激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備，涉及激光燒結(jié)成型【技術(shù)領(lǐng)域】?？蓴U(kuò)展激光掃描頭的功能，有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。所述激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭，包括：激光源、振鏡系統(tǒng)和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光依次通過(guò)所述振鏡系統(tǒng)和所述變焦裝置，所述振鏡系統(tǒng)可實(shí)時(shí)改變所述激光的方向，所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。本發(fā)明提供的激光掃描頭用于激光燒結(jié)設(shè)備。
【專利說(shuō)明】激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可選擇激光燒結(jié)成型【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]選擇性激光燒結(jié)(Selective laser sintering,簡(jiǎn)稱SLS)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)粉末材料(簡(jiǎn)稱粉料)，并使燒結(jié)成型的各固化層疊加生成所需形狀的零件的技術(shù)，通常，在進(jìn)行激光燒結(jié)前，需要對(duì)加工粉料進(jìn)行預(yù)熱，以提高燒結(jié)速度效率，并防止在激光直接燒結(jié)的過(guò)程中產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)生殘余應(yīng)力，使零件的性能降低，但為了避免粉料在燒結(jié)前已經(jīng)成型，粉料在預(yù)熱時(shí)溫度需要低于燒結(jié)時(shí)的溫度；另外，在進(jìn)行激光燒結(jié)后，需要對(duì)燒結(jié)的區(qū)域進(jìn)行重熔，從而對(duì)材料進(jìn)行重組，使因燒結(jié)不完全而產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷在重熔過(guò)程中消除，提高零件的使用性能，在重熔時(shí)，粉料的溫度可低于燒結(jié)時(shí)粉料的溫度。
[0003]激光掃描頭作為激光燒結(jié)的重要組成部分，用于發(fā)出激光燒結(jié)過(guò)程需要的激光，粉料在激光照射下被燒結(jié)成型，為了保證粉料在照射時(shí)達(dá)到燒結(jié)溫度，現(xiàn)有的激光掃描頭發(fā)出的是聚焦后的激光，且焦點(diǎn)在需要燒結(jié)的粉料上，但聚焦后的激光的光能量密度較高，使粉料的溫度較高，不適宜進(jìn)行預(yù)熱和重熔，因此，在現(xiàn)有的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)中，一個(gè)激光掃描頭無(wú)法用于實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、燒結(jié)和重熔三種工藝，功能較為單一，且需要增加其他裝置才能實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、燒結(jié)和重熔，這不利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供的激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備，可擴(kuò)展激光掃描頭的功能，有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭，包括:激光源、振鏡系統(tǒng)和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光依次通過(guò)所述振鏡系統(tǒng)和所述變焦裝置，所述振鏡系統(tǒng)可實(shí)時(shí)改變所述激光的方向，所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0007]進(jìn)一步地，所述變焦裝置包括變焦透鏡和變焦控制裝置，所述激光通過(guò)所述振鏡系統(tǒng)后可通過(guò)所述變焦透鏡，所述變焦控制裝置可控制所述變焦透鏡，使通過(guò)所述變焦透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可改變聚焦后的激光的焦距。
[0008]優(yōu)選地，所述變焦透鏡為液晶透鏡，所述激光源發(fā)出的激光為線偏振態(tài)，所述變焦控制裝置通過(guò)控制所述液晶透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓控制所述液晶透鏡。
[0009]更進(jìn)一步地，所述液晶透鏡包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相對(duì)的表面上分別形成有第一電極和第二電極，所述第一電極與所述第二電極間的半圓形區(qū)域填充有液晶，所述半圓形區(qū)域以外填充有聚合物，所述第一電極和所述第二電極均與電源連接，所述電源可提供使所述液晶在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)所述液晶處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述聚合物對(duì)所述激光的折射率與所述液晶對(duì)所述激光的折射率一致，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述液晶處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶對(duì)所述激光的折射率大于所述聚合物對(duì)所述激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0010]優(yōu)選地，所述激光源為CO2激光器或Nd: YAG激光器。
