CN109100869B - 一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置 - Google Patents

一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置，包括镜片I、镜片II和镜片III；还包括温度自补偿装置和直线导轨，所述镜片支架II两侧分别安装直线导轨，所述镜片支架I安装在所述镜片支架II一侧的直线导轨上，所述镜片支架III安装在所述镜片支架II另一侧的直线导轨上；所述镜片支架II内设有温度自补偿装置，用于当温度变化时，使镜片支架I和镜片支架III同步相向或者背向移动，保证所述镜片I、镜片II和镜片III之间相互间距不变。本发明通过调节块的热胀冷缩推动楔形块移动，楔形块以一定楔形角度控制调节杆移动，最终实现激光扩束装置的温度自补偿功能。

Description

一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置
技术领域
本发明涉及激光扩束技术领域，特别涉及一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置。
背景技术
随着高功率激光器的快速发展与应用，激光焊接、激光清洗、激光冲击强化、激光增材制造等激光加工技术已经成为现代工业制造不可或缺的核心技术，在航空、车辆、船舶、海洋工程等领域有着极为广泛的应用。但是，高功率激光器在电压输送、功率放大、空气电离等过程中不可避免的会产生热量从而造成激光器产生温升，同时激光器使用时的环境温度也存在较大变化，高功率激光器的实际温升一般在10～15℃，发热部件周围温度甚至高达40℃。在温升作用下，激光器核心部件产生的变形，特别是扩束装置并行会导致光束质量下降，进而严重影响零部件的加工精度以及加工效率。
针对这一问题，专利申请号为200910217314.6的专利提出一种可以实现单透镜间距环境温度手动补偿的激光扩束镜装置，但仍存在以下问题：1.无法完成双间距同时调节；2.需要手动调节，操作繁琐且结构复杂；3.加工与操作成本较高。专利申请号为201510563130.0的专利提出一种双间距协同调节的激光扩束装置，利用不同螺距的螺纹通过单调节手柄同时实现双间距的协同调节，该发明装置虽然可以实现双间距同时调节，但是同样需要手动调节，操作繁琐且结构复杂，使用成本较高。专利申请号为201510563908.8的发明专利提出一种具备自动温度补偿的高功率激光器扩束镜系统，可依据扩束腔温度实时调节各透镜间距，温度调节精度高且调温范围广，但需要电磁装置以及温度闭环反馈装置等核心部件辅助调节，结构复杂、制造与维护成本极高。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置，通过调节块的热胀冷缩推动楔形块移动，楔形块以一定楔形角度控制调节杆移动，进而确保各镜片之间的距离在温度变化中保持不变，最终实现激光扩束装置的温度自补偿功能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置，包括镜片I、镜片II和镜片III；所述镜片I安装在镜片支架I内，所述镜片II安装在镜片支架II内，所述镜片III安装在镜片支架III内，还包括温度自补偿装置和直线导轨，所述镜片支架II两侧分别安装直线导轨，所述镜片支架I安装在所述镜片支架II一侧的直线导轨上，所述镜片支架III安装在所述镜片支架II另一侧的直线导轨上；所述镜片支架II内设有温度自补偿装置，用于当温度变化时，使镜片支架I和镜片支架III同步相向或者背向移动，保证所述镜片I、镜片II和镜片III之间相互间距不变。
进一步，所述温度自补偿装置包括调节杆II、调节块、楔形块、弹簧III和调节杆I；所述镜片支架II内垂直于直线导轨方向设有盲孔，所述调节块一端固定安装在盲孔内，所述调节块另一端与楔形块一端接触，所述楔形块另一端安装弹簧III；所述调节杆II一端固定在所述镜片支架III上，所述调节杆II另一端与楔形块接触，所述调节杆I一端固定在所述镜片支架II上，所述调节杆I另一端与楔形块接触，通过楔形块的垂直移动，使镜片支架I和镜片支架III同步相向或者背向移动。
进一步，还包括弹性夹紧装置，所述镜片支架I与所述镜片支架II一侧的直线导轨之间设有弹性夹紧装置，用于使所述调节杆II与楔形块保持接触；所述镜片支架III与所述镜片支架II另一侧的直线导轨之间设有弹性夹紧装置，用于使所述调节杆I与楔形块保持接触。
进一步，所述楔形块上设有第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述调节杆II另一端接触，所述第二楔面与所述调节杆I另一端接触。
进一步，所述楔形块与调节块的材料具有相同的热膨胀系数λ。
进一步，所述第一楔面与所述楔形块移动方向的夹角设为θ1，所述第二楔面与所述楔形块移动方向的夹角设为θ2，则
Figure BDA0001803337950000021
