專利名稱：一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水導激光焦斑對準裝置，具體涉及一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置。
背景技術：
水導引激光加工技術作為激光加工技術的一個分支，今年來發展很快，由于其在很多方面優于傳統激光加工，已在微電子、醫療、航空制造等微細加工領域得到了應用，其特有的加工能力能保證高加工精度、高加工速度、極小加工作用力、極小熱影響區、無殘余應力、無裂紋等優點。水導激光巧妙的將激光導入高壓微水射流中，利用水束帶走加工中多余的熱量和殘渣，切割道干凈整齊。水導激光耦合裝置是設備的核心功能部件，而耦合裝置設計的關鍵在于激光焦斑對準裝置，現有裝置很難使激光焦斑準確的對入噴嘴中心，從而實現水束與激光的完美結合，難以保證耦合效率和劃切效果。柔性鉸鏈由于具有精確地微位移特性而在精密位移和轉角機構中廣泛采用，但現有的柔性鉸鏈為實現三維轉動而普遍采用彈性鋼板組合連接，加工和制造不方便，且精度較低。

發明內容
本發明為解決現有裝置不能使激光焦斑準確的對入噴嘴中心，導致耦合效率低，劃切效果差的問題，進而提出一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置。本發明為解決上述問題采取的技術方案是本發明包括內框體、中間框體、外框體、反射玻璃片、內框體微分頭、中間框體微分頭和兩個鋼球，本發明還包括兩個內框體十字架式柔性鉸鏈和兩個中間框體十字架式柔性鉸鏈，內框體、中間框體、外框體由內向外依次套裝，內框體的前面、中間框體的前面和外框體的前面分別各設有一個通孔，三個通孔的中心線重合，三個通孔構成激光輸送通道，內框體的兩側分別各設有一個內框體十字架式柔性鉸鏈，中間框體的正面和后面分別各設有一個中間框體十字架式柔性鉸鏈，每個內框體十字架式柔性鉸鏈位于內框體與中間框體之間，每個中間框體十字架式柔性鉸鏈位于中間框體與外框體之間，內框體微分頭通過一個鋼球安裝在內框體的上表面上，中間框體微分頭通過一個鋼球安裝在中間框體的上表面上，反射玻璃片安裝在內框體內，且反射玻璃片的反射面朝向激光輸送通道。本發明的有益效果是本發明利用十字架式柔性鉸鏈的結構彈性變形對轉角鏡頭進行精密角度微調，理論上調整分辨力可以無限小，利用彈簧進行預拉緊，可以避免柔性鉸鏈的零位遲滯。十字架柔性鉸鏈采用一體化線切割方式加工而成，制造方便，且由于采用整體對稱式結構，繞十字架中心自由度的轉動剛度較小，而其它自由度的剛度都比較大，空間結構性好。采用兩個十字架柔性鉸鏈為一組相比于采用一個十字架柔性鉸鏈作為一組的好處在于保證調節柔性基本不變的條件下，極大的增強了整體結構的穩定性，使得調節柔性與結構穩定性達到一個很好的平衡效果。本發明通過內框體微分頭和中間框體微分頭可精確調整反射玻璃片的二維反射角度，進而可使激光焦斑準確的對入噴嘴中心，改善了水導激光的加工質量，提高了工作效率和劃切效果，本發明結構簡單，操作簡單且方便。采用該種十字架柔性鉸鏈無論在加工制造、裝配方面還是在結構精度方面與采用薄鋼板彈性元件相比都具有較好的特性，而加工成本只稍有提高。


圖1是本發明的主剖視圖，圖2是本發明的部分安裝示意圖，圖3是本發明安裝內框體微分頭后的結構示意圖，圖4是本發明安裝中間框體微分頭后的結構示意圖，圖5是十字架柔性鉸鏈平面結構圖，圖6是四個十字架柔性鉸鏈與內框體安裝的爆炸示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1至圖6說明本實施方式,本實施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置包括內框體1、中間框體2、外框體3、反射玻璃片4、內框體微分頭5、中間框體微分頭6和兩個鋼球9，本實施方式還包括兩個內框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個中間框體十字架式柔性鉸鏈11，內框體1、中間框體2、外框體3由內向外依次套裝，內框體I的前面、中間框體2的前面和外框體3的前面分別各設有一個通孔，三個通孔的中心線重合，三個通孔構成激光輸送通道12，內框體I的兩側分別各設有一個內框體十字架式柔性鉸鏈10，中間框體2的正面和后面分別各設有一個中間框體十字架式柔性鉸鏈11，每個內框體十字架式柔性鉸鏈10位于內框體I與中間框體2之間，每個中間框體十字架式柔性鉸鏈11位于中間框體2與外框體3之間，內框體微分頭5通過一個鋼球9安裝在內框體I的上表面上，中間框體微分頭6通過一個鋼球9安裝在中間框體2的上表面上,反射玻璃片4安裝在內框體I內，且反射玻璃片4的反射面朝向激光輸送通道12。本實施方式中反射鏡片4的調整角度為2度-3度，分辨力無窮小。本實施方式中的兩個內框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個中間框體十字架式柔性鉸鏈11均由內環、四條肋板和外環組成，由于肋板具有一定的柔性，當內框體I和中間框體2具有相對力矩施加時，可實現內框體1、外框體3的相對轉動，從而帶動內框體I內的反射玻璃片4轉動。本實施方式中的兩個鋼球9有效的保護了內框體I和中間框體2的接觸表面，當鋼球使用過一段時間磨損后，可快速方便的進行更換。本實施方式中的兩個內框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個中間框體十字架式柔性鉸鏈11所采用的十字架為一體化加工成型，中間的十字架具有較大的柔性，進而保證十字架只在繞十字架中心回轉自由度具有較大的柔性，而在其它自由度具有較大的剛性。本實施方式采用了四個十字架結構，每兩個一組構成一個光學轉角鏡轉軸，其中一組控制內框架轉動，另一組控制外框架轉動，進而構成一套精密空間二維轉角系統。