[0011]進(jìn)一步地，所述激光掃描頭還包括殼體，所述激光源、所述振鏡系統(tǒng)和所述變焦裝置均設(shè)于所述殼體內(nèi)且與所述殼體固定連接。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光燒結(jié)設(shè)備，包括工作臺(tái)和激光掃描頭，所述激光掃描頭發(fā)出的激光可照射在所述工作臺(tái)內(nèi)的粉料上，所述激光掃描頭為上述任一技術(shù)方案中所述的激光掃描頭。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種激光掃描頭及第一種激光燒結(jié)設(shè)備，其中，所述激光掃描頭包括激光源、激光變向裝置和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光依次通過(guò)所述激光變向裝置和所述變焦裝置，由所述激光變向裝置改變所述激光的方向，便于在粉料上燒結(jié)出零件的截面圖形，同時(shí)，由于所述變焦裝置使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，使得當(dāng)需要對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，可通過(guò)所述變焦裝置使激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，降低光能量密度，從而可對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，可通過(guò)所述變焦裝置使激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)成型完成后，可通過(guò)所述變焦裝置使激光再次處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)燒結(jié)后的粉料進(jìn)行重熔，從而可由一個(gè)激光掃描頭完成預(yù)熱、燒結(jié)和重熔三個(gè)加工步驟，擴(kuò)展了激光掃描頭的功能，并有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭，包括:激光源、反射鏡和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光經(jīng)所述反射鏡的反射后，可通過(guò)所述變焦裝置，所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0015]進(jìn)一步地，所述變焦裝置包括變焦透鏡和變焦控制裝置，所述激光經(jīng)所述反射鏡的反射后，可通過(guò)所述變焦透鏡，所述變焦控制裝置可控制所述變焦透鏡，使通過(guò)所述變焦透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可改變聚焦后的激光的焦距。
[0016]優(yōu)選地，所述變焦透鏡為液晶透鏡，所述變焦控制裝置通過(guò)控制所述液晶透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓控制所述液晶透鏡。
[0017]更進(jìn)一步地，所述液晶透鏡包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相對(duì)的表面上分別形成有第一電極和第二電極，所述第一電極與所述第二電極間的半圓形區(qū)域填充有液晶，所述半圓形區(qū)域以外填充有聚合物，所述第一電極和所述第二電極均與電源連接，所述電源可提供使所述液晶在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)所述液晶處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述聚合物對(duì)所述激光的折射率與所述液晶對(duì)所述激光的折射率一致，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述液晶處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶對(duì)所述激光的折射率大于所述聚合物對(duì)所述激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0018]優(yōu)選地，所述激光源為CO2激光器或Nd: YAG激光器。
[0019]進(jìn)一步地，所述激光掃描頭還包括殼體，所述激光源、所述反射鏡和所述變焦裝置均設(shè)于所述殼體內(nèi)且與所述殼體固定連接。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光燒結(jié)設(shè)備，包括工作臺(tái)和激光掃描頭，所述激光掃描頭發(fā)出的激光可照射在所述工作臺(tái)內(nèi)的粉料上，所述激光掃描頭為上述任一技術(shù)方案所述的激光掃描頭，所述工作臺(tái)和所述激光掃描頭可在水平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)。
[0021]進(jìn)一步地，還包括第一移動(dòng)裝置和/或第二移動(dòng)裝置，所述第一移動(dòng)裝置設(shè)置于激光掃描頭上，所述第一移動(dòng)裝置可使所述激光掃描頭相對(duì)于所述工作臺(tái)在水平面內(nèi)移動(dòng)，所述第二移動(dòng)裝置設(shè)置于工作臺(tái)上，所述第二移動(dòng)裝置可使所述工作臺(tái)相對(duì)于所述激光掃描頭在水平面內(nèi)移動(dòng)。
