CN201245024Y - 一种激光内雕机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种激光内雕机，包括：主机柜、激光器及其光路运动控制装置、用于带动放置待雕刻物体在X、Z两轴方向运动的工作台；运动控制装置包括：运动控制卡、电机和电机驱动器组成，由于本激光内雕机，采用带动放置待雕刻物体在正交坐标系中的X、Z二轴方向运动的工作台，在运动控制装置的驱动下该工作台可以在X、Z二轴方向发生移动，以及采用振镜高速旋转X轴与Y轴反射镜片，加大了雕刻加工幅面，加快了激光内雕机雕刻的速度，大大提高了工作效率，且采用激光谐振腔和泵浦腔分立设置的结构，使全风冷端泵浦激光器维修时可以方便的独立检测激光谐振腔和泵浦腔的工作情况，并可以方便的更换激光谐振腔和泵浦腔。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光设备领域，更详细地说，特别是涉及一种激光内雕机。
背景技术
激光内雕机是将激光技术和计算机技术结合起来的高新科技产品，是集光、机、电一体化的激光加工设备。激光内雕机能在水晶玻璃内雕刻出各种各样的图像、文字和图形，给人以晶莹剔透、冰清玉洁的视觉形象。
但目前使用的激光内雕机都只能用于水晶玻璃的雕刻，并且只能用于小幅面的水晶礼品行业；目前使用的激光内雕机都采用氙灯泵浦的电源脉冲激光器，激光器的频率工作在几百赫兹，受其影响，加工速度和效率比较低。如中国实用新型专利公开号为“CN2461786”名称为“多头三维激光雕刻机”的专利公开了的一种激光内雕机，该激光内雕机一种多头三维激光雕刻机，它包括YAG激光器、指示He-Ne激光器即红色光激光指示器、扩束望远镜、折反激光的激光反射镜，激光聚焦装置、与激光器连接的激光电源箱、步进电机驱动电源箱、激光器水冷装置、步进电机以及控制步进电机和激光器的计算机，在YAG激光器和激光输出镜之间置有分频器，使1.06μmYAG激光通过分频器得到0.53μm波长的激光经激光聚焦装置用于对水晶、玻璃等工件加工；两个激光聚焦装置置于由X、Y方向移动平面拖板和Z方向移动的垂直拖板组成的三维运动拖板上，三维运动拖板按其移动方向分别和三台步进电机相连接，计算机通过步进电机对激光聚焦装置三维定位，对固定在工作台上水晶或玻璃工件进行二维或三维雕刻。
该种多头三维激光内雕机较之一般的激光内雕机而言，因为将两个激光聚焦装置置于由X、Y方向移动平面拖板和Z方向移动的垂直拖板组成的三维运动拖板上，三维运动拖板按其移动方向分别和三台步进电机相连接，由于没有采用振镜系统，采用工作台运动实现三维雕刻，实际雕刻速度往往只有几十赫兹，加工效率低下。
发明内容
针对上述情况，本实用新型提供一种加工速度快、工作效率高的半导体激光内雕机。
本实用新型一种激光内雕机包括：具有中空结构的主机柜、设置在该主机柜内的激光器及其光路、运动控制装置；
其中，所述的激光器为半导体泵浦调Q倍频激光器；
该种激光内雕机进一步包括：设置在所述主机柜内、用于带动放置待雕刻物体在笛卡尔正交坐标系中的X、Z两轴方向运动的工作台；
所述激光器包括：激光元器件，激光泵浦源，分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔可拆卸连接，所述光路中设有反射镜，
所述激光谐振腔包括：用于容置激光元器件的内盒体，与内盒体邻接布置的第一恒温单元；所述泵浦腔包括：激光泵浦源，与该激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；所述内盒体内上设有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统；
所述运动控制装置包括：与所述工作台连接的工作台电机及其驱动器，光路中旋转反射镜的振镜电机和振镜驱动器；以及控制工作台电机与振镜电机运动的控制卡；
在上述结构基础上，所述激光内雕机还包括：设置在激光器内的镜头切换装置，所述镜头切换装置包括：可拆卸的设置在主机柜内的底板，及用于将激光聚焦在透明介质中的镜头，还包括可安装二个或二个以上镜头的、可自动切换位置的切换机构，及用于控制切换机构自动工作的控制机构。
在上述结构基础上，所述激光器还包括：光学耦合系统、光束激励45度镜、激光晶体、调Q晶体、全反镜、偏振片、输出镜，倍频晶体、窗片，所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜设置在同一轴线上，所述光束激励45度镜设置在光学耦合系统与激光晶体之间，所述输出镜设置在通过光束激励45度镜光学中心且与所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜所在轴的垂直线上，所述调Q晶体可设于激光晶体与全反镜之间，也可设于光束激励45度镜与输出镜之间；所述倍频晶体设置输出镜之后并与输出镜处于同一轴线上。
