CN115635187A - 平面微纳米精度柔性调整激光头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种平面微纳米精度柔性调整激光头，在X向调节机构的机体上安装X向驱动组件、减震组件以及X向传动块，将Y向驱动组件安装在X向传动块上，让激光镜筒沿Y向贯穿机体，将Y向调节机构中的Y向传动块连接于激光镜筒上。通过X向驱动组件驱动X向传动块带动Y向驱动组件以及激光镜筒沿X向运动，通过Y向驱动组件驱动Y向传动块带动激光镜筒相对于X向传动块沿Y向运动，能够对激光镜筒的X向和/或Y向坐标进行调节，通过减震组件在对激光镜筒的X向坐标进行调节时，通过减少X向传动块的震动而减小激光镜筒的颤振，实现了对激光镜筒进行精调的功能，解决了无法完全解决激光头的颤振和运动超调的缺陷。

Description

平面微纳米精度柔性调整激光头

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种平面微纳米精度柔性调整激光头。

背景技术

激光加工利用高能束辐照材料，在极短时间内使材料发生熔化、气化、等离子体化从而实现材料的去除、改性、连接等加工工艺。实现激光加工进一步发展的前提和关键在于研制高精度的加工设备。

激光加工设备主要包括激光器、运动系统、激光头和光路系统、电气控制部分。实现激光高精度的加工关键在于提高运动系统的精度。目前单独运动系统的精度已经能达到微米级别甚至纳米级别，然而当激光头重量过大时，运动系统和带动激光运动时会产生颤振和运动超调等问题。

相关技术中，无法完全解决激光头的颤振和运动超调问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种平面微纳米精度柔性调整激光头，旨在解决相关技术无法完全解决平面微纳米精度柔性调整激光头的颤振和运动超调的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出的一种平面微纳米精度柔性调整激光头，包括：

X向调节机构，所述X向调节机构包括机体以及安装在所述机体上的X向驱动组件、减震组件，所述机体内开设有调节腔室，所述X向调节机构还包括收容于所述调节腔室内并可沿X向滑动的X向传动块，所述X向驱动组件与所述X向传动块连接，所述减震组件沿X向间隔分布于所述X向传动块的两侧并用于与所述X向传动块抵接；

Y向调节机构，所述Y向调节机构包括Y向驱动组件以及与所述Y向驱动组件连接的Y向传动块，所述Y向驱动组件安装于所述X向传动块上；以及，

激光镜筒，所述激光镜筒沿所述Y向贯穿所述机体，且所述激光镜筒与所述Y向传动块连接；

其中，所述X向驱动组件用于驱动所述X向传动块带动所述Y向调节机构相对所述机体沿所述X向运动，且所述Y向驱动组件用于驱动所述Y向传动块带动所述激光镜筒相对所述X向传动块沿所述Y向运动，以带动所述激光镜筒相对所述机体沿X向和/或Y向运动。

可选地，所述机体上还开设有与所述调节腔室连通的减震腔，所述X向传动块上形成有延伸至所述减震腔的减震段；

所述减震组件包括位于所述减震腔内的弹性减震片，且所述弹性减震片的一端与所述减震腔沿X向的侧壁连接，另一端与所述减震段上沿X向的侧壁连接。

可选地，所述减震组件还包括两个连接块，两个所述连接块分别且对应将所述减震片沿Z向的两端可拆卸地连接于所述减震腔沿X向的侧壁以及所述减震段沿X向的侧壁。

可选地，所述弹性减震片沿Z向设置，所述减震组件还包括两个均沿Z向设置的加强板，两个所述加强板位于两个所述连接块之间，且两个所述加强板分别连接在所述弹性减震片沿X向的两侧，且所述加强板沿Z向的两端与对应的所述连接块之间形成有间距。

可选地，所述弹性减震片沿Z向的两端分别为第一端和第二端，所述弹性减震片的数量为两个，两个所述弹性减震片分设所述减震段沿X向的两侧，且其中一个所述弹性减震片的所述第一端对应于另一个所述弹性减震片的所述第二端。