[0022]本發(fā)明實(shí)施提供的第二種激光掃描頭及第二種激光燒結(jié)設(shè)備，其中，所述激光掃描頭包括激光源、反射鏡和變焦裝置，由所述反射鏡將所述激光源發(fā)出的激光發(fā)射至所述變焦裝置，由于所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，同時(shí)，所述工作臺(tái)和所述激光掃描頭可在水平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)，使得通過(guò)所述工作臺(tái)和所述激光掃描頭在水平面內(nèi)的相對(duì)移動(dòng)，可實(shí)時(shí)改變激光在粉料上的照射區(qū)域，便于在粉料上燒結(jié)出零件的截面圖形，從而避免了使用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的振鏡系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)改變所述激光方向；當(dāng)需要對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，可通過(guò)所述變焦裝置使激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，降低光能量密度，從而可對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，可通過(guò)所述變焦裝置使激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)成型完成后，可通過(guò)所述變焦裝置使激光再次處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)燒結(jié)后的粉料進(jìn)行重熔，從而可由一個(gè)激光掃描頭完成預(yù)熱、燒結(jié)和重熔三個(gè)加工步驟，擴(kuò)展了激光掃描頭的功能，并有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的第一種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭的示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明提供的第一種激光燒結(jié)設(shè)備的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明提供的第二種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明提供的第二種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭安裝第一移動(dòng)裝置后的示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明提供的第二種激光燒結(jié)設(shè)備的示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明提供的激光掃描頭的第一種液晶透鏡的狀態(tài)圖一；
[0029]圖7為本發(fā)明提供的激光掃描頭的第一種液晶透鏡的狀態(tài)圖二 ；
[0030]圖8為本發(fā)明提供的激光掃描頭的第二種液晶透鏡的狀態(tài)圖一；
[0031]圖9為本發(fā)明提供的激光掃描頭的第二種液晶透鏡的狀態(tài)圖二。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0034]術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0035]參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明提供的第一種激光掃描頭的一個(gè)具體實(shí)施例，本實(shí)施例所述的激光掃描頭1，包括:激光源11、振鏡系統(tǒng)12和變焦裝置13，激光源I發(fā)出的激光2依次通過(guò)振鏡系統(tǒng)12和變焦裝置13，振鏡系統(tǒng)12可實(shí)時(shí)改變激光2的方向，在粉料上按照待制零件的截面圖形掃描粉料，變焦裝置13可使激光2處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，由于聚焦?fàn)顟B(tài)的激光2的光能量密度大于非聚焦?fàn)顟B(tài)的激光2的光能量密度，因此可用聚焦?fàn)顟B(tài)的激光2進(jìn)行燒結(jié)成型，用非聚焦?fàn)顟B(tài)的激光2進(jìn)行預(yù)熱和重熔。
[0036]在本實(shí)施例中，當(dāng)需要對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，可通過(guò)變焦裝置13使激光2處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，降低光能量密度，從而可對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，可通過(guò)變焦裝置13使激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)，且聚焦后的激光2的焦點(diǎn)位于粉料上，然后，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)成型后，可通過(guò)變焦裝置13使激光再次處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)燒結(jié)成型后的粉料進(jìn)行重熔，從而可通過(guò)變焦裝置13對(duì)激光的聚焦?fàn)顟B(tài)的控制，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)激光掃描頭完成預(yù)熱、燒結(jié)和重熔三個(gè)加工步驟的功能，由此，擴(kuò)展了激光掃描頭的功能，并有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0037]變焦裝置13包括變焦透鏡131和變焦控制裝置(圖中未示出)，通過(guò)所述變焦控制裝置可調(diào)節(jié)變焦透鏡131的聚焦?fàn)顟B(tài)及焦距，使通過(guò)變焦透鏡131的激光2處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可通過(guò)變焦透鏡131改變聚焦后的激光2的焦距。