其中，L为所述调节块长度，ΔL为所述调节块的长度变化；L1为所述调节杆II长度，ΔL1为所述调节杆II的长度变化；L2为所述调节杆I长度；ΔL2为所述调节杆I的长度变化；ΔT为温度的变化值。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，通过调节块的热胀冷缩推动楔形块移动，楔形块以一定楔形角度控制调节杆移动，进而确保各镜片之间的距离在温度变化中保持不变，最终实现激光扩束装置的温度自补偿功能。
2.本发明所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，通过调节块的热胀冷缩实现激光扩束装置的温度自补偿功能，无需程序控制和手动调节。
3.本发明所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，结构简单、易于加工、使用与维护成本较低。
附图说明
图1为本发明所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置的结构图。
图2为本发明所述的镜片支架II的装配示意图。
图3为楔形块的零件示意图。
图中：
1-水平导轨I；2-弹簧I；3-镜片支架I；4-轴套I；5-镜片I；6-压环I；7-滚珠I；8-螺柱I；9-螺柱II；10-水平导轨II；11-滚珠II；12-弹簧II；13-镜片支架III；14-镜片III；15-轴套III；16-压环III；17-调节杆II；18-调节块；19-楔形块；20-弹簧III；21-端盖；22-调节杆I；23-镜片支架II；24-压环II；25-轴套II；26-镜片II。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，包括镜片I 5、镜片II26和镜片III 14；所述镜片I 5安装在镜片支架I 3内，所述镜片II 26安装在镜片支架II 23内，所述镜片III 14安装在镜片支架III 13内，压环III 16通过过盈配合将轴套III15与镜片III 14压紧在镜片支架III 13上，压环II 24将轴套II 25与镜片II 26压紧在镜片支架II 23上，压环I 6将轴套I 4与镜片I 5压紧在镜片支架I 3上；还包括温度自补偿装置和直线导轨，所述直线导轨为水平导轨II 10和水平导轨I 1，所述水平导轨I 1与水平导轨II 10内分别设置滚珠I 7与滚珠II 11，所述镜片支架II 23两侧分别安装水平导轨II10和水平导轨I 1，所述镜片支架I 3安装在所述水平导轨I 1上，所述镜片支架III 13安装在所述水平导轨II 10上；所述镜片支架II 23内设有温度自补偿装置，用于当温度变化时，使镜片支架I 3和镜片支架III 13同步相向或者背向移动，保证所述镜片I 5、镜片II 26和镜片III 14之间相互间距不变。
如图1和图2所示，所述温度自补偿装置包括调节杆II 17、调节块18、楔形块19、弹簧III 20和调节杆I 22；所述镜片支架II 23内垂直于直线导轨方向设有盲孔，所述调节块18一端固定安装在盲孔内，所述调节块18另一端与楔形块19一端接触，所述楔形块19另一端安装弹簧III 20；所述端盖21安装在盲孔上，用于压紧弹簧III 20；所述调节杆II 17一端固定在所述镜片支架III 13上，所述调节杆II 17另一端与楔形块19接触，所述调节杆I22一端固定在所述镜片支架II 23上，所述调节杆I 22另一端与楔形块19接触，通过楔形块19的垂直移动，使镜片支架I3和镜片支架III 13同步相向或者背向移动。调节块(18)与所述盲孔为间隙配合，防止热胀锁死。通过调节块的热胀冷缩推动楔形块移动，楔形块以一定楔形角度控制调节杆移动，进而确保各镜片之间的距离在温度变化中保持不变，最终实现激光扩束装置的温度自补偿功能。当腔内温度降低时，镜片间距随水平导轨的收缩而减短，与此同时，调节块18在低温作用下收缩，楔形块19在弹簧压力作用下向镜片中心移动，楔形块19以一定角度推动调节杆以及镜片支架外移，保证镜片间距不随温度降低而变化；反之，当腔内温度升高时，本装置可以通过与上述相反的过程保证镜片间距不随温度降升高而变化，最终实现激光扩束装置的温度自补偿功能。
所述镜片支架I 3与所述水平导轨I 1之间设有弹簧I 2，用于使所述调节杆II17与楔形块19保持接触；所述镜片支架III 13与所述水平导轨II 10之间设有弹簧II 12，用于使所述调节杆I 22与楔形块19保持接触。
所述楔形块19上设有第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述调节杆II 17另一端接触，所述第二楔面与所述调节杆I 22另一端接触。
当所述楔形块19与调节块18的材料具有相同的热膨胀系数λ，所述第一楔面与所述楔形块19移动方向的夹角设为θ1，所述第二楔面与所述楔形块19移动方向的夹角设为θ2，则
Figure BDA0001803337950000041