具體實施方式
二 結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置還包括兩根拉伸彈簧13，內框體微分頭5的下端與中間框體2的內側壁通過一根拉伸彈簧13連接，中間框體微分頭6的下端與外框體3的內側壁通過一根拉伸彈簧13連接。本實施方式的技術效果是當本發明處于工作狀態時，兩根拉伸彈簧13處于拉伸狀態，避免了柔性鉸鏈的O位非線性，提高了位移精度。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置還包括激光入口通道7和激光反射出口通道8，激光入口通道7安裝在外框體3的正面，且激光入口通道7與激光輸送通道12連通，激光反射出口通道8安裝在外框體3的下表面上。本實施方式的技術效果是由于十字架柔性鉸鏈只在所需的繞十字架回轉中心自由度具有較小的剛度，而其它自由度都具有較大的剛度，因而空間解耦效果好，與薄鋼片柔性鉸鏈相比可以更精確調整激光對準位置，令聚焦激光點準確射入微水柱。其它組成及連接關系與具體實施方式
一或二相同。工作原理本發明使用時，激光由激光入口通道7入射，經反射玻璃片4反射后，由激光反射出口通道8射出；當旋轉內框體微分頭5時，通過鋼球向內框體I施加向下的力，由于內框體十字架柔性鉸鏈10具有柔性，當旋轉內框體微分頭5時，內框體I沿順時針方向轉動；當旋轉中間框體微分頭6時，由于中間框體十字架柔性鉸鏈11具有柔性，中間框體2沿逆時針方向轉動，兩個框體的轉動最終都會帶動反射玻璃片4轉動，;水導激光加工過程中，當聚焦焦斑沒有準確的對入噴嘴小孔內時，可通過調節內框體微分頭5和中間框體微分頭6準確的將聚焦焦斑對入噴嘴小孔內，最大限度的將激光能量耦合入水流中，滿足切割需要。
權利要求
1.一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置，它包括內框體(I)、中間框體(2)、 外框體(3)、反射玻璃片(4)、內框體微分頭(5)、中間框體微分頭(6)和兩個鋼球(9)，其特征在于所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置還包括兩個內框體十字架式柔性鉸鏈(10)和兩個中間框體十字架式柔性鉸鏈(11)，內框體(I)、中間框體(2)、外框體(3)由內向外依次套裝，內框體(I)的前面、中間框體(2)的前面和外框體(3)的前面分別各設有一個通孔，三個通孔的中心線重合，三個通孔構成激光輸送通道(12)，內框體(I)的兩側分別各設有一個內框體十字架式柔性鉸鏈(10)，中間框體(2)的正面和后面分別各設有一個中間框體十字架式柔性鉸鏈(11)，每個內框體十字架式柔性鉸鏈(10)位于內框體 (I)與中間框體(2)之間,每個中間框體十字架柔性鉸鏈(11)位于中間框體(2)與外框體 ⑶之間，內框體微分頭(5)通過一個鋼球(9)安裝在內框體⑴的上表面上，中間框體微分頭(6)通過一個鋼球(9)安裝在中間框體(2)的上表面上，反射玻璃片(4)安裝在內框體(I)內，且反射玻璃片(4)的反射面朝向激光輸送通道(12)。
2.根據權利要求1所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置，其特征在于 所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置還包括兩根拉伸彈簧(13)，內框體微分頭(5)的下端與中間框體(2)的內側壁通過一根拉伸彈簧(13)連接，中間框體微分頭(6) 的下端與外框體(3)的內側壁通過一根拉伸彈簧(13)連接。
3.根據權利要求1或2所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置，其特征在于所述一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置還包括激光入口通道(7)和激光反射出口通道(8)，激光入口通道(7)安裝在外框體(3)的正面，且激光入口通道(7)與激光輸送通道(12)連通，激光反射出口通道(8)安裝在外框體(3)的下表面上。
全文摘要
一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置，它涉及一種水導激光焦斑對準裝置，具體涉及一種十字架式柔性鉸鏈水導激光焦斑對準裝置。本發明為了解決現有裝置不能使激光焦斑準確的對入噴嘴中心，導致耦合效率低，劃切效果差的問題。本發明的內框體、中間框體、外框體由內向外依次套裝，內框體的前面、中間框體的前面和外框體的前面分別各設有一個通孔，每個內框體十字架式柔性鉸鏈位于內框體與中間框體之間，每個中間框體十字架式柔性鉸鏈位于中間框體與外框體之間，內框體微分頭通過一個鋼球安裝在內框體的上表面上，中間框體微分頭通過一個鋼球安裝在中間框體的上表面上，反射玻璃片安裝在內框體內。本發明用于水導引激光加工。
文檔編號B23K26/04GK103008880SQ20121055841
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者朱波, 馬洪文, 趙志明, 李冶, 陳申, 姜博 申請人:哈爾濱哈飛航空技術發展有限公司