Устройство для крепления и смены оптических головок лазерных технологических комплексов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1796384 23 К 26/00 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ установки " азег Огез)еп)".е свидетельство 23 К 26/00, 1989 ретение относитния, точнее, к обин с помощью х комплексов.для крепления и к лазерных техно- воем составе верприводами переной оси и вокруг Предполагаемое изоб ся к области машинострое работке деталей маш лазерных технологически Известно устройство смены оптических голово логических комплексов (6 Устройство имеет в с тикальный манипулятор с мещения вдоль вертикал(71) Научно-исследовательский центр потехнологическим лазерам АН СССР(56) Пятиосевой лазерный резательный станок с автофокусировкой "Тгоп)атй 5000"Проспект фирмы "Тгцп) рГ;ФРГ,Заявка 62 - 118993, Япония, МКИ В 23 К26/02, В 23 К 26/04, заявл. 19.11.85 г. В60-257573, опубл. 30.5.87 г. Держатель дляпозиционирования лазерной выходной оптической системы, Р)К "Сварка", 1988,5.63,557 П,Заявка 62-124091, Япония, МКИ В 23 К26/04, В 23 К 26/08 заявл, 22,11,85 М 60261523, опубл. 5.06,87 Машина для лазерной обработки РЖ "Сварка", 1988,5,63.557 П.Проспект фирмы "Орбп)о" установки(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ И СМЕНЫ ОПТИЧЕСКИХ ГОЛОВОК ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ (57) Использование: устройство для крепления и смены оптических головок лазерных технологических комплексов используется для пространственной обработки. Устройство позволяет проводить автоматическую смену оптических головок. Область применения - работа в составе гибких производственных систем с использованием лазеров. Сущность изобретения: устройство содержит цанговый захват, толкатель, г невмоцилиндр, которые используются для эа- М хвата оптических головок и одновременно служат элементами лучепровода; В устройстве имеется коллектор, который позволяет осуществлять вращение оптической головки неограниченное количество раз, что оченьюиееФ важно в практике обработки цилиндрических деталей, В данном устройстве автоматический захват производится за счет О поступательных перемещений, что позволя- О ет упростить конструкцию и повысить точ- д ность стыковки, 3 ил, ООфь нее, подшипниковый узел, байонетнцй захват оптических головок, механизм автоматического разъема коммуникаций, систему фиксации оптической головки в заданном положении, магазин с оасположенными в нем сменными оптическими головками. Байонетный захват данного устройства дает возможность менять оптические головки и, тем самым, автоматически переходить с одного вида лазерной обработки на другой.Конструкция этого устройства наиболееблизка к заявляемому и принята за прототип. Однако, данное устройство имеет следующие недостатки;1. Невозможность осуществления вращения оптической головки неограниченноеколичество оборотов, что часто необходимона практике, например, при поверхностнойзакалке внутренних поверхностей цилиндрических деталей. Шланги для подвода технологического газа и охлаждающей водывыходят из неподвижного относительновертикальной оси вертикального манипулятора и крепятся к вращающейся вокруг этойоси оптической головке. Поэтому, макси-,мально возмокный угол поворота оптической головки данного устройгтва зависит отдлины подводящих шлангов и составляетобычно 360-400 град. Увеличение длинышлангов для достижения большего количества оборотов оптической головки веде к ихзакручиваниа, свисэнию, что приводит к ихперегибам, а при больших свисаниях - кпережегу отраженных лазерным излучением. Кроме того, свисающие шланги могутзадевать различные элементы вертикального манипулятора и оптической головки, чтосоздает помехи при вращении оптическойголовки.2, Механизм автоматического разьемакоммутаций расположен в стороне от центрируащей конической части оптической головки, Это требует ега очень точнойнастройки, так как его верхняя часть можетсвободно вращаться вокруг вертикальнойоси и возможна нестыковка верхних и нижних элементов механизма,Для достижения герцле гичности соеди-.нения механизма автоматического раэьема коммутаций необходимы усилия приего сть 1 ковке, Наличие допалнительнь 1 хсил при автоматической стыковке оптических головок, расположенных не на осиоснавнь 1 х сил, используемых при стыковке, совпадающей с осью проходящего лазерного излучения, ведет к появлениюопрокидывающего момента и увеличениюмощности привода,3. Присоединение оптической головки квертикальному манипулятору.Целью изобретения является расширение технологических возможностей комплекса, повышение надежности крепления иупрощение системы фиксации оптическойголовки в заданном положении,Схема устройства показана на фиг. 1-3,Устройство состоит из вертикальногоманипулятора 1, механизма вертикальногоперемещения 2, механизма вращения 3.Под вертикальным манипулятором рэсположен магазин 4 с оптическими головками 5.Механизм вращения оптических головок состоит из двигателя 6, ременной передачи 7,подшипникового узла 8 и шпинделя 9. Цанговый захват 10 имеет шесть шариков 11.