可选地，所述X向驱动组件包括：

第一旋转驱动件，所述第一旋转驱动件安装于所述调节腔室内；

第一蜗杆，所述第一蜗杆沿Z向设置于所述调节腔室内，且所述第一蜗杆的一端与所述第一旋转驱动件连接，另一端与所述机体转动连接；

第一涡轮，所述第一涡轮与所述第一蜗杆啮合；以及，

第一导杆，所述第一导杆沿X向布置，所述第一涡轮套设于所述第一导杆外，且所述第一导杆与所述X向传动块螺纹配合；

所述第一旋转驱动件用于驱动所述第一蜗杆转动，以通过所述第一涡轮及所述第一导杆转动，以带动所述X向传动块相对所述机体沿所述X向运动。

可选地，所述Y向驱动组件包括：

第二旋转驱动件，所述第二旋转驱动件安装在所述X向传动块上；

第二蜗杆，所述第二蜗杆沿Z向可转动地安装在所述X向传动块上，且所述第二蜗杆与所述第二旋转驱动件连接；

第二涡轮，所述第二涡轮与所述第二蜗杆啮合；以及，

第二导杆，所述第二导杆沿所述Y向布置，所述第二涡轮套设于所述第二导杆外，且所述第二导杆与所述激光镜筒螺纹配合；

所述第二旋转驱动件能驱动所述第二蜗杆转动，以通过所述第二涡轮及所述第二导杆转动，以带动所述Y向传动块相对于所述X向传动块沿所述Y向运动。

可选地，所述X向传动块上还设置有限位凸起，所述限位凸起与所述第二导杆远离所述第二涡轮的一端抵接并转动配合。

可选地，所述Y向传动块包括与所述激光镜筒连接的传动环以及设置于所述传动环上的传动段，所述传动段与所述第二导杆螺纹配合。

可选地，所述激光镜筒包括相互连接的第一镜筒和第二镜筒，所述第一镜筒沿所述Y向延伸，所述第二镜筒沿所述Z向延伸，所述第一镜筒与所述Y向传动块连接，所述第二镜筒与所述第一镜筒的连接处设置有反射镜，所述第二镜筒内设置有凸透镜；

激光光束能沿所述Y向从所述第一镜筒射入，并经所述反射镜反射变向至沿所述Z向射入所述第二镜筒并经所述凸透镜聚焦后射出。

本发明技术方案通过设置X向调节机构，并且在X向调节机构的机体上安装X向驱动组件、减震组件以及X向传动块，同时再将Y向调节机构中的Y向驱动组件安装在X向传动块上，同时再让激光镜筒沿Y向贯穿机体，并且将Y向调节机构中的Y向传动块连接于激光镜筒上。本发明通过设置的X向驱动组件驱动X向传动块带动Y向驱动组件以及激光镜筒沿X向运动，让然后通过Y向驱动组件驱动Y向传动块带动激光镜筒相对于X向传动块沿Y向运动，进而使得本发明在具体实施时能够对激光镜筒的X向和/或Y向坐标进行调节，同时通过设置的减震组件也可以使得本发明在对激光镜筒的X向坐标进行调节时，可以通过减少X向传动块的震动而减小激光镜筒的颤振，实现了对激光镜筒进行精调的功能，解决了相关技术中存在的无法完全解决激光头的颤振和运动超调的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例平面微纳米精度柔性调整激光头的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例平面微纳米精度柔性调整激光头在一视角的剖视结构示意图；

