плоского зеркала. The third plane mirror is also mounted on the portal in front of another laser parallel to the second plane mirror at the intersection of the optical axis of the second laser and the perpendicular dropped from the center of the first plane mirror.

Портал и каретка установлены на направляющих с помощью четырех колесных пар. Колесная пара содержит опорный и прижимной ролики, оси этих роликов, уголки опорного и прижимного роликов, узел крепления портала (каретки) к опорному ролику, узел крепления прижимного ролика к уголку опорного ролика и две пружины, работающие на сжатие. Такая конструкция колесной пары позволяет выбирать все люфты при перемещении портала (каретки) по направляющим. The portal and the carriage are mounted on rails using four wheelsets. A wheel pair contains support and pressure rollers, the axes of these rollers, the corners of the support and pressure rollers, the attachment site of the portal (carriage) to the support roller, the attachment site of the pressure roller to the corner of the support roller and two compression springs. This design of the wheelset allows you to select all the backlash when moving the portal (carriage) along the guides.

Блок управления манипулятором содержит последовательно соединенные персональную ЭВМ (ПЭВМ), плату сопряжения (ПС) и устройство управления шаговыми двигателями (УУШД) приводов портала и каретки и приводом заслонки лучей лазеров. The manipulator control unit contains a personal computer (PC) connected in series, a interface card (PS) and a stepper motor control device (USD) of the portal and carriage drives and the laser beam damper drive.

ПЭВМ содержит микропроцессор (МП), память и программное обеспечение (ПО). ПС содержит интерфейсное устройство (ИФУ), три цифровых управляемых генератора (ЦУГ) и два блока совпадения (БС). PC contains a microprocessor (MP), memory and software (software). The PS contains an interface device (IFU), three digital controlled generators (TsUG) and two coincidence units (BS).

УУШД содержит два блока интегрирования (БИ), имеющих каждый два входа машинного и ручного управления и по одному выходу, два счетчика дешифратора (СД), имеющих по три выхода с сигналами последовательного переключения, шесть силовых ключей, генератор, управляемый напряжением (ГУН), устройство управления напряжением (УУН) и блок клавиатуры (БК). The UUSHD contains two integration units (BI), each having two inputs of machine and manual control and one output, two counters of a decoder (SD) having three outputs with sequential switching signals, six power switches, a voltage-controlled generator (VCO), voltage control device (УУН) and keyboard unit (БК).

Отличительными признаками изобретения являются механизм расширения сечения луча одного лазера, его конкретное выполнение и расположение его частей на каретке и портале; выполнение поверхности зеркал механизма расширения сечения луча сферическими; наличие у портала и каретки колесных пар конкретного выполнения; блок управления манипулятором, который содержит персональную ЭВМ, плату сопряжения и устройство управления двигателями. Distinctive features of the invention are the mechanism for expanding the cross section of the beam of one laser, its specific implementation and the location of its parts on the carriage and portal; the implementation of the surface of the mirrors of the mechanism for expanding the cross section of the beam spherical; the presence at the portal and the carriage of wheelsets of a specific implementation; a control unit for the manipulator, which contains a personal computer, a interface card and a motor control device.

Технический результат достигается путем соосного суммирования лучей двух лазеров и их фокусировки в разных точках по толщине реза. The technical result is achieved by coaxially summing the rays of two lasers and focusing them at different points along the thickness of the cut.

На фиг. 1 показана машина, вид сверху; на фиг.2 то же, вид спереди; на фиг. 3 то же, вид сбоку; на фиг.4 сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 структурная схема блока управления манипулятором машины. In FIG. 1 shows a machine, a top view; figure 2 is the same front view; in FIG. 3 same side view; figure 4 section aa in figure 3; figure 5 is a structural diagram of a control unit of the manipulator of the machine.

