專利名稱：氣動伺服調焦機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種調焦機構，特別涉及一種氣動伺服調焦機構。
背景技術：
激光加工設備利用高能激光束在材料或材料表面進行切割、焊接、雕刻、熱處理等。激光器發出的激光束經光路傳輸后，到達聚焦鏡，將光束聚焦，焦點處能量密度極大。不同的加工工藝，要求激光束的焦點相對于材料表面的位置不同，所以激光加工設備必須具備調整焦點的位置的功能。目前的激光加工設備中，調整焦點位置的方式主要有兩種:手動調焦(旋動位于激光加工頭上前端的電容隨動傳感器相對于聚焦鏡的距離)和伺服電機自動調焦(由伺服電機驅動聚焦鏡上下運動)。手動調整方式的缺點是調整效率低、操作不方便也不安全，伺服自動調整則結構復雜、成本高。

發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供了一種氣動伺服調焦機構，該氣動伺服調焦機構結構簡單、調節方便，制造成本低。本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:一種氣動伺服調焦機構，包括安裝座、鏡座、反射鏡和激光聚焦裝置，所述安裝座上設有一進光通道和一出光通道，鏡座嵌設于安裝座上，反射鏡固定于鏡座上，反射鏡內部形成一壓力腔，該壓力腔通過壓力接口與外界氣源連通，反射鏡壓力腔朝向安裝座內部的一側壁為受壓力曲率能夠發生變化的鏡片膜，該鏡片膜能夠將進光通道內的光束反射后經出光通道射入激光聚焦裝置的光束通道內。作為本發明的進一步改進，所述反射鏡內的鏡片膜側壁上設有傳感器，所述傳感器能夠檢測鏡片膜變形量。作為本發明的進一步改進，所述傳感器為一金屬應變片。作為本發明的進一步改進，所述反射鏡壓力腔的壓力接口處設有一伺服比例閥，還設有一控制系統，傳感器傳信于控制系統，控制系統控制伺服閥調整進入壓力腔的氣體壓力。作為本發明的進一步改進，所述反射鏡上設有相互連通的供冷卻介質流通的進口、出口和冷卻通道。作為本發明的進一步改進，激光聚焦裝置包括一腔體，該腔體內設有一供光束通過的通道，該通道內嵌設有一聚焦透鏡。作為本發明的進一步改進，所述激光聚焦裝置的聚焦透鏡軸向兩側分別設有至少一個防護鏡。作為本發明的進一步改進，所述安裝座上進光通道和出光通道呈相互垂直設置，反射鏡傾斜地安裝在鏡座上，鏡 座通過兩個微調螺釘和一個固定螺釘固定在安裝座上，兩個微調螺釘一個固定螺釘分別位于方形鏡座的三個角處，且兩微調螺釘位于鏡座的一條對角線上。本發明的有益效果是:本發明通過氣壓使鏡片膜曲率發生變化來實現反射鏡的快速調焦，其結構簡單，使用方便，加工制造費用低。


圖1為本發明的結構原理示意圖；圖2為本發明的立體圖。
具體實施 方式實施例:一種氣動伺服調焦機構，包括安裝座4、鏡座2、反射鏡3和激光聚焦裝置，所述安裝座4上設有一進光通道和一出光通道，鏡座2嵌設于安裝座4上，反射鏡3固定于鏡座2上，反射鏡3內部形成一壓力腔301，該壓力腔301通過壓力接口 30與外界氣源連通，反射鏡3壓力腔301朝向安裝座4內部的一側壁為受壓力曲率能夠發生變化的鏡片膜305，該鏡片膜305能夠將進光通道內的光束反射后經出光通道射入激光聚焦裝置的光束通道內，激光束I經反射鏡3的鏡片膜305反射后進入激光聚焦裝置聚焦于焦點，然后進行激光切割，壓力氣體由壓力接口 30進入壓力腔301內，壓力使鏡片膜305發生微形變，從而使鏡片膜305的反射面的曲率發生變化，通過調節壓力腔301內氣體的壓力，可得到不同的曲率，反射面可以呈現為平面、凸球面、凹球面。假定入射光束為平行光，經平面反射后，仍然為平行光束，經凸球面反射后，為發散光束，經凹球面發散后，為匯聚光束。相應地，經過聚焦鏡聚焦后，焦點位置也不同。這就實現了通過氣體壓力調整焦點位置，滿足了不同的加工工藝對激光束的焦點位置的需求。所述反射鏡3內的鏡片膜305側壁上設有傳感器，所述傳感器能夠檢測鏡片膜305變形量，該傳感器檢測鏡片膜305的應變量，從而換算出反射面的曲率變化量。所述傳感器為一金屬應變片。所述反射鏡3壓力腔301的壓力接口 30處設有一伺服比例閥，還設有一控制系統，傳感器傳信于控制系統，控制系統控制伺服閥調整進入壓力腔301的氣體壓力，從而實現反射面的曲率的自動智能調節，使進入到壓力腔301的氣體壓力是精確可調的。