图3为本发明一实施例平面微纳米精度柔性调整激光头在另一视角的剖视结构示意图；

图4为本发明一实施例平面微纳米精度柔性调整激光头的俯视结构示意图；

图5为图4示例的A-A剖面结构示意图；

图6为图5示例的B部放大结构示意图；

图7为本发明一实施例平面微纳米精度柔性调整激光头的侧视平面结构示意图；

图8为图7中示例的平面微纳米精度柔性调整激光头的再一视角的剖视结构示意图。

附图标记说明：

标号	名称	标号	名称
				100	X向调节机构	122	第一蜗杆
200	Y向调节机构	123	第一涡轮
				300	激光镜筒	124	第一导杆
110	机体	211	第二旋转驱动件
				120	X向驱动组件	212	第二蜗杆
130	减震组件	213	第二涡轮
				140	X向传动块	214	第二导杆
210	Y向驱动组件	150	限位凸起
				220	Y向传动块	221	传动环
141	减震段	222	传动段
				131	弹性减震片	310	第一镜筒
132	连接块	320	第二镜筒
				133	加强板	330	反射镜
121	第一旋转驱动件	340	凸透镜

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各机构之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。

本发明提出一种平面微纳米精度柔性调整激光头。

如图1至图8所示，提出本发明平面微纳米精度柔性调整激光头10的一实施例。

本实施例中，请参阅图1-图3，该型平面微纳米精度柔性调整激光头，包括X向调节机构100、Y向调节机构200以及激光镜筒300，X向调节机构100包括机体110以及安装在机体110上的X向驱动组件120、减震组件130，机体110内开设有调节腔室，X向调节机构100还包括收容于调节腔室内并可沿X向滑动的X向传动块140，X向驱动组件120与X向传动块140连接，减震组件130沿X向间隔分布于X向传动块140的两侧并用于与X向传动块140抵接；Y向调节机构200包括Y向驱动组件210以及与Y向驱动组件210连接的Y向传动块220，Y向驱动组件210安装于X向传动块140上；激光镜筒300沿Y向贯穿机体110，且激光镜筒300与Y向传动块220连接；其中，X向驱动组件120用于驱动X向传动块140带动Y向调节机构200相对机体110沿X向运动，且Y向驱动组件210用于驱动传Y向传动块220带动激光镜筒300相对X向传动块140沿Y向运动，以带动激光镜筒300相对机体110沿X向和/或Y向运动。

在示例性的技术中，本发明将X向调节机构100设置为包括机体110、X向驱动组件120、X向传动块140以及减震组件130的结构，并且将减震组件130安装于机体110的调节腔室内，利用X向驱动组件120驱动X向传动块140在机体110的调节腔室内沿X向运动时，可以通过设置的减震组件130实现对X向传动块140的减震功能，进而也就是使得本发明在具体实施时能够对激光镜筒300进行减震，解决了相关技术在对激光头进行调整时存在的无法解决激光头的震颤的技术缺陷。

在本实施例中，通过设置X向调节机构100，并且在X向调节机构100的机体110上安装X向驱动组件120、减震组件130以及X向传动块140，同时再将Y向调节机构200中的Y向驱动组件210安装在X向传动块140上，同时再让激光镜筒300沿Y向贯穿机体110，并且将Y向调节机构200中的Y向传动块220连接于激光镜筒300上。本发明通过设置的X向驱动组件120驱动X向传动块140带动Y向驱动组件210以及激光镜筒300沿X向运动，让然后通过Y向驱动组件210驱动Y向传动块220带动激光镜筒300相对于X向传动块140沿Y向运动，进而使得本发明在具体实施时能够对激光镜筒300的X向和/或Y向坐标进行调节，同时通过设置的减震组件130也可以使得本发明在对激光镜筒300的X向坐标进行调节时，可以通过减少X向传动块140的震动而减小激光镜筒300的颤振，实现了对激光镜筒300进行精调的功能，解决了相关技术中存在的无法完全解决平面微纳米精度柔性调整激光头的颤振和运动超调的缺陷。

在一些具体实施例中，请参阅图4至图8，机体110上还开设有与调节腔室连通的减震腔，X向传动块140上形成有延伸至减震腔的减震段141；减震组件130包括位于减震腔内的弹性减震片131，且弹性减震片131的一端与减震腔沿X向的侧壁连接，另一端与减震段141上沿X向的侧壁连接。