[0038]需要說(shuō)明的是，變焦裝置13還可采用由多個(gè)焦距固定的透鏡(圖中未示出)組成的透鏡組，通過(guò)調(diào)節(jié)各透鏡的間距，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光2的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0039]變焦透鏡131可采用液晶透鏡或液體透鏡，激光源11發(fā)出的激光2為線偏振態(tài)，通過(guò)所述變焦控制裝置控制所述液晶透鏡或所述液體透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)調(diào)節(jié)激光2的聚焦?fàn)顟B(tài)和焦距，但由于用于燒結(jié)成型的激光的功率較大，溫度較高，液體透鏡內(nèi)的液體物質(zhì)會(huì)蒸發(fā)，從而影響對(duì)激光2的調(diào)節(jié)作用，而液晶受溫度的影響較小，因此變焦透鏡131優(yōu)選液晶透鏡。
[0040]具體地，液晶透鏡的結(jié)構(gòu)可有多種，例如:
[0041]如圖6和圖7所示，圖中的箭頭用于表示激光的方向，所述液晶透鏡包括第一基板1311和第二基板1312，第一基板1311和第二基板1312相對(duì)的表面上分別形成有第一電極1321和第二電極1322，第一電極1321為覆蓋于第一基板1311的平板狀電極，第二電極1322為覆蓋于第二基板1312上的平板狀電極，第一電極1321與第二電極1322間的半圓形區(qū)域填充有液晶1331，所述半圓形區(qū)域以外填充有聚合物1341，第一電極1321和第二電極1322均與電源(圖中未示出)連接，所述電源可提供使液晶1331在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)液晶1331處于所述第一狀態(tài)時(shí)，聚合物1341對(duì)激光2的折射率與所述液晶對(duì)激光2的折射率一致，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)；當(dāng)液晶1331處于所述第二狀態(tài)時(shí)，液晶1331對(duì)所述激光的折射率大于聚合物1341對(duì)激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)，當(dāng)需要使激光處于非聚焦時(shí)，可通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電壓，使液晶1331處于第一狀態(tài)，即液晶1331對(duì)激光的折射率與聚合物1341對(duì)激光的折射率相同的狀態(tài)，如圖6所示，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光將處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，當(dāng)需要使激光聚焦時(shí)，去控制驅(qū)動(dòng)電壓，使液晶1331處于第二狀態(tài)，如圖7所示，液晶1331對(duì)激光的折射率大于聚合物1341對(duì)激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光將發(fā)生聚焦。
[0042]或者，所述液晶透鏡還可為圖8和圖9所示的結(jié)構(gòu)，圖中的箭頭用于表示激光的方向，包括第一基板1311a和第二基板1312a，第一基板1311a和第二基板1312a相對(duì)的表面上分別形成有第一電極1321a和第二電極1322a，第二電極1322為覆蓋在所述第二基板1312a上的平板狀電極，第一電極1321a為形成于第一基板1311a的兩角的條狀電極，第一電極1321a與第二電極1322a之間填充有液晶1331a，第一電極1321a和第二電極1322a均與電源(圖中未示出)連接，所述電源可提供使液晶1331a偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)需要使激光處于非聚焦時(shí)，可通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電壓，使液晶1331a處于如圖8所示狀態(tài)，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光將處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，當(dāng)需要使激光聚焦時(shí)，去控制驅(qū)動(dòng)電壓，使液晶1331a處于如圖9所示狀態(tài)，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光將發(fā)生聚焦。
[0043]激光源11可采用CO2激光器或Nd: YAG激光器，CO2激光器的波長(zhǎng)為10.6um,Nd:YAG激光器的波長(zhǎng)為1.064um,由于在10.6um處液晶分子的對(duì)光的吸收能力較強(qiáng)，不僅會(huì)使激光的能量降低，還會(huì)使得液晶透鏡遭到破壞，而液晶分子在1.064um處的吸收較弱，不會(huì)使激光的能量降低，也不會(huì)使液晶透鏡遭到破壞，因此，激光源11優(yōu)選采用Nd: YAG激光器。
[0044]為了避免外部環(huán)境對(duì)激光掃描頭I的光路的干擾，激光掃描頭I還包括殼體14，激光源11、振鏡系統(tǒng)12和變焦裝置13均設(shè)置于于殼體14內(nèi)且與殼體14固定連接，從而可將激光掃描頭I內(nèi)的光路與外界隔離，以免因外界環(huán)境對(duì)激光掃描頭I的各組件和激光2存在干擾而影響加工效果。