Лазерная машина для резки плоских заготовок содержит прямоугольную стальную станину 1, закрепленную на полу (фундаменте). На станине 1 закреплены в горизонтальной плоскости четыре домкрата 2 с одним приводом. На домкратах установлен решетчатый стол 3, на котором крепится заготовка 4 с помощью тисков 5. Не закрытая заготовкой часть поверхности стола покрыта резиновым ковриком 6. Нижняя часть станины 1 от стола до пола закрыта металлическим кожухом 7, в который вмонтирована труба 8 вытяжной вентиляции, предназначенной для отсоса продуктов резки из под стола во время резки. The laser machine for cutting flat workpieces contains a rectangular steel frame 1, mounted on the floor (foundation). On the bed 1 are mounted in a horizontal plane four jacks 2 with one drive. A lattice table 3 is mounted on the jacks, on which the workpiece 4 is fastened with a vise 5. The part of the table surface not covered by the workpiece is covered with a rubber mat 6. The lower part of the bed 1 is closed from the table to the floor by a metal casing 7, in which the exhaust pipe 8 designed for for suctioning cutting products from under the table during cutting.

На верхней части станины 1 и вдоль нее с двух сторон закреплены направляющие 9 из стальных труб. На них с помощью колесных пар 10 установлен портал 11 с приводом 12, тросом 13 и устройством 14 его натяжения. Привод 12 имеет шаговый двигатель (ШД) 15. ШД 15 служит для перемещения портала 11 вдоль направляющих 9. На портале 11 закреплены ортогонально его направляющим и в параллельной плоскости направляющие 16 каретки. На этих направляющих на колесных парах 17 установлена каретка 18, имеющая тросовый привод 19 и ШД 20. На каретке 18 закреплен резак 21, выполненный в виде полого усеченного конуса с закрепленной в нем соосно фокусирующей линзой 22. Рядом со станиной на столе закреплены два лазера 23 и 24. Оптические оси лазеров лежат в одной плоскости, параллельной поверхности стола 3 и направляющим портала 9. Перед лазером 24 установлен соосно его оптической оси механизм 25 расширения сечения луча лазера. Механизм 25 содержит суппорт 26 и два зеркала со сферическими рабочими поверхностями выпуклое 27 и вогнутое 28. Зеркала 27 и 28 установлены на суппорте 26 с возможностью взаимного перемещения вдоль оптической оси механизма 25. Вогнутое зеркало 28 имеет в центре отверстие диаметром, равным диаметру луча лазера 24. Механизм 25 расположен вогнутым зеркалом в сторону лазера 24. On the upper part of the bed 1 and along it, on two sides, guides 9 of steel pipes are fixed. On them with the help of wheelsets 10 installed portal 11 with a drive 12, a cable 13 and a device 14 of its tension. The drive 12 has a stepper motor (ШД) 15. ШД 15 is used to move the portal 11 along the guides 9. On the portal 11 are fixed orthogonal to its guides and in the parallel plane the carriage guides 16. On these guides, on a pair of wheels 17, a carriage 18 is installed, having a cable drive 19 and a motor drive 20. A cutter 21 is mounted on the carriage 18, made in the form of a hollow truncated cone with a coaxially focusing lens fixed to it 22. Two lasers 23 are fixed next to the bed on the table and 24. The optical axes of the lasers lie in one plane parallel to the surface of the table 3 and the guides of the portal 9. In front of the laser 24, a mechanism 25 for expanding the cross section of the laser beam is installed coaxially with its optical axis. The mechanism 25 contains a support 26 and two mirrors with spherical working surfaces convex 27 and concave 28. Mirrors 27 and 28 are mounted on the support 26 with the possibility of mutual movement along the optical axis of the mechanism 25. The concave mirror 28 has a hole in the center with a diameter equal to the diameter of the laser beam 24 The mechanism 25 is located in a concave mirror toward the laser 24.

