專利名稱：一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，具體涉及一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
水導(dǎo)引激光加工技術(shù)作為激光加工技術(shù)的一個(gè)分支，今年來發(fā)展很快，由于其在很多方面優(yōu)于傳統(tǒng)激光加工，已在微電子、醫(yī)療、航空制造等微細(xì)加工領(lǐng)域得到了應(yīng)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(qū)、無殘余應(yīng)力、無裂紋等優(yōu)點(diǎn)。水導(dǎo)激光巧妙的將激光導(dǎo)入高壓微水射流中，利用水束帶走加工中多余的熱量和殘?jiān)懈畹栏蓛粽R。水導(dǎo)激光耦合裝置是設(shè)備的核心功能部件，而耦合裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，現(xiàn)有裝置很難使激光焦斑準(zhǔn)確的對(duì)入噴嘴中心，從而實(shí)現(xiàn)水束與激光的完美結(jié)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(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)中廣泛采用，但現(xiàn)有的柔性鉸鏈為實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動(dòng)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有裝置不能使激光焦斑準(zhǔn)確的對(duì)入噴嘴中心，導(dǎo)致耦合效率低，劃切效果差的問題，進(jìn)而提出一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明包括內(nèi)框體、中間框體、外框體、反射玻璃片、內(nèi)框體微分頭、中間框體微分頭和兩個(gè)鋼球，本發(fā)明還包括兩個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈和兩個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈，內(nèi)框體、中間框體、外框體由內(nèi)向外依次套裝，內(nèi)框體的前面、中間框體的前面和外框體的前面分別各設(shè)有一個(gè)通孔，三個(gè)通孔的中心線重合，三個(gè)通孔構(gòu)成激光輸送通道，內(nèi)框體的兩側(cè)分別各設(shè)有一個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈，中間框體的正面和后面分別各設(shè)有一個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈，每個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈位于內(nèi)框體與中間框體之間，每個(gè)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(nèi)框體微分頭通過一個(gè)鋼球安裝在內(nèi)框體的上表面上，中間框體微分頭通過一個(gè)鋼球安裝在中間框體的上表面上，反射玻璃片安裝在內(nèi)框體內(nèi)，且反射玻璃片的反射面朝向激光輸送通道。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用十字架式柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)彈性變形對(duì)轉(zhuǎn)角鏡頭進(jìn)行精密角度微調(diào)，理論上調(diào)整分辨力可以無限小，利用彈簧進(jìn)行預(yù)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(duì)稱式結(jié)構(gòu)，繞十字架中心自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度較小，而其它自由度的剛度都比較大，空間結(jié)構(gòu)性好。采用兩個(gè)十字架柔性鉸鏈為一組相比于采用一個(gè)十字架柔性鉸鏈作為一組的好處在于保證調(diào)節(jié)柔性基本不變的條件下，極大的增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得調(diào)節(jié)柔性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性達(dá)到一個(gè)很好的平衡效果。本發(fā)明通過內(nèi)框體微分頭和中間框體微分頭可精確調(diào)整反射玻璃片的二維反射角度，進(jìn)而可使激光焦斑準(zhǔn)確的對(duì)入噴嘴中心，改善了水導(dǎo)激光的加工質(zhì)量，提高了工作效率和劃切效果，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)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(fā)明的主剖視圖，圖2是本發(fā)明的部分安裝示意圖，圖3是本發(fā)明安裝內(nèi)框體微分頭后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明安裝中間框體微分頭后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是十字架柔性鉸鏈平面結(jié)構(gòu)圖，圖6是四個(gè)十字架柔性鉸鏈與內(nèi)框體安裝的爆炸示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1至圖6說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置包括內(nèi)框體1、中間框體2、外框體3、反射玻璃片4、內(nèi)框體微分頭5、中間框體微分頭6和兩個(gè)鋼球9，本實(shí)施方式還包括兩個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈11，內(nèi)框體1、中間框體2、外框體3由內(nèi)向外依次套裝，內(nèi)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(shè)有一個(gè)通孔，三個(gè)通孔的中心線重合，三個(gè)通孔構(gòu)成激光輸送通道12，內(nèi)框體I的兩側(cè)分別各設(shè)有一個(gè)內(nèi)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(shè)有一個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈11，每個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈10位于內(nèi)框體I與中間框體2之間，每個(gè)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(nèi)框體微分頭5通過一個(gè)鋼球9安裝在內(nèi)框體I的上表面上，中間框體微分頭6通過一個(gè)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(nèi)框體I內(nèi)，且反射玻璃片4的反射面朝向激光輸送通道12。本實(shí)施方式中反射鏡片4的調(diào)整角度為2度-3度，分辨力無窮小。本實(shí)施方式中的兩個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈11均由內(nèi)環(huán)、四條肋板和外環(huán)組成，由于肋板具有一定的柔性，當(dāng)內(nèi)框體I和中間框體2具有相對(duì)力矩施加時(shí)，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)框體1、外框體3的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)內(nèi)框體I內(nèi)的反射玻璃片4轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施方式中的兩個(gè)鋼球9有效的保護(hù)了內(nèi)框體I和中間框體2的接觸表面，當(dāng)鋼球使用過一段時(shí)間磨損后，可快速方便的進(jìn)行更換。