其中，L为所述调节块18长度，ΔL为所述调节块18的长度变化；L1为所述调节杆II 17长度，ΔL1为所述调节杆II 17的长度变化；L2为所述调节杆I 22长度；ΔL2为所述调节杆I 22的长度变化，ΔT为温度的变化值。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有温度自补偿功能的激光扩束装置，包括镜片I(5)、镜片II(26)和镜片III(14)；所述镜片I(5)安装在镜片支架I(3)内，所述镜片II(26)安装在镜片支架II(23)内，所述镜片III(14)安装在镜片支架III(13)内，其特征在于，还包括温度自补偿装置和直线导轨，所述镜片支架II(23)两侧分别安装直线导轨，所述镜片支架I(3)安装在所述镜片支架II(23)一侧的直线导轨上，所述镜片支架III(13)安装在所述镜片支架II(23)另一侧的直线导轨上；所述镜片支架II(23)内设有温度自补偿装置，用于当温度变化时，使镜片支架I(3)和镜片支架III(13)同步相向或者背向移动，且保证所述镜片I(5)、镜片II(26)和镜片III(14)之间相互间距不变；所述温度自补偿装置包括调节杆II(17)、调节块(18)、楔形块(19)、弹簧III(20)和调节杆I(22)；所述镜片支架II(23)内垂直于直线导轨方向设有盲孔，所述调节块(18)一端固定安装在盲孔内，所述调节块(18)另一端与楔形块(19)一端接触，所述楔形块(19)另一端安装弹簧III(20)；所述调节杆II(17)一端固定在所述镜片支架III(13)上，所述调节杆II(17)另一端与楔形块(19)接触，所述调节杆I(22)一端固定在所述镜片支架II(23)上，所述调节杆I(22)另一端与楔形块(19)接触，通过楔形块(19)的垂直移动，使镜片支架I(3)和镜片支架III(13)同步相向或者背向移动。
2.根据权利要求1所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，其特征在于，还包括弹性夹紧装置，所述镜片支架I(3)与所述镜片支架II(23)一侧的直线导轨之间设有弹性夹紧装置，用于使所述调节杆II(17)与楔形块(19)保持接触；所述镜片支架III(13)与所述镜片支架II(23)另一侧的直线导轨之间设有弹性夹紧装置，用于使所述调节杆I(22)与楔形块(19)保持接触。
3.根据权利要求1所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，其特征在于，所述楔形块(19)上设有第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述调节杆II(17)另一端接触，所述第二楔面与所述调节杆I(22)另一端接触。
4.根据权利要求3所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，其特征在于，所述楔形块(19)与调节块(18)的材料具有相同的热膨胀系数λ。
5.根据权利要求4所述的具有温度自补偿功能的激光扩束装置，其特征在于，所述第一楔面与所述楔形块(19)移动方向的夹角设为θ1，所述第二楔面与所述楔形块(19)移动方向的夹角设为θ2，则
Figure FDA0002511036780000011
其中，L为所述调节块(18)长度，ΔL为所述调节块(18)的长度变化；L1为所述调节杆II(17)长度，ΔL1为所述调节杆II(17)的长度变化；L2为所述调节杆I(22)长度；ΔL2为所述调节杆I(22)的长度变化；ΔT为温度的变化值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0839282A (ja) * 1994-06-17 1996-02-13 Diehl Gmbh & Co レーザビーム加工装置の変形可能ミラー
CN1193121A (zh) * 1997-03-07 1998-09-16 佳能株式会社 具有温度补偿功能的光学设备
CN1286654A (zh) * 1997-12-26 2001-03-07 三菱电机株式会社 激光加工装置
CN103109424A (zh) * 2010-04-08 2013-05-15 迈克尔·J·斯卡格斯 用于高功率激光器的热补偿透镜
CN105033451A (zh) * 2015-09-07 2015-11-11 江苏大学 双间距协同调节激光扩束装置
CN105044916A (zh) * 2015-09-07 2015-11-11 江苏大学 具备自动温度补偿的高功率激光器扩束镜系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0839282A (ja) * 1994-06-17 1996-02-13 Diehl Gmbh & Co レーザビーム加工装置の変形可能ミラー
CN1193121A (zh) * 1997-03-07 1998-09-16 佳能株式会社 具有温度补偿功能的光学设备
CN1286654A (zh) * 1997-12-26 2001-03-07 三菱电机株式会社 激光加工装置
CN103109424A (zh) * 2010-04-08 2013-05-15 迈克尔·J·斯卡格斯 用于高功率激光器的热补偿透镜
CN105033451A (zh) * 2015-09-07 2015-11-11 江苏大学 双间距协同调节激光扩束装置
CN105044916A (zh) * 2015-09-07 2015-11-11 江苏大学 具备自动温度补偿的高功率激光器扩束镜系统

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