[發明專利]一種球面經緯激光加工裝置及方法

在審

• 申請號: 202210006387.6
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114131183A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 許靚;徐珺
• 申請（專利權）人: 武漢光涵科技有限公司
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種球面經緯激光加工裝置及方法，包括平臺，經度運動系統，緯度運動系統，垂軸運動系統，激光頭，真空吸附系統，其中，真空系統將球體吸附固定在經度運動系統上，經度運動系統固定在底座上，包括經度運動回轉驅動系統，驅動電機，將球沿著垂軸做經旋轉運動；緯度運動系統包括一個回轉驅動和L形臂，L形臂固定激光頭，緯度運動回轉驅動的中心軸為水平方向，且與經度運動回轉驅動的中心軸垂直相交于一點，該交點位置與球體的中心相重合。球體的經度運動和激光頭的緯度運動形成矢量合成。將球體表面的三維直角坐標點變換為二維經緯坐標，完成球體表面的激光三維加工。

技術領域

本發明涉及激光加工技術 ，尤其是涉及一種球面經緯激光加工裝置及方法。

背景技術

激光切割和激光雕刻技術已經廣泛應用于平面板材的加工，隨著三維數控技術的發展，三維切割已開始應用于非平面的切割，采用機械手配合激光頭已經能夠較好地進行三維產品的激光切割，其中一個問題，就是當切割的材料體積越大，關節臂的回旋空間要求越大，機械手的關節臂的臂長增加，并且所要求的力矩越大，導致的設備成本直線上升，并且后期維護成本也升高。提高了產品的加工成本。

本發明所要解決的問題，就是針對球體或橢球體的激光切割或雕刻技術，采用球面經緯激光加工裝置，利用蝸輪蝸桿傳動原理，能夠將激光頭在球體或橢球體表面的運動分解為球體的經度運動和激光頭的緯度運動，并將兩者進行矢量合成。本技術大大降低設備的成本，特別適合大尺寸大體積或者整體球面或橢球面的表面激光加工。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種球面經緯激光加工裝置及方法，解決現有技術中結構復雜，關節臂的回旋空間要求越大，機械手的關節臂的臂長增加，并且所要求的力矩越大，導致的設備成本直線上升，并且后期維護成本也升高的問題，本系統非常容易用于做球面的近乎整體的激光加工，而且理論上球體尺寸不受限制，都可以采用該方式實現加工。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種球面經緯激光加工裝置及方法，包括平臺、支架、垂軸運動系統、經度運動系統、緯度運動系統、真空系統、激光頭，經度運動系統固定在平臺上，經度運動系統的經度運動回轉驅動帶動球體托架和球體托架上的球做經度運動，緯度運動系統固定在支架上，緯度運動系統的緯度運動回轉驅動帶動L形臂和固定在L形臂上的激光頭做緯度運動。經度運動回轉驅動的中心軸和緯度運動回轉驅動的中心軸相互垂軸并相交于一點。球體的經度運動和激光頭的緯度運動，兩者矢量疊加，從而形成激光頭在球體表面的三位運動。從而實現球體的激光加工。垂軸運動系統帶動緯度運動系統做上下運動從而帶動緯度運動回轉驅動的中心軸做上下平移，從而調整兩個軸線交點位置做上下平移。并將該交點于球體中心重合，這樣就可以適應不同直徑球體的激光加工。

優選的，球體托架上有個簧片。將球體表面與球體托架本體相連，從而可以將金屬的球體通過球體托架來接地。這樣可以將金屬材質的球體良好接地，便于激光切割等加工。

優選的，球體托架可以通過變化尺寸和形狀，從而可以完成幾乎整個球體的激光加工。

優選的，改變激光波長，可以用于金屬，也可以用于非金屬材質的激光加工。

優選的，改變平臺和支架的方位，亦可以將該經緯球面加工方式做經緯度之間的交換或者用于不同方位的經緯球面激光加工。

優選的，采用回轉驅動或者其他類似的傳動機構，可以提高系統的性能以及擴展應用場合。

附圖說明

圖1為本發明的一種球面經緯激光加工裝置及方法的結構圖；

其中，附圖標記為：1、平臺；2、支架；3、提拉電機；4、螺紋拉桿；5、滑軌；6、滑塊；7、固定板；8、L形臂；9、緯度運動回轉驅動；10、緯度運動驅動電機；11、激光頭；12、球體；13、球體支架；14、經度運動回轉驅動；15、經度運動驅動電機；16、底座；17、密封膠圈；18、真空管接口；19、金屬簧片。

具體實施方式