一种激光光路传输结构的制作方法

专利名称：一种激光光路传输结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工技术，具体地说是一种新型两自由度转动激光光路传输结构，它使激光加工更加灵活。
背景技术：
目前随着CO2激光器性价比逐渐提高，大功率的激光加工设备多采用CO2激光发生器。为了保证光束质量的稳定，多数激光加工设备都是采用固定的激光光路。在加工复杂零件时，机床一般配置2-3自由度的工作台。这种形式的机床工作空间相对较小，很难实现大型工件加工，使激光柔性灵活的加工优势没有充分表现出来。要实现激光三维加工的灵活性，须采用运动光学系统。CO2激光的传输不能使用光纤，只能通过镜组来实现。在运动光学系统中，由于激光束是随着加工位置的变化而运动，激光束的能量分布和聚焦特性的变化会影响加工过程。如何解决好大功率激光加工系统在激光束的传输与聚焦中存在的问题，是进行三维激光加工的前提。带有两个转动自由度的激光头可以在三维空间调整激光束的方向，同X、Y、Z直线运动组合后既可实现5轴联动激光加工。目前，具有两个转动自由度的激光头结构在国内还未见报道，同类产品均为国外进口。

发明内容
为了解决现有技术中固定的激光光路形式的机床工作空间相对较小，很难实现大型工件加工的不足，本发明的目的是提供一种在保持机床工作空间相对大且可加工大型复杂工件的两自由度转动激光光路传输结构，它将激光传输技术与精密运动系统结合起来，形成5轴联动激光加工机床的核心技术之一。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案由机架、第一旋转轴、反射镜座、反射镜、第二旋转轴、反射聚焦镜座、反射聚焦镜组成，其中反射镜通过反射镜座安装在第一旋转轴上、位于入射激光束的光路中，反射聚焦镜通过反射聚焦镜座安装在第二旋转轴上，位于与入射的激光束垂直的光路上；机架安装在机床上；其中所述反射镜与第一旋转轴成45°安装，反射聚焦镜与第二旋转轴同轴安装；所述反射镜采用平面镜；反射聚焦镜采用抛物镜；第一旋转轴和第二旋转轴分别通过传动装置与电机的输出轴相连接；所述反射镜座绕机架中心转动式安装；反射聚焦镜座绕反射镜座中心转动式安装。
本发明具有如下优点1.本发明具有两个转动自由度，即第一旋转轴绕机架的中心轴转动，和第二旋转轴绕反射镜座的中心轴转动。采用本发明将激光传输技术与精密运动系统结合起来，能在保持机床工作空间相对大的同时加工大型且复杂的工件，可保证光束质量的稳定，充分发挥了激光加工的优势。
2.由于本发明机构本身不承受负载只负责激光的传输，因此该结构简单紧凑，体积小、重量轻，运动速度快、位置精度高且电机功率小降低了能耗。
3.本发明结构设计模块化，可灵活的装配、调整。所述反射镜座与反射聚焦镜座均为模块式，拆、装灵活。镜片安装在镜座内自成一体，维护、调试方便简单，于其他结构不相干涉。
4.由于模块化的设计，采用本发明可使光路调整过程简单有效。反射镜座与第一旋转轴、反射聚焦镜座与第二旋转轴可轻易分离，在保证了机械结构精度的前提下只需依次微调镜座，将经过反射镜和反射聚焦镜的光束调整到要求位置。
5.相对于多自由度运动工作台，本发明结构制造成本低。


图1为本发明结构简图。
具体实施例方式
本发明的详细说明如下本发明由机架1、第一旋转轴2、反射镜座3、反射镜4、第二旋转轴5、反射聚焦镜座6、反射聚焦镜7组成，其中8为入射的激光束。第一旋转轴2绕机架1的中心轴转动安装；反射镜座3安装在第一旋转轴2上；反射镜4安装在反射镜座3中，与第一旋转轴成45°；第二旋转轴5绕反射镜座3的中心轴转动安装；反射聚焦镜座6安装在第二旋转轴5上；反射聚焦镜7安装在反射聚焦镜座6中，与第二旋转轴同轴；机架1安装在机床上。
整个机构有两个转动自由度。即第一旋转轴2绕机架1的中心轴转动，和第二旋转轴5绕反射镜座3的中心轴转动。第一旋转轴2和第二旋转轴5分别由伺服电机通过传动装置驱动。
激光由CO2激光器发射出来后经过反射镜传送过来与第一旋转轴2同轴，激光束首先进入反射镜座3入射到与第一旋转轴2成45°放置的反射镜4上，折射90°后与第二旋转轴5同轴。激光束沿第二旋转轴5进入反射聚焦镜座6。安装在反射聚焦镜座6中的反射聚焦镜7为抛物镜，它与第二旋转轴5同轴安装，可将入射激光束折射90°后同时聚焦到加工位置。反射镜座3和反射聚焦镜座6随同第一旋转轴2和第二旋转轴5转动，激光的聚焦点即随着运动，实现激光的三维加工。
权利要求
1.一种激光光路传输结构，其特征在于由机架(1)、第一旋转轴(2)、反射镜座(3)、反射镜(4)、第二旋转轴(5)、反射聚焦镜座(6)、反射聚焦镜(7)组成，其中反射镜(4)通过反射镜座(3)安装在第一旋转轴(2)上，位于入射的激光束的光路中，反射聚焦镜(7)通过反射聚焦镜座(6)安装在第二旋转轴(5)上，位于与入射的激光束垂直的光路上，机架(1)安装在机床上。
2.按照权利要求1所述激光光路传输结构，其特征在于所述反射镜(4)与第一旋转轴(2)成45°安装，反射聚焦镜(7)与第二旋转轴(5)同轴安装。
3.按照权利要求1所述激光光路传输结构，其特征在于所述反射镜(4)采用平面镜；反射聚焦镜(7)采用抛物镜。
4.按照权利要求1所述激光光路传输结构，其特征在于第一旋转轴(2)和第二旋转轴(5)分别通过传动装置与电机的输出轴相连接。
5.按照权利要求1所述激光光路传输结构，其特征在于所述反射镜座(3)绕机架(1)中心转动式安装；反射聚焦镜座(6)绕反射镜座(3)中心转动式安装。
全文摘要
本发明公开一种激光光路传输结构，由机架、第一旋转轴、反射镜座、反射镜、第二旋转轴、反射聚焦镜座、反射聚焦镜组成，其中反射镜通过反射镜座安装在第一旋转轴上、位于入射激光束的光路中，反射聚焦镜通过反射聚焦镜座安装在第二旋转轴上，位于与入射的激光束垂直的光路中，机架安装在机床上。本发明将激光传输技术与精密运动系统结合起来，采用本发明可使机床工作空间相对大且可加工大型复杂工件。
文档编号G02B17/00GK101085492SQ20061004682
公开日2007年12月12日 申请日期2006年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者赵明扬, 杨瑞秋, 许石哲, 徐志刚 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所