[0045]參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明提供的第一種激光燒結(jié)設(shè)備的一個(gè)具體實(shí)施例，包括工作臺(tái)3和激光掃描頭I，激光掃描頭I發(fā)出的激光可照射至工作臺(tái)3內(nèi)的粉料上，其中，激光掃描頭I為上述任一技術(shù)方案中所述的激光掃描頭，由于在本實(shí)施例所述的激光燒結(jié)設(shè)備中所使用的激光掃描頭I與上述激光掃描頭的各實(shí)施例中的激光掃描頭I相同，因此，二者能解決相同的技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)到相同的預(yù)期效果。
[0046]具體地，工作臺(tái)3包括支架31、送粉控制裝置(圖中未示出)和固定于支架31內(nèi)的送粉容器32和工作容器33，送粉容器32和工作容器33內(nèi)容納有粉料4，送粉容器32內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的送粉活塞34，工作容器33內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的工作活塞35，送粉容器33上設(shè)有鋪粉滾筒36，所述送粉控制裝置可分別控制工作活塞35和送粉活塞34上下移動(dòng)，并可控制鋪粉滾筒36從送粉容器32向工作容器33滾動(dòng)，由鋪粉滾筒36將送粉容器32的粉料推送至工作容器33，支架31上設(shè)有激光窗37，激光掃描頭I發(fā)出的激光可透過(guò)激光窗37照射至工作容器33的粉料上，零件5 (即燒結(jié)成型后的粉料)位于工作容器33內(nèi)。
[0047]參照?qǐng)D3和圖4，圖3為本發(fā)明提供的第二種激光掃描頭的一個(gè)具體實(shí)施例，激光掃描頭P包括:激光源11'、反射鏡12'，和變焦裝置13'，激光源11'發(fā)出的激光2'經(jīng)反射鏡12'的反射后，可通過(guò)變焦裝置13'，變焦裝置13'可使激光2'處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0048]在使用時(shí)，可使激光掃描頭I'與激光燒結(jié)設(shè)備的工作臺(tái)在水平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)，并通過(guò)所述工作臺(tái)和激光掃描頭Γ在水平面內(nèi)的相對(duì)移動(dòng)，實(shí)時(shí)改變激光2'在粉料上的照射區(qū)域，便于在粉料上燒結(jié)出待制零件的截面圖形，從而避免了使用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的振鏡系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)改變激光2'方向；當(dāng)需要對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，可通過(guò)變焦裝置13'使激光2，處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，降低光能量密度，從而可對(duì)粉料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，可通過(guò)變焦裝置13'使激光2'處于聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)成型，燒結(jié)成型完成后，可通過(guò)變焦裝置13'使激光再次處于非聚焦?fàn)顟B(tài)，對(duì)燒結(jié)后的粉料進(jìn)行重熔，從而可由一個(gè)激光掃描頭完成預(yù)熱、燒結(jié)和重熔三個(gè)加工步驟，擴(kuò)展了激光掃描頭的功能，并有利于簡(jiǎn)化激光燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0049]變焦裝置13'包括變焦透鏡131'和變焦控制裝置(圖中未示出)，通過(guò)所述變焦控制裝置可調(diào)節(jié)變焦透鏡131'的聚焦?fàn)顟B(tài)及焦距，使通過(guò)變焦透鏡131'的激光2'處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可通過(guò)變焦透鏡131'改變聚焦后的激光2'的焦距。
[0050]需要說(shuō)明的是，變焦裝置13'還可采用由若干焦距固定的透鏡(圖中未示出)組成的透鏡組，通過(guò)調(diào)節(jié)各透鏡的間距，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光2，的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0051]變焦透鏡13Γ可采用液晶透鏡或液體透鏡，通過(guò)所述變焦控制裝置控制所述液晶透鏡或所述液體透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)調(diào)節(jié)激光2'的聚焦?fàn)顟B(tài)和焦距，但由于用于燒結(jié)成型的激光的功率較大，溫度較高，液體透鏡內(nèi)的液體物質(zhì)會(huì)蒸發(fā)，從而影響對(duì)激光2’的調(diào)節(jié)作用，而液晶受溫度的影響較小，因此變焦透鏡131'優(yōu)選液晶透鏡。
[0052]具體地，本實(shí)施例所述的激光掃描頭Γ中采用的液晶透鏡，可為圖6和圖7所示的液晶透鏡，或者圖8和圖9所示的液晶透鏡，且不限于這兩種液晶透鏡。
[0053]激光源11'可米用CO2激光器或Nd:YAG激光器，CO2激光器的波長(zhǎng)為10.6um,NdiYAG激光器的波長(zhǎng)為1.064um,由于在10.6um處液晶分子的對(duì)光的吸收能力較強(qiáng)，不僅會(huì)使激光的能量降低，還會(huì)使得液晶透鏡遭到破壞，而液晶分子在1.064um處的吸收較弱，不會(huì)使激光的能量降低，也不會(huì)使液晶透鏡遭到破壞，因此，激光源11'優(yōu)選采用Nd: YAG激光器。