所述光路为激光器输出激光经扩束镜、反射镜及F-Theta镜进入待雕刻物体内。
进一步，在上述结构的基础上，所述反射镜包括：振镜Y轴反射镜和振镜X轴反射镜；所述振镜电机包括：振镜Y轴反射镜振镜电机和振镜X轴反射镜振镜电机；
在上述结构的基础上：所述工作台包括：用于夹持待雕刻物体的夹具，与该夹具连接的X轴导向运动装置，与该夹具连接的Z轴导向运动装置。
再进一步：所述X轴导向运动装置包括：与所述夹具连接的X轴导向连接件，与该X轴导向连接件滑动配合连接的X轴向丝杆滑轨组件；所述Z轴导向运动装置包括：与所述夹具连接的Z轴导向连接件，与该Z轴导向连接件滑动配合连接的Z轴向丝杆滑轨组件；
所述工作台电机包括X轴向工作台步进电机和Z轴向工作台电机，所述X、Z轴向丝杆滑轨组件分别与所述X、Z轴向工作台电机的动力输出轴连接；所述工作台电机可以是步进电机，也可以是伺服电机。
在上述的结构基础上，所述振镜电机包括：定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置。
进一步，所述切换机构包括安装在底板上的、可转动位置的运转装置，及可与运转装置完成检测动作的、用于限位和复位的控制开关；可自动完成镜头的切换。
作为一种改进，在上述结构的基础上：所述镜头切换装置的运转装置包括驱动机构，及设置在底板上的、可安装镜片的镜头板，及安装在镜头板边缘的、可顶开控制开关的接触螺钉，及由驱动机构驱动的、可带动镜头板切换位置的传动机构；所述螺钉用于顶开控制开关使得控制开关动作，以此获得镜头的准确定位。
进一步，所述的夹具，包括：可拆卸的设置在激光内雕机内的、用于自动夹紧工件的X轴夹持组件和Y轴夹持组件，所述X轴夹持组件和Y轴夹持组件交错垂直布置；其中，所述X轴夹持组件和Y轴夹持组件均包括有：用于承载工件的承载机构，及活动设置在承载机构上的、可相对运动的、用于夹持工件的夹持机构，及位于承载机构内的、用于带动夹持机构相对运动的驱动机构。
进一步，所述X轴夹持组件的夹持机构相对Y轴夹持组件的中心线镜像设置；所述Y轴夹持组件的夹持机构相对X轴夹持组件的中心线镜像设置。
本实用新型一种激光内雕机通过采用：用于带动放置待雕刻物体在笛卡尔正交坐标系中的X、Z二轴方向运动的工作台的结构，在伺服控制装置的驱动下该工作台可以在X、Z二轴方向发生移动，以及采用振镜高速旋转X轴与Y轴反射镜片，加大了雕刻加工幅面，加快了激光内雕机雕刻的速度，提高了内雕机的工作效率；并且，通过在激光器内设置镜头切换装置，镜头的切换可由传统的手动切换改成了计算机对镜头选择控制其自动切换，不需要人为拆换镜头，不会因为人为原因而导致镜面损坏或污染，方便镜头选择，操作方便快捷，降低了操作员技术难度，大大提高了工作效率。
附图说明
下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步详细的描述。
图1是本实用新型一种具体实施方式的立体结构示意图。
图2为图1中激光内雕机的工作台部分的立体结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图2，本实用新型一种激光内雕机，包括：具有中空结构的主机柜1、设置在该主机柜内1的激光器2及其光路(图中未示出)、激光泵浦源3、运动控制装置(图中未示出)；
其中，所述的激光器为半导体泵浦调Q倍频激光器；
该种激光内雕机进一步包括：设置在所述主机柜1内、用于带动放置待雕刻物体在笛卡尔正交坐标系中的X、Z两轴方向运动的工作台4。
所述运动控制装置(图中未示出)包括：与所述工作台4连接的工作台步进电机(图中未示出)及其驱动器(图中未示出)，旋转光路中的反射镜的振镜电机(图中未示出)和振镜驱动器(图中未示出)，以及控制工作台电机(图中未示出)运动与振镜电机(图中未示出)运动的控制卡(图中未示出)。
其中，所述激光内雕机还包括：设置在激光器2内的镜头切换装置(图中未示出)；
所述镜头切换装置包括：可拆卸的设置在主机柜1内的底板，及用于将激光聚焦在透明介质中的镜头，还包括可安装二个或二个以上镜头的、可自动切换位置的切换机构，及用于控制切换机构自动工作的控制机构；由于本激光内雕机，采用用于带动放置待雕刻物体在笛卡尔正交坐标系中的X、Z二轴方向运动的工作台的结构，在伺服控制装置的驱动下该工作台可以在X、Z二轴方向发生移动，以及采用振镜高速旋转X轴与Y轴反射镜片，加大了雕刻加工幅面，加快了激光内雕机雕刻的速度，提高了内雕机的工作效率；并且，通过在激光器内设置镜头切换装置，镜头的切换可由传统的手动切换改成了计算机对镜头选择控制其自动切换，不需要人为拆换镜头，不会因为人为原因而导致镜面损坏或污染，方便镜头选择，操作方便快捷，降低了操作员技术难度，大大提高了工作效率。