На портале 11 закреплены два плоских зеркала 29 и 31. Зеркало 29 предназначено для переотражения падающего луча лазера 23 в направлении перпендикуляра к оптической оси фокусирующей линзы 22. Зеркало 31 в центре имеет отверстие, диаметр которого меньше диаметра выпуклого зеркала 27, но больше диаметра луча лазера 23. Служит зеркало 31 для переотражения расширенного луча лазера 24 в направлении перпендикуляра к оптической оси фокусирующей линзы 22. На каретке 18 над резаком 21 закреплено третье плоское зеркало 30, которое переотражает падающие на него соосно луч лазера 23 и расширенный луч лазера 24 вдоль оптической оси фокусирующей линзы 22 в направлении заготовки 4. Изменяя с помощью суппорта 26 расстояние между зеркалами 27 и 28 механизма 25, добиваются требуемой сходимости или расходимости расширенного луча лазера 24 с целью фокусировки лучей двух лазеров в разных точках вдоль оптической оси фокусирующей линзы 22. Лазеры охлаждают водопроводной водой, поступающей по трубе 32. Отработанная вода отводится по канализационной трубе 33. Электропитание лазеры получают от блоков 34 питания. Манипулятор машины имеет блок 35 управления. Лучи лазеров кратковременно прерываются заслонкой 36 с приводом, установленной перед лазерами 23 и 24. Two flat mirrors 29 and 31 are fixed on the portal 11. The mirror 29 is designed to reflect the incident beam of the laser 23 in the direction perpendicular to the optical axis of the focusing lens 22. The mirror 31 in the center has an opening whose diameter is smaller than the diameter of the convex mirror 27, but larger than the diameter of the laser beam 23. A mirror 31 is used to re-reflect the expanded beam of the laser 24 in the direction perpendicular to the optical axis of the focusing lens 22. On the carriage 18 above the cutter 21 a third flat mirror 30 is mounted, which reflects the incidence The laser beam 23 and the expanded laser beam 24 along the optical axis of the focusing lens 22 in the direction of the workpiece 4 are clearly seen. By changing the distance between the mirrors 27 and 28 of the mechanism 25 with the support 26, the required convergence or divergence of the expanded laser beam 24 is achieved in order to focus the beams of two lasers in at different points along the optical axis of the focusing lens 22. The lasers are cooled with tap water entering the pipe 32. The waste water is discharged through the sewer pipe 33. The lasers receive power from the power supply units 34. The manipulator of the machine has a control unit 35. The laser beams are briefly interrupted by a drive shutter 36 mounted in front of the lasers 23 and 24.

Колесная пара 10 (фиг.3 и 4) содержит два ролика 37 опорный и прижимной. Ролики 37 имеют оси 38 и 39 и могут на них свободно вращаться. Оси роликов соединены с помощью уголков 40 и 41 и узла их крепления 42. Ось опорного ролика крепится к порталу 11 с помощью узла 43 крепления. Узел крепления 42 уголков 40 и 41 содержит два болта 43, две пружины 44, работающие на сжатие, и гайку 45. Wheel pair 10 (figure 3 and 4) contains two rollers 37 supporting and clamping. The rollers 37 have axes 38 and 39 and can rotate freely on them. The axes of the rollers are connected using the corners 40 and 41 and the site of their fastening 42. The axis of the support roller is attached to the portal 11 using the site 43 of the fastening. The attachment point 42 of the corners 40 and 41 contains two bolts 43, two compression springs 44, and a nut 45.

Портал 11 (каретка 18) устанавливается на направляющих 9 (16) с помощью четырех колесных пар 10 с возможностью перемещения по ним. Ролики колесных пар 10 охватывают направляющие сверху и снизу. Пружины 44 выбирают люфты механической подвески портала (каретки). Ролики выполнены в форме блоков с канавками на ободах, причем канавки выполнены конусного сечения с прямолинейными образующими под тупым углом (более 90^о).The portal 11 (carriage 18) is mounted on the rails 9 (16) using four wheelsets 10 with the possibility of movement along them. The rollers of the wheelset 10 cover the rails above and below. The springs 44 select the play of the mechanical suspension of the portal (carriage). The rollers are in the form of blocks with recesses in the rims, and grooves are formed with straight tapered section forming an obtuse angle (more than ^90).