在本实施例中，通过在机体110上开设与调节腔室连通的减震腔，并且让X向传动块140形成延伸至减震腔的减震段141，然后在将弹性减震片131设置于减震腔内，并且让弹性减震片131的一端于减震腔沿X向的侧壁连接，另一端于减震段141沿X向的侧壁连接，通过设置的减震腔以及减震段141将减震片与X向驱动组件120分隔开，使得本发明在具体实施时能够确保整个X向驱动机构的结构的紧凑性。

在一些具体实施例中，请参阅图4至图8，减震组件130还包括两个连接块132，两个连接块132分别且对应将减震片沿Z向的两端可拆卸地连接于减震腔沿X向的侧壁以及减震段141沿X向的侧壁。

在本实施例中，通过设置两个连接块132，并且将利用两个连接块132将减震片可拆卸的连接于X向传动块140沿X向的侧面以及减震腔沿X向的侧面，使得本发明在具体实施时能够实现对减震组件130的可拆卸功能，保障了本发明的使用效果，也使得本发明在具体实施时能够对减震组件130进行可拆卸。

需要特别和明确说明的是，在示例性的技术中，减震片的安装方式可以为：以其长度方向为例，长度方向沿Z向延伸，也可以是长度方向沿X向延申。在优选的实施例中，主要采用长度方向沿Z向延伸的方式进行设置。

在一些具体实施例中，弹性减震片131沿Z向设置，减震组件130还包括两个均沿Z向设置的加强板133，两个加强板133位于两个连接块132之间，且两个加强板133分别连接在弹性减震片131沿X向的两侧，且加强板133沿Z向的两端与对应的连接块132之间形成有间距。

在本实施例中，通过将减震片沿Z向设置，并且在减震片沿X方向的两侧设置加强板133，同时让加强板133沿Z向的两端与对应的连接块132之间形成间距，使得本发明在具体实施时能够对减震片进行加固，提升了其的使用时限，同时通过在其沿Z向的两端设置间距，也使得整个减震组件130在跟随减震机构进行运动的过程中能够确保其运动效果，避免了由于加强板133与连接块132之间无缝时导致整个减震组件130被限位无法运动的缺陷。

在一些具体实施例中，请参阅图4、图5，弹性减震片131沿Z向的两端分别为第一端和第二端，弹性减震片131的数量为两个，两个弹性减震片131分设减震段141沿X向的两侧，且其中一个弹性减震片131的第一端对应于另一个弹性减震片的第二端。

在本实施例中，通过将弹性减震片131的数量设置为两个，并且将两个减震片分设于减震段141沿X向的两侧，且让两个减震片沿X向呈轴对称之后再沿Z向呈轴对称设置，使得两个减震片能够对减震段141的减震效果进行加强，进一步降低了减震段141的震颤。

在一些具体实施例中，请参阅图4、图5，X向驱动组件120包括第一旋转驱动件121、第一蜗杆122、第一涡轮123以及第一导杆124，第一旋转驱动件121安装于调节腔室内；第一蜗杆122沿Z向设置于调节腔室内，且第一蜗杆122的一端与第一旋转驱动件121连接，另一端与机体110转动连接；第一涡轮123与第一蜗杆122啮合；第一导杆124沿X向布置，第一涡轮123套设于第一导杆124外，且第一导杆124与X向传动块140螺纹配合；第一旋转驱动件121用于驱动第一蜗杆122转动，以通过第一涡轮123及第一导杆124转动，以带动X向传动块140相对机体110沿X向运动。

在本实施例中，通过设置第一旋转驱动件121，并且在第一旋转驱动件121上设置沿Z向布置的第一蜗杆122，再在第一蜗杆122上设置第一涡轮123，并且在第一涡轮123上连接沿X向布置的第一导杆124，同时再将第一导杆124与X向传动块140螺纹配合，使得本发明在具体实施时能够通过第一旋转驱动件121驱动第一蜗杆122转动，并带动第一涡轮123以及第一导杆124转动，以实现对X向传动块140在X向的运动位置的调整，最终使得本发明在对激光镜筒300的X向坐标进行调节时，能够利用设置的第一蜗杆122以及第一涡轮123实现对第一导杆124的运动速度减缓，进而也能够减缓X向传动块140的运动行程，进而实现了对激光镜筒300的运动精度的控制。