所述激光器2包括：激光元器件，激光泵浦源，分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔可拆卸连接，所述光路中设有反射镜。
所述激光谐振腔包括：用于容置激光元器件的内盒体，与内盒体邻接布置的第一恒温单元；所述泵浦腔包括：激光泵浦源，与该激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；所述内盒体内上设有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统。
在本具体实施方式中：所述激光元器件包括：光学耦合系统、光束激励45度镜、激光晶体、调Q晶体、全反镜、偏振片、输出镜，倍频晶体、窗片，所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜设置在同一轴线上，所述光束激励45度镜设置在光学耦合系统与激光晶体之间，所述输出镜设置在通过光束激励45度镜光学中心且与所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜所在轴的垂直线上，所述调Q晶体可设于激光晶体与全反镜之间，也可设于光束激励45度镜与输出镜之间；所述倍频晶体设置输出镜之后并与输出镜处于同一轴线上。
所述光路为激光器输出激光经扩束镜、反射镜及F-Theta镜进入待雕刻物体内。
本具体实施方式中，进一步，在上述结构的基础上，所述反射镜包括：振镜Y轴反射镜和振镜X轴反射镜；所述振镜电机包括：振镜Y轴反射镜振镜电机和振镜X轴反射镜振镜电机。
本具体实施方式中在上述结构的基础上：所述工作台4包括：用于夹持待雕刻物体的夹具41，与该夹具连接的X轴导向运动装置42，与该夹具连接的Z轴导向运动装置43。
再进一步：所述X轴导向运动装置42包括：与所述夹具连接的X轴导向连接件421，与该X轴导向连接件411滑动配合连接的X轴向丝杆滑轨组件422；所述Z轴导向运动装置包括43：与所述夹具连接的Z轴导向连接件431，与该Z轴导向连接件431滑动配合连接的Z轴向丝杆滑轨组件432；
所述工作台电机包括X轴向工作台电机和Z轴向工作台电机(图中未示出)，所述X、Z轴向丝杆滑轨组件分别与所述X、Z轴向工作台电机的动力输出轴连接。
所述工作台电机可以是步进电机，也可以是伺服电机；
本具体实施方式中，在上述的结构基础上，所述振镜电机包括：定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置。
进一步，所述切换机构包括安装在底板上的、可转动位置的运转装置，及可与运转装置完成检测动作的、用于限位和复位的控制开关；可自动完成镜头的切换。
本具体实施方式中，作为一种改进，在上述结构的基础上：所述镜头切换装置的运转装置包括驱动机构，及设置在底板上的、可安装镜片的镜头板，及安装在镜头板边缘的、可顶开控制开关的接触螺钉，及由驱动机构驱动的、可带动镜头板切换位置的传动机构；所述螺钉用于顶开控制开关使得控制开关动作，以此获得镜头的准确定位。
本具体实施方式中，进一步，所述的夹具，包括：可拆卸的设置在激光内雕机内的、用于自动夹紧工件的X轴夹持组件411和Y轴夹持组件412，所述X轴夹持组件411和Y轴夹持组件412交错垂直布置；其中，所述X轴夹持组件411和Y轴夹持组件411均包括有：用于承载工件的承载机构，及活动设置在承载机构上的、可相对运动的、用于夹持工件的夹持机构，及位于承载机构内的、用于带动夹持机构相对运动的驱动机构。
本具体实施方式中，进一步，所述X轴夹持组件的夹持机构相对Y轴夹持组件的中心线镜像设置；所述Y轴夹持组件的夹持机构相对X轴夹持组件的中心线镜像设置。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式；凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均包含本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光内雕机，具有中空结构的主机柜、设置在该主机柜内的激光器及其光路、运动控制装置；
其中，所述的激光器为半导体泵浦调Q倍频激光器；所述光路中设有反射镜；
其特征在于，该种激光内雕机进一步包括：设置在所述主机柜内、用于带动放置待雕刻物体在笛卡尔正交坐标系中的X、Z两轴方向运动的工作台；
所述激光器包括：激光元器件，激光泵浦源，分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔可拆卸连接；