Блок управления манипулятором машины (БУММ) 35 включает последовательно соединенные ПЭВМ 46, например IBM PC, плату сопряжения (ПС) 47, и устройство управления шаговыми двигателями (УУШД) 48 (фиг.5). The control unit of the manipulator of the machine (BUMM) 35 includes a series-connected PC 46, for example, IBM PC, interface card (PS) 47, and a control device for stepper motors (UUShD) 48 (figure 5).

Микропроцессор (МП) 49 ПЭВМ 46 соединен с памятью 50 и программным обеспечением (ПО) 51. ПС 47 содержит интерфейсное устройство (ИФУ) 52, имеющее три выхода автоматического управления манипулятором и один ручной. ИФУ 52 реализовано на микросхемах (МС) 555 и 580 серий, на которых собраны буферные усилители, шины и схема дешифрации адреса. Кроме того, ПС 47 содержит три цифровых управляемых генератора (ЦУГ) 53 и два блока совпадения (БС) 54 с двумя входами, к первым входам подсоединены ЦУГ1 и ЦУГ2, а к вторым выход ЦУГ3. Выходы автоматического управления манипулятором ИФУ соединены с входами ЦУГ1, ЦУГ2 и ЦУГ3. ЦУГ 53 реализован на МС 580ВИ 53. The microprocessor (MP) 49 of the personal computer 46 is connected to the memory 50 and software (software) 51. The PS 47 contains an interface device (IFU) 52 having three outputs for automatic manipulator control and one manual. The IFI 52 is implemented on microchips (MS) 555 and 580 series, on which buffer amplifiers, buses and an address decryption circuit are assembled. In addition, the PS 47 contains three digital controlled generators (TsUG) 53 and two coincidence units (BS) 54 with two inputs, TsUG1 and TsUG2 are connected to the first inputs, and TsUG3 is connected to the second inputs. The outputs of the automatic control of the IFU manipulator are connected to the inputs of ЦУГ1, ЦУГ2 and ЦУГ3. TsUG 53 is implemented on MS 580VI 53.

В процессе формирования управляющего сигнала участвуют два генератора ЦУГ1 и ЦУГ3. ЦУГ1 формирует программируемую частоту f₁, а ЦУГ2 заданный программируемый интервал Т. На выходе БС_I формируется пачка импульсов с частотой f₁ и количеством N₁, где
N₁ f₁˙T
ПЭВМ соединена с ПС посредством шины МIС.In the process of generating the control signal, two generators ЦУГ1 and ЦУГ3 are involved. ЦУГ1 forms a programmable frequency f ₁ , and ЦУГ2 sets a programmable interval T. At the output of BS _I , a packet of pulses with a frequency f ₁ and number N _{1 is formed} , where
N ₁ f ₁ ˙T
The PC is connected to the PS via the MIC bus.

Устройство управления шаговыми двигателями (УУШД) 48 содержит два блока интегрирования (БИ) 55, имеющих по два входа автоматических и ручного управления; два счетчика дешифратора 59, имеющих два входа автоматических и ручного управления и три выхода импульсов, задержанных на 1/4 периода один по отношению к другому (фиг.6), которые поступают на соответствующие обмотки ШД через силовые ключи 60; блок клавиатуры (БК) 56, устройство управления напряжением (УУН) 57 и генератор управляемого напряжением (ГУН) 58. БК 56 соединен с выходом ручного управления ИФУ 52, входами ручного управления СД1 и СД2, а также силовым ключом привода задвижки 36. Один из выходов БК соединен с УУН, а тот в свою очередь соединен с входом ГУН. Выход ГУН соединен с входами ручного управления БИ1 и БИ2 (фиг.5). The stepper motor control device (УУШД) 48 contains two integration units (BI) 55 having two inputs of automatic and manual control; two counter decoders 59, having two inputs of automatic and manual control and three outputs of pulses delayed by 1/4 period one in relation to the other (Fig.6), which are supplied to the corresponding windings of the motor drive through power switches 60; keyboard unit (BK) 56, voltage control device (УУН) 57, and voltage-controlled generator (ГУН) 58. БК 56 is connected to the manual control output of the ИФУ 52, manual control inputs СД1 and СД2, as well as the power key of the gate valve 36. One of the outputs of the BK are connected to the VCO, and that in turn is connected to the input of the VCO. The output of the VCO is connected to the inputs of manual control BI1 and BI2 (figure 5).