[0054]激光掃描頭Γ還包括殼體14'，激光源11'、反射鏡12'和變焦裝置13'均設(shè)置于殼體14'內(nèi)并與殼體14'固定連接，從而可將激光掃描頭Γ內(nèi)的光路與外界隔離，以免因外界環(huán)境對(duì)激光掃描頭I,的各組件和激光2'存在干擾而影響加工效果。
[0055]參照?qǐng)D5，圖5為本發(fā)明提供的第二種激光燒結(jié)設(shè)備的一個(gè)具體實(shí)施例，所述激光燒結(jié)設(shè)備包括工作臺(tái)3'和激光掃描頭Γ，激光掃描頭Γ發(fā)出的激光2'可照射在工作臺(tái)3,內(nèi)的粉料上，激光掃描頭Γ為上述任一技術(shù)方案所述的激光掃描頭，工作臺(tái)3,和激光掃描頭P可在水平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)。由于在本實(shí)施例所述的激光燒結(jié)設(shè)備中所使用的激光掃描頭I,與上述激光掃描頭的各實(shí)施例中的激光掃描頭I,相同，因此，二者能解決相同的技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)到相同的預(yù)期效果。
[0056]具體地，工作臺(tái)3'包括支架31'、送粉控制裝置(圖中未示出)和固定于支架3Γ內(nèi)的送粉容器32'和工作容器33'，送粉容器32'和工作容器33'均容納有粉料4/，送粉容器32'內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的送粉活塞34'，工作容器33'內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的工作活塞35'，送粉容器33'上設(shè)有鋪粉滾筒36'，所述送粉控制裝置可分別控制工作活塞35'和送粉活塞34'上下移動(dòng)，并可控制鋪粉滾筒36'從送粉容器32'向工作容器33'滾動(dòng)，由鋪粉滾筒26'將送粉容器32'的粉料推送至工作容器33'，支架31'上設(shè)有激光窗37'，激光掃描頭Γ發(fā)出的激光可透過(guò)激光窗37'照射至工作容器33'的粉料上，零件5'(即燒結(jié)成型后的粉料)位于工作容器33'內(nèi)，激光掃描頭I'發(fā)出的激光可透過(guò)激光窗37'照射至工作容器33'的粉料上。
[0057]所述激光燒結(jié)設(shè)備還包括第一移動(dòng)裝置6'和/或第二移動(dòng)裝置7'，第一移動(dòng)裝置6'設(shè)置于激光掃描頭I'上，第一移動(dòng)裝置6'可使激光掃描頭I'相對(duì)于工作臺(tái)3'在水平面內(nèi)移動(dòng)，第二移動(dòng)裝置7'設(shè)置于工作臺(tái)3'上，第二移動(dòng)裝置7'可使工作臺(tái)3'相對(duì)于激光掃描頭P在水平面內(nèi)移動(dòng)。
[0058]具體地，第一移動(dòng)裝置6'和/或第二移動(dòng)裝置7'的設(shè)置方式包括如下方式:
[0059]1、參照?qǐng)D4，工作臺(tái)3'固定不動(dòng)，激光掃描頭Γ包括殼體14'，激光源11'、反射鏡12'和變焦裝置13'均與殼體14'固定連接，殼體14'固定于第一移動(dòng)裝置6'上，第一移動(dòng)裝置6'可使激光掃描頭I'相對(duì)于工作臺(tái)3'在水平面內(nèi)移動(dòng)；
[0060]2、參照?qǐng)D5，激光掃描頭I'固定不動(dòng)，工作臺(tái)3'固定于第二移動(dòng)裝置7'上，第二移動(dòng)裝置7'可使工作臺(tái)3'相對(duì)于激光掃描頭I'在水平面內(nèi)移動(dòng)；
[0061]3、參照?qǐng)D5，激光掃描頭I'還包括殼體14'，激光源11'、反射鏡12'和變焦裝置13'均與殼體14'固定連接，殼體14'固定于第一移動(dòng)裝置6'上，工作臺(tái)3'固定于第二移動(dòng)裝置7'上，激光掃描頭Γ和工作臺(tái)3'可分別在水平面內(nèi)移動(dòng)，從而可通過(guò)激光掃描頭P和工作臺(tái)3'在水平面內(nèi)配合運(yùn)動(dòng)，加工出截面形狀較為復(fù)雜的零件，擴(kuò)大加工范圍。
[0062]關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例的激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭及激光燒結(jié)設(shè)備的其他構(gòu)成等已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，在此不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0063]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭，其特征在于，包括:激光源、振鏡系統(tǒng)和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光依次通過(guò)所述振鏡系統(tǒng)和所述變焦裝置，所述振鏡系統(tǒng)可實(shí)時(shí)改變所述激光的方向，所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描頭，其特征在于，所述變焦裝置包括變焦透鏡和變焦控制裝置，所述激光通過(guò)所述振鏡系統(tǒng)后可通過(guò)所述變焦透鏡，所述變焦控制裝置可控制所述變焦透鏡，使通過(guò)所述變焦透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可改變聚焦后的激光的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描頭，其特征在于，所述變焦透鏡為液晶透鏡，所述激光源發(fā)出的激光為線偏振態(tài)，所述變焦控制裝置通過(guò)控制所述液晶透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓控制所述液晶透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光掃描頭，其特征在于，所述液晶透鏡包