本實(shí)施方式中的兩個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈10和兩個(gè)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(jìn)而保證十字架只在繞十字架中心回轉(zhuǎn)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(shí)施方式采用了四個(gè)十字架結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)一組構(gòu)成一個(gè)光學(xué)轉(zhuǎn)角鏡轉(zhuǎn)軸，其中一組控制內(nèi)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，另一組控制外框架轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而構(gòu)成一套精密空間二維轉(zhuǎn)角系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置還包括兩根拉伸彈簧13，內(nèi)框體微分頭5的下端與中間框體2的內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)壁通過一根拉伸彈簧13連接。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是當(dāng)本發(fā)明處于工作狀態(tài)時(shí)，兩根拉伸彈簧13處于拉伸狀態(tài)，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(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)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(shí)施方式的技術(shù)效果是由于十字架柔性鉸鏈只在所需的繞十字架回轉(zhuǎn)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(diào)整激光對(duì)準(zhǔn)位置，令聚焦激光點(diǎn)準(zhǔn)確射入微水柱。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。工作原理本發(fā)明使用時(shí)，激光由激光入口通道7入射，經(jīng)反射玻璃片4反射后，由激光反射出口通道8射出；當(dāng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)框體微分頭5時(shí)，通過鋼球向內(nèi)框體I施加向下的力，由于內(nèi)框體十字架柔性鉸鏈10具有柔性，當(dāng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)框體微分頭5時(shí)，內(nèi)框體I沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)中間框體微分頭6時(shí)，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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)框體的轉(zhuǎn)動(dòng)最終都會(huì)帶動(dòng)反射玻璃片4轉(zhuǎn)動(dòng)，;水導(dǎo)激光加工過程中，當(dāng)聚焦焦斑沒有準(zhǔn)確的對(duì)入噴嘴小孔內(nèi)時(shí)，可通過調(diào)節(jié)內(nèi)框體微分頭5和中間框體微分頭6準(zhǔn)確的將聚焦焦斑對(duì)入噴嘴小孔內(nèi)，最大限度的將激光能量耦合入水流中，滿足切割需要。
權(quán)利要求
1.一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，它包括內(nèi)框體(I)、中間框體(2)、 外框體(3)、反射玻璃片(4)、內(nèi)框體微分頭(5)、中間框體微分頭(6)和兩個(gè)鋼球(9)，其特征在于所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置還包括兩個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈(10)和兩個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈(11)，內(nèi)框體(I)、中間框體(2)、外框體(3)由內(nèi)向外依次套裝，內(nèi)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(shè)有一個(gè)通孔，三個(gè)通孔的中心線重合，三個(gè)通孔構(gòu)成激光輸送通道(12)，內(nèi)框體(I)的兩側(cè)分別各設(shè)有一個(gè)內(nèi)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(shè)有一個(gè)中間框體十字架式柔性鉸鏈(11)，每個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈(10)位于內(nèi)框體 (I)與中間框體(2)之間,每個(gè)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(nèi)框體微分頭(5)通過一個(gè)鋼球(9)安裝在內(nèi)框體⑴的上表面上，中間框體微分頭(6)通過一個(gè)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(nèi)框體(I)內(nèi)，且反射玻璃片(4)的反射面朝向激光輸送通道(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于 所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置還包括兩根拉伸彈簧(13)，內(nèi)框體微分頭(5)的下端與中間框體(2)的內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)壁通過一根拉伸彈簧(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于所述一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)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(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，它涉及一種水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置，具體涉及一種十字架式柔性鉸鏈水導(dǎo)激光焦斑對(duì)準(zhǔn)裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有裝置不能使激光焦斑準(zhǔn)確的對(duì)入噴嘴中心，導(dǎo)致耦合效率低，劃切效果差的問題。本發(fā)明的內(nèi)框體、中間框體、外框體由內(nèi)向外依次套裝，內(nèi)框體的前面、中間框體的前面和外框體的前面分別各設(shè)有一個(gè)通孔，每個(gè)內(nèi)框體十字架式柔性鉸鏈位于內(nèi)框體與中間框體之間，每個(gè)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(nèi)框體微分頭通過一個(gè)鋼球安裝在內(nèi)框體的上表面上，中間框體微分頭通過一個(gè)鋼球安裝在中間框體的上表面上，反射玻璃片安裝在內(nèi)框體內(nèi)。本發(fā)明用于水導(dǎo)引激光加工。
文檔編號(hào)B23K26/04GK103008880SQ20121055841
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者朱波, 馬洪文, 趙志明, 李冶, 陳申, 姜博 申請(qǐng)人:哈爾濱哈飛航空技術(shù)發(fā)展有限公司