Цанговый захват через резьбу закреплен натолкателе 12, Хвостовая часть оптическихголовок 5 выполнена в виде трубы с наконечником под цанговый захват. Излучение10 лазера подается в оптическую головку черезлучепровод, состоящий из цангового захвата, толкателя и поршня 18. Магазин 4 имеетпривод из цангового захвата, толкателя ипоршня 18, магазин 4 имеет привод враще 15 ния 13 верхней плиты 14 вокруг вертикальной оси, На шпиндель 9 опирается пакеттарельчатых пружин 15, На корпусе подшипникового узла закреплены расположенные по радиусу под углом 120 градусов 320 шпильки 16, на которых в свою очередь закреплен пневмоцилиндр 17, в котором рас - положен поршень 18. На верхней крышкепневмоцилиндра закреплены концевые выключатели 19 и штуцер 20 для подвода воды.25 В гнездах магазина расположены пружинные замки 21. Все оптические головки имеют одинаковый направляющий флэнец 22.Во фланце шпинделя 9 расположены на одном радиусе (сечение А-А) запирающие кла 30 паны 23.Коллектор для передачи охлаждающейводы и технологических газов в оптическуюголовку состоит из неподвижного внешнегокольца 24, к которому закреплены с внешней стороны штуцера 25, и подвижноговнутреннего кольца 26, имеющего кольцевые проточки для прохождения технологических газов, охлаждающей воды,дренажную проточку, а также для установки40 прокладок 27,Устройство работает следующим образом,Выходящий иэ лазера луч попадаетвнутрь общего лучепровода, и далее по сис 45 теме поворотных зеркал в оптическую головку 5, где он фокусируется и направляетсяна обрабатываемую деталь, По окончанииоперации обработки вертикальный манипулятор 1 с помощью механизма вертикально 50 го перемещения 2 опускает оптическуюголовку 5 в гнездо магазина 4, после чего впневмоцилиндр 17, опирающийся нашпильки 16, через штуцер 20 начинает поступать воздух. Поршень 18 приходив дви 55 жение, надавливает на толкатель 12,сжимая пакет тарельчатых пружин 15. Цанговый захват 10, связанный с толкателем 12,опускается, шарики 11 отходят к стенкамшпинделя 9, освобождая оптическую головку 5. Пружинные замки 21 производят зажим направляющего фланца 22 оптической головки. Тем самым осуществляется точная установка оптической головки в гнездо магазина. При опускании цангового захвата на величину рабочего хода срабатывает датчик положения 19, подающий сигнал на прекращение подачи воздуха в пневмоцилиндр 17, и цанговый захват 10 затягивается тарельчатыми пружинами 15 в шпиндель 9. При подьеме цанговый захват через толкатель 12 нажимает на поршень 18. Поршень 18, поднимаясь, воздействует на датчик 19, подающий управляющий сигнал на поднятие вертикального манипулятора 1,Система автоматического разьема коммуникаций работает следующим образом,Подаваемые в штуцера 25 охлаждающая вода и технологические газы проходят неподвижное внешнее кольцо 24 и попадают на кольцевые проточки внутреннего кольца 26. При работе механизма вращения 3 движение от двигателя передается через ременную передачу 7 и подшипниковый узел 8 на внутреннее кольцо 26. Через внутренние сверления этого кольца вода и технологические газы поступают в оптическую головку 5,При освобождении оптической головки из цангового захвата клапан 23 опускается и не допускает утечек воды из системы при отстыковании оптической головки. По сигналу от системы управления передвижной магазин 4 выводит отсоединенную головку из-под лучепровода при помощи привода вращения 12, который вращает плиту 13,Присоединение новой оптической головки осуществляется в обратной последовательности. По команде от системы управления привод вращения 13 вращает верхнюю плиту 14 магазина 4, подводя гнездо с нужной оптической головкой под луче- провод, Механизм вертикального перемещения 8 опускает вертикальный манипулятор 1, срабатывает датчик, расположенный в гнезде магазина 4, начинается . подача воздуха в пневмоцилиндр 17, цанговый захват 11 опускается на величину рабочего хода, срабатывает датчик 19, Воздух перестает поступать в пневмоцилиндр 17.Пакет тарельчатых пружин 16 начинает раз жиматься и цанговый захват 11 затягиваетоптическую головку 5, Направляющий фланец 22 нажимает на клапан 23 механизма быстроразъемного соединения коммуникаций.10 Механизм вертикального перемещения8 поднимает вертикальный манипулятор 1.Пружинные замки 21 при этом освобождают направляющий фланец 22 из гнезда магазина, Затем вертикальный манипулятор пере мещает оптическую головку в зонуобработки и включается луч лазера,Предложенное устройство являетсяуниверсальным и может быть использовано в лазерных технологических комплексах 20 портального, мостового, смешанных типов,а также в комплексах, созданных на базе двухкоординатных столов;. Формула изобретения25Устройство для крепления и смены оптических головок лазерных технологических комплексов, содержащее вертикальный манипулятор с лучепроводом, механизмы вер тикального перемещения и вращения,механизм захвата и магазин с гнездами и пружинными замками, в котором размещены сменные оптические головки с направляющимифланцами,отлича ю щееся тем, 35 что, с целью повышения производительности, надежности и безопасности работ, механизм захвата выполнен в виде полой цанги, подпружиненного толкателя, полого поршня и пневмоцилиндра, связанных с лу чепроводом, при этом толкатель выполнен ввиде трубы, полая цанга закреплена на одном конце толкателя, другой конец которого подпружинен посредством тарельчатых пружин относительно поршня, а поршень 45 размещен в пневмоцилиндре с возможностью взаимодействия с толкателем, 17963841796384 Составитель А.СафоновТехред М.Моргентал Корректор В.Петраш Редактор Т,Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 618 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5