БУММ 35 функционирует следующим образом. BUMM 35 operates as follows.

Программное обеспечение 51 считывает программно-командный блок 50 информации в память, откуда МП 49 считывает ее пошагово и выдает команды на ПС 47, которые поступают сначала на ИФУ 52, а через него на каждый ЦУГ 53 и на каждый из СД 59. Далее система представляет два идентичных канала. Рассмотрим принцип действия одного из них. ПС 47 вставляется в соответствующее гнездо ПЭВМ. В процессе формирования управляющего сигнала участвуют два генератора ЦУГ1 и ЦУГ3. При этом ЦУГ1 работает в режиме третьего таймера (МС 580ВИ53), и ЦУГ3 в режиме первого. Сформированная пачка импульсов с выхода БС1 поступает на вход автоматического управления СД1. С выхода СД1 сигнал поступает на силовые ключи 60, которыми управляются ШД 15. The software 51 reads the program-command information block 50 into memory, from where the MP 49 reads it step by step and issues commands to the PS 47, which are first sent to the IFI 52, and through it to each TsUG 53 and to each of the LED 59. The system then presents two identical channels. Consider the principle of operation of one of them. PS 47 is inserted into the corresponding PC slot. In the process of generating the control signal, two generators ЦУГ1 and ЦУГ3 are involved. At the same time, ЦУГ1 operates in the third timer mode (MS 580VI53), and ЦУГ3 in the first mode. The formed burst of pulses from the output of BS1 is fed to the input of automatic control of SD1. From the output of SD1, the signal is supplied to power switches 60, which are controlled by SD 15.

Машина настраивается и работает следующим образом. The machine is configured and operates as follows.

В ПЭВМ 46 вставляют дискету с программой обработки заготовки 4. Записывают программу в оперативную память ПЭВМ. С помощью блока клавиатуры переводят манипулятор в режим ручного управления. На стол 3 кладут заготовку 4, подлежащую резке и закрепляют ее с помощью тисков 5. Свободную от заготовки поверхность стола закрывают резиновым ковриком 6. Выходные отверстия лазеров 23 и 24 с помощью блока клавиатуры 56 закрывают заслонкой 36. Включают и прогревают лазеры. С помощью манипулятора и блока клавиатуры 56 выводят резак 21 на край заготовки 4. Открывают заслонку 36, фокусируют луч лазера 23 на поверхности заготовки с помощью фокусирующей линзы 22 и путем перемещения заготовки домкратами 2 вдоль оптической оси линзы. Отмечают на лимбе рукоятки управления домкратами положение стола 3. Перемещают стол вниз на 1/3 толщины заготовки. С помощью зеркал механизма расширения сечения луча фокусируют луч второго лазера (24) на поверхности заготовки. Домкратами возвращают заготовку в первоначальное положение. Переводят манипулятор в режим автоматического управления и начинают автоматически управлять резаком и резкой. После выполнения программы резки лучи лазеров перекрываются заслонкой. A diskette with a workpiece processing program 4 is inserted into a personal computer 46. The program is written to the personal computer memory. Using the keyboard block, the manipulator is transferred to manual control mode. On the table 3 lay the workpiece 4 to be cut and fix it with a vise 5. The surface of the table free from the workpiece is covered with a rubber mat 6. The exit openings of the lasers 23 and 24 are closed by the keypad 56 with a shutter 36. The lasers are turned on and heated. Using the manipulator and keyboard block 56, the cutter 21 is brought to the edge of the workpiece 4. Open the shutter 36, focus the laser beam 23 on the surface of the workpiece using the focusing lens 22 and by moving the workpiece with jacks 2 along the optical axis of the lens. The position of table 3 is marked on the limb of the jack control handle. Move the table down 1/3 of the workpiece thickness. Using the mirrors of the mechanism for expanding the beam section, the beam of the second laser (24) is focused on the surface of the workpiece. Jacks return the workpiece to its original position. The manipulator is transferred to the automatic control mode and begins to automatically control the cutter and cutting. After completing the cutting program, the laser beams are blocked by a shutter.