所述反射鏡3上設有相互連通的供冷卻介質流通的進口、出口和冷卻通道，具有高能量密度的激光束長時間照射反射鏡3可導致其變形，影響其壽命，甚至燒損鏡片。所以需要對反射鏡3進行降溫，冷卻劑由進口進入反射鏡3，經過反射鏡3內的冷卻通道，從出口流出，實現對反射鏡3的冷卻。所述激光聚焦裝置包括一腔體8，該腔體8內設有一供光束通過的通道，該通道內嵌設有一聚焦透鏡6。所述激光聚焦裝置的聚焦透鏡6軸向兩側分別設有至少一個防護鏡5，聚焦透鏡6上部的防護鏡5可阻擋其上部光路中運動件的碎屑和油脂的污染，聚焦透鏡6下部的防護鏡5可阻擋來自加工件熔渣和金屬蒸汽噴濺，有效保護了聚焦透鏡6不被污染和損傷，有效延長了聚焦透鏡6的使用壽命。所述安裝座4上進光通道和出光通道呈相互垂直設置，反射鏡3傾斜地安裝在鏡座2上，鏡座2通過兩個微調螺釘和一個固定螺釘固定在安裝座4上，兩個微調螺釘一個固定螺釘分別位于方形鏡座2的三個角處，且兩微調螺釘位于鏡座2的一條對角線上，調節微調螺釘，鏡座2相對于安裝座4的位置就會改變，從而實現對可變曲率反射鏡3相對入射激光束的姿態調整。 ·
權利要求
1.一種氣動伺服調焦機構，其特征在于:包括安裝座(4)、鏡座(2)、反射鏡(3)和激光聚焦裝置，所述安裝座(4)上設有一進光通道和一出光通道，鏡座(2)嵌設于安裝座(4)上，反射鏡(3)固定于鏡座(2)上，反射鏡(3)內部形成一壓力腔(301)，該壓力腔(301)通過壓力接口(30)與外界氣源連通，反射鏡(3)壓力腔(301)朝向安裝座(4)內部的一側壁為受壓力曲率能夠發生變化的鏡片膜(305)，該鏡片膜(305)能夠將進光通道內的光束反射后經出光通道射入激光聚焦裝置的光束通道內。
2.根據權利要求1所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述反射鏡(3)內的鏡片膜(305)側壁上設有傳感器，所述傳感器能夠檢測鏡片膜(305)變形量。
3.根據權利要求2所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述傳感器為一金屬應變片。
4.根據權利要求3所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述反射鏡(3)壓力腔(301)的壓力接口(30)處設有一伺服比例閥，還設有一控制系統，傳感器傳信于控制系統，控制系統控制伺服閥調整進入壓力腔(301)的氣體壓力。
5.根據權利要求 1所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述反射鏡(3)上設有相互連通的供冷卻介質流通的進口、出口和冷卻通道。
6.根據權利要求1所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:激光聚焦裝置包括一腔體(8),該腔體(8)內設有一供光束通過的通道，該通道內嵌設有一聚焦透鏡(6)。
7.根據權利要求5所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述激光聚焦裝置的聚焦透鏡(6)軸向兩側分別設有至少一個防護鏡(5)。
8.根據權利要求1所述的氣動伺服調焦機構，其特征在于:所述安裝座(4)上進光通道和出光通道呈相互垂直設置，反射鏡(3)傾斜地安裝在鏡座(2)上，鏡座(2)通過兩個微調螺釘和一個固定螺釘固定在安裝座(4)上，兩個微調螺釘一個固定螺釘分別位于方形鏡座(2)的三個角處，且兩微調螺釘位于鏡座(2)的一條對角線上。
全文摘要
本發明公開了一種氣動伺服調焦機構，包括安裝座、鏡座、反射鏡和激光聚焦裝置，所述安裝座上設有一進光通道和一出光通道，鏡座嵌設于安裝座上，反射鏡固定于鏡座上，反射鏡內部形成一壓力腔，該壓力腔通過壓力接口與外界氣源連通，反射鏡壓力腔朝向安裝座內部的一側壁為受壓力曲率能夠發生變化的鏡片膜，該鏡片膜能夠將進光通道內的光束反射后經出光通道射入激光聚焦裝置的光束通道內，本發明通過氣壓使鏡片膜曲率發生變化來實現反射鏡的快速調焦，其結構簡單，使用方便，加工制造費用低。
文檔編號B23K26/04GK103231166SQ20121033751
公開日2013年8月7日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者沈暉, 龔張平, 施志虎 申請人:蘇州領創激光科技有限公司