需要特别和明确说明的是，在示例性的技术中，第一旋转驱动件121可以直接采用现有技术中能够实现旋转驱动功能的设备或者装置，在本实施例中，并未对示例的第一旋转驱动件121的驱动方式以及具体结构进行改进或者设计，故而此处不再一一赘述。不过，可以示例的是，第一旋转驱动件121可以但不限于为优选为步进电机、伺服电机等中的一种。

在一些具体实施例中，请参阅图4、图5，Y向驱动组件210包括第二旋转驱动件211、第二蜗杆212、第二涡轮213以及第二导杆214，第二旋转驱动件211安装在X向传动块140上；第二蜗杆212沿Z向可转动地安装在X向传动块140上，且第二蜗杆212与第二旋转驱动件211连接；第二涡轮213与第二蜗杆212啮合；第二导杆214沿Y向布置，第二涡轮213套设于第二导杆214外，且第二导杆214与激光镜筒300螺纹配合；第二旋转驱动件211能驱动第二蜗杆212转动，以通过第二涡轮213及第二导杆214转动，以带动Y向传动块220相对于X向传动块140沿Y向运动。

在本实施例中，通过设置第二旋转驱动件211，并且在第二旋转驱动件211上设置沿Z向布置的第二蜗杆212，再在第二蜗杆212上设置第二涡轮213，并且在第二涡轮213上连接沿Y向布置的第二导杆214，同时再将第二导杆214与Y向传动块220螺纹配合，使得本发明在具体实施时能够通过第二旋转驱动件211驱动第二蜗杆212转动，并带动第二涡轮213以及第二导杆214转动，以实现对Y向传动块220在Y向的运动位置的调整，最终使得本发明在对激光镜筒300的Y向坐标进行调节时，能够利用设置的第二蜗杆212以及第二涡轮213实现对第二导杆214的运动速度减缓，进而也能够减缓Y向传动块220的运动行程，进而实现了对激光镜筒300的运动精度的控制。

需要特别和明确说明的是，在示例性的技术中，第二旋转驱动件211可以直接采用现有技术中能够实现旋转驱动功能的设备或者装置，在本实施例中，并未对示例的第二旋转驱动件211的驱动方式以及具体结构进行改进或者设计，故而此处不再一一赘述。不过，可以示例的是，第二旋转驱动件211可以但不限于为优选为步进电机、伺服电机等中的一种。

在一些具体实施例中，请参阅图6，X向传动块140上还设置有限位凸起150，限位凸起150与第二导杆214远离第二涡轮213的一端抵接并转动配合。

在本实施例中，通过在X向传动块140上设置限位凸起150，并且将限位凸起150与第二导杆214远离第二涡轮213的一端抵接并转动配合，使得本发明在具体实施时能够保证对第二导杆214进行固定，避免了第二导杆214的脱落等隐患。

在一些具体实施例中，Y向传动块220包括与激光镜筒300连接的传动环221以及设置于传动环221上的传动段222，传动段222与第二导杆214螺纹配合。

在本实施例中，通过设置传动环221以及传动段222，将传动段222与第一导杆124螺纹配合，使得本发明在具体实施时能够保证对激光镜筒300的传动功能。

需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的传动环221在套设于激光镜筒300的外周时，传动环221与激光镜筒300的连接方式可以但不限于为过盈配合或者插接配合或者螺纹配合。在优选的实施例中，传动环221与激光镜筒300的配合方式为过盈配合。