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相對(duì)的表面上分別形成有第一電極和第二電極，所述第一電極與所述第二電極間的半圓形區(qū)域填充有液晶，所述半圓形區(qū)域以外填充有聚合物，所述第一電極和所述第二電極均與電源連接，所述電源可提供使所述液晶在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)所述液晶處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述聚合物對(duì)所述激光的折射率與所述液晶對(duì)所述激光的折射率一致，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述液晶處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶對(duì)所述激光的折射率大于所述聚合物對(duì)所述激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描頭，其特征在于，所述激光源為CO2激光器或Nd:YAG激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描頭，其特征在于，所述激光掃描頭還包括殼體，所述激光源、所述振鏡系統(tǒng)和所述變焦裝置均設(shè)于所述殼體內(nèi)且與所述殼體固定連接。
7.一種激光燒結(jié)設(shè)備，包括工作臺(tái)和激光掃描頭，所述激光掃描頭發(fā)出的激光可照射在所述工作臺(tái)內(nèi)的粉料上，其特征在于，所述激光掃描頭為權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的激光掃描頭。
8.一種激光燒結(jié)設(shè)備用激光掃描頭，其特征在于，包括:激光源、反射鏡和變焦裝置，所述激光源發(fā)出的激光經(jīng)所述反射鏡的反射后，可通過(guò)所述變焦裝置，所述變焦裝置可使所述激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光掃描頭，其特征在于，所述變焦裝置包括變焦透鏡和變焦控制裝置，所述激光經(jīng)所述反射鏡的反射后，可通過(guò)所述變焦透鏡，所述變焦控制裝置可控制所述變焦透鏡，使通過(guò)所述變焦透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)或非聚焦?fàn)顟B(tài)，并可改變聚焦后的激光的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光掃描頭，其特征在于，所述變焦透鏡為液晶透鏡，所述變焦控制裝置通過(guò)控制所述液晶透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓控制所述液晶透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光掃描頭，其特征在于，所述液晶透鏡包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相對(duì)的表面上分別形成有第一電極和第二電極，所述第一電極與所述第二電極間的半圓形區(qū)域填充有液晶，所述半圓形區(qū)域以外填充有聚合物，所述第一電極和所述第二電極均與電源連接，所述電源可提供使所述液晶在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)所述液晶處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述聚合物對(duì)所述激光的折射率與所述液晶對(duì)所述激光的折射率一致，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于非聚焦?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述液晶處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶對(duì)所述激光的折射率大于所述聚合物對(duì)所述激光的折射率，此時(shí)，通過(guò)所述液晶透鏡的激光處于聚焦?fàn)顟B(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光掃描頭，其特征在于，所述激光源為CO2激光器或Nd = YAG激光器。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光掃描頭,其特征在于，所述激光掃描頭還包括殼體，所述激光源、所述反射鏡和所述變焦裝置均設(shè)于所述殼體內(nèi)且與所述殼體固定連接。
14.一種激光燒結(jié)設(shè)備，包括工作臺(tái)和激光掃描頭，所述激光掃描頭發(fā)出的激光可照射在所述工作臺(tái)內(nèi)的粉料上，其特征在于，所述激光掃描頭為權(quán)利要求8?13中任一項(xiàng)所述的激光掃描頭，所述工作臺(tái)和所述激光掃描頭殼在水平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的激光燒結(jié)設(shè)備，其特征在于，還包括第一移動(dòng)裝置和/或第二移動(dòng)裝置，所述第一移動(dòng)裝置設(shè)置于激光掃描頭上，所述第一移動(dòng)裝置可使所述激光掃描頭相對(duì)于所述工作臺(tái)在水平面內(nèi)移動(dòng)，所述第二移動(dòng)裝置設(shè)置于工作臺(tái)上，所述第二移動(dòng)裝置可使所述工作臺(tái)相對(duì)于所述激光掃描頭在水平面內(nèi)移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G02B26/10GK104166234SQ201410398164
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】王歡, 辛武根, 涂志中, 尹傛俊 申請(qǐng)人:合肥鑫晟光電科技有限公司, 京東方科技集團(tuán)股份有限公司