CN101208642A - 激光加工机的光学系统的自适应反射镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光加工工具的光学系统中的反射镜装置(1)，所述装置包括具有腔体的底座(2)和自适应反射镜(3)。在所述腔体中设置磁流变流体或电流变流体(4)。

Description

激光加工机的光学系统的自适应反射镜
本发明涉及一种激光加工机的光学系统的反射镜装置，其包括具有腔体的底座以及自适应反射镜。
这种类型的反射镜装置是激光器和激光加工机的必要部件。该反射镜能被用于使激光束偏转。能够通过在反射镜的背面加压来改变反射镜的焦距。
DE 3900467 A1公开了这种类型的反射镜。
在常规装置中，通过对反射镜的背面施加相应的压力来调节偏转镜的期望焦距。该反射镜被集成在激光器的冷却水电路之中。经由比例阀来调节出口分路中限流器所承受的压力。常规装置所能实现的动力学性能一方面受限于控制系统(电磁驱动的座阀)的边界频率而另一方面受限于传输介质(水柱)上轴向加速度的反应。受控系统实现的典型边界频率为≈10Hz。因此将≈2g的轴向加速度视为容许上限。具有座阀和限流器的常规装置极易受到污染。
US 6,751,004 B2公开了磁流变流体的使用。
DE 10157983 A1描述了一种利用激光加工机定位和/或加工工件的方法和装置。
本发明的基本目的是，能够使用动力学性能提高的反射镜装置而不导致扰动和磨损。
该目的是根据权利要求1通过激光加工机的光学系统的反射镜装置实现的，该反射镜装置具有带腔体的底座以及自适应反射镜，其中在腔体中设置磁流变流体或电流变流体。
本发明的反射镜装置不易受到因染污造成的干扰，这是因为所需的阀门由于相对较大的流动截面而绝对不成问题。此外，这种类型的阀门不含任何运动部分。基于集成于镜体中的阀门的系统在动力学性能和鲁棒性方面提供了全新的尺度。将磁流变阀或电流变阀(以下称为ERF阀)集成到反射镜中是适合的，以便使控制路径中的死体积最小化以及直接测量动态压强。ERF系统的边界频率远大于100Hz是可行的。磁流变液体或电流变液体的切换时间在一毫秒的范围内。
当提供传感器以用于直接测量电流变流体或磁流变流体的压强时，能够以通过特别简单的方式控制流体阀，这对于使用本发明的反射镜装置是有利的。
本发明的优点在于，电信号直接被转换成机械特性。阀门或致动器的响应时间优异，这很有利。能够以大自由度实现部件的设计和集成。本发明的另一优点在于机械结构可以很简单。所需要的阀门几乎不会磨损。
示意图示出了本发明的优选实施例。
图1示出了自适应反射镜装置的顶视图；
图2示出了图1的反射镜装置的侧视图。
图1示出了激光加工机的自适应反射镜装置1的结构。环形底座2支撑反射镜3。环形底座2以下述方式容纳反射镜3，即使得在反射镜3的后面形成腔体(图2)，该腔体能够用流体4来填充。该腔体内压强的增加或降低将改变反射镜3的几何形状。
反射镜装置1采用了磁流变流体，并且将阀门集成到反射镜装置1中。电流变或磁流变流体4包含可场极化的微粒5以及作为微粒载体的液体6。这些流体会对磁场或者场变化作出反应。微粒能够被极化并且布置成链。能够被极化的是非极性载体液体6和固体微粒5的分散体。该链增大了流体4的粘度。在没有磁场时，微粒5处于未组织状态。在这种状态下，流体4的粘度低于将流体4暴露于电场和/或磁场时的已组织状态。电场/磁场改变流体4的流动特性。这种变化处于从液体状态到达到流动极限的范围内。能够以连续方式并且在不到一毫秒之内执行这种变化，由此获得了机电一体化效果。
对反射镜背面7加压，并且通过改变流动压力来调节该压力。然而，通过电流变流体4在电场中的粘度变化来调节压力和体积流量。阀门由具有较大截面的流动通道形成，其中电极8和9被嵌入其壁中，以建立电场。可以按不同方式设计电极。还可以提供绕组，以便建立适当的磁场来控制磁流变液体。
借助于设置在反射镜3区域中的腔体内的传感器10能够直接测量电流变流体的压强。能够很容易将电流变流体阀集成到激光加工机的控制器中。
能够通过在反射镜背面7施加相应压力来调节激光束导引的反射镜3(可用作偏转镜)的期望焦距。

Claims (4)

1.一种激光加工机的光学系统的反射镜装置(1)，包括具有腔体的底座(2)以及自适应反射镜(3)，其特征在于，在所述腔体中设置磁流变流体或电流变流体(4)。
2.根据权利要求1所述的反射镜装置，其特征在于，将磁流变流体阀或电流变流体阀集成进所述底座(2)。
3.根据权利要求1或2所述的反射镜装置，其特征在于，将电极(8，9)嵌入所述底座(2)。
4.根据前述权利要求的任一项所述的反射镜装置，其特征在于，提供传感器(10)，用于直接测量所述电流变流体或磁流变流体的压强。
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