在一些具体实施例中，激光镜筒300包括相互连接的第一镜筒310和第二镜筒320，第一镜筒310沿Y向延伸，第二镜筒320沿Z向延伸，第一镜筒310与Y向传动块220连接，第二镜筒320与第一镜筒310的连接处设置有反射镜330，第二镜筒320内设置有凸透镜340；激光光束能沿Y向从第一镜筒310射入，并经反射镜330反射变向至沿Z向射入第二镜筒320并经凸透镜340聚焦后射出。

在一些具体实施例中，本发明示例的平面微纳米精度柔性调整激光头可以采用如下结构进行：

激光加工利用高能束辐照材料，在极短时间内使材料发生熔化、气化、等离子体化从而实现材料的去除、改性、连接等加工工艺。实现激光加工进一步发展的前提和关键在于研制高精度的加工设备。

激光加工设备主要包括激光器、运动系统、激光头和光路系统、电气控制部分。实现激光高精度的加工关键在于提高运动系统的精度。目前单独运动系统的精度已经能达到微米级别甚至纳米级别，然而当激光头重量过大时，运动系统和带动激光运动时会产生振动和超调等问题。目前尚没有办法完全解决运动系统的颤振和运动超调问题。

因此，目前激光头装置主要存在的问题在于：

目前常见的激光头和运动系统是可以分开的独立系统，二者结构庞大。目前尚没有将激光头和运动系统结合在一起的装置。

激光头并不是直接的运动末端执行装置。当运动系统带动激光头运动时，运动的末端执行器要承载激光头的重量，当末端执行器运动停止时，由于惯性作用导致激光头仍然反复振动，从而导致运动响应速度低，而且定位精度不高。

本发明示例的一种平面微纳米精度柔性调整激光头，可以用于激光头的平面位置定位。通过基于柔性铰链和涡轮蜗杆传动，从而实现激光头在扫描面上具有微纳尺度的高精度定位和的运动响应精度。具体而言，具有如下两项优点：

实现激光头在扫描平面上具有微米纳米精度级别的位置定位，并且具有极高响应速度。

将激光传导的镜筒和运动控制结构柔和一起，从而使得结构紧凑。

本发明提供平面微纳米精度柔性调整激光头，包括镜筒结构、运动机构、柔性铰链结构。如图所示。该装置通过两个涡轮蜗杆结构控制镜筒结构在XOY平面上运动，镜筒和基座通过柔性铰链以提高系统的刚度和响应频率，从而达到微纳级别的控制精度。

镜筒结构包括镜筒、反射镜330、凸透镜340，如图所示。镜筒为L型垂直结构，具有导光、反射、聚焦功能。激光沿镜筒Y轴入射并在反射镜330处反射进入Z轴，在Z轴的凸透镜340处进行聚焦。镜筒与Y向传动块220固定连接，并可以沿Y轴支座的轴向进行运动，从而使激光沿Y轴方向进行运动。

运动装置包括X轴运动结构和Y轴运动结构。X轴运动结构和Y轴运动结构共同实现激光镜筒300在X、Y平面上进行运动的要求。

X向调节机构100包括：第一旋转驱动件121、机体110、第一蜗杆122、第一涡轮123、X向传动块140以及第一导杆124。其中X轴运动机构的电机放置于机体110上，通过涡轮蜗杆运动机构推动X向传动块140沿X轴方向进行运动。在上述运动过程中，第一涡轮123和第一导杆124固定连接，第一导杆124的头部有螺纹，与套筒支座中的螺纹孔进行配合，当第一导杆124进行转动时，由于套筒支座通过柔性铰链结构与机体110连接，因此套筒支座只能沿X轴进行平移运动。

Y向调节机构200包括：第二旋转驱动件211、第二蜗杆212、第二涡轮213、第二导杆214、Y向传动块220。其中第二旋转驱动件211和Y轴轴承固定定在Y轴支座上，通过涡轮蜗杆转动，驱动Y向传动块220沿Y轴进行平移运动。Y向传动块220和镜筒保持相对固定运动。因此，通过上述设计的X轴运动机构和Y轴运动机构实现镜筒在XOY平面进行运动。