Готовое изделие снимают со стола. The finished product is removed from the table.

Claims

1. LASER MACHINE FOR CUTTING FLAT Billets, containing two lasers, a bed, a table, a manipulator, consisting of a portal with a drive installed with the possibility of movement on guides mounted on the bed in a plane parallel to the plane of the table and below it, and a carriage with a drive installed with the possibility of moving on guides fixed on the portal in a plane parallel to the table plane, between the portal guides and the table plane, the manipulator control unit and the optical system consisting of focusing inza located above the table with the optical axis of the orthogonal plane of the table, and three flat opaque mirrors, one of which is located above the focusing lens at an angle of 45 ^o to the optical axis, and the laser beam damper with a drive, characterized in that one of the lasers is equipped with an expansion mechanism a beam section mounted coaxially with the optical axis of this laser, consisting of a support and two mirrors with curved working surfaces, one of which is convex with a diameter equal to the diameter of the laser beam section, and the other is concave with a central hole with a diameter equal to the diameter of the cross section of the laser beam, a concave mirror with a diameter equal to the diameter of the cross section of the extended laser beam, both mirrors are located coaxially with the optical axis by the working surfaces facing each other and are mounted on the support with the possibility of relative movement along the optical axis, and the optical axis of the lasers lie in one plane parallel to the plane of the table, the focusing lens and a flat mirror located at an angle of 45 ^o are mounted on the manipulator carriage, one of the other two flat mirrors made with a central hole with a diameter of not less than the diameter of the laser beam section and not more than the diameter of a convex mirror of the beam expansion mechanism and mounted on the portal at an angle of 45 ^o to the optical axis of the laser with a mechanism for expanding the laser beam section, and the second flat mirror mounted on the portal under angle to the optical axis of another laser, while the table is equipped with jacks mounted on the bed, and is installed with the ability to move along the optical axis of the focusing lens.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the working surfaces of the mirrors of the mechanism for expanding the cross section of the laser beam are made spherical.

3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that the portal and the carriage are equipped with each wheel pair, consisting of a support with a corner and pressure rollers, attachment points of the portal and the carriage to the support roller, two spring-loaded attachment points of the pressure roller to the corner of the support roller moreover, the attachment points of the portal and the carriage to the support roller are made L-shaped, the axis of each support roller is located in a plane parallel to the table plane, and grooves with straight generators are made on the rim of each of the rollers.

4. The machine according to claim 1, characterized in that the control unit of the manipulator contains a personal computer, a interface card and a motor control device, the interface board contains an interface device, three digital controlled generators and two coincidence units, and the engine control unit contains two integration units , two counters of the decoder, seven power keys, a keyboard unit, a voltage control device and a voltage controlled generator, while the personal computer is connected to the input of the interface device properties, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the first, second and third digital controlled oscillators, and the fourth output of the interface device is connected to the keyboard unit, the output of the first digital controlled generator is connected to the first input of the first coincidence block, the output of the second digital controlled generator connected to the first input of the second coincidence unit, and the output of the third digital controlled generator connected to the second inputs of the first and second coincidence units, outputs which are connected respectively to the first inputs of the first and second integration blocks, the second inputs of which are connected to the keyboard block through a voltage-controlled generator and voltage control devices, the outputs of the first and second integration blocks are connected respectively to the first inputs of the first and second decoder counters, the second inputs of which connected to the keyboard unit, three inputs of the first decoder counter through the first, second and third keys are connected to the portal drive motors, and three WTO outputs counter th decoder via the fourth, fifth and sixth power switches connected to the carriage drive motors, a keyboard unit via a power switch coupled to the valve actuator.