所述激光谐振腔包括：用于容置激光元器件的内盒体，与内盒体邻接布置的第一恒温单元；所述泵浦腔包括：激光泵浦源，与该激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；所述内盒体内上设有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统；
所述运动控制装置包括：与所述工作台连接的工作台电机及其驱动器，光路中旋转反射镜的振镜电机和振镜驱动器；以及控制工作台电机与振镜电机运动的控制卡。
2.根据权利要求1所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述激光内雕机还包括：设置在激光器内的镜头切换装置，所述镜头切换装置包括：可拆卸的设置在主机柜内的底板，及用于将激光聚焦在透明介质中的镜头，还包括可安装二个或二个以上镜头的、可自动切换位置的切换机构，及用于控制切换机构自动工作的控制机构。
3.根据权利要求1所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述激光元器件包括：光学耦合系统、光束激励45度镜、激光晶体、调Q晶体、全反镜、偏振片、输出镜、倍频晶体，所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜设置在同一轴线上，所述光束激励45度镜设置在光学耦合系统与激光晶体之间，所述输出镜设置在通过光束激励45度镜光学中心且与所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜所在轴的垂直线上，所述调Q晶体可设于激光晶体与全反镜之间，也可设于光束激励45度镜与输出镜之间；输出镜之后依次装有倍频晶体、扩束镜、二个反射镜、和F—theta镜组成的激光器光学光路。
4.根据权利要求1或3所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述反射镜包括：振镜Y轴反射镜和振镜X轴反射镜；所述振镜电机包括：振镜Y轴反射镜振镜电机和振镜X轴反射镜振镜电机；所述振镜电机包括：定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置，其中位置反馈装置为光栅编码器。
5.根据权利要求1所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述工作台包括：用于夹持待雕刻物体的夹具，与该夹具连接的X轴导向运动装置，与该夹具连接的Z轴导向运动装置；
所述X轴导向运动装置包括：与所述夹具连接的X轴导向连接件，与该X轴导向连接件滑动配合连接的X轴向丝杆滑轨组件；所述Z轴导向运动装置包括：与所述夹具连接的Z轴导向连接件，与该Z轴导向连接件滑动配合连接的Z轴向丝杆滑轨组件；
所述工作台电机包括X轴向工作台电机和Z轴向工作台电机，所述X、Z轴向丝杆滑轨组件分别与所述X、Z轴向工作台电机的动力输出轴连接。
6.根据权利要求1所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述振镜电机包括：定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置，其中位置反馈装置为光栅编码器。
7.根据权利要求2所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述切换机构包括安装在底板上的、可转动位置的运转装置，及可与运转装置完成检测动作的、用于限位和复位的控制开关。
8.根据权利要求7所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述运转装置包括驱动机构，及设置在底板上的、可安装镜片的镜头板，及安装在镜头板边缘的、可顶开控制开关的接触螺钉，及由驱动机构驱动的、可带动镜头板切换位置的传动机构。
9.根据权利要求5所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述的夹具，包括：可拆卸的设置在激光内雕机内的、用于自动夹紧工件的X轴夹持组件和Y轴夹持组件，所述X轴夹持组件和Y轴夹持组件交错垂直布置；其中，所述X轴夹持组件和Y轴夹持组件均包括有：用于承载工件的承载机构，及活动设置在承载机构上的、可相对运动的、用于夹持工件的夹持机构，及位于承载机构内的、用于带动夹持机构相对运动的驱动机构。
10.根据权利要求9所述的一种激光内雕机，其特征在于：所述X轴夹持组件的夹持机构相对Y轴夹持组件的中心线镜像设置；所述Y轴夹持组件的夹持机构相对X轴夹持组件的中心线镜像设置。
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