为了保证该结构具有纳米至微米级别的运动进度和超高的影响速度，在Y轴套筒支座和机体110之间设置柔性铰链。柔性铰链结构包括：刚度加强连接块132、弹性减震片131、刚度加强块、螺钉。在柔性铰链结构中，中间具有厚度较大的刚度加强块，通过螺钉与Y轴套筒支座和机体110连接。由于柔性铰链结构中包括弹性减震片131，因此，该结构的一端能相对另一端在进行转动，这种结构常用于纳米运动机构之中。并通过反平行四边形的设计，保证套筒支座沿Y方向固定而具有沿X轴运动的自由度。其刚度较大，因此具有较高的响应速度。需要说明的是，本实施例中示例的柔性铰链也即是本发明示例的减震组件130。

XY运动系统，具体为，通过涡轮蜗杆实现二维平面运动。

柔性铰链，具体为，通过在柔性金属片中间两侧固定加强块，并采用反平行四边形的方式与基座和套筒固定连接。通过反平行四边形结构实现和柔性铰链变形实现但方向的相对运动。

激光镜筒300结构，具体为，通过镜筒与运动末端装置融为一体，实现结构的简化；通过反射镜330实现光路的改变。

实现激光高精度的加工关键在于提高运动系统的精度。目前运动系统的精度已经能达到微米级别甚至纳米级别，然而当激光头重量过大时，运动系统带动激光运动时会产生颤振和超调等问题。目前尚没有办法完全解决运动系统的颤振和运动超调问题。因此，将运动系统集成到激光头，发明一种基于柔性铰链的高精度平面定位激光头，包括镜筒结构、运动机构、柔性铰链结构。该装置采用两个涡轮蜗杆结构控制镜筒结构在XOY平面上运动，镜筒和基座通过柔性铰链以提高系统的刚度和响应频率，从而达到微纳级别的控制精度。

需要特别和明确说明的是，在本实施例中，示例的镜筒结构也即是本发明示例的平面微纳米精度柔性调整激光头，示例的XOY平面也即是XY平面，O代表坐标原点。

本发明技术方案通过设置X向调节机构100，并且在X向调节机构100的机体110上安装X向驱动组件120、减震组件130以及X向传动块140，同时再将Y向调节机构200中的Y向驱动组件210安装在X向传动块140上，同时再让激光镜筒300沿Y向贯穿机体110，并且将Y向调节机构200中的Y向传动块220连接于激光镜筒300上。本发明通过设置的X向驱动组件120驱动X向传动块140带动Y向驱动组件210以及激光镜筒300沿X向运动，让然后通过Y向驱动组件210驱动Y向传动块220带动激光镜筒300相对于X向传动块140沿Y向运动，进而使得本发明在具体实施时能够对激光镜筒300的X向和/或Y向坐标进行调节，同时通过设置的减震组件130也可以使得本发明在对激光镜筒300的X向坐标进行调节时，可以通过减少X向传动块140的震动而减小激光镜筒300的颤振，实现了对激光镜筒300进行精调的功能，解决了相关技术中存在的无法完全解决激光头的颤振和运动超调的缺陷。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，包括：

X向调节机构，所述X向调节机构包括机体以及安装在所述机体上的X向驱动组件、减震组件，所述机体内开设有调节腔室，所述X向调节机构还包括收容于所述调节腔室内并可沿X向滑动的X向传动块，所述X向驱动组件与所述X向传动块连接，所述减震组件沿X向间隔分布于所述X向传动块的两侧并用于与所述X向传动块抵接；

Y向调节机构，所述Y向调节机构包括Y向驱动组件以及与所述Y向驱动组件连接的Y向传动块，所述Y向驱动组件安装于所述X向传动块上；以及，

激光镜筒，所述激光镜筒沿Y向贯穿所述机体，且所述激光镜筒与所述Y向传动块连接；

其中，所述X向驱动组件用于驱动所述X向传动块带动所述Y向调节机构相对所述机体沿所述X向运动，且所述Y向驱动组件用于驱动所述Y向传动块带动所述激光镜筒相对所述X向传动块沿所述Y向运动，以带动所述激光镜筒相对所述机体沿X向和/或Y向运动。

2.如权利要求1所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述机体上还开设有与所述调节腔室连通的减震腔，所述X向传动块上形成有延伸至所述减震腔的减震段；

所述减震组件包括位于所述减震腔内的弹性减震片，且所述弹性减震片的一端与所述减震腔沿X向的侧壁连接，另一端与所述减震段上沿X向的侧壁连接。

3.如权利要求2所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述减震组件还包括两个连接块，两个所述连接块分别且对应将所述减震片沿Z向的两端可拆卸地连接于所述减震腔沿X向的侧壁以及所述减震段沿X向的侧壁。

4.如权利要求3所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述弹性减震片沿Z向设置，所述减震组件还包括两个均沿Z向设置的加强板，两个所述加强板位于两个所述连接块之间，且两个所述加强板分别连接在所述弹性减震片沿X向的两侧，且所述加强板沿Z向的两端与对应的所述连接块之间具有间距。

5.如权利要求2所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述弹性减震片沿Z向的两端分别为第一端和第二端，所述弹性减震片的数量为两个，两个所述弹性减震片分设所述减震段沿X向的两侧，且其中一个所述弹性减震片的所述第一端对应于另一个所述弹性减震片的所述第二端。

6.如权利要求1至5中任一项所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述X向驱动组件包括：

第一旋转驱动件，所述第一旋转驱动件安装于所述调节腔室内；

第一蜗杆，所述第一蜗杆沿Z向设置于所述调节腔室内，且所述第一蜗杆的一端与所述第一旋转驱动件连接，另一端与所述机体转动连接；

第一涡轮，所述第一涡轮与所述第一蜗杆啮合；以及，

第一导杆，所述第一导杆沿X向布置，所述第一涡轮套设于所述第一导杆外，且所述第一导杆与所述X向传动块螺纹配合；

所述第一旋转驱动件用于驱动所述第一蜗杆转动，以通过所述第一涡轮及所述第一导杆转动，以带动所述X向传动块相对所述机体沿所述X向运动。

7.如权利要求1至5中任一项所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述Y向驱动组件包括：

第二旋转驱动件，所述第二旋转驱动件安装在所述X向传动块上；

第二蜗杆，所述第二蜗杆沿Z向可转动地安装在所述X向传动块上，且所述第二蜗杆与所述第二旋转驱动件连接；

第二涡轮，所述第二涡轮与所述第二蜗杆啮合；以及，

第二导杆，所述第二导杆沿所述Y向布置，所述第二涡轮套设于所述第二导杆外，且所述第二导杆与所述激光镜筒螺纹配合；

所述第二旋转驱动件能驱动所述第二蜗杆转动，以通过所述第二涡轮及所述第二导杆转动，以带动所述Y向传动块相对于所述X向传动块沿所述Y向运动。

8.如权利要求7所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述X向传动块上还设置有限位凸起，所述限位凸起与所述第二导杆远离所述第二涡轮的一端抵接并转动配合。

9.如权利要求8所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述Y向传动块包括与所述激光镜筒连接的传动环以及设置于所述传动环上的传动段，所述传动段与所述第二导杆螺纹配合。

10.如权利要求1至5中任一项所述的平面微纳米精度柔性调整激光头，其特征在于，所述激光镜筒包括相互连接的第一镜筒和第二镜筒，所述第一镜筒沿所述Y向延伸，所述第二镜筒沿所述Z向延伸，所述第一镜筒与所述Y向传动块连接，所述第二镜筒与所述第一镜筒的连接处设置有反射镜，所述第二镜筒内设置有凸透镜；

激光光束能沿所述Y向从所述第一镜筒射入，并经所述反射镜反射变向至沿所述Z向射入所述第二镜筒并经所述凸透镜聚焦后射出。

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